JP3170001B2

JP3170001B2 - 静電情報記録媒体

Info

Publication number: JP3170001B2
Application number: JP26750591A
Authority: JP
Inventors: 正行飯嶋
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1991-10-16
Filing date: 1991-10-16
Publication date: 2001-05-28
Anticipated expiration: 2016-05-28
Also published as: JPH05107775A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【従来の技術】本発明は、電圧印加時露光方法等により
情報を静電的に記録し、任意時点で情報再生を行うこと
ができる静電情報記録媒体に関し、特に電荷保持特性に
優れ、かつ耐熱性、耐湿性に優れ、加工性に優れた静電
情報記録媒体に関する。

【０００２】従来、電子写真技術等において電極層上に
光導電層を設け、その光導電層上を全面帯電させた後像
露光して露光部の電荷をリークさせることにより光導電
層上に静電潜像を光学的に形成させ、その残留電荷と逆
極性の電荷を有するトナーを付着させ、紙等に静電転写
して現像するものが知られている。これは主として複写
用に使用されているが、記録媒体としての光導電層にお
ける静電荷の保持期間を短くし静電潜像形成後は直ちに
トナー現像されるものであり、これを例えば撮影用とす
ると低感度のためとても使用できない。

【０００３】これに対して、電極上に光導電層を設けた
感光体と対向させて配置される静電情報記録媒体であっ
て、両電極間に電圧印加した状態で像露光することによ
り、静電情報記録媒体上に極めて高解像の静電荷像を記
録する電圧印加時露光による静電情報記録方法が開発さ
れている。この静電情報記録方法に使用される静電情報
記録媒体においては、その電荷保持性が極めて重要であ
る。一般に弗素樹脂は電荷保持特性に優れる樹脂である
が、電極上に層設するに際してその加工性に問題があ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、情報
を電位として記録する静電情報記録媒体に関し、特に電
荷保持特性の優れた静電情報記録媒体であって、耐熱
性、耐湿性に優れると共に、特に加工性に優れた静電情
報記録媒体の提供にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の静電情報記録媒
体は、電極層上に光導電層を設けた感光体と対向配置さ
れ、電圧印加時露光により静電情報が記録される静電情
報記録媒体であって、該静電情報記録媒体が少なくとも
電極層上に電荷保持層を積層した静電情報記録媒体にお
いて、電荷保持層が一般式（１）

【化２】

【０００６】

【化２】

【０００７】（但し、繰り返し単位数ｍで示されるジオ
キソノール成分含量が２０〜９０モル％）である繰り返
し単位からなり、ガラス転移温度より９０〜１１０℃高
い温度での溶融粘度が１０²〜１０⁴Pa・secである含
弗素熱可塑性樹脂からなることを特徴とする。

【０００８】図１（ａ）、（ｂ）は静電情報記録媒体３
の各態様の一例を断面で示す図であり、図中３は静電情
報記録媒体、１１は電荷保持層、１３は電極、１５は支
持体である。

【０００９】上記一般式（１）で示される含弗素熱可塑
性樹脂としては、例えばデュポン社製〔商品名「テフロ
ン」ＡＦ１６００、ジオキソノール単位を約６５モル％
含有、ガラス転移温度１６０℃、溶融粘度２６５７Pa・
sec （２５０℃、１００sec ^-1でＡＳＴＭＤ３８３５
による測定値）、吸水率０．０１％以下〕、同社製〔商
品名「テフロン」ＡＦ２４００、ジオキソノール単位を
約８５モル％含有、ガラス転移温度２４０℃、溶融粘度
５４０Pa・sec （３５０℃、１００sec ^-1でＡＳＴＭ
Ｄ３８３５による測定値）、吸水率０．０１％以下〕が
具体的に例示される。

【００１０】これらの含弗素熱可塑性樹脂を、弗素系溶
剤、例えば３Ｍ社製、商品名フロリナートＦＣ−４０、
フロリナートＦＣ−７５等に溶解し、スピンナーコーテ
ィング、スプレー法、刷毛塗り法、浸漬法等により電極
１３上に塗布し、次いで溶剤を乾燥することにより電荷
保持層を形成することができる。電荷保持層の膜厚は
０．１μｍ〜１００μｍとすることができるが、膜厚が
０．１μｍ以下であると電荷を保持しても電荷のリーク
が生じ、１００μｍ以上とすると、情報記録媒体として
可とう性を必要とする場合には可とう性を失う。

【００１１】尚、電荷保持層中に電荷蓄積機能を強化す
るために光導電性微粒子、導電性微粒子を存在させても
よい。

【００１２】光導電性微粒子材料としてはアモルファス
シリコン、結晶シリコン、アモルファスセレン、結晶セ
レン、硫化カドミウム、酸化亜鉛等の無機系光導電材
料、またポリビニルカルバゾール、フタロシアニン、ア
ゾ系顔料等の有機系光導電材料が使用される。

【００１３】また、導電性材料としては周期律表第１Ａ
族（アルカリ金属）、同１Ｂ族（銅族）、同２Ａ族（ア
ルカリ土類金属）、同２Ｂ族（亜鉛族）、同３Ａ族（ア
ルミニウム族）、同３Ｂ族（希土類）、同４Ｂ族（チタ
ン族）、同５Ｂ族（バナジウム族）、同６Ｂ族（クロム
族）、同７Ｂ族（マンガン族）、同８族（鉄族、白金
族）、また同４Ａ族（炭素族）としては炭素、珪素、ゲ
ルマニウム、錫、鉛、同５Ａ族（窒素族）としてはアン
チモン、ビスマス、同６Ａ族（酸素族）としては硫黄、
セレン、テルルが微細粉状で使用される。また上記元素
単体のうち金属類は金属イオン、微粒子状の合金、有機
金属、錯体の形態としても使用することができる。更に
上記元素単体は酸化物、燐酸化物、硫酸化物、ハロゲン
化物の形態で使用することができる。特に炭素、金、
銅、アルミニウム等が好ましく使用される。

【００１４】この微粒子を弗素樹脂層中に存在させるに
は、低圧蒸着装置を使用して弗素樹脂層上に蒸着させる
ことにより形成される。粒子層形成材料は、10Torr〜10
^-3Torr程度の低圧下で蒸発させると凝集し、10〜0.1 μ
ｍ径程度の超微粒子状態となり、微粒子は弗素樹脂層の
表面に、単層状、或いは複数層状に整列した状態で積層
される。その後、０．１〜１μｍの膜厚となるように弗
素樹脂を薄く積層することにより電荷保持層表面近傍に
微粒子を存在させることができる。また弗素樹脂層をコ
ーティングより形成する際に、弗素樹脂溶液中に微粒子
材料を分散させ、電極上にコーティングして形成するこ
ともできる。

【００１５】静電情報記録媒体３は、電荷保持層１１に
情報を静電荷の分布として記録するものである。従って
記録される情報、あるいは記録の方法によりこの静電情
報記録媒体の形状は種々の形状をとることができる。例
えばカメラに用いられる場合には、一般のフィルム（単
コマ、連続コマ用）形状、あるいはディスク状、カード
状となり、レーザー等によりデジタル情報、またはアナ
ログ情報を記録する場合にもテープ形状、ディスク形
状、あるいはカード形状となる。

【００１６】図１（ａ）に示す支持体１５は、静電情報
記録媒体を強度的に支持するものであり、電荷保持層を
支持することができるある程度の強度を有していれば、
その材質、厚みは特に制限がなく、例えば可撓性のある
プラスチックフィルム、金属箔、紙、或いは硝子、プラ
スチックシート、金属板（電極を兼ねることもできる）
等の剛体が使用され光透過性も同様に要求される場合が
ある。光透過性が要求される場合、必要に応じて反射防
止効果を有する層、また反射防止効果を発現しうる膜厚
に調整するか、両者を組み合わせることにより反射防止
性を付与することができる。静電情報記録媒体がフレキ
シブルなフィルム、テープ、ディスク、カード形状をと
る場合には、支持体としてはフレキシブル性のあるプラ
スチックフィルムが使用され、一方、強度が要求される
場合には剛性のあるシート、ガラス等の無機材料等が使
用される。

【００１７】電極１３は、支持体１５上に形成され、そ
の材質は比抵抗値が１０⁶Ω・cm以下であれば限定され
なく、無機金属導電膜、無機金属酸化物導電膜、四級ア
ンモニウム塩等の有機導電膜等である。このような電極
は支持体上に蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ、コーティ
ング、メッキ、ディッピング、電解重合等の方法により
形成される。またその膜厚は電極を構成する材料の電気
特性、および情報記録の際の印加電圧により変化させる
必要があるが、例えばアルミニウムであれば１００〜３
０００Å程度であり、支持体と電荷保持層との間の全
面、或いは電荷保持層の形成パターンに合わせて形成さ
れる。

【００１８】また、図１（ｂ）に示される静電情報記録
媒体は、支持体１５を有しないものであるが、このよう
な静電情報記録媒体は電荷保持層をフィルム状に成形し
た後、電極層を電荷保持層面に蒸着法、貼着法等により
形成することにより作製される。

【００１９】本発明の静電情報記録媒体は、情報記録
後、静電情報記録媒体表面の破損、また情報電荷の減衰
を防止するために静電情報記録媒体表面に保護膜として
プラスチックフィルム、またはプラスチックの溶液をコ
ーティングするか、又は蒸着法等により膜厚数百Å〜数
十μｍに形成するとよく、この程度であれば情報再生は
可能である。

【００２０】

【００２１】次ぎに、本発明の静電情報記録媒体への静
電情報記録再生方法について説明する。図２は静電情報
記録方法を説明するための図で、図中１は感光体、５は
支持体、７は電極、９は光導電層、１７は電源、１８は
情報光である。

【００２２】まず、１mm厚のガラスからなる支持体５上
に１０００Å厚のＩＴＯからなる透明電極７を形成し、
この上に１０μｍ程度の光導電層９を形成して感光体１
を構成している。同図（ａ）に示すようにこの感光体１
に対して、１０μｍ程度の空隙を介して静電情報記録媒
体３が配置される。

【００２３】次いで、同図（ｂ）に示すように電源１７
により電極７、１３間に電圧を印加する。暗所であれば
光導電層９は高抵抗体であるため、空隙に加わる電圧が
パッシェンの法則に従う放電開始電圧以下であれば、電
極間には何の変化も生じない。また放電開始電圧以上の
電圧が外部電源により空隙に印加されると放電が起こ
り、静電情報記録媒体に電荷が蓄積され、放電開始電圧
に下がるまでその状態が続き、カブリ電荷となる。感光
体１側より光１８が入射すると、光が入射した部分の光
導電層９は導電性を示し放電が生じ、静電情報記録媒体
に電荷が蓄積される。また予め均一なカブリ電荷がある
場合でも、光が入射した部分では更に電荷が蓄積され
る。次いで電源１７をＯＦＦとし、静電情報記録媒体３
を感光体１と分離することにより静電潜像の形成が終了
する。

【００２４】この静電情報記録方法は面状アナログ記録
とした場合、銀塩写真法と同様に高解像度が得られ、放
電せず長期間保存される。

【００２５】本発明の静電情報記録媒体への情報入力方
法としては高解像度静電カメラによる方法、またレーザ
ーによる記録方法がある。まず高解像度静電カメラは通
常のカメラに使用されている写真フィルムの代わりに本
発明の静電情報記録媒体を使用するもので、感光体と密
着させるか、一定の間隔をおいて対向させ、両電極間に
電圧印加しつつ、入射光学像に応じた静電潜像を形成す
るもので、光学的なシャッタも使用しうるし、また電気
的なシャッタも使用しうるものである。またプリズムに
より光情報を、Ｒ、Ｇ、Ｂ光成分に分離し、平行光とし
て取り出すカラーフィルターを使用し、Ｒ、Ｇ、Ｂ分解
した静電情報記録媒体３セットで１コマを形成するか、
または１平面上にＲ、Ｇ、Ｂ像を並べて１セットで１コ
マとすることにより、カラー撮影することもできる。

【００２６】またレーザーによる記録方法としては、光
源としてはアルゴンレーザー（５１４．４８８ｎｍ）、
ヘリウム−ネオンレーザー（６３３ｎｍ）、半導体レー
ザー（７８０ｎｍ、８１０ｎｍ等）が使用でき、感光体
と静電情報記録媒体を面状で表面同志を密着させるか、
一定の間隔をおいて対向させ、電圧印加する。この場合
感光体のキャリアの極性と同じ極性に感光体電極をセッ
トするとよい。この状態で画像信号、文字信号、コード
信号、線画信号に対応したレーザー露光をスキャニング
により行うものである。画像のようなアナログ的な記録
は、レーザーの光強度を変調して行い、文字、コード、
線画のようなデジタル的な記録は、レーザー光のＯＮ−
ＯＦＦ制御により行う。また画像において網点形成され
るものには、レーザー光にドットジェネレーターＯＮ−
ＯＦＦ制御をかけて形成するものである。尚、感光体に
おける光導電層の分光特性は、パンクロマティックであ
る必要はなく、レーザー光源の波長に感度を有していれ
ばよい。

【００２７】又、本発明の静電情報記録媒体は、上記感
光体を使用した静電情報記録方法における静電情報記録
媒体として適したものである。

【００２８】次ぎに、静電情報記録媒体に記録された静
電情報の再生方法について説明する。図３は静電情報記
録再生方法における電位読み取り方法の例を示す図で、
図１と同一番号は同一内容を示している。尚、図中２１
は電位読み取り部、２３は検出電極、２５はガード電
極、２７はコンデンサ、２９は電圧計である。

【００２９】情報電荷を蓄積した静電情報記録媒体から
情報を再生するには、まず電位読み取り部２１を静電情
報記録媒体表面に対向させると、検出電極２３に電荷保
持層に蓄積された電荷によって生じる電界が作用し、検
出電極面上に静電情報記録媒体上の電荷と等量の誘導電
荷が生ずる。この誘導電荷と逆極性の等量の電荷でコン
デンサ２７が充電されるので、コンデンサの電極間に蓄
積電荷に応じた電位差が生じ、この値を電圧計２９で読
むことによって情報電荷の電位を求めることができる。
そして、電位読み取り部２１で静電情報記録媒体面上を
走査することにより静電潜像を電気信号として出力する
ことができる。なお、検出電極２３だけでは静電情報記
録媒体の検出電極対向部位よりも広い範囲の電荷による
電界（電気力線）が作用して分解能が落ちるので、検出
電極の周囲に接地したガード電極２５を配置するように
してもよい。これによって、電気力線は面に対して垂直
方向を向くようになるので、検出電極２３に対向した部
位のみの電気力線が作用するようになり、検出電極面積
に略等しい部位の電位を読み取ることができる。電位読
み取りの精度、分解能は検出電極、ガード電極の形状、
大きさ、及び静電情報記録媒体との間隔によって大きく
変わるため、要求される性能に合わせて最適条件を求め
て設計する必要がある。また、電位を読み取る方法とし
ては、電気光学効果を有するLiNbO₃等の光学結晶或いは
液晶等の有機光学材料等により光電効果により光学的に
読み取ることも可能である。

【００３０】図４は静電情報再生方法の概略構成を示す
図で、図中、３１は電位読み取り装置、３３は増幅器、
３５はＣＲＴ、３７はプリンタである。

【００３１】図において、電位読み取り装置３１で電荷
電位を検出し、検出出力を増幅器３３で増幅してＣＲＴ
３５で表示し、またプリンタ３７でプリントアウトする
ことができる。この場合、任意の時に、読み取りたい部
位を任意に選択して出力させることができ、また反復再
生することが可能である。また電界により光学的性質が
変化する材料、例えば電気光学結晶等を用いて光学的に
読み取ることもできる。更に静電潜像が電気信号として
得られるので、必要に応じて他の記録媒体への記録等に
利用することも可能である。

【００３２】

【作用及び発明の効果】電荷保持層を構成する上記一般
式（１）で示される含弗素熱可塑性樹脂は、比抵抗が１
×１０¹⁴Ω・ｃｍ以上で、例えば１０¹⁸Ω・ｃｍと高
く、電荷保持性能に優れ、且つ吸水率が０．０１％以下
と低いために水分の吸着による比抵抗の低下を原因とす
る膜厚方向での保持電荷のリーク或いは表面での横方向
への保持電荷のリークが少なく、またガラス転移温度が
１００℃以上であるために耐熱性に優れ、高温度におい
ても電荷保持性能が良好であり、蓄積電荷の経時変化が
少ないことを見出したものであり、これにより長期に渡
って情報電荷を記憶することができるものである。

【００３３】また、上記樹脂は弗素系溶媒に可溶である
ことから、加工性に優れ、特にコーティングが可能であ
ることから一定面積における膜厚を均一にする、或いは
数μｍの膜厚を得る上で優れているものである。

【００３４】本発明の静電情報記録媒体に蓄積された情
報電荷は極めて安定であり、情報再生に際しては電極と
表面電位との電位差を計測することにより容易にその電
位差を検出することができ、更にその静電潜像に対応し
た電気信号を出力させ、ＣＲＴ表示、或いは昇華プリン
タ等によりプリントアウトすることができるものであ
る。

【００３５】また情報蓄積手段が静電荷単位であるため
に、静電情報記録媒体に蓄積される情報は高品質、高解
像のものとすることができる。

【００３６】以下、実施例により本発明を説明する。

【００３７】

【実施例１】含弗素樹脂（デュポン社製、商品名、テフ
ロンＡＦ１６００、吸水率０．０１％以下、比抵抗１×
１０¹⁸Ω／ｃｍ）をパーフルオロ（２−ブチルテトラヒ
ドロフラン）に溶解して５％溶液とし、これをＩＴＯ
（酸化インジウム錫）透明電極（膜厚５００Å、抵抗値
８０Ω／□）上に、スピンコーティング（１０００ｒｐ
ｍ、２０ｓｅｃ）により塗布し、１時間風乾後、２００
℃のオーブン中で１時間乾燥させ、乾燥後膜厚３μｍの
電荷保持層を形成した。

【００３８】この電荷保持層表面を、コロナ帯電器によ
り−１２０Ｖ表面電位となるように帯電処理し、その電
荷保持性能を測定した。

【００３９】加速試験として６０℃、２５％ＲＨ、３０
日間放置した後、電荷保持層の表面電位を測定した結
果、−９１Ｖの残留電位を維持していた。

【００４０】又、４０℃、９５％ＲＨで３０日間放置後
の電荷保持層の表面電位を測定した結果、−１０４Ｖの
残留電位を維持していた。

【００４１】

【実施例２】実施例１で作製した静電情報記録媒体にお
ける電荷保持層表面に、コロナ帯電器により＋１２０Ｖ
の表面電位となるように帯電処理し、その電荷保持性能
を測定した。

【００４２】加速試験として６０℃、２５％ＲＨ、１日
間放置した後、電荷保持層の表面電位を測定した結果、
＋１６Ｖの残留電位を維持しており、３０日間放置した
後では＋５Ｖの残留電位を維持していた。

【００４３】又、４０℃、９５％ＲＨ、１日間放置した
後、電荷保持層の表面電位を測定した結果、＋２９Ｖの
残留電位を維持しており、３０日間放置後では＋１１Ｖ
の残留電位を維持していた。

【００４４】

【実施例３】１mm厚のガラス基板上に、真空蒸着（１０
^-5Torr）法で Al 電極を1000Åの膜厚で積層する。その
Al 電極上に、含弗素樹脂（デュポン社製、商品名、テ
フロンＡＦ１６００、吸水率０．０１％以下、比抵抗１
×１０¹⁸Ω／ｃｍ）をパーフルオロ（２−ブチルテトラ
ヒドロフラン）に溶解し、その５％溶液をブレードコー
ターにより塗布し、乾燥後膜厚３μｍの電荷保持層を作
製した。

【００４５】この電荷保持層表面を、コロナ帯電器によ
り−１００Ｖの表面電位となるように帯電処理し、その
電荷保持性能を測定した。

【００４６】常温常湿で３０日間放置した後、電荷保持
層の表面電位を測定した結果、−８５Ｖの残留電位を維
持しており、加速試験として６０℃、２０％ＲＨ、３０
日間では、−７０Ｖの残留電位を維持し、又、４０℃、
９５％ＲＨで３０日間放置後では−８０Ｖの残留電位を
維持していた。

【００４７】

【実施例４】（単層系有機感光体作製方法）ポリ−Ｎ−ビニルカルバ
ゾール１０ｇ（亜南香料（株）製）、2 ，4 ，7 −トリ
ニトロフルオレノン１０ｇ、ポリエステル樹脂２ｇ（バ
インダー：バイロン２００東洋紡（株）製）、テトラハ
イドロフラン（ＴＨＦ）９０ｇの組成を有する混合液を
暗所で作製し、In₂O₃-SnO₂を約１０００Åの膜厚でスパ
ッターしたガラス基板（１mm厚）に、ドクターブレード
を用いて塗布し、６０℃で約１時間通風乾燥し、膜厚約
１０μｍの光導電層を有する感光体を得た。また完全に
乾燥を行うために、更に１日自然乾燥を行って用いた。

【００４８】（静電情報記録再生方法）図２に示すよう
に、上記で作製した感光体と、実施例１で作製した静電
情報記録媒体とを、膜厚１０μｍのポリエステルフィル
ムをスペーサーとし、静電情報記録媒体表面を上記感光
体の光導電層面に対向させて接地した。次いで両電極間
に、感光体側を負、静電情報記録媒体側を正にして、−
７００Ｖの直流電圧を印加した。

【００４９】電圧の印加状態で、感光体側より照度1000
ルックスのハロゲンランプを光源とする露光を１秒間行
い、静電潜像の形成が終了する。

【００５０】次いで、図４に示すようにして電極と媒体
表面との電位差を測定した結果、媒体表面には−１００
Ｖの表面電位が表面電位計により測定されたが、未露光
部での表面電位は−３０Ｖであった。また、上記と同様
にグレースケールを用いて露光及び電圧印加を行った媒
体は−３０Ｖから−１００Ｖの間でアナログ状に表面電
位が記録されていた。

【００５１】この媒体を室温で１年間放置したものも、
ほぼ同様の表面電位が維持されていた。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の静電情報記録媒体の各態様を断
面で示す図である。

【図２】図２は本発明の静電情報記録媒体への静電情報
記録方法を説明するための図である。

【図３】図３は直流増幅型の電位読み取り方法の例を示
す図である。

【図４】図４は本発明の静電情報記録媒体を使用した静
電情報記録再生方法の概略構成を示す図である。

【符号の説明】

１は感光体、３は静電情報記録媒体、５は支持体、７は
電極、９は光導電層、１１は電荷保持層、１３は電極、
１５は支持体、１７は電源、１８は情報光、２１は電位
読み取り部、２３は検出電極、２５はガード電極、２７
はコンデンサ、２９は電圧計、３１は電位読み取り装
置、３３は増幅器、３５はＣＲＴ、３７はプリンタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 5/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】電極層上に光導電層を設けた感光体と対
向配置され、電圧印加時露光により静電情報が記録され
る静電情報記録媒体であって、該静電情報記録媒体が少
なくとも電極層上に電荷保持層を積層した静電情報記録
媒体において、電荷保持層が一般式（１）【化１】（但し、繰り返し単位数ｍで示されるジオキソノール成
分含量が２０〜９０モル％）である繰り返し単位からな
り、ガラス転移温度より９０〜１１０℃高い温度での溶
融粘度が１０²〜１０⁴Pa・sec である含弗素熱可塑性
樹脂からなることを特徴とする静電情報記録媒体。