JP3551740B2 - Image formation recording method and image formation recording apparatus - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水系色材粒子分散液を用いて通電により電気化学的に画像形成材料を析出させ着色電着層を形成し、これを局所発熱機構を有する転写記録媒体を介して、記録媒体上に転写し、画像形成を行う画像形成記録方法および画像形成記録装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、オフィス用画像形成記録技術には、液体の画像形成材料を用いるものが数多くある。例えば、銀塩技術・インクジェット技術・電子写真技術などである。
銀塩を用いた画像形成記録技術としては、種村初実他“銀塩写真方式による高画質カラーコピーシステム”,Japan Hardcopy ’89 研究発表予稿集,P229等に発表されている。また、液体現像の電子写真技術を用いた画像形成記録技術としては、E.B.Caruthers,et al.,”Modeling of Liquid Toner Electrical
Characteristics ”,Proceedings of IS&T 10th Int`l.Congress on Advances inNon−Impact Printing Technologies,P.204(`94)等がある。さらに、インクジェット技術を用いた画像形成記録技術としては、碓井 稔,”新方式MACHの開発”,Japan Hardcopy ’96研究発表予稿集,P.161等多くの技術発表がある。
【0003】
ところで、オフィス用画像形成記録技術において要求される特性は、600DPI以上/多値階調のカラー高画質を実現できること、普通紙印字が可能であること、印刷並みの画像堅牢性があること、印字記録物および印字機械の安全性が高いこと、廃棄物が殆どないこと、ランニングコストが低いこと、等である。
【0004】
しかし、前記の技術には以下に示す種々の欠点がある。
例えば、銀塩を用いた技術は、化学的な反応を伴う印字プロセスをたどるため、化学的に活性な薬剤の使用や廃棄があり、オフィスへの適応に問題を生じている。インクジェット技術では、ノズル径と印字の信頼性の問題があるので、高解像度化を達成するのが困難である。さらに、画像形成材料として水性染料を用いるので、画像堅牢性、安全性、および普通紙印字性にも問題がある。電子写真技術は、画質や普通紙印字性、画像堅牢性には問題は無いが、定着部での消費エネルギーが大きく、また印字プロセスが複雑なため機械サイズが大きくなったり、安全性や信頼性に問題が生じる場合がある。
このように、従来からの前記技術は、オフィス用画像記録技術として用いるのに、完全に満足できるものではなかった。
【0005】
高画質(1000DPIレベルの解像度/カラ−再現/多値階調)を実現するには、色彩の再現域と画像のシャ−プ性の関係から、画像構造の厚みを2ミクロン以下、より好ましくは1ミクロン以下に維持する必要があるので、画像構造を形成している画像形成材料の平均形状径は、1ミクロン以下を維持する必要がある。しかし、粉体画像形成材料は、流動性の問題上、平均形状径を5ミクロン以下とすることができないので、粉体画像形成材料を使用して、高画質化を図ることは実用上困難である。一方、液体画像形成材料を使用する場合は、このような制約はなく、この点でかなり有効な技術になると考えられる。
さらに、厚みが数ミクロンオーダーである画像構造を形成する工程においては、画像形成材料粒子を微小域で移動制御することが必要となる。電気泳動現象を利用すれば、液体中の微小粒子を高精度で移動制御することができるので、液体画像形成材料を用いて高画質を実現する技術として非常に有効な方法の1つと考えられる。
【0006】
このような観点から、近年、液体画像形成材料を電気的に析出させることにより、精密な画像を形成する技術が種々研究されている。
例えば、絶縁性液体中に色材を分散させ、電気2重層を発生させた電着液を用いる印字技術が特開平7ー181750号公報、および特公平7−54407号公報等に開示されている。また、樹脂塗料を含有する電着液を用いて導電性基板上に絶縁性パターンを設けた印刷版上に、微細パターンを形成する方法が特開平4−9902号公報等に、同様な電着液を用いるオフセット印刷方法および印刷版に関する技術が特開平6−293125号公報に開示されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記特開平7ー181750号公報に開示されている絶縁性液体現像剤を用いた電子写真技術は、高解像度の実現や、印字の普通紙適正が高い等の利点を有しているものの、現像液が炭化水素系溶剤であるため、溶剤蒸気による安全性が大きな問題とされている。かかる溶剤は、国によっては、使用が厳しく制限されている例もある。
【0008】
また、前記特開平4−9902号公報等に記載されている導電性基板の上に絶縁性パターンを設け印刷版として用いた電着印刷技術は、事前にホトリソ工程により絶縁性のレジストの非画像部を作成するなど工程が複雑であるので、毎回画像パタ−ンを変更して印字を行うことが難しい。また、精度の高い大規模な装置が必要であり、さらに工程数が多く廃棄物も多いので、設備の整った工場に設置して印字作業を行う場合に限定される。このようなことから、オフィス用の技術としては適さない。さらに、画像形成工程の履歴が基板上に残り易く、微細な画像記録の再現性が低いという欠点もある。そしてまた、画像が形成される部分が凹みになっているため、粒子の泳動現象による粒子付着選択性が弱まり、形成された画像部に画像形成材料の液体成分が多く残り易い。この結果、粘度が低くくなり、転写工程で形成された画像部の画像形成材料が流動したり、凝集破壊を起こしやく、高画質を得にくくなっているという問題もある。
【0009】
さらに、前記特開平6−293125号公報に開示されている染料水溶液を電着液に用いた印字技術は、有機溶剤の蒸気の問題もなく、また高解像度も達成されているものの、画像を形成している部分が水溶性染料を主成分としているために画像の堅牢性、画像の光学高濃度化、および発色性や安全性という点で問題が残る。
【0010】
このように、従来の画像形成記録方法では、安全性が高く、簡易な装置で実施でき、且つ前記のオフィス用画像記録技術に要求される特性を完全に満足させるものは実現されていない。さらに、オフィス用の画像記録技術として用いる場合には、画像を記録媒体へ転写および定着する技術にも種々の特性が要求される。まず、オフィス用印字装置に組み込める小型で簡易な手段で実施できる技術であること、また、転写、定着時の消費電力を低く抑える技術であること、さらに、高速印字が実現できる技術であること、等が要求される。
【0011】
本発明は、以上の事情に鑑みなされたものであり、記録媒体上への画像の転写、定着までの工程をも含め、前記のオフィス用画像形成記録技術として要求される特性を満足させる、画像形成記録方法および画像形成記録装置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記課題を解決するために、以下の点に着目した。
▲1▼ 画像形成記録全体のプロセスについて
オフィスでの印字技術は、少量多品種のプリントを簡易に、安価に作成する必要があるので、再生できない印刷版を用いるプロセスは適応性に乏しく、毎回プリント時に画像信号を入力して画像パターンを形成し、プリント出力は画像化した画像形成材料が普通紙表面上に付着している単純な系のものが市場では好まれること。
【0013】
▲2▼ 電着液の溶媒について
高画質(600DPI/多値階調以上)を実現するには、画像形成材料の最小単位形状径が1ミクロン以下であることが好ましいので、そのような微粒子色材を含有できる液体系画像形成材料を用いる必要があり、さらに、オフィスに設置される事も考慮すると、安全性の高い水系画像形成材料が最適であること。
【0014】
▲3▼ 画像形成材料について
高い発色性を有し、高光学濃度化を実現できる材であるとともに、画像の堅牢性を維持でき、さらに、安全性の観点から人体に取り込まれない材であることが必要であり、それらの条件は、顔料等と高分子の複合した材を用いることにより実現できること。
【0015】
▲4▼ 記録媒体への転写、定着について
転写、定着時に消費されるエネルギーを抑制しつつ、記録媒体へ画像を転写、定着させるためには、局所発熱機構を有する転写記録媒体を介して、画像を記録媒体へ転写、定着する方法が有効であること。
【0016】
本発明者等は、これらの点に着目し鋭意検討した結果、本発明を完成するに至った。
即ち、上記課題は、
(1)液体を保持し得る容器内に、色材粒子と高分子からなる電着材料とを含有する水系分散液を注入し、少なくとも画像様に電流または電界を供与できる電極と画像を保持し得る面とを有する像保持部材と、電極対の他方である対向電極とを水系分散液に接するように配置し、該像保持部材と対向電極とに画像様に電流または電界を供与し、該像保持部材の表面近傍の色材粒子と高分子からなる電着材料とを電気化学的に析出させて、該像保持部材上に画像様に着色電着層を形成させ、次に、該着色電着層を、熱絶縁基材の上に、発熱層を挟持する電極対からなる局所発熱可能な発熱体を積層し、この発熱体の表面に保護層を積層して形成された積層構造の転写記録媒体上に転写させ、さらに、該発熱体を通電し、局所発熱させ、この熱により転写記録媒体上に転写した着色電着層を軟化または溶融させ、該着色電着層を記録媒体上に転写、定着させる、ことを特徴とする画像形成記録方法により解決する。
【0017】
本発明の画像形成記録方法によれば、水系分散液中の色材粒子および電着材料の電着現象を利用して、安全かつ安定的に高解像度の画像を形成できる。さらに、局所発熱機構を有する転写記録媒体を介して、記録媒体へ画像を転写、定着するので、転写、定着時の消費エネルギーを低く抑えることができるとともに、転写、定着に費やす時間を短縮化することもできる。
【0018】
(2)前記転写記録媒体が、熱絶縁基材上に、発熱層を挟持する一方または双方がパターン電極層である電極対からなる発熱体と、保護層とを積層して形成されていることを特徴とする(1)に記載の画像形成記録方法により解決する。
転写記録媒体をこのような構成にすれば、局所発熱機能を容易に発現させることができ、転写・定着の際の消費エネルギーを低く抑えることができる。
【0019】
(3)前記転写記録媒体が、エンドレスベルト形状であることを特徴とする(1)または(2)に記載の画像形成記録方法により解決する。
転写記録媒体をこのような形態にすると、記録媒体への画像の転写、定着をより効率的に行える。
【0020】
(4)前記転写記録媒体の保護層が、臨界表面張力25dyne/cm以上42dyne/cm以下であることを特徴とする(1)から(3)までのいずれかに記載の画像形成記録方法により解決する。
保護層の臨界表面張力を上記範囲とすると、着色電着層の残留を防止し、より安定的に記録媒体へ画像を転写することができる。
【0021】
(5)前記転写記録媒体の表面粗さ(Ra)が0.01μm以上1.2μm以下であることを特徴とする(1)から(4)までのいずれかに記載の画像形成記録方法により解決する。
転写記録媒体の表面粗さを上記範囲とすると、着色電着層の残留をより防止することができる。
【0022】
(6)前記転写記録媒体の温度を検知し、その検知量に対応して制御した電力により発熱体を通電することを特徴とする(1)から(5)までのいずれかに記載の画像形成記録方法により解決する。
このような機構を有すれば、記録媒体への転写の際のエネルギー消費をより抑えることができる。
【0023】
(7)前記発熱体を、交流電流、三角波形もしくはパルス波形を有する電流、又はその変調波形を有する電流により通電することを特徴とする(1)から(6)までのいずれかに記載の画像形成記録方法により解決する。
このような電流で通電すれば、転写記録媒体の局所発熱機構の発現をより容易に達成できる。
【0024】
(8)前記発熱体を通電し、局所発熱させ、発熱体が局所発熱する際に、前記転写記録媒体と記録媒体とを圧接させ、該転写記録媒体上に転写した着色電着層を記録媒体上に転写、定着させることを特徴とする(1)から(7)までのいずれかに記載の画像形成記録方法により解決する。
圧接機構と通電機構を連関させることにより、より効率的に着色電着層が記録媒体へ転写、定着する。
【0025】
(9)前記転写記録媒体と前記記録媒体とを圧接させる際の圧力が、線圧200g/cm以上6kg/cm以下であることを特徴とする(1)から(8)までのいずれかに記載の画像形成記録方法により解決する。
圧接圧力を上記範囲とすると、装置を小型に維持しつつ、安定的に着色電着層を記録媒体へ転写、定着できる。
【0026】
(10)前記像保持部材に、光画像信号を入力することにより、該像保持部材の表面に、光画像信号に対応した画像様に電流を供与させることを特徴とする(1)から(9)までのいずれかに記載の画像形成記録方法により解決する。
光画像信号による光起電力現象を用いることにより、安定的に画像様を像保持部材上に形成できる。
【0027】
(11)前記水系分散液中の電着材料として、前記像保持部材上の着色電着層が形成された部分の極性と逆極性のイオン化が可能である親水基を有する高分子を用い、該着色電着層が形成された部分と基準電極の電位差が±9V以内である印加電圧を用いて像保持部材上に着色電着層を形成させることを特徴とする(1)から(10)までのいずれかに記載の画像形成方法により解決する。
このような電着材料を用いると、画像の堅牢性を維持しつつ、より高画質化を達成できる。
【0028】
(12)前記像保持部材上の着色電着層が形成された部分が、基準電極より陽極性である場合において、前記電着材料が、水系分散液中でイオン解離して1つ以上の陰イオン基を有する高分子であり、且つ、該高分子の一部が色材粒子表面に結合、付着、または会合をしていることを特徴とする(1)から(11)までのいずれかに記載の画像形成記録方法により解決する。
このような電着材料を用いると、画像の堅牢性を維持しつつ、より高画質化を達成できる。
【0029】
(13)前記電着材料が熱可塑性樹脂を含有し、且つ、転写記録媒体上に転写した着色電着層を、発熱体から発生した熱により記録媒体上に転写、定着させる工程において、転写時の転写記録媒体表面または着色電着層の温度が60℃以上250℃以下であることを特徴とする(1)から(12)までのいずれかに記載の画像形成記録方法により解決する。
上記範囲の温度で転写、定着を行えば、電着材料の取扱い等が容易となり、より安定的に画像形成記録を達成できるからである。
【0030】
(14)少なくとも、色材粒子と高分子からなる電着材料とを含有する水系分散液を注入した容器と、前記水系分散液に接するように配置された像保持部材と、該像保持部材上に電気化学的に色材粒子と高分子からなる電着材料を析出させ着色電着層を形成させる手段と、該像保持部材上に形成された着色電着層が転写される転写記録媒体と、該転写記録媒体の着色電着層を記録媒体に転写、定着させる手段とを備えた画像形成記録装置において、該転写記録媒体が、局所発熱可能な発熱体を備えていることを特徴とする画像形成記録装置により解決する。
【0031】
この画像形成記録装置を用いれば、水系分散液中の色材粒子および電着材料の電着現象を利用して、安全かつ安定的に高解像度の画像を形成できる。さらに、この画像形成記録装置は、局所発熱機構を有する転写記録媒体を介して、記録媒体へ画像を転写、定着する機構を有するので、転写、定着時の消費エネルギーを低く抑え、かつ、転写、定着に費やす時間の短縮化を実現できる。
【0032】
(15)前記転写記録媒体が、熱絶縁基材上に、発熱層を挟持する一方または双方がパターン電極層である電極対からなる発熱体と、保護層とを積層して形成されていることを特徴とする(14)に記載の画像形成記録装置により解決する。
転写記録媒体をこのような構成にすれば、局所発熱機能を容易に発現させることができ、転写・定着の際の消費エネルギーを低く抑えることができる。
【0033】
(16)前記転写記録媒体が、エンドレスベルト形状を有していることを特徴とする(14)または(15)に記載の画像形成記録装置により解決する。
転写記録媒体をこのような形態にすると、記録媒体への画像の転写、定着をより効率的に行える。
【0034】
【発明の実施の形態】
以下に、発明の実施の形態を挙げて本発明を詳細に説明する。
【0035】
本発明の画像形成記録方法には、水系分散液を用いる。水系分散液は、色材粒子と、電着材料と、水または水系溶媒とを主成分とし、その他に、湿潤材、水溶性高分子材、エマルジョン材、ラテックス材、各種溶剤、界面活性剤、防腐・防カビ剤、pH調製剤等の添加剤を、本発明の効果を損なわない限りにおいて添加することができる。
【0036】
水系分散液の固形成分は1重量%以上40重量%以下であり、好ましくは、5重量%以上19重量%以下である。1重量%未満では、色材成分の分散安定性が得られにくく、また画像の光学濃度が低下する傾向がある。一方、40重量%を越えると、電着時に、液が不均一化する傾向があり、さらに、液がチキソトロピー性を示すため液搬送時や、液調製時等の取り扱いが複雑化する等の問題が生じる。
【0037】
水系分散液の固形成分において、色材の成分量は全固形成分中30重量%以上80重量%以下であり、好ましくは40重量%以上60重量%以下である。30重量%未満では、画像のグロスが高くなり過ぎたり、画像の光学濃度が低下する傾向にある。一方、80重量%を越えると、電着効率が低下するため、形成される着色電着層に欠陥や不良を生じる傾向があり、また、定着強度も低下するため、画像の発色や色調が不十分になる傾向がある。
【0038】
水系分散液の導電度は、10Ω・cm以上10Ω・cm以下の範囲が良く、より好ましくは10Ω・cm以上10Ω・cm以下の範囲である。10Ω・cmを越えると、電着電圧が高くなり電極の発泡現象が活発化する結果、電着現象が不安定化し、像保持部材上に形成される着色電着層(画像層)の膜質が不均一になる傾向がある。一方、10Ω・cm未満であると、画像信号の電流の拡散が生じ、画像の解像度が低下する傾向がある。
【0039】
水系分散液の粘度は、1cps以上1、000cps以下の範囲が良く、より好ましくは10cps以上200cps以下の範囲である。1cps未満では、液の粘性が不足するため液滴の飛散が生じやすくなる。一方、1、000cpsを越えると、水系分散液の搬送や撹拌において、稼働負荷が大きくなったり、複雑な粘性特性を示す傾向があり、効率が低下する。
【0040】
水系分散液のpHの設定において、水系分散液に含まれる電着材料が陽極析出である電着法を適用する場合は、好ましくは析出開始pH点より1±2の値のpH値、より好ましくは1±1.5の値のpH値に設定する。また電着材料が陰極析出である電着法を適用する場合は、好ましくは析出開始pH点より−1±2の値のpH値、より好ましくは−1±1.5の値のpH値に設定する。このような初期値に設定すると、電着材料の析出や沈降がシャープになり、着色電着層の形成効率を高く維持することができる。上記範囲外の析出開始pH点より析出しやすいpH値に設定すると、水系分散液の分散安定性が得られず、非画像部に色材粒子の析出を生じたり、電着する量が不均一になる等の傾向がある。また上記範囲外の析出開始pH点より析出しにくいpH値に設定すると、着色電着層の形成効率が低下し、電着電位の上昇や、形成された着色電着層の膜性に問題が生じる場合がある。
【0041】
水系分散液中に含有される色材粒子の平均粒子径は0.01μm以上0.9μm以下の範囲が好ましい。0.01μm未満であると、形成された着色電着層の遮光性が低下し、光学画像濃度が低下したり、画像に必要以上のグロスの発生が生じたり、安全性上問題を生じる傾向がある。一方、0.9μmを越えると、色材粒子の分散状態が悪化し、色材粒子を含有する着色電着層が不均一化したり、粒子による遮光性が生じ透過型画像形成に対応出来なくなったり、着色電着層に必要以上のマット化の発生を生じる傾向がある。特に、平均粒子径が0.01μm以上0.02μm以下であると、水系分散液の分散安定性が良く、また形成される着色電着層の透明性が高いので好ましい。
【0042】
色材粒子としては、水に溶解性の無い又は低い無機顔料、有機顔料、および染料が適している。例えば、無機顔料としては、カーボンブラック、酸化チタン、亜鉛華、べんがら、アルミナホワイト、アルミニウム粉、ブロンズ粉、酸化亜鉛、硫酸バリウム、炭酸マグネシウム、群青、黄鉛、コバルトブルー、紺青、酸化鉄等が挙げられる。また、有機顔料としては、トルイジンレッド、パーマネントカーミンFB、ファストイエローG、ジスアゾイエローAAA、ジスアゾオレンジPMP、レーキレッドC、ブリリアントカーミン6B、フタロシアニンブルー、インダントロンブルー、キナクリドンレッド、ジオキサジンバイオレット、ビクトリアビュアブルー、アルカリブルートーナー、アニリンブラック、パーマネントレッド2B、バリウムリソールレッド、キナクリドンマゼンタ、ナフトールレッドHF4B、フタロシアニングリーン、ベンズイミダゾロンレッド等が挙げられる。さらに、染料としては、油溶性のビクトリアブルー4Rベース、ニグロシン、ニグロシンベース、C.I. Solvent Yellow 19、C.I. Solvent Orange 45、C.I. Solvent Red 8等が挙げられる。その他、分散染料、染め付けレーキ顔料、色素を樹脂に含有させた樹脂粉末等が適切な特性が得られる色材粒子として挙げられる。
【0043】
水系分散液に含有される電着材料には、水系液体における色材粒子の分散安定性を向上させる機能と、像保持部材への電着吸着現象、即ち、環境の電気化学的変化により速やかに像保持部材上に析出・沈降して着色電着層(画像層)を形成する機能を有することが要求される。このため、電着材料は親水性で水系液体中でイオン解離し易い基(親水基)と、水を嫌う疎水基との双方を有する高分子である必要がある。
【0044】
ここで、像保持部材上への着色電着層の形成の機構について説明する。
所定のpHに調製された水系分散液中で、電着材料が含有する親水基は、イオン解離状態にある。一方、電着材料に含有される疎水基部分は、色材粒子に一部、付着、結合、または会合しているので、水系分散液中で色材粒子は電着材料にとり囲まれている状態にある。次に、像保持部材が通電されると、像保持部材表面近傍の水系分散液のpHが変化する。例えば像保持部材が陽極となる場合は、水系分散液のpHは小さくなり、一方、像保持部材が陰極となる場合は大きくなる。その結果、像保持部材表面近傍の電着材料のイオン解離が抑制され、電着材料は不溶化する。その際、水系分散液中に広がっている電着材料の分子鎖は、近傍の色材粒子を取り込んで凝集し、像保持部材上に析出する。この電気化学的な析出現象が、像保持部材上への着色電着層の形成現象である。
【0045】
像保持部材が陽極となる場合は、電着材料が含有する親水基は、イオン解離して陰イオン基となる官能基である。そのような官能基の中でも、カルボキシル基は高い析出効率を示すので、画像の堅牢性の点で好ましい。一方、像保持部材が陰極となる場合は、電着材料が含有する親水基は、イオン解離して陽イオン基となる官能基である。そのような官能基の中でも、アミノ基、およびイミノ基は高い析出効率を示すので、画像の堅牢性の点で好ましい。
【0046】
前記親水基と疎水基を有する高分子である電着材料の一部は、水系液体中で、色材粒子表面に結合、付着しているか、または色材粒子と会合しているので、水系液体中の色材粒子の分散安定性は維持され、かつ、色材粒子を取り込んだ着色電着層が形成される。
【0047】
前記電着材料は、熱可塑性樹脂成分を含有していることが好ましく、pH調製された水系分散液に対して十分な溶解性を示す必要がある。さらに、電着材料は前記したように、水系分散液のpH変化に対応して、溶解状態から上澄みを発生して析出状態へ状態変化する必要があり、好ましくはpH値の±1の範囲内での変化に対応して、より好ましくはpH値の±0.5の範囲内での変化に対応して状態変化するものである。この範囲内のpH値の変化に対応して水系分散液中での状態変化を生じる電着材料を用いると、通電による急峻なpH値の変化に対しても、瞬時に着色電着層を析出させることが可能となり、また、析出する着色電着層の凝集力が高くなるので、水系分散液への再溶解速度を低減させることも可能となる。その結果、得られる画像は高い耐水性を有している。電着材料の溶解状態から析出状態への状態変化が、水系分散液の±1を越える範囲でのpH値の変化に対して生じる場合は、十分な画像構造を形成する着色電着層の析出までの時間が長時間化し、印字速度が低下するか、あるいは、画像の耐水性が欠如する等印字特性上の問題が生じる場合がある。
【0048】
この電着材料に使用される親水基を含むモノマー単位としては、例えば、メタクリル酸、アクリル酸、メタクリル酸ヒドロキシエチル、アクリルアミド、無水マレイン酸、無水トリメリト酸、無水フタル酸、ヘミメリット酸、コハク酸、アジピン酸、プロピオル酸、プロピオン酸、フマル酸、イタコン酸等、およびこれらの誘導体が用いられる。特にメタクリル酸、アクリル酸はこの電着現象に対して作用/効果が大きく、pH値の変化による電着効率が高く、また親水化効率も高いので好ましい。
【0049】
この電着材料に使用される疎水基を含むモノマー単位としては、例えば、アルキル基、スチレン基、α−メチルスチレン基、α−エチルスチレン基、メタクリル酸メチル基、メタクリル酸ブチル基、アクリロニトリル基、酢酸ビニル基、アクリル酸エチル基、アクリル酸ブチル基、メタクリル酸ラウリル基等、およびこれらの誘導体が挙げられる。特に、スチレン基、α−メチルスチレン基は疎水化効率および電着析出効率が高く、さらに、重合時の制御性も高いので好ましい。
【0050】
電着材料は、これらの親水基と疎水基とを含むモノマーを前記の比率で共重合した高分子であり、各親水基および疎水基の種類は1種に限定されるものではない。着色電着層の膜性や膜の接着強度の面から平均分子量が6、000以上25、000以下のものが好まく、特に好ましくは9、000以上20、000以下である。平均分子量が6、000未満であると、着色電着層が不均一になり易く、また耐水性が低下する傾向がある。一方、平均分子量が25、000を越えると、水系分散液中への溶解性が不十分となり、水系分散液の固形分濃度を適正値まで上げることが出来なくなったり、液体が濁ったり沈澱物が生じたり、液粘度が上昇する等の問題がある。
【0051】
電着材料は、ガラス転移点が10℃以下、流動開始点が180℃以下、分解点が150℃以上の熱特性を示す高分子が好ましい。このような熱特性を示す高分子材料を用いると、転写プロセスの制御が容易となり、良好な転写画像を得ることができる。また、用いる高分子材料の軟化温度は、材料の取扱性や、環境温度との関係等を考慮すると、60℃以上250℃以下が好ましい。
【0052】
前記水系分散液の水系溶媒としては、水、メタノール、エタノール、ブタノール、イソプロピルアルコール等のアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、エタノールアミン、ジメチルアミン、トリエタノールアミン等ののアミン類、酢酸、硫酸、塩酸、燐酸、しゅう酸、フタル酸等の酸類等を、1つまたは複数混合して使用することがきる、とくに水を主成分とする混合溶媒が安全性、安定性やコストの面で非常に有用である。
【0053】
水系分散液中に湿潤材を添加しても良い。湿潤材を添加すると、水系溶媒成分の蒸発による電着液(水系分散液)の変質を防止することができる。用いる湿潤材は、極性および親水性が高く、水と共沸点を持ち、高沸点で低蒸気圧の液体が好ましい。湿潤材は、沸点が120°C以上で大気での飽和蒸気圧が100mmHg以下のものが良く、沸点が150°C以上で大気での蒸気圧が60mmHg以下の液体が特に好ましい。前記範囲を外れると電着液(水系分散液)の寿命が短くなる傾向や、水系分散液の特性に変化が生じることがあり、安定した電着特性を得にくい。具体的には、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリン、ジアセトナルコール、メチルセルソルブ、エチルセルソルブ、ブチルセルソルブ、エチレングリコールジアセテート等が代表例として挙げられる。
水系分散液中の湿潤材の組成比率は、0.5重量%以上70重量%以下の範囲、好ましくは5重量%以上30重量%以下の範囲である。
【0054】
水系分散液中に高分子添加材を添加しても良い。高分子添加材を添加すると、電解付着時の着膜生成特性が安定化し、かつ、着色電着層の膜性が改善されるので、着色電着層の堅牢性や膜の電気抵抗制御に大きな効果がある。
高分子添加材の例としては、ゼラチン、アラビアゴム、ペクチン、カゼイン、デンプン類、微結晶セルロース、アルギン酸塩、ポリビニルアルコール、酢酸ビニル共重合体、ポリアクリル酸共重合体、メチルセルロ−ス系誘導体などが代表例として挙げられる。
添加量は、水系分散液中の全固形成分中、0.2重量%以上50重量%以下の範囲、好ましくは1重量%以上15重量%以下の範囲が好ましい。
【0055】
同様の効果を有するエマルジョン材料を水系分散液中に添加しても良い。エマルジョン材料の例としては、ポリ酢酸ビニルエマルジョン、酢酸ビニルコポリマーエマルジョン、アクリル酸エステルコポリマーエマルジョン、合成ゴムラテックス等が代表例として挙げられる。
添加量については、高分子添加材と同様である。
【0056】
その他にも、防腐・防カビ剤、微量の界面活性剤、pH調整剤や液体粘度調整剤などを水系分散液中に添加しても良い。防腐・防カビ剤を添加すると、微生物の繁殖やカビの発生により液の劣化を防止できる。
【0057】
水系分散液は、前記色材粒子、電着材料等を水系溶媒中で混合し、ホモジナイザー、プロペラ攪拌機等を用いて分散することにより調製される。
【0058】
カウンター電極および像保持部材の間に電流または電界を供与する方法としては、直流電源等を用いて所定の電圧を印加する方法等が挙げられる。
この直流電源には、カウンター電極および像保持部材の間に印加される電圧差が、9V未満となる直流電源を用いることが好ましく、より好ましくは5V未満、さらに好ましくは、3V未満となる直流電源を用いる。9V以上の電圧差を印加すると、電気分解により電極(像保持部材)表面から気泡が激しく生成し、電極(像保持部材)表面の電界分布が不均一になり、その結果、着色電着層の膜質が不均一になったり、膜表面が凸凹になったりする傾向がある。
【0059】
本発明の画像形成工程に類似した技術に電着塗装があるが、電着塗装では、一般的に、印加電圧を150V以上300V以下の範囲で与え、電着を行っている。これは、生成する電着膜の抵抗が高いこともあり、印加電圧が低いと電着膜形成が進むに従い電着膜形成速度が大きく低下し必要な膜厚が得られないので、それを避けるために印加電圧を高くしている。印加電圧を高くすると、電気分解による激しい発泡現象が起きるので、電極面近傍が撹拌され、新しい電着液に電極面が接触し、電極面上に電着塗装上必要な膜厚(一般に20μm以上)の電着層が形成される。本発明の狙いは、高画質の画像再現、具体的には、2μm以下の膜厚レベルの微細な画像(400DPI以上)パタ−ンを再現することであるため、電着溶液の電気分解による発泡現象を防ぐか、若しくは微細な画像パタ−ン再現に影響を与えない程度に抑制していかなければならないので、9V未満の範囲の印加電圧を与えることが好ましい。
【0060】
また、画像上の1画素づつをシャ−プに再現するため、短時間幅の直流パルスおよびその短パルスの重箪での信号入力を行うこともできる。
さらに、電圧印加手段として、3極電極方式を用いると、電圧の安定化の点で好ましい。
【0061】
水系分散液の液性の均一性を保つため、液浴中を撹拌することもできる。攪拌手段としては、プロペラによる攪拌、スターラー攪拌、超音波攪拌等がある。攪拌が強すぎると、着色電着層の膜生成を遅らせたり、液が飛散することもあるので、適度に攪拌する必要がある。
また、水系分散液の液温を制御することにより、より均一な膜性を有する着色電着層を形成することもできる。具体的には、液温制御システム設備を設けること等により制御する。
【0062】
本発明に用いられる像保持部材は、画像様に電流または電界を供与できる電極機能と画像を保持する機能との双方を有する必要がある。
像保持部材への画像様の信号入力には、光信号により画像様を入力する方法が入力信号の安定性、解像度等の点で好ましい。光信号としては、レーザー光照射、フラッシュ光照射、ラスター光照射等を等を用いることができる。このような光信号を画像様に入力する方法としては、レーザーを光源として走査露光する方法や、マスクパターンを介して全面露光する方法等がある。後者の場合は、光源として、基板全領域を均一に照射しうる均一照射光源を用いることが好ましい。また、入力信号の光の波長は、半導体に感度がある波長という観点から決定される。通常は、水銀灯や水銀キセノンランプ、キャノンランプ、He−Cdレーザー、He−Neレーザー、Nレーザー、エキシマレーザー、半導体レーザー等が好適に用いられる。
【0063】
光信号により画像様を入力する場合は、像保持部材は、光信号が入力された区域が導電性を発現する材料、即ち、光導電性材料を有していることが必要である。例えば、像保持部材の構成は、面状電極層、光導電性材料層よりなり、光照射部分の像保持部材表面に電流が流れ色材粒子の電解付着現象が発生する構造となっているものが好ましい。
【0064】
像保持部材の表面の平滑性を高くする程、印字特性が良好になる。特に、繰り返し像保持部材を使用するとこの傾向が顕著となるので、繰り返し使用される態様で用いられる、例えばエンドレスベルト形状の形態で像保持部材を用いる場合等は、像保持部材の表面平滑性を高くすることは重要である。平滑性を高くすると、像保持部材面上の画像の物理的クリ−ニング性が高くなり、毎回異なる画像記録を行っても前回の記録画像情報の履歴が残らない印字サイクルを構築できる。
【0065】
また、像保持部材表面上に残留した着色電着層を、ブレード法、ファーブラシ法、弾性ローラ法、クリーニングウエブ法等のクリーニング法で除去することもできる。
【0066】
像保持部材から転写記録媒体への着色電着層の転写には、静電気力、圧力、粘着力、熱アシスト等が利用できる。本発明では、着色電着層が、水系分散液の液体成分を適量含んだ状態にあるので、圧力だけで粘性変形が生じ転写可能である。圧力により転写させる方法は、無駄なエネルギーを消費せず好ましい。圧力により転写させる方法としては、像保持部材を弾性転写ローラーを用いることにより転写記録媒体に圧接する方法等がある。
【0067】
転写記録媒体に転写された着色電着層は、次に記録媒体へ転写される。本発明において、転写記録媒体の構成および機能は、消費エネルギー等の面で効率的な記録媒体への画像の転写、定着を実現した点で重要である。
【0068】
前記転写記録媒体は、熱絶縁基材の上に発熱体を積層し、さらにその上に保護層を積層した構成である。
発熱体は、電極対の間に発熱層を挟持した構成をとる。具体的には、1つの電極層の上に、発熱層を積層し、さらにその上に対向する電極層を積層したものである。用いる電極層について特に制約はないが、効率的で且つ低エネルギーな記録媒体への画像の転写、定着を実現するには、転写記録媒体は局所発熱機能を有している必要があり、この様な機能発現の観点から、一方または双方がパターン電極層からなる電極対を用いることが好ましい。
【0069】
パターン電極層とは、帯状、線状、またはこれらの組合せ形状に分割分離された電極層であり、少なくともその側縁部の一方又は双方が発熱層の側縁部の一方又は双方に露出し、このパターン電極層の一部に局部的に入力電流を供給するための通電路の一部を構成するものである。このような多数の帯状に分割分離されたパターン電極層を用いれば、発熱層への入力電流をアドレッシングすることができ、発熱層での発熱を局所的に発生させる、即ち、局所発熱可能な発熱体を作製することができる。このように、パターン電極層は、アドレッシング入力電極層として機能するものであるので、形状はアドレッシングのために都合のよい形状であれば良く、前記の帯状、線状、またはこれらの組み合わせ形状が好ましい。
【0070】
ここで、一方または双方がパターン電極層からなる電極対としては、例えば、一方がパターン電極層で他方がパターン化されていない均一な導電層を組み合わせた電極対や、2つのパターン電極層を組み合わせた電極対等が挙げられる。さらに、一方がパターン電極層で他方がパターン化されていない均一な導電層からなる電極対を有する発熱体は、パターン電極層、発熱層、及び導電層の順に積層されていても、また、導電層、発熱層、及びパターン電極層の順に積層されていてもよい。
特に、パターン電極層を組み合わせた電極対を用いると、より選択的に局所発熱が可能となり、転写に消費されるエネルギーを低く抑えることができるので好ましい。
【0071】
図2に、本発明におけるローラ型転写記録媒体(パターン電極層の組み合わせからなる電極対を有するもの)の全体像の1例を示した。図2中の保護層の左右から露出しているパターン電極層が、前記入力電流を供給するための通電路の一部を構成している。
【0072】
1つのパターン電極層は、1層のみからなる構造であっても、絶縁層を挟持する積層構造であっても良い。図1に、絶縁層を挟持する積層構造のパターン電極層と、一層のパターン電極層とを組み合わせた電極対を有する転写記録媒体の断面図を示した。図1中の第2パターン電極層は、多層から構成されていて、ロール回転方向と垂直方向に帯状にパターン化された下層第2電極層3と、通電孔を有する絶縁層5と、ロール回転方向に伸びた帯状にパターン化された上層第2電極層4とからなる。その上に発熱層6が積層され、さらに、ロール回転方向と垂直方向に帯状にパターン化された第1パターン電極層7、その上に保護層8が積層されている。このように通電孔を有する絶縁層を、パターン化された下層電極層とパターン化された上層電極層間に設けると、通電路をマトリックス化することができるので好ましい。
【0073】
図1に示した転写記録媒体の作製工程概要例を図3に示した(図3は実施例1の転写記録媒体の作製工程概要を示す図でもある。)。
まず、絶縁基材上に、ロール回転方向と垂直方向に伸び、かつ、ロール回転方向に分離した多数の短冊状の下層第2パターン電極層を形成する。その上に、所定の位置に通電孔(3b)を設けた絶縁層を、下層第2パターン電極層の右側縁部が露出するように形成する。続いて、通電孔(3b)の上にロール回転方向に伸び、かつ、ロール回転方向と垂直方向に分離した多数の帯状の上層第2パターン電極層を形成し、絶縁層を挟持する積層構成の第2パターン電極層を形成する。その後、下層第2パターン電極層の右側縁部が露出するように、発熱層を均一に形成し、その上に、ロール回転方向と垂直方向に伸び、かつ、ロール回転方向に分離した多数の帯状の第1パターン電極層を形成する。さらに、第1パターン電極層の左側縁部が露出するように保護層を形成し、転写記録媒体を作製する。
【0074】
続いて図3の転写記録媒体の局所発熱機構を説明する。
下層第2パターン電極層の通電路3aから電力が供給された場合、電流は下層第2パターン電極層から絶縁層上に確保された貫通孔3bのみを通り、上層第2パターン電極層に至る。上層第2パターン電極層の通電路は、ロ−ル回転方向に遮断されているので、発熱層の3cの区域だけが局所発熱する。その後電流は、帰路電極層である第1パターン電極層を流れ、左側縁に形成された帰路通電路3dに流れ込む。このようにパターン電極層を組み合わせた電極対を用いると、消費電力を抑えつつ、選択的に局所(マトリックス状に)発熱させることができる。
【0075】
図4には、パターン電極層と導電層を組み合わせた電極対を有する転写記録媒体の作製工程概要を示した(図4は実施例2の作製工程概要を示す図でもある。)。図4の転写記録媒体の局所発熱機構を説明する。
第2パターン電極層の通電路4aから電力が供給された場合、通電路はロ−ル回転方向に遮断されているので、電流はロ−ル回転と垂直方向の帯状にのみ流れ、その上に積層された発熱層が帯状(4b)に局所発熱する。その後電流は、帰路電極である第1電極層(導電層)を流れ、左側縁に形成されている帰路通電路4cに流れ込む。このように、パターン電極層と導電層を組み合わせた電極対を用いると、消費電力を抑えつつ、選択的に局所(帯状に)発熱させることができる。
【0076】
発熱体への通電は、通常の電力供給方法にて行うが、入力パワーを短時間的に制御する等の点から、交流や、三角波形、パルス波形若しくはその変調波形を有する電流により行うことが好ましい。特に温度制御等の観点より、パルス電流が好ましい。
発熱を必要としている部分にのみ局部的に電力を供給する方法としては、例えば、発熱層の側縁に露出して通電路の一部を形成しているパターン電極層に、ローラー状の動的コンタクトや舌片状の静的コンタクト等を組み込み、所定の位置より電力を供給する。発熱層の他方の側縁に露出し、帰路通電路の一部を形成している対向する電極層側には、その適宜位置に、例えば、パターン電極層側の動的又は静的コンタクトに相対向する位置に、上記と同様の動的又は静的コンタクト等を組み込み電流の帰路を確保する(図5参照)。このような電力供給方法を用いると、局所発熱のために供給される電力を、必要最低限に抑えることができる。
【0077】
パターン電極層を形成するための材料としては、それが導電性に優れたものであれば特に制限はない。例えば、金属や導電性セラミックス等が用いられる。パターン電極層の形成方法としては、スパッタリング、真空蒸着、導電ペーストのスクリーン印刷等により均一に膜を形成した後、ホトリソグラフィー法や、スクリーン印刷法等で所定の形状にパターン化し形成する方法が挙げられる。また、導電ペーストをスクリーン印刷することにより直接パターン化された電極層を形成することもできる。
パターン電極層の膜厚は、0.3μm以上5μm以下の範囲が良く、より好ましくは0.5μm以上2μm以下の範囲である。膜厚が5μmを越えると、電極層のリーク発熱量が増加して、入力電流に対する発熱層での発熱効率が低下する。一方、0.3μm未満であると、膜の抵抗が不均一であることの影響が大きくなり、導電性が不安定になる傾向がある。
【0078】
パターン電極層が、前記通電孔を有する絶縁層を挟持する場合は、その絶縁層は、体積抵抗値が10Ω・cm以上の範囲、好ましくは1010Ω・cm以上の範囲の材料を用いて形成する。具体的にはSiO、SiN、Al、各種プラスチック材等が挙げられる。また、この絶縁層の形成方法としては真空蒸着法、スパッタリング法、浸漬塗布法、ブレード塗布法等が挙げられる。さらに、絶縁層上に前記通電孔を形成するには、ホトリソグラフィーとエッチングを併用する方法や、プラズマを用いたエッチング法等を用いることができる。
【0079】
パターン電極の対向電極がパターン化されていない均一な導電層である場合にも、その材料については、導電性に優れたものであれば特に制限はない。例えば、金属や導電性セラミックス等が用いられる。導電層の形成方法としては、スパッタリング、真空蒸着、導電ペーストのスクリーン印刷等による膜形成方法が挙げられる。
導電層の膜厚は、0.1μm以上10μm以下の範囲が良く、より好ましくは0.2μm以上1.0μm以下の範囲である。膜厚が10μmを越えると、電極層のリーク発熱量が増加して、入力電流に対する発熱層での発熱効率が低下する。
【0080】
電極対に挟持される発熱層は、上記パターン電極層と導電層との間にあって、これらの間にアドレッシング入力された入力電流により、その入力部分で局所的にジュール熱を発生する層である。また、画像の転写温度との関連で、200℃以上、好ましくは300℃以上の耐熱性を有し、且つ、体積抵抗値は10−3以上10Ω・cm以下、好ましくは10−1以上10Ω・cm以下の範囲である。
【0081】
発熱層を構成する材料としては、導電性セラミックス材料、導電性カーボン材料及び金属材料等の種々の導電性材料と、絶縁性セラミックス材料や耐熱性樹脂等の種々の絶縁性材料とをそれぞれ1種類又は数種類づつ混合若しくは化合したものを用いる。ここで使用される導電性材料としては、具体的には、C、Ni、Au、Ag、Fe、Al、Ti、Pd、Ta、Cu、Co、Cr、Pt、Mo、Ru、Rh、W、In等のカーボンや金属材料、VO、RuO、TaN、SiC、ZrO、InO、TaN、ZrN、NbN、VN、TiB、ZrB、HfB、TaB、MoB、CrB、BC、MoB、ZrC、VC、TiC等の無機化合物が挙げられる。また、耐熱性樹脂としては、ポリイミド樹脂、ポリアラミド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリイミドアミド樹脂、ポリエステル−イミド樹脂、ポリフェニレンオキシド樹脂、ポリ−p−キシリレン樹脂、ポリベンズイミダゾール樹脂、あるいはこれらの誘導体よりなる樹脂や種々の変性樹脂が挙げられる。
更に、抵抗値制御や結着のためにAlN、SiN、Al、MgO、VO、SiO、ZrO、MO、Bi、TiO、MoO、WO、NbO、ReO等のセラミックス材料や上記耐熱性樹脂等の絶縁性材料を用いることができる。
中でも、発熱層を構成する好ましい材料として、例えば、カーボン分散ポリイミド樹脂、Ni粉体分散シリコーン樹脂、Ta−SiO混合セラミックス材、RuO−SiO材等が挙げられる。
【0082】
発熱層の形成方法としては、スクリーン印刷法、ホトレジストによるホトリソエッチング法等を用いることができる。また、この発熱層の膜厚は、0.2μm以上20μm以下が良く、好ましくは1μm以上5μm以下の範囲である。膜厚が20μmを越えると、入力電力に対する発熱効率が低下してエネルギー消費が増大するという問題が生じる。
【0083】
発熱体を積層する熱絶縁基材は、発熱体による熱に曝されるので、少なくとも転写・定着に必要な温度に充分耐えられる耐熱性を有する材より形成されている必要がある。さらに、転写記録媒体自体が、本発明の画像形成記録装置内において、記録媒体である用紙等を搬送する役割を担う場合もあるので、加工性に優れている材より形成されていることが好ましい。さらに経済性も考慮すると、熱絶縁性基材としては、アルミニウム、ニッケル、SUS等の金属材料や、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、アラミド樹脂等のプラスチック材料や、アルミナ、酸化珪素、ジルコニア等のセラミックス材料が好ましい。
【0084】
この熱絶縁基材については、少なくともその上に積層される発熱体との間において熱絶縁性が発揮されればよく、従って、基材全体がプラスチック材料やセラミックス材料等の熱絶縁性材料で形成されていてもよく、また、金属材料等の熱伝導性材料やプラスチック材料等の比較的耐熱性に乏しい材料の表面に耐熱性に優れた熱伝達不良層を積層して形成されたものであってもよい。
このような目的の熱伝達不良層を形成するために使用される材料としては、発熱層で発生した熱エネルギーがベース基材側にリークする量を抑制し、発熱層でのエネルギー効率を改善するために、熱拡散係数が10mm/sec以下のものが良く、より好ましくは1mm/sec以下のものである。
また、パターン電極層又は導電層での電流リークを抑制するため、体積抵抗値が10Ω・cm以上、好ましくは10Ω・cm以上のものがよい。このような熱伝達不良層材料の具体例としては、例えば、酸化珪素及びその化合物や酸化マグネシウム及びその化合物等のセラミックスや、ポリイミド樹脂及びその変性化合物、ポリアラミド樹脂及びその変性化合物、シリコーン樹脂及びその変性化合物等のポリマーや、あるいは、これらを主成分とする材料等が挙げられる。
【0085】
本発明の転写記録媒体は、熱絶縁基材の上に積層された発熱層の上に、さらに保護層が積層された積層構造を有する。
この保護層は、着色電着層が転写記録媒体上に残留するのを防止すると共に、発熱体を物理的損傷から保護する目的を有するものである。このような機能を有する保護層を形成するには、その臨界表面張力が、好ましくは、25dyne/cm以上42dyne/cm以下の範囲であり、さらに好ましくは28dyne/cm以上34dyne/cm以下の範囲である。臨界表面張力が42dyne/cmを越えると、着色電着層の一部が残留し、転写記録媒体の表面が汚染される傾向がある。一方、臨界表面張力が25dyne/cm未満では、画像の付着力が極端に低下し、加熱転写時に画像の流れや乱れを生じる傾向がある。
【0086】
このような保護層を形成する材料としては、例えば、フッ素ゴム(FEP)、シリコーンゴム等の耐熱ゴム系材料とフッ素系樹脂、ジメチルシロキサン系樹脂、アラミド樹脂、ポリイミド樹脂等の耐熱樹脂を単独でもしくは混合して用いることができる。ほかに層自体の電気抵抗や膜強度を制御する目的で、これらの材料に、導電粉体やセラミックス粉体を混合することもできる。特に、ゴム系材料を用いると、保護層に粘着力が付与され、像保持部材上の着色電着層を転写記録媒体へ転写させる効率を向上させることができ好ましい。
また、未転写画像のオフセット防止効果を向上させる目的で、シリコーンオイル等の潤滑剤の塗布等の処理を行ってもよい。
この保護層の膜厚は、0.1μm以上10μm以下、好ましくは0.2μm以上3μm以下の範囲である。膜厚が10μmを越えると、発熱層から被加熱対象までの距離が長くなり、熱伝達ロスが多くなってエネルギー効率が低下する。一方、0.1μm未満であると、膜の均一性が得られにくく機能が低下する。
【0087】
保護層が低表面エネルギー材料以外のものから形成されている場合は、保護層の上に低表面エネルギー層を設けることが好ましい。転写記録媒体の、物理的損傷による劣化や、着色電着層の残留による劣化を防止できる。用いる材料としては、フッ素ゴム(FEP)、シリコーンゴム等の耐熱ゴム系材料とフッ素系樹脂、ジメチルシロキサン系樹脂等、または、これらを混合したもの等が挙げられる。
【0088】
転写記録媒体の表面は、画像の解像度、着色電着層の残留防止の観点から、平滑性を有していることが好ましい。具体的には、その表面粗さ(Ra)が、0.01μm以上1.2μm以下の範囲であると好ましい。
転写記録媒体の表面粗さは、最表層が保護層である場合は、保護層の表面粗さをいい、さらに低表面エネルギー層を有する場合は、該層の表面粗さをいう。
【0089】
転写記録媒体の形状については、一時的に着色電着層を保持できる形状であれば、なんら制約はない。例えば、可撓性を有するエンドレスベルト形状や剛性を有する剛体ロール形状等が挙げられる。中でも、転写記録媒体をエンドレスベルト形状にすると、記録媒体までの温度制御時間や、加熱時間を長くとれるので好ましい。
【0090】
転写記録媒体上の着色電着層は、発熱体から発生した熱により軟化または溶融する。電着材料の熱軟化、熱溶融の温度は、前記した通り、材料の取扱性、環境温度との関係等を考慮すると、60℃以上250℃以下が好ましい。従って、記録媒体上へ着色電着層を転写する際の転写記録媒体の表面温度も、60℃以上250℃以下の範囲に設定すると、エネルギーロスがなく効率的で好ましい。
【0091】
発熱体への通電電力を制御することにより、転写時の転写記録媒体の表面温度を、適当な範囲に設定することもできる。その方法としては、例えば、転写記録媒体の温度を温度検知装置等により検知し、この検知された温度に対応して、転写記録媒体への通電電力を制御する方法がある。このように、通電電力を制御すると、無駄なエネルギーを消費せず、良好な画像を形成できるので好ましい。
【0092】
このように発熱体の温度を検知し、検知量に対応して制御した電力により発熱体を通電する具体的方法としては、例えば、発熱体のパターン電極層に設けられた通電供給コンタクト部が複数あり、複数の分割電極を構成している場合には、画像信号をこの分割電極に対応したブロックに分割するブロック分割回路と、このブロック分割回路からの画像信号と環境温度を検知して各分割電極に供給する電気エネルギー量を設定する制御回路(パルス幅設定回路やパルス数・タイミング設定回路等)と、この設定回路からの出力信号に基づいて加熱用電気量の発生を行うパルスドライバー回路とで構成する方法等がある。
【0093】
転写記録媒体上で熱により軟化、溶融した着色電着層は、転写記録媒体と記録媒体を圧接させることにより、転写記録媒体上から記録媒体上へ転写、定着することができる。転写記録媒体と記録媒体の圧接は、例えば、転写記録媒体が剛体ロール形状である場合は、該ロールと、記録媒体を該ロールと逆方向から支持する別の転写ロールとを互いに逆回転させることにより行う。また、転写記録媒体が、エンドレスベルト形状である場合は、該エンドレスベルトを支持するロールと、記録媒体を支持する転写ロールとを互いに逆回転させることにより行う。
【0094】
圧接は、200g/cm以上7kg/cm以下の範囲の圧力で行うと、転写・定着効率がよいので好ましい。特に、400g/cm以上2kg/cm以下の範囲の圧力で行うと、更によい特性が得られる。200g/cm未満では、画像材料の塑性変形が小さく、転写率及び定着強度が大幅に低下する傾向がある。一方、7kg/cmを越えると、装置自体の構造強度が必要になり、装置の大型化や、装置の重量増加等の問題が生じる場合がある。
【0095】
圧接を発熱体からの局所発熱の際に行うと、印字効率を高めることができるので好ましい。この方法としては、例えば、弾性ロールとロールの間で圧接する方法や、ロールと弾性ブレードの間に挟持して圧接する方法等がある。
【0096】
図6および図7に、本発明に係わる画像形成記録装置の例を示した。図6には転写記録媒体をエンドレス形状にして用いた一例の概略を、図7には転写記録媒体を剛体ロールとして用いた一例の概略を示した。
図6を用いて、装置の動作について説明する。
ベルト形状の像保持部材12は、水系分散液13中で、レ−ザ走査系14とレーザ光源15により画像信号が入力されると同時に、接続されているポテンションスタット16からカウンター電極17との間に所定の印加電圧が与えられる。像保持部材12上に電気化学的に色材粒子と高分子からなる電着材料が画像様に析出し、着色電着層19が形成させる。着色電着層19は像保持部材12上に付着したまま、ベルト状の像保持部材12とベルト状の転写記録媒体20が接する部分まで搬送される。ここで、ベルト状の像保持部材12を支持する駆動ローラとベルト状の転写記録媒体20を支持する駆動ローラが互いに逆回転し、着色電着層は、転写記録媒体20に圧力転写される。次に転写された着色電着層21は、ベルト状の転写記録媒体20上に付着したまま、転写記録媒体20と記録媒体22が接する部分まで搬送される。その間、転写記録媒体20の発熱体は、電力供給源によって通電され、局所発熱し、この熱により着色電着層21が軟化する。軟化した着色電着層21は、記録媒体である用紙22を支持する転写ローラーと転写媒体を支持する駆動ローラを逆回転させることにより、用紙22に転写、定着され、画像23が用紙22上に記録される。
【0097】
本発明における画像形成記録装置は、装置内の転写記録媒体が局所発熱機構を有しているので、転写時に消費するエネルギーを節約することができる。また、発熱部分と像保持部材の未転写像との間を接近させることができるので、発熱した熱エネルギーの損失を抑制することもでき、結果として転写等に必要な発熱量を小さくすることが可能になり、それだけ消費電力を低減することもできる。
また、このように発熱量を小さくできるほか、熱絶縁基材の上に発熱体が設けられているので、発熱時における熱リークが防止され、装置の機内温度上昇を抑制することができる。転写記録媒体の表面には保護層も設けられているので、着色電着層の残留を防止でき、長期的に繰り返し使用が可能となる。
さらに、発熱体の熱容量が小さいので、定着時の温度制御が容易になり、それだけ安定した画質を記録媒体上に記録することができる。また、短時間で必要な温度まで上昇させることができ、前記画像形成記録装置が、作動するまでのウォーミングアップ時間を短縮、又は、省略することができる。さらに、短時間で温度が下がるので、装置全体の温度上昇を防止することもできる。
なお、必要により、装置全体の温度上昇を抑制するための冷却機構を付設してもよい。
【0098】
【実施例】
以下に、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明はこの実施例に制限されるものではない。
【0099】
(実施例1)
カ−ボンブラック粉末(平均粒子径0.08μm)16重量部、ポリエチレングリコール11重量部、ポリオキシエチレンアルキルエーテルカルボン酸カリウム6重量部、ポリエチレングリコールジカルボン酸カリウム5重量部、水溶性アクリル樹脂2重量部、ブタノール5重量部、蒸留水65重量部、を混合し、中強度のプロペラ撹拌を2時間行いカーボンブラック粉末を十分に液体に湿潤させて粗分散液を調製した。次にこの分散液体をホモジナイザー分散機を用いて4分間の高強度強制分散処理を行い分散原液を調製した。蒸留水130重量部、グリセリン7重量部、防かび剤(「プロキセルXL−2」 ICI社製)0.9重量部、を混合した希釈液をプロペラ撹拌を行いながらこの分散原液中に滴下し、水系分散液を調製した。この液は、塩酸水溶液および水酸化カリウム水溶液によりpHを調整して、pH=6.5に設定した。この液の色材粒子析出開始点のpHは6.0であった。また、この液の抵抗値は2×10Ω・cmであった。
【0100】
次に、裏面から画像信号を入力できるワーク電極の付いた像保持部材を上記水系分散液を入れた電着液浴に裏面が電着液浴の外部に出るように置き、カウンター電極、塩橋を利用した制御電極を浴内に設置した。用いた像保持部材は、4mm厚の青板ガラス基板上に、ITOの透明導電層を形成し、その上に2層の有機光導電体層(ペリレン−フタロシアニン系有機光導電体)を積層した構造のもである。ITO導電層がワ−ク電極として機能する。有機光導電体層の表面は平滑であった。各電極をポテンショスタット電源に結線し、像保持部材の裏面の光画像入力部に画像入力しながらポテンショスタット電源より、ワ−ク電極とカウンタ−電極の間に2.0VのD.C.電圧を2秒間印加した。
【0101】
次に、像保持部材を液中より取り出し、10秒後に像保持部材表面の画像様の着色電着層付着面に下記により作製した転写記録媒体をのせ、50mm径のゴムローラーを用いて線圧450g/cmの圧力を与え転写記録媒体の背面よりゴムローラーを挾持させ転写記録媒体に着色電着層を転写させた。次に着色電着層が付着した転写記録媒体の上に普通紙をのせ、付着部のエリアを通電加熱しながら、線圧600g/cmの圧力を与えて、転写紙上にこの着色電着層を転写・定着して画像形成を終了した。また、転写時の転写記録媒体の加熱表面温度は120℃であった。光学画像濃度1.50の高画質画像が普通紙上に形成されていることを確認した。
【0102】
この転写記録媒体の作製方法を以下に示す。
肉厚2mmで100mm径のアルミ管をベース基材とし、二酸化珪素を主成分とするセラミックスを使用してセラミック溶射法により、上記ベース基材の表面に熱伝達不良層として厚さ0.5mmのセラミック層を被覆し、熱絶縁性基材を形成した。次に、上記熱伝達不良層の上には、真空蒸着法により金を厚さ1μmで着膜し、その後にホトリソグラフィー法により幅2mmで間隔0.1mmの長さ方向に伸びる多数の帯からなる短冊状パターンを形成し、下層第2パターン電極層を形成した。そして、このパターン電極層の上に、スパッタリング法によりSiOを用いて厚さ1.5μmの絶縁層を被覆し、通電孔(図3中の3b)を有する絶縁層を形成した。絶縁層上に、真空蒸着法により金を厚さ1μmで着膜し、その後にホトリソグラフィー法により幅2mmで間隔0.1mmのロール回転方向に沿って延びる多数の帯からなる短冊状パターンを形成し、上層第2パターン電極層を作製した。。次にルテニウム化合物、変性シリコーン樹脂、イリジウム錯体及びアクリル樹脂からなる分散ペーストを用い、スクリーン印刷法で上記上層第2パターン電極層の両側縁部が20mm幅で露出するように塗布し、350℃で焼成して厚さ3μmで体積固有抵抗値5×10Ω・cmの均一な発熱層を形成した。さらに、この発熱層の上には、下層第2パターン電極層と同じ形状、大きさにスクリーン印刷法で金ペーストを重ねて塗布し、360℃で焼成して厚さ1μmの金の第1パターン電極層を形成した。このようにして、上記熱絶縁基材の上に、下層第2パターン電極層、通電孔を有する絶縁層、上層第2パターン電極層、発熱層、及び第1パターン電極層からなる発熱体を積層した。発熱体の上には、シリコーン変性エラストマー液を塗布して200℃で加熱乾燥し、厚さ4μmの保護層を積層した。この保護層の臨界表面張力をデイスマンプロット法により測定したところ、28dyne/cmであった。また、表面粗さは、Ra=1.1μmであった。
この様にして形成されたものを実施例1の転写記録媒体とした。
【0103】
(実施例2)
カ−ボンブラック粉末(平均粒子径0.06μm)16重量部、ポリエチレングリコール11重量部、ポリオキシエチレンアルキルエーテルカルボン酸カリウム6重量部、ポリエチレングリコールジカルボン酸カリウム5重量部、水溶性アクリル樹脂2重量部、ブタノール5重量部、蒸留水65重量部、を混合し、中強度のプロペラ撹拌を2時間行いカーボンブカック粉末を十分に液体に湿潤させて粗分散液を調製した。次にこの分散液体をホモジナイザー分散機を用いて4分間の高強度強制分散処理を行い分散原液を調製した。蒸留水130重量部、グリセリン7重量部、防かび剤(「プロキセルXL−2」 ICI社製)0.9重量部、を混合した希釈液をプロペラ撹拌を行いながらこの分散原液中に滴下し、水系分散液を調製した。この液は、塩酸水溶液および水酸化カリウム水溶液によりpHを調整して、pH=7.5に設定した。この液の色材粒子析出開始点のpHは6.0であった。また、この液の抵抗値は6×10Ω・cmであった。
【0104】
次に、裏面から画像信号を入力できるワーク電極の付いた像保持部材を上記水系分散液を入れた電着液浴に裏面が電着液浴の外部に出るように置き、カウンター電極、塩橋を利用した制御電極を浴内に設置した。用いた像保持部材は、4mm厚の青板ガラス基板上に、ITOの透明導電層を形成し、その上に2層の有機光導電体層(ペリレン−フタロシアニン系有機光導電体)を積層した構造のもである。ITO導電層がワ−ク電極として機能する。有機光導電体層の表面は平滑であった。各電極をポテンショスタット電源に結線し、像保持部材の裏面の光画像入力部に画像入力しながらポテンショスタット電源より、ワ−ク電極とカウンタ−電極の間に2.5VのD.C.電圧を5秒間印加した。
【0105】
次に、像保持部材を液中より取り出し、10秒後に像保持部材表面の画像様の着色電着層付着面に下記により作製した転写記録媒体をのせ、50mm径のゴムローラーを用いて線圧450g/cmの圧力を与え転写記録媒体の背面よりゴムローラーを挾持させ転写記録媒体に着色電着層を転写させた。次に着色電着層が付着した転写記録媒体の上に普通紙をのせ、付着部のエリアを通電加熱しながら、線圧400g/cmの圧力を与えて、転写紙上にこの着色電着層を転写・定着して画像形成を終了した。また、転写時の転写記録媒体の加熱表面温度は130℃であった。光学画像濃度1.28の高画質画像が普通紙上に形成されていることを確認した。
【0106】
この転写記録媒体の作製方法を以下に示す。
肉厚2mmで100mm径のアルミ管をベース基材とし、二酸化珪素を主成分とするセラミックスを使用してセラミック溶射法により、上記ベース基材の表面に熱伝達不良層として厚さ0.5mmのセラミック層を被覆し、熱絶縁性基材を形成した。
次に、上記熱伝達不良層の上には、真空蒸着法により金を厚さ1μmで着膜し、その後にホトリソグラフィー法により幅2mmで間隔0.1mmの長さ方向に沿って延びる多数の帯からなる短冊状パターンを形成し、パターン電極層を形成した。そして、このパターン電極層の上には、ルテニウム化合物、変性シリコーン樹脂、イリジウム錯体及びアクリル樹脂からなる分散ペーストを用い、スクリーン印刷法で上記短冊状パターン電極層の両側縁部が20mm幅で露出するように塗布し、350℃で焼成して厚さ3μmで体積固有抵抗値5×10Ω・cmの均一な発熱層を形成した。さらに、この発熱層の上には、この発熱層と同じ形状、大きさにスクリーン印刷法で金ペーストを重ねて塗布し、360℃で焼成して厚さ1μmの金の導電層を形成した。このようにして、上記熱絶縁基材の上に、パターン電極層、発熱層及び導電層からなる発熱体を積層した。
このようにして熱絶縁基材の上に積層された発熱体の上には、その導電層の両側縁部が20mm幅で露出するように、クロム層をメッキ法で厚さ10μmに積層し、このクロム層の上にシリコーン変性エラストマー液を塗布して200℃で加熱乾燥し、厚さ4μmの保護層を積層した。この保護層の臨界表面張力をデイスマンプロット法により測定したところ、29dyne/cmであった。また、表面粗さは、Ra=0.7μmであった。
この様にして形成されたものを実施例2の転写記録媒体とした。
【0107】
(実施例3)
カーボンブラック粉末(平均粒子径0.03μm)30重量部、ジエチレングリコール4重量部、ポリメチルアクリレートジカルボン酸アンモニウム12重量部、ポリオキシエチレンアルキルフェニルカルボン酸アンモニウム8重量部、水溶性アクリル樹脂4重量部、蒸留水80重量部、を混合し、中強度のプロペラ撹拌を10時間行いカーボンブラック粉末を十分に液体に湿潤させて粗分散液を調製した。次にこの分散液体をボ−ルミル分散機を用いて24時間の分散処理を行い分散原液を調製した。蒸留水120重量部、防かび剤(「プロキセルXL−2」 ICI社製)0.7重量部、の混合した希釈液をプロペラ撹拌を行いながらこの分散原液中に滴下し、水系分散液を調製した。この液を、燐酸水溶液およびアンモニア水溶液によりpHを調整して、pH=7.0に設定した。この液の色材粒子析出開始点のpHは6.2であった。また、この液の導電度は5×10Ω・cmであった。
【0108】
次に、実施例1および2と同様の装置を用いて、裏面から画像信号を入力できるワ−ク電極の付いた像保持部材を上記電着液を入れた電着液浴に裏面が電着液浴の外部に出るように置き、そしてカウンタ−電極、塩橋を利用した制御電極を浴内に設置した。用いた像保持部材は、2mm厚の石英基板にITOの透明導電層を形成し、その上に2層の有機光導電体層(ペリレン−フタロシアニン系有機光導電体層)を積層した構造のものである。ITO導電層はワーク電極として機能する。有機光導電体層の表面は平滑であった。次に、各電極をポテンショスタット電源に結線し、像保持部材の裏面の光画像入力部にHe−Neレーザー光により画像入力しながらポテンショスタット電源より、ワーク電極とカウンター電極の間に2.0VのD.C.パルス電圧(パルス幅2ms/パルス周期3ms)を印加した。
【0109】
次に、像保持部材を液中より取り出し、エアーナイフで像保持部材上の不要な液体分を除去し、像保持部材表面の画像様の着色電着層付着面に下記作製した転写記録媒体をのせ、50mm径のゴムローラーを用いて線圧340g/cmの圧力を与え像保持部材と転写記録媒体を挾持させ転写記録媒体に着色電着層を転写させた。次に着色電着層が付着した転写記録媒体の上に普通紙をのせ、付着部のエリアを通電加熱しながら、線圧400g/cmの圧力を与えて、転写紙上にこの着色電着層を転写・定着して画像形成を終了した。転写時の転写記録媒体表面の加熱温度は130℃であった。光学画像濃度1.42の高画質画像が普通紙上に形成されていることを確認した。
【0110】
以下に転写記録媒体の作製方法を示す。
熱絶縁性基材として直径30mm及び肉厚2mmのアルミナセラミックス製ロールを使用し、その表面に接着層として二酸化珪素を真空蒸着法で厚さ1μmに着膜し、次にこの二酸化珪素の表面に浸漬法でタングステンペーストを塗布し、490℃の高温焼成法で焼成して厚さ3μmの導電層を積層した。この導電層の上には2源スパッタリング法にてタンタルと二酸化珪素の混合膜を着膜させ、厚さ2μmの発熱層とした。さらに、この発熱層の上にスパッタリング法でモリブデンを厚さ0.3μmに着膜し、次にドライエッチング法にてこのモリブデン層を1mmピッチで0.9mm幅にエッチングし、帯状のパターン電極層を形成した。
このようにして熱絶縁性基材の上に導電層、発熱層及びパターン電極層からなる発熱体を積層し、さらに、その上に接着層として二酸化珪素をスパッタリング法で厚さ0.1μmに着膜し、この接着層の上にシリコーン系エラストマー材を塗布して厚さ2.5μmの保護層を積層し、転写記録媒体 とした。
この実施例3の転写記録媒体について、実施例2と同様に臨界表面エネルギーを測定した結果は31dyne/cmであった。また、表面粗さはRa=0.7μmであった。
また、実施例2と同様に、その発熱層の両側縁部に通電部が形成され、その通電部に入力電流供給ローラーと帰路用導電ローラーとからなる電力供給機構が配設され、また、圧接ローラーを設けて加熱加圧方式の画像転写定着装置を構成された。
消費電力140Wで実施例1と同様に転写定着テストを行った結果、けしゴム擦り(20回)テストで良好な画像が得られ、また、この装置の発熱層は、この発熱層への通電とほとんど同時に転写定着可能温度にまで到達した。
【0111】
(実施例4)
フタロシアニン粉末(平均粒子径0.06μm)10重量部、エチルセルソルブ8重量部、ポリオキシエチレンアルキルフェニル酢酸リチウム(重合分子量12、000)8重量部、ポリメチルアクリレートジカルボン酸リチウム(重合分子量11、000)4重量部、水溶性アクリル樹脂溶液7重量部、蒸留水60重量部、を混合し、中強度のプロペラ撹拌を3.5時間行い顔料粉末を十分に液体に湿潤させて粗分散液を調製した。次にこの分散液体をホモジナイザー分散機を用いて14分間の分散処理を行い分散原液を調製した。蒸留水200重量部、防かび剤(「プロキセルXL−2」 ICI社製)1.5重量部、を混合した希釈液をプロペラ撹拌を行いながらこの分散原液中に滴下し、水系分散液を調製した。この液を、燐酸水溶液および水酸化リチウム水溶液によりpH調整して、pH=7.3に設定した。この液の色材粒子析出開始点のpHは6.0であった。また、この液の導電度は2.6×10Ω・cmであった。
【0112】
次に、実施例1および2と同様の装置を用いて、裏面から電流画像信号を入力できる像保持部材を上記水系分散液を入れた電着液浴に裏面が電着液浴の外部に出るように置き、そしてカウンタ−電極、塩橋を利用した制御電極を浴内に設置した。この像保持部材は、2mm厚の石英基板に上にITOの透明導電層を形成し、その上に2層の有機光導電体層(ペリレン−フタロシアニン系有機光導電体層)を積層した構造であった。ITO導電層をワ−ク電極にし、像保持部材の表面層である有機光導電体層の表面は平滑に出来ていた。次に、各電極をポテンショスタット電源に結線し、像保持部材の裏面の光画像入力部に半導体レーザー光により画像入力しながらポテンショスタット電源より、ワーク電極とカウンター電極の間に2.1VのD.C.パルス電圧(パルス幅2ms/パルス周期3ms)を印加した。
【0113】
次に、この画像形成を終了した像保持部材を液中より取り出し、像保持部材表面に画像様のシアン色の着色電着層が形成されていることを確認した。そして像保持部材の面状ワーク電極と転写記録媒体の面状電極の間に電圧を500VのD.C.パルスと400g/cmの加圧をしながら像保持部材表面のシアン色着色電着層を転写記録媒体に転写した。次に着色電着層が付着した転写記録媒体の上に普通紙をのせ、付着部のエリアを通電加熱しながら、線圧700g/cmの圧力を与えて、転写紙上にこの着色電着層を転写・定着して画像形成を終了した。転写記録媒体の加熱表面温度は170℃であった。光学画像濃度1.20の高画質画像が形成されていることを確認した。
【0114】
この転写記録媒体の作製は、厚さ75μm、直径120mm及び幅220mmの大きさのポリイミド製シームレスベルトを熱絶縁性基材とし、その外側に導電層としてニッケルをスパッタ着膜法で厚さ0.4μmに積層し、次にこの導電層の上にカーボン分散ポリイミド樹脂層を塗布し熱処理して厚さ2μmで体積固有抵抗2×10Ω・cmの発熱層を積層し、さらに、この発熱層上にスパッタ着膜法で厚さ0.6μmのニッケル層を積層し、このニッケル層をホトリソグラフィ法とドライエッチング法により4mmピッチでスペース0.09mmにパターン化し、ベルトの幅方向に帯状に延びるパターン電極層を形成し、これら導電層、発熱層及びパターン電極層で発熱体を構成した。
また、上記発熱層の上には、シリコーンゴム系樹脂を塗布して厚さ6.5μmの保護層を積層し、エンドレスベルト状の局部発熱転写記録媒体を作製した。この保護層の臨界表面エネルギーは28dyne/cmであった。また、表面粗さはRa=1.0μmであった。
【0115】
さらに、上記転写記録媒体については、その両側縁部に沿って導電層、発熱層及びパターン電極層からなる発熱体を延設し、この部分の導電層の両端部とパターン電極層の両端部とを露出させて通電部を形成し、これら両側縁部の通電部には、これらの通電部を入力電流供給ローラーと帰路用導電ローラーとに接触する電力供給機構を配設し、そして、この局部発熱転写記録媒体を一対の駆動ローラーに架設し、一方の駆動ローラー側で、この駆動ローラーと電力供給機構の入力電流供給ローラー及び帰路用導電ローラーとの間で上記通電部を加圧的に挟み込んで接触させ、さらに、他方の駆動ローラー側にはウエブローラを配設し、このウエブローラから局所発熱転写記録媒体の保護層に薄膜のシリコーンオイル層付与するようにし、エンドレスベルトによる加熱加圧方式の画像転写定着装置を構成した。この実施例4の画像転写定着装置において、一方の駆動ローラーと圧接ローラーとが転写記録媒体を挟んで相対峙する部分、すなわち転写定着部分のローラー線圧を2kg/cmとし、入力電流供給ローラー及び帰路用導電ローラーを介して発熱層の発熱領域にパルス幅10ms及び電圧15Vのパルス電流を印加した結果、転写記録媒体の圧接ローラーと接する部分が直ちに150℃まで昇温し、用紙に付着した未転写像を転写定着し、この用紙上に転写定着像が付着し、安定な画像が得られた。
【0116】
この間、転写記録媒体の保護層には画像の付着現象は見られず、また、定着画像のけしゴム擦り(20回)テストでも画像は劣化せず、光学濃度は変化しなかった。従って、画像乱れのない堅牢な転写定着画像が得られたことが実証された。
【0117】
(実施例5)
実施例2と同様に、水系分散液を調製し、像保持部材上への画像様の着色電着層を析出させた後、像保持部材を水系分散液浴から出し、60℃の温風を8秒送風し表面を乾燥させ、像保持部材上に粘ちょうな画像様の着色電着層を得た。つぎに実施例2と同様の転写記録媒体を用いて、像保持部材面上の着色電着層を線圧1200g/cmで転写記録媒体に加圧転写させた。そしてその後転写記録媒体に普通紙を載せ、転写記録媒体の発熱層を画像に対応したエリアを温度センサーを用いて転写記録媒体の表面温度をフィード・バックしながら通電発熱温度制御を行いながら、一対のゴムロ−ラを線圧800g/cmで普通紙および像保持部材を挟んで加圧し回転搬送した。そして加圧直後普通紙を転写記録媒体より引き剥がしたところ、光学画像濃度1.43の高画質画像を普通紙上に得た。
【0118】
(実施例6)
カ−ボンブラック粉末(平均粒子径0.1μm)15重量部、スチレンーアクリル酸ナトリウム共重合体(分子量19,000)5重量部、ポリエチレングリコ−ル3重量部、水溶性アクリル樹脂1重量部、蒸留水95重量部、を混合し、中強度のプロペラ撹拌を1時間行いカーボンブカック粉末を十分に液体に湿潤させて粗分散液を調製した。次にこの分散液体をホモジナイザー分散機を用いて3分間の高強度強制分散処理を行い分散原液を調製した。蒸留水100重量部、酢酸ビニルエマルジョン水溶液10重量部、防かび剤(「プロキセルXL−2」
ICI社製)0.9重量部、の混合した希釈液をプロペラ撹拌を行いながらこの分散原液中に滴下し、電着液を完成させた。この液は、燐酸水溶液および水酸化ナトリウムによりpHを調整して、pH=7.1に設定した。この液の色材粒子析出開始点のpHは6.5であった。また、この液の導電度は6×10Ω・cmであった。
【0119】
次に、実施例1および2と同様の装置を用いて、裏面から画像信号を入力できるワ−ク電極の付いた像保持部材を上記電着液を入れた電着液浴に裏面が電着液浴の外部に出るように置き、そしてカウンタ−電極、塩橋を利用した制御電極を浴内に設置した。この像保持部材は、3mm厚の青板ガラス基板にITOの透明導電層を与えその上に2層の有機光導電体層の積層構造のものである。ITO導電層がワ−ク電極として機能する。有機光導電体層の表面は表面粗さ(Ra)が0.3μmで、かつ臨界表面エネルギーが30dyne/cmであった。各電極をポテンショスタット電源に結線し、像保持部材の裏面の光画像入力部に画像入力しながらポテンショスタット電源より、ワ−ク電極とカウンター電極の間に2.0VのD.C.電圧を5秒間印加した。
【0120】
次に、像保持部材を液中より取り出し、20秒後に像保持部材表面の画像様の着色電着層付着面に転写記録媒体をのせ、50mm径のゴムローラーを用いて線圧250g/cmの圧力を与え、像保持部材と転写記録媒体をゴムローラーで挾持させ転写記録媒体上に着色電着層を転写した。次に着色電着層を載せた転写記録媒体の上にフィルムシートをのせ、転写記録媒体の着色電着層の付着部のエリアを加熱温度150℃で通電加熱しながら、線圧700g/cmの圧力を与えて、フィルム上にこの画像を転写・定着して画像形成を終了した。
この画像形成を終了した後、光学画像濃度1.35 の高画質像がフィルム上に形成されていることを確認した。消しゴム擦りテスト(20回)を実施した結果、本印字サンプルの光学濃度変化量は、0.2であった。実施例2の印字サンプルの光学濃度変化量は、0.4であった。これにより、エマルジョン水溶液の添加により定着性が向上したことが確認できた。
【0121】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明によれば、エネルギー的にも時間的にも効率的に、高光学濃度、高解像度、低画像厚み画像構造を有する画像の画像形成記録が可能となる。また、得られた画像の接着性や、画像堅牢性も高く、安定的に画像形成記録を実現できる他、安全性も高いという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明におけるローラ型転写記録媒体の断面の一つの例を示す図である。
【図2】本発明におけるローラ型転写記録媒体の全体像の一つの例を示す図である。
【図3】本発明の転写記録媒体作製工程概要例および実施例1の転写記録媒体作製工程概要例を示す図である。
【図4】本発明の転写記録媒体作製工程概要例および実施例2の転写記録媒体作製工程概要例を示す図である。
【図5】本発明の転写記録媒体への給電方法例を示す図である。
【図6】本発明の印字システム例(1)を示す図である。
【図7】本発明の印字システム例(2)を示す図である。
【符号の説明】
1 熱絶縁基材中のベース基材
2 熱絶縁基材中の絶縁性ベース層
3 下層第2パターン電極層
4 上層第2パターン電極層
5 絶縁性パターン層
6 発熱層
7 第1パターン電極層
8 保護層
9 パターン電極層または導電層
10 導電層またはパターン電極層
11 給電ローラ
12 像保持部材
13 水系分散液
14 レーザ走査系
15 レーザ光源
16 ポテンションスタット電極
17 カウンター電極
18 制御電極
19 着色電着層
20 転写記録媒体
21 転写記録媒体上に転写された着色電着層
22 記録媒体
23 記録媒体上に転写された着色電着層(画像)
24 クリーニングブラシ(ブレード)
25 クリーニング廃物皿
26 電着液層
27 画像投影機
28 投影光線
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
According to the present invention, an image-forming material is electrochemically deposited by energization using a water-based colorant particle dispersion to form a colored electrodeposition layer, which is formed on a recording medium via a transfer recording medium having a local heating mechanism. The present invention relates to an image forming and recording method and an image forming and recording apparatus for transferring an image to an image forming apparatus.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, there are many office image forming and recording technologies using a liquid image forming material. For example, silver salt technology, ink jet technology, electrophotographic technology, and the like.
An image forming and recording technique using silver halide is disclosed in Hatsumi Tanemura et al., "High-quality color copy system using silver halide photography", Japan Hardcopy '89 Proceedings of Research Presentation, p. Further, as an image forming and recording technique using an electrophotographic technique of liquid development, E.I. B. Caruthers, et al. , “Modeling of Liquid Toner Electrical
Characteristics ", Proceedings of IS & T 10th Int. Congress on Advances in Non-Impact Printing Technologies, P. 204 (# 94). Development of MACH System ", Japan Hardcopy '96 Proceedings of Research Presentations, p.
[0003]
By the way, the characteristics required in the image forming / recording technology for office use include: realizing color and high quality of 600 DPI or more / multi-valued gradation; being capable of printing on plain paper; having image robustness comparable to that of printing; The safety of the recorded matter and the printing machine is high, there is almost no waste, the running cost is low, and the like.
[0004]
However, the above technique has various disadvantages as described below.
For example, a technique using a silver salt follows a printing process involving a chemical reaction, and thus involves the use or disposal of a chemically active agent, which has caused a problem in adaptation to offices. In the ink jet technology, there is a problem of the nozzle diameter and the reliability of printing, so that it is difficult to achieve high resolution. Furthermore, since an aqueous dye is used as an image forming material, there are problems in image fastness, safety, and printability on plain paper. Electrophotographic technology has no problems with image quality, printability on plain paper, and image robustness, but it consumes a large amount of energy in the fixing section, and the printing process is complicated, so the machine size increases, and safety and reliability are improved. May cause problems.
As described above, the conventional technique has not been completely satisfactory for use as an office image recording technique.
[0005]
In order to realize high image quality (resolution of 1000 DPI level / color reproduction / multi-value gradation), the thickness of the image structure should be 2 μm or less, more preferably, from the relationship between the color reproduction range and the image sharpness. Since it is necessary to maintain the image forming material forming the image structure at 1 micron or less, it is necessary to maintain the average shape diameter of 1 micron or less. However, since the powder image forming material cannot have an average shape diameter of 5 μm or less due to the problem of fluidity, it is practically difficult to achieve high image quality using the powder image forming material. is there. On the other hand, when a liquid image forming material is used, there is no such restriction, and it is considered that this technique is quite effective.
Further, in the step of forming an image structure having a thickness on the order of several microns, it is necessary to control the movement of the image forming material particles in a minute area. If the electrophoresis phenomenon is used, it is possible to control the movement of the fine particles in the liquid with high accuracy, and it is considered to be one of the very effective methods as a technique for realizing high image quality using the liquid image forming material.
[0006]
From such a viewpoint, in recent years, various techniques for forming a precise image by electrically depositing a liquid image forming material have been studied.
For example, a printing technique using an electrodeposition liquid in which a coloring material is dispersed in an insulating liquid to generate an electric double layer is disclosed in JP-A-7-181750 and JP-B-7-54407. . Further, a method for forming a fine pattern on a printing plate having an insulating pattern provided on a conductive substrate using an electrodeposition solution containing a resin paint is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 4-9902. A technique relating to an offset printing method using a liquid and a printing plate is disclosed in JP-A-6-293125.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, the electrophotographic technology using an insulating liquid developer disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-181750 has advantages such as realization of high resolution and high suitability for printing on plain paper. Since the developing solution is a hydrocarbon-based solvent, safety due to the solvent vapor is a serious problem. In some countries, the use of such solvents is severely restricted.
[0008]
Further, the electrodeposition printing technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-9902 and the like, in which an insulating pattern is provided on a conductive substrate and used as a printing plate, employs a photolithographic process in advance to remove the non-image of an insulating resist. Since the process is complicated, such as creating a copy, it is difficult to change the image pattern and print each time. In addition, since a large-scale apparatus with high accuracy is required, and the number of processes is large and the amount of waste is large, it is limited to a case where the apparatus is installed in a well-equipped factory for printing. For this reason, it is not suitable as office technology. Further, there is a disadvantage that the history of the image forming process is easily left on the substrate, and the reproducibility of fine image recording is low. Further, since the portion where the image is formed is concave, the selectivity of particle adhesion due to the migration phenomenon of particles is weakened, and a large amount of the liquid component of the image forming material tends to remain in the formed image portion. As a result, the viscosity becomes low, and the image forming material in the image area formed in the transfer step is likely to flow or cause cohesive failure, which makes it difficult to obtain high image quality.
[0009]
Further, the printing technique disclosed in the above-mentioned JP-A-6-293125 using an aqueous dye solution as an electrodeposition solution has no problem of vapor of an organic solvent and achieves high resolution, but it is not capable of forming an image. The remaining portion contains a water-soluble dye as a main component, so that problems remain in terms of fastness of an image, high optical density of an image, and color development and safety.
[0010]
As described above, the conventional image forming / recording method has not been realized that has high security, can be implemented by a simple apparatus, and completely satisfies the characteristics required for the above-described office image recording technique. Furthermore, when used as an office image recording technique, various characteristics are also required for a technique of transferring and fixing an image to a recording medium. First, it must be a technology that can be implemented with small and simple means that can be incorporated into office printing devices, it must be a technology that reduces power consumption during transfer and fixing, and it must be a technology that can realize high-speed printing. Etc. are required.
[0011]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and includes the steps of transferring an image onto a recording medium and fixing the image, and satisfies the characteristics required for the office image forming and recording technique. An object of the present invention is to provide a formation recording method and an image formation recording apparatus.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have paid attention to the following points in order to solve the above problems.
(1) Regarding the whole process of image formation and recording
In office printing technology, it is necessary to easily and inexpensively produce small-volume, multi-product prints.Therefore, the process of using non-reproducible printing plates is poorly adaptable. A simple system in which a formed and printed output has an imaged image forming material deposited on a plain paper surface is preferred in the market.
[0013]
(2) Solvent for electrodeposition liquid
In order to realize high image quality (600 DPI / multi-level gradation or more), it is preferable that the minimum unit shape diameter of the image forming material is 1 micron or less. It is necessary to use a water-based image-forming material having high safety, considering that it is installed in an office.
[0014]
(3) Image forming materials
It is necessary to be a material that has high color developability and can achieve high optical density, can maintain the robustness of the image, and must not be taken into the human body from the viewpoint of safety. The condition must be realized by using a composite material of a pigment and the like and a polymer.
[0015]
(4) Transfer and fixing to recording media
In order to transfer and fix an image to a recording medium while suppressing energy consumed during transfer and fixing, it is effective to transfer and fix the image to the recording medium via a transfer recording medium having a local heating mechanism. That.
[0016]
The present inventors have focused on these points and made intensive studies, and as a result, completed the present invention.
That is, the above problem is
(1) An aqueous dispersion containing coloring material particles and an electrodeposition material made of a polymer is injected into a container capable of holding a liquid, and at least an electrode capable of supplying an electric current or an electric field imagewise and an image are held. An image holding member having a surface to be obtained, and a counter electrode that is the other of the pair of electrodes are arranged so as to be in contact with the aqueous dispersion, and a current or an electric field is provided imagewise to the image holding member and the counter electrode, Electrodepositing a color material particle and a polymer electrodeposition material in the vicinity of the surface of the image holding member by electrochemical deposition, forming an imagewise colored electrodeposition layer on the image holding member, An electrodeposition layer is formed on a heat insulating base material by laminating a locally heat-generating heating element composed of an electrode pair sandwiching the heating layer, and a protective layer formed on the surface of the heating element. The image is transferred onto a transfer recording medium, and the heating element is energized to locally generate heat. Ri colored electrodeposited layer transferred onto a transfer recording medium is softened or melted, transfer the coloring electrodeposited layer on the recording medium, to fix, it is solved by an image forming recording method comprising.
[0017]
According to the image forming and recording method of the present invention, a high-resolution image can be formed safely and stably by utilizing the electrodeposition phenomenon of the coloring material particles and the electrodeposition material in the aqueous dispersion. Further, since an image is transferred and fixed to a recording medium via a transfer recording medium having a local heat generation mechanism, energy consumption during transfer and fixing can be reduced, and the time spent for transfer and fixing is reduced. You can also.
[0018]
(2) The transfer recording medium is formed by laminating, on a heat-insulating base material, a heating element composed of an electrode pair having one or both of which is a pattern electrode layer and a protective layer, which sandwich the heating layer. The problem is solved by the image forming and recording method described in (1).
With such a configuration of the transfer recording medium, the local heat generation function can be easily realized, and the energy consumption during transfer and fixing can be suppressed low.
[0019]
(3) The image forming and recording method according to (1) or (2), wherein the transfer recording medium has an endless belt shape.
When the transfer recording medium has such a form, transfer and fixing of an image to the recording medium can be performed more efficiently.
[0020]
(4) The method according to any one of (1) to (3), wherein the protective layer of the transfer recording medium has a critical surface tension of 25 dyne / cm to 42 dyne / cm. I do.
When the critical surface tension of the protective layer is in the above range, the colored electrodeposition layer can be prevented from remaining, and the image can be more stably transferred to the recording medium.
[0021]
(5) The image forming and recording method according to any one of (1) to (4), wherein the surface roughness (Ra) of the transfer recording medium is 0.01 μm or more and 1.2 μm or less. I do.
When the surface roughness of the transfer recording medium is in the above range, it is possible to further prevent the colored electrodeposition layer from remaining.
[0022]
(6) The image forming apparatus according to any one of (1) to (5), wherein the temperature of the transfer recording medium is detected, and the heating element is energized by electric power controlled according to the detected amount. It is solved by the recording method.
With such a mechanism, energy consumption during transfer to a recording medium can be further suppressed.
[0023]
(7) The image according to any one of (1) to (6), wherein the heating element is energized by an alternating current, a current having a triangular waveform or a pulse waveform, or a current having a modulation waveform thereof. The problem is solved by the formation recording method.
If such a current is applied, the local heat generation mechanism of the transfer recording medium can be more easily achieved.
[0024]
(8) The heating element is energized to locally generate heat. When the heating element locally generates heat, the transfer recording medium and the recording medium are brought into pressure contact with each other, and the colored electrodeposition layer transferred onto the transfer recording medium is transferred to the recording medium. The problem is solved by the image forming and recording method according to any one of (1) to (7), wherein the image is transferred and fixed on the upper surface.
By associating the press-contact mechanism and the current-carrying mechanism, the colored electrodeposition layer is more efficiently transferred and fixed to the recording medium.
[0025]
(9) The method according to any one of (1) to (8), wherein a pressure at which the transfer recording medium is brought into pressure contact with the recording medium is a linear pressure of 200 g / cm or more and 6 kg / cm or less. The image forming and recording method described above solves the problem.
When the pressing pressure is in the above range, the colored electrodeposition layer can be stably transferred and fixed to the recording medium while keeping the apparatus compact.
[0026]
(10) By inputting an optical image signal to the image holding member, an electric current is supplied to the surface of the image holding member in an image-like manner corresponding to the optical image signal. The problem is solved by the image forming and recording method described in any of the above items.
By using the photovoltaic phenomenon caused by the optical image signal, an image can be stably formed on the image holding member.
[0027]
(11) As the electrodeposition material in the aqueous dispersion, a polymer having a hydrophilic group capable of ionization of a polarity opposite to the polarity of the portion of the image holding member on which the colored electrodeposition layer is formed, (1) to (10), wherein the colored electrodeposition layer is formed on the image holding member by using an applied voltage in which the potential difference between the portion where the colored electrodeposition layer is formed and the reference electrode is within ± 9 V. The problem is solved by the image forming method described in any one of the above.
When such an electrodeposition material is used, higher image quality can be achieved while maintaining the robustness of an image.
[0028]
(12) In a case where the portion of the image holding member on which the colored electrodeposition layer is formed is more anodic than the reference electrode, the electrodeposition material is ion-dissociated in an aqueous dispersion to form one or more negative electrodes. The polymer according to any one of (1) to (11), wherein the polymer has an ionic group, and a part of the polymer is bonded, attached, or associated with the surface of the colorant particle. The problem is solved by the image forming and recording method described above.
When such an electrodeposition material is used, higher image quality can be achieved while maintaining the robustness of an image.
[0029]
(13) In the step of transferring and fixing the colored electrodeposition layer transferred on the transfer recording medium to the recording medium by heat generated from a heating element, wherein the electrodeposition material contains a thermoplastic resin, The image forming and recording method according to any one of (1) to (12), wherein the temperature of the transfer recording medium surface or the colored electrodeposition layer is 60 ° C. or more and 250 ° C. or less.
This is because if the transfer and the fixing are performed at a temperature in the above range, the handling of the electrodeposited material becomes easy, and the image formation and recording can be more stably achieved.
[0030]
(14) A container into which an aqueous dispersion containing at least colorant particles and an electrodeposition material made of a polymer is injected, an image holding member arranged to be in contact with the aqueous dispersion, and Means for electrochemically depositing an electrodeposition material comprising colorant particles and a polymer to form a colored electrodeposition layer, and a transfer recording medium on which the colored electrodeposition layer formed on the image holding member is transferred. Means for transferring and fixing the colored electrodeposition layer of the transfer recording medium to the recording medium, wherein the transfer recording medium includes a heating element capable of locally generating heat. The problem is solved by the image forming and recording apparatus.
[0031]
By using this image forming and recording apparatus, a high-resolution image can be formed safely and stably by utilizing the electrodeposition phenomenon of the coloring material particles and the electrodeposition material in the aqueous dispersion. Further, the image forming and recording apparatus has a mechanism for transferring and fixing an image to a recording medium via a transfer recording medium having a local heat generation mechanism, so that energy consumption during transfer and fixing can be reduced, and The time required for fixing can be reduced.
[0032]
(15) The transfer recording medium is formed by laminating, on a heat insulating base material, a heating element composed of an electrode pair having one or both of which is a pattern electrode layer sandwiching a heating layer, and a protective layer. The problem is solved by the image forming / recording apparatus described in (14).
With such a configuration of the transfer recording medium, the local heat generation function can be easily realized, and the energy consumption during transfer and fixing can be suppressed low.
[0033]
(16) The image forming and recording apparatus according to (14) or (15), wherein the transfer recording medium has an endless belt shape.
When the transfer recording medium has such a form, transfer and fixing of an image to the recording medium can be performed more efficiently.
[0034]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments of the present invention.
[0035]
In the image forming and recording method of the present invention, an aqueous dispersion is used. The aqueous dispersion is mainly composed of coloring material particles, an electrodeposition material, and water or an aqueous solvent.In addition, a wetting material, a water-soluble polymer material, an emulsion material, a latex material, various solvents, a surfactant, Additives such as antiseptic / antifungal agents and pH adjusters can be added as long as the effects of the present invention are not impaired.
[0036]
The solid component of the aqueous dispersion is from 1% by weight to 40% by weight, preferably from 5% by weight to 19% by weight. When the amount is less than 1% by weight, it is difficult to obtain dispersion stability of the coloring material component, and the optical density of the image tends to decrease. On the other hand, if it exceeds 40% by weight, the liquid tends to be non-uniform at the time of electrodeposition, and furthermore, the liquid exhibits thixotropy, which complicates handling during liquid transport and liquid preparation. Occurs.
[0037]
In the solid components of the aqueous dispersion, the component amount of the coloring material is 30% by weight or more and 80% by weight or less, preferably 40% by weight or more and 60% by weight or less based on the total solid components. If it is less than 30% by weight, the gloss of the image tends to be too high or the optical density of the image tends to decrease. On the other hand, if the content exceeds 80% by weight, the electrodeposition efficiency is reduced, so that the formed colored electrodeposition layer tends to have defects and defects, and the fixing strength is also reduced. Tends to be sufficient.
[0038]
The conductivity of the aqueous dispersion is 10 Ω · cm or more and 10 6 Ω · cm or less, more preferably 10Ω / cm or less. 3 Ω · cm or more 10 5 Ω · cm or less. 10 6 When the resistance exceeds Ω · cm, the electrodeposition voltage increases and the bubbling phenomenon of the electrode is activated. As a result, the electrodeposition phenomenon becomes unstable, and the quality of the colored electrodeposition layer (image layer) formed on the image holding member becomes poor. Tends to be uneven. On the other hand, if it is less than 10 Ω · cm, the current of the image signal is diffused, and the resolution of the image tends to decrease.
[0039]
The viscosity of the aqueous dispersion is preferably in the range of 1 cps to 1,000 cps, and more preferably in the range of 10 cps to 200 cps. When the viscosity is less than 1 cps, the viscosity of the liquid is insufficient, so that the droplets are easily scattered. On the other hand, if it exceeds 1,000 cps, the efficiency of the transport or stirring of the aqueous dispersion liquid tends to increase and the viscosity tends to be complicated, and the efficiency decreases.
[0040]
In setting the pH of the aqueous dispersion, when applying an electrodeposition method in which the electrodeposition material contained in the aqueous dispersion is anodic deposition, preferably a pH value of 1 ± 2 from the deposition start pH point, more preferably Is set to a pH value of 1 ± 1.5. When applying the electrodeposition method in which the electrodeposition material is cathodic deposition, the pH value is preferably -1 ± 2 from the deposition start pH point, more preferably -1 ± 1.5. Set. When set to such an initial value, the deposition and sedimentation of the electrodeposition material become sharp, and the formation efficiency of the colored electrodeposition layer can be kept high. When the pH is set to a value that facilitates precipitation from the precipitation start pH point outside the above range, the dispersion stability of the aqueous dispersion is not obtained, and the color material particles are precipitated in the non-image area or the amount of electrodeposition is uneven. Tend to be. Further, if the pH is set to a value at which precipitation is difficult from the precipitation start pH point outside the above range, the formation efficiency of the colored electrodeposition layer is reduced, the electrodeposition potential is increased, and there is a problem in the film properties of the formed colored electrodeposition layer. May occur.
[0041]
The average particle size of the coloring material particles contained in the aqueous dispersion is preferably in the range of 0.01 μm to 0.9 μm. When the thickness is less than 0.01 μm, the light-shielding property of the formed colored electrodeposition layer is reduced, and the optical image density is reduced, or unnecessarily gross is generated in the image, or there is a tendency to cause a problem in safety. is there. On the other hand, if the thickness exceeds 0.9 μm, the dispersion state of the coloring material particles deteriorates, and the colored electrodeposition layer containing the coloring material particles becomes non-uniform, or the particles become light-shielding and cannot respond to transmission-type image formation. In addition, there is a tendency that undesired matting occurs in the colored electrodeposition layer. In particular, when the average particle size is 0.01 μm or more and 0.02 μm or less, it is preferable because the dispersion stability of the aqueous dispersion is good and the transparency of the formed colored electrodeposition layer is high.
[0042]
As the coloring material particles, inorganic pigments, organic pigments, and dyes having no or low solubility in water are suitable. For example, as inorganic pigments, carbon black, titanium oxide, zinc white, red iron oxide, alumina white, aluminum powder, bronze powder, zinc oxide, barium sulfate, magnesium carbonate, ultramarine, graphite, cobalt blue, navy blue, iron oxide, etc. No. Examples of the organic pigment include toluidine red, permanent carmine FB, fast yellow G, disazo yellow AAA, disazo orange PMP, lake red C, brilliant carmine 6B, phthalocyanine blue, indanthrone blue, quinacridone red, dioxazine violet, and Victoria viewer. Blue, alkali blue toner, aniline black, permanent red 2B, barium lithol red, quinacridone magenta, naphthol red HF4B, phthalocyanine green, benzimidazolone red and the like. Further, dyes include oil-soluble Victoria Blue 4R base, nigrosine, nigrosine base, C.I. I. Solvent Yellow 19, C.I. I. Solvent Orange 45, C.I. I. Solvent Red 8 and the like. In addition, disperse dyes, dyed lake pigments, resin powder containing a dye in a resin, and the like may be mentioned as color material particles having appropriate characteristics.
[0043]
The electrodeposition material contained in the aqueous dispersion has a function of improving the dispersion stability of the colorant particles in the aqueous liquid, and a phenomenon of electrodeposition adsorption to the image holding member, that is, due to the electrochemical change of the environment, It is required to have a function of forming a colored electrodeposition layer (image layer) by precipitation and sedimentation on an image holding member. For this reason, the electrodeposition material needs to be a polymer having both a group that is hydrophilic and easily ion dissociated in an aqueous liquid (hydrophilic group) and a hydrophobic group that dislikes water.
[0044]
Here, the mechanism of forming the colored electrodeposition layer on the image holding member will be described.
In the aqueous dispersion adjusted to a predetermined pH, the hydrophilic group contained in the electrodeposition material is in an ionic dissociation state. On the other hand, since the hydrophobic group contained in the electrodeposition material is partially attached, bound, or associated with the colorant particles, the colorant particles are surrounded by the electrodeposition material in the aqueous dispersion. It is in. Next, when the image holding member is energized, the pH of the aqueous dispersion near the surface of the image holding member changes. For example, when the image holding member serves as an anode, the pH of the aqueous dispersion becomes low, while when the image holding member serves as a cathode, it increases. As a result, ion dissociation of the electrodeposition material near the surface of the image holding member is suppressed, and the electrodeposition material becomes insoluble. At this time, the molecular chains of the electrodeposited material spread in the aqueous dispersion liquid take in the nearby coloring material particles, aggregate and precipitate on the image holding member. This electrochemical deposition phenomenon is a formation phenomenon of the colored electrodeposition layer on the image holding member.
[0045]
When the image holding member serves as an anode, the hydrophilic group contained in the electrodeposited material is a functional group that becomes an anion group by ion dissociation. Among such functional groups, a carboxyl group exhibits high deposition efficiency and is therefore preferable in terms of image fastness. On the other hand, when the image holding member is a cathode, the hydrophilic group contained in the electrodeposited material is a functional group that becomes a cation group by ion dissociation. Among such functional groups, an amino group and an imino group exhibit high deposition efficiency and are therefore preferable in terms of image fastness.
[0046]
In the aqueous liquid, a part of the electrodeposited material which is a polymer having a hydrophilic group and a hydrophobic group is bonded to or adhered to the surface of the coloring material particles, or is associated with the coloring material particles. The dispersion stability of the coloring material particles in the inside is maintained, and a colored electrodeposition layer incorporating the coloring material particles is formed.
[0047]
The electrodeposition material preferably contains a thermoplastic resin component and needs to show sufficient solubility in an aqueous dispersion whose pH has been adjusted. Further, as described above, the electrodeposited material needs to generate a supernatant from a dissolved state and change to a precipitated state in response to a change in the pH of the aqueous dispersion, and is preferably within a range of ± 1 of the pH value. The state changes in response to the change in the pH value, more preferably in the range of ± 0.5 of the pH value. When an electrodeposition material that changes state in an aqueous dispersion in response to a change in pH value within this range is used, a colored electrodeposition layer is instantaneously deposited even when the pH value changes sharply due to energization. In addition, since the cohesive force of the colored electrodeposition layer to be deposited is increased, the rate of re-dissolution in the aqueous dispersion liquid can be reduced. As a result, the resulting image has high water resistance. If the change in the state of the electrodeposited material from the dissolved state to the precipitated state is caused by a change in the pH value of the aqueous dispersion in a range exceeding ± 1, the deposition of the colored electrodeposition layer that forms a sufficient image structure is performed. The time until printing is prolonged, and the printing speed may decrease, or problems in printing characteristics such as lack of water resistance of the image may occur.
[0048]
Examples of the monomer unit containing a hydrophilic group used in the electrodeposition material include, for example, methacrylic acid, acrylic acid, hydroxyethyl methacrylate, acrylamide, maleic anhydride, trimellitic anhydride, phthalic anhydride, hemimelic acid, and succinic acid. , Adipic acid, propiolic acid, propionic acid, fumaric acid, itaconic acid and the like, and derivatives thereof. In particular, methacrylic acid and acrylic acid are preferred because they have a large effect / effect on the electrodeposition phenomenon, have a high electrodeposition efficiency by changing the pH value, and have a high hydrophilization efficiency.
[0049]
Examples of the monomer unit containing a hydrophobic group used in the electrodeposition material include, for example, an alkyl group, a styrene group, an α-methylstyrene group, an α-ethylstyrene group, a methyl methacrylate group, a butyl methacrylate group, an acrylonitrile group, Examples include a vinyl acetate group, an ethyl acrylate group, a butyl acrylate group, a lauryl methacrylate group, and the like, and derivatives thereof. In particular, a styrene group and an α-methylstyrene group are preferable because they have high hydrophobicity-imparting efficiency and electrodeposition deposition efficiency, and also have high controllability during polymerization.
[0050]
The electrodeposition material is a polymer obtained by copolymerizing a monomer containing a hydrophilic group and a hydrophobic group in the above ratio, and the type of each hydrophilic group and hydrophobic group is not limited to one. From the viewpoint of the film properties of the colored electrodeposition layer and the adhesive strength of the film, those having an average molecular weight of from 6,000 to 25,000 are preferred, and particularly preferably from 9,000 to 20,000. If the average molecular weight is less than 6,000, the colored electrodeposition layer tends to be non-uniform, and the water resistance tends to decrease. On the other hand, if the average molecular weight exceeds 25,000, the solubility in the aqueous dispersion becomes insufficient, the solid content concentration of the aqueous dispersion cannot be increased to an appropriate value, or the liquid becomes cloudy or precipitates are formed. There are problems such as the occurrence of the problem and an increase in the liquid viscosity.
[0051]
The electrodeposition material is preferably a polymer having a glass transition point of 10 ° C. or lower, a flow starting point of 180 ° C. or lower, and a thermal decomposition point of 150 ° C. or higher. When a polymer material having such thermal characteristics is used, the transfer process can be easily controlled, and a good transferred image can be obtained. Further, the softening temperature of the polymer material used is preferably 60 ° C. or more and 250 ° C. or less in consideration of the handleability of the material, the relationship with the environmental temperature, and the like.
[0052]
As the aqueous solvent of the aqueous dispersion, water, methanol, ethanol, butanol, alcohols such as isopropyl alcohol, acetone, ketones such as methyl ethyl ketone, ethanolamine, dimethylamine, amines such as triethanolamine, acetic acid, One or more acids such as sulfuric acid, hydrochloric acid, phosphoric acid, oxalic acid, phthalic acid, etc. can be used as a mixture. Particularly, a mixed solvent containing water as a main component is used in terms of safety, stability and cost. Very useful.
[0053]
A wetting agent may be added to the aqueous dispersion. Addition of the wetting agent can prevent the electrodeposition liquid (aqueous dispersion) from being altered due to evaporation of the aqueous solvent component. The wetting agent used is preferably a liquid having a high polarity and hydrophilicity, an azeotropic point with water, a high boiling point and a low vapor pressure. The wetting material preferably has a boiling point of 120 ° C. or more and a saturated vapor pressure in the atmosphere of 100 mmHg or less, and particularly preferably a liquid having a boiling point of 150 ° C. or more and a vapor pressure in the atmosphere of 60 mmHg or less. If the ratio is outside the above range, the life of the electrodeposition liquid (aqueous dispersion) tends to be shortened, and the characteristics of the aqueous dispersion may change, making it difficult to obtain stable electrodeposition characteristics. Specifically, representative examples include ethylene glycol, diethylene glycol, polyethylene glycol, glycerin, diacetanol, methylcellosolve, ethylcellosolve, butylcellosolve, and ethylene glycol diacetate.
The composition ratio of the wetting material in the aqueous dispersion is in the range of 0.5% by weight to 70% by weight, preferably in the range of 5% by weight to 30% by weight.
[0054]
A polymer additive may be added to the aqueous dispersion. The addition of a polymer additive stabilizes the film formation characteristics during electrolytic deposition and improves the film properties of the colored electrodeposition layer, which is important for controlling the robustness of the colored electrodeposition layer and controlling the electrical resistance of the film. effective.
Examples of polymer additives include gelatin, gum arabic, pectin, casein, starches, microcrystalline cellulose, alginate, polyvinyl alcohol, vinyl acetate copolymer, polyacrylic acid copolymer, methylcellulose-based derivatives, etc. Are typical examples.
The amount added is preferably in the range of 0.2% by weight to 50% by weight, and more preferably in the range of 1% by weight to 15% by weight, based on all solid components in the aqueous dispersion.
[0055]
An emulsion material having the same effect may be added to the aqueous dispersion. Representative examples of the emulsion material include a polyvinyl acetate emulsion, a vinyl acetate copolymer emulsion, an acrylic ester copolymer emulsion, and a synthetic rubber latex.
The amount of addition is the same as that of the polymer additive.
[0056]
In addition, an antiseptic / antifungal agent, a trace amount of a surfactant, a pH adjuster, a liquid viscosity adjuster, and the like may be added to the aqueous dispersion. When an antiseptic / antifungal agent is added, deterioration of the liquid due to propagation of microorganisms and generation of mold can be prevented.
[0057]
The aqueous dispersion is prepared by mixing the colorant particles, the electrodeposition material, and the like in an aqueous solvent and dispersing the mixture using a homogenizer, a propeller stirrer, or the like.
[0058]
Examples of a method of applying a current or an electric field between the counter electrode and the image holding member include a method of applying a predetermined voltage using a DC power supply or the like.
As the DC power supply, a DC power supply having a voltage difference between the counter electrode and the image holding member of less than 9 V is preferably used, more preferably less than 5 V, and further preferably less than 3 V. Is used. When a voltage difference of 9 V or more is applied, bubbles are generated violently from the surface of the electrode (image holding member) by electrolysis, and the electric field distribution on the surface of the electrode (image holding member) becomes non-uniform. The film quality tends to be uneven and the film surface tends to be uneven.
[0059]
Electrodeposition is a technique similar to the image forming process of the present invention. In the electrodeposition coating, generally, an applied voltage is applied in a range of 150 V or more and 300 V or less, and electrodeposition is performed. This is because the generated electrodeposition film may have a high resistance, and if the applied voltage is low, the electrodeposition film formation speed is greatly reduced as the electrodeposition film formation progresses, and the required film thickness cannot be obtained, so avoid this. Therefore, the applied voltage is increased. When the applied voltage is increased, a vigorous bubbling phenomenon occurs due to electrolysis, so that the vicinity of the electrode surface is agitated, the electrode surface comes into contact with a new electrodeposition liquid, and the film thickness required for electrodeposition coating on the electrode surface (generally 20 μm or more) ) Is formed. Since the aim of the present invention is to reproduce a high-quality image, specifically, to reproduce a fine image (400 DPI or more) pattern with a film thickness level of 2 μm or less, foaming by electrolysis of the electrodeposition solution is performed. Since the phenomenon must be prevented or suppressed so as not to affect the reproduction of fine image patterns, it is preferable to apply an applied voltage in a range of less than 9 V.
[0060]
In addition, in order to reproduce each pixel on the image in a sharp manner, a DC pulse having a short width and a signal input by a heavy pulse of the short pulse can be performed.
Furthermore, it is preferable to use a three-electrode method as the voltage applying means in terms of stabilizing the voltage.
[0061]
In order to maintain the uniformity of the liquid property of the aqueous dispersion, the liquid bath may be stirred. Stirring means include stirring with a propeller, stirrer stirring, and ultrasonic stirring. If the stirring is too strong, the formation of the film of the colored electrodeposition layer may be delayed or the liquid may be scattered.
Further, by controlling the temperature of the aqueous dispersion, a colored electrodeposition layer having more uniform film properties can be formed. Specifically, control is performed by providing a liquid temperature control system equipment or the like.
[0062]
The image holding member used in the present invention needs to have both an electrode function capable of supplying an image-like current or an electric field and a function of holding an image.
For inputting an image-like signal to the image holding member, a method of inputting an image-like signal by an optical signal is preferable in terms of stability and resolution of the input signal. As the optical signal, laser light irradiation, flash light irradiation, raster light irradiation, or the like can be used. As a method of inputting such an optical signal imagewise, there are a method of performing scanning exposure using a laser as a light source, a method of performing overall exposure through a mask pattern, and the like. In the latter case, it is preferable to use a uniform light source capable of uniformly irradiating the entire substrate region as the light source. Further, the wavelength of the light of the input signal is determined from the viewpoint of the wavelength at which the semiconductor is sensitive. Usually, mercury lamp, mercury xenon lamp, cannon lamp, He-Cd laser, He-Ne laser, N 2 Lasers, excimer lasers, semiconductor lasers and the like are preferably used.
[0063]
When an image is input by an optical signal, the image holding member needs to have a material in which the area to which the optical signal is input exhibits conductivity, that is, a photoconductive material. For example, the structure of the image holding member has a structure in which a planar electrode layer and a photoconductive material layer are formed, and a current flows on the surface of the image holding member in the light-irradiated portion to cause an electrolytic adhesion phenomenon of color material particles. Is preferred.
[0064]
The higher the smoothness of the surface of the image holding member, the better the printing characteristics. Particularly, when the image holding member is used repeatedly, this tendency becomes remarkable. Therefore, when the image holding member is used in a repeated use mode, for example, when the image holding member is used in the form of an endless belt, the surface smoothness of the image holding member is reduced. It is important to be high. When the smoothness is increased, the physical cleaning property of the image on the image holding member surface is enhanced, and a printing cycle in which the history of the previously recorded image information does not remain even when a different image is recorded each time can be constructed.
[0065]
Further, the colored electrodeposition layer remaining on the surface of the image holding member can be removed by a cleaning method such as a blade method, a fur brush method, an elastic roller method, and a cleaning web method.
[0066]
For transferring the colored electrodeposition layer from the image holding member to the transfer recording medium, electrostatic force, pressure, adhesive force, heat assist, and the like can be used. In the present invention, since the colored electrodeposition layer contains a suitable amount of the liquid component of the aqueous dispersion, viscous deformation is caused only by pressure and transfer is possible. The method of transferring by pressure is preferable because unnecessary energy is not consumed. As a method of transferring by pressure, there is a method of pressing an image holding member against a transfer recording medium by using an elastic transfer roller.
[0067]
The colored electrodeposition layer transferred to the transfer recording medium is then transferred to the recording medium. In the present invention, the configuration and function of the transfer recording medium are important in terms of realizing efficient transfer and fixing of an image to the recording medium in terms of energy consumption and the like.
[0068]
The transfer recording medium has a configuration in which a heating element is laminated on a heat insulating base material, and a protective layer is further laminated thereon.
The heating element has a configuration in which a heating layer is sandwiched between electrode pairs. Specifically, a heating layer is stacked on one electrode layer, and an opposing electrode layer is further stacked thereon. Although there is no particular limitation on the electrode layer used, the transfer recording medium needs to have a local heat generation function in order to realize efficient and low-energy transfer and fixing of the image to the recording medium. It is preferable to use an electrode pair in which one or both are formed of a pattern electrode layer, from the viewpoint of achieving an excellent function.
[0069]
The pattern electrode layer is a strip, a line, or an electrode layer divided and separated into a combination thereof, and at least one or both of its side edges are exposed to one or both of the side edges of the heat generating layer, This constitutes a part of a current path for locally supplying an input current to a part of the pattern electrode layer. By using such a pattern electrode layer divided and divided into a large number of strips, it is possible to address the input current to the heat generating layer, and to locally generate heat in the heat generating layer, that is, to generate heat locally. A body can be made. As described above, since the pattern electrode layer functions as an addressing input electrode layer, the shape may be any shape that is convenient for addressing, and the above-described band shape, linear shape, or a combination shape thereof is preferable. .
[0070]
Here, as an electrode pair composed of one or both of the patterned electrode layers, for example, an electrode pair in which one is a patterned electrode layer and the other is a uniform conductive layer that is not patterned, or an electrode pair in which two patterned electrode layers are combined. Electrode pairs and the like. Further, a heating element having an electrode pair composed of a uniform conductive layer, one of which is a patterned electrode layer and the other is unpatterned, may be laminated in the order of a patterned electrode layer, a heating layer, and a conductive layer. A layer, a heat generation layer, and a pattern electrode layer may be stacked in this order.
In particular, it is preferable to use an electrode pair in which a pattern electrode layer is combined, because local heat can be more selectively generated and energy consumed for transfer can be reduced.
[0071]
FIG. 2 shows an example of the whole image of the roller-type transfer recording medium (having an electrode pair composed of a combination of pattern electrode layers) according to the present invention. The pattern electrode layer exposed from the left and right sides of the protective layer in FIG. 2 constitutes a part of a current path for supplying the input current.
[0072]
One pattern electrode layer may have a structure composed of only one layer, or may have a laminated structure sandwiching an insulating layer. FIG. 1 shows a cross-sectional view of a transfer recording medium having an electrode pair in which a patterned electrode layer having a laminated structure sandwiching an insulating layer and a single patterned electrode layer are combined. The second pattern electrode layer in FIG. 1 is composed of a plurality of layers, a lower second electrode layer 3 patterned in a belt shape in a direction perpendicular to the roll rotation direction, an insulating layer 5 having a conductive hole, and a roll rotation electrode. And an upper second electrode layer 4 patterned in a belt shape extending in the direction. A heat generating layer 6 is laminated thereon, and further, a first pattern electrode layer 7 patterned in a belt shape in a direction perpendicular to the roll rotation direction, and a protective layer 8 is laminated thereon. It is preferable to provide the insulating layer having the conductive holes between the patterned lower electrode layer and the patterned upper electrode layer since the conductive paths can be formed in a matrix.
[0073]
FIG. 3 shows an example of a manufacturing process outline of the transfer recording medium shown in FIG. 1 (FIG. 3 is also a diagram showing an overview of the manufacturing process of the transfer recording medium of Example 1).
First, a plurality of strip-shaped lower second pattern electrode layers extending in the direction perpendicular to the roll rotation direction and separated in the roll rotation direction are formed on the insulating base material. An insulating layer provided with a conducting hole (3b) at a predetermined position is formed thereon so that the right edge of the lower second pattern electrode layer is exposed. Subsequently, a plurality of strip-shaped upper second pattern electrode layers extending in the roll rotation direction and separated in the direction perpendicular to the roll rotation direction are formed on the conducting holes (3b), and the insulating layer is sandwiched therebetween. A second pattern electrode layer is formed. Thereafter, a heating layer is formed uniformly so that the right side edge of the lower second pattern electrode layer is exposed, and a number of strips extending on the direction perpendicular to the roll rotation direction and separated in the roll rotation direction are formed thereon. Is formed. Further, a protective layer is formed so that the left edge of the first pattern electrode layer is exposed, and a transfer recording medium is manufactured.
[0074]
Next, the local heating mechanism of the transfer recording medium of FIG. 3 will be described.
When power is supplied from the current path 3a of the lower second pattern electrode layer, the current passes from the lower second pattern electrode layer to only the through hole 3b secured on the insulating layer and reaches the upper second pattern electrode layer. Since the current path of the upper second pattern electrode layer is cut off in the roll rotation direction, only the area 3c of the heat generating layer locally generates heat. Thereafter, the current flows through the first pattern electrode layer, which is the return electrode layer, and flows into the return current path 3d formed on the left edge. By using an electrode pair in which pattern electrode layers are combined as described above, it is possible to selectively generate heat locally (in a matrix) while suppressing power consumption.
[0075]
FIG. 4 shows an outline of a manufacturing process of a transfer recording medium having an electrode pair in which a pattern electrode layer and a conductive layer are combined (FIG. 4 is also a diagram showing an overview of the manufacturing process of Example 2). The local heating mechanism of the transfer recording medium of FIG. 4 will be described.
When power is supplied from the current path 4a of the second pattern electrode layer, the current flows only in a belt shape perpendicular to the roll rotation because the current path is cut off in the roll rotation direction. The laminated heat generating layer locally generates heat in a band shape (4b). Thereafter, the current flows through the first electrode layer (conductive layer), which is the return electrode, and flows into the return current path 4c formed on the left edge. As described above, by using an electrode pair in which a pattern electrode layer and a conductive layer are combined, it is possible to selectively generate heat locally (in a strip shape) while suppressing power consumption.
[0076]
The energization of the heating element is performed by a normal power supply method.However, in order to control the input power in a short time, the heating element can be energized by an AC, a triangular waveform, a pulse waveform, or a current having a modulation waveform thereof. preferable. In particular, a pulse current is preferable from the viewpoint of temperature control and the like.
As a method of locally supplying power only to a portion requiring heat generation, for example, a roller-shaped dynamic electrode may be provided on a pattern electrode layer exposed at a side edge of the heat generation layer to form a part of a current path. A contact or a tongue-shaped static contact is incorporated to supply power from a predetermined position. The opposing electrode layer, which is exposed on the other side edge of the heat generating layer and forms a part of the return current path, has an appropriate position, for example, relative to a dynamic or static contact on the pattern electrode layer side. At the opposite position, the same dynamic or static contact as described above is incorporated to secure a return path for the current (see FIG. 5). When such a power supply method is used, power supplied for local heat generation can be suppressed to the minimum necessary.
[0077]
The material for forming the pattern electrode layer is not particularly limited as long as it is excellent in conductivity. For example, metal or conductive ceramics is used. Examples of the method for forming the pattern electrode layer include a method in which a film is uniformly formed by sputtering, vacuum deposition, screen printing of a conductive paste, or the like, and then patterned and formed into a predetermined shape by photolithography, screen printing, or the like. Can be Alternatively, a patterned electrode layer can be directly formed by screen-printing a conductive paste.
The thickness of the pattern electrode layer is preferably in the range of 0.3 μm to 5 μm, more preferably in the range of 0.5 μm to 2 μm. If the film thickness exceeds 5 μm, the amount of heat generated by the leakage of the electrode layer increases, and the heat generation efficiency of the heat generation layer with respect to the input current decreases. On the other hand, when the thickness is less than 0.3 μm, the effect of the non-uniform resistance of the film increases, and the conductivity tends to be unstable.
[0078]
When the pattern electrode layer sandwiches the insulating layer having the conducting holes, the insulating layer has a volume resistance of 10%. 7 Ω · cm or more, preferably 10 10 It is formed using a material in a range of Ω · cm or more. Specifically, SiO 2 , SiN, Al 2 O 3 And various plastic materials. Examples of the method for forming the insulating layer include a vacuum deposition method, a sputtering method, a dip coating method, and a blade coating method. Further, in order to form the conductive holes on the insulating layer, a method using both photolithography and etching, an etching method using plasma, or the like can be used.
[0079]
Even when the counter electrode of the pattern electrode is a uniform conductive layer that is not patterned, the material is not particularly limited as long as it has excellent conductivity. For example, metal or conductive ceramics is used. Examples of the method for forming the conductive layer include a film forming method by sputtering, vacuum deposition, screen printing of a conductive paste, and the like.
The thickness of the conductive layer is preferably in the range of 0.1 μm to 10 μm, more preferably in the range of 0.2 μm to 1.0 μm. If the film thickness exceeds 10 μm, the amount of heat generated by the leakage of the electrode layer increases, and the heat generation efficiency of the heat generation layer with respect to the input current decreases.
[0080]
The heat generating layer sandwiched between the electrode pairs is a layer that is located between the pattern electrode layer and the conductive layer, and that locally generates Joule heat at an input portion thereof by an input current addressed and input therebetween. Further, it has a heat resistance of 200 ° C. or more, preferably 300 ° C. or more in relation to the transfer temperature of an image, and has a volume resistance of 10 ° C. -3 More than 10 7 Ω · cm or less, preferably 10 -1 More than 10 1 Ω · cm or less.
[0081]
The heat-generating layer may be made of one of various conductive materials such as a conductive ceramic material, a conductive carbon material and a metal material, and one of various insulating materials such as an insulating ceramic material and a heat-resistant resin. Alternatively, a mixture of several types or a combination thereof is used. As the conductive material used here, specifically, C, Ni, Au, Ag, Fe, Al, Ti, Pd, Ta, Cu, Co, Cr, Pt, Mo, Ru, Rh, W, Carbon and metal materials such as In, VO 2 , Ru 2 O, TaN, SiC, ZrO 2 , InO, Ta 2 N, ZrN, NbN, VN, TiB 2 , ZrB 2 , HfB 2 , TaB 2 , MoB 2 , CrB 2 , B 4 Inorganic compounds such as C, MoB, ZrC, VC, and TiC are exemplified. Further, as the heat-resistant resin, polyimide resin, polyaramid resin, polysulfone resin, polyimideamide resin, polyester-imide resin, polyphenylene oxide resin, poly-p-xylylene resin, polybenzimidazole resin, or a resin composed of these derivatives or Various modified resins can be used.
Furthermore, AlN and SiN are used for controlling the resistance and binding. 4 , Al 2 O 3 , MgO, VO 2 , SiO 2 , ZrO 2 , MO 2 , Bi 2 O 3 , TiO 2 , MoO 2 , WO 2 , NbO 2 , ReO 3 Or an insulating material such as the above heat-resistant resin.
Among them, preferable materials for forming the heating layer include, for example, carbon-dispersed polyimide resin, Ni powder-dispersed silicone resin, Ta-SiO 2 Mixed ceramic material, RuO-SiO 2 And the like.
[0082]
As a method for forming the heat generating layer, a screen printing method, a photolithographic etching method using a photoresist, or the like can be used. The thickness of the heat generating layer is preferably from 0.2 μm to 20 μm, and more preferably from 1 μm to 5 μm. If the film thickness exceeds 20 μm, there arises a problem that the heat generation efficiency with respect to the input power decreases and the energy consumption increases.
[0083]
Since the heat insulating base material on which the heating element is laminated is exposed to heat from the heating element, it must be formed of a material having heat resistance enough to withstand at least the temperature required for transfer and fixing. Further, since the transfer recording medium itself may play a role of transporting a recording medium such as a sheet in the image forming recording apparatus of the present invention, it is preferable that the transfer recording medium is formed of a material having excellent workability. . In consideration of economical efficiency, as the heat insulating base material, metal materials such as aluminum, nickel and SUS, plastic materials such as polyimide resin, silicone resin and aramid resin, and ceramic materials such as alumina, silicon oxide and zirconia are used. Is preferred.
[0084]
This heat insulating base material only needs to exhibit heat insulating properties at least with the heating element laminated thereon, so that the entire base material is formed of a heat insulating material such as a plastic material or a ceramic material. It may also be formed by laminating a heat transfer failure layer having excellent heat resistance on the surface of a material having relatively low heat resistance such as a heat conductive material such as a metal material or a plastic material. You may.
As a material used for forming the heat transfer failure layer for such purpose, the amount of heat energy generated in the heat generating layer is suppressed from leaking to the base material side, and the energy efficiency in the heat generating layer is improved. Therefore, the thermal diffusion coefficient is 10 2 mm 2 / Sec or less, more preferably 1 mm 2 / Sec or less.
Further, in order to suppress a current leak in the pattern electrode layer or the conductive layer, the volume resistance is 10 5 Ω · cm or more, preferably 10 8 Ω · cm or more is preferred. Specific examples of such a heat transfer failure layer material include, for example, ceramics such as silicon oxide and its compound and magnesium oxide and its compound, polyimide resin and its modified compound, polyaramid resin and its modified compound, silicone resin and its Examples thereof include polymers such as modified compounds, and materials containing these as main components.
[0085]
The transfer recording medium of the present invention has a laminated structure in which a protective layer is further laminated on a heat generating layer laminated on a heat insulating base material.
This protective layer has the purpose of preventing the colored electrodeposition layer from remaining on the transfer recording medium and protecting the heating element from physical damage. In order to form a protective layer having such a function, the critical surface tension is preferably in the range of 25 dyne / cm or more and 42 dyne / cm or less, and more preferably in the range of 28 dyne / cm or more and 34 dyne / cm or less. is there. If the critical surface tension exceeds 42 dyne / cm, a part of the colored electrodeposition layer remains, and the surface of the transfer recording medium tends to be contaminated. On the other hand, when the critical surface tension is less than 25 dyne / cm, the adhesion of the image is extremely reduced, and the image tends to flow or be disturbed during the heat transfer.
[0086]
As a material for forming such a protective layer, for example, a heat-resistant rubber material such as fluorine rubber (FEP) or silicone rubber and a heat-resistant resin such as fluorine resin, dimethylsiloxane resin, aramid resin, or polyimide resin are used alone. Alternatively, they can be used as a mixture. In addition, a conductive powder or a ceramic powder can be mixed with these materials for the purpose of controlling the electric resistance and the film strength of the layer itself. In particular, when a rubber-based material is used, the protective layer is provided with an adhesive force, and the efficiency of transferring the colored electrodeposition layer on the image holding member to a transfer recording medium is preferably improved.
Further, for the purpose of improving the effect of preventing offset of the untransferred image, a treatment such as application of a lubricant such as silicone oil may be performed.
The thickness of this protective layer is in the range of 0.1 μm to 10 μm, preferably in the range of 0.2 μm to 3 μm. If the film thickness exceeds 10 μm, the distance from the heat generating layer to the object to be heated increases, the heat transfer loss increases, and the energy efficiency decreases. On the other hand, if it is less than 0.1 μm, it is difficult to obtain uniformity of the film, and the function is reduced.
[0087]
When the protective layer is formed of a material other than the low surface energy material, it is preferable to provide the low surface energy layer on the protective layer. It is possible to prevent deterioration of the transfer recording medium due to physical damage and deterioration due to the remaining of the colored electrodeposition layer. Examples of the material to be used include a heat-resistant rubber material such as fluoro rubber (FEP) and silicone rubber and a fluoro resin, a dimethyl siloxane resin, or a mixture thereof.
[0088]
It is preferable that the surface of the transfer recording medium has smoothness from the viewpoints of image resolution and prevention of remaining of the colored electrodeposition layer. Specifically, it is preferable that the surface roughness (Ra) is in the range of 0.01 μm or more and 1.2 μm or less.
The surface roughness of the transfer recording medium refers to the surface roughness of the protective layer when the outermost layer is a protective layer, and refers to the surface roughness of the layer when the outermost layer has a low surface energy layer.
[0089]
There is no restriction on the shape of the transfer recording medium as long as it can hold the colored electrodeposition layer temporarily. For example, an endless belt shape having flexibility, a rigid roll shape having rigidity, and the like can be given. Above all, it is preferable to form the transfer recording medium into an endless belt because the time for controlling the temperature to the recording medium and the time for heating can be increased.
[0090]
The colored electrodeposition layer on the transfer recording medium is softened or melted by heat generated from the heating element. As described above, the temperature of the heat softening and the heat melting of the electrodeposited material is preferably 60 ° C. or more and 250 ° C. or less in consideration of the material handling properties and the relationship with the environmental temperature. Therefore, when the surface temperature of the transfer recording medium at the time of transferring the colored electrodeposition layer onto the recording medium is also set in a range of 60 ° C. or more and 250 ° C. or less, it is efficient and preferable without energy loss.
[0091]
By controlling the power supplied to the heating element, the surface temperature of the transfer recording medium during transfer can be set to an appropriate range. For example, there is a method in which the temperature of the transfer recording medium is detected by a temperature detecting device or the like, and the power supplied to the transfer recording medium is controlled in accordance with the detected temperature. As described above, it is preferable to control the energization power because a good image can be formed without consuming unnecessary energy.
[0092]
As a specific method of detecting the temperature of the heating element and energizing the heating element with electric power controlled according to the detected amount, for example, a plurality of energization supply contact portions provided on the pattern electrode layer of the heating element are described. In the case where a plurality of divided electrodes are provided, a block dividing circuit for dividing an image signal into blocks corresponding to the divided electrodes, and an image signal from the block dividing circuit and an environmental temperature are detected and each divided circuit is detected. A control circuit (pulse width setting circuit, pulse number / timing setting circuit, etc.) for setting the amount of electric energy supplied to the electrodes, and a pulse driver circuit for generating a heating amount of electricity based on an output signal from the setting circuit. And the like.
[0093]
The colored electrodeposition layer softened and melted by heat on the transfer recording medium can be transferred and fixed from the transfer recording medium to the recording medium by pressing the transfer recording medium and the recording medium. When the transfer recording medium is pressed against the recording medium, for example, when the transfer recording medium is in the form of a rigid roll, the roll and another transfer roll supporting the recording medium from the opposite direction to the roll are rotated in opposite directions. Performed by When the transfer recording medium has an endless belt shape, the transfer is performed by rotating the roll supporting the endless belt and the transfer roll supporting the recording medium in opposite directions.
[0094]
It is preferable that the pressure contact be performed at a pressure in the range of 200 g / cm or more and 7 kg / cm or less because transfer / fixing efficiency is good. In particular, when the pressure is in the range of 400 g / cm or more and 2 kg / cm or less, even better characteristics can be obtained. If it is less than 200 g / cm, the plastic deformation of the image material is small, and the transfer rate and the fixing strength tend to be significantly reduced. On the other hand, if it exceeds 7 kg / cm, the structural strength of the device itself is required, which may cause problems such as an increase in the size of the device and an increase in the weight of the device.
[0095]
It is preferable to perform the pressure contact when local heat is generated from the heating element because printing efficiency can be increased. This method includes, for example, a method of pressing between elastic rolls and a method of pressing between rolls and elastic blades.
[0096]
6 and 7 show examples of the image forming and recording apparatus according to the present invention. FIG. 6 schematically illustrates an example in which the transfer recording medium is used in an endless shape, and FIG. 7 schematically illustrates an example in which the transfer recording medium is used as a rigid roll.
The operation of the device will be described with reference to FIG.
The belt-shaped image holding member 12 receives an image signal from the laser scanning system 14 and the laser light source 15 in the aqueous dispersion 13 and simultaneously connects the potentiostat 16 connected to the counter electrode 17 to the image signal. A predetermined applied voltage is applied during the period. An electrodeposition material composed of coloring material particles and a polymer is electrochemically deposited on the image holding member 12 in an image-like manner, and a colored electrodeposition layer 19 is formed. The colored electrodeposition layer 19 is conveyed to a portion where the belt-shaped image holding member 12 and the belt-shaped transfer recording medium 20 are in contact with each other while being adhered to the image holding member 12. Here, the driving roller supporting the belt-shaped image holding member 12 and the driving roller supporting the belt-shaped transfer recording medium 20 rotate in opposite directions to each other, and the colored electrodeposition layer is pressure-transferred to the transfer recording medium 20. Next, the transferred colored electrodeposition layer 21 is conveyed to a portion where the transfer recording medium 20 and the recording medium 22 come into contact with each other while being adhered to the belt-shaped transfer recording medium 20. During that time, the heating element of the transfer recording medium 20 is energized by the power supply source and locally generates heat, and the heat softens the colored electrodeposition layer 21. The softened colored electrodeposition layer 21 is transferred and fixed to the paper 22 by rotating the transfer roller supporting the paper 22 as a recording medium and the driving roller supporting the transfer medium in reverse, and the image 23 is formed on the paper 22. Be recorded.
[0097]
In the image forming / recording apparatus according to the present invention, since the transfer recording medium in the apparatus has a local heating mechanism, energy consumed during transfer can be saved. In addition, since the heat-generating portion and the untransferred image of the image holding member can be brought close to each other, the loss of heat energy generated can be suppressed, and as a result, the amount of heat required for transfer or the like can be reduced. And power consumption can be reduced accordingly.
In addition, the amount of heat generated can be reduced in this way, and since the heat generating element is provided on the heat insulating base material, heat leakage at the time of heat generation can be prevented, and a rise in the temperature inside the device can be suppressed. Since the protective layer is also provided on the surface of the transfer recording medium, it is possible to prevent the colored electrodeposition layer from remaining, and it is possible to repeatedly use the electrodeposited layer for a long time.
Further, since the heat capacity of the heating element is small, the temperature control at the time of fixing becomes easy, so that a stable image quality can be recorded on the recording medium. Further, the temperature can be raised to a required temperature in a short time, and the warm-up time until the image forming / recording apparatus operates can be shortened or omitted. Further, since the temperature drops in a short time, it is possible to prevent the temperature of the entire apparatus from rising.
If necessary, a cooling mechanism for suppressing a rise in temperature of the entire apparatus may be additionally provided.
[0098]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
[0099]
(Example 1)
16 parts by weight of carbon black powder (average particle diameter 0.08 μm), 11 parts by weight of polyethylene glycol, 6 parts by weight of potassium polyoxyethylene alkyl ether carboxylate, 5 parts by weight of potassium polyethylene glycol dicarboxylate, 2 parts by weight of water-soluble acrylic resin Was mixed with 5 parts by weight of butanol and 65 parts by weight of distilled water, and the mixture was stirred with a medium-strength propeller for 2 hours to sufficiently wet the carbon black powder with a liquid to prepare a coarse dispersion. Next, this dispersion liquid was subjected to a high-intensity forced dispersion treatment for 4 minutes using a homogenizer disperser to prepare a dispersion stock solution. A diluent obtained by mixing 130 parts by weight of distilled water, 7 parts by weight of glycerin, and 0.9 part by weight of a fungicide (“Proxel XL-2” manufactured by ICI) was dropped into the dispersion without stirring with a propeller. An aqueous dispersion was prepared. This solution was adjusted to pH = 6.5 by adjusting the pH with an aqueous solution of hydrochloric acid and an aqueous solution of potassium hydroxide. The pH at the colorant particle precipitation start point of this liquid was 6.0. The resistance value of this liquid is 2 × 10 2 Ω · cm.
[0100]
Next, the image holding member provided with a work electrode capable of inputting an image signal from the back surface is placed in an electrodeposition bath containing the aqueous dispersion so that the back surface is outside the electrodeposition bath. A control electrode using was installed in the bath. The image holding member used has a structure in which a transparent conductive layer of ITO is formed on a 4 mm-thick blue plate glass substrate, and two organic photoconductor layers (perylene-phthalocyanine-based organic photoconductor) are laminated thereon. It is also. The ITO conductive layer functions as a work electrode. The surface of the organic photoconductor layer was smooth. Each electrode is connected to a potentiostat power supply, and an image is input to the optical image input section on the back side of the image holding member. C. Voltage was applied for 2 seconds.
[0101]
Next, the image holding member was taken out of the liquid, and after 10 seconds, the transfer recording medium prepared as described below was placed on the image-like colored electrodeposition layer-adhering surface of the image holding member surface, and a linear pressure was applied using a rubber roller having a diameter of 50 mm. A pressure of 450 g / cm was applied, and a rubber roller was sandwiched from the back of the transfer recording medium to transfer the colored electrodeposition layer to the transfer recording medium. Next, a plain paper is placed on the transfer recording medium to which the colored electrodeposition layer is adhered, and a linear pressure of 600 g / cm is applied while heating the area of the adhered portion to apply the colored electrodeposition layer onto the transfer paper. The image was transferred and fixed to complete the image formation. The heated surface temperature of the transfer recording medium during transfer was 120 ° C. It was confirmed that a high quality image with an optical image density of 1.50 was formed on plain paper.
[0102]
The method for producing the transfer recording medium is described below.
An aluminum tube having a thickness of 2 mm and a diameter of 100 mm is used as a base material, and a ceramic material containing silicon dioxide as a main component is sprayed by a ceramic spraying method on the surface of the base material to form a heat transfer failure layer having a thickness of 0.5 mm. The ceramic layer was covered to form a heat insulating substrate. Next, on the heat transfer failure layer, gold is deposited to a thickness of 1 μm by a vacuum evaporation method, and thereafter, a plurality of bands extending in the length direction with a width of 2 mm and an interval of 0.1 mm by a photolithography method. A strip-shaped pattern was formed, and a lower second pattern electrode layer was formed. Then, on this pattern electrode layer, SiO.sub.2 is formed by sputtering. 2 Was used to cover an insulating layer having a thickness of 1.5 μm to form an insulating layer having a conducting hole (3b in FIG. 3). On the insulating layer, gold is deposited to a thickness of 1 μm by a vacuum deposition method, and thereafter, a strip-shaped pattern composed of a number of bands extending along the direction of roll rotation with a width of 2 mm and an interval of 0.1 mm is formed by a photolithography method. Then, an upper second pattern electrode layer was formed. . Next, using a dispersion paste composed of a ruthenium compound, a modified silicone resin, an iridium complex, and an acrylic resin, coating is performed by a screen printing method so that both side edge portions of the upper second pattern electrode layer are exposed with a width of 20 mm, and heated at 350 ° C. Fired to a thickness of 3 μm and volume resistivity of 5 × 10 3 A uniform heating layer of Ω · cm was formed. Further, a gold paste is applied on the heat generating layer in the same shape and size as the lower second pattern electrode layer by a screen printing method, and is baked at 360 ° C. to form a 1 μm thick gold first pattern. An electrode layer was formed. In this manner, the heating element including the lower second pattern electrode layer, the insulating layer having the conductive holes, the upper second pattern electrode layer, the heat generating layer, and the first pattern electrode layer is laminated on the heat insulating base material. did. Onto the heating element, a silicone-modified elastomer liquid was applied, heated and dried at 200 ° C., and a protective layer having a thickness of 4 μm was laminated. When the critical surface tension of this protective layer was measured by the Deissman plot method, it was 28 dyne / cm. The surface roughness was Ra = 1.1 μm.
The recording medium formed in this manner was used as the transfer recording medium of Example 1.
[0103]
(Example 2)
16 parts by weight of carbon black powder (average particle size 0.06 μm), 11 parts by weight of polyethylene glycol, 6 parts by weight of potassium polyoxyethylene alkyl ether carboxylate, 5 parts by weight of potassium polyethylene glycol dicarboxylate, 2 parts by weight of water-soluble acrylic resin , 5 parts by weight of butanol and 65 parts by weight of distilled water were mixed, and the mixture was stirred with a medium-strength propeller for 2 hours to sufficiently wet the carbon bulk powder with a liquid to prepare a coarse dispersion. Next, this dispersion liquid was subjected to a high-intensity forced dispersion treatment for 4 minutes using a homogenizer disperser to prepare a dispersion stock solution. A diluent obtained by mixing 130 parts by weight of distilled water, 7 parts by weight of glycerin, and 0.9 part by weight of a fungicide (“Proxel XL-2” manufactured by ICI) was dropped into the dispersion without stirring with a propeller. An aqueous dispersion was prepared. This liquid was adjusted to pH = 7.5 by adjusting the pH with an aqueous hydrochloric acid solution and an aqueous potassium hydroxide solution. The pH at the colorant particle precipitation start point of this liquid was 6.0. The resistance value of this liquid is 6 × 10 2 Ω · cm.
[0104]
Next, the image holding member provided with a work electrode capable of inputting an image signal from the back surface is placed in an electrodeposition bath containing the aqueous dispersion so that the back surface is outside the electrodeposition bath. A control electrode using was installed in the bath. The image holding member used has a structure in which an ITO transparent conductive layer is formed on a 4 mm-thick blue plate glass substrate, and two organic photoconductor layers (perylene-phthalocyanine-based organic photoconductor) are laminated thereon. It is also. The ITO conductive layer functions as a work electrode. The surface of the organic photoconductor layer was smooth. Each of the electrodes is connected to a potentiostat power supply, and an image is input to the optical image input section on the back side of the image holding member. C. Voltage was applied for 5 seconds.
[0105]
Next, the image holding member was taken out of the liquid, and after 10 seconds, the transfer recording medium prepared as described below was placed on the image-like colored electrodeposition layer-adhering surface of the image holding member surface, and a linear pressure was applied using a rubber roller having a diameter of 50 mm. A pressure of 450 g / cm was applied, and a rubber roller was sandwiched from the back of the transfer recording medium to transfer the colored electrodeposition layer to the transfer recording medium. Next, a plain paper is placed on the transfer recording medium to which the colored electrodeposition layer is adhered, and a pressure of 400 g / cm is applied to the area of the adhered portion while applying heat to apply the colored electrodeposition layer onto the transfer paper. The image was transferred and fixed to complete the image formation. The heated surface temperature of the transfer recording medium at the time of transfer was 130 ° C. It was confirmed that a high-quality image having an optical image density of 1.28 was formed on plain paper.
[0106]
The method for producing the transfer recording medium is described below.
An aluminum tube having a thickness of 2 mm and a diameter of 100 mm is used as a base material, and a ceramic material containing silicon dioxide as a main component is sprayed on the surface of the base material by a ceramic spraying method. The ceramic layer was covered to form a heat insulating substrate.
Next, a gold film having a thickness of 1 μm is formed on the poor heat transfer layer by a vacuum evaporation method, and thereafter, a plurality of films extending along the length direction with a width of 2 mm and an interval of 0.1 mm by a photolithography method. A strip-shaped pattern consisting of a band was formed, and a pattern electrode layer was formed. Then, on the pattern electrode layer, both side edges of the strip-shaped pattern electrode layer are exposed with a width of 20 mm by a screen printing method using a dispersion paste composed of a ruthenium compound, a modified silicone resin, an iridium complex, and an acrylic resin. And fired at 350 ° C. to a thickness of 3 μm and a volume resistivity of 5 × 10 3 A uniform heating layer of Ω · cm was formed. Further, on the heat generating layer, a gold paste was applied in the same shape and size as the heat generating layer by a screen printing method and fired at 360 ° C. to form a gold conductive layer having a thickness of 1 μm. In this way, a heating element composed of the pattern electrode layer, the heating layer, and the conductive layer was laminated on the heat insulating base material.
On the heating element thus laminated on the heat insulating base material, a chromium layer was laminated to a thickness of 10 μm by plating so that both side edges of the conductive layer were exposed with a width of 20 mm, A silicone-modified elastomer solution was applied on the chromium layer, dried by heating at 200 ° C., and a protective layer having a thickness of 4 μm was laminated. When the critical surface tension of this protective layer was measured by the Deissman plot method, it was 29 dyne / cm. The surface roughness was Ra = 0.7 μm.
The recording medium formed in this manner was used as the transfer recording medium of Example 2.
[0107]
(Example 3)
30 parts by weight of carbon black powder (average particle diameter 0.03 μm), 4 parts by weight of diethylene glycol, 12 parts by weight of ammonium polymethylacrylate dicarboxylate, 8 parts by weight of ammonium polyoxyethylene alkylphenylcarboxylate, 4 parts by weight of water-soluble acrylic resin, 80 parts by weight of distilled water were mixed, and a medium-strength propeller was stirred for 10 hours to sufficiently wet the carbon black powder with a liquid to prepare a coarse dispersion. Next, this dispersion liquid was subjected to a dispersion treatment for 24 hours using a ball mill disperser to prepare a dispersion stock solution. A diluent obtained by mixing 120 parts by weight of distilled water and 0.7 part by weight of a fungicide (“Proxel XL-2” manufactured by ICI) was dropped into the dispersion without stirring with a propeller to prepare an aqueous dispersion. did. This solution was adjusted to pH = 7.0 by adjusting the pH with a phosphoric acid aqueous solution and an ammonia aqueous solution. The pH at the colorant particle precipitation start point of this liquid was 6.2. The conductivity of this liquid is 5 × 10 2 Ω · cm.
[0108]
Next, using the same apparatus as in Examples 1 and 2, the image holding member provided with a work electrode capable of inputting an image signal from the back side is electrodeposited on an electrodeposition bath containing the above electrodeposition solution. It was placed outside the liquid bath, and a counter electrode and a control electrode using a salt bridge were installed in the bath. The image holding member used has a structure in which an ITO transparent conductive layer is formed on a 2 mm-thick quartz substrate, and two organic photoconductor layers (perylene-phthalocyanine-based organic photoconductor layer) are laminated thereon. It is. The ITO conductive layer functions as a work electrode. The surface of the organic photoconductor layer was smooth. Next, each electrode was connected to a potentiostat power supply, and an image was input to the optical image input section on the back side of the image holding member by using a He-Ne laser beam. D. C. A pulse voltage (pulse width 2 ms / pulse period 3 ms) was applied.
[0109]
Next, the image holding member is taken out of the liquid, unnecessary liquid on the image holding member is removed with an air knife, and the transfer recording medium prepared below is attached to the image-like colored electrodeposition layer attachment surface of the image holding member surface. Then, a linear pressure of 340 g / cm was applied using a rubber roller having a diameter of 50 mm to sandwich the image holding member and the transfer recording medium, and the colored electrodeposition layer was transferred to the transfer recording medium. Next, a plain paper is placed on the transfer recording medium to which the colored electrodeposition layer is adhered, and a pressure of 400 g / cm is applied to the area of the adhered portion while applying heat to apply the colored electrodeposition layer onto the transfer paper. The image was transferred and fixed to complete the image formation. The heating temperature of the transfer recording medium surface during the transfer was 130 ° C. It was confirmed that a high quality image having an optical image density of 1.42 was formed on plain paper.
[0110]
Hereinafter, a method for producing a transfer recording medium will be described.
An alumina ceramic roll having a diameter of 30 mm and a thickness of 2 mm was used as a heat insulating base material, and silicon dioxide was deposited as a bonding layer on the surface to a thickness of 1 μm by a vacuum deposition method. A tungsten paste was applied by an immersion method and fired by a high-temperature firing method at 490 ° C. to form a 3 μm-thick conductive layer. A mixed film of tantalum and silicon dioxide was deposited on the conductive layer by a two-source sputtering method to form a heat generating layer having a thickness of 2 μm. Further, on the heat generating layer, molybdenum is deposited to a thickness of 0.3 μm by a sputtering method, and then the molybdenum layer is etched to a 0.9 mm width at a pitch of 1 mm by a dry etching method to form a strip-shaped pattern electrode layer. Was formed.
In this way, a heating element composed of a conductive layer, a heating layer and a pattern electrode layer is laminated on the heat insulating base material, and further, silicon dioxide is deposited thereon as an adhesive layer to a thickness of 0.1 μm by a sputtering method. A silicone elastomer material was applied on the adhesive layer, and a protective layer having a thickness of 2.5 μm was laminated thereon to obtain a transfer recording medium.
The critical surface energy of the transfer recording medium of Example 3 was measured in the same manner as in Example 2, and the result was 31 dyne / cm. The surface roughness was Ra = 0.7 μm.
In the same manner as in the second embodiment, energizing portions are formed on both side edges of the heat generating layer, and a power supply mechanism including an input current supply roller and a return conductive roller is disposed in the energizing portion. A roller was provided to constitute a heat-press type image transfer fixing device.
As a result of performing a transfer and fixing test in the same manner as in Example 1 at a power consumption of 140 W, a good image was obtained by a rubbing test (20 times). At the same time, the temperature reached the temperature at which transfer and fixation was possible.
[0111]
(Example 4)
10 parts by weight of phthalocyanine powder (average particle diameter 0.06 μm), 8 parts by weight of ethyl cellosolve, 8 parts by weight of lithium polyoxyethylene alkylphenylacetate (polymerization molecular weight 12,000), lithium polymethylacrylate dicarboxylate (polymerization molecular weight 11, 000) 4 parts by weight, a water-soluble acrylic resin solution 7 parts by weight, and distilled water 60 parts by weight, and a medium-strength propeller is stirred for 3.5 hours to sufficiently wet the pigment powder into a liquid to obtain a coarse dispersion. Prepared. Next, this dispersion liquid was subjected to a dispersion treatment for 14 minutes using a homogenizer disperser to prepare a dispersion stock solution. A diluent obtained by mixing 200 parts by weight of distilled water and 1.5 parts by weight of a fungicide (“Proxel XL-2” manufactured by ICI) was added dropwise to the dispersion without stirring with a propeller to prepare an aqueous dispersion. did. The pH of this solution was adjusted with a phosphoric acid aqueous solution and a lithium hydroxide aqueous solution to set pH = 7.3. The pH at the colorant particle precipitation start point of this liquid was 6.0. The conductivity of this liquid is 2.6 × 10 3 Ω · cm.
[0112]
Next, using the same apparatus as in Examples 1 and 2, an image holding member capable of inputting a current image signal from the back side is placed in an electrodeposition bath containing the aqueous dispersion, and the back side is outside the electrodeposition bath. And a counter electrode, a control electrode utilizing a salt bridge, was placed in the bath. This image holding member has a structure in which a transparent conductive layer of ITO is formed on a quartz substrate having a thickness of 2 mm, and two organic photoconductor layers (perylene-phthalocyanine-based organic photoconductor layer) are stacked thereon. there were. The ITO conductive layer was used as a work electrode, and the surface of the organic photoconductor layer as the surface layer of the image holding member was made smooth. Next, each electrode is connected to a potentiostat power source, and a 2.1 V D is applied between the work electrode and the counter electrode by the potentiostat power source while inputting an image with a semiconductor laser beam into the optical image input portion on the back surface of the image holding member. . C. A pulse voltage (pulse width 2 ms / pulse period 3 ms) was applied.
[0113]
Next, the image holding member after the completion of the image formation was taken out of the liquid, and it was confirmed that an imagewise cyan colored electrodeposition layer was formed on the surface of the image holding member. A voltage of 500 V is applied between the planar work electrode of the image holding member and the planar electrode of the transfer recording medium. C. The cyan colored electrodeposition layer on the surface of the image holding member was transferred to a transfer recording medium while applying a pulse and a pressure of 400 g / cm. Next, a plain paper is placed on the transfer recording medium to which the colored electrodeposition layer is adhered, and a linear pressure of 700 g / cm is applied while energizing and heating the area of the adhered portion to apply the colored electrodeposition layer on the transfer paper. The image was transferred and fixed to complete the image formation. The heating surface temperature of the transfer recording medium was 170 ° C. It was confirmed that a high-quality image having an optical image density of 1.20 was formed.
[0114]
This transfer recording medium was manufactured by using a polyimide seamless belt having a thickness of 75 μm, a diameter of 120 mm and a width of 220 mm as a heat insulating base material, and nickel as a conductive layer on the outside thereof by a sputter deposition method. Then, a carbon-dispersed polyimide resin layer is coated on the conductive layer and heat-treated to give a thickness of 2 μm and a volume resistivity of 2 × 10 2 A heat-generating layer of Ω · cm is laminated, and a nickel layer having a thickness of 0.6 μm is laminated on the heat-generating layer by a sputter deposition method, and the nickel layer is spaced at a pitch of 4 mm by photolithography and dry etching. A pattern electrode layer was formed by patterning to a thickness of 0.09 mm and extending in a belt shape in the width direction of the belt, and a heating element was constituted by the conductive layer, the heat generation layer, and the pattern electrode layer.
Further, a protective layer having a thickness of 6.5 μm was laminated on the heat generating layer by applying a silicone rubber-based resin, thereby producing an endless belt-shaped local heat transfer recording medium. The critical surface energy of this protective layer was 28 dyne / cm. The surface roughness was Ra = 1.0 μm.
[0115]
Further, with respect to the transfer recording medium, a heating element including a conductive layer, a heating layer, and a pattern electrode layer is extended along both side edges, and both ends of the conductive layer and both ends of the pattern electrode layer in this portion are formed. The power supply mechanism that contacts the input current supply roller and the return conductive roller is disposed in the current-carrying sections on both side edges of the power-carrying section. The heat transfer recording medium is laid over a pair of drive rollers, and on one drive roller side, the current-carrying portion is pressurized between the drive roller, the input current supply roller of the power supply mechanism, and the return conductive roller. And a web roller is provided on the other drive roller side, and a thin silicone oil layer is applied from the web roller to the protective layer of the local heat transfer recording medium. And constitute an image transfer-fixing device of the heat pressing method according to less belt. In the image transfer fixing device of the fourth embodiment, one of the drive roller and the pressure contact roller is opposed to each other across the transfer recording medium, that is, the roller linear pressure of the transfer fixing portion is 2 kg / cm. As a result of applying a pulse current having a pulse width of 10 ms and a voltage of 15 V to the heat-generating region of the heat-generating layer via the return roller, the portion of the transfer recording medium in contact with the pressure roller immediately heated to 150 ° C. The transferred image was transferred and fixed, and the transferred and fixed image adhered to the sheet, and a stable image was obtained.
[0116]
During this time, no adhesion phenomenon of the image was observed on the protective layer of the transfer recording medium, and the image was not deteriorated by the rubbing test (20 times) of the fixed image, and the optical density did not change. Therefore, it was proved that a robust transfer-fixed image without image disturbance was obtained.
[0117]
(Example 5)
In the same manner as in Example 2, after preparing an aqueous dispersion and depositing an image-like colored electrodeposition layer on the image holding member, the image holding member was taken out of the aqueous dispersion bath, and hot air at 60 ° C. was blown. After blowing for 8 seconds, the surface was dried to obtain a viscous image-like colored electrodeposition layer on the image holding member. Next, using the same transfer recording medium as in Example 2, the colored electrodeposition layer on the surface of the image holding member was pressure-transferred onto the transfer recording medium at a linear pressure of 1200 g / cm. After that, the plain paper is placed on the transfer recording medium, and the heating layer of the transfer recording medium is fed to the area corresponding to the image using the temperature sensor to feed back the surface temperature of the transfer recording medium while controlling the heat generation temperature. Was pressed at a linear pressure of 800 g / cm across the plain paper and the image holding member and conveyed by rotation. When the plain paper was peeled off from the transfer recording medium immediately after pressing, a high-quality image having an optical image density of 1.43 was obtained on plain paper.
[0118]
(Example 6)
15 parts by weight of carbon black powder (average particle diameter 0.1 μm), 5 parts by weight of a styrene-sodium acrylate copolymer (molecular weight 19,000), 3 parts by weight of polyethylene glycol, 1 part by weight of a water-soluble acrylic resin , 95 parts by weight of distilled water, and a medium-strength propeller was stirred for 1 hour to sufficiently wet the carbon bulk powder into a liquid to prepare a coarse dispersion. Next, this dispersion liquid was subjected to a high-strength forced dispersion treatment for 3 minutes using a homogenizer disperser to prepare a dispersion stock solution. 100 parts by weight of distilled water, 10 parts by weight of an aqueous solution of vinyl acetate emulsion, a fungicide ("Proxel XL-2"
0.9 parts by weight of a mixed solution (manufactured by ICI) was added dropwise to the dispersion liquid while stirring with a propeller to complete an electrodeposition solution. This solution was adjusted to pH = 7.1 by adjusting the pH with a phosphoric acid aqueous solution and sodium hydroxide. The pH at the colorant particle deposition start point of this liquid was 6.5. The conductivity of this solution is 6 × 10 2 Ω · cm.
[0119]
Next, using the same apparatus as in Examples 1 and 2, the image holding member provided with a work electrode capable of inputting an image signal from the back side is electrodeposited on an electrodeposition bath containing the above electrodeposition solution. It was placed outside the liquid bath, and a counter electrode and a control electrode using a salt bridge were installed in the bath. This image holding member has a laminated structure in which a transparent conductive layer of ITO is provided on a 3 mm thick soda lime glass substrate, and two organic photoconductor layers are formed thereon. The ITO conductive layer functions as a work electrode. The surface of the organic photoconductor layer had a surface roughness (Ra) of 0.3 μm and a critical surface energy of 30 dyne / cm. Each of the electrodes is connected to a potentiostat power supply, and an image is input to the optical image input section on the back side of the image holding member. C. Voltage was applied for 5 seconds.
[0120]
Next, the image holding member was taken out of the liquid, and after 20 seconds, the transfer recording medium was placed on the image-like colored electrodeposition layer attachment surface of the image holding member surface, and a linear pressure of 250 g / cm was applied using a rubber roller having a diameter of 50 mm. A pressure was applied, and the colored electrodeposition layer was transferred onto the transfer recording medium by sandwiching the image holding member and the transfer recording medium with a rubber roller. Next, a film sheet is placed on the transfer recording medium on which the colored electrodeposition layer is placed, and the area of the transfer recording medium where the colored electrodeposition layer is attached is heated at a heating temperature of 150 ° C. while applying a linear pressure of 700 g / cm. By applying pressure, this image was transferred and fixed on the film, and the image formation was completed.
After the completion of the image formation, it was confirmed that a high-quality image having an optical image density of 1.35 was formed on the film. As a result of performing an eraser rubbing test (20 times), the optical density change amount of this print sample was 0.2. The optical density change of the print sample of Example 2 was 0.4. Thereby, it was confirmed that the fixability was improved by the addition of the emulsion aqueous solution.
[0121]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to efficiently form and record an image having a high optical density, a high resolution, and a low image thickness image structure in terms of energy and time. In addition, the obtained image has high adhesiveness and image fastness, and can stably realize image formation and recording, and has an excellent effect of high safety.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing one example of a cross section of a roller-type transfer recording medium according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of an entire image of a roller-type transfer recording medium according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing an example of a transfer recording medium manufacturing process outline example of the present invention and an example of a transfer recording medium manufacturing step outline example of Example 1.
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a transfer recording medium manufacturing process outline example of the present invention and an example of a transfer recording medium manufacturing step outline example of Example 2.
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a power supply method to a transfer recording medium according to the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a printing system example (1) of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing a printing system example (2) of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Base material in heat insulating material
2 Insulating base layer in heat insulating base material
3 Lower second pattern electrode layer
4 Upper second pattern electrode layer
5 Insulating pattern layer
6 Heating layer
7 First pattern electrode layer
8 Protective layer
9 Pattern electrode layer or conductive layer
10 Conductive layer or pattern electrode layer
11 Power supply roller
12 Image holding member
13 aqueous dispersion
14 Laser scanning system
15 Laser light source
16 potentiostat electrode
17 Counter electrode
18 Control electrode
19 Colored electrodeposition layer
20 Transfer recording medium
21 Colored electrodeposition layer transferred onto transfer recording medium
22 Recording medium
23 Colored electrodeposition layer transferred on recording medium (image)
24 Cleaning brush (blade)
25 Cleaning waste tray
26 Electrodeposition liquid layer
27 Image projector
28 Projection rays

Claims (16)

液体を保持し得る容器内に、色材粒子と高分子からなる電着材料とを含有する水系分散液を注入し、少なくとも画像様に電流または電界を供与できる電極と画像を保持し得る面とを有する像保持部材と、電極対の他方である対向電極とを水系分散液に接するように配置し、
該像保持部材と対向電極とに画像様に電流または電界を供与し、該像保持部材の表面近傍の色材粒子と高分子からなる電着材料とを電気化学的に析出させて、該像保持部材上に画像様に着色電着層を形成させ、
次に、該着色電着層を、熱絶縁基材の上に、発熱層を挟持する電極対からなる局所発熱可能な発熱体を積層し、この発熱体の表面に保護層を積層して形成された積層構造の転写記録媒体上に転写させ、
さらに、該発熱体を通電し、局所発熱させ、この熱により転写記録媒体上に転写した着色電着層を軟化または溶融させ、該着色電着層を記録媒体上に転写、定着させる、
ことを特徴とする画像形成記録方法。
In a container capable of holding a liquid, an aqueous dispersion containing coloring material particles and an electrodeposition material composed of a polymer is injected, and at least an electrode capable of providing a current or an electric field imagewise and a surface capable of holding an image. An image holding member having a counter electrode which is the other of the pair of electrodes is disposed so as to be in contact with the aqueous dispersion,
An image-wise current or electric field is applied to the image holding member and the counter electrode, and the color material particles near the surface of the image holding member and an electrodeposition material composed of a polymer are electrochemically deposited to form the image. Form a colored electrodeposition layer on the holding member like an image,
Next, the colored electrodeposition layer is formed by laminating a heating element capable of locally generating heat composed of an electrode pair sandwiching the heating layer on a heat insulating base material and laminating a protective layer on the surface of the heating element. Transferred onto a transfer recording medium having a laminated structure,
Further, the heating element is energized to locally generate heat, and the heat causes the colored electrodeposition layer transferred onto the transfer recording medium to be softened or melted, and the colored electrodeposition layer is transferred onto the recording medium and fixed.
An image forming and recording method, comprising:
前記転写記録媒体が、熱絶縁基材上に、発熱層を挟持する一方または双方がパターン電極層である電極対からなる発熱体と、保護層とを積層して形成されていることを特徴とする請求項1に記載の画像形成記録方法。The transfer recording medium, on a heat insulating base material, one or both of which sandwich a heating layer, a heating element comprising an electrode pair that is a pattern electrode layer, and a protective layer is formed by laminating a protective layer. The image forming and recording method according to claim 1. 前記転写記録媒体が、エンドレスベルト形状であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の画像形成記録方法。3. The image forming and recording method according to claim 1, wherein the transfer recording medium has an endless belt shape. 前記転写記録媒体の保護層が、臨界表面張力25dyne
/cm以上42dyne/cm以下であることを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の画像形成記録方法。
The protective layer of the transfer recording medium has a critical surface tension of 25 dyne.
The image forming and recording method according to any one of claims 1 to 3, wherein the density is not less than / dyne and not more than 42 dyne / cm.
前記転写記録媒体の表面粗さ(Ra)が0.01μm以上1.2μm以下であることを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の画像形成記録方法。The image forming and recording method according to claim 1, wherein a surface roughness (Ra) of the transfer recording medium is 0.01 μm or more and 1.2 μm or less. 前記転写記録媒体の温度を検知し、その検知量に対応して制御した電力により発熱体を通電することを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載の画像形成記録方法。6. The image forming recording apparatus according to claim 1, wherein a temperature of the transfer recording medium is detected, and a heating element is energized by electric power controlled according to the detected amount. Method. 前記発熱体を、交流電流、三角波形もしくはパルス波形を有する電流、又はその変調波形を有する電流により通電することを特徴とする請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載の画像形成記録方法。The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the heating element is energized by an alternating current, a current having a triangular waveform or a pulse waveform, or a current having a modulation waveform thereof. Recording method. 前記発熱体を通電し、局所発熱させ、発熱体が局所発熱する際に、前記転写記録媒体と記録媒体とを圧接させ、該転写記録媒体上に転写した着色電着層を記録媒体上に転写、定着させることを特徴とする請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載の画像形成記録方法。The heating element is energized to locally generate heat. When the heating element locally generates heat, the transfer recording medium and the recording medium are pressed against each other, and the colored electrodeposition layer transferred onto the transfer recording medium is transferred onto the recording medium. 8. The image forming and recording method according to claim 1, wherein fixing is performed. 前記転写記録媒体と前記記録媒体とを圧接させる際の圧力が、線圧200g/cm以上6kg/cm以下であることを特徴とする請求項1から請求項8までのいずれか1項に記載の画像形成記録方法。9. The method according to claim 1, wherein a pressure at which the transfer recording medium is brought into pressure contact with the recording medium is a linear pressure of 200 g / cm or more and 6 kg / cm or less. Image formation recording method. 前記像保持部材に、光画像信号を入力することにより、該像保持部材の表面に、光画像信号に対応した画像様に電流を供与させることを特徴とする請求項1から請求項9までのいずれか1項に記載の画像形成記録方法。10. An image forming apparatus according to claim 1, wherein a light image signal is input to said image holding member, so that a current is supplied to a surface of said image holding member in an image-like manner corresponding to the light image signal. An image forming and recording method according to any one of the preceding claims. 前記水系分散液中の電着材料として、前記像保持部材上の着色電着層が形成された部分の極性と逆極性のイオン化が可能である親水基を有する高分子を用い、該着色電着層が形成された部分と基準電極の電位差が±9V以内である印加電圧を用いて像保持部材上に着色電着層を形成させることを特徴とする請求項1から請求項10までのいずれか1項に記載の画像形成記録方法。As the electrodeposition material in the aqueous dispersion, a polymer having a hydrophilic group capable of being ionized in a polarity opposite to the polarity of a portion where the colored electrodeposition layer is formed on the image holding member is used. The colored electrodeposition layer is formed on the image holding member by using an applied voltage in which a potential difference between a portion where the layer is formed and the reference electrode is within ± 9 V. Item 2. The image forming and recording method according to Item 1. 前記像保持部材上の着色電着層が形成された部分が、基準電極より陽極性である場合において、前記電着材料が、水系分散液中でイオン解離して1つ以上の陰イオン基を有する高分子であり、且つ、該高分子の一部が色材粒子表面に結合、付着、または会合をしていることを特徴とする請求項1から請求項11までのいずれか1項に記載の画像形成記録方法。In the case where the colored electrodeposition layer on the image holding member is more anodic than the reference electrode, the electrodeposition material ion dissociates in an aqueous dispersion to form one or more anionic groups. The polymer according to any one of claims 1 to 11, wherein a part of the polymer is bonded, attached, or associated with the surface of the colorant particles. Image formation recording method. 前記電着材料が熱可塑性樹脂成分を含有し、且つ、転写記録媒体上に転写した着色電着層を、発熱体から発生した熱により記録媒体上に転写、定着させる工程において、転写時の転写記録媒体表面または着色電着層の温度が60℃以上250℃以下であることを特徴とする請求項1から請求項12までのいずれか1項に記載の画像形成記録方法。In the step of transferring and fixing the colored electrodeposition layer transferred on the transfer recording medium to the recording medium by heat generated from a heating element, wherein the electrodeposition material contains a thermoplastic resin component, 13. The image forming and recording method according to claim 1, wherein the temperature of the surface of the recording medium or the temperature of the colored electrodeposition layer is 60 ° C. or more and 250 ° C. or less. 少なくとも、色材粒子と高分子からなる電着材料とを含有する水系分散液を注入した容器と、前記水系分散液に接するように配置された像保持部材と、該像保持部材上に電気化学的に色材粒子と高分子からなる電着材料を析出させ着色電着層を形成させる手段と、該像保持部材上に形成された着色電着層が転写される転写記録媒体と、該転写記録媒体の着色電着層を記録媒体に転写、定着させる手段とを備えた画像形成記録装置において、
該転写記録媒体が、局所発熱可能な発熱体を備えていることを特徴とする画像形成記録装置。
A container filled with an aqueous dispersion containing at least colorant particles and an electrodeposition material made of a polymer, an image holding member arranged to be in contact with the aqueous dispersion, and an electrochemical device on the image holding member. Means for precipitating an electrodeposition material comprising colorant particles and a polymer to form a colored electrodeposition layer, a transfer recording medium on which the colored electrodeposition layer formed on the image holding member is transferred, Transferring the colored electrodeposition layer of the recording medium to the recording medium, and a means for fixing, in the image forming recording apparatus,
An image forming and recording apparatus, wherein the transfer recording medium includes a heating element capable of locally generating heat.
前記転写記録媒体が、熱絶縁基材上に、発熱層を挟持する一方または双方がパターン電極層である電極対からなる発熱体と、保護層とを積層して形成されていることを特徴とする請求項14に記載の画像形成記録装置。The transfer recording medium, on a heat insulating base material, one or both of which sandwich a heating layer, a heating element comprising an electrode pair that is a pattern electrode layer, and a protective layer is formed by laminating a protective layer. The image forming and recording apparatus according to claim 14, wherein: 前記転写記録媒体が、エンドレスベルト形状を有していることを特徴とする請求項14または請求項15に記載の画像形成記録装置。16. The image forming and recording apparatus according to claim 14, wherein the transfer recording medium has an endless belt shape.
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