JP4443798B2 - Digital image forming element and image forming method - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル画像形成素子および画像形成プロセスに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年では、情報をデジタル信号に変換して光によって情報記録を行うデジタル記録方式を用いたプリンタは、そのプリント品質、信頼性において向上が著しい。またこのデジタル記録方式はプリンタのみならず通常の複写機にも応用され、所謂デジタル複写機が開発されている。さらに、このデジタル複写機は、種々様々な情報処理機能が付加されるため今後その需要性が益々高まっていくと予想される。更に近年ではカラー画像の需要が高まり高画質化、光精彩化への要望として、感光体及び関連の技術の更なる進展が望まれている。
【0003】
現在、これらの方式に用いられる電子写真感光体は、一般的には導電性支持体上に電荷発生層を形成し、その上に電荷輸送層を設けたいわゆる機能分離型積層感光体が主流である。この機能分離型積層感光体において、表面が帯電された感光体が露光されたとき、光は電荷輸送層を透過し、電荷発生層中の電荷発生材料に吸収される。電荷発生材料はこの光を吸収して電荷担体を発生する。発生した電荷担体は電荷輸送層に注入され、帯電によって生じている電界に沿って電荷輸送層を移動して感光体の表面電荷を中和する。その結果、感光体の表面に静電潜像が形成される。このように電子写真感光体を用いたプロセスでは、静電潜像の形成のため電荷を移動する機能が必要であり、材料が著しく限定され、機械的強度の低下、耐溶剤性のなさが問題とされている。また、電荷担体が電荷輸送層を移動する間に電荷担体の散逸が起こり、表面の静電潜像が時間的、空間的に不均一となり今後の高画質への要求に対応できない可能性がある。
【0004】
このようなデジタル記録方式に対応させる光源としては、例えば、半導体レーザー(LD)や発光ダイオード(LED)が多く使われているが、照射強度が不均一で、電荷担体が不均一に発生し、その結果、表面の静電潜像が空間的に不均一になる問題も危惧されている。
【0005】
この分野における今後の要求として、高画質化があり、可視化するトナーの粒径を微小にしていくことが必要とされているが、粉体の状態ではハンドリングに問題があり、液体トナーが高画質、カラー化では必要とされているが、電子写真感光体ではこれに十分答えられていない。
【0006】
ところで、従来、光導電体の分極現象として、光導電体材料の禁制帯内に捕獲された電荷キャリアの誘電性に基く光導電性感光層の永続的内部分極(PIP)を用いた画像形成法が知られているが、この画像形成技術は、分極又は誘電現象に依存するものであるので、光導電性感光層に隣接して誘電性材料を積層した感光体を用い、その光導電性感光層の分極に誘発されて分極する誘電性材料の表面を用いて画像を形成することができる。このPIPによる画像形成技術には、標準的なものとして次のステップがある。(i)電圧を印加し、露光する。(ii)露光してからすぐに電圧を印加する。(iii)電圧を印加し固有吸収光を均一に露光する。その後、画像を露光して分極電荷を消去する。(iv)感光層に電圧を加え、全面に固有吸収光で励起する。光しゃ断後、印加電圧の極性を変え画像を露光する。画像部はまえの分極電荷と逆極性なので、画像のS/Nがよくなる。以上は直流の印加電圧を電源から加えたものであるが、同時にサンドイッチ型にするため透明電極が必要になる。そこで、コロナ放電を行って電極なしの方法が考えられ、その場合は、透明絶縁性フィルムを感光層にのせ、その下部に絶縁層を入れ、最下層に電導層をもつものとし、(i)均一帯電のあと均一露光、(ii)画像露光、(iii)均一帯電、(iv)逆性のコロナ放電を行う。この結果、露光部は分極電荷と帯電電荷があり、未露光部は均一な帯電による電荷のみとなる。これに全面の励起光を照射すると、未露光部分と画像部分は絶縁層に残留する電極の極性が逆になり、S/N比のよい画像が得られるとされているが、デジタル画像形成のための微小に分割され各々がスイッチング機能を有する部材を用いるものではなく、アナログ量の光照射に基本的に依存するS/N比を得るものである。PIP感光層としてはCdS,Se−Teなどが代表的なものとして使われているが、利得つまり光−電間の変換率には限りがある。
【0007】
また、特開昭53−57038号公報には、「導電性支持基板の上に絶縁性層、光導電性層及び表面絶縁性層を順次積層してなる感光体に、一次帯電−全面露光−逆極性二次帯電−像露光を繰り返す電子写真プロセスを施して、複写物を得ること」が記載されており、特開昭53−22421号公報には、「導電性基板上に絶縁層、光導電層、絶縁層を有する感光体の絶縁層表面を明所または暗所において、基板に対して正または負のいずれか一方の極性に帯電した後、光像を照射することにより絶縁層表面に基板に対して正および負の電位分布よりなる静電潜像を形成することを特徴とする電子写真法」、及び「導電性基板上に絶縁層、光導電層、絶縁層を有する感光体の絶縁層表面を明所または暗所において、基板に対して正または負のいずれか一方の極性に帯電し、光像を与えながら前と逆極性の電位に帯電し、全面露光を行うことにより絶縁表面に基板に対して正および負の電位分布よりなる静電潜像を形成することを特徴とする電子写真法」の例として、光導電性物質の両側をそれぞれ高絶縁性の樹脂シートでサンドイッチ状に挟んだ構成の感光体、例えば、ガラスに導電層を形成した透明電極板の上に12μ厚のポリエチレンテレフタレートフィルム、50μ厚のCdS−エポキシ樹脂光導電層、12μ厚のポリエステルフィルムからなる感光体を、コロナ放電器6、高圧直流電流7により(+)、(−)自由に選択された極性、例えば−6.5kvの帯電を与えて、約−2kvの表面電位を得、捕獲電荷を生じさせ、次に光模様B,Dを照射し、同時にまたは直後に、前の一次帯電と逆極性の二次帯電(÷7kv)をコロナ放電器、電源で与えて、光の当っている非画像部Bでは、光導電性物質のキャリアを開放して捕獲電荷が中和し、容易に逆極性に帯電され約+500Vの表面電位となるが、光の当らない画像部Dはキャリアは捕獲されたままであるから、捕獲電荷は中和されないことを利用して画像を形成することが記載されているが、これらの技術も、基本的にCdS等のPIP現象によるものであり、デジタル画像形成のための微小に分割され各々がスイッチング機能を有する部材を用いるものではなく、アナログ量の光照射による光電変換利得に基本的に依存するものである。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、デジタル画像記録方式で今後要求される、高画質、さらには高品質(プリント間での品質の均一性)に対応できる高耐久性、液体現像への対応性を可能とするデジタル画像形成素子及び画像形成プロセスを提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するためにデジタル画像形成素子について鋭意検討した結果、本発明を開発するに到った。したがって上記課題は、本発明の(1)「基板電極の上に下部有機絶縁層さらにフロート電極、その上に上部有機絶縁層が積層され、該下部有機絶縁層と該上部有機絶縁層の厚みの和に対する上部絶縁層の厚みが3%以上70%以下であり、前記基板電極と前記フロート電極とをスイッチにより接続し、表面電位を減衰させ電位潜像を形成することを特徴とするデジタル画像形成素子」、(2)「基盤の上に基板電極を形成しこの上に下部無機絶縁層さらにフロート電極、その上に上部有機絶縁層を形成したことを特徴とするデジタル画像形成素子」、(3)「フロート電極が微小に分割され各々がスイッチング機能を有する部材で基板電極と接続されていることを特徴とする前記第(1)項または第(2)項に記載のデジタル画像形成素子」、(4)「スイッチング機能を有する部材がトランジスタであることを特徴とする前記第(3)項に記載のデジタル画像形成素子」、(5)「スイッチング機能を有する部材が光スイッチング素子であることを特徴とする前記第(3)項に記載のデジタル画像形成素子」、(6)「トランジスタを構成する材料が有機材料であることを特徴とする前記第(4)項に記載のデジタル画像形成素子」、(7)「トランジスタを構成する材料が有機材料と無機材料の組み合わせであることを特徴とする前記第(4)項に記載のデジタル画像形成素子」、(8)「フロート電極の仕事関数と、その上の上部有機絶縁層のイオン化ポテンシャルとの相対的な差が0.5eV以内に存在し電極からの電荷注入が可能であること特徴とする前記第(1)項または第(2)項に記載のデジタル画像形成素子」、(9)「下部有機絶縁層及び/又は上部有機絶縁層が有機半導体層であることを特徴とする前記第(8)項に記載のデジタル画像形成素子」、(10)「フロート電極が有機導電性材料であることを特徴とする前記第(3)項または第(4)項に記載のデジタル画像形成素子」、(11)「フロート電極および基板電極が有機導電性材料であることを特徴とする前記第(3)項または第(4)項に記載のデジタル画像形成素子」により達成される。
【0010】
また、上記課題は、本発明の(12)「前記第(3)項または第(4)項に記載のデジタル画像形成素子を用い、(1)フロート電極と基板電極とのスイッチを全てオフで、均一帯電を行ない、(2)ついで画像形成に応じスイッチをオンすることによりデジタルな電位潜像を得、トナーなどにより可視化することを特徴とする画像形成方法」、(13)「トナーが湿式トナーであることを特徴とする前記第(12)項に記載の画像形成方法」、(14)「トナーなどにより可視化した画像を紙などに転写し、その後デジタル画像形成素子を必要により電気的、機械的、物理的に初期化し次の画像形成プロセスに使用することを特徴とする前記第(12)項に記載の画像形成方法」により達成される。
【0011】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明のデジタル画像形成素子は、基板電極の上に下部絶縁層さらにフロート電極、その上に上部絶縁層を形成したものであるが、上下の両絶縁層は画素単位に領域分割され、それぞれ電気的に直列に接続されている。そしてこのような各画素単位は、露光によらず、それぞれの画素単位に付された電気スイッチにより瞬時に電位変化させられる。上部絶縁層のキャパシタンスを加減することより、例えば非画像部(又は画像部)の画素電位を自由に選択することができ、下部絶縁層のキャパシタンスを加減することより画像部(又は非画像部)の画素電位を自由に選択することができる。
本発明のデジタル画像形成素子における基盤電極材料、またはフロート電極材料には、一般的な導電性材料を用いることができ、例えばアルミニウム、ニッケル、銅、チタン、金、白金、ステンレス、鉄、銀、亜鉛、鉛、錫、アンチモン、インジウムなどの金属や合金、あるいは前記金属の亜酸化物、酸化物、カーボン、ポリアニリン、ポリチオフェンなどの導電性ポリマー、それらの混合物などが挙げられ、これらは基盤電極に用いる場合には基盤材料上に塗布、電鋳、蒸着、スパッタリング、イオンインジェクション等の各種方法により設けることができ、又は基盤材料を省略した形の自己支持性の基盤電極とすることもできる。下部有機絶縁層上に設けられるフロート電極の場合も同様である。
【0012】
本発明のデジタル画像形成素子における下部有機絶縁層及び上部有機絶縁層のための材料には、例えばポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアリレート、フェノキシ樹脂、ポリカーボネート、酢酸セルロース樹脂、エチルセルロース樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルトルエン、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂等の熱可塑性または熱硬化性樹脂が挙げられる。
また、ポリシラン化合物やポリーNービニルカルバゾール等の高分子有機半導体が挙げられる。
【0013】
本発明のデジタル画像形成素子において、下部の絶縁層が無機絶縁層である場合には、蒸着、スパッタリング、電鋳により、基板電極上に強固に積層することができ、また、フロート電極を蒸着、スパッタリング、電鋳により、フロート電極に強固に積層することができる。
【0014】
本発明のデジタル画像形成素子におけるフロート電極とその上の上部有機絶縁層との関係に関し、フロート電極の仕事関数と、その上の上部有機絶縁層のイオン化ポテンシャルが近傍に存在することが好ましい。フロート電極の仕事関数と、上部有機絶縁層のイオン化ポテンシャルが近傍に存在することにより、フロート電極に電界がかかったときに、フロート電極からの電荷注入が容易になり、表面電位が低下しさらに効果的な電位差が得られることが判明した。フロート電極の仕事関数と、その上の上部有機絶縁層のイオン化ポテンシャルの相対的な差が0.5eV以内の場合に特に有効である。本発明を限定するためでなく理解を容易にするため説明すれば、具体的にはたとえば、フロート電極が白金(5.43eV)、その上の上部有機絶縁層が有機高分子有機半導体であるポリメチルポリフェニルシラン(5.62eV)の場合、非常に有効な電荷注入が可能である。
【0015】
また、本発明のデジタル画像形成素子においては、上下の絶縁層の厚みの和に対する上部絶縁層の厚み(換言すれば上部絶縁層と下部絶縁層との厚みの割合)は、画像形成素子の電位減衰特性に密接に関係し、上部絶縁層の厚みは、絶縁層全体の厚みに対して、1〜90%であることが好ましく、より好ましくは1〜60%である。1%未満であると上部絶縁層の機械的強度が充分ではなく、繰り返し安定した画像が得られない。90%を越えるとスイッチ導通時でも電位差が少ないため、高コントラスト像を得ることができない。
【0016】
本発明のデジタル画像形成素子におけるスイッチング素子はトランジスタであることができ、また、電気的な光スイッチング素子であることができる。
用いられるトランジスタとしては、TFT(Thin Film Transistor),MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor),MISFET(Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor),MESFET(Metal Semiconductor Field Effect Transistor),SIT(Static Induction Transistor)などが挙げられる。
光スイッチング素子としては、光半導体を用いたもの或いはフォトクロミック化合物を用いた光電気化学的スイッチング素子などが挙げられる。
【0017】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の素子の原理構成を示す断面図である。
このデジタル画像形成素子は、基板電極(1)の上に下部絶縁層(3)を有しその上にフロート電極(5)を設けさらにその上にもう一層、上部絶縁層(7)を重ねて、基板電極(1)とフロート電極(5)とをスイッチング機能を有するスイッチング素子(9)で接続することにより構成される。
上記のように、スイッチング素子(9)としては、トランジスタが挙げられ、或いは光半導体を用いた光電気化学的スイッチング素子などの電気的スイッチであるが、本発明において、デジタル画像形成素子に構成するには、各デジタル画素レセプタと、これらをそれぞれ制御するためのスイッチング素子(9)からそれぞれの画素ユニットとし、これを図1の構造を図2のようにアレイとして集積化することにより得ることができる。
【0018】
このデジタル画像形成素子を用い、デジタル画像を形成するには例えば、コロナ放電を用いて帯電又は充電し、例えば次に若しくは同時に、画像情報に応じたスイッチング素子(9)部分については導通若しくは放電して、又は逆極性化して、その部分の基板電極(1)とフロート電極(5)間の電位スイッチングを行ないデジタルな電位潜像を得ることができる。
【0019】
本発明においては、各画素ユニット自体の駆動源自体(例えば基板電極(1)とフロート電極(5)間の印加電源)と、そのためのスイッチング素子(9)の駆動源(例えばTFTの導通電圧)とは異なり、したがって、画素ユニットの駆動源を制御することによって、例えば、情報を増幅し、つぎに増幅された情報を、再度、スイッチング素子(9)の制御によって再度増幅することができ、或いは逆に、画素ユニットの駆動源自体の制御による増幅済みの画像情報のノイズ除去や歪み部分除去のため、スイッチング素子(9)の制御モードを変更することが可能となる。
【0020】
図3に、このようなスイッチング素子(9)の1例としてのTFTの場合の構成例及びアクティブマトリックスO−TED(Transfered Election Device)の回路構成例を示す。一般に、アクティブマトリックス形のスイッチング素子により制御される画素を有するイメージ技術では、画素ユニット毎にスイッチング素子を配置して、スイッチング素子をマトリックス駆動するダイナミックなものであるので、動画分野(映像分野)に適しているものではあるが、本発明においてはプリントアウトされた静止画映像分野でこれを使用する。
図3(a)の構造図に示されるように、このTFTでは、TFT基板の縦方向に走る各ゲートバスと横方向に走る各ソースバスとは、各ゲートバス上の交差点で積層されており、図3(b)に示されるように、各交差点でのこの積層構造は絶縁されたものである。また、ソースバスから、それぞれのTFTのためのソースが出てドレインに達するソース−ドレインラインが設けられ、このソース−ドレインの間に、ゲートバスから延びるゲートが挿入接触されているので、ゲート信号によってソース−ドレイン間の導通が制御される。そして各ドレインにはTEDとしての外部に連なるコンデンサが駆動源として接続しており、その結果、該コンデンサのキャパシタンスは、各TFTのゲート信号に依存するソース−ドレイン間の導通如何により、選択的に変化させられる。そして、このような多数のTFTを含むデジタル画像形成アレイ素子からなる本発明のデジタル画像形成素子は、高画質、さらには高品質(プリント間での品質の均一性)に対応できる高耐久性、液体現像への対応性を可能とする。
【0021】
【実施例】
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。
[実施例1]
〈デジタル画像形成素子の製造〉
厚さ20nmのPt層を基板電極とし、この基板電極上に下部有機絶縁層として厚さ100μmのポリエステルフイルムを接着積層し、さらにこの下部有機絶縁層上に厚さ20nmのPt層をスパッタリングにより形成してフロート電極とし、このフロート電極にリード線を付すと共に、その上に上部有機絶縁層として厚さ66μmのポリエステルフイルムを接着積層し、基板電極にもリード線を付して、図4に示されるような本発明のデジタル画像形成素子を製造した。
〈デジタル画像形成素子の潜像形成特性〉
このデジタル画像形成素子をコロナ帯電処理により初期電位1150Vに帯電した。このデジタル画像形成素子の非導通時電位及び導通時電位を測定した。図5に示されるような結果が得られた。
【0022】
[比較例1]
〈デジタル画像形成素子の製造〉
比較のため、厚さ20nmのPt層を基板電極とし、この基板電極上に有機絶縁層として厚さ100μmのポリエステルフイルムを接着積層して、図6に示されるような比較用のデジタル画像形成素子を製造した。
〈デジタル画像形成素子の潜像形成特性〉
このデジタル画像形成素子をコロナ帯電処理により初期電位1240Vに帯電した。このデジタル画像形成素子の非導通時電位及び導通時電位を測定した。図7に示されるような結果が得られた。
【0023】
[実施例2]
上部有機絶縁層として厚さ9.6μmのポリエステルフイルムを接着積層した以外は実施例1と同様にして本発明のデジタル画像形成素子を製造し、実施例1と同様にして潜像形成特性を測定した。図8に示されるような結果が得られた。
【0024】
[実施例3]
上部有機絶縁層として厚さ8.4μmのポリエステルフイルムを接着積層した以外は実施例1と同様にして本発明のデジタル画像形成素子を製造し、実施例1と同様にして潜像形成特性を測定した。図9に示されるような結果が得られた。
【0025】
[実施例4]
上部有機絶縁層として厚さ6.9μmのポリエステルフイルムを接着積層した以外は実施例1と同様にして本発明のデジタル画像形成素子を製造し、実施例1と同様にして潜像形成特性を測定した。図10に示されるような結果が得られた。
【0026】
[実施例5]
上部有機絶縁層として厚さ4.1μmのポリエステルフイルムを接着積層した以外は実施例1と同様にして本発明のデジタル画像形成素子を製造し、実施例1と同様にして潜像形成特性を測定した。図11に示されるような結果が得られた。
【0027】
本発明のデジタル画像形成素子の等価回路は図12で与えられ、ここで、スイッチ(SW)によりフロート電極が導通すると下部絶縁層のキャパシタンス(C)中の電荷が瞬時に接地されて基板電極−フロート電極間の電位(V)が瞬時になくなり、したがってこの部分の画素の総電位(V)は上部絶縁層による電位(V)のみ依存するようになる。一方、上記実施例の結果を整理し、図表化すると、図13のとおりである。図13から、本発明のデジタル画像形成素子においては非導通時電位は、上下両絶縁層の厚みに極く依存し、導通による電位減衰率は下部絶縁層の厚みに極く依存していることが分かり、これは、図12に示される等価回路の結果とよく一致している。
したがって、本発明のデジタル画像形成素子においては、上下の絶縁層の厚みの和に対する上部絶縁層の厚み(換言すれば上部絶縁層と下部絶縁層との厚みの割合)は、画像形成素子の電位減衰特性に密接に関係していることが判る。上部絶縁層の厚みは、絶縁層全体の厚みに対して、1.5〜90%であることが好ましく、より好ましくは3〜70%である。
【0028】
【発明の効果】
以上、詳細かつ具体的な説明から明らかなように、本発明により、デジタル画像記録方式で今後要求される、高画質、さらには高品質(プリント間での品質の均一性)に対応できる高耐久性、液体現像への対応性を可能とするデジタル画像形成素子及び画像形成プロセスが提供されることになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のデジタル画像形成素子におけるスイッチング素子の原理を示す断面図である。
【図2】図1の原理の素子を集積化したものを示した図である。
【図3】本発明のデジタル画像形成素子の構成及びアクティブマトリックスの回路構成例を示した図である。
【図4】本発明のデジタル画像形成素子の具体的構成例を示す図である。
【図5】本発明のデジタル画像形成素子の具体的潜像形成特性例を示す図である。
【図6】比較例の素子の具体的構成例を示す図である。
【図7】比較例の素子の具体的潜像形成特性例を示す図である。
【図8】本発明の他のデジタル画像形成素子の具体的潜像形成特性例を示す図である。
【図9】本発明のまた他のデジタル画像形成素子の具体的潜像形成特性例を示す図である。
【図10】本発明の更に他のデジタル画像形成素子の具体的潜像形成特性例を示す図である。
【図11】本発明の更に他のデジタル画像形成素子の具体的潜像形成特性例を示す図である。
【図12】本発明のデジタル画像形成素子の等価回路を示す図である。
【図13】本発明のデジタル画像形成素子における電位減衰率の上部絶縁層厚み依存性を示すグラフである。
【符号の説明】
1 基板電極
3 下部絶縁層
5 フロート電極
7 上部絶縁層
9 スイッチング素子
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a digital image forming element and an image forming process.
[0002]
[Prior art]
In recent years, printers using a digital recording system that converts information into digital signals and records information by light have significantly improved print quality and reliability. This digital recording system is applied not only to printers but also to ordinary copying machines, and so-called digital copying machines have been developed. Furthermore, since various digital information processing functions are added to the digital copying machine, it is expected that the demand for the digital copying machine will increase further in the future. Further, in recent years, demand for color images has increased, and further development of photoreceptors and related technologies has been desired as a demand for higher image quality and light enhancement.
[0003]
At present, electrophotographic photoreceptors used in these systems are generally so-called function-separated multilayer photoreceptors in which a charge generation layer is formed on a conductive support and a charge transport layer is provided thereon. is there. In this function-separated laminated photoconductor, when a photoconductor whose surface is charged is exposed, light passes through the charge transport layer and is absorbed by the charge generation material in the charge generation layer. The charge generating material absorbs this light and generates charge carriers. The generated charge carriers are injected into the charge transport layer and move along the electric field generated by charging to neutralize the surface charge of the photoreceptor. As a result, an electrostatic latent image is formed on the surface of the photoreceptor. As described above, the process using the electrophotographic photosensitive member requires a function of moving charges for forming an electrostatic latent image, and the material is extremely limited, and the mechanical strength is lowered and the solvent resistance is a problem. It is said that. In addition, the charge carriers may be dissipated while the charge carriers move through the charge transport layer, and the electrostatic latent image on the surface may not be temporally and spatially uniform, making it impossible to meet future demands for high image quality. .
[0004]
For example, a semiconductor laser (LD) or a light emitting diode (LED) is often used as a light source corresponding to such a digital recording method, but the irradiation intensity is non-uniform, and charge carriers are non-uniformly generated. As a result, there is a concern that the electrostatic latent image on the surface is spatially nonuniform.
[0005]
Future demands in this field include higher image quality, and it is necessary to reduce the particle size of the toner to be visualized. However, there is a problem in handling in the powder state, and liquid toner has higher image quality. Although it is required for colorization, the electrophotographic photosensitive member has not been adequately answered.
[0006]
By the way, conventionally, as a polarization phenomenon of a photoconductor, an image forming method using permanent internal polarization (PIP) of a photoconductive photosensitive layer based on dielectric properties of charge carriers trapped in a forbidden band of a photoconductor material. However, since this image forming technology relies on polarization or dielectric phenomenon, a photoconductor in which a dielectric material is laminated adjacent to the photoconductive photosensitive layer is used. An image can be formed using a surface of a dielectric material that is polarized by the polarization of the layer. This PIP image forming technique includes the following steps as standard. (I) A voltage is applied and exposure is performed. (ii) A voltage is applied immediately after exposure. (iii) A voltage is applied to expose the intrinsic absorption light uniformly. Thereafter, the image is exposed to erase the polarization charge. (iv) A voltage is applied to the photosensitive layer, and the entire surface is excited by intrinsic absorption light. After the light is cut off, the polarity of the applied voltage is changed to expose the image. Since the image portion has the opposite polarity to the previous polarization charge, the S / N of the image is improved. The above is a case where a DC applied voltage is applied from the power supply, but at the same time, a transparent electrode is required to obtain a sandwich type. Therefore, a method without electrodes by performing corona discharge is conceivable. In this case, a transparent insulating film is placed on the photosensitive layer, an insulating layer is placed underneath, and a conductive layer is provided at the bottom layer, (i) After uniform charging, uniform exposure, (ii) image exposure, (iii) uniform charging, and (iv) reverse corona discharge are performed. As a result, the exposed portion has polarization charge and charged charge, and the unexposed portion has only charge due to uniform charging. When the entire surface is irradiated with excitation light, the polarity of the electrodes remaining in the insulating layer is reversed between the unexposed portion and the image portion, and an image with a good S / N ratio is obtained. Therefore, it does not use a member that is divided into small parts and each has a switching function, but obtains an S / N ratio that basically depends on irradiation of an analog amount of light. CdS, Se-Te, etc. are typically used as the PIP photosensitive layer, but the gain, that is, the photoelectric conversion rate is limited.
[0007]
Japanese Patent Laid-Open No. 53-57038 discloses, “Primary charging on the photosensitive member in which an insulating layer, a photoconductive layer and a surface insulating layer are sequentially laminated on a conductive support substrate—entire exposure— Japanese Laid-Open Patent Publication No. 53-22421 discloses an “insulating layer, light on an electroconductive substrate”. The surface of the insulating layer of the photoconductor having a conductive layer and an insulating layer is charged to either the positive or negative polarity with respect to the substrate in a bright place or dark place, and then irradiated with a light image on the surface of the insulating layer. An electrophotographic method characterized by forming an electrostatic latent image having positive and negative potential distributions with respect to a substrate, and a photoconductor having an insulating layer, a photoconductive layer, and an insulating layer on a conductive substrate; Insulating layer surface in a bright or dark place, positive or negative with respect to the substrate Electrostatic latent image consisting of positive and negative potential distributions with respect to the substrate on the insulating surface by charging to one of the polarities, charging to a potential of the opposite polarity to the previous while giving a light image, and performing overall exposure. As an example of “electrophotographic method characterized by forming”, a photoconductor having a structure in which both sides of a photoconductive material are sandwiched between high-insulation resin sheets, for example, transparent with a conductive layer formed on glass A photoconductor comprising a 12 μm thick polyethylene terephthalate film, a 50 μm thick CdS-epoxy resin photoconductive layer, and a 12 μm thick polyester film is placed on the electrode plate by means of a corona discharger 6 and a high-voltage direct current 7 (+), (− ) Giving a freely selected polarity, eg -6.5 kv charge, to obtain a surface potential of about -2 kv, generating a trapped charge, and then irradiating light patterns B, D, simultaneously or immediately after The secondary charge (÷ 7 kv) opposite to the primary charge is applied by a corona discharger and power supply, and in the non-image area B where the light strikes, the photoconductive substance carrier is released to neutralize the trapped charge. However, it is easily charged with a reverse polarity and has a surface potential of about +500 V, but the image portion D that is not exposed to light remains trapped in carriers, so that the trapped charge is not neutralized to form an image. However, these techniques are also basically based on the PIP phenomenon such as CdS, and are not divided into finely divided parts for digital image formation, and each of them has a switching function. It basically depends on the photoelectric conversion gain by the amount of light irradiation.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
The object of the present invention is to enable high image quality, further high durability (uniformity of quality between prints) required for digital image recording methods, and compatibility with liquid development. To provide a digital image forming element and an image forming process.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies on digital image forming elements in order to solve the above-described problems, the present inventors have developed the present invention. Accordingly, the above-mentioned problem is that (1) “a lower organic insulating layer and a float electrode are further laminated on a substrate electrode, and an upper organic insulating layer is laminated thereon, and the thickness of the lower organic insulating layer and the upper organic insulating layer is increased. Digital image formation characterized in that the thickness of the upper insulating layer with respect to the sum is 3% or more and 70% or less, the substrate electrode and the float electrode are connected by a switch, and the surface potential is attenuated to form a potential latent image Device ", (2)" Digital image forming device characterized in that a substrate electrode is formed on a substrate, a lower inorganic insulating layer is further formed thereon, a float electrode, and an upper organic insulating layer is formed thereon ", (3 The digital image forming element according to the item (1) or (2), wherein the float electrode is finely divided and each is connected to the substrate electrode by a member having a switching function (4) “The member having a switching function is a transistor, the digital image forming element according to the item (3)”, (5) “The member having a switching function is an optical switching element” (4) The digital image forming device according to (4), wherein the material constituting the transistor is an organic material. Device ", (7)" Digital image forming device according to (4) above, wherein the material constituting the transistor is a combination of an organic material and an inorganic material ", (8)" Work of float electrode " wherein for the function, wherein the relative differences between the ionization potential of the upper organic insulating layer thereon are possible charge injection from present within 0.5eV electrode subsection (1) Or the digital image forming element according to item (2), (9), wherein the lower organic insulating layer and / or the upper organic insulating layer is an organic semiconductor layer. (10) "The digital image forming element according to (3) or (4) above, wherein the float electrode is an organic conductive material", (11) " This is achieved by the “digital image forming element according to item (3) or (4)”, wherein the float electrode and the substrate electrode are organic conductive materials.
[0010]
In addition, the above-described problem is solved by using the digital image forming element according to (12) “(3) or (4) of the present invention, and (1) turning off all the switches between the float electrode and the substrate electrode. (2) Next, an image forming method characterized in that a digital potential latent image is obtained by turning on a switch according to image formation and visualized with toner or the like. ”(13)“ Toner is wet. The image forming method according to the above item (12), characterized in that it is a toner ”, (14)“ The image visualized with toner or the like is transferred to paper or the like, and then a digital image forming element is electrically connected if necessary. The image forming method according to the item (12), which is mechanically and physically initialized and used in the next image forming process.
[0011]
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The digital image forming element of the present invention is formed by forming a lower insulating layer and a float electrode on a substrate electrode, and an upper insulating layer on the lower insulating layer. The upper and lower insulating layers are divided into regions in units of pixels. Are connected in series. Such a pixel unit is instantaneously changed in potential by an electric switch attached to each pixel unit regardless of exposure. By adjusting the capacitance of the upper insulating layer, for example, the pixel potential of the non-image portion (or image portion) can be freely selected, and by adjusting the capacitance of the lower insulating layer, the image portion (or non-image portion). The pixel potential can be freely selected.
As the base electrode material or the float electrode material in the digital image forming element of the present invention, a general conductive material can be used. For example, aluminum, nickel, copper, titanium, gold, platinum, stainless steel, iron, silver, Examples include metals and alloys such as zinc, lead, tin, antimony, and indium, or suboxides, oxides, carbon, polyaniline, polythiophene, and other conductive polymers of these metals, and mixtures thereof. When used, it can be provided on the base material by various methods such as coating, electroforming, vapor deposition, sputtering, and ion injection, or it can be a self-supporting base electrode in which the base material is omitted. The same applies to the float electrode provided on the lower organic insulating layer.
[0012]
Examples of the material for the lower organic insulating layer and the upper organic insulating layer in the digital image forming element of the present invention include polystyrene, styrene-acrylonitrile copolymer, styrene-butadiene copolymer, styrene-maleic anhydride copolymer, Polyester, polyvinyl chloride, vinyl chloride-vinyl acetate copolymer, polyvinyl acetate, polyvinylidene chloride, polyarylate, phenoxy resin, polycarbonate, cellulose acetate resin, ethyl cellulose resin, polyvinyl butyral, polyvinyl formal, polyvinyl toluene, acrylic resin, Examples thereof include thermoplastic or thermosetting resins such as silicone resins, epoxy resins, melamine resins, urethane resins, phenol resins, alkyd resins, and the like.
Moreover, high molecular organic semiconductors, such as a polysilane compound and poly-N-vinyl carbazole, are mentioned.
[0013]
In the digital image forming element of the present invention, when the lower insulating layer is an inorganic insulating layer, it can be firmly laminated on the substrate electrode by vapor deposition, sputtering, electroforming, and the float electrode is vapor deposited. It can be firmly laminated on the float electrode by sputtering or electroforming.
[0014]
Regarding the relationship between the float electrode and the upper organic insulating layer thereon in the digital image forming element of the present invention, it is preferable that the work function of the float electrode and the ionization potential of the upper organic insulating layer thereon exist in the vicinity. Due to the work function of the float electrode and the ionization potential of the upper organic insulating layer in the vicinity, when an electric field is applied to the float electrode, charge injection from the float electrode is facilitated, and the surface potential is lowered and further effective. It was found that a potential difference was obtained. This is particularly effective when the relative difference between the work function of the float electrode and the ionization potential of the upper organic insulating layer thereon is within 0.5 eV. To explain the present invention for the sake of easy understanding but not to limit the present invention, specifically, for example, the float electrode is platinum (5.43 eV), and the upper organic insulating layer thereon is an organic polymer organic semiconductor. In the case of methylpolyphenylsilane (5.62 eV), very effective charge injection is possible.
[0015]
In the digital image forming element of the present invention, the thickness of the upper insulating layer (in other words, the ratio of the thickness of the upper insulating layer and the lower insulating layer) to the sum of the thicknesses of the upper and lower insulating layers is the potential of the image forming element. It is closely related to the attenuation characteristics, and the thickness of the upper insulating layer is preferably 1 to 90%, more preferably 1 to 60%, with respect to the thickness of the entire insulating layer. If it is less than 1%, the mechanical strength of the upper insulating layer is not sufficient, and repeated and stable images cannot be obtained. If it exceeds 90%, a high contrast image cannot be obtained because the potential difference is small even when the switch is turned on.
[0016]
The switching element in the digital image forming element of the present invention can be a transistor, or can be an electrical optical switching element.
Transistors used include TFT (Thin Film Transistor), MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), MISFET (Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor), MESFET (Metal Semiconductor Field Effect Transistor), SIT (Static Induction Transistor), etc. Can be mentioned.
Examples of the optical switching element include those using an optical semiconductor, or photoelectrochemical switching elements using a photochromic compound.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the principle configuration of the element of the present invention.
This digital image forming element has a lower insulating layer (3) on a substrate electrode (1), a float electrode (5) provided thereon, and an upper insulating layer (7) overlaid thereon. The substrate electrode (1) and the float electrode (5) are connected by a switching element (9) having a switching function.
As described above, the switching element (9) may be a transistor or an electrical switch such as a photoelectrochemical switching element using an optical semiconductor. In the present invention, the switching element (9) is configured as a digital image forming element. Can be obtained by integrating each digital pixel receptor and a switching element (9) for controlling them into each pixel unit and integrating the structure of FIG. 1 as an array as shown in FIG. it can.
[0018]
In order to form a digital image using this digital image forming element, for example, charging or charging is performed using corona discharge, and for example, next or simultaneously, the switching element (9) portion corresponding to the image information is electrically connected or discharged. Or reverse polarity, and the potential switching between the substrate electrode (1) and the float electrode (5) in that portion can be performed to obtain a digital potential latent image.
[0019]
In the present invention, the drive source of each pixel unit itself (for example, an applied power source between the substrate electrode (1) and the float electrode (5)) and the drive source for the switching element (9) (for example, the conduction voltage of the TFT). Therefore, by controlling the drive source of the pixel unit, for example, the information can be amplified and then the amplified information can be amplified again by the control of the switching element (9), or Conversely, the control mode of the switching element (9) can be changed in order to remove noise and distortion from the amplified image information by controlling the pixel unit drive source itself.
[0020]
FIG. 3 shows a configuration example in the case of a TFT as an example of such a switching element (9) and a circuit configuration example of an active matrix O-TED (Transfered Election Device). In general, in an image technology having pixels controlled by an active matrix type switching element, a switching element is arranged for each pixel unit, and the switching element is driven in a matrix manner. Although suitable, in the present invention, this is used in the field of printed still image images.
As shown in the structural diagram of FIG. 3A, in this TFT, each gate bus running in the vertical direction of the TFT substrate and each source bus running in the horizontal direction are stacked at an intersection on each gate bus. As shown in FIG. 3B, this laminated structure at each intersection is insulated. In addition, a source-drain line is provided from the source bus to reach the drain from the source for each TFT, and a gate extending from the gate bus is inserted and contacted between the source-drain. Controls the conduction between the source and the drain. A capacitor connected to the outside as a TED is connected to each drain as a drive source. As a result, the capacitance of the capacitor is selectively determined depending on the conduction between the source and drain depending on the gate signal of each TFT. Can be changed. The digital image forming element of the present invention composed of a digital image forming array element including a large number of TFTs as described above has high image quality and high durability that can handle high quality (quality uniformity between prints). Enables compatibility with liquid development.
[0021]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
[Example 1]
<Manufacture of digital image forming elements>
A Pt layer having a thickness of 20 nm is used as a substrate electrode, a polyester film having a thickness of 100 μm is adhered and laminated on the substrate electrode as a lower organic insulating layer, and a Pt layer having a thickness of 20 nm is formed on the lower organic insulating layer by sputtering. As shown in FIG. 4, a float wire is attached to the float electrode, and a polyester film having a thickness of 66 μm is adhered and laminated thereon as an upper organic insulating layer, and the lead wire is also attached to the substrate electrode. A digital image forming element of the present invention was manufactured.
<Latent image formation characteristics of digital image forming elements>
This digital image forming element was charged to an initial potential of 1150 V by corona charging. The non-conducting potential and the conducting potential of this digital image forming element were measured. Results as shown in FIG. 5 were obtained.
[0022]
[Comparative Example 1]
<Manufacture of digital image forming elements>
For comparison, a Pt layer having a thickness of 20 nm is used as a substrate electrode, and a polyester film having a thickness of 100 μm is bonded and laminated as an organic insulating layer on the substrate electrode, and a digital image forming device for comparison as shown in FIG. Manufactured.
<Latent image formation characteristics of digital image forming elements>
This digital image forming element was charged to an initial potential of 1240 V by corona charging. The non-conducting potential and the conducting potential of this digital image forming element were measured. Results as shown in FIG. 7 were obtained.
[0023]
[Example 2]
A digital image forming element of the present invention was manufactured in the same manner as in Example 1 except that a polyester film having a thickness of 9.6 μm was adhered and laminated as the upper organic insulating layer, and the latent image forming characteristics were measured in the same manner as in Example 1. did. The result as shown in FIG. 8 was obtained.
[0024]
[Example 3]
A digital image forming device of the present invention was produced in the same manner as in Example 1 except that a polyester film having a thickness of 8.4 μm was adhered and laminated as the upper organic insulating layer, and the latent image forming characteristics were measured in the same manner as in Example 1. did. Results as shown in FIG. 9 were obtained.
[0025]
[Example 4]
A digital image forming element of the present invention was produced in the same manner as in Example 1 except that a polyester film having a thickness of 6.9 μm was adhered and laminated as the upper organic insulating layer, and the latent image forming characteristics were measured in the same manner as in Example 1. did. Results as shown in FIG. 10 were obtained.
[0026]
[Example 5]
A digital image forming device of the present invention was produced in the same manner as in Example 1 except that a 4.1 μm thick polyester film was adhered and laminated as the upper organic insulating layer, and the latent image forming characteristics were measured in the same manner as in Example 1. did. Results as shown in FIG. 11 were obtained.
[0027]
An equivalent circuit of the digital image forming element of the present invention is given in FIG. 12. Here, when the float electrode is turned on by the switch (SW), the charge in the capacitance (C 1 ) of the lower insulating layer is instantaneously grounded and the substrate electrode -The potential (V 1 ) between the float electrodes disappears instantaneously, so that the total potential (V) of the pixel in this portion depends only on the potential (V 2 ) due to the upper insulating layer. On the other hand, the results of the above-described embodiment are organized and charted as shown in FIG. From FIG. 13, in the digital image forming element of the present invention, the non-conducting potential greatly depends on the thicknesses of the upper and lower insulating layers, and the potential decay rate due to the conduction greatly depends on the thickness of the lower insulating layer. This is in good agreement with the result of the equivalent circuit shown in FIG.
Therefore, in the digital image forming element of the present invention, the thickness of the upper insulating layer (in other words, the ratio of the thickness of the upper insulating layer and the lower insulating layer) to the sum of the thicknesses of the upper and lower insulating layers is the potential of the image forming element. It can be seen that it is closely related to the attenuation characteristics. The thickness of the upper insulating layer is preferably 1.5 to 90%, more preferably 3 to 70%, with respect to the thickness of the entire insulating layer.
[0028]
【The invention's effect】
As described above, as is clear from the detailed and specific explanation, the present invention makes it possible to cope with high image quality and high quality (quality uniformity between prints) that will be required in the future for digital image recording methods. Therefore, a digital image forming element and an image forming process capable of being compatible with liquidity and liquid development are provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the principle of a switching element in a digital image forming element of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an integrated element of the principle of FIG. 1;
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a digital image forming element according to the present invention and a circuit configuration example of an active matrix.
FIG. 4 is a diagram showing a specific configuration example of a digital image forming element of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a specific latent image forming characteristic example of the digital image forming element of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a specific configuration example of an element of a comparative example.
FIG. 7 is a diagram illustrating a specific latent image forming characteristic example of an element of a comparative example.
FIG. 8 is a diagram illustrating a specific latent image forming characteristic example of another digital image forming element of the present invention.
FIG. 9 is a diagram illustrating a specific latent image forming characteristic example of still another digital image forming element of the present invention.
FIG. 10 is a diagram showing a specific latent image forming characteristic example of still another digital image forming element of the present invention.
FIG. 11 is a diagram showing a specific latent image forming characteristic example of still another digital image forming element of the present invention.
FIG. 12 is a diagram showing an equivalent circuit of the digital image forming element of the present invention.
FIG. 13 is a graph showing the dependence of the potential decay rate on the thickness of the upper insulating layer in the digital image forming element of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate electrode 3 Lower insulating layer 5 Float electrode 7 Upper insulating layer 9 Switching element

Claims (14)

基板電極の上に下部有機絶縁層さらにフロート電極、その上に上部有機絶縁層が積層され、該下部有機絶縁層と該上部有機絶縁層の厚みの和に対する上部絶縁層の厚みが3%以上70%以下であり、前記基板電極と前記フロート電極とをスイッチにより接続し、表面電位を減衰させ電位潜像を形成することを特徴とするデジタル画像形成素子A lower organic insulating layer and a float electrode are further stacked on the substrate electrode, and an upper organic insulating layer is stacked thereon. The thickness of the upper insulating layer is 3% or more and 70% of the sum of the thicknesses of the lower organic insulating layer and the upper organic insulating layer. %, And the substrate electrode and the float electrode are connected by a switch, and the surface potential is attenuated to form a potential latent image. 基盤の上に基板電極を形成しこの上に下部無機絶縁層さらにフロート電極、その上に上部有機絶縁層を形成したことを特徴とするデジタル画像形成素子。A digital image forming element comprising a substrate electrode formed on a substrate, a lower inorganic insulating layer and a float electrode formed thereon, and an upper organic insulating layer formed thereon. フロート電極が微小に分割され各々がスイッチング機能を有する部材で基板電極と接続されていることを特徴とする請求項1または2に記載のデジタル画像形成素子。3. The digital image forming element according to claim 1, wherein the float electrode is minutely divided and connected to the substrate electrode by a member having a switching function. スイッチング機能を有する部材がトランジスタであることを特徴とする請求項3に記載のデジタル画像形成素子。4. The digital image forming element according to claim 3, wherein the member having a switching function is a transistor. スイッチング機能を有する部材が光スイッチング素子であることを特徴とする請求項3に記載のデジタル画像形成素子。The digital image forming element according to claim 3, wherein the member having a switching function is an optical switching element. トランジスタを構成する材料が有機材料であることを特徴とする請求項4に記載のデジタル画像形成素子。5. The digital image forming element according to claim 4, wherein the material constituting the transistor is an organic material. トランジスタを構成する材料が有機材料と無機材料の組み合わせであることを特徴とする請求項4に記載のデジタル画像形成素子。5. The digital image forming element according to claim 4, wherein the material constituting the transistor is a combination of an organic material and an inorganic material. フロート電極の仕事関数と、その上の上部有機絶縁層のイオン化ポテンシャルとの相対的な差が0.5eV以内に存在し電極からの電荷注入が可能であること特徴とする請求項1または2に記載のデジタル画像形成素子。 The relative difference between the work function of the float electrode and the ionization potential of the upper organic insulating layer on the float electrode is within 0.5 eV , and charge injection from the electrode is possible. The digital image forming element as described. 下部有機絶縁層及び/又は上部有機絶縁層が有機半導体層であることを特徴とする請求項8に記載のデジタル画像形成素子。9. The digital image forming element according to claim 8, wherein the lower organic insulating layer and / or the upper organic insulating layer is an organic semiconductor layer. フロート電極が有機導電性材料であることを特徴とする請求項3または4に記載のデジタル画像形成素子。5. The digital image forming element according to claim 3, wherein the float electrode is an organic conductive material. フロート電極および基板電極が有機導電性材料であることを特徴とする請求項3または4に記載のデジタル画像形成素子。5. The digital image forming element according to claim 3, wherein the float electrode and the substrate electrode are made of an organic conductive material. 請求項3または4に記載のデジタル画像形成素子を用い、
(1)フロート電極と基板電極とのスイッチを全てオフで、均一帯電を行ない、
(2)ついで画像形成に応じスイッチをオンすることによりデジタルな電位潜像を得、トナーなどにより可視化することを特徴とする画像形成方法。
Using the digital image forming element according to claim 3 or 4,
(1) All the switches of the float electrode and the substrate electrode are turned off to perform uniform charging,
(2) Next, an image forming method characterized in that a digital potential latent image is obtained by turning on a switch according to image formation and visualized with toner or the like.
トナーが湿式トナーであることを特徴とする請求項12に記載の画像形成方法。The image forming method according to claim 12, wherein the toner is a wet toner. トナーなどにより可視化した画像を紙などに転写し、その後デジタル画像形成素子を必要により電気的、機械的、物理的に初期化し次の画像形成プロセスに使用することを特徴とする請求項12に記載の画像形成方法。13. The image visualized by toner or the like is transferred to paper or the like, and then a digital image forming element is initialized electrically, mechanically or physically as necessary, and used for the next image forming process. Image forming method.
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