JPH02169268A - 記録方法及び記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 １皿分更 本発明は、記録方法及び記録装置に関し、よす詳細には
、表面のぬれ性を制御可能とした記録方法及び記録装置
に関する。

庭末伏五 本発明に係る従来技術としては、特公昭４．０−１８９
９３号公報、特公昭４０−１８９９２号公報、特公昭４
４−９５１２号公報等多数あるが、これらはいずれも水
性現像方式のもので、疎水性の充導電体層に外部より荷
電を与え、露光による除電により潜像を形成し、現像液
として水性部材を用い、荷電領域において、ぬれ性を示
し、非荷電領域において、現像液が排除されることを利
用して現像を行うものである。

記録方式として大別すると、電子写真方式に代表される
画像転写方式と、インクジェット方式等に代表される方
式とがある。画像転写方式は、熱転写方式を除いて一般
に潜像形成、現像工程が複雑であるが、転写工程におい
て１紙に直接接触により、トナー等の印字部材を転写す
るため、特別の制御機欄や大きなエネルギーを必要とし
ない。

このため印字に対する高い信頼性が得られる。インクジ
ェット方式は、潜像形成工程、１’）像工程がないため
装置は簡素化できるが１紙への印字部材の印字工程にお
いて、例えばインクを大きなエネルギーで飛翔させる必
要があり、また、インクを噴射するノズルと紙との間に
空間があるため、所望の箇所へ印字する際、誤差（印字
ズレ）を生じる場合がある。このため、印字に対する信
頼性は転写方式はど高くない。

一方、転写方式における現像方法として、トナーを用い
た粉体現像と、そのトナーを溶媒に分散して液体現像が
知られている。しかし、粉体現像では、トナー飛散の問
題のため、８μｍ以下のトナーは使用できず、高解像力
のある画質が得られない欠点を有している。また、液体
現像では、粉体に比ベトナーが溶媒でうすめられている
ため、粉体ＪＪ２像に比べ高い濃度の画質が得られず、
また。

ボンド紙など表面の粗い紙に転写しにくい欠点を有して
いた。

■−−五 本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、
信頼性の高い転写方式の利点を生がしつつ、潜像形成、
現像工程を簡素化し、低消費電力で小型化可能で、伍解
像力を有する記録方法及び記録装置を提供することを目
的としてなされたものである。

碧−一一腹 本−９！明は、上記目的を達成するために、疎水性表面
を有する誘電体記録部材の該表面に、電気的又は電磁気
的手段によって、電荷を誘起することにより、該表面の
一部に親水化又は親油化して潜像を形成し、水性又は油
性インクを前記表面に供給し、親水化又は親油化部分の
みインクを付着せしめて現像を行う記録方法と、或いは
、電極層と該電極層上に設けられた固体電解質層と、ａ
周体電解質層上に設けられた疎水性ｖＪｔ体層とを有し
。

該誘電体に接する電極と前記電極層との同に電場を印加
することにより、前記誘電体表面に親水性又は親油性の
潜像を形成する記録装置を特徴としたものである。以下
１本発明の実施例に基づいて説明する。

転写方式の代表的方法として、電子写真方式（カールソ
ンプロセス）、静電記録方式、熱転写方式がある。熱転
写方式は、ランニングコストが高い方式なのでここでは
除外する。他の２方式は、いずれもコロナ放電を利用し
、潜像を形成するものであるが、放電機稙があるため、
装置の小型化を間外している。

一方、染料系インクは溶媒に完全に溶けている（トナー
は溶媒に分散しているだけ）。従って。

従来のトナーを用いた液体ＩＩｌ像に比べ紙への浸透性
に優九、高濃度画質が得られる。また、色合いも良い。

そこで１本発明者らは、上記コロナ放電機端をもたず、
染料系インクを用いた記録方式により上記のさまざまな
欠点を解決しようとしたものである。

本発明者らは、表面のぬれ性に着目した。疎水性表面に
選択的に親水性領域を作る。この時、表面に一様に水を
塗布すると、疎水部分は水をはじき、ｊ１水部分のみ水
が付着する。この状態で、この表面に紙をあてると、親
木部分の水のみ紙に転写される。逆に、親水性表面を選
択的に疎水化しても同様のことができる。水の代わりに
水性インク又は油性インクを用いても同様のことが可能
であり、この表面のぬ九性の自由な制御を利用した上記
プロセスが本発明の基本概念である。

さて、表面のぬれ性は、表面エネルギーにより決まり、
−Ｓに表面エネルギーが高いほどぬれ性が増大する。表
面エネルギーは近似的に下記の式１式％ γ、：固体表面エネルギー γ２：分散カエネルギー γ′二クーロン＋９電気力エネルギー γ２；水宋結合力エネルギー 式（１）のうち１本発明者らは、クーロン静電気力に注
目した。つまり、表面付近の電荷量を変えることで固体
表面エネルギーを変えられる。すなわち、ぬれ性を制御
できるわけである。以下、本発明の記録プロセスを述べ
る。

（１）疎水性表面を有する誘電体記録部材の表面に、Ｎ
気的又はな磁気的手段により、その部材内部より電荷を
誘起することにより、表面の一部に親水性又は親油性領
域を形成する（潜像形成）。

（２）次に、この表面に水性又は油性インクを供給し、
上記親水性又は親油性領域のみにインクを付着させる（
現像）。

（３）次に、この表面に紙を接触させ、インクを紙に転
写する。

ここで電気的手段とは、主に表面に電場を形成する手段
のことを示す。電磁気的手段とは、赤外からＸ腺までの
電磁波を表面に照射する手段を示す。

表面に電荷をもたす方法として、コロナ放電があり、水
性現像法として知られているが、上記のごとく放電機碑
による装置ｔＪｓ型化の困難さがある。

また、コロナ放電による表面上の［では、水性インクを
使用した場合１表面にインクが塗布された時、インクは
導電性であるため若干のインクへの表面電荷の移動によ
る除電が生じ、潜像がぼける場合がある。

これに対し０本発明は記録部材内部より電荷を誘起する
ため、上記のような除電がおこらず、表面にインク塗布
後もシャープな潜像が保たれろ。

以下に、表面への電荷の誘起方法の一例を示す６１？Ｌ
！録部材として疎水性誘電体（厚みし）を用い。

第６図に示すごとくその上下に電＋、Ｎ　１．４を設け
る。上部電極の面積をＳ、印加電圧をＶ、誘電体３の誘
電率をＦどすると、上部電極４側に誘起する電荷密度σ
は。

σ＝　−Ｖ　　　　　　　山（２） となる。今、ｉ　＝５００　ｔ。（ε。は真空中の誘電
率）　、　Ｖ　＝　２００　Ｖ　、　ｄ、　＝　５０　
μｒｎとすると、σ”　０　、１８　ｃ　／　ｒｄ となる。従って、５＝８ＸＩＯ９ｒｒｒ（φ＝１００μ
ｍの円）のとき、そこの電荷は、１．４Ｘ１０”ｃとな
る。これは電子の数で８，７５Ｘ１０’個に相当する。

さて、ポリエチレンの化学式、ポリビニルアルコールの
化学式は、 　　　Ｈ となる。

また、各ポリマーの上記式（１）における表面エネルギ
ーは第１表のようになる。

化学式と第１表より電荷を有するＯＨ基があることで、
クーロン静電気力エネルギーγｒが約３０ｄｙｎ／ｃｍ
増していることがわかる。ＯＨ基の電荷は電子１個番ご
相当する。上記５＝８Ｘ１０−’ｍの領域がポリビニル
アルコールでおおわれているとすると、その領域のＯＨ
基数は約１０１０個であり、上記電子数はほぼこれに等
しい。すなわち、上記条件下で１表面に誘起する電荷に
より６表面エネルギーは約３０ｄｙｎ／ｃｍ増す。上記
疎水面の表面エネルギーが３０ｄｙｎ／ｃｍであるとす
ると、この誘起電荷により表面エネルギーは６０ｄｙｎ
／ｃｙａとなり、４５〜５０ｄｙｎ／ｃＩ１１のインク
を用いた場合、明らかにこの領域はぬれ性を示す。疎水
性強ａｌ電体としては　ｇ機強誘電体（ＢａＴｉＯ，な
ど）の表面にポリエチレンをコートした部材などが考え
られる。

以上のようにして１本発明の記録方式の潜像形成が可能
となる。この方式では、記録部材表面に電極を設けるだ
けの構成なので、従来の電子写真方式等に比べ小型化が
可能となる。

さて、上記方式において、！Ｇ［ｌ圧をもう−ケタ下げ
られｉｃ　Ｉｆ低消費電力化ができる。上記方式に基づ
く低電圧駆動可能な構成について以下に示す。

第１図は１本発明による記録装置の一実施例を説明する
ための構成図で、第２図（ａ）〜（ｄ）は記録方法を説
明するための図である６図中、１は電極層、２は固体電
解質層、３は疎水性強誘電体層、４は上部電極、５はイ
オン、６はインク滴である。

第１図においては２つの点を特徴としている。

すなわち。

（１）電極層１とその上に設けられた固体電解質層２と
該固体電解質層２上に疎水性誘電体層３を数けたこと、 （２）該疎水性誘電体ＷＪ３に接する上部電極４と電極
層１との間に電場を印加することによりｖｌ電体３表面
に電荷を誘起すること、である。

第２図（ａ）〜（ｄ）は記録方法を説明するための図で
ある。

電極１．４間に電圧を印加すると固体電解質中の無機イ
オン５が移動し、疎水性誘電体３下部へ集中し、また、
該誘電体３は分極する（第２図（ｂ））。次に、この上
部電極をとりのぞくと、この集中したイオン５に誘起さ
れて疎水性誘電体３は分極を依持し１表面に電荷が残存
する（第２図（Ｃ））。この状態で疎水性誘電体３の表
面にインクを塗布すると、この電荷のある部分のみイン
クが付着する（第２図（ｄ））。このようにして、潜像
形成及び現像が可能となる。

さて、固体電解質２の自己拡散係数をＤ、イオン濃度を
ｎ、誘電率をＥ２．厚みをｄ２とし、誘電体の厚みをｄ
ｏ、誘電率をε１とすると、単位時間、単位面積当りに
第２図（ｂ）で示した疎水性誘電体層３の下部に集中す
るイオンの電荷量は。

Φ＝ｎ　　−ｅ−Ｄ／（ｋ４）（Ｅ　、／（ｔ　２１　
ｄ　１＋　Ｅ　　１・ｄ２））・Ｖとなる（ただし、−
次元モデルとして）。

ここで、ｅは索な荷、Ｔは絶対温度、にはボルツマン定
数である。

今、Ｄ：３−４　Ｘ　１０−’ｃｍ”Ｓ−”、ε１＝１
５□　ｔ　、）　。

Ｅｚ”２’ｌＥｏ、ｄ、：１００μｍ、　ｄ２＝１　ｐ
ｍとし、　　Ｖ＝ｌＯＶとすると。

Φ＝５００Ｃｍ−”　・Ｓ−” となる。

従って、上部電極面接５＝８ＸＩＯ−’が（φ＝１００
μ＋ｍの円）に３５０ｇ秒間、ＩＯＶ印加すると、上記
で述べた電荷ｆｉ　１．４　Ｘ　１０−’ｃがこの領域
に誘起されることになる。このようにして。

低電荷原動により本発明の記録方式が実施可能となる。

固体電解質としては高分子系の材料が望ましい。

代表的なものとしてポリエチレンオキオイド（ＰＥＯ）
にＬ　ｉ　Ｃ１２０，をドープした材料がある。

疎水性誘電体として、パーフロロハイドロカーボン系ポ
リマーやポリオレフィン系ポリマー、代表として、ポリ
テトラクロロエチレンやポリエチレンなどが望ましい。

第３図（ａ）〜（ｃ）は、本発明による記録方法に基づ
いて、潜像形成から紙への転写までの工程を説明するた
めの図で、（ｂ）、（Ｃ）は（ａ）の部分拡大図である
。図中、７はイオン逆拡散電極、８はクリーニングブレ
ード、９はマルチスタイラス電極、１０はインク、１１
は押さえローラー１２はローラー状電極、１３は紙、１
４は付着インクである。電極層１をローラー状電極１２
とし、上部電極４をマルチスタイラス電極９とした。マ
ルチスタイラス電極９の構成は第４図に示してあり、絶
縁基板１５上にマスキング処理後、真空蒸着法で形成す
るなどの方法により作表できる。第３図（Ｑ）の■の工
程で電圧を印加し、潜像を形成し、第３図（ｂ）の■の
工程で表面にインクを塗布し、■の工程で現像を形成す
る。そして、第３図（ａ）の■の工程で紙に転写し、第
３図（Ｃ）の■の工程で逆電圧をかけイオンを逆拡散し
、■の工程で残留インクを除去する。紐録基板１５上に
マスキング処理後、真空蒸着法で形成するなどの方法に
より作製できる。

第５図に１本発明による工程をカラー記録へ適用した例
を示す。第３図のローラー状電極１２をイエロー（Ｙ）
、シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｎｉ）。

黒（Ｋ）の各インクに用いて一方向に並へ逐次紙へ転写
する。

Ｌｉ−Ａ２合金を電極として、この上にポリエチレンオ
キジドール（ＰＥＯ）　１００ｇ、　Ｌ　ｉ　Ｂ　Ｆ。

８．５ｇ（イオン解Ｍ基１ユニットあたり０．０／１個
）、ジブチルすずジラウレート０．０６ｇ、　トリレン
−２，４−ジイソシアネート（Ｔ　Ｄ　Ｉ　）　８．５
ｇをメチルエチルゲトン１００ｇに溶解した液をキャス
ティングし、　７０℃。

５分乾燥し、１００μｍの固体電解質層を得た。この層
の上に、１０μｍのＦＥＰフィルム（テトラクロロエチ
レン・ヘキサクロロプロピレン共重合体。

ダイキン工業社製）を１０Ｋｇ／ｃＸ！にて圧着し、疎
水性誘電体Ｈを形成した。

この疎水性誘電体層表面に白金電極（５ｍｍＸ５ｉｎ）
を接し、３０秒間、２０Ｖの電圧を印加した。

第２表に、白金電極を接する前と、電圧印加後の疎水性
誘電体表面における水に対する接触角を示す。

第２表に示すごとく、電圧印加後、その部分はぬれ性を
示していることがわかる。

夏−一釆 以上の説明から明らかなように２本発明によると、 低消費電力で染料インク使用により色合いがきれいで、
装置の小型化が可能となる。

また、印加電圧量を変えることで、電荷Ｍ電面精が変わ
り、ドツト径変調が可能であり多階調化が達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による記録装置の一実施例を説明する
ための構成図、第２図（ａ）〜（ｄ）は、記録方法を説
明するための図、第３図（ａ）〜（ｃ）は、本発明によ
る記録方法に基づいて、潜像形成から紙への転写までの
工程を説明するための図で、（ｂ）、（ｃ）は（ａ）の
部分拡大図、第４図は、マルチスタイラス電極を示す図
、第５図は。 本発明による工程をカラー記録に適用した例を示す図、
第６図は、電荷の誘起方法を説明するための電極配置図
である。 ｌ・・・＠極層、２・・・固体電解質層、３・・・疎水
性誘電体層、４・・・上部電極、５・・・イオン、６・
・・インク滴。 ９・・・マルチスタイラス電極、１２・・・ローラー状
電極。 第４図 樟 第 図 ノ５ ノ３ 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、疎水性表面を有する誘電体記録部材の該表面に、電
   気的又は電磁気的手段によって、電荷を誘起することに
   より、該表面の一部に親水化又は親油化して潜像を形成
   し、水性又は油性インクを前記表面に供給し、親水化又
   は親油化部分のみインクを付着せしめて現像を行うこと
   を特徴とする記録方法。 ２、電極層と該電極層上に設けられた固体電解質層と、
   該固体電解質層上に設けられた疎水性誘電体層とを有し
   、該誘電体に接する電極と前記電極層との間に電場を印
   加することにより、前記誘電体表面に親水性又は親油性
   の潜像を形成することを特徴とする記録装置。