WO1991008522A1 - Electrostatic copying method - Google Patents

Description

明 細 書

静電荷情報複写方法

技 術 分 野

本発明は、 電荷保持媒体上に形成した静電荷情報を他の電 荷保持媒体上へ複写 （転写） する静電荷情報複写方法に関す 背 景 技 術

一般に、 電極と光導電層を積層し、 暗所で光導電層上に全 面コロナ帯電させ、 次いで強い光で露光して光の当たつた部 位の光導電層を導電性にし、 その部位の電荷をリークさせて 除去することにより静電荷像を光導電層の面上に光学的に形 成し、 残留電荷と逆極性の電荷または同極性の電荷を有する トナーを付着させて現像することにより、 静電荷像を転写ま たは複写することが行われている。

このような電子写真技術は、 一般に低感度のため撮影用と しては使用できず、 静電荷の保持時間が短いために静電潜像 形成後、 ただちに トナー現像するのが普通である。

これに対して、 電極上に光導電層を積層した感光体と、 電 極上に絶縁層を積層した電荷保持媒体とを対向させ、 両電極 に電圧を印加した状態で画像露光することにより、 電荷保持 媒体上に'極めて高解像の静電荷像を記録し、 かつ静電荷像の 保持時間を極めて長くすることができる電圧印加露光による 画像記録方法が開発されている。 この静電荷像の転写を従来 のように トナー現像により行う とすると、 転写ごとに画像露 光する必要があり、 操作が面倒になってしまう という問題が ある。 この電荷保持媒体は電荷保持時間が極めて長いので、 電荷保持媒体自体を一つの情報媒体として利用可能であり、 そのため電荷保持媒体上の静電荷情報をそのまま転写または 複写できることが望まれていた。

また、 熱可塑性樹脂層上に静電荷像を形成して加熱するこ とにより凹凸像を形成し、 その後冷却して凹凸像を固定化す ることにより、 静電荷パターンを現像することが知られてい この現像方法は、 例えば第 1 図 (a)に示すように支持体 1 0 c上に電極 1 0 b、 熱可塑性樹脂層 1 0 aを形成した光導電 体 1 0を帯電装置 1 1 により一様にコロナ帯電した後、 第 1 図 (b)に示すように画像露光して画像状の静電荷パターンを形 成し、 その後第 1図 (c)に示すように電極 1 O bを接地した状 態で加熱装置 1 2により光導電体を加熱すると、 熱可塑性樹 脂層 1 0 aが可塑化し、 静電荷パターンに対応して電極 1 0 b上に誘起されている逆符号の電荷と表面の電荷とが引つ張 りあい、 その結果、 第 1図 (d)に示すように熱可塑性樹脂層表 面に凹凸像 1 0 a、 すなわちフロス ト像が形成される。 フロ ス ト像形成後、 光導電体を冷却するとこの凹凸像が固定化さ れ、 静電荷パターンの現像を行う ことができる。

しかしながら、 第 1図に示す従来の現像方法では、 光導電 体上に静電潜像を形成しているので電荷保持性能がよくない ため光導電体でなく、 熱可塑性樹脂層を有する絶縁性の高い 電荷保持媒体上に静電荷パターンを形成し、 フロス ト像を形 成することが提案されているが、 加熱してフロス ト像を形成 するごとに静電荷はリーク してしまうため、 一つの静電荷像 を何回も転写することができなかった。

本発明の目的は、 電荷保持媒体上に形成された静電荷情報 をトナー現像によることなく、 多数回他の電荷保持媒体に転 写または複写できるようにすることである。

本発明の他の目的は、 電荷保持媒体の情報媒体としての一 層の活用を図ることができる静電荷情報の複写方法を提供す る と "ある

発 明 の 開 示

本発明は静電荷情報を記録したマスター電荷保持媒体と、 複写用電荷保持媒体とを対向配置して電圧を印加し、 放電を 生じさせることによりマスター電荷保持媒体上の静電荷情報 を複写用電荷保持媒体上に反転複写することを特徵とするも のである。

本発明は、 軟化点が熱軟化性樹脂層の加熱変形温度以上の 絶縁性材料層を有する電荷保持媒体をマスター電荷保持媒体 として静電荷像を形成し、 これに対向して熱軟化性樹脂層を 有する電荷保持媒体を複写用電荷保持媒体として配置し、 加 熱現像することにより、 熱軟化性樹脂層上にフロス ト像を複 写形成することを特徵とする。

図面の簡単な説明

第 1 図は従来のフロス ト像作成方法を説明するための図、 第 2図は本発明における画像露光方法および複写方法を説 明するための図、

第 3図は等価回路を示す図、 第 4図は転写前の電位と転写後の電位との関係を示す図、 第 5図は露光量と転写前の電位と転写後の電位の関係を示 す図、

第 6図は静電荷パターン形成方法を説明するための図、 第 7図は熱現像を説明するための図、

及び第 8図は形成されたフロス ト像を説明するための図で ある。

発明を実施するための最良の態様 第 2図は本発明の画像露光方法および複写方法の一実施例 を説明するための図、 第 3図は等価回路を示す図である。 図 中、 1 は感光体、 l aはガラス基板、 l bは透明電極、 l c は光導電層、 2はマスタ一電荷保持媒体、 2 aは絶縁層、 2 bは透明電極、 2 cは支持体、 Eは電源、 3は複写用電荷保 持媒体、 3 aは絶縁層、 3 bは電極、 3 cは支持体である。

第 2図 (a)において、 感光体 1 は 1 mm程の厚みを有するガラ ス基板 1 aに 1 0 0 O A厚みの I T Oからなる透明電極 1 b を形成し、 その上に厚み 1 0 m程度の光導電層を形成した ものであり、 光が当たったところは導電性となる。 この感光 体に対向して 1 0 /z m程の間隙を設けて配置されるマスタ一 電荷保持媒体 2は、 厚み 1 0 0 π！〜 1 0 0 0 / m程度の支 持体 2 c上に透明電極 2 bを形成し、 透明電極上に絶縁層 2 aを 1〜 1 0 /z m厚で形成したものである。

このような感光体とマスター電荷保持媒体 2 とを対向配置 して両電極間に電圧を印加して画像露光すると、 光の照射さ れた領域は感光体が導電性となって感光体と電荷保持媒体と の間隙に大きな電圧が加わって放電が起こ り、 一方、 光の照 射されない領域では感光体が絶縁性のままであるので感光体 と電荷保持媒体との間隙には放電破壊電圧を越える電圧が加 わらないため放電が起こ らず、 絶縁層 2 a上には画像に応じ た静電荷パターン情報が形成される。

次に、 静電荷情報を形成した電荷保持媒体 2をマスターと して、 第 2図 (b)に示すように、 マスターと同様な構成の複写 用の電荷保持媒体 3を対向配置し、 両方の電極 2 b、 3 b間 に電源 Eにより所定の電圧を印加して放電を生じさせる。 こ の状態を等価回路で表すと第 3図のようになる。

第 3図において C 1 はマスター電荷保持媒体の静電容量、 C 2は複写用電荷保持媒体の静電容量、 C aは間隙の静電容 量、 V a pは電源電圧である。 V aを間隙の放電破壊電圧、 第 2図 (a)における電圧印加露光によりマスター電荷保持媒体 に電荷を形成したときの電位が V 0、 第 2図 (b)における放電 複写によりマスター電荷保持媒体の電位が V 1 ' 、 複写用電 荷保持媒体の電位が V 2 ' になったとすると、 放電により電 源からマスター保持媒体に供給された電荷は、 間隙および複 写用電荷保持媒体上に蓄積される電荷量に等しいので、 各電 荷保持媒体の対向部位ごとに次式が成立する。

V 1 ' " + V a + V 2 ' = V a p '·· (1) C 1 V 1 ' - C 2 V 2 ' = C 1 V 0 … ） (1)、 （2)式を解く と、

VI ' = V0+ (Vap-Va) … ）

C 1 +C2 C 1 +C2 CI CI

V2' = V0+ (Vap-Va) 〜(4)

C1+C2 C1+C2

となる。 また空気層の上下には

土 Q a =± C a V a

の電荷が帯電しており、 また電荷保持媒体上にはそれぞれ

Q 1 ' = C 1 V 1 '

Q 2 ' = C 2 V 2 '

が帯電している。 電荷保持媒体を引き離すとき、 空気層に帯 電している正負の電荷はそれぞれ近い方に引き寄せられ、 結 果として電荷保持媒体上には、

Q 1 = Q 1 ' - Q a = C 1 V 1 ' - C a V a

Q 2 = Q 2 ' + Q a = - C 2 V 2 ' + C a V a

が帯電することになる。 このときの電荷保持媒体 2、 3の電 位をそれぞれ V I、 V 2 とすると、

CI CI CaVa

VI = V0+ (Vap-Va) …… (5)

C1+C2 C1+C2 C1

CI CI CaVa

V2= V0+ (Vap-Va) …… (6)

C1+C2 C1+C2 C1 となる。 そこで、 転写前のマスター電荷保持媒体の電位に対 する転写後の各電荷保持媒体の電位 V 1、 V 2をグラフ化す ると第 4図に示すようになる。

第 4図において、 右上がりの直線は (3)式、 右下がりの直線 は (4)式をグラフ化したものであり、 A、 A ' は V a p = 8 0

0 V、 Β、 は V a p = 7 0 0 V、 C、 は V a p = 6 5 0 Vの場合、 D、 D ' は放電が生じなかった場合、 また、 〇、 ·は各直線に対応する実験値である （ただし、 〇は放電 が起こつた場合、 ·は放電が起こ らなかった場合にそれぞれ 相当する。 ）

マスター電荷保持媒体の電位の大きい領域に対向する複写 用電荷保持媒体の領域では、 電位が低く なり、 一方、 マスタ 一電荷保持媒体の電位の小さい領域に対向する複写用電荷保 持媒体の領域では、 電位が高くなる。 したがって複写用電荷 保持媒体にはマスタ一電荷保持媒体の静電荷像のネガ像が複 写されることになる。

また、 露光量に対するマスター電荷保持媒体の電位 V 0、 および各電位における転写後の電位 V 1、 V 2の関係は第 5 図に示すようになる。 ただし、 V 2は極性を変えて絶対値表 示している。

転写前の電位 V 0の曲線の最大値と最小値との差、 すなわ ちコン トラス トに対して、 転写後の電 V 1 の曲線の最大値と 最小値との差、 すなわちマスター電荷保持媒体のコン トラス トが低下しており、 複写を繰り返すことにより像が変化して しまう ことを示している。 この変化度合は (3)式から分かるよ うに、 C 1 Z ( C 1 + C 2 ) となるので、 C 1 を C 2 より大 き くすることによりコ ン トラス トの低下の程度を小さ くする ことができ、 C 1 を C 2 より十分に大き くすることにより、 殆ど低下しないようにすることが可能であり、 その結果多数 回複写をとることが可能となる。 なお、 C 1 を大き くするに はマスター電荷保持媒体の膜厚を薄くするか、 または比誘電 率の大きな無機系のマスター電荷保持媒体を使用すると有効 である。

次に、 第 2図の方法の具体例について説明する。

〔具体例 1〕

ふつ素樹脂 （旭硝子社製、 商品名サイ トップ） の旭硝子社 製ふつ素系溶媒 7 w t %溶液を I T O電極を蒸着したガラス 基板上にスビンコ一ターを用いて 1 5 0 0 rpm で塗布した。 1 5 0でで約 1 h r乾燥し、 膜厚 2 . 6 〃mのサイ トップ薄 膜を得た。

〔具体例 2〕

具体例 1 で得られた媒体と透明電極上に積層された有機光 導電材料とを対向させ、 9 mのポリエステルフィルムをス ぺ一サ一として用い、 空隙を介して配置する。 次いで光導電 材料の透明電極側から像を投影し、 両電極間には 7 0 0 Vを 0 . 1 sec 印加して像露光を行い、 媒体上に静電潜像を形成 した。 その後、 静電潜像を形成した媒体 Iを具体例 1 に示し た別の媒体] Iと対向させ、 9 〃mのポリエステルフィルムを スぺーサ一に用い、 空隙を介して配置する。 両電極間に 8 0

0 Vの電圧を印加して放電を生じさせることにより、 媒体 I 上に媒体 Iの静電潜像を反転した静電潜像を形成することが できた。

このように、 マスター電荷保持媒体と、 複写用の電荷保持 媒体とを対向させて放電を生じさせることにより、 複写用電 荷保持媒体上に静電荷情報を反転複写することができ、 この ときマスター電荷保持媒体の静電容量を複写用電荷保持媒体 の静電容量より も十分大きくすることにより、 マスター電荷 保持媒体のコン トラス ト低下を抑えて何回でも複写を行う こ とが可能となる。 したがって、 従来のように トナー現像によ り複写する必要がなく、 電荷保持媒体自体の情報媒体として の機能を一層向上させることが可能となる。

次に第 6図〜第 8図により静電荷複写方法の他の実施例に ついて説明する。

第 6図は静電荷パターン形成方法を説明するための図、 第 7図は熱現像を説明するための図、 第 8図は形成されたフ π ス ト像を説明するための図である。 図中、 第 2図と同一番号 は同一内容であり、 4は電荷保持媒体、 4 aは熱軟化性樹脂 層、 4 bは電極、 4 cは支持体、 5は加熱装置、 4 1 はフロ ス ト像である。 なお、 感光体 1 と電荷保持媒体 2は第 2図 (a) の場合と同様のものであり、 電荷保持媒体 4はガラス基板等 からなる支持体 4 c上に蒸着により電極 4 bを形成し、 電極 上にロジンエステル重合体等の熱軟化性樹脂層 4 aを 0 . 3 〜 1 0 m厚で形成したものである。

第 6図に示すように、 第 2図の場合と同様に、 感光体 1 と 電荷保持媒体 2 とを対向配置し、 両電極間に電圧を印加しな がら画像露光して電荷保持媒体上に画像状に静電荷パターン を形成する。

次に、 '第 7図に示すように、 静電荷パターンが形成された 電荷保持媒体 2をマスタ一電荷保持媒体とし、 その絶縁性材 料層 2 aに対向して 0 . 5〜 1 0 ^ mの空隙を介して熱軟化 性樹脂層 4 aが対向するように電荷保持媒体 4を複写用電荷 保持媒体として配置し、 例えば 6 0てで数分間加熱し、 熱軟 化性樹脂層 4 aを軟化させる。 このとき、 熱軟化性樹脂層 4 aには絶縁性材料層上の表面電荷と逆符号の電荷が誘起し、 両方の電荷との間でクー ロン力が作用し、 その結果軟化した 樹脂層表面には第 8図に示すように凹凸像 4 1 が形成され、 冷却することにより凹凸が固定化されて情報として記録され る。 熱軟化性樹脂層の加熱変形温度は、 絶縁性材料層 2 aの 軟化点より低く設定してあるので、 絶縁性材料層 2 aの静電 荷はほとんどリークしないとともに変形も生じないため、 再 度、 他の電荷保持媒体 4を対向配置して同様に加熱現像する ことにより、 何回でも転写することが可能である。

なお、 転写現像する電荷保持媒体 4に対してあらかじめ静 電荷パターンと逆極性の電荷を帯電させておく ことにより、 電荷保持媒体 2 と 4の間の電位差を大きく とることができる ので熱軟化性材料層上の電荷に対してより大きなクーロン力 が作用し、 それによつて凹凸像の深さを大きくすることかで きる。 この場合、 逆帯電は均一に行ったり、 パターン状に行 つたり してもよく、 パターン状に帯電させた場合にはフロス ト像をパターン状に変調することができる。

こう して凹凸像が形成された電荷保持媒体に光を照射する と、 凹凸が形成された部分では乱反射が起こり、 透過光また は反射光により四凸の有無を読み取って情報の再生を行う こ とができる。

例えば、 光を照射してその透過像を観察すると、 フロス ト 像の形成されている部分は乱反射が生じて黒く見え、 フロス ト像が形成されていない部分は光は透過して白く見えるので フロス ト像のポジ像が観察される。 一方、 光を照射してその 反射像を観察すると、 フロス ト像の形成されている部分は乱 反射が生じて白く見え、 フロス ト像が形成されていない部分 は光は透過して背景色が見えるので、 フロス ト像のネガ像が 観察される。 なお、 表面の電荷は加熱の過程でリーク して大 部分は消滅することになる。

次に第 6図、 第 7図の方法の具体例について説明する。 〔具体例 3

ロジンエステル重合体 （理科ハーキュ レス株式会社、 商品 名ステベライ トエステル 1 0 ) 2 0 gをモノ クロ口ベンゼン 2 0 g中に溶解した 5 0 w t %溶液を調整し、 I T 0電極を 蒸着した 1 m m厚ガラス基板上にスビンコ一夕一を用いて 2 0 0 0 prm で塗布した。 6 0 °Cで約 1 h r乾燥し、 膜厚 5 ΙΏの薄膜を得た。

〔具体例 4〕

ふつ素樹脂 （旭硝子社製、 商品名サイ トップ） の旭硝子社 製ふつ素系溶媒 7 w t %溶液を、 I T O電極を蒸着した l m m厚ガラス基板上にスビンコ一ターを用いて 1 5 0 0 rpm で 塗布した。 1 5 0でで約 1 h r乾燥し、 膜厚 2 . 6 mのサ ィ ト ツプ薄膜を得た。

〔具体例 5〕

具体例 4で得られた媒体と透明電極上に積層された有機光 導電材料とを対向させ、 9 〃mのポリエステルフ ィ ルムをス ぺーサ一に用い、 空隙を介して配置する。 次いで光導電材料 の透明電極側から像を投影し、 両電極間に 7 0 0 Vを 0 . 1 sec 印加して像露光を行い、 媒体上に静電潜像を形成した。 その後、 静電潜像を形成した媒体を 2 0 0 Vにコロナ放電さ せた具体例 3で得られた媒体と対向させ、 3 . 5 z mのポリ エステルフィルムをスぺーサ一に用い、 空隙を介して配置す る。 これを 6 0 °Cのオーブン中で 3 mi n 加熱して具体例 4で 得られた媒体上にフロス ト像を得ることができた。

産業上の利用可能性

本発明は、 マスター電荷保持媒体の静電容量を複写用電荷 保持媒体の静電容量より も十分大き くすることによりマス夕 一電荷保持媒体のコ ン ト ラス ト低下を抑え、 また加熱時に静 電荷像が形成されている絶縁性材料層を軟化させずに何回で も転写または複写することができるので、 静電情報記録の各 種分野での利用に大き く貢献することができる。

Claims

請 求 の 範 囲

( 1 ) 導電性層上に絶縁性層を積層し、 該絶縁性層上に静電 荷情報を形成したマスター電荷保持媒体と、 導電性層上に絶 緣性層を積層した複写用電荷保持媒体とを対向配置するとと もに、 両電荷保持媒体の導電性層間に電圧を印加し、 マスタ 一電荷保持媒体の静電荷情報を複写用電荷保持媒体上に反転 複写することを特徴とする静電荷情報複写方法。

( 2 ) 請求項 1記載の方法において、 マスター電荷保持媒体 の静電容量を複写用電荷保持媒体の静電容量より も大き く し たことを特徵とする静電荷情報複写方法。

( 3 ) 導電性層上に絶縁性層を積層し、 該絶縁性層上に静電 荷情報を形成したマスター電荷保持媒体と、 導電性層上に熱 軟化性樹脂層を積層した複写用電荷保持媒体とを対向配置す るとともに、 複写用電荷保持媒体を加熱して変形歪みを形成 した後、 冷却することによりフロス ト像を固定化してマスタ 一電荷保持媒体の静電荷情報を複写する方法であって、 前記 マスター電荷保持媒体の絶縁性層の軟化点を、 複写用電荷保 持媒体の熱軟化性樹脂層の加熱変形温度以上としたことを特 徴とする静電荷情報複写方法。

( 4 ) 請求項 3記載の方法において、 複写用電荷保持媒体を あらかじめ逆帯電しておく ことを特徵とする静電荷情報複写 方法。

( 5 ) 逆帯電を均一に行う ことを特徵とする請求項 4記載の 静電荷情報複写方法。

( 6 ) 逆帯電をパターン状に行う ことを特徴とする請求項 4 己載の静電荷情報複写方法,