JPH09254442A

JPH09254442A - 像形成装置

Info

Publication number: JPH09254442A
Application number: JP6351896A
Authority: JP
Inventors: Koji Kubota; 浩司久保田; Takahiro Horiuchi; 貴洋堀内
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1996-03-19
Filing date: 1996-03-19
Publication date: 1997-09-30
Also published as: US5808648A

Abstract

(57)【要約】【課題】高い比誘電率及び焦電効果を有するＰＺＴ膜
からなる誘電体層９を使用し、誘電体層９を高温処理す
ることなく形成することによって、高濃度の現像を可能
にし、かつ低消費エネルギー化を可能にする潜像形成体
１を有する像形成装置を低コストで提供する。【解決手段】誘電体層９を表面に有する潜像形成体１
に、書込み電極２の接触により、記録情報の静電潜像を
形成し、帯電した液体現像剤１１にて現像し、用紙７に
転写する。誘電体層９を水熱法により結晶成長させたＰ
ＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）膜にて形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、潜像を形成し、こ
の潜像を現像して像形成する、例えばプリンタ、複写
機、ワードプロセッサ及びファクシミリ等の像形成装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来からプリンタ等の像形成装置におい
ては、種々の像形成プロセスが採用されている。

【０００３】例えば、図１０に示すように、誘電体層５
１を表面に有する潜像形成体５０に、マルチスタイラス
（Multi Stylars:多芯針）電極５２にて情報を電気的に
書込んで静電潜像を形成し、これを帯電した記録材料粒
子５３にて現像し、紙等の記録媒体５４に転写する記録
方式は、古くから公知であり、多数の文献や解説書に記
載されているものである。

【０００４】一方、誘電体材料に関しては、高い比誘電
率及び自発分極を有する強誘電体の厚膜形成法として、
近年、水熱法によってＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）
厚膜を形成するものが開発されている。例えば、特開平
５−２５９５２５号公報には、水熱法によるＰＺＴ厚膜
の具体的な形成プロセスが開示されると共に、その優れ
たＰＺＴ厚膜による圧電性をアクチュエータに応用した
技術が開示されている。

【０００５】しかし、このような水熱法によるＰＺＴ厚
膜における静電記録技術への応用例は、未だ開示されて
いない。

【０００６】また、これとは別に、強誘電体の持つ焦電
効果を記録技術に応用した像形成方法例として、本願出
願人は、既に、特願平７−１８６０３４号において、光
情報を光電変換を介して局所的なジュール熱とし、近接
する強誘電体の温度上昇による表面電荷の発生を潜像と
する方法を提案した。

【０００７】具体的には、図１１に示すように、透明基
体６２上に、透明電極層６３、光導電層６４、電極層６
５、及び強誘電体からなる焦電材層６６が順次積層され
ている潜像形成体６１を使用し、内部から情報光源６８
にて情報光を光導電層６４内へ照射する。これにより、
光導電層６４内に電気キャリアが発生し、この電気キャ
リアはバイアス電圧６７からエネルギーを受けることに
より電流となると共に、この電流にてジュール熱が発生
する。このジュール熱が焦電材層６６に伝達されること
により、焦電効果にてその表面に電荷が発生し、静電潜
像が形成される。

【０００８】このような像形成方法及び像形成装置によ
って、高価なサーマルヘッド等の昇温手段や、潜像形成
体に対する帯電手段を不要とし、低コストでの像形成を
可能とするものとしている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記出願人
が提案した従来の像形成装置においては、潜像形成体の
構成要素である強誘電体としての焦電材層の材料とし
て、有機系焦電材料では得られない高い焦電効果を有す
る材料、すなわち焦電電荷量の大きい材料であるＰＺＴ
を用いている。

【００１０】しかしながら、上記のＰＺＴは、一般に、
スパッタ法、ＣＶＤ法、又はゾルゲル法等にて成膜され
るので、これらの製法においては、５００℃以上の高温
処理が必要となる。

【００１１】このため、ＰＺＴをスパッタ法又はＣＶＤ
法を用いて寸法の大きい潜像形成体の表面に成膜する場
合においては、大容量の真空チェンバーが必要となり、
コストアップを招来するという問題を有している。

【００１２】本発明の目的は、上記従来の問題点に鑑
み、高い比誘電率及び焦電効果を有するＰＺＴ膜からな
る強誘電体層を使用することを前提とし、強誘電体層を
高温処理することなく形成することによって、高濃度の
現像を可能にし、かつ低消費エネルギー化を可能にする
潜像形成体を有する像形成装置を低コストで提供するこ
とにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明の像
形成装置は、上記の課題を解決するために、誘電体層を
表面に有する潜像形成体に、書込みヘッドの接触によ
り、記録情報の静電潜像を形成し、帯電した現像剤にて
現像し、記録媒体に転写する像形成装置において、上記
誘電体層を、水熱法により結晶成長させたＰＺＴ（チタ
ン酸ジルコン酸鉛）膜にて形成したことを特徴としてい
る。

【００１４】上記の構成によれば、潜像形成体の表面に
形成されたＰＺＴ膜からなる誘電体層と書込みヘッドと
の接触部分において、書込みヘッドにて誘電体層に例え
ば印字パターンに応じた書込みを行う。

【００１５】これによって、誘電体層には、表面電荷が
発生し、潜像形成体に印字パターンに応じた静電潜像が
形成される。誘電体層に発生した表面電荷は、現像行程
において帯電した現像剤に吸着力を作用させ、その結
果、潜像形成体の表面の静電潜像が現像される。この現
像は、例えば加熱装置にて加熱されることにより記録媒
体に転写記録される。

【００１６】ここで、本発明においては、誘電体層をＰ
ＺＴ膜にて形成している。すなわち、ＰＺＴ膜は、比誘
電率ε_rが例えば３００〜１０００と大きく、従来技術
にて使用された酸化亜鉛等と比べて２桁近く大きいの
で、表面電荷量が極めて大きくなる。このため、同じ電
圧で書き込んだ場合、蓄積される電荷量は、従来の酸化
亜鉛等と比べて約２桁大きくなり、帯電した現像剤によ
る現像プロセスにおいて、現像速度を高めると共に、高
記録濃度を可能とする。

【００１７】一方、ＰＺＴ膜の形成に際して、従来のス
パッタ法、ＣＶＤ法、又はゾルゲル法等による成膜方法
では、５００℃以上の高温処理が必要となる。このた
め、ＰＺＴ膜をスパッタ法又はＣＶＤ法等を用いて寸法
の大きい潜像形成体の表面に成膜する場合においては、
大容量の真空チェンバーが必要となり、コストアップを
招来する。

【００１８】しかし、本発明においては、ＰＺＴ膜から
なる誘電体層を、特に、水熱法により結晶成長させるこ
とによって形成している。この水熱法では、例えば１２
０〜２００℃等の比較的低温、かつ例えば５気圧程度の
低圧下での液相結晶成長による成膜法を採用するため、
大面積及び立体曲面への成膜が低コストで可能である。

【００１９】したがって、高い比誘電率を有するＰＺＴ
膜からなる誘電体層の形成に際して、高温処理すること
がなく、かつ大容量の真空チェンバーを必要とすること
もない。

【００２０】この結果、高濃度の現像を可能にし、かつ
低消費エネルギー化を可能にする潜像形成体を有する像
形成装置を低コストにて提供することができる。

【００２１】請求項２に係る発明の像形成装置は、上記
の課題を解決するために、請求項１記載の像形成装置に
おいて、上記誘電体層は、その表面粗さが０．２μｍ以
下となるように、研磨されるか又は他の誘電材料にてコ
ーティングされていることを特徴としている。

【００２２】すなわち、水熱法によりＰＺＴ膜を形成し
た場合に、例えば膜厚２０μｍでは、通常１〜２μｍ程
度の凹凸が存在している。したがって、このような表面
形状の不均一性を有してそのままで使用すると、平均粒
径０．２μｍの現像剤粒子が潜像形成体の表面の凹部に
嵌まり込み、記録媒体表面に転写されないことが生じ
る。

【００２３】しかし、本発明の誘電体層では、例えば研
磨されるか又は他の誘電材料にてコーティングされるこ
とにより、その表面粗さが０．２μｍ以下となるように
形成されているので、平均粒径０．２μｍの現像剤粒子
が潜像形成体の表面の凹部に嵌まり込むのを防止するこ
とができる。

【００２４】したがって、潜像形成体の誘電体層から記
録媒体の表面への転写率が高くなり、転写記録時の画質
を向上させることができる。

【００２５】請求項３に係る発明の像形成装置は、上記
の課題を解決するために、請求項１記載の像形成装置に
おいて、上記潜像形成体の内部には、現像を記録媒体に
転写するための加熱手段が設けられ、この加熱手段は、
潜像形成体の表面に吸着しかつ帯電している現像剤に、
誘電体層におけるＰＺＴ膜の焦電効果により反発力を与
えて、記録媒体に転写させることを特徴としている。

【００２６】上記の構成においては、現像を記録媒体に
転写させるに際して、加熱手段にてＰＺＴ膜の誘電体層
を昇温させることにより、焦電効果による反発力を与え
て、記録媒体に転写させる。

【００２７】すなわち、ＰＺＴ膜が加熱されることによ
り、自発分極値が減少し、結果として、潜像形成体の表
面が、局所的に潜像とは逆極性でバイアスされることに
なる。このため、吸着されていた帯電現像剤は、表面か
ら反発力を受け、これによって、記録媒体への転写が容
易となる。

【００２８】請求項４に係る発明の像形成装置は、上記
の課題を解決するために、誘電体層を表面に有する潜像
形成体に、書込みヘッドの接触により、記録情報の静電
潜像を形成し、帯電した現像剤にて現像し、記録媒体に
転写する像形成装置において、上記誘電体層を、水熱法
により結晶成長させたＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）
膜にて形成する一方、上記書込みヘッドは、情報光源か
らの情報光を受けて電導キャリアを発生する光導電層を
表面に有する回転体にて形成されていることを特徴とし
ている。

【００２９】上記の構成によれば、潜像形成体の表面に
形成されたＰＺＴ膜からなる誘電体層と書込みヘッドと
の接触部分において、書込みヘッドにて誘電体層に例え
ば印字パターンに応じた書込みが行われ、潜像形成体に
印字パターンに応じた静電潜像が形成される。この潜像
は、帯電した現像剤にて現像され、例えば転写装置にて
加熱されることにより記録媒体に転写記録される。

【００３０】ここで、本発明においては、誘電体層をＰ
ＺＴ膜にて形成しているので、比誘電率ε_rが大きく、
表面電荷量が極めて大きくなる。このため、現像速度を
高めると共に、高記録濃度を可能とする。

【００３１】一方、ＰＺＴ膜の形成に際して、水熱法に
より結晶成長させることによって形成している。この水
熱法では、例えば１２０〜２００℃等の比較的低温、か
つ例えば５気圧程度の低圧下での液相結晶成長による成
膜法を採用するため、大面積及び立体曲面への成膜が低
コストで可能である。したがって、高い比誘電率を有す
るＰＺＴ膜からなる誘電体層の形成に際して、高温処理
することがなく、かつ大容量の真空チェンバーを必要と
することもない。

【００３２】この結果、高濃度の現像を可能にし、かつ
低消費エネルギー化を可能にする潜像形成体を有する像
形成装置を低コストにて提供することができる。

【００３３】また、本発明では、特に、情報を潜像形成
体に書き込むために、上記書込みヘッドとして、情報光
源からの情報光を受けて電導キャリアを発生する光導電
層を表面に有する回転体にて形成されたものを使用して
いる。

【００３４】したがって、書込みヘッドと潜像形成体と
の接触動作が、摺動ではなく回転接触となるので、これ
によって、書込みヘッドの磨耗を著しく低減し、書込み
ヘッドの寿命を延ばすことができる。

【００３５】請求項５に係る発明の像形成装置は、上記
の課題を解決するために、請求項４記載の像形成装置に
おいて、上記回転体は透明基体、透明電極層及び光導電
層が順次積層されてなり、かつ上記情報光源は上記回転
体の内部に設けられる一方、上記潜像形成体には誘電体
層の下層に電極層が形成され、これら回転体の透明電極
層と潜像形成体の電極層との間で、潜像形成体の誘電体
層を介して充電回路が構成されることを特徴としてい
る。

【００３６】上記の構成によれば、回転体の内部に配設
した情報光源からの情報光が、透明基体及び透明電極層
を透過して光導電層に照射される。これにより、光導電
層には、電導キャリアが発生する。ここで、例えば、回
転体の透明電極層には例えばプラス電圧を与え、潜像形
成体の電極層を接地電位とすることにより、誘電体層は
充電され、電荷潜像が形成される。この結果、効率良
く、記録情報を誘電体層に書き込むことが可能となる。

【００３７】

【発明の実施の形態】

〔実施の形態１〕本発明における実施の一形態につい
て、図１ないし図７に基づいて説明すれば、以下の通り
である。尚、本実施の形態にて採用する画像形成方法
は、例えば、潜像形成体を利用する像形成装置としての
プリンタ、複写機、ワードプロセッサ及びファクシミリ
等の各種の情報機器全般について適用が可能であるが、
本実施の形態ではプリンタに適用したものについて説明
する。

【００３８】本実施の形態のプリンタは、図１に示すよ
うに、回転自在の円筒ドラムからなる潜像形成体１と、
この潜像形成体１に接し潜像形成体１に情報を書き込む
ための書込みヘッドとしての書込み電極２と、現像剤と
しての液体現像剤１１を潜像形成体１に供給付着させて
現像する現像槽３と、潜像形成体１の内部に設けられる
加熱手段としての加熱装置４等を主たる構成要素として
いる。また、現像した画像を、送りローラ５にて背面板
６に沿って搬送された記録媒体としての用紙７に転写す
ることにより記録するようになっている。

【００３９】尚、その他の部材として、潜像形成体１の
表面に残存する廃現像剤を掻き落とすための例えば図示
しないクリーニングブレード等を備えている。

【００４０】また、上記潜像形成体１は、本実施の形態
では、円筒ドラムとなっているが、必ずしも円筒ドラム
にする必要はなく、例えばベルト状とすることも可能で
ある。

【００４１】上記の潜像形成体１は、円筒形状の例えば
透明ガラスや透明樹脂等からなる円筒基体８の表面に、
誘電体材料にてなる誘電体層９を成膜したものからなっ
ている。

【００４２】上記の誘電体層９は、書込み及び転写に対
して効率的に行えるように、比誘電率が高く、かつ焦電
効果を起こさせる焦電材にて形成されているものであ
る。

【００４３】すなわち、比誘電率が高いと、表面電荷量
が極めて大きくなる。このため、同じ電圧で書き込んだ
場合、蓄積される電荷量は、従来の酸化亜鉛等と比べて
約２桁大きくなり、帯電した現像剤による現像プロセス
において、現像速度を高めると共に、高記録濃度を可能
とするものである。

【００４４】また、上記の焦電効果とは、図２に示すよ
うに、誘電体の分極の大きさが温度によって変化し、常
温点における自発分極値Ｐ_Sと昇温したときの昇温点に
おける分極値との変化分ΔＰが表面電荷として観測され
る現象である。ここで、自発分極とは、外部電界がなく
ても材料自身で分極している状態、すなわち正負の電荷
中心がずれている状態にあることをいう。この自発分極
は通常は表面に吸着した電荷によって中和されている
が、温度変化によって自発分極の大きさが変化すると両
者の差が表面電荷として現れるものである。

【００４５】一方、転写を効率的に行うべく、必要十分
な電荷量を発生させるためには、焦電材料の条件とし
て、常温で自発分極値Ｐ_Sが大きく、かつキュリー点Ｔ
ｃについてある程度の温度変化幅が必要である。そし
て、この温度変化幅は、例えばキュリー点Ｔｃが１００
°Ｃ以上及び２００°Ｃ以下のものが好ましい。この理
由は、キュリー点Ｔｃが低すぎると装置の使用環境変化
に敏感すぎること、及びキュリー点Ｔｃが１００°Ｃ以
下の材料であると、室温との温度差が最大約７０ｄｅｇ
しかとれず、また、それ以上昇温すると自発分極がなく
なり、温度が下がっても自発分極が回復しないためであ
る。

【００４６】逆に、キュリー点Ｔｃが高すぎると投入エ
ネルギーが大きくなり、熱応答の低下や材料の劣化等の
悪影響を招くおそれがある。そして、キュリー点Ｔｃが
２００°Ｃ以上の材料の場合には、室温との温度差は十
分とれるが、焦電係数が常温付近で小さいことにより効
率が低くなる。そこで、本実施の形態の誘電体層９は、
キュリー点Ｔｃが１００°Ｃ以上及び２００°Ｃ以下の
材料を選ぶようにしている。

【００４７】具体的には、誘電体層９は、チタン酸ジル
コン酸鉛（ＰＺＴ）を、図３（ａ）（ｂ）に示すプロセ
スにて１０μｍに成膜したものからなっている。尚、誘
電体層９の層厚は１０μｍに限定されるものではなく、
例えば１〜２０μｍの範囲であればよい。

【００４８】先ず、同図（ａ）に示すように、潜像形成
体１の円筒基体８をＰｂ（ＮＯ₃）₂０．２ｍｏｌ／
ｌ、ＺｒＯＣｌ₂０．２ｍｏｌ／ｌ、及びＫＯＨ２ｍｏ
ｌ／ｌの混合水溶液中に浸し、温度１６０℃で１０時間
の水熱による表面処理を行い、円筒基体８の表面にＰＺ
Ｔの結晶核９ａを形成する。

【００４９】次に、同図（ｂ）に示すように、結晶を成
長させるため、Ｐｂ（ＮＯ₃）₂０．２ｍｏｌ／ｌ、Ｚ
ｒＯＣｌ₂０．２ｍｏｌ／ｌ、ＴｉＣｌ₄０．２ｍｏｌ
／ｌ、及びＫＯＨ２ｍｏｌ／ｌの混合水溶液中に上記結
晶核９ａが形成された潜像形成体１を入れて、１２０℃
で４８時間の水熱処理を行い、誘電体層９としてのＰＺ
Ｔ膜の形成を行う。

【００５０】次いで、上記潜像形成体１を酢酸水溶液中
で超音波洗浄し、乾燥させる。その後、上記潜像形成体
１における誘電体層９の表面を平均粒径１μｍの酸化セ
リウム研磨材にて表面粗さが中心線平均粗さ（ＪＩＳ
Ｂ０６０１『表面粗さの定義と表示』）で０．２μｍ以
下となるように研磨する。

【００５１】これによって、バルクセラミックＰＺＴに
匹敵する焦電特性を有するＰＺＴを形成することが可能
となる。

【００５２】尚、本実施の形態では、このように誘電体
層９の表面を表面粗さ０．２μｍ以下とするために、研
磨により行っているが、必ずしもこれに限らず、図１に
おいて拡大図で示すように、例えばテフロン等の他の誘
電材料１０にて、塗布及び乾燥するコーティングにより
行うことも可能である。

【００５３】一方、図１に示す書込み電極２は、潜像形
成体１に印字パターンの静電潜像を形成するためのもの
であり、潜像形成体１の表面に接触して設けられてい
る。そして、本実施の形態では、書込み電極２はタング
ステン電極にて形成されている。タングステンは耐磨耗
性を有しているので、この書込み電極２は長寿命に耐え
る電極となっている。

【００５４】詳細には、図４（ａ）に示すように、書込
み電極２は、図示しないポリイミドシート上に厚さ１８
μｍのタングステン箔２２を接着し、エッチングにより
パターン形成した後、ガラスエポキシ基板等のヘッド基
板２１に貼着したものからなっている。そして、各電極
は、図４（ｂ）に示すように、ヘッド基板２１の裏面に
て電極端子２３…に連結されている。

【００５５】ここで、本実施の形態おいては、例えば、
図５に示すように、潜像形成体１の表面に、複数の各記
録画素に対応する金属電極パターン１５…をそれぞれ形
成することが可能である。このように形成することによ
って、書込み電極２と潜像形成体１の表面との接触部分
においては、金属電極と金属面との接触となるため、電
荷の移動及び拡がりがスムーズに行われ、画素領域が一
定となる。したがって、書込み画素が均一となり、電荷
注入が安定するので、書込み電圧も低減できることにな
る。

【００５６】一方、図１に示すように、書込み電極２の
下流側には現像槽３が設けられている。現像槽３には、
現像剤としての液体現像剤１１が収容されており、帯電
させた液体現像剤１１を潜像形成体１に供給付着させて
現像するようになっている。

【００５７】この現像槽３には、図６（ａ）（ｂ）に示
すように、ケース３０の上部に現像ローラ３１、ブレー
ド３２及び噴射ノズル３３等が設けられている。上記液
体現像剤１１は、多孔質体３５に含浸された状態で現像
槽３内に収容されている。現像槽３では、噴射ノズル３
３にて液体現像剤１１をブレード３２に向けて噴射させ
ることにより、液体現像剤１１がブレード３２に案内さ
れて現像ローラ３１の表面に液体現像剤層３６を形成す
る。

【００５８】ところで、本実施の形態では現像剤として
液体現像剤１１を使用している。この液体現像剤１１
は、アイソパーＧ１ｌ（Ｅｓｓｏ社製）中に平均粒径
０．３μｍのカーボンブラックを１０ｇと帯電制御剤と
を共に分散させ、コロイド状にしたものからなってい
る。尚、コロイドとは、直径が０．５μｍ程度以下の微
粒子が溶媒中に分散しているものをいう。

【００５９】また、上記コロイド粒子は、平均帯電量１
０^-17〜１０^-16クーロン程度の電荷を帯びており、図
７に示すように、絶縁溶媒中で負に帯電し、かつ帯電に
より相互に反発力が作用して分散している。尚、コロイ
ド粒子近傍の溶媒分子は正に帯電している。この液体現
像剤１１の特徴は次の点である。帯電装置が不要である。粒子径が粉体に比べて１桁小さく、高精細な画像が得
られる。粒子の帯電量を帯電制御剤の添加により容易に変える
ことができ、低電圧潜像を現像する場合においても帯電
量を大きくすることができる。

【００６０】尚、本実施の形態において、粉体の現像剤
ではなく液体現像剤１１を使用しているのは、液体の扱
いは粉体に比べて、補給、移送、攪拌及びトナー濃度制
御等の点で容易だからである。また、近年インクジェッ
ト記録装置のインク供給装置としてさまざまな工夫がな
され、処理はむしろ粉体よりも簡単になっている。例え
ば、液体現像剤１１は多孔質体３５に含浸しているの
で、転置してもこぼれず、取り扱いが容易である。

【００６１】次に、図１に示すように、回転自在の潜像
形成体１における現像槽３のさらに下流側には、潜像形
成体１における用紙７に転写する部分の内側に、ヒータ
からなる加熱装置４が備えられている。

【００６２】上記加熱装置４は、潜像形成体１の表面に
吸着しかつ帯電している液体現像剤１１に、誘電体層９
におけるＰＺＴ膜の焦電効果により反発力を与えて、用
紙７に転写させるようになっている。

【００６３】次に、上記の構成を有するプリンタの像形
成方法について説明する。まず、図１に示すように、例
えば周速度２０ｍｍ／ｓｅｃで矢印方向に回転する潜像
形成体１の表面である誘電体層９が現像槽３に触れてい
る状態で、この誘電体層９に書込み電極２にて例えば４
０（Ｖ）で印字パターンに応じた書込みを行う。

【００６４】これによって、誘電体層９には、表面電荷
が発生し、潜像形成体１に印字パターンに応じた静電潜
像が形成される。潜像形成体１において発生した表面電
荷は、やがて、現像槽３の位置において、液体現像剤１
１中の帯電した図示しない色材粒子への吸着力として作
用し、この色材粒子が潜像形成体１の表面に吸着される
ことにより現像される。現像された潜像形成体１はさら
に回転し、送りローラ５にて搬送中の用紙７に接触部に
て直ちに転写される。

【００６５】このように、本実施の形態のプリンタで
は、潜像形成体１の表面に形成されたＰＺＴ膜からなる
誘電体層９と書込み電極２との接触部分において、書込
み電極２にて誘電体層９印字パターンに応じた書込みを
行う。

【００６６】これによって、誘電体層９には、表面電荷
が発生し、潜像形成体１に印字パターンに応じた静電潜
像が形成される。誘電体層９に発生した表面電荷は、現
像行程において帯電した液体現像剤１１に吸着力を作用
させ、その結果、潜像形成体１の表面の静電潜像が現像
される。この現像は、加熱装置４にて加熱されることに
より用紙７に転写記録される。これにより、例えば、画
素の大きさが約１０^-8ｍ²、画素密度が３００ＤＰＩの
精細画像が得られる。

【００６７】ここで、本実施の形態においては、誘電体
層９をＰＺＴ膜にて形成している。すなわち、ＰＺＴ膜
は、比誘電率ε_rが例えば３００〜１０００と大きく、
従来技術にて使用された酸化亜鉛等と比べて２桁近く大
きいので、表面電荷量が極めて大きくなる。このため、
同じ電圧で書き込んだ場合、蓄積される電荷量は、従来
の酸化亜鉛等と比べて約２桁大きくなり、帯電した液体
現像剤１１による現像プロセスにおいて、現像速度を高
めると共に、高記録濃度を可能とする。

【００６８】一方、ＰＺＴ膜の形成に際して、従来のス
パッタ法、ＣＶＤ法、又はゾルゲル法等による成膜方法
では、５００℃以上の高温処理が必要となる。このた
め、ＰＺＴ膜をスパッタ法又はＣＶＤ法等を用いて寸法
の大きい潜像形成体１の表面に成膜する場合において
は、大容量の真空チェンバーが必要となり、コストアッ
プを招来する。

【００６９】しかし、本実施の形態においては、ＰＺＴ
膜からなる誘電体層９を、特に、水熱法により結晶成長
させることによって形成している。この水熱法では、例
えば１２０〜２００℃等の比較的低温、かつ例えば５気
圧程度の低圧下での液相結晶成長による成膜法を採用す
るため、大面積及び立体曲面への成膜が低コストで可能
である。

【００７０】したがって、高い比誘電率を有するＰＺＴ
膜からなる誘電体層９の形成に際して、高温処理するこ
とがなく、かつ大容量の真空チェンバーを必要とするこ
ともない。

【００７１】この結果、高濃度の現像を可能にし、かつ
低消費エネルギー化を可能にする潜像形成体１を有する
プリンタを低コストにて提供することができる。

【００７２】また、水熱法によりＰＺＴ膜を形成した場
合に、例えば膜厚２０μｍでは、通常１〜２μｍ程度の
凹凸が存在している。したがって、このような表面形状
の不均一性を有してそのままで使用すると、平均粒径
０．２μｍの液体現像剤１１の粒子が潜像形成体１の表
面の凹部に嵌まり込み、用紙７の表面に転写されないこ
とが生じる。

【００７３】しかし、本実施の形態の誘電体層９では、
例えば研磨されるか又は他の誘電材料にてコーティング
されることにより、その表面粗さが０．２μｍ以下とな
るように形成されているので、平均粒径０．２μｍの液
体現像剤１１の粒子が潜像形成体１の表面の凹部に嵌ま
り込むのを防止することができる。

【００７４】したがって、潜像形成体１の誘電体層９か
ら用紙７の表面への転写率が高くなり、転写記録時の画
質を向上させることができる。また、書込み電極２との
磨耗を少なくして長寿命化を図ることが可能となる。

【００７５】また、本実施の形態では、潜像形成体１の
内部には、現像を用紙７に転写するための加熱装置４が
設けられ、この加熱装置４は、潜像形成体１の表面に吸
着しかつ帯電している液体現像剤１１に、誘電体層９に
おけるＰＺＴ膜の焦電効果により反発力を与えて、用紙
７に転写させる。

【００７６】すなわち、ＰＺＴ膜が加熱されることによ
り、自発分極値が減少し、結果として、潜像形成体１の
表面が、局所的に潜像とは逆極性でバイアスされること
になる。このため、吸着されていた帯電された液体現像
剤１１は、表面から反発力を受け、これによって、用紙
７への転写が容易となる。

【００７７】また、転写のために、用紙７の背面からの
コロナ放電等による帯電装置が不要となる。したがっ
て、装置の小型化、コストダウン、及びオゾン無発生が
達成できる。

【００７８】また、書込み電極２は、タングステン電極
にて形成されている。したがって、タングステンは耐磨
耗性を有しているので、書込み電極２を長寿命に耐える
電極とすることができる。

【００７９】さらに、潜像形成体１の表面には、複数の
各記録画素に対応する金属電極パターン１５…をそれぞ
れ形成することが可能である。これによって、金属電極
と金属面との接触となるため、電荷の移動及び拡がりが
スムーズに行われ、画素領域が一定となる。したがっ
て、書込み画素が均一となり、電荷注入が安定するの
で、書込み電圧も低減できることになる。

【００８０】〔比較例〕誘電体層９の表面粗さの比較と
して、研磨工程を省いた表面粗さが０．７μｍの潜像形
成体１を用いて印字実験を行った。

【００８１】この結果、印字量が増加するにつれて、い
わゆる白抜けが発生し、用紙７の印字品位が低下した。
この理由は、色材粒子を転写した後の潜像形成体１の表
面の凹部に色材粒子の一部がトラップされて残り、図示
しないクリーニングブレードによっても上記色材粒子を
取り除くことができないからである。

【００８２】〔実施の形態２〕本発明の他の実施の形態
について図８及び図９に基づいて説明すれば、以下の通
りである。尚、説明の便宜上、前記の実施の形態１の図
面に示した部材と同一の機能を有する部材については、
同一の符号を付し、その説明を省略する。

【００８３】本実施の形態のプリンタは、図８に示すよ
うに、書込みヘッドが、情報光源からの情報光を受けて
電導キャリアを発生する光導電層を表面に有する回転体
にて形成されている。

【００８４】すなわち、書込みヘッドとしての光導電体
ドラム４０は、透明基体としての円筒ガラス管４１の外
周面に透明電極層としてのＩＴＯ（Indium Tin Oxide：
インジウムすず酸化物）４２を蒸着し、その上にＣＶＤ
により、光導電層としての多結晶シリコン膜４３を例え
ば５μｍ厚に成膜してなっている。

【００８５】また、この光導電体ドラム４０の内部に
は、情報光源としてのＬＥＤアレイ４４が設けられてお
り、このＬＥＤアレイ４４から印字信号等の情報に応じ
て上記多結晶シリコン膜４３に光照射を行なうようにな
っている。

【００８６】尚、このＬＥＤアレイ４４の代用として共
通光源と液晶シャッタアレイとを使用することも可能で
ある。

【００８７】一方、本実施の形態における潜像形成体１
には、誘電体層９の下層に、つまり円筒基体８と誘電体
層９との間に、電極層としての金属電極１６が形成され
ている。

【００８８】したがって、この潜像形成体１の誘電体層
９と上記光導電体ドラム４０の多結晶シリコン膜４３と
が接触する場合には、上記潜像形成体１の金属電極１６
と光導電体ドラム４０の多結晶シリコン膜４３との間
で、潜像形成体１の誘電体層９を介して充電回路が構成
されることになる。

【００８９】上記構成の書込みヘッドでは、光導電体ド
ラム４０の内側に配設したＬＥＤアレイ４４の情報光
が、円筒ガラス管４１及びＩＴＯ４２を通過して多結晶
シリコン膜４３に照射される。これによって、多結晶シ
リコン膜４３の中では、電導キャリアが発生する。

【００９０】ここで、光照射は、正確には光導電体ドラ
ム４０と潜像形成体１との接触部分に届くように行われ
る。したがって、多結晶シリコン膜４３に発生した電導
キャリアは、多結晶シリコン膜４３の表面まで移動す
る。そして、光導電体ドラム４０のＩＴＯ４２には、プ
ラス電圧が印加されていると共に、潜像形成体１の金属
電極１６は接地電位としている。したがって、潜像形成
体１の誘電体層９は充電され、その結果、電荷潜像が形
成される。

【００９１】上記の充電回路の等価回路は、図９のよう
に示される。電源電圧４６がＩＴＯ４２に、スイッチ４
７が多結晶シリコン膜４３に、キャパシタ４８が誘電体
層９にそれぞれ相当することを示している。このよう
に、本実施の形態では、書込みヘッドとしての光導電体
ドラム４０により潜像形成体１の誘電体層９への書き込
みが行われるようになっている。

【００９２】尚、前期実施の形態１においては、加熱手
段としてヒータからなる加熱装置４を使用していたが、
本実施の形態の加熱装置１７は、図８に示すように、ロ
ーラ型のものとなっており、ローラの表面温度を例えば
約８０℃として潜像形成体１の内側に接触回転させてい
る。また、加熱手段としては、この他、キセノンランプ
光を集光させる方法も可能であるが、この場合には、円
筒基体８をガラス等の透明材料にて形成する。

【００９３】このように、本実施の形態のプリンタは、
誘電体層９を、水熱法により結晶成長させたＰＺＴ（チ
タン酸ジルコン酸鉛）膜にて形成する一方、書込みヘッ
ドは、ＬＥＤアレイ４４からの情報光を受けて電導キャ
リアを発生する多結晶シリコン膜４３を表面に有する回
転体としての光導電体ドラム４０にて形成されている。

【００９４】したがって、光導電体ドラム４０と潜像形
成体１との接触動作が、摺動ではなく回転接触となるの
で、これによって、光導電体ドラム４０の磨耗を著しく
低減し、光導電体ドラム４０の寿命を延ばすことができ
る。

【００９５】また、本実施の形態では、光導電体ドラム
４０は、円筒ガラス管４１、ＩＴＯ４２及び多結晶シリ
コン膜４３が順次積層されてなり、かつＬＥＤアレイ４
４は光導電体ドラム４０の内部に設けられる。さらに、
潜像形成体１には、誘電体層９の下層に金属電極１６が
形成され、これら光導電体ドラム４０のＩＴＯ４２と潜
像形成体１の金属電極１６との間で、潜像形成体１の誘
電体層９を介して充電回路が構成される。

【００９６】上記の構成によれば、光導電体ドラム４０
の内部に配設したＬＥＤアレイ４４からの情報光が、円
筒ガラス管４１及びＩＴＯ４２を透過して多結晶シリコ
ン膜４３に照射される。これにより、多結晶シリコン膜
４３には、電導キャリアが発生する。ここで、光導電体
ドラム４０のＩＴＯ４２には例えばプラス電圧を与え、
潜像形成体１の金属電極１６を接地電位とすることによ
り、誘電体層９は充電され、電荷潜像が形成される。こ
の結果、効率良く、記録情報を誘電体層９に書き込むこ
とが可能となる。

【００９７】また、ＬＥＤアレイ４４の情報光は、光導
電体ドラム４０と潜像形成体１との接触部分に照射され
る。

【００９８】したがって、多結晶シリコン膜４３に発生
した電導キャリアは、多結晶シリコン膜４３の表面まで
移動するので、効率的に記録情報を潜像形成体１に書き
込むことができる。

【００９９】

【発明の効果】請求項１に係る発明の像形成装置は、以
上のように、誘電体層を、水熱法により結晶成長させた
ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）膜にて形成した構成で
ある。

【０１００】それゆえ、誘電体層をＰＺＴ膜にて形成し
ているので、比誘電率ε_rが例えば３００〜１０００と
大きく、従来技術にて使用された酸化亜鉛等と比べて２
桁近く大きい。したがって、表面電荷量が極めて大きく
なり、同じ電圧で書き込んだ場合、蓄積される電荷量
は、従来の酸化亜鉛等と比べて約２桁大きくなり、帯電
した現像剤による現像プロセスにおいて、現像速度を高
めると共に、高記録濃度を可能とする。

【０１０１】一方、ＰＺＴ膜の形成に際して、特に、水
熱法により結晶成長させることによって形成している。
この水熱法では、例えば１２０〜２００℃等の比較的低
温、かつ例えば５気圧程度の低圧下での液相結晶成長に
よる成膜法を採用するため、大面積及び立体曲面への成
膜が低コストで可能である。

【０１０２】したがって、高い比誘電率を有するＰＺＴ
膜からなる誘電体層の形成に際して、高温処理すること
がなく、かつ大容量の真空チェンバーを必要とすること
もない。

【０１０３】この結果、高濃度の現像を可能にし、かつ
低消費エネルギー化を可能にする潜像形成体を有する像
形成装置を低コストにて提供することができるという効
果を奏する。

【０１０４】請求項２に係る発明の像形成装置は、以上
のように、請求項１記載の像形成装置において、上記誘
電体層は、その表面粗さが０．２μｍ以下となるよう
に、研磨されるか又は他の誘電材料にてコーティングさ
れている構成である。

【０１０５】それゆえ、平均粒径０．２μｍの現像剤粒
子が潜像形成体の表面の凹部に嵌まり込むのを防止する
ことができる。

【０１０６】したがって、潜像形成体の誘電体層から記
録媒体の表面への転写率が高くなり、転写記録時の画質
を向上させることができるという効果を奏する。

【０１０７】請求項３に係る発明の像形成装置は、以上
のように、請求項１記載の像形成装置において、上記潜
像形成体の内部には、現像を記録媒体に転写するための
加熱手段が設けられ、この加熱手段は、潜像形成体の表
面に吸着しかつ帯電している現像剤に、誘電体層におけ
るＰＺＴ膜の焦電効果により反発力を与えて、記録媒体
に転写させる構成である。

【０１０８】それゆえ、現像を記録媒体に転写させるに
際して、ＰＺＴ膜が加熱されることにより、自発分極値
が減少し、結果として、潜像形成体の表面が、局所的に
潜像とは逆極性でバイアスされることになる。このた
め、吸着されていた帯電現像剤は、表面から反発力を受
け、これによって、記録媒体への転写が容易となるとい
う効果を奏する。

【０１０９】請求項４に係る発明の像形成装置は、以上
のように、誘電体層を、水熱法により結晶成長させたＰ
ＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）膜にて形成する一方、上
記書込みヘッドは、情報光源からの情報光を受けて電導
キャリアを発生する光導電層を表面に有する回転体にて
形成されている構成である。

【０１１０】それゆえ、書込みヘッドと潜像形成体との
接触動作が、摺動ではなく回転接触となるので、これに
よって、書込みヘッドの磨耗を著しく低減し、書込みヘ
ッドの寿命を延ばすことができるという効果を奏する。

【０１１１】請求項５に係る発明の像形成装置は、以上
のように、請求項４記載の像形成装置において、上記回
転体は透明基体、透明電極層及び光導電層が順次積層さ
れてなり、かつ上記情報光源は上記回転体の内部に設け
られる一方、上記潜像形成体には誘電体層の下層に電極
層が形成され、これら回転体の透明電極層と潜像形成体
の電極層との間で、潜像形成体の誘電体層を介して充電
回路が構成されるものである。

【０１１２】それゆえ、回転体の内部に配設した情報光
源からの情報光が、透明基体及び透明電極層を透過して
光導電層に照射される。これにより、光導電層には、電
導キャリアが発生する。ここで、例えば、回転体の透明
電極層には例えばプラス電圧を与え、潜像形成体の電極
層を接地電位とすることにより、誘電体層は充電され、
電荷潜像が形成される。この結果、効率良く、記録情報
を誘電体層に書き込むことが可能となるという効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における像形成装置の一例であるプリン
タの概略を示す構成図である。

【図２】上記プリンタの潜像形成体に使用される誘電体
層における自発分極の状態を示す特性図である。

【図３】上記潜像形成体に使用される誘電体層を水熱法
によるＰＺＴ膜にて形成する方法を示す説明図であり、
（ａ）は円筒基体に結晶核を形成した状態を示すもの、
（ｂ）は上記結晶核を成長させた状態を示すものであ
る。

【図４】上記のプリンタにおいて使用される書込み電極
の構造を示すものであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は底
面図である。

【図５】誘電体層の表面に金属電極パターンを設けた潜
像形成体の構造を示す斜視図である。

【図６】上記のプリンタにおいて使用される現像装置の
構造を示すものであり、（ａ）は断面図、（ｂ）は斜視
図である。

【図７】上記のプリンタにおいて使用される液体現像剤
におけるコロイド粒子の帯電状態及びその周辺の電気分
布を示す説明図である。

【図８】本発明における他の像形成装置の一例であるプ
リンタの概略を示す構成図である。

【図９】上記の像形成装置の光導電体ドラムによる潜像
形成体への情報書き込み原理を説明するための等価回路
である。

【図１０】従来の像形成方法を採用するプリンタの概略
構成図である。

【図１１】従来の他の像形成方法を採用するプリンタの
概略構成図である。

【符号の説明】

１潜像形成体２書込み電極（書込みヘッド）３現像槽４加熱装置（加熱手段）７用紙（記録媒体）８円筒基体９誘電体層１０他の誘電材料１１液体現像剤（現像剤）１６金属電極（電極層）２２タングステン箔（タングステン電極）４０光導電体ドラム（回転体）４１円筒ガラス管（透明基体）４２ＩＴＯ（透明電極層）４３多結晶シリコン膜（光導電層）４４ＬＥＤアレイ（情報光源）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】誘電体層を表面に有する潜像形成体に、書
込みヘッドの接触により、記録情報の静電潜像を形成
し、帯電した現像剤にて現像し、記録媒体に転写する像
形成装置において、上記誘電体層を、水熱法により結晶成長させたＰＺＴ
（チタン酸ジルコン酸鉛）膜にて形成したことを特徴と
する像形成装置。
【請求項２】上記誘電体層は、その表面粗さが０．２μ
ｍ以下となるように、研磨されるか又は他の誘電材料に
てコーティングされていることを特徴とする請求項１記
載の像形成装置。
【請求項３】上記潜像形成体の内部には、現像を記録媒
体に転写するための加熱手段が設けられ、この加熱手段
は、潜像形成体の表面に吸着しかつ帯電している現像剤
に、誘電体層におけるＰＺＴ膜の焦電効果により反発力
を与えて、記録媒体に転写させることを特徴とする請求
項１記載の像形成装置。
【請求項４】誘電体層を表面に有する潜像形成体に、書
込みヘッドの接触により、記録情報の静電潜像を形成
し、帯電した現像剤にて現像し、記録媒体に転写する像
形成装置において、上記誘電体層を、水熱法により結晶成長させたＰＺＴ
（チタン酸ジルコン酸鉛）膜にて形成する一方、上記書込みヘッドは、情報光源からの情報光を受けて電
導キャリアを発生する光導電層を表面に有する回転体に
て形成されていることを特徴とする像形成装置。
【請求項５】上記回転体は透明基体、透明電極層及び光
導電層が順次積層されてなり、かつ上記情報光源は上記
回転体の内部に設けられる一方、上記潜像形成体には誘
電体層の下層に電極層が形成され、これら回転体の透明
電極層と潜像形成体の電極層との間で、潜像形成体の誘
電体層を介して充電回路が構成されることを特徴とする
請求項４記載の像形成装置。