JPS5828575B2 - 静電記録体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電気信号を直接静電潜像に変換する静電記録
体に関し、特に記録時の火花放電を防止し、解像度が高
く、長寿命の静電記録体とするための導電層の改良に関
するものである。

従来の静電記録体として、金属ドラム上に誘電層を設け
たもの、あるいは、支持体上にアルミニウム、銅、ステ
ンレススティール、黄銅などの金属、ヨウ化銅、あるい
は、有機導電体などの導電層を厚く均一に付着し、この
上に誘電層を設けたものが公知である。

しかし、かかる構成の静電記録体においては、画像濃度
向上のために放電電圧を上げたり、解像度向上のため誘
電層の厚さを薄くした場合、火花放電を発生させ、誘電
層の絶縁破壊をひき起したり、画像の解像度が低下した
りする問題があった。

かかる問題を解決するため、導電層と誘電層の中間に少
なくとも厚さ方向に半導電性を示す中間層、例えば、カ
ーボン粒子と有機バインダーを混合した厚さ数μから数
十μの層、あるいは、同様な厚さのアルミナ層を設ける
方法が公知となっている。

しかしながらこの場合でも、厚さ方向の高い電界と、く
り返し放電によるコロナ劣化により、該中間層自身が絶
縁破壊をひき起す問題があった。

本発明者らは、かかる絶縁破壊、解像度低下、長時間使
用時の劣化等について鋭意検討し、導電層として、特定
金属を、一定電気抵抗範囲内にて、絶縁性基体表面の面
内方向にのみ互いに分離して付着形成させた導電性微粒
子層を用いることにより、かかる問題をすべて解決でき
ることを見出し、。

本発明に到った。

すなわち、本発明は、絶縁性基体、導電層、および、誘
電層から成る静電記録体において、該誘電層が、ロジウ
ム、パラジウム、イリジウム、白金から成る群から選ば
れた少なくとも一種以上の金属を主体とした材料から構
成され、該誘電層の表面電気抵抗率が１０４オームから
１０９オームの範囲にあり、かつ、該導電層が、平均粒
子面積０．０１平方ミクロン以下の互いに分離した島状
微粒子より成ることを特徴とする静電記録体を提供する
。

かかる構成を有する静電記録体は、次のような特性を有
している。

（１） ロジウム、パラジウム、イリジウム、白金か
ら成る群から選ばれた材料は、放電時に発生するオゾン
等の反応性ガスイオンに対して、きわめて安定であり、
くり返し使用する静電記録体においても、常に安定な記
録を再現することが可能となる。

（２）これらの金属を、互いに分離した島状微粒子とし
て被着形成された導電層は、相互の導電性粒子間が、基
体を通るトンネル電流により電子電導性を示すように形
成できるため、そのまま通常の静電記録体用電極として
用いることができる。

（３）同時に、互いに分離した島状微粒子の間隙は一種
のコンデンサー作用を発揮できるためが、急駿な電圧印
加、あるいは、局部的な大電流の流れに対して、これを
緩和する作用を示す。

さらに、この緩和作用も、比較的短時間に起るので、高
い周波数での静電記録に対しても、充分応答してゆくこ
とができる。

（４）さらに、互いに分離した島状導電性微粒子は、絶
縁性基体表面の面内方向のみに分散配列しているため、
電界は記録部から、静電記録体端部等に設けられた接地
電極に到るまで、ゆるやかに低下する。

このため、導電層と誘電層の中間部に半導体層を設けた
これまでの静電記録体にくらべ、誘電層のコロナ劣化に
伴なう耐電圧不足が起った場合でも、絶縁破壊を防止す
ることができる。

（５）また、導電層が、平均粒子面積０．０１平方ミク
ロン以下のきわめて微細な、互いに分離した粒子より横
取されているため、誘電体表面の電荷は、個々の粒子に
ほぼ垂直方向にひき寄せられ、記録時の放電が、誘電層
表面にて広がることを防ぐことができ、高い解像度と記
録密度を得ることができる。

以下、本発明の詳細について、図面に示す一実施態様に
基づいて説明する。

第１図において、１は絶縁性基体を示し、有機重合体、
紙、セラミック、ガラスなどのうち、表面電気抵抗率が
１０１０オーム以上のものが用いられる。

このうち、平面性、寸法安定性、可撓性などの点で、有
機重合体のフィルムやシートが好ましい。

本発明に用いる最も好ましい有機重合体フィルムの例と
しては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン２
・６−ナフタレンジカルボキシレート、ポリト４−シク
ロヘキサンジメチルテレフタレートなどのポリエステル
、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリメチルメタア
クリレート、ポリスルフォン、ポリフェニレンオキサイ
ド、ポリフェニレンサルファイド、ポリプロピレン、ポ
リアミド、ポリアミドイミド、ポリイミドなどがある。

その他これらの共重合体あるいは、他との共重合体であ
っても良い。

該絶縁性基体は、導電層の形成前に、ＥＣ処理、放電処
理、絶縁性塗料によるアンダーコート等の前処理を適宜
行なうことができる。

これらの絶縁性基体上に、基体表面の面内に分散して、
平均粒子面積０．０１平方ミクロン以下の互いに分離し
た島状の導電性微粒子よりなる導電層２が形成される。

該導電性微粒子を形成する導電性材料としては、ロジウ
ム、パラジウム、イリジウム、白金から成る群から選ば
れた少なくとも一種以上の金属を主体とした材料が用い
られる。

これらの金属以外に、他の金属、金属酸化物などが適宜
混合添加されることは許されるが、混合量の増加により
導電層の酸化、静電記録の画像特性の低下をひき起すた
め、添加量は２０重量％以下、好ましくは５重量％以下
にすることが必要である。

かかる島状導電層の表面電気抵抗率は、火花放電や、誘
電層および導電層の放電破壊を防止するため、１０４オ
ームから１０９オームの範囲にあることが必要であり、
最も好ましい範囲は、１０５オームから１０８オームで
ある。

なお、表面電気抵抗率は、幅と長さがそれぞれ１Ｃ１ｒ
Ｌの導電性シートの表面電気抵抗を示す物理量として定
義される値であり、ＪＩＳＣ２３１８の体積抵抗率の測
定に準じて測定される。

絶縁性基体１の表面に、島状導電性微粒子を形成する方
法として、スパッタリング、真空蒸着、イオンブレーテ
ィング、メッキなどを用いることができる。

中でも、表面電気抵抗を大面積にわたって均一に形成す
るためには、スパッタリングが最も適する。

スパッタリング方法としては、直流スパッタリング、高
周波スパッタリングのいずれもが使用でき、また、三極
スパッタリング、四極スパッタリング、プラズマスパッ
タリング、マグネトロンスパッタリングなど、改良され
たスパッタリング方法も全て使用することができる。

導電層を、互いに分離した島状微粒子とするためには、
導電層の被着形成時に、絶縁性基体表面の温度を上昇さ
せ導電層を収縮させる方法、電子・イオン等の荷電粒子
線を基体表面に衝突させる方法などを採用できるし、被
膜の形成後、基体を縦および／あるいは横方向に延伸す
る方法、基体を加熱する方法なども採用することができ
る。

いずれにせよ、互いに分離した導電性粒子の平均粒子面
積は、放電破壊の防止、および、特に解像度の高い静電
記録体を得る目的のために、０．０１平方ミクロン以下
、最も好ましくは０．００１平方ミクロン以下とするこ
とが必要である。

平均粒子面積の下限は特に限定を受けないが、実用上は
１０−５平方ミクロン以上が好ましい。

かかる構成において、誘電層表面に記録される静電潜像
は誘電層表面方向にひろがることなく、ミクロンオーダ
での記録が可能となる。

なお、導電層を構成する島状微粒子は、３０万倍程度の
電子顕微鏡によって写真撮影することができ、この撮影
像をもとに、イメージアナライザーコンピュータ（Ｉｍ
ａｎｃｏ社、ＱＵＡＮＴＩＭＥＴ７２０）を用いて、個
々の粒子の粒子面積を容易かつ正確に測定することがで
きる。

ここで言う、平均粒子面積は、測定した個々の粒子の粒
子面積の総和を測定した粒子数で除した値で定義される
値である。

該島状導電性微粒子層上に、誘電体層３が形成される。

該誘電体層３は、静電記録の際の電荷を表面に蓄積する
ために必要であり、このため、該誘電体層の体積抵抗率
は、少なくとも１０１２オーム・傭以上、好ましくは１
０１４オーム・ｃｘ以上とすることが必要である。

体積抵抗率はＪＩＳ Ｃ２３１８に準じて測定される。

該誘電体層としては、ガラス、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ｚ
ｎＯ１Ａ１□０３、ＢａＴｉＯ３などの無機誘電物質、
ポリエステル、ポリカーボネート、ポリメチルメタアク
リレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド
、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリテトラフルオロ
エチレン、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル酸エ
ステルなどの有機誘電物質、あるいは、無機誘電物質粉
末と有機誘電物質の混合体などが使用できるが、これら
以外の誘電物質を使用することも可能である。

該誘電体層３の形成方法としては、真空蒸着、スパッタ
リング、溶液塗布法、貼り合わせ方などを用いることが
できる。

該誘電体層の誘電率が大きいほど、表面電荷を大きくで
きるため好ましく、比誘電率で２．０以上、好ましくは
、２．５以上のものが適当である。

一方、該誘電体層の厚さは、それぞれの用途に応じて選
択され、絶縁破壊の問題からみて１％以上とすることが
好ましく、解像度の点からは、２０μ以下とすることが
好ましいが、必ずしもこれに限定されるわけではない。

第２図は、本発明に基づく他の一実施態様を示すもので
ある。

図において、絶縁性基体を兼ねた誘電体層４の裏面に、
ロジウム、パラジウム、イリジウム、白金等から成り、
表面電気抵抗率が１０４オームから１０９オームの面内
に島状に分散してなる導電性微粒子の導電層５が直接被
着形成されている。

かかる構成の静電記録体においても、第１図に示した静
電記録体と同様に使用することができる。

これらの構成を持つ静電記録体上に、針状電極、あるい
は、ナイフ状電極などを用いて、それぞれの電気信号に
対応した静電信号が、潜像として蓄積記録される。

記録された静電信号は、検出ヘッドを用いて、電気信号
の再生を行なうことができるし、また、静電電荷と異符
号のトナーなどを用いて、顕像とすることができる。

かかる静電記録体は、ファクシミリ、ＴＶ画像の再生、
特にＴＶ静止画像の再生、複写印刷等、長期間にわたっ
て繰返し静電記録を行なう用途に特に有効に利用するこ
とができる。

以下、本発明の実施例について詳述する。

実施例 に 軸延伸したポリエチレンテレフタレートフィルム（厚さ
１００μ）の上に、純度９９．９％の白金をフィルム表
面に島状に分散した微粒子状に、表面電気抵抗率が１０
７オームとなるようスパッタリングにより付着した。

スパッタリングは、アルゴン圧力８×１Ｏ−２Ｔ ｏｒ
ｒの真空装置内にて、白金電極側にマイナス３ＫＶの直
流電圧を印加し、放電電流を０．５ｍＡ／７に設定して
、放電時間を制御することにより行なった。

このとき、白金を島状に分散した微粒子状とするため、
フィルム表面に１０１４個／ｃａ−ｓｅｅの電子衝撃を
行なった。

得られた白金導電層は、電子顕微鏡およびイメージアナ
ライザーコンピュータによる測定により、平均粒子面積
が ８×１０−５平方ミクロンの互いに分離した島状構
造となっていることが確認できた。

一方、下記の混合組成物を、アルミナボールを用いたボ
ールミル装置で２４時間混合粉砕して、均一分散液を調
整した。

線状飽和ポリエステル樹脂 （東洋紡（社）製”バイロン”１００重量部＃２０） 酸化チタン １５重量部メチルエチ
ルケトン ３００重量部トルエン
２００重量部前記島状導電層上に、該分散液を
ドクターナイフ塗布装置を用いて、乾燥固形分が４′？
／ｒｒｌとなるよう塗布乾燥して誘電体層を形成し、静
電記録体を得た。

これを２５℃、６０％ＲＨの雰囲気にて、白金層を対向
電極として、フィルムを移送しつつ、誘電体表面に全面
にわたって４０００Ｖの放電を１０００回行なったが、
誘電体層の絶縁破壊は全く発生しなかった。

また、このあとトナーによる現像処理を行なって、光学
式濃度計（富士写真フィルム■製、デンシトメータ、タ
イプＰ−２）を用い画像濃度を測定した結果、画像濃度
は１．８を示した。

実施例 ２ 実施例１で用いたと同じ基板フィルム上に、純度９９．
９％のパラジウムを実施例１と同様の方法でスパッタリ
ングした。

このとき、基板フィルム表面は、赤外線ヒータで表面温
度を８０℃に制御し、平均粒子面積が２Ｘ１０−’平方
ミクロン、表面電気抵抗率１０６オームの島状に分散し
たパラジウム粒子よりなる導電層を得た。

この導電層上に実施例１と同様に、誘電体層を塗布形成
し、誘電体表面全面にわたって３０００Ｖの放電を１０
００回行なったが、該重体層の絶縁破壊は全く発生せず
、トナー現像後の画像濃度も１．５と良好であった。

実施例 ３ 二輪延伸したポリエチレンテレフタレートフィルム（厚
さ１２μ）および、ポリカーボネートフィルム（厚さ１
２μ）の上に、実施例１と同一の方法にて、純度９９．
９％のパラジウムをスパッタリングして、表面電気抵抗
率が、それぞれ１０オームのほぼ均一な導電層を得た。

これを延伸機にかげて、はじめ横方向に、次いで縦方向
にそれぞれ１２〜１５％延伸し、導電層に亀裂を発生さ
せ、表面電気抵抗率が１０５オームとなるようにした。

電子顕微鏡観察によりパラジウムは、平均粒子面積が８
×１０−３平方ミクロンの島状構造となっていることが
確認できた。

これらのフィルムのパラジウム層を対向電極として、パ
ラジウムを被着していないフィルム表面に、ナイフ形記
録電極を用いて周波数ＩＭＨｚ で、ピーク電圧が５０
０■の交流波形を記録し、フィルム表面の静電信号を検
出ヘッドにより再生した。

フィルムは、円形ターンテーブル上に、電極層を下にし
て固定し、毎秒３０回転で回転させた。

フィルム表面の記録信号の変化は、記録電極に対向させ
て配置した検出ヘッドを通してシンクロスコープを通し
て観察した。

いずれの場合も、フィルムの絶縁破壊はな（、再現性の
良い記録波形が観察された。

比較実施例 に 軸延伸したポリエチレンテレフタレートフィルム（厚さ
１００μ）の上に、純度９９．９％のアルミニウムを抵
抗加熱法の真空蒸着機で、表面電気抵抗率が１オームと
なるよう一様に蒸着した。

アルミニウムは電子顕微鏡により、面内に均一に被着し
ていることを確認した。

このフィルムのアルミニウム上に、実施例１で用いたと
同じ方法で、誘電体層を塗布乾燥し、固形分が４ ｋ
／ｒｔｌ：の記録層をもつ静電記録体を得た。

これを用いて実施例１と同じ方法で４０００Ｖの放電を
５００回行なったが、火花放電の発生により、５個／１
ｏｃｒ７ｔ、の絶縁破壊が発生した。

また、トナー現像後の画像濃度も０．８と低かった。

比較実施例 ２ 比較実施例１で用いたアルミニウム蒸着フィルム上に、
カーボンブラック粉末を１５重量％含む線状ポリエステ
ル樹脂混合溶液を途布乾燥し、表面電気抵抗率が１０７
オームで、厚さが６μの半導電性中間層を形成した。

この上に、実施例１と同じ方法で誘電体層を４ ？ ／
ｍ″となるよう塗布形成し、静電記録体を得た。

これを用いて、実施例１と同じ方法で、放電記録を行な
おうとしたが、放電電圧２０００Ｖ以上では、火花放電
による中間導電層の絶縁破壊が生じた。

実施例４および比較実施例３ 二軸延伸したポリエチレンテレフタレートフィルム（厚
さ７５μ）の上に、純度がそれぞれ９９．９％以上の白
金、銅、アルミニウムを、電子ビームを用いた方法で真
空蒸着し、実施例３と同一の延伸機を用いて、表面電気
抵抗率が１０５オームの島状導電層を得た。

平均粒子面積は、白金、銅、アルミニウムについてそれ
ぞれ４×１０−３．５Ｘ１０ ” ３Ｘ１０−３平
方ミクロンであった。

これらの導電層上に、下記の混合組成物から成る均一分
散液を、ドクターナイフ塗布装置を用いて、乾燥固形分
が６１／−となるよう塗布乾燥して、静電記録体を得た
。

アクリル酸エステルメタクリ ル酸エステルコポリマー （東し■製パコータツクスｕ ］、 ＯＯ重量＠Ｖｒ
Ｌ）（６０８ 酸化亜鉛 トルエン 酢酸ブチル ２０重量部 ３００重量部 ３００重量部 これを、導電層を対向電極として、誘電体表面に＋５０
０Ｖの電圧印加を行ない静電記録し、次いで、−５００
Ｖの電圧印加により記録像を消去するという多数回の繰
り返し記録−消去テストを行ない、最後に＋５００■の
電圧印加後、トナーによる現像処理を行なって、光学濃
度計により画像濃度を測定した。

画像濃度の測定結果を第３図に示す。

図中、Ａは白金電極を用いたもの、Ｂは銅、Ｃはアルミ
ニウムの場合を示す。

白金の場合は、１００００回以上の繰り返し記録に際し
ても、画像濃度の低下は殆どみもれなかった。

銅およびアルミニウムの場合は、記録回数が１００回以
上となると画像濃度が低下した。

【図面の簡単な説明】

第１図、および第２図は、本発明の一実施態様を示す。 第３図は、本発明および、比較例の静電記録体での、繰
り返し記録時の画像濃度を比較して示す。 １：絶縁性基体、２：島状微粒子より成る導電層、３：
誘電層、４：絶縁性基体を兼ねた誘電層、５：島状微粒
子より成る導電層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 絶縁性基体、導電層、および、誘電層から成る静電
   記録体において、該導電層が、ロジウム、パラジウム、
   イリジウム、白金から戒る群から選ばれた少な（とも一
   種以上の金属を主体とした材料から構成され、該導電層
   の表面電気抵抗率が１０４オームから１０９オームの範
   囲にあり、かつ、該導電層が、平均粒子面積０．０■平
   方ミクロン以下の互いに分離した島状微粒子より戒るこ
   とを特徴とする静電記録体。