DE19525786A1

DE19525786A1 - Verfahren und Einrichtung zur Bilderzeugung

Info

Publication number: DE19525786A1
Application number: DE19525786A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Kubota
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1994-07-27
Filing date: 1995-07-14
Publication date: 1996-02-08
Anticipated expiration: 2015-07-15
Also published as: US5604569A; DE19525786C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Herstellen eines latenten Bilds auf der Oberfläche eines Körpers zum Herstellen latenter Bilder sowie zum Entwickeln des latenten Bilds. Das Verfahren und die Einrichtung sind z. B. bei Druckern, Kopiergeräten, Faksimilegeräten und anderen Geräten anwendbar.

Bei elektrophotographischen Druckgeräten, die in großem Um fang in die Praxis eingeführt sind, wurden verschiedene An strengungen unternommen, um die Bilderzeugungsprozesse zu vereinfachen.

Zum Beispiel ist in der Veröffentlichung 302274/1989 (Toku kaihei 1-302274) zu einer Japanischen Patentanmeldung ein Verfahren offenbart, bei dem ein Körper 50 zum Erzeugen la tenter Bilder mit einer ferroelektrischen Schicht 51 auf seiner Oberfläche und ein Thermokopf 52 verwendet werden, und bei dem unter Ausnutzung der Tatsache, daß sich die Di elektrizitätskonstante der ferroelektrischen Substanz mit der Temperatur ändert, ein elektrostatisches latentes Bild erzeugt wird. Anders gesagt, wird bei diesem Verfahren zum Herstellen elektrostatischer latenter Bilder Information da durch in die ferroelektrische Schicht 51 eingeschrieben, daß dafür gesorgt wird, daß der Thermokopf 52 örtliche Tempera turänderungen in dieser vornimmt. Unmittelbar nachdem Infor mation in sie eingeschrieben wurde, wird der beschriebene Teil durch eine Koronaladeeinrichtung 53 geladen. Da die Di elektrizitätskonstante der ferroelektrischen Schicht 51 da bei abhängig von der Temperatur geändert ist, wird das elek trische Potential der Trommeloberfläche des Körpers 50 zum Erzeugen latenter Bilder, hervorgerufen durch die Ladung, in erwärmten Teilen kleiner und wird in den anderen Teilen re lativ größer. So wird ein elektrostatisches latentes Bild unter Verwendung dieser Temperaturdifferenzen erzeugt. Der Effekt, der auf Temperaturänderungen hin elektrische Poten tiale an der Oberfläche hervorruft, wird als pyroelektri scher Effekt bezeichnet. Durch dieses Verfahren wird die Lebensdauer des Körpers 50 zum Erzeugen latenter Bilder ver längert, da keine Belichtungseinrichtung erforderlich ist.

Indessen offenbaren, wie in den Fig. 8 und 9 dargestellt, die japanischen Patentveröffentlichungen 4900/1990 (Tokuko hei 2-4900) und 64864/1991 (Tokukohei 3-64864) ein Verfah ren, bei dem Ladungsträger e dadurch in einer photoleitenden Schicht 62 oder 72 erzeugt werden, daß Licht L von der Rück seite einer transparenten Elektrode 61 oder 71 her einge strahlt wird und ein Bild dadurch erzeugt wird, daß leiten der Toner 63 oder 73 angezogen wird, in den Ladungsträger injiziert wurden. Der leitende Toner 63 oder 73, der bei dieser Bilderzeugung verwendet wird, zeigt Magnetismus, und er wird mittels einer durch einen Magnet 64, eine Magnetwal ze 74 oder andere Teile ausgeübten magnetischen Kraft zu an ziehenden Bereichen hin transportiert.

Beim erstgenannten Verfahren unter den vorstehend genannten herkömmlichen Bilderzeugungsverfahren, bei dem Änderungen der Dielektrizitätskonstante in einer ferroelektrischen Sub stanz, hervorgerufen durch Temperaturänderungen, verwendet werden, ist es jedoch erforderlich, einen teuren Thermokopf 52 und eine Ladeeinrichtung wie eine Koronaladeeinrichtung 53 zur Verwendung zusammen mit dem Körper 50 zum Erzeugen latenter Bilder anzubringen. Daher besteht bei dieser Ein richtung die Schwierigkeit, eine Kostenverringerung zu er zielen.

Ferner ist es beim letztgenannten Verfahren erforderlich, dafür zu sorgen, daß der als Entwickler dienende leitende Toner 63 oder 73 Leitfähigkeit und Magnetismus aufweist. Dies erhöht die Kosten des Entwicklers, was zu hohen Kosten des Bilderzeugungsprozesses führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zur Bilderzeugung anzugeben, die einen ver einfachten Bilderzeugungsprozeß verwenden, um dadurch eine kompakte und billige Bilderzeugungseinrichtung zu ermögli chen.

Diese Aufgabe ist hinsichtlich des Verfahrens durch die Leh re von Anspruch 1 und hinsichtlich der Einrichtung durch die Lehre von Anspruch 5 gelöst.

Wie oben beschrieben, ist es erforderlich, die Temperatur einer Schicht aus pyroelektrischem Material zu ändern, damit sich der pyroelektrische Effekt dieser Schicht zeigt. Beim vorliegenden Bilderzeugungsverfahren wird dies dadurch er zielt, daß eine Spannung an die transparente Elektroden schicht und die Elektrodenschicht angelegt wird, um joule sche Wärme in dem von der Lichtquelle bestrahlten Bereich der photoleitenden Schicht zu erzeugen. Hierbei ist die zum Erzeugen dieser Jouleschen Wärme verwendete Spannung eine niedrige Spannung, z. B. in der Größenordnung von 200 V. So ermöglicht es das vorliegende Bilderzeugungsverfahren, die Kosten des Bilderzeugungsprozesses zu verringern, da es we der eine Erwärmungseinrichtung wie einen teuren Thermokopf noch eine Ladeeinrichtung zur Verwendung mit dem Körper zum Erzeugen latenter Bilder benötigt, und da es keinen teuren Entwickler verwendet, der Leitfähigkeit und Magnetismus zeigt.

Für ein vollständigeres Verständnis der Art und der Vorteile der Erfindung ist auf die folgende detaillierte Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen Bezug zu neh men.

Fig. 1 ist eine schematische Seitenansicht eines Druckers, bei dem ein Bilderzeugungsverfahren gemäß einem Ausführungs beispiel der Erfindung angewandt ist.

Fig. 2 ist ein Kurvendiagramm, das die Charakteristik des Zustands spontaner Polarisation einer Schicht aus pyroelek trischem Material in Abhängigkeit von der Temperatur zeigt, wie beim vorstehend angegebenen Bilderzeugungsverfahren ver wendet.

Fig. 3(a) ist eine schematische Schnittansicht durch eine Entwicklungseinrichtung, wie sie beim vorstehend genannten Bilderzeugungsverfahren verwendet wird.

Fig. 3(b) ist eine schematische perspektivische Ansicht der ebengenannten Einrichtung.

Fig. 4 ist eine erläuternde Zeichnung, die den geladenen Zustand eines kolloidalen Teilchens und der elektrischen Verteilung in dessen Umgebung in einem Flüssigentwickler zeigt, wie beim obengenannten Bilderzeugungsverfahren ver wendet.

Fig. 5 ist eine Zeichnung zum Erläutern des Bilderzeugungs prinzips beim obenangegebenen Bilderzeugungsverfahren.

Fig. 6 ist eine schematische Seitenansicht eines Druckers, bei dem ein Bilderzeugungsverfahren gemäß einem anderen Aus führungsbeispiel der Erfindung angewandt ist.

Fig. 7 ist eine schematische Seitenansicht eines Druckers, bei dem ein herkömmliches Bilderzeugungsverfahren angewandt ist.

Fig. 8 und 9 sind erläuternde Zeichnungen zu anderen bekann ten Bilderzeugungsverfahren.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 5 erörtert die folgende Beschreibung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Obwohl das Verfahren und die Einrichtung gemäß der Erfindung allge mein auf verschiedene Bilderzeugungseinrichtungen wie Drucker, Kopiergeräte und Faksimilegeräte anwendbar sind, die einen Körper zum Erzeugen latenter Bilder verwenden, erör tert das vorliegende Ausführungsbeispiel einen Fall, bei dem das Verfahren auf einen Drucker angewandt ist.

Wie in Fig. 1 dargestellt, verfügt ein Drucker, der das Bilderzeugungsverfahren des vorliegenden Ausführungsbei spiels nutzt, über einen Körper 1 zum Erzeugen latenter Bil der, bei dem es sich um eine drehbare, zylindrische Trommel handelt. Der Körper muß jedoch nicht notwendigerweise eine zylindrische Trommel sein, sondern er kann z. B. bandförmig ausgebildet sein. Er besteht aus einem transparenten, zylin drischen Träger 2 aus transparentem Kunststoff, transparen tem Glas oder anderen Materialien und aus Filmschichten, nämlich einer transparenten Elektrodenschicht 3, einer pho toleitenden Schicht 4, einer Elektrodenschicht 5 und einer Schicht 6 aus pyroelektrischem, genauer gesagt, ferroelek trischem Material, die in dieser Reihenfolge auf den Träger 2 aufgestapelt sind. Die Erfindung verwendet ein Verfahren, das den Effekt nutzt, daß die Schicht 6 aus pyroelektrischem Material, genauer gesagt, ferroelektrischem Material, ihre Dielektrizitätskonstante abhängig von Temperaturänderungen ändert, wodurch Ladungen an ihrer Oberfläche entstehen, was als pyroelektrischer Effekt bezeichnet wird.

Die transparente Elektrodenschicht 3 wird durch Dampfnieder schlagung von ITO (Indiumzinnoxid) hergestellt. Die photo leitende Schicht 4, die vorhanden ist, um beim Empfang von Licht von einem LED-Array 8 Ladungsträger zu erzeugen, be steht vorzugsweise aus anorganischem Material wie ZnO, CdS oder amorphem Silizium, und zwar wegen der Wärmebeständig keit. Die Filmdicke der photoleitenden Schicht beträgt z. B. 0,5 bis 5 µm, jedoch ist es um so besser, je geringer die Filmdicke ist, und zwar wegen des Wärmeübertragungs-Wir kungsgrads auf die Schicht 6 aus pyroelektrischem Material. Hierbei kann als Bildungsverfahren für die photoleitende Schicht 4 ein Sputterverfahren, CVD-Verfahren oder anderes bekanntes Verfahren verwendet werden. Ferner wird die Elek trodenschicht 5 als Dampfniederschlagungsfilm aus z. B. Alu minium hergestellt.

Wie vorstehend beschrieben, besteht die Schicht 6 aus pyro elektrischem Material, um den pyroelektrischen Effekt auszu nutzen. Wie in Fig. 2 dargestellt, ist dies ein Effekt, bei dem sich die Größe der Polarisation des dielektrischen Mate rials mit der Temperatur ändert (dargestellt durch eine durchgezogene Linie in Fig. 2), und die Änderung ΔP zwischen der spontanen Polarisation Ps bei Raumtemperatur und der Polarisation bei einer erhöhten Temperatur wird als elektri sches Oberflächenpotential beobachtet. Hierbei ist die spon tane Polarisation als Zustand bezeichnet, bei dem Polarisa tion im Material selbst, ohne Einfluß durch ein externes elektrisches Feld auftritt, d. h. als Zustand, bei dem die Zentren positiver und negativer Ladungen versetzt sind. Nor malerweise wird die spontane Polarisation durch eine Ladung neutralisiert, die an der Oberfläche eines pyroelektrischen Materials angezogen wird. Wenn sich die Stärke der spontanen Polarisation bei einer Temperaturänderung ändert, erscheint die Änderung ΔP als Oberflächenladung.

Was die Bedingungen für das pyroelektrische Material be trifft, das die erforderliche und ausreichende Ladungsmenge erzeugen kann, ist es erforderlich, daß es bei Raumtempera tur einen großen Wert Ps der spontanen Polarisation aufweist und es auch einen Curiepunkt Tc aufweist, der z. B. im Be reich nicht unter 100°C bis nicht über 200°C liegt.

Genauer gesagt, wird dann, wenn der Curiepunkt Tc zu niedrig liegt, die Funktion der Schicht 6 aus pyroelektrischem Mate rial zu empfindlich auf Änderungen in der Betriebsumgebung der Einrichtung, und wenn z. B. ein Material verwendet wird, dessen Curiepunkt Tc unter 100°C liegt, entstehen gegenüber der Raumtemperatur nur Temperaturdifferenzen in der Größen ordnung von höchstens 70°C. Darüber hinaus verliert ein pyroelektrisches Material, wenn es einmal einem Temperatur anstieg auf nicht weniger als einen Curiepunkt Tc unterzogen wurde, seine spontane Polarisation und gelangt in einen Zu stand, in dem es seine spontane Polarisation selbst dann dicht wiedererlangt, nachdem die Temperatur gefallen ist. Daher neigen Materialien mit zu niedrigem Curiepunkt Tc zu dieser Schwierigkeit.

Wenn dagegen der Curiepunkt Tc zu hoch ist, ist mehr Ein gangsenergie erforderlich, was zu nachteiligen Auswirkungen führt, wie einer Verschlechterung des thermischen Ansprech verhaltens und einer Materialbeeinträchtigung. Im Fall von Materialien, deren Curiepunkt 200°C überschreitet, kann die Grenze der Wärmebeständigkeit der photoleitenden Schicht 4 überschritten werden, wobei sich jedoch eine ausreichende Differenz gegenüber der Raumtemperatur ergibt. Da der pyro elektrische Koeffizient in der Nähe der Raumtemperatur ziem lich klein ist, besteht ferner die Tendenz, daß sich der Wirkungsgrad verringert. Daher werden als Material für die Schicht 6 aus pyroelektrischem Material beim vorliegenden Ausführungsbeispiel vorzugsweise solche ausgewählt, deren Curiepunkt Tc nicht unter 100°C und nicht über 200°C liegt.

Genauer gesagt, bestehen die Filme aus pyroelektrischem Ma terial, die für die Schicht 6 aus pyroelektrischem Material verwendet werden, z. B. aus folgendem: einem anorganischen, ferroelektrischen Film aus Bleititanatzirkonat (PZT:PbZr_0,5Ti_0,5O_0,3) oder anderen Materialien; einem anor ganischen, ferroelektrischen Film aus Polyvinylidenfluorid (PVDF) oder anderen Materialien; oder einem Film aus einem Verbundmaterial wie PVDF/PZT, bei dem feine Pulver aus Blei titanatzirkonat in Polyvinylidenfluorid in Filmform mit einer Dicke von 3 bis 20 µm dispergiert sind, was mittels eines Sputterverfahrens und eines CVD-Verfahrens erfolgt (siehe "Ferro-Dielectric Thin Film Technology: Pyroelectric Thin-Film Materials; Section 3.2" von Shiozaki, veröffent lich von Science Forum Co. Ltd.). Die Schicht 6 aus pyro elektrischem Material, die aus solchen Filmen besteht, zeigt aufgrund ihres pyroelektrischen Effekts ein elektrisches Oberflächenpotential im Bereich von 20 bis 200 V.

Außerdem erfolgt im vorstehend genannten Körper 1 zum Erzeu gen latenter Bilder die Filmausbildung für die jeweiligen Filme durch ein Sputter- oder CVD-Verfahren. Jedoch soll keine Beschränkung auf diese Verfahren für die Filmherstel lung bestehen, sondern es können andere Verfahren, wie ein Beschichtungsverfahren, verwendet werden. Zum Beispiel kann der Körper 1 zum Erzeugen latenter Bilder wie folgt herge stellt werden: ein Glasrohr mit einer Dicke von ungefähr 8 mm wird als transparenter zylindrischer Träger 2 bereitge stellt, und auf seiner Oberfläche wird ITO mit einer Dicke von z. B. 2 µm als transparente Elektrodenschicht 3 aus dem Dampf niedergeschlagen. Dann wird diese Oberfläche mit einem Anstrich beschichtet, in dem ein Pulver aus Zinkoxid für Elektrophotographiezwecke, ein Verstärkungspigment und ein Bindemittelharz dispergiert wurden, und dieser wird getrock net, um die photoleitende Schicht 4 zu erzeugen. Danach wird Aluminium mit einer Dicke von 1 µm aus dem Dampf niederge schlagen, um die Elektrodenschicht 5 herzustellen. Auf diese wird ein Anstrich aufgetragen, der durch Dispergieren feiner PZT-Teilchen in PVDF hergestellt wurde, und dieser wird ge trocknet, um die Schicht 6 aus pyroelektrischem Material herzustellen.

Wie in Fig. 1 dargestellt, ist eine Spannungsquelle 7 vor handen, um eine vorgegebene Spannung an die transparente Elektrodenschicht 3 und die Elektrodenschicht 5 anzulegen, damit an einer durch Licht bestrahlten Stelle der photolei tenden Schicht 4 Wärme erzeugt wird.

Ferner ist innerhalb des transparenten, zylindrischen Trä gers 2, d. h. innerhalb des Körpers 1 zum Erzeugen latenter Bilder, ein LED-Array 8 angeordnet, das als Lichtquelle zum Emittieren von Licht abhängig von Information als Drucksig nalen dient. Anstelle des LED-Arrays 8 kann zwar ein Laser verwendet werden, jedoch ist es bevorzugt, das LED-Array 8 zu verwenden, um die Einrichtung kompakt zu machen.

Darüber hinaus ist an einer Stelle außerhalb des Körpers 1 zum Erzeugen latenter Bilder, die der Fläche, die durch das Licht vom LED-Array 8 beleuchtet wird, eine Entwicklungsein richtung 9 angebracht, die als Entwicklerzuführeinrichtung dient. Die Entwicklungseinrichtung 9 beherbergt Flüssigent wickler 14, den sie zu ihrer Oberfläche führt, die dem Kör per 1 zum Erzeugen latenter Bilder zugewandt ist. Wie in den Fig. 3(a) und 3(b) dargestellt, ist die Entwicklungseinrich tung 9 mit einer Entwicklungswalze 11, einer Schneide 12, einer Sprühdüse 13 und anderen Teilen versehen, die im obe ren Bereich ihres Gehäuses 10 untergebracht sind. Der Flüs sigentwickler 14 befindet sich in in einen porösen Körper 15 imprägniertem Zustand in der Entwicklungseinrichtung 9. In der Entwicklungseinrichtung 9 wird der Flüssigentwickler 14 durch die Sprühdüse 13 zur Schneide 12 gesprüht und durch diese so geführt, daß sich an der Oberfläche der Entwick lungswalze 11 eine Flüssigentwicklerschicht 16 ausbildet.

Ferner ist, wie in Fig. 1 dargestellt, an der Seite entge gengesetzt zur Drehrichtung des Körpers 1 zum Erzeugen latenter Bilder in bezug auf die Entwicklungseinrichtung 9 ein Resttonerkasten 17 angebracht. Der Resttonerkasten 17 kratzt unter Verwendung einer Reinigungsschneide 18 aus Hartgummi oder einem anderen Material in Kontakt mit dem Körper 1 zum Erzeugen latenter Bilder Restentwickler 14 ab und sammelt diesen.

Darüber hinaus ist an der Seite des Körpers 1 zum Erzeugen latenter Bilder in Drehrichtung in bezug auf die Entwick lungseinrichtung 9 eine Papiertransporteinrichtung 19 ange bracht. Diese transportiert ein Blatt Papier 20, während dieses in Kontakt mit der Schicht 6 aus pyroelektrischem Ma terial des Körpers 1 zum Erzeugen latenter Bilder bleibt.

Wie vorstehend beschrieben, verwendet das Ausführungsbei spiel Flüssigentwickler 14 als Entwickler. Dieser Flüssig entwickler 14 ist ein kolloidales Material, das z. B. zumin dest aus einem isolierenden Lösungsmittel, farbigen Mate rialteilchen und einem Ladungssteuerungsmittel besteht. Als Flüssigentwickler 14 können im Stand der Technik wohlbekann te Naßentwickler verwendet werden, und zum Beispiel werden allgemein unpolare Isoparaffin-Kohlenwasserstoffe oder ande re Materialien als isolierendes Lösungsmittel verwendet. Als farbige Materialteilchen können solche verwendet werden, die durch Einkneten von Ruß in Polyethylenharzteilchen herge stellt werden, und diese werden in dispergiertem Zustand zu sammen mit dem Ladungssteuerungsmittel verwendet. Der mitt lere Teilchendurchmesser der kolloidalen Teilchen beträgt 0,2 µm. Hierbei bezeichnet Kolloid ein Material, in dem fei ne Teilchen mit Durchmessern von praktisch nicht mehr als 0,5 µm in einem Lösungsmittel dispergiert sind.

Darüber hinaus sind die kolloidalen Teilchen so geladen, daß sie eine mittlere Ladungsmengen im Bereich von 10^-17 bis 10^-16 Coulomb aufweisen, und, wie in Fig. 4 dargestellt, sind sie im isolierenden Lösungsmittel negativ aufgeladen und aufgrund der abstoßenden Kräfte dispergiert, die sich wegen des Ladungszustands zwischen ihnen zeigen. Außerdem sind Lösungsmittelmoleküle in der Nähe der Kolloidteilchen positiv geladen. Der Flüssigentwickler 14 hat die folgenden Eigenschaften:

(1) Es ist nicht erforderlich, einen Ladevorgang unter Ver wendung einer Ladeeinrichtung vorzunehmen.
(2) Der Teilchendurchmesser ist ungefähr um den Faktor 10 kleiner als der eines Pulvers; dies ermöglicht die Herstel lung von Bildern mit hoher Auflösung.
(3) Es ist leicht möglich, die Ladungsmenge der Teilchen dadurch zu ändern, daß ein Ladungssteuerungsmittel zugegeben wird. Dies ermöglicht es, die Ladungsmenge auch dann zu er höhen, wenn latente Bilder mit niedriger Spannung entwickelt werden.

Ein weiterer Grund, weswegen das vorliegende Ausführungsbei spiel keinen Pulverentwickler, sondern den Flüssigentwickler 14 verwendet, ist der, daß die Flüssigkeit beim Zuführen, Transportieren, Rühren, Einstellen der Tonerdichte und ande ren Prozessen leichter handhabbar ist als ein Pulver. Dar über hinaus erfolgten in den letzten Jahren hinsichtlich Tintezuführeinrichtungen für Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerä te verschiedene Verbesserungen, und Flüssigprozesse wurden verhältnismäßig einfacher als Pulverprozesse. Zum Beispiel kommt es, da der Flüssigentwickler 14 in den porösen Körper 15 imprägniert ist, selbst bei einer verkehrten Anordnung zu keiner Verunreinigung, weswegen einfache Handhabung erzielt ist.

Die folgende Beschreibung erörtert ein Bilderzeugungsverfah ren, wie es unter Verwendung eines Druckers mit der vorste hend angegebenen Anordnung ausgeführt wird.

Zunächst wird, wie in Fig. 1 dargestellt, in einem Zustand, in dem die Schicht 6 aus pyroelektrischem Material, die die Oberfläche des Körpers 1 zum Erzeugen latenter Bilder bil det, in Kontakt mit der Flüssigentwicklerschicht 60 auf der Entwicklungswalze 11 in der Entwicklungseinrichtung 9 steht, Licht, das für ein Druckmuster repräsentativ ist, durch das LED-Array 8 von der Rückseite des transparenten, zylindri schen Trägers 2 her auf diesen gestrahlt. So wird, wie es in Fig. 5 dargestellt ist, das Licht, das durch die transparen te Elektrodenschicht 3 hindurchgetreten ist, durch die pho toleitende Schicht 4 absorbiert. Dies erzeugt Ladungsträger in Form von Elektronen 4 und Löchern in der photoleitenden Schicht 4.

Dabei bewirkt eine Spannung, die durch die Spannungsquelle 7 an die Elektroden 3 und 5 angelegt wurde, daß ein elektri scher Strom durch denjenigen Bereich der photoleitenden Schicht 4 fließt, der der Lichtstrahlung ausgesetzt wurde, wodurch in diesem Bereich Joulesche Wärme erzeugt wird. Die Wärme wird durch die Elektrodenschicht 5 zur Schicht 6 aus pyroelektrischem Material geleitet, wodurch es dort zu einem Temperaturanstieg kommt. In dieser Schicht 6 aus pyroelek trischem Material tritt aufgrund des Temperaturanstiegs eine Oberflächenladung auf, und zwar aufgrund des pyroelektri schen Effekts, wie bereits anhand von Fig. 2 beschrieben, und so entsteht ein latentes Bild. Die Oberflächenladung er zeugt eine anziehende Kraft auf die geladenen, farbigen Ma terialteilchen im Flüssigentwickler 14. Daher werden die farbigen Materialteilchen 21 an die Oberfläche des Körpers 1 zum Erzeugen latenter Bilder gezogen, wodurch das latente Bild entwickelt wird. Der Körper 1 zum Erzeugen latenter Bilder wird in der Richtung des in Fig. 1 dargestellten Pfeils A gedreht, und das Entwicklerbild auf der Oberfläche dieses Körpers 1 wird im Kontaktbereich unmittelbar auf ein Blatt Papier 20 übertragen, das von der Papiertransportein richtung 19 transportiert wird.

Die folgende Beschreibung erörtert die Joulesche Wärme Q, wie sie, wie vorstehend beschrieben, in der photoleitenden Schicht 4 erzeugt wird. Wenn angenommen wird, daß die Span nung V ist, der Strom T ist, die Beleuchtungsfläche (Ober fläche entsprechend einem Pixelbereich) S ist und die Strom dichte J ist, ist die Joulesche Wärme Q, die in der photo leitenden Schicht 4 entsteht, durch die folgende Gleichung wiedergegeben:

Q = VI = VSJ.

Wenn angenommen wird, daß die Wärmekapazität im Beleuch tungsbereich C ist, ist der Temperaturanstieg θ durch die folgende Gleichung gegeben:

8 ≠ Q/C.

Es erfolgt nun einer Erläuterung für einen Prozeß zum Erhö hen der Temperatur eines Pixelbereichs bei einem Druckvor gang um 100°C, wobei konkrete Werte angegeben werden.

Es sei angenommen, daß die Beleuchtungsfläche (die Oberflä che eines Pixelbereichs) durch S = 10^-4 m × 10^-4 m = 10⁸ m² gegeben ist. Wenn z. B. PVDF/PZT als Material der Schicht 6 aus pyroelektrischem Material verwendet wird, beträgt die spezifische Wärme 2 Joule/Grad·g. Wenn angenommen wird, daß die Dichte 1 g/cm³ und die Filmdicke 10^-5 m sind, ist die Wärmekapazität des Belichtungsbereichs durch C = 2 Joule/ Grad gegeben. Wenn ZnO für die photoleitende Schicht 4 ver wendet wird, ist die elektrische Leitfähigkeit σ beim Ein strahlen von Licht wie folgt gegeben:

σ = 10^-8 Ω·cm.

Wenn angenommen wird, daß die photoleitende Schicht die Dicke d hat, ist der Widerstand R wie folgt gegeben:

R = 1/6·(d/S) = 10⁸ Ω.

Wenn die Spannung V = 200 V ist und die Beleuchtungszeit t = 1 ms ist, berechnet sich die Joulesche Wärme wie folgt:

Q = 2 × 10^-5 Joule.

Dies ermöglicht es, die Temperatur um 100°C zu erhöhen. Hierbei beträgt die Wärmeanwendungszeit nicht mehr als 1 ms, da der Pixelbereich, die Filmdicke und die spezifische Wärme klein sind.

Dieser Temperaturanstieg ruft an der Oberfläche der Schicht 6 aus pyroelektrischem Material eine Ladung hervor, die durch die Änderung ΔP wiedergegeben ist, wie sie wegen der Temperaturänderung hinsichtlich der spontanen Polarisation Ps entsteht. Wenn angenommen wird, daß der pyroelektrische Koeffizient γ ist, gilt die folgende Gleichung:

ΔP = γ × θ.

Da der pyroelektrische Koeffizient γ von PVDF/PZT 0,5 × 10^-8 Coulomb/cm²K ist, gilt:

ΔP = 5 × 10^-7 Coulomb/cm².

Daher beträgt die Oberflächenladung pro Pixel 0,05 nCoulomb. Dieser Wert ist das 50-fache der Ladungsmenge, die für einen Entwicklungsvorgang erforderlich ist. Wenn angenommen wird, daß für jedes Pixel die durch den pyroelektrischen Effekt hervorgerufene Oberflächenladungsmenge q ist, die elektro statische Kapazität C₀ ist und die Fläche und die Filmdicke S bzw. d sind, und wenn auch angenommen wird, daß die Di elektrizitätskonstante und die Permitivität des pyroelektri schen Materials ε_r bzw. ε_Osind, ist das erzeugte elektri sche Oberflächenpotential V durch die folgende Gleichung ge geben:

V = q/C₀ = q/(ε_rε_OS/d).

Daher ist dann, wenn bei einem pyroelektrischen Material aus PVDF/PZT ein Temperaturanstieg von 100°C erzeugt wird, das elektrische Oberflächenpotential V wie folgt gegeben:

V = 0,05 nC ÷ (100 × 10^-11 × (10^-4)²/10^-5) = 50 V.

So ist es möglich, 50 V als elektrisches Oberflächenpoten tial V der Schicht 6 aus pyroelektrischem Material zu erhal ten, wenn eine Spannung von 200 V an die transparente Elek trodenschicht 3 und die Elektrodenschicht 5 angelegt wird.

Wie vorstehend beschrieben, werden beim Bilderzeugungsver fahren gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dadurch Ladungsträger in der photoleitenden Schicht 4 erzeugt, daß Informationslicht unter Verwendung des LED-Arrays 8, das in nen im transparenten, zylindrischen Träger 2 liegt, Informa tionslicht auf diese photoleitende Schicht 4 gestrahlt wird. Dann wird durch Anlegen einer vorgegebenen Spannung an die transparente Elektrodenschicht 3 und die Elektrodenschicht 5 Joulesche Wärme im bestrahlten Bereich der photoleitenden Schicht 4 erzeugt. Die Wärme wird zur Schicht 6 aus pyro elektrischem Material auf einer dielektrischen Substanz ge leitet, und diese Schicht 6 unterliegt einer Temperaturände rung, wodurch aufgrund des pyroelektrischen Effekts eine La dung an ihrer Oberfläche erzeugt wird. Dieser Effekt führt zu einem elektrostatischen, latenten Bild an der Oberfläche der Schicht 6 aus pyroelektrischem Material. Dann wird das elektrostatische latente Bild dadurch entwickelt, daß der Flüssigentwickler 14, der so geladen ist, daß seine Polari tät umgekehrt zu der des elektrostatischen latenten Bilds ist, durch das letztere angezogen wird.

Wie gesagt, ist der Flüssigentwickler 14, der zum Entwickeln der Schicht 6 aus pyroelektrischem Material erzeugten Bilds verwendet wird, vorab so geladen, daß er umgekehrte Polarität zu der der Ladung aufweist, die in der Schicht 6 aus pyroelektrischem Material erzeugt wurde. Dies ermöglicht es, herkömmliche Ladeeinrichtungen zu beseitigen und auch magnetische Transporteinrichtungen zu beseitigen.

Daher vereinfacht diese Anordnung den Bilderzeugungsprozeß, wodurch die Einrichtung kompakt und mit verringerten Her stellkosten hergestellt werden kann.

Ferner besteht, da der Flüssigentwickler 14 nicht magnetisch ist, keine Schwierigkeit hinsichtlich einer Beeinträchtigung der Bildeigenschaften wie der Chrominanz und der Transpa renz, wie dies beim Vorliegen feiner ferromagnetischer Teil chen, wie von Eisenoxid, der Fall ist. Daher ist es möglich, ein Bilderzeugungsverfahren zu schaffen, das für Aufzeich nungsvorgänge mit hoher Auflösung sorgt, wobei unerwünschte Faktoren hinsichtlich der Bilderzeugungseigenschaften beseitigt sind, wie sie durch Entwickler hervorgerufen werden können.

Darüber hinaus verschwindet das auf der Schicht 6 aus pyro elektrischem Material des Körpers 1 zur Erzeugung latenter Bilder ausgebildete elektrostatische latente Bild, wenn die spontane Polarisation bei einem Abfallen der Temperatur zu rückkehrt, solange diese Schicht aus pyroelektrischem Mate rial nicht so erhitzt wird, daß sie Temperaturen über ihrer Curietemperatur beibehält. Da jedoch die Entwicklungsein richtung 9 an einer Außenposition angebracht ist, die von der Beleuchtungsfläche abgewandt ist, wird das elektrostati sche latente Bild direkt entwickelt, und nach der Entwick lung direkt auf das Blatt Papier 20 übertragen, wozu die Papiertransporteinrichtung 19 verwendet wird, die auf der Drehrichtungsseite des Körpers 1 zum Erzeugen latenter Bil der in bezug auf die Entwicklungseinrichtung 9 angebracht ist. So ist es möglich, auf einem Blatt Papier 20 ein Bild mit hoher Auflösung zu erzielen.

Ferner ist als Entwickler der Flüssigentwickler 14 verwen det, bei des es sich um ein kolloidales Material handelt, das zumindest aus einem isolierenden Lösungsmittel, farbigen Materialteilchen und einem Ladungssteuerungsstoff besteht. Das heißt, daß als Flüssigentwickler 14 im Stand der Technik wohlbekannte Naßentwickler verwendet werden können.

Die farbigen Materialteilchen im isolierenden Lösungsmittel im Flüssigentwickler 14 befinden sich in geladenem Zustand, und diejenigen derselben, die einer elektrophoretischen Kraft im Lösungsmittel unterliegen, werden aufgrund der La dung der Schicht 6 aus pyroelektrischem Material an diese angezogen. Dies ermöglicht es, Reibladungseinrichtungen zu beseitigen, wie sie für pulverförmige Entwickler erforder lich sind, wodurch der Bilderzeugungsprozeß weiter verein facht wird. So ist es möglich, die Einrichtung kompakt aus zubilden und auch die Herstellkosten zu verringern.

Da die Menge an Ladungen der farbigen Materialteilchen durch Zugabe des Ladungssteuerungsstoffs leicht verändert werden kann, ist es möglich, sogar latente Bilder niedriger Span nung dadurch zu entwickeln, daß die Ladungsmenge erhöht wird; dies ermöglicht es, die Ausführbarkeit des Bilderzeu gungsverfahrens zu verbessern.

Ferner ermöglicht es die Verwendung einer ferroelektrischen Substanz der Herstellung der Schicht 6 aus pyroelektrischem Material, die spontane Polarisation Ps zu verbessern, die zum Hervorrufen des pyroelektrischen Effekts genutzt wird. Im Ergebnis kann der Temperaturanstieg beim Erzeugen von Ladungen in der Schicht 6 aus pyroelektrischem Material mi nimiert werden, und so wird die Spannung minimiert, die an die transparente Elektrodenschicht 3 und die Elektroden schicht 5 anzulegen ist. Anders gesagt, kann die Menge er zeugter Oberflächenladungen, die von der Temperatur abhängt, erhöht werden. Daher vereinfacht diese Anordnung den Bild erzeugungsprozeß, wodurch die Einrichtung kompakt und auch mit verringerten Kosten hergestellt werden kann.

Darüber hinaus ist der Körper 1 zum Erzeugen latenter Bilder beim vorliegenden Ausführungsbeispiel zylinderförmig ausge bildet, und das LED-Array 8 ist innerhalb dieses zylindri schen Aufbaus untergebracht. Dadurch ist das gesamte Druc kergerät kompakt.

Ferner ist beim vorliegenden Ausführungsbeispiel die Reinigungs schneide 18 zum Reinigen der Schicht 6 aus pyroelektri schem Material auf derjenigen Seite angebracht, die in Dreh richtung des Körpers 1 zum Erzeugen latenter Bilder der Ent wicklungseinrichtung 9 gegenüberliegt.

Diese Anordnung ermöglicht es, die Oberfläche des Körpers 1 zum Erzeugen latenter Bilder, der auf zyklische Weise ver wendet wird, vor dem nächsten Schreibprozeß zu reinigen. Daher ist es möglich, einen neuen Schreibprozeß zu starten, nachdem Flüssigentwickler 14, der nach dem Übertragungspro zeß teilweise auf der Oberfläche des Körpers 1 zum Erzeugen latenter Bilder verblieb, vollständig von dieser zu entfer nen. So ist es möglich, die Qualität bei der Bilderzeugung zu verbessern.

Unter Bezugnahme auf Fig. 6 erörtert die folgende Beschrei bung eine Anordnung eines anderen Ausführungsbeispiels, bei dem das pyroelektrische Material über den Curiepunkt erwärmt wird.

Anders gesagt, wird, wie in Fig. 6 dargestellt, beim Bild erzeugungsverfahren des vorliegenden Ausführungsbeispiels eine Statikladungen-Beseitigungswalze 31 verwendet, die dazu dient, übermäßige Ladungen zu beseitigen, und die an einer Position angebracht ist, die in Drehrichtung des Körpers 1 zum Erzeugen latenter Bilder entgegengesetzt zur Beleuch tungsposition des LED-Arrays 8 innerhalb dieses Körpers liegt. Die Statikladungen-Beseitigungswalze 31 steht in Kon takt mit der Schicht 6 aus pyroelektrischem Material, und sie ist geerdet.

Darüber hinaus ist an einer Position entgegengesetzt zur Statikladungen-Beseitigungswalze 31 in Drehrichtung des Kör pers 1 zum Erzeugen latenter Bilder eine Neupolarisations walze 32 angebracht, die als Neupolarisationseinrichtung dient und die in Kontakt mit der Schicht 6 aus pyroelektri schem Material steht. Eine Neupolarisations-Hilfsspannungs quelle 33, die für die Neupolarisationswalze 32 vorhanden ist, ist so konzipiert, daß sie Spannung an die Schicht 6 aus pyroelektrischem Material anlegt. Außerdem ist beim vor liegenden Ausführungsbeispiel der Resttonerkasten 17 an einer Stelle angebracht, die in Drehrichtung des Körpers 1 zum Erzeugen latenter Bilder entgegengesetzt zur Neupolari sationswalze 32 liegt. Die restlichen Anordnungen sind die selben wie die beim Ausführungsbeispiel 1.

Beim Bilderzeugungsverfahren gemäß dem vorliegenden Ausfüh rungsbeispiel legt die Neupolarisationswalze 32 dann, wenn der Körper 1 zum Erzeugen latenter Bilder einem Entwick lungsprozeß unterzogen wird, mittels der Neupolarisations spannungsquelle 33 vorab eine Spannung an die Schicht 6 aus pyroelektrischem Material an, um dadurch die spontane Pola risation der Schicht 6 aus pyroelektrischem Material wieder herzustellen. Ferner beseitigt die Statikladungen-Beseiti gungswalze 31 übermäßige Ladungen, die sich während des Neu polarisationsprozesses angesammelt haben.

Danach werden durch Einstrahlen von Informationslicht auf die photoleitende Schicht unter Verwendung des LED-Arrays 8 im Inneren des transparenten, zylindrischen Trägers 2 in dieser photoleitenden Schicht 4 Ladungsträger erzeugt. Durch Anlegen einer vorgegebenen Spannung an die transparente Elektrodenschicht 3 und die Elektrodenschicht 5 wird Wärme im beleuchteten Bereich der photoleitenden Schicht 4 er zeugt, so daß die Schicht 6 aus pyroelektrischem Material einen Temperaturanstieg über den Curiepunkt erfährt. Der Temperaturanstieg der Schicht 6 aus pyroelektrischem Mate rial aufgrund dieser Wärme erzeugt wegen des pyroelektri schen Effekts eine Ladung an ihrer Oberfläche, wodurch dort ein elektrostatisches latentes Bild ausgebildet wird. Dieses wird dann dadurch entwickelt, daß der Flüssigentwickler 14, der mit einer Polarität umgekehrt zu der des elektrostati schen elektrischen Bilds geladen ist, durch dieses Bild an gezogen wird.

Das elektrostatische latente Bild wird nicht sofort besei tigt, da die Schicht 6 aus pyroelektrischem Material, die über den Curiepunkt erwärmt wurde, keine spontane Polarisa tion mehr zeigt. Daher muß die Entwicklungseinrichtung nicht notwendigerweise an einer Position außerhalb des Körpers 1 zum Erzeugen latenter Bilder angebracht sein, die derjenigen Fläche gegenübersteht, die durch das LED-Array 8 belichtet wird. Dies ermöglicht es, den Freiheitsgrad bei der Kon struktion der Einrichtung zu erhöhen.

Claims

1. Bilderzeugungsverfahren, gekennzeichnet durch:

- Verwenden eines Körpers (1) zum Erzeugen latenter Bilder, mit einem transparenten Träger (2), auf den der Reihe nach eine transparente Elektrodenschicht (3), eine photoleitende Schicht (4), eine Elektrodenschicht (5) und eine Schicht (6) aus einem pyroelektrischen, dielektrischen Material aufge stapelt sind;
- Erzeugen von Ladungsträgern innerhalb der photoleitenden Schicht durch Einstrahlen von Informationslicht auf diese von der Seite des transparenten Trägers her unter Verwendung einer Lichtquelle (8), die so angebracht ist, daß sie dem transparenten Träger zugewandt ist;
- Erzeugen eines elektrostatischen latenten Bilds durch An legen einer Spannung an die transparente Elektrodenschicht und die Elektrodenschicht, wodurch Joulesche Wärme in dem durch die Lichtquelle beleuchteten Bereich der photoleiten den Schicht entsteht, die zur Schicht aus pyroelektrischem Material transportiert wird, wodurch es in dieser zu einem Temperaturanstieg kommt, so daß auf deren Oberfläche auf grund des pyroelektrischen Effekts eine Ladung entsteht; und
- Entwickeln des elektrostatischen latenten Bilds dadurch, daß Entwickler, der entgegengesetzte Polarität zu der des elektrostatischen latenten Bilds hat, an dieses angezogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Entwickler ein Flüssigentwickler (14) aus einem isolie renden Lösungsmittel und darin enthaltenen farbigen Mate rialteilchen ist.

3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Schicht (6) aus pyroelektri schem Material aus einer ferroelektrischen Substanz besteht.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß

- der Körper (1) zum Erzeugen latenter Bilder zylindrische Form aufweist, sich in einer Richtung dreht und dessen innerste Schicht vom transparenten Träger (2) gebildet wird; - die Erwärmung der Schicht (6) aus pyroelektrischem Mate rial bis über den Curiepunkt derselben erfolgt;
- nach dem Entwicklungsschritt ein elektrisches Feld an die Oberfläche der Schicht aus pyroelektrischem Material ange legt wird, damit diese ihre spontane Polarisation wiederge winnt; und
- danach überschüssige Ladungen von der Oberfläche der Schicht aus pyroelektrischem Material entfernt werden.

5. Bilderzeugungseinrichtung, gekennzeichnet durch:

- einen Körper (1) zum Erzeugen latenter Bilder, bei dem auf einen transparenten Träger (2) der Reihe nach eine transpa rente Elektrodenschicht (3), eine photoleitende Schicht (4), die bei Einstrahlung von Licht Ladungsträger erzeugt, eine Elektrodenschicht (5) und eine Schicht (6) aus pyroelektri schem Material, die aus einer dielektrischen Substanz be steht und aufgrund des pyroelektrischen Effekts Ladungen auf ihrer Oberfläche erzeugt, wenn sie einem Temperaturanstieg unterzogen wird, aufgestapelt sind;
- eine Lichtquelle (8) zum Einstrahlen von Informationslicht auf die photoleitende Schicht von der Seite des transparen ten Trägers her, und die an einer dem transparenten Träger zugewandten Position angebracht ist;
- eine Spannungsquelle (7) zum Anlegen einer Spannung an die transparente Elektrodenschicht und die Elektrodenschicht, damit in dem durch die Lichtquelle beleuchteten Bereich der photoleitenden Schicht Joulesche Wärme erzeugt wird, die zur Schicht aus pyroelektrischem Material geleitet wird; und
- eine Entwicklerzuführeinrichtung (9) zum Entwickeln eines elektrostatischen latenten Bilds, das an der Oberfläche der Schicht aus pyroelektrischem Material aufgrund des pyroelek trischen Effekts erzeugt wurde, durch Zuführen eines Ent wicklers zum elektrostatischen latenten Bild, der so geladen ist, daß er eine Polarität aufweist, die zu der des elektro statischen latenten Bilds umgekehrt ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle ein LED-Array (8) ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das LED-Array (8) innerhalb des transparenten Trägers (2) angebracht ist.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Entwickler ein Flüssigentwickler (14) aus einem isolierenden Lösungsmittel und darin enthal tenen farbigen Materialteilchen ist.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, gekenn zeichnet durch

- eine Neupolarisationseinrichtung (32) zum Anlegen eines elektrischen Felds an die Oberfläche der Schicht (6) aus py roelektrischem Material, damit diese ihre spontane Polarisa tion wiedererlangt, wobei die Neupolarisationseinrichtung an einer Position angebracht ist, die in Drehrichtung des Kör pers zur Erzeugung latenter Bilder entgegengesetzt in bezug auf die Entwicklerzuführeinrichtung (9) angebracht ist; und
- eine Statikladungen-Beseitigungseinrichtung (31) zum Be seitigen überschüssiger Ladungen von der Schicht aus pyro elektrischem Material.

10. Einrichtung nach einem der Einrichtungen 5 bis 9, da durch gekennzeichnet, daß die Schicht (6) aus pyroelektri schem Material aus einer ferroelektrischen Substanz besteht.