(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、 前記基材の上に配置される複数の薄膜トランジスタと、 前記複数の薄膜トランジスタに１対1に対応するように接続され、前記複数の薄膜トランジスタによって電気的なバイアスがかけられている複数の電荷注入ピクセルと、  前記各電荷注入ピクセルの上に配置される複数のバイポーラＣＴＬと、を備え、 前記各電荷注入ピクセルは、互いに絶縁され、個々に割り当て可能であり、１つ以上の有機共役ポリマーに分散した、１つ以上の官能基化ナノカーボン含有材料を含み、 前記各バイポーラＣＴＬは、少なくとも１つの官能基化ナノカーボン含有材料を含み、前記電気的なバイアスに応答して、前記電荷注入ピクセルによって提供される正孔または電子を選択的に、前記電荷注入ピクセルと前記バイポーラＣＴＬの界面とは反対側にある前記バイポーラＣＴＬ表面に輸送する構造である、バイポーラ型画像形成体。
【請求項２】
前記複数のバイポーラＣＴＬが互いに隔離されているか、単一の連続したバイポーラＣＴＬとして構成されている、請求項１に記載のバイポーラ型画像形成体。
【請求項３】
前記各バイポーラＣＴＬが、ポリマーマトリックスに分散した電荷輸送分子を含み、
前記電荷輸送分子が、フェニル−Ｃ６１−酪酸メチルエステル（ＰＣＢＭ）、ブチルカルボキシレートフルオレノンマロノニトリル（ＢＣＦＭ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（１，２−ジメチルプロピル）−１，４，５，８−ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド（ＮＴＤＩ）、１，１’−ジオキソ−２−（４−メチルフェニル）−６−フェニル−４−（ジシアノメチリデン）チオピラン（ＰＴＳ）、２−エチルヘキシルカルボキシレートフルオレノンマロノニトリル（２ＥＨＣＦＭ）、１，１−（Ｎ，Ｎ’−ビスアルキル−ビス−４−フタルイミド）−２，２−ビスシアノ−エチレン（ＢＩＢ−ＣＮ）およびこれらの混合物のうち１つ以上を含み、
前記ポリマーマトリックスが、ポリカーボネート、ポリアリレート、アクリレートポリマー、ビニルポリマー、セルロースポリマー、ポリエステル、ポリシロキサン、ポリイミド、ポリウレタン、ポリ（シクロオレフィン）、ポリスルホン、エポキシ、および／またはこれらのランダムポリマーまたは交互ポリマーのうち１つ以上を含む電気的に不活性なポリマーを含む、請求項１に記載のバイポーラ型画像形成体。
【請求項４】
前記各電荷注入ピクセルは、表面抵抗率が、５０Ω／ｓｑ．〜５，０００Ω／ｓｑ．の範囲である、請求項１に記載のバイポーラ型画像形成体。
【請求項５】
前記基材が、マイラー、ポリイミド、ポリ（エチレンナフタレート）、可とう性ガラスのうち、１つ以上を含む、請求項１に記載のバイポーラ型画像形成体。
【請求項６】
前記有機共役ポリマーは、ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ複合体、ポリチオフェン、ポリピロール、又はこれらの混合物を含む、請求項１に記載のバイポーラ型画像形成体。                                                    
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
一般的に、デジタル印刷技術には、２種類の基本技術、つまりゼログラフィー印刷およびインクジェット印刷が存在する。現在のゼログラフィー印刷は、感光体を帯電させ、感光体の上に潜像を作成することと、潜像を現像することと、現像した画像を媒体に転写し、融合させることと、感光体を消去し、クリーニングすることとを含む、複数の工程を含む。ゼログラフィー印刷は成熟した技術であるが、単位生産コスト（ＵＭＣ）および運用コストを削減するという課題は残っている。ゼログラフィー印刷システムは、デジタル入力以外は本質的にアナログな機器である。
【０００２】
固体インクジェット印刷（ＳＩＪ）は、現在は事業所での色に関する市場に役立ち、製品の色に関する市場に入り込んでいる別の印刷技術である。しかし、単位ＵＭＣが低く、印刷品質が高く、印刷機のような信頼性を保ちつつ、幅広い媒体でＳＩＪを使いこなすには、多くの課題がある。これらの印刷基本技術全てに関わる共通の問題は、印刷システムが非常に複雑なことである。システムが複雑だと、印刷プロセスが複雑化し、ＵＭＣが高くなり、運用コストが高くなる。
【発明の概要】
【０００３】
種々の実施形態によれば、本教示は、バイポーラ型画像形成体を含む。バイポーラ型画像形成体は、基材の上に配置された複数の電荷注入ピクセルを備えていてもよく、複数の電荷注入ピクセルの各ピクセルは、個々に割り当て可能であり、ナノカーボン含有材料、共役ポリマーおよびこれらの組み合わせのうち１つ以上を含む。また、バイポーラ型画像形成体は、バイポーラＣＴＬの単一の連続した層または複数のバイポーラ電荷輸送層（ＣＴＬ）を備えていてもよく、各バイポーラＣＴＬは、複数の電荷注入ピクセルの１個のピクセルの上に配置されており、電気的なバイアスに応答して、その下にあるピクセルによって提供される正孔または電子のいずれかを、その下にあるピクセルとバイポーラＣＴＬの界面とは反対側にあるバイポーラＣＴＬ表面に輸送する構造であってもよい。バイポーラ型画像形成体は、そのほかに、基材の上に複数の薄膜トランジスタを備えていてもよく、この場合、それぞれの薄膜トランジスタは、複数の電荷注入ピクセルの１つ以上のピクセルに接続し、電気的なバイアスを与えている。
【０００４】
種々の実施形態によれば、本教示は、デジタルマーキング法も含む。この方法では、バイポーラ型画像形成体は、単一の連続した層または複数のバイポーラ電荷輸送層（ＣＴＬ）を備えるように提供されていてもよく、それぞれの層は、複数の電荷注入ピクセルの１個のピクセルの上に配置されており、複数の電荷注入ピクセルのそれぞれのピクセルを、電気的なバイアスに応答して正孔および電子を注入するために個々に割り当てることが可能である。バイポーラ型画像形成体の上に、正孔が、複数の電荷注入ピクセルの第１のピクセルによって注入され、対応するバイポーラＣＴＬを通って第１の表面に輸送され、電子が、第１のピクセルに隣接する第２のピクセルによって注入され、対応するバイポーラＣＴＬを通り、バイポーラ型画像形成体の第２の表面に輸送されるように、複数の電荷注入ピクセルの隣接するピクセルを反対側にバイアスすることによって、表面電荷のコントラストを作成することができる。次いで、現像材料が、バイポーラ型画像形成体の第１の表面および第２の表面のいずれかを現像し、現像した画像を作成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】図１は、本教示の種々の実施形態にかかる例示的な直接的なデジタル・マーキング・システムの一部分を模式的に示す図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本教示の種々の実施形態にかかる例示的なバイポーラ型画像形成体の一部の断面図を模式的に示す図である。
【図２Ｂ】２Ｂは、本教示の種々の実施形態にかかる例示的なバイポーラ型画像形成体の一部の断面図を模式的に示す図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本教示の種々の実施形態にかかる例示的なバイポーラ型画像形成体の帯電−放電特性を示す図である。
【図３Ｂ】３Ｂは、本教示の種々の実施形態にかかる例示的なバイポーラ型画像形成体の帯電−放電特性を示す図である。
【図４】図４は、本教示の種々の実施形態にかかる例示的な画像現像方法を模式的に示す図である。
【０００６】
図面の詳細はある程度単純化されており、厳格な構造正確性、詳細、縮尺を維持するよりも、実施形態の理解を助けるように書かれていることを注記しておく。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
種々の実施形態は、直接的なデジタルマーキングのための材料および方法を提供し、表面電荷のコントラストは、バイポーラ型画像形成体の隣接する電荷注入ピクセルを反対側に割り当てることによって作ることができる。表面電荷のコントラストから潜像を作成してもよく、種々の現像材料によって現像してもよい。開示されている画像形成体がバイポーラ性であるため、小さいバイアス電圧でも、画像領域と非画像領域とのコントラストを高めることができる。
【０００８】
図１は、本教示の種々の実施形態にかかる例示的なデジタル・マーキング・システム１００の一部分を模式的に示す。例示的なデジタル・マーキング・システム１００は、表面電荷のコントラスト（本明細書で「静電潜像」とも呼ばれる）を作り出すためのバイポーラ型画像形成体１０２Ａまたは１０２Ｂを備えていてもよい。バイポーラ型画像形成体１０２Ａ／Ｂは、１０１の向きに回転することができる。
【０００９】
図２Ａ〜２Ｂは、本教示の種々の実施形態にかかる例示的なバイポーラ型画像形成体１０２Ａ〜Ｂの一部分の断面図を模式的に示す。バイポーラ型画像形成体１０２Ａは、複数のバイポーラ電荷輸送層（ＣＴＬ）２４０Ａ〜Ｅと、複数の電荷注入ピクセル２２５Ａ〜Ｅと、および／または複数の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）２５５Ａ〜Ｅとを備えていてもよく、これらは基材２１０の上に配置されている。別の実施形態では、バイポーラ型画像形成体１０２Ｂは、１個の連続したバイポーラ電荷輸送層（ＣＴＬ）２４０と、複数の電荷注入ピクセル２２５Ａ〜Ｅと、および／または複数の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）２５５Ａ〜Ｅとを備えていてもよく、これらは基材２１０の上に配置されている。図２ＡのバイポーラＣＴＬ２４０Ａ〜Ｅ、または図２Ｂの層２４０、電荷注入ピクセル２２５Ａ〜Ｅ、および／または図２Ａ〜２Ｂに示されるＴＦＴ２５５Ａ〜Ｅは例示であり、任意の可能な数でそれぞれの要素が含まれていてもよいことに留意されたい。本明細書で使用する場合、用語「電荷注入ピクセル」は、用語「ピクセル」と互いに置き換え可能に用いられる。
【００１０】
基材２１０は、任意の適切な材料で作られていてもよく、限定されないが、マイラー、ポリイミド（ＰＩ）、可とう性ステンレス鋼、ポリ（エチレンナフタレート）（ＰＥＮ）、可とう性ガラスで作られていてもよい。
【００１１】
基材２１０の上に、複数のバイポーラＣＴＬ２４０は、それぞれ、複数の電荷注入ピクセル２２５のいずれかの上に配置されていてもよく、各バイポーラＣＴＬ２４０は、複数の電荷注入ピクセル２２５とは反対側の表面２４１を備えていてもよい。
【００１２】
図２Ａに示されているような一実施形態では、複数のバイポーラＣＴＬ２４０Ａ〜Ｅは、それぞれ別個に存在し、互いに隔離されていてもよい。図２Ｂに示されているような別の実施形態では、別個のもの、または隔離されたものではなく、複数のバイポーラＣＴＬ２４０Ａ〜Ｅは、１個の連続したバイポーラ電荷輸送層（ＣＴＬ）２４０を形成していてもよく、または、複数の電荷注入ピクセル２２５のすべてのピクセルを覆うように配置された１個の連続したバイポーラＣＴＬ２４０として構成されていてもよく、または１個の連続したバイポーラＣＴＬ２４０の中に構成されていてもよい。
【００１３】
図２Ａ〜２ＢのバイポーラＣＴＬ２４０は、対応するＴＦＴ２５５にかけられた電気的なバイアスに応答して対応するピクセル２２５によって与えられる電荷キャリア（例えば、正孔および／または電子）を、バイポーラＣＴＬ２４０の表面２４１に輸送するような構成であってもよい。ＴＦＴ２５５は、例えば、基材２１０の上に配置されていてもよい。それぞれのＴＦＴ２５５は、各ピクセル２２５または複数のピクセル２２５から選択されたピクセル群を個々に割り当てることが可能なように、１個（またはそれ以上）のピクセル２２５に接続していてもよい。
【００１４】
「個々に割り当てることが可能」という表現は、本明細書で使用する場合、複数の電荷注入ピクセルの各ピクセルを特定することができ、近くのピクセルまたは周りのピクセルとは独立して操作することができることを意味する。例えば、図２Ａ〜２Ｂを参照すると、２２５Ａ〜Ｅは、それぞれ近くのピクセルまたは周りのピクセルとは独立して個々にオンまたはオフに切り替えることができる。しかし、ある種の実施形態では、ピクセル２２５Ａ〜Ｅを個々に割り当てる代わりに、ピクセル群（例えば、２２５Ａ〜Ｃを含むピクセル第１群）を選択し、一緒に割り当てることができる。すなわち、ピクセル２２５Ａ〜Ｃの第１群を、例えば、２２５Ｄおよび／または２２５Ｅを含むピクセル第２群または複数のピクセルから選択される他のピクセル群とは独立して一緒にオンまたはオフに切り替えることができる。
【００１５】
図２Ａ〜２Ｂに示されるように、積層体は、対応する電荷注入ピクセル２２５の上に１個のバイポーラＣＴＬ２４０を含み、電荷注入ピクセル２２５は、誘電材料２２７によって互いに電気的に隔離されていてもよい。誘電材料２２７は、隣接するピクセル２２５を電気的に隔離し、隣接するピクセル間のクロストークおよび横方向の電荷移動（ＬＣＭ）を避けるために、任意の既知の誘電材料で作られていてもよい。
【００１６】
各バイポーラＣＴＬ２４０は、例えば、ピクセル２２５の界面から、バイポーラＣＴＬ２４０の反対側の表面まで正孔および電子を輸送することが可能な１つ以上の電荷輸送分子を含んでいてもよい。実施形態では、電荷輸送分子は、バイポーラＣＴＬ２４０とピクセル２２５の界面で発生した自由正孔／電子を、バイポーラＣＬＴ２４０を通って表面２４１に輸送するようなモノマーを含んでいてもよい。
【００１７】
正孔および電子を輸送することが可能な、バイポーラＣＴＬ２４０に使用される電荷輸送分子としては、限定されないが、フェニル−Ｃ６１−酪酸メチルエステル（ＰＣＢＭ、フラーレン誘導体）、ブチルカルボキシレートフルオレノンマロノニトリル（ＢＣＦＭ）、４，４’，４”−トリス（８−キノリン）−トリフェニルアミン（ＴＱＴＰＡ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（１，２−ジメチルプロピル）−１，４，５，８−ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド（ＮＴＤＩ）（溶解度を高めるために改質されたＮＴＤＩを含む）、１，１’−ジオキソ−２−（４−メチルフェニル）−６−フェニル−４−（ジシアノメチリデン）チオピラン（ＰＴＳ）、２−エチルヘキシルカルボキシレートフルオレノンマロノニトリル（２ＥＨＣＦＭ）、１，１−（Ｎ，Ｎ’−ビスアルキル−ビス−４−フタルイミド）−２，２−ビスシアノ−エチレン（ＢＩＢ−ＣＮ）およびこれらの混合物が挙げられる。
【００１８】
例示的な電荷輸送分子ＰＣＢＭの化学構造は、以下のとおりであってもよい。
【化１】
0005829969.tif 000002
【００１９】
例示的な電荷輸送分子ＢＣＦＭの化学構造は、以下のとおりであってもよい。
【化２】
0005829969.tif 000003
【００２０】
実施形態では、電荷輸送分子をポリマーマトリックスに分散させ、バイポーラＣＴＬ２４０を作成してもよい。例えば、電荷輸送分子を、電気的に不活性なポリマーに溶解させるか、分子状態で分散させてもよい。一実施形態では、電荷輸送分子を電気的に不活性なポリマーに溶解させ、ポリマーを含む均一相を作成してもよい。別の実施形態では、電荷輸送分子は、分子スケールでポリマーに分子として分散していてもよい。
【００２１】
電荷輸送分子は、濃度が、バイポーラＣＴＬ２４０全体の約１重量％〜約９０重量％、または約５重量％〜約７５重量％、または約１０重量％〜約５０重量％の範囲であってもよい。
【００２２】
限定されないが、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリスチレン、アクリレートポリマー、ビニルポリマー、セルロースポリマー、ポリエステル、ポリシロキサン、ポリイミド、ポリウレタン、ポリ（シクロオレフィン）、ポリスルホン、エポキシ、および／またはこれらのランダムポリマーまたは交互ポリマーを含む、任意の適切な電気的に不活性なポリマーを使用してもよい。
【００２３】
種々の実施形態では、バイポーラ電荷輸送層２４０は、限定されないが、ｐ型およびｎ型の導電性ポリマーブレンド、ｎ型の共役ラダーポリマーのマトリックスに含まれるｐ−型のポリピロール（ＰＰｙ）、ポリ（ベンズイミダゾールベンゾフェナントロリン）（ＢＢＬ）および／またはポリ［２，６−（４，４−ビス−（２−エチルヘキシル）−４Ｈ−シクロペンタ［２，１−ｂ、３，４−ｂ’］ジチオフェン）−ａｌｔ−４，７（２，１，３−ベンゾチアジアゾール）］（ＰＣＰＤＴＢＴ）のような任意要素の機能性材料を含んでいてもよい。
【００２４】
電気的に不活性なポリマーに分散した電荷輸送分子を含むバイポーラＣＴＬ２４０は、電荷注入ピクセル２２５から正孔および／または電子を注入することができ、これらの正孔／電子を、バイポーラ電荷輸送層２４０自体を通して輸送し、表面２４１に表面電荷のコントラストを作り出すことができる。
【００２５】
種々の実施形態では、ピクセル２２５は、限定されないが、ナノカーボン含有材料、有機共役ポリマー、１つ以上の有機共役ポリマーに分散したナノカーボン材料、または他の材料およびこれらの組み合わせを含む、１つ以上の電荷注入材料を含んでいてもよい。
【００２６】
本明細書で使用する場合、句「ナノカーボン材料」は、少なくとも１つの寸法がナノメートル程度、例えば、約１０００ｎｍ未満である炭素含有材料を指す。実施形態では、ナノカーボン材料としては、例えば、単層カーボンナノチューブ（ＳＷＮＴ）、二層カーボンナノチューブ（ＤＷＮＴ）、多層カーボンナノチューブ（ＭＷＮＴ）を含むカーボンナノチューブ、官能基化されたカーボンナノチューブ、および／またはグラフェンおよび官能基化されたグラフェンが挙げられ、ここで、グラフェンは、ハニカム結晶格子に密に充填された、ｓｐ２混成軌道で結合した炭素原子の単一平面状シートであり、１原子分または数原子分の厚みである。
【００２７】
カーボンナノチューブ（例えば、合成したままのカーボンナノチューブを精製した後）は、層の数、直径、長さ、キラリティ、および／または欠陥率がさまざまなカーボンナノチューブの混合物であってもよい。例えば、キラリティは、カーボンナノチューブが金属性であるか、または半導体性であるかを示す場合がある。金属性のカーボンナノチューブは、金属性カーボンの約３３％が金属であってもよい。カーボンナノチューブは、直径が、約０．１ｎｍ〜約１００ｎｍ、または約０．５ｎｍ〜約５０ｎｍ、または約１．０ｎｍ〜約１０ｎｍの範囲であってもよく、長さが、約１０ｎｍ〜約５ｍｍ、または約２００ｎｍ〜約１０μｍ、または約５００ｎｍ〜約１０００ｎｍの範囲であってもよい。特定の実施形態では、１つ以上のナノカーボン材料を含む層に含まれるカーボンナノチューブの濃度は、約０．５重量％〜約１００重量％、または約５０重量％〜約９９重量％、または約９０重量％〜約９９重量％の範囲であってもよい。実施形態では、カーボンナノチューブをバインダー材料と混合し、１つ以上のナノカーボン材料の層を作成してもよい。バインダー材料は、当業者に既知の任意のバインダーポリマーを含んでいてもよい。
【００２８】
他の実施形態では、カーボンナノチューブの薄層は、限定されないが、カーボンナノチューブポリマーコンポジットおよびカーボンナノチューブが充填された樹脂を含むカーボンナノチューブコンポジットを含んでいてもよい。実施形態では、各ピクセル２２５は、ナノカーボン含有層および／または他の可能な電荷注入材料の層のうち、１つ以上の層を含んでいてもよい。
【００２９】
例えば、それぞれのピクセル２２５に使用される電荷注入材料としては、有機共役ポリマー、例えば、エチレンジオキシチオフェン（ＥＤＯＴ）またはその誘導体に由来する共役ポリマーが挙げられる。共役ポリマーとしては、限定されないが、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）、アルキル置換ＥＤＯＴ、フェニル置換ＥＤＯＴ、ジメチル置換ポリプロピレンジオキシチオフェン、シアノビフェニル置換３，４−エチレンジオキシチオペン（ＥＤＯＴ）、テトラデシル置換ＰＥＤＯＴ、ジベンジル置換ＰＥＤＯＴ、イオン基で置換されたＰＥＤＯＴ、例えば、スルホネート置換ＰＥＤＯＴ、デンドロン置換ＰＥＤＯＴ、例えば、デンドロン化されたポリ（パラ−フェニレン）など、およびこれらの混合物が挙げられる。さらなる実施形態では、有機共役ポリマーは、ＰＥＤＯＴと、例えば、ポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）とを含む複合体であってもよい。ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ複合体の分子構造は、以下のように示すことができる。
【化３】
0005829969.tif 000004
【００３０】
実施形態では、電荷注入ピクセル２２５は、表面抵抗率が、約１０Ω／ｓｑ．〜約１０，０００Ω／ｓｑ．、または約１０Ω／ｓｑ．〜約５，０００Ω／ｓｑ．、または約１００Ω／ｓｑ．〜約２，５００Ω／ｓｑ．の範囲であってもよい。それぞれの電荷注入ピクセル２２５の上に配置されたバイポーラＣＴＬ２４０を用いる利点は、ひとつには、種々の製造技術、例えば、フォトリソグラフィー、インクジェット印刷、スクリーン印刷、転写印刷などによって簡単に作成し、パターン形成することができるということである。
【００３１】
任意の適切な従来からある技術を利用し、ピクセル２２５の上に、バイポーラ電荷輸送層２４０の積層体を作成することができる。例えば、ナノカーボン含有材料を含む複数の電荷注入ピクセル２２５は、カーボンナノチューブを界面活性剤またはＤＮＡまたはポリマー材料で安定化させることが可能な、カーボンナノチューブの水系分散物またはアルコール分散物から作ることができる。次いで、この水系分散物を、その下にある基材の表面全体に塗り、および／または乾燥させてもよい。
【００３２】
同様に、バイポーラＣＴＬ２４０を含む層も、電荷注入ピクセル２１５を含む、すでに作られた層の上に１回または複数回のコーティング／乾燥工程で作成することができる。パターン形成および／またはエッチングプロセスの後、複数のバイポーラＣＬＴ２４０を、複数の電荷注入ピクセル２２５の上に作成してもよい。次いで、ピクセル２２５の上にバイポーラＣＴＬ２４０を含む隣接する積層体の間に、誘電材料２２７を充填してもよく、他の方法で作成してもよい。別の実施形態では、ＣＴＬは、単純な溶液コーティング技術によって作られた、１個の連続した層であってもよい（図２Ｂを参照）。
【００３３】
作成する間、コーティング技術としては、噴霧、浸漬コーティング、ロールコーティング、ワイヤ捲きロッドコーティング、インクジェットコーティング、リングコーティング、グラビア処理、ドラムコーティングなどが挙げられる。乾燥プロセスは、例えば、オーブンによる乾燥、赤外線照射による乾燥、風乾などの任意の適切な従来の技術によって行うことができる。適切なナノ加工技術を用いてもよい。例えば、ナノインプリンティング、インクジェット印刷および／またはスクリーン印刷によって、上の材料から直接パターン形成してもよい。
【００３４】
結果として、それぞれのピクセル２２５は、少なくとも１つの寸法（例えば、長さまたは幅）が、約１０００μｍ以下、例えば、約１００ｎｍ〜約５００μｍ、または約１μｍ〜約２５０μｍ、または約５μｍ〜約１５０μｍの範囲であってもよい。実施形態では、それぞれのバイポーラＣＴＬ２４０は、乾燥後に、厚みが約１μｍ〜約５０μｍ、または約５μｍ〜約４５μｍ、または約１５μｍ〜約４０μｍであってもよいが、厚みは、この範囲から外れていてもよい。
【００３５】
図２Ａ〜２Ｂを参照すると、種々の他の機能性層がバイポーラ型画像形成体１０２Ａ〜Ｂに含まれていてもよい。ある種の実施形態では、バイポーラ型画像形成体１０２Ａ〜Ｂは、そのほかに、基材２１０と複数のピクセル２２５のそれぞれのピクセル２２５との間に配置され、および／または、基材２１０と薄膜トランジスタ２２５との間に配置された、任意要素の接着層２７１を備えていてもよい。
【００３６】
任意要素の接着層に利用可能な例示的なポリエステル樹脂としては、ポリアリレートポリビニルブチラール、例えば、ユニチカ株式会社（大阪、日本）から入手可能なＵ−１００、ＶＩＴＥＬ  ＰＥ−１００、ＶＩＴＥＬ  ＰＥ−２００、ＶＩＴＥＬ  ＰＥ−２００Ｄ、ＶＩＴＥＬ  ＰＥ−２２２（すべてＢｏｓｔｉｋ（Ｗａｕｗａｔｏｓａ、ＷＩ）から入手可能）、Ｒｏｈｍ  Ｈａｓｓ（Ｐｈｉｌａｄｅｌｐｈｉａ、ＰＡ）から入手可能なＭＯＲ−エステル（商標）  ４９０００−Ｐポリエステル、ポリビニルブチラールなどが挙げられる。
【００３７】
この様式で、電荷注入ピクセル２２５の上に配置されたバイポーラＣＴＬ２４０を含む積層体は、電気的なバイアスに応答し、バイポーラ型画像形成体１０２Ａ〜Ｂの表面に表面電荷のコントラストを作ることができるように電子および正孔を注入し、輸送することができる。つまり、それぞれのバイポーラ型画像形成体１０２Ａ／Ｂは、所望な場合、正も負にも帯電させ、放電させることができる。
【００３８】
図３Ａ〜３Ｂは、本教示の種々の実施形態にかかる例示的なバイポーラ型画像形成体の帯電−放電特性を示す。特定的には、図３Ａは、ＣＮＴを含有するピクセルの上に、ＰＣＢＭを含有するバイポーラＣＴＬが作られた例示的なバイポーラ型画像形成体の帯電−放電特性を示す。図３Ｂは、ＣＮＴを含有するピクセルの上に、ＢＣＦＭを含有するバイポーラＣＴＬが作られた例示的なバイポーラ型画像形成体の帯電−放電特性を示す。
【００３９】
図３Ａ〜３Ｂのそれぞれの例示的なバイポーラ型画像形成体は、画像形成体にかけられた電気的なバイアスの極性に依存して、正に帯電／放電していてもよく（図３Ａ〜３Ｂの３１０／３１５を参照）、および／または負に帯電／放電していてもよい（図３Ａ〜３Ｂの３２０／３２５を参照）。
【００４０】
図１を参照すると、直接的なデジタル・マーキング・システム１００は、バイポーラ型画像形成体１０２Ａ／Ｂの近くに現像サブシステム１０４をさらに備えていてもよく、その結果、現像サブシステム１０４とバイポーラ型画像形成体１０２Ａ／Ｂとが現像ニップ１０３を形成していてもよい。現像サブシステム１０４は、電気的に（負または正に）バイアスされていてもよく、電気的に接地されていてもよい。
【００４１】
図４は、本教示の種々の実施形態にかかる例示的な画像現像方法を模式的に示す。
【００４２】
図４に示されているように、隣接する電荷注入ピクセル２２５Ａ〜Ｅに反対のバイアスをかけるか、または隣接する電荷注入ピクセル２２５群に反対のバイアスをかけることによって、バイポーラ型画像形成体１０２の上に表面電荷のコントラストを作り出すことができる。図４に示されるバイポーラ型画像形成体１０２は、図２Ａまたは２Ｂに示されるバイポーラ型画像形成体であってもよい。
【００４３】
示されているこの例では、ピクセル２２５（および／または２２５Ｃ、および／または２２５Ｅ）の１つに、対応するトランスデューサ２５５Ａ（および／または２５５Ｃ、および／または２５５Ｅ）によって正のバイアスをかけてもよい。次いで、ピクセル２２５Ａ（および／または２２５Ｃ、および／または２２５Ｅ）によって正孔を注入し、対応するバイポーラＣＴＬ２４０Ａ（および／または２４０Ｃ、および／または２４０Ｅ）を通り、表面２４１Ａ（および／または２４１Ｃ、および／または２４１Ｅ）に輸送され、正の表面電荷をもつ表面２４１Ａ（および／または２４１Ｃ、および／または２４１Ｅ）を与えてもよい。別の実施形態では、図２ＢのＣＴＬ２４０は、１個の連続した層であってもよく、図４または図２Ａからわかるように、正の電荷をもつ２４１Ａ、２４１Ｃ、２４１Ｅに対応する領域を与えることができる。
【００４４】
一方、２２５Ｂおよび／または２２５Ｄの隣接するピクセルに、対応するトランスデューサ２５５Ｂおよび／または２５５Ｄによって負のバイアスをかけてもよい。ピクセル２２５Ｂ（および／または２２５Ｄ）によって電子が注入され、対応するバイポーラＣＴＬ２４０Ｂ（および／または２４０Ｄ）を通り、バイポーラ型画像形成体１０２Ａ／Ｂの表面２４１Ｂ（および／または２４１Ｄ）に輸送され、負の表面電荷をもつ表面を与えてもよい。別の実施形態では、ＣＴＬ２４０（図２Ｂを参照）は、１個の連続した層であってもよく、図４または図２Ａからわかるように、負の電荷をもつ２４１Ｂおよび２４１Ｄに対応する領域を与えることができる。
【００４５】
次いで、表面電荷のコントラスト、言い換えると、静電潜像がバイポーラ型画像形成体１０２Ａ／Ｂに、例えば、バイポーラ型画像形成体１０２Ａ／Ｂと現像電極３０４との間に形成された現像ニップの中の領域に作られてもよい。現像電極３０４は、例えば、図１の現像サブシステム１０４の電極であってもよい。
【００４６】
画像形成体１０２Ａ〜Ｂが、このバイポーラ性をもつために、正孔または電子のみを輸送するユニポーラＣＴＬをもつ画像形成体に比べ、表面電荷のコントラストを高めることができる。２個の隣接するピクセル間に（｜Ｖ１｜＋｜Ｖ２｜）の電位コントラストを作成する場合、片方のピクセルは、（｜Ｖ１｜＋｜Ｖ２｜）でバイアスされなければならず、一方、他方のピクセルは、地電圧でなければならない。これとは対照的に、開示されているバイポーラ型画像形成体を用いることによって、個々のトランジスタは、Ｖ１およびＶ２の電位のみを与えつつ、二層機器中の現像されたピクセルと現像されていないピクセルとの間の電位コントラストの大きさ（｜Ｖ１｜＋｜Ｖ２｜）を高めることができる。
【００４７】
上の例では、トランジスタ２５５Ａおよび／または２５５Ｃおよび／または２５５Ｅが、（＋｜Ｖ１｜）のバイアス電圧を用いて正にバイアスされている場合、隣接するトランジスタ２５５Ｂおよび／または２５５Ｄは、−｜Ｖ２｜の電圧を用いて負にバイアスすることができ、現像電極３０４は、｜Ｖ１｜＞Ｖ０＞−｜Ｖ２｜であるようなバイアス電圧Ｖ０であってもよく、またはＶ０は、接地されていてもよい。得られる表面電荷のコントラストは、２個の隣接するピクセル間で｜Ｖ１｜＋｜Ｖ２｜によって特徴づけることができ、一方、｜Ｖ１｜と｜Ｖ２｜が異なる値である場合、それぞれのトランジスタには、｜Ｖ１｜または｜Ｖ２｜のいずれかの最大電位差がかけられている。または、｜Ｖ１｜＝｜Ｖ２｜の場合、それぞれのトランジスタに、コントラスト電位差｜Ｖ１｜＋｜Ｖ２｜の約半分の電位差がかけられていてもよい。したがって、任意の隣接するピクセル間の潜像のコントラストまたは表面電荷のコントラストを、それぞれのトランジスタの小さな電圧で高めることができる。
【００４８】
実施形態では、隣接するピクセル第１群（例えば、２２５Ａ〜Ｃ）を割り当て、バイポーラＣＴＬの第１群（例えば、２４０Ａ〜Ｃ）に正（または）負の表面を作成し、隣接するピクセルの隣接する第２群（例えば、２２５Ｄ〜Ｅ）に反対に割り当て、バイポーラＣＴＬの第２群（例えば、２４０Ｄ〜Ｅ）に負（または正）の表面を作成することによって、表面電荷のコントラストを作り出してもよい。ピクセル第１群（例えば、２２５Ａ〜Ｃ）の正の表面は、ピクセル第２群（例えば、２２５Ｄ〜Ｅ）の負の表面に隣接しており、表面電荷のコントラストを作り出すことができる。したがって、任意の２つの隣接するピクセル群の間の潜像のコントラストまたは表面電荷のコントラストを高めることは、ユニポーラＣＴＬと比べ、対応するＴＦＴに低いバイアス電圧を用いて達成することができる。図２Ｂに示すような別の実施形態では、１個の連続したＣＴＬ２４０および図４または図２Ａからわかるような２４０Ａ〜Ｃに対応する領域は、正であってもよく、図４または図２Ａからわかるような２４０Ｄ〜Ｅに対応する領域は、負であってもよい。
【００４９】
次いで、表面電荷のコントラスト／静電潜像を、任意の適切な現像材料を用いて現像し、正に帯電した表面（例えば、図４の２４１Ａおよび／または２４１Ｃおよび／または２４１Ｅを参照）または負に帯電した表面（例えば、２４１Ｂおよび／または２４１Ｄを参照）のいずれかに、現像した画像を作成してもよい。本明細書で使用する場合、バイポーラ型画像形成体１０２の上の現像した画像領域は、画像領域と呼ばれてもよく、一方、バイポーラ型画像形成体１０２の上の現像されていない表面は、非画像領域またはバックグラウンド領域と呼ばれてもよい。バイポーラ型画像形成体１０２Ａ〜Ｂを使用することによって、画像領域と非画像領域との画像のコントラストは、ユニポーラＣＴＬと比べ、対応するＴＦＴに低いバイアス電圧を用いて達成することができる。現像は、現像材料と、バイポーラ型画像形成体１０２Ａ／ＢのバイポーラＣＴＬ２４０の表面２４１の上の反対に帯電した領域との間の静電引力によって行うことができる。現像サブシステム１０４の機能は、バイポーラ型画像形成体１０２Ａ／Ｂの表面２４１の表面電荷のコントラストに対し、帯電した現像材料が存在することである。
【００５０】
バイポーラ型画像形成体１０２Ａ／ＢのバイポーラＣＴＬ２４０の表面２４１の表面電荷のコントラストの正に帯電した領域または負に帯電した領域のいずれかに現像を行うことができるように、現像サブシステムの静電気を調節してもよい。この機能を発揮するために、現像サブシステム１０４で必要とされる費用、大きさ、画質に依存して、多くの様式が存在し得る。選択肢のひとつは、二成分系による磁気ブラシ現像であってもよく、この二成分は、現像材料と、大きな（例えば、直径が約３０〜７０ミクロンの）担体粒子と呼ばれる磁気粒子であってもよい。現像材料（例えば、トナー粒子）は、摩擦電気で帯電していてもよく（静電気と呼ばれることが多い）、担体に付着していてもよい。次いで、トナー粒子および担体粒子を含む現像剤を磁気ロールがつかまえ、磁気ロールの上に磁気ブラシが生じる。次いで、トナー粒子は、バイポーラ型画像形成体１０２Ａ／Ｂの反対に帯電した領域に静電的に引き寄せられるが、同じ極性をもつように帯電した領域とは反発し、それによって、潜像を現像してもよい。現像した後、担体を現像剤溜めに戻し、現像剤溜めで新鮮なトナーを得ることができる。
【００５１】
別の選択肢は、ドナーロールであってもよい。ドナーロールを用いる場合、非接触現像を行うことができる。この構造では、磁気ブラシの上のトナーは、ドナーロール（例えば、セラミックロール）に静電的に転写することができ、帯電したトナーの薄層が作られる。次いで、ドナーロールの上の帯電したトナーを、バイポーラ型画像形成体の反対に帯電した領域に静電的に現像することができる。実施形態では、ドナーロールとバイポーラ型画像形成体とのギャップは、約１０ミクロン〜約５０ミクロンであってもよい。
【００５２】
粉末トナーおよび／または上述の液体トナーに加え、例示的な現像材料としては、限定されないが、炭化水素系液体インク、および／またはフレキソ／オフセットインクが挙げられる。
【００５３】
例示的なオフセットインクとしては、限定されないが、限定されないが、ＵＶｉｖｉｄ  ８２０  Ｓｅｒｉｅｓ  ＵＶフレキソインク、ＵＶｉｖｉｄ  ８５０  Ｓｅｒｉｅｓ  ＵＶフレキソインク、ＵＶｉｖｉｄ  ８００  Ｓｅｒｉｅｓ  ＵＶフレキソインク（すべて、ＦＵＪＩＦＩＬＭ  Ｎｏｒｔｈ  Ａｍｅｒｉｃａ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｋａｎｓａｓ  Ｃｉｔｙ、ＫＳ）によって製造）、Ｔ＆Ｋ  Ｔｏｋａ  ＡＬＰＯ  Ｇ  ＱＭＤＩ無水オフセットインク、Ｂｅｓｔ  Ｏｎｅ  Ｍｉｘｉｎｇ  Ｉｎｋ、ＵＶ  ＢＦ  Ｉｎｋ、ＵＶ  ＶＮＬ  Ｉｎｋ（すべて、Ｓｐｅｃｔｒｏ  Ｐｒｉｎｔｉｎｇ  Ｉｎｋ，ＬＬＣ（Ｒａｌｓｔｏｎ、ＮＥ）によって製造）、Ｍｅｇａｍｉ  Ｉｎｋ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒ，Ｌｔｄ．（東京、日本）によって製造される、Ｍｅｇａｃｕｒｅシリーズ、Ｍｅｇａｃｕｒｅ  ＭＷ  ＳＯシリーズ、Ｍｅｇａｃｕｒｅ  ＰＶシリーズ、Ｍｅｇａｃｕｒｅ  ＨＢシリーズＵＶオフセットインク、Ａｔｌａｎｔｉｃ  Ｐｒｉｎｔｉｎｇ  Ｉｎｋ，Ｌｔｄ．（Ｔａｍｐａ、ＦＬ）によって製造される、Ｒｏｙａｌ  ｃｏｌｏｒ、ＮＷＵＶ−１６−８４６、ＮＷＵＶ−１６−８４８／８４９  ＵＶフレキソインク、ＮＷＳ２−１０−９３１水系フレキソインクが挙げられる。
【００５４】
例示的な液体系インクとしては、例えば、フレキソインク、ＵＶフレキソインク、オフセットインク、ＵＶオフセットインク、無水オフセットインク、水系オフセットインクおよび／または炭化水素（例えば、アイソパー）系液体インクが挙げられる。特定の実施形態では、液体系インクおよび／またはフレキソ系インクは、場合により、帯電していてもよい。すなわち、表面電荷のコントラストまたは潜像を、例えば、帯電しているか、または帯電していないフレキソインクおよびＵＶフレキソインクを用い、現像ニップ１０３（図１を参照）によって現像し、バイポーラ型画像形成体１０２Ａ／Ｂの上に現像したフレキソ系画像を作成してもよい。
【００５５】
ある種の実施形態では、例示的なデジタル印刷システム１００は、場合により、ＵＶ硬化性インクを用いる場合、現像した画像１４５（図１を参照）を硬化させるために、ＵＶ硬化ユニット、例えば、ＵＶランプまたはＵＶ  ＬＥＤ機器を備えていてもよい。例示的な実施形態では、ＵＶ硬化性インクは、転写固定プロセスの前に部分的に硬化していてもよく、転写固定プロセスの後に最後に硬化させてもよい。ＵＶ硬化性インクとしては、例えば、ＵＶフレキソインクまたはＵＶオフセットインクが挙げられる。
【００５６】
この様式で、例えば、正に帯電したインク／トナー液滴を、負に帯電した表面で現像してもよく、正に帯電した表面とは反発するだろうし、逆もなりたつだろう。
【００５７】
再び図１を参照すると、直接的なデジタル・マーキング・システム１００は、そのほかに、現像した画像を媒体に転写するために転写サブシステム１０８を備えていてもよい。転写中に、媒体は、バイポーラ型画像形成体１０２Ａ／Ｂの表面（例えば、図２Ａ〜２Ｂの２４１を参照）の上にある現像した画像１４５と実質的に近い状態で接していてもよい。媒体１０６の後にある転写コロナユニット（図示せず）は、媒体１０６に対し、現像材料と反対の電荷を与えてもよく、バイポーラ型画像形成体１０２Ａ／Ｂに現像材料が接着しないようにするのに十分なほど強い。ある場合、第２の正確に制御されたコロナ帯電ユニットを使用し、バイポーラ型画像形成体１０２Ａ／Ｂに媒体１０６が静電的に接着するのを減らし、その時点ではバイポーラ型画像形成体１０２Ａ／Ｂから転写された現像済画像を含む媒体１０６を剥離させることができる。または、転写サブシステム１０８は、当業者にとって既知なバイアスをかけることが可能な転写ロールであってもよい。
【００５８】
デジタル単色プリンタの場合、バイポーラデジタル画像形成体１０２Ａ／Ｂは、現像した画像１４５を媒体１０６に直接転写することができる。しかし、ほとんどのカラープリンタの場合、画像は、４色（シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック）の現像材料から作られており、現像した画像は、まずは中間体表面に蓄積していくだろう。ある種の実施形態では、直接的なマーキングシステム１００は、静電潜像画像をシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックに現像する４種類のバイポーラデジタル画像形成体１０２を備えていてもよい。次いで、それぞれの着色した現像済画像を連続して転写ベルトに転写してもよい。全色で現像した画像が転写ベルトの上に乗ったら、その全色で現像した画像を媒体１０６に現像することができる別の転写を行ってもよい。しかし、カラープリンタは、最終的に媒体の上に全色で現像した画像が生じるような異なる順序の事象を使用してもよい。タンデム構造の例では、それぞれの着色した現像済画像を、媒体に連続して転写してもよい。
【００５９】
直接的なデジタル・マーキング・システム１００は、そのほかに、定着器サブシステム１０５を備えていてもよく、このシステムは、媒体に対して転写および固定を同時に行う転写固定システムであってもよく、媒体に現像した画像が固定される。融合プロセスでは、現像材料を、融着して媒体１０６（例えば、紙線維）に浸透するように、加圧した状態で加熱してもよい。融合は、例えば、一対のローラーで媒体を押さえつつ通過させることによって達成されてもよい。加熱したロールは、現像材料を溶融させ、第２のロールから熱を加え、媒体に融合させてもよい。可視化された画像の光沢は、現像材料が定着器ニップに留まっているときの温度、圧力および／または時間の長さによって制御することができる。
【００６０】
ある種の実施形態では、直接的なデジタル・マーキング・システム１００は、別個の転写サブシステムおよび融合システムの代わりに、１つの工程で媒体１０６に現像済画像を転写し、融合する転写融合システムを備えていてもよい。
【００６１】
ある種の実施形態では、直接的なデジタル・マーキング・システム１００は、そのほかにクリーニングサブシステム１０９を備えていてもよい。現像材料をバイポーラ型画像形成体１０２Ａ／Ｂから媒体に転写するのは、ある場合には効率が１００％ではない場合がある。これは、小さなトナー粒子のような小さな現像材料および電荷が少ないトナー粒子は、バイポーラ型画像形成体１０２Ａ／Ｂに強く接着する場合があり、その結果、転写後にも画像形成体に残ってしまうことがあるからである。これらの粒子は、次の印刷サイクルの前にバイポーラ型画像形成体１０２Ａ／Ｂから除去されなければならず、そうしなければ、次の画像の画質に影響を及ぼすことがある。
【００６２】
ある種の実施形態では、クリーニングサブシステム１０９は、適合するクリーニングブレードを備えていてもよい。ブレードは、バイポーラ型画像形成体１０２Ａ／Ｂをこすり、ブレードの下を通ろうとする現像材料をこすり落とすことができる。他の実施形態では、クリーニングサブシステム１０９は、回転ブラシクリーナーを備えていてもよく、現像材料をもっと有効に除去することができ、バイポーラ型画像形成体１０２Ａ／Ｂの表面をすり減らさない。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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