(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉体粒子（色材）もしくは液滴を用紙、中間体等の被記録媒体へ移動、飛翔、転写、付着させて画像形成を行う画像形成装置において、
前記粒子（色材）もしくは液滴を均一に薄層形成し支持する供給手段と、
前記供給手段との間に前記被記録媒体を挾持しつつ、前記粒子（色材）もしくは液滴を移動、飛翔、転写、付着させる作用力を前記供給手段と同期して画素毎に発生させる背面手段とを備え、
前記供給手段および前記背面手段に外部電界を付与し、前記粒子（色材）もしくは液滴の大きさ、径を一画素単位とする記録情報に応じた光刺激を光学的手段で２分割し、同一信号を前記供給手段と前記背面手段に同期して付与することで、付与された外部電界による作用力が帯電電荷を有する前記粒子（色材）もしくは液滴に働き、
前記供給手段および前記背面手段は、表面に光を熱に変換する光発熱体層が設けられた透明電極板あるいは中空の透明電極円筒を有し、前記供給手段は、前記記録情報に応じた光刺激を受けることで前記光発熱体層を発熱させて前記粒子（色材）もしくは液滴を離脱させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
粉体粒子（色材）もしくは液滴を用紙、中間体等の被記録媒体へ移動、飛翔、転写、付着させて画像形成を行う画像形成装置において、
前記粒子（色材）もしくは液滴を均一に薄層形成し支持する供給手段と、
前記供給手段との間に前記被記録媒体を挾持しつつ、前記粒子（色材）もしくは液滴を移動、飛翔、転写、付着させる作用力を前記供給手段と同期して画素毎に発生させる背面手段とを備え、
前記供給手段は、表面に光を熱に変換する光発熱層が設けられた透明電極板あるいは中空の透明電極円筒を有し、記録情報に応じた光刺激を受けることで前記光発熱層を発熱させて前記粒子（色材）もしくは液滴を離脱させ、前記背面手段は、表面に光刺激を受けて凹凸を形成する表面層を備えた透明電極板あるいは中空の透明電極円筒を有すること
を特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項２記載の画像形成装置において、前記背面手段の前記表面層は光異性化材料で形成されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項２記載の画像形成装置において、前記背面手段は、前記表面層に光刺激を受けて急激な熱膨張変形をする受光部を有し、前記受光部は前記粒子（色材）もしくは液滴の大きさ、径を一画素単位とする格子構造であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項２記載の画像形成装置において、前記背面手段は、光刺激を受けて発生した熱により流体内に発生する気泡による押圧力を利用した、前記粒子（色材）もしくは液滴の大きさ、径を一画素単位とする摺動機構部からなる格子構造であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項２記載の画像形成装置において、前記背面手段は、光刺激を受けて発生した熱により感温磁性体のキューリ点を境とする磁化吸引力の変化、あるいは前記光刺激を電磁コイルの吸引力変化に置き換える、前記粒子（色材）もしくは液滴の大きさ、径を一画素単位とする摺動機構部からなる格子構造であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
粉体粒子（色材）もしくは液滴を用紙、中間体等の被記録媒体へ移動、飛翔、転写、付着させて画像形成を行う画像形成装置において、
前記粒子（色材）もしくは液滴を均一に薄層形成し支持する供給手段と、
前記供給手段との間に前記被記録媒体を挾持しつつ、前記粒子（色材）もしくは液滴を移動、飛翔、転写、付着させる作用力を前記供給手段と同期して画素毎に発生させる背面手段とを備え、
前記粒子（色材）は、顔料もしくは染料からなる色材層と表面層とからなり、該表面層が、光、熱、光熱変換により溶融、軟化する層、あるいは衝撃光を受けることで前記供給手段表面との接触部近傍の前記表面層が保持する空気、水分を急激に破裂させるよう光を熱に高効率吸収変換する層、前記供給手段と背面手段間に付与された外部電圧の流す電流のジュール熱により溶融、軟化する層のいずれかからなることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等に利用できる画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電子写真技術の作像プロセスでは幾つかの要因が重なり画素位置ずれが発生する。ここでいう画素位置ずれとはトナー粒子１個の位置ずれ、つまりトナーの散らばりやこぼれ、潜像電界に忠実に従った移動、転写がなされないミクロな捉え方と、色ずれとして発生する複写機、プリンタ装置全体に関係するシステム的なマクロな捉え方の２点である。
【０００３】
先ずトナーが保持する電荷ｑ及び感光体と現像電極、用紙や中間転写体間に付与される電界による静電気的な力、Ｆ＝ｑ・Ｅにより対象媒体へ転写される上での問題点を説明する。感光体上の規則的な矩形潜像と現像電極間に生じる空間電界は例えば図２４のように示される（電子写真学会誌１０４号，  Ｖｏｌ．３２
Ｎｏ．３，  １９９３）。
【０００４】
図２４において、電気力線は実際の感光体や現像電極が完全な平行電極ではないこと、矩形潜像エッジ部におけるエッジ効果により電気力線が曲率をもって偏向することにより、等電位ラインは感光体面、現像電極面等に対して完全に平行とはならない。図２５は、潜像中心からプロセス方向（感光体回転方向）にＸ、対象電極方向（ギャップ）にＹずれたときのコントラスト電位のプロフィールを示している。図２５は、コントラスト電位の最大点が潜像中心からプロセス方向に離れるに従い低くなり、感光体と対象電極間にそのポイントがずれてくることを示している。実際の現像プロセスでは図２４で示した潜像中心部（Ｘ＝０）で現像が開始されるわけではなく、現像ニップ内での有効電界閾値（感光体の電界、トナー電荷、現像電極バイアスで決定される有効電界閾値）になったとき実際の現像が始まり、従って図２５に示すようにＸがずれて現像されることと等しくなる。プロセス方向に例えばＸ＝１００μｍずれると、トナーは転写、移動するための静電気的な力を受けるがそのコントラスト電位は低下してしまい、また位置もずれてしまうため本来の画素位置に確実にトナーを付着させることができなくなる。これは実際の複写機、プリンタにおいて、感光体や転写ドラム等の画像形成のための構成要素がある曲率を有しているという従来の電子写真技術がもつ本質的な問題点である。
【０００５】
マクロな捉え方として色ずれ、カラーレジストレーションの問題がある。これは感光体や通常、複写機やプリンタで用いられている転写ドラム、用紙搬送ベルトの回転あるいは移動精度（以下、モーションクオリティーと称す）に大きく依存し、低周波数帯域では色ずれとして、高周波数数帯域では規則的なプロセス方向の縞模様（以下、バンディングと称す）として生じる。このモーションクオリティーの悪さがもたらす色ずれやバンディングは高精細な中間調再現あるいは色文字再現に画像欠陥として現れ、著しく画質を劣化させる。
【０００６】
このため従来の複写機やプリンタでは感光体や搬送ベルトのモーションクオリティーを高精度化するため、フイードフォワードやフイードバック等の制御を行なうか構成部品や組立ての機械的精度を向上させることで対応してきた。また、経時的な変化や環境変化、特に温度変化による記録情報書き込み装置の光量変化、各機械的な構成上のシンクロナス性のずれ（例えばタンデム型複写機やプリンタにおいて搬送ベルトを駆動するロール径と感光体間距離の整数化が装置フレームやロールの温度膨張でずれてくる例など）を始めとする種々の問題にも対応が必要となる。このことは装置の大型化、複雑化、高コスト化といった問題をもたらし、従来の電子写真技術の信頼性についての限界であるといってよい。
【０００７】
印刷技術分野における画素位置ずれは、装置の高価格化と引き換えに高精度化を得ている側面がある。この印刷技術は基本的に版を有しているので電子写真のような画像書き込みプロセスにおける画素位置ずれは発生しない。また、イエロー、マジェンタ、シアン、ブラックのカラー印刷は、版胴からブランケット胴、用紙へと印刷インキ特有の物理現象である「チキソトロピー性」により安定して印字を行うことができる。また、版胴やブランケット胴、用紙支持搬送胴は高い信頼性と耐久性を兼ね備え、且つ高精度ヘリカルギヤー等で駆動されている。さらに、画素位置ずれの調整は専門のオペレータにより行われている。このようなことから、高級印刷の画素位置ずれは平均値として１５〜３０μｍ程度にすることができる。しかし、装置全体の大型化や高価格化は避けられず、またビジネス、オフィスユースを狙いとする記録技術としてオン・デマンド性への対応が充分でないという課題が残る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ＣｅＢＩＴ’９６（Ｔｈｅ  ｈａｒｄ  ｃｏｐｙ  Ｏｂｓｅｒｖｅｒ，ｐｐ２９−３０，Ａｐｒｉｌ，１９９６）にて発表された画像形成装置Ｏｃｅ３１２５Ｃによる記録技術は、感光体による静電潜像を用いない、トナーをバイアス現像にて可視化する点に特徴を有している。図２６はこの画像形成装置のイメージング・ドラムの断面を示す。リング状の電極７０が絶縁層７１中に軸方向に４００ｄｐｉの解像度で配置され、表面は誘電体層６９で覆われている。イメージング・ドラム７２中には図示しないスリップ・リングからの記録情報を伝えるマトリックス配置された固定電極群が設置されていて、記録情報に応じて電界が付与された現像ロール７４からのトナーがイメージング・ドラム７２上に移動して画像形成する。
【０００９】
図２７にこの従来の画像形成装置全体の構成を示す。中間体転写ドラム７３の周囲にイメージング・ドラム７２がイエロー７２Ｙからブラック７２Ｋまでタンデム状に配置され、且つ現像ロール７４もイエロー７４Ｙからブラック７４Ｋまで各イメージング・ドラムに配置されている。記録プロセスはブラックの現像から始まりイエローの現像まで各７色が１層構成で先ずイメージング・ドラム７２に順次形成される。次に中間体転写ドラム７３上に各色トナーが重なることなく転写され、中間体転写ドラム７３上の画像先端とタイミングを合わせるように用紙が用紙収納カセット５８から搬送されてくる。２次転写ロール７５にて中間体転写ドラム７３上の画像が用紙に転写されて排出トレイ６２に排出される。
【００１０】
この技術は粒子１個１個を画素単位で現像させるものではなく、従って６３．５μｍ（４００ｄｐｉ）の画素内での個々のトナーに対する画素位置は制御されていない。また、トナー層１層、つまり併置型のカラー画像構造となる記録プロセスであるため、画素間の画素位置ずれ（カラーレジストレーション）が画質劣化、特に色空間再現領域（カラー・ガマット）に大きな影響をもってくる。
【００１１】
また、他の記録技術としてアレイ・プリンターズ・エービー社を代表とするトナー・ジェット記録技術がある。これは現像スリーブ上の非磁性一成分カラー・トナー（ブラックは磁性一成分トナー）を用紙上に直接飛翔させてカラー画像形成するものである。現像スリーブと用紙間には２次元配置されたメッシュ状制御電極が、用紙背面には一様背面電極が設けられており、現像スリーブと背面電極間に付与される１５００Ｖの電圧と制御電極電圧（プリント時２７５Ｖ／非プリント時−５０Ｖ）により用紙上にトナーを記録情報に応じて飛翔させていく。この技術における問題点は、メッシュの孔径が約１００〜１５０μｍであり、トナーは一かたまりになって飛翔するため用紙上でのリバウンドが発生し、ハイ・バックグラウンドになる、つまり用紙地汚れが発生してしまうことである。
【００１２】
これは勿論、リバウンド現象だけではなくトナーを集合体で飛翔させる記録プロセスそのものの弱点であり、粒状性を悪化させる最大の要因となっている。別の問題として、制御電極に対するトナー目づまり、付着の問題が上げられる。トナー・ジェット記録技術では制御電極に対するクリーニング装置が必要となり、装置の大型化、高価格化につながってしまう。これに対し特開平４−８３６５８号公報ではアパチャー電極の裏面に交流電圧を印加することでトナー付着による裏面汚れを防ぐ技術が開示されているが、いずれにしても約２００μｍ程度の極めて小ギャップを保った現像スリーブと背面電極間に制御電極を挿入して、制御電極の孔を通してトナーを通過させる記録技術におけるこの電極汚れの問題は避けて通れない技術課題になっている。
【００１３】
このように、顔料、染料色材を含む粒子あるいは液滴を記録媒体へ移動、飛翔、転写、付着させることで例えばカラー画像を形成する記録技術において、粒子が記録媒体上の所望の画素位置とずれた位置に転写されると、粒子等の散らばり、こぼれを原因とする粒状性の悪化、色空間再現領域（カラー・ガマット）の狭まり、カラーレジストレーションやバンディングの発生といった画質の劣化を招く。
【００１４】
本発明の目的は、このような画質劣化をもたらすことがなく、記録プロセスそのものが画素位置ずれを持たないような画像形成装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、粒子（色材）あるいは液滴を均一、薄層に形成する供給装置（サプライヤー）から被記録媒体（中間体、用紙）へ移動、飛翔、転写、付着させるための電界、磁界、圧力といった駆動力を画素単位で受ける該記録媒体の背面装置（レシーバ）がシンクロに作用することで、サプライヤーとレシーバのずれが生じても粒子（色材）  あるいは液滴は被記録媒体上のあるべき画素位置に移動、飛翔、転写、付着できる画像形成装置によって達成される。
【００１６】
本発明によれば、粒子の供給装置と用紙や中間転写体の背面装置を同期させながら記録していくので、粒子（色材）や液滴の画素位置ずれを生じさせずに粒子（色材）や液滴を画素単位で移動、飛翔、転写、付着できるようになる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態による画像形成装置を図１乃至図２３を用いて説明する。本実施の形態による画像形成装置に用いた技術は、白黒の複写機、プリンタ、ファクシミリやカラーの複写機、プリンタ、ファクシミリ、プルーファといったビジネスやオフィス、プルーファユースに対して展開することが可能である。勿論、信頼性の高いしかも低価格で提供できるパーソナルユースにも充分活用できる。また、オン・デマンド印刷機としての大量生産ＣＲＤユースにも適応可能性を広げることができる。
【００１８】
まず、本実施の形態による画像形成装置の基本的動作原理を図１を用いて説明する。粒子（色材）あるいは液滴（以下、代表的に粒子で説明する）は、図示しない均一薄層形成手段にて粒子供給装置１上に均一に薄層形成される。粒子４は、供給装置１の格子構造状に配置された電極５（この電極５は所望の一画素分に相当していて誘電体層６中に埋設されている）に対応するよう並べられている。ここで電極５はその表面が露出しているが、誘電体層６中に完全に被覆されていてもよい。また、電極５の大きさと粒子４の大きさは必ずしも一致している必要はなく、当然、電極５の大きさが相対的に粒子４と比べて小さくてもよい。少なくとも粒子４が均一に最密充填されたときの各粒子間距離と電極５のピッチがほぼ同等であればよい。または粒子４が必要とされる１画素の大きさに比較して充分小さければ、電極５は１画素分の大きさでも構わない。一方、用紙や中間体といった被記録媒体３を介してその背面にはやはり格子構造状に電極５が配置された背面装置２が設けられている。
【００１９】
粒子４について本実施の形態に係わる機能と構造について説明する。基本的に粒子４を被記録媒体へ移動、飛翔、転写、付着させる力（以下、駆動力と称す）として、電界（この場合、粒子４は電荷を持たなければならない。例えば、内部分極による分極電荷、電荷注入による誘導電荷、帯電系列の大きく異なる材料部材との摩擦電荷、外部から付与された付着型電荷等いずれでもよい。）、磁界（この場合、粒子４は磁界中で磁力が作用する磁性体の特質を有することが必要である。特にカラーの画像形成時には磁性体粒子の色濁りの問題が懸念されるが、例えば粒子４の中心部のみに磁性体を埋めこんでおき周囲はバインダー中に色材が分散された層を外殻層として形成するものでよい。）、圧力等が考えられる。
【００２０】
さらに種々の外部刺激を受け粒子４が供給装置１から離脱しやすい機能を有していることも必要条件となる。図２に粒子４の基本構造を示す。粒子４は、中心に高分子バインダー５２中に分散された染料、顔料等の色材５１層があり、その外殻には光、熱、光熱変換、圧力、通電によるジュール熱といった外部刺激を受けることで供給装置１との付着力を低減できる外殻層５０が設けられた複層構造となっている。粒子４中の高分子バインダー５２に分散された色材５１の代わりに、色材５１のみで構成してもよいことは言うまでもない。色材５１は粒子４が被記録媒体３上へ転写されてカラー発色する。外殻層５０は例えば熱刺激を受けて溶融することで供給装置１表面との付着力を低減もしくはゼロとする材料、例えばワックス系のコート層でよい。６０〜３５０°Ｃの温度範囲で熱溶融すれば固体から１〜３ｍＰａ・ｓの水程度の粘度変化が得られる。
【００２１】
また、上記のような低粘度でなくても１０００〜３０００ｍＰａ・ｓ程度の粘度の外殻層５０として、後は供給装置１と背面装置２間にシンクロに作用させる駆動力により移動、飛翔、転写、付着させればよい。また、他の外殻層５０としてポリウレタン、ポリウレアといった重合材料をカプセル化し、２０〜６０ｍＪ／ｍｍ２程度の熱エネルギーで昇華させるものでもよい。また、衝撃的な光照射によりアブレーション（破裂）を生じさせる外殻層５０でもよい。標準的なカラー電子写真技術のトナーは、ポリエステル系の樹脂中に顔料成分を分散させているが、２４００ｄｐｉ相当の画素に対し数Ｗオーダの照射エネルギー（６０〜１００ｍＪ／ｃｍ２）でアブレーションが発生する。第４２回応用物理学関係連合講演会予稿（Ｎｏ．３  １９９５春季）によれば０．７３Ｊ／ｃｍ２のフラッシュ露光エネルギーを０．４３ｍｓｅｃ（半値幅）の照射時間で完全に飛翔させた例が報告されている。
【００２２】
図３は外殻層５０がポーラス構造となっている例を示している。これは外部刺激が熱である場合、外殻層５０が固液変化（熱溶融、熱軟化）もしくは昇華（固体→気体）という相変化をするときの熱容量を低減する効果がある。少ない熱エネルギーで供給装置１表面からの離脱を容易ならしめる。また、圧力による付着力の増大を利用する際の荷重を低減できる効果もある。図４は粒子層ではなく均一薄膜構造の色材４を示している。つまりフイルム状の薄膜均一層であり、色材４（例えば高分子バインダー中に分散させたもの）は１画素ごとに高融点隔壁部５３で区切られており、色材４の外殻層５０として図２や図３で説明したものが用いられる。勿論、隔壁部５３は高融点材料に限るものではなく、外部刺激を受けて粒子供給装置１表面から離脱させやすくする機能を他の不必要な画素にその影響を及ぼさないための隔壁材料、性質、機能のものであればよい。
【００２３】
図５は図４と同様各画素ごとに区切られた色材周りの材料が外部刺激を受けて変質する構造のものを示す。例えば、図５では色材５１の周囲に紫外線硬化層５４を設けた構造である。光刺激１３、ここでは記録情報に応じた紫外線１３が均一な薄層４に照射されると照射された画素部において色材周りの層が紫外線硬化して、例えば粘着力が低下（もしくは増加）することで粒子供給装置１から離脱（付着）させやすくできる。図６は光導電性外殻５５を有した粒子４を示す。供給装置１と背面装置２の電極５間には印加電圧１２が付与されていて、記録情報信号処理部７からの記録信号が分割信号同期部８に搬送され、一方の光刺激に同期して所望の画素電極５がアクティベート（電極５に印加電圧１２が作用する）される。光刺激１３を受けることで粒子４の光導電性外殻５５中を電荷１５が流れ、これによりジュール熱を発生させることにより光導電性外殻５５を溶融させることができ、粒子４を供給装置１から離脱させ易くできる。粒子供給装置１は例えばガラスにＩＴＯ（インジウム・スズ・オキサイド）を真空蒸着した透明電極あるいは光半導体等であればよい。
【００２４】
図１に戻って、供給装置１と背面装置２に対し、信号送受信方向１０に示すように記録情報が記録情報信号処理部７から分割信号同期部８へ伝えられ、同期した画像信号として、記録情報信号出力部９からマトリックス駆動回路１１を介して分割出力される。これにより供給装置１、背面装置２の所望の画素に相当する電極が同期してアクティベート（粒子４に対する供給装置１からの離脱作用と粒子４を記録媒体３に移動、飛翔、転写、付着せしめる駆動力が作用する）することになる。例えば、供給装置１と背面装置２とがΔｘずれたとすると、従来の電子写真プロセスでは記録媒体上でΔｘずれた位置に転写されてしまう。
【００２５】
しかし、本実施の形態では粒子４を供給装置１から容易に離脱せしめ記録媒体３上の所望の位置に転写させるべく、駆動力を同期させながら作用させる画素単位の電極部５’を有しており、○印の位置から粒子４は４’から４’’に至るように移動、飛翔、転写、付着でき、Δｘのずれを記録媒体３上で発生させないようにすることができる。図１では画素単位でアクティベートする対象を格子構造体をした供給装置１、背面装置２の電極５として説明したが、これは画素単位で外部刺激に応じてアクティベートできる構造であるかそのような機能、性質をもつ材料から構成されている供給装置１、背面装置２であればどのようなものでもよい。
【００２６】
図７は粒子４が供給装置１上に配置されている模式図である。粒子供給装置１における格子構造１の画素中の電極部５が粒子４と略同一の大きさを有して並べられる。電極部５に電界を付与することで粒子４の移動、飛翔、転写、付着を行う場合は、電極部５の周囲は誘電体層６で囲まれて電気的に絶縁されているように構成する。
【００２７】
図８および図９は、外部刺激として光と電界を同期させて作用することで画素位置ずれを発生させない記録プロセスを用いた画像形成装置を示す。図８で用いられる粒子４は先ず、粒子供給ホッパー１６内にて溶融状態にあり、このホッパー１６先端から粒子形成用光刺激１７により略球形状に分離、分割されて吐出される。色材としてはワックス系が代表的であり、ワックス系材料中に染料あるいは顔料等の色材が分散されているものであれば、ホッパー１６先端から吐出した粒子４は供給装置１の表面上で急速に熱を奪われることにより略球状に固化する。このようにして供給装置１上に形成した粒子４の均一層を供給装置１と背面装置２間の粒子移動部まで搬送する。
【００２８】
一方、記録情報に応じた外部刺激として、光刺激１３が図示しない光伝達手段にて供給装置１の内部に導かれ、透明支持層を有する供給装置１の内部から記録情報に応じて照射される。他方、この光刺激１３と同期するタイミングで外部に設けられた電界付与印加電圧１２による電圧印加が背面電極２内に設けられた電極部５に作用する。背面電極５は回転する背面装置２に対して静止しており、印加される電圧供給は図示しない背面装置２の両端部に設けられたスリップリングを介して供給することができる。図８において、背面装置２は、記録情報に応じた粒子像を一旦転写させた後、最終記録媒体である用紙に転写する中間体転写ドラムとして構成されており、供給装置１と背面装置２のモーション・クオリティーが悪くても本来の画素位置に粒子４を移動させることができるよう駆動力を作用することが可能となる。粒子移動部を通過した不要粒子像は色材再生装置１８まで搬送されスクイーズロール１９にて掻きとられ、再び熱を付与されて溶融した状態で色材搬送パイプ２１を通って粒子供給ホッパー１６中に戻される。スクイーズロール１９の表面は常にクリーニングされるよう掻きとりブレード２０が接触している。
【００２９】
粒子４の移動メカニズムについて図９を用いて説明する。画像情報に応じた信号が記録情報信号処理部７にて処理され分割信号同期部８へ伝達される。同期刺激のうち、光刺激１３を受けた供給装置１上の粒子４は光熱変換による熱を吸収し前述した材料特性により供給装置１の表面から離脱しやすくなり且つ外部から付与される印加電圧１２による＋（プラス）電荷１５が誘起される。勿論、電荷注入型の粒子である必要はなく電界により作用する帯電粒子であってもよい。一方、背面装置２の電極部５は所望の電極部５’のみアクティベートされた状態になり−（マイナス）電荷１４が誘起される。この＋と−電荷による電界が＋電荷１５を誘起した粒子４を記録媒体３上に正確に移動させる。
【００３０】
図１０は、供給装置１、背面装置２が格子構造の電極部５を有していない場合の記録プロセスを示している。電極部５の電極密度が１２００〜２４００ｄｐｉ相当もしくはそれ以上の高解像度になればなる程製造コストがかかる。これを解消するためには格子構造の画素を持たないようにすることが必要となる。そこで図１０に示すように光刺激１３を光刺激１３’と光刺激１３’’に２分割し、支持体層が透明性を有し表面層が光発熱層２２である供給装置１を用いる。一方、背面装置２も支持体層が透明性を有しており表面層として光半導体層２４を設けたものを用いる。このような基本構成にしておけば、同期した２分割光刺激を受けて所望の画素位置に相当する領域のみがアクティベートされることになる。
【００３１】
また、粒子４を記録媒体３に移動、転写、飛翔、付着させる駆動力として圧力による記録プロセスを用いることができる。図１１および図１２は、例えばアゾ・ベンゼン基のシス・トランス光異性化現象を利用した画像形成装置および画像形成プロセスを示す。図１３はアゾ・ベンゼン基のシス・トランス光異性化を示す模式図であり、光感受性分子とポリアクリル酸エチルを代表とする高分子モノマーとの合成により光異性化の性質を持つ光感受性材料が得られる。トランス状態の分子間距離は平均９オングストロームであるが紫外光波長ｈν１を受けると分子間距離が平均５．５オングストロームにまで縮みシス状態へ異性化する。このホトメカニカル効果を利用して機械的な圧力に変換して、記録プロセスに応用することができる。また、高速応答性についても、単分子のシス・トランス光異性化時間が平均１０−７ｓｅｃ、高分子の各部における応力不均衡がならされるまでの時間が平均１０−４〜１０−３ｓｅｃとなるよう条件を最適化すれば、記録プロセスにおける圧力アクチュエータとして充分構成できる。しかも、このシス・トランス光異性化は可視光波長ｈν２を照射することで元のトランス状態へ戻ることが可能であり可逆性を有している。
【００３２】
図１１に示すものは、供給装置１上で記録情報に応じた厚さの段差を有する色材４層を背面装置２とのニップ部まで搬送し、記録媒体３を介しながら供給装置１の内部から一様熱付加装置２９により熱することで隆起した画像領域部に相当する色材のみを記録媒体３上に転写していく。図１２はこの記録プロセスのステップを示したものである。まず図１１に示すロータリ色材供給装置２８にはイエロー、マジェンタ、シアン、ブラックの複数のシス・トランス光異性化性質を有する色材が充填された現像器が複数配置されている。色材供給装置２８から供給装置１の支持体３３表面上に色材４が供給され、先ず均一薄膜層が形成される（ステップＳ１）。次に一様紫外光照射２６が付与されることで色材４の厚みが縮小して低くなる（ステップＳ２）。次いで記録情報に応じた可視光照射２７が行われ、例えば画像部のみに可視光照射をするイメージ・ライティング書き込みの場合、画像部領域のみ再び元の厚みに戻る（ステップＳ３）。これにより画像部と非画像部との機械的な色材段差（凹凸）を形成できる。
【００３３】
この色材段差を用いた次のステップＳ４およびステップＳ５を図１４を用いてより詳しく説明する。図１４において、２分割された光刺激のうち、供給装置１に作用する光刺激１３’は色材４を離脱容易ならしめるように作用する。他方の背面装置２の表面層はシス・トランス光異性化性質を有する材料層で構成されており、光刺激１３’’を受けてその領域のみ凸状に隆起させることができ、被記録媒体３裏面から圧力を作用できるようになっている。通常の電子写真技術における定着プロセスにおいてもポリエステル系の高分子樹脂と顔料からなるトナーも熱エネルギーだけでは用紙上に定着できない。熱と共に圧力を作用させて粘度低下した高分子樹脂が顔料と共に用紙繊維の隙間に食い込むことで完全に固着できることから、圧力の作用が重要であることが分かる。図１４における背面装置２のシス・トランス光異性化表面層は供給装置１側に設けられていてもよいことはいうまでもない。
【００３４】
図１５は他の例を示し、ジルコン酸チタン酸ランタン鉛（ＰＬＺＴ）の紫外光による光応答を用いている。この特徴は歪みと熱を同時に利用する点にある。表面層がＰＬＺＴから構成されている供給装置１の透明支持体層裏面から紫外光３４を記録情報に応じて照射する。ＰＬＺＴセラミックスは３６５ｎｍの紫外光３４の吸収により光歪効果と発熱現象を生じ、これにより機械的な歪みを生じる。歪み発生の要因としては光歪効果、熱膨張、残留分極（Ｐｒ）変化、焦電流による圧電効果の４つの重ね合わせが考えられる。例えば１２０ｍＷ／ｃｍ２以上の紫外光を照射して２．５μｍの歪みを得るのに要する時間が約５分以下という報告もあり（精密工学会春季大会学術講演会講演論文集，１９９６）、これも条件を最適化してやれば光歪アクチュエータとして用いることができる。
【００３５】
図１６、図１７、図１８は機械的に摺動する画素単位の部材を用いることで色材４に圧力を付与する表面凹凸形成装置を示すものである。特に図１８は光刺激１３を受けて変化する感温磁性体を摺動部材としたものである。先ず、図１６における色材押圧ユニット３５はパルス的な衝撃光エネルギーを吸収する微小変形が可能な光アクチュエータ部３６と摺動ピストン３７からなる構造をもつ（図１６（ａ））。例えば厚さ５０μｍ×幅１２０μｍ×高さ１００μｍ程度の微小変形部にパルス的な衝撃光エネルギーを照射すると急激な熱膨張を微小変形部に発生させ物体を変形移動できる（図１６（ｂ））。適正な形状、材質を決定すれば約３．７Ｗの光出力で数ｍｍオーダの変形が可能である。この変形を利用して記録情報に応じた摺動ピストンの動きを色材４に押圧として付与することで図１６に示す画像部あるいは非画像部色材４’’として画像コントラストが得られる。図示しない被記録媒体３上への色材転写が終了すれば再度、色材タンク３９中に摺動ピストン先端部を揃えて浸漬することで均一薄層色材が形成される（図１６（ｃ））。
【００３６】
図１７（ａ）〜（ｃ）は画素ごとに区切られたチャンバー４０内に気体あるいは流体を充填しておき光刺激１３を熱に変換する光発熱層２２の熱エネルギーにより気泡４１を発生させる構造のものである。図１８（ａ）、（ｂ）では感温磁性体４２と永久磁石４３を感温磁性体４２が磁力を有している時に反発させる磁極関係になるよう設定したものである。感温磁性体４２は画素単位で分割、摺動できるようになっており、光刺激１３を受けて熱に変換されると感温磁性体４２は温度上昇して磁化吸引力がキューリ点を境に低下する。すると反発力が低下し図示しない感温磁性体４２と永久磁石４３を繋ぐスプリングにより引っ張り合う方向に力が作用することで色材４を押圧できる（図１８（ａ））。実際には感温磁性体４２の代わりに電磁コイル４４に光刺激１３を付与して方向４５へ摺動させる（図１８（ｂ））。図１８における磁力関係が感温磁性体４２と永久磁石４３が吸引力でありスプリング助勢力が反発力であってもなんら問題ではない。
【００３７】
図１９は衝撃的な光照射によるアブレーション（破裂）を用いた粒子飛翔記録プロセスを示す。供給装置１は透明支持層と偏向素子ユニット４７及び保護層４８からなり、被記録媒体３を介し背面装置２との間に外部付与電圧１２が作用している。一様な衝撃光刺激３８を照射すると同時に図示しない偏向素子駆動回路からの電圧を記録情報に応じて偏向素子４７に作用させる。例えば画像領域部の偏向素子が開放されればその領域の粒子が４９の方向に飛翔することになり、粒子４に予め電荷を帯電させておくことで外部付与電圧１２による電界により粒子４を被記録媒体上の所望の位置に移動させることができる。勿論、背面装置２は本実施の形態による画素単位で粒子４に駆動力を作用できる構造と機能を有するものであることは言うまでもない。
【００３８】
本実施の形態に基づく記録プロセスを実際の複写機あるいはプリンタに応用した画像形成装置を第２０図、図２１、図２２および図２３に示す。図２０はモノカラーの画像形成装置を示している。図２０において、供給装置１と背面装置２の電極部５間に分割信号同期部８から所定の電圧が印加される。被記録媒体３は、用紙収納カセット５８から給紙ロール５９、レジストロール６０を介して供給装置１と背面装置２間に送られる。供給装置１には粒子ユニット５７から粒子４が供給される。供給装置１の回転に伴って粒子４は供給装置１と背面装置２間の被記録媒体３の所定位置に運ばれ、供給装置１からの光刺激１３により供給装置１から離脱して被記録媒体３の所定位置に付着する。その後、被記録媒体３は定着器６１に送られて、粒子４の被記録媒体３上への定着が行われ、排出トレイ６２から排出される。
【００３９】
図２１に示したモノカラー画像形成装置は、中間体２を用いている点が図２０のモノカラーの画像形成装置と異なっている。中間体２内部に電極部５が設けられ、背面装置としての機能を備えている。供給装置１に粒子ユニット５７から供給された粒子４は、供給装置１の回転に伴って供給装置１と中間体２間の所定位置に運ばれ、供給装置１からの光刺激１３により供給装置１から離脱して中間体２の所定位置に付着する。そして、付着した粒子４は中間体２の回転に伴って移動し、中間体２と２次転写ロール６３間に供給された被記録媒体３の所定位置に付着するようになっている。
【００４０】
また、当然のことながら本実施の形態による記録プロセスはカラー画像形成装置にも適用でき図２２はマルチプル転写型のカラー画像形成装置を、図２３はタンデム型のカラー画像形成装置を示すものである。図２２に示すカラー画像形成装置は、供給装置１の周囲に各色の粒子ユニット５７Ｋ〜５７Ｙが配置されている点を除き基本的に図２０で説明した構成と同様である。また、図２３に示すタンデム型カラー画像形成装置は、用紙搬送ベルト６６がベルト駆動ロール６８等によりベルト搬送方向６７に沿って被記録媒体３を搬送するようになっている。用紙搬送ベルト６６に沿って各色毎に供給装置１Ｃ、１Ｍ、１Ｙが設けられ、用紙搬送ベルト６６を挟んで対向する位置に背面装置２の電極部５Ｃ、５Ｍ、５Ｙが配置されている。被記録媒体３は、給紙ロール５９、レジストロール６０により用紙搬送ベルト６６に載せられて、用紙搬送ベルト６６の移動と共に移動して順次供給装置１Ｃ、１Ｍ、１Ｙおよび対向する電極部５Ｃ、５Ｍ、５Ｙを通過して粒子４Ｙ、４Ｍ、４Ｃが付着される。
【００４１】
このように本実施の形態によれば、従来の電子写真装置で行われてきたような画素位置制御が不要となる記録技術を提供できる。特に、個々の粒子（色材）あるいは液滴を用紙や中間体といった被記録媒体上の所望の位置に正確に付着等させることができるようになる。また、粒子等を駆動する力の作用を１個の粒子あるいは液滴といった１画素単位で機能させることができるようになる。従って、高精度な画素位置合わせができる記録技術として白黒、カラーの複写機、プリンタ、ファクシミリに適用でき、また大量印刷用（ＣＲＤ）プリンタに応用することもできる。他方、高画質が重要視されるカラープルーファとしての能力も併せ持っている。
【００４２】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、以下のような効果を奏することができる。
１．粒子（色材）あるいは液滴は被記録媒体上の所望の位置に移動、飛翔、転写、付着できるので高精細な画質が獲得できる。
２．従来の電子写真プロセスのように感光体を用いず、サプライヤーとレシーバがシンクロに直接、被記録媒体上に記録するのでプロセスの安定性が増す、つまり信頼性が向上でき且つ装置の小型化、低価格化が図れる。
３．粒子供給装置や被記録媒体背面装置の移動、回転精度を厳しくする必要がなくなる。構成要素部品精度や組立精度も一般精度でよいので大量生産に向き、従って低コスト化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基本的動作原理を示す図である。
【図２】本発明の一実施の形態による画像形成装置における粒子構造の例を示す図である。
【図３】本発明の一実施の形態による画像形成装置における粒子構造の他の例を示す図である。
【図４】本発明の一実施の形態による画像形成装置における粒子構造の他の例を示す図である。
【図５】本発明の一実施の形態による画像形成装置における粒子構造の他の例を示す図である。
【図６】本発明の一実施の形態による画像形成装置において粒子中の通電ジュール熱を利用した実施例を示す図である。
【図７】本発明の一実施の形態による画像形成装置において格子構造１画素分のセルに置かれた粒子を示す図である。
【図８】本発明の一実施の形態による画像形成装置において光刺激と格子構造背面装置を用いた実施例を示す図である。
【図９】本発明の一実施の形態による画像形成装置において光刺激と格子構造背面装置を用いた実施例を示す図である。
【図１０】本発明の一実施の形態による画像形成装置において光刺激を２分割した実施例を示す図である。
【図１１】本発明の一実施の形態による画像形成装置において色材表面凹凸を利用した実施例を示す図である。
【図１２】本発明の一実施の形態による画像形成装置において色材表面凹凸を利用した記録プロセスを示す図である。
【図１３】本発明の一実施の形態による画像形成装置においてシス・トランス光異性化を表す模式図である。
【図１４】本発明の一実施の形態による画像形成装置においてシス・トランス光異性化を利用した実施例示す図である。
【図１５】本発明の一実施の形態による画像形成装置においてＰＬＺＴの光反応による色材表面凹凸を利用した実施例示す図である。
【図１６】衝撃光吸収による色材表面凹凸形成装置の説明図である。
【図１７】光熱変換による発生気泡圧を利用した色材表面凹凸形成装置を示す図である。
【図１８】光熱変換によるキューリ点消磁現象を利用した感温磁性体による色材表面凹凸形成装置を示す図である。
【図１９】本発明の一実施の形態による画像形成装置において衝撃光による粒子破裂現象と偏向素子を組み合せた実施例を示す図である。
【図２０】本発明の一実施の形態の一実施例としてのモノカラーの画像形成装置を示す図である。
【図２１】本発明の一実施の形態の他の実施例としての中間媒体を介するモノカラーの画像形成装置を示す図である。
【図２２】本発明の一実施の形態の他の実施例としてのマルチプル型カラー画像形成装置を示す図である。
【図２３】本発明の一実施の形態の他の実施例としてのタンデム型カラー画像形成装置を示す図である。
【図２４】感光体状のラダーパターン潜像により形成される電界を示す図である。
【図２５】空間場によるコントラスト電位の変化を示す図である。
【図２６】イメージング・ドラム構造を示す図である。
【図２７】従来のプリンタの概略構造を示す図である。
【符号の説明】
１  供給装置
２  背面装置
３  被記録媒体
４  粒子（色材）あるいは液滴
４’  移動、飛翔、転写、付着方向
４’’  移動、飛翔、転写、付着した粒子（色材）あるいは液滴
５  格子構造体１画素中の電極部
５’  作用している電極部
６  誘電体層
７  記録情報信号処理部
８  分割信号同期部
９  記録情報信号出力部
１０  信号送受信方向
１１  マトリックス駆動回路
１２  印加電圧
１３  光刺激
１４  負電荷
１５  正電荷
１６  粒子供給ホッパー
１７  粒子形成用光刺激
１８  色材再生装置
１９  スクイーズロール
２０  掻きとりブレード
２１  色材搬送パイプ
２２  光発熱層
２３  発熱領域
２４  光半導体層
２５  負電荷誘電領域
２６  一様紫外光照射
２７  可視光照射
２８  ロータリ色材供給装置
２９  一様熱付与装置
３０  給紙ロール
３１  レジストロール
３２  記録媒体搬送方向
３３  供給装置支持体
３４  紫外光による記録情報書き込み
３５  色材押圧ユニット
３６  光アクチュエータ
３７  摺動ピストン
３８  衝撃光による記録情報書き込み
３９  色材タンク
４０  チャンバー
４１  気泡
４２  感温磁性体
４３  永久磁石
４４  電磁コイル
４５  電磁コイルの可動方向
４６  定着ロール
４７  偏向素子ユニット
４８  保護層
４９  粒子飛翔方向
５０  外殻層
５１  色材
５２  バインダー
５３  高融点隔壁部
５４  紫外線硬化層
５５  光導電性外殻
５７  粒子（色材）ユニット
５８  用紙収納カセット
５９  給紙ロール
６０  レジストロール
６１  定着器
６２  排出トレイ
６３  ２次転写ロール
６４  供給ドラム回転方向
６５  背面ドラム回転方向
６６  用紙搬送ベルト
６７  ベルト搬送方向
６８  ベルト駆動ロール
６９  誘電体表面層
７０  リング電極
７１  絶縁層
７２  イメージングドラム
７２Ｙ〜７２Ｋ  イエロー〜ブラック・イメージング・ドラム
７３  中間転写ドラム
７４Ｙ〜７４Ｋ  イエロー〜ブラック現像器
７５  ２次転写ロール
７６  用紙搬送方向
【図１】
0003580093.tif 000002
【図２】
0003580093.tif 000003
【図３】
0003580093.tif 000004
【図４】
0003580093.tif 000005
【図５】
0003580093.tif 000006
【図６】
0003580093.tif 000007
【図７】
0003580093.tif 000008
【図８】
0003580093.tif 000009
【図９】
0003580093.tif 000010
【図１０】
0003580093.tif 000011
【図１１】
0003580093.tif 000012
【図１２】
0003580093.tif 000013
【図１３】
0003580093.tif 000014
【図１４】
0003580093.tif 000015
【図１５】
0003580093.tif 000016
【図１６】
0003580093.tif 000017
【図１７】
0003580093.tif 000018
【図１８】
0003580093.tif 000019
【図１９】
0003580093.tif 000020
【図２０】
0003580093.tif 000021
【図２１】
0003580093.tif 000022
【図２２】
0003580093.tif 000023
【図２３】
0003580093.tif 000024
【図２４】
0003580093.tif 000025
【図２５】
0003580093.tif 000026
【図２６】
0003580093.tif 000027
【図２７】
0003580093.tif 000028