(57)【要約】【課題】本発明は超音波により破壊可能なマイクロカプセルを用いた印刷装置に関し、特に本発明は超音波振動を使用してマイクロカプセルを破壊し、記録紙に印刷を行う印刷装置であり、位相差の変更に容易に対応できる印刷装置を提供するものである。【解決手段】本発明は画像データ演算部によって超音波ラインヘッドに配設された超音波素子の位相差を演算し、該演算結果を位相差設定値メモリに記録し、該位相差設定値メモリの記録内容をクロック信号の出力に基づいて計数し、例えば位相差カウンタによって計数した結果に従って高圧パルス駆動回路を駆動し、上記位相差に従った超音波振動を同じ画素に照射することで、位相差の変更に容易に対応できる印刷装置を提供するものである。【選択図】  図２０
2004195659.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の超音波素子が配設された超音波ラインヘッドと、
隣り合う超音波素子間の位相差を演算する演算手段と、
該演算手段の演算結果から得られた位相差の情報を記憶する記憶手段と、
該記憶手段に記憶された位相差情報を計数し、該計数結果に基づいて超音波素子を順次駆動し、印刷データに従って印字を行うべき画素に対して前記複数の超音波素子から超音波振動を出力する駆動手段と、
を有することを特徴とする印刷装置。
【請求項２】
前記位相差情報の計数は、クロック信号に基づいて行うことを特徴とする請求項１記載の印刷装置。
【請求項３】
前記超音波ラインヘッドには熱センサが配設され、該熱センサの検知出力に従って、前記クロック信号の周波数を制御することを特徴とする請求項２記載の印刷装置。
【請求項４】
前記印刷データに含まれる階調値に従って、前記画素に出力する超音波の波数を演算する演算手段を有し、該演算手段の演算結果に従って前記駆動手段を駆動することを特徴とする請求項１記載の印刷装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波により破壊可能なマイクロカプセルを用いた印刷装置に関し、特に超音波素子の駆動を効率よく行う印刷装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、カラープリントと言えば銀塩写真が挙げられるほど、その技術は長い間主流であった。しかし、今日パーソナルコンピュータを中心としたコンピュータの普及に伴って、周辺機器としてのプリンタ装置も普及し、各種方式のカラープリンタが提案されている。特に、電子写真方式、熱転写方式、インクジェット方式の各方式のプリンタ装置は、著しい進歩を遂げ、解像度の点でも銀塩写真に匹敵し、これにとって代わる勢いである。
【０００３】
一方、上記従来の方式に対し、新規な方式として、光や熱等の外部刺激に応答するマイクロカプセルを含有するインク層を予めコーティングした専用の記録紙を用い、これに画像情報に対応した光や熱を付与して画像形成を行う装置も提案されている。
【０００４】
また、特許文献１には色材及び感光性物質を内包するマイクロカプセルを用い、塗布手段によって保持部材に塗布し、保持部材上のマイクロカプセルを超音波振動によって破壊し、所望の発色を記録媒体に転写する発明が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−９１９３７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の方式では以下の問題がある。
先ず、電子写真方式を用いた装置では、記録紙として普通紙を使用できる点で優れている。しかし、色別に複数のインクやトナーが必要となり、消耗品の管理が煩雑となる。また、各色の位置合わせに精度が要求される。
【０００７】
また、例えば現像器や画像形成部を複数（例えば、４個）内蔵する必要があり、部品点数が増し、装置も大型化する。さらに、構造も複雑化し、装置の軽量化の面からも不利である。
一方、マイクロカプセルを含有するインク層を予めコーティングした専用の記録紙を用いる方式の場合、基本的に記録紙全面にインクを塗布することから、コストアップの原因になり、また普通紙が使用できない問題もある。
【０００８】
さらに、超音波振動によってマイクロカプセルを破壊し、記録紙に色材を転写する方法では、階調データに基づいて超音波振動を変化させる必要があり、超音波振動の振幅を変化させる為の電源は、高周波であると共に電圧値も色別に必要となり、更に階調値に対応する必要もある。
【０００９】
そこで、本発明は超音波振動を使用してマイクロカプセルを破壊し、記録紙に印刷を行う印刷装置であり、位相差を容易に制御して複数の超音波素子によって同じ画素に対して超音波を照射し、所望の発色を簡単に行うことができる印刷装置を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、請求項１に記載した発明によれば、複数の超音波素子が配設された超音波ラインヘッドと、隣り合う超音波素子間の位相差を演算する演算手段と、該演算手段の演算結果から得られた位相差の情報を記憶する記憶手段と、該記憶手段に記憶された位相差情報を計数し、該計数結果に基づいて超音波素子を順次駆動し、印刷データに従って印字を行うべき画素に対して前記複数の超音波素子から超音波振動を出力する駆動手段とを有する印刷装置を提供することによって達成できる。
【００１１】
ここで、上記超音波ラインヘッドには複数の超音波素子が配設され、該超音波素子は供給される駆動信号に従って超音波振動をマイクロカプセルに照射する。また、照射する超音波振動の周波数は、例えばイエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）によって異なる。
【００１２】
また、記憶手段は超音波素子間の位相差を演算し、演算結果は位相差設定値メモリに記憶される。そして、当該位相差に従った超音波振動を各超音波素子に供給し、同じ画素に対して複数の超音波素子から超音波振動を照射し、画素に位置するマイクロカプセルを破壊して発色を行う。
【００１３】
このように構成することにより、比較的小さな電圧でマイクロカプセルを破壊し、発色を行うことができ、極めて効率よく印刷処理を行うことができる。したがって、電源として従来のような高性能な駆動回路を必要としない。
請求項２の記載は、前記請求項１記載の発明において、前記位相差情報の計数は、例えばクロック信号に基づいて行う構成である。
【００１４】
このように構成することにより、クロック信号をカウントし、位相差の設定を自由に行うことができる。また、クロック信号の周波数を調整することによって位相差の設定を実質的に行うことが可能になる。
請求項３の記載は、前記請求項２の記載において、例えば前記超音波ラインヘッドには熱センサが配設され、該熱センサの検知出力に従って、前記クロック信号の周波数を制御する構成である。
【００１５】
このように構成することにより、超音波ラインヘッドの温度変化に対応した超音波素子の駆動制御を行うことができる。
請求項４の記載は、前記請求項１記載の発明において、前記印刷データに含まれる階調値に従って、前記画素に出力する超音波の波数を演算する演算手段を有し、該演算手段の演算結果に従って前記駆動手段を駆動する構成である。
【００１６】
このように構成することにより、階調数が高い場合には出力する超音波振動の波数を増加し、破壊するマイクロカプセルの数を増やし、階調数が低い場合には出力する超音波振動の波数を減らし、破壊するマイクロカプセルの数を減らして発色制御を行うことができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本実施形態の印刷装置の全体構成図である。尚、本実施形態の説明に使用する印刷装置（カラーの印刷装置）は、例えばピアtoピアでホスト機器であるパーソナルコンピュータ（ＰＣ）に接続されたプリンタ装置であり、またＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）に接続されたプリンタ装置であってもよい。
【００１８】
本例の印刷装置は画像形成部１１、給紙部１２、用紙搬送部１３、電源及び制御部１４で構成されている。画像形成部１１は感光体ドラム１５、光書込ヘッド１６、カプセルトナーホッパ１７、超音波ラインヘッド１８等で構成されている。
【００１９】
給紙部１２は、給紙カセット１２ａ及び給紙コロ１２ｂで構成され、給紙カセット１２ａに収納された記録紙Ｐは、給紙コロ１２ｂの回転（１回転）に従って給紙カセット１２ａから搬出され、用紙搬送部１３に送られる。用紙搬送部１３は給紙カセット１２ａから搬出された記録紙Ｐをガイド板に沿って搬送し、後述する転写部２０においてトナー画像が転写され、定着器２１でトナー画像が記録紙Ｐに熱定着され、排紙ロール３３によって用紙スタッカ２２上に排出される。
【００２０】
また、電源及び制御部１４は上記画像形成部１１等に電源を供給する電源部１４ａ、及び上記光書込ヘッド１６に供給する光書込データを生成し、超音波ラインヘッド１８に供給する画像データを生成する制御部（制御回路）１４ｂで構成されている。尚、制御部（制御回路）１４ｂの具体的な回路構成については後述する。
【００２１】
図２は上記画像形成部１１の拡大図である。画像形成部１１は上記のように、感光体ドラム１５、光書込ヘッド１６、カプセルトナーホッパ１７、超音波ラインヘッド１８を要部として構成されている。感光体ドラム１５の近傍には、帯電ローラ２４、前述の光書込ヘッド１６、カプセルトナー現像ローラ２５、転写ローラ２６、クリーナ２７が配設されている。
【００２２】
光書込ヘッド１６には前述の制御部（制御回路）１４ｂから光書込みデータが供給され、感光体ドラム１５の感光面に光書込みを行う。感光体ドラム１５の感光面には予め帯電ローラ２４によって一様な電荷が付与され、光書込ヘッド１６からの光書込みによって静電潜像が形成される。この静電潜像はカプセルトナー現像ローラ２５によって現像され、静電潜像に後述するカプセルトナーＴを静電付着させ、転写ローラ２６直上の位置に運ぶ。
【００２３】
感光体ドラム１５と転写ローラ２６間には、中間転写ベルト２８が位置し、中間転写ベルト２８は感光体ドラム１５と転写ローラ２６間を挟持搬送される。感光体ドラム１５に静電付着したカプセルトナーＴは、転写ローラ２６との間で作用する電界によって中間転写ベルト２８側に吸着される。尚、中間転写ベルト２８は矢印方向に回転移動し、中間転写ベルト２８に吸着したカプセルトナーＴは、中間転写ベルト２８の移動に伴って超音波ラインヘッド１８の直下に達する。
【００２４】
超音波ラインヘッド１８には制御部（制御回路）１４ｂから画像データが供給され、超音波ラインヘッド１８を収容する収容ローラ３０と対抗ローラ３１間を移動するカプセルトナーＴに超音波照射を行う。この時、中間転写ベルト２８に吸着したカプセルトナーＴのカプセル壁が破壊され、内部の反応性物質によって発色反応が起こり、発色する。尚、３５は中間転写ベルトクリーナであり、中間転写ベルト２８に残留するトナーを除去する。
【００２５】
上記のようにして発色した発色済みトナーは、転写部２０において転写ローラ３２により記録紙Ｐに転写される。また、記録紙Ｐに転写された発色済みトナーは前述のように定着器２１において熱定着処理が施され、排紙ローラ３３によって排紙スタッカ２２上に排出される。
【００２６】
上記構成において、図２に示すカプセルトナーホッパ１７内にはカプセルトナーＴが収納されている。また、カプセルトナーホッパ１７内に回動可能に設置された攪拌部材３４は、マイクロカプセルトナーＴ（以下、単にカプセルトナーＴで示す）を攪拌し、摩擦帯電によってマイナス（−）の電荷をカプセルトナーＴに付与する。また、このカプセルトナーホッパ１７に収納されたカプセルトナーＴは前述のカプセルトナー現像ローラ２５によって静電潜像の現像に使用される。
【００２７】
図３は上記カプセルトナーＴの構造を示す図である。同図に示すように、カプセルトナーＴは大径マイクロカプセル４０内にマゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の４種類の小径マイクロカプセル４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｙ、４１Ｋを内包した構成であり、各小径マイクロカプセル４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｙ、４１Ｋには小径カプセル壁４３が形成されている。また、上記小径マイクロカプセル４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｙ、４１Ｋは、大径マイクロカプセル４０内に封入されたジェル状の保持層４２中にランダムに分散している。尚、同図に示す４７は発色した小径カプセルを示す。
【００２８】
さらに、図４は上記小径マイクロカプセル４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｙ、４１Ｋの構造を説明する図である。小径マイクロカプセル４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｙ、４１Ｋは、小径カプセル壁４３で覆われ、発色剤４４を内包し、小径カプセル壁４３の外側を顕色剤４５が覆っている。
【００２９】
一方、図５は前述の電源及び制御部１４の回路ブロック図であり、特に制御部（制御回路）１４ｂの回路構成を説明する図である。制御部（制御回路）１４ｂはインターフェース（Ｉ/Ｆ）５１、印字制御部５２、ＣＰＵ５３、ＲＡＭ５４、ＲＯＭ５５で構成され、インターフェース（Ｉ/Ｆ）５１にはＲＧＢ（Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青））入力５６からビデオデータが供給され、ＣＰＵ５３には操作パネル５７から操作信号が入力する。
【００３０】
インターフェース（Ｉ/Ｆ）５１は、例えばホスト機器であるパーソナルコンピュータ（ＰＣ）から供給されるビデオデータ（ＲＧＢ信号）をＣＭＹＫ値に変換する多値化処理を行う。この場合、インターフェース（Ｉ/Ｆ）５１は予めデバイスに対応する色変換テーブルを登録しており、この色変換テーブルを参照しながらＲＧＢ信号をＣＭＹＫ値に変換する。ＣＰＵ５３はＲＯＭ５５に記憶するプログラムに基づいて処理を行い、操作パネル５７から入力する操作信号に従って印刷処理を実行する。
【００３１】
尚、ＲＡＭ５４はＣＰＵ５３による制御処理の際、ワークエリアとして使用され、複数のレジスタで構成されている。
ＣＰＵ５３は上記インターフェース（Ｉ/Ｆ）５１、及び印字制御部５２内のプリンタコントローラに制御信号を送り、印刷データの作成処理を行う。また、印字制御部５２はプリンタコントローラ５８及び印字部５９で構成されている。
【００３２】
図６は上記印字制御部５２の具体的な回路ブロック図を示す。同図において、プリンタコントローラ５８は主走査/副走査制御回路６０、論理和回路６１、発振回路６２、マゼンダ発色制御回路６３Ｍ、シアン発色制御回路６３Ｃ、イエロー発色制御回路６３Ｙ、ブラック発色制御回路６３Ｋで構成されている。一方、印字部５９は前述の光書込ヘッド１６及び超音波ラインヘッド１８で構成されている。
【００３３】
前述のように、インターフェース（Ｉ/Ｆ）５１によってＣＭＹＫ値に変換された画像データは、更にインターフェース（Ｉ/Ｆ）５１からマゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の画素データとして論理和回路６１に出力される。ここで、論理和回路６１はＣＭＹＫの論理和を計算し、光書込ヘッド１６に出力する。
【００３４】
すなわち、ＣＭＹＫの全ての画素データを含む論理和のデータを光書込ヘッド１６に出力し、前述の感光体ドラム１５に光書込みを行う。したがって、前述の感光体ドラム１５の周面にはＣＭＹＫの全ての画素データを含む論理和データに基づく静電潜像が形成される。尚、主走査/副走査制御回路６０から論理和回路６１に主走査制御信号、及び副走査制御信号が供給され、光書込ヘッド１６に論理和データを供給する際、主走査方向制御及び副走査方向制御に使用される。
【００３５】
また、ＣＭＹＫの画素データは対応するマゼンダ発色制御回路６３Ｍ〜ブラック発色制御回路６３Ｋにも供給され、発振回路６２から出力される発振信号ｆｍ、ｆｃ、ｆｙ、ｆｋに同期して超音波ラインヘッド１８に出力される。すなわち、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）のそれぞれに対応する発色データが超音波ラインヘッド１８に供給され、前述の中間転写ベルト２８上に吸着するカプセルトナーＴに対応する周波数（後述する共振周波数）の超音波が照射される。したがって、照射される超音波に共振する波動を受けたカプセルトナーＴ内の小径マイクロカプセルは破壊され、発色する。この場合、マゼンダ発色制御回路６３Ｍから出力される発色信号の周波数ｆが異なる為、超音波を受けたカプセルトナーＴは、対応する色の小径マイクロカプセル４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｙ、４１Ｋの小径カプセル壁４３のみが破壊される。このメカニズムは、小径マイクロカプセル４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｙ、４１Ｋの外殻径がそれぞれ異なり、破壊する共振周波数が小径マイクロカプセル４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｙ、４１Ｋによって異なる為である。
【００３６】
例えば、マゼンダ発色制御回路６３Ｍから出力された発色信号ｆｍはカプセルトナーＴ内の小径マイクロカプセル４１Ｍの小径カプセル壁４３のみを破壊し、マゼンダ（Ｍ）色の発色を行う。また、シアン発色制御回路６３Ｃから出力された発色信号ｆｃは小径マイクロカプセル４１Ｃの小径カプセル壁４３のみを破壊し、シアン（Ｃ）色の発色を行う。さらに、イエロー（Ｙ）及びブラック（Ｋ）についても同様であり、イエロー発色制御回路６３Ｙ、ブラック発色制御回路６３Ｋから出力される発色信号ｆｙ、ｆｋは、小径カプセル４１Ｙ又は４１Ｋの小径カプセル壁４３のみを破壊し、イエロー（Ｙ）、又はブラック（Ｋ）の発色を行う。
【００３７】
以上の構成において、先ず基本的な印刷処理動作を説明する。
先ず、カプセルトナーホッパ１７内にカプセルトナーＴが収納された状態において、感光体ドラム１５が回転し、前述の制御部（制御回路）１４ｂから光書込み信号が光書込ヘッド１６に供給されると、感光体ドラム１５に対して前述の論理和データに基づく光書込みが行われる。感光体ドラム１５の感光面には帯電ローラ２４によって予め一様な電荷が付与され、光書込みが行われた感光面には静電潜像が形成されている。この静電潜像は前述のように論理和データに基づく、Ｍ、Ｃ、Ｙ、Ｋ全ての画像データをオア加算したものであり、この静電潜像はカプセルトナー現像ローラ２５によって現像される。
【００３８】
図７はこの現像処理、及び以後の処理を模式的に示す図である。カプセルトナーホッパ１７に収納されたカプセルトナーＴは、前述の攪拌部材３４によって攪拌され、前述のように摩擦帯電によりマイナス（−）の電荷が付与されている。また、カプセルトナー現像ローラ２５には所定のバイアス電圧が印加され、カプセルトナーＴはカプセルトナー現像ローラ２５の周面に薄く静電付着している。この状態において、感光体ドラム１５とカプセルトナー現像ローラ２５は互いに摺擦し、カプセルトナー現像ローラ２５に付着していたカプセルトナーＴは静電潜像が形成されていた感光面に静電付着する。
【００３９】
このようにして感光面に静電付着したカプセルトナーＴは、感光体ドラム１５の回転に従って転写部に運ばれ、転写ローラ２６によって中間転写ベルト２８に転写される。この場合、転写ローラ２６に＋（プラス）のバイアス電圧を印加することによって、マイナス（−）のカプセルトナーＴは中間転写ベルト２８に電界付着する。
【００４０】
その後、中間転写ベルト２８に付着したカプセルトナーＴは超音波ラインヘッド１８によって超音波放射を受け、選択的に発色する。図８（ａ）はこの発色部においてカプセルトナーＴが超音波放射を受けている状態を示す。ここで、ＤはカプセルトナーＴの層厚を示し、Ｓは超音波（収束超音波）を示し、ｄは超音波の収束解像度（例えば、１画素）を示す。
【００４１】
前述のように、カプセルトナーＴは大径カプセル４０内にマゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の４種類の小径マイクロカプセル４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｙ、４１Ｋが内包されており、共振周波数の超音波を受けた小径マイクロカプセルの小径カプセル壁４３が破壊され、内部の発色剤４４が顕色剤４５と混じり反応して発色する。
【００４２】
例えば、同図（ｂ）は超音波ラインヘッド１８から単一の共振周波数の超音波ＳがカプセルトナーＴに照射されている状態を示し、この共振周波数で振動する小径マイクロカプセルのみを破壊し、発色する。また、同図（ｃ）は超音波ラインヘッド１８から２つの共振周波数の超音波Ｓ１、Ｓ２がカプセルトナーＴに照射され、この共振周波数Ｓ１、又はＳ２で振動する小径カプセルを破壊して発色する。
【００４３】
例えば、小径マイクロカプセル４１Ｍの小径カプセル壁４３のみが破壊すると、マゼンダ（Ｍ）色の発色を行う。また、小径マイクロカプセル４１Ｃの小径カプセル壁４３のみが破壊するとシアン（Ｃ）色の発色を行う。また、小径マイクロカプセル４１Ｍの小径カプセル壁４３と小径マイクロカプセル４１Ｃの小径カプセル壁４３が破壊すると、赤色の発色を行い、小径マイクロカプセル４１Ｃの小径カプセル壁４３と小径マイクロカプセル４１Ｙの小径カプセル壁４３が破壊すると、青色の発色を行う。
【００４４】
尚、図９は超音波ラインヘッド１８によって超音波発振が行われる際のタイムチャートを示す。先ず、前述の主走査/副走査制御回路６０から主走査同期信号が出力されると（図９に示す▲１▼のタイミング）、最初のストローブ信号（図９に示す（１））が供給され、この時超音波ラインヘッド１８に供給されている画像データ（１）に従った超音波出力が行われる。最初は階調１のマゼンダ（Ｍ）の画像データに従った超音波出力が行われる（同図に示す▲２▼のタイミング）。次に、同様にして、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）についても階調１の画像データに従った超音波出力が行われる（同図に示す▲３▼〜▲５▼のタイミング）。
【００４５】
次に、階調２の画像データに従った超音波出力が行われ、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の画像データに従った超音波放射が前述のカプセルトナーＴに対して行われる（同図に示す▲６▼〜▲９▼のタイミング）。以下、同様にして階調３、階調４についても、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の画像データに従った超音波出力がカプセルトナーＴに対して行われる。
【００４６】
このようにして超音波ラインヘッド１８からの超音波放射を受け、印刷データに従って発色したカプセルトナーＴは記録紙Ｐに吸着されながら前述の転写部２０（転写ローラ３２）の位置まで移動し、記録紙Ｐに転写される。
その後、発色済みトナーは前述のように定着器２１に送られ、熱定着処理が行われる。尚、定着器２１は熱ロール２１ａと圧接ロール２１ｂで構成され、記録紙Ｐが定着器２１を挟持搬送される間、熱と圧力で発色済みトナーを溶融し、記録紙Ｐに熱定着する。
【００４７】
以上のように、本実施形態によれば大径マイクロカプセル４０内にマゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の４種類の小径マイクロカプセル４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｙ、４１Ｋが内包されたカプセルトナーＴを現像剤として使用し、印刷データに基づいて超音波ラインヘッド１８から超音波を照射し、選択的に小径マイクロカプセル４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｙ、４１Ｋの小径カプセル壁４３を破壊し、内部の発色剤４４と顕色剤４５を反応させて発色し、記録紙Ｐにカラー画像を印刷することができる。
【００４８】
また、超音波ラインヘッド１８を中間転写ベルト２８を挟んでカプセルトナーＴの付着面に対して反対面側に設置したが、図１０に示すように超音波ラインヘッド１８をカプセルトナーＴの付着面側に配置する構成としてもよい。図１１は超音波ラインヘッド１８をカプセルトナーＴの付着面側に設置した場合の超音波Ｓの放射状態を示す。尚、前述と同様、ＤはカプセルトナーＴの層厚を示し、Ｓは超音波（収束超音波）を示し、ｄは超音波の収束解像度を示す。この場合、中間転写ベルト２８を介在することなく、カプセルトナーＴは直接超音波照射を受けるのでより効率よく小径マイクロカプセルを破壊することができる。
【００４９】
また、中間転写ベルト２８に発色前のカプセルトナーＴを転写したが、図１２に示すように超音波ラインヘッド１８を感光体ドラム１５の感光面近傍に設け、カプセルトナーＴが感光面に静電付着する状態で超音波照射を行うように構成してもよい。この場合、超音波ラインヘッド１８と感光面上に付着したカプセルトナーＴのトナー層が密着するように構成する。このように構成することにより、音響インピーダンスが通気層によって悪影響を受けることを防止できる。
【００５０】
尚、この場合、感光面上で小径マイクロカプセル４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｙ、４１Ｋは破壊され発色し、発色済みトナーが転写ロール２６によって中間転写ベルト２８に転写されることになる。
また、図１３に示すように感光体ドラム１５の内周に接する位置に超音波ラインヘッド１８を設ける構成としてもよい。この場合も、カプセルトナーＴが感光面に付着する状態で、感光体ドラム１５の内側から超音波放射を行い、カプセルトナーＴを発色させる。このように構成することにより、音響インピーダンスが空気層によって悪影響を受けることがない。
【００５１】
さらに、上記実施形態の説明では中間転写ベルト２８を使用したが、直接記録紙Ｐに発色前のカプセルトナーＴ、又は発色後のカプセルトナーＴを転写するように構成してもよい。図１４はこの場合の例を示す図であり、発色後の発色済みトナーを記録紙Ｐに転写する構成である。この場合、超音波ラインヘッド１８を感光体ドラム１５の感光面近傍に設け、カプセルトナーＴが感光面に静電付着する状態で発色を行い、その発色済みトナーを転写ロール２６によって直接記録紙Ｐに転写する。また、発色ヘッド制御部７０は超音波ラインヘッド１８に配設された超音波素子を駆動制御する回路である。
【００５２】
このように構成することにより、中間転写ベルト２８の配設を省略することができる。また、この場合も超音波ラインヘッド１８を感光体ドラム１５の内壁に接して配設し、超音波照射を行う構成としてもよい。
また、未発色トナーを直接記録紙Ｐに転写し、転写部と定着器の間に超音波ラインヘッド１８を配設し、定着処理を行う前に発色処理を行う構成としてもよい。この場合でも、超音波ラインヘッド１８の配設位置は記録紙Ｐの未発色トナー付着面から行う構成としてもよく、又は反対面から行う構成としてもよい。
【００５３】
さらに、未発色トナーのまま熱定着処理を行い、その後発色処理を行う構成としてもよい。この場合も、記録紙Ｐの何れの面側にも超音波ラインヘッド１８を配設することができる。
以上のように、超音波による音圧を付与して圧力をマイクロカプセルトナーに与え、発色を行う画像形成装置において、以下に超音波ラインヘッド１８の構成を説明する。
【００５４】
図１５はその外観構成を示す。尚、同図に示す超音波ラインヘッド１８の長手方向が主走査方向であり、短手方向が副走査方向であり、主走査方向に後述する超音波素子が形成されている。以下、具体的に説明する。
先ず、図１６（ａ）は超音波ラインヘッド１８の上面図であり、同図（ｂ）は後述する個別印加電極の上面図である。また、同図（ｃ）は超音波ラインヘッド１８の断面正面図であり、同図（ｄ）は超音波ラインヘッド１８の断面側面図である。本例で使用する超音波ラインヘッド１８は、同図（ｃ）、（ｄ）に示すように、担持体９０内に５層の部材を積層して構成され、最下層（第５層）には共通電極層（アース層）９０−５が配設され、第４層には圧電素子である超音波素子９０−４が配設され、第３層には主走査方向に短冊状に並んだ個別印加電極層９０−３が配設され、第２層には超音波素子９０−４と超音波伝搬媒体との音響インピーダンスの差を軽減する為の音響インピーダンス整合層９０−２が配設され、更に第１層には音響レンズ９０−１が配設されている。
【００５５】
超音波素子９０−４には個別印加電極９０−３と共通電極（アース）９０−５が接続され、前述の超音波出力信号が供給される。超音波素子９０−４は上記信号が印加されると歪みを生じ、所定の周波数で超音波振動が励起される。
超音波素子９０−４で励起された超音波振動は音響インピーダンス整合層９０−２を通して音響レンズ９０−１で屈折され、指定位置（指定距離）に集束する。尚、音響インピーダンス整合層９０−２は上記のように、超音波素子９０−４と超音波伝搬媒体との音響インピーダンスの差を軽減する機能を有する。
【００５６】
ここで、上記指定位置に画素サイズの超音波ビームを集束させる為には、主走査方向及び副走査方向に複数からなる超音波素子９０−４の超音波ビームを集束させる必要がある。この理由は微細なサイズに超音波素子９０−４を加工することは困難であり、かつ前述の小径カプセル壁４３を破壊する為に必要な音圧を１個の超音波素子９０−４で得ることは困難であるからである。
【００５７】
そこで、上記のように超音波ラインヘッド１８を構成し、後述するように小径カプセル壁４３の破壊に必要な音圧を得る。図１７は主走査方向（Ｘ方向）に配設された超音波素子９０−４と、超音波素子９０−４から出力される超音波の集束位置の関係を示す図である。尚、同図において説明上、超音波素子９０−４には紙面の左側から素子番号１、２、３、・・・が付与されている。また、上記集束位置は、例えば前述の中間転写ベルト２８上の位置であり、カプセルトナーＴが静電付着する位置である。また、この位置はカプセルトナーＴが静電付着した記録紙Ｐ上の位置の場合もある。
【００５８】
図１８は上記超音波素子９０−４の配設構成の一部を拡大して示す図であり、例えば超音波素子「１」〜「６」までを拡大して示す。互いに隣り合う超音波素子９０−４は間隔ｄを有して配設されており、同時にｍ個（例えば６個）の超音波素子９０−４を時間遅延させながら駆動する。例えば、同図に示すＣ点について考えると、同時にｍ個（例えば６個）の超音波素子９０−４を時間遅延させて６個の超音波素子９０−４の中心（Ｃ点）に強力な超音波をあてる。例えば、「１」の超音波素子９０−４とＣ点の距離、「２」の超音波素子９０−４とＣ点の距離、「３」の超音波素子９０−４とＣ点の距離は少しづつ異なり、この距離差と超音波の伝搬速度から各超音波素子９０−４の出力タイミングをずらし、所定のタイミングで超音波出力を行う。このように制御することにより、同時にＣ点に強力な超音波を照射することができる。
【００５９】
また、上記Ｃ点に限らず超音波素子９０−４からの超音波出力のタイミングを調整することによって、超音波素子９０−４の配設ピッチより狭い位置（例えば、１/２ｄの位置、Ｄ点）に複数の超音波素子９０−４から出力された超音波ビームを集束させることもできる。したがって、例えば１画素間隔で（ピッチｄで）超音波ビームの集束位置を主走査方向にずらして制御することによって、１画素間隔で前述のカプセルトナーＴに対して強力な超音波ビームを集束することができ、小径カプセル壁４３を破壊して希望する色の発色を１画素間隔で行うことができる。
【００６０】
また、副走査方向については、上記音響レンズ９０−１の屈折を利用して超音波ビームの集束サイズを小さくすることができる。したがって、副走査方向に集束画素サイズを小さく構成することによって、より解像度の高い画像を形成することが可能となる。例えば、画素サイズを１/４とすることによって、超音波ビームを１画素に対して４回供給することができ、４階調の色制御が可能となる。
【００６１】
一方、図１９は前述の発色ヘッド制御部に入力するプリンタコントローラからの水平同期信号（Hsync）と主走査方向への１ドットラインでの感光体ドラム上の各色の構成を示す図である。ここで、１ドットが主走査方向及び副走査方向に対してそれぞれ６００（dpi）×６００（dpi）の解像度で構成される場合、副走査方向の１ドットにイエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色を２４００（dpi）で対応させる構成である。
【００６２】
すなわち、同図に示す最初の水平同期信号（Hsync）（図１９に示す▲１▼）がイエロー（Ｙ）の印刷データを処理するタイミングであり、次の水平同期信号（Hsync）（同図に示す▲２▼）がマゼンダ（Ｍ）の印刷データを処理するタイミングであり、次の水平同期信号（Hsync）（同図に示す▲３▼）がシアン（Ｃ）の印刷データを処理するタイミングであり、更に次の水平同期信号（Hsync）（同図に示す▲４▼）がブラック（Ｋ）の印刷データを処理するタイミングである。
【００６３】
次に、図２０は前述の発色ヘッド制御部の構成をより詳しく説明する回路ブロック図であり、超音波ラインヘッド１８（超音波素子９０−４）の駆動回路を具体的に説明するものである。発色ヘッド制御部は同図に点線枠で囲む回路であり、画像データ演算部７１、周波数演算部７２、階調データ演算部７３、チャンネル位相設定値メモリ７４、チャンネルカウント設定値メモリ７５、波数カウント設定値メモリ７６等で構成されている。
【００６４】
また、同図に示すプリンタコントローラ５８は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）等のホスト機器から印刷データを受け取り、画素毎に（印刷ドット毎に）データの有無と階調データを作成する。このデータは発色ヘッド制御部に送信され、先ず印刷データ（画像データ）は画像データ演算部７１に入力し、例えば１ライン分の画素データに基づき、これらを構成するチャンネル（ｃｈ）０〜ｎの各超音波素子９０−４について出力時間と位相差を計算する。この計算結果は位相差設定値メモリ７４に送られ、記録される。
【００６５】
また、プリンタコントローラ５８から供給される階調データは、階調データ演算部７３によって演算され、各超音波素子９０−４の出力時間と波数のデータとして波数カウント設定値メモリ７６に記録される。
一方、熱センサ８６は超音波ラインヘッド１８の周面温度を検出し、周波数演算部７２には熱センサ８６で検出した温度情報が入力する。尚、超音波ラインヘッド１８は周囲の部材や超音波振動によって発生した発熱により温度上昇しており、この温度を熱センサ８６が検出する。周波数演算部７２は超音波ラインヘッド１８に上記温度上昇によって超音波素子に出力のバラツキ（例えば、出力周波数のバラツキ）が発生しないようクロック数の調整を行う。このようにして調整されたデータは、クロック設定値メモリ７５に記録される。
【００６６】
尚、上記位相差設定値メモリ７４、クロック設定値メモリ７５、及び波数カウント設定値メモリ７６への各データの記録は、各色毎に行われる。すなわち、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色毎に記録される。
【００６７】
セレクタ７７〜７９は対応するメモリ７４〜７６の出力を選択し、各カウンタ８０〜８２に出力する構成である。例えば、セレクタ７７は色情報に従って位相差設定値メモリ７４から出力される位相差のデータを位相差カウンタ８０に送信する。他のセレクタ７８及び７９も同様であり、セレクタ７８はクロック設定値メモリ７５から出力されるクロック信号をクロックカウンタ８１に送信し、セレクタ７９は波数カウント設定値メモリ７６から出力される波数信号を波数カウンタ８２に送信する。
【００６８】
出力トリガ演算部８３はチャンネル毎に高圧パルス駆動回路８４−１、及び８４−２、・・・に駆動信号を供給する。尚、上記高圧パルス駆動回路８４−１、８４−２、・・・は、プッシュプル高圧パルス駆動回路であり、チャンネル数分設けられている。また、高圧パルス駆動回路８４−１、８４−２、・・・には、Ａ及びＢの入力が設けられ、入力Ａ及びＢに供給される信号に従って高圧パルス駆動回路８４−１、８４−２、・・・を駆動する。
【００６９】
例えば、入力Ａにロー信号（以下、“Ｌ”で示す）が入力し、入力Ｂにハイ信号（以下、“Ｈ”で示す）が入力すると、高圧パルス駆動回路８４−１、８４−２、・・・の出力は０Ｖとなる。また、入力Ａに“Ｈ”が入力し、入力Ｂに“Ｈ”が入力すると、高圧パルス駆動回路８４−１、８４−２、・・・の出力は＋ＶＨとなり、入力Ａに“Ｌ”が入力し、入力Ｂに“Ｌ”が入力すると、高圧パルス駆動回路８４−１、８４−２、・・・の出力は−ＶＨとなる。
【００７０】
超音波ラインヘッド１８（超音波素子９０−４）は、上記出力に基づいて駆動し、超音波発振を前述のマイクロカプセルに出力する。
以上の構成において、以下に本例の処理動作を説明する。
【００７１】
図２１は本例の処理を説明する際に使用する超音波ラインヘッド１８の構成の一部である。先ず、同図（ａ）において、Ｐ１、Ｐ２、・・・は超音波ラインヘッド１８に形成された超音波素子であり、例えば１つのブロックＴに３２個の超音波素子が配設されている。また、このブロックＴは、例えば２２４個配設され、超音波ラインヘッド１８全体で７１６８個の超音波素子が配設されている。また、同図に示す焦点は画素を形成する位置であり、不図示のマイクロカプセルが吸着する位置である。
【００７２】
図２２は本例の処理動作を説明するタイムチャートであり、図２１に示す任意の超音波素子（ｃｈα）とその前後の超音波素子（ｃｈα＋１）、（ｃｈα−１）の処理タイミングを示すものである。また、超音波素子（ｃｈα）は、図２１（ａ）に示すｔ＝１画素目のある焦点の直下の超音波素子である。尚、超音波素子（ｃｈα）のクロック設定値は例えば“４”であり、波数カウント設定値は例えば“２”である。
【００７３】
また、同図（ａ）に示す左隣りの超音波素子（ｃｈα−１）の位相差は、超音波素子（ｃｈα）に比べて１クロック分であり（１クロック分遅れ）、クロック設定値は“４”であり、波数カウント設定値は“２”である。一方、右隣りの超音波素子（ｃｈα＋１）の位相差は、超音波素子（ｃｈα）に比べて１クロック分であり（１クロック分遅れ）、クロック設定値は“４”であり、波数カウント設定値は“２”である。
【００７４】
また、停止状態において、入力Ａは“Ｌ”であり、入力Ｂは“Ｈ”であり、ｔ＝１画素目から前述の位相差設定値メモリ７４に設定されている位相差値に従い、スタート点より位相差カウンタ８０によってカウント処理を実行する。出力トリガ演算部８３は位相差カウンタ８０等から出力されるデータに従って高圧パルス駆動回路８４−１、８４−２、・・・を駆動する。
【００７５】
例えば、図２２に示す▲１▼のクロックの立ち上がりに同期して超音波素子（ｃｈα）の入力Ａ及びＢに同図▲２▼で示す“Ｈ”及び“Ｈ”を出力する。この信号は前述の高圧パルス駆動回路８４（８４−α）に供給され、超音波素子（ｃｈα）を駆動し、このタイミングで超音波振動を対応するマイクロカプセルに照射する。
【００７６】
図２３は上記場合の高圧パルス駆動回路８４−αの回路動作を示し、高圧パルス駆動回路８４−αの出力（Ｖout）は前述のように＋ＶＨとなり（図２３に示す▲１▼）、この電圧が超音波素子（ｃｈα）に印加される。
その後、同図の▲３▼に示すように、次のクロックの立ち上がりで超音波素子（ｃｈα−１）及び（ｃｈα＋１）を駆動する為の信号が高圧パルス駆動回路８４−α−１、及び８４−α＋１に供給される。すなわち、前述のように超音波素子（ｃｈα）と両隣の超音波素子（ｃｈα−１）、（ｃｈα＋１）、は位相差が１クロックであり、次のクロック信号に同期して超音波振動を同じマイクロカプセルに向けて照射する。尚、この位相差は前述のようにターゲットに対する距離の差に基づく。
【００７７】
尚、図示しないが、更に隣りの超音波素子（ｃｈα−２）、及び（ｃｈα＋２）の駆動も次のクロック（同図に示す▲５▼のタイミング）で駆動し、以後順次１クロック毎に隣りの超音波素子が駆動を開始する。
その後、前述のようにクロック数が“４”に設定されており、５クロック目（同図に示す▲６▼のタイミング）において、入力Ａ及びＢが切り替わり、入力Ａ及びＢは“Ｌ”及び“Ｌ”となり、高圧パルス駆動回路８４−αの出力（Ｖout）は０Ｖとなる（図２３に示す▲２▼）。
【００７８】
上記処理によって１画素目のマイクロカプセル（実際には１画素目に位置するマイクロカプセル（複数のマイクロカプセル））は超音波振動を照射され破壊し、所望の発色が行われる。
次に、２画素目の処理は、同図に示す▲７▼のタイミングで出力されるクロック信号に同期して超音波素子（ｃｈα＋１）を駆動する高圧パルス駆動回路８４α＋１が駆動し、次に同図に示す▲８▼のタイミングで超音波素子（ｃｈα）を駆動する高圧パルス駆動回路８４αが駆動し、次に同図に示す▲９▼のタイミングで超音波素子（ｃｈα−１）を駆動する高圧パルス駆動回路８４α−１が駆動する。この場合、ターゲットとなる２画素目の位置は図２１において右側にずれており、超音波素子（ｃｈα＋１）の駆動を第１に行い、次に超音波素子（ｃｈα）の駆動を行い、更に超音波素子（ｃｈα−１）の駆動を行うものである。
【００７９】
尚、さらに超音波素子（ｃｈα−２）、（ｃｈα＋２）等についても同様である、因みに、超音波素子（ｃｈα−２）は３クロック遅れて駆動を開始し、超音波素子（ｃｈα＋２）は１クロック遅れて駆動を開始する。
その後、ｔ＝３画素目以降についても同様に駆動し、この場合図示しないが、先ず超音波素子（ｃｈα＋２）の駆動を開始し、次に１クロック遅れて両隣の超音波素子（ｃｈα＋１）及び（ｃｈα＋３）の駆動を開始する。以下、同様に他の超音波素子を順次駆動することによって対応する位置のマイクロカプセルを破壊し発色させることができる（図２１（ｃ）、（ｄ）参照）。
【００８０】
以上のように、本実施形態は予め隣り合う画素の位相差を計算し、位相差設定値メモリ７４に設定し、印刷処理の開始後、位相差カウンタ８０によって位相差をカウントしつつ対応する高圧パルス駆動回路８４に制御信号を出力し、超音波素子を順次駆動するものである。
【００８１】
このように構成することにより、高圧パルス駆動回路８４に対して比較的低い電圧を印可してマイクロカプセルを効率よく破壊することができる。
また、クロック設定値メモリ７５には熱センサ８６で検出した温度に対応するクロック周波数が設定され、例え超音波ラインヘッド１８の温度が変化してもクロック周波数を周波数演算部７２によって演算し、適切に対応することができる。
【００８２】
さらに、超音波素子から発振する波数も前述のように印刷データの階調値から階調データ演算部７３によって演算した波数が照射され、例えば階調値が高い場合マイクロカプセルに照射する波数を増し、逆に階調値が低い場合マイクロカプセルに照射する波数を減らし、対応することができる。このように処理することによって、破壊するマイクロカプセルの数を制御し、効率よく希望する階調値の発色を行うことができる。
【００８３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば位相差の変更に容易に対応できる印刷装置を提供できる。
また、超音波素子の温度変化に対応してクロック周波数等を可変し、詳細な位相差の調整を行うことができる。
【００８４】
さらに、印刷データの階調値に対応して照射する超音波の波数を設定し、必要な階調数の発色を簡単に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の印刷装置の全体構成図である。
【図２】画像形成部の拡大図である。
【図３】カプセルトナーの構造を示す図である。
【図４】小径カプセルの構造を説明する図である。
【図５】電源及び制御部の回路ブロック図であり、特に制御部（制御回路）の回路構成を説明する図である。
【図６】印字制御部の回路ブロック図を示す。
【図７】現像処理、及び以後の処理を模式的に示す図である。
【図８】（ａ）は発色部においてカプセルトナーＴが超音波照射を受けている状態を示す図であり、（ｂ）は超音波ラインヘッドから単一の共振周波数の超音波ＳがカプセルトナーＴに放射されている状態を示す図であり、（ｃ）は超音波ラインヘッドから２つの共振周波数の超音波Ｓ１、Ｓ２がカプセルトナーＴに照射される状態を示す図である。
【図９】超音波ラインヘッドによって超音波発振が行われる際のタイムチャートである。
【図１０】超音波ラインヘッドをカプセルトナーＴの付着面側に配置することを示す図である。
【図１１】超音波ラインヘッドをカプセルトナーＴの付着面側に設置した場合の超音波の放射状態を示す図である。
【図１２】超音波ラインヘッドを感光体ドラム１５の感光面近傍に設けた構成を示す図である。
【図１３】感光体ドラムの内周に接する位置に超音波ラインヘッドを設ける構成を示す図である。
【図１４】本例で使用する印刷装置の構成を示す図である。
【図１５】超音波ラインヘッドの外観構成を示す図である。
【図１６】（ａ）は超音波ラインヘッドの上面図であり、（ｂ）は個別印加電極の上面図であり、（ｃ）は超音波ラインヘッドの断面正面図であり、（ｄ）は超音波ラインヘッドの断面側面図である。
【図１７】主走査方向（Ｘ方向）に配設された超音波素子と、超音波素子から出力される超音波の集束位置の関係を示す図である。
【図１８】超音波素子の配設構成の一部を拡大して示す図である。
【図１９】発色ヘッド制御部に入力するプリンタコントローラからの水平同期信号（Hsync）と主走査方向への１ドットラインでの感光体ドラム上の各色の構成を示す図である。
【図２０】発色ヘッド制御部の構成を説明する回路ブロック図である。
【図２１】本例の処理を説明する際に使用する超音波ラインヘッドの構成図である。
【図２２】本例の処理動作を説明するタイムチャートである。
【図２３】高圧パルス駆動回路の回路動作を説明する図である。
【符号の説明】
１１  画像形成部
１２  給紙部
１２ａ  給紙カセット
１２ｂ  給紙コロ
１３  用紙搬送部
１４  電源及び制御部
１５  感光体ドラム
１６  光書込ヘッド
１７  カプセルトナーホッパ
１８  超音波ラインヘッド
２１  定着器
２４  帯電ローラ
２５  カプセルトナー現像ローラ
２６  転写ローラ
２７  クリーナ
２８  中間転写ベルト
２９  駆動ローラ
３０  収容ローラ
３１  対抗ローラ
３３  排紙ローラ
３４  攪拌部材
４０  大径カプセル
４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｙ、４１Ｋ  小径カプセル
４２  小径カプセル
４３  小径カプセル壁
４４  発色剤
４５  顕色剤
５１  インターフェース（Ｉ/Ｆ）
５２  印字制御部
５３  ＣＰＵ
５４  ＲＡＭ
５５  ＲＯＭ
５６  入力
５８  プリンタコントローラ
５９  印字部
６０  主走査/副走査制御回路
６１  論理和回路
６２  発振回路
６３Ｍ  マゼンダ発色制御回路
６３Ｃ  シアン発色制御回路
６３Ｙ  イエロー発色制御回路
６３Ｋ  ブラック発色制御回路
７０  発色ヘッド制御部
７１  画像データ演算部
７２  周波数演算部
７３  階調データ演算部
７４  チャンネル位相設定値メモリ
７５  チャンネルカウント設定値メモリ
７６  波数カウント設定値メモリ
７７〜７９  セレクタ
８０  位相差カウンタ
８１  クロックカウンタ
８２  波数カウンタ
８４、８４−１、８４−２  高圧パルス駆動回路
８６  熱センサ
９０−５  共通電極層（アース層）
９０−４  超音波素子
９０−３  個別印加電極層
９０−２  伝搬媒体
９０−１  音響レンズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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