(57)【要約】【課題】固体インク及びそれを溶融して液体インクとして用いる簡単な構成の画像形成装置を提供する。【解決手段】固体インク１０又は１１は大径マイクロカプセル１と溶融した樹脂及びワックスとを混練し型入れし冷却して成る。大径マイクロカプセル１は４種類の小径マイクロカプセル２を顕色剤を含むオイル中に内包して成る。小径マイクロカプセル２は顕色剤に接するとイエロー、マゼンタ、シアン又はブラックの色を発色するロイコ色素を小径カプセル壁内に閉じ込めて成る。インクホルダ１２に保持される固体インク１１をインク保持部１８においてヒータで底から溶融し溶融インクタンク１４に充填・補充し、インク吐出ヘッド１５のインク吐出ノズル１６から溶融インク滴１９を中間転写ドラムに噴射して融着させ、これに超音波ラインヘッド３２から所定周波数の超音波を照射して所望の色に発色させ、記録用紙Ｐに転写して冷却・定着させる。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
色素カプセルを内包する発色カプセルと、樹脂と、ワックスとを混合した透明な固体から成り、特定周波数の超音波の照射を受けて所定の色に発色することを特徴とする固体インク。
【請求項２】
底面積Ｓと高さＨとの間に「３√Ｓ≦Ｈ」の関係の形状を有することを特徴とする請求項１記載の固体インク。
【請求項３】
前記形状は棒形状又は柱形状であることを特徴とする請求項２記載の固体インク。
【請求項４】
色素カプセルを内包する発色カプセルと、樹脂と、ワックスとを混合した透明な固体から成り特定周波数の超音波の照射を受けて所定の色に発色する固体インクを溶融して透明な溶融インクを生成するインク生成手段と、
該インク生成手段により生成された前記溶融インクを中間転写ドラム上に噴射して該中間転写ドラム上に前記溶融インクを一時的に定着させるインク噴射手段と、
該インク噴射手段により前記中間転写ドラム上に一時的に定着された前記溶融インクに所定の超音波を照射して前記溶融インクを所望の色に発色させるインク発色手段と、
該インク発色手段により発色した前記溶融インクを所定の用紙に転写する転写手段と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
前記転写手段による前記用紙への前記溶融インクの転写性を確保すべく前記中間転写ドラム上に離型性オイルを塗布するオイル塗布手段を更に設けたことを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記固体インクは、底面積Ｓと高さＨとの間に「３√Ｓ≦Ｈ」の関係の形状を有することを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体インク及びそれを溶融して液体インクとして用いる簡単な構成の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、固体インクを用いて文字や画像を用紙に形成する何種類かの画像形成装置がある。例としては、固体インクを溶融して液体インクとし、この液体インクを超音波振動によりノズルから記録用紙に吐出する画像形成装置がある。（例えば、特許文献１参照。）
また、固体インクに相当するものとしてトナーを用い、電子写真方式により感光体ドラム上にトナー像を形成し、このトナー像を記録用紙に転写して熱定着させる画像形成装置が広く知られている。（例えば、特許文献２参照。）
また、比較的新規な方式として、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画像形成装置も知られている。（例えば、特許文献３参照。）
【特許文献１】特開２００３−８９２０２号公報（［要約］、図１、図２）
【特許文献２】特開平９−２８８３９６号公報（［要約］、図１）
【特許文献３】特公平６−９６３３８号公報（第２頁右欄第５０行〜第３頁左欄第２３行、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記特許文献１の技術は、従来の発熱素子による核気泡や通常の圧電素子による振動の圧力に代えて、超音波振動と凹面レンズによって、より微細なインク滴を吐出しようとするところに特色があるが、形成画像の着色については色付きインクを用いており、この点は従来と変わるところがない。また、モノカラー印刷か多色印刷が可能であるかの明示がない。この構成で多色印刷を行うには極めて困難な技術を要するものと思われる。
【０００４】
また、特許文献２の技術は、高速の多色印刷が可能である点に特色があるが、感光体ドラム、初期化帯電器、露光装置、現像器、定着装置、クリーニング装置等を用いて、画像形成を行なう点では、装置が複雑になっており、保守作業に手数を要する構成となっている。
【０００５】
また、特許文献３の技術は、マイクロカプセルを含有するインク層を乾燥固化して形成したコーティング層を有する専用の記録紙を用いるため普通紙が使用できないという問題がある。また、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る。さらに、複数色の印字工程を繰り返すことから、色ずれ管理が難しく、装置の複雑化も避けられない。
【０００６】
上記のマイクロカプセルを含有するインクをトナーとして従来の電子写真方式の技術に応用することも考えられる。しかし、この場合、中間転写ドラム又は中間転写シート上のトナーに超音波を照射する際、トナーが粉体の状態で中間転写ドラム又は中間転写シートに付着しているため、超音波発生部とトナー中のマイクロカプセルとの間に隙間が生じ、超音波の伝達が不十分であり発色が不十分となる虞が多分にある。
【０００７】
本発明の課題は、上記従来の実情に鑑み、簡単な構成で超音波により容易に発色させることができる固体インク及びそれを用いる画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
先ず、第１の発明の固体インクは、色素カプセルを内包する発色カプセルと、樹脂と、ワックスとを混合した透明な固体から成り、特定周波数の超音波の照射を受けて所定の色に発色するように構成される。
この固体インクは、例えば、その底面積Ｓと高さＨとの間に「３√Ｓ≦Ｈ」の関係の形状を有するように構成され、また、その形状は棒形状又は柱形状である。
【０００９】
次に、第２の発明の画像形成装置は、色素カプセルを内包する発色カプセルと、樹脂と、ワックスとを混合した透明な固体から成り特定周波数の超音波の照射を受けて所定の色に発色する固体インクを溶融して透明な溶融インクを生成するインク生成手段と、該インク生成手段により生成された上記溶融インクを中間転写ドラム上に噴射して該中間転写ドラム上に上記溶融インクを一時的に定着させるインク噴射手段と、該インク噴射手段により上記中間転写ドラム上に一時的に定着された上記溶融インクに所定の超音波を照射して上記溶融インクを所望の色に発色させるインク発色手段と、該インク発色手段により発色した上記溶融インクを所定の用紙に転写する転写手段と、を備えて構成される。
【００１０】
この画像形成装置は、例えば上記転写手段による上記用紙への上記溶融インクの転写性を確保すべく上記中間転写ドラム上に離型性オイルを塗布するオイル塗布手段を更に設けて構成され、また、例えば上記固体インクは、底面積Ｓと高さＨとの間に「３√Ｓ≦Ｈ」の関係の形状を有するように構成されている。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、本発明によれば、溶融インクの噴射と超音波の照射というただ二つの工程で多色の画像を形成することができるので、従来の電子写真式画像形成装置の場合のように各色ごとに行なわれる初期化帯電、露光、現像という「色数×３〜４」という多数の工程が不要となり特に装置的に高価な露光部や現像器が不要になるので、部品点数の削減や装置構成の単純化により低廉な画像形成装置の提供が可能となる。
【００１２】
また、本発明によれば、固体から溶融したインクを中間転写ドラム上へ噴射して密着させるので、発色に用いる超音波の照射効率が良く超音波の照射エネルギーを可及的に低く抑えることができて経済性が向上すると共に、粉体インクをドラム上に付着させた場合に発生する隙間を埋めるための超音波伝導の液体層を形成する必要がなく単に記録用紙への転写性を向上させるための離型用のオイル塗布のみで良いので構成が簡単となり、この点でも低廉な画像形成装置の提供が可能となる。
【００１３】
また、本発明によれば、熱エネルギーの大部分はインクの溶融に用いられ、その他の面で熱を使用することが殆ど無く、電子写真式画像形成装置のように記録紙の非画像形成部にまで熱を使用することがないので、省エネルギーになって経済的である。
また、本発明によれば、透明な１種類の固体インクを溶融して多色画像を形成できるので、従来の固体インクを使用する場合のように色毎の固体インクとインク溶融タンクと溶融インクを吐出するインクヘッド部とが必要なのに比べて、極めて構成が簡単であり、この点でも低廉な画像形成装置の提供が可能となる。
【００１４】
また、本発明によれば、固体インクの形状を棒状又は柱状としてその底面積Ｓと高さＨとの間に「３√Ｓ≦Ｈ」の関係を有するように形成するので、使用量に応じて固体インクを底面から少量ずつ溶融させながら使用することができ、これにより固体インクを溶融させる熱エネルギーが少なく熱効率が向上すると共に、余剰の溶融インクを多量に保持することが無いので非使用時間が長時間になった場合でも高温で変質したインクをクリーニングで捨てる割合を少なく抑えることができ、インクの無駄な消費を低減させて経済性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。尚、以下の説明において、上記の色素カプセルは、例えば小径マイクロカプセル２等から成り、上記の発色カプセルは、大径マイクロカプセル１等から成り、上記のインク生成手段は、例えば固体インク１０、１１、ヒータ、溶融インクタンク１４等から成り、上記のインク噴射手段は、例えばインク吐出ヘッド１５、インク吐出ノズル１６等から成り、上記のインク発色手段は、例えば超音波ラインヘッド３２等から成り、上記の転写手段は、例えば転写・定着ローラ２４等から成り、そして、上記のオイル塗布手段は、例えばオイル供給装置２２等から成る。
【００１６】
（実施形態１）
図１(a) は、本発明の実施の形態における実施例１において、樹脂及びワックスと共に混練されて固体インクを形成する大径マイクロカプセルの構造を示す図であり、同図(b) は、その大径マイクロカプセルに内包される小径マイクロカプセルの構成を示す図である。
【００１７】
同図(a) に示すように、大径マイクロカプセル１は、その内部に、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２Ｍ、２Ｃ、２Ｙ、２Ｋを内包している。各小径マイクロカプセル２Ｍ、２Ｃ、２Ｙ、２Ｋには、その外側に小径カプセル壁３が形成されている。これらの小径マイクロカプセル２Ｍ、２Ｃ、２Ｙ、２Ｋは、大径マイクロカプセル１内に封入されたジェル状の保持層４の中でランダムに分散している。
【００１８】
ジェル状の保持層４は、顕色剤５と、この顕色剤５を溶解させたオイルとで構成される。このように、顕色剤５をオイルに溶解させることにより、後述する破壊された小径マイクロカプセル２から外部に流出する色素オイルとの発色反応が迅速に行なわれる。なお、同図に示す小径カプセル５は発色した小径カプセルを示している。
【００１９】
なお、上記の顕色剤５としては、αナフトール、βナフトール、レゾルシン、ヒドロキシン、カテコール、ピロガロール等のフェノール性化合物や、活性白土、有機カルボン酸塩、ビスフェノールＳ系、サリチル酸系の材料を用いることができる。
同図(b) に示すように、上記の各小径マイクロカプセル２Ｍ、２Ｃ、２Ｙ、２Ｋ（同図(b) には代表的に小径マイクロカプセル２Ｍとして示している）は、小径カプセル壁３の内側に発色剤６が内包され、外側には上述したオイルに溶解した顕色剤５が位置している。さらに、小径カプセル壁３の内部には、殻７に内包された気泡８が封入されている。
【００２０】
上記の発色剤６は、コア成分としてロイコ色素を高沸点溶媒オイルで溶解させた色素オイルから成る。このようなロイコ色素（ロイコ染料）としては、フルオラン系、トリフェニルメタン系、フェノヂアジン系、オーラミン系、スピロビラン系等の染料を用いることができる。例えば、ローダミンＢラクタム、３−ジエチルアミノ−５・７−ジメチルフルオラン、３−ジメチルアミノ−６−メトキシフルオラン、３・３−ビス（Ｐ−ジメチルアミノフェニル）−６−アミノフタライド、ベンゾイルロイコメチレンブルー等を用いることができる。
【００２１】
これらのロイコ色素は、通常は透明（白色）であり、顕色剤５と反応すると固有の色を発色する色素である。つまり、各小径マイクロカプセル２Ｍ、２Ｃ、２Ｙ、２Ｋには、イエロー、マゼンタ、シアン、又はブラックに発色するロイコ色素がそれぞれ１種類ずつ含まれている。これにより、イエローに発色する小径マイクロカプセル、マゼンタに発色する小径マイクロカプセル、シアンに発色する小径マイクロカプセル、更に、必要に応じて、ブラックに発色する小径マイクロカプセルが得られる。なお各々の小径マイクロカプセルには、それぞれ特定の粒径が設定されている。
【００２２】
また、上記の殻７の成分としては、ウレア系又はウレタン系の高分子が用いられる。この気泡８を上記のように内包すると、気泡８周囲の音響インピーダンスを変化させることができる。具体的には、気泡８の直径と気泡８を包む殻７の材質と厚さによって音響インピーダンスは変化する。
【００２３】
したがって、各小径マイクロカプセル毎に設定される小径カプセル壁３の直径、厚さ、材質によって決まる共振周波数と、上記要素とを組み合わせることによって、後述する超音波に対する共振周波数を大きく変えることができる。このように構成することにより、各小径マイクロカプセル２ごとの超音波による発色の自由度が増し、また、超音波に対する共振周波数の選択の幅も拡大することになる。
【００２４】
尚、上記気泡８を内包する小径マイクロカプセル２の構成は、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の小径マイクロカプセル２Ｍ、２Ｃ、２Ｙ、２Ｋの全てにおいて可能である。また大径マイクロカプセル１の中に内包される小径マイクロカプセル２として３種類の小径マイクロカプセル２Ｍ、２Ｃ、２Ｙを使用する場合、又は２種類の小径マイクロカプセル２Ｍと２Ｃ、小径マイクロカプセル２Ｙと２Ｋをそれそれ使用する場合においても適用可能である。また、上記の例では、小径マイクロカプセル２Ｍ、２Ｃ、２Ｙ、２Ｋの気泡８に殻７が形成されているが、殻７を形成しない構成としてもよい。
【００２５】
図２(a) は、本発明の実施形態における実施例１において、固体インクの基本形状を示す図であり、同図(b) は、その使用形態を模式的に示す図である。同図(a) に示す固体インク１０は、或る種の樹脂を或る種のワックスと混ぜ合わせこれらを加温溶融した中に、大径マイクロカプセル１を混入し、これを高速撹拌することにより混合混練を行った後、型に流し込んで冷却して形成する。
【００２６】
上記の樹脂としては、例えばポリアミド樹脂、スチレンアクリル樹脂、ポリエステル樹脂等が用いられ、また、ワックスとしては、パラフインワックス、ポリオレフインワックス、カルナバワックス等が用いられる。上記のように冷却して型取りされた固体インクは、その形状に合わせたインクホルダに入れて保管する。
【００２７】
固体インクの基本形状としては、同図(a) に示すように、直方体とすると製造が容易であるが、これに限ることなく、同図(b) に示すように、棒状（又は柱状）の固体インク１１としてもよい。同図(b) は、丸い棒状の固体インク１１を円筒状のインクホルダ１２に入れて、四角形状（四角形状と限る必要は無い）の保持容器１３上に前後左右に整頓されて多数（同図(b) に示す例では５×４＝２０個）保持している例を示している。
【００２８】
この保持容器１３の下方に、溶融インクタンク１４が配置される。溶融インクタンク１４には、その底部にインク吐出ヘッド１５が備えられている。インク吐出ヘッド１５には多数のインク吐出ノズル１６が形成されている。また、溶融インクタンク１４の天井部１７には、同図(b) では保持容器１３の下に隠れて見えないがインク導入孔が開口している。このインク導入孔に対応する位置に、上記保持容器１３のインク保持部１８が順次移動するように構成されている。
【００２９】
各インクホルダ１２の下部には、同図(b) では蔭になって見えないが、ヒータが配設されている。このヒータによって、インクホルダ１２内の自重によって降下する固体インク１１を底部から順次溶解して、その溶融インクを溶融インクタンク１４に充填補給する。勿論、ヒータは、インクホルダ１２の下部と限ることなく、溶融インクタンク１４の天井部１７のインク導入孔に設けるようにしてもよい。そして、筒状のインクホルダ１２から自重によって降下する固体インク１１を底部から順次溶融するようにしてもよい。
【００３０】
この場合、固体インクが直方体であるときは、同図(a) に示すように、その幅を「Ｌ」、奥行きを「Ｄ」、高さを「Ｈ」としたとき、これらの寸法の中の最大と最小の比が３未満であると、経験上、固体インクを溶融させて溶融インクとするときのヒータの熱量を多く必要とする。したがって、高さと長さ又は幅との比を３以上にすることが望ましい。
【００３１】
すなわち、棒状の固体インク１１の底面積をＳ（図２(a) 示す直方体の例であるとＳ＝Ｌ・Ｄ）とし、高さをＨとしたとき「３√Ｓ≦Ｈ」の関係を有するように固体インクの形状を構成することにより、固体インク１１（又は３√Ｓ≦Ｈの関係を有する固体インク１０）の溶融に必要な熱量を小さくすることができる。
【００３２】
尚、固体インクの形状は、上記のように直方体又は円柱体に限ることなく、底面が楕円形となるような棒状体、あるいは他の形状であってもよく、要は、３√Ｓ≦Ｈの関係を有する棒状態であればよい。
（実施形態２）
図３は、本発明の実施形態における実施例２において、上記の固体インクを用いて、これを溶融しながら画像を形成する画像形成装置の構成を模式的に示す図である。同図に示すように、画像形成装置２０は、上述したインク吐出ヘッド１５の他に、中間転写ドラム２１、オイル供給装置２２、超音波ヘッドユニット２３、転写・定着ローラ２４、給紙部２５、及び電装部２６を備えている。
【００３３】
電装部２６には多数の電子部品が搭載されたプリント回路基板を備えており、このプリント回路基板には、制御回路からなる制御部２７と電源供給回路からなる電源部２８が配設されている。
制御部２７は、画像形成装置２０の全ての動作部の動作を、不図示のメモリに記録されているプログラムに従って制御し、電源部２８は、制御部２７からの制御に基づいて、不図示の電源からの電力を、回転駆動系、発熱系、発振系等の各部に供給する。
【００３４】
上記のインク吐出ヘッド１５は、図２(b) に示したインク吐出ノズル１６から、各インク吐出ノズル１６に対応して配置されている発熱素子が発生する核気泡又は圧電素子の振動による圧力によって、溶融インク滴１９を画像情報に応じて中間転写ドラム２１上に吐出（噴射）する。吐出された溶融インク滴１９は、中間転写ドラム２１上に密着し、中間転写ドラム２１上に一時的に定着される。
【００３５】
中間転写ドラム２１は、金属性の中空の胴枠（スリーブ）から成り、その回転周面上に吐出されて一時的に定着されている溶融インク滴１９を担持して、不図示の回転駆動系に駆動され、図の時計回り方向に回転して溶融インク滴１９を回転搬送する。
この中間転写ドラム２１の内部には、その回転する内壁に沿って回転方向と直角方向（図の紙面奥行き方向）に延在する超音波ヘッドユニット２３が配設されている。超音波ヘッドユニット２３は、樹脂製のヘッドケース２９と、その内部に収容されたの保持部３１と、この保持部３１の先端に保持された超音波ラインヘッド３２から成る。
【００３６】
超音波ラインヘッド３２は、中間転写ドラム２１の内壁に向けて所定の周波数の超音波３３を照射する。特には図示しないが、超音波ラインヘッド３２の超音波照射部とヘッドケース２９の内壁との間には液体が充填されている。殆ど全ての液体又は固体は超音波を効率よく強力に伝達する機能を有している。上記の超音波ラインヘッド３２から照射された超音波は上記の液体を介してヘッドケース２９の内壁に効率よく伝達される。
【００３７】
ヘッドケース２９は、上述したように樹脂製つまり固体で形成されている。ヘッドケース２９の内壁に伝達された超音波は効率よく外壁に伝達される。この超音波が伝達される外壁部分は、中間転写ドラム２１の内壁に摺接しており、これにより、この摺接部分でヘッドケース２９の外壁と中間転写ドラム２１の内壁との間に間隙が出来ないように全体が構成されている。
【００３８】
中間転写ドラム２１は金属の胴枠製つまり固体で形成されている。中間転写ドラム２１の外壁から伝達される超音波は、中間転写ドラム２１の内壁から外壁に効率よく伝達され、この超音波は、更にこの外壁に融着して密着する溶融インク滴１９に効率よく伝達（照射）される。
【００３９】
この超音波の照射により、溶融インク滴１９は、所望の色に発色した発色インク滴１９ａとなって回転方向下流側に搬送される。
中間転写ドラム２１の下方には、給紙部２５が配置されている。給紙部２５は、用紙ホルダ３４、給紙コロ３５、用紙ガイド部３６、搬送ローラ対３７を備えている。用紙ホルダ３４には多枚数の記録用紙Ｐが載置・収容されている。給紙コロ３５は一回転毎に一枚の記録用紙Ｐを用紙ホルダ３４から取り出して用紙ガイド部３６に給送する。用紙ガイド部３６は給送された記録用紙Ｐを搬送ローラ対３７へと案内する。
【００４０】
搬送ローラ対３７は記録用紙Ｐを中間転写ドラム２１と転写・定着ローラ２４との対向部へと搬送する。中間転写ドラム２１上には、インク吐出ノズル１６から溶融インク滴１９が吐出されて密着し一時的に定着するに先立って、予めオイル供給装置２２によって離型性のオイルが薄く塗布されている。
【００４１】
転写・定着ローラ２４は中間転写ドラム２１に圧接して記録用紙Ｐを挟持し反時計回り方向に回転しながら中間転写ドラム２１上の発色インク滴１９ａを記録用紙Ｐ上に転写する。離型性オイルはその転写を助成する。記録用紙Ｐ上に転写された発色インク滴１９ａは冷却固化して所望の色彩のフルカラー画像１９ｂとして記録用紙Ｐ上に定着される。
【００４２】
図４は、上記溶融インクを発色させる超音波ラインヘッド３２の外観斜視図である。同図に示す超音波ラインヘッド３２は、そ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る。そして主走査方向には後述する超音波素子が形成されている。以下、これについて具体的に説明する。
【００４３】
図５(a) は、超音波ラインヘッド３２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、同図(c) は同図(b) のＤ−Ｄ´矢視断面図、同図(d) は同図(c) のＥ−Ｅ´矢視断面図である。
本例の超音波ラインヘッド３２は、同図(c),(d) に示すように、担持体３８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（アース）３９−５が配設され、第４層には圧電素子である超音波素子３９−４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３９−３が配設され、第２層には超音波素子３９−４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３９−２が配設され、更に第１層には音響レンズ３９−１が配設されている。
【００４４】
超音波素子３９−４には個別印加電極３９−３と共通電極（アース）３９−５が接続され、個別印加電極３９−３にはそれぞれ個別配線３９−３−１が接続されて、制御部２７により超音波出力信号が供給される。超音波素子３９−４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。
【００４５】
超音波素子３９−４で励起された超音波振動は音響インピーダンス整合層３９−２を通して音響レンズ３９−１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３９−２は上記のように、超音波素子３９−４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している。
【００４６】
ところで、上述した実施の形態において、大径マイクロカプセル１の発色には小径マイクロカプセル２の小径カプセル壁３を超音波による共振によって破壊している。このように小径カプセル壁３を破壊するには、上述したようにＰＺＴなどの圧電素子により構成された超音波ラインヘッド３２により、小径カプセル壁３の破壊周波数の超音波を集束発生させて、各小径マイクロカプセル２を選択的に破壊して、各色を発色させる。
【００４７】
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３９−４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３９−４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３を破壊する為に必要な音圧を１個の超音波素子３９−４で得ることは困難であるからである。そこで、上記のように超音波ラインヘッド３２を構成し、後述するように小径カプセル壁３の破壊に必要な音圧を得る。
【００４８】
この場合、超音波ラインヘッド３２は、ＰＺＴなどの圧電素子のチップを１列に並べてリニア・アレイとしているが、リニア・アレイの圧電素子を駆動する動作周波数はリニア・アレイを構成する圧電素子の物性値と形状サイズで決定され、高周波になるに従い、非常に薄い圧電素子を精密に並べる必要があり、極めて高度な技術を必要とする。
【００４９】
また、上記の動作周波数の中心周波数は、圧電素子の共振周波数で決定されるので広帯域で平坦な周波数特性を持たせることは原理的にできない。また、圧電素子に電圧を印加させるためには非常に多数の電気配線（図５(b) の個別印加電極層３９−３への個別配線３９−３−１参照）を必要とし構成が複雑になる。
【００５０】
また、圧電素子（超音波発生素子）により発生させた超音波を、大径マイクロカプセル１内の小径マイクロカプセル２に伝搬させるために、超音波ラインヘッド３２の超音波発生素子と大径マイクロカプセル１との間に音響インピーダンスの整合をとる整合層が必要となり、それだけ発色部の構成はやや複雑になる。
【００５１】
図６は、主走査方向（Ｘ方向）に配設された超音波素子３９−４と、超音波素子３９−４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３９−４には、図の左側から素子番号１、２、３、・・・が付与されている。また、同図に示す集束位置には、画素番号（例えば、１〜７１６８）が付与されている。尚、上記集束位置は、例えば前述の中間転写ドラム２１の周面外側（外壁）の位置であり、溶融インク滴１９が溶融付着する位置である。また、この位置は後述する実施例３のように溶融インク滴１９が付着した記録紙Ｐ上の位置の場合もある。
【００５２】
図７は、上記超音波素子３９−４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」までを拡大して示している。互いに隣り合う超音波素子３９−４は間隔ｄを有して配設されており、同時にｍ個の超音波素子３９−４を時間遅延させながら駆動する。例えば、同図に示すＡ点について考えると、同時にｍ個（例えば奇数の５個）の超音波素子３９−４（「１」〜「５」）を時間遅延させて５個の超音波素子３９−４の配列の中心に対面する溶融インク滴１９上のＡ点に強力な超音波をあてる。例えば、「１」の超音波素子３９−４とＡ点の距離、「２」の超音波素子３９−４とＡ点の距離、「３」の超音波素子３９−４とＡ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３９−４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Ａ点に強力な超音波を照射することができる。
【００５３】
また、上記Ａ点に限らず超音波素子３９−４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３９−４の配設ピッチより狭い距離だけＡ点から離れた位置（例えば、１/２ｄの位置、Ｂ点）に複数の超音波素子３９−４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。すなわち、同時にｍ個（例えば偶数の６個）の超音波素子３９−４を時間遅延させて６個の超音波素子３９−４の配列体の中心に対面する溶融インク滴１９上のＢ点に強力な超音波をあてる。従って、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画素間隔で溶融インク滴１９に対して強力な超音波ビームを集束することができ、小径カプセル保護壁３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。
このようにして、特定の共振周波数の超音波を照射し、小径カプセル壁３の伸張、膨張を複数回繰り返させることによって亀裂を生じさせ、最終的に小径カプセル壁３を破壊に導くものである。
【００５４】
また、小径マイクロカプセル２に内包される核７と気泡８からなる液体中の含気カプセルには以下の特徴がある。すなわち、含気カプセルを特定条件におくことによって、非常に大きな振動を起こす。今、含気カプセルの初期半径をＲo、液体の密度をρ、平衡時の液体圧力をＰo 、超音波による圧力をＰａ、カプセルのシェルパラメータをＳｐ、カプセル内気圧をＰｗとした時、そのカプセルの半径（Ｒｔ）の運動状態は、以下の式（１）、（２）で表現される。
【００５５】
【数１】
2005054042.tif 000003
【００５６】
上記式（１）、（２）、及び各種実験により、選択的に共振する周波数を３種、又は４種選択することによって本実施形態を実現することができる。
図８は、上記の構成における変形例を示す図である。尚、同図には、図３に示す構成と同一の構成部分には図３と同一の番号を付与して示している。図８に示すように、本例の画像形成装置４０は、２個のインク吐出ヘッド１５（１５ａ、１５ｂ）を備えている。
【００５７】
このような場合は、一方のインク吐出ヘッド１５（例えばインク吐出ヘッド１５ａ）にイエロー、マゼンタ、シアンに発色するロイコ色素を含んだ小径マイクロカプセルを内包した大径マイクロカプセルを混練した固体インクを用い、他方のインク吐出ヘッド１５ｂには、黒色の固体インクを用いることも出来る。
【００５８】
この場合、黒色の固体インクの色素としては、通常の状態で有色である染料又は顔料を用いることができる。勿論、隠し文字などの印刷に用いる場合は、実施例２の場合と同様に無色であってもよい。
インク吐出ヘッド１５ｂから吐出された有色の黒インク滴１９´は、中間転写ドラム２１上でそのまま転写画像の黒色部分を形成し、インク吐出ヘッド１５ａから吐出された無色の溶融インク滴１９は、超音波ラインヘッド３２からの所定周波数の超音波の照射によって所望の色に発色してカラー画像を形成する。
【００５９】
黒インク滴１９´及び発色された発色インク滴１９ａは、中間転写ドラム２１と転写・定着ローラ２４との対向部において、転写・定着ローラ２４からの圧力と予め中間転写ドラム２１上に塗布されていた離型性オイルからの助成により、記録用紙Ｐ上に転写されると共に熱圧定着される。
【００６０】
（実施形態３）
図９は、本発明の実施形態における実施例３において固体インクを用いてこれを溶融しながら直接記録用紙上に画像を形成する画像形成装置の主要部の構成を簡略に示す図である。尚、同図には、図３に示す構成と同一の構成部分には図３と同一の番号を付与して示している。
【００６１】
図９に示すように、インク吐出ヘッド１５は、不図示の搬送系によって印字部に搬送されてくる記録用紙Ｐに対し、直接溶融インク滴１９を画像信号に応じて吐出する。記録用紙Ｐの図の矢印Ｅで示す搬送方向のインク吐出ヘッド１５よりも下流側には、記録用紙Ｐの裏面に当接して超音波ヘッドユニット２３が配置されている。
【００６２】
この場合も、超音波ヘッドユニット２３のヘッドケース２９が記録用紙Ｐに密着して回転していることにより、超音波ラインヘッド３２から照射された超音波３３は、ヘッドケース２９、記録用紙Ｐを介して、記録用紙Ｐ表面に融着している溶融インク滴１９に効率よく照射され、溶融インク滴１９が所望の色に発色し、そのまま冷却・固化して記録用紙Ｐに定着される。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】(a) は本発明の実施形態における実施例１において樹脂及びワックスと共に混練されて固体インクを形成する大径マイクロカプセルの構造を示す図、(b) はその大径マイクロカプセルに内包される小径マイクロカプセルの構成を示す図である。
【図２】(a) は本発明の実施形態における実施例１において固体インクの基本形状を示す図、(b) はその使用形態を模式的に示す図である。
【図３】本発明の実施形態における実施例２において固体インクを用いてこれを溶融しながら画像を形成する画像形成装置の構成を模式的に示す図である。
【図４】本発明の実施形態における実施例２において溶融インクを発色させる超音波ラインヘッドの外観斜視図である。
【図５】図５(a) は超音波ラインヘッドの上面図、(b) は個別印加電極の上面図、(c) は(b) のＤ−Ｄ´矢視断面図、(d) は(c) のＥ−Ｅ´矢視断面図である。
【図６】超音波ラインヘッドの主走査方向（Ｘ方向）に配設された超音波素子とその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７】超音波素子の配設構成の一部を拡大して超音波の集束位置との関係を示す図である。
【図８】実施例２の構成における変形例を示す図である。
【図９】本発明の実施形態における実施例３において固体インクを用いてこれを溶融しながら直接記録用紙上に画像を形成する画像形成装置の主要部の構成を簡略に示す図である。
【符号の説明】
【００６４】
１      大径マイクロカプセル（発色カプセル）
２（２Ｍ、２Ｃ、２Ｙ、２Ｋ）  小径マイクロカプセル（色素カプセル）
３      小径カプセル壁
４      ジェル状の保持層
５      顕色剤
６      発色剤
７      殻
８      気泡
１０、１１  固体インク
１２    インクホルダ
１３    保持容器
１４    溶融インクタンク
１５（１５、１５ａ、１５ｂ）  インク吐出ヘッド
１６    インク吐出ノズル
１７    天井部
１８    インク保持部
１９    溶融インク滴
２０    画像形成装置
２１    中間転写ドラム
２２    オイル供給装置
２３    超音波ヘッドユニット
２４    転写・定着ローラ
２５    給紙部
２６    電装部
２７    制御部
２８    電源部
２９    ヘッドケース
３１    保持部
３２    超音波ラインヘッド
３３    超音波
３４    用紙ホルダ
３５    給紙コロ
３６    用紙ガイド部
３７    搬送ローラ対
Ｐ      記録用紙
３８    担持体
３９−１  音響レンズ
３９−２  音響インピーダンス整合層
３９−３  個別印加電極
３９−３−１  個別配線
３９−４  超音波素子
３９−５  共通電極（アース）
４０      画像形成装置
【図１】
2005054042.tif 000004
【図２】
2005054042.tif 000005
【図３】
2005054042.tif 000006
【図４】
2005054042.tif 000007
【図５】
2005054042.tif 000008
【図６】
2005054042.tif 000009
【図７】
2005054042.tif 000010
【図８】
2005054042.tif 000011
【図９】
2005054042.tif 000012