JP2000062225A - 像担持体及びそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 色材粒子の画素位置が高精度に制御され、あ
るいは自律的に制御され、画質劣化をもたらさない像担
持体の提供。 【解決手段】 色材粒子による画像が表面に形成される
像担持体であって、該像担持体の表面を多数の画素領域
に分割したときのそれぞれの単位画素領域２０６内に、
該単位画素領域２０６と同等又はそれより狭い面積から
なり、外刺激により前記色材粒子との付着力が変化する
粘弾性物質２０３を含んでなり、かつ、該色材粒子をそ
の中心に付着可能な付着力変化部２０５を有することを
特徴とする像担持体である。

Description

【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白／黒、カラーの画像形
成装置及びそれに用いられる像担持体に関する。

【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との２つを指
す。先ずトナーが保持する電荷ｑ、及び、感光体と現像
電極、用紙又は中間転写体との間に付与される電界Ｅに
よる静電気的な力、Ｆ＝ｑ・Ｅにより対象媒体へトナー
が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３３のように示される（電子写真学会誌104 号,Vol.3
2 No.3,1993 ）。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、及び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
に完全に平行とはならない。図３３では、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。ここで感光体上には、プロセス
方向に長さ１００μｍ幅の一様な電荷密度を持つ潜像が
１００μｍ間隔で設定されている。

【０００３】図３４は、Ｙ方向に走査したときのコント
ラスト電位分布を表したものである。図中の実線ａは、
中心潜像の中心における位置、点線ｂは中心潜像とその
隣の潜像の中間の位置、一点鎖線ｃは最外部の潜像の外
端からさらに７０μｍ離れた点で走査した結果である。
これらの計算結果は、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、かつ感
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３３に示す潜像中
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
った時点で実際の現像が始まり、従って図３３に示すよ
うにＸがずれて現像されることと等しくなる。

【０００４】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く、位置もず
れて行われるため本来の画素位置に確実にもっていくこ
とができなくなる。これは静電気力学上の電子写真技術
がもつ本質的な問題点である。例えば、トナーの移動に
関係する工程としては周知の現像工程及び転写工程の二
つがあり、それぞれトナー飛散やプリ・ トランスファ
ー、トナー・ イクスプロージョンといったトナー粒子群
の位置バラツキが画像欠陥として大きな問題となる。そ
のため、感光体と現像スリーブとの間のギャップをでき
るだけ小さくしたり、導電性トナーを用いることで実質
的に現像電極を近づけてトナー飛散を低減したり、転写
ニップへ突入する用紙姿勢を制御したり、感光体上に形
成された可視像がもつ帯電電荷を除去したり、被記録媒
体へ転写されたトナー像をやはり除電することで、前述
した問題はかなり低減できる。

【０００５】一方、マクロな捉え方としては、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、複写機やプリンタで通常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−」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、画
質を著しく劣化させる。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、フィードフォワードやフィードバッ
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距離との比が整数となるよ
う調整されているが、それが装置フレームやロールの温
度膨張でずれてくること等）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間題をもたらし、信頼性を低下
させない記録技術としての従来の電子写真技術の限界で
あるといってよい。

【０００６】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。基本は版を有していることにより電子写真のような
画像書き込みプロセスにおける画素位置ずれが発生しな
いこと、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、「チキソトロピー性」を用いて印字
を安定に行なっていること、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ながら高
精度へリカルギヤー等の駆動により行なっていること、
画素位置ずれ調整を専門のオペレータによりおこなうこ
とで、高級印刷の画素位置ずれは平均値として１５〜３
０μｍを得ている。しかし、装置全体の大型化や高価格
化は避けられず、又ビジネス、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。

【０００７】ＣｅＢＩＴ '９６にて発表された記録技術
Oce'3125C Euro Color Copier が知られているが、この
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記録技術である。図３７
は、イメージング・ドラムの断面を示す。リング状の電
極３６が絶縁層３４中に軸方向に４００ｄｐｉの解像度
で配置され、表面は誘電体層３３で覆われている。

【０００８】図３８は、装置全体の構成図である。ここ
で各番号の添字Ｋ、Ｂ、Ｒ、Ｇ、Ｍ、Ｃ、Ｙは各色を表
しており、代表させるときは添字を省いて示す。イメー
ジング・ドラム３８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、その記録情報に応じて電界が付
与された現像ロール３９からのトナーが該イメージング
・ドラム３８上に移動して画像を形成する。転写ドラム
３７の周囲にイメージング・ドラム３８がブラック３８
Ｋからイエロー３８Ｙまでタンデム状に配置され、且つ
現像ロール３９もブラック３９Ｋからイエロー３９Ｙま
で各イメージング・ドラムに配置されている。記録プロ
セスはブラック現像から始まりイエローまで各７色が１
層構成で先ずイメージング・ドラム３８に順次形成さ
れ、次に中間体転写ドラム３７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３７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
４０から搬送されてくる。２次転写ロール４２にて中間
体転写ドラム３７上の画像が用紙に転写されて排出トレ
イ４１に排出される。

【０００９】この技術は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、トナーは導電性磁性一成分トナーが用
いられており、トナー層が１層の、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。これらの問題に対して、イメージン
グ・ ドラムや中間体ドラムの回転精度をかなり厳しくし
たり構成体の剛性を上げておく必要があり、これは高コ
スト化につながる。

【００１０】また、他の記録技術としてＡｒｒａｙ Ｐ
ｒｉｎｔｅｒｓ ＡＢ社を代表とするトナー・ジェット
記録技術を図３５に示す。ＮＩＰ１２ ＩＳ＆Ｔ ' ９
６ではタンデム型カラー画像サンプルが初めて提示され
たが、非常にトナー飛散の目立つ画質である。この方式
は感光体を用いない直接記録技術を採用しており、現像
スリーブ２７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１３上に直接飛翔させて
カラー画像形成する。現像スリーブと用紙との間には２
次元配置されたメッシュ状制御電極２９が、用紙背面に
は一様背面電極２８が設けられており、該現像スリーブ
２７と背面電極２８との間に付与される１５００Ｖの電
圧と制御電極電圧（プリント時２７５Ｖ／非プリント時
−５０Ｖ）と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
状制御電極２９のメッシュの孔径が約１００〜１５０μ
ｍであり、トナーはひとかたまりになって飛翔するた
め、図３６に示すように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ということである
（用紙地汚れの発生）。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。別の間題として、制御電極２９に対するト
ナー目づまり、付着の問題が挙げられている。制御電極
２９に対するクリーニング装置が必要となり、装置の大
型化、高価格化につながる。これに対し特開平４−８３
６５８号公報に開示された技術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
れを防ぐとしている。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２７と背面電
極２８間に制御電極２９を挿入して、制御電極２９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である。また、搬
送される用紙１３に速度変動があると、その速度変動に
対しては制御電極２９による制御では何らの効果もな
い。

【００１１】一方、付着力、粘着力をプロセス駆動力と
して画像形成装置に適用したものが、様々な形態で提案
されている。例えば、特開昭６１−１３４７７４号公報
では、柔軟性部材からなる中間転写体上の粉体像への粘
着性物質の付与、あるいは用紙、立体形状物に対して粘
着性物質を付与することで画像形成装置としての提案、
特開昭６３−１１０４８０号公報では、電子写真方式に
よる粉体像を先ず形成しておき、それを粘着シートに熱
や圧力を利用しながら複数回転写することでカラー画像
を得る画像形成装置の提案、特開昭６３−１１３５７
６、特開昭６３−２６４７７７号公報では、トナー溶融
温度より低い軟化温度で粘着性をもつ粘着シートを感光
体に押し当てトナー像を転写する記録技術、特開平１−
２３７５８６号公報では、感熱粘着性シート上にサーマ
ルヘッド等で粘着性パターン像を形成し、磁化可能な磁
性粉によるマスター（版）作成後、磁性トナーを用いて
転写する記録技術等がそれぞれ提案されている。

【００１２】また、熱の付与により弾性率が急激に減少
するポリマーを像担持体として画像形成装置に適用した
特開平１０−７９８号公報、特開平１０−８１０２８号
公報がある。炭素数１２〜２２の長鎖アルキル基を有す
るポリマーを用いてベルト状像担持体を構成している。
これにサーマルヘッドにより直接熱を付与するか、ある
いはＬＥＤやＬＤレーザによる光照射を熱に変換し、前
記ポリマー上に粘着、非粘着パターンを形成する画像形
成プロセスが提案されている。これは前記ポリマーにお
ける、熱の付与による急峻な粘着力の相変化、即ち、常
温時には結晶状態を示し、熱付与時にはアモルファス状
態に相変化することで、粘着力の可逆的な発現と消失を
繰り返す材料そのものの基本特性を利用している。しか
し、上記の特許公報では、像担持体ベルト上に形成され
る粘着力による潜像パターンは、例えば電子写真方式の
感光体に対するＬＤレーザ光による光書込みプロセス
と、潜像や可視像の画素位置ずれという観点からは何ら
変わるものではない。これは上記説明した特許公報総て
に当てはまる。つまり、サーマルヘッドによる画像信号
に応じた刺激入力タイミングのずれや像担持体ベルトが
もつ速度変動により着色装置による可視化プロセスを経
ると、色材粒子の画素位置のずれたサンプルしか得られ
ない。また、これら総ての公報には色材粒子、一般的に
は電子写真方式において用いられているトナーと同様
な、色材粒子個々に対して画素位置を決定するという基
本的な考え方はなく、色材粒子の画素位置が高精度に制
御された画像記録装置は、未だ得られていないのが現状
である。このようにカラー画像を形成する記録技術にお
いて、画像形成のための粒子が記録媒体上の所望の画素
位置とは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、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という問題があっ
た。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来に
おける問題を解決し、以下の目的を達成することを課題
とする。即ち、本発明は、色材粒子の画素位置が高精度
に制御され、あるいは自律的に制御され、画質劣化をも
たらさない画像記録装置及びそれに用いられる像担持体
を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、鋭意検討
を行った結果、上記目的は、色材粒子１個１個の自律的
な画素位置の決定のためのメカニズムにより、即ち、所
望とする画素ピッチに離散的に分割された像担持体上の
単位画素領域において、この領域と同等かそれ以下の領
域を有する付着力変化部を離散的、かつ周期的に設けた
格子構造を有する像担持体を用いることにより達成され
ることを見出した。即ち、上記目的は、以下の手段によ
り達成される。 ＜１＞ 色材粒子による画像が表面に形成される像担持
体であって、該像担持体の表面を多数の画素領域に分割
したときのそれぞれの単位画素領域内に、該単位画素領
域と同等又はそれより狭い面積からなり、外刺激により
該色材粒子との付着力が変化する粘弾性物質を含んでな
り、かつ、該色材粒子をその中心に付着可能な付着力変
化部を有することを特徴とする像担持体である。 ＜２＞ 像担持体における単位画素領域と付着力変化部
とが、色材粒子に対して、該単位画素領域の最大幅、該
色材粒子の最大径、該付着力変化部の最大幅、の順で狭
くなる関係を有する前記＜１＞に記載の像担持体であ
る。 ＜３＞ 付着力変化部が、粘弾性物質を充填する孔を有
し、該孔における少なくとも開口部の径が内部の径より
も大きい前記＜１＞又は＜２＞に記載の像担持体であ
る。 ＜４＞ 粘弾性物質が、外刺激付与時に、１〜８０万Ｃ
Ｐの粘度を有する粘弾性物質又は１０〜１０⁸ Ｎ／ｍ²
の弾性率を有する粘弾性物質を含有する前記＜１＞から
＜３＞のいずれかに記載の像担持体である。 ＜５＞ 粘弾性物質が、熱により可逆的に、固−液相変
化するワックス若しくは油脂、又は結晶−アモルファス
相変化する側鎖結晶性ポリマーを含有する前記＜１＞か
ら＜４＞のいずれかに記載の像担持体である。 ＜６＞ 側鎖結晶性ポリマーが、複数の側鎖が結晶状態
からランダムなアモルファス状態に相変化することによ
り、該側鎖結晶性ポリマーの粘弾性率が急激な可逆的変
化を起こすものであり、炭素数１０〜２２の長鎖エステ
ル基を有するｎ−アクリルモノマーを、アクリル酸類、
アクリル酸エステル類、アクリル酸エステルアミド類、
メタクリル酸エステル類、及びジビニルモノマー類と組
み合せて重合したポリマーからなる群から選択される少
なくとも１種である前記＜５＞に記載の像担持体であ
る。 ＜７＞ 粘弾性物質が、光吸収材を含有する前記＜１＞
から＜６＞のいずれかに記載の像担持体である。 ＜８＞ 色材粒子による画像が表面に形成される像担持
体と、該像担持体に画像信号に応じた外刺激を入力する
ことにより、該像担持体の表面に付着力変化部と色材粒
子との付着力の分布による像を形成する画像信号入力手
段と、該像担持体の表面に、該色材粒子を供給する色材
供給手段と、該像担持体の表面に形成された該色材粒子
による画像を、画像記録媒体に転写する画像転写手段
と、を備えた画像形成装置において、該像担持体が、前
記＜１＞から＜７＞のいずれかに記載の像担持体である
ことを特徴とする画像形成装置である。 ＜９＞ 画像信号入力手段が入力する外刺激が、熱又は
光である前記＜８＞に記載の画像形成装置である。 ＜１０＞ 色材供給手段が、圧力を付与しない状態又は
０．１〜５０ｋＰａの圧力を付与した状態で、付着力変
化部に色材粒子を付着させる手段であって、像担持体へ
の該色材粒子の供給回数が１〜５０回である前記＜８＞
又は＜９＞に記載の画像形成装置である。 ＜１１＞ 画像転写手段が、高分子ポリマー・フイルム
上に多糖類高分子水溶液を塗布してなる塗布層を有する
中間転写媒体を備えてなり、像担持体上に形成された色
材粒子像を、該塗布層中に埋設移動し、多価の金属塩を
含む水溶液を、該塗布層中の該色材粒子像と該中間転写
媒体との間に浸透させながら、画像記録媒体に該色材粒
子像を転写し記録する前記＜８＞から＜１０＞のいずれ
かに記載の画像形成装置である。 ＜１２＞ 画像転写手段が、高分子ポリマー・フイルム
上に、熱により結晶−アモルファス相変化する側鎖結晶
性ポリマーを積層してなる複合中間転写媒体を備えてな
り、該複合中間転写媒体の裏面に設けられた第１の熱付
与手段により、像担持体上に形成された色材粒子像を該
複合中間転写媒体上へ転写し、更に、第２の熱付与手段
により、画像記録媒体に該色材粒子像を転写し記録する
前記＜８＞から＜１０＞のいずれかに記載の画像形成装
置である。 ＜１３＞ 画像転写手段が、画像記録媒体に、複数の像
担持体上に形成された複数種類の色材粒子からなる複数
の画像を併置又は重畳された形態に転写する前記＜８＞
から＜１２＞のいずれかに記載の画像形成装置である。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。図１は、本発明の画像形成装置の第１の実施
形態の構成図である。この図１に示す画像形成装置に
は、矢印Ａ方向に回転し、その表面に色材粒子１（本発
明において、色材粒子には、粉体粒子の他、液体粒子も
含まれる。）による画像が形成されるドラム状の像担持
体２が備えられている。図１の実施形態の説明に入る前
に本発明における基本メカニズムを次に説明する。

【００１６】図２にドラム状の像担持体２の表面を真上
からみた図（Ａ）、及び断面図（Ｂ）を示す。ドラム状
の像担持体２は、支持体層２０１と有孔層２０２とから
なり、支持体層２０１は、一般的に円筒形状をなした薄
肉のアルミニウム、ステンレス、リン青銅といった金属
パイプ、あるいはポリカーボネート等の熱可塑性樹脂や
セラミックスでできている。勿論、2 次元平板でもよい
が、電子写真のように一連のプロセスにより高速に記録
することを考慮すると、円筒形状が望ましく、電子写真
における感光体ドラム形状が最も一般的となる。これら
支持体層２０１上に、最大径が５〜２１μｍ程度である
孔を有した、厚みが５〜５００μｍ程度の有孔層２０２
を積層形成する。ここでは孔を有した有孔層２０２を説
明しているが、必ずしも貫通孔でなくてもよく、くぼみ
のような非貫通孔であってもよい。また、形状も特に限
定されず、円形の他、四角形や菱型等であってもよい。
即ち、例えば１画素の大きさが１２００ｓｐｉ相当、つ
まり２１．２×２１．２μｍの単位画素領域２０６に対
して付着力を発生する部位の大きさが、該単位画素領域
と同等又はそれより狭ければ、本発明の基本メカニズム
の１つを構成することができる。単位画素領域２０６に
対して付着力変化部２０５がある一定の比率でその領域
を占めていることと、付着力変化部２０５が上記画素ピ
ッチ、１２００ｓｐｉの解像度で規則正しく周期的に配
列されていることが重要である。

【００１７】また、解像度についても上記の例では１２
００ｓｐｉを例として説明しているが、使用される色材
粒子径や獲得しようとする画質レベルにより様々な画素
ピッチが選択でき一義的に決定されるものではない。図
２では仮想の画素領域境界２０４が点線で描かれている
が、ドラム状の像担持体２上には何らの境界線もあるわ
けではなく、基本的に付着力変化部２０５が離散的、周
期的に配列されているにすぎない。有孔層２０２の材質
としては、ポリイミド等の高分子ポリマーが一般的であ
るが、これも何らの制限を受けるものではない。孔２０
２ａは、例えば、厚み１０〜１００μｍ程度のポリイミ
ドフイルムに対して開ける場合は、エキシマレーザ加工
により最大径が５〜５０μｍ程度の孔を精度よく開ける
ことができる。勿論、薄膜積層形成技術により上記の孔
２０２ａを形成するのが量産的に妥当であり、孔２０２
ａの加工精度に応じて適当なアスペクト比を選択するこ
とが重要である。

【００１８】図２のドラム状の像担持体２は予め孔２０
２ａを設けておき、プロセス上粘弾性物質２０３を充填
する例で説明しているが、付着力変化部２０５がそれ以
外の領域と後述する付着力の差が大きく形成できる物性
で構成されていればよく、後から粘弾性物質２０３を充
填しても、それがドラム状の像担持体２の一部として構
成されていても何らの支障があるものではない。粘弾性
物質２０３とは、外刺激により粘性及び弾性が変化し、
色材粒子との付着力が変化する物質であり、付着発生剤
として機能する。例えば、有孔層２０２が前述のポリイ
ミド層の場合には、熱により急峻な固−液相変化するワ
ックス、油脂等が挙げられ、予め付着力変化部２０５と
して構成するのであれば、ＲＴＶシリコーン・ゴムや炭
化水素系オイルが含浸されたスチレン−ブタジエンゴム
等が挙げられる。一方、本発明で想定している付着力と
しては、van der Waals 力、濡れによる粘着力、液架橋
力等が挙げられるが、浸透・毛管力や静電気力等を用い
た付着力等制限されるものではない。重要なことは、付
着力変化部２０５とその他の領域との付着力コントラス
トが充分とれるものであれば制限されない。

【００１９】本発明の第２の重要な点として、付着力の
発生が一連のプロセスに従って可逆的に生じなければな
らないということである。つまり、粘弾性物質２０３の
熱や光あるいは光−熱変換等の外刺激による付着力コン
トラスト形成が、必要回数分繰り返されなければならな
い。特に、本発明の実施形態のような画像形成装置内で
は、紙粉、色材粒子１の破砕粉や浮遊する塵埃等、前述
の付着力変化部２０５に付着してその本来の付着力を低
減する要因に対し、充分な維持機能を有していることが
要求される。

【００２０】図３は、単位画素領域２０６に対し入力信
号が位置ずれを起こした場合においても、付着力変化部
２０５の付着力発生状態がその位置、及び付着力レベル
とも変化しないことを示している。（Ｂ）では照射スポ
ット内のエネルギー分布が、ある特定の画素中の付着力
変化部２０５に対しずれた場合、そのエネルギー量は位
置のずれに応じて変化するが、例えば、後述するワック
ス、油脂等はある一定以上の熱エネルギーが与えられれ
ば充分溶融でき、従って色材粒子１との液架橋力という
付着力Ｆ_a1が得られる。しかも、単位画素領域２０６に
対し付着力変化部２０５は一定の比率で小さく構成され
ているため、その位置がずれることは幾何学的に起こり
得ない。ここでは、粘弾性物質２０３の刺激に対するデ
ィジタル的な物性変化を利用すると共に、単位画素領域
２０６と付着力変化部２０５との間の相対的な位置構成
を利用している。（Ａ）は照射エネルギーの変化に対
し、ある閾値で付着力Ｆ_a1が急峻に変化する状態を模式
的に示している。

【００２１】このように構成されたドラム状の像担持体
２に対する色材粒子１の付着状態を図４に示す。（Ａ）
は、従来技術における色材粒子１の画素位置ずれを示
し、単位画素領域２０６全体（２Ｌの幅）で付着力が生
じる場合に、色材粒子１の最大画素位置ずれもやはり２
Ｌずれることを示している。また、（Ｂ）は、本発明者
等が本願に先立ち出願したものであり、単位画素領域２
０６に対し特定の付着力変化部２０５を設けたものであ
るが、この場合においても色材粒子１の最大画素位置ず
れは２ΔＸ（ΔＸ＜Ｌ）となり、全くゼロになることは
ない。勿論、付着力変化部２０５を設けたことにより、
色材粒子１の画素位置ずれを減少させることはできたも
のの、カラー・プルーファのようにリスフイルム等の版
（マスター）を用いて、充分熟練した専任オペレータに
よる手作業の結果得られる各色の色ずれレベルと比較す
るとまだ不充分である。２Ｌに対し充分２ΔＸを小さく
すれば、実用上問題とはならないが、あまり付着力変化
部２０５を小さくすると付着力の発生自体が損なわれた
り、ドラム状の像担持体２の製造安定性に支障を来たし
高コストにもなる。

【００２２】そこで本発明では、一連の繰り返し行われ
るプロセスとして成立し、しかも色材粒子１の最大画素
位置ずれをほぼゼロにできる（Ｃ）を、以下のプロセス
により実現する。即ち、粘弾性物質２０３を用いること
により、外刺激により得られる該粘弾性物質の低粘弾性
特性を利用し、色材粒子１に圧力を付加せず、又は適宜
な圧力を付加することにより、色材粒子１の単位画素領
域２０６へのセンタリング・メカニズムを実現する。本
発明者等がこれまで付着力変化部２０５の孔２０２ａへ
充填する充填剤として提案してきたホットメルト接着剤
は、熱溶融により粘性が急減し、それに伴い接着力が急
激に増大する特長を有するものであるが、該熱溶融によ
り極端に低い弾性を生ずるものではなかったため、色材
粒子１の求心作用はなかった。一方、本発明では、熱や
光等の外刺激により可逆的な、しかも応答特性の速い粘
着力変化をし、更に低弾性を生ずる粘弾性物質２０３を
用いているため、上述のように、色材粒子１に圧力を付
加せず、又は適宜な圧力を付加することにより、色材粒
子１が単位画素領域２０６の中心に沈み込むような形で
配置される。このような粘弾性物質２０３としては、ワ
ックス、油脂、及び側鎖結晶性ポリマーが好ましく挙げ
られる。

【００２３】ここで、本発明における重要な画像形成メ
カニズムの一つである、色材粒子１の付着力変化部２０
５中心への自律的な求心作用のメカニズムについて説明
する。図５は、粘弾性物質２０３としてワックス又は油
脂を用いた場合の色材粒子１の付着前後の様子を模式的
に示したものである。（Ａ）では図示しない発熱抵抗体
により充分に溶融した前記ワックス又は油脂を粘弾性物
質２０３として孔２０２ａに充填したものである。前記
ワックス又は油脂は、７０〜１１５℃程度の範囲で固−
液相変化するものが多く、液架橋力を充分に生じさせる
粘度レベルは、１００℃で約１０ＣＰ程度である。前記
ワックスの具体例としては、例えば、カルバノワック
ス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、
モンタンワックス等の鉱物性、植物性、合成（化学）ワ
ックス等が挙げられる。また、前記油脂の具体例として
は、例えば、脂肪酸類のグリセリンエステル等が挙げら
れる。

【００２４】画素ピッチ（解像度）を１２００ｓｐｉと
想定したとき、付着力変化部２０５の孔２０２ａは、最
大径が５〜１５μｍが適当である。熱等の外刺激を付与
した際の本発明に用いられる粘弾性物質２０３の粘度
は、１〜８０万ＣＰが好ましく、１〜３０ＣＰがより好
ましい。該粘度が８０万ＣＰよりも高くなると、低粘度
粘弾性物質による孔２０２ａへの毛管力や濡れが減少し
孔２０２ａへ充填しにくくなることがる。前記粘度が１
〜３０ＣＰである低粘度粘弾性物質（この時は熱が与え
られて粘弾性物質自体が充分に溶融している状態であ
る。）中に色材粒子１が付着力変化部中心とずれて付着
した場合を想定した模式図を図１４に示す。最大径が１
０〜２０μｍ程度のポリエステル系樹脂（真比重１．２
０〜１．２５）からなる色材粒子１の自重は、約６×１
０^-13 〜５×１０^-12 ｋｇである。更に色材粒子１に作
用する液架橋力は後述するＦｉｓｈｅｒの式、（３）式
から算出され、付着力変化部２０５の径Ｄと色材粒子１
の径２Ｒとの比Ｄ／２Ｒが０．５に対し、約１×１０^-6
Ｎ／個の力が作用する。有孔層２０２の材質であるポリ
イミドと最大径が１０〜２０μｍ程度のポリエステル系
樹脂からなる色材粒子１との間のvan der Waals 力によ
る付着力は、約１×１０^-8〜１×１０^-7Ｎ／個オーダで
あるので、前記液架橋力の方が１〜２桁大きく、色材粒
子１は大きな力で孔２０２ａに引き寄せられ、かつ重力
方向に自重が作用する。

【００２５】しかし、ここでは、幾何学的に色材粒子１
の粒子径は孔２０２ａの孔径より大きくしてあるため、
色材粒子１は完全に孔２０２ａの中に入らず、孔２０２
ａの傾斜部２０８（図１３参照）に捕捉される。このよ
うに、本発明においては、ドラム状の像担持体２におけ
る単位画素領域２０６と付着力変化部２０５とが、色材
粒子１に対して、単位画素領域２０６の最大幅、色材粒
子１の最大径、付着力変化部２０５の最大幅、の順で狭
くなる関係を有していることが好ましい。つまり、粒子
径と付着力変化部２０５の大きさによる幾何学的相関性
と色材粒子１の自重及び粘弾性物質２０３との濡れによ
る液架橋力が作用したときのバランスにより求心性が作
用する。

【００２６】色材粒子１の真比重が軽く粘弾性物質２０
３中への充分な押し込みが困難である場合は、色材粒子
１への軽い適宜な圧力を付与することにより、充分な求
心性を得ることができる。ドラム状の像担持体２への色
材粒子１の供給回数は１〜５０回が好ましく、１〜１０
回がより好ましい。該供給回数が５０回を超えると、粒
子の飛散や色材供給ロールの駆動への負荷が増大するこ
とがある。また、色材粒子１へ付与する圧力は、０．１
〜５０ｋＰａが好ましい。該圧力が０．１ｋＰａより小
さい場合には、所望の画素位置に対する粒子付着が不十
分となることがあり、一方、該圧力が５０ｋＰａより大
きい場合には、粒子供給ロールの駆動負荷が増大するこ
とがある。

【００２７】図３９は、粘弾性物質２０３の粘度が変化
した時の画素位置ずれがどのように変化するかを示す。
図４０は、色材粒子１の粒子径２Ｒと孔２０２ａの孔径
Ｄとの比と液架橋力Ｆ_a の関係を示す。図４１は、単位
画素領域の幅Ｌと孔２０２ａの最大径Ｄとの比と画素位
置ずれとの関係を示す。図４２は、色材粒子１の供給回
数に対する現像率を示す。図４３は、色材粒子１へ付与
する圧力に対する現像率を示す。ここでは現像率がよけ
ればよい程、付着力変化部２０５への求心性がよいこと
を表す。

【００２８】また、色材粒子１の求心性をより効果的に
するため、有孔層２０２の孔２０２ａ以外の領域に対し
ては、撥液処理層２０７が設けられている（図５参
照）。撥液処理層２０７は、例えば、フッ素系又はシリ
コーン系皮膜を塗布することにより形成され、表面形状
を微細な凹凸形状にすることにより粘弾性物質との接触
角θを大きくすることができる。フッ素系皮膜の特性
（耐熱性、耐薬品性、電気的特性、撥水撥油性及び溶融
成型性）とアモルファス（非晶質）特性を併せ持ち、可
視光線透過率が９５％以上と透明性が極めて高く、更に
特殊なパーフルオロ溶媒に溶解され、サブ・ミクロンの
薄膜コーティングができる旭硝子製のＣＹＴＯＰ（商品
名）を塗布したステンレス板に対してインクジェット用
インクとの接触角θを測定したところ、何も塗布しない
ステンレス板との接触角との比較で０°／５５°の大き
な濡れ性の差異が見られた。上記の例における付着力コ
ントラストは、付着力変化部２０５には液架橋力が作用
し、それ以外の領域にはvan der Waals 力が作用し、両
者の間の付着力の差異が１〜２桁程度あることを見込ん
でいる。ここでvan der Waals 力による物体間付着力Ｆ
_v は、（１）式で示される。

【００２９】

【数１】

【００３０】ここで各パラメータは、以下に示す通りで
ある。 Ｆ_v : 物体間吸着力（van der Waals 力） Ｆ_vb: 粒子間距離がｂ変化した時の物体間吸着力 ｈ_w : Lifshitz-van der Waals定数 Ａ : Hamaker 定数７×１０^-20 （Ｊ） Ｄ_i : 近接粒子径 ｚ : 粒子間距離 ｂ : 粒子間距離の変化量 一方、液架橋力はＦｉｓｈｅｒの式から導出される。半
径Ｒ₁ 、Ｒ₂ の粒子が近接して表面張力αの液体により
液架橋されている場合の、この２つの粒子の間に作用す
る液架橋力Ｆαは以下に示される。

【００３１】

【数２】

【００３２】ここで各パラメータは、以下に示す通りで
ある。 α : 表面張力２８ｍＮ／ｍ Ｒ₁ : 架橋くびれの半径 Ｒ₂ : ２つの粒子を結ぶ中心線から液架橋くびれまでの
最大距離 本発明における液架橋は、 色材粒子１と粘弾性物質２０
３の液平面との間で行われているので、Ｒを色材粒子の
半径、Ｄを孔２０２ａの直径として、（３）式における
Ｒ₁ とＲ₂ を算出できればよい。 Ｒ² ＋（Ｒ₁ ＋Ｒ₂ ）² ＝（Ｒ＋Ｒ₁ ）² （４） Ｄ＝２・Ｒ₂ （５） 上記（４）、（５）式からＲ₁ 、Ｒ₂ を算出でき、更に
（３）式から液架橋力Ｆαを最終的に求めることができ
る。付着力変化部２０５の孔２０２ａが小さいほど架橋
力が大きくなっており、求心力が働いたことがわかる。

【００３３】図５に戻り、（Ｃ）は色材粒子１が用紙や
中間転写媒体へ移動した後の状態を示す。孔２０２ａの
周縁部に若干の粘弾性物質２０３の盛り上がりが確認で
きる。これは色材粒子１底面と粘弾性物質２０３との間
の毛管力による濡れが生じて、その形状を残しながら冷
えて固化したものである。この色材粒子１が除去された
後を調べてみると、孔２０２ａの中心に色材粒子１の最
底面がきていることが検証され、本発明の基本メカニズ
ムが有効に働いていることがわかる。（Ｄ）では次のプ
ロセスに向けた熱の再付与が行われ、前述の孔２０２ａ
周縁部の粘弾性物質２０３の盛り上がりも溶融して、元
の孔２０２ａ中の粘弾性物質２０３と一緒になって平坦
化している。

【００３４】更に粘弾性物質２０３として、前述したワ
ックス、油脂タイプではない、熱を与えることにより急
峻な表面弾性率の変化を見せる側鎖結晶性ポリマーにつ
いて説明する。このポリマーの特徴は、常温時は結晶状
態であるが、熱を付与することによりアモルファス状態
に可逆的な変化をするため、ある一定の温度を境に粘着
性が急激に変化したり、表面の流動性、気体の透過性が
大きく変化する。前記側鎖結晶性ポリマーは、炭素数１
０〜２２の長鎖エステル基を有するｎ−アクリルモノマ
ーを適当な共重合モノマーと組み合せ、重合して得られ
ることが好ましい。通常のポリマーは１本の主鎖と複数
の側鎖からなる櫛形構造をしているが、前記側鎖結晶性
ポリマーの側鎖の長さは、側鎖間の距離の５倍以上ある
ことが好ましい。これにより、複数の長い側鎖を有する
ポリマーを得ることができ、この長い側鎖が規則的に配
向した状態で結晶性を示し、ランダムな構造を取った状
態で非結晶性を示す。前記炭素数１０〜２２の長鎖エス
テル基を有するｎ−アクリルモノマーの具体例として
は、例えば、アクリル酸ドデシル、アクリル酸ヘキサデ
シル等が挙げられる。

【００３５】一方、前記炭素数１０〜２２の長鎖エステ
ル基を有するｎ−アクリルモノマーと組み合せて重合す
るモノマーとしては、例えば、アクリル酸類、アクリル
酸エステル類、アクリル酸エステルアミド類、メタクリ
ル酸エステル類、ジビニルモノマー類等が好ましく挙げ
られる。

【００３６】図６は、本発明で好ましく使用される側鎖
結晶性ポリマーの温度変化に対する粘着力Ｆ_v の特性を
示す。従来品に対し、ある閾値温度で急峻な粘着力の変
化を見せている。この相変化温度は、前述の共重合条件
を適宜変えることにより、±１〜２℃の精度で、０〜１
００℃の温度範囲において自由に設定することができ
る。また、図８は、この側鎖結晶性ポリマーの粘着力変
化時定数を調べたものである。これは、本発明で好まし
く使用される側鎖結晶性ポリマー表面に色材粒子１を常
温状態で置き、その後、熱を付与していった時の色材粒
子１の変化（側鎖結晶性ポリマー中への埋めり込み）を
光学変位センサーにて検出したものである。当然のこと
ながら、この時に計測された時定数Ｔ₀ より実際のポリ
マー自体の相変化時間は短いと考えられる。本発明者等
の計測では、該相変化時間は少なくとも２０〜３０msec
以下であり、本発明による画像形成装置、及び一連のプ
ロセスとして充分な相変化速さを有しているといえる。

【００３７】次に付着力Ｆ_a の時間に対するヒステリシ
ス性について調べたものを図９に示す。理想的に、又は
現実のプロセスを考えた時、ある程度の付着力発現のヒ
ステリシス性を持つ方が好ましい。特に温度低下に際し
て、ある程度ゆっくりと粘着力が下がってくれた方が付
着力コントラストの維持という観点からプロセスを構成
し易くなる。つまり、ヒステリシス性を持つことで、例
えば、粘弾性物質２０３として側鎖結晶性ポリマーを用
いたドラム状の像担持体２に対して、画像信号に応じた
外刺激が与えられてからある時間経って色材粒子１を供
給しても、充分に粘着力が維持されており、粘着力コン
トラストに応じた潜像に対し色材粒子１を付着させるこ
とができる。

【００３８】もし、ヒステリシス性が全くなければ、熱
が付与された後すぐに粘着力が低下するため、熱等の外
刺激と同時に色材粒子１の供給を行うプロセス、あるい
は構造が必要となる。これは構造の複雑化、高コスト化
をもたらし、また、プロセスの具現性もそれだけ低くな
る傾向がある。前記側鎖結晶性ポリマーを粘弾性物質２
０３として用いる場合には、ある程度のヒステリシス性
を有するため、上記のような問題は生じない。図９で
は、熱が与えられてからＴ₀sec以内で付着力Ｆ_a1まで発
現し、その後Ｔ₁secかけてＦ_a2の付着力まで低下するこ
とを示している。ΔＦ＝（Ｆ_a1−Ｆ_a2）分の付着力低下
はあるが、そのレベルが小さければ問題とならない。こ
れは電子写真方式における暗減衰特性にあたる。

【００３９】次に、本発明で好ましく用いられる側鎖結
晶性ポリマーの自律的な表面形状復帰と求心作用を図７
を用いて説明する。（Ａ）の状態は、側鎖結晶性ポリマ
ーに徐々に熱が与えられていく時の断面形状を示す。こ
の時は特にポリマーの表面性、凹凸性に変化は現れな
い。前記側鎖結晶性ポリマーには、約５２℃から粘着性
を発現し、約３８℃以下においてその粘着性を消失する
ものを使用した。表面温度が約６０℃となった時、色材
粒子１を自由落下させ均一層を形成した。その後、ポリ
マー表面温度を徐々に下げ、充分冷却した後、中間転写
媒体７への色材粒子１の移動を行った。勿論、本発明で
提案している付着力の差異により、色材粒子１の移動を
行った。1 次転写を想定した付着力の差異は、充分冷却
した後の色材粒子１と付着力変化部２０５との間の付着
力レベルを１×１０^-5Ｎ／個オーダと見込み、中間転写
媒体７と色材粒子１との間の付着力レベルを１×１０^-4
Ｎ／個オーダと見込んで、色材粒子１の移動実験を実施
した。即ち、付着力コントラストとしては、１桁オーダ
を想定していることになる。（Ｃ）の状態は、色材粒子
１が除去された跡であり、クレータ状態となることを示
している。ある条件ではｈ₁ やｈ₂ は０．５〜３μｍ程
度となり、側鎖結晶性ポリマーに熱が付与されるに従い
その弾性率が低下し、充分に柔らかくなった状態で色材
粒子１の自重によりめり込んでいることが推定される。
その跡を詳細に解析すると、前記ワックス、油脂の場合
と同様に求心作用が働いていることがわかった。更に熱
を再付与した次の状態（Ｄ）では、（Ｃ）状態における
窪みや盛り上がりが奇麗になくなり、（Ａ）状態と同等
の表面性を確認することができた。

【００４０】側鎖結晶性ポリマーの温度に対する弾性率
の変化の一例を図４４に示す。常温時は、約１×１０⁷
Ｎ／ｍ² の弾性率であったものが５０℃近辺から急速に
低下し始め、６０℃近辺になると約２桁弾性率が低下
し、約１×１０⁵ Ｎ／ｍ² になる。既に説明したよう
に、本発明において好ましく用いられる側鎖結晶性ポリ
マーは、温度変化に対して弾性率が低下することによ
り、色材粒子１との接触面積が増える。弾性率の低下に
より粘着力が増大し、かつ同時に適宜な圧力が与えられ
ると、色材粒子１の径、付着力変化部２０５の孔２０２
ａとの幾何学的関係から図１４に示すように付着力変化
部２０５の中心に収まる。本発明者等は、温度変化に対
する側鎖結晶性ポリマーの粘着力を測定した結果、常温
時（２５℃）では約６．３×１０^-7Ｎ／個、熱付与時
（６０℃）では約８．１×１０^-6Ｎ／個となり、予測し
た通り、1 桁以上の付着力コントラストを得ることがで
きた。

【００４１】これらの検証結果から、本発明において好
ましく用いられる側鎖結晶性ポリマーの熱の再付与によ
る表面形状の復帰と低弾性率表面状態を形成することに
よる色材粒子１の自律的な求心作用を改めて検証でき
た。本発明者等が検証したところでは、熱等の外刺激を
付与した際の粘弾性物質２０３の弾性率は、１０〜１０
⁸ Ｎ／ｍ² が好ましく、１０⁴ 〜１０⁶ Ｎ／ｍ² がより
好ましい。該弾性率が１０Ｎ／ｍ² より小さい場合に
は、側鎖結晶性ポリマーが付着力変化部２０５以外へ流
れ出したり、著しい変形を生じることがある。一方、該
弾性率が１０⁸ Ｎ／ｍ² より大きい場合には、色材粒子
１の自律的な求心作用が作用し難くなることがある。該
弾性率が１０〜１０⁸ Ｎ／ｍ² の粘弾性物質２０３を用
いれば、ドラム状の像担持体２への色材粒子１の供給回
数が１〜５０回、色材粒子１への与圧が０．１〜５０ｋ
Ｐａである時、充分な求心作用を働かすことができる。

【００４２】粘弾性物質２０３としてワックス、油脂又
は側鎖結晶性ポリマーを用いたドラム状の像担持体２を
画像形成装置に応用した図１についての説明に戻る。ド
ラム状の像担持体２は回転方向Ａの向きに回転してお
り、画像信号入力装置３による熱、光、あるいは光−熱
変換刺激を受け、所望の画素に対する、正確に記述する
ならば所望の付着力変化部２０５に対し、前述の手段と
メカニズムにより付着力コントラストが形成される。次
に色材供給装置４に突入した付着力潜像は色材供給ロー
ル４ａにて可視化される。充分な付着力コントラストが
得られ、かつ色材供給ロール４ａが余剰色材除去を兼ね
れば、余剰色材除去装置は不要となる。図１では説明の
ために余剰色材除去装置５ａを示す。このような色材粒
子１による付着力を駆動力とした密着型のプロセスによ
り、ドラム状の像担持体２の回転変動、画像信号入力装
置３からの外刺激変動といった色材粒子１の画素位置を
変動させる要因に対しても、本発明の画像形成装置にお
いては、充分に高精度な画素位置が得られる。次に中間
転写媒体７へ粒子像が移動、転写され、画素位置がずれ
ることなく、単色画像が個々の色材粒子単位で形成され
る。

【００４３】図４では、単位画素領域２０６に対する付
着力変化部２０５の相対的な領域の大小関係から色材粒
子１がもたらす画素位置ずれを説明したが、図１０で
は、更に様々な入力信号位置ずれに対する付着力分布、
形成可能画像の差異を従来方式と比較しながら説明して
いる。更に従来方式と本発明により形成された画像サン
プルの模式図を図１２に示す。本発明による色材粒子１
の自律的な求心作用による画像サンプルは（Ｃ）のよう
になり、理想的な画素位置に対し殆どずれていない。こ
れを定量的にデータ化したものを図１１に示す。（Ａ）
は従来の電子写真方式と同じように色材粒子１の付着す
べき位置が離散化されていない場合を示すもので、画素
位置ずれの分布が非常に広がっている悪い状態であるこ
とがわかる。本発明者等が本願に先駆けて出願した図４
のケース（Ｂ）に対しては、ケース（Ａ）より随分、改
善されていることがわかる。しかし、最大画素位置ずれ
としては１８〜２１μｍの範囲に若干ではあるが色材粒
子１の存在が確認された。勿論、多くの色材粒子１は３
〜６μｍの範囲に存在しており、かなりの高画質が見込
める。しかし、クロマリン、カラーアート、ピクトログ
ラフィといったカラー・プルーファでは前述したように
版（マスター）を用いて熟練した専任オペレータが見当
合わせをした結果は、色ずれレベルは最大でも１０μｍ
以下である。これに対し、本発明による画像形成プロセ
スを用いると、ケース（Ｃ）に示すように最大でも６〜
９μｍ、殆どの色材粒子１は０〜３μｍの範囲に入って
いることがわかる。測定した結果では、平均２．３μｍ
の画素位置ずれであった。本発明による色材粒子１の自
律的な画素位置合わせが、カラー・プルーファーと同等
の高精度レベルで確保されていることを検証した。

【００４４】付着力変化部２０５の他の実施形態を図１
３、図１４に示す。粘弾性物質２０３はこれまで記載し
てきた材料であればよく、ここでは説明しない。図１３
に示す有孔層２０２における孔２０２ａの形状として
は、少なくともその開口部の径が内部の径よりも大きけ
ればよく、例えば、テーパー形状、段差を有する形状等
が挙げられるが、ここではテーパー形状の傾斜部２０８
を有している。これは色材粒子１を所望の画素中心に導
くためのガイドとすることが狙いであり、その傾斜角度
や面取り代は特別一義的に決めなくてよい。有孔層２０
２の代表的な材料としてポリイミドを用いる場合、薄膜
形成技術によりこの傾斜部２０８を形成することは可能
である。

【００４５】図１４は、有孔層２０２の孔２０２ａへ色
材粒子１が徐々にセンタリングされていく状態を説明し
たものである。この時、色材粒子１が求心されていくセ
ンタリングメカニズムについては既に説明したが、再
度、粘弾性物質２０３としてワックス、油脂又は側鎖結
晶性ポリマーを用いた場合を含め説明する。粘弾性物質
２０３へ熱、光−熱変換刺激が与えられると、粘弾性物
質２０３の物性が、固体から液体へ、あるいは弾性率の
急激な低下という現象、すなわち相変化をもたらす。そ
こへ色材粒子１が付着力変化部２０５の中心とずれて付
着したとする。ワックス又は油脂の場合は、１０ＣＰ程
度の非常に低粘度の液体になっており、粒子を付着する
物理力として液架橋力が働く。この液架橋力は、その周
りとの付着力、主にvan der Waals 力による付着力より
２〜３桁大きいため、強い力で付着力変化部２０５の方
に引き寄せられ、かつ色材粒子１と付着力変化部２０５
との幾何学的関係から色材粒子１は付着力変化部２０５
の中心に収まる。また、側鎖結晶性ポリマーの場合は、
熱が与えられると急速にポリマーの弾性率が２桁近く低
下する。このことが色材粒子１とポリマーとの間の接触
面積を増やすことになり、結果として粘着力が急速に増
加する。この時、付着力変化部２０５の周辺部と中心部
との温度を比較すると、熱伝導の関係から中心部が高く
なる傾向にある。その結果、周辺部より中心部の弾性率
がより急速に低下し、中心とずれた位置に付着した色材
粒子１は、やがて中心部に収まるようになる。これらの
求心効果とある程度の圧力が作用することで、より確実
に、より早くセンタリングされることになる。

【００４６】次に本発明における様々な外刺激付与の実
施形態を説明する。図１５の（Ａ）、（Ｂ）はドラム状
の像担持体２の外側と内側から光照射により発熱する方
式を示している。光照射デバイス９から照射光９ａが発
熱体２０９に焦点を合わせるように照射されている。ド
ラム状の像担持体２の内側から光が照射される場合は当
然、支持体２０１ａは透明な支持体でなければならな
い。具体的には、ポリプロピレン、アクリル、ポリカー
ボネート等のプラスチック樹脂やシリカガラス（Ｓ_i Ｏ
₂ ）が原料として挙げられる。また、光の波長を吸収し
て発熱する発熱体２０９としては、アルミニウム等の金
属薄膜、ガラスに高効率光吸収カーボンを真空蒸着した
もの等が挙げられる。（Ｂ）の場合はドラム状の像担持
体２の外側から光を照射するため、光透過性粘弾性物質
２０３ａが必要となる。光照射デバイス９としては半導
体レーザ、ＬＥＤ等が挙げられる。光−熱変換デバイス
を用いる最大のメリットは、高い解像度による画像信号
入力ができ、非接触タイプの刺激付与ができることであ
り、画像信号入力プロセスの構成が比較的簡単になる。
光−熱変換により付着力相変化を行うには、光の吸収効
率と光から熱への変換効率を向上させることが重要であ
る。

【００４７】（Ｄ）は、粘弾性物質２０３中に照射され
る光の波長に吸収帯域を有する光吸収材２１０を分散さ
せた例を示す。これまで記載してきた材料であるワック
ス、油脂及び側鎖結晶性ポリマーは、一般的に無色透明
であり光吸収効率が低い。そこで、照射される光の波長
に吸収帯域をもつ光吸収材２１０が好ましく用いられ、
例えば、カーボンブラック、ローズベンガル、フタロシ
アニンブルー、金属染料等の顔料や染料が挙げられる。
光吸収材２１０は、（Ｄ）に示すように分散させて用い
てもよく、層構造にして用いてもよい。（Ｃ）は、上記
の実施形態と異なり、通電発熱を利用した方式である。
先ず透明電極層２１２としては、円筒形状をなしたＩＴ
Ｏからなりこの例では接地されている。また、透明電極
層２１２の上に光半導体層２１１が積層されている。一
方、付着力変化部２０５底部には発熱体２０９と接地さ
れた透明電極層２１２との対向電極２１５が積層されて
いる。今、画像信号に応じた照射光９ａが光照射デバイ
ス９から透明電極層２１２を通過して光半導体層２１１
に照射されると、光照射９ａによる抵抗低下領域２１１
ａが生じる。他方、対向電極２１５へはドラム状の像担
持体２の最内側面で給電ブラシ２１３と摺擦する対向電
極２１５の給電部があり、上記抵抗の低下した光半導体
層２１１を通過して電流が流れる。この際、対向電極２
１５の給電部は透明電極層２１２と絶縁部２１４により
絶縁されている。この通電電流により発熱体２０９に熱
が発生し、粘弾性物質２０３としてワックス又は油脂を
用いた場合には、固−液相変化させ、側鎖結晶性ポリマ
ーを用いた場合には、結晶−アモルファス相変化させる
閾値温度まで昇温することになる。（Ｃ）の場合は、画
像信号に応じた外刺激をドラム状の像担持体２の内側か
ら付与するタイプの実施形態である。（Ｅ）は他の実施
形態で、刺激付与デバイスとしてサーマルヘッド等の熱
付与デバイス１０による直接的な熱の付与を行う形態で
ある。サーマルヘッドのメリットとしては、簡単な構成
による低コスト刺激付与デバイスを提供できることであ
る。

【００４８】図１で説明した画像形成プロセスと図１５
の刺激付与デバイスを組み合せた画像形成装置を図１
６、図１７、図１８に示す。図１６は図１５の（Ａ）あ
るいは（Ｃ）を利用したもの、図１７は図１５の（Ｅ）
を利用したもの、図１８は図１５の（Ａ）あるいは
（Ｃ）を利用したものである。図１５の（Ｂ）と（Ｄ）
は図１そのものである。更に、図１８は、色材粒子１の
求心効果を増すために供給色材への適宜な圧力を付与す
る色材供給装置４の他の実施形態を示す。色材供給用の
搬送ベルト、色材供給ベルト４０１が一対のベルト張架
ロール４０２間に張架されている。色材供給装置４内の
色材粒子１は色材供給ベルト４０１の回転移動に伴い搬
送され、層形成スクレーパ４０５により色材粒子１層分
だけ層が規制されながらドラム状の像担持体２へ搬送さ
れる。一方、一対のベルト張架ロール４０２は更にロー
ル支持体４０３により一体状に固定されており、かつ、
圧力付与スプリング４０４によりドラム状の像担持体２
へ付勢されている。これにより、ドラム状の像担持体２
の方へ搬送されてきた１層の色材粒子層は色材供給ベル
ト４０１とドラム状の像担持体２との間に搬送され、ド
ラム状の像担持体２の方へある一定の圧力で付勢されな
がら搬送されることになる。このような色材供給装置４
を本発明の画像形成装置に用いることにより、色材粒子
１を所望の画素、付着力変化部２０５の中心に位置決め
させることができる。色材粒子１をドラム状の像担持体
２へ供給し終えた後の色材供給ベルト４０１は、ベルト
押し当て材４０６により摺擦クリーニングされ次の供給
に備えることになる。

【００４９】図１９は、図１の画像形成装置における余
剰色材除去装置５の他の実施形態を示す。図１では、ブ
レード５ａにより余剰色材粒子１を除去するが、図１９
では、ファー・ブラシ・ロール５０１により余剰色材粒
子１を除去する。Ｂの向きに回転するファー・ブラシ５
０１ａを有したファー・ブラシ・ロール５０１は、ドラ
ム状の像担持体２上に形成された色材粒子層のうち非画
像領域に主にvan derWaals 力により付着した余剰ある
いは不要な色材粒子１を物理的な接触摺擦力により除去
していく。これまで説明してきた付着力変化部２０５に
おける付着力レベルは１×１０^-5Ｎ／個オーダを想定し
ている。一方、それ以外の非画像領域では１×１０^-8Ｎ
／個オーダの不着力レベルで主にvan der Waals 力によ
り色材粒子１が付着しているので、上記のブレード５ａ
やファー・ブラシ５０１ａにより簡単に除去できるが、
所望の付着力変化部２０５に付着した色材粒子１は剥が
れない。このように除去された余剰あるいは不要な色材
粒子１は、ファー・ブラシ５０１ａ中の繊維の間に挟み
込まれ、一定のニップ代を有したフリッカー・バーによ
り余剰色材除去装置５内に叩き落とされる。図１９の余
剰色材除去効果を更に上げる他の実施形態として、電子
写真方式で周知のファー・ブラシ・ロール５０１にアジ
テーション用の交番電界を付与する方法もある。図２０
は、画像信号の入力に応じて形成された付着力コントラ
ストに対して粒子像ができる状態を、余剰あるいは不要
な色材粒子１が除去されることにより示したものであ
る。

【００５０】図２１は、付着力変化部２０５の孔２０２
ａに、ワックス、油脂等の粘弾性物質２０３を充填する
ための粘弾性物質充填装置６を示すものである。粘弾性
物質２０３は、発熱抵抗体６０２により溶融されてい
る。先に記載したように、ワックスや油脂は、一般的に
７０〜１１５℃の範囲で固−液相変化するものが多いた
め、図２１の発熱抵抗体６０２の設定温度もその間に設
定される。充填ロール６ａがドラム状の像担持体２とは
逆回転方向であるＣの向きに回転しながら、ドラム状の
像担持体２の有孔層２０２の孔２０２ａへ粘弾性物質２
０３を充填していく。当然、孔２０２ａ以外のドラム状
の像担持体２の表面にも粘弾性物質２０３の皮膜が形成
されるので、この皮膜を除去するコンディショニングロ
ール６０３が設けられている。前述した撥液処理剤、Ｃ
ＹＴＯＰ（旭硝子製）を孔２０２ａ以外のドラム状の像
担持体２の表面に塗布しておけば、よりコンディショニ
ングが容易になり、また、濡れのコントラストも大きく
取れる。充填ロール６ａをドラム状の像担持体２の回転
方向と逆方向に回転させることにより、粘弾性物質２０
３の供給量を一定にすることができるが、供給量をより
安定にするためにスクイージング・ブレードが充填ロー
ル６ａ表面を摺擦するように設置されている。図２２
は、図２１で説明した粘弾性物質２０３の充填による色
材粒子像の形成過程を付着力と画像入力信号とを対比し
ながら示したものである。

【００５１】図２３は、最終記録媒体である用紙１３上
に、色材粒子１による画像を中間転写媒体を用いないで
直接記録する画像形成装置の他の実施形態を示す。厚み
５０〜３００μｍ程度のポリエチレンテレフタレート
（ＰＥＴ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ポリ
イミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド、ポリサルフォン等
からなる用紙搬送ベルト１４に、予め例えば静電気力を
利用して用紙１３を静電吸着させておく。この状態でド
ラム状の像担持体２と対向ロール１２との間に該像担持
体２上に形成された粒子像先端とタイミングを合わせる
ように用紙１３を搬送する。対向ロール１２は圧力が付
与されている場合が多いが、勿論、殆ど圧力が付与され
いなくても構わない。用紙１３への色材粒子１の移動と
固着は、ドラム状の像担持体２の内部に対向ロール１２
と向かい合う構成で配置された一様発熱体１１からの熱
によりなされる。ドラム状の像担持体２上の付着力変化
部２０５に付着した色材粒子１は、冷却固化している粘
弾性物質２０３と付着しているが、一様発熱体１１の熱
により粘弾性物質２０３が再び溶融し、ドラム状の像担
持体２から剥がれ易くなる。更に色材粒子１を溶融させ
るだけの熱が一様発熱体１１から供給されると用紙１３
表面の繊維間に入り込み、従って用紙１３への付着力が
急速に増し、色材粒子１は用紙１３へと移動しつつ溶融
定着される。図２４は、図２３における対向ロール１２
内部に、更に熱源用ヒータを設けた他の実施形態を示す
ものである。

【００５２】図２５は、中間転写媒体７や用紙１３への
色材粒子１の移動と固化を熱を用いない方式により行う
画像形成装置を示している。ドラム状の像担持体２上に
形成される色材粒子１による色材粒子像はこれまで説明
した方法により形成される。このプロセスの特徴は、分
子量が１万以上、好ましくは５〜１００万の多糖類高分
子水溶液１６１が用いられる点である。具体例として
は、アルギン、アルギン酸、アルギン酸一価金属塩、カ
ラゲーナン、ペクチン等が挙げられる。このプロセス
は、多糖類高分子水溶液１６１を塗布してなる塗布層の
粘度を、少なくとも数十ＣＰ以上、好ましくは２，００
０〜３００，０００ＣＰの範囲にし、該塗布層中にドラ
ム状の像担持体２上に形成された色材粒子像をそのまま
埋設し、その後、該塗布層を用紙１３へ一括転写しなが
ら、固化液として多価金属塩水溶液１９１を該塗布層中
の色材粒子像と中間転写媒体７との間に浸透させ、最終
的に用紙１３上に画像の固化を行うものである。狙い
は、多糖類高分子水溶液１６１の粘着力を利用して色材
粒子像をドラム状の像担持体２から中間転写媒体７へ移
動させ、更に用紙１３への移動も兼ねながら同時に固化
できることでプロセスの低電力化を図ろうとするもので
ある。

【００５３】図２５中における多糖類高分子水溶液１６
１は、多糖類高分子水溶液供給装置１６から中間転写媒
体７の表面に塗布されていく。詳しく説明すると、先ず
ピックアップロール１６２により液がすくい上げられ、
次にスクイージングロール１６３により該ロール上で次
第に所望の厚さまで均一薄層が形成され、最終的に塗布
ロール１６４上の層厚は所望の層厚まで薄く、かつ均一
に形成されながら中間転写媒体７上の表面に塗布されて
いく。この時の厚みは色材粒子径に依存するが、例えば
１２００ｓｐｉの画素ピッチであれば、この時使用する
色材粒子径は少なくとも２１．２μｍ以下でなくてはい
けないから、前記塗布層の厚みもこの色材粒子１が埋設
できて容易に動けない程度であればよく、一義的に決ま
るものではない。

【００５４】また、多糖類高分子水溶液１６１の粘度も
重要なパラメータとなり、必要とされる厚みは様々な条
件により変化する。このように多糖類高分子水溶液１６
１塗布層中に移動、埋設された色材粒子１による像は、
移動方向Ｄに沿って中間転写媒体駆動ロール１７と対向
ロール１８との間に搬送される。中間転写媒体７上に移
動された粒子像先端部と用紙１３先端が図示しないシー
ケンス・タイミング合わせにより、一致するように用紙
１３がこれも図示しない用紙カセットから搬送されてく
る。多糖類高分子水溶液１６１塗布層の先端が用紙先端
と接触する時点では、まだ粘着性を有しており、かつ用
紙表面の凹凸性により多糖類高分子水溶液１６１が付着
し始め、中間体転写媒体７表面と多糖類高分子水溶液１
６１塗布層が剥離する。この時できる隙間、即ち、中間
転写媒体７と多糖類高分子水溶液１６１塗布層との間の
隙間に多価金属塩水溶液供給装置１９から供給された、
多価金属塩水溶液１９１が吐出液滴１９４として吐出ノ
ズル１９２から吐出されることにより、用紙１３上に移
動した多糖類高分子水溶液１６１塗布層中に埋設された
色材粒子像を固化していく。多価金属塩水溶液１９１
は、吐出ノズル１９２まで液供給管１９３を通って図示
しない圧力ポンプによる与圧により運ばれる。

【００５５】本固化メカニズムを用いた他の実施形態で
ある画像形成装置は、本発明者等が先願特許として既に
出願したものである。水に溶解された多糖類高分子の中
へ水に溶解された金属塩が拡散しつつ、瞬時に溶媒であ
る水を抱え込んで固化する現象を用いている。含まれる
水は多糖類高分子ゲルの中へ抱え込まれるので、用紙１
３の波打ちや裏抜けを防止することができる。また、多
糖類高分子水溶液１６１は粘ちょうなので、用紙１３の
繊維に沿って浸透し難い。更にゲル化した多糖類高分子
水溶液１６１は耐水性、耐熱性が高く、用紙１３上で安
定に固化される。このゲルは物理ゲルに分類され、化学
ゲルとは違い化学反応による架橋点の生成反応エネルギ
ーや反応時間を必要としないため、外部からの熱や光エ
ネルギーの供給なしに瞬時にゲル化が進む。

【００５６】多糖類高分子水溶液中に占める多糖類高分
子の割合は、１重量％以上、好ましくは３〜２０重量％
がよい。該割合が、１重量％より少ない場合には水和さ
れない水が存在し、その水は用紙１３中へ浸透すること
があり好ましくない。一方、該割合が、２０重量％より
多いと多糖類高分子水溶液１６１そのものが硬くなりす
ぎ、画像支持体への延展性が悪くなることがある。分子
量に関しては前述した通りであるが、１万以下の場合は
皮膜形成能が不足して画像支持体への定着強度が低いこ
とがある。一方、分子量が１００万以上の場合は、多糖
類高分子水溶液１６１そのものが硬くなりすぎ画像支持
体への延展性が悪くなることがある。また、多価金属塩
水溶液１９１のｐＨは、好ましくはｐＨ６〜９であり、
より好ましくはｐＨ６．５〜８．５である。多価の金属
塩としては、例えば、塩化カルシウム等が挙げられる。

【００５７】図２６は、複合中間転写媒体７０３や用紙
１３への色材粒子１の移動と固化を熱を用いる方式によ
り行う画像形成装置を示している。複合中間転写媒体７
０３は、ポリイミド等の高分子ポリマーフイルム７０１
（厚さ５０〜１００μｍ程度）上に、熱により結晶−ア
モルファス相変化する側鎖結晶性ポリマーを塗布した側
鎖結晶性ポリマー層７０２（厚さ２５〜７５μｍ程度）
を積層して形成されている。ドラム状の像担持体２上に
形成された色材粒子像は、複合中間転写媒体７０３の裏
面に設けられた第１の熱付与手段であるヒート・ロール
１５により、複合中間転写媒体７０３の側鎖結晶性ポリ
マー層７０２へ転写され、更に、転写された色材粒子像
は、第２の熱付与手段である圧力熱転写ロール２１によ
り、画像記録媒体である用紙１３に転写され記録され
る。この画像形成装置では、側鎖結晶性ポリマー層７０
２の付着力を利用して、色材粒子１の移動を行ってい
る。

【００５８】図２５の実施形態を多色画像形成装置に適
用し、複数の色材粒子１を多糖類高分子水溶液１６１塗
布層中に併置構造で配置、あるいは配列させた時の用紙
１３上に形成される画像構造を模式的に表したものを図
２７に示す。複数種類の色材粒子からなる複数の画像が
併置された形態に転写されて形成されたフルカラーの高
精細中間調画質を表現するためには、必要とされる色材
粒子は全部で７色となる。つまり、イエロー、マジェン
タ、シアン、ブラック、レッド、グリーン、ブルーの７
色である。また、これまで説明してきた色材粒子１を溶
融し、複数種類の色材粒子からなる複数の画像が重畳さ
れた形態に転写されて形成されたフルカラーの高精細中
間調画質を表現するときの用紙１３上の画像構造の工程
をステップ毎に表したものが図２８である。この場合、
必要とされる色材粒子は、イエロー、マジェンタ、シア
ン、ブラックの４色である。

【００５９】これらの多色画像形成装置における様々な
実施形態を以下に説明する。図２９は、４色重ね合せに
よるタンデム型の多色画像形成装置である。タンデム型
構成において、本発明の特徴である付着力を各色材粒子
１Ｙ〜１Ｋの移動のための駆動力としているので、各ド
ラム状の像担持体２Ｙ〜２Ｋと中間転写媒体７との間に
も当然のことながら付着力が働いている。このことはタ
ンデム型構成において、ドラム状の像担持体２の駆動モ
ータと中間転写媒体７の搬送モータ、すなわち駆動ヒー
トロール２０が別々に駆動することはできないことを意
味する。従って、本発明における多色画像形成装置で
は、駆動モータは中間転写媒体７、あるいは用紙搬送ド
ラム２６（図３２参照）のみを駆動し、各色のドラム状
の像担持体２Ｙ〜２Ｋ、あるいは２Ｙ〜２Ｂは駆動力が
全くない、つまり中間転写媒体７や用紙搬送ドラム２６
との付着力を駆動力とする従動タイプの構造となること
を特徴とする。従って、図２９では駆動ヒートロール２
０が、図３０では中間転写媒体駆動ロール１７が、図３
１では駆動ヒートロール１７４が、図３２では用紙搬送
ドラム２６がそれぞれ駆動力の発信源となる。この駆動
方式の特徴は、画像形成装置を構成する回転、あるいは
移動要素の線速が常に同じであるという点にある。勿
論、各構成要素の精度、剛性や各構成要素にかかる負荷
変動のバラツキが大きく影響するが、それらに対し低減
策を打つことにより、基本的に単一の駆動源のモーショ
ンクオリティのみ注意すればよい。

【００６０】図２９は、各色の画像形成の順番がイエロ
ー、マジェンタ、シアン、ブラックとなっているが、こ
れは一義的に決まっているものではない。各色の画像信
号に応じた外刺激が画像信号入力装置３から入力され、
各色の色材供給装置４と余剰色材除去装置５とによりド
ラム状の像担持体２上に各色の粒子像が形成される。図
２９では、中間転写媒体７上に各色の色材粒子１による
粒子像が４色重ね合わされ、この時のドラム状の像担持
体２から中間転写媒体７への粒子像の移動は、各色のヒ
ートロール１５による熱の付与によりなされる。色材粒
子１が、例えば電子写真方式におけるトナーと同様なポ
リエステル系樹脂をバインダーとしてその中に顔料成
分、助剤等が分散されているタイプの場合、ヒートロー
ル１５を約１００〜１１０℃の設定温度にすることによ
り溶融まではされず、各色の色材粒子１はフイルム状に
軟化される。これらを順次、画像形成の順に重ね合せて
いくことにより、各色が重ね合わされた画像構造が得ら
れる。次に、この重ね合わされたフルカラー画像は、駆
動ヒートロール２０と圧力転写ロール２１との間に搬送
され、約１５０〜１５５℃に設定された熱溶融と適宜な
圧力が与えられる。一方、用紙１３は周知の用紙カセッ
トから印刷開始信号を受けて搬送され、図２９では、図
示しないシーケンスタイミングにより中間転写媒体７上
に形成されたフルカラーの粒子画像先端部と用紙先端部
が一致するように搬送されてくる。一旦、軟化したフル
カラー粒子像は再び、上記の熱を付与されて完全に溶融
し始める。当然、粒子像の粘弾性率が低下し、かつ中間
転写媒体７との離型性はよくしてあるため、フルカラー
の粒子像は用紙１３表面の凹凸形状に沿って浸透する。

【００６１】このプロセスは、通常の電子写真方式にお
ける定着プロセスそのものであり、ポリエステル系トナ
ーの用紙１３繊維中への毛管力による浸透、機械的楔効
果、及びトナー同士の凝集効果が合間って用紙１３上に
定着される。中間転写媒体７上に形成される各色の粒子
像先端部に対する画素位置合わせは、これまで周知のプ
ロセス方向タイミング合わせによる画像信号書込み制御
をすれば問題はない。問題なのは、例えばＡ３用紙プロ
セス長さ（４２０ｍｍ）全域におけるのＡＣ変動成分で
あり、これが従来技術であると高精度制御の必要性や各
構成要素に対する機械精度の引上げにつながり、高コス
ト化、装置の大型化、複雑化をもたらしていた。しか
し、本発明によれば各色のドラム状の像担持体２上で粒
子像が予め自律的に配置された状態で画像形成され、か
つ画像信号に応じた外刺激の変動に対しても単位画素領
域２０６に対して付着力変化部２０５がそれと同等又は
それより狭い面積であるため、色材粒子１が付着すべき
画素位置は変動せず、また色材粒子１そのものの粘弾性
物質２０３の低粘弾性率物性との相関によりセンタリン
グメカニズムが機能して、従来技術とは比較にならない
色材粒子１個１個の画素位置が決定される。

【００６２】図３０は、図２５で説明した画像形成プロ
セスを多色画像形成装置に適用した実施形態を示すもの
である。この実施形態では中間転写媒体７上への各色の
粒子像の移動、及び用紙１３への粒子像の移動には全く
熱が使われていない。図３０では４色画像の画像形成装
置を示してあるが、７色画像の画像形成装置であっても
よい。図３１は、７色、併置画像構造を形成するための
画像形成装置の他の実施形態を示すものである。即ち、
相互に種類の異なる色材粒子による画像を形成するため
の、ドラム状の像担持体、画像信号入力手段、及び色材
供給手段からなる組を複数組備え、画像転写手段が複数
のドラム状の像担持体上に形成された複数種類の色材粒
子からなる複数の画像を、画像記録媒体に、該複数の画
像が併置された形態に転写する画像形成装置を示すもの
である。

【００６３】図３２は、４色、重ね合わせ画像構造を形
成するための画像形成装置の他の実施形態を示すもので
ある。即ち、相互に種類の異なる色材粒子による画像を
形成するための、ドラム状の像担持体、画像信号入力手
段、及び色材供給手段からなる組を複数組備え、画像転
写手段が複数のドラム状の像担持体上に形成された複数
種類の色材粒子からなる複数の画像を、画像記録媒体
に、該複数の画像が重畳された形態に転写する画像形成
装置を示すものである。この実施形態についても、７
色、併置画像構造を形成するための画像形成装置であっ
ても何ら問題はない。このように、本発明は、中間転写
媒体を用いた画像形成装置であっても、中間転写媒体を
用いずに、直接、用紙上に画像を転写する構成の画像形
成装置であってもよい。

【００６４】以上、本発明の画像形成装置の各種実施形
態について説明したが、本発明の画像形成装置は上記の
いずれかの実施形態に限られるものではなく、例えば、
像担持体はドラム形状のものではなくベルト状のもので
あってもよく、像担持体の付着力変化部における付着力
は、粘着力を主とするvan der Waals 力、液架橋力、静
電気力、磁力、化学結合のいずれであってもよく、その
付着力を変化させる外刺激も、光、熱、電界、磁界、圧
力、化学的変化（酸化、重合、水素結合等）等のいずれ
であってもよい。また、これと同様に余剰の色材粒子１
を除去する色材除去手段、画像を転写する画像転写手段
も、どのような力を利用したものであってもよい。

【００６５】

【発明の効果】本発明によれば、色材粒子の画素位置が
高精度に制御され、あるいは自律的に制御され、画質劣
化をもたらさない画像記録装置及びそれに用いられる像
担持体を提供することができる。詳しくは、付着力変化
部に特定の粘弾性物質を含有しているため、単位画素領
域において自律的な画素位置のセンタリングが個々の色
材粒子に対して行われ、色材粒子が本質的にずれないよ
う色材粒子を駆動する力の作用を１個の色材粒子といっ
た１画素単位で制御することにより高精細な画質が得ら
れる画像記録装置及びそれに用いられる像担持体を提供
することができる。例えば、電子写真方式における最大
径が７μｍトナーのブラーレベル（７〜十数μｍ）に対
し、平均で２．３μｍとカラープルーファ並みの画素位
置精度を得ることができる。これは、本発明により提供
するサンプル画質がカラープルーファ並みのポテンシャ
ルを有することを意味する。従って、本発明は、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）プリンタとしての可能性を有する。
また、本発明によれば、色材供給装置や像担持体、画像
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。従って、構成要素部品の精度や組立て精度も
一般精度でよく、大量生産に向き、低コスト化が可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の画像形成装置の第１の実施形
態を示す構成図である。

【図２】図２は、図１に示す実施形態におけるドラム状
の像担持体の構造を示した図である。

【図３】図３は、単位画素領域に対し入力信号が位置ず
れを起こした場合を示した図である。

【図４】図４は、図１に示す実施形態におけるドラム状
の像担持体、付着力変化部に対する色材粒子の付着形態
を従来方式と比較した図である。

【図５】図５は、図１に示す実施形態におけるドラム状
の像担持体、付着力変化部への色材粒子の付着状態を、
ワックス充填法による場合を例にとり示した図である。

【図６】図６は、粘弾性物質として側鎖結晶性ポリマー
を用いた場合の、温度に対する粘着力変化特性を従来品
と比較した図である。

【図７】図７は、粘弾性物質として側鎖結晶性ポリマー
を用いた場合の、色材粒子の付着状態を示した図であ
る。

【図８】図８は、粘弾性物質として側鎖結晶性ポリマー
を用いた場合の、温度変化に対する粘弾性変化時定数を
示した図である。

【図９】図９は、粘弾性物質として側鎖結晶性ポリマー
を用いた場合の、温度に対する付着力変化特性を示した
図である。

【図１０】図１０は、様々な入力信号位置ずれにおいて
図１に示す実施形態と従来方式での付着力分布、形成可
能画像の差異を示した図である。

【図１１】図１１は、図１に示す実施形態と従来方式で
の画素位置ずれ分布の差異を示した図である。

【図１２】図１２は、図１に示す実施形態の方式と従来
方式の画像サンプル図である。

【図１３】図１３は、付着力変化部の孔における開口部
の径が内部の径よりも大きい傾斜構造となっていること
を示した図である。

【図１４】図１４は、図１３に示す付着力変化部に色材
粒子が付着した場合、付着力変化部の中心に向かって付
着されることを示した図である。

【図１５】図１５は、図１に示す実施形態におけるドラ
ム状の像担持体、付着力変化部に対する画像信号に応じ
た外刺激の様々な実施形態を示した図である。（Ａ）、
（Ｂ）は、それぞれドラム状の像担持体の外側と内側か
らの光照射による発熱方式、（Ｃ）は光照射による通電
発熱を利用した方式、（Ｄ）は光吸収材を分散させた付
着力変化部に対する光照射による発熱方式、（Ｅ）は直
接、サーマル・ヘッドによる熱を用いた方式を示した図
である。

【図１６】図１６は、図１５の（Ａ）に示す画像信号に
応じた外刺激の実施形態を用いた本発明の画像形成装置
の第２の実施形態を示す構成図である。

【図１７】図１７は、図１５の（Ｅ）に示す画像信号に
応じた外刺激の実施形態を用いた本発明の画像形成装置
の第３の実施形態を示す構成図である。

【図１８】図１８は、図１に示す実施形態におけるドラ
ム状の像担持体に対し、色材粒子に圧力を与える供給構
造を示した図である。

【図１９】図１９は、余剰色材粒子を除去する他の実施
形態を示す図である。

【図２０】図２０は、色材除去装置によりドラム状の像
担持体上の余剰色材粒子を除去するステップを示した図
である。

【図２１】図２１は、図１に示す実施形態におけるドラ
ム状の像担持体、付着力変化部への粘弾性物質充填構造
を示した図である。

【図２２】図２２は、図２１に示す実施形態の画像形成
プロセスを示した図である。

【図２３】図２３は、ドラム状の像担持体上に形成され
た色材粒子像を直接、画像記録媒体に移動、固着する本
発明の画像形成装置の第４の実施形態を示す図である。

【図２４】図２４は、ドラム状の像担持体上に形成され
た色材粒子像を直接、画像記録媒体に移動、固着する本
発明の画像形成装置の第５の実施形態を示す図である。

【図２５】図２５は、ドラム状の像担持体上に形成され
た色材粒子像を、中間転写媒体上に形成された多糖類高
分子水溶液塗布層中に埋設した後、画像記録媒体に多価
金属塩と反応させながら、移動、固着する本発明の画像
形成装置の第６の実施形態を示す図である。

【図２６】図２６は、ドラム状の像担持体上に形成され
た色材粒子像を、第１の熱付与手段により、複合中間転
写媒体の側鎖結晶性ポリマー層中に転写した後、第２の
熱付与手段により、画像記録媒体に転写し記録する本発
明の画像形成装置の第１１の実施形態を示す図である。

【図２７】図２７は、画像記録媒体上に形成された７色
の色材粒子による併置型画像構造を模式的に示した図で
ある。

【図２８】図２８は、中間転写媒体上で熱溶融により４
色の色材粒子を重ねた画像構造を模式的に示した図であ
る。

【図２９】図２９は、本発明の画像形成装置の第７の実
施形態を示す構成図である。

【図３０】図３０は、本発明の画像形成装置の第８の実
施形態を示す構成図である。

【図３１】図３１は、本発明の画像形成装置の第９の実
施形態を示す構成図である。

【図３２】図３２は、本発明の画像形成装置の第１０の
実施形態を示す構成図である。

【図３３】図３３は、感光体上のラダー・パターン潜像
により形成される電界を示した図である。

【図３４】図３４は、空間場におけるコントラスト電位
の変化を示した図である。

【図３５】図３５は、トナー・ジェット方式の構成図で
ある。

【図３６】図３６は、図３５に示すトナー・ジェット方
式の問題点の説明図である。

【図３７】図３７は、イメージング・ドラム構造を示し
た図である。

【図３８】図３８は、Ｏｃｅ’３１２５Ｃプリンタ断面
を示した図である。

【図３９】図３９は、粘弾性物質の粘度変化に対する色
材粒子の求心効果（画素位置ずれ）を示した図である。

【図４０】図４０は、付着力変化部の孔を微小にするこ
とによる色材粒子への液架橋力の向上を示した図であ
る。

【図４１】図４１は、図４０の結果として色材粒子の画
素位置ずれが改善されることを示した図である。

【図４２】図４２は、色材粒子のドラム状の像担持体へ
の供給回数を増やすことによる、現像率の向上を示した
図である。

【図４３】図４３は、色材粒子への圧力付与による、現
像率の向上を示した図である。

【図４４】図４４は、側鎖結晶性ポリマーの温度変化に
対する弾性率変化特性を示した図である。

【符号の説明】

１ 色材粒子 １Ｙ〜１Ｋ 各色の色材粒子( イエロー、マジェンタ、
シアン、ブラック) ２ ドラム状の像担持体 ２Ｙ〜２Ｋ 各色のドラム状の像担持体 ２０１ 支持体層 ２０１ａ 透明支持体層 ２０２ 有孔層 ２０２ａ 孔 ２０３ 粘弾性物質 ２０３ａ 光透過性粘弾性物質 ２０４ 画素領域境界 ２０５ 付着力変化部 ２０６ 単位画素領域 ２０７ 撥液処理層 ２０８ 傾斜部 ２０９ 発熱体 ２１０ 光吸収材 ２１１ 光半導体層 ２１１ａ 光照射による抵抗低下領域 ２１２ 透明電極層 ２１３ 給電ブラシ ２１４ 絶縁部 ２１５ 対向電極 ３ 画像信号入力装置 ３Ｙ〜３Ｋ 各色の画像信号入力装置 ４ 色材供給装置 ４Ｙ〜４Ｋ 各色の色材供給装置 ４ａ 色材供給ロール ４０１ 色材供給ベルト ４０２ ベルト張架ロール ４０３ ロール支持体 ４０４ 圧力付与スプリング ４０５ 層形成スクレーパ ４０６ ベルト押し当て材 ５ 余剰色材除去装置 ５Ｙ〜５Ｋ 各色の余剰色材除去装置 ５ａ ブレード ５０１ ファー・ブラシ・ロール ５０１ａ ファー・ブラシ ５０２ フリッカー・バー ６ 粘弾性物質充填装置 ６Ｙ〜６Ｋ 各色の粘弾性物質充填装置 ６ａ 充填ロール ６０２ 発熱抵抗体 ６０３ コンディショニング・ロール ６０４ スクイージング・ブレード ７ 中間転写媒体 ７０１ 高分子ポリマーフイルム ７０２ 側鎖結晶性ポリマー層 ７０３ 複合中間転写媒体 ８ 対向ロール ８Ｙ〜８Ｂ 各色の対向ロール ９ 光照射デバイス ９ａ 照射光 １０ 熱付与デバイス １０Ｙ〜１０Ｋ 各色の熱付与デバイス １１ 一様発熱体 １２ 対向ロール １３ 用紙 １４ 用紙搬送ベルト １５ ヒート・ロール １５Ｙ〜１５Ｋ 各色のヒート・ロール １６ 多糖類高分子水溶液供給装置 １６１ 多糖類高分子水溶液 １６２ ピックアップ・ロール １６３ スクイージング・ロール １６４ 塗布ロール １７ 中間転写媒体駆動ロール １７１ 従動ロール1 １７２ 従動ロール2 １７３ 従動ヒート・ロール １７４ 駆動ヒート・ロール １８ 対向ロール １９ 多価金属塩水溶液供給装置 １９１ 多価金属塩水溶液 １９２ 吐出ノズル １９３ 液供給管 １９４ 吐出液滴 ２０ 駆動ヒート・ロール ２１ 圧力熱転写ロール ２２ 対向ソフト・ロール ２３Ｙ〜２３Ｂ 各色の半導体レーザ ２４ ミラー ２５ 放熱装置 ２６ 用紙搬送ドラム ２７ 現像スリーブ ２８ 背面電極 ２９ メッシュ電極 ３０ 制御電圧 ３１ 付与電圧 ３２ トナー飛散 ３３ 誘電体層 ３４ 絶縁層 ３５ 支持体層 ３６ リング状電極 ３７ 転写ドラム ３８Ｙ〜３８Ｂ イメージング・ドラム ３９Ｙ〜３９Ｂ 現像ロール ４０ 用紙収納カセット ４１ 排出トレイ ４２ ２次転写ロール ４３ 用紙経路 Ａ 像担持体回転方向 Ｂ ファー・ブラシ・ロール回転方向 Ｃ 充填ロール回転方向 Ｄ 中間転写媒体移動方向

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中山 信行 神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーン テクなかい 富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者 山口 善郎 神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーン テクなかい 富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者 野口 武史 神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーン テクなかい 富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者 向井 博和 神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーン テクなかい 富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者 重廣 清 神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーン テクなかい 富士ゼロックス株式会社内 Ｆターム(参考） 2C065 AA01 AB09 AC01 CA03 CA08 CA10 CA13 2H030 AA01 BB02 BB23 BB24 BB25 BB26 BB42 BB43 BB61 BB71 2H032 AA14 AA15 BA01 BA05 BA09 BA21 2H068 AA04 AA14 BA01 BA02 BB07 BB08 BB51 BB64 BB67 FA11 FA16 FB11 FC08

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】色材粒子による画像が表面に形成される像
   担持体であって、該像担持体の表面を多数の画素領域に
   分割したときのそれぞれの単位画素領域内に、該単位画
   素領域と同等又はそれより狭い面積からなり、外刺激に
   より該色材粒子との付着力が変化する粘弾性物質を含ん
   でなり、かつ、該色材粒子をその中心に付着可能な付着
   力変化部を有することを特徴とする像担持体。
2. 【請求項２】像担持体における単位画素領域と付着力変
   化部とが、色材粒子に対して、該単位画素領域の最大
   幅、該色材粒子の最大径、該付着力変化部の最大幅、の
   順で狭くなる関係を有する請求項１に記載の像担持体。
3. 【請求項３】付着力変化部が、粘弾性物質を充填する孔
   を有し、該孔における少なくとも開口部の径が内部の径
   よりも大きい請求項１又は２に記載の像担持体。
4. 【請求項４】粘弾性物質が、外刺激付与時に、１〜８０
   万ＣＰの粘度を有する粘弾性物質又は１０〜１０⁸ Ｎ／
   ｍ² の弾性率を有する粘弾性物質を含有する請求項１か
   ら３のいずれかに記載の像担持体。
5. 【請求項５】粘弾性物質が、熱により可逆的に、固−液
   相変化するワックス若しくは油脂、又は結晶−アモルフ
   ァス相変化する側鎖結晶性ポリマーを含有する請求項１
   から４のいずれかに記載の像担持体。
6. 【請求項６】側鎖結晶性ポリマーが、複数の側鎖が結晶
   状態からランダムなアモルファス状態に相変化すること
   により、該側鎖結晶性ポリマーの粘弾性率が急激な可逆
   的変化を起こすものであり、炭素数１０〜２２の長鎖エ
   ステル基を有するｎ−アクリルモノマーを、アクリル酸
   類、アクリル酸エステル類、アクリル酸エステルアミド
   類、メタクリル酸エステル類、及びジビニルモノマー類
   と組み合せて重合したポリマーからなる群から選択され
   る少なくとも１種である請求項５に記載の像担持体。
7. 【請求項７】粘弾性物質が、光吸収材を含有する請求項
   １から６のいずれかに記載の像担持体。
8. 【請求項８】色材粒子による画像が表面に形成される像
   担持体と、該像担持体に画像信号に応じた外刺激を入力
   することにより、該像担持体の表面に付着力変化部と色
   材粒子との付着力の分布による像を形成する画像信号入
   力手段と、該像担持体の表面に、該色材粒子を供給する
   色材供給手段と、該像担持体の表面に形成された該色材
   粒子による画像を、画像記録媒体に転写する画像転写手
   段と、を備えた画像形成装置において、該像担持体が、
   請求項１から７のいずれかに記載の像担持体であること
   を特徴とする画像形成装置。
9. 【請求項９】画像信号入力手段が入力する外刺激が、熱
   又は光である請求項８に記載の画像形成装置。
10. 【請求項１０】色材供給手段が、圧力を付与しない状態
    又は０．１〜５０ｋＰａの圧力を付与した状態で、付着
    力変化部に色材粒子を付着させる手段であって、像担持
    体への該色材粒子の供給回数が１〜５０回である請求項
    ８又は９に記載の画像形成装置。
11. 【請求項１１】画像転写手段が、高分子ポリマーフイル
    ム上に多糖類高分子水溶液を塗布してなる塗布層を有す
    る中間転写媒体を備えてなり、像担持体上に形成された
    色材粒子像を、該塗布層中に埋設移動し、多価の金属塩
    を含む水溶液を、該塗布層中の該色材粒子像と該中間転
    写媒体との間に浸透させながら、画像記録媒体に該色材
    粒子像を転写し記録する請求項８から１０のいずれかに
    記載の画像形成装置。
12. 【請求項１２】画像転写手段が、高分子ポリマーフイル
    ム上に、熱により結晶−アモルファス相変化する側鎖結
    晶性ポリマーを積層してなる複合中間転写媒体を備えて
    なり、該複合中間転写媒体の裏面に設けられた第１の熱
    付与手段により、像担持体上に形成された色材粒子像を
    該複合中間転写媒体上へ転写し、更に、第２の熱付与手
    段により、画像記録媒体に該色材粒子像を転写し記録す
    る請求項８から１０のいずれかに記載の画像形成装置。
13. 【請求項１３】画像転写手段が、画像記録媒体に、複数
    の像担持体上に形成された複数種類の色材粒子からなる
    複数の画像を併置又は重畳された形態に転写する請求項
    ８から１２のいずれかに記載の画像形成装置。