JP2004202763A - 印刷装置 - Google Patents

Abstract

【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、特に解像度の改善を図る印刷装置に関する。
【解決手段】本発明はライン状に配設された超音波素子を駆動する際、画素間隔ｄに対して１/ｎの間隔で、直上の焦点位置に複数の超音波素子から出力された超音波を照射し、当該位置にある例えばマイクロカプセルを破壊して発色し、所望の色の印刷を行う印刷装置であり、このような印刷装置において、例えば１/ｎ波長の位相差で各超音波素子を駆動することによって、高解像度の印字処理を行うことができ、印刷品質を向上することができる。
【選択図】 図２０

Description

【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、特に解像度の改善を図る印刷装置に関する。
【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】
例えば、インクジェット方式の記録装置として、特許文献１がある。この特許文献１は複数の圧電素子を所定間隔で配列して圧電素子アレイを構成し、液体インクの液面上に集束し、かつ液面に沿って移動する超音波ビームを放射し、この超音波ビームの圧力により液体インクの液面からインク滴を吐出させて飛翔させることにより画像を記録する記録装置である。ここで、超音波ビームの中心位置が上記圧電素子の中心位置となるように同時駆動する時、圧電素子アレイのうち偶数個からなる圧電素子群駆動モードと、奇数個からなる圧電素子群駆動モードを有することにより、圧電アレイ素子群の２倍の解像度で動作させる。
【０００４】
【特許公報１】特開平８−２３８７６４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の方式では、以下の問題がある。すなわち、従来の圧電素子アレイによる超音波の集束方法ではターゲットとなる焦点位置以外に高いレベルの超音波の集束位置が発生し、解像度が２倍以上になると所謂超音波のＳ/Ｎ比が悪化する。
【０００６】
そこで、本発明は超音波素子等の圧電素子を使用し、Ｓ/Ｎ比を悪化させることなく、４倍以上の高解像度の印刷装置を提供するものである。
【０００７】
【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、複数の圧電素子がライン状に配設されたラインヘッドを有する印刷装置において、隣り合う前記圧電素子の素子間隔の１/ｎの位置の直上に、前記圧電素子から出力される振動を集束させる前記複数の圧電素子の位相差を演算する演算手段と、該演算手段による演算結果に基づいて前記圧電素子を駆動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。
【０００８】
ここで、上記演算手段は、ライン状に配設された圧電素子の素子間隔の１/ｎの位置の直上に、複数の圧電素子から出力された振動が集束するように、圧電素子に供給する駆動信号の出力タイミングを演算するものであり、各圧電素子の位相差として演算する。
【０００９】
駆動手段は、上記演算結果に基づいて圧電素子を順次駆動し、圧電素子の素子間隔の１/ｎの位置の直上に複数の圧電素子から出力された振動を集束させ、例えばこの位置にあるマイクロカプセルを破壊して発色させる。このように構成することにより、高解像度の印刷装置を得ることができる。
【００１０】
請求項２の記載は、前記請求項１記載の発明において、前記圧電素子は超音波素子である。
このように構成することにより、例えば発色剤と顕色剤が内蔵されたマイクロカプセルを破壊して高解像度の印刷を行うことができ、更に上記構成のマイクロカプセルがコーティングされた記録媒体に上記超音波を照射して発色させることもできる。
【００１１】
請求項３の記載は、前記請求項１、又は２の記載において、前記圧電素子の素子間隔の１/ｎは、例えば１/４である。
また、請求項４の記載は、前記請求項１、２、又は３の記載において、前記演算結果は記憶手段に記憶され、前記駆動手段は前記記憶手段に記憶された演算結果を読み出し、印字処理を行う構成である。
【００１２】
ここで、上記記憶手段は、例えば上記演算結果を記録したテーブルであり、このテーブルから前述の演算結果を読み出して記憶手段を駆動する。
このように構成することにより、より容易に本発明の実施を行うことができる。
【００１３】
【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。
【００１４】
同図に示すように本例の印刷装置は、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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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）。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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Ａ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（Ａ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Ａ点の距離、「２」の超音波素子９０−４とＡ点の距離、「３」の超音波素子９０−４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Ａ点に強力な超音波を照射することができる。
【００５４】
また、上記Ａ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、Ｂ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。
【００５５】
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。
【００５６】
上記構成において、図１９は本例の構成を具体的に説明する図である。前述のように各画素間隔はｄであり、例えばｍ個（ｍは偶数）の超音波素子を位相制御して焦点位置（Ｄ）に同時に超音波を照射する。ここで、同図に示す焦点距離Ｆの面上に上記画素間隔ｄより狭いＡ、Ｂ、Ｃの各位置に超音波を照射する場合を考える。すなわち、画素間隔ｄより狭いピッチで超音波を照射し、マイクロカプセルを破壊し、高解像度の発色を行うものである。
【００５７】
図２０は、この場合の処理を説明する図である。同図に示す超音波ビームの焦点面は、超音波素子アレイに配設された超音波素子からの振動が集束する位置であり、各超音波素子への駆動信号は制御部から出力される。また、データ入力部７１には、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂ）の色毎に異なる周波数ｆｍ、ｆｃ、ｆｙ、ｆｋの信号が供給され、位相差出力部７２から、後述する０波長、１/４波長、２/４波長、３/４波長の位相差に基づいて駆動信号が出力され、タイミング制御部７０から出力されるタイミング信号に同期して各超音波素子は超音波出力を行う。
【００５８】
例えば、図２１は焦点位置Ｄに複数の超音波素子から出力した超音波が集束するような位相差を有する信号を、超音波素子「０」〜「１４」にそれぞれ与えるものである。この位相差は、例えば超音波素子「７」が焦点位置Ｄに最も距離が近く、以下焦点位置Ｄに対して超音波素子「６」、「５」、「４」、・・・、及び「８」、「９」、「１０」、・・・と順次遠くなる場合に対応する。
【００５９】
そこで、先ず焦点位置Ｄにおいて最も音圧が高くなるように位相差を設定する場合、以下の式により各超音波素子と焦点位置Ｄとの距離の差ｂｎを０波長、１/４波長、２/４波長、３/４波長に近似する。
尚、以下の式に示すｃは媒質音速を示し、ｆは発振周波数を示し、ｍは同時駆動する超音波素子数を示し、ｎは超音波素子の番号を示し、ａは焦点距離を示し、ｄは前述のように画素間隔を示す。
【００６０】
【数１】

【００６１】
例えば、図２２は上記（１）式において、周波数ｆ＝３０ＭＨｚ、水中音速ｃ＝１５００ｍ/ｓ、ｍ＝１５素子の条件で計算した場合である。また、図２３は上記図２２に示すデータに基づいて、超音波素子を駆動した場合の音圧分布を示す。
【００６２】
同図に示すように、超音波素子「７」の直上に位置する焦点位置Ｄでは、超音波素子「７」から照射された超音波振動を最も強く受けるが、同時に超音波素子「６」や「８」等からも音波が照射され、同図に示す相対音波の分布となる。上記音波が照射されることによって、焦点位置Ｄに位置するマイクロカプセルが破壊され、他の位置に位置するマイクロカプセルに影響はない。
【００６３】
但し、同図に示す位置Ｅ、Ｅ’についても音圧が高い箇所がある。しかし、本例においては、画素間隔ｄの１/４で近似した為、上記位置に比較的音圧の大きな箇所が発生するが、照射する超音波の波数を限定することによってマイクロカプセルを破損しない制御は容易であり、特に本発明を実施する際問題にはならない。
【００６４】
次に、図２４に示す焦点位置Ｂに超音波を照射する場合について説明する。この場合、焦点位置Ｂは同図に示す超音波素子「７」と「８」の間の中心線上である。したがって、各超音波素子との距離の差ｂｎは以下の式で表される。
【００６５】
【数２】

【００６６】
また、図２５はこの時の音圧分布、及び最大音圧波数を示す。同図に示すように、この時焦点位置Ｂに位置するマイクロカプセルに最大音圧がかかり、破壊され、他の位置に位置するマイクロカプセルに影響はない。したがって、画素間隔ｄの１/２の位置に正確に超音波を集束し、発色することができる。
【００６７】
次に、図２６は焦点位置Ａ、又はＣに超音波を照射する場合について説明する図である。この場合、焦点位置Ａは同図に示す超音波素子「７」と「８」間のｄ/４の位置の直上であり、焦点位置Ｃは超音波素子「７」と「８」間の３ｄ/４の位置の直上である。この場合、各超音波素子との距離の差ｂｎは以下の式で表される。
【００６８】
【数３】

【００６９】
ここで、図２７は焦点位置がＡの場合の音圧分布、及び最大音圧波数を示す。この場合、焦点位置Ａに位置するマイクロカプセルに最大音圧がかかり、破壊され、画素間隔ｄ/４の位置に正確に超音波を集束し、発色することができる。一方、図２８は焦点位置がＣの場合の音圧分布、及び最大音圧波数を示し、この場合焦点位置Ｃに位置するマイクロカプセルに最大音圧がかかり、画素間隔３ｄ/４の位置に正確に超音波を集束し、発色することができる。
【００７０】
以上のように、本例によれば焦点位置Ｄとの距離の差ｂｎを０波長、１/４波長、２/４波長、３/４波長に近似することによって、画素間隔ｄの１/４、２/４、３/４の位置に超音波を正確に集束し、マイクロカプセルを破壊することができ、階調制御を確実に行って、印字品質の優れた印刷を行うことができる。
【００７１】
尚、上記実施形態では、画素間隔ｄの１/４、２/４、３/４の位置に超音波を集束する構成としたが、画素間隔ｄの１/８、２/８、３/８、・・・の位置に超音波を集束する構成としてもよく、更に高解像度の印刷処理を行うことができる。
【００７２】
また、図２９に示すように左右対称に配設された超音波素子のなかの一部を非駆動とする制御を行う構成としてもよい。この場合、超音波素子「１」と「１３」を非駆動とし、焦点位置Ｄに超音波を集束させた例である。尚、図３０はこの時の音圧分布、及び最大音圧波数を示し、前述の図２２と比較すると、音圧のみが低下し、焦点位置Ｄにおける超音波の集束径は低下しない。したがって、同時に駆動する超音波素子の数が多いほど音圧変化が細分化され、分解能も向上し、Ｓ/Ｎ比を悪化させることもない。
【００７３】
また、上記実施形態の説明では圧電素子として超音波素子を用いたが、超音波素子に限るわけではない。
【００７４】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば画素間隔の１/ｎの間隔で焦点位置を設定し印刷を行うことができ、高解像度の印刷処理を行うことができる。
また、Ｓ/Ｎ比を悪化させることなく、印字品質の優れた印刷装置を提供することができる。
【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】焦点面上のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの各位置に超音波を照射する例を説明するものである。
【図２０】本例の処理を具体的に示す模式図である。
【図２１】焦点位置Ｄに複数の超音波素子から出力した超音波が集束する例である。
【図２２】位相差データの例である。
【図２３】超音波素子を駆動した場合の音圧分布を示す図である。
【図２４】焦点位置Ｂに複数の超音波素子から出力した超音波が集束する例である。
【図２５】図２４の場合における超音波素子を駆動した場合の音圧分布を示す図である。
【図２６】焦点位置Ａ、及びＣに複数の超音波素子から出力した超音波が集束する例である。
【図２７】図２６の場合における超音波素子を駆動した場合の音圧分布を示す図である。
【図２８】図２６の場合における超音波素子を駆動した場合の音圧分布を示す図である。
【図２９】焦点位置Ｄに複数の超音波素子から出力した超音波が集束する変形例を示す図である。
【図３０】焦点位置がＤの場合の音圧分布、及び最大音圧波数の変形例を示す図である。
【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 タイミング制御部
７１ データ入力部
７２ 位相差出力部
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

Claims (4)

1. 複数の圧電素子がライン状に配設されたラインヘッドを有する印刷装置において、
   隣り合う前記圧電素子の素子間隔の１/ｎの位置の直上に、前記複数の圧電素子から出力される振動を集束させる前記圧電素子間の位相差を演算する演算手段と、
   該演算結果に基づいて前記圧電素子を駆動する駆動手段と、
   を有することを特徴とする印刷装置。
2. 前記圧電素子は超音波素子であることを特徴とする請求項１記載の印刷装置。
3. 前記圧電素子の素子間隔１/ｎは、１/４であることを特徴とする請求項１、又は２記載の印刷装置。
4. 前記演算結果は記憶手段に記憶され、前記駆動手段は前記記憶手段に記憶された演算結果を読み出し、印字処理を行うことを特徴とする請求項１、２、又は３記載の印刷装置。

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