JP2004347893A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は外部刺激により破壊可能なマイクロカプセルを用いた画像形成装置に係り、特に本発明はマイクロカプセルに効率のよい超音波振動を生じさせる為の材料成分の特定を行い、更に中空マイクロカプセルの内部圧力の測定を可能とする測定装置を提案するものである。
【解決手段】本発明はマイクロカプセルの内外に互いに混合されて発色反応を起こす反応性物質を分散させ、色成分情報に対応した所定の超音波刺激を付与することでマイクロカプセルのうちの所定のカプセル壁を破壊し、所定の反応性物質が互いに拡散混合して発色反応を起こし、印刷処理を行う画像形成装置であり、上記マイクロカプセルの内包液体にオイル物質を含ませ、更に外側の支持材にオイル物質を含ませ、粘度を１〜４０センチポアズに設定し、効率良くマイクロカプセルを振動させ、破壊する構成である。
【選択図】 図２０
【解決手段】本発明はマイクロカプセルの内外に互いに混合されて発色反応を起こす反応性物質を分散させ、色成分情報に対応した所定の超音波刺激を付与することでマイクロカプセルのうちの所定のカプセル壁を破壊し、所定の反応性物質が互いに拡散混合して発色反応を起こし、印刷処理を行う画像形成装置であり、上記マイクロカプセルの内包液体にオイル物質を含ませ、更に外側の支持材にオイル物質を含ませ、粘度を１〜４０センチポアズに設定し、効率良くマイクロカプセルを振動させ、破壊する構成である。
【選択図】 図２０
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像形成装置に係り、特に外部刺激により破壊可能なマイクロカプセルを用いた画像形成装置、及び該画像形成装置に使用されるマイクロカプセルの測定装置に関する。
【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。さらに、今日上記以外の方式のプリンタ装置（画像形成装置）も要望されている。
【０００３】
そこで、超音波振動の刺激により破壊可能なカプセル壁で囲繞されたマイクロカプセルを用い、このマイクロカプセルの内外に互いに混合されて発色反応を起こす反応性物質を分散させ、色成分情報に対応した所定の超音波刺激を付与することでマイクロカプセルのうちの所定のカプセル壁を破壊し、所定の反応性物質が互いに拡散混合して発色反応を起こし、印刷処理を行うカラー画像形成装置が提案されている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックに着色した互いに共振周波数の異なる４種の着色中空粒子を、回転する担持体の表面に均一に塗布するとともに帯電させ、超音波振動エネルギーを用いて所定の着色中空粒子を振動させて発色させると同時に普通紙上に転写して画像形成する方法が提案されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−５８８３３号公報（段落［００２２］〜［００４８］、図１〜９）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記方式において、マイクロカプセルの破壊は各色（例えば、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂ））毎に特定周波数の超音波振動を与え、破壊処理を行うが、充分な振動が付与できない場合もある。実際、画像形成装置において破壊するマイクロカプセルは１個ではなく、多数のマイクロカプセルに超音波振動を与える為、より振動効率のよいマイクロカプセルの構造や材料成分が望まれる。
【０００７】
一方、マイクロカプセル内に多数の小径マイクロカプセルを収納した場合の気泡を含む中空マイクロカプセルの振動特性の研究も行われている。この場合、カプセル内部の気体圧力を測定することが必要であるが、その測定は困難である。
そこで、本発明はマイクロカプセルに効率のよい超音波振動を生じさせる為の材料成分の特定を行い、更に中空マイクロカプセルの内部圧力の測定を可能とする測定装置を提案するものである。
【０００８】
【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、所定の刺激によって破壊可能なカプセル壁で囲繞された複数種の小径マイクロカプセルを支持材中に分散内包する大径マイクロカプセルから成り、互いに混合されて発色反応を起こす反応性物質の一方を前記各々の小径マイクロカプセル壁内側に分散し、前記反応性物質の他方を前記各々の小径マイクロカプセル壁外側に分散したマイクロカプセルトナーを用いる画像形成装置であって、前記小径マイクロカプセル内側に内包される発色反応をおこす反応物質は発色剤とオイル物質、乃至は分散剤との溶液であり、該内包溶液の粘度を１〜４０センチポアズ、望ましくは１〜２０センチポアズに設定する画像形成装置を提供することによって達成できる。
【０００９】
このように構成することにより、発色剤とオイル物質等で構成される内包溶液の粘度を上記１〜４０センチポアズに設定し、超音波振動が付与された際、最大の共振振動を生じさせ、小径マイクロカプセルのカプセル壁を効率よく破壊させる構成である。
【００１０】
上記課題は、請求項２に記載した発明によれば、所定の刺激によって破壊可能なカプセル壁で囲繞された複数種の小径マイクロカプセルを支持材中に分散内包する大径マイクロカプセルから成り、互いに混合されて発色反応を起こす反応性物質の一方を前記各々の小径マイクロカプセル壁内側に分散し、前記反応性物質の他方を前記各々の小径マイクロカプセル壁外側に分散したマイクロカプセルトナーを用いる画像形成装置であって、前記小径マイクロカプセルを分散内包する支持材は前記発色反応をおこす反応物質の他方となる顕色剤をオイル物質、乃至は分散剤中に溶解した溶液であり、該支持材溶液の粘度を１〜４０センチポアズ、望ましくは１〜２０センチポアズに設定する画像形成装置を提供することによって達成できる。
【００１１】
本発明は、小径マイクロカプセルの外周の支持材の構成であり、顕色剤とオイル物質等で構成される内包液体の粘度を上記と同様１〜４０センチポアズに設定し、超音波振動が付与された際、最大の共振振動を生じさせ、小径マイクロカプセルのカプセル壁を効率よく破壊する構成である。
【００１２】
上記課題は、請求項３に記載した発明によれば、所定の刺激によって破壊可能なカプセル壁で囲繞された複数種の小径マイクロカプセルを支持材中に分散内包する大径マイクロカプセルから成り、互いに混合されて発色反応を起こす反応性物質の一方を前記各々の小径マイクロカプセル壁内側に分散し、前記反応性物質の他方を前記各々の小径マイクロカプセル壁外側に分散したマイクロカプセルトナーを用いる画像形成装置であって、前記小径マイクロカプセル内側に内包される発色反応をおこす反応物質は発色剤とオイル物質、乃至は分散剤との溶液であり、該内包溶液の粘度を１〜４０センチポアズ、望ましくは１〜２０センチポアズに設定し、前記小径マイクロカプセルを分散内包する支持材は前記発色反応をおこす反応物質の他方となる顕色剤をオイル物質、乃至は分散材中に溶解した溶液であり、該支持材溶液の粘度を１〜４０センチポアズ、望ましくは１〜２０センチポアズに設定する画像形成装置を提供することによって達成できる。
【００１３】
本発明は、小径マイクロカプセルの内包溶液、及び外周の支持材溶液の両方の構成を含むものであり、このように構成することによっても、超音波振動が付与された際、最大の共振振動を生じさせ、小径マイクロカプセルのカプセル壁を更に効率よく破壊することができる。
【００１４】
上記課題は、請求項４に記載した発明によれば、所定の刺激によって破壊可能なカプセル壁で囲繞された複数種の中空マイクロカプセルを支持材中に分散内包する大径マイクロカプセルから成り、互いに混合されて発色反応を起こす反応性物質の一方を前記各々の中空マイクロカプセル壁内側に分散し、前記反応性物質の他方を前記各々の中空マイクロカプセル壁外側に分散したマイクロカプセルトナーを収納する試料ステージと、該試料ステージ内の気圧を可変する気圧可変手段と、該気圧可変手段によって可変された気圧状態で前記中空マイクロカプセルの粒径を測定し、前記試料ステージの気圧の情報から中空マイクロカプセルの内部圧力を測定する測定手段とを有するマイクロカプセルの測定装置を提供することによって達成できる。
【００１５】
本発明は、中空マイクロカプセルの内部気体圧力を測定する測定装置を提供するものであり、このように構成することにより、通常測定が困難であるカプセル壁の内部気圧を知ることができ、更にマイクロカプセルの弾性パラメータを知ることもできる。
【００１６】
請求項５の記載は、請求項４に記載した発明について、前記中空マイクロカプセルの内部気圧に基づいて、該中空マイクロカプセルのカプセル壁の弾性パラメータを計算する構成である。
【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。
＜第１の実施形態＞
図１は本実施形態の画像形成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画像形成装置は、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】
本例の画像形成装置は画像形成部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に残留する残留トナーを除去する。
【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。尚、カプセルトナー現像ローラ２５による現像処理については図面を用いて後述する。
【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支持材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。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４４ａを内包し、小径カプセル壁４３の外側を顕色剤４５ａが覆っている。
【００２８】
また、小径マイクロカプセル４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｙ、４１Ｋ内には上記発色剤４４ａの他にオイル物質４４ｂも内包され、後述する粘度の内包液体を構成している。一方、小径マイクロカプセル４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｙ、４１Ｋの外周（支持材４２部分）においても、上記顕色剤４５ａと共に後述する粘度を付与する為のオイル物質４５ｂが分散されている。このように小径マイクロカプセル４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｙ、４１Ｋの内側と外側にオイル物質４４ｂ、４５ｂを含ませることによって、小径マイクロカプセルを振動させる際に一定の粘度を持たせ、前述の超音波振動を効率よく生成する構成である。
【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。
以上の構成において、以下に本例の処理動作を説明する。
【００３７】
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】
次に、前述の小径カプセル壁４３を破壊する為に使用する超音波について説明する。
前述のようにカプセルトナーＴを発色させる際、小径マイクロカプセル４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｙ、４１Ｋ内の小径カプセル壁４３を破壊する。この場合、特定の共振周波数の超音波を照射し、小径カプセル壁４３を伸張、膨張を複数回繰り返すことによって亀裂を生じさせ、最終的に破壊に導くものである。
【００４５】
先ず、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、更に液体の粘度をη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。
【００４６】
【数１】
【００４７】
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。
また、共振周波数は以下の式によって計算される。
図９は気泡半径別振幅と周波数依存性を示す図であり、上記式（１）において、小径マイクロカプセル４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｙのカプセル半径の変化率をカプセル毎に異ならせた時の共振周波数を表したものである。例えば、マゼンダ（Ｍ）の小径マイクロカプセル４１Ｍの初期半径をＲｙとし、シアン（Ｃ）の初期半径をＲｃとし、イエロー（Ｙ）の小径マイクロカプセル４１Ｙの初期半径をＲｙとした時、それぞれのカプセルの周波数依存性を示す。尚、同図の縦軸はカプセルの振幅（△Ｒ／Ｒｏ）を示す。
【００４８】
上記設定による実験を多数回繰り返すことによって、最大振幅が５０％以上膨張すると小径カプセル壁４３に亀裂が生じることが確認された。したがって、同図に示すように、膨張率が６０％を超える周波数（共振周波数）を持つ超音波を照射することによって小径カプセル壁４３を破壊し、発色剤４４と顕色剤４５を混合反応させて、発色させることができる。
【００４９】
尚、図９では小径マイクロカプセル４１Ｍに照射する共振周波数を４１ｆ−ｍで示し、小径マイクロカプセル４１Ｃに照射する共振周波数を４１ｆ−ｃで示し、小径マイクロカプセル４１Ｙに照射する共振周波数を４１ｆ−ｙで示す。
一方、図１０は小径マイクロカプセル４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｙに、更にブラック（Ｋ）の小径マイクロカプセル４１Ｋを含む場合の特性を示す。この場合、同図から分かるように、上記３種の共振周波数と異なる共振周波数４１ｆ−ｋの設定を行い、ブラック（Ｋ）を加えた４種の小径マイクロカプセル４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｙ、４１Ｋを選択的に破壊することができる。
【００５０】
また、図１１は上記超音波照射によって小径マイクロカプセル４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｙ、４１Ｋが振動する状態を示す図であり、横軸は時間軸を示す。入力した超音波は前述の式（１）に示すように、振動する粗密波として小径カプセル壁４３に出力され、その周期に対応して小径カプセル壁４３の外径が変動する。
【００５１】
同図に示すように、入力する超音波の影響は順次大きくなり、第１波より直ちに最大振幅になるのではなく、数波の入力によって最大振幅に達する。したがって、最適かつ効果的な振動を得る為、各小径カプセル壁４３には少なくとも数波が必要であり、多くの実験から４〜６波の照射によって最大振幅に達することが分かった。そこで、本実施形態では各小径マイクロカプセル４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｙ、４１Ｋに対する超音波照射は少なくとも上記波数分供給される。
【００５２】
さらに、図１１からも分かるように、共振周波数Ｒｔ−１の場合と、非共振周波数Ｒｔ−２では振動レベルが極端に異なる。したがって、各小径マイクロカプセル４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｙ、４１Ｋに対応する共振周波数を照射することによる、他の小径マイクロカプセル４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｙ、４１Ｋに与える影響は極めて小さく、ターゲットとなる小径マイクロカプセル４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｙ、４１Ｋに短時間共振周波数を与えることによって、選択的に効率よくターゲットとなる小径カプセルを破壊することができる。
【００５３】
尚、図１２は超音波照射の為の出力パルスを示す図であり、上記説明の如く単発の出力ではなく、効果的に小径カプセル壁４３を破壊する為、例えば画素単位当たり数波（同図の例では４波）の超音波照射を行う。
次に、上記計算式に基づいて、更に種々の実験から超音波の共振周波数条件を検討し、より選択的な材料構成、発色プロセスを実現する。
【００５４】
図１３は上記式（４）を使用して、小径カプセル壁４３を破壊する際の他の条件を示すものである。本例ではカプセル半径（Ｒｏ）の他、シェルパラメータ（Ｓｐ）の条件を加えた。また、同図に示す具体的な数値から、同図の最下欄に示す最大振幅周波数ｆを得ることができる。例えば、マゼンダ（Ｍ）の小径カプセル４１Ｍの場合、小径マイクロカプセル４１Ｍのカプセル半径（Ｒｏ）を１．０μｍとし、小径カプセル壁４３の弾性パラメータ（シェルパラメータ（Ｓｐ））を０．５とした場合、振動の変化は図１４の特性４１ｆ−ｍとなり、この場合の最大振幅周波数ｆは７．０ＭＨｚとなる。
【００５５】
同様に、シアン（Ｃ）の小径カプセル４１Ｃの場合、小径カプセル４１Ｃのカプセル半径（Ｒｏ）を１．０μｍとし、小径カプセル壁４３の弾性パラメータ（シェルパラメータ（Ｓｐ））を２とした場合、振動の変化は図１４の特性４１ｆ−ｃとなり、この場合の最大振幅周波数ｆは１１．０ＭＨｚとなる。
【００５６】
尚、イエロー（Ｙ）の小径カプセル４１Ｙについても同様であり、図１３に示す条件に基づいて、最大共振周波数（４．０ＭＨｚ）を得ることができる。尚、図１５はこの場合の特性（シェルパラメータの依存性）を示す。
一方、図１６は、更にブラック（Ｋ）を加えた場合の例であり、図１７の周波数特性となる。また、カプセルのシェルパラメータ（Ｓｐ）を条件に加えた場合も、図１８から分かるように、共振周波数Ｒｔ−１の場合と、非共振周波数Ｒｔ−２では振動レベルが極端に異なり、他の小径マイクロカプセルに影響を与えることなく、選択的に効率よくターゲットとなる小径マイクロカプセル４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｙ、４１Ｋを破壊することができる。
【００５７】
また、図１９に示すように、本例においても単発の出力ではなく、効果的に小径カプセル壁４３を破壊する為、画素単位当たり数波（同図の例では４波）の超音波照射を行う。
次に、小径マイクロカプセル４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｙ、４１Ｋの内包液体の粘度、及び外周に位置する支持材の粘度がカプセル壁の破壊にどの様な影響を与えるか検討する。
【００５８】
図２０は周波数を可変して前述の小径マイクロカプセル４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｙ、４１Ｋに超音波振動を付与した場合のカプセル振動の特性を示す。具体的には、各種周波数に対するカプセル壁の膨張率（Ｒｍａｘ（膨張時の小径マイクロカプセルの粒径）／Ｒｏ（小径マイクロカプセルの粒径）を示し、粘度を異ならせた場合の膨張率を示す。尚、同図において、内外粘度１、１０、２０、３０、４０、５０（ｃｐ（センチポアズ））は、小径マイクロカプセルの内包液体の粘度、及び外周の支持材の粘度を示す。尚、同図に示すＡの特性は、１５０ＫＰａ（キロパスカル）の音圧を与えた場合であり、Ｂの特性は、５０ＫＰａ（キロパスカル）の音圧を与えた場合である。
【００５９】
同図から、何れの場合もピークを呈するのは、粘度が１〜４０（ｃｐ）の場合であり、１００ＫＨｚ近傍に最大膨張率が発生する。これは、上記（４）式で示す共振周波数近辺であり、この共振周波数を最大限利用してカプセル壁の破壊を行うことが最も効果的である。
【００６０】
したがって、本例においては粘度が１〜４０（ｃｐ）の設定を行う。特に、好ましくは１〜２０（ｃｐ）の粘度設定を行う。具体的には、小径マイクロカプセルの内部に使用する内包液体の粘度を上記設定値にする。この為、前述のオイル物質４４ｂの選択を行う。また、発色剤４４ａとオイル物質４４ｂの比率の調整等も行う。一方、小径マイクロカプセルの外周に使用する支持材の粘度を上記設定値にする。この為、オイル物質４５ｂの選択を行う。
【００６１】
以上のように構成することにより、小径マイクロカプセルのカプセル壁に超音波振動を与え、カプセル壁を効率よく破壊することができる。
尚、上記実施形態の説明では、小径マイクロカプセルの内包液体のオイル物質４４ｂを含めたが、適切な分散材を含める構成としてもよい。また、小径マイクロカプセルの外側の支持材についても、適切な分散材を含める構成としてもよい。
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００６２】
本例は、従来困難であった中空マイクロカプセルの内部気体圧力を測定する測定装置を提供するものである。以下、具体的に説明する。
一般的に、カプセル壁の運動に対して、壁面に作用する単位面積当たりの力Ｐは以下の計算式で表すことができる。
【００６３】
【数２】
【００６４】
また、カプセル壁が静止状態の場合（粒径に時間的変化がない場合）、粒径を表すＲの時間積分項は０となり、カプセル壁に作用する力も平衡し（０となり）、上記（６）式は以下のようになる。
【００６５】
【数３】
【００６６】
また、充分な時間をかけて減圧、及び昇圧を行うと、周囲媒質との摩擦も無くなり次式を得る。
【００６７】
【数４】
【００６８】
さらに、空気中か否かによって表面張力σも０となる。尚、何らかの値を持っていても実質的には変わらない。このことを踏まえて上記式を簡略化すると、以下の式を得る。
【００６９】
【数５】
【００７０】
小径カプセル壁４３の弾性パラメータ（シェルパラメータ（Ｓｐ））が一定となる領域で圧力変化に対する粒径変化量を複数組取ることにより、弾性パラメータ（シェルパラメータ（Ｓｐ））を除いた関係式を得ることができる。周囲圧力Ｐαに対する粒径をαＲｏとし、周囲圧力Ｐβに対する粒径をβＲｏとすると、次式が成り立つ。
【００７１】
【数６】
【００７２】
上記式から未知数はＰｇｏのみとなり、内部気圧Ｐｇｏを求めることができる。
【００７３】
【数７】
【００７４】
このように、上記内部気圧Ｐｇｏが求まると、この内部気圧Ｐｇｏを上記（９）式に代入し、カプセル壁の弾性パラメータ（シェルパラメータ（Ｓｐ））を求めることができる。
したがって、本例では上記計算式によって実証された内部気圧Ｐｇｏを測定装置によって求める構成である。
【００７５】
図２１は本例の測定装置の構成を示す。同図に示すように、測定装置７０は、顕微鏡７１、測定対象となるカプセルトナーが収納された試料を試料ステージ７２に収納し、ポンプ７３によって減圧及び加圧を行い、内部気圧を設定する。この内部気圧は、カプセルトナーの周囲環境であり、圧力計７４を確認することによって知ることができる。
【００７６】
上記測定装置７０を使用し、得られた内部気圧のデータを使って小径マイクロカプセルの周囲の圧力変化に対する粒径を測定する。例えば、上記顕微鏡７１の接眼レンズ７１ａに目をやり、実際に減圧前の粒径と減圧後の粒径を計測し、減圧に対する粒径の膨張率を測定する。また、実際に加圧前の粒径と加圧後の粒径を計測し、加圧に対する粒径の収縮率を測定する。
【００７７】
上記のように処理することによって、通常測定が困難であるカプセル壁の内部気圧Ｐｇｏを知ることができる。また、上記結果を前述の（４）式に代入し、更に弾性パラメータ（シェルパラメータ（Ｓｐ））を知ることもできる。
尚、本発明は上記測定装置に限る訳ではなく、顕微鏡７１や試料ステージ７２、ポンプ７３の配設構成も自由に設定可能である。
【００７８】
また、圧力媒質に水、又は顕色剤を分散させたオイル等を使用し、場合によっては界面活性剤を使用することによって、更にカプセル壁と液体の境界面における表面張力を測定することができる。上記実施形態から空気の場合の小径カプセル壁の弾性パラメータ（Ｓｐ）と内部気圧Ｐｇｏが分かっており、これらのデータは周囲媒質が何であろうと変わらない。これに対し、圧力媒質を液体とした場合、周囲圧力Ｐｏと粒径εＲｏを（３）式に代入すれば、表面張力係数σを求める式が得られる。
【００７９】
【数８】
【００８０】
マイクロカプセルを液中で取り扱う場合、カプセル壁と液体の界面の表面張力が気泡振動に及ぼす影響を知ることは困難である。しかし、上記場合、空気とターゲットになる圧力媒質の両方を測定することによってカプセル壁界面でのターゲット液体の表面の表面張力を知ることができる。
【００８１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によればマイクロカプセルに効率のよい超音波振動を生じさせる為の材料成分の特定を行い、更に中空マイクロカプセルの内部圧力の測定を可能とする測定装置を提案することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態のカラー画像形成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】印字制御部の具体的な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】気泡半径別振幅と周波数依存性を示す図である。
【図１０】小径カプセルに、更にブラック（Ｋ）の小径カプセルを含む場合の特性を示す図である。
【図１１】超音波照射を受けた場合の波形図である。
【図１２】超音波照射の為の出力パルスを示す図である。
【図１３】最大振幅の共振周波数の条件を設定する図である。
【図１４】周波数特性を示し、シェルパラメータ（Ｓｐ）の依存性を示す図である。
【図１５】周波数特性を示し、シェルパラメータ（Ｓｐ）の依存性を示す図である。
【図１６】最大振幅の共振周波数の条件を設定する図である。
【図１７】周波数特性を示し、シェルパラメータ（Ｓｐ）の依存性を示す図である。
【図１８】最大振幅の共振周波数の条件を設定する図である。
【図１９】超音波照射の為の出力パルスを示す図である。
【図２０】周波数に対する小径マイクロカプセルの振動特性を示す図である。
【図２１】測定装置の構成図であり、測定装置の全体構成を示す図である。
【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 測定装置
７１ 顕微鏡
７２ 試料ステージ
７３ ポンプ
７４ 圧力計
【発明の属する技術分野】
本発明は画像形成装置に係り、特に外部刺激により破壊可能なマイクロカプセルを用いた画像形成装置、及び該画像形成装置に使用されるマイクロカプセルの測定装置に関する。
【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。さらに、今日上記以外の方式のプリンタ装置（画像形成装置）も要望されている。
【０００３】
そこで、超音波振動の刺激により破壊可能なカプセル壁で囲繞されたマイクロカプセルを用い、このマイクロカプセルの内外に互いに混合されて発色反応を起こす反応性物質を分散させ、色成分情報に対応した所定の超音波刺激を付与することでマイクロカプセルのうちの所定のカプセル壁を破壊し、所定の反応性物質が互いに拡散混合して発色反応を起こし、印刷処理を行うカラー画像形成装置が提案されている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックに着色した互いに共振周波数の異なる４種の着色中空粒子を、回転する担持体の表面に均一に塗布するとともに帯電させ、超音波振動エネルギーを用いて所定の着色中空粒子を振動させて発色させると同時に普通紙上に転写して画像形成する方法が提案されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−５８８３３号公報（段落［００２２］〜［００４８］、図１〜９）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記方式において、マイクロカプセルの破壊は各色（例えば、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂ））毎に特定周波数の超音波振動を与え、破壊処理を行うが、充分な振動が付与できない場合もある。実際、画像形成装置において破壊するマイクロカプセルは１個ではなく、多数のマイクロカプセルに超音波振動を与える為、より振動効率のよいマイクロカプセルの構造や材料成分が望まれる。
【０００７】
一方、マイクロカプセル内に多数の小径マイクロカプセルを収納した場合の気泡を含む中空マイクロカプセルの振動特性の研究も行われている。この場合、カプセル内部の気体圧力を測定することが必要であるが、その測定は困難である。
そこで、本発明はマイクロカプセルに効率のよい超音波振動を生じさせる為の材料成分の特定を行い、更に中空マイクロカプセルの内部圧力の測定を可能とする測定装置を提案するものである。
【０００８】
【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、所定の刺激によって破壊可能なカプセル壁で囲繞された複数種の小径マイクロカプセルを支持材中に分散内包する大径マイクロカプセルから成り、互いに混合されて発色反応を起こす反応性物質の一方を前記各々の小径マイクロカプセル壁内側に分散し、前記反応性物質の他方を前記各々の小径マイクロカプセル壁外側に分散したマイクロカプセルトナーを用いる画像形成装置であって、前記小径マイクロカプセル内側に内包される発色反応をおこす反応物質は発色剤とオイル物質、乃至は分散剤との溶液であり、該内包溶液の粘度を１〜４０センチポアズ、望ましくは１〜２０センチポアズに設定する画像形成装置を提供することによって達成できる。
【０００９】
このように構成することにより、発色剤とオイル物質等で構成される内包溶液の粘度を上記１〜４０センチポアズに設定し、超音波振動が付与された際、最大の共振振動を生じさせ、小径マイクロカプセルのカプセル壁を効率よく破壊させる構成である。
【００１０】
上記課題は、請求項２に記載した発明によれば、所定の刺激によって破壊可能なカプセル壁で囲繞された複数種の小径マイクロカプセルを支持材中に分散内包する大径マイクロカプセルから成り、互いに混合されて発色反応を起こす反応性物質の一方を前記各々の小径マイクロカプセル壁内側に分散し、前記反応性物質の他方を前記各々の小径マイクロカプセル壁外側に分散したマイクロカプセルトナーを用いる画像形成装置であって、前記小径マイクロカプセルを分散内包する支持材は前記発色反応をおこす反応物質の他方となる顕色剤をオイル物質、乃至は分散剤中に溶解した溶液であり、該支持材溶液の粘度を１〜４０センチポアズ、望ましくは１〜２０センチポアズに設定する画像形成装置を提供することによって達成できる。
【００１１】
本発明は、小径マイクロカプセルの外周の支持材の構成であり、顕色剤とオイル物質等で構成される内包液体の粘度を上記と同様１〜４０センチポアズに設定し、超音波振動が付与された際、最大の共振振動を生じさせ、小径マイクロカプセルのカプセル壁を効率よく破壊する構成である。
【００１２】
上記課題は、請求項３に記載した発明によれば、所定の刺激によって破壊可能なカプセル壁で囲繞された複数種の小径マイクロカプセルを支持材中に分散内包する大径マイクロカプセルから成り、互いに混合されて発色反応を起こす反応性物質の一方を前記各々の小径マイクロカプセル壁内側に分散し、前記反応性物質の他方を前記各々の小径マイクロカプセル壁外側に分散したマイクロカプセルトナーを用いる画像形成装置であって、前記小径マイクロカプセル内側に内包される発色反応をおこす反応物質は発色剤とオイル物質、乃至は分散剤との溶液であり、該内包溶液の粘度を１〜４０センチポアズ、望ましくは１〜２０センチポアズに設定し、前記小径マイクロカプセルを分散内包する支持材は前記発色反応をおこす反応物質の他方となる顕色剤をオイル物質、乃至は分散材中に溶解した溶液であり、該支持材溶液の粘度を１〜４０センチポアズ、望ましくは１〜２０センチポアズに設定する画像形成装置を提供することによって達成できる。
【００１３】
本発明は、小径マイクロカプセルの内包溶液、及び外周の支持材溶液の両方の構成を含むものであり、このように構成することによっても、超音波振動が付与された際、最大の共振振動を生じさせ、小径マイクロカプセルのカプセル壁を更に効率よく破壊することができる。
【００１４】
上記課題は、請求項４に記載した発明によれば、所定の刺激によって破壊可能なカプセル壁で囲繞された複数種の中空マイクロカプセルを支持材中に分散内包する大径マイクロカプセルから成り、互いに混合されて発色反応を起こす反応性物質の一方を前記各々の中空マイクロカプセル壁内側に分散し、前記反応性物質の他方を前記各々の中空マイクロカプセル壁外側に分散したマイクロカプセルトナーを収納する試料ステージと、該試料ステージ内の気圧を可変する気圧可変手段と、該気圧可変手段によって可変された気圧状態で前記中空マイクロカプセルの粒径を測定し、前記試料ステージの気圧の情報から中空マイクロカプセルの内部圧力を測定する測定手段とを有するマイクロカプセルの測定装置を提供することによって達成できる。
【００１５】
本発明は、中空マイクロカプセルの内部気体圧力を測定する測定装置を提供するものであり、このように構成することにより、通常測定が困難であるカプセル壁の内部気圧を知ることができ、更にマイクロカプセルの弾性パラメータを知ることもできる。
【００１６】
請求項５の記載は、請求項４に記載した発明について、前記中空マイクロカプセルの内部気圧に基づいて、該中空マイクロカプセルのカプセル壁の弾性パラメータを計算する構成である。
【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。
＜第１の実施形態＞
図１は本実施形態の画像形成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画像形成装置は、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】
本例の画像形成装置は画像形成部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に残留する残留トナーを除去する。
【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。尚、カプセルトナー現像ローラ２５による現像処理については図面を用いて後述する。
【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支持材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。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４４ａを内包し、小径カプセル壁４３の外側を顕色剤４５ａが覆っている。
【００２８】
また、小径マイクロカプセル４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｙ、４１Ｋ内には上記発色剤４４ａの他にオイル物質４４ｂも内包され、後述する粘度の内包液体を構成している。一方、小径マイクロカプセル４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｙ、４１Ｋの外周（支持材４２部分）においても、上記顕色剤４５ａと共に後述する粘度を付与する為のオイル物質４５ｂが分散されている。このように小径マイクロカプセル４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｙ、４１Ｋの内側と外側にオイル物質４４ｂ、４５ｂを含ませることによって、小径マイクロカプセルを振動させる際に一定の粘度を持たせ、前述の超音波振動を効率よく生成する構成である。
【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。
以上の構成において、以下に本例の処理動作を説明する。
【００３７】
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】
次に、前述の小径カプセル壁４３を破壊する為に使用する超音波について説明する。
前述のようにカプセルトナーＴを発色させる際、小径マイクロカプセル４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｙ、４１Ｋ内の小径カプセル壁４３を破壊する。この場合、特定の共振周波数の超音波を照射し、小径カプセル壁４３を伸張、膨張を複数回繰り返すことによって亀裂を生じさせ、最終的に破壊に導くものである。
【００４５】
先ず、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、更に液体の粘度をη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。
【００４６】
【数１】
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。
また、共振周波数は以下の式によって計算される。
【００４８】
上記設定による実験を多数回繰り返すことによって、最大振幅が５０％以上膨張すると小径カプセル壁４３に亀裂が生じることが確認された。したがって、同図に示すように、膨張率が６０％を超える周波数（共振周波数）を持つ超音波を照射することによって小径カプセル壁４３を破壊し、発色剤４４と顕色剤４５を混合反応させて、発色させることができる。
【００４９】
尚、図９では小径マイクロカプセル４１Ｍに照射する共振周波数を４１ｆ−ｍで示し、小径マイクロカプセル４１Ｃに照射する共振周波数を４１ｆ−ｃで示し、小径マイクロカプセル４１Ｙに照射する共振周波数を４１ｆ−ｙで示す。
一方、図１０は小径マイクロカプセル４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｙに、更にブラック（Ｋ）の小径マイクロカプセル４１Ｋを含む場合の特性を示す。この場合、同図から分かるように、上記３種の共振周波数と異なる共振周波数４１ｆ−ｋの設定を行い、ブラック（Ｋ）を加えた４種の小径マイクロカプセル４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｙ、４１Ｋを選択的に破壊することができる。
【００５０】
また、図１１は上記超音波照射によって小径マイクロカプセル４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｙ、４１Ｋが振動する状態を示す図であり、横軸は時間軸を示す。入力した超音波は前述の式（１）に示すように、振動する粗密波として小径カプセル壁４３に出力され、その周期に対応して小径カプセル壁４３の外径が変動する。
【００５１】
同図に示すように、入力する超音波の影響は順次大きくなり、第１波より直ちに最大振幅になるのではなく、数波の入力によって最大振幅に達する。したがって、最適かつ効果的な振動を得る為、各小径カプセル壁４３には少なくとも数波が必要であり、多くの実験から４〜６波の照射によって最大振幅に達することが分かった。そこで、本実施形態では各小径マイクロカプセル４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｙ、４１Ｋに対する超音波照射は少なくとも上記波数分供給される。
【００５２】
さらに、図１１からも分かるように、共振周波数Ｒｔ−１の場合と、非共振周波数Ｒｔ−２では振動レベルが極端に異なる。したがって、各小径マイクロカプセル４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｙ、４１Ｋに対応する共振周波数を照射することによる、他の小径マイクロカプセル４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｙ、４１Ｋに与える影響は極めて小さく、ターゲットとなる小径マイクロカプセル４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｙ、４１Ｋに短時間共振周波数を与えることによって、選択的に効率よくターゲットとなる小径カプセルを破壊することができる。
【００５３】
尚、図１２は超音波照射の為の出力パルスを示す図であり、上記説明の如く単発の出力ではなく、効果的に小径カプセル壁４３を破壊する為、例えば画素単位当たり数波（同図の例では４波）の超音波照射を行う。
次に、上記計算式に基づいて、更に種々の実験から超音波の共振周波数条件を検討し、より選択的な材料構成、発色プロセスを実現する。
【００５４】
図１３は上記式（４）を使用して、小径カプセル壁４３を破壊する際の他の条件を示すものである。本例ではカプセル半径（Ｒｏ）の他、シェルパラメータ（Ｓｐ）の条件を加えた。また、同図に示す具体的な数値から、同図の最下欄に示す最大振幅周波数ｆを得ることができる。例えば、マゼンダ（Ｍ）の小径カプセル４１Ｍの場合、小径マイクロカプセル４１Ｍのカプセル半径（Ｒｏ）を１．０μｍとし、小径カプセル壁４３の弾性パラメータ（シェルパラメータ（Ｓｐ））を０．５とした場合、振動の変化は図１４の特性４１ｆ−ｍとなり、この場合の最大振幅周波数ｆは７．０ＭＨｚとなる。
【００５５】
同様に、シアン（Ｃ）の小径カプセル４１Ｃの場合、小径カプセル４１Ｃのカプセル半径（Ｒｏ）を１．０μｍとし、小径カプセル壁４３の弾性パラメータ（シェルパラメータ（Ｓｐ））を２とした場合、振動の変化は図１４の特性４１ｆ−ｃとなり、この場合の最大振幅周波数ｆは１１．０ＭＨｚとなる。
【００５６】
尚、イエロー（Ｙ）の小径カプセル４１Ｙについても同様であり、図１３に示す条件に基づいて、最大共振周波数（４．０ＭＨｚ）を得ることができる。尚、図１５はこの場合の特性（シェルパラメータの依存性）を示す。
一方、図１６は、更にブラック（Ｋ）を加えた場合の例であり、図１７の周波数特性となる。また、カプセルのシェルパラメータ（Ｓｐ）を条件に加えた場合も、図１８から分かるように、共振周波数Ｒｔ−１の場合と、非共振周波数Ｒｔ−２では振動レベルが極端に異なり、他の小径マイクロカプセルに影響を与えることなく、選択的に効率よくターゲットとなる小径マイクロカプセル４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｙ、４１Ｋを破壊することができる。
【００５７】
また、図１９に示すように、本例においても単発の出力ではなく、効果的に小径カプセル壁４３を破壊する為、画素単位当たり数波（同図の例では４波）の超音波照射を行う。
次に、小径マイクロカプセル４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｙ、４１Ｋの内包液体の粘度、及び外周に位置する支持材の粘度がカプセル壁の破壊にどの様な影響を与えるか検討する。
【００５８】
図２０は周波数を可変して前述の小径マイクロカプセル４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｙ、４１Ｋに超音波振動を付与した場合のカプセル振動の特性を示す。具体的には、各種周波数に対するカプセル壁の膨張率（Ｒｍａｘ（膨張時の小径マイクロカプセルの粒径）／Ｒｏ（小径マイクロカプセルの粒径）を示し、粘度を異ならせた場合の膨張率を示す。尚、同図において、内外粘度１、１０、２０、３０、４０、５０（ｃｐ（センチポアズ））は、小径マイクロカプセルの内包液体の粘度、及び外周の支持材の粘度を示す。尚、同図に示すＡの特性は、１５０ＫＰａ（キロパスカル）の音圧を与えた場合であり、Ｂの特性は、５０ＫＰａ（キロパスカル）の音圧を与えた場合である。
【００５９】
同図から、何れの場合もピークを呈するのは、粘度が１〜４０（ｃｐ）の場合であり、１００ＫＨｚ近傍に最大膨張率が発生する。これは、上記（４）式で示す共振周波数近辺であり、この共振周波数を最大限利用してカプセル壁の破壊を行うことが最も効果的である。
【００６０】
したがって、本例においては粘度が１〜４０（ｃｐ）の設定を行う。特に、好ましくは１〜２０（ｃｐ）の粘度設定を行う。具体的には、小径マイクロカプセルの内部に使用する内包液体の粘度を上記設定値にする。この為、前述のオイル物質４４ｂの選択を行う。また、発色剤４４ａとオイル物質４４ｂの比率の調整等も行う。一方、小径マイクロカプセルの外周に使用する支持材の粘度を上記設定値にする。この為、オイル物質４５ｂの選択を行う。
【００６１】
以上のように構成することにより、小径マイクロカプセルのカプセル壁に超音波振動を与え、カプセル壁を効率よく破壊することができる。
尚、上記実施形態の説明では、小径マイクロカプセルの内包液体のオイル物質４４ｂを含めたが、適切な分散材を含める構成としてもよい。また、小径マイクロカプセルの外側の支持材についても、適切な分散材を含める構成としてもよい。
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００６２】
本例は、従来困難であった中空マイクロカプセルの内部気体圧力を測定する測定装置を提供するものである。以下、具体的に説明する。
一般的に、カプセル壁の運動に対して、壁面に作用する単位面積当たりの力Ｐは以下の計算式で表すことができる。
【００６３】
【数２】
また、カプセル壁が静止状態の場合（粒径に時間的変化がない場合）、粒径を表すＲの時間積分項は０となり、カプセル壁に作用する力も平衡し（０となり）、上記（６）式は以下のようになる。
【００６５】
【数３】
また、充分な時間をかけて減圧、及び昇圧を行うと、周囲媒質との摩擦も無くなり次式を得る。
【００６７】
【数４】
さらに、空気中か否かによって表面張力σも０となる。尚、何らかの値を持っていても実質的には変わらない。このことを踏まえて上記式を簡略化すると、以下の式を得る。
【００６９】
【数５】
小径カプセル壁４３の弾性パラメータ（シェルパラメータ（Ｓｐ））が一定となる領域で圧力変化に対する粒径変化量を複数組取ることにより、弾性パラメータ（シェルパラメータ（Ｓｐ））を除いた関係式を得ることができる。周囲圧力Ｐαに対する粒径をαＲｏとし、周囲圧力Ｐβに対する粒径をβＲｏとすると、次式が成り立つ。
【００７１】
【数６】
上記式から未知数はＰｇｏのみとなり、内部気圧Ｐｇｏを求めることができる。
【００７３】
【数７】
このように、上記内部気圧Ｐｇｏが求まると、この内部気圧Ｐｇｏを上記（９）式に代入し、カプセル壁の弾性パラメータ（シェルパラメータ（Ｓｐ））を求めることができる。
したがって、本例では上記計算式によって実証された内部気圧Ｐｇｏを測定装置によって求める構成である。
【００７５】
図２１は本例の測定装置の構成を示す。同図に示すように、測定装置７０は、顕微鏡７１、測定対象となるカプセルトナーが収納された試料を試料ステージ７２に収納し、ポンプ７３によって減圧及び加圧を行い、内部気圧を設定する。この内部気圧は、カプセルトナーの周囲環境であり、圧力計７４を確認することによって知ることができる。
【００７６】
上記測定装置７０を使用し、得られた内部気圧のデータを使って小径マイクロカプセルの周囲の圧力変化に対する粒径を測定する。例えば、上記顕微鏡７１の接眼レンズ７１ａに目をやり、実際に減圧前の粒径と減圧後の粒径を計測し、減圧に対する粒径の膨張率を測定する。また、実際に加圧前の粒径と加圧後の粒径を計測し、加圧に対する粒径の収縮率を測定する。
【００７７】
上記のように処理することによって、通常測定が困難であるカプセル壁の内部気圧Ｐｇｏを知ることができる。また、上記結果を前述の（４）式に代入し、更に弾性パラメータ（シェルパラメータ（Ｓｐ））を知ることもできる。
尚、本発明は上記測定装置に限る訳ではなく、顕微鏡７１や試料ステージ７２、ポンプ７３の配設構成も自由に設定可能である。
【００７８】
また、圧力媒質に水、又は顕色剤を分散させたオイル等を使用し、場合によっては界面活性剤を使用することによって、更にカプセル壁と液体の境界面における表面張力を測定することができる。上記実施形態から空気の場合の小径カプセル壁の弾性パラメータ（Ｓｐ）と内部気圧Ｐｇｏが分かっており、これらのデータは周囲媒質が何であろうと変わらない。これに対し、圧力媒質を液体とした場合、周囲圧力Ｐｏと粒径εＲｏを（３）式に代入すれば、表面張力係数σを求める式が得られる。
【００７９】
【数８】
マイクロカプセルを液中で取り扱う場合、カプセル壁と液体の界面の表面張力が気泡振動に及ぼす影響を知ることは困難である。しかし、上記場合、空気とターゲットになる圧力媒質の両方を測定することによってカプセル壁界面でのターゲット液体の表面の表面張力を知ることができる。
【００８１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によればマイクロカプセルに効率のよい超音波振動を生じさせる為の材料成分の特定を行い、更に中空マイクロカプセルの内部圧力の測定を可能とする測定装置を提案することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態のカラー画像形成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】印字制御部の具体的な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】気泡半径別振幅と周波数依存性を示す図である。
【図１０】小径カプセルに、更にブラック（Ｋ）の小径カプセルを含む場合の特性を示す図である。
【図１１】超音波照射を受けた場合の波形図である。
【図１２】超音波照射の為の出力パルスを示す図である。
【図１３】最大振幅の共振周波数の条件を設定する図である。
【図１４】周波数特性を示し、シェルパラメータ（Ｓｐ）の依存性を示す図である。
【図１５】周波数特性を示し、シェルパラメータ（Ｓｐ）の依存性を示す図である。
【図１６】最大振幅の共振周波数の条件を設定する図である。
【図１７】周波数特性を示し、シェルパラメータ（Ｓｐ）の依存性を示す図である。
【図１８】最大振幅の共振周波数の条件を設定する図である。
【図１９】超音波照射の為の出力パルスを示す図である。
【図２０】周波数に対する小径マイクロカプセルの振動特性を示す図である。
【図２１】測定装置の構成図であり、測定装置の全体構成を示す図である。
【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 測定装置
７１ 顕微鏡
７２ 試料ステージ
７３ ポンプ
７４ 圧力計
Claims (5)
- 所定の刺激によって破壊可能なカプセル壁で囲繞された複数種の小径マイクロカプセルを支持材中に分散内包する大径マイクロカプセルから成り、互いに混合されて発色反応を起こす反応性物質の一方を前記各々の小径マイクロカプセル壁内側に分散し、前記反応性物質の他方を前記各々の小径マイクロカプセル壁外側に分散したマイクロカプセルトナーを用いる画像形成装置であって、
前記小径マイクロカプセル内側に内包される発色反応をおこす反応物質は発色剤とオイル物質、乃至は分散剤との溶液であり、該内包溶液の粘度を１〜４０センチポアズ、望ましくは１〜２０センチポアズに設定することを特徴とする画像形成装置。 - 所定の刺激によって破壊可能なカプセル壁で囲繞された複数種の小径マイクロカプセルを支持材中に分散内包する大径マイクロカプセルから成り、互いに混合されて発色反応を起こす反応性物質の一方を前記各々の小径マイクロカプセル壁内側に分散し、前記反応性物質の他方を前記各々の小径マイクロカプセル壁外側に分散したマイクロカプセルトナーを用いる画像形成装置であって、
前記小径マイクロカプセルを分散内包する支持材は前記発色反応をおこす反応物質の他方となる顕色剤をオイル物質、乃至は分散材中に溶解した溶液であり、該支持材溶液の粘度を１〜４０センチポアズ、望ましくは１〜２０センチポアズに設定することを特徴とする画像形成装置。 - 所定の刺激によって破壊可能なカプセル壁で囲繞された複数種の小径マイクロカプセルを支持材中に分散内包する大径マイクロカプセルから成り、互いに混合されて発色反応を起こす反応性物質の一方を前記各々の小径マイクロカプセル壁内側に分散し、前記反応性物質の他方を前記各々の小径マイクロカプセル壁外側に分散したマイクロカプセルトナーを用いる画像形成装置であって、
前記小径マイクロカプセル内側に内包される発色反応をおこす反応物質は発色剤とオイル物質、乃至は分散剤との溶液であり、該内包溶液の粘度を１〜４０センチポアズ、望ましくは１〜２０センチポアズに設定し、
前記小径マイクロカプセルを分散内包する支持材は前記発色反応をおこす反応物質の他方となる顕色剤をオイル物質、乃至は分散材中に溶解した溶液であり、該支持材溶液の粘度を１〜４０センチポアズ、望ましくは１〜２０センチポアズに設定する画像形成装置。 - 所定の刺激によって破壊可能なカプセル壁で囲繞された複数種の中空マイクロカプセルを支持材中に分散内包する大径マイクロカプセルから成り、互いに混合されて発色反応を起こす反応性物質の一方を前記各々の小径マイクロカプセル壁内側に分散し、前記反応性物質の他方を前記各々の小径マイクロカプセル壁外側に分散したマイクロカプセルトナーを収納する試料ステージと、
該試料ステージ内の気圧を可変する気圧可変手段と、
該気圧可変手段によって可変された気圧状態で前記中空マイクロカプセルの粒径を測定し、該測定結果と前記試料ステージの気圧情報から前記中空マイクロカプセルの内部気圧を測定する測定手段と、
を有することを特徴とする測定装置。 - 前記中空マイクロカプセルの内部気圧に基づいて、該中空マイクロカプセルのカプセル壁の弾性パラメータを計算することを特徴とする請求項４記載の測定装置。
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2003
- 2003-05-22 JP JP2003145450A patent/JP2004347893A/ja not_active Withdrawn
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