JP4240627B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電界制御による画像形成において、形成される画像のエッジ部分を明確にして、シャープで高精細な印字が可能な画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アレイ状に配置した電極により記録媒体を挟んで画像情報に基づいて電圧を印加しながら相対的に移動し、記録媒体に印加した電界により画像を形成する画像形成装置では、電界を印加するための電極の配置により記録媒体において形成される画像の密度が決定される。従って、電極の配置密度は密であるほど、高精細な画像が形成できるのが原則である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電極を密に配置した場合、１つの画素に電圧を印加するために対向させた１対の電極と、隣接する画素を印加するための他の１対の電極との距離が接近することになる。この場合、隣接する電極間の距離が、対向する電極間の距離に対して短いと、隣接する電極との間で電界が干渉し、印加した電圧により形成された電気力線が乱れる。そのため画素のエッジ部分が明確に再現できなくなりシャープに画像を形成することができないという問題があった。
【０００４】
一方、隣接する電極の間の距離を大きくすれば、隣接する電極間で電界の干渉は起きないが、電極の配置密度が疎になって高精細な画像を形成できないばかりか、あまり距離が大きければ、隣接する電極間に電界制御できない部分が発生し印字できない領域が生じてしまうという問題があった。
【０００５】
この発明は上記課題を解決するものであり、エッジ部分が明確でシャープな画像を形成できる画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
【０００８】
【０００９】
【００１０】
この目的を達成するために、請求項１に係る発明の画像形成装置では、記録媒体の表裏を挟むように対向して配置した複数対の電極を直線状に配列した第１電極アレイと、前記直線の方向において前記第１電極アレイの複数対の電極の位置と同じ位置に、複数対の電極を直線状に配列した第２電極アレイと、電極又は前記記録媒体を、前記直線と直交する所定の方向に相対的に移動させる移動手段と、前記第１電極アレイの複数対の電極のうち、上を陽極、下を陰極とする電極のみを印加し、前記第２電極アレイの複数対の電極のうち、上を陰極、下を陽極とする電極のみを印加するための制御部とを備え、前記第１電極アレイと前記第２電極アレイとの間の前記所定方向における距離が、前記１対となる電極間の距離よりも大きく、前記第１電極アレイと同一列の電極アレイに属する隣合う１対の電極間の距離が、前記１対となる電極間の距離よりも小さく前記複数対の電極が配置され、前記第２電極アレイと同一列の電極アレイに属する隣合う１対の電極間の距離が、前記１対となる電極間の距離よりも小さく前記複数対の電極が配置されることを特徴とする。
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る画像形成装置を好ましい１の実施の形態である画像形成装置１により、添付図面を参照して説明する。ここで、図１は、本実施の形態の画像形成装置１の構成の概略を示す模式図である。まず最初に、図１に基づいて本実施の形態の画像形成装置１の構成についての概略を説明する。
【００１５】
図１に示すように、画像形成装置１は、記録媒体ＰＰを表裏から挟んで搬送する２対の搬送ローラ５１を有する移動手段である記録媒体搬送部５が備えられる。また、この２対の搬送ローラ５１の間に配置され、記録媒体ＰＰの表示面側（図１上側）に接触又は近接して電圧を印加する上電極部２と、記録媒体ＰＰの裏面側（図１下側）に接触又は近接して電圧を印加する下電極部３とが備えられる。そして、上電極部２及び下電極部３に配線８により接続され、電極２２，３２に画像データに基づいて変調された電圧を印加する制御部４とが備えられて構成されている。
【００１６】
記録媒体搬送部５は、駆動モータ９備える。この駆動モータ９、制御部４のコンピュータ１０からの制御信号により制御部４のモータ駆動回路７からの駆動信号により制御されて回転される。この回転が１対の搬送ローラ５１，５１に伝達され、搬送ローラ５１，５１は図１に示すように、記録媒体ＰＰを挟持しながら連れ回って、記録媒体ＰＰを搬送方向であるＸ方向（図１左方向）に搬送する。同様に他の１対の搬送ローラ５１，５１も駆動モータに駆動されて同期して回転し、記録媒体ＰＰを搬送する。
【００１７】
上電極部２は、多数の微小なステンレススチール等の金属片あるいは金属薄膜からなる電極２２が、搬送される記録媒体ＰＰの表面側の画素に対応した位置に接触又は近接可能に配置にされ、記録媒体ＰＰの搬送方向Ｘに垂直に（図１において紙面に垂直に）、つまり記録媒体ＰＰの幅方向に、直線状に電極アレイ２１として並べられて配置される。また、下電極部３は、上電極部２と同様な構成とされて、上電極部２のそれぞれの電極２２に対応した電極３２を備える。従って、本実施の形態では、この電極アレイ２１，３１により記録媒体ＰＰの幅方向を一括して画素ごとに電界を印加して画像形成しながら記録媒体ＰＰをＸ方向に移動させて走査し、ページ全体の画像を形成するいわゆるページプリンタと同様な構成とされている。
【００１８】
ここで、本実施の形態１の画像形成装置１に用いられる記録媒体ＰＰについて説明する。図１４は、記録媒体ＰＰの構成を示す模式断面図である。図１５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、マイクロカプセルＰ１０の変化の様子を表す図である。
【００１９】
図１４に示すように記録媒体ＰＰは、多数のマイクロカプセルＰ１０を面状に配列し、マイクロカプセルＰ１０間の間隙を可撓性を有する可撓性媒体Ｐ１２で充填して板状の帯電表示層Ｐ３を形成して構成される。
【００２０】
このように構成された記録媒体ＰＰは、図１に示すように、画像形成装置１に配設された上電極部２、下電極部３に挟まれ、帯電表示層Ｐ３に画像情報に基づいて画素単位で電界が印加されることにより、マイクロカプセルＰ１０の内部に多数封入された帯電特性及び色の異なる２種類の帯電粒子Ｐ２ａ，Ｐ２ｂ（図１５参照）が移動し、図１４の上側の表示面に所望の画像を表示させるものである。以下、この記録媒体ＰＰの構成を詳細に説明する。
【００２１】
ここで、図１５（Ａ）は、本実施の形態の記録媒体ＰＰにおける電界が印加される前のマイクロカプセルＰ１０の構造を示す模式図である。マイクロカプセルＰ１０は、球状の透明な外殻部Ｐ５に中に、液体分散媒Ｐ４に帯電粒子Ｐ２ａ、Ｐ２ｂを分散させた分散系を内包する構造となっている。
【００２２】
次に、マイクロカプセルＰ１０の製造方法の概略について説明する。マイクロカプセル化の方法としては、既に、当業界において公知の技術となっている方法で作製することが可能である。例えば、米国特許第２８００４５７号、同第２８００４５８号明細書等に示されるような水溶液からの相分離法、特公昭３８−１９５７４号、特公昭４２−４４６号、特公昭４２−７７１号公報等に示されるような界面重合法、特公昭３６−９１６８号、特開昭５１−９０７９号公報等に示されるモノマーの重合によるイン・サイチュ（ｉｎ−ｓｉｔｕ）法、英国特許第９５２８０７号、同第９６５０７４号明細書に示される融解分散冷却法等があるが、これらに限定されるものではない。本実施の形態のマイクロカプセルＰ１０の製造方法は、界面重合法により行っており、以下この場合に基づいてマイクロカプセルＰ１０の製造方法を説明する。
【００２３】
マイクロカプセルＰ１０の外殻部Ｐ５の形成材料としては、前記カプセル製造方法にて外殻部Ｐ５が作製可能であれば、無機物質でも有機物質でもよいが、光を十分に透過させるような材質が好ましい。具体例としては、ゼラチン、アラビアゴム、デンプン、アルギン酸ソーダ、ポリビニルアルコール、ポリエチレン、ポリアミド、ポリエステル、ポリウレタン、ポリユリア、ポリスチレン、ニトロセルロース、エチルセルロース、メチルセルロース、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂、尿素−ホルムアルデヒド樹脂等、及びこれらの共重合物等が挙げられる。
【００２４】
図１５（Ａ）に示すマイクロカプセルＰ１０の粒子径Ｄは、高解像度の表示装置を実現するためには、理論的には小さいほど好ましいといえるが、帯電粒子Ｐ２ａ，Ｐ２ｂを内包する構造であるため、実際には、約５μｍ以上、約２００μｍ以下であることが望ましい。本実施の形態の記録媒体ＰＰでは、２種類の帯電粒子は分散剤と共に約３０〜１００μｍのマイクロカプセルに封入させている。
【００２５】
帯電粒子Ｐ２ａ，Ｐ２ｂは、染料または顔料を分散した有機化合物や、顔料などの無機化合物が挙げられる。
【００２６】
染料としては、以下のようなものがある。従来から油性インク組成物に用いられている染料であればどれでも使用可能であるが、アゾ染料、金属錯塩染料、ナフール染料、アントラキノン染料、インジゴ染料、カーボニウム染料、キノイミン染料、シアニン染料、キノリン染料、ニトロ染料、ニトロソ染料、ベンゾキノン染料、ナフトキノン染料、ナフタルイミド染料、ペノリン染料、フタロシアニン染料、等の油溶性染料が好ましく、これらの染料は、組み合わせて使用することも可能である。
【００２７】
また、顔料としては、以下のようなものが使用できる。日本で通用する有機顔料の通称名として、黄色では、Ｈａｎｓａ Ｙｅｌｌｏｗ、Ｂｅｎｚｉｎｅ Ｙｅｌｌｏｗ等が使用できる。赤色では、Ｐａｒｍａｎｅｎｔ Ｒｅｄ、ｂｅｎｚｉｎｅ ｏｒａｎｇｅ、ｐｙｒａｚｏｌｏｎｅ ｏｒａｎｇｅ、ｖｕｌｃａｎ ｏｒａｎｇｅ、ｏｒａｎｇｅ ｌａｋｅ、ｐａｒａ ｒｅｄ、ｌａｋｅ ｒｅｄ、ｔｏｌｕｉｄｉｎｅ ｒｅｄ、ｂｒｉｌｌ ｆａｓｔ ｓｃａｒｌｅｔ、ｂｒｉｌｌ ｃａｒｍｉｎｅ、ｂｒｉｌｌ ｓｃａｒｌｅｔ、ｂｏｒｄｏ、ｗａｔｃｈｕｎｇ ｒｅｄ、ｌｉｔｈｏｌ ｒｅｄ、ｂｏｎ ｍａｒｏｏｎ、ｌａｋｅ ｂｏｒｄｏ、ｒｈｏｄａｍｉｎｅ、ｍａｄｄｅｒ ｌａｋｅ等が使用できる。紫色では、ｒｈｏｄａｍｉｎｅ ｂ ｌａｋｅ、ｄｉｏｘａｚｉｎｅ ｖｉｏｌｅｔ、ｃｒｙｓｔａｌ ｖｉｏｌｅｔ ｌａｋｅ等が使用できる。青色では、ｖｉｃｔｏｒｉａ ｐｕｒｅ ｂｌｕｅ ｌａｋｅ、ｖｉｃｔｏｒｉａ ｂｌｕｅ ｌａｋｅ、ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ ｂｌｕｅ、ｆａｓｔ ｓｋｙ ｂｌｕｅ、ｔｈｒｅｎｅ ｂｌｕｅ ｒｓ等が使用できる。緑色では、ｄｉａｍｏｎｄ ｇｒｅｅｎ ｌａｋｅ、ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ ｇｒｅｅｎ、ｐｉｇｍｅｎｔ ｇｒｅｅｎ ｂ、ｇｒｅｅｎ ｇｏｌｄ等が使用できる。黒色では、ｄｉａｍｏｎｄ ｂｌａｃｋが使用できる。
【００２８】
また、無機顔料としては以下のようなものが使用できる。黒色では、カーボンブラック等が使用でき、白色では、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化鉛、酸化すずなどが使用できる。
【００２９】
有機化合物としては、以下のような合成樹脂、合成ワックスなどの合成物や、天然ワックスなどが使用できる。
【００３０】
合成樹脂、合成ワックスとして、その出発モノマーにメチルアクリレート、エチルアクリレート、ｎ−ブチルアクリレート、ｉｓｏ−ブチルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、ｎ−ブチルメタクリレート、ｉｓｏ−ブチルメタクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート、ステアリルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、ｎ−プロピルビニルエーテル、ｉｓｏ−ブチルビニルエーテル、ｎ−ブチルビニルエーテル、スチレン、α−メチルスチレン、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、酢酸ビニル、塩化ビニル、塩化ビニリデン、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、エチレン、プロピレン、イソプレン、クロロプレン、ブタジエン等を使用することが可能である。
【００３１】
更に、前記モノマーには、カルボキシル基、水酸基、メチロール基、アミノ基、酸アミド基、グリシジル基等の官能基を有するモノマーが混合されても良い。カルボキシル基を有するものはアクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸等、水酸基を有するものはβ−ハイドロキシエチルアクリレート、β−ハイドロキシエチルメタクリレート、β−ハイドロキシプロピルアクリレート、β−ハイドロキシプロピルメタアクリレート、アリルアルコール等、メチロール基を有するものはＮ−メチロールアクリルアミド、Ｎ−メチロールメタクリルアミド等、アミノ基を有するものはジメチルアミノエチルアクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート等、酸アミド基を有するものはアクリルアミド、メタクリルアミド等、グリシジル基を有するものはグリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、グリシジルアリルエーテル等が例示される。また、これらのモノマーを単体、または、複数のモノマーを混合して使用することが可能である。
【００３２】
天然ワックスとしては、以下のような植物系、動物系、鉱物系、石油系ワックスなどが使用できる。
【００３３】
植物系ワックスとして、キャンデリラワックス、カルナバワックス、ライスワックス、木ろう、ホホバ油などが使用できる。動物系ワックスとしては、みつろう、ラノリン、鯨ろうなどが、鉱物系ワックスとしては、モンタンワックス、オゾケライト、セレシンなどが、石油ワックスとして、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラタムなどがそれぞれ使用できる。
【００３４】
次に、液体分散媒Ｐ４としては、少なくとも高絶縁性、無色透明性が求められ、水、アルコール類、各種エステル、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、四環式炭化水素、ハロゲン化炭化水素等のほか、天然または合成の各種の油などを使用できる。
【００３５】
分散系を生成するには、まず液体分散媒Ｐ４にプラスの帯電極性を持つ黒色の帯電粒子Ｐ２ａとマイナスの帯電極性を持つ白色の帯電粒子Ｐ２ｂとを均一分散させる。更に、この分散液と、界面活性剤を添加した蒸留水を撹拌混合させ、分散液のエマルジョンを作製する。分散液エマルジョンの大きさは、撹拌速度、または、乳化剤、界面活性剤の種類と量とにより所望の大きさに調節される。また、必要に応じて１種類以上の乳化剤、界面活性剤、電解質、潤滑剤、安定化剤などを適宜添加することができる。
【００３６】
このとき、帯電粒子Ｐ２ａ，Ｐ２ｂは、体積平均粒子径／個数平均粒子径で表される粒度分布の分散度が約２以下であることが好ましい。
【００３７】
また、図１５（Ａ）に示す帯電粒子Ｐ２ａ，Ｐ２ｂの平均粒子径ｄは、マイクロカプセルＰ１０の粒子径に対し約１／１０００以上、約１／５以下であることが好ましい。粒子径がマイクロカプセルＰ１０の約１／５以上である帯電粒子Ｐ２ａ，Ｐ２ｂを内包したマイクロカプセルＰ１０では、電界を印加して画像形成する際に、極性の異なる帯電粒子Ｐ２ａ、Ｐ２ｂがお互いの泳動の妨げとなり、応答速度が極端に低下する。また、粒子径がマイクロカプセルＰ１０の約１／１０００以下である帯電粒子Ｐ２ａ，Ｐ２ｂは、マイクロカプセルＰ１０内で凝集してしまい、電界に対する応答性の低下や、表示ムラを引き起こしてしまう。本実施の形態の記録媒体ＰＰにおいては、微粒子は平均粒子径約１〜１０μｍであり、黒いプラスの帯電粒子Ｐ２ａと、白いマイナスの帯電粒子Ｐ２ｂの２種類が用いられている。
【００３８】
帯電粒子Ｐ２ａ，Ｐ２ｂの量は、マイクロカプセルＰ１０中において、帯電粒子Ｐ２ａ，Ｐ２ｂの体積が、前記マイクロカプセルＰ１０の容積に対し、各々約１．５％以上、約２５％以下であり、且つマイクロカプセルＰ１０に内包されているすべての帯電粒子Ｐ２ａ，Ｐ２ｂの体積の総和が、マイクロカプセルＰ１０の容積に対して各々約１．５％以上、約５０％以下であるように調整することが好ましい。
【００３９】
マイクロカプセルＰ１０に内包される帯電粒子Ｐ２ａ，Ｐ２ｂの体積が、マイクロカプセルＰ１０の容積に対し各々約１．５％以下である場合、制御電界により帯電粒子Ｐ２ａ，Ｐ２ｂがマイクロカプセルＰ１０の外殻部Ｐ５の壁端部に移動しても、カプセル半球面の１／２を占めることができず、低コントラストを招いたり、または背後の他色の帯電粒子や背面の電極等の色が観測者の目に触れてしまう。
【００４０】
また、帯電極性の異なる帯電粒子Ｐ２ａ、Ｐ２ｂの体積がマイクロカプセルＰ１０の容積に対し各々約２５％以上であり、且つマイクロカプセルＰ１０に内包されている帯電粒子Ｐ２ａ、Ｐ２ｂの体積の総和が、マイクロカプセルＰ１０の容積に対して約５０％以上であるよう場合、制御電界に対し帯電粒子Ｐ２ａ、Ｐ２ｂが応答する際に、衝突によりお互いの帯電粒子Ｐ２ａ，Ｐ２ｂが泳動の妨げとなってしまう。このため、制御電界の印加から画像形成が完結するまでの応答速度が著しく低下してしまう。
【００４１】
次に帯電表示層Ｐ３を形成するには、図１４に示すようにこのように形成したマイクロカプセルＰ１０を平面状に多数を配列して並べ、可撓性媒体Ｐ１２により、その間隙を充填して全体を薄板状に形成する。この可撓性媒体Ｐ１２には、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の透明で可撓性のある材質が用いられる。
【００４２】
さらに、帯電表示層Ｐ３の表示面側と反対の面を不透明な白色に着色した着色層を配設するようにしてもよく、着色層を設けることで、例えば、帯電粒子Ｐ２ａ，Ｐ２ｂの色がそれぞれ黒色と白色の場合に、着色層を白色に着色することで、帯電粒子Ｐ２ｂにより帯電表示層Ｐ３の表面を白色に表示すべきときに、マイクロカプセルＰ１０の隙間を白色で埋めて、完全に隙間のない白色の表示面を構成することができる。
【００４３】
本実施の形態の記録媒体ＰＰは、上述のような構成を備えるため以下のような作用を有する。ここで図１５（Ａ）に示すマイクロカプセルＰ１０は、未だ電界を印加されない状態であり、帯電粒子Ｐ２ａ，Ｐ２ｂは、均一の状態でマイクロカプセル内に分散して存在する。なお、ここでは図の上方が、表示面である表面方向である。次に、図１５（Ｂ）は、均一な下向きの電界を印加した状態の帯電粒子Ｐ２ａ，Ｐ２ｂの状態を示す模式図である。図１５（Ｂ）において、上電極部２を陽極、下電極部３を陰極とするように電圧を印加すると、下向きの電界が生じ、マイナスに帯電した白色の帯電粒子Ｐ２ｂは陽極である上電極部２の方向に、プラスに帯電した黒色の帯電粒子Ｐ２ａは陰極である下電極部３の方向にそれぞれ引き寄せられる。帯電粒子Ｐ２ａ，Ｐ２ｂは、それぞれ電極３２，２２側に引き寄せられてマイクロカプセルＰ１０の外殻部Ｐ５の内壁面に付着した状態になる。そのため、上電極部２側、即ち表面側の表示面から観察すると、帯電粒子Ｐ２ｂのみが観察され、帯電粒子Ｐ２ｂに着色された白色のみが表示面に表示される。
【００４４】
なお、この状態で電圧の印加を停止しても、液体分散媒Ｐ４の粘度及び鏡像力により図１５（Ｂ）に示す電荷が偏って存在する状態が維持される、いわゆるメモリ効果がある。また、この状態で、ある程度の強度までの電界を受けたとしても、ヒステリシスのためこの状態が維持される。すなわち、ここで形成された画像はこの記録媒体ＰＰに記録されることになる。
【００４５】
一方、上電極部２と下電極部３に図１５（Ｂ）と異なる極性で電圧を印加した場合、ヒステリシスの限界を超える電界が印加されれば、帯電粒子Ｐ２ａ，Ｐ２ｂは再び移動して位置が逆転し、マイクロカプセルＰ１０により形成される画像は書き替えられる。
【００４６】
制御部４は、制御用の図示しないＣＰＵ及びＲＡＭ、ＲＯＭを備えた周知のコンピュータ１０を備え、このコンピュータ１０は、外部コンピュータにより構成されるものであってもよい。制御部４には、図示しないインタフェイスを介して画像情報が取り込まれ、コンピュータ１０はこの画像情報に基づいて制御信号を発生させる。このコンピュータ１０からの微弱な制御信号に応じて各電極２２，２３から記録媒体ＰＰに十分な電界を印加できるように電極アレイ駆動回路６を備え、この電極アレイ駆動回路６から配線８を介して駆動信号を出力して、搬送される記録媒体ＰＰに対して各画素に応じた極性になるように各電極から極性を変更しながら電界を印加して画像を形成する。また、前述のように記録媒体搬送部５に備えられた駆動モータ９を、コンピュータ１０からの制御信号に基づいて駆動信号を出力して駆動するモータ駆動回路７を備える。
【００４７】
次に、電極アレイ２１，３１に配列された電極２２，３２について説明する。図２は、本実施の形態の画像形成装置１の上電極部２の電極アレイ２１及び下電極部３の電極アレイ３１の構成の一部を示す模式図である。図２において左向きが記録媒体ＰＰの搬送方向Ｘであり、上方が記録媒体ＰＰの表示面である。ここで電極Ｕ２１，Ｕ２２，Ｕ２３は、上電極部２の電極アレイ２１を構成する電極２２の一部である。下電極部３は、上電極部２の電極２２に対応する位置及び大きさで図２において上電極部２の電極２２の下方に記録媒体ＰＰを挟んで対向するように配設され、例えば、図２においてＵ２１とＬ２１が対応する１対の電極である。同様に、他の上電極部２の電極２２も、それぞれ下電極部３において対応する電極３２が配設されている。
【００４８】
対向する１対の電極、例えば電極Ｕ２１と電極Ｌ２１の距離を対向距離ｄｈとして、隣接する電極、例えば電極Ｕ２１と電極Ｕ２２の間隔を第１隣接距離ｄｗとする。そうすると画像形成装置１においては、ｄｈ＜ｄｗと対向距離ｄｈより第１隣接距離ｄｗが大きい距離となるように配設されている。尚、「隣接距離」とはある方向において隣り合う電極の最も近い端部同士の間の距離である。
【００４９】
ここで、図３は、第１隣接距離ｄｗが対向距離ｄｈより小さい配列とした上電極部２の電極アレイ２１の従来の構成の一部を示す模式図である。また、図４（Ａ）は、従来の構成の電極２２の配列を図３のＺ方向から見た図である。図４（Ｂ）は、本実施の形態の画像形成装置１の電極２２の配列を図３のＺ方向から見た図である。尚、図４（Ａ），（Ｂ）においてハッチ線で表した部分は、それぞれ図で示す状態から同じ電界をかけ続けて記録媒体ＰＰをＸ方向に移動した場合に形成される画像の領域を示す（図８、図１０、図１２において同じ。）。さらに、図５は、従来の構成の相互に隣接する電極２２を、図３の右側からＸ方向に見た模式図である。そして、図６は、本実施の形態の画像形成装置１の相互に隣接する電極２２を、図２の右側からＸ方向に見た模式図である。
【００５０】
図３及び図４（Ａ）に示す、従来の電極２２，３２の配列では、図５に示す電極Ｕ１１と電極Ｌ１１のように、電圧を印加された一対の電極２２，３２の間に電界が生ずる。従って、上電極部２である電極Ｕ１１を陽極、下電極部３である電極Ｌ１１を陰極にするように電圧を印加するとき、電極Ｕ１１からＬ１１に、図５おいて下向きの電気力線ＥＬが生ずる。しかしながら、隣接する２対の電極、ここでは電極Ｕ１１とＬ１１の対に電極Ｕ１２とＬ１２の対が近接して設けられている。そして、隣接する１対の電極の上電極部２である電極Ｕ１２が陰極に、下電極部３である電極Ｌ１２が陽極になるように電圧が印加されている。
【００５１】
このように構成された従来の電極では、Ｕ１１から出た電気力線ＥＬは、本来対向する陰極である電極Ｌ１１に向かって平行に生じるはずであるが、電極Ｕ１２が電極Ｕ１１に近接して設けられているため、電極Ｕ１１から出た電気力線ＥＬが電極Ｌ１１より距離的に近い陰極である電極Ｕ１２と干渉をする。つまり、隣接する電極Ｕ１１とＬ１１の対と電極Ｕ１２とＬ１２の対の隣り合っている部分、画素に即して言えば画素のエッジ部分の電気力線ＥＬが互いに干渉をして、本来平行に対向する電極に向かって生じるはずの電気力線ＥＬが湾曲して隣接する電極にリークして乱れてしまう。図４（Ａ）に示すように、Ｕ１１とＵ１２、Ｕ１２とＵ１３、Ｕ１４とＵ１５、Ｕ１６とＵ１７、Ｕ１７とＵ１８では、隣接する電極の極性が異なるため、上述のようなリークが生じ、記録媒体ＰＰに対してそれぞれの電極の間の画像の輪郭が乱れ、不明確な輪郭となってしまう。
【００５２】
ここで、図１５（Ｃ）は、図５におけるマイクロカプセルＰ１０ｃの帯電粒子Ｐ２ａ，Ｐ２ｂの移動を示す図である。図１５（Ｃ）に示すとおり、上述のように電気力線ＥＬが、乱れてしまうとマイクロカプセルＰ１０ｃに封入された帯電粒子Ｐ２ａ，Ｐ２ｂは先に説明したように電気力線ＥＬの向きに移動されるため、図５におけるマイクロカプセルＰ１０ｃの上端あるいは下端に移動せず、マイクロカプセルＰ１０ｃの側方に移動してしまうものが出てくる。従って、表示面である上方から見ると、電極Ｕ１１とＵ１２のそれぞれの位置に表示されるべき帯電粒子Ｐ２ａ，Ｐ２ｂによる画像が、その境目である画素のエッジ部分で乱れて、境界線がはっきりしないことになる。つまり、電極を密に配列して高密度で高精細の画像を形成しようとしても、画素のエッジ部分が明確にならないため高精細な画像を形成できなくなることがわかる。
【００５３】
次に図６の本実施の形態の画像形成装置１の電極２２の配列を参照して、本実施の形態の画像形成装置１における画像の形成について説明する。図６に示すように、上電極部２の電極２２である電極Ｕ２１と下電極部３の電極Ｌ２１とが対応する１対の電極であり、この１対の電極に隣接して電極Ｕ２２と電極Ｌ２２の一対の電極が配設されている。本実施の形態では、対向する電極間の距離であるの対向距離ｄｈが、隣接する電極間の距離である第１隣接距離ｄｗより大きく、ｄｈ＜ｄｗの関係になっている。ここで図５の場合と同様に、電極Ｕ２１が陽極に、Ｌ２１が陰極になるように電圧を印加し、また電極Ｕ２２が陰極に、Ｌ２２が陽極になるように電圧を印加する場合を考える。この場合、上電極部２の電極２２の１つである電極Ｕ２１から出た電気力線ＥＬは、隣接する上電極部３の電極３２の１つであるＵ２２が陰極であるが、対向する電極である下電極部３の電極３２である電極Ｌ２１の方が距離が近いため、隣接する電極Ｕ２２の干渉は受けずに、下方に平行な電気力線ＥＬが形成され、均一な電界を形成する。従って、本実施の形態においてそれぞれの画素のエッジ部は、電気力線ＥＬ乱れることがなく、その境界線が明確になる。つまり、輪郭のはっきりした高精細な画像を形成できるという効果があるものである。図１５（Ｂ）に示すように、本実施の形態の画像形成装置１の場合のマイクロカプセルＰ１０ｈ，Ｐ１０ｉや図５に示したＰ１０ｄであれば、隣接する電極２２とのリークは生じず、隣接する電極２２の電界の干渉を受けない平行な電気力線ＥＬを形成でき均一な電界を形成することができる。
【００５４】
ただし、画像の密度は、隣接する電極との第１隣接距離ｄｗを、対向する電極の対向距離ｄｈより大きくする必要があるため、画像の密度は、このｄｈ＜ｄｗという条件の中で制限される。従って、図６に示すように、２対の電極に挟まれた記録媒体ＰＰの部分では、マイクロカプセルＰ１０ｇのように電界を印加できない部分が生じる可能性もある。
【００５５】
ここで、図７は、本実施の形態における電極アレイ２１，３１についての電極２２，３２の配置の変形例１を示す図である。図７においてＸ方向が記録媒体ＰＰの搬送方向である。また、図８は、本実施の形態における電極の配置の変形例１を図７のＺ方向から見た図である。
【００５６】
図７及び図８に示すように、変形例１では、同一構成の上電極部２の電極アレイ２１を記録媒体搬送方向Ｘにおいて第２隣接距離がｄｌとなるように平行に２列設けたものである。それぞれの電極アレイ２１１、２１２では、隣接する電極Ｕ５１，Ｕ５２，・・・は、対向する電極の対向距離ｄｈより小さい距離になるような第１隣接距離ｄｗに配設されている。また、それぞれの電極アレイ２１間の第２隣接距離ｄｌは、対向する電極の距離対向ｄｈより大きく、ｄｈ＜ｄｌになるように配設されている。また、下電極部３の電極３２は、上電極部２の電極２２に対応して同一の配列で配設されている。
【００５７】
次に、このように構成された変形例１の作用について説明する。尚、下電極部３は上電極部２と同様の構成・作用を有するため、上電極部２において代表して説明をする（以下変形例の説明について同じ。）。図８において、電極Ｕ４１，・・・，Ｕ４９，・・・からなる電極アレイ２１を第１列の電極アレイ２１１と、電極Ｕ５１，・・・，Ｕ５９，・・・からなる電極アレイ２１を第２列の電極アレイ２１２とすると、画像形成が開始され記録媒体ＰＰがＸ方向に搬送されると、記録媒体ＰＰが第１列の電極アレイ２１１の位置に移動され、制御部４により画像データに基づいた制御信号が送られて第１列の電極アレイ２１１の各電極２１とこれと対応する下電極部３各電極３２に電圧が印加される。但し、この電極アレイ２１で印加される電圧は上電極部２を陽極、下電極部３を陰極とするもののみで、反対の極性の電圧はここでは印加しない。図８において、Ｕ４１，Ｕ４３，Ｕ４４，Ｕ４７の位置の画素を白色に表示するとすれば、このＵ４１，Ｕ４３，Ｕ４４，Ｕ４７が第１列の電極アレイ２１１において電圧が印加される電極である。このようにして第１列の電極アレイ２１１による電界の印加により表示面に所定の色である白を表示する。従って１列の電極アレイでは、極性を１方向に限って電圧を印加するため、隣接する電極２１同士が近接していても、隣接する電極２２と電気力線ＥＬが互いに干渉することなく均一に電界を形成することができる。この段階での電界が印加されなかった画素は、未使用の記録媒体では白と黒の混合した灰色であり、２度目以上の画像形成の場合は先回に画像を形成した色が残っていることになる。
【００５８】
さらに、記録媒体ＰＰがＸ方向に搬送され、すでに第１列の電極アレイ２１１により電界を印加された画素が、第２列の電極アレイ２１２の位置にきたとき、今度は第２列の電極アレイ２１２の上電極部２の電極２１を陰極、下電極部３の電極３２を陽極にするようにして電圧を印加する。このとき電圧を印加されるのは、すでに第１列の電極アレイ２１１により電圧を印加されたもの以外のすべての画素に対してである。図８において電極Ｕ５２，Ｕ５５，Ｕ５６，Ｕ５８，Ｕ５９がこれに当たる。この場合も、相互に隣接する電極２２，３２の対は同じ電気力線の向きになるので、隣接した電極２２において電気力線ＥＬが互いに干渉し合うことなく、均一な電界を印加することができる。特に、画素のエッジ部においても電界の乱れがないため、画素の輪郭がはっきりしてシャープな画像を形成できる。
【００５９】
その上、隣り合う画素の間隔は、第１列の電極アレイ２１１と第２列の電極アレイ２１２との第２隣接距離ｄｌが対向距離ｄｈより大きくさえ確保されれば、本実施の形態で述べたような隣接する電極２２，３２の配列の第１隣接距離ｄｗによる制限がないため、画素の密度を高めることができる。従って、本変形例１における電極の配列によれば、本実施の形態の画像形成装置１と同様に輪郭の明確な画素によりシャープな画像が再現できるばかりでなく、電極２２，３２の配列よりも高密度な画素の配列とすることができ、高精細な画像を形成することができる。
【００６０】
次に、電極アレイ２１，３１についての電極２２，３２の配置の変形例２について説明する。ここで、図９は、本実施の形態における電極の配置の変形例２を示す図である。図９においてＸ方向が記録媒体ＰＰの搬送方向である。また、図１０は、本実施の形態における電極の配置の変形例２を図９のＺ方向から見た図である。
【００６１】
図９及び図１０に示すように、変形例２では、上電極部２は２列の電極アレイ２１３，２１４が記録媒体搬送方向Ｘにおいて第２隣接距離がｄｌとなるよう平行に配置され構成されている。それぞれの電極アレイ２１３，２１４には、画素の配列ピッチの２倍の間隔で電極が配置されている。言い換えれば、画素の配列に対して１つおきに電極２２が配列されている。これをここでは第１列の電極アレイ２１３とする。他の１列の電極アレイは、第１列の電極アレイ２１３の配列されなかった画素の列にのみ電極２２が配列されて構成される。言い換えれば、第１列の電極アレイ２１と同一構成の電極アレイ１２を記録媒体ＰＰの幅方向に画素の配列ピッチの１ピッチに当たる距離だけ移動して設けたものである。そしてこの電極アレイ２１をここでは第２列の電極アレイ２１４という。
【００６２】
それぞれの電極アレイ２１３、２１４では、隣接する電極Ｕ６２，Ｕ６４，・・・及び電極Ｕ６１，Ｕ６３，・・・の第１隣接距離ｄｗは、対向する電極の対向距離ｄｈより大きいｄｈ＜ｄｗとなる距離になるように配設されている。また、それぞれの電極アレイ２１間の第２隣接距離ｄｌは、対向する電極の距離である対向距離ｄｈより大きく、ｄｈ＜ｄｌになるように配設されている。また、下電極部３の電極３２は、上電極部２の電極２２と同一の配列で配設されている。
【００６３】
次に、このように構成された変形例２の作用について説明する。図１０において上側の列の電極アレイ２１が第１列の電極アレイ２１３であり、下の列が第２列の電極アレイ２１４である。画像形成が開始されると記録媒体ＰＰがＸ方向に搬送され、記録媒体ＰＰの所定位置が第１列の電極アレイ２１３の位置に移動されると、制御部４により画像データに基づいた制御信号が送られて第１列の電極アレイ２１３の各電極２２とこれと対応する下電極部３各電極３２に電圧が印加される。このとき、隣接するする電極Ｕ６２，Ｕ６４，・・・等は十分な第１隣接距離ｄｗが保たれているためお互いに電気力線ＥＬが干渉するようなことはない。
【００６４】
さらに、記録媒体ＰＰがＸ方向に搬送され、すでに第１列の電極アレイ２１３により電界を印加された画素が、第２列の電極アレイ２１４の位置にきたとき、今度は第２列の電極アレイ２１４と対応する下電極部３の電極３２から電圧を印加する。このとき電圧を印加されるのは、すでに第１列の電極アレイ２１３により電圧を印加された画素以外のすべての画素に対してである。この場合も、隣接電極アレイ２１３，２１４同士は第２隣接距離ｄｌが対向距離ｄｈより大きくなるように十分な距離が保たれており、且つそれぞれの電極アレイ２１３，２１４において隣接した電極２２，３２の第１隣接距離ｄｗも対向距離ｄｈに対して十分に大きな距離が保たれているので電気力線ＥＬは互いに干渉し合うことなく、均一な電界を印加することができる。特に、画素のエッジ部においても電界の乱れがないため、画素の輪郭がはっきりしてシャープな画像を形成できる。
【００６５】
なお、この変形例２において、第１列の電極アレイ２１３と第２列の電極アレイ２１４に対して印加する電圧を時分割して択一的に選択して電圧を印加するように制御すれば、図１０における電極アレイ間の距離ｄｌは限りなく小さくすることが可能である。さらに、同一列であれば択一的な電圧の印加は不可能であるが、電極アレイ間の距離ｄｌは、時分割して択一的に選択して電圧を印加ができればマイナスの値、すなわち電極アレイ２１３，２１４が入り組んだ状態まで近づけることが可能である。このように構成すれば、上電極部２及び下電極部３の構成をコンパクトにすることができる。
【００６６】
さらに、電極アレイ２１，３１についての電極２２，３２の配置の変形例３について説明する。ここで、図１１は、本実施の形態における電極２２，３２の配置の変形例３を示す図である。図１１においてＸ方向が記録媒体ＰＰの搬送方向である。また、図１２は、本実施の形態における電極２２の配置の変形例３を図１１のＺ方向から見た図である。
【００６７】
図１２において、上段の電極Ｕ７３，Ｕ７６，・・・の列を第１列の電極アレイ２１５、中段の電極Ｕ７２，Ｕ７５，・・・の列を第２列の電極アレイ２１６、下段の電極Ｕ７１，Ｕ７４，・・・の列を第３列の電極アレイ２１７と呼ぶ。これらの電極アレイ２１５，２１６，２１７は互いに平行になるように、記録媒体ＰＰの搬送方向に第２隣接距離がｄｌとなるようにそれぞれ配列されている。
【００６８】
第１列の電極アレイ２１５は、電極２２が画素の配列ピッチの距離の３倍に当たるピッチで配列される。そして、第２列の電極アレイ２１６における電極２２は、記録媒体ＰＰの幅方向に対して、第１列の電極２２を記録媒体ＰＰの幅方向に画素の配列ピッチの距離移動した位置に配列する。さらに、第３列の電極アレイ２１７における電極２２は、記録媒体ＰＰの幅方向に対して、第２列の電極アレイ２１６の電極２２を記録媒体ＰＰの幅方向に画素の配列ピッチの距離移動した位置に配列したものである。従って、これら３列の電極アレイ２１５，２１６，２１７に配設された電極２２よりすべての画素に電界を印加することが可能になる。
【００６９】
このように構成された変形例３によれば、対向する電極２２間の対向距離ｄｈが大きく、これに比較して画素の配列ピッチが小さい場合、２列で構成された変形例２のような構成では同一電極アレイ２１内で隣接する電極２２間の第１隣接距離ｄｗが十分にとれず、ｄｈ＞ｄｗとなってしまうような場合でも、変形例３に示すように同一電極アレイ２１内で隣接する第１隣接距離ｄｗを、電極を画素のピッチの３倍の距離で配列すれば、このようなことが回避できる。もちろん、この変形例３のように３列に限定されるものではなく、４列以上で構成すれば、隣接する電極間の第１隣接距離ｄｗをさらに大きくとることができることは言うまでもない。また、第２隣接距離ｄｌも、上述のような電圧を時分割で択一的に印加すればその距離を小さくできることは変形例２と同様である。
【００７０】
ここで、本実施の形態の画像形成装置１では、電界により制御されてマイクロカプセルに封入された帯電粒子が移動することにより画像を形成する記録媒体ＰＰを一例に説明したが、記録媒体は、このようなマイクロカプセルを用いたものに限らず、電界により制御されて画像を形成するものであれば、例えば、マイクロカプセルを用いないで電気泳動により画像を形成するような記録媒体や、エレクトロクロミズムを用いた記録媒体などであっても、画素のエッジを明確にすることで画像をシャープにできるものであれば適用できる。
【００７１】
【００７２】
さらに、記録媒体ＰＰと電極アレイ２１，２２は、相対的に移動すればよいので、本発明の移動手段として本実施の形態の記録媒体搬送部５に代えて、図１３に示すような、記録媒体ＰＰを固定し、スキャンヘッド６０を備えて電極アレイ２１を移動させるような構成としてもよい。ここでは、載置部を兼ねた下電極６４が記録媒体ＰＰの下側全面に一体に配置されて記録媒体ＰＰが載置され、この記録媒体ＰＰの上に複数の電極アレイ２１を備えた上電極部２が配設されたスキャンヘッド６０を備える。このスキャンヘッド６０は、駆動プーリ６１，６２により掛け回された駆動ベルト６３により図上矢印方向（左方向）に移動しながら記録媒体ＰＰ上を走査する。このとき、複数の電極アレイ２１は、制御部４から時分割で制御された信号を配線８を介して送られて記録媒体ＰＰに電界を印加する。もちろん、下電極部３を上電極部２と同様の構成の電極アレイ２１として連動させで走査するようにしてもよい。
【００７３】
また、記録媒体ＰＰは、図示しないがドラムにより円筒形に支持されるような構成をとることもできる。
【００７４】
以上、一の実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は、上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の改良変更が可能であることは容易に推察できるものである。
【００７５】
【発明の効果】
【００７６】
【００７７】
上記説明から明らかなように、請求項１に係る発明の画像形成装置では、記録媒体の表裏を挟むように対向して配置した複数対の電極を直線状に配列した第１電極アレイと、前記直線の方向において前記第１電極アレイの複数対の電極の位置と同じ位置に、複数対の電極を直線状に配列した第２電極アレイと、電極又は前記記録媒体を、前記直線と直交する所定の方向に相対的に移動させる移動手段と、前記第１電極アレイの複数対の電極のうち、上を陽極、下を陰極とする電極のみを印加し、前記第２電極アレイの複数対の電極のうち、上を陰極、下を陽極とする電極のみを印加するための制御部とを備え、前記第１電極アレイと前記第２電極アレイとの間の前記所定方向における距離が、前記１対となる電極間の距離よりも大きく、前記第１電極アレイと同一列の電極アレイに属する隣合う１対の電極間の距離が、前記１対となる電極間の距離よりも小さく前記複数対の電極が配置され、前記第２電極アレイと同一列の電極アレイに属する隣合う１対の電極間の距離が、前記１対となる電極間の距離よりも小さく前記複数対の電極が配置されることを特徴とするため、画像を高い密度で形成しながら、且つ、エッジ部分が明確でシャープな画像を形成できる。
【００７８】
【００７９】
【００８０】
【００８１】
【００８２】
【図面の簡単な説明】
【図１】 本実施の形態の画像形成装置１の構成の概略を示す模式図である。
【図２】 本実施の形態の画像形成装置１の上電極部２の電極アレイ２１の構成の一部を示す模式図である。
【図３】 第１隣接距離ｄｗが対向距離ｄｈより小さい配列とした上電極部２の電極アレイ２１の従来の構成の一部を示す模式図である。
【図４】（Ａ）従来の構成の電極２２の配列を図３のＺ方向から見た図である。
（Ｂ）本実施の形態の画像形成装置１の電極２２の配列を図３のＺ方向から見た図である。
【図５】 従来の構成の相互に隣接する電極２２を、図３の右側からＸ方向に見た模式図である。
【図６】 本実施の形態の画像形成装置１の相互に隣接する電極２２を、図２の右側からＸ方向に見た模式図である。
【図７】 本実施の形態における電極の配置の変形例１を示す図である。
【図８】 本実施の形態における電極の配置の変形例１を図７のＺ方向から見た図である。
【図９】 本実施の形態における電極の配置の変形例２を示す図である。
【図１０】 本実施の形態における電極の配置の変形例２を図９のＺ方向から見た図である。
【図１１】 本実施の形態における電極の配置の変形例３を示す図である。
【図１２】 本実施の形態における電極の配置の変形例３を図１１のＺ方向から見た図である。
【図１３】 本実施の形態の画像形成装置１の変形例４の構成の概略を示す模式図である。
【図１４】 記録媒体ＰＰの構成を示す模式断面図である。
【図１５】 マイクロカプセルＰ１０の変化の様子を表す図である。
（Ａ）本実施の形態の記録媒体１における電界を印加する前のマイクロカプセルＰ１０の構造を示す模式図である。
（Ｂ）電界を印加した状態の帯電粒子Ｐ２ａ，Ｐ２ｂの状態を示す模式図である。
（Ｃ）図５におけるマイクロカプセルＰ１０ｃの帯電粒子Ｐ２ａ，Ｐ２ｂの移動を示す図である。
【符号の説明】
１ 画像形成装置
２ 上電極部
３ 下電極部
４ 制御部
５ 記録媒体搬送部（移動手段）
６ 電極アレイ駆動部
７ モータ駆動回路
８ 配線
９ 駆動モータ
１０ コンピュータ
２１ 電極アレイ
２２ 電極
３１ 電極アレイ
３２ 電極
５１ 搬送ローラ
Ｕ２１，・・・ 上電極
Ｌ２１，・・・ 下電極
ｄｈ 対向距離
ｄｗ 第１隣接距離
ｄｌ 第２隣接距離
ＥＬ 電気力線
Ｐ２ａ （白色）帯電粒子
Ｐ２ｂ （黒色）帯電粒子
Ｐ３ 帯電表示層
Ｐ４ 液体分散媒
Ｐ５ 外殻部
Ｐ１０ マイクロカプセル
【発明の属する技術分野】
本発明は、電界制御による画像形成において、形成される画像のエッジ部分を明確にして、シャープで高精細な印字が可能な画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アレイ状に配置した電極により記録媒体を挟んで画像情報に基づいて電圧を印加しながら相対的に移動し、記録媒体に印加した電界により画像を形成する画像形成装置では、電界を印加するための電極の配置により記録媒体において形成される画像の密度が決定される。従って、電極の配置密度は密であるほど、高精細な画像が形成できるのが原則である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電極を密に配置した場合、１つの画素に電圧を印加するために対向させた１対の電極と、隣接する画素を印加するための他の１対の電極との距離が接近することになる。この場合、隣接する電極間の距離が、対向する電極間の距離に対して短いと、隣接する電極との間で電界が干渉し、印加した電圧により形成された電気力線が乱れる。そのため画素のエッジ部分が明確に再現できなくなりシャープに画像を形成することができないという問題があった。
【０００４】
一方、隣接する電極の間の距離を大きくすれば、隣接する電極間で電界の干渉は起きないが、電極の配置密度が疎になって高精細な画像を形成できないばかりか、あまり距離が大きければ、隣接する電極間に電界制御できない部分が発生し印字できない領域が生じてしまうという問題があった。
【０００５】
この発明は上記課題を解決するものであり、エッジ部分が明確でシャープな画像を形成できる画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
【０００８】
【０００９】
【００１０】
この目的を達成するために、請求項１に係る発明の画像形成装置では、記録媒体の表裏を挟むように対向して配置した複数対の電極を直線状に配列した第１電極アレイと、前記直線の方向において前記第１電極アレイの複数対の電極の位置と同じ位置に、複数対の電極を直線状に配列した第２電極アレイと、電極又は前記記録媒体を、前記直線と直交する所定の方向に相対的に移動させる移動手段と、前記第１電極アレイの複数対の電極のうち、上を陽極、下を陰極とする電極のみを印加し、前記第２電極アレイの複数対の電極のうち、上を陰極、下を陽極とする電極のみを印加するための制御部とを備え、前記第１電極アレイと前記第２電極アレイとの間の前記所定方向における距離が、前記１対となる電極間の距離よりも大きく、前記第１電極アレイと同一列の電極アレイに属する隣合う１対の電極間の距離が、前記１対となる電極間の距離よりも小さく前記複数対の電極が配置され、前記第２電極アレイと同一列の電極アレイに属する隣合う１対の電極間の距離が、前記１対となる電極間の距離よりも小さく前記複数対の電極が配置されることを特徴とする。
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る画像形成装置を好ましい１の実施の形態である画像形成装置１により、添付図面を参照して説明する。ここで、図１は、本実施の形態の画像形成装置１の構成の概略を示す模式図である。まず最初に、図１に基づいて本実施の形態の画像形成装置１の構成についての概略を説明する。
【００１５】
図１に示すように、画像形成装置１は、記録媒体ＰＰを表裏から挟んで搬送する２対の搬送ローラ５１を有する移動手段である記録媒体搬送部５が備えられる。また、この２対の搬送ローラ５１の間に配置され、記録媒体ＰＰの表示面側（図１上側）に接触又は近接して電圧を印加する上電極部２と、記録媒体ＰＰの裏面側（図１下側）に接触又は近接して電圧を印加する下電極部３とが備えられる。そして、上電極部２及び下電極部３に配線８により接続され、電極２２，３２に画像データに基づいて変調された電圧を印加する制御部４とが備えられて構成されている。
【００１６】
記録媒体搬送部５は、駆動モータ９備える。この駆動モータ９、制御部４のコンピュータ１０からの制御信号により制御部４のモータ駆動回路７からの駆動信号により制御されて回転される。この回転が１対の搬送ローラ５１，５１に伝達され、搬送ローラ５１，５１は図１に示すように、記録媒体ＰＰを挟持しながら連れ回って、記録媒体ＰＰを搬送方向であるＸ方向（図１左方向）に搬送する。同様に他の１対の搬送ローラ５１，５１も駆動モータに駆動されて同期して回転し、記録媒体ＰＰを搬送する。
【００１７】
上電極部２は、多数の微小なステンレススチール等の金属片あるいは金属薄膜からなる電極２２が、搬送される記録媒体ＰＰの表面側の画素に対応した位置に接触又は近接可能に配置にされ、記録媒体ＰＰの搬送方向Ｘに垂直に（図１において紙面に垂直に）、つまり記録媒体ＰＰの幅方向に、直線状に電極アレイ２１として並べられて配置される。また、下電極部３は、上電極部２と同様な構成とされて、上電極部２のそれぞれの電極２２に対応した電極３２を備える。従って、本実施の形態では、この電極アレイ２１，３１により記録媒体ＰＰの幅方向を一括して画素ごとに電界を印加して画像形成しながら記録媒体ＰＰをＸ方向に移動させて走査し、ページ全体の画像を形成するいわゆるページプリンタと同様な構成とされている。
【００１８】
ここで、本実施の形態１の画像形成装置１に用いられる記録媒体ＰＰについて説明する。図１４は、記録媒体ＰＰの構成を示す模式断面図である。図１５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、マイクロカプセルＰ１０の変化の様子を表す図である。
【００１９】
図１４に示すように記録媒体ＰＰは、多数のマイクロカプセルＰ１０を面状に配列し、マイクロカプセルＰ１０間の間隙を可撓性を有する可撓性媒体Ｐ１２で充填して板状の帯電表示層Ｐ３を形成して構成される。
【００２０】
このように構成された記録媒体ＰＰは、図１に示すように、画像形成装置１に配設された上電極部２、下電極部３に挟まれ、帯電表示層Ｐ３に画像情報に基づいて画素単位で電界が印加されることにより、マイクロカプセルＰ１０の内部に多数封入された帯電特性及び色の異なる２種類の帯電粒子Ｐ２ａ，Ｐ２ｂ（図１５参照）が移動し、図１４の上側の表示面に所望の画像を表示させるものである。以下、この記録媒体ＰＰの構成を詳細に説明する。
【００２１】
ここで、図１５（Ａ）は、本実施の形態の記録媒体ＰＰにおける電界が印加される前のマイクロカプセルＰ１０の構造を示す模式図である。マイクロカプセルＰ１０は、球状の透明な外殻部Ｐ５に中に、液体分散媒Ｐ４に帯電粒子Ｐ２ａ、Ｐ２ｂを分散させた分散系を内包する構造となっている。
【００２２】
次に、マイクロカプセルＰ１０の製造方法の概略について説明する。マイクロカプセル化の方法としては、既に、当業界において公知の技術となっている方法で作製することが可能である。例えば、米国特許第２８００４５７号、同第２８００４５８号明細書等に示されるような水溶液からの相分離法、特公昭３８−１９５７４号、特公昭４２−４４６号、特公昭４２−７７１号公報等に示されるような界面重合法、特公昭３６−９１６８号、特開昭５１−９０７９号公報等に示されるモノマーの重合によるイン・サイチュ（ｉｎ−ｓｉｔｕ）法、英国特許第９５２８０７号、同第９６５０７４号明細書に示される融解分散冷却法等があるが、これらに限定されるものではない。本実施の形態のマイクロカプセルＰ１０の製造方法は、界面重合法により行っており、以下この場合に基づいてマイクロカプセルＰ１０の製造方法を説明する。
【００２３】
マイクロカプセルＰ１０の外殻部Ｐ５の形成材料としては、前記カプセル製造方法にて外殻部Ｐ５が作製可能であれば、無機物質でも有機物質でもよいが、光を十分に透過させるような材質が好ましい。具体例としては、ゼラチン、アラビアゴム、デンプン、アルギン酸ソーダ、ポリビニルアルコール、ポリエチレン、ポリアミド、ポリエステル、ポリウレタン、ポリユリア、ポリスチレン、ニトロセルロース、エチルセルロース、メチルセルロース、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂、尿素−ホルムアルデヒド樹脂等、及びこれらの共重合物等が挙げられる。
【００２４】
図１５（Ａ）に示すマイクロカプセルＰ１０の粒子径Ｄは、高解像度の表示装置を実現するためには、理論的には小さいほど好ましいといえるが、帯電粒子Ｐ２ａ，Ｐ２ｂを内包する構造であるため、実際には、約５μｍ以上、約２００μｍ以下であることが望ましい。本実施の形態の記録媒体ＰＰでは、２種類の帯電粒子は分散剤と共に約３０〜１００μｍのマイクロカプセルに封入させている。
【００２５】
帯電粒子Ｐ２ａ，Ｐ２ｂは、染料または顔料を分散した有機化合物や、顔料などの無機化合物が挙げられる。
【００２６】
染料としては、以下のようなものがある。従来から油性インク組成物に用いられている染料であればどれでも使用可能であるが、アゾ染料、金属錯塩染料、ナフール染料、アントラキノン染料、インジゴ染料、カーボニウム染料、キノイミン染料、シアニン染料、キノリン染料、ニトロ染料、ニトロソ染料、ベンゾキノン染料、ナフトキノン染料、ナフタルイミド染料、ペノリン染料、フタロシアニン染料、等の油溶性染料が好ましく、これらの染料は、組み合わせて使用することも可能である。
【００２７】
また、顔料としては、以下のようなものが使用できる。日本で通用する有機顔料の通称名として、黄色では、Ｈａｎｓａ Ｙｅｌｌｏｗ、Ｂｅｎｚｉｎｅ Ｙｅｌｌｏｗ等が使用できる。赤色では、Ｐａｒｍａｎｅｎｔ Ｒｅｄ、ｂｅｎｚｉｎｅ ｏｒａｎｇｅ、ｐｙｒａｚｏｌｏｎｅ ｏｒａｎｇｅ、ｖｕｌｃａｎ ｏｒａｎｇｅ、ｏｒａｎｇｅ ｌａｋｅ、ｐａｒａ ｒｅｄ、ｌａｋｅ ｒｅｄ、ｔｏｌｕｉｄｉｎｅ ｒｅｄ、ｂｒｉｌｌ ｆａｓｔ ｓｃａｒｌｅｔ、ｂｒｉｌｌ ｃａｒｍｉｎｅ、ｂｒｉｌｌ ｓｃａｒｌｅｔ、ｂｏｒｄｏ、ｗａｔｃｈｕｎｇ ｒｅｄ、ｌｉｔｈｏｌ ｒｅｄ、ｂｏｎ ｍａｒｏｏｎ、ｌａｋｅ ｂｏｒｄｏ、ｒｈｏｄａｍｉｎｅ、ｍａｄｄｅｒ ｌａｋｅ等が使用できる。紫色では、ｒｈｏｄａｍｉｎｅ ｂ ｌａｋｅ、ｄｉｏｘａｚｉｎｅ ｖｉｏｌｅｔ、ｃｒｙｓｔａｌ ｖｉｏｌｅｔ ｌａｋｅ等が使用できる。青色では、ｖｉｃｔｏｒｉａ ｐｕｒｅ ｂｌｕｅ ｌａｋｅ、ｖｉｃｔｏｒｉａ ｂｌｕｅ ｌａｋｅ、ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ ｂｌｕｅ、ｆａｓｔ ｓｋｙ ｂｌｕｅ、ｔｈｒｅｎｅ ｂｌｕｅ ｒｓ等が使用できる。緑色では、ｄｉａｍｏｎｄ ｇｒｅｅｎ ｌａｋｅ、ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ ｇｒｅｅｎ、ｐｉｇｍｅｎｔ ｇｒｅｅｎ ｂ、ｇｒｅｅｎ ｇｏｌｄ等が使用できる。黒色では、ｄｉａｍｏｎｄ ｂｌａｃｋが使用できる。
【００２８】
また、無機顔料としては以下のようなものが使用できる。黒色では、カーボンブラック等が使用でき、白色では、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化鉛、酸化すずなどが使用できる。
【００２９】
有機化合物としては、以下のような合成樹脂、合成ワックスなどの合成物や、天然ワックスなどが使用できる。
【００３０】
合成樹脂、合成ワックスとして、その出発モノマーにメチルアクリレート、エチルアクリレート、ｎ−ブチルアクリレート、ｉｓｏ−ブチルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、ｎ−ブチルメタクリレート、ｉｓｏ−ブチルメタクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート、ステアリルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、ｎ−プロピルビニルエーテル、ｉｓｏ−ブチルビニルエーテル、ｎ−ブチルビニルエーテル、スチレン、α−メチルスチレン、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、酢酸ビニル、塩化ビニル、塩化ビニリデン、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、エチレン、プロピレン、イソプレン、クロロプレン、ブタジエン等を使用することが可能である。
【００３１】
更に、前記モノマーには、カルボキシル基、水酸基、メチロール基、アミノ基、酸アミド基、グリシジル基等の官能基を有するモノマーが混合されても良い。カルボキシル基を有するものはアクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸等、水酸基を有するものはβ−ハイドロキシエチルアクリレート、β−ハイドロキシエチルメタクリレート、β−ハイドロキシプロピルアクリレート、β−ハイドロキシプロピルメタアクリレート、アリルアルコール等、メチロール基を有するものはＮ−メチロールアクリルアミド、Ｎ−メチロールメタクリルアミド等、アミノ基を有するものはジメチルアミノエチルアクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート等、酸アミド基を有するものはアクリルアミド、メタクリルアミド等、グリシジル基を有するものはグリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、グリシジルアリルエーテル等が例示される。また、これらのモノマーを単体、または、複数のモノマーを混合して使用することが可能である。
【００３２】
天然ワックスとしては、以下のような植物系、動物系、鉱物系、石油系ワックスなどが使用できる。
【００３３】
植物系ワックスとして、キャンデリラワックス、カルナバワックス、ライスワックス、木ろう、ホホバ油などが使用できる。動物系ワックスとしては、みつろう、ラノリン、鯨ろうなどが、鉱物系ワックスとしては、モンタンワックス、オゾケライト、セレシンなどが、石油ワックスとして、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラタムなどがそれぞれ使用できる。
【００３４】
次に、液体分散媒Ｐ４としては、少なくとも高絶縁性、無色透明性が求められ、水、アルコール類、各種エステル、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、四環式炭化水素、ハロゲン化炭化水素等のほか、天然または合成の各種の油などを使用できる。
【００３５】
分散系を生成するには、まず液体分散媒Ｐ４にプラスの帯電極性を持つ黒色の帯電粒子Ｐ２ａとマイナスの帯電極性を持つ白色の帯電粒子Ｐ２ｂとを均一分散させる。更に、この分散液と、界面活性剤を添加した蒸留水を撹拌混合させ、分散液のエマルジョンを作製する。分散液エマルジョンの大きさは、撹拌速度、または、乳化剤、界面活性剤の種類と量とにより所望の大きさに調節される。また、必要に応じて１種類以上の乳化剤、界面活性剤、電解質、潤滑剤、安定化剤などを適宜添加することができる。
【００３６】
このとき、帯電粒子Ｐ２ａ，Ｐ２ｂは、体積平均粒子径／個数平均粒子径で表される粒度分布の分散度が約２以下であることが好ましい。
【００３７】
また、図１５（Ａ）に示す帯電粒子Ｐ２ａ，Ｐ２ｂの平均粒子径ｄは、マイクロカプセルＰ１０の粒子径に対し約１／１０００以上、約１／５以下であることが好ましい。粒子径がマイクロカプセルＰ１０の約１／５以上である帯電粒子Ｐ２ａ，Ｐ２ｂを内包したマイクロカプセルＰ１０では、電界を印加して画像形成する際に、極性の異なる帯電粒子Ｐ２ａ、Ｐ２ｂがお互いの泳動の妨げとなり、応答速度が極端に低下する。また、粒子径がマイクロカプセルＰ１０の約１／１０００以下である帯電粒子Ｐ２ａ，Ｐ２ｂは、マイクロカプセルＰ１０内で凝集してしまい、電界に対する応答性の低下や、表示ムラを引き起こしてしまう。本実施の形態の記録媒体ＰＰにおいては、微粒子は平均粒子径約１〜１０μｍであり、黒いプラスの帯電粒子Ｐ２ａと、白いマイナスの帯電粒子Ｐ２ｂの２種類が用いられている。
【００３８】
帯電粒子Ｐ２ａ，Ｐ２ｂの量は、マイクロカプセルＰ１０中において、帯電粒子Ｐ２ａ，Ｐ２ｂの体積が、前記マイクロカプセルＰ１０の容積に対し、各々約１．５％以上、約２５％以下であり、且つマイクロカプセルＰ１０に内包されているすべての帯電粒子Ｐ２ａ，Ｐ２ｂの体積の総和が、マイクロカプセルＰ１０の容積に対して各々約１．５％以上、約５０％以下であるように調整することが好ましい。
【００３９】
マイクロカプセルＰ１０に内包される帯電粒子Ｐ２ａ，Ｐ２ｂの体積が、マイクロカプセルＰ１０の容積に対し各々約１．５％以下である場合、制御電界により帯電粒子Ｐ２ａ，Ｐ２ｂがマイクロカプセルＰ１０の外殻部Ｐ５の壁端部に移動しても、カプセル半球面の１／２を占めることができず、低コントラストを招いたり、または背後の他色の帯電粒子や背面の電極等の色が観測者の目に触れてしまう。
【００４０】
また、帯電極性の異なる帯電粒子Ｐ２ａ、Ｐ２ｂの体積がマイクロカプセルＰ１０の容積に対し各々約２５％以上であり、且つマイクロカプセルＰ１０に内包されている帯電粒子Ｐ２ａ、Ｐ２ｂの体積の総和が、マイクロカプセルＰ１０の容積に対して約５０％以上であるよう場合、制御電界に対し帯電粒子Ｐ２ａ、Ｐ２ｂが応答する際に、衝突によりお互いの帯電粒子Ｐ２ａ，Ｐ２ｂが泳動の妨げとなってしまう。このため、制御電界の印加から画像形成が完結するまでの応答速度が著しく低下してしまう。
【００４１】
次に帯電表示層Ｐ３を形成するには、図１４に示すようにこのように形成したマイクロカプセルＰ１０を平面状に多数を配列して並べ、可撓性媒体Ｐ１２により、その間隙を充填して全体を薄板状に形成する。この可撓性媒体Ｐ１２には、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の透明で可撓性のある材質が用いられる。
【００４２】
さらに、帯電表示層Ｐ３の表示面側と反対の面を不透明な白色に着色した着色層を配設するようにしてもよく、着色層を設けることで、例えば、帯電粒子Ｐ２ａ，Ｐ２ｂの色がそれぞれ黒色と白色の場合に、着色層を白色に着色することで、帯電粒子Ｐ２ｂにより帯電表示層Ｐ３の表面を白色に表示すべきときに、マイクロカプセルＰ１０の隙間を白色で埋めて、完全に隙間のない白色の表示面を構成することができる。
【００４３】
本実施の形態の記録媒体ＰＰは、上述のような構成を備えるため以下のような作用を有する。ここで図１５（Ａ）に示すマイクロカプセルＰ１０は、未だ電界を印加されない状態であり、帯電粒子Ｐ２ａ，Ｐ２ｂは、均一の状態でマイクロカプセル内に分散して存在する。なお、ここでは図の上方が、表示面である表面方向である。次に、図１５（Ｂ）は、均一な下向きの電界を印加した状態の帯電粒子Ｐ２ａ，Ｐ２ｂの状態を示す模式図である。図１５（Ｂ）において、上電極部２を陽極、下電極部３を陰極とするように電圧を印加すると、下向きの電界が生じ、マイナスに帯電した白色の帯電粒子Ｐ２ｂは陽極である上電極部２の方向に、プラスに帯電した黒色の帯電粒子Ｐ２ａは陰極である下電極部３の方向にそれぞれ引き寄せられる。帯電粒子Ｐ２ａ，Ｐ２ｂは、それぞれ電極３２，２２側に引き寄せられてマイクロカプセルＰ１０の外殻部Ｐ５の内壁面に付着した状態になる。そのため、上電極部２側、即ち表面側の表示面から観察すると、帯電粒子Ｐ２ｂのみが観察され、帯電粒子Ｐ２ｂに着色された白色のみが表示面に表示される。
【００４４】
なお、この状態で電圧の印加を停止しても、液体分散媒Ｐ４の粘度及び鏡像力により図１５（Ｂ）に示す電荷が偏って存在する状態が維持される、いわゆるメモリ効果がある。また、この状態で、ある程度の強度までの電界を受けたとしても、ヒステリシスのためこの状態が維持される。すなわち、ここで形成された画像はこの記録媒体ＰＰに記録されることになる。
【００４５】
一方、上電極部２と下電極部３に図１５（Ｂ）と異なる極性で電圧を印加した場合、ヒステリシスの限界を超える電界が印加されれば、帯電粒子Ｐ２ａ，Ｐ２ｂは再び移動して位置が逆転し、マイクロカプセルＰ１０により形成される画像は書き替えられる。
【００４６】
制御部４は、制御用の図示しないＣＰＵ及びＲＡＭ、ＲＯＭを備えた周知のコンピュータ１０を備え、このコンピュータ１０は、外部コンピュータにより構成されるものであってもよい。制御部４には、図示しないインタフェイスを介して画像情報が取り込まれ、コンピュータ１０はこの画像情報に基づいて制御信号を発生させる。このコンピュータ１０からの微弱な制御信号に応じて各電極２２，２３から記録媒体ＰＰに十分な電界を印加できるように電極アレイ駆動回路６を備え、この電極アレイ駆動回路６から配線８を介して駆動信号を出力して、搬送される記録媒体ＰＰに対して各画素に応じた極性になるように各電極から極性を変更しながら電界を印加して画像を形成する。また、前述のように記録媒体搬送部５に備えられた駆動モータ９を、コンピュータ１０からの制御信号に基づいて駆動信号を出力して駆動するモータ駆動回路７を備える。
【００４７】
次に、電極アレイ２１，３１に配列された電極２２，３２について説明する。図２は、本実施の形態の画像形成装置１の上電極部２の電極アレイ２１及び下電極部３の電極アレイ３１の構成の一部を示す模式図である。図２において左向きが記録媒体ＰＰの搬送方向Ｘであり、上方が記録媒体ＰＰの表示面である。ここで電極Ｕ２１，Ｕ２２，Ｕ２３は、上電極部２の電極アレイ２１を構成する電極２２の一部である。下電極部３は、上電極部２の電極２２に対応する位置及び大きさで図２において上電極部２の電極２２の下方に記録媒体ＰＰを挟んで対向するように配設され、例えば、図２においてＵ２１とＬ２１が対応する１対の電極である。同様に、他の上電極部２の電極２２も、それぞれ下電極部３において対応する電極３２が配設されている。
【００４８】
対向する１対の電極、例えば電極Ｕ２１と電極Ｌ２１の距離を対向距離ｄｈとして、隣接する電極、例えば電極Ｕ２１と電極Ｕ２２の間隔を第１隣接距離ｄｗとする。そうすると画像形成装置１においては、ｄｈ＜ｄｗと対向距離ｄｈより第１隣接距離ｄｗが大きい距離となるように配設されている。尚、「隣接距離」とはある方向において隣り合う電極の最も近い端部同士の間の距離である。
【００４９】
ここで、図３は、第１隣接距離ｄｗが対向距離ｄｈより小さい配列とした上電極部２の電極アレイ２１の従来の構成の一部を示す模式図である。また、図４（Ａ）は、従来の構成の電極２２の配列を図３のＺ方向から見た図である。図４（Ｂ）は、本実施の形態の画像形成装置１の電極２２の配列を図３のＺ方向から見た図である。尚、図４（Ａ），（Ｂ）においてハッチ線で表した部分は、それぞれ図で示す状態から同じ電界をかけ続けて記録媒体ＰＰをＸ方向に移動した場合に形成される画像の領域を示す（図８、図１０、図１２において同じ。）。さらに、図５は、従来の構成の相互に隣接する電極２２を、図３の右側からＸ方向に見た模式図である。そして、図６は、本実施の形態の画像形成装置１の相互に隣接する電極２２を、図２の右側からＸ方向に見た模式図である。
【００５０】
図３及び図４（Ａ）に示す、従来の電極２２，３２の配列では、図５に示す電極Ｕ１１と電極Ｌ１１のように、電圧を印加された一対の電極２２，３２の間に電界が生ずる。従って、上電極部２である電極Ｕ１１を陽極、下電極部３である電極Ｌ１１を陰極にするように電圧を印加するとき、電極Ｕ１１からＬ１１に、図５おいて下向きの電気力線ＥＬが生ずる。しかしながら、隣接する２対の電極、ここでは電極Ｕ１１とＬ１１の対に電極Ｕ１２とＬ１２の対が近接して設けられている。そして、隣接する１対の電極の上電極部２である電極Ｕ１２が陰極に、下電極部３である電極Ｌ１２が陽極になるように電圧が印加されている。
【００５１】
このように構成された従来の電極では、Ｕ１１から出た電気力線ＥＬは、本来対向する陰極である電極Ｌ１１に向かって平行に生じるはずであるが、電極Ｕ１２が電極Ｕ１１に近接して設けられているため、電極Ｕ１１から出た電気力線ＥＬが電極Ｌ１１より距離的に近い陰極である電極Ｕ１２と干渉をする。つまり、隣接する電極Ｕ１１とＬ１１の対と電極Ｕ１２とＬ１２の対の隣り合っている部分、画素に即して言えば画素のエッジ部分の電気力線ＥＬが互いに干渉をして、本来平行に対向する電極に向かって生じるはずの電気力線ＥＬが湾曲して隣接する電極にリークして乱れてしまう。図４（Ａ）に示すように、Ｕ１１とＵ１２、Ｕ１２とＵ１３、Ｕ１４とＵ１５、Ｕ１６とＵ１７、Ｕ１７とＵ１８では、隣接する電極の極性が異なるため、上述のようなリークが生じ、記録媒体ＰＰに対してそれぞれの電極の間の画像の輪郭が乱れ、不明確な輪郭となってしまう。
【００５２】
ここで、図１５（Ｃ）は、図５におけるマイクロカプセルＰ１０ｃの帯電粒子Ｐ２ａ，Ｐ２ｂの移動を示す図である。図１５（Ｃ）に示すとおり、上述のように電気力線ＥＬが、乱れてしまうとマイクロカプセルＰ１０ｃに封入された帯電粒子Ｐ２ａ，Ｐ２ｂは先に説明したように電気力線ＥＬの向きに移動されるため、図５におけるマイクロカプセルＰ１０ｃの上端あるいは下端に移動せず、マイクロカプセルＰ１０ｃの側方に移動してしまうものが出てくる。従って、表示面である上方から見ると、電極Ｕ１１とＵ１２のそれぞれの位置に表示されるべき帯電粒子Ｐ２ａ，Ｐ２ｂによる画像が、その境目である画素のエッジ部分で乱れて、境界線がはっきりしないことになる。つまり、電極を密に配列して高密度で高精細の画像を形成しようとしても、画素のエッジ部分が明確にならないため高精細な画像を形成できなくなることがわかる。
【００５３】
次に図６の本実施の形態の画像形成装置１の電極２２の配列を参照して、本実施の形態の画像形成装置１における画像の形成について説明する。図６に示すように、上電極部２の電極２２である電極Ｕ２１と下電極部３の電極Ｌ２１とが対応する１対の電極であり、この１対の電極に隣接して電極Ｕ２２と電極Ｌ２２の一対の電極が配設されている。本実施の形態では、対向する電極間の距離であるの対向距離ｄｈが、隣接する電極間の距離である第１隣接距離ｄｗより大きく、ｄｈ＜ｄｗの関係になっている。ここで図５の場合と同様に、電極Ｕ２１が陽極に、Ｌ２１が陰極になるように電圧を印加し、また電極Ｕ２２が陰極に、Ｌ２２が陽極になるように電圧を印加する場合を考える。この場合、上電極部２の電極２２の１つである電極Ｕ２１から出た電気力線ＥＬは、隣接する上電極部３の電極３２の１つであるＵ２２が陰極であるが、対向する電極である下電極部３の電極３２である電極Ｌ２１の方が距離が近いため、隣接する電極Ｕ２２の干渉は受けずに、下方に平行な電気力線ＥＬが形成され、均一な電界を形成する。従って、本実施の形態においてそれぞれの画素のエッジ部は、電気力線ＥＬ乱れることがなく、その境界線が明確になる。つまり、輪郭のはっきりした高精細な画像を形成できるという効果があるものである。図１５（Ｂ）に示すように、本実施の形態の画像形成装置１の場合のマイクロカプセルＰ１０ｈ，Ｐ１０ｉや図５に示したＰ１０ｄであれば、隣接する電極２２とのリークは生じず、隣接する電極２２の電界の干渉を受けない平行な電気力線ＥＬを形成でき均一な電界を形成することができる。
【００５４】
ただし、画像の密度は、隣接する電極との第１隣接距離ｄｗを、対向する電極の対向距離ｄｈより大きくする必要があるため、画像の密度は、このｄｈ＜ｄｗという条件の中で制限される。従って、図６に示すように、２対の電極に挟まれた記録媒体ＰＰの部分では、マイクロカプセルＰ１０ｇのように電界を印加できない部分が生じる可能性もある。
【００５５】
ここで、図７は、本実施の形態における電極アレイ２１，３１についての電極２２，３２の配置の変形例１を示す図である。図７においてＸ方向が記録媒体ＰＰの搬送方向である。また、図８は、本実施の形態における電極の配置の変形例１を図７のＺ方向から見た図である。
【００５６】
図７及び図８に示すように、変形例１では、同一構成の上電極部２の電極アレイ２１を記録媒体搬送方向Ｘにおいて第２隣接距離がｄｌとなるように平行に２列設けたものである。それぞれの電極アレイ２１１、２１２では、隣接する電極Ｕ５１，Ｕ５２，・・・は、対向する電極の対向距離ｄｈより小さい距離になるような第１隣接距離ｄｗに配設されている。また、それぞれの電極アレイ２１間の第２隣接距離ｄｌは、対向する電極の距離対向ｄｈより大きく、ｄｈ＜ｄｌになるように配設されている。また、下電極部３の電極３２は、上電極部２の電極２２に対応して同一の配列で配設されている。
【００５７】
次に、このように構成された変形例１の作用について説明する。尚、下電極部３は上電極部２と同様の構成・作用を有するため、上電極部２において代表して説明をする（以下変形例の説明について同じ。）。図８において、電極Ｕ４１，・・・，Ｕ４９，・・・からなる電極アレイ２１を第１列の電極アレイ２１１と、電極Ｕ５１，・・・，Ｕ５９，・・・からなる電極アレイ２１を第２列の電極アレイ２１２とすると、画像形成が開始され記録媒体ＰＰがＸ方向に搬送されると、記録媒体ＰＰが第１列の電極アレイ２１１の位置に移動され、制御部４により画像データに基づいた制御信号が送られて第１列の電極アレイ２１１の各電極２１とこれと対応する下電極部３各電極３２に電圧が印加される。但し、この電極アレイ２１で印加される電圧は上電極部２を陽極、下電極部３を陰極とするもののみで、反対の極性の電圧はここでは印加しない。図８において、Ｕ４１，Ｕ４３，Ｕ４４，Ｕ４７の位置の画素を白色に表示するとすれば、このＵ４１，Ｕ４３，Ｕ４４，Ｕ４７が第１列の電極アレイ２１１において電圧が印加される電極である。このようにして第１列の電極アレイ２１１による電界の印加により表示面に所定の色である白を表示する。従って１列の電極アレイでは、極性を１方向に限って電圧を印加するため、隣接する電極２１同士が近接していても、隣接する電極２２と電気力線ＥＬが互いに干渉することなく均一に電界を形成することができる。この段階での電界が印加されなかった画素は、未使用の記録媒体では白と黒の混合した灰色であり、２度目以上の画像形成の場合は先回に画像を形成した色が残っていることになる。
【００５８】
さらに、記録媒体ＰＰがＸ方向に搬送され、すでに第１列の電極アレイ２１１により電界を印加された画素が、第２列の電極アレイ２１２の位置にきたとき、今度は第２列の電極アレイ２１２の上電極部２の電極２１を陰極、下電極部３の電極３２を陽極にするようにして電圧を印加する。このとき電圧を印加されるのは、すでに第１列の電極アレイ２１１により電圧を印加されたもの以外のすべての画素に対してである。図８において電極Ｕ５２，Ｕ５５，Ｕ５６，Ｕ５８，Ｕ５９がこれに当たる。この場合も、相互に隣接する電極２２，３２の対は同じ電気力線の向きになるので、隣接した電極２２において電気力線ＥＬが互いに干渉し合うことなく、均一な電界を印加することができる。特に、画素のエッジ部においても電界の乱れがないため、画素の輪郭がはっきりしてシャープな画像を形成できる。
【００５９】
その上、隣り合う画素の間隔は、第１列の電極アレイ２１１と第２列の電極アレイ２１２との第２隣接距離ｄｌが対向距離ｄｈより大きくさえ確保されれば、本実施の形態で述べたような隣接する電極２２，３２の配列の第１隣接距離ｄｗによる制限がないため、画素の密度を高めることができる。従って、本変形例１における電極の配列によれば、本実施の形態の画像形成装置１と同様に輪郭の明確な画素によりシャープな画像が再現できるばかりでなく、電極２２，３２の配列よりも高密度な画素の配列とすることができ、高精細な画像を形成することができる。
【００６０】
次に、電極アレイ２１，３１についての電極２２，３２の配置の変形例２について説明する。ここで、図９は、本実施の形態における電極の配置の変形例２を示す図である。図９においてＸ方向が記録媒体ＰＰの搬送方向である。また、図１０は、本実施の形態における電極の配置の変形例２を図９のＺ方向から見た図である。
【００６１】
図９及び図１０に示すように、変形例２では、上電極部２は２列の電極アレイ２１３，２１４が記録媒体搬送方向Ｘにおいて第２隣接距離がｄｌとなるよう平行に配置され構成されている。それぞれの電極アレイ２１３，２１４には、画素の配列ピッチの２倍の間隔で電極が配置されている。言い換えれば、画素の配列に対して１つおきに電極２２が配列されている。これをここでは第１列の電極アレイ２１３とする。他の１列の電極アレイは、第１列の電極アレイ２１３の配列されなかった画素の列にのみ電極２２が配列されて構成される。言い換えれば、第１列の電極アレイ２１と同一構成の電極アレイ１２を記録媒体ＰＰの幅方向に画素の配列ピッチの１ピッチに当たる距離だけ移動して設けたものである。そしてこの電極アレイ２１をここでは第２列の電極アレイ２１４という。
【００６２】
それぞれの電極アレイ２１３、２１４では、隣接する電極Ｕ６２，Ｕ６４，・・・及び電極Ｕ６１，Ｕ６３，・・・の第１隣接距離ｄｗは、対向する電極の対向距離ｄｈより大きいｄｈ＜ｄｗとなる距離になるように配設されている。また、それぞれの電極アレイ２１間の第２隣接距離ｄｌは、対向する電極の距離である対向距離ｄｈより大きく、ｄｈ＜ｄｌになるように配設されている。また、下電極部３の電極３２は、上電極部２の電極２２と同一の配列で配設されている。
【００６３】
次に、このように構成された変形例２の作用について説明する。図１０において上側の列の電極アレイ２１が第１列の電極アレイ２１３であり、下の列が第２列の電極アレイ２１４である。画像形成が開始されると記録媒体ＰＰがＸ方向に搬送され、記録媒体ＰＰの所定位置が第１列の電極アレイ２１３の位置に移動されると、制御部４により画像データに基づいた制御信号が送られて第１列の電極アレイ２１３の各電極２２とこれと対応する下電極部３各電極３２に電圧が印加される。このとき、隣接するする電極Ｕ６２，Ｕ６４，・・・等は十分な第１隣接距離ｄｗが保たれているためお互いに電気力線ＥＬが干渉するようなことはない。
【００６４】
さらに、記録媒体ＰＰがＸ方向に搬送され、すでに第１列の電極アレイ２１３により電界を印加された画素が、第２列の電極アレイ２１４の位置にきたとき、今度は第２列の電極アレイ２１４と対応する下電極部３の電極３２から電圧を印加する。このとき電圧を印加されるのは、すでに第１列の電極アレイ２１３により電圧を印加された画素以外のすべての画素に対してである。この場合も、隣接電極アレイ２１３，２１４同士は第２隣接距離ｄｌが対向距離ｄｈより大きくなるように十分な距離が保たれており、且つそれぞれの電極アレイ２１３，２１４において隣接した電極２２，３２の第１隣接距離ｄｗも対向距離ｄｈに対して十分に大きな距離が保たれているので電気力線ＥＬは互いに干渉し合うことなく、均一な電界を印加することができる。特に、画素のエッジ部においても電界の乱れがないため、画素の輪郭がはっきりしてシャープな画像を形成できる。
【００６５】
なお、この変形例２において、第１列の電極アレイ２１３と第２列の電極アレイ２１４に対して印加する電圧を時分割して択一的に選択して電圧を印加するように制御すれば、図１０における電極アレイ間の距離ｄｌは限りなく小さくすることが可能である。さらに、同一列であれば択一的な電圧の印加は不可能であるが、電極アレイ間の距離ｄｌは、時分割して択一的に選択して電圧を印加ができればマイナスの値、すなわち電極アレイ２１３，２１４が入り組んだ状態まで近づけることが可能である。このように構成すれば、上電極部２及び下電極部３の構成をコンパクトにすることができる。
【００６６】
さらに、電極アレイ２１，３１についての電極２２，３２の配置の変形例３について説明する。ここで、図１１は、本実施の形態における電極２２，３２の配置の変形例３を示す図である。図１１においてＸ方向が記録媒体ＰＰの搬送方向である。また、図１２は、本実施の形態における電極２２の配置の変形例３を図１１のＺ方向から見た図である。
【００６７】
図１２において、上段の電極Ｕ７３，Ｕ７６，・・・の列を第１列の電極アレイ２１５、中段の電極Ｕ７２，Ｕ７５，・・・の列を第２列の電極アレイ２１６、下段の電極Ｕ７１，Ｕ７４，・・・の列を第３列の電極アレイ２１７と呼ぶ。これらの電極アレイ２１５，２１６，２１７は互いに平行になるように、記録媒体ＰＰの搬送方向に第２隣接距離がｄｌとなるようにそれぞれ配列されている。
【００６８】
第１列の電極アレイ２１５は、電極２２が画素の配列ピッチの距離の３倍に当たるピッチで配列される。そして、第２列の電極アレイ２１６における電極２２は、記録媒体ＰＰの幅方向に対して、第１列の電極２２を記録媒体ＰＰの幅方向に画素の配列ピッチの距離移動した位置に配列する。さらに、第３列の電極アレイ２１７における電極２２は、記録媒体ＰＰの幅方向に対して、第２列の電極アレイ２１６の電極２２を記録媒体ＰＰの幅方向に画素の配列ピッチの距離移動した位置に配列したものである。従って、これら３列の電極アレイ２１５，２１６，２１７に配設された電極２２よりすべての画素に電界を印加することが可能になる。
【００６９】
このように構成された変形例３によれば、対向する電極２２間の対向距離ｄｈが大きく、これに比較して画素の配列ピッチが小さい場合、２列で構成された変形例２のような構成では同一電極アレイ２１内で隣接する電極２２間の第１隣接距離ｄｗが十分にとれず、ｄｈ＞ｄｗとなってしまうような場合でも、変形例３に示すように同一電極アレイ２１内で隣接する第１隣接距離ｄｗを、電極を画素のピッチの３倍の距離で配列すれば、このようなことが回避できる。もちろん、この変形例３のように３列に限定されるものではなく、４列以上で構成すれば、隣接する電極間の第１隣接距離ｄｗをさらに大きくとることができることは言うまでもない。また、第２隣接距離ｄｌも、上述のような電圧を時分割で択一的に印加すればその距離を小さくできることは変形例２と同様である。
【００７０】
ここで、本実施の形態の画像形成装置１では、電界により制御されてマイクロカプセルに封入された帯電粒子が移動することにより画像を形成する記録媒体ＰＰを一例に説明したが、記録媒体は、このようなマイクロカプセルを用いたものに限らず、電界により制御されて画像を形成するものであれば、例えば、マイクロカプセルを用いないで電気泳動により画像を形成するような記録媒体や、エレクトロクロミズムを用いた記録媒体などであっても、画素のエッジを明確にすることで画像をシャープにできるものであれば適用できる。
【００７１】
【００７２】
さらに、記録媒体ＰＰと電極アレイ２１，２２は、相対的に移動すればよいので、本発明の移動手段として本実施の形態の記録媒体搬送部５に代えて、図１３に示すような、記録媒体ＰＰを固定し、スキャンヘッド６０を備えて電極アレイ２１を移動させるような構成としてもよい。ここでは、載置部を兼ねた下電極６４が記録媒体ＰＰの下側全面に一体に配置されて記録媒体ＰＰが載置され、この記録媒体ＰＰの上に複数の電極アレイ２１を備えた上電極部２が配設されたスキャンヘッド６０を備える。このスキャンヘッド６０は、駆動プーリ６１，６２により掛け回された駆動ベルト６３により図上矢印方向（左方向）に移動しながら記録媒体ＰＰ上を走査する。このとき、複数の電極アレイ２１は、制御部４から時分割で制御された信号を配線８を介して送られて記録媒体ＰＰに電界を印加する。もちろん、下電極部３を上電極部２と同様の構成の電極アレイ２１として連動させで走査するようにしてもよい。
【００７３】
また、記録媒体ＰＰは、図示しないがドラムにより円筒形に支持されるような構成をとることもできる。
【００７４】
以上、一の実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は、上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の改良変更が可能であることは容易に推察できるものである。
【００７５】
【発明の効果】
【００７６】
【００７７】
上記説明から明らかなように、請求項１に係る発明の画像形成装置では、記録媒体の表裏を挟むように対向して配置した複数対の電極を直線状に配列した第１電極アレイと、前記直線の方向において前記第１電極アレイの複数対の電極の位置と同じ位置に、複数対の電極を直線状に配列した第２電極アレイと、電極又は前記記録媒体を、前記直線と直交する所定の方向に相対的に移動させる移動手段と、前記第１電極アレイの複数対の電極のうち、上を陽極、下を陰極とする電極のみを印加し、前記第２電極アレイの複数対の電極のうち、上を陰極、下を陽極とする電極のみを印加するための制御部とを備え、前記第１電極アレイと前記第２電極アレイとの間の前記所定方向における距離が、前記１対となる電極間の距離よりも大きく、前記第１電極アレイと同一列の電極アレイに属する隣合う１対の電極間の距離が、前記１対となる電極間の距離よりも小さく前記複数対の電極が配置され、前記第２電極アレイと同一列の電極アレイに属する隣合う１対の電極間の距離が、前記１対となる電極間の距離よりも小さく前記複数対の電極が配置されることを特徴とするため、画像を高い密度で形成しながら、且つ、エッジ部分が明確でシャープな画像を形成できる。
【００７８】
【００７９】
【００８０】
【００８１】
【００８２】
【図面の簡単な説明】
【図１】 本実施の形態の画像形成装置１の構成の概略を示す模式図である。
【図２】 本実施の形態の画像形成装置１の上電極部２の電極アレイ２１の構成の一部を示す模式図である。
【図３】 第１隣接距離ｄｗが対向距離ｄｈより小さい配列とした上電極部２の電極アレイ２１の従来の構成の一部を示す模式図である。
【図４】（Ａ）従来の構成の電極２２の配列を図３のＺ方向から見た図である。
（Ｂ）本実施の形態の画像形成装置１の電極２２の配列を図３のＺ方向から見た図である。
【図５】 従来の構成の相互に隣接する電極２２を、図３の右側からＸ方向に見た模式図である。
【図６】 本実施の形態の画像形成装置１の相互に隣接する電極２２を、図２の右側からＸ方向に見た模式図である。
【図７】 本実施の形態における電極の配置の変形例１を示す図である。
【図８】 本実施の形態における電極の配置の変形例１を図７のＺ方向から見た図である。
【図９】 本実施の形態における電極の配置の変形例２を示す図である。
【図１０】 本実施の形態における電極の配置の変形例２を図９のＺ方向から見た図である。
【図１１】 本実施の形態における電極の配置の変形例３を示す図である。
【図１２】 本実施の形態における電極の配置の変形例３を図１１のＺ方向から見た図である。
【図１３】 本実施の形態の画像形成装置１の変形例４の構成の概略を示す模式図である。
【図１４】 記録媒体ＰＰの構成を示す模式断面図である。
【図１５】 マイクロカプセルＰ１０の変化の様子を表す図である。
（Ａ）本実施の形態の記録媒体１における電界を印加する前のマイクロカプセルＰ１０の構造を示す模式図である。
（Ｂ）電界を印加した状態の帯電粒子Ｐ２ａ，Ｐ２ｂの状態を示す模式図である。
（Ｃ）図５におけるマイクロカプセルＰ１０ｃの帯電粒子Ｐ２ａ，Ｐ２ｂの移動を示す図である。
【符号の説明】
１ 画像形成装置
２ 上電極部
３ 下電極部
４ 制御部
５ 記録媒体搬送部（移動手段）
６ 電極アレイ駆動部
７ モータ駆動回路
８ 配線
９ 駆動モータ
１０ コンピュータ
２１ 電極アレイ
２２ 電極
３１ 電極アレイ
３２ 電極
５１ 搬送ローラ
Ｕ２１，・・・ 上電極
Ｌ２１，・・・ 下電極
ｄｈ 対向距離
ｄｗ 第１隣接距離
ｄｌ 第２隣接距離
ＥＬ 電気力線
Ｐ２ａ （白色）帯電粒子
Ｐ２ｂ （黒色）帯電粒子
Ｐ３ 帯電表示層
Ｐ４ 液体分散媒
Ｐ５ 外殻部
Ｐ１０ マイクロカプセル
Claims (1)
- 記録媒体の表裏を挟むように対向して配置した複数対の電極を直線状に配列した第１電極アレイと、
前記直線の方向において前記第１電極アレイの複数対の電極の位置と同じ位置に、複数対の電極を直線状に配列した第２電極アレイと、
電極又は前記記録媒体を、前記直線と直交する所定の方向に相対的に移動させる移動手段と、
前記第１電極アレイの複数対の電極のうち、上を陽極、下を陰極とする電極のみを印加し、前記第２電極アレイの複数対の電極のうち、上を陰極、下を陽極とする電極のみを印加するための制御部と
を備え、
前記第１電極アレイと前記第２電極アレイとの間の前記所定方向における距離が、前記１対となる電極間の距離よりも大きく、
前記第１電極アレイと同一列の電極アレイに属する隣合う１対の電極間の距離が、前記１対となる電極間の距離よりも小さく前記複数対の電極が配置され、
前記第２電極アレイと同一列の電極アレイに属する隣合う１対の電極間の距離が、前記１対となる電極間の距離よりも小さく前記複数対の電極が配置されることを特徴とする画像形成装置。
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