JPH08194283A - 微粒子の搬送方法ならびにそれを用いた画像形成方法および画像形成装置ならびに画像形成媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】微粒子搬送方法や画像形成方法および画像形成
装置において、フォトクロミック材料を含有する微粒子
を光によって搬送する方法を用いることによって、その
光学系が簡易にして、しかも画像形成のための位置決め
を正確におこなえるようにする。 【構成】微粒子１００として、フォトクロミック材料を
含み第１の波長に対して透明であり、第２の波長の光を
照射すると第１の波長を吸収するようなものを用いる。
この微粒子１００は、レンズ３０により集光された第１
の波長の光源１のビームによりトラップされ、ガルバノ
ミラー６０によるビームの走査により移動される。そし
て、所定の位置で第２の波長の光源２の光を照射すると
第１の波長を吸収するようにフォトクロニズムを起し、
第１の波長のビームより押し出される力が働くような
る。このように、微粒子を制御して、画像形成をおこな
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、微粒子の搬送方法なら
びにそれを用いた画像形成方法および画像形成装置なら
びに画像形成媒体に係り、微粒子にフォトクロミック材
料を含有させて、光によって、これを搬送させる方法に
関すものであって、特に、光を利用して画像を形成する
プリンタや複写機等の画像形成装置に好適な微粒子の搬
送方法ならびにそれを用いた画像形成方法および画像形
成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、光によって働く圧力（光圧力）を
用いて微粒子をトラッピングして、マニュピュレートす
る方法が、例えば、「光学」第２１巻第９号６１２ペー
ジ（１９９２年）に示されている。

【０００３】また、光圧力によってトナー等の画像形成
媒体の運動を制御する画像形成装置に関する技術が、特
開平４−１０９５５号公報に開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、照
射する光の波長に対して透明な微粒子は、集光した光の
焦点付近にトラッピングされることを利用する技術が開
示されている。しかしながら、このような透明な微粒子
をマニュピュレートして配列する場合、微粒子を所定位
置まで持っていき、光をオフにしてトラップ状態から放
出する必要がある。さらに、微粒子が透明であるため、
これを直接画像形成に用いたのでは、画像が見えないと
いう問題点がある。

【０００５】また、上記技術では、光を吸収または反射
する微粒子をトラッピングする方法として光を集光し、
微粒子の周りを高速に回転させる方法が示されている。
しかし、この方法を用いる場合には、光を高速で回転さ
せる必要があり、光学系が複雑となるという問題点があ
った。

【０００６】さらに、上記従来技術に代表される光によ
って働く力を用いて画像形成媒体の運動を直接制御する
従来の画像形成装置は、画像形成媒体として用いるトナ
ーとして光を吸収するものを用いるので、光圧力は、ト
ナーを押し出すために用いていた。そのため、トナーが
紙に付く位置を正確に位置決めすることが難しいという
問題点があった。

【０００７】本発明は、上記従来技術の問題点を解決す
るためになされたもので、その目的は、フォトクロミッ
ク材料を含有する微粒子を光によって搬送する方法を用
いることによって、その光学系が簡易で、画像形成のた
めの位置決めを正確になしうる微粒子搬送方法ならびに
画像形成方法および画像形成装置を提供することにあ
る。

【０００８】また、本発明の別の目的は、上記微粒子の
搬送方法を用いて配列した微粒子が搬送前は、透明であ
り配列時には着色しているために、画像を形成する際し
て、好適な画像形成方法および画像形成装置を提供する
ことである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の微粒子搬送方法に係る発明の構成は、光に
よって、微粒子を捕捉して搬送する微粒子搬送方法にお
いて、前記光が、第１の波長の光と、第２の波長の光と
であって、前記微粒子は、前記第２の波長の光を吸収し
て光学的変化を起こす材料を含有していて、前記第１の
波長の光により前記微粒子を捕捉し、前記第２の波長の
光を照射することにより前記微粒子を前記第１の波長の
光の捕捉状態から離脱させるようにしたものである。

【００１０】より詳しくは、上記微粒子搬送方法におい
て、前記微粒子が、前記第１の波長の光を透過するよう
にしたものである。

【００１１】また詳しくは、上記微粒子搬送方法におい
て、前記第１の波長の光が可視光であり、第２の波長の
光が紫外光であるようにしたものである。

【００１２】次に、上記目的を達成するために、本発明
の微粒子搬送装置に係る発明の構成は、光によって、微
粒子を捕捉して搬送する微粒子搬送装置において、前記
光が、第１の波長の光と、第２の波長の光とであって、
前記微粒子は、前記第２の波長の光を吸収して光学的変
化を起こす材料を含有していて、かつ、この微粒子は、
前記第１の波長の光を透過する微粒子であって、しか
も、この微粒子搬送装置は、第１の波長の光源と、第２
の波長の光源と、少なくとも前記第１の波長の光を集光
する集光手段と、少なくとも前記第１の波長の光を走査
する走査手段と、前記走査手段をコントロールするコン
トロール手段とを有し、前記集光手段により集光された
前記第１の波長の光により前記微粒子を捕捉し、前記走
査手段により所定の位置に移動させ、前記第２の波長の
光を照射することにより前記微粒子を前記第１の波長の
光の捕捉状態から離脱させるようにしたものである。

【００１３】次に、上記目的を達成するために、本発明
の画像形成方法に係る発明の構成は、光によって、画像
形成媒体を捕捉して移動させる画像形成方法において、
前記光が、第１の波長の光と、第２の波長の光とであっ
て、前記画像形成媒体は、前記第２の波長の光を吸収し
て光学的変化を起こす材料を含有していて、かつ、この
画像形成媒体は、前記第１の波長の光を透過する画像形
成媒体であって、前記第１の波長の光により前記微粒子
を捕捉して移動させ、前記第２の波長の光を照射するこ
とにより前記微粒子を前記第１の波長の光の捕捉状態か
ら離脱させ移動させるようにしたものである。

【００１４】次に、上記目的を達成するために、本発明
の画像形成装置に係る発明の構成は、光によって、画像
形成媒体を捕捉して移動させ、記録媒体上に画像を形成
する画像形成方法において、前記光が、第１の波長の光
と、第２の波長の光とであって、画像形成媒体を光によ
り移動して記録媒体上に画像を形成する画像形成装置に
おいて、前記画像形成媒体は、前記第２の波長の光を吸
収して光学的変化を起こす材料を含有していて、かつ、
この画像形成媒体は、前記第１の波長の光を透過する画
像形成媒体であって、しかも、この画像形成装置は、第
１の波長の光源と、第２の波長の光源と、少なくとも前
記第１の波長の光を集光する集光手段と、少なくとも前
記第１の波長の光を走査する走査手段と、前記走査手段
をコントロールするコントロール手段と、前記記録媒体
を搬送する搬送手段とを有し、前記集光手段により集光
された前記第１の波長の光により前記画像形成媒体を捕
捉し、前記走査手段により所定の位置に移動させ、前記
第２の波長の光を照射することにより前記画像形成媒体
を前記第１の波長の光の捕捉状態から離脱させ、前記記
録媒体上に配列するようにしたものである。

【００１５】さらに、上記目的を達成するために、本発
明の画像形成媒体に係る発明の構成は、特定の第１の波
長の光と第２の波長の光によって、光学的変化を起こす
画像形成媒体において、前記第１の波長の光を透過し、
前記第２の波長の光を照射することにより前記第１の波
長の光を吸収するように光学的変化を起こす材料を含有
していて、この第２の波長の光を照射することにより着
色状態になるようにしたものである。

【００１６】

【作用】本発明によれば、簡単な光学系で微粒子をトラ
ッピングし、微粒子をトラップする第１の波長の光をオ
フにせずに、第２の波長の光を照射することのみで簡単
にトラップ状態から離脱させることのできる。したがっ
て、微粒子の制御のための光学系の構成が簡単になり、
微粒子の位置決めを正確におこなうことができる。

【００１７】さらに、本発明により、上記微粒子の搬送
方法を用いて配列した微粒子が、配列時には着色してい
るため、着色手段を別に設ける必要がない。

【００１８】

【実施例】以下、本発明に係る各実施例を、図１ないし
図１１を用いて説明する。 〔実施例１〕以下、本発明に係る第一の実施例を、図１
ないし図６を用いて説明する。先ず、図１および図２を
用いて本発明の微粒子の搬送方法を用いた搬送装置の構
造と動作の概要について説明する。図１は、本発明の微
粒子の搬送方法を用いた搬送装置の構造と光の挙動を模
式的にあらわした図である。

【００１９】この装置では、第１の波長の光を発生する
光源１とフォトクロニズムを起こさせる第２の波長の光
源２の光をミラー４１とダイクロイックイミラー５０を
用いて同じ光路を進むように光路を合わせている。ダイ
クロイックミラー５０は、第１の波長は透過し、第２の
波長は反射するようにしている。また、第２の波長の光
を必要なときに照射できるようにするために、レーザの
出口にＥＯ素子を用いたシャッタ６５を設けている。

【００２０】図１に示されるように、光は、ガルバノミ
ラー６０を通り、レンズ３１により一旦集光された後、
拡大される。そして、ミラー４０で反射されて、開口数
０．９の対物レンズ３０に入射される。

【００２１】一方、フォトクロミック材料を含んだ微粒
子１００は、微粒子供給手段２０１により上述の対物レ
ンズ３０で絞られたビーム中に供給される。この微粒子
１００は、フォトクロミック材料を含んだものであり、
以下のような挙動をおこなう。

【００２２】第１の波長の光よりなるビーム内に入った
微粒子は、第１の波長に対して透明であり、光圧力を受
けて焦点方向へ移動し、ビームの集光点よりも少し下側
に重力と釣合ってトラップされる。また、ガルバノミラ
ー６０によりレンズ３１に入射する光線の角度を変化さ
せることにより、集光点を台２２０に平行に２次元的に
移動することができる。

【００２３】そして、微粒子１００をトラップしたまま
所定の位置までビームを移動した後、シャッタ６５を開
き、微粒子１００に第２の波長の光を照射すると、微粒
子１００に含まれるフォトクロミック材料はフォトクロ
ニズムを起こし、第１の波長の光を吸収するようにな
る。このフォトクロニズムにより微粒子１００は第１の
波長の光から押しだされる力を受けるようになり、ビー
ムの集光点近くに置いた台２２０の上に至る。ここで、
ガルバノミラー６０の移動は、ガルバノミラーコントロ
ーラ４０１により、シャッタ６５の開閉はシャッタコン
トローラ４０２によりおこない、それぞれのタイミング
をマイコンにより制御することができる。

【００２４】なお、光を走査する手段としては、音響光
学素子を用いてもよい。

【００２５】次に、図１に示した装置の微粒子供給手段
２０１について、図２を用いてより詳細に説明する。図
２は、微粒子供給手段２０１の構造の模式図である。

【００２６】この装置において、クラウド２０２内に納
められたトナー１００がファン２０３による送風で舞い
あげられ、導入口より放出される。また、液体の微粒子
を用いるときには、細い管内の液体を急激に加熱し、液
体中に生じる気泡の圧力により管から一定量の液体を送
り出せばよい。なお、このような供給手段を用いずあら
かじめ台上にばらまかれた微粒子を捕捉して搬送しても
良い。

【００２７】この搬送装置により、微粒子１００を供給
し、光により搬送するわけであるが、以下、搬送のポイ
ントとなるフォトクロニズムの原理とその組成について
説明する。

【００２８】先ず、光の照射によって生じる力を説明す
る。光は、運動量を有している。光が他の媒体に入射し
て、反射、屈折により光の進行方向が変化すると、光の
持つ運動量が変化し、光の入射媒体に圧力を及ぼす。光
の進行方向を変化させた媒体の受ける圧力Ｆは、入射光
全部を光の入射方向と逆方向に反射したとき最大とな
り、光のパワーをＰ、光速をｃとすると、

【００２９】

【数１】Ｆ＝２Ｐ／ｃ と表される。実際の粒子に光が当たった場合、粒子の形
状、屈折率・吸収率等の光学的な特性によって決まる散
乱状態に応じて光圧力が減少し、補正のための散乱係数
をｑとすると、粒子の受ける圧力Ｆは、

【００３０】

【数２】Ｆ＝２Ｐｑ／ｃ （０≦ｑ≦１）となる。

【００３１】そして、粒子が透明な場合には、集光した
光でトラップすることが可能である。外界の屈折率より
も屈折率の大きな透明粒子は、光の屈折による運動変化
より光強度の強い方向に力を受けるため、集光した光の
焦点に向かう力を受け、トラップされる。このことは、
後に図３を用いて詳説する。

【００３２】次に、本発明の微粒子の搬送手段について
説明する。特定の波長の光を照射することにより光吸収
の波長依存性が変化するフォトクロミック性を有する物
質が例えば、「染料と薬品」第３５巻３００ページ（１
９９０年）に記載されている。このフォトクロミック材
料を用いれば次のような微粒子の搬送手段が可能とな
る。 このための微粒子として、第１の波長に対して透
明であり、第２の波長の光を照射することにより第１の
波長の光を吸収するように変化するフォトクロミック材
料を含む微粒子を用いる。第１の波長の光を始めに照射
すると、第１の波長の光に対してこの微粒子は、透明で
あるので、微粒子を第１の波長の光によりトラップする
ことができる。そして、このトラップされた微粒子に第
２の波長の光を照射すると第１の波長を吸収するように
変化するので、第１の波長の光から圧力を受け、自然と
押しだされる。したがって、第１の波長の光で微粒子を
トラップして運び、その後に、所定の位置で第２の光を
照射することによりトラップ状態から微粒子を離脱させ
ることができる。

【００３３】さらに、第２の光線を吸収することによ
り、可視の波長において光を吸収するように変化するフ
ォトクロミック材料を用いることにより、配列後の状態
を目視で確認できるようになり、微粒子を画像形成のた
めのトナーとして用いることができる。

【００３４】次に、図３を用いて微粒子に働く力を具体
的に図示しつつ説明しよう。図３は、光を照射した場合
に微粒子に働く力を、その微粒子が透明なときとそうで
ないときに対比して、ベクトルとして図示した模式図で
ある。

【００３５】図３（ａ）に示されるように透明な微粒子
１１１に入射した光３０１は、屈折を起こす。光線Ａの
屈折による光の進行方向の変化によって生じる力は、図
のＦ_A1とＦ_A2となる。光線Ａと対称な位置に入射する光
線Ｂによる力は、Ｆ_B1とＦ_B2となる。ここで、ベクトル
としての和を取って、Ｆ_A＝Ｆ_A1＋Ｆ_A2、Ｆ_B＝Ｆ_B1＋Ｆ
_B2とすると、光線３０１の焦点ｆｃに向かう力Ｆ₂は、
Ｆ₂＝Ｆ_A＋Ｆ_Bとあらわすことができる。

【００３６】また、透明でないときは、光を吸収して、
図３（ｂ）に示されように光の吸収によって働く力はＦ
_C、Ｆ_Dとなり、その合力Ｆ₂は、Ｆ₂＝Ｆ_C＋Ｆ_Dであっ
て、焦点ｆｃから遠ざかる方向の力となる。

【００３７】したがって、第２の波長の光によってその
光学的特性が変化するようなフォトクロミック材料を含
む微粒子に働く力は、第１の波長の光のみを照射してい
る間は、光線３０１の焦点ｆｃの方向に向かうが、いっ
たん、第２の波長の光線を照射して、第１の波長の光線
を吸収するようなった微粒子１１２においては、光の焦
点ｆｃから遠ざかる方向となる。したがって、フォトク
ロニズムを起こした微粒子は、他の力を加えなくても、
第１の波長の光により自然と押し出す力が働くようにな
る。なお、光が上方から照射されるときには、重力も微
粒子の移動を促進する力となる。

【００３８】これが、フォトクロミック材料を光によっ
て搬送する場合の原理である。

【００３９】次に、図４および図５を用いてフォトクロ
ミック材料の組成と光の波長との関係を説明しよう。図
４は、本発明に係るフォトクロミック材料の組成をあら
わす構造式と光の波長との関係をあらわすグラフであ
る。

【００４０】ここで説明するのは、フラン環型のフルゴ
ドである。この物質が図４（ａ）の（１）の構造のとき
に紫外線を照射すると、（２）の構造にフォトクロニズ
ムを起こす。それぞれの構造の吸収スペクトルを示す
と、図４（ｂ）のグラフようになる。ここで、この横軸
は波長であり、縦軸はこの物質の吸光度をあらわしてい
る。この物質が図４（ａ）の（１）の構造のときは、紫
外域に吸収を持ち、可視光はほとんど吸収しない。とこ
ろが、紫外線を照射した（２）は、５００ｎｍ付近に吸
収のピークを持つようになり、色付いて見えるようにな
る。また、この物質は、（２）の構造のときに可視光を
照射すると透明体に可逆的に変化する。かつ、この物質
が、（２）の構造のとき、熱的に不安定で紫外線照射後
（１）の構造に可逆的に戻り退色していくが、約１２０
〜１３０℃に加熱すると、熱分解を起こし、赤の着色体
となる。この着色体は、光や熱によって変化しない。こ
の材料を用いた場合、例えば、第１の波長の光源として
波長４８８ｎｍのＡｒレーザを用いて微粒子をトラップ
し、第２の波長の光源として波長３５１ｎｍのＸｅＦエ
キシマレーザを用いてフォトクロミズムを起させること
ができる。このように図４（ｂ）のグラフから考察すれ
ば、この材料においては、第１の波長として４３０〜６
００ｎｍ、第２の波長として、３７０ｎｍ以下が望まし
い。

【００４１】また、図５を用いて本発明に係る他のフォ
トクロミック材料の組成をあらわす構造式と光との関係
を説明しよう。図５は、本発明に係る他のフォトクロミ
ック材料の組成をあらわす構造式と光の波長との関係を
あらわすグラフである。

【００４２】ここに示しているのは、６´−ヒドロキシ
スピロベンゾスピロピランである。この物質は、（１）
の構造のときに紫外線を照射すると、（２）の構造に変
化する。さらに、（２）の構造のときは、可視光線また
は熱により２量体（３）に変化する。それぞれの構造の
吸収スペクトルを示すと、図５（ｂ）のグラフようにな
る。この物質は、（１）は可視光をほとんど吸収せず、
透明である。紫外線照射によって変化する（２）の構造
のときは、６３０ｎｍ付近に吸収のピークを持つように
なる。（３）の構造に変化すると、吸収量は減少する
が、（２）と同じ波長に吸収を有している。したがっ
て、（２）（３）は、どちらも青色に見えることにな
る。よって（２）（３）間では可逆的に変化するが、ど
ちらも青色に見えることになる。

【００４３】上述のことより、この材料を含む微粒子の
トラップには５００〜７００ｎｍの波長の光を用いるこ
とが望ましく、例えぱ、５１４ｎｍのＡｒレーザ、６３
４ｎｍのＨｅーＮｅレーザ、６８０ｎｍ付近の赤色半導
体レーザ等を用いることができる。

【００４４】これらのフォトクロミック材料から微粒子
を作る場合においては、これらフォトクロミック材料を
ＰＭＭＡ、ポリスチレン、ポリエステル等の透明プラス
チック基材に分散し、微粒子化することによりおこなう
ことができる。また、フォトクロミック材を溶融した液
体を微小な液滴としても用いることができる。

【００４５】さらに、有機材料以外にも、光照射による
光学的な変化がある無機材料を用いることもできる。例
えば、ホトブリーチングやホトダークニングを起こすＡ
ｓーＳ系のアモルファス材料を用い、ホトブリーチング
やホトダークニングによる吸収端の変化を用いてもよ
い。

【００４６】本発明の微粒子搬送方法は、可視領域で吸
収を有する材料に限るものではなく、フォトクロニズム
により特定の波長においてほぼ光を吸収しない状態か
ら、光を吸収または反射するように変化する材料であれ
ば用いることができる。ただし、微粒子を搬送後、微粒
子を可視化するためには、第２の波長を照射後は、可視
光を吸収する材料を用いる必要がある。光源の波長はフ
ォトクロミック材料の特性にあわせて適宜選択すればよ
い。

【００４７】次に、図６を用いて本発明の微粒子搬送方
法のアルゴリズムについて説明する。図６は、本発明の
微粒子搬送方法のアルゴリズムを示すフローチャートで
ある。以下、図６の順を追って説明しよう。

【００４８】先ず、第１の波長の光をオンにし（Ｓ０
１）、第１の波長の集光ビーム内に微粒子を搬入する
（Ｓ０２）。その後、第１の波長の光を所定の位置に移
動し（Ｓ０３）、ビームが所定の位置についたことを確
認する（Ｓ０４）。

【００４９】所定の位置についているときは、第２の波
長の光を照射し（Ｓ０５）、所定の位置に微粒子を移動
させる。さらに、別の微粒子を移動するときには、以上
のＳ０２〜Ｓ０５の工程を繰り返せば良い（Ｓ０６）。
なお、微粒子の搬入は、ビームの移動途中におこなって
も良いし、ビームの移動後におこなっても良い。

【００５０】〔実施例２〕以下、本発明に係る第二の実
施例を、図７および図８を用いて説明する。図７は、本
発明の微粒子の搬送方法を用いた他の搬送装置の構造と
光の挙動を模式的にあらわした図である。図８は、微粒
子１００に照射される光の関係を模式的にあらわした図
である。

【００５１】本実施例の搬送装置では、第２の波長の光
源として紫外線ランプ２０を用いている。対物レンズ３
０には、第１の波長の光のみが入射される。第１の波長
の光源１を対物レンズ３０まで導く光学系は、実施例１
の図１と同じである。したがって、実施例１と異なる第
２の波長の光に関する部分について重点をおいて説明し
よう。

【００５２】紫外線ランプ２０から発せられる光は、球
面ミラー３３とレンズ３２により集光され、光ファイバ
２５に導かれる。光ファイバ２５の途中に、導波路より
なる光スイッチ６５を設けている。図７に示されるよう
に、光シャッタ６５を通った後、紫外線光は、光ファイ
バ２５により第１の波長の光の集光点付近に導かれ、ト
ラップされた微粒子に照射される。本実施例では、紫外
線ランプを用いることにより光源が小型化されると言う
利点がある。さらに、レンズでは微小スポットに集光で
きないランプの光を、光ファイバを用いることによって
トラップされた微粒子に紫外線を簡単に導くことが可能
となる。

【００５３】以上の実施例においては空気中での微粒子
の搬送について説明したが、液体中の微粒子の搬送を同
様に行うことができる。液体中で行うときは、レンズの
開口数が大きくなるので液浸レンズを用いることが望ま
しい。開口数を大きくすることにより透明微粒子のトラ
ップ力を大きくできる。

【００５４】〔実施例３〕以下、本発明に係る第三の実
施例を、図９を用いて説明する。図９は、本発明の微粒
子搬送方法を用いて画像を形成する画像形成装置の上面
図と断面図であり、（ａ）は、上面図、（ｂ）はＡＡ´
断面図である。

【００５５】本実施例は、本発明の微粒子搬送方法を用
いて画像を形成する画像形成装置に関するものである。
この画像形成装置では、対物レンズ３０、ミラー４０、
ミラー４１と画像形成媒体であるトナーを供給する供給
手段２１０をシャーシ８０に乗せ、レール２７０上を移
動できるようにしている。シャーシ８０は、シャーシ８
０に固定した電磁石２７２と本体側に設けた磁石２７１
の間の力により移動する。ガルバノミラーまでの光学系
は、固定光学系９０として本体側に設けている。光は、
平行光のまま、ミラー４１とミラー４０により対物レン
ズ３０に導かれる。

【００５６】そして、シャーシ８０が移動するととも
に、ガルバノミラーにより紙送り方向に光を操作し、紙
送り方向に一定の幅を持って画像を形成する。その幅
分、画像を形成しおわると、シャーシ８０が紙幅分移動
し、画像を形成した幅分紙も移動して、次の部分の画像
を形成するステップに移ることになる。

【００５７】光の操作に関して言えば、ビームがトナー
を置くべき位置に来たときに紫外線を照射して、トナー
を紙１５０に配置する。また、紙は、搬送ロール２３０
と搬送ロール２３１により送られる。

【００５８】このトナーに、実施例１の図４の構造のフ
ォトクロミック材料を含有させた場合には、定着ロール
２４０により１２０℃以上に加熱して、色を定着させ、
かつ、紙１５０に溶融・定着させることにより、赤色の
画像を得ることができる。このようにすれば、フォトク
ロミック材料を熱変質させることでもとの無色の状態に
戻ることがなく、色があせることがないと言う利点があ
る。

【００５９】なお、第１の波長の光線のパワーが大きい
ときには、フォトクロミックを起こした後、第１の波長
の光線を吸収し、加熱されて溶融し、紙に定着すること
もできる。また、光により溶融して定着できるときに
は、定着ロール２４０は不要である。

【００６０】トナーについて言えば、黒色の画像を得る
ためには、吸収スペクトルの異なる数種のフォトクロミ
ック材料を含有させればよい。また、すべての材料を１
個のトナーに含有させてもよいし、１種の材料を含むト
ナーを混合して用いてもよい。さらに、各色に発色する
トナーを用いたときには、カラー画像を得ることもでき
る。フォトクロミック材料として、例えば熱的や光によ
り可逆的に変化する物を用いれば、不要になったときに
熱や光を照射することにより画像を消去し、紙の再利用
が可能となると言う利点もある。

【００６１】本実施例においては、ガルバノミラーで紙
送りの方向に走査したが、対物レンズをアクチュエータ
で動ごかし、光学系の駆動方向と垂直方向に移動しても
よい。また、本実施例のようにシャーシ８０を移動せ
ず、光学系を固定し、紙を２次元的に移動しても良い。

【００６２】また、この画像形成装置で画像を形成する
場合には、被画像形成体には、紙、プラスチックフィル
ム等を用いることができる。

【００６３】〔実施例４〕以下、本発明に係る第４の実
施例を、図１０を用いて説明する。図１０は、本発明の
微粒子搬送方法を用いて画像を形成する他の画像形成装
置の構造を示した斜視図である。

【００６４】本実施例は、実施例３で説明した画像形成
装置とは異なった構造をもつものである。この装置で
は、半導体レーザ３からの光をコリメートレンズ３４
で、ほぼ平行になるようにする。そして、その光をシリ
ンドリカルレンズ３により反射多面鏡４５で一方向集光
し、反射多面鏡４５を用いて反射走査する。反射多面鏡
４５で反射した光は、ｆθレンズ３５により集光され、
ミラー４０により紙１５０へ導かれる。集光点は、紙１
５０よりｆθレンズ３５側に来るようにする。

【００６５】一方、トナーは、光走査側からトナー供給
手段２１０を用いて供給する。走査光の波長に対して透
明であるトナーは、光の走査が高速であるため平均的な
光強度を感じて、走査される焦点付近にトラップされ
る。しかし、空気の粘性力によりトナーは、走査ビーム
に追従することが出来ず、走査速度よりもゆっくりと走
査方向に移動するトナー流１０２を形成することにな
る。このトナーの移動により、トナーは光の走査範囲に
渡って供給されることになる。そして、画像の形成に用
いられず、走査範囲を移動し終わったトナーは、トナー
回収手段２１１により回収され、図には示していないが
トナー供給手段２１０に戻され、再び用いられる。

【００６６】また、トナーのフォトクロミズムを起こす
ための第２の波長の光源２の光を第１の波長は透過す
る。この第２の波長の光は、第２の波長を反射するよう
にしたダイクロイックミラー５０により反射されること
により、第１の波長の光線と同一の光路を通るようにし
ている。そして、トナーを置いて画像を形成する場所に
ビームが来たときに第２の波長の光を照射し、フォトク
ロニズムを起こさせる。このフォトクロニズムにより第
１の波長の光を吸収するように変化し、第１の光による
光圧力により押し出されて、紙に到る。本実施例では、
回転多面鏡よりなる光の走査系が簡単であり、この走査
系を用いてトナーの移動もできるために、構成が簡単で
ある。

【００６７】トナーの移動速度が不足する場合には、ト
ナーのトラップを乱さない程度にゆっくりとした空気の
流れを作ることにより、移動してもよい。

【００６８】本実施例では光を走査したが、光源として
１次元または２次元的にアレイ状に並べた光源をファイ
バレンズアレイ等で集光して用いてもよい。また、トナ
ーをシート状に浮遊させてもよい。

【００６９】〔実施例５〕以下、本発明に係る第５の実
施例を、図１１を用いて説明する。図１１は、本発明の
画像形成装置を用いたプリンタの構造を示した断面図で
ある。

【００７０】本実施例は、本発明の画像形成装置を用い
たものであり、画像形成装置としては、実施例４および
実施例５で説明したものを用いることができる。

【００７１】このプリンタでは、画像信号をインターフ
ェイス４２０を通して入力する。制御回路４２１は、マ
イコンを有しており、画像信号に応じて光学系９１に有
する第２の波長の光の照射を制御して画像を形成する。
さらに、マイコンは、紙の供給、トナーの供給等の制御
をもおこなう。紙１５０は、給紙カセット２９０により
挿入され、搬送ローラ２３０〜２３２により搬送され
る。そして、画像形成後に、トナーが定着器２４０によ
り定着され、排出される。

【００７２】本実施例では、画像形成装置の応用の一例
として、プリンタについて説明したが、当然のごとく複
写機、ファクシミリ等の画像形成部に用いることができ
る。

【００７３】〔光詠動力、トナーの組成など〕以上の各
実施例では、光を吸収するようになった画像形成媒体を
押し出す力として光圧力のみを説明したが、他に光の吸
収に伴って生じる光詠動力、画像形成媒体の発熱による
膨張に伴って生じる力（外界を押すときの反作用）等を
用いることができる。本発明は、光のエネルギーにより
画像形成媒体に働く力を用いたことに特徴があり、上記
のどの力を用いても同様の効果が得られる。

【００７４】ここで、このような力の代表的なものとし
て光詠動力について説明する。

【００７５】今、フォトクロミック材料を含む微粒子が
トナーであったとする。トナーは、強い光吸収性を有し
ているため、光吸収により光入射側が特に加熱される。
このトナーの温度上昇により外界の空気が加熱される。
このとき、トナーに温度分布のかたよりが生じて、温度
の高い側の空気の温度が高くなり、高くなった方のトナ
ーに衝突する空気分子のエネルギーが大きくなる。した
がって、トナーは、温度の高い側から低い側へ移動する
いわゆる光詠動力を受ける。

【００７６】そして、トナーは、光入射側で光を良く吸
収するため、トナーは光の進行方向に光詠動力を受ける
ことになる。すなわち、光詠動力は、光圧力によるトナ
ーの移動力と同方向に働くことになり、トナーの移動に
有効に作用することができる。この結果、光詠動力が働
く場合には、光圧力のみで予想される移動距離よりも長
い距離をトナーは移動できることになる。この光詠動力
を有効に利用するためには、トナーは、表面において光
を良く吸収したほうがよく、望ましくは中心付近よりも
表面付近にフォトクロミック材料を多く配した構造が良
い。

【００７７】微粒子による光の散乱及び吸収は、いわゆ
るＭｉｅ散乱の式により求めることができる。Ｍｉｅ散
乱は、外界及び微粒子の複素屈折率、微粒子の形状、照
射する光の波長により決まる。半径ｄの球形の微粒子に
波長λの光を照射したとき、

【００７８】

【数３】ｘ＝２πｄ／λ で表されるサイズパラメータが同じ場合には、散乱状態
は同じとなる。光圧力は光の散乱状態に依存し、

【００７９】

【数４】ｘ≧４ のとき粒子の断面積に比例するようになるので、粒径
は、照射する光の波長以上にすることが望ましい。ま
た、集光した光の径よりも大きい必要はなく、５０μｍ
以下がよい。望ましくは、５μｍから１５μｍである。

【００８０】なお、トナーの形状はいびつなことが多
く、粒径の定義はいろいろあるが、この説明では、トナ
ーの同じ重量の球の直径を用いた。

【００８１】また、光圧力の均一化を図るためには、ト
ナーの形状分布が小さいことが望ましい。均一性の良い
トナーを形成するにトナーは真球に近い形状が良い。

【００８２】例えば、画像形成媒体として平均粒径１０
μｍのトナーを用いることが望ましい。トナーは、スチ
レンアクリル系基体等を用いることにより、光を吸収し
発熱して融解することが出来る。また、重合法により作
製したトナーを用いると、形状の均一化に優れている。

【００８３】

【発明の効果】本発明によれば、フォトクロミック材料
を含有する微粒子を光によって搬送する方法を用いるこ
とによって、その光学系が簡易で、画像形成のための位
置決めを正確になしうる微粒子搬送方法ならびに画像形
成方法および画像形成装置を提供することができる。

【００８４】また、本発明によれば、上記微粒子の搬送
方法を用いて配列した微粒子が搬送前は、透明であり配
列時には着色しているために、画像を形成する際して、
好適な画像形成方法および画像形成装置を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の微粒子の搬送方法を用いた搬送装置の
構造と光の挙動を模式的にあらわした図である。

【図２】微粒子供給手段２０１の構造の模式図である。

【図３】光を照射した場合に微粒子に働く力を、その微
粒子が透明なときとそうでないときに対比して、ベクト
ルとして図示した模式図である。

【図４】本発明に係るフォトクロミック材料の組成をあ
らわす構造式と光の波長との関係をあらわすグラフであ
る。

【図５】本発明に係る他のフォトクロミック材料の組成
をあらわす構造式と光の波長との関係をあらわすグラフ
である。

【図６】本発明の微粒子搬送方法のアルゴリズムを示す
フローチャートである。

【図７】本発明の微粒子の搬送方法を用いた他の搬送装
置の構造と光の挙動を模式的にあらわした図である。

【図８】微粒子１００に照射される光の関係を模式的に
あらわした図である。

【図９】本発明の微粒子搬送方法を用いて画像を形成す
る画像形成装置の上面図と断面図であり、（ａ）は、上
面図、（ｂ）は、ＡＡ´断面図である。

【図１０】本発明の微粒子搬送方法を用いて画像を形成
する他の画像形成装置の構造を示した斜視図である。

【図１１】本発明の画像形成装置を用いたプリンタの構
造を示した断面図である。

【符号の説明】

１…第１波長光源 ２…第２波長光源 ２０…紫外線ランプ ２５…光ファイバ ３０…対物レンズ ３１…レンズ ３２…レンズ ３３…球面ミラー ３４…コリメートレンズ ３５…ｆθレンズ ３６…ビームエキスパンダ ３７…シリンドリカルレンズ ４０…ミラー ４１…ミラー ４５…回転多面体 ５０…ダイクロイックミラー ６０…ガルバノミラー ６５…シャッタ ７０…センサ ８０…光学シャーシ ９０…固定光学系 ９１…光学系 １００…微粒子 １０１…トナー １０２…トナー流 １１１…透明微粒子 １１２…吸収を有する微粒子 １５０…紙 ２０１…微粒子供給手段 ２０２…クラウド ２０３…ファン ２０４…導入口 ２１０…トナー供給手段 ２１１…トナー回収手段 ２２０…台 ２３０…搬送用ロール ２３１…搬送用ロール ２４０…定着ロール ２７０…シャフト ２７１…磁石 ２７２…電磁石 ２９０…給紙カセット ３０１…光線 ４０１…ガルバノミラーコントローラ ４０２…シャッタコントローラ ４１０…マイコン ４２０…インターフェース ４２１…制御回路

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光によって、微粒子を捕捉して搬送する
   微粒子搬送方法において、 前記光が、 第１の波長の光と、 第２の波長の光とであって、 前記微粒子は、前記第２の波長の光を吸収して光学的変
   化を起こす材料を含有していて、 前記第１の波長の光により前記微粒子を捕捉し、前記第
   ２の波長の光を照射することにより前記微粒子を前記第
   １の波長の光の捕捉状態から離脱させることを特徴とす
   る微粒子搬送方法。
2. 【請求項２】 前記微粒子が、前記第１の波長の光を透
   過することを特徴とする請求項１記載の微粒子搬送方
   法。
3. 【請求項３】 前記第１の波長の光が可視光であり、第
   ２の波長の光が紫外光であることを特徴とする請求項２
   記載の微粒子搬送方法。
4. 【請求項４】 光によって、微粒子を捕捉して搬送する
   微粒子搬送装置において、 前記光が、 第１の波長の光と、 第２の波長の光とであって、 前記微粒子は、前記第２の波長の光を吸収して光学的変
   化を起こす材料を含有していて、 かつ、この微粒子は、前記第１の波長の光を透過する微
   粒子であって、 しかも、この微粒子搬送装置は、 第１の波長の光源と、 第２の波長の光源と、 少なくとも前記第１の波長の光を集光する集光手段と、 少なくとも前記第１の波長の光を走査する走査手段と、 前記走査手段をコントロールするコントロール手段とを
   有し、 前記集光手段により集光された前記第１の波長の光によ
   り前記微粒子を捕捉し、 前記走査手段により所定の位置に移動させ、 前記第２の波長の光を照射することにより前記微粒子を
   前記第１の波長の光の捕捉状態から離脱させることを特
   徴とする微粒子搬送装置。
5. 【請求項５】 光によって、画像形成媒体を捕捉して移
   動させる画像形成方法において、 前記光が、 第１の波長の光と、 第２の波長の光とであって、 前記画像形成媒体は、前記第２の波長の光を吸収して光
   学的変化を起こす材料を含有していて、 かつ、この画像形成媒体は、前記第１の波長の光を透過
   する画像形成媒体であって、 前記第１の波長の光により前記微粒子を捕捉して移動さ
   せ、前記第２の波長の光を照射することにより前記微粒
   子を前記第１の波長の光の捕捉状態から離脱させ移動さ
   せることを特徴とする画像形成方法。
6. 【請求項６】 光によって、画像形成媒体を捕捉して移
   動させ、記録媒体上に画像を形成する画像形成方法にお
   いて、 前記光が、 第１の波長の光と、 第２の波長の光とであって、 画像形成媒体を光により移動して記録媒体上に画像を形
   成する画像形成装置において、 前記画像形成媒体は、前記第２の波長の光を吸収して光
   学的変化を起こす材料を含有していて、 かつ、この画像形成媒体は、前記第１の波長の光を透過
   する画像形成媒体であって、 しかも、この画像形成装置は、 第１の波長の光源と、 第２の波長の光源と、 少なくとも前記第１の波長の光を集光する集光手段と、 少なくとも前記第１の波長の光を走査する走査手段と、 前記走査手段をコントロールするコントロール手段と、 前記記録媒体を搬送する搬送手段とを有し、 前記集光手段により集光された前記第１の波長の光によ
   り前記画像形成媒体を捕捉し、前記走査手段により所定
   の位置に移動させ、前記第２の波長の光を照射すること
   により前記画像形成媒体を前記第１の波長の光の捕捉状
   態から離脱させ、前記記録媒体上に配列することを特徴
   とする画像形成装置。
7. 【請求項７】 特定の第１の波長の光と第２の波長の光
   によって、光学的変化を起こす画像形成媒体において、 前記第１の波長の光を透過し、 前記第２の波長の光を照射することにより前記第１の波
   長の光を吸収するように光学的変化を起こす材料を含有
   していて、 この第２の波長の光を照射することにより着色状態にな
   ることを特徴とする画像形成媒体。