JP3580093B2 - Image forming device - Google Patents
Image forming device Download PDFInfo
- Publication number
- JP3580093B2 JP3580093B2 JP22710997A JP22710997A JP3580093B2 JP 3580093 B2 JP3580093 B2 JP 3580093B2 JP 22710997 A JP22710997 A JP 22710997A JP 22710997 A JP22710997 A JP 22710997A JP 3580093 B2 JP3580093 B2 JP 3580093B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- particles
- image forming
- forming apparatus
- light
- layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 116
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 85
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 51
- 238000004040 coloring Methods 0.000 claims description 29
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims description 19
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 13
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 claims description 11
- 239000000049 pigment Substances 0.000 claims description 7
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 6
- 230000035939 shock Effects 0.000 claims description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 5
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 claims description 4
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 4
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 2
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 claims description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 39
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 28
- 230000008569 process Effects 0.000 description 26
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 13
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 10
- 238000007699 photoisomerization reaction Methods 0.000 description 10
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 10
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 9
- 230000006870 function Effects 0.000 description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 7
- 230000004044 response Effects 0.000 description 5
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 5
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 4
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 4
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 4
- 238000002679 ablation Methods 0.000 description 3
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 3
- 229920005596 polymer binder Polymers 0.000 description 3
- 239000002491 polymer binding agent Substances 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 3
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 3
- DMLAVOWQYNRWNQ-UHFFFAOYSA-N azobenzene Chemical group C1=CC=CC=C1N=NC1=CC=CC=C1 DMLAVOWQYNRWNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000002952 polymeric resin Substances 0.000 description 2
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 2
- 238000007790 scraping Methods 0.000 description 2
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 2
- 229920002396 Polyurea Polymers 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000005347 demagnetization Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 1
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000008447 perception Effects 0.000 description 1
- 108091008695 photoreceptors Proteins 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920001225 polyester resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004645 polyester resin Substances 0.000 description 1
- 229920000120 polyethyl acrylate Polymers 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 229920003226 polyurethane urea Polymers 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 description 1
- 238000000859 sublimation Methods 0.000 description 1
- 230000008022 sublimation Effects 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 1
- 230000009974 thixotropic effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Printers Or Recording Devices Using Electromagnetic And Radiation Means (AREA)
- Electrophotography Using Other Than Carlson'S Method (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等に利用できる画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の電子写真技術の作像プロセスでは幾つかの要因が重なり画素位置ずれが発生する。ここでいう画素位置ずれとはトナー粒子1個の位置ずれ、つまりトナーの散らばりやこぼれ、潜像電界に忠実に従った移動、転写がなされないミクロな捉え方と、色ずれとして発生する複写機、プリンタ装置全体に関係するシステム的なマクロな捉え方の2点である。
【0003】
先ずトナーが保持する電荷q及び感光体と現像電極、用紙や中間転写体間に付与される電界による静電気的な力、F=q・Eにより対象媒体へ転写される上での問題点を説明する。感光体上の規則的な矩形潜像と現像電極間に生じる空間電界は例えば図24のように示される(電子写真学会誌104号, Vol.32
No.3, 1993)。
【0004】
図24において、電気力線は実際の感光体や現像電極が完全な平行電極ではないこと、矩形潜像エッジ部におけるエッジ効果により電気力線が曲率をもって偏向することにより、等電位ラインは感光体面、現像電極面等に対して完全に平行とはならない。図25は、潜像中心からプロセス方向(感光体回転方向)にX、対象電極方向(ギャップ)にYずれたときのコントラスト電位のプロフィールを示している。図25は、コントラスト電位の最大点が潜像中心からプロセス方向に離れるに従い低くなり、感光体と対象電極間にそのポイントがずれてくることを示している。実際の現像プロセスでは図24で示した潜像中心部(X=0)で現像が開始されるわけではなく、現像ニップ内での有効電界閾値(感光体の電界、トナー電荷、現像電極バイアスで決定される有効電界閾値)になったとき実際の現像が始まり、従って図25に示すようにXがずれて現像されることと等しくなる。プロセス方向に例えばX=100μmずれると、トナーは転写、移動するための静電気的な力を受けるがそのコントラスト電位は低下してしまい、また位置もずれてしまうため本来の画素位置に確実にトナーを付着させることができなくなる。これは実際の複写機、プリンタにおいて、感光体や転写ドラム等の画像形成のための構成要素がある曲率を有しているという従来の電子写真技術がもつ本質的な問題点である。
【0005】
マクロな捉え方として色ずれ、カラーレジストレーションの問題がある。これは感光体や通常、複写機やプリンタで用いられている転写ドラム、用紙搬送ベルトの回転あるいは移動精度(以下、モーションクオリティーと称す)に大きく依存し、低周波数帯域では色ずれとして、高周波数数帯域では規則的なプロセス方向の縞模様(以下、バンディングと称す)として生じる。このモーションクオリティーの悪さがもたらす色ずれやバンディングは高精細な中間調再現あるいは色文字再現に画像欠陥として現れ、著しく画質を劣化させる。
【0006】
このため従来の複写機やプリンタでは感光体や搬送ベルトのモーションクオリティーを高精度化するため、フイードフォワードやフイードバック等の制御を行なうか構成部品や組立ての機械的精度を向上させることで対応してきた。また、経時的な変化や環境変化、特に温度変化による記録情報書き込み装置の光量変化、各機械的な構成上のシンクロナス性のずれ(例えばタンデム型複写機やプリンタにおいて搬送ベルトを駆動するロール径と感光体間距離の整数化が装置フレームやロールの温度膨張でずれてくる例など)を始めとする種々の問題にも対応が必要となる。このことは装置の大型化、複雑化、高コスト化といった問題をもたらし、従来の電子写真技術の信頼性についての限界であるといってよい。
【0007】
印刷技術分野における画素位置ずれは、装置の高価格化と引き換えに高精度化を得ている側面がある。この印刷技術は基本的に版を有しているので電子写真のような画像書き込みプロセスにおける画素位置ずれは発生しない。また、イエロー、マジェンタ、シアン、ブラックのカラー印刷は、版胴からブランケット胴、用紙へと印刷インキ特有の物理現象である「チキソトロピー性」により安定して印字を行うことができる。また、版胴やブランケット胴、用紙支持搬送胴は高い信頼性と耐久性を兼ね備え、且つ高精度ヘリカルギヤー等で駆動されている。さらに、画素位置ずれの調整は専門のオペレータにより行われている。このようなことから、高級印刷の画素位置ずれは平均値として15〜30μm程度にすることができる。しかし、装置全体の大型化や高価格化は避けられず、またビジネス、オフィスユースを狙いとする記録技術としてオン・デマンド性への対応が充分でないという課題が残る。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
CeBIT’96(The hard copy Observer,pp29−30,April,1996)にて発表された画像形成装置Oce3125Cによる記録技術は、感光体による静電潜像を用いない、トナーをバイアス現像にて可視化する点に特徴を有している。図26はこの画像形成装置のイメージング・ドラムの断面を示す。リング状の電極70が絶縁層71中に軸方向に400dpiの解像度で配置され、表面は誘電体層69で覆われている。イメージング・ドラム72中には図示しないスリップ・リングからの記録情報を伝えるマトリックス配置された固定電極群が設置されていて、記録情報に応じて電界が付与された現像ロール74からのトナーがイメージング・ドラム72上に移動して画像形成する。
【0009】
図27にこの従来の画像形成装置全体の構成を示す。中間体転写ドラム73の周囲にイメージング・ドラム72がイエロー72Yからブラック72Kまでタンデム状に配置され、且つ現像ロール74もイエロー74Yからブラック74Kまで各イメージング・ドラムに配置されている。記録プロセスはブラックの現像から始まりイエローの現像まで各7色が1層構成で先ずイメージング・ドラム72に順次形成される。次に中間体転写ドラム73上に各色トナーが重なることなく転写され、中間体転写ドラム73上の画像先端とタイミングを合わせるように用紙が用紙収納カセット58から搬送されてくる。2次転写ロール75にて中間体転写ドラム73上の画像が用紙に転写されて排出トレイ62に排出される。
【0010】
この技術は粒子1個1個を画素単位で現像させるものではなく、従って63.5μm(400dpi)の画素内での個々のトナーに対する画素位置は制御されていない。また、トナー層1層、つまり併置型のカラー画像構造となる記録プロセスであるため、画素間の画素位置ずれ(カラーレジストレーション)が画質劣化、特に色空間再現領域(カラー・ガマット)に大きな影響をもってくる。
【0011】
また、他の記録技術としてアレイ・プリンターズ・エービー社を代表とするトナー・ジェット記録技術がある。これは現像スリーブ上の非磁性一成分カラー・トナー(ブラックは磁性一成分トナー)を用紙上に直接飛翔させてカラー画像形成するものである。現像スリーブと用紙間には2次元配置されたメッシュ状制御電極が、用紙背面には一様背面電極が設けられており、現像スリーブと背面電極間に付与される1500Vの電圧と制御電極電圧(プリント時275V/非プリント時−50V)により用紙上にトナーを記録情報に応じて飛翔させていく。この技術における問題点は、メッシュの孔径が約100〜150μmであり、トナーは一かたまりになって飛翔するため用紙上でのリバウンドが発生し、ハイ・バックグラウンドになる、つまり用紙地汚れが発生してしまうことである。
【0012】
これは勿論、リバウンド現象だけではなくトナーを集合体で飛翔させる記録プロセスそのものの弱点であり、粒状性を悪化させる最大の要因となっている。別の問題として、制御電極に対するトナー目づまり、付着の問題が上げられる。トナー・ジェット記録技術では制御電極に対するクリーニング装置が必要となり、装置の大型化、高価格化につながってしまう。これに対し特開平4−83658号公報ではアパチャー電極の裏面に交流電圧を印加することでトナー付着による裏面汚れを防ぐ技術が開示されているが、いずれにしても約200μm程度の極めて小ギャップを保った現像スリーブと背面電極間に制御電極を挿入して、制御電極の孔を通してトナーを通過させる記録技術におけるこの電極汚れの問題は避けて通れない技術課題になっている。
【0013】
このように、顔料、染料色材を含む粒子あるいは液滴を記録媒体へ移動、飛翔、転写、付着させることで例えばカラー画像を形成する記録技術において、粒子が記録媒体上の所望の画素位置とずれた位置に転写されると、粒子等の散らばり、こぼれを原因とする粒状性の悪化、色空間再現領域(カラー・ガマット)の狭まり、カラーレジストレーションやバンディングの発生といった画質の劣化を招く。
【0014】
本発明の目的は、このような画質劣化をもたらすことがなく、記録プロセスそのものが画素位置ずれを持たないような画像形成装置を提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、粒子(色材)あるいは液滴を均一、薄層に形成する供給装置(サプライヤー)から被記録媒体(中間体、用紙)へ移動、飛翔、転写、付着させるための電界、磁界、圧力といった駆動力を画素単位で受ける該記録媒体の背面装置(レシーバ)がシンクロに作用することで、サプライヤーとレシーバのずれが生じても粒子(色材) あるいは液滴は被記録媒体上のあるべき画素位置に移動、飛翔、転写、付着できる画像形成装置によって達成される。
【0016】
本発明によれば、粒子の供給装置と用紙や中間転写体の背面装置を同期させながら記録していくので、粒子(色材)や液滴の画素位置ずれを生じさせずに粒子(色材)や液滴を画素単位で移動、飛翔、転写、付着できるようになる。
【0017】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態による画像形成装置を図1乃至図23を用いて説明する。本実施の形態による画像形成装置に用いた技術は、白黒の複写機、プリンタ、ファクシミリやカラーの複写機、プリンタ、ファクシミリ、プルーファといったビジネスやオフィス、プルーファユースに対して展開することが可能である。勿論、信頼性の高いしかも低価格で提供できるパーソナルユースにも充分活用できる。また、オン・デマンド印刷機としての大量生産CRDユースにも適応可能性を広げることができる。
【0018】
まず、本実施の形態による画像形成装置の基本的動作原理を図1を用いて説明する。粒子(色材)あるいは液滴(以下、代表的に粒子で説明する)は、図示しない均一薄層形成手段にて粒子供給装置1上に均一に薄層形成される。粒子4は、供給装置1の格子構造状に配置された電極5(この電極5は所望の一画素分に相当していて誘電体層6中に埋設されている)に対応するよう並べられている。ここで電極5はその表面が露出しているが、誘電体層6中に完全に被覆されていてもよい。また、電極5の大きさと粒子4の大きさは必ずしも一致している必要はなく、当然、電極5の大きさが相対的に粒子4と比べて小さくてもよい。少なくとも粒子4が均一に最密充填されたときの各粒子間距離と電極5のピッチがほぼ同等であればよい。または粒子4が必要とされる1画素の大きさに比較して充分小さければ、電極5は1画素分の大きさでも構わない。一方、用紙や中間体といった被記録媒体3を介してその背面にはやはり格子構造状に電極5が配置された背面装置2が設けられている。
【0019】
粒子4について本実施の形態に係わる機能と構造について説明する。基本的に粒子4を被記録媒体へ移動、飛翔、転写、付着させる力(以下、駆動力と称す)として、電界(この場合、粒子4は電荷を持たなければならない。例えば、内部分極による分極電荷、電荷注入による誘導電荷、帯電系列の大きく異なる材料部材との摩擦電荷、外部から付与された付着型電荷等いずれでもよい。)、磁界(この場合、粒子4は磁界中で磁力が作用する磁性体の特質を有することが必要である。特にカラーの画像形成時には磁性体粒子の色濁りの問題が懸念されるが、例えば粒子4の中心部のみに磁性体を埋めこんでおき周囲はバインダー中に色材が分散された層を外殻層として形成するものでよい。)、圧力等が考えられる。
【0020】
さらに種々の外部刺激を受け粒子4が供給装置1から離脱しやすい機能を有していることも必要条件となる。図2に粒子4の基本構造を示す。粒子4は、中心に高分子バインダー52中に分散された染料、顔料等の色材51層があり、その外殻には光、熱、光熱変換、圧力、通電によるジュール熱といった外部刺激を受けることで供給装置1との付着力を低減できる外殻層50が設けられた複層構造となっている。粒子4中の高分子バインダー52に分散された色材51の代わりに、色材51のみで構成してもよいことは言うまでもない。色材51は粒子4が被記録媒体3上へ転写されてカラー発色する。外殻層50は例えば熱刺激を受けて溶融することで供給装置1表面との付着力を低減もしくはゼロとする材料、例えばワックス系のコート層でよい。60〜350°Cの温度範囲で熱溶融すれば固体から1〜3mPa・sの水程度の粘度変化が得られる。
【0021】
また、上記のような低粘度でなくても1000〜3000mPa・s程度の粘度の外殻層50として、後は供給装置1と背面装置2間にシンクロに作用させる駆動力により移動、飛翔、転写、付着させればよい。また、他の外殻層50としてポリウレタン、ポリウレアといった重合材料をカプセル化し、20〜60mJ/mm2程度の熱エネルギーで昇華させるものでもよい。また、衝撃的な光照射によりアブレーション(破裂)を生じさせる外殻層50でもよい。標準的なカラー電子写真技術のトナーは、ポリエステル系の樹脂中に顔料成分を分散させているが、2400dpi相当の画素に対し数Wオーダの照射エネルギー(60〜100mJ/cm2)でアブレーションが発生する。第42回応用物理学関係連合講演会予稿(No.3 1995春季)によれば0.73J/cm2のフラッシュ露光エネルギーを0.43msec(半値幅)の照射時間で完全に飛翔させた例が報告されている。
【0022】
図3は外殻層50がポーラス構造となっている例を示している。これは外部刺激が熱である場合、外殻層50が固液変化(熱溶融、熱軟化)もしくは昇華(固体→気体)という相変化をするときの熱容量を低減する効果がある。少ない熱エネルギーで供給装置1表面からの離脱を容易ならしめる。また、圧力による付着力の増大を利用する際の荷重を低減できる効果もある。図4は粒子層ではなく均一薄膜構造の色材4を示している。つまりフイルム状の薄膜均一層であり、色材4(例えば高分子バインダー中に分散させたもの)は1画素ごとに高融点隔壁部53で区切られており、色材4の外殻層50として図2や図3で説明したものが用いられる。勿論、隔壁部53は高融点材料に限るものではなく、外部刺激を受けて粒子供給装置1表面から離脱させやすくする機能を他の不必要な画素にその影響を及ぼさないための隔壁材料、性質、機能のものであればよい。
【0023】
図5は図4と同様各画素ごとに区切られた色材周りの材料が外部刺激を受けて変質する構造のものを示す。例えば、図5では色材51の周囲に紫外線硬化層54を設けた構造である。光刺激13、ここでは記録情報に応じた紫外線13が均一な薄層4に照射されると照射された画素部において色材周りの層が紫外線硬化して、例えば粘着力が低下(もしくは増加)することで粒子供給装置1から離脱(付着)させやすくできる。図6は光導電性外殻55を有した粒子4を示す。供給装置1と背面装置2の電極5間には印加電圧12が付与されていて、記録情報信号処理部7からの記録信号が分割信号同期部8に搬送され、一方の光刺激に同期して所望の画素電極5がアクティベート(電極5に印加電圧12が作用する)される。光刺激13を受けることで粒子4の光導電性外殻55中を電荷15が流れ、これによりジュール熱を発生させることにより光導電性外殻55を溶融させることができ、粒子4を供給装置1から離脱させ易くできる。粒子供給装置1は例えばガラスにITO(インジウム・スズ・オキサイド)を真空蒸着した透明電極あるいは光半導体等であればよい。
【0024】
図1に戻って、供給装置1と背面装置2に対し、信号送受信方向10に示すように記録情報が記録情報信号処理部7から分割信号同期部8へ伝えられ、同期した画像信号として、記録情報信号出力部9からマトリックス駆動回路11を介して分割出力される。これにより供給装置1、背面装置2の所望の画素に相当する電極が同期してアクティベート(粒子4に対する供給装置1からの離脱作用と粒子4を記録媒体3に移動、飛翔、転写、付着せしめる駆動力が作用する)することになる。例えば、供給装置1と背面装置2とがΔxずれたとすると、従来の電子写真プロセスでは記録媒体上でΔxずれた位置に転写されてしまう。
【0025】
しかし、本実施の形態では粒子4を供給装置1から容易に離脱せしめ記録媒体3上の所望の位置に転写させるべく、駆動力を同期させながら作用させる画素単位の電極部5’を有しており、○印の位置から粒子4は4’から4’’に至るように移動、飛翔、転写、付着でき、Δxのずれを記録媒体3上で発生させないようにすることができる。図1では画素単位でアクティベートする対象を格子構造体をした供給装置1、背面装置2の電極5として説明したが、これは画素単位で外部刺激に応じてアクティベートできる構造であるかそのような機能、性質をもつ材料から構成されている供給装置1、背面装置2であればどのようなものでもよい。
【0026】
図7は粒子4が供給装置1上に配置されている模式図である。粒子供給装置1における格子構造1の画素中の電極部5が粒子4と略同一の大きさを有して並べられる。電極部5に電界を付与することで粒子4の移動、飛翔、転写、付着を行う場合は、電極部5の周囲は誘電体層6で囲まれて電気的に絶縁されているように構成する。
【0027】
図8および図9は、外部刺激として光と電界を同期させて作用することで画素位置ずれを発生させない記録プロセスを用いた画像形成装置を示す。図8で用いられる粒子4は先ず、粒子供給ホッパー16内にて溶融状態にあり、このホッパー16先端から粒子形成用光刺激17により略球形状に分離、分割されて吐出される。色材としてはワックス系が代表的であり、ワックス系材料中に染料あるいは顔料等の色材が分散されているものであれば、ホッパー16先端から吐出した粒子4は供給装置1の表面上で急速に熱を奪われることにより略球状に固化する。このようにして供給装置1上に形成した粒子4の均一層を供給装置1と背面装置2間の粒子移動部まで搬送する。
【0028】
一方、記録情報に応じた外部刺激として、光刺激13が図示しない光伝達手段にて供給装置1の内部に導かれ、透明支持層を有する供給装置1の内部から記録情報に応じて照射される。他方、この光刺激13と同期するタイミングで外部に設けられた電界付与印加電圧12による電圧印加が背面電極2内に設けられた電極部5に作用する。背面電極5は回転する背面装置2に対して静止しており、印加される電圧供給は図示しない背面装置2の両端部に設けられたスリップリングを介して供給することができる。図8において、背面装置2は、記録情報に応じた粒子像を一旦転写させた後、最終記録媒体である用紙に転写する中間体転写ドラムとして構成されており、供給装置1と背面装置2のモーション・クオリティーが悪くても本来の画素位置に粒子4を移動させることができるよう駆動力を作用することが可能となる。粒子移動部を通過した不要粒子像は色材再生装置18まで搬送されスクイーズロール19にて掻きとられ、再び熱を付与されて溶融した状態で色材搬送パイプ21を通って粒子供給ホッパー16中に戻される。スクイーズロール19の表面は常にクリーニングされるよう掻きとりブレード20が接触している。
【0029】
粒子4の移動メカニズムについて図9を用いて説明する。画像情報に応じた信号が記録情報信号処理部7にて処理され分割信号同期部8へ伝達される。同期刺激のうち、光刺激13を受けた供給装置1上の粒子4は光熱変換による熱を吸収し前述した材料特性により供給装置1の表面から離脱しやすくなり且つ外部から付与される印加電圧12による+(プラス)電荷15が誘起される。勿論、電荷注入型の粒子である必要はなく電界により作用する帯電粒子であってもよい。一方、背面装置2の電極部5は所望の電極部5’のみアクティベートされた状態になり−(マイナス)電荷14が誘起される。この+と−電荷による電界が+電荷15を誘起した粒子4を記録媒体3上に正確に移動させる。
【0030】
図10は、供給装置1、背面装置2が格子構造の電極部5を有していない場合の記録プロセスを示している。電極部5の電極密度が1200〜2400dpi相当もしくはそれ以上の高解像度になればなる程製造コストがかかる。これを解消するためには格子構造の画素を持たないようにすることが必要となる。そこで図10に示すように光刺激13を光刺激13’と光刺激13’’に2分割し、支持体層が透明性を有し表面層が光発熱層22である供給装置1を用いる。一方、背面装置2も支持体層が透明性を有しており表面層として光半導体層24を設けたものを用いる。このような基本構成にしておけば、同期した2分割光刺激を受けて所望の画素位置に相当する領域のみがアクティベートされることになる。
【0031】
また、粒子4を記録媒体3に移動、転写、飛翔、付着させる駆動力として圧力による記録プロセスを用いることができる。図11および図12は、例えばアゾ・ベンゼン基のシス・トランス光異性化現象を利用した画像形成装置および画像形成プロセスを示す。図13はアゾ・ベンゼン基のシス・トランス光異性化を示す模式図であり、光感受性分子とポリアクリル酸エチルを代表とする高分子モノマーとの合成により光異性化の性質を持つ光感受性材料が得られる。トランス状態の分子間距離は平均9オングストロームであるが紫外光波長hν1を受けると分子間距離が平均5.5オングストロームにまで縮みシス状態へ異性化する。このホトメカニカル効果を利用して機械的な圧力に変換して、記録プロセスに応用することができる。また、高速応答性についても、単分子のシス・トランス光異性化時間が平均10−7sec、高分子の各部における応力不均衡がならされるまでの時間が平均10−4〜10−3secとなるよう条件を最適化すれば、記録プロセスにおける圧力アクチュエータとして充分構成できる。しかも、このシス・トランス光異性化は可視光波長hν2を照射することで元のトランス状態へ戻ることが可能であり可逆性を有している。
【0032】
図11に示すものは、供給装置1上で記録情報に応じた厚さの段差を有する色材4層を背面装置2とのニップ部まで搬送し、記録媒体3を介しながら供給装置1の内部から一様熱付加装置29により熱することで隆起した画像領域部に相当する色材のみを記録媒体3上に転写していく。図12はこの記録プロセスのステップを示したものである。まず図11に示すロータリ色材供給装置28にはイエロー、マジェンタ、シアン、ブラックの複数のシス・トランス光異性化性質を有する色材が充填された現像器が複数配置されている。色材供給装置28から供給装置1の支持体33表面上に色材4が供給され、先ず均一薄膜層が形成される(ステップS1)。次に一様紫外光照射26が付与されることで色材4の厚みが縮小して低くなる(ステップS2)。次いで記録情報に応じた可視光照射27が行われ、例えば画像部のみに可視光照射をするイメージ・ライティング書き込みの場合、画像部領域のみ再び元の厚みに戻る(ステップS3)。これにより画像部と非画像部との機械的な色材段差(凹凸)を形成できる。
【0033】
この色材段差を用いた次のステップS4およびステップS5を図14を用いてより詳しく説明する。図14において、2分割された光刺激のうち、供給装置1に作用する光刺激13’は色材4を離脱容易ならしめるように作用する。他方の背面装置2の表面層はシス・トランス光異性化性質を有する材料層で構成されており、光刺激13’’を受けてその領域のみ凸状に隆起させることができ、被記録媒体3裏面から圧力を作用できるようになっている。通常の電子写真技術における定着プロセスにおいてもポリエステル系の高分子樹脂と顔料からなるトナーも熱エネルギーだけでは用紙上に定着できない。熱と共に圧力を作用させて粘度低下した高分子樹脂が顔料と共に用紙繊維の隙間に食い込むことで完全に固着できることから、圧力の作用が重要であることが分かる。図14における背面装置2のシス・トランス光異性化表面層は供給装置1側に設けられていてもよいことはいうまでもない。
【0034】
図15は他の例を示し、ジルコン酸チタン酸ランタン鉛(PLZT)の紫外光による光応答を用いている。この特徴は歪みと熱を同時に利用する点にある。表面層がPLZTから構成されている供給装置1の透明支持体層裏面から紫外光34を記録情報に応じて照射する。PLZTセラミックスは365nmの紫外光34の吸収により光歪効果と発熱現象を生じ、これにより機械的な歪みを生じる。歪み発生の要因としては光歪効果、熱膨張、残留分極(Pr)変化、焦電流による圧電効果の4つの重ね合わせが考えられる。例えば120mW/cm2以上の紫外光を照射して2.5μmの歪みを得るのに要する時間が約5分以下という報告もあり(精密工学会春季大会学術講演会講演論文集,1996)、これも条件を最適化してやれば光歪アクチュエータとして用いることができる。
【0035】
図16、図17、図18は機械的に摺動する画素単位の部材を用いることで色材4に圧力を付与する表面凹凸形成装置を示すものである。特に図18は光刺激13を受けて変化する感温磁性体を摺動部材としたものである。先ず、図16における色材押圧ユニット35はパルス的な衝撃光エネルギーを吸収する微小変形が可能な光アクチュエータ部36と摺動ピストン37からなる構造をもつ(図16(a))。例えば厚さ50μm×幅120μm×高さ100μm程度の微小変形部にパルス的な衝撃光エネルギーを照射すると急激な熱膨張を微小変形部に発生させ物体を変形移動できる(図16(b))。適正な形状、材質を決定すれば約3.7Wの光出力で数mmオーダの変形が可能である。この変形を利用して記録情報に応じた摺動ピストンの動きを色材4に押圧として付与することで図16に示す画像部あるいは非画像部色材4’’として画像コントラストが得られる。図示しない被記録媒体3上への色材転写が終了すれば再度、色材タンク39中に摺動ピストン先端部を揃えて浸漬することで均一薄層色材が形成される(図16(c))。
【0036】
図17(a)〜(c)は画素ごとに区切られたチャンバー40内に気体あるいは流体を充填しておき光刺激13を熱に変換する光発熱層22の熱エネルギーにより気泡41を発生させる構造のものである。図18(a)、(b)では感温磁性体42と永久磁石43を感温磁性体42が磁力を有している時に反発させる磁極関係になるよう設定したものである。感温磁性体42は画素単位で分割、摺動できるようになっており、光刺激13を受けて熱に変換されると感温磁性体42は温度上昇して磁化吸引力がキューリ点を境に低下する。すると反発力が低下し図示しない感温磁性体42と永久磁石43を繋ぐスプリングにより引っ張り合う方向に力が作用することで色材4を押圧できる(図18(a))。実際には感温磁性体42の代わりに電磁コイル44に光刺激13を付与して方向45へ摺動させる(図18(b))。図18における磁力関係が感温磁性体42と永久磁石43が吸引力でありスプリング助勢力が反発力であってもなんら問題ではない。
【0037】
図19は衝撃的な光照射によるアブレーション(破裂)を用いた粒子飛翔記録プロセスを示す。供給装置1は透明支持層と偏向素子ユニット47及び保護層48からなり、被記録媒体3を介し背面装置2との間に外部付与電圧12が作用している。一様な衝撃光刺激38を照射すると同時に図示しない偏向素子駆動回路からの電圧を記録情報に応じて偏向素子47に作用させる。例えば画像領域部の偏向素子が開放されればその領域の粒子が49の方向に飛翔することになり、粒子4に予め電荷を帯電させておくことで外部付与電圧12による電界により粒子4を被記録媒体上の所望の位置に移動させることができる。勿論、背面装置2は本実施の形態による画素単位で粒子4に駆動力を作用できる構造と機能を有するものであることは言うまでもない。
【0038】
本実施の形態に基づく記録プロセスを実際の複写機あるいはプリンタに応用した画像形成装置を第20図、図21、図22および図23に示す。図20はモノカラーの画像形成装置を示している。図20において、供給装置1と背面装置2の電極部5間に分割信号同期部8から所定の電圧が印加される。被記録媒体3は、用紙収納カセット58から給紙ロール59、レジストロール60を介して供給装置1と背面装置2間に送られる。供給装置1には粒子ユニット57から粒子4が供給される。供給装置1の回転に伴って粒子4は供給装置1と背面装置2間の被記録媒体3の所定位置に運ばれ、供給装置1からの光刺激13により供給装置1から離脱して被記録媒体3の所定位置に付着する。その後、被記録媒体3は定着器61に送られて、粒子4の被記録媒体3上への定着が行われ、排出トレイ62から排出される。
【0039】
図21に示したモノカラー画像形成装置は、中間体2を用いている点が図20のモノカラーの画像形成装置と異なっている。中間体2内部に電極部5が設けられ、背面装置としての機能を備えている。供給装置1に粒子ユニット57から供給された粒子4は、供給装置1の回転に伴って供給装置1と中間体2間の所定位置に運ばれ、供給装置1からの光刺激13により供給装置1から離脱して中間体2の所定位置に付着する。そして、付着した粒子4は中間体2の回転に伴って移動し、中間体2と2次転写ロール63間に供給された被記録媒体3の所定位置に付着するようになっている。
【0040】
また、当然のことながら本実施の形態による記録プロセスはカラー画像形成装置にも適用でき図22はマルチプル転写型のカラー画像形成装置を、図23はタンデム型のカラー画像形成装置を示すものである。図22に示すカラー画像形成装置は、供給装置1の周囲に各色の粒子ユニット57K〜57Yが配置されている点を除き基本的に図20で説明した構成と同様である。また、図23に示すタンデム型カラー画像形成装置は、用紙搬送ベルト66がベルト駆動ロール68等によりベルト搬送方向67に沿って被記録媒体3を搬送するようになっている。用紙搬送ベルト66に沿って各色毎に供給装置1C、1M、1Yが設けられ、用紙搬送ベルト66を挟んで対向する位置に背面装置2の電極部5C、5M、5Yが配置されている。被記録媒体3は、給紙ロール59、レジストロール60により用紙搬送ベルト66に載せられて、用紙搬送ベルト66の移動と共に移動して順次供給装置1C、1M、1Yおよび対向する電極部5C、5M、5Yを通過して粒子4Y、4M、4Cが付着される。
【0041】
このように本実施の形態によれば、従来の電子写真装置で行われてきたような画素位置制御が不要となる記録技術を提供できる。特に、個々の粒子(色材)あるいは液滴を用紙や中間体といった被記録媒体上の所望の位置に正確に付着等させることができるようになる。また、粒子等を駆動する力の作用を1個の粒子あるいは液滴といった1画素単位で機能させることができるようになる。従って、高精度な画素位置合わせができる記録技術として白黒、カラーの複写機、プリンタ、ファクシミリに適用でき、また大量印刷用(CRD)プリンタに応用することもできる。他方、高画質が重要視されるカラープルーファとしての能力も併せ持っている。
【0042】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、以下のような効果を奏することができる。
1.粒子(色材)あるいは液滴は被記録媒体上の所望の位置に移動、飛翔、転写、付着できるので高精細な画質が獲得できる。
2.従来の電子写真プロセスのように感光体を用いず、サプライヤーとレシーバがシンクロに直接、被記録媒体上に記録するのでプロセスの安定性が増す、つまり信頼性が向上でき且つ装置の小型化、低価格化が図れる。
3.粒子供給装置や被記録媒体背面装置の移動、回転精度を厳しくする必要がなくなる。構成要素部品精度や組立精度も一般精度でよいので大量生産に向き、従って低コスト化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の基本的動作原理を示す図である。
【図2】本発明の一実施の形態による画像形成装置における粒子構造の例を示す図である。
【図3】本発明の一実施の形態による画像形成装置における粒子構造の他の例を示す図である。
【図4】本発明の一実施の形態による画像形成装置における粒子構造の他の例を示す図である。
【図5】本発明の一実施の形態による画像形成装置における粒子構造の他の例を示す図である。
【図6】本発明の一実施の形態による画像形成装置において粒子中の通電ジュール熱を利用した実施例を示す図である。
【図7】本発明の一実施の形態による画像形成装置において格子構造1画素分のセルに置かれた粒子を示す図である。
【図8】本発明の一実施の形態による画像形成装置において光刺激と格子構造背面装置を用いた実施例を示す図である。
【図9】本発明の一実施の形態による画像形成装置において光刺激と格子構造背面装置を用いた実施例を示す図である。
【図10】本発明の一実施の形態による画像形成装置において光刺激を2分割した実施例を示す図である。
【図11】本発明の一実施の形態による画像形成装置において色材表面凹凸を利用した実施例を示す図である。
【図12】本発明の一実施の形態による画像形成装置において色材表面凹凸を利用した記録プロセスを示す図である。
【図13】本発明の一実施の形態による画像形成装置においてシス・トランス光異性化を表す模式図である。
【図14】本発明の一実施の形態による画像形成装置においてシス・トランス光異性化を利用した実施例示す図である。
【図15】本発明の一実施の形態による画像形成装置においてPLZTの光反応による色材表面凹凸を利用した実施例示す図である。
【図16】衝撃光吸収による色材表面凹凸形成装置の説明図である。
【図17】光熱変換による発生気泡圧を利用した色材表面凹凸形成装置を示す図である。
【図18】光熱変換によるキューリ点消磁現象を利用した感温磁性体による色材表面凹凸形成装置を示す図である。
【図19】本発明の一実施の形態による画像形成装置において衝撃光による粒子破裂現象と偏向素子を組み合せた実施例を示す図である。
【図20】本発明の一実施の形態の一実施例としてのモノカラーの画像形成装置を示す図である。
【図21】本発明の一実施の形態の他の実施例としての中間媒体を介するモノカラーの画像形成装置を示す図である。
【図22】本発明の一実施の形態の他の実施例としてのマルチプル型カラー画像形成装置を示す図である。
【図23】本発明の一実施の形態の他の実施例としてのタンデム型カラー画像形成装置を示す図である。
【図24】感光体状のラダーパターン潜像により形成される電界を示す図である。
【図25】空間場によるコントラスト電位の変化を示す図である。
【図26】イメージング・ドラム構造を示す図である。
【図27】従来のプリンタの概略構造を示す図である。
【符号の説明】
1 供給装置
2 背面装置
3 被記録媒体
4 粒子(色材)あるいは液滴
4’ 移動、飛翔、転写、付着方向
4’’ 移動、飛翔、転写、付着した粒子(色材)あるいは液滴
5 格子構造体1画素中の電極部
5’ 作用している電極部
6 誘電体層
7 記録情報信号処理部
8 分割信号同期部
9 記録情報信号出力部
10 信号送受信方向
11 マトリックス駆動回路
12 印加電圧
13 光刺激
14 負電荷
15 正電荷
16 粒子供給ホッパー
17 粒子形成用光刺激
18 色材再生装置
19 スクイーズロール
20 掻きとりブレード
21 色材搬送パイプ
22 光発熱層
23 発熱領域
24 光半導体層
25 負電荷誘電領域
26 一様紫外光照射
27 可視光照射
28 ロータリ色材供給装置
29 一様熱付与装置
30 給紙ロール
31 レジストロール
32 記録媒体搬送方向
33 供給装置支持体
34 紫外光による記録情報書き込み
35 色材押圧ユニット
36 光アクチュエータ
37 摺動ピストン
38 衝撃光による記録情報書き込み
39 色材タンク
40 チャンバー
41 気泡
42 感温磁性体
43 永久磁石
44 電磁コイル
45 電磁コイルの可動方向
46 定着ロール
47 偏向素子ユニット
48 保護層
49 粒子飛翔方向
50 外殻層
51 色材
52 バインダー
53 高融点隔壁部
54 紫外線硬化層
55 光導電性外殻
57 粒子(色材)ユニット
58 用紙収納カセット
59 給紙ロール
60 レジストロール
61 定着器
62 排出トレイ
63 2次転写ロール
64 供給ドラム回転方向
65 背面ドラム回転方向
66 用紙搬送ベルト
67 ベルト搬送方向
68 ベルト駆動ロール
69 誘電体表面層
70 リング電極
71 絶縁層
72 イメージングドラム
72Y〜72K イエロー〜ブラック・イメージング・ドラム
73 中間転写ドラム
74Y〜74K イエロー〜ブラック現像器
75 2次転写ロール
76 用紙搬送方向[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus that can be used for a copying machine, a facsimile, a printer, and the like.
[0002]
[Prior art]
In the image forming process of the conventional electrophotographic technology, several factors overlap and a pixel position shift occurs. The pixel misalignment referred to here is misalignment of one toner particle, that is, scattering and spilling of toner, movement in faithful to the latent image electric field, micro-capturing method in which transfer is not performed, and copying machine that generates color misregistration. And a systematic macro perception relating to the entire printer device.
[0003]
First, the electric charge q held by the toner, the electrostatic force due to the electric field applied between the photosensitive member and the developing electrode, the paper and the intermediate transfer member, and the problem of transfer to the target medium by F = qE will be described. I do. The spatial electric field generated between the regular rectangular latent image on the photoreceptor and the developing electrode is shown, for example, in FIG. 24 (Journal of the Electrophotographic Society of Japan, No. 104, Vol. 32).
No. 3, 1993).
[0004]
In FIG. 24, the lines of electric force are such that the actual photoconductor and the developing electrode are not perfectly parallel electrodes, and the lines of electric force are deflected with a curvature due to the edge effect at the edge of the rectangular latent image. , Is not completely parallel to the surface of the developing electrode. FIG. 25 shows the profile of the contrast potential when shifted from the center of the latent image by X in the process direction (photoconductor rotation direction) and by Y in the target electrode direction (gap). FIG. 25 shows that the maximum point of the contrast potential decreases as the distance from the center of the latent image increases in the process direction, and the point shifts between the photoconductor and the target electrode. In the actual development process, development does not start at the central portion of the latent image (X = 0) shown in FIG. 24, but the effective electric field threshold in the development nip (electric field of the photoconductor, toner charge, and development electrode bias) Actual development starts when the effective electric field threshold value (determined effective electric field threshold value) is reached, and therefore, it is equal to development with X shifted as shown in FIG. If, for example, X = 100 μm in the process direction, the toner receives an electrostatic force for transferring and moving, but its contrast potential is lowered and the position is also shifted, so that the toner is surely transferred to the original pixel position. It cannot be adhered. This is an essential problem of the conventional electrophotographic technology in that components for forming an image, such as a photoconductor and a transfer drum, have a certain curvature in an actual copying machine or printer.
[0005]
There are problems of color misregistration and color registration as a macro way of capturing. This largely depends on the rotation or movement accuracy (hereinafter referred to as motion quality) of a photoconductor, a transfer drum usually used in a copying machine or a printer, and a paper conveyance belt. In several bands, it occurs as a stripe pattern in a regular process direction (hereinafter referred to as banding). The color shift and banding caused by the poor motion quality appear as image defects in high-definition halftone reproduction or color character reproduction, and significantly degrade image quality.
[0006]
For this reason, in conventional copiers and printers, in order to improve the motion quality of photoconductors and conveyor belts, it has been necessary to control feedforward and feedback, or to improve the mechanical accuracy of components and assembly. Was. In addition, changes in the amount of light of the recording information writing device due to changes over time and changes in the environment, particularly changes in temperature, and deviations in the synchronicity of each mechanical configuration (for example, the diameter of the roll driving the transport belt in a tandem-type copying machine or printer) In addition, it is necessary to deal with various problems such as an example in which the distance between the photoconductors and the photoconductor becomes an integer due to the temperature expansion of the apparatus frame and the roll. This causes problems such as an increase in size, complexity, and cost of the apparatus, and can be said to be a limit to the reliability of the conventional electrophotographic technology.
[0007]
Pixel displacement in the field of printing technology has an aspect of achieving higher accuracy in exchange for higher price of the apparatus. Since this printing technique basically has a plate, no pixel position shift occurs in an image writing process such as electrophotography. Also, in color printing of yellow, magenta, cyan, and black, printing can be stably performed from a plate cylinder to a blanket cylinder and paper by "thixotropic property" which is a physical phenomenon peculiar to printing ink. Further, the plate cylinder, blanket cylinder, and paper support / conveyance cylinder have high reliability and durability, and are driven by a high-precision helical gear or the like. Further, the adjustment of the pixel position shift is performed by a specialized operator. For this reason, the pixel displacement in high-quality printing can be set to an average value of about 15 to 30 μm. However, there remains a problem that an increase in the size and cost of the entire apparatus is unavoidable, and that the on-demand property is not sufficiently supported as a recording technique aimed at business and office use.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
The recording technique by the image forming apparatus Oce3125C published in CeBIT'96 (The hard copy Observer, pp. 29-30, April, 1996) visualizes toner by bias development without using an electrostatic latent image by a photoconductor. It is characterized by points. FIG. 26 shows a cross section of the imaging drum of the image forming apparatus. A ring-
[0009]
FIG. 27 shows the configuration of the entire conventional image forming apparatus. Imaging drums 72 are arranged around the intermediate transfer drum 73 in tandem from yellow 72Y to black 72K, and developing rolls 74 are also arranged on each imaging drum from yellow 74Y to black 74K. In the recording process, each of the seven colors from the black development to the yellow development is formed on the imaging drum 72 sequentially in a single-layer configuration. Next, the toner of each color is transferred onto the intermediate transfer drum 73 without overlapping, and the paper is conveyed from the
[0010]
This technique does not develop individual particles on a pixel-by-pixel basis, and thus the pixel position for each toner within a 63.5 μm (400 dpi) pixel is not controlled. In addition, since the recording process has a single toner layer, that is, a color image structure of a juxtaposition type, pixel misregistration (color registration) between pixels has a large effect on image quality deterioration, particularly on a color space reproduction area (color gamut). Bring.
[0011]
As another recording technique, there is a toner jet recording technique represented by Array Printers AB. This is to form a color image by directly flying a non-magnetic one-component color toner (black is a magnetic one-component toner) on a developing sleeve onto paper. A two-dimensionally arranged mesh-like control electrode is provided between the developing sleeve and the paper, and a uniform back electrode is provided on the back of the paper. The 1500 V voltage applied between the developing sleeve and the back electrode and the control electrode voltage ( (At the time of printing 275 V / at the time of non-printing −50 V), the toner is caused to fly on the paper according to the recording information. The problem with this technique is that the mesh has a hole diameter of about 100 to 150 μm, and the toner flies as a lump, causing rebound on the paper, resulting in a high background, that is, a paper background stain occurs. It is to do.
[0012]
This is, of course, not only a rebound phenomenon but also a weak point of the recording process itself in which the toner is caused to fly in an aggregate, and is a major factor that deteriorates the graininess. Another problem is that the toner is clogged and adhered to the control electrode. The toner / jet recording technique requires a cleaning device for the control electrode, which leads to an increase in size and cost of the device. On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-83658 discloses a technique for preventing a back surface stain due to toner adhesion by applying an AC voltage to the back surface of the aperture electrode. In any case, an extremely small gap of about 200 μm is required. This problem of electrode contamination in recording technology in which a control electrode is inserted between the maintained developing sleeve and the back electrode and toner passes through a hole in the control electrode is an unavoidable technical problem.
[0013]
As described above, in a recording technique of forming a color image by moving, flying, transferring, and attaching particles or droplets containing a pigment or a dye coloring material to a recording medium, for example, the particles move to a desired pixel position on the recording medium. When transferred to a displaced position, deterioration of image quality such as scattering of particles and the like, deterioration of graininess due to spillage, narrowing of a color space reproduction area (color gamut), and occurrence of color registration and banding are caused.
[0014]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an image forming apparatus which does not cause such image quality deterioration and does not have a pixel position shift in a recording process itself.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
The purpose of the above is to provide an electric field, a magnetic field, a moving, a flying, a transfer, and an attachment to a recording medium (intermediate or paper) from a supply device (supplier) for forming particles (color material) or droplets in a uniform and thin layer. The back device (receiver) of the recording medium, which receives driving force such as pressure, on a pixel-by-pixel basis acts on the synchro, so that even if the supplier and the receiver are misaligned, particles (color materials) or droplets remain on the recording medium. This is achieved by an image forming apparatus capable of moving, flying, transferring, and attaching to a pixel position to be set.
[0016]
According to the present invention, since the recording is performed while synchronizing the supply device of the particles and the back device of the sheet or the intermediate transfer member, the particles (coloring material) can be generated without causing the pixel position deviation of the particles (coloring material) or the droplet. ) And droplets can be moved, fly, transferred and adhered in pixel units.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An image forming apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The technology used in the image forming apparatus according to the present embodiment can be applied to businesses such as black-and-white copying machines, printers, facsimile and color copying machines, printers, facsimile machines, and proofers, offices, and proofer use. is there. Of course, it can be fully utilized for personal use that can be provided at high reliability and at a low price. Further, the applicability to mass production CRD use as an on-demand printing machine can be expanded.
[0018]
First, the basic operation principle of the image forming apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG. Particles (coloring materials) or droplets (hereinafter, typically described as particles) are uniformly thin-layered on the
[0019]
The function and structure of the
[0020]
Further, a necessary condition is that the
[0021]
In addition, even if the viscosity is not low as described above, the
[0022]
FIG. 3 shows an example in which the
[0023]
FIG. 5 shows a structure similar to that of FIG. 4 in which the material around the color material divided for each pixel is transformed by an external stimulus. For example, FIG. 5 shows a structure in which an
[0024]
Returning to FIG. 1, the recording information is transmitted from the recording information
[0025]
However, in the present embodiment, in order to easily detach the
[0026]
FIG. 7 is a schematic diagram in which the
[0027]
FIGS. 8 and 9 show an image forming apparatus using a recording process in which light and an electric field act in synchronization with each other as an external stimulus so that pixel displacement does not occur. First, the
[0028]
On the other hand, as an external stimulus according to the recorded information, a
[0029]
The movement mechanism of the
[0030]
FIG. 10 shows a recording process in a case where the
[0031]
Further, a recording process using pressure can be used as a driving force for moving, transferring, flying, and attaching the
[0032]
11 transports four layers of color material having a step having a thickness corresponding to recording information on the
[0033]
The following steps S4 and S5 using the color material step will be described in more detail with reference to FIG. In FIG. 14, the light stimulus 13 'acting on the
[0034]
FIG. 15 shows another example, in which the optical response of lead lanthanum zirconate titanate (PLZT) by ultraviolet light is used. This feature is that strain and heat are used simultaneously. Ultraviolet light 34 is radiated from the back surface of the transparent support layer of the
[0035]
FIGS. 16, 17, and 18 show a surface unevenness forming apparatus that applies pressure to the
[0036]
FIGS. 17A to 17C show a structure in which a gas or a fluid is filled in a
[0037]
FIG. 19 shows a particle flight recording process using ablation (burst) by shocking light irradiation. The
[0038]
FIGS. 20, 21, 22, and 23 show an image forming apparatus in which the recording process according to the present embodiment is applied to an actual copying machine or printer. FIG. 20 shows a monocolor image forming apparatus. In FIG. 20, a predetermined voltage is applied between the
[0039]
The monocolor image forming apparatus shown in FIG. 21 differs from the monocolor image forming apparatus shown in FIG. An
[0040]
Naturally, the recording process according to the present embodiment can also be applied to a color image forming apparatus. FIG. 22 shows a multiple transfer type color image forming apparatus, and FIG. 23 shows a tandem type color image forming apparatus. . The color image forming apparatus illustrated in FIG. 22 is basically the same as the configuration illustrated in FIG. 20 except that the particle units 57K to 57Y of the respective colors are arranged around the
[0041]
As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide a recording technique that does not require pixel position control as performed in a conventional electrophotographic apparatus. In particular, individual particles (coloring materials) or droplets can be accurately attached to desired positions on a recording medium such as paper or an intermediate. Further, the action of the force for driving the particles or the like can be made to function in units of one pixel such as one particle or droplet. Therefore, the present invention can be applied to black-and-white and color copying machines, printers and facsimile machines as a recording technique capable of high-accuracy pixel alignment, and can also be applied to a mass printing (CRD) printer. On the other hand, it also has the ability as a color proofer where high image quality is important.
[0042]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained.
1. The particles (coloring material) or droplets can move, fly, transfer and adhere to a desired position on the recording medium, so that high-definition image quality can be obtained.
2. Unlike the conventional electrophotographic process, the photoconductor is not used, and the supplier and receiver record data directly on the recording medium in synchro. This improves the stability of the process. That is, the reliability can be improved, and the size and size of the device can be reduced. Price can be increased.
3. It is not necessary to make the movement and rotation accuracy of the particle supply device and the recording medium rear device strict. Since the accuracy of the component parts and the accuracy of the assembly may be the general accuracy, it is suitable for mass production, and therefore the cost can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a basic operation principle of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a particle structure in an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing another example of the particle structure in the image forming apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing another example of the particle structure in the image forming apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing another example of the particle structure in the image forming apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing an example utilizing energized Joule heat in particles in the image forming apparatus according to one embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing particles placed in a cell for one pixel of a lattice structure in the image forming apparatus according to one embodiment of the present invention;
FIG. 8 is a diagram showing an example using a photostimulation and a lattice structure rear device in the image forming apparatus according to one embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing an example using a photostimulation and a lattice structure rear device in the image forming apparatus according to one embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram showing an example in which a light stimulus is divided into two parts in the image forming apparatus according to one embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a diagram showing an example using color material surface irregularities in the image forming apparatus according to one embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a diagram illustrating a recording process using color material surface irregularities in the image forming apparatus according to one embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a schematic diagram showing cis-trans photoisomerization in the image forming apparatus according to one embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a diagram showing an example using cis-trans photoisomerization in the image forming apparatus according to one embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a diagram showing an example in which the color material surface unevenness due to the photoreaction of PLZT is used in the image forming apparatus according to one embodiment of the present invention.
FIG. 16 is an explanatory view of a color material surface unevenness forming device by shock light absorption.
FIG. 17 is a diagram illustrating a color material surface unevenness forming apparatus using a bubble pressure generated by photothermal conversion.
FIG. 18 is a diagram showing a color material surface unevenness forming apparatus using a temperature-sensitive magnetic material utilizing a Curie point demagnetization phenomenon by photothermal conversion.
FIG. 19 is a diagram showing an example in which a particle rupture phenomenon due to shock light and a deflection element are combined in the image forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 20 is a diagram illustrating a monocolor image forming apparatus as one example of an embodiment of the present invention.
FIG. 21 is a diagram illustrating a mono-color image forming apparatus via an intermediate medium as another example of an embodiment of the present invention.
FIG. 22 is a diagram showing a multiple type color image forming apparatus as another example of one embodiment of the present invention.
FIG. 23 is a diagram showing a tandem-type color image forming apparatus as another example of one embodiment of the present invention.
FIG. 24 is a diagram showing an electric field formed by a ladder pattern latent image in the form of a photoconductor.
FIG. 25 is a diagram showing a change in contrast potential due to a spatial field.
FIG. 26 is a diagram showing an imaging drum structure.
FIG. 27 is a diagram showing a schematic structure of a conventional printer.
[Explanation of symbols]
1 Supply device
2 Back device
3 Recording medium
4. Particles (coloring materials) or droplets
4 'movement, flight, transfer, adhesion direction
4 '' Move, fly, transfer, adhered particles (colorant) or droplets
5. Electrode part in one pixel of lattice structure
5 'working electrode
6 Dielectric layer
7 Recorded information signal processing unit
8 division signal synchronization section
9 Recorded information signal output section
10. Signal transmission / reception direction
11 Matrix drive circuit
12 applied voltage
13 Light stimulation
14 Negative charge
15 Positive charge
16 Particle supply hopper
17 Photostimulation for particle formation
18 Color material reproduction device
19 Squeeze Roll
20 Scraping blade
21 Color material transfer pipe
22 Light heating layer
23 Heating area
24 Optical semiconductor layer
25 Negative charge dielectric region
26 Uniform UV light irradiation
27 Visible light irradiation
28 Rotary color material supply device
29 Uniform heating device
30 Paper feed roll
31 Registration Roll
32 Recording medium transport direction
33 Feeder support
34 Recording information writing with ultraviolet light
35 Color material pressing unit
36 Optical Actuator
37 sliding piston
38 Recording information writing by shock light
39 color material tank
40 chambers
41 bubbles
42 Temperature-sensitive magnetic material
43 permanent magnet
44 Electromagnetic coil
45 Moving direction of electromagnetic coil
46 Fixing roll
47 Deflection element unit
48 Protective layer
49 Particle flight direction
50 outer shell layer
51 color materials
52 binder
53 High melting point partition
54 UV curable layer
55 Photoconductive outer shell
57 Particle (Coloring Material) Unit
58 Paper storage cassette
59 Paper feed roll
60 Registration Roll
61 Fixing unit
62 discharge tray
63 Secondary transfer roll
64 Supply drum rotation direction
65 Back drum rotation direction
66 Paper transport belt
67 Belt transport direction
68 belt drive roll
69 Dielectric surface layer
70 Ring electrode
71 Insulation layer
72 Imaging Drum
72Y-72K Yellow-Black Imaging Drum
73 Intermediate transfer drum
74Y-74K yellow-black developing unit
75 Secondary transfer roll
76 Paper transport direction
Claims (7)
前記粒子(色材)もしくは液滴を均一に薄層形成し支持する供給手段と、
前記供給手段との間に前記被記録媒体を挾持しつつ、前記粒子(色材)もしくは液滴を移動、飛翔、転写、付着させる作用力を前記供給手段と同期して画素毎に発生させる背面手段とを備え、
前記供給手段および前記背面手段に外部電界を付与し、前記粒子(色材)もしくは液滴の大きさ、径を一画素単位とする記録情報に応じた光刺激を光学的手段で2分割し、同一信号を前記供給手段と前記背面手段に同期して付与することで、付与された外部電界による作用力が帯電電荷を有する前記粒子(色材)もしくは液滴に働き、
前記供給手段および前記背面手段は、表面に光を熱に変換する光発熱体層が設けられた透明電極板あるいは中空の透明電極円筒を有し、前記供給手段は、前記記録情報に応じた光刺激を受けることで前記光発熱体層を発熱させて前記粒子(色材)もしくは液滴を離脱させることを特徴とする画像形成装置。In an image forming apparatus for forming an image by moving, flying, transferring, and attaching powder particles (coloring material) or droplets to a recording medium such as a paper or an intermediate,
Supply means for uniformly forming and supporting a thin layer of the particles (coloring material) or droplets;
A back surface for generating an action force for moving, flying, transferring and attaching the particles (color material) or droplets for each pixel in synchronism with the supply means while holding the recording medium between the supply means and the recording medium. Means,
An external electric field is applied to the supply unit and the back surface unit, and a light stimulus according to recording information in which a size and a diameter of the particle (color material) or the droplet is one pixel unit is divided into two by an optical unit, By applying the same signal in synchronization with the supply unit and the back surface unit, the acting force due to the applied external electric field acts on the particles (color material) or droplets having a charged charge,
The supply unit and the back surface unit each include a transparent electrode plate or a hollow transparent electrode cylinder provided with a light heating element layer for converting light into heat on the surface, and the supply unit includes light corresponding to the recording information. An image forming apparatus, wherein the light heating element layer generates heat by receiving a stimulus to release the particles (coloring material) or droplets.
前記粒子(色材)もしくは液滴を均一に薄層形成し支持する供給手段と、
前記供給手段との間に前記被記録媒体を挾持しつつ、前記粒子(色材)もしくは液滴を移動、飛翔、転写、付着させる作用力を前記供給手段と同期して画素毎に発生させる背面手段とを備え、
前記供給手段は、表面に光を熱に変換する光発熱層が設けられた透明電極板あるいは中空の透明電極円筒を有し、記録情報に応じた光刺激を受けることで前記光発熱層を発熱させて前記粒子(色材)もしくは液滴を離脱させ、前記背面手段は、表面に光刺激を受けて凹凸を形成する表面層を備えた透明電極板あるいは中空の透明電極円筒を有すること
を特徴とする画像形成装置。In an image forming apparatus for forming an image by moving, flying, transferring, and attaching powder particles (coloring material) or droplets to a recording medium such as a paper or an intermediate,
Supply means for uniformly forming and supporting a thin layer of the particles (coloring material) or droplets;
A back surface for generating an action force for moving, flying, transferring and attaching the particles (color material) or droplets for each pixel in synchronism with the supply means while holding the recording medium between the supply means and the recording medium. Means,
The supply means has a transparent electrode plate or a hollow transparent electrode cylinder provided with a light-generating layer for converting light into heat on the surface, and receives light stimulus according to recorded information to generate heat in the light-emitting layer. Then, the particles (coloring material) or droplets are released, and the back surface means has a transparent electrode plate or a hollow transparent electrode cylinder provided with a surface layer which receives light stimulus on its surface to form irregularities. Image forming apparatus.
前記粒子(色材)もしくは液滴を均一に薄層形成し支持する供給手段と、
前記供給手段との間に前記被記録媒体を挾持しつつ、前記粒子(色材)もしくは液滴を移動、飛翔、転写、付着させる作用力を前記供給手段と同期して画素毎に発生させる背面手段とを備え、
前記粒子(色材)は、顔料もしくは染料からなる色材層と表面層とからなり、該表面層が、光、熱、光熱変換により溶融、軟化する層、あるいは衝撃光を受けることで前記供給手段表面との接触部近傍の前記表面層が保持する空気、水分を急激に破裂させるよう光を熱に高効率吸収変換する層、前記供給手段と背面手段間に付与された外部電圧の流す電流のジュール熱により溶融、軟化する層のいずれかからなることを特徴とする画像形成装置。In an image forming apparatus for forming an image by moving, flying, transferring, and attaching powder particles (coloring material) or droplets to a recording medium such as a paper or an intermediate,
Supply means for uniformly forming and supporting a thin layer of the particles (coloring material) or droplets;
A back surface for generating an action force for moving, flying, transferring and attaching the particles (color material) or droplets for each pixel in synchronism with the supply means while holding the recording medium between the supply means and the recording medium. Means,
The particles (coloring material) are composed of a coloring material layer made of a pigment or a dye and a surface layer, and the surface layer is melted and softened by light, heat, light-to-heat conversion, or supplied by receiving shock light. A layer that efficiently absorbs and converts light into heat so as to rapidly rupture air and moisture held by the surface layer in the vicinity of a contact portion with the surface of the means, and a current flowing through an external voltage applied between the supply means and the back means. An image forming apparatus comprising one of a layer which is melted and softened by Joule heat.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22710997A JP3580093B2 (en) | 1997-08-08 | 1997-08-08 | Image forming device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22710997A JP3580093B2 (en) | 1997-08-08 | 1997-08-08 | Image forming device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1158809A JPH1158809A (en) | 1999-03-02 |
| JP3580093B2 true JP3580093B2 (en) | 2004-10-20 |
Family
ID=16855627
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22710997A Expired - Fee Related JP3580093B2 (en) | 1997-08-08 | 1997-08-08 | Image forming device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3580093B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005342564A (en) * | 2004-05-31 | 2005-12-15 | Toshiba Corp | Manufacturing method of display device |
-
1997
- 1997-08-08 JP JP22710997A patent/JP3580093B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1158809A (en) | 1999-03-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU609780B2 (en) | Thermodynamic printing method and means | |
| EP0333880A1 (en) | Multi-color printing method for container | |
| US5247334A (en) | Image formation method and apparatus with preheating and pressure image transfer with liquid toner development | |
| JPH06332326A (en) | Method and apparatus for formation of image on heating intermediate member | |
| JP3580093B2 (en) | Image forming device | |
| JP3214037B2 (en) | Optical disc label printing equipment | |
| US6606472B1 (en) | Method and apparatus for forming color image | |
| EP0394871B1 (en) | Apparatus for forming an image with a reversible thermosensitive medium | |
| JP3336930B2 (en) | Image forming device | |
| KR100503064B1 (en) | Liquid electrophotographic image forming apparatus | |
| JP2003091172A (en) | Image forming apparatus | |
| EP0741341A1 (en) | Image recording apparatus and printing method | |
| JPH1016392A (en) | Laser image forming method and apparatus | |
| JP4065748B2 (en) | Color image forming apparatus | |
| JP3192223B2 (en) | Image forming device | |
| JP2885276B2 (en) | Image recording device | |
| JPH01178978A (en) | Image forming device | |
| WO2007099597A1 (en) | Image forming method and image forming device | |
| JP2000103121A (en) | Image-forming apparatus | |
| JPH07186533A (en) | Image recording apparatus | |
| EP4374230A1 (en) | Printer | |
| Sahni | Color printing technologies | |
| JP2777897B2 (en) | Recording device | |
| JPS63249172A (en) | Multicolor printing method for thin metal | |
| JP2000118021A (en) | Image-forming apparatus |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040323 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040409 |
|
| A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20040604 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040629 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040712 |
|
| R150 | Certificate of patent (=grant) or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |