JPH1086518A - 記録方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 普通紙と殆ど変わらない筆記性を実現するこ
とができると共に、カール防止でき、高速かつ高解像度
の記録が可能な方法を提供する。 【解決手段】 パルプ繊維３を主成分とする基紙を用い
て、その繊維間に発色剤である添加物３を含有させた記
録紙１に対して、半導体レーザ６から熱エネルギーを印
加することにより、非接触で画像の記録を行う。これに
より、熱エネルギーを発色剤に与え発色させるため記録
紙の表面状態にとらわれることなく、効率良く、また画
素の広がり等の画質の劣化ない高速記録を可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ファクシミリ、プ
リンタ等に用いられる記録方法に関し、とりわけ熱エネ
ルギを印加することで印字を可能にする記録方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の感熱記録紙の構造および原理を図
４に概略図で示す。図４は、感熱記録紙１００の断面構
成を示したものである。

【０００３】１０１は基紙、１０２は感熱層、１０３は
記録装置本体側に設けられた発熱素子である。さらに、
感熱層１０２は、電子供与成分１０４と、電子受容成分
１０５と、結着剤１０６とにより構成されている。ま
た、１０７は発色部を示す。

【０００４】次に、図４のように構成された、従来の感
熱記録の原理について説明する。基紙１０１に積層され
た感熱層１０２は、常温では固体の電子供供与成分１０
４および電子受容成分１０５が結着剤１０６により固め
られた構成となっている。記録に際しては感熱層１０２
の表面に発熱素子１０３が押圧されており、発熱体１０
３が発熱しその熱が感熱層１０２の電子供与成分１０４
と電子受容成分１０５に作用し両者を溶融させ、溶融状
態となった電子供与成分１０４と電子受容成分１０５が
互いに反応して発色する。

【０００５】この時発熱素子の発生するエネルギーを制
御することにより、図４に示すように発熱素子の大きさ
に対応した部分のみ（発色部１０７）を発色させること
ができる。

【０００６】実際の感熱記録においては熱源として微細
な発熱素子が直線上に配列された感熱記録ヘッド１０８
が用いられる。図５にその感熱記録ヘッドの概略構成が
示されている。図５において、１０９はセラミック等か
ら成る基台、１１０は発熱抵抗体、１１１は発熱抵抗体
１１０を凸に形成すると共に発熱抵抗体１１０で発生し
た熱が基台１０９に逃げるのを防止する働きがある。１
１２は発熱抵抗体１１０に記録電流を供給する記録電
極、１１３は記録電流が流れ込む共通電極、１１４は感
熱記録紙により発熱抵抗体１１０、記録電極１１２、共
通電極１１３が摩耗するのを防止するために設けられた
耐摩耗保護層である。

【０００７】以上のように構成された感熱記録ヘッド１
０８に、感熱記録紙１００を基紙側からローラ等の手段
で押圧して押し付け、記録電極１１２に接続された図示
されていない記録電流駆動回路を選択的に動作させ発熱
抵抗体１１０を瞬時に発熱させ、その熱により感熱層１
０２に含まれる発色材を発色させて所望の画像を得るも
のである。

【０００８】近年になって、上述のように発熱抵抗体を
用いて記録を行うもの以外の記録方法も提案されてお
り、例えば、感熱記録紙をレーザで加熱して記録する方
法が考えられている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来構成によれば感熱記録紙の表面に鉛筆等で加筆する
場合に筆記性が阻害されるという問題があった。また、
記録紙がカールを起こし、記録紙の取り扱いが不便であ
った。さらに、高速で記録すると発色させたくない部分
（白画素に相当する部分）まで発熱体に触れているため
発色してしまう場合がある。

【００１０】これら上述の問題は以下の理由で生じる。
つまり、この従来方式によると発熱抵抗体の熱エネルギ
ーを効率良く感熱層に伝えるために、感熱記録ヘッドと
感熱層の密着が必要になり、感熱層の表面荒さが制約さ
れることになる。このため、感熱記録紙の表面荒さを小
さくするにしたがって、感熱記録紙表面が平滑になる反
面筆記性が大きく阻害されることとなる。

【００１１】さらに、感熱記録紙は通常２層の層状構成
であるために、各層の物理的特性が異なるため伸縮率、
塑性変形の程度が異なり、カールを引き起こしやすい。

【００１２】また、高速で記録を行なうと記録周期が短
くなり発熱抵抗体が十分冷えきらないうちに次の記録タ
イミングがくるため、発熱抵抗体周辺で蓄熱現象が起
き、本来発色させないタイミングであっても記録ヘッド
と感熱層が直接接触しているため蓄熱による熱で、発色
させたくない部分（白画素に相当する部分）まで発色
し、いわゆる尾引き現象が発生することがある。

【００１３】一方、レーザを用い感熱記録紙を加熱し発
色させる方法も提案され、非接触で加熱を行なえるため
蓄熱による尾引きという問題は解決されたが、依然とし
て筆記性の問題とカールの問題は解決されない。

【００１４】そこで、本発明は、普通紙と殆ど変わらな
い筆記性を実現することができ、しかも、カールも防止
でき、高速かつ高解像度の記録が可能な記録方法を提供
することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述の問題点
を解決するため、あらかじめ、基紙成分に発色剤を添加
した１層の記録紙を設け、この記録紙に対して発熱体を
押圧させることなく熱エネルギーのみを印加し、記録紙
の発色剤を発色させるようにしたものである。

【００１６】そして、この構成により、表面の荒い筆記
性の優れた記録紙を実現することができ、しかも、記録
後のカールをも防止することができる。

【００１７】請求項１の発明は、パルプ繊維を主成分と
する基紙に発色剤を含有させ、非接触で熱エネルギーを
加え発色剤を発色させるものであり、表面の荒い筆記性
の優れた記録紙の実現と記録後のカール防止を図ること
ができる。

【００１８】請求項２の発明は、発色剤を基紙のパルプ
繊維に付着させたことを特徴とするものであり、基紙成
分に発色剤を添加した１層の記録紙を簡易に実現でき
る。

【００１９】請求項３の発明は、発色剤を基紙のパルプ
繊維の間に充填したことを特徴とするものであり、基紙
成分に発色剤を添加した１層の記録紙を簡易に実現でき
る。

【００２０】請求項４の発明は、発色剤の発色温度が１
５０℃以上であることを特徴とするものであり、従来に
比べて印加熱エネルギーを低減させることができる。

【００２１】請求項５の発明は、非接触で熱エネルギー
を与える手段を半導体レーザとしたことにより、高速か
つ高解像度の記録を実現できる。

【００２２】請求項７の発明は、非接触で熱エネルギー
を与える半導体レーザの波長が８００ｎｍ以上としたこ
とにより、他の記録方式で用いられる半導体レーザを流
用することができる。

【００２３】請求項８の発明は、非接触で熱エネルギを
与える半導体レーザのスポット径が記録材料上の解像度
で示される面積よりも大きいことを特徴とするものであ
り、半導体レーザのスポット径の制御を複雑化させるこ
となく、高解像度の画像記録を実現することができる。

【００２４】請求項９の発明は、非接触で熱エネルギを
与える半導体レーザの発光時間を可変とすることを特徴
とするものであり、レーザのスポット径を変えずに発色
面積を可変することができ、半導体レーザのスポット径
の制御を複雑化させることなく、高解像度の画像記録を
実現することができる。

【００２５】請求項１０の発明は、非接触で熱エネルギ
を与える半導体レーザの強度を可変とすることを特徴と
するものであり、レーザのパワーを高く設定することに
より発色剤の発色温度を高く設定でき、耐光性の向上し
た安定な記録紙の利用が可能となる。高解像度の画像記
録を実現することができる。

【００２６】請求項１１の発明は、記録材料の記録表面
のベック平滑度が４０秒以下である発色剤を含む記録材
料に非接触で熱エネルギーを与え発色剤を発色させて記
録を行なうものであり、記録紙の筆記性とカール防止を
図ることができる。

【００２７】請求項１２の発明は、半導体レーザの波長
に対する表面吸収係数が他の波長の光に対する表面吸収
係数よりも大きい吸収剤を含む記録材料に非接触で熱エ
ネルギーを与え発色剤を発色させて記録を行なうもので
あり、半導体レーザの駆動回路を大型化させることな
く、高解像度の画像記録を実現することができる。

【００２８】請求項１３の発明は、半導体レーザの波長
に対する吸収係数の高い物質を記録材料の表面に離散的
に分布させた発色剤を含む記録材料に非接触で熱エネル
ギーを与え発色剤を発色させて記録を行なうものであ
り、半導体レーザの駆動回路を大型化させることなく、
高解像度の画像記録を実現することができる。

【００２９】請求項１４の発明は、発色剤を含有した記
録材料に裏面より非接触で熱エネルギを与え発色剤を発
色させて記録を行なうものであり、画像記録面の高画質
化を図ることができる。

【００３０】

【発明の実施の形態】図１に本発明による記録方法の原
理を示す。図１において１は記録材料、２はパルプ繊
維、３は添加物、４はロイコ染料等の電子供与成分、５
はフェノール類その他の酸性物質等の電子受容成分、６
は熱エネルギーを与える半導体レーザ、７は集光レンズ
である。以上の様に構成された記録材料１に集光レンズ
７で集光された半導体レーザー６からのパルス光を照射
すると、パルプ繊維２を含む記録材料１の照射された部
分は加熱され急速に温度が上昇する。この温度上昇によ
り電子供与成分４、電子受容成分５は溶融し互いに反応
し発色する。その後半導体レーザー６の照射が無くなる
と急速に冷却されるが発色は保持される。この記録方法
においては、半導体レーザ６のエネルギーが効率良く記
録材料に吸収され、その熱が電子供与成分４、電子受容
成分５に伝達することが重要である。従って記録材料１
の表面は半導体レーザ６の発光波長に対し吸収係数（１
−反射係数）が大きいことが望ましい。更にみかけの吸
収係数を上げる方法として記録材料表面での乱反射を増
やす方法が効果的である。更に、この時照射する半導体
レーザー６の照射時間を長くすれば加熱され発色温度に
達する領域が広がり、記録するスポット（画素）の大き
さを制御出来る。

【００３１】図２は本発明による記録方法を用いた記録
装置の概略構成図を示す。図２において８はコリメータ
レンズ、９はシリンドリカルレンズ、１０はポリゴンス
キャナー、１１はｆθレンズ、１２はトロイダルレン
ズ、１３はフォトセンサ、１４は搬送ローラを示す。以
上の様に構成された記録装置の動作について説明する。
半導体レーザ６から出たパルス状の光がコリメータレン
ズ８により集光されシリンドリカルレンズ９を通過し
て、ポリゴンスキャナー１０で直線走査光に変換され、
ｆθレンズ１１、トロイダルレンズ１２を通過後フォト
センサ１３で走査タイミングの同期がとられる。一方シ
ート状に加工された記録材料１は搬送ローラ１４で結像
位置に搬送されており、記録材料１上に半導体レーザ６
から出たパルス状の光が結像する。シリンドリカルレン
ズ９、トロイダルレンズ１２はポリゴンスキャナー１０
の面倒れを保証し記録材料１上でのレーザ光の等速走査
及び解像度に合ったレーザ光のスポット径を保証するた
めのものである。

【００３２】フォトセンサ１３で走査タイミングの同期
が取られたレーザ光は記録材料１上での走査速度を考慮
し記録すべき画素密度に応じて画像信号に従いオン／オ
フを繰り返す。レーザ光が照射された部分は記録材料１
に含まれる発色材（電子供与成分４、電子受容成分５）
が発色する。この時レーザ光の光強度（縦軸）は図３に
示す様に横軸をレーザ光のスポットの中心からの距離と
すると正規分布を示し、スポットの中心部分のエネルギ
が最も高く周辺に行くほどエネルギが低くなっている。
発色材（電子供与成分４、電子受容成分５）が発色する
為にはある値以上のエネルギが与えられその部分が発色
温度以上になる必要がある。従って発色するのは図３に
光強度がＩ以上の部分、つまり中心からの距離がｒで示
された範囲内が発色することになる。このように実際に
画像となる画素径はレーザ光のスポットよりも小さくな
る。更に発色する範囲はレーザ光の光強度によって変化
する。レーザの光強度は正規分布を示すため中心の光強
度が高ければ周辺の光強度が高くなり発色する中心から
の距離が大きくなる。また、発色する範囲は照射時間に
も関係する。すなわちスポットとして与えられた光エネ
ルギは記録材料１上で熱エネルギに変換されるとその熱
エネルギは熱伝導によりスポットの周辺に広がるため発
色範囲がその熱伝導に伴い広がる。その結果発色範囲が
広がる。画像に記録は１列の画素列に対するレーザ光の
走査が終了すると搬送ローラ１４により記録材料１が図
３で白矢印で示される方向に１画素分送られる。記録材
料１が１画素分送られ次の画素列の記録の準備が完了す
るとフォトセンサ１３を再びレーザ光が通過するのを待
ち、レーザ光が通過するとフォトセンサ１３で走査タイ
ミングの同期が取られ、次の画素列が記録される。この
動作を記録材料１の終端に画像の記録を終えるまで続け
る。以上の様にして画像の記録がなされる。

【００３３】この記録においては解像度はレーザのスポ
ット径によりきまり、レーザ光を絞れば記録解像度を高
くでき、更にはレーザ光を絞ることによりエネルギ密度
を上げれば従来の感熱ヘッドでは実用化が困難であった
高温で発色する発色剤を用いても記録が可能となる。

【００３４】既に述べたように画素の大きさは照射する
レーザ光の強度、照射時間により制御できるため、図２
には示していないが半導体レーザ６の制御回路（例えば
電流可変回路、動作時間可変回路等）を用いることによ
り簡易に画素の大きさをリアルタイムにコントロールす
ることが出来、多階調記録が可能となる。以上基本的な
動作を説明したがより効率良く発色をさせるためにはレ
ーザ光の熱エネルギを記録材料１に吸収させる必要があ
る。レーザ光と記録材料１との相互作用は材料の表面か
ら深さzにおけるレーザ光の強度として次式で示され
る。

【００３５】 Ｉ(z)＝βＩ０ｅｘｐ（−αｚ），β＝１−Ｒ α ： 吸収係数 β ： 吸収率 Ｒ ： 反射率 Ｉ０ ： レーザ強度 記録材料１の表面に凹凸があるとレーザ光は表面で多重
反射を行い見掛けの吸収率βが高くなり熱に変換される
割合が高くなる。従って記録材料１の表面のベック平滑
度を低く（例えば電子写真記録に用いられるように４０
秒以下）することが有効である。またレーザ半導体６の
発光波長に対し吸収係数の高い材料を記録材料１に含有
させると、まずレーザ光の吸収がこの物質で起こり発熱
すると周囲の発色材の発色が始まり、更にこの発色した
部分を核として連鎖反応的にレーザ光の吸収が起こり効
率良く発色が行われことになる。ここで使用される吸収
剤は可視光下で自然発色による記録材料１の着色等のト
ラブルを避けるため赤外領域の光に対し吸収係数が高い
材料が適する。更には、半導体レーザ６は発光波長がお
およそ８００〜８４０ｎｍ付近にピークを持つ赤外半導
体レーザが入手しやすいため、含有させる吸収剤はこの
波長領域に吸収ピークがあるものが望ましい。更に吸収
係数の高い材料を記録材料１に含有させると、より効率
が上がり従来の感熱ヘッドでは実用化が困難であった高
温で発色する発色材を用いても記録が可能となる。

【００３６】また、レーザの高いエネルギと物質内部へ
の浸透性を利用すれば記録材料１の裏面から記録するこ
とも可能である。

【００３７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、記録紙の基紙に発色剤を含有させるため、ほとんど
普通紙と変わらない紙質の記録紙への画像記録が実現で
きる。

【００３８】また、非接触で熱エネルギを発色剤に与え
発色させるため記録紙の表面状態にとらわれることな
く、効率良く、更に画素の広がり等の画質の劣化なく高
速記録が可能である。

【００３９】更に、レーザ光の強度、照射時間を制御す
れば画素の大きさを制御でき、半導体レーザ駆動回路の
大型化を招くことなく、容易に階調記録をも達成するこ
とができる。レーザ光のスポットを小さくすれば、更に
高解像度の記録が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例による記録装置の概略構
成図

【図２】本発明の記録方法をもちいた記録装置の概略構
成図

【図３】本発明に用いられるレーザ光の光強度を示す図

【図４】従来の感熱記録紙の概略構成および原理図

【図５】従来の感熱記録ヘッドの概略構成図

【符号の説明】

１ 記録材料 ２ パルプ繊維 ３ 添加物 ４ 電子供与成分 ５ 電子受容成分 ６ 半導体レーザ ７ 集光レンズ

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パルプ繊維を主成分とする基紙に発色剤
   を含有させ、非接触で熱エネルギーを加え発色剤を発色
   させることを特徴とする記録方法。
2. 【請求項２】 発色剤を基紙のパルプ繊維に付着させた
   ことを特徴とする請求項１に記載の記録方法。
3. 【請求項３】 発色剤を基紙のパルプ繊維の間に充填し
   たことを特徴とする請求項１に記載の記録方法。
4. 【請求項４】 発色剤の発色温度が１５０℃以上である
   ことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３に記載
   の記録方法。
5. 【請求項５】 非接触で熱エネルギを与える手段が半導
   体レーザである請求項１に記載の記録方法。
6. 【請求項６】 非接触で熱エネルギーを与える半導体レ
   ーザの波長が８００ｎｍ以上であることを特徴とする請
   求項５に記載の記録方法。
7. 【請求項７】 非接触で熱エネルギを与える半導体レー
   ザのスポット径が記録材料上で解像度で示される面積よ
   りも大きいことを特徴とする請求項５に記載の記録方
   法。
8. 【請求項８】 非接触で熱エネルギを与える半導体レー
   ザの発光時間を可変とすることを特徴とする請求項５に
   記載の記録方法。
9. 【請求項９】 非接触で熱エネルギを与える半導体レー
   ザの強度を可変とすることを特徴とする請求項６に記載
   の記録方法。
10. 【請求項１０】 記録材料の記録表面のベック平滑度が
    ４０秒以下である発色剤を含む記録材料に非接触で熱エ
    ネルギーを与え発色剤を発色させて記録を行なうことを
    特徴とする記録方法。
11. 【請求項１１】 半導体レーザの波長に対する表面吸収
    係数が他の波長の光に対する表面吸収係数よりも大きい
    吸収剤を含む記録材料に非接触で熱エネルギーを与え発
    色剤を発色させて記録を行なうことを特徴とする記録方
    法。
12. 【請求項１２】 半導体レーザの波長に対する吸収係数
    の高い物質を記録材料の表面に離散的に分布させた発色
    剤を含む記録材料に非接触で熱エネルギーを与え発色剤
    を発色させて記録を行なうことを特徴とする記録方法。
13. 【請求項１３】 発色剤を含有した記録材料に裏面より
    非接触で熱エネルギを与え発色剤を発色させて記録を行
    なう記録方法。