JP2000019477A - 画像記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液晶成分を含む可逆性感熱記録媒体に対し
て、高速で、かつ、記録媒体を劣化させることなく画像
を書き込むことのできる記録装置を得る。 【解決手段】 加熱温度に応じて表示色が変化し、冷却
することで表示色が固定化する液晶成分を含む可逆性感
熱記録媒体１への画像記録装置。消去用ローラ５２、予
備加熱プレート５４、電子写真法によるトナー画像形成
ユニット６０、フラッシュランプ５５を備えている。ト
ナー画像は透明ベルト６７上に形成され、プレート５４
上で記録媒体１に重ねられ、フラッシュランプ５５の発
光によってトナー画像をマスキング材として露光が行わ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像記録装置、特
に、コレステリック相を示す液晶性化合物を有する可逆
性感熱記録媒体へ所定の画像を記録するための装置に関
する。

【０００２】

【発明の背景】近年、省エネルギー、環境保護の観点か
ら、ペーパーレス、省ペーパーを目的として、情報を書
き換え可能なリライタブルシートの開発が進められてい
る。また、ＩＣカードやプリペイドカードの発展に伴っ
て情報を書き換え可能な記録材料が種々開発されてい
る。しかしながら、現在実用化されているリライタブル
な記録材料は白黒又はモノカラーであり、フルカラー表
示可能な材料が望まれている。

【０００３】フルカラー表示可能なリライタブル材料と
しては、高分子コレステリック液晶性化合物が知られて
いるが、記録時の応答速度が遅く、実用化に至っていな
い。これを改善した材料として低分子コレステリック液
晶性化合物が提案されている。この液晶性化合物は室温
よりも高い温度領域でコレステリック相を示し、温度に
応じた反射色を示す。さらに、これらの温度から急冷す
ると、急冷前の反射色を保持する。即ち、この液晶を均
一に塗布したシートを種々の温度に加熱し、冷却するこ
とでフルカラーの情報（画像）を得ることができ、ある
一定の温度に再加熱して冷却することで画像の消去も可
能である。本発明者らはこのような低分子コレステリッ
ク液晶性化合物を有する記録媒体の実用化を研究するに
至った。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】リライタブルでフルカ
ラー表示が可能な記録材料である有機低分子コレステリ
ック液晶性化合物は、前述の如く、加熱温度に応じて表
示色（反射色又は透過色）が決まり、その温度から急冷
することによって表示色が固定化される。従って、加熱
温度を制御することによって表示色を自由に選択して多
色あるいはフルカラーの表示が可能である。しかし、そ
のためには、２次元的な記録領域に対して加熱温度を高
精度に制御することが必要となる。

【０００５】従来、加熱タイプの記録手段としては、サ
ーマルヘッドが広く用いられている。サーマルヘッド
は、熱の蓄積によってヘッドの温度特性が変化するとい
う特有の履歴効果を有し、高精度な温度制御は困難であ
る。遅い速度で書き込みを行えば履歴効果を無視できる
が、実用的ではない。また、サーマルヘッドは記録媒体
とこすれ合いながら書き込みを行うが、これではリライ
タブルで何度でも書き込みが可能な記録媒体にあって
は、複数回の摺刷で表面が劣化するという問題点も有し
ている。

【０００６】そこで、本発明の目的は、加熱温度に応じ
て表示色が変化し、その温度から急冷することで表示色
が固定化する記録媒体に対して、高速で、かつ、記録媒
体を劣化させることがなく画像を書き込むことのできる
記録装置を提供することにある。

【０００７】

【発明の構成、作用及び効果】以上の目的を達成するた
め、本発明に係る画像記録装置は、記録する２次元情報
を保持し、光を２次元状に制御する光制御部材と、記録
媒体に前記光制御部材を介して光を照射する光照射手段
とを備えている。光照射手段とは、例えば、フラッシュ
ランプであり、記録媒体の全面を同時に露光する。この
光照射手段と記録媒体との間には２次元情報を保持した
光制御部材が、いわばマスキングとして介在され、記録
媒体に光の照射部と非照射部を形成する。照射部は光の
エネルギーによって温度が上昇し、所望の色を表示する
ことになる。

【０００８】本発明によれば、記録媒体の全面を一瞬に
露光するために高速での記録が達成でき、かつ、記録時
に記録媒体が記録ヘッド等とこすれ合うことがないの
で、書き換え回数が増加しても記録媒体が劣化すること
がない。

【０００９】記録媒体としては、低分子コレステリック
液晶化合物からなる記録層を有するシートが使用され
る。この液晶化合物は加熱温度に応じて表示色が変化
し、その温度から急冷することで表示色が固定化する特
性を有している。従って、加熱温度を制御することで表
示色を自由に選択して白黒表示、モノカラー表示又はフ
ルカラー表示を行うことが可能である。また、一定の温
度まで加熱して冷却すると、透明ないし散乱状態を示
し、記録された情報が消去される。

【００１０】本発明に係る画像記録装置では、照射する
光のエネルギーを変調することが可能であることが好ま
しい。例えば、光源自体の出力を変調したり、照射時間
を変調したり、光路中に設けた光透過部材の透過率を変
調することで、所望の色を表示できる。２次元情報を保
持する光制御部材に光のエネルギーを変調する機能を付
与してもよい。さらに、異なる２次元情報を保持する光
制御部材を介して該部材ごとに光照射を複数回行ってフ
ルカラー画像を記録することも可能である。各回の光照
射のエネルギーを異ならせてもよい。

【００１１】光制御部材としては、光透過性基材上に電
子写真法によって形成されたトナー像を用いることがで
きる。あるいは、記録媒体上にトナー像を直接形成して
光制御部材としてもよい。トナー像の濃淡によって光透
過率を調整し、１回の光照射で多色の画像を記録するこ
とも可能である。いまひとつの光制御部材としては、光
透過型の液晶デバイスを用いることも可能である。液晶
デバイスに２次元情報を表示させ、この液晶デバイスを
透過した光で記録媒体を照射することで、フルカラー画
像をも記録することが可能となる。

【００１２】一方、本発明に係る画像記録装置は、記録
媒体に既に記録されている画像を消去する消去手段を有
することが好ましい。新たに記録された画像の品位を向
上させることができる。さらに、画像の記録に先立って
記録媒体を予め加熱する予備加熱手段を有すれば、記録
処理を効率的に行うことができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る画像記録装置
の実施形態について添付図面を参照して説明する。

【００１４】（記録媒体の説明） （第１例、図４、図５参照）図４において、第１例とし
ての可逆性感熱記録媒体１は、下からベース層２、中間
層３、記録層４、保護層５によって構成されている。ベ
ース層２は、紙や、ポリカーボネート、ＰＥＴ（ポリエ
チレンテレフタレート）等の可撓性を有するシート材か
らなる。中間層３は、可視光を吸収する機能を有する成
分を含み、記録層４と接する面が滑らかに形成されてい
る。具体的には、シリコン樹脂にカーボンブラックを分
散させ、さらに触媒を混合したイソプロピルアルコール
溶液をベース層２上に塗布し、乾燥熱硬化させた。

【００１５】なお、中間層３が着色半透明のものである
場合、良好なフルカラー画像を再現するために、ベース
層２は光吸収性あるいは中間層３との組み合わせで光吸
収性となることが望ましい。中間層３として透明のもの
を使用することも可能であるが、その場合はベース層２
に光吸収性を持たせることが望ましい。

【００１６】記録層４は、低分子コレステリック液晶性
化合物を含む液晶層であり、具体的には、トルエンに１
０，１２−ドコサジインジオン酸ジコレステリルを混合
溶解させ、この溶液を中間層３上にブレードによって塗
布し、加熱乾燥させて可逆性感熱記録層４とした。記録
層４の厚さに関しては、３〜５０μｍの範囲が好まし
く、より好ましくは６〜３０μｍの範囲である。光照射
による発熱性を高めるため、液晶性化合物に赤外線吸収
剤を添加してもよい。

【００１７】この第１例としての記録媒体１では、８７
〜１１５℃に加熱すると、コレステリック液晶性化合物
がヘリカル軸を中間層３に対して垂直方向を向くコレス
テリック相を示し、温度に応じた特定の波長の光を反射
する。約８７℃で赤色、約９５℃で緑色、約１１５℃で
青色を示し、それらの温度から急冷することによってそ
の反射状態のまま固体化する。

【００１８】また、約１１９℃以上に加熱した後に急冷
すると透明になる。即ち、記録媒体１の全面を１１９℃
以上に加熱した後に急冷すると、記録層４は全面が透明
状態になる。このとき、矢印Ａ方向から目視する観察者
に対しては、可視光が中間層３で吸収されるため、黒色
表示になる。

【００１９】この記録媒体１に対して、画像情報に応じ
て部分的に加熱、急冷を行うと、加熱された部分が加熱
温度に応じた反射色を示す。図４において、符号４ａが
透明状態の部分を示し、符号４ｂがコレステリック相の
まま残された部分を示す。従って、９５℃で書き込みを
行うと、矢印Ａ方向から見ると、黒地に緑色の表示を観
察することができる。また、８７℃、９５℃、１１５℃
で書き込みを行うと、フルカラーの表示が可能である。
反射率を低く表示したい部分では、黒色表示部分を混ぜ
合わせることで結果的に反射率を下げることができる。

【００２０】なお、前記記録媒体１では、黒色をバック
に液晶の表示色が観察されることになる。中間層３に、
特定波長域の可視光を反射する着色剤を添加した場合
は、ある１色をバックに液晶による表示色が観察され
る。白色をバックにした表示を行うのであれば、表示情
報のない部分に青、緑、赤の各微小面積をモザイク状に
表示し、巨視的に白色表示を行うことで白色のバックと
することが可能である。

【００２１】一方、約１１９℃以上に加熱した後徐冷す
ると散乱状態になり白濁する。即ち、記録媒体１の全面
を１１９℃以上加熱した後に徐冷すると、記録層４は全
面が散乱状態になる。このとき、矢印Ａ方向から目視す
る観察者に対しては白色表示になる。

【００２２】この記録媒体１に対して、画像情報に応じ
て部分的に加熱、急冷を行うと、加熱された部分が加熱
温度に応じた反射色を示す。図５において、符号４ａが
加熱反射部分を示す。従って、９５℃で書き込みを行う
と、矢印Ａ方向から見ると、白色に緑色の表示を観察す
ることができる。

【００２３】符号４ｂで示した部分は１１９℃以上に加
熱された後に急冷され、透明状態になっていることを示
している。この部分は観察側（矢印Ａ方向）から見ると
中間層３の色、即ち、黒色に見える。従って、１１９℃
以上で書き込みを行うと、白地に黒の表示を行うことが
できる。符号４ｃで示した部分は加熱後に徐冷され、散
乱状態となった部分で、通常は書き込みの行われないマ
ージン領域である。また、８７℃、９５℃、１１５℃及
び１１９℃以上で書き込みを行うと、フルカラーの表示
が可能である。本第１例では、反射率を低く表示したい
部分では、黒色表示部分を混ぜ合わせることで結果的に
反射率を下げることができる。

【００２４】（第２例、図６参照）図６において、第２
例としての可逆性感熱記録媒体１１は、下からベース層
１２、中間層１３、記録層１４、保護層１５によって構
成されている。記録層１４以外は前記第１例と同様であ
る。記録層１４は、低分子コレステリック液晶性化合物
と高分子樹脂との複合膜からなり、液晶組成物１４ａと
樹脂膜１４ｂとに分離され、さらに、樹脂や無機酸化物
等からなる球状スペーサ１６が混入されている。記録層
１４での画像の記録態様は前記第１例と同様である。

【００２５】（画像記録装置の説明） （第１実施形態、図１参照）図１に本発明の第１実施形
態である画像記録装置を示す。この装置は、概略、搬送
ローラ対５１、画像消去用ローラ５２と支持ローラ５
３、予備加熱プレート５４、フラッシュランプ５５、徐
冷部材５８、電子写真法によるトナー画像形成ユニット
６０から構成されている。

【００２６】トナー画像形成ユニット６０は、周知の電
子写真法によってトナー画像を形成するもので、感光体
ドラム６１の周囲に、画像露光用のＬＥＤアレイ６２、
現像器６３、転写ローラ６４、残留トナーのクリーナ６
５、残留電荷のイレーサ６６、透明ベルト６７及び該ベ
ルト６７上のトナーを除去するためのクリーナ６８によ
って構成されている。透明ベルト６７は支持ローラ６９
によって、感光体ドラム６１とフラッシュランプ５５の
周囲で矢印Ａ方向に回転するように、エンドレス状に張
り渡されている。

【００２７】フラッシュランプ５５は、例えばクセノン
フラッシュランプが使用され、反射ミラー５６及び光強
度補正用マスク５７を備え、記録媒体１の全面を同時に
照射可能である。

【００２８】以上の画像記録装置において、記録媒体１
は矢印Ｂ方向から装置に挿入され、ローラ５１，５２，
５３によって搬送され、消去用ローラ５２によって１２
０℃まで加熱される。このとき、白色を背景に画像書き
込みを行う場合は、徐冷部材５８を作動して記録媒体１
を徐冷し、記録層４を散乱状態即ち白濁状態とする。黒
色を背景に書き込む場合は、徐冷部材５８を作動させず
記録媒体１を自然冷却により急冷し、記録層４を透明に
する。操作者が前記のどちらの書き込みを行うかを選択
できるようにしてもよい。こうして、記録層４を白色又
は透明にすることにより、前回記録された画像が消去さ
れる。その後、記録媒体１は予備加熱プレート５４上に
搬送される。予備加熱プレート５４は一定の温度に制御
され、記録媒体１を室温に拘わらず一定の温度（例え
ば、４０℃）に予備加熱する。

【００２９】このとき、トナー画像形成ユニット６０も
駆動される。即ち、感光体ドラム６１、透明ベルト６７
が矢印Ｃ方向に回転駆動され、感光体ドラム６１上にＬ
ＥＤアレイ６２によって画像が静電潜像として形成され
る。この潜像は現像器６３によってトナー画像として顕
像化され、転写ローラ６４からの電界によって透明ベル
ト６７上に転写される。トナー画像の転写部と前記記録
媒体１は重ね合わされ、かつ、同速度で予備加熱プレー
ト５４上に搬送される。このとき、前記フラッシュラン
プ５５が発光され、記録媒体１上に透明ベルト６７上の
トナー画像が投影される。光の照射強度はマスク５７に
よって全面で均一化される。トナーはフラッシュランプ
の照射光を遮光でき耐熱性に優れたものを使用すること
が好ましい。記録媒体１はトナーのない部分ないし薄い
部分に対応する部分の温度が上昇し、画像が記録され
る。即ち、トナー画像の濃度ないしはフラッシュランプ
５５の照射時間、あるいは照射強度を調整することで所
望の表示色で記録媒体１上に画像が記録される。光照射
はパルス光で行われるため、記録媒体１は直ちに冷却さ
れ、表示色が固定化される。

【００３０】また、同じ記録媒体１を複数回予備加熱プ
レート５４上を通過させ、その都度透明ベルト６７上に
は異なる色画像形成用のトナー画像を形成し、複数回の
露光を行うことで、記録媒体１上にフルカラーの画像を
記録することが可能である。例えば、黒色を背景に書き
込みを行う場合は、記録媒体１を３回予備加熱プレート
５４上を通過させ、その都度透明ベルト６７には、Ｒ、
Ｇ、Ｂ用のトナー画像を形成し、照射光のエネルギーを
制御しつつ３回の露光を行うことで、記録媒体１上にフ
ルカラーの画像を記録できる。また、白色を背景に書き
込みを行う場合は、記録媒体１を４回予備加熱プレート
５４上を通過させ、その都度透明ベルト６７には、ブラ
ック、Ｒ、Ｇ、Ｂ用のトナー画像を形成し、照射光のエ
ネルギーを制御しつつ４回の露光を行うことで、記録媒
体１上にフルカラーの画像を記録できる。書き込みは温
度の高い方、即ち、前記の例では、ブラック、Ｂ、Ｇ、
Ｒの順に行うことが好ましい。

【００３１】あるいは、ＬＥＤアレイ６２の発光強度を
制御して感光体ドラム６１上に形成されるトナー画像を
中間調画像とし、トナー濃度の濃淡に応じて記録層４の
加熱温度を制御すれば、１回の露光でフルカラーの画像
を記録することもできる。

【００３２】（第２実施形態、図２参照）図２に本発明
の第２実施形態である画像記録装置を示す。この装置
は、基本的には前記第１実施形態と同様にトナー画像を
マスキングとして使用し、記録媒体１上に画像を記録す
るものである。従って、図２において、第１実施形態を
示す図１と同じ部材には同じ符号を付した。

【００３３】本第２実施形態が第１実施形態と異なるの
は、トナー画像を記録媒体１上に直接形成する点にあ
る。即ち、ローラ５１，５２，５３で矢印Ｂ方向に搬送
される記録媒体１は、感光体ドラム６１上に形成された
トナー画像を転写され、予備加熱プレート５４上でフラ
ッシュランプ５５からの照明光でトナー画像を介して露
光される。その後、記録媒体１は直ちに冷却されて表示
色の固定化が図られる。記録媒体１上のトナーはクリー
ナ６８によって除去される。

【００３４】（第３実施形態、図３参照）図３に本発明
の第３実施形態である画像記録装置を示す。この装置は
光透過型の液晶デバイス７１を光制御手段として使用し
ている。即ち、フラッシュランプ５５の正面に液晶デバ
イス７１及び拡大投影レンズ７２を設置し、さらに反射
ミラー７３を設置した。液晶デバイス７１は各画素の光
透過率を制御することで所定の画像を得るように透過光
を変調する。なお、図３において図１、図２と同じ部材
には同じ符号が付されている。

【００３５】フラッシュランプ５５から放射された光
は、液晶デバイス７１を透過することで変調され、レン
ズ７２で拡大され、ミラー７３で下方に反射され、予備
加熱プレート５４上に搬送されて予備加熱（４０℃）さ
れた記録媒体１上を全面露光する。これにて、記録媒体
１上に所定の画像が記録される。光照射はパルス光で行
われるため、記録媒体１は直ちに冷却され、表示色が固
定化される。本第３実施形態では、液晶デバイス７１の
各画素の光透過率を制御することで１回の露光でフルカ
ラー画像を書き込むことができる。

【００３６】（他の実施形態）なお、本発明に係る画像
記録装置は前記実施形態に限定するものではなく、その
要旨の範囲内で種々に変更することができる。例えば、
画像露光の直後に記録媒体を急冷する冷却手段を設ける
ようにしてもよい。さらに、トナー画像を形成するため
のユニットは種々の構成のものを採用することができ
る。また、可逆性感熱記録媒体としては前記第１例、第
２例以外にも種々のものを使用できることは勿論であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像記録装置の第１実施形態を示
す概略構成図。

【図２】本発明に係る画像記録装置の第２実施形態を示
す概略構成図。

【図３】本発明に係る画像記録装置の第３実施形態を示
す概略構成図。

【図４】記録媒体の第１例を示す断面図。

【図５】前記第１例の記録媒体において、図４とは異な
る表示状態を示す断面図。

【図６】記録媒体の第２例を示す断面図。

【符号の説明】

１，１１…記録媒体 ５２…画像消去用ローラ ５４…予備加熱プレート ５５…フラッシュランプ ６０…トナー画像形成ユニット ７１…液晶デバイス

フロントページの続き (72)発明者 植田 秀昭 大阪府大阪市中央区安土町二丁目３番13号 大阪国際ビル ミノルタ株式会社内 Ｆターム(参考） 2H088 EA62 GA03 HA29 JA21 KA02 2H093 NC77 ND17 NF21 NG16

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱温度に応じて表示色が変化し、冷却
   することで表示色が固定化する記録媒体へ画像を記録す
   る装置において、 記録する２次元情報を保持し、光を２次元状に制御する
   光制御部材と、 前記記録媒体の全面に前記光制御部材を介して光を照射
   する光照射手段と、 を備えたことを特徴とする画像記録装置。
2. 【請求項２】 前記光制御部材は、光透過性基材上に電
   子写真法によって形成されたトナー像であることを特徴
   とする請求項１記載の画像記録装置。
3. 【請求項３】 前記光制御部材は、前記記録媒体上に電
   子写真法によって形成されたトナー像であることを特徴
   とする請求項１記載の画像記録装置。
4. 【請求項４】 前記トナー画像は、光透過率を略リニア
   に変調する中間調を有することを特徴とする請求項２又
   は請求項３記載の画像記録装置。
5. 【請求項５】 前記光制御部材は、光透過型の液晶デバ
   イスであることを特徴とする請求項１記載の画像記録装
   置。
6. 【請求項６】 前記光照射手段は、照射する光のエネル
   ギーを変調可能であることを特徴とする請求項１、請求
   項２、請求項３、請求項４又は請求項５記載の画像記録
   装置。
7. 【請求項７】 前記光照射手段は、光の強度を変調する
   ことを特徴とする請求項６記載の画像記録装置。
8. 【請求項８】 前記光照射手段は、光の照射時間を変調
   することを特徴とする請求項６記載の画像記録装置。
9. 【請求項９】 前記光照射手段によって光照射を、異な
   る２次元情報を保持する光制御部材を介して記録媒体上
   に複数回行うことを特徴とする請求項１、請求項２、請
   求項３、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７又は
   請求項８記載の画像記録装置。
10. 【請求項１０】 前記記録媒体に既に記録されている画
    像を消去する消去手段を備えたことを特徴とする請求項
    １、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項
    ６、請求項７、請求項８又は請求項９記載の画像記録装
    置。
11. 【請求項１１】 画像の記録に先立って記録媒体を予め
    加熱する予備加熱手段を備えたことを特徴とする請求項
    １、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項
    ６、請求項７、請求項８、請求項９又は請求項１０記載
    の画像記録装置。