JP2000141721A - 熱記録方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 感熱記録媒体にレーザー光による熱エネルギ
ーを効率よく与えて画像形成を行なう熱記録方法を提供
する。 【解決手段】 感熱記録媒体の表面層に入射するレーザ
ー光をそのベクトルの振動方向が垂直波と同方向となる
直線偏光とし、かつ、入射光を該表面層の屈折率から定
まるブリュースターから±５ｄｅｇ．の範囲とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱励起レーザー光
による光熱効果を利用して画像等の記録を行なう熱記録
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、画像形成手段の一つに、感熱
記録媒体に熱エルネギーを付与して画像等の記録を行な
う熱記録方法が知られている。特に、熱エネルギーの熱
源としてレーザーを用い、レーザー光の光熱効果によっ
て、感熱記録媒体に対して非接触でかつ高速・高密度で
熱記録する方法が注目されている（特開平３−８６５８
１号公報）。しかし、光熱効果を利用しこれに伴い発生
する熱エネルギーを付与することで画像等の記録を行う
熱記録装置に於いては、感熱記録層は一般に可視及び近
赤外領域の光を吸収しにくいため、発色させるために大
出力のレーザーを必要としており、装置側の負担が相当
に大きなものとなっていた。

【０００３】また、直線偏光特性を持った熱励起レーザ
ー光源を用いる場合に於いては、偏光状態・入射角条件
に関係なく熱励起レーザー光を感熱記録媒体の表面層に
照射してきた。これは、一般に熱励起レーザー光源を用
いた場合、感熱記録媒体の表面層である保護層や感熱記
録層での偏光特性に起因する反射損失を考慮するという
ことがなされていなかったためである。

【０００４】ところが、従来の感熱記録媒体では、光透
過型樹脂のような保護層が任意の層厚を有した透明層で
あり、その下部に発色剤・顕色剤を有した光吸収対象で
ある感熱記録層が構成される場合や、表面層が直接感熱
記録層である場合では、投光された熱励起レーザー光は
一定の偏光・入射角条件を満たさない限り、一部の光は
表面層に透過光として侵入するが、残りの部分は表面層
表面で反射光として正反射されてしまい、光源パワーに
対する光熱変換効率が少なからず低下していた。従っ
て、元来出力大であるレーザー装置を用いても、条件次
第では表面層での反射が多くなり、内部光吸収感熱記録
層への熱励起レーザー光の到達エネルギーが減少してし
まうため、十分な発色エネルギーを得るため本来必要な
最適な条件下での光源出力よりパワーの大きい熱励起レ
ーザー光源が必要であった。

【０００５】こうした背景を配慮して、高出力を要する
ことなく記録が行なえる方法が検討され、その結果、レ
ーザー出力の低減策として感熱記録層の吸収線と熱励起
レーザー光の発振線を合致させること（特開昭５９−１
４５９５７号公報等）や、感熱記録媒体をヒータで予熱
して低出力のレーザーを用いること（特開平６−１９８
９２４号公報、特開平９−２００２１号公報等）が提案
されているが、いずれも感熱記録層に効率よくレーザー
光を吸収させるためのものであったり、レーザーパワー
のダイナミックレンジを軽減するものであったりして、
熱励起光源の偏光条件まで言及しているものではない。

【０００６】ところで一般に、感熱記録媒体が保護層を
有する積層型であったり表面に感熱記録層がある場合
は、表面層内部に熱励起レーザー光を多く導入する必要
がある。このため、表面層での反射の少ない熱励起レー
ザー光を表面層の上面から内部へと照射しなければなら
ないが、従来提案されている熱記録方式の照射光学系、
特に直線偏光特性を持ったレーザー光を用いた照射光学
系では、表面層表面での熱励起レーザー光の反射が大き
く内部光吸収感熱記録層での光−熱変換効率が悪かっ
た。

【０００７】また、熱励起光源が高出力のＡｒイオンレ
ーザーなどの場合、熱励起レーザー照射による熱励起録
をＯＮ−ＯＦＦ変調する為には、半導体レーザー光源の
様にドライバーを介した制御装置による電気的なＯＮ−
ＯＦＦ変調ができないため、主に音響光学素子を用いた
ＯＮ−ＯＦＦ変調が使われるが、音響光学素子の変調帯
域幅はトランスジューサーの高周波超音波周波数によっ
て定まり、実用的には超音波周波数の１／１０程度以下
の変調周波数となるので、光熱記録の低周期でのＯＮ−
ＯＦＦには適さない。また、音響光学素子の変調効率は
レーザー光の波長に依っても変わり、波長の長いレーザ
ー光ほど大きな電力の超音波が必要となるため、装置の
省電力化に問題があった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
の欠点・問題点を解消し、熱励起レーザー光によって感
熱記録媒体に良質の画像等を形成する方法を提供するこ
とである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者は、表面層表面
での熱励起レーザー光の反射を抑制し、表面層内部に熱
励起レーザー光を効率よく到達させるために、入射光に
対して表面層の屈折率から決まる最適の偏光条件及び入
射角（ブリュースター角から±５ｄｅｇ．の範囲）をも
って熱励起レーザー光として投光し、光の内部到達率の
高さから内部光吸収感熱記録層での光熱変換過程の高効
率化を図り、供給される熱エネルギーに応じた濃度で連
続的に発色する感熱記録媒体に光パワーの吸収効率を最
大とし、ひいては光−熱エネルギー変換効率を最大にす
る光熱記録方式によれば、良好な結果が得られることを
確めた。

【００１０】本発明によれば、第一に、供給される熱エ
ネルギーに応じた濃度で連続的に発色する感熱記録層を
有する感熱記録媒体に、記録情報に応じて変調された熱
励起レーザー光を照射して所定の熱エネルギーを供給
し、該感熱記録媒体に発色画像を形成する熱記録方法に
おいて、該変調された熱励起レーザー光の電界成分の振
動方向が垂直偏光と同方向となる直線偏光であり、か
つ、該感熱記録媒体表面層への入射角がその表面層の屈
折率から定まるブリュースター角から±５ｄｅｇ．の範
囲であることを特徴とする熱記録方法が提供される。

【００１１】第二に、感熱記録媒体表面層の前段に１／
２波長板を配置し、該波長板を用いることで該感熱記録
媒体表面への熱記録をＯＮ−ＯＦＦすることを特徴とす
る上記第一の熱記録方法が提供される。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明をさらに詳細に説明
する。レーザー光熱記録方式を使用して、保護層の内部
にある光吸収感熱記録層あるいは表面層である感熱記録
層に画像を記録する場合の熱励起レーザー光の入射角条
件・偏光条件にあっては、表面層での照射光の反射を極
力押さえることがポイントとなる。一般に、屈折率の異
なる媒質の境界面に照射された光、例えば空気層から表
面層の表面に照射された光は、境界面に対する入射角が
垂直波（成分）と水平波（成分）とで異なるので、垂直
波が殆ど透過屈折し、水平波が殆ど反射するという偏光
反射現象が生じる。この現象は、表面層面状で反射する
偏光波（光）は入射角に依りその反射光量が異なること
を示しており、入射角が表面層の偏光角（ブリュースタ
ー角）の時に水平波の偏向量（反射量）が最大となるブ
リュースターの法則に従う。即ち、入射光が自然光（光
波の偏りの状態がランダム）であっても、任意の状態の
偏光（例えばレーザー光）であっても、表面層屈折率に
よって決まるブリュースター角で入射した水平波の光
は、表面層で水平方向の直線偏光として反射される。

【００１３】このことから、本発明の熱記録方式では、
先に述べたように表面層の内部にある光吸収感熱記録層
あるいは表面層である感熱記録層での光熱変換・発色過
程を助けることを目的としているため、熱励起効率向上
の意味でも表面層面上での反射は極力少なくすることが
望まれる。このため、入射レーザー光を直線偏光として
その電界成分の振動方向を垂直偏光と同方向とすること
で、ブリュースター角ψ（＝入射角）における入射レー
ザー光の多くを表面層内部に屈折誘導させることができ
る。また、ブリュースター角ψの前後で反射率の変化は
±５ｄｅｇ．の範囲であればそれほど変化は大きくな
く、かつ、観測される反射光量も小さいため、入射角が
ブリュースター角ψの前後の±５ｄｅｇ．の範囲であっ
ても効果は変わらないことが確認されている（図３）。

【００１４】表面層材質をポリビニルアセトアセタール
系樹脂とした場合、空気（ｎ１＝１．０）と保護層（ｎ
２＝１．４５９）の境界面に対しては、両媒質の屈折率
の比からブリュースター角が決定できる。即ち、 ｔａｎψＢ＝ｎ２/ｎ１ ψＢ＝ｔａｎ-1(ｎ２/ｎ１)＝ｔａｎ-1(１．４５９/
１．０) ψＢ＝５５．６ｄｅｇ． であり、即ち、入射角は５０．６ｄｅｇ．〜６０．６ｄ
ｅｇ．の範囲にしておけばよい。

【００１５】つぎに、熱記録方法に本発明を適用した例
について述べる。図１は本発明で用いられる熱記録方式
の構成を表わしたものである。１はポリゴンミラー、２
はＡｒイオンレーザー光源、１５は１／２波長板、３は
スフェリカルレンズ、４はトロイダルレンズ、５は反射
ミラー、６は楕円偏光等から直線偏光を選択するための
偏光子であり、７はスフェリカルレンズ３とトロイダル
レンズ４で構成されるｆ−θレンズシステムである。ま
た、１１は熱励起レーザー光、１２は反射光、１４は感
熱記録媒体である。ここで、光源は、Ａｒイオンレーザ
ー２を熱励起光源とする１系統の色素レーザーで構成さ
れ、可視領域の波長を発振している。

【００１６】本実施例では、熱励起レーザー光として図
２に示した保護層８を透過できる波長の光を用いる必要
があり、熱励起レーザー光は保護層材質を透過する波
長、つまりポリビニルアセトアセタール樹脂の分光透過
データから予測した発振波長５１４．５ｎｍで出力１８
０ｍＷのＡｒイオンレーザー光源２を用いている。ま
た、記録用の励起光波長を選択する場合、望ましくは被
検物である保護層８内部の光吸収感熱記録層９の吸収帯
ピークであることが好ましいが、必要な光吸収を確保で
きる光吸収波長帯であればどこでも構わない。

【００１７】手順的には、まず、熱励起光であるＡｒイ
オンレーザー光源２から放射された光束を、１／２波長
板１５の存在位置を介して、ｆ−θレンズシステム７の
入射光近傍に配置したポリゴンミラー１で反射させ、ｆ
−θレンズシステム７を通過させた後、反射ミラー５で
偏向し、更に走査平行光を直線偏光に変える偏光子６を
介して感熱記録媒体１４の保護層８表面を順次走査す
る。

【００１８】ポリゴンミラー１は高速光書き込みを実現
する光偏向器として実用化されており、その特徴には、
使用波長に対して偏向特性が基本的に不変であること、
広角に高分解点数の偏向が可能であること、そして比較
的高速にレーザービームできること等がある。従って、
Ａｒイオンレーザー光源２から光束に偏光特性を付加さ
せた上で、副走査搬送する感熱記録媒体の表面にその搬
送方向と直交する方向、つまり、感熱記録媒体１４の幅
方向に直線状に記録情報に応じて変調されたレーザービ
ームで主走査することにより、感熱記録媒体１４に所定
の熱エネルギーを供給することで２次元の画像を記録す
るものである。

【００１９】図２は、保護層８のある感熱記録媒体の場
合の、表面での反射の説明図である。表面に任意の入射
角（ブリュースター角ψ±５ｄｅｇ．）をもって投光さ
れた熱励起レーザー光１１は、一定の偏光条件を満たさ
ない限り、一部の光は保護層８内に透過光として侵入す
るが、残りの部分は表面で反射光１２として正反射され
る。従って、保護層８表面での反射が多くなった場合、
内部感熱記録層への熱励起光の到達エネルギーが減少し
てしまうため、従来は光パワーの大きな熱励起光源が必
要となっていた。特に、この傾向は光源としてコヒーレ
ンスの高い直線偏光特性を有したレーザー光源を使用し
た場合に顕著である。

【００２０】即ち、表面層である保護層８は透過性は高
いが表面性も鏡面のように良いので、その反射は正反射
成分１２と屈折入射光１３からなるフレネルの法則に従
い、偏光条件を満たさない入射光の多くは正反射方向へ
偏向反射してしまう。これに対して、実際の光吸収領域
は光吸収感熱記録層９であるので、保護層８内部に照射
エネルギーが到達しなければ、光熱変換・発色効率が低
下してしまう。

【００２１】ここで、入射光を直線偏光としてその電界
成分の振動方向を垂直偏光と同方向とし、更に保護層８
の屈折率から決まるブリュースター角ψ±５ｄｅｇ．を
もって入射角とすれば、入射レーザー光の多くを保護層
８の内部に屈折誘導させることができる。保護層８の屈
折率と感熱記録層９の屈折率が同一であれば、保護層−
感熱記録層界面での反射を抑制することもでき高効率の
光熱変換・発色効率を得ることが可能となる。本発明の
保護層の場合、ブリュースター角はψ＝５５．６ｄｅ
ｇ．である。

【００２２】また、１／２波長板１５は、レーザーなど
の単色光を、水晶などの光学的な異方性を示す光学結晶
を用い、この結晶の偏光成分に対する屈折率の違いを利
用して光波に位相差を与えるものであり、入射偏光に対
して直交する偏光をつくることになるので、この波長板
に入射した垂直波（成分）の偏光は水平波(成分)の偏光
となって出力していくことになる。この１／２波長板１
５を用いることにより、感熱記録媒体表面への熱記録を
１０Ｈｚ以下の低周期、省電力でＯＮ−ＯＦＦが行なえ
るようになる。加えて、入射角条件がブリュースター角
近傍の場合は、垂直波の場合と違って屈折透過率が激減
するため、作像に必要な光熱変換がなされなくなり熱記
録をＯＦＦすることが可能となる。但し、本システムで
は感熱記録媒体表面層の前段に偏光子６を配置し、入射
光を電界成分の振動方向が垂直変更と同方向となる直線
偏光に調光している為、水平波である入射光はここでＯ
ＦＦされることにもなる。

【００２３】上述したように保護層８の内部にある光吸
収感熱記録層９で光学的な光吸収−熱変換の発色過程が
発生するので、保護層８の層特性から、熱励起レーザー
光の入射角条件と偏光特性を利用することによって、従
来高出力の熱励起レーザー光源を必要としたものが、よ
り光パワーを制限した状態で保護層８内部に存在する光
吸収感熱記録層９での光熱変換・発色過程の効率の向上
が図れる。

【００２４】これまでは、表面層が保護層である感熱記
録媒体を例にとって説明してきたが、保護層は任意のも
のである。即ち、本発明における感熱記録媒体は、図２
にみられるように、支持体１０上に感熱記録層９を設け
たものであり、必要に応じて、さらに感熱記録層９上に
保護層８を設けたものである。支持体１０には紙、合成
紙、樹脂シートなどがあげられる。

【００２５】本発明でいう感熱記録媒体をより具体的に
言えば、感熱記録媒体(サーマルペーパー等)であり、
これには可逆性感熱記録媒体と非可逆性記録媒体とがあ
る、熱転写記録媒体(熱転写リボン等)、昇華型記録
転写記録媒体、熱ジアゾ記録媒体などがあるが、これ
らに限らず、一般に熱により文字、固形などを記録でき
る媒体であればよい。

【００２６】これらの感熱記録媒体の層構成としては種
々の構成をとり得る。支持体を有しても有さなくてもよ
い。支持体の上にアンダー層（プライマー層、剥離
層）、記録層（複数の場合もありうる）、中間層、保護
層、印刷層、磁気記録層、印刷層兼保護層（例えばＯＰ
ニス層）などが、必須の記録層は別にして必要に応じて
形成する。既述のとおり、本発明で屈折率を問題にする
最上層は、当然保護層を有する場合は保護層であり、保
護層を有しない場合は記録層を指す。

【００２７】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、熱記録方法の
光学系に於いて、熱励起レーザー光の偏光状態をその電
界成分の振動方向が垂直偏光と同方向となる直線偏光と
し、感熱記録媒体表面層への入射角が表面層の屈折率か
ら決まるブリュースター角±５ｄｅｇ．であれば、表面
における照射光の反射を抑制し、発色対象である保護層
内部あるいは記録層に熱励起用の入射光を効率良く吸収
させることができるため、これまでより低い光パワーで
の励起光源での発色・情報記録が可能となる。請求項２
の発明によれば、感熱記録媒体表面の前段に１／２波長
板を配置し、光路への介在をＯＮ−ＯＦＦさせることに
より、該感熱記録媒体表面への熱記録を１０Ｈｚ以下の
低周期・省電力でＯＮ−ＯＦＦすることが実現可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態の熱記録方法の構成図である。

【図２】本発明で用いられる感熱記録媒体にレーザービ
ームが照射されている様子を表わしている図である。

【図３】ブリュースター角と反射率との関係を表した図
である。

【符号の説明】

１ ポリゴンミラー ２ Ａｒイオンレーザー光源 ３ スフェリカルレンズ ４ トロイダルレンズ ５ 反射ミラー ６ 偏光子 ７ ｆ−θレンズシステム ８ 保護層 ９ 感熱記録層 １０ 支持体 １１ 熱励起レーザー光 １２ 反射光 １３ 透過光 １４ 感熱記録媒体 １５ １／２波長板

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 供給される熱エネルギーに応じた濃度で
   連続的に発色する感熱記録層を有する感熱記録媒体に、
   記録情報に応じて変調された熱励起レーザー光を照射し
   て所定の熱エネルギーを供給し、該感熱記録媒体に発色
   画像を形成する熱記録方法において、該変調された熱励
   起レーザー光の電界成分の振動方向が垂直偏光と同方向
   となる直線偏光であり、かつ、該感熱記録媒体表面層へ
   の入射角がその表面層の屈折率から定まるブリュースタ
   ー角から±５ｄｅｇ．の範囲であることを特徴とする熱
   記録方法。
2. 【請求項２】 感熱記録媒体表面層の前段に１／２波長
   板を配置し、該波長板を用いることで該感熱記録媒体表
   面への熱記録をＯＮ−ＯＦＦすることを特徴とする請求
   項１記載の熱記録方法。