JP2833476B2

JP2833476B2 - 熱印字記録装置

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Publication number: JP2833476B2
Application number: JP11703494A
Authority: JP
Inventors: 英一圷
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1994-05-30
Filing date: 1994-05-30
Publication date: 1998-12-09
Anticipated expiration: 2013-12-09
Also published as: JPH07314744A; US5864357A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、画像情報に応じた光
入力を熱に変換して画像の印字記録を行う新規な熱印字
記録装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、熱を用いて画像の印字記録を行う
印字記録方式には、代表的な技術として、図１１に示す
ようにサーマルヘッド１００を画像信号に応じてドット
状に発熱させてインクリボンフィルム１０１のインクを
記録紙１０２に転写することにより画像の印字記録を行
なうサーマルヘッドを用いた印字技術と、図１２に示す
ようにレーザー光源１１０から画像信号に応じたレーザ
ー光ＬＢを透明支持体１１１を介して特殊なインクリボ
ンフィルム１１２に照射し、このレーザー光を吸収した
インクリボンフィルム１１２が発熱して当該インクリボ
ンフィルム１０１のインクを記録紙１１３に転写するこ
とにより画像の印字記録を行なう、最近研究が進んでき
たレーザーヒートモード熱印字記録技術がある。なお、
図１１及び図１２中、１２０はプラテンロールを示して
いる。

【０００３】サーマルヘッドを用いた印字技術は、実際
にすでに多数装置化されており、又、サーマルヘッドを
用いたフルカラーの印字が可能な技術としては、スワイ
レン他”熱転写ワンパスフルカラープロセスの開
発”ＪａｐａｎＨａｒｄｃｏｐｙ ’８９研究発表
予稿集Ｐ１９７や、井上信弘 ”高解像度熱転写印字ヘ
ッド”ＪａｐａｎＨａｒｄｃｏｐｙ ’８８研究発
表予稿集Ｐ２５０など多くの発表がある。

【０００４】また、レーザーヒートモード熱記録技術
は、入江満他”レーザー熱転写の記録特性（３）”Ｊ
ａｐａｎＨａｒｄｃｏｐｙ ’９１研究発表予稿集
Ｐ２３７や、特開平４−２０１４８５号公報などに示す
ものが既に提案されている。

【０００５】この特開平４−２０１４８５号公報に開示
された感熱転写記録方法は、支持体上に形成された赤外
線吸収性の熱軟化性色材層に半導体レーザー光を照射
し、熱軟化性色材層の表面層を溶融し、その後に、熱軟
化性色材層と被転写体とを密着させるように構成したも
のである。また、この感熱転写記録方法は、支持体上の
熱軟化性色材層の表面に形成された無色の赤外線吸収性
の粘着層に半導体レーザー光を照射し、粘着層の表面層
を溶融し、その後に、粘着層と被転写体とを密着させる
技術的手段をも含むものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
の場合には、次のような問題点を有している。すなわ
ち、上記従来技術であるサーマルヘッドを用いた印字技
術の場合には、微細な領域で選択的に発熱するサーマル
ヘッドを製造することが技術的に困難であり、６００Ｄ
ＰＩ程度以上の高解像度を実現することが、技術的にも
またコスト的にもかなり難しく、現状では、普通紙上へ
の高画質再現の実現可能性が薄いという問題点を有して
いる。

【０００７】また、レーザーヒートモード熱記録技術
は、赤外線吸収性の熱軟化性色材層等に半導体レーザー
光を照射し、熱軟化性色材層等の表面層を溶融し、その
後に、熱軟化性色材層等と被転写体とを密着させるよう
に構成したものであるため、半導体レーザー光のビーム
径に略等しい領域で選択的に加熱させることができ、熱
記録でありながら６００ＤＰＩ程度以上の高解像度の印
字記録を実現することが可能である。しかし、このレー
ザーヒートモード熱記録技術は、赤外線吸収性の熱軟化
性色材層等に半導体レーザー光を照射し、熱軟化性色材
層等の表面層を溶融することによって、画像の印字を行
なうものであるため、熱軟化性色材層等の表面層を溶融
するまでにある程度の時間を要し、印字速度が必然的に
遅くならざるを得ず、実用上の印字技術として採用する
ことが難しいという大きな問題点を有している。

【０００８】そこで、この発明は、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、その目的とすると
ころは、６００ＤＰＩ程度以上という高解像度の印字記
録が可能であり、しかも印字速度の高速化が可能な新規
な熱印字記録装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に記
載された熱印字記録装置は、画像情報に応じて光を照射
する光照射手段と、この光照射手段によって光が照射さ
れた領域が選択的に発熱する受光発熱素子とを備え、こ
の受光発熱素子は、光が照射された領域の抵抗値が低下
する光導電層と、この光導電層に積層される発熱層と、
上記光導電層と発熱層を挟んだ状態に配置され、抵抗値
が低下した光導電層を介して発熱層に通電することによ
り当該発熱層を発熱させる光導電層側が光照射手段から
の光に対して透過性を有する導電層とを有し、当該受光
発熱素子を構成するすべての層の光が照射される発熱位
置近傍を、画像印字を行う側に対して凸状に形成し、上
記受光発熱素子の光透過性を有する導電層側より光照射
手段によって画像情報に応じた光を照射し、この受光発
熱素子によって光による画像を熱像に変換して画像の印
字記録を行なうように構成されている。

【００１０】前記光照射手段としては、例えば、レーザ
ー光線を照射する手段が用いられる。

【００１１】前記光導電層を形成する材料としては、例
えば、２５０度Ｃ以上の耐熱性を有するものが用いられ
る。

【００１２】前記発熱層の抵抗値は、例えば、光導電層
の画素当たりの暗抵抗値と明抵抗値の間の値に設定され
る。

【００１３】前記光導電層を形成する材料としては、耐
熱性を有する光導電材料が良く、例えば、結晶シリコ
ン、ポリ結晶シリコン、微結晶シリコン、非結晶シリコ
ンのいずれか１つ又は複数を含有するものが用いられ
る。

【００１４】前記透明導電層と光導電層の間には、必要
に応じて電流注入制御層が設けられる。又、光導電層と
発熱層の間に光電流流入制御層が設けられる場合もあ
る。

【００１５】前記光照射手段としては、例えば、光走査
を行なう手段が用いられ、必要に応じて前記受光発熱素
子の光照射される発熱位置近傍が、その素子の画像印字
を行なう側に凸状に形成される。

【００１６】前記受光発熱素子の画像印字を行なう側に
は、時としては保護層が設けられる場合もあり、この保
護層が滑材粉体を含有するように構成されることもあ
る。

【００１７】前記光照射手段としては、例えば、階調性
に応じた光の強度変調や照射変調を行うことが可能な手
段が用いられ、中間調を再現する際にマンセン中間調再
現構造印字法等を用いるように構成しても良い。

【００１８】前記導電層に通電される電流としては、例
えば、直流電流が用いられる。

【００１９】このように、この発明の熱印字記録装置の
主要構成は、光導電層、発熱層、導電層を順次積層して
得られた受光発熱素子と、一対の導電層の間にバイアス
電圧を印加する装置と、画像信号に応じて光を照射する
手段などであり、これらの各構成要素について以下に説
明を行なう。

【００２０】光照射手段としては、レーザー走査系、Ｌ
ＥＤヘッド系、アナログスリット露光系、液晶シャッタ
ーアレイ系、ＯＦＴ（オプティカルファイバーチュー
ブ）系、ＶＦＩＢ系（蛍光体）などの光を用いて画像信
号に応じた光照射が可能な系を用いることができる。

【００２１】特に、レーザー走査系は、入力画素を容易
に小サイズ（例えば数μｍオーダー）まで絞ることが可
能であり、高解像度の入力系として優れた性能を有し、
又それによりマンセン構造中間調再現法を用いることで
高精度の多値階調のハーフトーン再現が容易に得られる
など優れた点が多い。

【００２２】受光発熱素子としては、少なくとも光導電
層、発熱層、一対の導電層を順次積層して得られるもの
であるが、必要に応じて透明支持体や保護層などが用い
られる。

【００２３】この透明支持体としては、画像信号入力系
の光線に対して高い透過率を有する材料系が適してお
り、特に光導電層の有効吸収波長域での透過率が３０％
以上の材料が良好である。又、耐熱性が１２０度Ｃ以上
の材料が好ましい。材料の具体例としては、各種珪素系
ガラス材、フッ素系化合物材、ポリイミド材、ポリアラ
ミド材、ポリエステル材、アクリル樹脂材、シリコン樹
脂材などが好ましい。ただし、受光発熱素子の他の層自
体に素子の支持能力を有するときは、薄層または無い場
合もある。

【００２４】透明導電層としては、１０³Ω・ｃｍ以下
の体積抵抗値を有する光透過性の材料であれば良く、例
えば、ＩＴＯ、ＳｎＯ₂およびそのドープ系材料、Ｉｎ
₂Ｏ ₃、ＺｎＯおよびそのドープ系材料、ＣｄＩｎ₂Ｏ
₄、Ｃｄ₂ＳｎＯ₄、及びそれらの混合材料などの材料
系が好ましい。成膜方法としては、スプレー塗布法、真
空蒸着法、ＲＦスパッタ法、ＤＣスパッタ法、ＣＶＤ
法，ＡＲＥ法などがある。この層の厚みとしては、抵抗
値からすれば２００Ａ（オングストローム）以上であ
り、透過率からすれば５μｍ以下の範囲で良好な特性が
得られる。層材料の耐熱性は、２００度Ｃ以上の材料が
好ましく、それより低い耐熱性では、印字発熱時の安定
性、繰り返し性等に問題を生じる可能性が大きい。な
お、層材料の耐熱性は、４００度Ｃ以上あればベストで
ある。

【００２５】光導電層としては、可視光、紫外光又は近
赤外光に対し光導電性を示す材料より構成され、可視
光、紫外光又は近赤外光の光照射に対して照射面の体積
固有抵抗値が非照射面より３倍以上の導電性を与える特
性であり好ましくは２０倍以上の導電性を与える特性が
より好ましい、且つ１５０度Ｃ以上の耐熱性より好まし
くは２５０度Ｃ以上の耐熱性を有する材料がよい。例え
ば、結晶シリコン、ポリ結晶シリコン、微結晶シリコ
ン、非晶質シリコン、及びそれらの複数の材料の混合ま
たは他物質の添加やドーピングを行ったもの、酸化亜
鉛、硫化カドミウム、フタロシアニン系色材、ペリレン
系色材、などの材料及びそれへの他物質の添加やドーピ
ングを行ったものなどがある。

【００２６】発熱層としては、層内の通電によりジュー
ル熱を発生する電熱現象を生じる材料により構成された
層であり、耐熱性が１５０度Ｃ以上より好ましくは３０
０度Ｃ以上であり、体積固有抵抗値が１０^-2〜１０⁵Ω
・ｃｍの範囲のものが良好である。層の厚みは０．０１
μｍから１０μｍの範囲の厚みを有するものが良好であ
る。発熱層材料としては、各種セラミックス材の単層ま
たは、混合／複合層（４層や５層など）や耐熱性樹脂と
導電性や絶縁性フィラーの１種または数種の混合／複合
材または各種セラミックス材と金属材の混合／複合材な
どが用いられる。具体的には、使用される耐熱性樹脂と
しては、ポリイミド樹脂、ポリアラミド樹脂、ポリエス
テル樹脂、ポリイミドアミド樹脂、ポリスルホン樹脂、
ポリフェニレンオキシド樹脂、ポリ−Ｐ−キシリレン樹
脂等又はそれらの誘導体を含む材料よりなり、導電性フ
ィラーおよび導電材としては、Ｃ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ、
Ｆｅ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｐｄ、Ｔａ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｐ
ｔ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｗ、Ｉｎ、などの無機材料系およびＶ
Ｏ₂、Ｒｕ₂Ｏ、ＴａＮ、ＳｉＣ、ＺｒＯ₂、ＩｎＯ、
Ｔａ₂Ｎ、ＺｒＮ、ＮｂＮ，ＶＮ，ＴｉＢ₂、Ｚｒ
Ｂ₂，ＨｆＢ₂，ＴａＢ ₂、ＭｏＢ₂、ＣｒＢ₂，Ｂ₂
Ｃ，ＭｏＢ、ＺｒＣ、ＶＣ，ＴｉＣなど及びそれらの化
合物や混合物が用いられる。抵抗値制御や結着のために
用いられる絶縁材料は、前記耐熱性樹脂と各種セラミッ
クス材（アルミナ、ジルコニア、珪素化合物、マグネシ
ウム化合物等）より構成されているものが好ましい。

【００２７】導電層としては、体積固有抵抗値が１０
Ω・ｃｍ以下の導電性を有するもので厚みは５μｍ以下
が良好であり、一般的に金属材料の薄膜が良好である。
この導電層は、あまり厚いと熱リークが生じ、又あまり
薄いと抵抗値が大きくなり好ましくない。具体的材料と
して、Ｃ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｐ
ｄ、Ｔａ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｐｔ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｗ、
Ｉｎ、などの無機材料系およびＶＯ₂、Ｒｕ₂Ｏ、Ｔａ
Ｎ、ＳｉＣ、ＺｒＯ₂、ＩｎＯ、Ｔａ₂Ｎ、ＺｒＮ、Ｎ
ｂＮ，ＶＮ，ＴｉＢ₂、ＺｒＢ₂，ＨｆＢ₂，Ｔａ
Ｂ₂、ＭｏＢ₂、ＣｒＢ₂，Ｂ₂Ｃ，ＭｏＢ、ＺｒＣ、
ＶＣ，ＴｉＣなどが用いられる。

【００２８】保護層としては、耐熱性が１５０度Ｃ以上
で、層厚みが１２μｍ以下であるものが良好で、より好
ましくは６μｍ以下である。具体的材料として、酸化珪
素およびその化合物、窒化珪素や炭化珪素およびその化
合物、酸化チタンや窒化チタンや炭化チタンおよびそれ
らの化合物、タンタルセラミックスおよびそれらの化合
物、その他のセラミックスおよびその化合物、シリコン
樹脂、含フッ素樹脂、それら樹脂の変性樹脂でも良く、
以上の材料の複数の物の混合でもより効果がある。ま
た、保護層自体に滑剤粉体が分散された分散層構成であ
ると耐磨耗性がより改善される。滑剤粉体例としては、
カーボンブラック材、グラファイト材、二酸化モリブデ
ン材、酸化亜鉛材、フッ素含有樹脂材、窒化ホウ素材、
炭化珪素材、シリコーンオイル、酸化ボロン材、フッ化
カルシウムなどがあり、これらの複数の混合物である場
合もある。

【００２９】発熱受光素子の形状としては、短冊状又は
狭幅板状であり、素子の光照射部の逆側面（保護層又は
導電層近傍）の熱像が示される面部分が、光走査方向に
対してスリット状で横断面が凸状の形状となるように設
定することが好ましい。凸状態の高さは、１０μｍから
５ｍｍの範囲が良好であり、これより低い範囲では効果
が顕著に出ず、またこの範囲より高いと形状の作成難易
度が高くコスト高になりやすい。また、この素子が円弧
状や楕円状の形状であり、光走査線がこの熱像発生面の
垂線方向に設定した素子であり、このときが最も効率の
高い良好条件である。印字部のサイズは、光走査方向が
紙幅対応のライン型と小サイズのシリアル型があり、又
反射走査方向は最小光走査幅あれば良いが安全をみて走
査幅の３０倍以上が良好である。ただし、余り広すぎる
と発熱受光素子の圧接効率が低下し必要以上に圧接圧力
を与えなければならなく耐久性低下を招く。これらの素
子は、発生した熱画素が印字記録される記録媒体に対し
て有効に熱伝達を行い、又圧接荷重が有効に働くために
熱像により印字記録の画質欠陥が生じにくく、高解像度
の画質再現を可能にし、ハーフトーン再現においても精
度向上を実現化させる。

【００３０】バイアス電圧を印加する装置としては、透
明導電層と導電層の間に電圧印加を行う装置であり、こ
れにより発熱受光素子にエネルギーの注入を可能にさせ
ている。この電圧印加装置は、直流電源が好ましく、発
熱受光素子が光照射を受けないときは、大きな電流を流
さず電位を保っている状態を維持し、発熱受光素子が光
照射を受けると、光照射部において光導電層の抵抗値が
大幅に低下するために透明導電層と導電層の間に大電流
を流し、エネルギーの注入を行う機能を持っている。こ
れにより、光照射に応じたエネルギーのＳ／Ｎ比の高い
熱像を作成可能としている。

【００３１】熱記録の印字記録例としては、インク媒体
を用い、その媒体のインク層が、色材と熱可塑性樹脂を
混合・分散した組成で構成され、又は昇華性染料を主成
分とするものなどにより構成され、そのインク材が素子
上の熱像より記録体に熱により転移して顕像化し印字記
録を行うものがある。また、素子上の熱像により記録体
上に顕像化し印字記録を行うものもある。

【００３２】

【作用】この発明に係る熱印字記録装置の印字プロセス
の一例を以下に説明する。この熱印字記録装置の印字記
録動作は、インク媒体のインク層面と記録体を加圧状態
で圧着させ、透光性の導電層と導電層の間に電圧印加
し、透光性を有する導電層側より光導電層を有する受光
発熱素子に対して光線を用いて画像照射を行う。この露
光により光導電層の抵抗値が大幅に低下し、露光部の透
光性の導電層から光導電層へ大きな電流が流れて露光部
直下の発熱層において電熱現象が発生し、露光部に等し
い熱像が受光発熱素子上に形成される。この熱像がイン
クリボンのインク層上に熱伝達して、インク材を熱像に
忠実に熱溶融され記録体上に転写し印字記録を完成させ
る。

【００３３】

【実施例】以下にこの発明を図示の実施例に基づいて説
明する。

【００３４】図２及び図３はこの発明に係る熱印字記録
装置の第１実施例を示すものである。

【００３５】この実施例に係る熱印字記録装置１は、図
２及び図３に示すように、画像信号に応じてレーザー光
を照射する光照射手段２と、この光照射手段２によって
光が照射された領域が選択的に発熱する受光発熱素子３
と、この受光発熱素子３がインクリボンフィルム４及び
記録用紙５を介して圧接されるプラテンロール６とで、
その主要部が構成されている。

【００３６】上記光照射手段２は、図２及び図３に示す
ように、半導体レーザー７から画像信号に応じて出射さ
れるレーザー光ＬＢを、駆動モーター８によって回転駆
動されるポリゴンミラー９で反射すると共に、このポリ
ゴンミラー９によって反射されるレーザービームＬＢ
を、図示しない結像レンズを介して受光発熱素子３の長
手方向に沿って画像信号に応じて走査露光するようにな
っている。

【００３７】また、上記受光発熱素子は、光が照射され
た領域の抵抗値が低下する光導電層と、この光導電層に
積層される発熱層と、上記光導電層と発熱層を挟んだ状
態に配置され、抵抗値が低下した光導電層を介して発熱
層に通電することにより当該発熱層を発熱させる光導電
層側が透明な一対の導電層を有するように構成されてい
る。

【００３８】この受光発熱素子３は、図１の参考例に
示すように、レーザー光ＬＢが照射される裏面側に透明
基板１０を備えており、この透明基板１０上には、透明
導電層１１と、光が照射された領域の抵抗値が低下する
光導電層１２と、この光導電層１２を通して流れる電流
によって発熱する発熱層１３と、この発熱層１３に通電
するための導電層１４と、発熱受光素子３の表面を保護
する保護層１５とが、順次積層されて構成されている。
また、上記保護層１５は、インクリボンフィルム４と接
触する中央部１５ａの厚さが凸状に厚く設定されてい
る。さらに、上記透明導電層１１と導電層１４との間に
は、バイアス電源１６によって所定の直流のバイアス電
圧が印加されるようになっている。また、上記受光発熱
素子３は、図示例では、少なくとも記録用紙５の幅と同
程度の長さを有するロッド状に形成されている。

【００３９】また、上記受光発熱素子３は、図４の一
実施例に示すようなものを用いても良い。この受光発熱
素子３は、図１に示すものと同様に、レーザー光ＬＢが
照射される裏面側に配置された透明基板１０を備えてい
るが、この透明基板１０は、平板状ではなく、インクリ
ボンフィルム４と接触する中央部１０ａが台形状に厚く
形成されている。そして、この透明基板１０上には、図
１に示す受光発熱素子３と同様に、透明導電層１１と、
光が照射された領域の抵抗値が低下する光導電層１２
と、この光導電層１２を通して流れる電流によって発熱
する発熱層１３と、この発熱層１３に通電するための導
電層１４と、発熱受光素子３の表面を保護する保護層１
５とが、順次積層されている。

【００４０】さらに、上記受光発熱素子３の断面形状
は、上記のものに限定される訳ではなく、図５（ａ）〜
（ｄ）に示すようなブロック型のもの、図６（ａ）〜
（ｅ）に示すような円型のもの、図７（ａ）〜（ｄ）に
示すような楕円型のものであっても良い。これらの受光
発熱素子３の断面形状は、当該受光発熱素子３を構成す
る透明基板１０の他、透明導電層１１や光導電層１２等
のすべての構成要素を含むものであるが、これらの受光
発熱素子３を構成する要素のうち透明基板１０が圧倒的
に厚く、他の要素は、薄層状に形成されるものであるた
め、受光発熱素子３の断面形状は、主として透明基板１
０の断面形状によって決定される。

【００４１】このように、受光発熱素子３の断面形状を
適宜選択することによって、当該受光発熱素子３への光
の良好な照射及び発熱領域の設定、受光発熱素子３とイ
ンクリボンフィルム４との良好な接触、受光発熱素子３
の磨耗の低減等が可能となる。

【００４２】上記の如く構成される受光発熱素子３は、
例えば、図８に示すように、受光発熱素子３の形状に応
じた開口部２１を有するセラミック基材２０に取付られ
ると共に、このセラミック基材２０は、熱印字記録装置
１の金属フレーム２１に取付られている。

【００４３】また、上記インクリボンフィルム４は、記
録用紙５と同程度の幅を有する薄いフィルム状に形成さ
れており、未使用のインクリボンフィルムロール４ａ側
から使用済のインクリボンフィルムロール４ｂ側へ巻き
取られるようになっている。

【００４４】さらに、上記記録用紙５は、図示しない給
紙カセットから画像の印字タイミングに合わせて受光発
熱素子３とプラテンロール５との間に供給されるように
なっている。

【００４５】また、上記プラテンロール５は、図示しな
い駆動手段によって矢印方向に沿って所定の速度で回転
駆動されるようになっており、記録用紙５及びインクリ
ボンフィルム４を所定の印字速度に応じて搬送するため
のものである。

【００４６】以上の構成において、この実施例に係る熱
印字記録装置の場合には、次のようにして画像の印字記
録が行われるようになっている。すなわち、上記熱印字
記録装置１の印字記録動作は、図２及び図３に示すよう
に、インクリボンフィルム４のインク層面と記録用紙５
をプラテンロール６によって加圧状態で圧着させ、透明
導電層１１と導電層１４の間にバイアス電源１６によっ
て所定の電圧を印加し、透明導電層１１側より光導電層
１２を有する受光発熱素子３に対してレーザー光ＬＢを
用いて画像照射を行う。この露光により光導電層１２の
抵抗値が大幅に低下し、露光部の透光性の導電層１１か
ら光導電層１２へ大きな電流が流れて露光部直下の発熱
層１３において電熱現象が発生し、露光部に等しい熱像
が受光発熱素子３上に形成される。この熱像がインクリ
ボンフィルム４のインク層上に熱伝達して、インク材を
熱像に忠実に熱溶融され記録用紙５上に転写し印字記録
を完成させる。

【００４７】このように、上記熱印字記録装置１は、光
照射手段２によってレーザー光ＬＢを画像信号に応じて
受光発熱素子３に照射し、この受光発熱素子３を光の照
射領域のみ選択的に発熱させることによって画像の印字
を行なうように構成されているので、印字記録される画
像としては、光照射手段２によって照射されるレーザー
光ＬＢのビーム径に応じた解像度で画像の印字記録が可
能となるため、６００ＤＰＩ程度以上という高解像度の
印字記録が可能となる。また、上記熱印字記録装置１
は、受光発熱素子３がレーザー光の熱エネルギーによっ
て発熱するのではなく、レーザー光ＬＢが照射された光
導電層１２が導電化することによって発熱層１３に選択
的に通電され、この発熱層１３が発熱するものであるた
め、受光発熱素子３の発熱量が多く、インクリボンフィ
ルム４のインクを瞬時に記録用紙５上に溶融乃至昇華さ
せて転写して画像の印字記録を行なうことができるの
で、印字速度の高速化が可能となる。

【００４８】実施例２図９はこの発明の第２の実施例を示すものであり、前記
実施例と同一の部分には同一の符号を付して説明する
と、この実施例では、光照射手段２がレーザー光を照射
するのではなく、画像信号に応じて発光するＬＥＤ光入
力デバイスが用いられていると共に、インクリボンフィ
ルムのインクを記録用紙上に転写するのではなく、記録
用紙自体が熱によって発色する感熱記録紙が用いられて
いる。

【００４９】すなわち、この実施例では、光照射手段２
として画像信号に応じて発光するＬＥＤ光入力デバイス
３０が用いられており、このＬＥＤ光入力デバイス３０
からの光は、等倍の結像レンズ系であるセルフォックレ
ンズ（商品名）３１を介して受光発熱素子３に照射され
るようになっている。

【００５０】また、記録用紙としては、上述したよう
に、用紙自体が熱によって発色する感熱記録紙３２が用
いられている。

【００５１】その他の構成及び作用は、前記実施例１と
同様であるので、その説明を省略する。

【００５２】実施例３図１０はこの発明の第３の実施例を示すものであり、前
記実施例と同一の部分には同一の符号を付して説明する
と、この実施例では、光照射手段がレーザー光を照射す
るのではなく、原稿の画像の走査露光するいわゆるライ
トレンズ系の画像露光装置が用いられていると共に、イ
ンクリボンフィルムのインクを記録用紙上に転写するの
ではなく、記録用紙自体が熱によって発色する感熱記録
紙が用いられており、更に、受光発熱素子の断面形状が
前記実施例と異なっている。

【００５３】すなわち、この実施例では、光照射手段２
として原稿の画像の走査露光するいわゆるライトレンズ
系の画像露光装置４０が用いられており、この画像露光
装置４０は、図示しないプラテンガラス上に載置された
原稿４１を照明する光源４２、及びこの光源４２によっ
て照明された原稿４１からの反射光像を結像するための
レンズ４３とミラー４４とから構成されている。

【００５４】また、受光発熱素子３の断面形状として
は、図５（ｃ）に示すタイプのものが用いられている。

【００５５】さらに、記録用紙としては、上述したよう
に、用紙自体が熱によって発色する感熱記録紙４５が用
いられている。

【００５６】その他の構成及び作用は、前記実施例１
と同様であるので、その説明を省略する。

【００５７】実験例１この実験例１では、受光発熱素子３を次のようにして製
造した。即ち、１５ｍｍ厚の図６（ｂ）に示される形状
と同形状の石英ガラス板１０の表面に、酸化インジウム
／酸化スズ焼成ペレットを用いて基板温度３５０度Ｃで
真空度１．２×１０^-5Ｔｏｒｒにし、次に酸素を導入し
分圧７×１０^-5Ｔｏｒｒで真空蒸着薄膜形成法により着
膜し、表面抵抗値０．８５Ω／□（表面抵抗値の単位は
Ωであるが、通常の抵抗値と区別するために、以下Ω／
□としてある）の透明導電層１１をえた。次に、基板温
度２５０度Ｃでシランガラスを真空系へ導入しながらグ
ロー放電を行うプラズマＣＶＤ着膜法により透明導電層
１１上に１．３μｍ厚のアモルファス−シリコンの層を
得た。次に、この層をＡｒレーザー光を用いてアニーリ
ング処理を行い光導電層１２を得た。次に、この光導電
層１２上にＳｉ０₂／Ｔａの混合焼結のターゲットを用
いて、基板温度３００度ＣでＲＦスパッタ法により１．
１μｍ厚の発熱層１３を与えた。次にこの膜１３の表面
に基板温度室温度でＡｌ層を０．３μｍ厚にスパッタ薄
膜形成法により着膜し導電層１４を得た。この上にＳｉ
Ｏ₂をＥＢ真空着膜法により着膜し、５μｍ厚の保護層
１５をあたえ、受光発熱素子３を完成させた。

【００５８】図２及び図３に示すようなレーザー光走査
型の熱印字記録装置１を用いて、印字実験を行った。そ
のときのレーザー光ＬＢは、発振波長７８０μｍ、出力
３０ｍＷのレーザーダイオードを用い、この光をポリゴ
ンミラー９により光走査し、コピー用紙５とシアン色の
インクリボンフィルム４を圧接した受光発熱素子３に光
信号入力した。そのとき、受光発熱素子３のインク層側
からコピー用紙５を２５０ｇ／ｃｍの圧力条件で圧接さ
せている。透明導電層１１と導電層１４の間の印加電圧
は、１２ＶのＤＣ電圧に設定した。印字結果は、そのコ
ピー用紙５上にシアン色の光学濃度１．３の画像を得
た。又、印字ドットは、８００ｄｐｉ相当で良好な印字
結果を得た。その印字時のプロセス速度は４０ｍｍ／ｓ
と高速印字速度であった。

【００５９】実施例２１０ｍｍ厚の図５（ｂ）に示す石英ガラス板１０上に、
フッ化水素溶液を用いてフォトリソ工程により幅７０μ
ｍで長さ２２０ｍｍ高さ６０μｍの台形凸形状構造体を
エッチング法により作成し、次に０．５μｍ厚のＩＴＯ
膜をスパッタリング法により着膜し、透明導電層１１を
形成し、次に、この基板１０を加熱して基板温度２７０
度Ｃでシランガラスの真空系へ導入しながらグロー放電
を行うプラズマＣＶＤ着膜法により透明導電層１１上に
３μｍ厚のアモルファス−シリコン材の光導電層１２を
形成した。次に、この層１２の上にカーボンブラック粒
子を１７ｗｔ％分散含有したポリイミド樹脂を塗布し乾
燥し、次に３３０度Ｃの硬化工程後３μｍ厚の発熱層１
３を与えた。次に、この発熱層１３の上に、高周波スパ
ッタリング法によりＮｉ／Ａｌ合金材を０．７μｍ厚に
着膜し、導電層１４を得た。次に、ポリイミドの前駆体
をテフロン粉末とグラファイトを分散した分散溶液をデ
イッピング塗布法により形成し、乾燥、硬化後、４．２
μｍ厚の保護層１５を得た。そして、受光発熱素子３を
完成させた。

【００６０】図２及び図３に示すようなレーザー光走査
型の熱印字記録装置１に用いて、印字実験を行った。そ
のときのレーザー光ＬＢは、発信波長７８０μｍ、出力
３０ｍＷ、のレーザーダイオード７を用い、この光ＬＢ
をポリゴンミラー９により光走査し、コピー用紙５とシ
アン色のインクリボンフィルム４を圧接した受光発熱素
子３に光信号入力した。そのとき、ゴム硬度３５のプラ
テンロール６を用いて受光発熱素子３とインクリボンフ
ィルム４及びコピー用紙５を１５０ｇ／ｃｍの圧力条件
で挟持させている。透光性の導電層１１と導電層１４の
間の印加電圧は、２０ＶのＤＣパルス電圧に設定した。
印字結果、そのコピー用紙５上にシアン色の光学濃度
１．５の画像を得た。又、印字ドットは９００ｄｐｉ相
当で良好な印字結果を得た。その印字時のプロセス速度
は２０ｍｍ／ｓの印字速度であり、印字ミス率（規定ド
ット径の４０％以下の不良印字ドットの発生率）１％以
下であった。

【００６１】次に、受光発熱素子３の耐久評価として、
２０００枚の連続印字を行ったが、受光発熱素子３の凸
形状構造体１５は、１μｍ以下の磨耗量であった。

【００６２】比較例１実施例２と同様の構成の受光発熱素子３であるが、受光
発熱素子３の保護層１５の構造がポリイミドの単物質で
作られた受光発熱素子３を用いて耐久評価として、１０
００枚の連続印字を行ったところ、受光発熱素子３の保
護層１５の磨耗量が２．２μｍであった。

【００６３】比較例２実施例２と同様の層構成の受光発熱素子３であるが、石
英ガラス１０のエッチング工程を行わず、透明支持体１
０の形状が平面平板体である受光発熱素子３を用いて実
施例２と同様に印字評価を行ったところ、印字ミス率が
１１％であった。

【００６４】比較例３実施例２と同様の層構成の受光発熱素子３であるが、光
導電層１２の材料がアモルファス・シリコン材の代わり
に真空蒸着法でセレン／ヒ素の合金材料を用いて受光発
熱素子３とし、レーザー光走査系２も感度のある発振波
長の関係から半導体レーザーからＨｅ−Ｎｅのガスレー
ザー光ＬＢに変えて画像信号入力を行い印字結果を行っ
たところ、十分な発熱量を確保するバイアス電圧条件で
は、受光発熱素子３の信号入力部分で受光発熱素子３自
体の変形や変色を生じ、印字ドット乱れや受光発熱素子
３の熱的ダメージが確認された。

【００６５】実施例３１５０μｍ厚の３ｍｍ幅短冊形状の石英ガラス板１０の
表面にＩＴＯ焼成ターゲットを用いて基板温度３５０度
ＣでＡｒを３×１０Ｔｏｒｒ導入してＲＦスパッタ薄
膜形状法により着膜し、表面抵抗値１．３５Ω／□の透
明導電層１１をえた。次に、基板温度２５０度Ｃでシラ
ンガラスを真空系へ導入しながらグロー放電を行うプラ
ズマＣＶＤ着膜法により透明導電層１１上にアモルファ
ス−シリコンの層を作成しつつ、エキシマーレーザー光
を用いてこの層の成膜工程途中で多量のアニーリング処
理を行いながら、１．６μｍ厚のポリ結晶スリコーンの
光導電層１２を得た。

【００６６】次に、この光導電層１２上にＳｉ０２／Ｔ
ａの混合焼結のターゲットを用いて、基板温度３００度
ＣでＲＦスパッタ法により２．０μｍ厚の発熱層１３を
与えた。更に、この膜１３の表面に基板温度は室温でＡ
ｌ層を０．３μｍ厚にＲＦスパッタ薄膜形成法により着
膜し導電層１４を得た。この上にＳｉＯ２／炭化珪素粉
体／グラファイト粉末を含有するペーストをスクリーン
印刷法により塗布し、熱処理し５μｍの保護層１５をえ
た。次に、印字時の圧接によっても十分な強度を有する
ように、図８に示すように、強固な剛体フレーム２２で
補強して、受光発熱素子３を完成させた。

【００６７】図２及び図３に示すようなレーザー光走査
型の熱印字記録装置１を用いて、印字実験を行った。そ
のときのレーザー光ＬＢは、発振波長８００μｍ、出力
４０ｍＷのレーザーダイオード７を用い、この光をポリ
ゴンミラー９により光走査し、コピー用紙５と黒色のイ
ンクリボンフィルム４を圧接した受光発熱素子３に光信
号入力した。そのとき、ゴム硬度４５のプラテンロール
６を用いて受光発熱素子３とインクリボンフィルム４及
びコピー用紙５を３２０ｇ／ｃｍの圧力条件で挟持させ
ている。透光性の導電層１１と導電層１４の間の印加電
圧は、１０ＶのＤＣパルス電圧に設定した。印字結果、
そのコピー用紙５上に黒色の光学濃度１．３の画像を得
た。又、印字ドットは２５μｍ径（１０００ｄｐｉ相
当）で良好な印字を得た。その印字時のプロセス速度は
４０ｍｍ／ｓと高速印字速度であり、印字ミス率（規定
ドット径の４０％以下の不良印字ドットの発生率）１％
以下であった。

【００６８】

【発明の効果】この発明は、以上の構成及び作用よりな
るもので、画像信号に応じた光を用いて受光発熱素子の
光導電層に光を照射し、それにより光画像信号に応じた
領域の受光発熱素子を発熱するため、高解像度の印字記
録が可能であり、しかも中間調の再現も良好に行え、印
字ドットの均一性が高く、高印字速度の印字特性を得る
ことが可能となる。しかも、請求項１に記載された発明
は、受光発熱素子のすべての層の光が照射される発熱位
置近傍を、画像印字を行う側に対して凸状に形成したの
で、当該受光発熱素子への光の良好な照射及び発熱領域
の設定、発熱受光素子とインクリボンフィルムとの良好
な接触、受光発熱素子の磨耗の低減等が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はこの発明に係る熱印字記録装置の一実
施例を示す受光発熱素子の断面構成図である。

【図２】図２はこの発明に係る熱印字記録装置の一実
施例を示す斜視構成図である。

【図３】図３はこの発明に係る画像形成装置の一実施
例を示す断面構成図である。

【図４】図４は受光発熱素子の他の例を示す断面構成
図である。

【図５】図５（ａ）〜（ｄ）は受光発熱素子の異なっ
た断面形状をそれぞれ示す断面図である。

【図６】図６（ａ）〜（ｅ）は受光発熱素子の異なっ
た断面形状をそれぞれ示す断面図である。

【図７】図７（ａ）〜（ｄ）は受光発熱素子の異なっ
た断面形状をそれぞれ示す断面図である。

【図８】図８（ａ）（ｄ）は受光発熱素子の支持構造
を示す断面図及び正面図である。

【図９】図９はこの発明に係る熱印字記録装置の第２
の実施例を示す断面構成図である。

【図１０】図１０はこの発明に係る熱印字記録装置の
第２の実施例を示す断面構成図である。

【図１１】図１１は従来の熱印字記録装置を示す断面
構成図である。

【図１２】図１２は従来の他の熱印字記録装置を示す
断面構成図である。

【符号の説明】

１熱印字記録装置、２光照射手段、３受光発熱素
子、４インクリボンフィルム、５記録用紙、６プ
ラテンロール、１０透明基板、１１透明導電層、１
２光導電層、１３発熱層、１４導電層、１５保
護層。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B41J 2/32 B41J 2/335

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】画像信号に応じて光を照射する光照射手
段と、この光照射手段によって光が照射された領域が選
択的に発熱する受光発熱素子とを備え、この受光発熱素
子は、光が照射された領域の抵抗値が低下する光導電層
と、この光導電層に積層される発熱層と、上記光導電層
と発熱層を挟んだ状態に配置され、抵抗値が低下した光
導電層を介して発熱層に通電することにより当該発熱層
を発熱させる光導電層側が光照射手段からの光に対して
透過性を有する導電層とを有し、当該受光発熱素子を構
成するすべての層の光が照射される発熱位置近傍を、画
像印字を行う側に対して凸状に形成し、上記受光発熱素
子の光透過性を有する導電層側より光照射手段によって
画像情報に応じた光を照射し、この受光発熱素子によっ
て光による画像を熱像に変換して画像の印字記録を行な
うことを特徴とする熱印字記録装置。
【請求項２】画像信号に応じて光を照射する光照射手
段と、この光照射手段によって光が照射された領域が選
択的に発熱する受光発熱素子とを備え、この受光発熱素
子は、光が照射された領域の抵抗値が低下する光導電層
と、この光導電層に積層される発熱層と、上記光導電層
と発熱層を挟んだ状態に配置され、抵抗値が低下した光
導電層を介して発熱層に通電することにより当該発熱層
を発熱させる光導電層側が光照射手段からの光に対して
透過性を有する導電層を有すると共に、前記透明電極層
と光導電層の間に電流注入制御層を設け、上記受光発熱
素子の光透過性を有する導電層側より光照射手段によっ
て画像情報に応じた光を照射し、この受光発熱素子によ
って光による画像を熱像に変換して画像の印字記録を行
なうことを特徴とする熱印字記録装置。
【請求項３】画像信号に応じて光を照射する光照射手
段と、この光照射手段によって光が照射された領域が選
択的に発熱する受光発熱素子とを備え、この受光発熱素
子は、光が照射された領域の抵抗値が低下する光導電層
と、この光導電層に積層される発熱層と、上記光導電層
と発熱層を挟んだ状態に配置され、抵抗値が低下した光
導電層を介して発熱層に通電することにより当該発熱層
を発熱させる光導電層側が光照射手段からの光に対して
透過性を有する導電層と、当該受光発熱素子の画像印字
を行なう側に設けられ、滑材粉体を含有する保護層を有
し、上記受光発熱素子の光透過性を有する導電層側より
光照射手段によって画像情報に応じた光を照射し、この
受光発熱素子によって光による画像を熱像に変換して画
像の印字記録を行なうことを特徴とする熱印字記録装
置。
【請求項４】画像信号に応じて光を照射する光照射手
段と、この光照射手段によって光が照射された領域が選
択的に発熱する受光発熱素子とを備え、この受光発熱素
子は、光が照射された領域の抵抗値が低下する光導電層
と、この光導電層に積層される発熱層と、上記光導電層
と発熱層を挟んだ状態に配置され、抵抗値が低下した光
導電層を介して発熱層に通電することにより当該発熱層
を発熱させる光導電層側が光照射手段からの光に対して
透過性を有する導電層を有し、上記受光発熱素子の光透
過性を有する導電層側より光照射手段によって画像情報
に応じた光を照射し、この受光発熱素子によって光によ
る画像を熱像に変換して画像の印字記録を行なうととも
に、前記光照射手段が階調性に応じた光の照射が可能で
あり、中間調を再現する際にマンセン中間調再現構造印
字法を用いることを特徴とする熱印字記録装置。