JP2886866B2 - 印字記録方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、電気信号を熱エネルギーに変換し、転写材
にインク像を転移させて印字記録を行う印字記録方法に
関する。

従来の技術 従来、被記録体、例えば普通紙上に所定のデジタル画
像信号に対応する画像の記録を行う場合、インクドナー
フィルム等の熱転写記録媒体を用いた記録方法が広く知
られている。

この様な記録方法としては、例えば、１）熱ヘッド転
写方式（特開昭53-84735号公報）、２）インク見に通電
する通電転写方式（画像電子写真学会誌:1982年Vol.1
1、No.1、p3〜９）、３）中抵抗のインク支持体に発熱
層と帰路電極を設けた印字記録媒体を用いる通電熱転写
記録方式（特開昭56-93585号公報）、４）針電極と同じ
側に帰路電極を設け、印字記録媒体の発熱層中に帰路電
極への電流路を形成して発熱層での発熱を利用する通電
熱転写記録方式等が提案されている。

これ等の記録方式の中で、３）及び４）の通電熱転写
記録方式は、印字速度も比較的速く、インクに導電性を
付与する必要もなく、インク材料選択の自由度が高いと
いう利点があり、種々の提案がなされている。しかしな
がら、これ等通電熱転写記録方式は、インク支持体に異
方導電性がないため、ドットの広がりがあり、リーク電
流が大きく、エネルギー効率が悪かったり、或いは、印
加電流が２度発熱層を通るため、多くのエネルギーロス
を生じ、又、摺動接触を針電極と帰路電極により２度行
うため、接触抵抗による熱ロスも多く生じ、更に、帰路
電極に優先的に電流を流すには、印字記録媒体中の導電
層にある程度の抵抗が必要となり、導電層での発熱ロス
も大きくなる等の欠点がある。

この欠点を解決するために発熱抵抗体層の上に導電性
孤立パターンよりなる異方導電層を設けたり、支持体層
を異方導電層としたインク記録媒体や、両側端縁に導電
層を露出させて側端電極部としたインク記録媒体を用
い、測端電極部に導電性摺動部材や導電性ロールを接触
させて印字記録を行うことが提案されている。

発明が解決しようとする課題 ところで、異方導電層、電気信号の入力により発熱す
る発熱抵抗体層、導電層、インク剥離層、及び熱溶融性
インク層を積層してなるインク記録媒体を用いて印字記
録を行う場合、十分な品質の印字記録を得るためには、
ある値の電流量を有する画像信号を入力しなければなら
ないが、電流量が多い場合には、通電時間が長くなる
と、発熱抵抗体層の中の電流流路が、電流の流れによる
ストレス或いは発熱によるストレスを受け、その抵抗値
の変化が大きくなっていき、インク記録媒体の耐久性が
劣化するという問題がある。また、環境の変化した場
合、必要な加熱エネルギーを与えるに要する画像信号の
電気量を調整することが困難であるという問題もある。

本発明は、従来の技術における上記のような問題に鑑
みてなされたものである。

したがって、本発明の目的は、小さい電気量の画像信
号によって印字記録が可能であり、したがって、インク
記録媒体の発熱抵抗体層の劣化が防止でき、長時間使用
することが可能な印字記録方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、環境の変化に対して容易に加熱
エネルギーを制御することが可能な印字記録方法を提供
することにある。

本発明の更に他の目的は、発熱エネルギー効率が高
く、消費エネルギーが少ない印字記録方法を提供するこ
とにある。

本発明の別の目的は、繰返し印字記録が可能であり、
高速印字、高密度エネルギー入力が可能であり、高品位
のカラー画像が再現でき、多階調で堅牢な画像を記録す
ることが可能である印字記録方法を提供することにあ
る。

課題を解決するための手段 本発明は、異方導電層、電気信号の入力により発熱す
る発熱抵抗体層、導電層、インク剥離層、及び熱溶融性
インク層を順次積層してなるインク記録媒体の熱溶融性
インク層を、印字部において転写材と接触させ、異方導
電層側から画像信号に応じた信号電流を印加して転写材
上にインクを転写させる印字記録方法において、該信号
電流を印加する前に、印字部近傍に配設された通電手段
によって、該インク記録媒体の異方導電層に通電して、
該インク記録媒体を熱溶融性インク層の融点以下の温度
に加熱し、次いで、異方導電層に印字記録ヘッドを接触
させて画像信号に応じた信号電流を印加することを特徴
とする。

本発明において、通電手段による通電によって加熱さ
れるインク記録媒体の加熱温度は、熱溶融性インク層の
融点以下の温度であることが必要であるが、熱溶融性イ
ンク層の融点よりも少なくとも10℃低い温度であること
が好ましい。

本発明の印字記録方法において、通電手段としては、
種々の手段を使用することができる。例えば、導電性ロ
ール電極、ブレード電極を、インク記録媒体の異方導電
層の表面に接触するように配設したものをあげることが
できる。導電性ロール電極及びブレード電極を構成する
材料は、体積固有抵抗値が10Ω・cm以下のものであれ
ば、どの様なものでも使用できる。

本発明においては、インク記録媒体の熱溶融性インク
層側の通電手段と対向する位置に、インク剥離層の臨界
表面張力よりも低い臨界表面張力を有する低表面エネル
ギー表面を有する圧接ロールを配設し、そしてその圧接
ロールをインク記録媒体に圧接して通電を行うようにす
ることが好ましい。

その様な低表面エネルギー層を形成する材料としては、
例えば、熱硬化型シリコーン樹脂、含フッ素樹脂が使用
できる。又、上記材料で低表面エネルギー化処理を行っ
た金属ロールを用いることもできる。

次に、本発明において使用されるインク記録媒体につ
いて説明する。

異方導電層は、厚み方向の通電時の通電抵抗による通
電ロスを低減させ、又、針電極とインク記録媒体表面で
の接触抵抗による発熱損失及び発熱ダメージを低減する
作用を果たすもので、微小電極よりなる導電性孤立パタ
ーン層であってもよく、又、セラミック或いは合成樹脂
等の絶縁性材料中に、金属粉或いは導電性セラミック粒
子等の導電性物質よりなる導電路が形成された層であっ
てもよい。本発明の熱転写記録媒体において、異方導電
層が導電性孤立パターンよりなる層である場合は、発熱
抵抗体層に支持体としての機能を持たせればよく、又、
導電性孤立パターンでない異方導電層の場合には、異方
導電層自体に支持体としての機能を持たせ、その一面に
薄膜発熱抵抗体層を形成させればよい。

発熱抵抗体層は、異方導電層からの電流をジュール熱
で発熱し、インクを溶融させて転写材に転写させるため
の層であって、例えば、カーボン、金属粉等の導電性物
質を分散させた耐熱樹脂（ポリイミド系樹脂、ポリイミ
ドアミド系樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、エポキ
シ樹脂等）よりなる導電性層、ZeO₂、Al₂O₃、SiO₂など
の高抵抗材料とTi、Al、Ta、Cu、Au、Zrなどの導電性材
料とを用いて形成された薄膜等が使用される。発熱抵抗
体層の体積固有抵抗は10^-2〜10²Ω・cmの範囲に設定
し、その膜厚は1000Å〜500μｍの範囲に設定するのが
好ましい。この範囲のものは、着膜安定性、膜接着性な
どにおいて優れた特性のものとなる。

導電層は、発熱抵抗体層に流入した電流を拡散させ、
還流させる電極となるものであって、体積固有抵抗は10
^-1Ω・cm以下の材料より構成され、蒸着、スパッタリン
グ又はその他の薄膜形成法により作成される。その膜厚
は500Å〜５μｍの範囲に設定するのが好ましく、特に1
000Å〜2000Åの範囲が、熱のリーク及び必要な導電特
性の点で好ましい。

インク剥離層は、低表面エネルギーの機能を有する薄
膜であり、基本的には記録紙、即ち、転写材の表面エネ
ルギーよりも低い値の臨界表面張力を有するものであ
る。例えば、転写材が普通紙の場合には、臨界表面張力
40ダイン/cm以下、好ましくは38ダイン/cm以下の薄層で
ある。インク剥離層自体の厚みは、500Åないし６μｍ
の範囲でできるかぎり薄く設定するのがエネルギー伝達
効率の点で好ましい。インク剥離層を構成する材料とし
ては、例えば、熱硬化型シリコーン樹脂、含フッ素樹脂
等が使用できる。

インク剥離層の上に設けられる熱溶融性インク層は、
融点140℃以下の熱可塑性樹脂中に、カーボンブラック
等公知の染・顔料を分散してなるものが使用される。熱
溶融性インク層の膜厚は３〜15μｍの範囲に設定するの
が好ましい。

次に、本発明を図面によって説明する。第１図は本発
明の印字記録方法の一実施例を説明する為の概略構成図
である。

図中、１はインク記録媒体で、異方導電層11、発熱抵
抗体層12、導電層13、インク剥離層14、熱溶融性インク
層15より構成されている。

２は印字記録ヘッドであり、インク記録媒体の異方導
電層表面を摺動するように構成されている。３は転写材
であって、背面圧接ロール４によって、インク記録媒体
の熱溶融性インク層に圧接されている。また５は、印字
部の近傍に設けられた導電性ロール電極であり、６は圧
接ロールである。

インク記録媒体１は、図示されない駆動手段によって
印字部に搬送されるが、印字部の手前に配設された導電
性ロール電極から、インク記録媒体の全面に所定の電気
量の電流が流される。電流は、異方導電層から発熱抵抗
体層を経て導電層に流れ、図示されない岐路電極回路を
通って接地またはバイアス電源と接続されるが、その
際、発熱抵抗体層を発熱してインク記録媒体を所定の温
度に予備加熱する。印字部に搬送されたインク記録媒体
は、印字記録ヘッド２と摺動状態で接触し、画像信号が
インク記録媒体１の異方導電層11の表面に入力される。
信号電流は、異方導電層から発熱抵抗体層を経て導電層
に流れ、図示されない側端導電ロールを経て接地または
バイアス電源と接続される。その際発熱抵抗体層中で電
気−エネルギ−変換が行われ、発生した熱エネルギー
は、導電層、インク剥離層を通って熱溶融性インク層に
熱伝播し、入力信号に応じて熱溶融性インクを溶融し、
記録紙上に転写が行われる。

第２図は、本発明の印字記録方法の他の実施例を説明
する為の概略構成図である。この実施例においては、通
電手段として、ブレード電極７が使用されている。ブレ
ード電極７は、印字部近傍において異方導電層と接触し
て摺動するように設けられている。

作用 本発明においては、印字部に搬送される前にに印字部
に近接して設けられた通電手段によってインク記録媒体
全面に所定の電気量の電流が流される。電流は、異方導
電層から発熱抵抗体層を経て導電層に流れ、図示されな
い岐路電極回路を通って接地またはバイアス電源と接続
されるが、その際、発熱抵抗体層を発熱してインク記録
媒体を所定の温度に予備加熱する。次いで、信号電流を
印加すると、異方導電層からの電流は発熱抵抗体層中で
電気−エネルギー変換が行われ、熱エネルギーを発生す
るが、本発明においては、上記のように通電手段による
通電によって発熱抵抗体層が予備加熱されているため、
熱溶融性インク層を溶融させる為に要する熱エネルギー
を発生させるための電気量が少なくてすむことになる。
したがって、本発明においては、従来必要とされている
電気量よりも小さな電気量の画像信号で印字記録を行う
ことができる。また、通電手段による通電を制御するこ
とにより、環境の変化への対応も容易に行うことができ
る。

実施例 次に、本発明を実施例によって説明する。

実施例１ 体積固有抵抗４Ω・cm、厚さ42μｍのカーボン分散型
導電性ポリイミドフイルムの片面に、CrをDCスパッター
着膜法により着膜して、厚さ4000ÅのCr層を形成させ
た。次に、このCr層上にフォトレジストを形成し、90℃
で８分間乾燥し、膜厚1.2μｍのレジスト膜厚を形成し
た。このレジスト膜を、ピッチ20μｍで15μｍ角の矩形
パターンを全面に有するマスクを通して露光し、現像
し、その後N₂雰囲気下、オーブンで110℃で15分間加熱
してレジスト膜を硬化させた。次に、希塩酸を用い、亜
鉛粒子の存在下でエッチングし、フォトレジスト膜のな
い部分のCrを除去した。充分に水洗した後、アセトン槽
に入れ、超音波を与えてレジスト膜を除去し、導電性パ
ターンよりなる異方導電層の作成を完了した。

次に、導電性ポリイミドフイルムの他方の面に、Alを
真空蒸着法によって着膜し、膜厚2000Åの導電層を形成
した。この導電層の上に、熱硬化性シリコーン樹脂を塗
布し、150℃で1.時間加熱硬化し、膜厚0.2μｍで臨界表
面張力32ダイン/cmのインク剥離層を形成した。得られ
たフィルム状物の両端を接着して無端ベルトを形成し
た。インク剥離層の上に、融点95℃の熱可塑性樹脂を主
成分とする膜厚５μｍの着色熱溶融性インク層を設け
て、無端ベルト状のインク記録媒体を形成した。

上記インク記録媒体を用い、第３図に示されるように
して印字記録を行った。第３図において、インク記録媒
体１は、搬送ロール21a、21b、21c、21dによって搬送さ
れ、圧接ロール６上で導電性ロール電極５から電流が流
される。次いで印字部において、スタイラスヘッド22か
らの信号入力によって紙ロール25からの記録紙26上に印
字される。印字記録の終了後、インク記録媒体１は、粉
体供給ユニット23によって粉末状の熱溶融性インクを付
着させ、次いで整面ユニット24で均一化することによっ
て再生され、１回の印字サイクルが終了する。

まず、印字部に搬送されるインク記録媒体の異方導電
層に、直径30mmのステンレス鋼製ロール電極を圧接し、
0.4A/cmの電流値で電流を通電して発熱抵抗体層を発熱
させ、インク記録媒体を予備加熱した。なお、ロール電
極と対向する位置に、表面に、肉厚3mmで臨界表面張力1
9ダイン/cmのシリコーンゴム層を設けた直径40mmの圧接
ロール配設した。

次いで、８本/mmのスタイラスヘッドより600μｓのパ
ルス幅で10mAの電流量の電気信号を異方導電層に圧接印
加し、背面圧接ロール上接触する記録紙に印字記録し
た。

印字終了後、インク記録媒体のインク転写後に対して
熱溶融性インクを供給し、着色熱溶融性インク層を整面
し、仮固定して再生した。

上記の印字サイクルを繰返して1,000回、10,000回及
び50,000回行ったところ、いずれの場合も良好な印字画
像が得られた。

比較例１ 実施例１におけると同様なインク記録媒体を用い、同
様にして印字記録を行った。但し印字部に搬送される前
の予備加熱工程を省略して、通電による予備加熱を行わ
なかった。この場合における印字適性入力電流を求めた
ところ28mAであることが確認された。スタイラスヘッド
よりの電気量28mAの電気信号を印加し、印字サイクルを
繰返し実施したところ、1,000回までは、良好な印字画
像が得られたが、10,000回では印字画像に線の太りが生
じた。又、50,000回では印字画像の線が細り、細線が断
絶した印字画像となった。

実施例２ 実施例１におけるロール電極の代わりに、先端を半径
4mmの曲率で110°屈曲させた厚さ1mmのステンレス鋼製
ブレード電極を用い、異方導電層側より圧接して、0.3A
/cmの電流値で電流を通電した。それにより、インク記
録媒体は予備加熱された。なお、ブレード電極と対向す
る位置に、ブレード電極の圧接を安定化させるために、
実施例１におけると同様な圧接ロール配設した。

実施例１におけると同様にして印字記録試験を行っ
た。印字入力電流として、パルス幅600μｓで電流量13m
A/ドットの下に、印字サイクルを繰返し実施したとこ
ろ、初回、1,000回、10,000回及び50,000回のいずれに
おいても良好な印字画像が得られた。

発明の効果 本発明においては、印字部に近接して設けられた通電
手段により印字部に挿入されるインク記録媒体に通電
し、予備加熱させるから、発熱抵抗体層において行われ
る信号電流の電気−エネルギー変換に要する電流量が小
さくてよい。したがって、本発明においては、従来必要
とされている電気量よりも小さな電気量の画像信号によ
って印字記録を行うことができるので、発熱抵抗体層の
劣化を防止でき、寿命を延長することができる。したが
って、長期間にわたって繰り返し印字記録を行うことが
可能になる。また、通電手段による通電を制御すること
により、環境の変化への対応も容易に行うことができ
る。更に、本発明の印字記録方法は、発熱エネルギー効
率が高く、消費エネルギーが少ないという利点がある。

また、本発明によれば、高速印字、高密度エネルギー
入力が可能であり、高品位のカラー画像が再現でき、多
階調で堅牢な画像を記録することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の印字記録方法の一実施例を説明するた
めの模式図、第２図は本発明の印字記録方法の他の実施
例を説明するための模式図、第３図は本発明が適用され
る印字記録プロセスの概略構成図である。 １…インク記録媒体、２…印字記録ヘッド、３…転写
材、４…背面圧接ロール、５…導電性ロール電極、６…
圧接ロール、７…ブレード電極、11…異方導電層、12…
発熱抵抗体層、13…導電層、14…インク剥離層、15…熱
溶融性インク層、21a〜ｄ…搬送ロール、22…スタイラ
スヘッド、23…粉体供給ユニット、24…整面ユニット、
25…紙ロール、26…記録紙。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】異方導電層、電気信号の入力により発熱す
   る発熱抵抗体層、導電層、インク剥離層、及び熱溶融性
   インク層を順次積層してなるインク記録媒体の熱溶融性
   インク層を、印字部において転写材と接触させ、異方導
   電層側から画像信号に応じた信号電流を印加して転写材
   上にインクを転写させる印字記録方法において、該信号
   電流を印加する前に、印字部近傍に配設された通電手段
   によって、該インク記録媒体の異方導電層に通電して、
   該インク記録媒体を熱溶融性インク層の融点以下の温度
   に加熱し、次いで、異方導電層に印字記録ヘッドを接触
   させて画像信号に応じた信号電流を印加することを特徴
   とする印字記録方法。
2. 【請求項２】通電手段が、インク記録媒体の異方導電層
   側に設けられた通電ロール電極であることを特徴とする
   請求項１記載の印字記録方法。
3. 【請求項３】インク記録媒体の熱溶融性インク層側の通
   電手段と対向する位置に、インク剥離層の臨界表面張力
   よりも低い臨界表面張力を有する低表面エネルギー表面
   を有する圧接ロールを配設し、該圧接ロールをインク記
   録媒体に圧接して通電を行うことを特徴とする請求項１
   記載の印字記録方法。