JP3246228B2 - 熱印字記録装置 - Google Patents

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次のような３タ
イプのものがある。すなわち、図９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１０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１
１２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１
１２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と、図１１に示すように光照
射により導電化して発熱する、光導電層／発熱層の２層
構造又は光導電発熱層の１層構造からなる光導電発熱層
１３０と、この光導電発熱層１３０を挟むように配設さ
れ且つ所定の電圧が印加される一対の電極層１３１、１
３２とから基本的に構成される記録ヘッド１３３に、光
源１３４からレーザー光ＬＢ等を画像信号に応じて光照
射し、この光照射された部位の光導電発熱層１３０にお
ける発熱層又は光導電発熱層が発熱してインクリンボン
のインクを記録紙１３５に転写することにより画像の印
字記録を行う光熱記録技術とがある。なお、図９〜１１
中、符号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、また、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”Ｊａｐａｎ Ｈａｒｄｃｏｐｙ ’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”Ｊａｐａｎ Ｈａｒｄｃｏｐｙ ’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
ａｐａｎ Ｈａｒｄｃｏｐｙ ’９１ 研究発表予稿集
Ｐ２３７や、特開平４−２０１４８５号公報、実公平６
−１４１３号公報などに示すものが既に提案されてい
る。

【０００５】特開平４−２０１４８５号公報等に開示さ
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】更に、光熱記録技術は、特開昭６２−５３
８５３号、特開昭６３−１５９０６３号等の公報で提案
されている。

【０００７】

【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。

【０００８】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。

【０００９】更に、光熱記録技術は、レーザーヒートモ
ード熱記録技術と同様に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、そ
の記録ヘッドは、光導電発熱層が前記したような１層構
造である場合、光照射により導電化（抵抗値が低下）す
る光導電層自体が発熱して発熱層として機能するため、
熱的ダメージを受けて印字ミスや画質の低下等を招きや
すいという問題点を有している。また、その記録ヘッド
の光導電発熱層が前記したような２層構造である場合、
光信号入力（光照射）待機時に光導電層自体も発熱する
可能性があるため上記１層構造のタイプと同様の問題が
あった。

【００１０】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
録が確実かつ安定して実現可能であり、しかも印字速度
の高速化が可能な熱印字記録装置を提供することにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明の熱印字記録装
置は、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、受光発熱素子は、透明支
持体、透明導電層、光が照射された領域の抵抗値が低下
する光導電層、発熱層、導電層及び保護層をこの順に積
層して構成され、光導電層は、体積固有抵抗値が非光照
射時には１０⁵Ω・ｃｍ以上にかつ光照射時には１０²Ω
・ｃｍ未満になるように変化する光導電特性を有し、上
記受光発熱素子の透明導電層と導電層の間にバイアス電
圧を印加した状態で該受光発熱素子の透明支持体側より
光照射手段によって画像情報に応じた光を照射し、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
印字記録を行うように構成されている。

【００１２】このように、この熱印字記録装置の主要構
成は、画像信号に応じて光を照射する手段と、透明支持
体、透明導電層、光導電層、発熱層、導電層及び保護層
をこの順に積層して構成される受光発熱素子と、透明導
電層と導電層の間にバイアス電圧を印加する装置などで
あり、これらの構成要素について以下に説明を行う。

【００１３】前記光照射手段としては、レーザー走査
系、ＬＥＤ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。

【００１４】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、
また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。従って、光照射手段としてはレ
ーザー走査系を用いることが望ましい。

【００１５】前記受光発熱素子としては、少なくとも上
記した透明支持体、透明導電層、光導電層、発熱層、導
電層、保護層を順次積層して得られるものであるが、必
要に応じて、透明導電層と光導電層の間に電流注入制御
層や、光導電層と発熱層の間に光電流流入制御層などを
設けたものであってもよい。

【００１６】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。また、耐熱性が１２０°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で
あってもよい。

【００１７】透明導電層としては、１０³Ω・ｃｍ以下
の体積固有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、Ｉｎ₂Ｏ₃、ＺｎＯおよびそのドープ系材料、ＣｄＩ
ｎ₂Ｏ₄、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。この層の厚みは、体積固有抵
抗値及び光透過性において良好な特性が得られる観点か
らすると０．０２〜５μｍの範囲が好ましい。層材料の
耐熱性は、２００°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°Ｃ以上あればベストである。

【００１８】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。この発明における光導電層は、体積固有
抵抗値が非光照射時（暗時）には１０⁵Ω・ｃｍ以上に
かつ光照射時（明時）には１０²Ω・ｃｍ未満になるよ
うに変化する光導電特性を有するものである。明時の体
積固有抵抗値が１０²Ω・ｃｍよりも高いと、光照射時
に発熱層だけではなく光導電層自体も発熱する場合があ
り熱的ダメージを受けやすくなる。また、暗時の体積固
有抵抗値が１０⁵Ω・ｃｍよりも低いと、光信号入力
（光照射）待機時に発熱するおそれがあり蓄熱による熱
的ダメージを受けやすくなる。

【００１９】また、光導電層は、１５０°Ｃ以上の耐熱
性より好ましくは２５０°Ｃ以上の耐熱性を有する材料
にて形成される。この層の形成材料としては、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
晶質シリコン等の単独又は混合材料や、或いは、これら
の材料をＡｓ、Ｐ、Ｂｏ、酸化亜鉛、硫化カドミウム、
フタロシアニン系色材、ペリレン系色材等のドーピング
材料によりドーピングして当該材料の光導電性能や体積
抵抗値等を適宜制御した材料が使用される。この層の厚
みとしては、１０〜２０μｍの範囲が良好な光導電特性
を得られる点で好ましい。

【００２０】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°Ｃ以上より好ましくは３０
０°Ｃ以上のものがよい。この層の体積固有抵抗値は、
光導電層の画素当たりの暗時の体積固有抵抗値と明時の
体積固有抵抗値の間の値であれば特に制限されるもので
はないが、通常、１０²〜１０⁴Ω・ｃｍの範囲内で設定
される。この層の厚みは０．０１〜１０μｍ、好ましく
は０．１〜２μｍの範囲が良好である。発熱層材料とし
ては、各種セラミックス材や、耐熱性樹脂と導電性又は
絶縁性フィラーの１種又は複数種からなる混合／複合材
料や、各種セラミックス材と金属材との混合／複合材料
などが用いられる。例えば、上記各種セラミックス材と
しては、アルミナ、ジルコニア、珪素化合物、マグネシ
ウム化合物等が用いられる。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が用いられる。導電性フィラー及
び導電材としては、Ｃ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ｆｅ、Ａ
ｌ、Ｔｉ、Ｐｄ、Ｔａ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｐｔ、Ｍ
ｏ、Ｒｕ、Ｗ、Ｉｎなどの無機系材料、ＶＯ₂、Ｒｕ
₂Ｏ、ＴａＮ、ＳｉＣ、ＺｒＯ₂ 、ＩｎＯ、Ｔａ₂Ｎ、
ＺｒＮ、ＮｂＮ、ＶＮ、ＴｉＢ₂、ＺｒＢ₂、ＨｆＢ₂、
ＴａＢ₂、ＭｏＢ₂、ＣｒＢ₂、Ｂ₂Ｃ、ＭｏＢ、ＺｒＣ、
ＶＣ、ＴｉＣなどの１種又はそれらの化合物や混合物か
らなる材料が用いられる。絶縁材料は、抵抗値制御や結
着のために用いられるものであり、上記各種セラミック
ス材と耐熱性樹脂より構成されているものが好ましい。
この層は単層に限らず、体積固有抵抗値を上記範囲（１
０²〜１０⁴Ω・ｃｍ）の値に設定できれば、複層（４層
や５層など）でもよく、複層の場合には各種の層を組み
合せた複合層などであってもよい。

【００２１】導電層としては、体積固有抵抗値が１０²
Ω・ｃｍ以下の導電性を有するもので一般的に金属材料
の薄膜が良好である。この層の厚みは５μｍ以下が良好
であり、あまり厚いと熱リークが生じ、反対にあまり薄
いと抵抗値が大きくなり好ましくない。導電層材料とし
ては、Ｃ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｐ
ｄ、Ｔａ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｐｔ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｗ、
Ｉｎなどの無機系材料や、ＶＯ₂、Ｒｕ₂Ｏ、ＴａＮ、Ｓ
ｉＣ、ＺｒＯ₂、ＩｎＯ、Ｔａ₂ Ｎ、ＺｒＮ、ＮｂＮ、
ＶＮ、ＴｉＢ₂、ＺｒＢ₂、ＨｆＢ₂、ＴａＢ₂、Ｍｏ
Ｂ₂、ＣｒＢ₂、Ｂ₂Ｃ、ＭｏＢ、ＺｒＣ、ＶＣ、ＴｉＣ
などが用いられる。

【００２２】保護層としては、１５０°Ｃ以上の耐熱性
を有し、層厚みが１２μｍ以下のものが良好であり、よ
り好ましくは層厚みが６μｍ以下のものである。保護層
材料としては、酸化珪素及びその化合物、窒化珪素や炭
化珪素及びその化合物、酸化チタンや窒化チタンや炭化
チタン及びそれらの化合物、タンタルセラミックス及び
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、含フッ素樹脂及びそれら樹脂の変性
樹脂などが用いられ、この他にも以上の材料を複数種混
合した材料でもより効果がある。また、保護層は滑剤粉
体を分散して構成してもよく、この場合には耐磨耗性が
より改善される。滑剤粉体としては、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、これらを複数種混合した混合物であってもよ
い。

【００２３】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、この素子は円弧
状や楕円状の形状であり、この熱像発生面の垂線方向に
光走査線を設定した素子であってもよく、このときが最
も効率の高い条件となる。この素子の印字部は、光走査
方向が紙幅対応サイズからなるライン型が好ましい。印
字部のサイズは、光走査方向が最小で光走査幅あれば充
分であるが、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なり
耐久性の低下を招く。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、また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。

【００２４】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ればよ
く、好ましくは直流電源が用いられる。この装置により
発熱受光素子にエネルギーの注入がなされる。この電圧
印加装置は、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つ程度の電流を流し、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
間に大電流を流すとい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比の高い熱像作
成を可能としている。

【００２５】この発明装置の印字記録形態としては、イ
ンク媒体を用い、発熱受光素子をインク媒体を介在させ
て記録体に圧接し、その媒体のインク材を発熱受光素子
上の熱像より記録体に転移させて顕像化することにより
印字記録を行うものがある。その媒体のインク層は、熱
可塑性樹脂に色材を混合・分散させた組成物にて構成さ
れるか、或いは、昇華性染料を主成分とするものなどに
より構成される。また、その印字記録形態としては、感
熱性の記録体を用い、発熱受光素子を感熱性記録体に圧
接し、発熱受光素子上の熱像により感熱性記録体上に直
接顕像化することにより印字記録を行うものもある。

【００２６】

【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、受光発熱素子をインク媒体を介して記録体に
圧着し、透明導電層と導電層の間にバイアス電圧を印加
した状態で、受光発熱素子に対して透明支持体側から光
照射手段によって画像情報に応じた光を照射する。この
像露光により光導電層の抵抗値が大幅に低下し、露光部
の透明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、これにより受
光発熱素子上（保護層側）に露光部に等しい熱像が形成
される。そして、この熱像がインク媒体のインク層上に
熱伝達し、そのインク層のインク材を熱像に忠実に熱溶
融して記録体上に転移させることにより、印字記録がな
される。

【００２７】この際、光導電層の光照射時及び非光照射
時における体積固有抵抗値が特定されているため、光導
電層自体の発熱による熱的ダメージを受けにくく、より
高解像度の印字記録が確実にかつ安定してなされる。

【００２８】

【実施例】以下、この発明を図示の実施例に基づいて説
明する。

【００２９】実施例１ 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をインクリボンフィルム４を介して記録用紙
５に圧接するプラテンロール６とで、その主要部が構成
されている。

【００３０】上記光照射手段２は、図２及び図３に示す
ように、レーザー光ＬＢを画像信号に応じて出射する半
導体レーザー７と、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とで主に構成されており、半導体
レーザー７から出射されるレーザー光ＬＢをポリゴンミ
ラー９で反射させると共に、このポリゴンミラー９によ
って反射させたレーザービーム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走査露
光するようになっている。

【００３１】上記受光発熱素子３は、図１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１
１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、受光発熱素子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。

【００３２】また、上記受光発熱素子３としては、図４
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と接触効率を上げるためにその中央部１０ａが
台形状に厚く形成されている。そして、この透明基板１
０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１５とが、順次積層されている。

【００３３】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。

【００３４】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又は記録材との良好な接触、受光
発熱素子３の磨耗の低減等が可能となる。

【００３５】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２２に取付られている。

【００３６】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。

【００３７】また、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６との間に供給されるようにな
っている。

【００３８】更に、上記プラテンロール６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。

【００３９】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、図２及び図
３に示すように、まず、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。
そして、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、インク材を熱像に忠実に熱溶融させて記
録用紙５上に転写させることにより、記録用紙５上に印
字記録がなされる。

【００４０】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。

【００４１】実験例１ この実験例１では、まず、下記のような構成からなる受
光発熱素子３を製造した。すなわち、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°Ｃで真空度１．２×１０^-5Ｔｏｒｒに
し、その真空系内に酸素を導入し分圧７×１０^-5Ｔｏｒ
ｒで真空蒸着薄膜形成法により着膜して、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を形成した。

【００４２】次いで、この透明導電層１１上にプラズマ
スプレイ法により１．３μｍ厚のポリ−シリコン層を形
成した後、この層に対して不純物濃度が５×１０¹⁷ｃｍ
^-3になるようにＡｓイオンを注入し、Ａｒレーザー光を
用いてアニーリング処理を行うことにより、非照射時の
体積固有抵抗値が５×１０⁵Ω・ｃｍの光導電層１２を
形成した。なお、この光導電層１２の光照射時における
体積固有抵抗値は５×１０¹Ω・ｃｍであった。

【００４３】次いで、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
°ＣでＲＦスパッタ法により１．１μｍ厚の発熱層１３
を形成した。次に、この層１３上に基板温度室温度でＡ
ｌを０．３μｍ厚にスパッタ薄膜形成法により着膜して
導電層１４を形成した。この上にＳｉＯ₂をＥＢ真空着
膜法により着膜して５μｍ厚の保護層１５を形成し、受
光発熱素子３とした。なお、保護層１５の凸部形状はフ
ッ化水素溶液を用いてエッチングにより形成した。

【００４４】次に、この受光発熱素子３を採用した図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。この印字実験は、レ
ーザー光ＬＢの光源として発振波長７８０μｍ、出力３
０ｍＷ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とインクリボン
フィルム４及びコピー用紙５とを２５０ｇ／ｃｍの圧力
条件で圧接させている。また、透明導電層１１と導電層
１４の間には２０ＶのＤＣ電圧を印加した。

【００４５】この結果、コピー用紙５上にはシアン色の
光学濃度１．３の画像が得られた。また、その印字ドッ
トは８００ｄｐｉ相当の高解像度のものであり、印字プ
ロセス速度は２０ｍｍ／ｓと高速印字速度であった。更
に、画像コントラストが良好であり、印字ミス（規定ド
ット径の４０％以下の不良印字ドット）が殆どなかっ
た。

【００４６】実験例２ この実験例２では、まず下記のような構成からなる受光
発熱素子３を製造した。すなわち、１０ｍｍ厚の石英ガ
ラス板１０を、フッ化水素溶液を用いてフォトリソ工程
によりエッチングして幅７０μｍ、長さ２２０ｍｍ、高
さ６０μｍからなる図５（ｂ）に示すような台形凸形状
にした。次に、台形凸形状の石英ガラス板１０の表面
に、０．５μｍ厚のＩＴＯ膜をスパッタリング法により
着膜して透明導電層１１を形成した。次に、この導電層
１１上に高周波スパッタリング法により２μｍ厚のポリ
−シリコン層を形成した後、この層に対して不純物濃度
が５×１０¹⁸ｃｍ^-3になるようにＰイオンを注入し、Ａ
ｒレーザー光を用いてアニーリング処理を行うことによ
り、非照射時の体積固有抵抗値が２×１０⁵Ω・ｃｍの
光導電層１２を形成した。なお、この光導電層１２の光
照射時における体積固有抵抗値は２×１０¹Ω・ｃｍで
あった。

【００４７】次いで、この層１２の上にカーボンブラッ
ク粒子を１７ｗｔ％分散したポリイミド樹脂を塗布して
乾燥させた後、３３０°Ｃで加熱硬化させて３．５μｍ
厚の発熱層１３を形成した。次に、この発熱層１３上
に、高周波スパッタリング法によりＮｉ／Ａｌ合金材を
着膜して０．７μｍ厚の導電層１４を形成した。最後
に、導電層１４上に、ポリイミドの前駆体にテフロン粉
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
布法により塗布した後に乾燥、硬化させて４．２μｍ厚
の保護層１５を形成し、受光発熱素子３とした。

【００４８】次に、この受光発熱素子３を採用した図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。この印字実験は、プ
ラテンロール６としてゴム硬度３５のゴム層を被覆した
ロールを用い、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との圧力条件を５００ｇ／ｃｍと
し、また、透明導電層１１と導電層１４の間に２４Ｖの
ＤＣパルス電圧に印加した以外は実験例１と同じ条件下
で行った。

【００４９】この結果、コピー用紙５上にはシアン色の
光学濃度１．５の画像が得られた。また、その印字ドッ
トは９００ｄｐｉ相当の高解像度のものであった。な
お、印字時のプロセス速度は１５ｍｍ／ｓと高速印字速
度であった。更に、画像コントラストは良好であり、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）は１％以下であった。

【００５０】比較例１ 実験例２の光導電層１２に代えて体積固有抵抗値が暗時
で１０³Ω・ｃｍ、明時で１０¹Ω・ｃｍという光導電特
性を示す光導電材料にて新たな光導電層を形成した以外
は実験例２と同様の構成からなる受光発熱素子３を作製
した。この受光発熱素子３を用いて実験例２と同じ条件
で印字実験を行ったところ、光信号入力待機時において
その光導電層に発熱現象があらわれ、コピー用紙５上に
インクがかぶる傾向が認められた。

【００５１】比較例２ 実験例２の光導電層１２におけるポリ−シリコン層にド
ーピングせずアニーリング処理のみを施し、体積固有抵
抗値が暗時で１０⁷Ω・ｃｍ、明時で１０³Ω・ｃｍとい
う光導電層を形成した以外は実験例２と同様の構成から
なる受光発熱素子３を作製した。この受光発熱素子３を
用いて実験例２と同じ条件で印字実験を行ったところ、
光照射時には発熱層１３だけでなく光導電層１２部分も
発熱し、印字ミス率が１０％になり、熱的ダメージを受
けたことが確認された。

【００５２】実験例３ この実験例３では、まず下記のような構成からなる受光
発熱素子３を製造した。すなわち、幅３ｍｍで１５０μ
ｍ厚の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°Ｃ、分圧３×１０
^-3ＴｏｒｒでＡｒを導入してＲＦスパッタ薄膜形状法に
より着膜して表面抵抗値１．３５Ω／□の透明導電層１
１を形成した。次いで、この層１１の上に高周波スパッ
タリング法により１．６μｍ厚のポリ−シリコン層を形
成した後、この層に対して不純物濃度が１０¹⁷ｃｍ^-3に
なるようにＰイオンを注入し、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重のアニーリング処理
を行うことにより、非照射時の体積固有抵抗値が３×１
０⁵Ω・ｃｍの光導電層１２を形成した。なお、この光
導電層１２の光照射時における体積固有抵抗値は３×１
０¹Ω・ｃｍであった。

【００５３】次いで、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
°ＣでＲＦスパッタ法により２．５μｍ厚の発熱層１３
を形成した。更に、この膜１３の表面に基板温度は室温
でＡｌを０．３μｍ厚にＲＦスパッタ薄膜形成法により
着膜して導電層１４を形成し、続いてこの層上にＳｉＯ
₂／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、熱処理して５μｍ
の保護層１５を形成した。最後に、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、受光発熱素子３を完成
させた。

【００５４】次に、この受光発熱素子３を採用した図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。この印字実験は、イ
ンクリボンとして黒色のものを使用し、レーザーダイオ
ードとして発振波長８００ｎｍ、出力４０ｍＷのものを
使用し、また、プラテンロール６としてゴム硬度４５の
ゴム層を被覆したロールを用い、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との圧力条件を７
００ｇ／ｃｍとし、更に、透明導電層１１と導電層１４
の間に２０ＶのＤＣパルス電圧に印加した以外は実験例
１と同じ条件下で行った。

【００５５】この結果、コピー用紙５上には黒色の光学
濃度１．３の画像が得られた。また、その印字ドットは
２５μｍ径（１０００ｄｐｉ相当）で良好なものであ
り、印字プロセス速度は２０ｍｍ／ｓと高速印字速度で
あった。更に、画像コントラストは良好であり、印字ミ
ス率は１％以下であった。

【００５６】

【発明の効果】この発明は、以上の構成よりなるもの
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
光発熱素子の発熱層を選択的に発熱するため、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。また、このような高解像度
で高速の印字は、光導電層の光導電特性を規定したこと
で光導電層がそれ自体の発熱による熱的ダメージや非光
照射時の蓄熱による熱的ダメージを受けにくくなるた
め、より確実にかつ安定してなされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の一実施例（実施例１）に係る熱印
字記録装置の受光発熱素子を示す断面構成図である。

【図２】 実施例１に係る熱印字記録装置の全体構成を
示す斜視図である。

【図３】 実施例１に係る熱印字記録装置の全体構成を
示す断面図である。

【図４】 受光発熱素子の他の例を示す断面構成図であ
る。

【図５】 受光発熱素子の断面形状（ブロック型）の代
表例を示す断面図である。

【図６】 受光発熱素子の断面形状（円型）の代表例を
示す断面図である。

【図７】 受光発熱素子の断面形状（楕円型）の代表例
を示す断面図である。

【図８】 受光発熱素子の支持構造を示すもので、
（ａ）はその断面図、（ｂ）はその正面図である。

【図９】 従来の熱印字記録装置を示す断面構成図であ
る。

【図１０】 従来の他の熱印字記録装置を示す断面構成
図である。

【図１１】 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、１０…透明支持体、１１…透明導電層、１２…光導
電層、１３…発熱層、１４…導電層、１５…保護層、１
６…バイアス電源。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−11849（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−53853（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−314744（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−47561（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−14480（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−299056（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−11874（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−150209（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−31979（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41J 2/32 B41M 5/26 H04N 1/23 102

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【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、 受光発熱素子は、透明支持体、透明導電層、光が照射さ
   れた領域の抵抗値が低下する光導電層、発熱層、導電層
   及び保護層をこの順に積層して構成され、 光導電層は、体積固有抵抗値が非光照射時には１０⁵Ω
   ・ｃｍ以上にかつ光照射時には１０²Ω・ｃｍ未満にな
   るように変化する光導電特性を有し、 上記受光発熱素子の透明導電層と導電層の間にバイアス
   電圧を印加した状態で該受光発熱素子の透明支持体側よ
   り光照射手段によって画像情報に応じた光を照射し、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
   の印字記録を行うことを特徴とする熱印字記録装置。