JP7178011B2 - 記録媒体及び記録装置 - Google Patents
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Description
第1の手法は、閾値温度の異なる三原色の発色層を積層した媒体に対し、レーザでエネルギーを与えて三原色の発色層を選択的に発色させる手法である。
例えば、特許文献3は、少なくとも1層のレーザ感応性材料を含む層を備えた多層体を備え、各色を記録するためにレーザ光を吸収して発色ないし、脱色することによってフルカラー記録を完成させる手法について開示している。
[1]第1実施形態
まず、第1実施形態の記録媒体について説明する。
図1は、第1実施形態の記録媒体(偽変造防止媒体)の情報記録がなされた状態における外観正面図である。
図3は、第1実施形態の記録媒体の厚み及び熱伝導率比の説明図である。
記録媒体10は、図1に示すように、基材11上に、第1発色層としての光吸収発色層12、第2発色層としての低温感熱発色層13、中間層14、第2発色層としての中温感熱発色層15、中間層16、第2発色層としての高温感熱発色層17、光熱変換層18及び保護/機能層19がこの順番で形成されている。
また、中間層16及び中間層14は、伝熱量を調整し、伝熱を抑制する断熱層として機能している。
ここで、光吸収発色層12の厚みは、例えば、1~50μmとされ、その熱伝導率比は、0.01~50W/m/Kとされる。
ここで、低温感熱発色層13の厚みは、例えば、1~10μmとされ、その熱伝導率比は、0.1~10W/m/Kとされる。
ここで、中間層14の厚みは、例えば、7~100μmとされ、その熱伝導率比は、0.01~50W/m/Kとされる。
ここで、光熱変換層17の厚みは、例えば、1~10μmとされ、その熱伝導率比は、0.1~10W/m/Kとされる。
ここで、中間層16の厚みは、例えば、7~100μmとされ、その熱伝導率比は、0.01~50W/m/Kとされる。
ここで、光熱変換層15の厚みは、例えば、0.5~30μmとされ、その熱伝導率比は、0.01~1W/m/Kとされる。
ここで、光熱変換層15の厚みは、例えば、0.5~30μmとされ、その熱伝導率比は、0.01~1W/m/Kとされる。
ここで、保護/機能層19の厚みは、例えば、0.5~10μmとされ、その熱伝導率比は、0.01~1W/m/Kとされる。
図4に示すように、光熱変換層18は、近赤外線に属する波長λ(例えば、λ=1064nm)に吸収ピークを有する赤外線吸収特性を有している。
まず基材11について説明する。
基材11としては、一般的にカード、紙、フィルム素材として用いられる、ポリエステル樹脂、ポリエチレンテレフタラート(PET)、グリコール変性ポリエステル(PET-G)、ポリプロピレン(PP)、ポリカーボネート(PP)、ポリ塩化ビニル(PVC)、スチレンブタジエンコポリマー(SBR)、ポリアクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリスチレン樹脂などフィルム状あるいは板状に加工できる樹脂を用いることが可能である。
ここで透明とは、可視光領域における光透過率が、可視光領域を平均して30%以上であることをいう。
低温感熱発色層13、中温感熱発色層15及び高温感熱発色層17としては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリアクリル、など透明性の高い樹脂類をバインダとして、ある閾値の温度を超えた時に発色する色材としては、ロイコ染料、ロイコ色素又は示温材料、並びに顕色剤を用いる。
ロイコ染料、ロイコ色素又は示温材料としては、3,3-ビス(1-n-ブチル-2-メチル-インドール-3-イル)フタリド、7-(1-ブチル-2-メチル-1H-インドール-3-イル)-7-(4-ジエチルアミノ-2-メチル-フェニル)-7H-フロ[3,4-b]ピリジン-5-オン、1-(2,4-ジクロロ-フェニルカルバモイル)-3,3-ジメチル-2-オキソ-1-フェノキシ-ブチル]-(4-ジエチルアミノーフェニル)-カルバミン酸イソブチルエステル、3,3-ビス(p-ジメチルアミノフェニル)フタリド、3,3-ビス(p-ジメチルアミノフェニル)-6-ジメチルアミノフタリド(別名クリスタルバイオレットラクトン=CVL)、3,3-ビス(p-ジメチルアミノフェニル)-6-アミノフタリド、3,3-ビス(p-ジメチルアミノフェニル)-6-ニトロフタリド、3,3-ビス3-ジメチルアミノ-7-メチルフルオラン、3-ジエチルアミノ-7-クロロフルオラン、3-ジエチルアミノ-6-クロロ-7-メチルフルオラン、3-ジエチルアミノ-7-アニリノフルオラン、3-ジエチルアミノ-6-メチル-7-アニリノフルオラン、2-(2-フルオロフェニルアミノ)-6-ジエチルアミノフルオラン、2-(2-フルオロフェニルアミノ)-6-ジ-n-ブチルアミノフルオラン、3-ピペリジノ-6-メチル-7-アニリノフルオラン、3-(N-エチル-p-トルイジノ)-7-(N-メチルアニリノ)フルオラン、3-(N-エチル-p-トルイジノ)-6-メチル-7-アニリノフルオラン、3-N-エチル-N-イソアミルアミノ-6-メチル-7-アニリノフルオラン、3-N-メチル-N-シクロヘキシルアミノ-6-メチル-7-アニリノフルオラン、3-N,N-ジエチルアミノ-7-o-クロルアニリノフルオラン、ローダミンBラクタム、3-メチルスピロジナフトピラン、3-エチルスピロジナフトピラン、3-ベンジルスピロナフトピランなどの発色染料を用いルことが可能である。
例えば、活性白土、酸性白土等の無機物質、無機酸、芳香族カルボン酸、その無水物またはその金属塩類、有機スルホン酸、その他の有機酸、フェノール系化合物等の有機系顕色剤などが顕色剤として挙げられるが、フェノール系化合物が好ましい。
光熱変換層18としては、可視光を透過し、赤外光を吸収する光吸収発熱材とバインダ樹脂とを含んでおり、それらの固形分の質量比が赤外線吸収発熱剤:バインダ樹脂=1~20:99~80となるように溶媒中で混合し塗布する。
光熱変換層18を塗布した際の膜厚は1~10μmが好ましく、より好ましくは、1~5μmである。
図5は、第1実施形態のレーザ記録装置の概要構成ブロック図である。
第1実施形態のレーザ記録装置30は、近赤外レーザ光LNIR(=波長λ)を出力するレーザ発振器31と、近赤外レーザ光LNIRのビーム径を拡大するビームエキスパンダ32と、近赤外レーザ光LNIRを反射する第1方向スキャンミラー33を駆動し、第1方向に近赤外レーザ光LNIRを走査するために第1方向スキャンミラー33を駆動する第1モータ34を備えた第1方向走査ユニット35と、近赤外レーザ光LNIRを反射する第2方向スキャンミラー36を駆動し、第1方向と直交する第2方向に近赤外レーザ光LNIRを走査するために第2方向スキャンミラー37を駆動する第2モータ38を備えた第2方向走査ユニット39と、第1方向走査ユニット35及び第2方向走査ユニット39を介して導かれた近赤外レーザ光LNIRを記録媒体10に集光する集光レンズ(F・θレンズ)40と、記録媒体10を所定位置に搬送し、保持するステージ41と、入力された入力画像データGDに基づいて、遠赤外レーザ光LFIRの照射位置及び照射強度を算出するとともに、レーザ記録装置30全体を制御する制御部42と、制御部42の算出結果に基づいてレーザ発振器31のレーザ出力を制御する出力制御部43と、制御部42の算出結果に基づいて第1モータ34及び第2モータ38を制御し、近赤外レーザ光LNIRの記録媒体10への照射位置を制御する照射位置制御部44と、を備えている。
図6は、レーザ記録装置の動作処理フローチャートである。
以下の説明においては、光吸収発色層12を黒(K)発色層とし、低温感熱発色層13をシアン(C)発色層とし、中温感熱発色層15をマゼンタ(M)発色層とし、高温感熱発色層17をイエロー(Y)発色層とするものとする。
続いて、制御部42は、ピクセル毎の色データに基づいて、発色させる層の組合せに応じて、色データをレーザ照射パラメータ値に変換する(ステップS16)。
続いて、制御部42は、出力制御部43及び照射位置制御部44を制御し、ステップS13で設定されたレーザ照射パラメータ値に基づいて、近赤外レーザ光LNIRを用いて、高温感熱発色層17、中温感熱発色層15及び低温感熱発色層13の発色を行わせるためフルカラー画像形成領域ARCに対する画像記録を行う(ステップS17)。
フルカラー画像形成領域ARCにおいては、レーザ記録装置30は、高温感熱発色層17、中温感熱発色層15及び低温感熱発色層13を用いて発色を行う。
より具体的には、例えば、高温感熱発色層17に対応する第1閾値温度T1=150~270℃、中温感熱発色層15に対応する第2閾値温度T2=100~200℃、低温感熱発色層13に対応する第3閾値温度T3=60~140℃の範囲とし、上記関係を満たすように設定する。
図7は、高温感熱発色層を単独で発色させる場合におけるレーザ光のエネルギーと照射時間との関係を説明する図である。
図8は、高温感熱発色層の発色制御温度の説明図である。
高温感熱発色層17を発色させる場合には、光熱変換層18において熱を生成させ、熱を高温感熱発色層17に発色に必要な熱を伝達する必要がある。
これに伴い、光熱変換層18により近い高温感熱発色層17の温度は、急激に上昇し、第1閾値温度T1を超えて、高温感熱発色層17は、イエロー(Y)を発色することとなる。
また、近赤外レーザ光LNIRは、光熱変換層18により吸収され、光吸収発色層12に到らないので、光吸収発色層12も発色することはない。
図9は、中温感熱発色層を単独で発色させる場合におけるレーザ光のエネルギーと照射時間との関係を説明する図である。
図10は、中温感熱発色層の発色制御温度の説明図である。
中温感熱発色層15を発色させる場合においても、光熱変換層18において熱を生成させ、高温感熱発色層17及び中間層16を介し、高温感熱発色層17を発色させずに中温感熱発色層15に発色に必要な熱を伝達する必要がある。
そして、近赤外レーザ光LNIRは、保護/機能層19、低温感熱発色層13、中間層14、中温感熱発色層15、中間層16、高温感熱発色層17及びバインダ層14を介して、光熱変換層18に到達する。
これに伴い、光熱変換層18により近い高温感熱発色層17の温度は上昇するが、第1閾値温度T1を超えることはく、高温感熱発色層17は、イエロー(Y)を発色することはない。
したがって、低温感熱発色層13の温度は、第3閾値温度T3を超えることはなく、低温感熱発色層17が発色することはない。
図11は、低温感熱発色層を単独で発色させる場合におけるレーザ光のエネルギーと照射時間との関係を説明する図である。
図12は、低温感熱発色層の発色制御温度の説明図である。
この場合において、光熱変換層18に照射する近赤外レーザ光LNIRは、中温感熱発色層15を発色させる場合よりもさらに緩やかに発熱量が大きくなるとともに、発熱時間がより一層長くなるようにレーザ照射パラメータ値が設定されている。
このとき、図12に示すように、熱が伝導される時間は中温感熱発色層15を発色させる場合よりも長いが、温度はさらに低いため、中温感熱発色層15の温度は、第2閾値温度T2を超えることはく、高温感熱発色層17は、マゼンタ(M)を発色することはない。
このとき、低温感熱発色層13は、光熱変換層18から遠い位置にあるが、図12に示すように、熱が伝導される時間は中温感熱発色層15を発色させる場合よりも長く、温度は低いが、低温感熱発色層13が発色する第3閾値温度T3はより低いため、発色するために必要充分なエネルギーが低温感熱発色層13に伝達される。
したがって、低温感熱発色層13の温度は、第3閾値温度T3を超え、フルカラー画像形成領域ARCにおいて低温感熱発色層13は、シアン(C)を発色することとなる。
以下、複数色発色をする場合について説明する。
フルカラー画像形成領域ARCにおける記録が終了すると、制御部42は、出力制御部43及び照射位置制御部44を制御し、ステップS13で設定されたレーザ照射パラメータ値に基づいて、近赤外レーザ光LNIRを用いて、光吸収発色層12の発色を行わせるためモノクロ画像形成領域ARMに対する画像記録を行う(ステップS18)。
この光吸収発色層12で発色する黒色は、フルカラー画像形成領域ARCにおいて発色される黒(暗灰)よりもコントラストが高い黒色であり、文字等の画像をより明確に表示することが可能となっている。
次に、第2実施形態の記録媒体について説明する。
図16は、第2実施形態の記録媒体の構成例の断面図である。
第2実施形態の記録媒体10Aが、第1実施形態の記録媒体10と異なる点は、光熱変換層18を、高温感熱発色層17のみならず、中温感熱発色層15及び低温感熱発色層13のそれぞれに近接して配置した点である。この場合においては、近赤外レーザ光LNIRが中温感熱発色層15及び低温感熱発色層13に近接して配置された光熱変換層18に確実に到達できるように、より近赤外レーザ光LNIRの入射側に位置する他の光熱変換層18を一部透過するように、図2の場合の光熱変換層18よりもその厚さが薄く設定されている。
図17は、第3実施形態の記録媒体の説明図である。
図17(a)は、平面図、図17(b)は、図17(a)のA-A断面図である。
図18は、第4実施形態の記録媒体の説明図である。
第4実施形態の記録媒体10Cが上記各実施形態と異なる点は、保護/機能層19上にあるいは保護/機能層19と一体にレンチキュラーレンズ50を設けた点である。
第4実施形態の変形例の記録媒体10Dが第4実施形態と異なる点は、図19に示すように、レンチキュラーレンズ50の記録可能領域に光熱変換層18を設けることによりフルカラー画像を形成するように構成した点である。
そして、本第4実施形態及びその変形例によれば、記録媒体の機能性を向上できるともに、記録媒体の偽造を困難とし、記録媒体の真贋判定を容易とすることができる。
図20は、第5実施形態の記録媒体の断面図である。
本第5実施形態の記録媒体10Eが上記各実施形態と異なる点は、基材11の一部を透明部材で形成した透明基材60を設けた点である。
第5実施形態の変形例の記録媒体10Fが、図20に示した第5実施形態と異なる点は、保護/機能層19上にあるいは保護/機能層19と一体にレンチキュラーレンズ50を設けた点である。
以上の各実施形態は、記録媒体を単体として扱っていたが、本第6実施形態は、記録媒体と記録媒体を担持する担体(紙、プラスチック、金属、セラミックスなどのカード形状を有する部材)と、を備えたたカード状記録媒体の実施形態である。
図22は、第6実施形態のカード状記録媒体の説明図である。
図22(a)は、断面図、図22(b)は、平面図である。
ここで、図22(a)は、図22(b)の破線部分の断面図である。
このように、本第6実施形態によれば、記録媒体10は、担体70により担持されているため、堅牢性が向上し、長期にわたって信頼性の高い記録媒体とすることができる。
図23は、第6実施形態の第1変形例のカード状記録媒体の説明図である。
図23(a)は、断面図、図23(b)は、平面図である。
ここで、図23(a)は、図23(b)の破線部分の断面図である。
図24は、第6実施形態の第2変形例のカード状記録媒体の説明図である。
図24(a)は、第1の断面図、図24(b)は、平面図、図24(c)は、第2の断面図である。
ここで、図24(a)は、図24(b)の破線x部分の断面図、図24(c)は、図22(b)の破線y部分の断面図である。
図25は、第6実施形態の第3変形例のカード状記録媒体の説明図である。
本第6実施形態の第3変形例のカード状記録媒体71Cが第6実施形態と異なる点は、記録媒体10がヒンジ73及びICカードなどとして構成されたカードコア74を挟み込んだ2枚の担体70A、70Bに担持されている点である。
図26は、第6実施形態の第4変形例のカード状記録媒体の説明図である。
本第6実施形態の第4変形例のカード状記録媒体71Dが図25の第6実施形態の第3変形例と異なる点は、ヒンジ73に代えて、短いヒンジ73Aを設けた点である。
本第6実施形態の第4変形例によれば、第6実施形態の第3変形例の効果に加えて、カード状記録媒体の厚みを抑制して、綴じ込み枚数を増加させることができる。
以上の説明においては、発色層が2層~4層の場合について説明したが、5層以上の場合も同様に適用が可能である。
11 基材
12 光吸収発色層
13 低温感熱発色層
14 中間層
15 中温感熱発色層
16 中間層
17 高温感熱発色層
18 光熱変換層
19 保護/機能層
30 レーザ記録装置
31 レーザ発振器(光源)
32 ビームエキスパンダ(光学系)
33 第1方向スキャンミラー(光学系)
34 第1モータ
35 第1方向走査ユニット
37 第2方向スキャンミラー(光学系)
38 第2モータ
39 第2方向走査ユニット
40 集光レンズ(光学系)
41 ステージ
42 制御部
43 出力制御部
44 照射位置制御部
45 入射角度変更装置
51 出力制御ユニット
52 出力制御ユニット
52 制御部
70、70A、70B 担体
71、71A~71D カード状記録媒体
73、73A ヒンジ
74 カードコア
ARC フルカラー画像形成領域
ARM モノクロ画像形成領域
Claims (6)
- 基材と、
前記基材上に形成され所定の波長の記録光を吸収して発色する第1発色層と、
前記第1発色層よりも前記記録光の入射側に形成され、可視光及び前記記録光を透過するとともに、熱により発色する複数の第2発色層と、
各前記第2発色層に対応して 発色対象の前記第2発色層よりも前記記録光の入射側にそれぞれ形成され、可視光を透過するとともに、前記記録光を吸収して光熱変換を行い前記熱に変換する複数の光熱変換層と、を備え、
前記複数の前記第2発色層は、伝熱量を調整するための中間層を介して互いに離間して形成されるとともに、互いに発色閾値温度が異なっている、
記録媒体。 - 前記第1発色層は、モノクロ記録層を形成し、
前記第2発色層は、カラー記録層を形成している、
請求項1に記載の記録媒体。 - 前記第1発色層は、モノクロ記録層を形成し、
前記第2発色層は、カラー記録層を形成し、
前記第2発色層を少なくとも3層以上備え、前記第2発色層全体としてフルカラー記録層を形成している、
請求項1又は請求項2に記載の記録媒体。 - 基材と、
前記基材上に形成され所定の波長の記録光を吸収して発色する第1発色層と、
前記第1発色層よりも前記記録光の入射側に形成され、可視光及び前記記録光を透過するとともに、熱により発色する第2発色層と、
発色対象の前記第2発色層よりも前記記録光の入射側に形成され、可視光を透過するとともに、前記記録光を吸収して光熱変換を行い前記熱に変換する光熱変換層と、を備え、
前記第1発色層は、モノクロ記録層を形成し、
前記第2発色層は、カラー記録層を形成し、
前記第2発色層を少なくとも3層以上備え、前記第2発色層全体としてフルカラー記録層を形成し、
当該記録媒体の記録面は、モノクロ画像形成領域と、カラー画像形成領域と、を有し、
前記光熱変換層は、前記カラー画像形成領域に対応する位置に設けられている、
記録媒体。 - 前記第2発色層は、前記記録光及び可視光を透過する感熱発色層として構成されている、
請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の記録媒体。 - 基材と、前記基材上に形成され所定の波長の記録光を吸収して発色する第1発色層と、前記第1発色層よりも前記記録光の入射側に形成され、可視光及び前記記録光を透過するとともに、熱により発色する第2発色層と、発色対象の前記第2発色層よりも前記記録光の入射側に形成され、可視光を透過するとともに、前記記録光を吸収して光熱変換を行い前記熱に変換する光熱変換層と、を備えた 記録媒体に記録を行う記録装置であって、
前記記録光を出射する光源と、
前記記録光を前記記録媒体の記録面に導く光学系と、
前記記録媒体を任意の方向に傾けて前記記録光の入射角度を実効的に変更し、前記光熱変換層の背面側に位置する前記第1発色層に前記記録光を入射させる入射角度変更装置と、
を備えた記録装置。
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