JPH03292184A - 可逆性感熱媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、普通紙に記録する画像形成装置において、発
熱記録素子により画像が形成される可逆性感熱媒体に関
するものである。

（従来の技術） 従来、発熱記録素子を用いて感熱紙に記録する画像形成
装置は、画像形成に用いる発熱記録素子が低価格であり
、さらにプロセスがシンプルなため装置の価格も安い、
そこで、感熱紙に直接熱書込みを行う感熱記録方法を利
用するＦＡＸやプリンタに広く用いられている。

ところが、この感熱記録方法に使用される記録紙は、熱
により発色する特殊紙であって、記録の保存性に大きな
問題があった。

そこで、これを改善するために、インクを塗布したフィ
ルムを中間媒体として用い、発熱記録素子によりフィル
ム上のインクを溶融して記録紙に転写する感熱転写記録
方法が提案され、これも広くプリンタに応用されている
。

ところが、上記構成の画像形成装置においては、特殊な
記録紙を使用する必要があり、表面が平滑に処理された
ものでないとインクを記録紙に十分転写させることがで
きないため、発熱記録素子を用いて記録する装置には普
通紙を用いても記録できるものは存在しない。

一方、普通紙に記録する装置の代表的なものとして電子
写真記録方法があり、複写機やプリンタに広く用いられ
ている。また、これをプリンタ等に応用する場合、露光
手段にレーザと結倣光学系を組み合わせたもの、あるい
はＬＥＤアレイと結像光学系を組み合わせたものなどが
使用されているが、いずれもコストが高くなってしまう
。

すなわち、価格が安い装置の場合は普通紙に記録するこ
とができず、普通紙に記録することができるものは装置
の価格が高いといった問題があり、どちらも満たすこと
のできる装置を得ることができない。

そこで、上記従来の画像形成装置の問題点を解決して、
低価格でしかも普通紙への記録が可能な画像形成装置が
提供されている。

該画像形成装置においては、可逆性感熱媒体に発熱記録
素子を用いて熱書込みを行い、その後−様に帯電された
感光体に上記可逆性感熱媒体を重ね、それを全面露光し
て感光体上に静電潜像を形成しそれを現像してトナー像
を形成し、これを普通紙上に転写、定着するようになっ
ている（特開昭６１〜２５８８５３号公報、特公昭６１
−３０７９１号公報参照）。

また、このような画像形成装置に用いる可逆性感熱媒体
は、高分子薄膜の熱による光散乱性制御、すなわち高分
子中に分散１−た脂肪酸の相変化を利用するものにおい
ては、ポリエステルなどのポリマ又は樹脂からなるマト
リックス材にベヘン酸などの有機低分子物質を分散して
形成されている。

第３図は従来の可逆性感熱媒体の温度／光透通事関係図
である。

上記可逆性感熱媒体は温度によって透明状態と不透明状
態が可逆的に変化し、さらに常温でもその二形態を維持
することができる。

（ｉ）透明状態形成 最初、図中（Ａ）又は（Ｄ）の透過率を示していた可逆
性感熱媒体の温度を室温Ｔ１から上げてＴｏを超え、Ｔ
１の温度に達すると（＾）→（Ｂ）又は（Ｄ）→（Ｂ）
と透過率は変化する。その後Ｔ１から室温Ｔ、まで冷却
すると透過率は（Ｂ）→（Ｄ）となり透明状態に固定さ
れる。

（ｉｉ　）不透明状態形成 最初、（Ａ）又は（Ｄ）の透過率を示していた可逆性感
熱媒体の温度を上げていくと、Ｔ　ｏ　、Ｔ　＋を超え
る。そして、Ｔ２以上の温度に達すると、（Ａ）→（Ｂ
）→（Ｃ）又は（Ｄ）→（Ｂ）→（Ｃ）と透過率は変化
する。その後、Ｔ２から室／！Ｔ、Ｉまで冷却すると、
透過率は（Ｃ）→（Ａ）と変化し不透明状態に固定され
る。

これに対して高分子相溶−非相溶を利用した可逆性感熱
媒体には、フッ化ビニリデン系重合体とアクリル酸エス
テル系重合体を混合したものなどがある。

第４図は従来の他の可逆性感熱媒体の温度／光透通事関
係図である。

図において、書込み部を形成する場合、最初Ａ又はＣの
状態にある可逆性感熱媒体の温度を上げてＴｏを超えＴ
１にすると、該可逆性感熱媒体は状１１Ｂになり不透明
状態になる。その後、室温Ｔ８まで急冷すると、状態が
Ａとなって可逆性感熱媒体は不透明状態に維持される。

これに対してＡ又はＣの状態の可逆性感熱媒体の温度を
上げてＴ１にした後、室温Ｔ、まで徐冷すると状態はＢ
からＣに変化して透明状態になる。

すなわち、Ｔ１の温度の冷却速度を制御することにより
、透明状態Ｃと不透明状！Ｉ４Ａとを形成することがで
きる。

これらの可逆性感熱媒体を使用する際には、透明な支持
体上に可逆性感熱材料からなる感熱層か形成される。支
持体としては、−船釣に高分子フィルム、例えばポリエ
チレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビ
ニリデン、ポリビニルアルコール、ポリスチレン、ポリ
カーボネート、ポリエステル、ポリイミドなどが使用さ
れる。

さらに、感熱層の熱酸化や摩耗、可逆性感熱媒体の発熱
記録素子への付着を防止するために、上記感熱層上に保
護層が形成される。該保護層としては、ＳｉＯ２，Ｓｉ
Ｏ＋　ＭｇＯ，ＺｎＯ＋　ｒ＋ｏ！、　Ａｌ１０３＋　
ＴａｚＯＳなどの無機材料が使用される。

（発明が解決しようとする！ＩＮ） しかしながら、上記構成の可逆性感熱媒体は、ベルト状
に形成され、感光体と他のローラ間に張設した状態で使
用するため、柔軟性が求められ、また静電気力によって
表面にトナーを付着させてトナー像を形成するため、高
い絶縁性が求められしたがって、上記可逆性感熱媒体と
して高分子物質を使用することが望ましいが、上記可逆
性感熱媒体は定着プロセスにおいてトナーを溶融する際
に、発熱ロールにより１６０″Ｃ前後に加熱されるため
、溶融してしまう。

また、通常高分子物質の場合、摩耗しやすく、発熱記録
素子に付着しやすい。

本発明は、上記従来の可逆性感熱媒体の問題点を解決し
て、柔軟性、絶縁性を有するだけでなく、耐熱性が高く
定着プロセスを受けることができ、摩耗を受けにくく、
感光体に付着しにくく、かつ無色透明で十分な露光を行
うことができる可逆性感熱媒体を提供することを目的と
する。

（ｖ１題を解決するための手段） そのために、本発明の可逆性感熱媒体においては、高分
子フィルム上に可逆性感熱材料からなる感熱層を形成し
、該感熱層の上に含フッ素ポリベンゾオキサゾールで構
成される保護層が形成される。

上記可逆性感熱材料は、高分子中に分散した脂肪酸の相
変化を利用する系、高分子の相溶−非相溶を利用する系
のいずれのものも利用することができる。

（作用） 本発明によれば、上記のように高分子フィルム上に可逆
性感熱材料からなる感熱層を形成し、該感熱層の上に含
フッ素ポリベンゾオキサゾールで構成される保護層が形
成される。

上記含フッ素ポリベンゾオキサゾールの耐熱性は４００
℃以上と高く、耐久性も優れているため、定着プロセス
において使用しても溶融することがない。

また、高分子フィルムを使用しているため、柔軟性、絶
縁性が高く、感光体と他のローラ間に張設することが容
易で、しかも帯電することがない。

（実施例） 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳細
に説明する。

第１図は本発明の実施例を示す可逆性感熱媒体の断面図
である。

図において、２１は支持体である高分子フィルムである
。高分子フィルムとしては、透明性、耐熱性、柔軟性、
機械的強度が求められ、ポリエチレン、ポリプロピレン
、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルア
ルコール、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエス
テル、ボリイ逅ドなどが使用される。

２２は感熱層であり、高分子中に分散した脂肪酸の相変
化を利用する系、高分子の相溶−非相溶を利用する系の
いずれのものも使用することが可能である。

相変化を利用する系においては、高分子母材に脂肪酸を
分散させて形成される。高分子母材は透明性が良く、機
械的、熱的に安定でかつ製膜性の良い樹脂が好ましい、
このような高分子母材としては、ポリ塩化ビニル、塩化
ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル
−ビニルアルコール共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル
−マレイン酸共重合体、塩化ビニル−アクリレート共重
合体、ポリ塩化ビニリデン、塩化ビニリデン−塩化ビニ
ル共重合体、塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合
体、ポリエステル、ポリアミド、ポリアクリレート、ポ
リメタクリレート、アクリレート−メタクリレート共重
合体、シリコン樹脂、スチレン−ブタジェン共重合体な
どがあげられる。

これらは単独あるいは２種以上混合して使用される。

一方、脂肪酸は炭素数１０〜２４の飽和脂肪酸が好まし
い。具体的にはカプリン酸、ラウリン酸、ごリスチン酸
、バルミチン酸、ステアリン酸、アラキン酸、ベヘン酸
、リグノセリン酸などがある。

なお、脂肪酸と高分子母材の割合は重量比で１：０．５
〜１：ｌＯ程度が好ましい。高分子母材の比がこれ以下
になると、機械的強度が不十分になり、逆に高分子母材
の比がこれ以上になると透明状態と不透明状態のコント
ラストが不十分になってしまう。

また、相溶−非相溶を利用する系においては、ポリフッ
化ビニリデン−へキサフルオロアセトン共重合体とエチ
レン−酢酸ビニル共重合体との混合物、ポリフッ化ビニ
リデン−へキサフルオロアセトン共重合体とポリメタク
リル酸メチルとの混合物などを使用することができる。

２３は次の構造式で示される含フッ素ポリベンゾオキサ
ゾールからなる保護層であり、上記感熱層２２を熱的、
機械的（Ｉ耗等）に保護するため、また、発熱記録素子
に可逆性感熱媒体が付着するのを防ぐために設けられて
いる。

本発明の画像形成装置においては、フッ化ビニリデン−
へキサフルオロアセトン共重合体を５０重量部、ポリメ
チルメタクリル酸メチルを５０重量部メチルイソブチル
ケトンに溶解した溶液をポリエステルフィルム上にスピ
ンコーティングし、その後、乾燥したものを可逆性感熱
媒体としている。

本発明の画像形成装置に使用される可逆性感熱媒体の温
度／光透通事特性を第４図を使用して説明する。

図において、書込み部を形成する場合、最初に透明状態
Ｃ（透過率９２％）を示している可逆性感熱媒体をホッ
トプレート（全面発熱体に相当する）上で加熱して、Ｔ
　ｏ　（約２１０’Ｃ）を超え、Ｔ、（約２２０°Ｃ〉
に達すると、状態がＣ−Ｂと変化して不透明状態（透過
率１３％）になる。この場合、さらに３００″Ｃまで加
熱しても透過率はほとんど変化せず不透明状態のままで
ある。その後、可逆性感熱媒体を水中に浸漬し、Ｔ、か
ら室温Ｔ、まで急冷すると、状態がＢ−Ａと変化するが
不透明状態は維持される。

続いて、不透明状態Ａ（透過率１５％）を示していた可
逆性感熱媒体をホットプレート上で加熱して、Ｔｏ、Ｔ
１を超え更に３００℃になると状態がＡ→Ｂになる。こ
の時の透過率はほとんど変化しない。その後、可逆性感
熱媒体をホットプレート上から取り去り、Ｔ、から室温
ＴＩまで自然冷却すると、状態がＢからＣとなり透明状
態に変化する。

このように、温度ＴＩの状態Ｂから冷却速度を制御して
冷却することにより、透明状態Ｃと不透明状Ｊ３ｊＡを
選択的に形成することができる。すなわち、急冷すれば
不透明状態が固定され、徐冷すれば透明状態に変化する
。

また、感熱紙の代わりに上記可逆性感熱媒体をワープロ
のサーマルプリンタ部に挿入して印字試験を行うと、サ
ーマルヘッドで印字された部分は、パルス状に加熱され
た後急速に冷却されるため、不透明に印字され書込み部
が形成される。

上記可逆性感熱媒体をホットプレート上で２２０°Ｃに
加熱し、その後ホットプレート上から取り去り自然冷却
すると、可逆性感熱媒体全体が透明になり、書込み部を
消去することができる。

また、上記印字試験を繰り返し１００回行った後、保護
層２３の表面とサーマルヘッドの表面を顕微鏡で観察す
ると、印字試験の前後においてほとんど変化はなく、保
護層２３の摩耗やサーマルヘッドへの付着は生じないこ
とが分かる。また、柔軟性を試験するため、種々の半径
の丸棒に可逆性感熱媒体を圧接させ、曲げ試験を行うと
、半径３０−の丸棒でも破断やクラックは生じないこと
が分かる。

このように含フッ素ポリベンゾオキサドールは、十分な
耐摩耗性と柔軟性を有している。

第２図は本発明の可逆性感熱媒体を使用したプリンタの
概略構成図である。

図において、１はドラム状に形成された感光体であり、
導電性支持体上に光導電層を設けて形成される。セレン
感光体、有機感光体などいずれのものも使用することが
できる。２は加圧ロール、３は発熱ロールである０発熱
ロール３は、金属製の中空部材にハロゲンランプを内蔵
したもの、あるいは金属面に直接発熱体を設けたものな
どを利用することができる。

４は上述した権威の可逆性感熱媒体であり、上記感光体
１と加圧ロール２間に掛けられる。５は発熱記録素子で
あり、サーマルヘッドと呼ばれている。６はプラテンロ
ールであり、可逆性感熱媒体４は上記発熱記録素子５と
プラテンロール６に挟まれて加圧される。

７は帯電手段であるコロナ帯電器であり、感光体１の表
面に対向して設けられる。帯電手段としては、このほか
にブラシ帯電器なども利用することができる。

８は全面露光手段である蛍光灯であり、感光体１に密着
して重ねられた可逆性感熱媒体４上に設けられる。全面
露光手段としては、蛍光灯のほかに光の強さが一様均一
な光源、例えばハロゲンランプ、ＬＥＤなどいずれのも
のも利用することができる。

現像手段は、現像ロール９上にトナーｌＯを吸着して搬
送し、現像するものであり、感光体１に密着して重ねら
れた可逆性感熱媒体４面上に設けられる。現像手段とし
ては、二成分磁気ブラシ現像器、−成分磁気ブラシ現像
器、−酸分非磁性現像器などいずれのものも利用するこ
とができる。

１１は記録紙であり、普通紙を利用することができる。

１２は定着クリーナであり、転写プロセスの後、可逆性
感熱媒体４に残留したトナーを除去する。１３は除電ブ
ラシであり、可逆性感熱媒体４が帯びた静電気を除去す
る。１４は除電ランプであり、感光体１の残留電荷を除
去する。１５は全面発熱体であり、可逆性感熱媒体４を
加熱徐冷し、消去状態（透明状Ｂ）にする。

次に、可逆性感熱媒体の感熱層として、フッ化ビニリデ
ン系重合体とアクリル酸エステル系重合体の混合物を使
用した画像形成装置の動作、作用について説明する。

感光体１、加圧ロール２、発熱ロール３及びプラテンロ
ール６が図示しない駆動手段により図示矢印方向に一定
周速度で回転すると、可逆性感熱媒体４は、感光体１、
加圧ロール２、発熱ロール３及びプラテンロール６によ
り図示矢印方向に移動する。

初めに、発熱記録素子５が用いられ可逆性感熱媒体４上
に画像信号に応じた熱書込みが行われる。

一方、感光体１はコロナ帯電器７を用いて一様均一に帯
電される。次に感光体１に可逆性感熱媒体４が密着して
重ねられ、可逆性感熱媒体４の上から全面露光手段８を
用いて全面に光が照射される。可逆性感熱媒体４の透過
率の差により形成される画像に応した光量が可逆性感熱
媒体４を透過し、感光体ｌに照射される。これにより、
感光体１に静電潜像が形成される。

現像プロセスでは、現像ロール９と可逆性感熱媒体４と
の空間に感光体ｌに形成された静電潜像に伴う電気力線
が可逆性感熱媒体４を貫通して発生する。現像ロール９
上の帯電したトナーｌＯは、静電気力により可逆性感熱
媒体４上に付着し、現像される。

転写・定着プロセスでは、記録紙１１が図示しない給紙
部より給紙及び送紙され、加圧ロール２と発熱ロール３
間に搬送される。ここで記録紙１１は可逆性感熱媒体４
上に重ねられる。そして、可逆性感熱媒体４上に形成さ
れたトナー倣は発熱ロール３の熱により加熱溶融される
。溶融したトナー１０は圧力により記録紙１１の繊維間
に浸透し、定着される。そして、定着された記録紙１１
は装置外へ搬送される。

一方、それまで透過率の差による書込み部と非書込み部
が存在する画像を保持していた可逆性感熱媒体４は、発
熱ロール３の熱により温度Ｔ０以上に加熱され、更に全
面発熱体１５によりＴ、近傍の温度に加熱される。そし
て、発熱記録素子５に至るまでに徐々に室温状態に冷却
され、元の透明状態に戻る。こうして、可逆性感熱媒体
４は画像が消去されて繰り返し利用される。

また、記録紙１１に転写した後の可逆性感熱媒体４上に
はわずかなトナーが残留する場合があるが、加圧ロール
３上で定着クリーナ１２を圧接することにより簡単に拭
き取ることができる。また、可逆性感熱媒体４上に静電
気を帯びることがあるが、可逆性感熱媒体４に接触させ
て設けた除電ブラシにより除去される。こうして、可逆
性感熱媒体４は画像の消去、清掃、除電されて繰り返し
利用される。

一方、感光体１は、現像プロセス後、可逆性感熱媒体４
と分離した後に除電ランプ１４により表面の残留電荷が
除去される。こうして、感光体１も繰り返し使用するこ
とができる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これ
らを本発明の範囲から排除するものではない。

例えば、本発明の可逆性感熱媒体は実施例に示したプリ
ンタ以外に発熱記録素子を用いて可逆性感熱媒体上に画
像を形成し、その画像を感光体を用いてトナーにより可
視化する表示装置などに応用することができる。

（発明の効果） 以上、詳細に説明したように本発明によれば、高分子フ
ィルム上に可逆性感熱材料からなる感熱層を形成し、該
感熱層の上に含フッ素ポリベンゾオキサゾールで構成さ
れる保護層を形成したので、耐熱性がよく、耐久性に優
れた可逆性感熱媒体を提供することができる。さらに含
フッ素ポリベンゾオキサゾールは絶縁性が高く、かつ透
明度が高いため、画像品質が良好となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す可逆性感熱媒体の断面図
、第２図は本発明の可逆性感熱媒体を使用したプリンタ
の概略構成図、第３図は従来の可逆性悪熱媒体の温度／
光透通事関係図、第４図は従来の他の可逆性感熱媒体の
温度／光透通事関係図である。 １・・・感光体、２・・・加圧ロール、３・・・発熱ロ
ール、４・・・可逆性感熱媒体、５・・・発熱記録素子
、７・・・コロナ帯電器、１０・・・トナー、１３・・
・除電ブラシ、１５・・・全面発熱体、２１・・・高分
子フィルム、２２・・・感熱層、２３・・・保護層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （ａ）高分子フィルム上に可逆性感熱材料からなる感熱
   層を形成し、 （ｂ）該感熱層の上に含フッ素ポリベンゾオキサゾール
   で構成される保護層を形成したことを特徴とする可逆性
   感熱媒体。