JPH0387293A - 記録・消去方法及びこの方法に適用される記録媒体 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、目視可能な情報を高速で印字記録し、又は
消去する記録・消去方法、並びにその方法により目視的
情報を記録及び消去することができる記録媒体に関する
。

（従来の技術及び発明が解決しようとする課題） 駅務改札機として、切符の裏面に設けられた磁気記録膜
に乗車駅を記録し、降車駅でそれを磁気的に読取る方式
の自動改札機が既に実用化されている。

一方、近時、プリペイドカードの発達により、上述の自
動改札機の発展型が実用化の前段階にある。

すなわち、この種の自動改札機においては、客が予め磁
気記録膜に記録された金額のプリペイドカートを購入し
、電車等に乗降するに際してこのプリペイドカードを改
札機に通す度に、カード購入金額又は残額から乗車した
区間の料金に相当する額が差引かれて、カードに磁気的
に記録されると同時に、乗車駅及び降車駅、並びに料金
等がカード表面に印字記録される。

しかしながら、このような自動改札装置は、カードを入
れてから取出すまでに１．５乃至３秒間程度という比較
的長い処理時間を要するという欠点がある。このため、
大勢の客を順次改札する場合には駅員が切符を目視する
ほうが速く、自動改札の利点を十分に生かすことができ
ない。

このように自動改札機において処理時間が長い理由は、
印字記録に長時間を要するからである。

印字方式としては、従来よりサーマル方式が実用化され
ているが、この方式では、カードの表面に設けられた低
融点金属膜をサーマルヘッドにより加熱して加熱部分を
破壊消失させ、その下地の層の色を出現させて印字する
。

第３図は、この方式を用いた従来のプリペイドカードの
一般的な層構成を示す図である。カード基材１０上に磁
気記録層１１及び磁気記録層を隠蔽する白色層が積項さ
れ、この白色層上に低融点金属層１３及び表面保護層１
４が積層されている。

そして、低融点金属層１３を熱的に破壊して白色層１２
を露出させて印字を行なう。

ここで使用される低融点金属としてはＳｎ等が用いられ
ているが、その感熱破壊温度は３００℃と高く、印字に
際してサーマルヘッドが必要とするエネルギは１．５ｍ
ジュールと高い。このため、前述したように印字に長時
間を必要とする。つまり、磁気的な書込み及び読取りは
２ｍ／秒の搬送速度で行なえるのに対し、印字は４０同
／秒でしか行なえないため、磁気的書込み及び読取りの
後、印字する際にカードの搬送速度を減速せざるを得す
、そのために無駄な時間を必要とするのである。

印字速度を高速化する方法としては、サーマルヘッドの
高出力化が考えられるが、ヘッドの０Ｎ１０ＦＦ時の発
熱・急冷の繰返しゃ、熱履歴等を考慮すると、出力には
限界がある。また、低融点金属膜１３の高感度化も考え
られるが、耐熱酸化性や、耐環境性を考慮すると未だ実
用的な材料がない。

一方、感熱印字以外の印字方式として、レーザビームを
照射して印字する方法が考えられる。この場合に、レー
ザ源として市販の半導体レーザを使用しなければならな
い。しかりながら、前述した記録に必要なエネルギであ
る１、５ｍジュールをレーザ出力に換算すると、ＩＷ以
上になってしまい、半導体レーザの最大出力である５０
ｍＷよりも著しく大きく、印字記録のためのエネルギが
全く不足しているという不具合がある。

他方、前述した低融点金属を熱的に破壊して記録する方
式では、当然のことながら同じ部分に再書き込みするこ
とが原理的に不可能である。従って、カードの記録面は
、例えば１回の乗車と降車とで１行の情報を記録すると
、１枚のカードは約２０行しか書き込めないから、２０
回しか使用できないという不都合がある。

このような不都合がない消去可能な記録方式は、マイコ
ンのデイスプレィ等で代表されるように、各種フラット
パネル型電子デイスプレィが製品化されているが、駅務
機器で代表されるような安価なカードに使用するには高
価過ぎるとおいう問題がある。

更に、フォトクロミック材料を利用して光照射による発
色及び消色で記録・消去を行う方式も提案されているが
、発色した記録状態であっても、太陽光に晒されると消
色して情報が消えてしまい、未だ現実のものとはなって
いない。

この発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって
、感熱印字でありながら、高感度で高速印字が可能であ
り、かつ消去が可能な記録・消去方法及びこの方法を用
いた記録媒体を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明に係る記録・消去方法は、サーマルヘッドを用
いて感熱記録媒体に感熱記録を行なう記録方法であって
、前記記録媒体は加熱されることにより一の結晶相と他
の結晶相との間で参目変化するものであり、この記録媒
体の所定部位を到達温度が異なる少なくとも２つのサー
マルヘッドにより加熱し、その加熱部分を一の結晶相と
他の結晶相との間で相変化させて加熱部分の光学的特性
を変化させることにより印字記録及び消去を行うことを
特徴とする。

また、この発明に係る記録媒体は、基板と、加熱により
相異なる結晶相の間で可逆的に相変化する相変化記録層
とを有し、前記相変化記録層は、少なくとも２つの異な
る温度で加熱されることにより加熱部分に目視的情報が
印字記録及び消去されることを特徴とする。

（作用） この発明によれば、記録層を加熱することにより結晶−
結晶間で相変化させて感熱印字記録及び消去を行なう。

この場合に、相によって色調が変化し、環１１率及び透
過率等の光学的特性が異なるので、印字記録された情報
を目視で認識することができるし、更にこの情報を消去
することができる。このようにｔ０変化に伴う色調変化
を利用する場合には、低エネルギでしかも高速で印字記
録及び消去することができる。

（実施例） 以下、添付図面を参照して、この発明の実施例について
具体的に説明する。この実施例においては、この発明を
プリペイドカードに応用した例について説明する。第１
図はこの実施例に係るカードの層構成を示す図である。

このカードは、基板２０上に、磁気記録層２１、磁気記
録層２１を隠蔽する白色層２２、熱的及び化学的に安定
な誘電体保護層２３、相変化記録層２４、誘電体保護層
２５、並びに有機系保護層２６を順次積層して構成され
ている。

相変化記録層２４は異なる結晶相間で可逆的に相変化し
得る材料で形成されており、例えばＡｇとＺｎとを主成
分としている。すなわち、従来の感熱破壊型の低融点金
属膜と異なり、基本的に熱破壊により穴を形成しないで
印字記録を行うものである。

ところで、Ａｇ、Ｚｎを主成分とする合金箔は、日本金
属学会報　第２５巻８号（１９８６）によれば、Ａｇ−
５０原子％Ｚｎ合金箔は、熱処理条件を選択すると、第
４図に示すような分光反射率を示す鮮やかなピンク色と
銀白色とに可逆的に変化する。銀白色の反身１率は、波
長が短くなるに従い徐々に低下するのに対し、ピンク色
は６００　ｒｖ以下に大きな吸収を持つ。そのため、２
つの色調の反射率の大小は６００　ｎｉ面前後逆転する
。ピンク色はき金箔を約５６０に以上から水冷すること
により得られ、それを４１０乃至５５０にで加熱後徐冷
すると銀白色に変化する。以上の熱処理を繰り返すと合
金の色調は可逆的に変化する。このように、光記録合金
は、ある温度以上で加熱急冷した状態と、その温度以下
で加熱徐冷した状態とで異なった色調を示す。従って、
局部的な熱処理をすれば室温において、１つの合金で２
つの色調をきょぞんさせることができる。

この色調変化は、熱処理による合金中の相変化に起因す
る。第５図は、ピンク色（６７３Ｋから水冷）にしたＡ
ｇ−５０原子９６Ｚ　ｎ合金箔を各温度で時効した際に
Ｘ線回折で同定された相と色調との対応を示す図である
。色調は、第４図の分光反射率においてピンク色と銀白
色との差が顕著な、（ａ）７００ｎａ＋及び（ｂ）５０
０ｎｍでの反射率で示している。ピンク色の合金はＣｓ
Ｃ１型規則構造を持つβ′相に対応する。β′相は約４
１０に以上で時効すると六方晶構造を持つζ平衡相に）
目安化し、それに対応して７００　ｒ＋ａ＋の反射率は
減少し、５００ｎｉの反射率は増加する。この反射率の
変化はピンク色から銀白色への変化である。すなわち、
銀白色はζ相に対応する。更に高温の５６０に付近での
時効では、ζ相から再びβ′相に変化し、それに伴い反
射率もかなり再現性良く最初のピンク色に戻る。

なお、β′相は、この合金組成の５５０に以上に６在す
るβ平衡相（ｂ　ｃ　ｃ　ｔｌ造）が急冷されて得られ
る規ｌｌ相である。従って、銀白色からピンク色への色
調の変化過程は、ζ）目が加熱時にβ相になり、急冷さ
れてβ′相に変化する規則−不規ｌり変態に律速される
。

本実施例では、例えば、上述の４１０に（１７３℃）以
上、５６０Ｋ　（２８７℃）以下の昇温時における銀白
色ζ相と、５６０に以上の昇温時におけるピンク色β′
相とをサーマルヘッドにより可逆的に変化させて印字記
録及び消去を行Ａｇ−Ｚｎ記録層の相変化に伴う可逆的
な色調変化を利用した記録・消去では、溶融する場合よ
りも相変化速度が大きく、組成を適切に選択することに
より熱的相変化を１μ５１３８という高速で行うことが
でき、極めて高速の印字が可能となる。

なお、記録層２４の厚みは、５０入乃至５μｍが適当で
ある。この範囲よりも薄いと銀白色とピンク色との間の
色調変化が不明確となり、厚いとサーマルヘッドの印字
の感度が悪くなる。

誘電体保護層２３．２５は、相変化記録層２４がサーマ
ルヘッドにより相変化する際に、記録層２４が変形する
ことを防止する機能を有している。

また、これら保護層を熱伝導率の大きい材料で形成する
とサーマルヘッドによる熱的印字の際に記録層２４へ効
率良く熱を伝えることができ、低エネルギでの印字が可
能となる。これら保護層２３゜２５を構成する材料とし
ては、５ｆ０２．ＺｎＳ。

Ｚ　ｒｏ２．Ｔ　ｉ　０２　、Ｔａ２０５　＋　アモル
ファスＳｉ、ＣｅＯ２，Ｓｉ３　Ｎａ、Ａｌ１０３１Ｍ
ｇ０等を好適に用いることができ、その厚みは１００λ
〜５０００人が適当である。この範囲よりも薄いと変形
防止効果がなくなり、厚いとヘッドの熱が有効に伝わら
なくなる。

なお、これら保護層２３．２５は形成することが好まし
いが、省略することもできる。

基板２０．磁気記録層２１、白色層２２及び有機系保護
層２６は、基本的に従来の感熱印字と磁気記録とを併用
するタイプのカードと同様の材料を用いることができる
。

基板２０としては、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデ
ン、ナイロン、セルロースジアセテート、エチレンビニ
ルアセテート、セルロールトリアセテート、ポリスチレ
ン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリイミド、ポリ
メチルメタクリレート、ポリアクリレート、ポリウレタ
ン、アイオノマーポリカーボネート等のプラスチック材
料や、動、アルミニウム等の金属、紙、含浸紙等を中独
で、あるいはこれらを組合わせた複合体として用いるこ
とができる。

白色層２２としては、反射率が高く、耐光性、耐熱性に
優れた顔料若しくは染料を、含フッ素系樹脂又は含珪素
樹脂に混練してなるインキ組成物、又はエチレンセルロ
ール、エチルヒドロキシンセルロース、セルロールアセ
テートプロピオネート、酢酸セルロール等のセルロール
誘導体、ポリスチレン、ポリ−α−メチルスチレン等の
スチレン樹脂、若しくはスチレン共重合樹脂、ポリメタ
クリル酸メチル、ポリメタクリル酸エチル、ポリメタク
リル酸ブチル等のアクリル樹脂若しくはメタクリル酸樹
脂の単独あるいは共重合樹脂に混練してなるインキ組成
物、又はロジン、ロジン変成フェノール樹脂、ポリ酢酸
ビニル樹脂、クマロン樹脂、ビニルトルエン樹脂、塩化
ビニル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ビ
ニルブチラード樹脂、ブチラード樹脂等に混練してなる
インキ組成物、あるいは、上記の樹脂にフッ素樹脂及び
珪素樹脂を混練させたインキ組成物に、可塑剤、安定剤
、ワックス、乾燥剤、硬化剤、増粘剤、分散剤等を添加
した後、溶剤又は希釈剤で十分に混練して作成したイン
キを用いて、印刷又は塗布により、厚み１〜２０μｍに
形成される。

なお、この白色層２２は、磁気記録層２１の色が相変化
型記録層２４を透過して相変化記録層２４の色調変化が
識別できなくなることを防止するために設けられたもの
であり、相変化記録層２４が十分に厚く、その相変化に
伴う色調変化を明確に確認することができる場合には、
省略することもできる。

表面の保護層２６は、白色層に用いられる樹脂に、更に
フッ素系樹脂、珪素系樹脂を混入させた樹脂を使用し、
印刷又は塗布により０．５〜１０μｍの厚みに形成され
る。

磁気記録１層２１は、一般に磁気記録層として用いられ
ているものであれば、どのような材料でも使用すること
ができる。

次に、このようなカードに印字記録及び磁気記録を行い
、磁気記録を読取る自動改札機について説明する。第２
図はこの実施例のカードを適用する自動改札機を示す概
略構成図である。改札機本体３１には、カード人口３２
とカード取出し口３３が形成されており、これら人口３
２と取出し口３３との間はカード搬送路３４となってい
る。

本体３１は、その内部に搬送路３４に沿って、人口３２
側から搬送部３５、磁気記録／再生部３６、及び印字部
３７を有しており、搬送部３５においては第１のベルト
駆動機構３８、磁気記録７／再生部３６においては第２
のベルト駆動機構３９、印字部３７においては第３のベ
ルト搬送機構４０により搬送されるようになっている。

搬送部３５においては、第１のベルト機構３８により、
人口３２から挿入されたカードを磁気記録／再生部３６
へ搬送する。

磁気記録／再生部３６は、それ自体公知の読取り用磁気
ヘッド４１及び書込み用磁気ヘッド４２を有しており、
先ず読取り用磁気ヘッド４１によリカードに磁気的に記
録されている残金や乗車駅の情報を読取り、次に書込み
ヘッド４２により乗車駅であれば乗車駅の駅名を、降車
駅であれば降駅の駅名と区間料金を差引いた残金の情報
を書込む。また、この磁気記録／再生部３６は書込みヘ
ッド４２の下流側にパンチ装置４３を備えており、この
パンチ装置４３により、カードに残金の目安の金額に対
応する部分をパンチングして穴をあける。

磁気記録／再生部３６での処理が終了した後のカードは
、印字部３７に搬送される。印字部３７は、それ自体公
知の情報消去用サーマルヘッド４４と書き込み用サーマ
ルヘッド４５とを備えており、サーマルヘッド４４によ
り従前の記録情報を消去し、サーマルヘッド４５により
客が目視により自分が乗降した駅名や料金等を確認する
ための情報を印字する。

その後、カードが取出し口３３に搬送され、カードが取
出される。

この場合に、カードの印字記録を前述したように熱的相
変化タイプとしたから、印字部３７における処理時間を
短（することができ、全体の処理時間が著しく短縮され
る。

次に、この発明の試験例について説明する。

基板２０として、厚さ１８８μ　のポリエチレンテレフ
タレートを用い、基板２０上に一般的なフェライト系磁
性材料からなる磁気記録層２１を１８μｍの厚みで形成
した後、その上に、テトラフルオロエチレンパウダー５
部、ウレタン樹脂２０部、イソシアネート硬化剤１部、
顔料１０部、メチルエチルケトン３０部、トルエン３０
部を混合した液を３μｍの厚みで塗布して白色層２２を
形成した。次いで、真空スパッタリング法により、誘電
体層２３、相変化記録層２４、誘電体保護層２５を順次
形成した。

誘電体保護層２３．２５としては、Ａｌ２Ｏ３を用い、
約１０００人の厚みで形成した。また、相変化記８層２
４としては、Ａｇ、。Ｚ　ｎ　、ｏを用い、約５０００
Åの厚みで形成した。

先ス、消去用サーマルヘッド４４を１５０乃至１６０℃
に加熱することにより、このＡｇｓ。

Ｚ　ｎ　５ｏ記録層すなわちカード面の記録領域を全面
に互って銀白色に変化させた。次いで、書き込み用サー
マルヘッド４５を２９０’Ｃに加熱することにより、銀
白色のバックグラウンドに対して加熱した部分のみを選
択的にピンク色の文字にして可視化することができた。

消去用ヘッドと書き込み用ヘッドとで加熱温度を逆転さ
せれば、ピンクのバックグラウンド面に銀白色の文字を
印字できることは言うまでもない。

なお、ここではＡ　ｇ　ｓｏＺ　ｎ　ｓｏの組成で相変
化記録層を形成したが、これに限ることはない。組成に
応じて、β′相とζ相との間の相変化温度が変化するだ
けである。

１０００入のＡｌ２Ｏ，誘電体保護層２５まで底膜が終
了した後、その上に保護層２６を形成した。保護層２６
としては、テトラフルオロエチレンパウダー１０部、ポ
リビニルブチラール樹脂１０部、湿気硬化型ウレタン樹
脂１０部、メチルエチルケトン３０部、トルエン３０部
を混合した液を用い、２μｍの厚みで塗布した。このよ
うにして第１図に示す層構成のカードを作成した。

このように構成されたカードを第２図に示す自動改札機
を用いて、印字部３７におけるカードの搬送速度を変化
させて印字実験を試みた。

なお、磁気読取りヘッド４１及び磁気書込みヘッド４２
におけるカードの搬送速度は従来どおり２ｍ／秒とした
。また、印字部３７の消去用サーマルヘッド４４つとし
ては１．０ｍジュールのものを用い、書き込み用サーマ
ルヘッド４５としては１．４ｍジュールのものを用いた
。

印字部３７におけるカードの搬送速度を従来の４　Ｏｎ
＋ｍ／秒から、１００　ａｒｍ／秒、２０ｃ＋ｇ／秒、
５０ｅｎ＋／秒、及び１ｍ／秒と変化させて印字実験を
行なったところ、５０　ｅ＋ｇ／秒までは鮮明な印字画
像が得られた。１ｍ／秒では感度不足により掠れた画像
となった。すなわち、印字部３７での搬送速度を従来の
４′Ｏａ＋ｉ／秒から５０ｃｍ／秒まで上昇できること
が確認された。これにより、自動改札機における処理時
間が従来の１．５〜３秒から０．５秒まで著しく短縮さ
れた。従って、このようなカード及び改札機を用いるこ
とにより、大勢の客が自動改札機のところで詰まること
なく、スムーズに通ることが可能となる。

一方、駅名等を一度ピンク印字したカードを再度投入口
３２より投入して、別の駅名等を再書き込みする試験も
行った。この試験は、搬送速度を２０　ｃ＋ａ／秒とし
、１０００個の異なる駅名を次々に消去・再書き込みす
ることにより行った。その結果、少なくとも８００回目
程度までは前の印字情報が残ることなく、新しい情報が
書き込まれていた。このように、記録・消去の繰り返し
回数を多くすることができるため、プリペイドカードの
ような比較的使用回数が少ないもののみならず、定期券
のような使用回数が多いものにも適用できるという大き
な利点を得ることができる。

なお、上記実施例では誘電体層２３．２５を設けたが、
白色層２２及び保護層２６が熱的に安定な材料を用いた
場合には、誘電体層２３．２５の少なくとも一方を省略
することができる。

［発明の効果］ この発明によれば、異なる結晶間で可逆的に相変化する
相変化記録層を用い、この記録層を熱的に相変化させる
ことにより印字記録を行なうようにしたので、消去が可
能であり、しかも印字速度を従来よりも著しく大きくす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例としてのカードの層構成を示
す断面図、第２図は第１図のカードを適用する自動改札
機を示す概略構成図、第３図は従来のカードの層構成を
示す断面図、第４図はた際の現出する相と色調との関係
を示す図である。 ２０；基板、２１；磁気記録層、２２；白色層、２３．
２５，２６；保護層、２４；相変化記録層。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）サーマルヘッドを用いて感熱記録媒体に感熱記録
   を行なう記録方法であって、前記記録媒体は加熱される
   ことにより一の結晶相と他の結晶相との間で相変化する
   ものであり、この記録媒体の所定部位を到達温度が異な
   る少なくとも２つのサーマルヘッドにより加熱し、その
   加熱部分を一の結晶相と他の結晶相との間で相変化させ
   て加熱部分の光学的特性を変化させることにより印字記
   録及び消去を行うことを特徴とする記録・消去方法。
2. （２）基板と、加熱により相異なる結晶相の間で可逆的
   に相変化する相変化記録層とを有し、前記相変化記録層
   は、少なくとも２つの異なる温度で加熱されることによ
   り加熱部分に目視的情報が印字記録及び消去されること
   を特徴とする記録媒体。