JPH05330200A - 熱可逆性記録媒体の可視記録方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 熱可逆性記録媒体を透明状態になるように予
め加熱し、この透明状態の熱可逆性記録媒体に発熱素子
１０を当接させて半透明状態になるように熱エネルギー
を印加する際、その熱エネルギーが、熱可逆性記録媒体
の熱可逆特性を破壊しない温度になるように前記発熱素
子１０の駆動電圧Ｖ_p または駆動時間を定め、かつ前記
発熱素子１０をＰＷＭ回路２９を利用したパルス幅変調
により駆動する。 【効果】 単純な回路により記録媒体に良好な記録を行
うことが可能で、しかも記録媒体への熱の影響を抑制し
て長寿命化を図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱可逆性記録媒体に発
熱素子から熱エネルギーを印加して所定の情報を可視的
に記録する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】テレホンカード，オレンジカード等の料
金前払いのプリペイドカードや、身分証明書，キャッシ
ュカード，クレジットカード，定期券，許可証明書等の
各種のカードにおいて、過去の利用状況や現在の利用状
況を示す情報の記録には、磁気ストライプを記録媒体と
する磁気記録，ＩＣを記録媒体とするデジタル記録，感
熱紙を記録媒体とする感熱記録，及び普通紙等を記録媒
体とする一般的な印刷記録等の技術が用いられてきた。

【０００３】しかし、磁気記録やデジタル記録では、利
用状況を示すその記録情報を利用者が目視で確認できな
いため、利便性に欠けるという欠点を有している。一
方、感熱記録や印刷記録の場合は、通常記録の消去はで
きないため、記録する情報量が多くなるとカード内の限
られた面積の中では記録文字が小さくなったり、情報の
簡略化で記録が判りずらくなったりする欠点がある。

【０００４】また、各種のカード化システムが生活の中
に浸透してきた現在、資源，環境問題等から、カードの
リサイクル化が求められるようになってきており、従っ
て、記録の書き換えができない感熱記録や印刷記録で
は、カードのリサイクル化の要求に応えられないという
欠点もある。そこで、これらに対する方策として可視的
な情報の書き換えが可能な記録媒体をカードに利用する
ことが提案されており、特に加熱によって情報の書き換
えが可能な所謂熱可逆性記録媒体（以下、記録媒体とい
う）は、媒体自体の取扱いが簡便であることや、従来の
熱記録技術の応用によって比較的簡単に記録装置を実現
できる等の利点があることから様々な検討がなされてい
る。

【０００５】この種の記録媒体の代表的なものとして
は、高分子／低分子複合タイプの記録媒体が知られてお
り、この記録媒体は有機低分子物質を高分子物質中に分
散させたもので、加熱温度に対する感度が比較的高い等
の特徴をもっている。また、この記録媒体は熱履歴によ
り透明度が変化する性質を有するので、例えばサーマル
ヘッド等の発熱素子により記録すべき部分の熱履歴を他
の部分と異ならせ、透明度に差をつけることにより表示
を行わせることができる。

【０００６】図５は当該記録媒体の温度に対する透明度
変化のヒステリシス特性を示した図で、横軸の温度，縦
軸を光の透過率として、ここでは模式的なヒステリシス
曲線として示している。この図から分かるように記録媒
体は室温をＴ_R （第１の温度）とすると、Ｔ_R〜Ｔ_O の
温度では最大不透明度の白濁不透明状態（Ａ：第１の状
態）にあるが、Ｔ₁ （第２の温度）〜Ｔ₂ （第３の温
度）間の温度に加熱すると透明状態（Ｂ：第２の状態）
になり、この状態でＴ_O 〜Ｔ_R の温度に戻しても透明状
態（Ｂ）が保たれる。

【０００７】そして、温度を増加すると透明度が透明状
態（Ｂ）から変わり、Ｔ₃ 以上の温度（第４の温度）に
加熱すると最大透明度と最大不透明度との中間の半透明
状態（Ｃ：第２の状態）になる。再びこの温度を下げて
くると、今度は透明状態（Ｂ）にならず、最大不透明度
つまり最初の白濁不透明状態（Ａ）に戻る。

【０００８】このようにして１サイクルの熱履歴を終了
する熱可逆特性を有している。この特性を利用して、予
め当該記録媒体全体を透明状態（Ｂ）に加熱し、そして
サーマルヘッド等の発熱素子により記録のための熱エネ
ルギーを印加し、この熱を印加した部分を白濁不透明状
態（Ａ）にすることで、これを文字や数字等の可視画像
として表示することが可能となる。

【０００９】図６はこのような記録媒体の大略的な構成
例を示す側断面図で、例えば透明なポリエステルフィル
ムによる下地層１上に、接合層２を介して熱可逆性を有
する記録表示層３を形成し、更にこの記録表示層３を保
護するために、接合層４を介してオーバコート層５を設
けた構造となっている。ここで記録表示層３は、例えば
ポリエステルを初めとするポリマーまたは樹脂による高
分子物質３ａと、飽和カルボン酸の有機低分子物質３ｂ
を溶解した溶液を接合層２上に塗布し、百数十度の熱風
で加熱，乾燥することによって形成されるもので、その
加熱，乾燥の際に有機低分子物質５が析出して、高分子
物質３ａ中に有機低分子物質３ｂが粒子として分散され
た状態になる。

【００１０】図７はこのような記録媒体に熱を印加して
所望の文字，数字等の画像を形成する記録装置を示す回
路構成図で、ここでは従来からあるファクシミリ等に用
いられるライン型サーマルヘッドを一例として示してい
る。この記録装置は、複数並設された発熱素子１０及び
その駆動回路としてのＩＣチップ１１を図示しない基板
上に搭載しており、このＩＣチップ１１はシフトレジス
タ１２，ラッチ１３，及びドライバ１４等から構成され
ている。

【００１１】１５は前記各発熱素子１０に接続された電
源、１６はシフトレジスタ１２の転送クロック用入力端
子、１７はシフトレジスタ１２の記録データ用入力端
子、１８はラッチ１３のラッチ信号用入力端子、１９は
ドライバ１４のストローブ信号用入力端子、２０はシフ
トレジスタ１２に蓄積されたデータの放出端子、２１は
ロジック電源端子、２２はグランド端子である。

【００１２】この構成において、入力端子１６からの転
送クロックによって入力端子１７からシフトレジスタ１
２に転送された記録データは、入力端子１８からのラッ
チ信号によってラッチ１３に出力され、記録はこのラッ
チ１３中に蓄積されたデータに応じて各発熱素子１０を
発熱させることにより行われる。各発熱素子１０へのパ
ルス通電駆動時間は入力端子１９からのストローブ信号
によって制御され、このストローブ信号により前記記録
データに対応したドライバ１４が駆動されて電源１５に
接続された発熱素子１０に電圧が印加され、これにより
発熱素子１０が発熱する。

【００１３】一般に感熱記録方式では、発熱素子を記録
媒体にある押し付け圧力でつき当てて全面が一様に接触
するように調整し、これにより発熱素子で発生した熱を
記録媒体に効率よく伝達させて高精細で均一な記録性能
が得られるようにしている。従って、前記図６に示した
記録媒体に前記図７に示した記録装置により記録を行う
場合、前記発熱素子１０を記録媒体の表面に一様に接触
させ、この状態で発熱素子１０を発熱させて記録を行う
ことになる。

【００１４】この場合、発熱素子１０を記録媒体の表面
に一様に接触させた状態で、この発熱素子１０に電圧が
印加されると、発熱素子表面の急峻な温度上昇により、
記録媒体は急激に加熱され、各層は局部的な熱膨張を起
こす。前記図６から明らかなように、記録媒体は複数の
合成樹脂を積層し、各合成樹脂層は接合層で貼り合わせ
た構成であるため、急峻な加熱により各層で発生する熱
歪に差が生じることになる。

【００１５】図８はこの記録媒体における各層の熱歪の
差を説明するための断面図で、同図(a)は図６の断面図
に相当している。この図に見られるように、下地層１、
接合層２、記録表示層３、接合層４、及びオーバコート
層５の各層の熱膨張係数をそれぞれ、α₁ ，α₂ ，
α₃ ，α₄ ，α₅ とし、そして各層１〜５の縦弾性係数
をそれぞれＥ₁ ，Ｅ₂ ，Ｅ₃ ，Ｅ₄ ，Ｅ₅ として、各層
の温度が均一にＴ変化したと仮定する。

【００１６】この温度変化Ｔによる歪ε_T は、同図
（ｃ）に示したように各層１〜５の材質によって異な
り、それぞれα₁T, α₂T, α₃T, α₄T, 及びα₅Tと表す
ことができる。この熱歪によって記録媒体全体は材料力
学の教えるところによって変形し、同(b)図に示すよう
に、各層の厚み方向に対しその歪εは１次的に分布する
ことになる。

【００１７】この歪εは熱歪ε_T に弾性歪が加わった歪
であるから、記録媒体の各層１〜５に作用する弾性歪は
その差の（ε−ε_T ）となり、これに縦弾性係数を掛け
合わせて、結局、各層に作用する応力σは同(d)図のよ
うになる。この(d)図から明らかなように、応力σは各
層の厚み方向にわたって不連続に分布していることがわ
かる。

【００１８】以上の考察は、温度が記録媒体全体にわた
って、均一で準静的に変化した場合が仮定されている
が、実用においては、 ａ．記録媒体が局部的に加熱され、かつその加熱が時間
的に急峻であるため、各層１〜５の厚み方向にわたって
分布する熱応力は、オーバコート層１側が大きくなり、
かつ不連続的に複雑に分布することが想像される。 ｂ．そのため、記録媒体の各層１〜５の境界面における
機械的強度が、記録媒体の寿命等を決定する重要なファ
クタになると想像される。

【００１９】そして、 以上の急峻な加熱の繰り返し回
数が多くなると、 ｃ．記録装置の発熱素子１０により、加熱痕がオーバコ
ート層１の表面に発生して成長する。 ｄ．各層１〜５に発生した残留歪で記録媒体に曲がり
（カール）が発生して成長する。 ｅ．各層１〜５の境界面に発生する不連続な繰り返し応
力のために、各層１〜５に剥離が発生して成長する。

【００２０】現在、市場において入手できる記録媒体の
性質は、大略上述の通りである。一方、このような記録
媒体に前記図７で説明した記録装置を用いて記録を行う
と、次の現象をも生じることになる。図９は前記図７で
説明した記録装置で図６に示した記録媒体に記録を行っ
た時の要部側面図で、図中の６は記録媒体、２３は記録
装置である。

【００２１】前記したように記録時においては、記録装
置２３の発熱素子１０を記録媒体６にある押し付け圧力
でつき当てて、この発熱素子１０全面が一様に接触する
ように調整されているため、加熱により局部的に熱膨張
した部分６ａが、矢印Ｐ方向への記録媒体６の搬送によ
って発熱素子１０の発熱面から剪断力を受けることにな
る。

【００２２】そのため、記録媒体６上で加熱が始まる６
ｂの表面部分から加熱され、圧延／引延されて搬送方向
に移動し、加熱が終了する６ｃの表面部分にその材料が
集まることになり、これによって６ｂの部分が陥没する
と共に６ｃの部分は隆起することになり、このような物
理的変形は記録媒体６の表面から内部にまでおよび、前
記「ｅ」項で述べた剥離の発生を更に助長することにな
る。

【００２３】以上、従来より使用されている記録媒体６
と、この記録媒体への記録に適用される記録装置２３に
ついて述べてきたが、このような記録装置２３を利用し
て記録媒体６への画像の記録及びその消去の繰り返し回
数を可能な限り多くして、例えば少なくとも５００回以
上の繰り返しを可能にして、記録媒体６ひいてはこの記
録媒体６が設けられるカードの長寿命化を図るために
は、記録装置２３側における発熱素子１０の熱印加駆動
条件の適切な設定が必要となる。

【００２４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
技術において記録媒体の長寿命化を図るために発熱素子
の熱印加駆動条件を適切に設定するには、記録装置側に
ＤＣ・ＤＣコンバータ等の特別の電圧昇圧／降圧手段を
持たせて、複雑な専用回路で発熱素子を駆動させなけれ
ばならず、回路が複雑で高価になるという問題がある。

【００２５】本発明はこのような問題を解決するために
なされたもので、各種事務処理システムで利用されてい
る汎用電源電圧を使用でき、かつ記録装置側にＤＣ・Ｄ
Ｃコンバータ等の特別の電圧昇圧／降圧部を持たない汎
用的な単純な回路にて記録媒体に良好な記録を行うこと
が可能で、しかも記録媒体への熱の影響を抑制して長寿
命化を図ることが可能な記録媒体の記録方法を実現する
ことを目的とするものである。

【００２６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明は第１の温度で第１の状態にあり、第１の温
度より高い第２の温度で第１の状態と異なる第２の状態
となり、第２の状態で第１の温度に冷却または第２の温
度より高い第３の温度に加熱しても第２の状態を保ち、
かつ第２の状態で第３の温度より高い第４の温度に加熱
すると前記第１，第２の状態と異なる第３の状態とな
り、この第３の状態で第１の温度に冷却すると第１の状
態に戻る熱可逆特性を有する熱可逆性記録媒体を前記第
２の状態に予め加熱し、この第２の状態の熱可逆性記録
媒体に発熱素子を当接させ、この発熱素子により熱エネ
ルギーを前記熱可逆性記録媒体に局部的に印加すること
により加熱して、加熱した部分を第３の状態に変化させ
た後、熱可逆性記録媒体を第１の温度に冷却することに
より第１の状態の部分と第２の状態の部分との差による
可視画像の記録を行う熱可逆性記録媒体の可視記録方法
において、熱可逆性記録媒体を第３の状態にする際に発
熱素子から熱可逆性記録媒体に印加される熱エネルギー
が、熱可逆性記録媒体の熱可逆特性を破壊しない温度に
なるように前記発熱素子の駆動電圧または駆動時間を定
め、かつ前記発熱素子をパルス幅変調により駆動するこ
とを特徴とする。

【００２７】

【作用】このような構成を有する本発明は、熱可逆性記
録媒体を第３の状態にする際に発熱素子から熱可逆性記
録媒体に印加される熱エネルギーが、熱可逆性記録媒体
の熱可逆特性を破壊しない温度になるように前記発熱素
子の駆動電圧または駆動時間を定め、かつ前記発熱素子
をパルス幅変調により駆動するようにしているため、装
置の電源電圧として各種事務処理システムで利用されて
いる汎用電源電圧を使用でき、かつ記録装置側にＤＣ・
ＤＣコンバータ等の特別の電圧昇圧／降圧部を持たない
汎用的な単純な回路により記録媒体に良好な記録を行う
ことが可能で、しかも記録媒体への熱の影響を抑制して
長寿命化を図ることができる。

【００２８】

【実 施 例】以下に図面を参照して実施例を説明す
る。図１は本発明の記録方法に用いられる記録装置を示
す回路構成図である。図において１０は発熱素子、１１
はＩＣチップ、１２はシフトレジスタ、１３はラッチ、
１４はドライバ、１５は電源、１６はシフトレジスタ１
２の転送クロック用入力端子、１７〜１９は入力端子、
２０はシフトレジスタ１２に蓄積されたデータの放出端
子、２１はロジック電源端子、２２はグランド端子であ
り、これらは図７に示した従来のものと同一の構成要素
である。

【００２９】この構成において、入力端子１６からの転
送クロックによって入力端子１７からシフトレジスタ１
２に転送された記録データは、入力端子１８からのラッ
チ信号によってラッチ１３に出力され、記録はこのラッ
チ１３中に蓄積されたデータに応じて各発熱素子１０を
発熱させることにより行われること、更に各発熱素子１
０へのパルス通電駆動時間は入力端子１９からのストロ
ーブ信号によって制御され、このストローブ信号により
前記記録データに対応したドライバ１４が駆動されて電
源１５に接続された発熱素子１０に電圧が印加され、こ
れにより発熱素子１０が発熱することも同じであるが、
本実施例では前記電源１５の電圧Ｖ_P を記録媒体の特性
に対応した電圧すなわち記録媒体の熱可逆特性を破壊し
ない温度で記録媒体に熱エネルギーを印加できるように
発熱素子１０を駆動する電圧としている。

【００３０】前述の如く記録媒体は、その種類によって
特有の熱履歴の熱可逆特性を持っているので、その特性
を勘案した白濁不透明化／透明化、更には耐久性等の長
寿命化に適合した発熱素子１０の駆動を行うことが必要
である。本実施例はこの点を勘案して記録媒体の耐久性
や寿命を向上させるために以下の回路を付加している。

【００３１】すなわち２４は目標値設定回路で、前記記
録媒体の熱可逆特性に合わせて目標値が基準電圧として
設定されている。２５は前記発熱素子１０が形成されて
いる図示しない基板上に設けられたニッケル薄膜等によ
る温度検出センサで、この温度検出センサ２５は環境温
度を含めた発熱素子１０内の蓄熱が画像へおよぼす影響
を軽減するために用いられ、蓄熱による記録媒体の記録
表示層（図６参照）への「おびき」を防ぐことが可能に
なる。

【００３２】２６は温度／電圧変換回路、２７は比較
器、２８は増幅器、２９はパルス幅変調回路（ＰＵＬＳ
Ｅ ＷＩＤＴＨ ＭＯＤＵＬＡＴＩＯＮ回路であり、以
下、ＰＷＭ回路２９と記す）、３０は入力端子である。
この構成において温度センサ２５の出力は温度／電圧変
換回路２６によって電圧出力され、その値は比較器２７
において目標値設定回路２４の基準電圧から引き算され
る。

【００３３】この引き算の結果つまり比較器２７の出力
は増幅器２８で増幅され、パルス幅変調回路２９に送ら
れる。ＰＷＭ回路２９には前記増幅器２８からの信号の
他に、入力端子３０からＰＷＭイネーブル信号が与えら
れるものとなっており、このＰＷＭイネーブル信号が与
えられたとき、ＰＷＭ回路２９が動作して増幅器２８で
増幅された出力電圧に応じたパルス幅のデューティ・サ
イクルでストローブ信号を出力し、このストローブ信号
が入力端子１９からドライバ１４に入力されて発熱素子
１０がＰＷＭ駆動され、電源１５から電流が流れて発熱
する。

【００３４】尚、記録媒体の種類が変わった場合、前記
目標値設定回路２４の目標値を変更すれば、容易にその
記録媒体に対応した発熱素子１０のＰＷＭ駆動ができる
ことが明らかである。図２は前記図１の記録装置におけ
る発熱素子１０の駆動電圧と温度上昇の関係を示す波形
図である。

【００３５】前にも述べているように記録媒体は、その
種類によって特有の熱履歴を行う熱可逆特性を持ってい
るため、耐久性等の長寿命化に適合した発熱素子１０の
駆動を行う必要がある。この場合、その駆動電圧Ｖ_O と
パルス通電時間ｔ₀ の関係が重要であり、現在入手でき
る市販の記録媒体では、0.２ワット／ｄｏｔ〜0.４ワッ
ト／ｄｏｔの電力のもとで、1.５ミリ秒〜2.０ミリ秒程
度のパルス通電時間ｔ₀ で駆動すれば、ほぼ満足の行く
記録特性が得られる。

【００３６】同図(a)，(b)はこの特性を勘案し、前記図
７に示した従来の記録装置において、通電時間がｔ₀ の
ストローブ信号が入力端子１９からドライバ１４に入力
されたとき、前記発熱素子１０を定電圧で駆動した場合
の波形を示している。すなわち、この図では発熱素子１
０に電源１５の電圧Ｖ_O が通電時間ｔ₀ の間印加される
と、発熱素子１０は自己及び記録媒体の温度定数で決ま
る時間勾配で次第に温度が上昇し、時間ｔ₀ 後に温度が
Ｔ_O に達することが示されている。

【００３７】当然この形式でも、上述の印加電力／時間
の範疇で駆動する必要があり、電源電圧は１０ボルト前
後、時間は1.０ミリ秒〜2.０ミリ秒と小さな値に制限さ
れなければならない。従って、記録装置は記録媒体の駆
動条件に合わせて制限されたものとなり、異なった媒体
への応用性がなく、甚だ汎用性、利便性に欠けるものと
なるので、異なった媒体への応用性を得るにはＤＣ・Ｄ
Ｃコンバータ等の特別の電圧昇圧／降圧部や複雑な回路
を持つ必要がある。

【００３８】一方、本実施例に使用する記録装置は、前
記ＤＣ・ＤＣコンバータ等の特別の電圧昇圧／降圧部や
複雑な回路を持たず、各種事務処理システムで利用され
ている汎用電源電圧で動作するものである。このような
構造であるとシステムアップも簡単であり、従来からの
装置への適応性が一段と高まることになる。

【００３９】同図(c)，(d)は本実施例のＰＷＭ駆動によ
りパルス通電時間ｔ_W で、デューティが６・ｔ_W ／ｔ₀
のストローブ信号を入力して、電源１５の電圧Ｖ_P を発
熱素子１０に印加した場合の波形を示している。すなわ
ち、前記図１から明らかなように発熱素子１０を負荷と
して電圧Ｖ_P の電源１５に接続し、発熱素子１０及び記
録媒体の温度時定数を勘案した適宜な通電時間ｔ_W と、
デューティが６・ｔ_W ／ｔ_O のストローブ信号を加えて
いる。

【００４０】その結果、前記図２(a) (b)に 示した従来
の場合に比べて時間に急峻な温度上昇がｔ_W の時間継続
し、次にデューティで決まる時間（ｔ_P −ｔ_W ）通電が
止まって発熱素子１０の温度が下降する。このような発
熱素子１０の通電時間ｔ_W と通電停止時間ｔ_P −ｔ_W を
繰り返すことで、発熱素子１０が小刻みに昇温／降温を
繰り返す。

【００４１】本実施例の場合、合計６回の通電／通電停
止の繰り返しで、時間ｔ_O 後に所望の温度Ｔ_P に到達す
る。以上のことから、このＰＷＭ駆動による温度上昇
を、同図(d)に一点鎖線で示した定電圧駆動の場合の温
度上昇過程と、ほぼ同等にすることが可能であることが
明らかである。

【００４２】尚、本実施例の発熱素子１０の通電時間ｔ
_W と通電停止時間ｔ_P −ｔ_W 、及びデューティが６・ｔ
_W ／ｔ_O の設定は一例であって、記録すべき記録媒体の
熱可逆特性に合わせて、更に適宜に選定して駆動できる
ことは当然である。図３は本実施例において発熱素子１
０により記録媒体に印加する熱エネルギー（以下、印加
エネルギーと記す）の最大値を設定することを説明する
ための図であり、３次元座標で示すＤ_R ，Ｔ，及びＥ座
標は、それぞれ記録媒体の光の透過率，記録媒体の温
度，及び記録媒体への印加エネルギーを示している。

【００４３】ここで、Ｄ_R −Ｔは図５に示した記録媒体
の熱可逆特性であり、上述した通りである。また、Ｔ−
Ｅは記録媒体の温度と印加エネルギーの関係を表してい
る。更に、Ｄ_R −Ｅは光の透過率と記録媒体への印加エ
ネルギーの関係を表している。

【００４４】前記温度Ｔと印加エネルギーＥの関係は、
対象とする温度の範囲ではほぼ比例関係にあることが公
知であるので、ここでは原点を通る直線Ｌで近似してい
る。図中に英小文字にサフィックスを添付して、Ｄ_R −
Ｔの象限を基準にそれぞれ対応する点の表示がなされて
いる。記録媒体の熱可逆特性は、印加エネルギーＥと透
過率Ｄ_R の関係で表すことが一般的であり、応用に際し
ても便利である。

【００４５】そこで、Ｄ_R −Ｔ象限における透明度変化
の各点ａ_1,ａ_2,ｂ_1,ｂ_2,ｂ_3,ｃ₁ ，及びｃ₂ をＤ_R −Ｌ
上に移動すると、ａ_21, ａ_22, ｂ_21, ｂ_22, ｂ
_23, ｃ₂₁，及びｃ₂₂の各点で表すことができる。これら
の各点は更にＤ_R −Ｅ象限において、ａ_11, ａ_12, ｂ
_11, ｂ_12, ｂ₁₃，ｃ₁₁及びｃ₁₂の各点で表すことができ
るここで、記録媒体が室温で透明状態にあるとき、発熱
素子１０に電圧を加えて記録媒体への印加エネルギーを
徐々に増加すると、印加エネルギーの増加に伴ってエネ
ルギーＥ₁ −Ｅ₃ に対応する透過率ｂ₁₁−ｂ₁₂を通過
し、同Ｅ₄ の点ｂ₁₃から同Ｅ₅ の点ｃ₁₁へ移る。

【００４６】この過程で透過率ｂ₁₃まで透明な状態であ
った記録媒体は次第に白濁化して行き、透過率ｃ₁₁で飽
和白濁状態つまり半透明状態に到達し、この点からはそ
れ以上エネルギーを投入しても、透過率ｃ₁₁と同じ透過
率ｃ₁₂のままとなる。一方、記録媒体が室温で白濁不透
明状態にあるとき、その状態で発熱素子１０に電力を加
えて記録媒体への印加エネルギーを徐々に増加すると、
印加エネルギーの増加に伴ってエネルギーＥ₁ −Ｅ₂ に
対応する透過率ａ₁₁−ａ₁₂を通過し、同Ｅ₃ の点ｂ₁₂へ
移る。

【００４７】この過程で、透過率ａ₁₂まで白濁不透明な
状態であった記録媒体は次第に透明化を始め、点ｂ₁₂で
最も透明化し、同Ｅ₄ の点ｂ₁₃までこの透明度を保つ。
そして、Ｅ₄ 以上に印加エネルギーを増加した場合は、
既に述べたように透過率ｃ₁₁で飽和白濁状態つまり半透
明状態に到達し、この点からはそれ以上エネルギーを投
入しても、透過率ｃ₁₁と同じ透過率ｃ₁₂のままとなる。

【００４８】図４は前記図３におけるＤ_R −Ｅ象限の内
容を詳細に示した図で、この図により本実施例のおける
記録媒体への印加エネルギーについて更に詳細に説明す
る。前記図３におけるＤ_R −Ｅ象限の説明では、記録媒
体に対する印加エネルギーと記録媒体の透過率の関係が
一次次的な関係にあることを暗黙の了解事項としたが、
実際は更に複雑な関係にあり、その一例を図４に曲線で
表している。

【００４９】この図に見られるように、記録媒体が最初
に透明状態ｆ₁ にあるとき、この記録媒体への印加エネ
ルギーＥを徐々に増加すると、記録媒体の光の透過率Ｄ
_R は実際には２次曲線的に変化してｆ₂ を通過し、飽和
白濁状態（エネルギーＥ_O で透過率Ｄ_RO）に到達する。
今までの説明ではこの飽和白濁状態は印加エネルギーが
増加しても保たれると仮定していたが、実際には更に印
加エネルギーＥを増加すると、ｆ₃ で示されるように徐
々に白濁度が低下して行く現象が確認される。

【００５０】これは、印加エネルギーＥの増加に伴う記
録媒体の昇温の過程で、記録媒体中の一部の有機低分子
物質（図６の３ｂ）における白濁状態の多結晶が熱破壊
を起こして半溶融状態に変わり、溶融した有機低分子物
質が固体で残っている結晶の周辺で配列し、その箇所が
透明になるからと考えられる。この過程は、降温時のｆ
₂ 〜ｆ₁ の過程で起こる現象と同じであるが、ｆ₃ の経
路では有機低分子物質は強烈な加熱の下に晒されるため
に、一部の有機低分子物質が破壊透明化し、そのまま熱
可逆特性を失うためと考えられる。

【００５１】この有機低分子物質の加熱による破壊透明
化と熱可逆特性の消失は、印加エネルギーが大きければ
更に顕著となって現れ、ｆ₃ の過程で示すように飽和白
濁状態からＰ_1,Ｐ_2,Ｐ₃ ，及びＰ₄ の通り白濁度が減少
して行く。このように材料の一部に熱可逆特性を消失し
た有機低分子物質を持つ記録媒体において発熱素子１０
への印加エネルギーを減少させて行くと、Ｐ_1,Ｐ
_2,Ｐ₃ ，及びＰ₄ の各点から、図示のごとくそれぞれ、
ｆ₃₁，ｆ₃₂，ｆ₃₃，及びｆ₃₄の経路を通ってｆ₁ で示さ
れる初期の透明状態に落ちつく。

【００５２】これは上述したように溶融状態にあった熱
可逆特性を保持した有機低分子物質が室温まで冷却さ
れ、固体で残っている結晶の周辺に配列したまま固化
し、透明化した状態である。そこで、ｆ₁ の状態に戻っ
た記録媒体に再度印加エネルギーＥを投入して徐々に増
加させると、今度はこの記録媒体が当初示した最大飽和
白濁度に到達せず、透過率は今までに経てきた熱履歴に
依存して、ｇ_1,ｇ_2,ｇ₃ ，及びｇ₄ の経路を通ることに
なる。

【００５３】記録媒体は、記録すべき部分の熱履歴を他
と異ならせ、透明度に差（コントラスト）をつけること
によって表示を行わせることを目的とする材料であるこ
とは既に述べた通りである。従って前記のような各ｇの
経路で示された熱可逆性に変化した記録媒体では、せっ
かく保持していた当初のコントラストを引き出すことが
できないばかりか、上述したように必要以上の熱を媒体
に加えてしまうことになり、耐久性、寿命に悪影響を及
ぼすことになる。

【００５４】そのため本実施例では、発熱素子１０に印
加するエネルギーの最大値の限界を設定し、その設定値
以上のエネルギーを発熱素子１０に加えないようにした
もので、その最大設定値は図４に示したＥ_O とする。こ
の値は個々の種類の記録媒体で異なるものであり、カー
ド化システムで使用する記録媒体つまりカードに設けら
れる記録媒体の熱可逆特性に合わせて設定する必要があ
る。

【００５５】前記のように有機低分子物質が高熱で破壊
するような過程と異なり、ｆ₁ の状態にある記録媒体に
対して印加エネルギーを徐々に増加させ、有機低分子物
質が高熱破壊を起こすような高い印加エネルギを加えず
に加熱白濁化させた後、徐々にエネルギを減少させる
と、この場合の記録媒体の透過率の過程は、同一のｆ₂
で示される昇温／降温経路を通る可逆的変化を示す。

【００５６】このような昇温／降温を、印加エネルギを
少しずつ変化させて行ってみると、ある値以上の印加エ
ネルギを加えた場合、もはや降温経路がｆ₂ を通過せ
ず、ｆ ₃₁の経路近くを通過して、ｆ₁ の状態に到達する
不可逆的現象が確認される。この不可逆的現象を生じた
時点で記録媒体の有機低分子物質が加熱により破壊さ
れ、熱可逆特性が消失されたことになる。

【００５７】本実施例はこの不可逆的現象の起こる印加
エネルギに対し、あるマージンを持たせた若干小さなＥ
_O に印加エネルギを設定し、これにより記録媒体を熱に
よって破壊せず、特性を十分に生かして記録を行うもの
で、前記図１の記録装置において電源１５の電圧Ｖ_P を
記録媒体の特性に対応した電圧すなわち記録媒体の熱可
逆特性を破壊しない温度で記録媒体に熱エネルギーを印
加できるように発熱素子１０を駆動する電圧とし、前述
した図２（ｃ）のように発熱素子１０をＰＷＭ駆動する
ことで記録媒体に記録を行う。

【００５８】尚、記録媒体の熱可逆特性を破壊しない温
度で記録媒体に熱エネルギーを印加できるように発熱素
子１０を駆動する方法としては、電源１５の電圧Ｖ_P を
適宜に設定する方法に限られず、図２に示した通電時間
ｔ₀ を適宜に設定するようにしても有効である。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、熱可逆性
記録媒体を前記第２の状態に予め加熱し、この第２の状
態の熱可逆性記録媒体に発熱素子を当接させ、この発熱
素子により熱エネルギーを前記熱可逆性記録媒体に局部
的に印加することにより加熱して、加熱した部分を第３
の状態に変化させた後、熱可逆性記録媒体を第１の温度
に冷却することにより第１の状態の部分と第２の状態の
部分との差による可視画像の記録を行う熱可逆性記録媒
体の可視記録方法において、熱可逆性記録媒体を第３の
状態にする際に発熱素子から熱可逆性記録媒体に印加さ
れる熱エネルギーが、熱可逆性記録媒体の熱可逆特性を
破壊しない温度になるように前記発熱素子の駆動電圧ま
たは駆動時間を定め、かつ前記発熱素子をパルス幅変調
により駆動するようにしているため以下の効果が得られ
る。

【００６０】すなわち、現在、市場において入手できる
記録媒体の性質は、 ａ．記録媒体が局部的に加熱され、かつその加熱が時間
的に急峻であるため、各層１〜５の厚み方向にわたって
分布する熱応力は、オーバコート層１側が大きくなり、
かつ不連続的に複雑に分布することが想像される。 ｂ．そのため、記録媒体の各層１〜５の境界面における
機械的強度が、記録媒体の寿命等を決定する重要なファ
クタになると想像される。

【００６１】そして、 以上の急峻な加熱の繰り返し回
数が多くなると、 ｃ．記録装置の発熱素子１０により、加熱痕がオーバコ
ート層１の表面に発生して成長する。 ｄ．各層１〜５に発生した残留歪で記録媒体に曲がり
（カール）が発生して成長する。 ｅ．各層１〜５の境界面に発生する不連続な繰り返し応
力のために、各層１〜５に剥離が発生して成長する。 ものであり、そして記録時においては記録装置２３の発
熱素子１０を記録媒体６にある押し付け圧力でつき当て
て、この発熱素子１０全面が一様に接触するように調整
されているため、加熱により局部的に熱膨張した部分６
ａが、矢印Ｐ方向への記録媒体６の搬送によって発熱素
子１０の発熱面から剪断力を受けることになり、そのた
め、記録媒体６上で加熱が始まる６ｂの表面部分から加
熱され、圧延／引延されて搬送方向に移動し、加熱が終
了する６ｃの表面部分にその材料が集まることになり、
これによって６ｂの部分が陥没すると共に６ｃの部分は
隆起することになり、このような物理的変形は記録媒体
６の表面から内部にまでおよび、前記「ｅ」項で述べた
剥離の発生を更に助長することになるものであった。

【００６２】そのため、従来においては、記録媒体の長
寿命化を図るために発熱素子の熱印加駆動条件を適切に
設定するには、記録装置側にＤＣ・ＤＣコンバータ等の
特別の電圧昇圧／降圧手段を持たせて、複雑な専用回路
で発熱素子を駆動させなければならず、回路が複雑で高
価になるものであったが、上述した本発明によれば、装
置の電源電圧として各種事務処理システムで利用されて
いる汎用電源電圧を使用でき、かつ記録装置側にＤＣ・
ＤＣコンバータ等の特別の電圧昇圧／降圧部を持たない
汎用的な単純な回路にて記録媒体に良好な記録を行うこ
とが可能で、しかも記録媒体への熱の影響を抑制してこ
れらの長寿命化を図ることができるという効果が得られ
る。

【００６３】従って、本発明は熱可逆性記録媒体の性能
向上，耐久性向上が期待でき、カードシステムの運用効
率に貢献する等の効果があり、顧客サービスに対して大
きく貢献することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の記録方法に用いられる記録装置を示す
回路構成図である。

【図２】図１の記録装置における発熱素子の駆動電圧と
温度上昇の関係を示す波形図である。

【図３】実施例において記録媒体に印加する熱エネルギ
ー最大値の限界を説明するための図である。

【図４】図３におけるＤ_R −Ｅ象限の内容を詳細に示し
た図である。

【図５】記録媒体の温度に対する透明度変化のヒステリ
シス特性を示した図である。

【図６】記録媒体の大略的な構成例を示す断面図であ
る。

【図７】従来の記録装置を示す回路構成図である。

【図８】記録媒体における各層の熱歪の差を説明するた
めの断面図である。

【図９】従来の記録装置で記録媒体に記録を行った時の
要部側面図である。

【符号の説明】

１ 下地層 ２ 接合層 ３ａ 高分子物質 ３ｂ 有機低分子物質 ３ 記録表示層 ４ 接合層 ５ オーバコート層 ６ 記録媒体 １０ 発熱素子 １１ ＩＣチップ １２ シフトレジスタ １３ ラッチ １４ ドライバ １５ 電源 ２４ 目標値設定回路 ２５ 温度検出センサ ２６ 温度／電圧変換回路 ２７ 比較器 ２８ 増幅器 ２９ パルス幅変調回路（ＰＷＭ回路）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ４１Ｍ 5/26 Ｂ４２Ｄ 15/10 ５０１ Ｄ 9111−2Ｃ Ｇ０６Ｋ 19/06 6956−2Ｈ Ｂ４１Ｍ 5/18 １０１ Ａ 8305−2Ｈ 5/26 Ｐ 8623−5Ｌ Ｇ０６Ｋ 19/00 Ｃ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の温度で第１の状態にあり、第１の
   温度より高い第２の温度で第１の状態と異なる第２の状
   態となり、第２の状態で第１の温度に冷却または第２の
   温度より高い第３の温度に加熱しても第２の状態を保
   ち、かつ第２の状態で第３の温度より高い第４の温度に
   加熱すると前記第１，第２の状態と異なる第３の状態と
   なり、この第３の状態で第１の温度に冷却すると第１の
   状態に戻る熱可逆特性を有する熱可逆性記録媒体を前記
   第２の状態に予め加熱し、この第２の状態の熱可逆性記
   録媒体に発熱素子を当接させ、この発熱素子により熱エ
   ネルギーを前記熱可逆性記録媒体に局部的に印加するこ
   とにより加熱して、加熱した部分を第３の状態に変化さ
   せた後、熱可逆性記録媒体を第１の温度に冷却すること
   により第１の状態の部分と第２の状態の部分との差によ
   る可視画像の記録を行う熱可逆性記録媒体の可視記録方
   法において、 熱可逆性記録媒体を第３の状態にする際に発熱素子から
   熱可逆性記録媒体に印加される熱エネルギーが、熱可逆
   性記録媒体の熱可逆特性を破壊しない温度になるように
   前記発熱素子の駆動電圧または駆動時間を定め、 かつ前記発熱素子をパルス幅変調により駆動することを
   特徴とする熱可逆性記録媒体の記録方法。