JPH0548751B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、ノンインパクトタイプの記録を行う
ことのできる印字記録方法に係わり、詳細には、
電気信号を熱エネルギに変換して、これによつて
溶融したインクを記録用紙に転写して画像の記録
を行う印字記録方法に関する。

「従来の技術」 電気信号を熱エネルギに変換して、この熱エネ
ルギによりインクを溶融して、記録用紙上にこれ
を転写し、画像を記録する方法が各種提案され、
また実用化されている。このような印字記録方法
としては、(i)熱ヘツド転写方式、(ii)通電転写方
式、(iii)熱的転写印刷方式が代表的である。

このうち、(i)の熱ヘツド転写方式は、サーマル
ヘツドを印字ヘツドとして用い、ベース紙に低融
点のインクを塗布した熱記録媒体（インクドナー
フイルム）を用い、ベース紙側にサーマルヘツド
を摺接させる。そして画像情報に応じて熱パルス
をインクドナーフイルムに印加し、該当する部位
のインクを溶融させる。インクドナーフイルムの
インクを塗布した側には記録用紙が重ね合わされ
ており、溶融したインクはこの記録用紙に転写さ
れる。この場合、記録用紙には、何の加工も施さ
れていないいわゆる普通紙を用いることができ
る。次の２種の方式においても同様である。

(ii)の通電転写方式では、多数の針電極を用い
て、導通性の支持体上に形成したインク層に通電
を行い、そのとき発生するジユール熱を利用して
インクを溶融させ記録用紙に転写する。転写方法
は熱ヘツド転写方式と同様である。また(iii)熱的転
写印刷方式では、ある程度の電気抵抗を有するイ
ンク支持体上に順に発熱抵抗層と帰路電極とイン
ク層とを設ける。そしてインク支持体側に針電極
を接触させ帰路電極に向けて電流を流し、発熱抵
抗体層を部分的に発熱させる。このようにしてイ
ンクを選択的に溶融させ、記録用紙に転写させ
る。

このうち(i)熱ヘツド転写方式では、インクドナ
ーフイルムを構成するコンデンサ紙等からなるベ
ース紙を介してインク層に熱パルスを伝達させ
る。従つて、ベース紙の熱伝導率が応答性に大き
く影響する。この方式では、例えば１画素（ドツ
ト）当りの印字所要時間が１ｍｓ（ミリ秒）以上
となつて、比較的印字速度が遅い欠点がある。ま
た、このベース紙部分で熱エネルギの損失が生じ
るために、インク層に伝達されるエネルギが少な
くなつてしまう。このため、インク材料にはワツ
クス系の材料しか使用することができず、その選
択の自由度が小さいという欠点もある。従つて記
録用紙に対するインクの転写量の制御も難しく、
例えばいわゆる階調表現を行うために、ドツトの
大きさを多段階に制御するというようなことは実
際上困難となる。

次に(ii)通電転写方式では、インク層へ電流を流
すので、これに、一定の導電性を付与しなければ
ならない。このために配合する色材選択の自由度
が小さく、色調制御を難しくする。従つて、カラ
ー記録が困難となる欠点がある。またインク層を
支持する支持体部分の導電的な損失が大きく、ま
たその機械的特性も良くない。更に印字ドツトの
形状が安定しない、という欠点もある。

最後に(iii)熱的転写印刷方式では、針電極からイ
ンク支持体に向かつて流れ込む電流が拡散し、発
熱抵抗体層がやや広範囲に発熱して、ドツトに広
がりが生じてしまう。また、発熱に寄与しないリ
ーク電流が大きく、エネルギ効率が悪い。更にこ
の方式ではインク支持体にある程度の抵抗分が必
要となるので、電極とインク支持体間の接触抵抗
が大きくなるという問題もある。

一方特開昭56−93585号公報等には、ノンイン
パクトタイプのプリント・リボンを用いた印字記
録方法の一例が開示されている。

第５図はこの印字記録方法の原理を説明するた
めのものである。この方法では、プリント・リボ
ン２０を上部層２３、下部層２４、導体層２５お
よびインク層２６によつて構成している。下部層
２４は発熱抵抗体から成り、上部層２３はこれよ
り電気抵抗が低くまた、導体層２５よりやや電気
抵抗の高い材料から成る。そして上部層２３にプ
リント電極２１と接地電極２２とを接触させてお
く。接地電極２２とプリント電極２１は互いに十
分間隔を離して配置する。画像信号に応じて、プ
リント電極２１に電圧を印加すると、電流が図の
破線の矢印２７のように、上部層２３、下部層２
４、導体層２５と流れ、再び下部層２４と上部層
２３を通つて接地電極２２に達する。この電流に
より、発熱抵抗体から成る下部層２４が局部的
（破線〇印の部分）に発熱する。その熱エネルギ
は導体層２５を経てインク層２６に到達し、イン
クの溶融を起こさせる。これにより、記録用紙に
対するインクの転写が行われる。

「発明が解決しようとする問題点」 ところがこのような印字記録方法では、電流が
第５図の破線２７で示したように、下部層２４を
２カ所で横切ることになり電気エネルギの使用効
率が低い。また、プリント電極２１と接地電極２
２が共に、比較的電気抵抗の高い上部層２３と摺
接することになるため、その接触抵抗が大きくな
り、ここでも電気エネルギが浪費される。

本発明は、以上の点に着目してなされたもの
で、エネルギ効率がよく、しかも印字速度を高速
化することのできる印字記録方法を提供すること
を目的とするものである。

「問題点を解決するための手段」 本発明の印字記録方法は、発熱抵抗体層を挟ん
で、その一方の面に、縞状に延びかつ互いに電気
的に分離された多数の線状導体から成る第１のス
トライプ状電極を設け、前記発熱抵抗体層の他方
の面に前記第１のストライプ状電極と交差する方
向に縞状に延び、かつ互いに電気的に分離された
多数の線状導体から成る第２のストライプ状電極
を設け、さらに、前記発熱抵抗体層の他方の面
に、前記第２のストライプ状電極およびこれとの
剥離を容易にする剥離層を挾んでインク層を形成
する一方、前記第１のストライプ状電極を構成す
る線状導体に電気的に接触する記録用電極によ
り、前記第１のストライプ状電極と前記第２のス
トライプ状電極を構成する線状導体とこれらに挟
まれた発熱抵抗体層間に電流を流し、この発熱抵
抗体層の一部を発熱させて、前記インク層を溶融
し、このインク層に重ね合わされた記録用紙にイ
ンクを転写することを特徴とするものである。

「作用」 このように、発熱抵抗体層を挟んで互いに交差
するように配置された線状導体によつて、その線
状導体の交差部分に挟まれた発熱抵抗体層に電流
を流しこの部分を発熱させる。

この熱によつてインク層が溶融し、記録用紙に
インクが転写される。

このとき、線状導体に低抵抗の導体を用いれ
ば、線状導体内での電流エネルギの損失を十分低
く抑えることができる。

また、インクに直接電流を流すわけではないの
で、インク材料の選定の自由度が大きくなる。こ
れにより高速度でかつ高品位な記録を行うことが
可能となる。

「実施例」 （記録装置の構造） 第１図は、本発明の印字記録方法を実施した記
録装置の概略構成図である。

この装置は、熱転写記録媒体１と記録用紙６と
をプラテン７上で重ね合わせ、例えば、第２図に
斜視図で示したような記録用電極８を用いて記録
を行う装置である。

熱転写記録媒体１は、図示しないリールに巻回
されて矢印ａの方向にプラテン７上に送り込ま
れ、これと同時に記録用紙６も矢印ｂの方向にプ
ラテン７上に送り込まれる構成となつている。

熱転写記録媒体１は、発熱抵抗体層２の両面
に、縞状のストライプ状電極３１，３２が形成さ
れ、さらにその下面に剥離層４を介してインク層
５が形成されたものである。

発熱抵抗体層２の上面の第１ストライプ状電極
３１は、その搬送方向（矢印ａ方向）に平行に多
数の線状導体３が等間隔に互いに電気的に分離さ
れて形成されたものである。

また、発熱抵抗体層２の下面の第２のストライ
プ状電極３２は、第１のストライプ状電極３１と
全く同様の構成で、その縞の方向が第１のストラ
イプ状電極３１とほぼ直交するようにして形成さ
れている。

第２図に示した記録用電極８は、ベース８１に
多数の針電極８２が植設されたもので、この針電
極８２は上記第１のストライプ状電極３１に接触
させるようにして使用される。

ここで、上記ストライプ状電極３１，３２はい
ずれも体積回有抵抗が発熱抵抗体２の10分の１以
下である材料であることが好ましい。

また、各線状導体３の幅は、隣接する線状導体
３の間隔の10分の１から10倍程度が好ましい。こ
の線状導体３の幅が狭すぎると隣接する線状導体
３間でのリークを生じ易く、広すぎると、記録用
電極８の針電極８２と接触するための接触面積が
狭くなり、接触抵抗が高まるほか、線状導体３自
体の機械的強度が弱まつてしまう。

この線状導体３の幅は、記録される画像に要求
される解像度との関係で選定されるが、10μｍ〜
400μｍ程度が好ましい。

発熱抵抗体層２には、体積固有抵抗値が
10^-2Ω・cmから10⁴Ω・cmの材料が好ましく、融点
が250℃以上の耐熱性を有することが好ましい。
このような層は、例えば、ポリイミド樹脂、ポリ
ジフエニルエーテル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリ
エステルイミド樹脂等に、炭素粉末または金属等
の導電粉や複合セラミツクを混合して、その抵抗
値を調整して得られる。

この発熱抵抗体層２の厚さは、5μｍ〜１mmと
し、熱拡散の制御効果を考慮すれば、10μｍ〜
100μｍが好ましい。

剥離層４は、記録用紙６の表面の臨界表面張力
（γc）より低い値の表面特性を有するもので、薄
膜形成特性の良いものが好ましい。その厚さは、
10μｍ以下で、好ましくは2μｍ以下とする。臨界
表面張力（γc）の値は普通紙が40dyne／cmであ
るから、この剥離層４の場合、38dyne／cm以下
が好ましい。

インク層５は、熱可塑性のものであればよく、
融点は200℃以下で、ガラス転移点120℃以下の高
分子物質をベース材とし、これに色材を混合また
は溶解して着色させたものがより適している。

（記録方法） 第３図は、本発明の印字記録方法の記録原理を
説明する説明図である。

本発明においては、図の矢印１１方向から、針
電極８２（第２図）を、第１ストライプ状電極３
１の線状導体３に接触させる。そして、破線の矢
印１２方向に発熱抵抗体層２（第１図）を通り、
第２のストライプ状電極３２の線状導体３から電
源９にもどるように信号電流を流す。

これによつて、上下２本の線状導体３の交互部
分に挟まれた発熱抵抗体層２が発熱し、矢印１３
方向に熱エネルギを送つて、インク層（第１図）
を加熱し、溶融させる。このインクが記録用紙６
（第１図）に転写される。

なお、第２のストライプ状電極３２には、第１
図において、熱転写記録媒体１の裏側の側縁部分
に図示しない適当な接触子を配置して電源９の一
方の端子を接続する。

第４図は、針電極８２が第１のストライプ状電
極３１に接触している状態を示す横断面図であ
る。

このようにして電源９からパルス状に電圧を印
加すると、信号電流は図中の矢印のように、針電
極８２の下方に集中的に流れ、効率良く電気エネ
ルギに変換される。

なお、針電極８２を接地して第２のストライプ
状電極３２に選択的に信号電圧を印加するか、逆
に第２のストライプ状電極３２を接地して針電極
８２に信号電圧を印加するか、いずれの方法によ
つてもよい。また、一方に直流バイアス電圧を印
加しておくようにしてもよい。

以上の方法によれば、記録用電極８との接触抵
抗が低く、かつ電流路が短くしかも簡潔で、応答
が速く電力損失も少ない記録を行うことができ
る。その応答は、約100μsec以下にすることがで
きる。また、発熱部を集中させることができるの
で、その記録画素密度は８〜16ドツト／mm程度に
することができる。そして、１ドツトあたり200
〜1000erg程度のエネルギで記録することが可能
である。

また、ドツトの濃度を高い精度で制御すること
ができることから、４〜16階調の濃度表現が可能
となる。

実施例 １ 発熱抵抗体層として35重量パーセントの導電性
カーボンブラツクを分散含有する55μｍ厚のポリ
イミドフイルムを用意する。

このフイルム両面にアルミニウムを7500Å厚に
真空蒸着し、その上面にホトレジストを3μｍ厚
に塗布する。これに、UV光を用いてストライプ
パタンを１分間焼き付けする。このパタンは、
60μｍ巾、100μｍピツチとした。その後フオトレ
ジストの未硬化部を除去し、水酸化ナトリウム溶
液でエツチングし、その後十分水洗してレジスト
を除去する。こうして、発熱抵抗体層の両面に互
いに直交するストライプ状電極を形成した。

次にストライプ状電極の片面に熱硬化性樹脂の
薄膜を塗布し、加熱硬化させて、1μｍ厚、臨界
表面張力27dyne／cmのインク剥離層を形成した。

このインク剥離層の上に、4μｍ厚の軟化温度
80℃の熱可塑性樹脂と色材を含むインク層を形成
した。

こうして、線径70μｍの針電極を有する記録用
電極を用い、400μsec、25Vの信号電圧を印加し
て、110μｍ径の円形ドツトの記録を行うことが
できた。このときの針電極のストライプ状電極へ
の圧接力は800g／cm²であつた。

比較例 １ 実施例１のポリイミドフイルムの、針電極が接
する側のストライプ状電極を除去し、これを用い
て、同様の条件で記録動作を行つた。

この場合、ドツトを記録することができなかつ
た。一方、120V、400μsecという高い電圧を印加
して記録動作を行つたところ、120μｍ径のドツ
トを記録することができたが、ポリイミドフイル
ム上に、110μｍ径の針電極の痕跡が残つた。

実施例 ２ 41重量パーセントの導電性カーボンブラツクを
分散含有する17μｍ厚のポリイミドフイルムの片
面に、電子ビーム真空蒸着法で5000Å厚のニツケ
ル膜を形成する。

その上にポジ型ホトレジストを2μｍ塗布し、
高圧水銀灯を用いて、62.5μｍピツチ、40μｍの幅
のストライプ状の露光を行う。その後、現像、リ
ンスを行い、乾燥後、60％塩化鉄溶液でエツチン
グし、45μｍ幅のニツケル膜のストライプが形成
された。

また、ポリイミドフイルムの他の面に、真空蒸
着法で、アルミニウムを6000Å厚に着膜し、上記
ニツケル膜のストライプと直交する方向に62.5μ
ｍピツチ、40μｍ幅のストライプ状の露光を行つ
た。

次に、ミリコーン系熱硬化樹脂で1μｍ膜厚、
臨界表面張力29dyne／cmのインク剥離層を形成
した。

ここに、60℃の軟化点を有する熱溶融性樹脂を
主成分とし、５重量パーセントのキサンテン系赤
色顔料を分散させた4μｍ厚のインク層を設けた。

このようにして得られた熱転写記録媒体のニツ
ケルストライプに、直径45μｍ、16本／mmの配列
密度のスタイラス電極を有するライン印字用ヘツ
ドを圧接し、90μｍ厚の普通紙にそのインク層を
重ね合わせて記録を行つた。

このとき、プラテンとして、ゴム硬35の、肉厚
15mm、35mm径の圧接ローラを使用し、700g／cm²
の圧接力で圧接しながら、200μs、12Vの信号を
印加して記録を行つた。

これにより、普通紙上へ75μｍ径のドツトが記
録された。

比較例 ２ 上記実施例２において、ポリイミドフイルム上
のニツケル層を除去して、同一条件の記録動作を
行つたところ、画像を記録することができなかつ
た。

また、400μsec、42Vの信号を印加したところ、
83μｍ径のドツトが記録されたが、ポリイミドフ
イルムの針電極が接する側に、印字の際の熱によ
る損傷が見られた。

「変形例」 本発明の印字記録方法は以上の実施例に限定さ
れない。

発熱抵抗体層を挟む第１と第２のストライプ状
電極の縞の方向は、互いに交差していればよく必
ずしも直交している必要はない。また、その方向
は、いずれも記録用紙の搬送方向に対して傾斜し
ていてさしつかえない。これらに対する電圧印加
方法も、上記実施例以外の各種の方法が採用可能
である。

「発明の効果」 以上説明した本発明の印字記録方法は、次のよ
うな利点を有している。

高速印字が可能である。

発熱抵抗層とインク層とが十分近接しているの
で、熱伝導が良く、応答性が非常に速い。

また、針電極とインク支持体との間の接触抵抗
が低く、小駆動電力となり、電源の小型化を図る
ことができる。

高品位な画像が得られる。

インク層に要求される各件が緩和され、混入す
る色材の選択の自由度が大きくなつた。従つて、
色調や堅牢性の面を優先して色材の選定ができ、
高色調カラー再現が可能となる。

また、色材の多くは本発明の実施に適する熱可
塑樹脂であつて、接着性、品質、色調等の最適な
ものを選定することができる。これによつて、印
刷や電子写真と同等以上の色調を得ることが可能
である。

高階調性が得られる。

入力信号に対する応答性が良いので、入力信号
を変調し、転写するインク量の高精度な調整が可
能である。

従つて、ドツトの濃度に高い階調性を持たせる
ことができる。

いわゆるドツトマトリツクスを用いたパターン
法による階調表現よりも、画素の面積を小さくで
きるので、高解像度が得られるという利点を有す
る。

省エネルギの印字が可能である。

針電極とストライプ状電極との接触抵抗が低
く、熱拡散も少なく、帰路電極等の電気抵抗も十
分低く選定できるので、発熱ロスが少ない。

高位転性である。

発熱量は、発熱抵抗体層の選定、膜厚、配合材
料の固有抵抗の選定および、印字の際にこれに流
す電流と時間によつて制御することができる。

従つて、環境の温度変化に対しても、容易に対
応することができる。また、その自由度も高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の印字記録方法を実施した記録
装置の概略構成図、第２図はこれに使用する記録
用電極の一例を示す斜視図、第３図は記録動作時
の電流経路の説明図、第４図は本発明の実施に適
する熱転写記録媒体とこれに接触する記録用電極
の横断面図、第５図は従来の熱転写記録媒体とこ
れに接触する記録用電極の横断面図である。 １…熱転写記録媒体、２…発熱抵抗体層、３…
線状導体、４…剥離層、５…インク層、６…記録
用紙、３１…第１のストライプ状電極、３２…第
２のストライプ状電極。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 発熱抵抗体層を挟んで、その一方の面に、縞
   状に延びかつ互いに電気的に分離された多数の線
   状導体から成る第１のストライプ状電極を設け、
   前記発熱抵抗体層の他方の面に前記第１のストラ
   イプ状電極と交差する方向に縞状に延び、かつ互
   いに電気的に分離された多数の線状導体から成る
   第２のストライプ状電極を設け、さらに、前記発
   熱抵抗体層の他方の面に、前記第２のストライプ
   状電極およびこれとの剥離を容易にする剥離層を
   挟んで、インク層を形成する一方、前記第１のス
   トライプ状電極を構成する線状導体に電気的に接
   触する記録用電極により、前記第１のストライプ
   状電極と前記第２のストライプ状電極を構成する
   線状導体とこれらに挟まれた発熱抵抗体層間に電
   流を流し、この発熱抵抗体層の一部を発熱させ
   て、前記インク層を溶融し、このインク層に重ね
   合わされた記録用紙にインクを転写することを特
   徴とする印字記録方法。