JPH07108777A - 記録媒体及びその記録媒体を用いた記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 記録紙の種類によらず、高品質な印字出力が
得られ、かつ構成が簡単な記録装置、及びその記録装置
に使用する記録媒体を提供することである。 【構成】 基材１と、該基材１上に色材と光硬化性樹脂
を混合させた熱融解性インクを塗布してなる光硬化性イ
ンク層３と、該光硬化性インク層３にオーバーコート処
理で形成されたバインダ樹脂を主成分とするホットメル
トタイプ保護層２とで構成される記録媒体４を用い、記
録ヘッド７の光エネルギーによって光硬化性インク層３
に所望の出力画像画素の書き込みを行う。この時の光硬
化性インク層３の画素部は光エネルギー照射により光重
合等の化学反応が起こり融点上昇、又は粘性硬化し非転
写部を形成する。その後に記録紙５と重ね合わせ、全面
を定着ヘッド９と加圧ローラ１２により加熱・加圧し、
該記録媒体４と該記録紙５を剥離し前記光照射部は基材
１上に残留する事で画像が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、高品質画像の高速出
力が要求される印刷業界から、オフィス、パーソナルな
要求に基づくプリンタ業界、多種多用な記録紙を用いる
低価格な汎用出力機器等の民生品業界までの広範なニー
ズに対応可能な出力画像を記録紙に得る為の記録媒体及
び該記録媒体を用いる記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の熱転写記録方式の一種である熱溶
融型記録では、図２に示す様に熱転写記録媒体２３とし
て、主成分にカルナバワックス、エステルワックス等の
天然ワックス類や熱溶融性樹脂等をバインダ材とし、そ
れに顔料又は染料等の着色剤、柔軟剤および調整剤等を
添加したホットメルトタイプ着色インク２２を、ポリエ
チレンテレフタレート等のベースフィルム基材２１上に
塗布したものを用いている。

【０００３】ここでベースフィルム基材２１は、搬送時
に於ける機械的強度を保つように比較的厚く、又背面に
サーマルヘッドに対して耐熱性および潤滑性を有する処
理を施してある。そして、この熱溶融型記録装置では、
サーマルヘッドから、所望の出力印字あるいは画像に対
応する熱転写記録媒体の位置に熱エネルギを供給し、当
該位置のホットメルトタイプ着色インク２２の粘性を変
化させる。それと同時に、サーマルヘッド等から圧力を
与えて、粘性変化したホットメルトタイプ着色インク２
２、すなわち所望の出力印字あるいは画像に対応する位
置にあるホットメルトタイプ着色インク２２を熱転写記
録紙上に付着・浸透させる。その後、前記着色インクが
冷えた状態で、熱転写記録媒体と熱転写記録紙を剥離す
ることにより熱転写記録紙上に所望の出力印字あるいは
画像が得られることになる。

【０００４】このような従来の熱転写記録装置は、熱転
写記録媒体に、サーマルヘッドから熱エネルギ及び圧力
を与えるという単純な記録メカニズムを有するもので、
極めて短時間で凝縮された記録メカニズムにより、比較
的高品質な印字あるいは出力画像を記録紙上に得る事が
出来る。また記録紙上に出力された印字あるいは画像は
鮮鋭度の高い、高濃度な出力印字品質であり耐久性、対
環境性も良好である。

【０００５】さらには熱転写記録装置がコンパクトでメ
ンテナンスフリーであるという特性も備えている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の熱転写
記録装置では、熱転写記録媒体、記録ヘッド仕様及び記
録ヘッド回りの機構及び組立精度等に出力印字品質が依
存しているという傾向を持つ。出力印字を得る為に、記
録装置内サーマルヘッドの発熱素子が出力画像画素に応
じて印加制御される。そこで熱転写記録媒体上のインク
は、熱転写記録紙を挟み込んだ状態で、熱転写記録媒体
背面から熱転写記録媒体ホットメルトタイプ着色インク
へ熱エネルギの供給を受けることになる。その熱エネル
ギを熱転写記録媒体の基材およびホットメルトタイプ着
色インク層に発散することなく、印加制御された出力画
像画素領域内で有効に利用する為に、ホットメルトタイ
プ着色インクの一定濃度を維持した上で、熱転写記録紙
へのインク接着力を損なわない範囲で、熱転写記録媒体
の基材またはホットメルトタイプ着色インク層自身の薄
膜化への改良が行われている。しかしホットメルトタイ
プ着色インク層薄膜化により、逆に記録紙への高平滑度
仕様の要求が起き、それに伴って専用紙化、特殊仕様化
が進み、一搬的な市場要求である記録紙の普通紙化とは
逆行することになり好ましくない。

【０００７】サーマルヘッドに於いても、着色インクの
記録紙への接着性を良くし、出力印字品質を向上させる
べく種々の改良が行われている。例えばサーマルヘッド
の凸グレーズ化、発熱素子の副走査方向における保護膜
高さの均一化、発熱素子形状および発熱素子厚みの適正
化、または発熱素子の温度上昇・下降特性の改良、副走
査方向の各発熱低抗値の均一化あるいは高抵抗値化や高
解像度化等のサーマルヘッド材料も含めた適正化が行わ
れている。しかしサーマルヘッド副走査方向の隣接する
発熱素子間、又特に連続あるいは高速出力印字時での主
走査方向出力画像画素間において、サーマルヘッドの蓄
熱現象等が、記録紙上の出力画像画素ドット形成で悪影
響を及ぼし記録紙上の画素ドット再現性劣化を招くとい
う状況がある。すなわち出力印字品質の高精細化や記録
装置の高速化が立ち遅れているのが現状である。

【０００８】更に記録装置内の熱転写記録媒体、サーマ
ルヘッドとプラテンローラ等の主構成要素を、サーマル
ヘッドからの熱転写記録媒体または記録紙への接触状態
や圧力等を実際に出力した印字サンプル等を評価して微
調整し、適正で高精度な組立を行う必要がある。

【０００９】今後予想される、更に高精細な印字品質、
高速化、普通紙化へのニーズから、記録ヘッド材料、熱
転写記録媒体、又は印字制御等の改善が行われており、
又通電感熱式、レーザ熱転写方式、マルチリボン記録
法、マイクロカプセルを用いた方法等が提案されている
が、充分に改善された品質を得る結果に至っていない。

【００１０】この発明の目的は、高精細で高品質な印字
が高速に行われ、かつ記録紙を選ばない出力印字が可能
な記録媒体及びその記録媒体を用いた記録装置を提供す
ることである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明の第１の構成として、記録媒体を、基材
と、該基材上に色材と光硬化性樹脂を混合させた熱溶融
性インクを塗布してなる光硬化性インク層と、該光硬化
性インク層の上に形成されたバインダ材を主成分とした
ホットメルトタイプ保護層の少なくとも３層から構成
し、記録ヘッドから供給された光エネルギーにより光硬
化性インク層は融点上昇、又は粘性硬化される。また記
録ヘッドから供給される光エネルギーを効率良く使用す
るため、前記基材上に光硬化性インク層を通過した光を
反射させる、アルミ蒸着を施した基材を使用する構成も
提案した。

【００１２】そして、この発明は、前記記録媒体を用い
た記録装置を、少なくとも前記光硬化性インク層に光エ
ネルギーを供給する記録ヘッドと、前記記録ヘッドによ
る非照射部の光硬化性インク層を活性化する熱制御を行
い、記録紙に所望の印字または画像を定着させる定着ヘ
ッドとを有する構成とした。

【００１３】さらにまた、この発明は、前記の記録媒体
を用いた記録装置の第２の構成として、光硬化性インク
層を記録ヘッドで融点上昇、又は硬化させる際、光化学
反応を促進させる為、光硬化性インク層に熱バイアス効
果が得られる様、前記記録ヘッドからの光エネルギーが
供給されている時に前記記録媒体に熱を供給する手段を
設け温度制御が可能な構成とし、前記記録ヘッドによる
非照射部の光硬化性インク層を活性化する熱制御を行
い、記録紙に所望の印字または画像を定着させる定着ヘ
ッドとを有する構成とした。

【００１４】さらにまた、この発明は、前記の記録媒体
を用いた記録装置の第３の構成として、少なくとも前記
光硬化性インク層に光エネルギーを供給する記録ヘッド
と、前記光硬化性インク層を活性化する熱制御を行い、
記録紙に所望の印字または画像を定着させる定着ヘッド
と、前記光硬化性インク層の前記記録紙への転写を促進
する加圧手段とを有する構成とした。

【００１５】

【作用】上記のような構成による記録媒体に於いて、記
録媒体基材上に塗布された光硬化性樹脂を主成分とし、
顔料又は染料などの色材とを混合させた光硬化性インク
層の上に、バインダ材を主成分としたホットメルトタイ
プの透明層をオーバーコート処理で施された保護層を設
ける。

【００１６】この光硬化性インク層が、所望の文字ある
いは画像を記録媒体上に記録する記録プロセスで記録装
置内の記録ヘッドから供給された光エネルギー量に応じ
て化学変化を起こし、融点上昇、又は粘性硬化する。こ
のようにして記録媒体上に画像を潜像する事ができる。
この時、光を照射する記録ヘッドは、非接触に潜像を形
成できるという特徴から極めて高速に記録処理が行る。
又記録ヘッドから記録媒体までの結像光学系、記録ヘッ
ドから照射される光の波長、あるいは記録ヘッドの出
力、照射回数、または照射光のパルス変調時のパルス幅
および変調強度を適正に設定することにより照射領域の
真円化等の適正な微細加工形状を得ることができる。す
なわち出力画像画素を構成する微小面積領域を得ること
ができるので、極めて高解像度に記録処理が可能とな
る。

【００１７】本発明の記録媒体を用いた記録装置に於い
て、インクを記録紙へ転写・定着する処理では、記録媒
体基材上の光硬化性インク層とホットメルトタイプ保護
層を転移点以上に加熱活性化する。その際、記録紙印字
面と記録媒体のホットメルトタイプ保護層側とを、圧着
手段により向かい合わせて密着させ記録紙にホットメル
トタイプ保護層を転写する。また光硬化性インク層のう
ち記録ヘッドにより光エネルギーを照射した部分は融点
上昇又は粘性硬化を起こし基材上に残留する事となる。
しかし未照射部分はホットメルトタイプ保護層と同等の
融点・粘性特性を有すのでホットメルトタイプ保護層と
供に記録紙上に移動、浸透、付着することになる。

【００１８】その後記録媒体と記録紙とを剥離すること
で記録紙上に所望の印字あるいは画像が得られる。その
際、光硬化性インク層とホットメルトタイプ保護層の粘
度特性や定着ヘッドからの加熱温度や搬送速度により光
硬化性インク層とホットメルトタイプ保護層の流動性が
管理され、記録紙側への浸透度が決められる。同様に記
録媒体と記録紙との圧着力、圧着時間を管理すること
で、光硬化性インク層とホットメルトタイプ保護層の記
録紙への転写性を促進することが可能となる。

【００１９】ここでは各種記録紙に高品質な出力印字を
得るべく、低溶融粘度状態のインクを用いたので、ラフ
紙の表面凸部にのみ付着しインク分散されたためにボイ
ドを伴っていた印字品質や、あるいはＯＨＰ等樹脂系の
記録紙上でのインク過冷却特性違いから生じるの印字品
質差等を、この定着プロセスで光硬化性インク転写量と
転写時のインク粘度を適性管理することで改善すること
が可能である。

【００２０】又従来、熱転写記録装置で記録紙に転写さ
れたインクの冷時状態で、記録媒体内の非転写領域のイ
ンクとの分離性を促進する為の手段として記録媒体と記
録紙の剥離を行ってきた。ここでは本発明の記録媒体と
記録装置を用いて、各種記録紙の表面状態に応じた適性
なインクの状態で転写し、記録装置内の剥離手段を通じ
て適性な記録紙上のインク状態で剥離する事が出来るた
め所望の文字あるいは画像を忠実に再現し定着管理する
ことが可能となる。

【００２１】本発明は、インク層を加熱して溶融させる
従来の熱転写記録方式とは異なり、記録媒体自身の粘度
特性を変化させるものである。したがって、従来の熱転
写記録装置のように、本来印字すべきでない部分のイン
クが熱の影響を受けて一部溶融し、記録紙に転写されて
しまうという不都合はない。つまり、本発明の記録媒体
を用いることによって、より高精細な出力印字や画像が
得られることになる。

【００２２】また、この記録媒体を用いた記録装置を構
成する際に於いては、記録ヘッドで光硬化性インク層に
所望の印字や画像を書き込む記録処理と、インクを活性
化させて記録紙に転写する定着処理をそれぞれ独立に最
適化することができ、印字品質をより向上させることが
可能である。又、インクを熱制御により活性化させた状
態で記録ヘッドで記録媒体上に所望の印字や画像を書き
込むことが、記録ヘッドと定着ヘッド等の記録装置要素
の構成で可能であることから、記録処理時に熱バイアス
効果を与えることができ、出力印字の高速化も行える。

【００２３】さらに、記録処理と定着処理を記録媒体上
で行えるので、この記録装置の簡素化、構成要素の小型
化が進み、メンテナンスフリー、消費エネルギのロスの
少ない、記録装置が得られる。

【００２４】

【実施例】以下図面に基づいて本発明の一実施例を説明
する。図１は本発明の記録媒体の断面構成図である。記
録媒体４は、基材１、光硬化性インク層３、及びホット
メルトタイプ保護層２の積層構造になっている。

【００２５】基材１はポリエチレンテレフタレート等の
ベースフィルムに耐熱性、潤滑性を盛り込んだ背面処理
を施したものである。前記基材１上に形成された光硬化
性インク層３は、記録ヘッドからの光エネルギーによっ
て融点上昇、或いは粘性特性変化する機能性インクで、
カーボンブラック等の着色剤となる顔料又は染料と、熱
可塑性樹脂（熱融解性樹脂）、光硬化性のモノマー、オ
リゴマー、ケトン溶剤、炭化水素系溶剤、分散剤、光重
合開始剤、光増感剤、更に熱重合禁止剤等の添加剤を配
合したものである。

【００２６】前記光硬化性インク層３の上に形成された
ホットメルトタイプ保護層２は、カルナバワックス、エ
ステルワックス等の天然ワックス又は熱溶融性樹脂のバ
インダ材に、さらに柔軟剤、調整剤を配合したもので記
録紙に対し優れた転写性、接着性、更に架橋性を有した
材料で構成する。

【００２７】また、記録ヘッドから供給される光エネル
ギーを効率良く使用するため、前記基材１上に光硬化性
インク層３を通過した光を反射させる、アルミ蒸着を施
した基材を使用する事も出来る。図３は、この記録媒体
４を用いる記録装置の構成を示す構成図である。また図
４はこの記録装置に於ける記録処理部を拡大した構成図
である。

【００２８】図３に於いて、記録媒体供給ローラ１０か
ら送出された記録媒体４上の所望の出力画像画素以外に
対応する位置に、記録ヘッド７からレーザ光８を照射す
る。光硬化性インク層３では、レーザ光８が照射された
部分の光硬化性インク層３は融点上昇、又は粘性硬化す
る。ここでレーザ光８の発振波長と光硬化性インク層３
の吸光係数とを整合させて、レーザ光８を効率的に使用
している事は、言うまでもない。また、本実施例ではレ
ーザ光８を照射する際に光化学反応を促進させるため光
硬化性インク層に熱バイアス効果が得られる様、ヒート
ローラ１３により記録媒体４の基材側より加熱制御を行
う構成とした。もちろん、このヒートローラ１３がなく
ても本発明の記録装置を構成できるが、ヒートローラ１
３を設けた方がより効果的である。なお、熱バイアス効
果を得るための加熱手段は、ヒートローラに限らず、記
録媒体に熱を供給するものであれば何でも良い。

【００２９】また、レーザ光８は、半導体レーザ等のレ
ーザ発信装置から照射されたレーザ光を記録ヘッド７で
光学レンズ等により照射光強度分布や結像光スポット形
状等の最適化が行われると供にポリゴンミラー等から構
成されるレーザ光走査機構から構成することができる。

【００３０】本記録装置では、記録ヘッド７からレーザ
光８を照射するので、非接触でかつ高速に、所望の出力
画像画素に対応した位置の光硬化性インク層３に画像を
潜像させる事が出来る。図４は、図３の記録装置の定着
ヘッド９での転写過程を拡大した機構構成図であり、図
３と同一部分は同じ符号で示してある。図４は記録ヘッ
ド７からのレーザ光８の光エネルギーによって、所望の
画像画素に対応する位置以外の光硬化性インク層のイン
クを硬化或いは融点上昇していることを示している。前
記の様に変化した記録媒体４は記録媒体供給ローラ１０
及び記録媒体巻取りローラ１１によって駆動搬送され、
定着ヘッド９に搬入される。このとき別の搬送経路から
搬入された記録紙５とが密着するように定着ローラ６
（プラテンローラ）によって圧接されるとともに、定着
ヘッド９によって基材１側から加熱される。また転写面
に均一な加圧を行う為、ここでは定着ヘッド９を加圧ロ
ーラ１２により加圧する。本実施例では定着ヘッド９と
してヒートローラを用いているが、これに限定されるも
のではない。

【００３１】定着ヘッド９は記録媒体４上のホットメル
トタイプ保護層２と光照射前の光硬化性インク層３の転
移点以上の温度に設定されており、定着ローラ６と加圧
ローラ１２の押圧により硬化していない光硬化性インク
層のインクが記録紙５に浸透し、そして付着する。すな
わち、前記記録ヘッド７によりレーザ光８が照射された
部分は非転写部となり基材１上に残留する事となり、所
望の出力画像画素に対応した記録紙５上の位置にホット
メルトタイプ保護層２全てと光未照射部に光硬化性イン
クが転写され画像を再現する。ここではインク転写後の
剥離過程を加熱後すくに剥離させる熱時剥離で再現させ
たがインクの粘度特性や印字速度等に応じてインクが冷
え固ってから剥離する冷時剥離で行っても良い。

【００３２】

【発明の効果】この発明は、以上説明したように、記録
媒体を、基材と、該基材上に色材と光機能性樹脂を混合
させた熱融解性インクを塗布された光硬化性インク層
と、該光硬化性インク層の上に形成されたバインダ材を
主成分としたホットメルトタイプ保護層から構成され、
記録ヘッドから供給された光エネルギーにより融点、又
は粘性特性変化する光硬化性インク層とから構成したの
で、次の効果がある。

【００３３】記録ヘッド、定着ヘッド等からの熱スト
レスが記録メカニズム上少ない為、記録媒体の薄膜化が
行える。よって省エネルギー化となる。 光硬化性インク層の上にホットメルトタイプ保護層を
設ける事で光硬化性インク層の光硬化性樹脂の酸素（空
気）による暗反応等を防ぐと供に記録紙への転写性も向
上する。又、この記録媒体を用いた記録装置は、定着ヘ
ッドをヒートローラなどで構成する事が出来るため従来
のラインサーマルヘッドでは、不可能であった熱時剥離
が行えるためホットメルトタイプ保護層に架橋性の高い
樹脂系材料を使用する事ができＰＰＣ等の普通紙への転
写も可能となる。

【００３４】基材上にアルミ蒸着を施した記録媒体
は、記録ヘッドからの光エネルギをさらに効率よく使用
できるので、高速にかつ高精細に光硬化性インク層への
記録処理が行える。又、この記録媒体を用いた記録装置
は、記録処理部とインク定着部とを分離することが出来
るので、以下に示す効果がある。

【００３５】従来の熱転写記録装置の様に、本来印字
すべきでない部分のインクが熱の影響を受けて一部溶融
反応し記録紙に転写、又は印字部領域の画素ドットの再
現性への影響が排除される。つまり、より高精細な出力
印字や画像が得られることになる。

【００３６】記録処理と定着処理をそれぞれ独立に最
適化する事が出来、印字品質をより向上させるととも
に、色々な種類の記録紙に対しても高品質な印字を行う
ことが可能である。 記録処理と定着処理が記録媒体上で行えることから、
この記録装置の構成の簡素化、調整の単純化、メンテナ
ンスフリー化が行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の記録媒体の断面構成図である。

【図２】従来例の記録媒体の説明図である。

【図３】本発明の記録媒体を用いて印字を行う記録装置
の構成を示す説明図である。

【図４】本発明の記録装置に於ける記録処理部を拡大し
た説明図である。

【符号の説明】

１ 基材 ２ ホットメルトタイプ保護層 ３ 光硬化性インク層 ４ 記録媒体 ５ 記録紙 ６ 定着ローラ ７ 記録ヘッド ８ レーザ光 ９ 定着ヘッド １０ 記録媒体供給ローラ １１ 記録媒体巻取りローラ １２ 加圧ローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ４１Ｊ 3/20 １１７ Ａ 9121−2Ｈ Ｂ４１Ｍ 5/26 Ｅ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基材と、該基材上に色材と光硬化性樹脂
   を混合させた熱溶解性インクを塗布してなる光硬化性イ
   ンク層と該光硬化性インク層の上に形成されたバインダ
   材を主成分としたホットメルトタイプ保護層の少なくと
   も３層から構成され、前記光硬化性インク層が記録ヘッ
   ド等から供給された光エネルギーにより融点上昇、叉は
   硬化することを特徴とする記録媒体。
2. 【請求項２】 前記光硬化性インク層とバインダ材を主
   成分としたホットメルトタイプ保護層は記録ヘッド等か
   ら供給される光エネルギーが照射される以前は、同等の
   融点、或いは粘度特性を持つ事を特徴とする請求項１に
   記載の記録媒体。
3. 【請求項３】 前記基材は、前記光硬化性インク層との
   積層面側の表面にアルミが蒸着されていることを特徴と
   する請求項１に記載の記録媒体。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の記録媒体の光硬化性イ
   ンク層を融点上昇又は硬化させる光エネルギーを供給す
   る記録ヘッドと、前記記録ヘッドによる非照射部の光硬
   化性インク層を活性化する熱制御を行う定着ヘッドとを
   少なくとも有することを特徴とする記録装置。
5. 【請求項５】 請求項１に記載の記録媒体の光硬化性イ
   ンク層を融点上昇または硬化させる光エネルギーを供給
   する記録ヘッドと、前記記録媒体に前記記録ヘッドから
   の光エネルギーが供給されている時に前記記録媒体に熱
   を供給する加熱手段と、前記記録ヘッドによる非照射部
   の前記光硬化性インク層を活性化する熱制御を行う定着
   ヘッドとを少なくても有していることを特徴とする記録
   装置。
6. 【請求項６】 請求項１に記載の記録媒体の光硬化性イ
   ンク層を融点上昇又は硬化させる記録ヘッドと、前記光
   硬化性インク層を活性化する熱制御を行う定着ヘッド
   と、前記光硬化性インク層の記録紙への転写を促進する
   加圧手段とを有することを特徴とする記録装置。