感熱記録媒体、画像形成装置およびその方法
【課題】 メインテナンスが容易で、カートリッジ等の廃棄物を発生させず、しかも記録シートの管理を容易にすることができる記録シート等を提供する。
【解決手段】 像形成時には、記録シート１０が温度Ｔ１で加熱され、且つ圧力Ｐ１（＞通常圧力Ｐ０）が加えられて低温発色層１５が発色する。次に、記録シート１０が、通常圧力Ｐ０で、温度Ｔ３（＞Ｔ１）で加熱され、高温発色層１１が発色する。このとき、圧力Ｐ１が印加されていないため、低温発色層１５は発色しない。また、熱バリア層９があるため、中温発色層７は温度Ｔ２以上にはならず、発色しない。
【解決手段】 像形成時には、記録シート１０が温度Ｔ１で加熱され、且つ圧力Ｐ１（＞通常圧力Ｐ０）が加えられて低温発色層１５が発色する。次に、記録シート１０が、通常圧力Ｐ０で、温度Ｔ３（＞Ｔ１）で加熱され、高温発色層１１が発色する。このとき、圧力Ｐ１が印加されていないため、低温発色層１５は発色しない。また、熱バリア層９があるため、中温発色層７は温度Ｔ２以上にはならず、発色しない。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感熱記録媒体、並びに当該感熱記録媒体に画像を形成する画像形成装置およびその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在実用化されているプリンタには、インクジェット方式や感熱転写方式、複写機を電子化したレーザ方式等がある。これらは、いずれもインクやインクリボン、トナーなどを紙（シート)に転写している。従って、プリントが終わると、インクやインクリボン、そしてそれらを内包した専用カートリッジ等が廃棄物となる。また、写真画質を実現するには、結局は専用紙を使う必要がある。
一方、専用の記録シートを必要とするが、インクやインクリボン、並びに専用カートリッジを廃棄しないプリンタとして、ファクシミリやバーコード印刷に用いられている感熱方式のプリンタがある。このような感熱方式で写真画質のカラー印刷を実現するためには多くの技術的困難があり、なかなか実用化されていない。
その最大の技術的障壁としては、３色３層の各発色層をサーマルヘッドの熱制御だけで独立に制御して発色させ、しかも発色する各色に濃淡を付けて濃度階調した制御が困難なためにカラー写真の画質の印刷が実現できなかった。このような中で、富士写真フィルム株式会社の特許文献１の技術的思想を基に、１９９６年に発売を開始した直接感熱記録方式（ＴＡ方式）が唯一の実用化例である。
【０００３】
このＴＡ方式は、シアン、マゼンダ、イエローの順に感熱発色層を基板上に積層し、最上層には耐熱性保護層を配置している。イエローとマゼンタの発色層は、ジアゾニウム塩化合物とカプラーを発色素材とし、紫外線で画像の定着が可能である。また、シアン発色層は定着の必要がないので、染料前駆体と有機酸を発色素材としている。各層のマイクロカプセルは異なる熱感度と紫外線感度を持っており、異なる熱エネルギと異なる波長の紫外線を、5回のステップに分けて与えることによって発色と定着を繰り返しながら、フルカラーのプリントを作成する。
具体的には、ＴＡ方式は、（１）イエロー画像情報で、低熱エネルギでイエロー画像を形成し、（２）波長が419nnmの紫外線を全面照射し、（３）イエロー画像を定着し、（４）マゼンタ画像を中熱エネルギで形成する（このときイエロー発色層は加熱しても発色しないため、影響を受けない）、（４）波長が365nmの紫外線を全面照射し、マゼンタ画像を定着し、（５）シアン画像を高熱エネルギで形成する。
【０００４】
また、上記ＴＡ方式とは別に、３段階の圧力と３段階の温度とを組み合わせて、カプセル内のジアゾ化合物とカプセル外のカプラーとを化学反応させて発色させるシステムが特許文献２に提案されている。
【０００５】
【特許文献１】特開昭６１−４０１９２号公報
【特許文献２】特開平１１−１７０６９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記ＴＡ方式では、感熱発色層が紫外線で定着されるため、記録シートの保管が難しいという問題がある。
また、上述した特許文献２のシステムでは、３段階の圧力を記録シートに適切に加えて発色させる制御が困難であるという問題がある。
さらに、記録シートの薄型化、並びに画像形成工程の簡単化の要請がある。
【０００７】
本発明は上述した従来技術の問題点を解決するために、画像形成装置のメインテナンスが容易で、カートリッジ等の廃棄物を発生させずに簡単な制御で感熱記録媒体に画像を形成でき、しかも感熱記録媒体を容易に管理することを可能とする感熱記録媒体、画像形成装置および画像形成方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、感熱記録媒体の薄型化、並びに画像形成工程の簡単化が可能な感熱記録媒体、画像形成装置および画像形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した従来技術の問題点を解決し、上述した目的を達成するため、請求項１の発明の感熱記録媒体は、第１の温度で予め決められた圧力を受けたことを条件に発色する第１の発色要素と、前記圧力とは無関係に前記第１の温度より高い第２の温度で発色する第２の発色要素とを有する。
請求項１の発明では、第１の発色要素の発色には圧力を要するため、第１の発色要素を定着せずに、第２の温度で加熱しても第１の発色要素は発色しない。そのため、画像形成工程を簡単化できると共に、定着剤が不要であるためシートを薄型化できる。
請求項２の発明は、請求項１の発明において、Ｍ前記第２の温度より高い第３の温度で発色する第３の発色要素をさらに有することを特徴とする。
請求項２の発明では、３色発色でき、カラーによる画像形成が可能である。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記第１の発色要素を内包した第１の発色層と、前記第２の発色要素を内包した第２の発色層と、前記第３の発色要素を内包した第３の発色層と、熱バリア層とを有し、基材上に、前記第２の発色層、前記熱バリア層、前記第３の発色層および前記第１の発色層を順に積層したことを特徴とする。
請求項３の発明では、熱バリア層を設けたことで、第３の発色層を第２の発色層に対して加熱側に配置でき、画像形成時のエネルギ効率がよい。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項２の発明において、前記第１の発色要素を内包した第１の発色層と、前記第２の発色要素を内包した第２の発色層と、前記第３の発色要素を内包した第３の発色層と、を有し、基材上に、前記第２の発色層、前記第１の発色層および前記第３の発色層を順に積層したことを特徴とする。
請求項４の発明では、第２の発色層と第３の発色層との間に第１の発色層を配置したため、第３の発色層の加熱時に、第１の発色層が熱バリアとして機能し、第２の発色層の発色を防止できる。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項１〜４の発明において、前記発色要素は、当該発色要素が内包する材料が前記発色要素外に放出し、発色要素外の物質と反応して発色する要素、あるいは前記発色要素内に、当該発色要素外の材料が、当該発色要素内に流入して、当該発色要素内の物質と反応して発色する要素であることを特徴とする。
【００１２】
請求項６の発明の画像形成装置は、感熱記録媒体に対して画像を熱記録するサーマルヘッドと、前記感熱記録媒体に圧力を加える加圧手段と、前記サーマルヘッドが前記第１の温度で加熱した状態で前記加圧手段が所定の圧力を加えるように制御する処理と、前記加圧手段が前記圧力を加えない状態で前記サーマルヘッドが前記第１の温度より高い第２の温度で前記感熱記録媒体を加熱するように制御する処理とを行う制御手段とを有する。
請求項６の発明では、制御手段の制御に基づいて、前記サーマルヘッドが前記第１の温度で加熱した状態で前記加圧手段が所定の圧力を加える。また、前記加圧手段が前記圧力を加えない状態で前記サーマルヘッドが前記第１の温度より高い第２の温度で前記感熱記録媒体を加熱する。
【００１３】
請求項７の発明の画像形成装置は、請求項６の発明において、前記サーマルヘッドと前記加圧手段とを一体的に構成し、前記感熱記録媒体に接触する前記サーマルヘッドの加熱面によって前記圧力を加えることを特徴とする。
これにより、小規模な構成で１ヘッド１パスで画像形成が可能になる。
【００１４】
請求項８の発明の画像形成方法は、第１の温度で加熱した状態で感熱記録媒体に所定の圧力を加える第１の工程と、前記感熱記録媒体に前記圧力を加えないで、前記第１の温度より高い第２の温度で前記感熱記録媒体を加熱する第２の工程とを有する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、画像形成装置のメインテナンスが容易で、カートリッジ等の廃棄物を発生させずに簡単な制御で感熱記録媒体に画像を形成でき、しかも記録シートを容易に管理することを可能とする感熱記録媒体、画像形成装置および画像形成方法を提供することができる。
また、本発明によれば、感熱記録媒体の薄型化、並びに画像形成工程の簡単化が可能な感熱記録媒体、画像形成装置および画像形成方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態に係わる記録シート、並びに当該記録シートに画像を形成するプリンタについて説明する。
＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態を説明する。
［本発明の構成との対応関係］
先ず、本実施形態の構成要素と、本発明の構成要素との対応関係を説明する。
低温発色カプセル２５が本発明の第１の発色要素の一例であり、中温発色カプセル２１が第２の発色要素の一例であり、高温発色カプセル２３が第３の発色要素の一例である。
また、低温発色層１５が本発明の第１の発色層の一例であり、中温発色層７が本発明の第２の発色層の一例であり、高温発色層１１が本発明の第３の発色層の一例である。
また、熱バリア層９が、請求項３の熱バリア層の一例である。
また、図５に示すサーマルヘッド４５が本発明のサーマルヘッドおよび加圧手段の一例である。また、図５に示す制御部５１が、本発明の制御手段の一例である。
【００１７】
［記録シート１０］
先ず、本実施形態で用いられる記録シート１０を説明する。
図１は、本実施形態で用いる記録シート１０の断面構成図である。
図１に示すように、記録シート１０は、例えば、基材５上に、中温発色層７、熱バリア層９、高温発色層１１、混防止層１３、低温発色層１５および保護層１９を順に積層している。
【００１８】
記録シート１０の画像形成時には、温度Ｔ１で加熱され、且つ圧力Ｐ１（＞通常圧力Ｐ０）が加えられたことを条件に、低温発色層１５が発色する。
次に、記録シート１０が通常圧力Ｐ０において温度Ｔ３（＞Ｔ１）で加熱され、高温発色層１１が発色する。このとき、記録シート１０には圧力Ｐ１が印加されていないため、低温発色層１５は発色しない。また、熱バリア層９があるため、中温発色層７は温度Ｔ２以上にはならず、発色しない。
次に、記録シート１０が、通常圧力Ｐ０において温度Ｔ２（Ｔ３＞Ｔ２＞Ｔ１）で加熱され、中温発色層７が発色する。
【００１９】
記録シート１０によれば、低温発色層１５が通常圧力Ｐ０より大きい圧力Ｐ１以上でないと発色しないため、耐候性に優れている。
また、記録シート１０によれば、中温発色層７を定着する必要がないため、シートを薄くできると共に、画像形成工程を簡単にできる。
なお、記録シート１０は、３色発色できるため、カラー画像を形成できる。
【００２０】
以下、記録シート１０の各構成要素について説明する。
基材５は、例えば、ポリエステルやポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等によって構成される。基材５は、白色あるいは透明である。
【００２１】
中温発色層７は、中温発色カプセル２１、顕色剤、並びに必要に応じて塩基性物質または酸性物質をバインダ材中に分散させて構成される。中温発色カプセル２１は、発色剤を内包し、その壁のガラス転移点が図２に示す温度Ｔ２（例えば、１６０℃）である。
中温発色層７は、例えば、温度Ｔ２以上の中温状態になると、通常圧力Ｐ０においても（圧力Ｐ１を加圧しなくても）、中温発色カプセル２１が内包する発色剤と中温発色層７内の顕色剤とが反応して発色する。すなわち、中温発色層７の発色に圧力条件は無い。
【００２２】
中温発色カプセル２１は、いわゆるマイクロカプセルであり、その壁が１５０〜２８０℃のガラス転移点を持つポリウレアあるいはポリウレタンからなる。中温発色カプセル２１は、ガラス転移点前後で物質浸透（透過）性が大きくなる特性を持つ。これにより、図３（Ａ）に示すように、温度Ｔ２未満（非中温）においては、中温発色カプセル２１内に顕色剤は浸透せず、中温発色カプセル２１内の発色剤は発色しない。一方、図３（Ｂ）に示すように、温度Ｔ２以上（上記中温状態）になると、圧力とは無関係に、中温発色層７内の顕色剤が中温発色カプセル２１内に浸透し、当該顕色剤と中温発色カプセル２１内の発色剤とが反応して色素が形成されて発色する。
【００２３】
中温発色カプセル２１等の本実施形態におけるマイクロカプセルの壁は、例えば、熱硬化性樹脂あるいは熱可塑性樹脂等の合成樹脂で形成される。具体的には、中温発色カプセル２１等の壁として、メラミン−ホルムアルデヒドポリマー、尿素−ホルムアルデヒドポリマー等が用いられる。
また、マイクロカプセルの平均粒径は、例えば約３〜４μｍであり、そのガラス転移点は壁の材質によって規定される。マイクロカプセルは、反応する物質を多層構造の状態で隔離しておくだけでなく、マイクロカプセルの壁を隔ててミクロンに分散して共存させることにより、数μの薄い塗布膜の中で、常温では十分に隔離性を保ちながら、加熱時に瞬時に十分な物質浸透性を持たせる機能を持つ。
【００２４】
なお、中温発色カプセル２１は、上記中温状態になると、その壁が溶けて、カプセル内の発色剤がカプセル外に流出して、カプセル外の顕色剤と反応して発色するように構成してもよい。
本実施形態において、発色剤と、それに反応する顕色剤との組み合わせには、例えば、ジアゾ化合物（発色剤）とカプラー（顕色剤）との組み合わせ、あるいは電子供与性無色染料（発色剤）と電子受容性化合物（顕色剤）との組み合わせ等がある。なお、ジアゾ化合物の化学構造とカプラーの化学構造との組み合わせ、あるいは電子供与性無色染料の化学構造と電子受容性化合物の化学構造との組み合わせによって任意の色相を発色できることは公知である。
【００２５】
なお、上記ジアゾ化合物は、例えば、リン酸トリクレジル等である。ジアゾ化合物は、電子供与性染色前駆体（染料前駆体）であり、塩基性雰囲気でカプラーと反応して発色する。カプラーは、例えば、レゾルシルやフロログルシンであり、塩基性雰囲気中でジアゾ化合物とカップリングして色素を形成する。塩基性雰囲気は、水難溶性か水不溶性の塩基性物質や加熱によりアルカリを発生する物質（例えば、有機アンモニウム塩）によって作られる。
また、上記電子供与性無色染料は例えばロイコ染料であり、電子受容性化合物は例えばフェノール系酸性物質である。この組み合わせでは、ロイコ染料が酸性物質である顕色剤に吸着して酸化されて発色する。
【００２６】
また、上記カプラーとしては、例えば、２−ヒドロキシ−３ナフトエ酸アニリド等が用いられる。
また、上記電子受容性化合物としては、例えば、フェノール化合物、有機酸またはその金属塩、オキシ安息香酸エステル等の酸性物質が用いられる。
【００２７】
また、本実施形態では、発色剤をマイクロカプセル内に内包する場合を例示するが、例えば、発色剤と顕色剤とをバインダ内に分散して配置し、加熱によりバインダが溶融して発色剤と顕色剤とが反応するような構成にしてもよい。
【００２８】
熱バリア層９は、高温発色カプセル２１と中温発色カプセル２３とが混ざり合うことを防止すると共に、高温発色層１１の発色時の熱によって中温発色層７が発色することを防止する。
熱バリア層９は、例えば、この層が熱溶媒を含む場合などに、加熱の際に相変化を受ける不活性材料を含む任意の材料によって構成される。熱バリア層９の代表的な材料としては、ポリ（ビニルアルコール）のようなポリマー材料が挙げられる。
【００２９】
高温発色層１１は、高温発色カプセル２３、顕色剤、並びに必要に応じて塩基性物質あるいは酸性物質をバインダ材中に分散させて構成される。高温発色カプセル２３は、発色剤を内包し、その壁のガラス転移点が例えば、３００〜３５０℃の高温である。高温発色層１１は、例えば、図２に示す温度Ｔ３（例えば、３３０℃）以上の高温状態となると、通常圧力Ｐ０においても、高温発色層１１内の顕色剤が高温発色カプセル２３内に流入し、高温発色カプセル２３が内包する発色剤と反応して発色する。高温発色カプセル２３の発色原理は、ガラス転移点を除いて、前述した中温発色カプセル２１と同じである。
【００３０】
混防止層１３は、高温発色カプセル２３と低温発色カプセル２３とが混ざり合うことを防止する。
【００３１】
低温発色層１５は、低温発色カプセル２５、顕色剤、並びに必要に応じて塩基性物質あるいは酸性物質をバインダ材中に分散させて構成される。低温発色カプセル２５は、発色剤を内包し、その壁のガラス転移点が例えば、９０〜１４０℃の低温である。
低温発色カプセル２５は、例えば、図２に示す温度Ｔ１（例えば、１１０℃）以上の低温状態で、圧力Ｐ１以上で加圧されると、低温発色層１５内の顕色剤が低温発色カプセル２５内に流入し、低温発色カプセル２５が内包する発色剤と反応して発色する。
このように、低温発色層１５が発色するには、低温状態であることに加えて、圧力Ｐ１以上の圧力が加えられていることを要する。低温発色層１５の発色条件は、低温発色カプセル２５のガラス転移点を規定するカプセル壁の材料と、カプセルの径および壁厚とによって決定される。低温発色カプセル２５は、壁厚／径の値が大きくなるに従って、発色に要する圧力Ｐ１が大きくなる。また、低温発色カプセル２５は、その壁のガラス転移点が低くなるに従って、発色に要する温度Ｔ１が低くなる。
本実施形態では、発色条件として、低温発色カプセル２５は温度と圧力を条件とし、中温発色カプセル２１および高温発色カプセル２３は温度のみを条件とする。
【００３２】
保護層１９は、低温発色層１５を保護するための層である。保護層１９は、例えば、耐熱機能を有する。
【００３３】
本実施形態において、中温発色層７、高温発色層１１および低温発色層１５の各々の厚みは、例えば１〜４μｍである。また、熱バリア層９の厚みは例えば５〜２５μｍである。
各層への発色の割り当ては、例えば、中温発色層７にイエロー、低温発色抑制層１５にマゼンダ、高温発色層７にシアンを割り当てる。但し、これは一例であり、割り当てパターンは任意である。
【００３４】
［プリンタ４０］
次に、図１に示す記録シート１０に画像を形成するプリンタを説明する。
図５は、図１に示す記録シート１０に画像を記録（印刷）するプリンタ４０の構成図である。
図５に示すように、プリンタ４０は、例えば、シート収容ケース４１、シート送りローラ４３、サーマルヘッド４５、プラテンローラ４７、シート搬出部５０および制御部５１を有する。
シート収容ケース４１は、複数の記録シート１０を収容する。シート収容ケース４１に収容された記録シート１０は、バネ５３等の付勢手段によってシート送りローラ４３に向けて押されている。
【００３５】
シート送りローラ４３は、シート収容ケース４１の最上段の記録シート１０に接触して位置する。シート送りローラ４３は、制御部５１からの制御信号に基づいてモータ（図示せず）によって回転駆動される。シート送りローラ４３が回転すると、バネ５３の付勢力により記録シート１０とシート送りローラ４３との間に生じた摩擦力によって、シート送りローラ４３の回転に連動してシート収容ケース４１の最上段の記録シート１０がサーマルヘッド４５に向けて搬送される。なお、制御部５１は、上記制御信号に基づいて、モータ（シート送りローラ４３）の回転量を制御することで、記録シート１０の位置や送り量を制御する。
【００３６】
記録シート１０の搬送経路におけるシート送りローラ４３の下流側には、サーマルヘッド４５が設けられている。
図６は、サーマルヘッド４５を説明するための図である。
サーマルヘッド４５は、記録シート１０の保護層１９に接触するサーマルヘッド部５４５の加熱・加圧面において、記録シート１０を加熱すると共に、加圧する。
図６に示すように、サーマルヘッド４５は、継ぎ手５２０の一端にサーマルヘッド５４５が固定されている。継ぎ手５２０は、中心軸５２０ａを中心に回転する。継ぎ手５２０の他端は、バネ５４１によって、回転軸５２０ａを中心に継ぎ手５２０を半時計回りに回転する向きに付勢されている。バネ５４１よる付勢力は、サーマルヘッド部５４５の加熱面によって記録シート１０等を通常圧力Ｐ０で押す力として作用する。
【００３７】
継ぎ手５２１は、回転軸５２０ａを中心に回転自在に設置され、一端の先端部５２１ａが継ぎ手５２０の一辺に接触している。
また、継ぎ手５２１の他端５２１ｂは、カム５３０の外周に接触している。また、継ぎ手５２１は、バネ５４０の一端が固定されている。カム５３０が回転すると、継ぎ手５２１が回転軸５２０ａを中心として、カム５３０の外周の段差に応じた所定の回転角度幅で時計方向および逆時計方向に交互に回転する。
このとき、継ぎ手５２１が時計方向に最も回転した位置において、先端部５２１ａは継ぎ手５２０を押圧しない。すなわち、バネ５４０の付勢力は、サーマルヘッド部５４５には作用しない。これにより、サーマルヘッド部５４５の加熱面によって記録シート１０に通常圧力Ｐ０が加えられる。
【００３８】
一方、継ぎ手５２１が反時計方向に最も回転した位置において、先端部５２１ａは継ぎ手５２０を押圧し、バネ５４０の付勢力はサーマルヘッド部５４５を記録シート１０に押し付ける向きに作用する。これにより、サーマルヘッド部５４５の加熱面によって記録シート１０を圧力Ｐ１（＞Ｐ０）で加圧する。
サーマルヘッド４５では、図５に示す制御部５１が、カム５３０の回転を制御することで、サーマルヘッド部５４５の加熱面を介して記録シート１０等に加える圧力を制御できる。
【００３９】
サーマルヘッド部５４５は、複数の発熱素子を主走査方向にライン状に並べた発熱素子アレイを備えている。サーマルヘッド部５４５は、発熱素子アレイを記録シート１０に接触した状態で、形成する画像に応じたパターンで各発熱素子を発熱させる。本実施形態では、各発熱素子は、少なくとも、非発熱状態、低温発熱状態、中温発色状態および高温発熱状態の４状態を有し、これら４状態のうち一つが制御部５１によって選択される。
各発熱素子の発熱温度は、その発熱素子に接続された抵抗に電流を流す時間によって制御される。制御部５１は、加熱時間に応じて、サーマルヘッド部５４５の各発熱素子に電流を流す時間を規定するストローブ信号のパルス幅を制御する。
なお、サーマルヘッド部５４５は、低温発色状態、中温発色状態および高温発色状態の各々において、画像データの諧調に応じた複数の発熱温度を調整可能にしてもよい。
【００４０】
プリンタ４０では、複数の加熱温度と加圧の有無を１ヘッドで実現できるため、記録シート１０に１パスで画像を形成できる。すなわち、記録シート１０がヘッドと１回接触して通過するだけで画像形成が可能である。これは、サーマルヘッドが高価であることから製造コストの削減に有用であると共に、小型化の要請にも応えられる。
すなわち、ライン型サーマルヘッドを１つで実現する場合には、従来のＴＡ方式では、記録シートをサーマルヘッドに２往復半通過させるため、画像形成時間が長い。また、当該ＴＡ方式は、紫外線ランプと２種類のフィルタの切り替え手段も必要とし、プリンタが大型化してしまう。プリンタ４０は、このような問題を解決できる。
【００４１】
プラテンローラ４７は、記録シート１０の搬送経路を挟んで反対側には、サーマルヘッド４５のサーマルヘッド部５４５が設けられている。プラテンローラ４７は、記録シート１０の搬送に応じて回転し、記録シート１０とサーマルヘッド部５４５の発熱素子との接触状態を安定にする。
【００４２】
シート搬出部５０は、発色を終えた記録シート１０を外部に搬出する。
【００４３】
制御部５１は、例えば、マイクロコンピュータ等の電子回路であり、プリンタ４０の動作を統括的に制御する。
【００４４】
以下、図５〜図８を参照して、プリンタ４０の動作例を説明する。
図８は、図１に示す記録シート１０に画像を形成する図５等に示すプリンタ４０の動作例を説明ためのフローチャートである。
図８に示す各ステップは、制御部５１によって統括的に制御される。
【００４５】
ステップＳＴ０：
図５に示すプリンタのシート収容ケース４１に、複数枚の記録シート１０を収容する。シート収容ケース４１に収容された記録シート１０は、バネ５３の付勢力によって紙送りローラ４３に向けて押され、最上段の記録シート１０と紙送りローラ４３との間に摩擦力が生じている。
【００４６】
ステップＳＴ１：
制御部５１からの制御に基づいてシート送りローラ４３が回転し、シート収容ケース４１の最上段に収容された記録シート１０がサーマルヘッド４５に向けて搬送される。
【００４７】
ステップＳＴ２：
制御部５１からの制御に基づいて図６に示すカム５３０が回転し、継ぎ手５２１が反時計方向に最も回転した位置になる。これにより、サーマルヘッド部５４５によって圧力Ｐ１が記録シート１０に加わる。
この状態で、制御部５１からの制御に基づいて、サーマルヘッド部５４５の各発熱素子が、記録シート１０に形成する画像の低温発色成分に応じた画素パターンで低温発熱する。これにより、記録シート１０の低温発色層１５が、画像情報に対応した低温発色成分の画素パターンで、図２に示す温度Ｔ１で低温加熱され、低温加熱された位置の低温発色カプセル２７内の発色剤とその周囲に顕色剤とが反応して発色（低温発色）する。
【００４８】
ステップＳＴ３：
ステップＳＴ２に続いて、制御部５１からの制御に基づいてカム５３０が回転し、記録シート１０に加えられる圧力は通常圧力Ｐ０となる。
また、サーマルヘッド４５が、記録シート１０に形成する画像の高温発色成分に応じた画素パターンでサーマルヘッド部５４５の各発熱素子を高温に短時間発熱させる。これにより、記録シート１０の高温発色層１１が、画像情報に対応した高温発色成分の画素パターンで、図２に示す温度Ｔ３で短時間高温加熱され、高温加熱された位置の高温発色カプセル２１内の発色剤とその周囲に顕色剤とが反応して発色（高温発色）する。
本実施形態では、高温発色層１１は、温度Ｔ３以上で短時間以上加熱されたことを条件に発色する。
このとき、記録シート１０には圧力Ｐ１が加えられていないため低温発色層１５は発色しない。また、熱バリア層９があるため、中温発色層７は発色しない。
【００４９】
ステップＳＴ４：
ステップＳＴ３に続いて、記録シート１０に加えられる圧力を通常圧力Ｐ０とした状態で、サーマルヘッド４５が、記録シート１０に形成する画像の中温発色成分に応じた画素パターンでサーマルヘッド部５４５の各発熱素子を中温に中時間発熱させる。これにより、記録シート１０の中温発色層７が、画像情報に対応した中温発色成分の画素パターンで、図２に示す温度Ｔ２で中時間中温加熱され、中温加熱された位置の中温発色カプセル２１内の発色剤とその周囲に顕色剤とが反応して発色（中温発色）する。本実施形態において、上記中時間は上記短時間より長い概念である。また、中温発色層７は、温度Ｔ２以上で中時間以上加熱されたことを条件で発色する。
【００５０】
上記ステップＳＴ２〜ＳＴ４の動作は、図７（Ａ）に示すように、図５の構成のプリンタのサーマルヘッド４５において１ヘッドで温度と時間を制御することにより、連続して行うことができる。
【００５１】
ステップＳＴ５：
制御部５１からの制御に基づいてプラテンローラ４７が回転し、図７（Ｂ）に示すように、記録シート１０が図５中右側のシート搬出部５０に向けて搬送される。
【００５２】
以上説明したように、記録シート１０を用いることで、プリンタ４０は、カートリッジ等の廃棄物を発生させずに簡単な制御で記録シート１０に画像を形成できる。そのため、プリンタ４０のメインテナンスが容易になる。
また、記録シート１０の低温発色層１５は、温度Ｔ１で加熱され、且つ圧力Ｐ１（＞通常圧力Ｐ０）が加えられたことを条件に発色する。そのため、低温発色層１５は、耐候性に優れている。また、低温発色層１５は定着が不要であるため、記録シート１０内に定着層を設ける必要が無くシートの薄型化が図れる。さらに、画像形成時に低温発色層１５の定着工程が不要であるため、画像形成を簡単なプリンタ構成で、且つ短時間で行うことができる。すなわち、記録シート１０によれば、３層うち１層を圧力で発色させ、２層を時間と熱とで制御して発色させるので、３層全てを熱と時間で制御するよりも制御が容易である。
【００５３】
また、本実施形態のプリンタ４０によれば、図５および図６に示すサーマルヘッド４５を用いることで、１ヘッドで温度、圧力および時間を制御することで連続して画像を形成できる。
【００５４】
＜第２実施形態＞
上述した第１実施形態の図５および図６等で説明したプリンタ４０は、サーマルヘッド部５４５の記録シート１０への接触面が、加熱面と加圧面を兼ねる場合を例示したが、本実施形態では、加熱機構と加圧機構とを個別に設ける。
図９は、本実施形態に係わるプリンタの部分構成図である。
図９に示すように、本プリンタは、回転軸２０４を中心に回転するプラテンローラ２０２を有する。
プラテンローラ２０２は、記録シート１０の基材５の表面と接触ながら、回転軸２０４を中心に回転する。
加圧部２０６は、プラテンローラ２０２を図９中矢印の向きに移動し、記録シート１０の記録面の加圧状態を切り換える。具体的には、第１実施形態の場合には、加圧部２０６は、図２に示す通常圧力Ｐ０と圧力Ｐ１とのいずれかの状態で記録シート１０を加圧する。
【００５５】
プラテンローラ２０２に対して、記録シート１０と反対側には、複数の発熱素子２１０がライン状に配置されている。
図９に示すプリンタでは、例えば、記録シート１０の保護層１９側が発熱素子２１０に接触し、基材５がプラテンローラ２０２に接触するように、記録シート１０を搬送する。
図９に示すプリンタでは、図８に示すステップＳＴ２において加圧部２０６によって記録シート１０に圧力Ｐ１を加え、ステップＳＴ３，ＳＴ４では記録シート１０に通常圧力Ｐ０を加えるように制御する。
また、発熱素子２１０は、図８に示すステップＳＴ２において低温発熱し、ステップＳＴ３において高温発熱し、ステップＳＴ４において中温発熱する。
図９に示すプリンタによっても、記録シート１０にカラー画像を形成できる。
【００５６】
＜第３実施形態＞
上述した第１実施形態では、図１に示すように低温発色層１５を保護層１９側に配置した場合を例示したが、本実施形態の記録シート１１０では、図１０に示すように、基材５上に中温発色層７、低温発色層１５および高温発色層１１を順に積層する。
ここで、基材５、中温発色層７、低温発色層１５および高温発色層１１は、第１実施形態で説明したものと同じである。
図１０に示す記録シート１１０によれば、高温発色層１１の高温発色時に、低温発色層１５が熱バリアとして機能するため、第１実施形態で必要だった熱バリア層を個別に設ける必要がない。そのため、記録シート１１０は、薄型化が可能である。
【００５７】
＜変形例＞
上述した第１実施形態では、図８に示すように、低温発色層１５を低温発色した後に、高温発色層１１を高温発色させ、その後、中温発色層７を中温発色させたが、高温発色層１１に先立って中温発色層７を発色させてもよい。
また、低温発色層１５の発色処理を、高温発色層１１あるいは中温発色層７の発色処理の後に行ってもよい。
【００５８】
本発明は上述した実施形態には限定されない。
すなわち、当業者は、本発明の技術的範囲またはその均等の範囲内において、上述した実施形態の構成要素に関し、様々な変更、コンビネーション、サブコンビネーション、並びに代替を行ってもよい。
例えば、上述した実施形態では、記録シートを３色に発色させて記録を行う場合を例示したが、記録シートに４色以上に発色させて記録を行ってもよい。例えば、イエロー、シアンおよびマゼンダの３色に、ブラックを加えて４色で記録シートを発色させてもよいし、ライトシアンおよびライトマゼンダを加えて５色で記録シートを発色させてもよい。
【００５９】
また、上述した実施形態では、本発明の感熱記録媒体として記録シートを例示したが、本発明の感熱記録媒体の形状はシート状以外でもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、感熱記録媒体に記録を行うシステムに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態の記録シートの構成図である。
【図２】図２は、図１に示す記録シート内の高温発色カプセル、低温発色カプセルおよび中温発色カプセルの特性を説明ための図である。
【図３】図３は、図１に示す中温発色カプセルおよび高温発色カプセルの発色原理を説明ための図である。
【図４】図４は、図１に示す低温発色カプセルの発色原理を説明ための図である。
【図５】図５は、本発明の第１実施形態のプリンタを説明ための図である。
【図６】図６は、図５に示すプリンタのサーマルヘッドを説明ための図である。
【図７】図７は、本発明の第１実施形態のプリンタの画像形成動作を説明ための図５の続きの図である。
【図８】図８は、本発明の第１実施形態のプリンタの画像形成動作を説明ためのフローチャートである。
【図９】図９は、本発明の第２実施形態のプリンタの部分構成図である。
【図１０】図１０は、本発明の第２実施形態に係わる記録シートの構成図である。
【符号の説明】
【００６２】
１０，１１０‥記録シート、５‥基材、７‥中温発色層、９‥熱バリア層、１１‥高温発色層、１３‥混防止層、１５‥低温発色層、１９‥保護層、２１‥中温発色カプセル、２３‥高温発色カプセル、２５‥低温発色カプセル、４１‥シート収容ケース、４３‥シート送りローラ、４５‥サーマルヘッド、４７‥プラテンローラ、２０４‥プラテンローラ、２０６‥加圧部、２１０‥発熱素子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感熱記録媒体、並びに当該感熱記録媒体に画像を形成する画像形成装置およびその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在実用化されているプリンタには、インクジェット方式や感熱転写方式、複写機を電子化したレーザ方式等がある。これらは、いずれもインクやインクリボン、トナーなどを紙（シート)に転写している。従って、プリントが終わると、インクやインクリボン、そしてそれらを内包した専用カートリッジ等が廃棄物となる。また、写真画質を実現するには、結局は専用紙を使う必要がある。
一方、専用の記録シートを必要とするが、インクやインクリボン、並びに専用カートリッジを廃棄しないプリンタとして、ファクシミリやバーコード印刷に用いられている感熱方式のプリンタがある。このような感熱方式で写真画質のカラー印刷を実現するためには多くの技術的困難があり、なかなか実用化されていない。
その最大の技術的障壁としては、３色３層の各発色層をサーマルヘッドの熱制御だけで独立に制御して発色させ、しかも発色する各色に濃淡を付けて濃度階調した制御が困難なためにカラー写真の画質の印刷が実現できなかった。このような中で、富士写真フィルム株式会社の特許文献１の技術的思想を基に、１９９６年に発売を開始した直接感熱記録方式（ＴＡ方式）が唯一の実用化例である。
【０００３】
このＴＡ方式は、シアン、マゼンダ、イエローの順に感熱発色層を基板上に積層し、最上層には耐熱性保護層を配置している。イエローとマゼンタの発色層は、ジアゾニウム塩化合物とカプラーを発色素材とし、紫外線で画像の定着が可能である。また、シアン発色層は定着の必要がないので、染料前駆体と有機酸を発色素材としている。各層のマイクロカプセルは異なる熱感度と紫外線感度を持っており、異なる熱エネルギと異なる波長の紫外線を、5回のステップに分けて与えることによって発色と定着を繰り返しながら、フルカラーのプリントを作成する。
具体的には、ＴＡ方式は、（１）イエロー画像情報で、低熱エネルギでイエロー画像を形成し、（２）波長が419nnmの紫外線を全面照射し、（３）イエロー画像を定着し、（４）マゼンタ画像を中熱エネルギで形成する（このときイエロー発色層は加熱しても発色しないため、影響を受けない）、（４）波長が365nmの紫外線を全面照射し、マゼンタ画像を定着し、（５）シアン画像を高熱エネルギで形成する。
【０００４】
また、上記ＴＡ方式とは別に、３段階の圧力と３段階の温度とを組み合わせて、カプセル内のジアゾ化合物とカプセル外のカプラーとを化学反応させて発色させるシステムが特許文献２に提案されている。
【０００５】
【特許文献１】特開昭６１−４０１９２号公報
【特許文献２】特開平１１−１７０６９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記ＴＡ方式では、感熱発色層が紫外線で定着されるため、記録シートの保管が難しいという問題がある。
また、上述した特許文献２のシステムでは、３段階の圧力を記録シートに適切に加えて発色させる制御が困難であるという問題がある。
さらに、記録シートの薄型化、並びに画像形成工程の簡単化の要請がある。
【０００７】
本発明は上述した従来技術の問題点を解決するために、画像形成装置のメインテナンスが容易で、カートリッジ等の廃棄物を発生させずに簡単な制御で感熱記録媒体に画像を形成でき、しかも感熱記録媒体を容易に管理することを可能とする感熱記録媒体、画像形成装置および画像形成方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、感熱記録媒体の薄型化、並びに画像形成工程の簡単化が可能な感熱記録媒体、画像形成装置および画像形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した従来技術の問題点を解決し、上述した目的を達成するため、請求項１の発明の感熱記録媒体は、第１の温度で予め決められた圧力を受けたことを条件に発色する第１の発色要素と、前記圧力とは無関係に前記第１の温度より高い第２の温度で発色する第２の発色要素とを有する。
請求項１の発明では、第１の発色要素の発色には圧力を要するため、第１の発色要素を定着せずに、第２の温度で加熱しても第１の発色要素は発色しない。そのため、画像形成工程を簡単化できると共に、定着剤が不要であるためシートを薄型化できる。
請求項２の発明は、請求項１の発明において、Ｍ前記第２の温度より高い第３の温度で発色する第３の発色要素をさらに有することを特徴とする。
請求項２の発明では、３色発色でき、カラーによる画像形成が可能である。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記第１の発色要素を内包した第１の発色層と、前記第２の発色要素を内包した第２の発色層と、前記第３の発色要素を内包した第３の発色層と、熱バリア層とを有し、基材上に、前記第２の発色層、前記熱バリア層、前記第３の発色層および前記第１の発色層を順に積層したことを特徴とする。
請求項３の発明では、熱バリア層を設けたことで、第３の発色層を第２の発色層に対して加熱側に配置でき、画像形成時のエネルギ効率がよい。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項２の発明において、前記第１の発色要素を内包した第１の発色層と、前記第２の発色要素を内包した第２の発色層と、前記第３の発色要素を内包した第３の発色層と、を有し、基材上に、前記第２の発色層、前記第１の発色層および前記第３の発色層を順に積層したことを特徴とする。
請求項４の発明では、第２の発色層と第３の発色層との間に第１の発色層を配置したため、第３の発色層の加熱時に、第１の発色層が熱バリアとして機能し、第２の発色層の発色を防止できる。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項１〜４の発明において、前記発色要素は、当該発色要素が内包する材料が前記発色要素外に放出し、発色要素外の物質と反応して発色する要素、あるいは前記発色要素内に、当該発色要素外の材料が、当該発色要素内に流入して、当該発色要素内の物質と反応して発色する要素であることを特徴とする。
【００１２】
請求項６の発明の画像形成装置は、感熱記録媒体に対して画像を熱記録するサーマルヘッドと、前記感熱記録媒体に圧力を加える加圧手段と、前記サーマルヘッドが前記第１の温度で加熱した状態で前記加圧手段が所定の圧力を加えるように制御する処理と、前記加圧手段が前記圧力を加えない状態で前記サーマルヘッドが前記第１の温度より高い第２の温度で前記感熱記録媒体を加熱するように制御する処理とを行う制御手段とを有する。
請求項６の発明では、制御手段の制御に基づいて、前記サーマルヘッドが前記第１の温度で加熱した状態で前記加圧手段が所定の圧力を加える。また、前記加圧手段が前記圧力を加えない状態で前記サーマルヘッドが前記第１の温度より高い第２の温度で前記感熱記録媒体を加熱する。
【００１３】
請求項７の発明の画像形成装置は、請求項６の発明において、前記サーマルヘッドと前記加圧手段とを一体的に構成し、前記感熱記録媒体に接触する前記サーマルヘッドの加熱面によって前記圧力を加えることを特徴とする。
これにより、小規模な構成で１ヘッド１パスで画像形成が可能になる。
【００１４】
請求項８の発明の画像形成方法は、第１の温度で加熱した状態で感熱記録媒体に所定の圧力を加える第１の工程と、前記感熱記録媒体に前記圧力を加えないで、前記第１の温度より高い第２の温度で前記感熱記録媒体を加熱する第２の工程とを有する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、画像形成装置のメインテナンスが容易で、カートリッジ等の廃棄物を発生させずに簡単な制御で感熱記録媒体に画像を形成でき、しかも記録シートを容易に管理することを可能とする感熱記録媒体、画像形成装置および画像形成方法を提供することができる。
また、本発明によれば、感熱記録媒体の薄型化、並びに画像形成工程の簡単化が可能な感熱記録媒体、画像形成装置および画像形成方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態に係わる記録シート、並びに当該記録シートに画像を形成するプリンタについて説明する。
＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態を説明する。
［本発明の構成との対応関係］
先ず、本実施形態の構成要素と、本発明の構成要素との対応関係を説明する。
低温発色カプセル２５が本発明の第１の発色要素の一例であり、中温発色カプセル２１が第２の発色要素の一例であり、高温発色カプセル２３が第３の発色要素の一例である。
また、低温発色層１５が本発明の第１の発色層の一例であり、中温発色層７が本発明の第２の発色層の一例であり、高温発色層１１が本発明の第３の発色層の一例である。
また、熱バリア層９が、請求項３の熱バリア層の一例である。
また、図５に示すサーマルヘッド４５が本発明のサーマルヘッドおよび加圧手段の一例である。また、図５に示す制御部５１が、本発明の制御手段の一例である。
【００１７】
［記録シート１０］
先ず、本実施形態で用いられる記録シート１０を説明する。
図１は、本実施形態で用いる記録シート１０の断面構成図である。
図１に示すように、記録シート１０は、例えば、基材５上に、中温発色層７、熱バリア層９、高温発色層１１、混防止層１３、低温発色層１５および保護層１９を順に積層している。
【００１８】
記録シート１０の画像形成時には、温度Ｔ１で加熱され、且つ圧力Ｐ１（＞通常圧力Ｐ０）が加えられたことを条件に、低温発色層１５が発色する。
次に、記録シート１０が通常圧力Ｐ０において温度Ｔ３（＞Ｔ１）で加熱され、高温発色層１１が発色する。このとき、記録シート１０には圧力Ｐ１が印加されていないため、低温発色層１５は発色しない。また、熱バリア層９があるため、中温発色層７は温度Ｔ２以上にはならず、発色しない。
次に、記録シート１０が、通常圧力Ｐ０において温度Ｔ２（Ｔ３＞Ｔ２＞Ｔ１）で加熱され、中温発色層７が発色する。
【００１９】
記録シート１０によれば、低温発色層１５が通常圧力Ｐ０より大きい圧力Ｐ１以上でないと発色しないため、耐候性に優れている。
また、記録シート１０によれば、中温発色層７を定着する必要がないため、シートを薄くできると共に、画像形成工程を簡単にできる。
なお、記録シート１０は、３色発色できるため、カラー画像を形成できる。
【００２０】
以下、記録シート１０の各構成要素について説明する。
基材５は、例えば、ポリエステルやポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等によって構成される。基材５は、白色あるいは透明である。
【００２１】
中温発色層７は、中温発色カプセル２１、顕色剤、並びに必要に応じて塩基性物質または酸性物質をバインダ材中に分散させて構成される。中温発色カプセル２１は、発色剤を内包し、その壁のガラス転移点が図２に示す温度Ｔ２（例えば、１６０℃）である。
中温発色層７は、例えば、温度Ｔ２以上の中温状態になると、通常圧力Ｐ０においても（圧力Ｐ１を加圧しなくても）、中温発色カプセル２１が内包する発色剤と中温発色層７内の顕色剤とが反応して発色する。すなわち、中温発色層７の発色に圧力条件は無い。
【００２２】
中温発色カプセル２１は、いわゆるマイクロカプセルであり、その壁が１５０〜２８０℃のガラス転移点を持つポリウレアあるいはポリウレタンからなる。中温発色カプセル２１は、ガラス転移点前後で物質浸透（透過）性が大きくなる特性を持つ。これにより、図３（Ａ）に示すように、温度Ｔ２未満（非中温）においては、中温発色カプセル２１内に顕色剤は浸透せず、中温発色カプセル２１内の発色剤は発色しない。一方、図３（Ｂ）に示すように、温度Ｔ２以上（上記中温状態）になると、圧力とは無関係に、中温発色層７内の顕色剤が中温発色カプセル２１内に浸透し、当該顕色剤と中温発色カプセル２１内の発色剤とが反応して色素が形成されて発色する。
【００２３】
中温発色カプセル２１等の本実施形態におけるマイクロカプセルの壁は、例えば、熱硬化性樹脂あるいは熱可塑性樹脂等の合成樹脂で形成される。具体的には、中温発色カプセル２１等の壁として、メラミン−ホルムアルデヒドポリマー、尿素−ホルムアルデヒドポリマー等が用いられる。
また、マイクロカプセルの平均粒径は、例えば約３〜４μｍであり、そのガラス転移点は壁の材質によって規定される。マイクロカプセルは、反応する物質を多層構造の状態で隔離しておくだけでなく、マイクロカプセルの壁を隔ててミクロンに分散して共存させることにより、数μの薄い塗布膜の中で、常温では十分に隔離性を保ちながら、加熱時に瞬時に十分な物質浸透性を持たせる機能を持つ。
【００２４】
なお、中温発色カプセル２１は、上記中温状態になると、その壁が溶けて、カプセル内の発色剤がカプセル外に流出して、カプセル外の顕色剤と反応して発色するように構成してもよい。
本実施形態において、発色剤と、それに反応する顕色剤との組み合わせには、例えば、ジアゾ化合物（発色剤）とカプラー（顕色剤）との組み合わせ、あるいは電子供与性無色染料（発色剤）と電子受容性化合物（顕色剤）との組み合わせ等がある。なお、ジアゾ化合物の化学構造とカプラーの化学構造との組み合わせ、あるいは電子供与性無色染料の化学構造と電子受容性化合物の化学構造との組み合わせによって任意の色相を発色できることは公知である。
【００２５】
なお、上記ジアゾ化合物は、例えば、リン酸トリクレジル等である。ジアゾ化合物は、電子供与性染色前駆体（染料前駆体）であり、塩基性雰囲気でカプラーと反応して発色する。カプラーは、例えば、レゾルシルやフロログルシンであり、塩基性雰囲気中でジアゾ化合物とカップリングして色素を形成する。塩基性雰囲気は、水難溶性か水不溶性の塩基性物質や加熱によりアルカリを発生する物質（例えば、有機アンモニウム塩）によって作られる。
また、上記電子供与性無色染料は例えばロイコ染料であり、電子受容性化合物は例えばフェノール系酸性物質である。この組み合わせでは、ロイコ染料が酸性物質である顕色剤に吸着して酸化されて発色する。
【００２６】
また、上記カプラーとしては、例えば、２−ヒドロキシ−３ナフトエ酸アニリド等が用いられる。
また、上記電子受容性化合物としては、例えば、フェノール化合物、有機酸またはその金属塩、オキシ安息香酸エステル等の酸性物質が用いられる。
【００２７】
また、本実施形態では、発色剤をマイクロカプセル内に内包する場合を例示するが、例えば、発色剤と顕色剤とをバインダ内に分散して配置し、加熱によりバインダが溶融して発色剤と顕色剤とが反応するような構成にしてもよい。
【００２８】
熱バリア層９は、高温発色カプセル２１と中温発色カプセル２３とが混ざり合うことを防止すると共に、高温発色層１１の発色時の熱によって中温発色層７が発色することを防止する。
熱バリア層９は、例えば、この層が熱溶媒を含む場合などに、加熱の際に相変化を受ける不活性材料を含む任意の材料によって構成される。熱バリア層９の代表的な材料としては、ポリ（ビニルアルコール）のようなポリマー材料が挙げられる。
【００２９】
高温発色層１１は、高温発色カプセル２３、顕色剤、並びに必要に応じて塩基性物質あるいは酸性物質をバインダ材中に分散させて構成される。高温発色カプセル２３は、発色剤を内包し、その壁のガラス転移点が例えば、３００〜３５０℃の高温である。高温発色層１１は、例えば、図２に示す温度Ｔ３（例えば、３３０℃）以上の高温状態となると、通常圧力Ｐ０においても、高温発色層１１内の顕色剤が高温発色カプセル２３内に流入し、高温発色カプセル２３が内包する発色剤と反応して発色する。高温発色カプセル２３の発色原理は、ガラス転移点を除いて、前述した中温発色カプセル２１と同じである。
【００３０】
混防止層１３は、高温発色カプセル２３と低温発色カプセル２３とが混ざり合うことを防止する。
【００３１】
低温発色層１５は、低温発色カプセル２５、顕色剤、並びに必要に応じて塩基性物質あるいは酸性物質をバインダ材中に分散させて構成される。低温発色カプセル２５は、発色剤を内包し、その壁のガラス転移点が例えば、９０〜１４０℃の低温である。
低温発色カプセル２５は、例えば、図２に示す温度Ｔ１（例えば、１１０℃）以上の低温状態で、圧力Ｐ１以上で加圧されると、低温発色層１５内の顕色剤が低温発色カプセル２５内に流入し、低温発色カプセル２５が内包する発色剤と反応して発色する。
このように、低温発色層１５が発色するには、低温状態であることに加えて、圧力Ｐ１以上の圧力が加えられていることを要する。低温発色層１５の発色条件は、低温発色カプセル２５のガラス転移点を規定するカプセル壁の材料と、カプセルの径および壁厚とによって決定される。低温発色カプセル２５は、壁厚／径の値が大きくなるに従って、発色に要する圧力Ｐ１が大きくなる。また、低温発色カプセル２５は、その壁のガラス転移点が低くなるに従って、発色に要する温度Ｔ１が低くなる。
本実施形態では、発色条件として、低温発色カプセル２５は温度と圧力を条件とし、中温発色カプセル２１および高温発色カプセル２３は温度のみを条件とする。
【００３２】
保護層１９は、低温発色層１５を保護するための層である。保護層１９は、例えば、耐熱機能を有する。
【００３３】
本実施形態において、中温発色層７、高温発色層１１および低温発色層１５の各々の厚みは、例えば１〜４μｍである。また、熱バリア層９の厚みは例えば５〜２５μｍである。
各層への発色の割り当ては、例えば、中温発色層７にイエロー、低温発色抑制層１５にマゼンダ、高温発色層７にシアンを割り当てる。但し、これは一例であり、割り当てパターンは任意である。
【００３４】
［プリンタ４０］
次に、図１に示す記録シート１０に画像を形成するプリンタを説明する。
図５は、図１に示す記録シート１０に画像を記録（印刷）するプリンタ４０の構成図である。
図５に示すように、プリンタ４０は、例えば、シート収容ケース４１、シート送りローラ４３、サーマルヘッド４５、プラテンローラ４７、シート搬出部５０および制御部５１を有する。
シート収容ケース４１は、複数の記録シート１０を収容する。シート収容ケース４１に収容された記録シート１０は、バネ５３等の付勢手段によってシート送りローラ４３に向けて押されている。
【００３５】
シート送りローラ４３は、シート収容ケース４１の最上段の記録シート１０に接触して位置する。シート送りローラ４３は、制御部５１からの制御信号に基づいてモータ（図示せず）によって回転駆動される。シート送りローラ４３が回転すると、バネ５３の付勢力により記録シート１０とシート送りローラ４３との間に生じた摩擦力によって、シート送りローラ４３の回転に連動してシート収容ケース４１の最上段の記録シート１０がサーマルヘッド４５に向けて搬送される。なお、制御部５１は、上記制御信号に基づいて、モータ（シート送りローラ４３）の回転量を制御することで、記録シート１０の位置や送り量を制御する。
【００３６】
記録シート１０の搬送経路におけるシート送りローラ４３の下流側には、サーマルヘッド４５が設けられている。
図６は、サーマルヘッド４５を説明するための図である。
サーマルヘッド４５は、記録シート１０の保護層１９に接触するサーマルヘッド部５４５の加熱・加圧面において、記録シート１０を加熱すると共に、加圧する。
図６に示すように、サーマルヘッド４５は、継ぎ手５２０の一端にサーマルヘッド５４５が固定されている。継ぎ手５２０は、中心軸５２０ａを中心に回転する。継ぎ手５２０の他端は、バネ５４１によって、回転軸５２０ａを中心に継ぎ手５２０を半時計回りに回転する向きに付勢されている。バネ５４１よる付勢力は、サーマルヘッド部５４５の加熱面によって記録シート１０等を通常圧力Ｐ０で押す力として作用する。
【００３７】
継ぎ手５２１は、回転軸５２０ａを中心に回転自在に設置され、一端の先端部５２１ａが継ぎ手５２０の一辺に接触している。
また、継ぎ手５２１の他端５２１ｂは、カム５３０の外周に接触している。また、継ぎ手５２１は、バネ５４０の一端が固定されている。カム５３０が回転すると、継ぎ手５２１が回転軸５２０ａを中心として、カム５３０の外周の段差に応じた所定の回転角度幅で時計方向および逆時計方向に交互に回転する。
このとき、継ぎ手５２１が時計方向に最も回転した位置において、先端部５２１ａは継ぎ手５２０を押圧しない。すなわち、バネ５４０の付勢力は、サーマルヘッド部５４５には作用しない。これにより、サーマルヘッド部５４５の加熱面によって記録シート１０に通常圧力Ｐ０が加えられる。
【００３８】
一方、継ぎ手５２１が反時計方向に最も回転した位置において、先端部５２１ａは継ぎ手５２０を押圧し、バネ５４０の付勢力はサーマルヘッド部５４５を記録シート１０に押し付ける向きに作用する。これにより、サーマルヘッド部５４５の加熱面によって記録シート１０を圧力Ｐ１（＞Ｐ０）で加圧する。
サーマルヘッド４５では、図５に示す制御部５１が、カム５３０の回転を制御することで、サーマルヘッド部５４５の加熱面を介して記録シート１０等に加える圧力を制御できる。
【００３９】
サーマルヘッド部５４５は、複数の発熱素子を主走査方向にライン状に並べた発熱素子アレイを備えている。サーマルヘッド部５４５は、発熱素子アレイを記録シート１０に接触した状態で、形成する画像に応じたパターンで各発熱素子を発熱させる。本実施形態では、各発熱素子は、少なくとも、非発熱状態、低温発熱状態、中温発色状態および高温発熱状態の４状態を有し、これら４状態のうち一つが制御部５１によって選択される。
各発熱素子の発熱温度は、その発熱素子に接続された抵抗に電流を流す時間によって制御される。制御部５１は、加熱時間に応じて、サーマルヘッド部５４５の各発熱素子に電流を流す時間を規定するストローブ信号のパルス幅を制御する。
なお、サーマルヘッド部５４５は、低温発色状態、中温発色状態および高温発色状態の各々において、画像データの諧調に応じた複数の発熱温度を調整可能にしてもよい。
【００４０】
プリンタ４０では、複数の加熱温度と加圧の有無を１ヘッドで実現できるため、記録シート１０に１パスで画像を形成できる。すなわち、記録シート１０がヘッドと１回接触して通過するだけで画像形成が可能である。これは、サーマルヘッドが高価であることから製造コストの削減に有用であると共に、小型化の要請にも応えられる。
すなわち、ライン型サーマルヘッドを１つで実現する場合には、従来のＴＡ方式では、記録シートをサーマルヘッドに２往復半通過させるため、画像形成時間が長い。また、当該ＴＡ方式は、紫外線ランプと２種類のフィルタの切り替え手段も必要とし、プリンタが大型化してしまう。プリンタ４０は、このような問題を解決できる。
【００４１】
プラテンローラ４７は、記録シート１０の搬送経路を挟んで反対側には、サーマルヘッド４５のサーマルヘッド部５４５が設けられている。プラテンローラ４７は、記録シート１０の搬送に応じて回転し、記録シート１０とサーマルヘッド部５４５の発熱素子との接触状態を安定にする。
【００４２】
シート搬出部５０は、発色を終えた記録シート１０を外部に搬出する。
【００４３】
制御部５１は、例えば、マイクロコンピュータ等の電子回路であり、プリンタ４０の動作を統括的に制御する。
【００４４】
以下、図５〜図８を参照して、プリンタ４０の動作例を説明する。
図８は、図１に示す記録シート１０に画像を形成する図５等に示すプリンタ４０の動作例を説明ためのフローチャートである。
図８に示す各ステップは、制御部５１によって統括的に制御される。
【００４５】
ステップＳＴ０：
図５に示すプリンタのシート収容ケース４１に、複数枚の記録シート１０を収容する。シート収容ケース４１に収容された記録シート１０は、バネ５３の付勢力によって紙送りローラ４３に向けて押され、最上段の記録シート１０と紙送りローラ４３との間に摩擦力が生じている。
【００４６】
ステップＳＴ１：
制御部５１からの制御に基づいてシート送りローラ４３が回転し、シート収容ケース４１の最上段に収容された記録シート１０がサーマルヘッド４５に向けて搬送される。
【００４７】
ステップＳＴ２：
制御部５１からの制御に基づいて図６に示すカム５３０が回転し、継ぎ手５２１が反時計方向に最も回転した位置になる。これにより、サーマルヘッド部５４５によって圧力Ｐ１が記録シート１０に加わる。
この状態で、制御部５１からの制御に基づいて、サーマルヘッド部５４５の各発熱素子が、記録シート１０に形成する画像の低温発色成分に応じた画素パターンで低温発熱する。これにより、記録シート１０の低温発色層１５が、画像情報に対応した低温発色成分の画素パターンで、図２に示す温度Ｔ１で低温加熱され、低温加熱された位置の低温発色カプセル２７内の発色剤とその周囲に顕色剤とが反応して発色（低温発色）する。
【００４８】
ステップＳＴ３：
ステップＳＴ２に続いて、制御部５１からの制御に基づいてカム５３０が回転し、記録シート１０に加えられる圧力は通常圧力Ｐ０となる。
また、サーマルヘッド４５が、記録シート１０に形成する画像の高温発色成分に応じた画素パターンでサーマルヘッド部５４５の各発熱素子を高温に短時間発熱させる。これにより、記録シート１０の高温発色層１１が、画像情報に対応した高温発色成分の画素パターンで、図２に示す温度Ｔ３で短時間高温加熱され、高温加熱された位置の高温発色カプセル２１内の発色剤とその周囲に顕色剤とが反応して発色（高温発色）する。
本実施形態では、高温発色層１１は、温度Ｔ３以上で短時間以上加熱されたことを条件に発色する。
このとき、記録シート１０には圧力Ｐ１が加えられていないため低温発色層１５は発色しない。また、熱バリア層９があるため、中温発色層７は発色しない。
【００４９】
ステップＳＴ４：
ステップＳＴ３に続いて、記録シート１０に加えられる圧力を通常圧力Ｐ０とした状態で、サーマルヘッド４５が、記録シート１０に形成する画像の中温発色成分に応じた画素パターンでサーマルヘッド部５４５の各発熱素子を中温に中時間発熱させる。これにより、記録シート１０の中温発色層７が、画像情報に対応した中温発色成分の画素パターンで、図２に示す温度Ｔ２で中時間中温加熱され、中温加熱された位置の中温発色カプセル２１内の発色剤とその周囲に顕色剤とが反応して発色（中温発色）する。本実施形態において、上記中時間は上記短時間より長い概念である。また、中温発色層７は、温度Ｔ２以上で中時間以上加熱されたことを条件で発色する。
【００５０】
上記ステップＳＴ２〜ＳＴ４の動作は、図７（Ａ）に示すように、図５の構成のプリンタのサーマルヘッド４５において１ヘッドで温度と時間を制御することにより、連続して行うことができる。
【００５１】
ステップＳＴ５：
制御部５１からの制御に基づいてプラテンローラ４７が回転し、図７（Ｂ）に示すように、記録シート１０が図５中右側のシート搬出部５０に向けて搬送される。
【００５２】
以上説明したように、記録シート１０を用いることで、プリンタ４０は、カートリッジ等の廃棄物を発生させずに簡単な制御で記録シート１０に画像を形成できる。そのため、プリンタ４０のメインテナンスが容易になる。
また、記録シート１０の低温発色層１５は、温度Ｔ１で加熱され、且つ圧力Ｐ１（＞通常圧力Ｐ０）が加えられたことを条件に発色する。そのため、低温発色層１５は、耐候性に優れている。また、低温発色層１５は定着が不要であるため、記録シート１０内に定着層を設ける必要が無くシートの薄型化が図れる。さらに、画像形成時に低温発色層１５の定着工程が不要であるため、画像形成を簡単なプリンタ構成で、且つ短時間で行うことができる。すなわち、記録シート１０によれば、３層うち１層を圧力で発色させ、２層を時間と熱とで制御して発色させるので、３層全てを熱と時間で制御するよりも制御が容易である。
【００５３】
また、本実施形態のプリンタ４０によれば、図５および図６に示すサーマルヘッド４５を用いることで、１ヘッドで温度、圧力および時間を制御することで連続して画像を形成できる。
【００５４】
＜第２実施形態＞
上述した第１実施形態の図５および図６等で説明したプリンタ４０は、サーマルヘッド部５４５の記録シート１０への接触面が、加熱面と加圧面を兼ねる場合を例示したが、本実施形態では、加熱機構と加圧機構とを個別に設ける。
図９は、本実施形態に係わるプリンタの部分構成図である。
図９に示すように、本プリンタは、回転軸２０４を中心に回転するプラテンローラ２０２を有する。
プラテンローラ２０２は、記録シート１０の基材５の表面と接触ながら、回転軸２０４を中心に回転する。
加圧部２０６は、プラテンローラ２０２を図９中矢印の向きに移動し、記録シート１０の記録面の加圧状態を切り換える。具体的には、第１実施形態の場合には、加圧部２０６は、図２に示す通常圧力Ｐ０と圧力Ｐ１とのいずれかの状態で記録シート１０を加圧する。
【００５５】
プラテンローラ２０２に対して、記録シート１０と反対側には、複数の発熱素子２１０がライン状に配置されている。
図９に示すプリンタでは、例えば、記録シート１０の保護層１９側が発熱素子２１０に接触し、基材５がプラテンローラ２０２に接触するように、記録シート１０を搬送する。
図９に示すプリンタでは、図８に示すステップＳＴ２において加圧部２０６によって記録シート１０に圧力Ｐ１を加え、ステップＳＴ３，ＳＴ４では記録シート１０に通常圧力Ｐ０を加えるように制御する。
また、発熱素子２１０は、図８に示すステップＳＴ２において低温発熱し、ステップＳＴ３において高温発熱し、ステップＳＴ４において中温発熱する。
図９に示すプリンタによっても、記録シート１０にカラー画像を形成できる。
【００５６】
＜第３実施形態＞
上述した第１実施形態では、図１に示すように低温発色層１５を保護層１９側に配置した場合を例示したが、本実施形態の記録シート１１０では、図１０に示すように、基材５上に中温発色層７、低温発色層１５および高温発色層１１を順に積層する。
ここで、基材５、中温発色層７、低温発色層１５および高温発色層１１は、第１実施形態で説明したものと同じである。
図１０に示す記録シート１１０によれば、高温発色層１１の高温発色時に、低温発色層１５が熱バリアとして機能するため、第１実施形態で必要だった熱バリア層を個別に設ける必要がない。そのため、記録シート１１０は、薄型化が可能である。
【００５７】
＜変形例＞
上述した第１実施形態では、図８に示すように、低温発色層１５を低温発色した後に、高温発色層１１を高温発色させ、その後、中温発色層７を中温発色させたが、高温発色層１１に先立って中温発色層７を発色させてもよい。
また、低温発色層１５の発色処理を、高温発色層１１あるいは中温発色層７の発色処理の後に行ってもよい。
【００５８】
本発明は上述した実施形態には限定されない。
すなわち、当業者は、本発明の技術的範囲またはその均等の範囲内において、上述した実施形態の構成要素に関し、様々な変更、コンビネーション、サブコンビネーション、並びに代替を行ってもよい。
例えば、上述した実施形態では、記録シートを３色に発色させて記録を行う場合を例示したが、記録シートに４色以上に発色させて記録を行ってもよい。例えば、イエロー、シアンおよびマゼンダの３色に、ブラックを加えて４色で記録シートを発色させてもよいし、ライトシアンおよびライトマゼンダを加えて５色で記録シートを発色させてもよい。
【００５９】
また、上述した実施形態では、本発明の感熱記録媒体として記録シートを例示したが、本発明の感熱記録媒体の形状はシート状以外でもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、感熱記録媒体に記録を行うシステムに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態の記録シートの構成図である。
【図２】図２は、図１に示す記録シート内の高温発色カプセル、低温発色カプセルおよび中温発色カプセルの特性を説明ための図である。
【図３】図３は、図１に示す中温発色カプセルおよび高温発色カプセルの発色原理を説明ための図である。
【図４】図４は、図１に示す低温発色カプセルの発色原理を説明ための図である。
【図５】図５は、本発明の第１実施形態のプリンタを説明ための図である。
【図６】図６は、図５に示すプリンタのサーマルヘッドを説明ための図である。
【図７】図７は、本発明の第１実施形態のプリンタの画像形成動作を説明ための図５の続きの図である。
【図８】図８は、本発明の第１実施形態のプリンタの画像形成動作を説明ためのフローチャートである。
【図９】図９は、本発明の第２実施形態のプリンタの部分構成図である。
【図１０】図１０は、本発明の第２実施形態に係わる記録シートの構成図である。
【符号の説明】
【００６２】
１０，１１０‥記録シート、５‥基材、７‥中温発色層、９‥熱バリア層、１１‥高温発色層、１３‥混防止層、１５‥低温発色層、１９‥保護層、２１‥中温発色カプセル、２３‥高温発色カプセル、２５‥低温発色カプセル、４１‥シート収容ケース、４３‥シート送りローラ、４５‥サーマルヘッド、４７‥プラテンローラ、２０４‥プラテンローラ、２０６‥加圧部、２１０‥発熱素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の温度で予め決められた圧力を受けたことを条件に発色する第１の発色要素と、
前記圧力とは無関係に前記第１の温度より高い第２の温度で発色する第２の発色要素と
を有する感熱記録媒体。
【請求項２】
前記第２の温度より高い第３の温度で発色する第３の発色要素
をさらに有する
請求項１に記載の感熱記録媒体。
【請求項３】
前記第１の発色要素を内包した第１の発色層と、
前記第２の発色要素を内包した第２の発色層と、
前記第３の発色要素を内包した第３の発色層と、
熱バリア層と
を有し、
基材上に、前記第２の発色層、前記熱バリア層、前記第３の発色層および前記第１の発色層を順に積層した
請求項２に記載の感熱記録媒体。
【請求項４】
前記第１の発色要素を内包した第１の発色層と、
前記第２の発色要素を内包した第２の発色層と、
前記第３の発色要素を内包した第３の発色層と、
を有し、
基材上に、前記第２の発色層、前記第１の発色層および前記第３の発色層を順に積層した
請求項２に記載の感熱記録媒体。
【請求項５】
前記発色要素は、当該発色要素が内包する材料が前記発色要素外に放出し、発色要素外の物質と反応して発色する要素、あるいは
前記発色要素内に、当該発色要素外の材料が、当該発色要素内に流入して、当該発色要素内の物質と反応して発色する要素
である請求項１〜４のいずれかに記載の感熱記録媒体。
【請求項６】
感熱記録媒体に対して画像を熱記録するサーマルヘッドと、
前記感熱記録媒体に圧力を加える加圧手段と、
前記サーマルヘッドが前記第１の温度で加熱した状態で前記加圧手段が所定の圧力を加えるように制御する処理と、前記加圧手段が前記圧力を加えない状態で前記サーマルヘッドが前記第１の温度より高い第２の温度で前記感熱記録媒体を加熱するように制御する処理とを行う制御手段と
を有する画像形成装置。
【請求項７】
前記サーマルヘッドと前記加圧手段とを一体的に構成し、前記感熱記録媒体に接触する前記サーマルヘッドの加熱面によって前記圧力を加える
請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
第１の温度で加熱した状態で感熱記録媒体に所定の圧力を加える第１の工程と、
前記感熱記録媒体に前記圧力を加えないで、前記第１の温度より高い第２の温度で前記感熱記録媒体を加熱する第２の工程と
を有する画像形成方法。
【請求項１】
第１の温度で予め決められた圧力を受けたことを条件に発色する第１の発色要素と、
前記圧力とは無関係に前記第１の温度より高い第２の温度で発色する第２の発色要素と
を有する感熱記録媒体。
【請求項２】
前記第２の温度より高い第３の温度で発色する第３の発色要素
をさらに有する
請求項１に記載の感熱記録媒体。
【請求項３】
前記第１の発色要素を内包した第１の発色層と、
前記第２の発色要素を内包した第２の発色層と、
前記第３の発色要素を内包した第３の発色層と、
熱バリア層と
を有し、
基材上に、前記第２の発色層、前記熱バリア層、前記第３の発色層および前記第１の発色層を順に積層した
請求項２に記載の感熱記録媒体。
【請求項４】
前記第１の発色要素を内包した第１の発色層と、
前記第２の発色要素を内包した第２の発色層と、
前記第３の発色要素を内包した第３の発色層と、
を有し、
基材上に、前記第２の発色層、前記第１の発色層および前記第３の発色層を順に積層した
請求項２に記載の感熱記録媒体。
【請求項５】
前記発色要素は、当該発色要素が内包する材料が前記発色要素外に放出し、発色要素外の物質と反応して発色する要素、あるいは
前記発色要素内に、当該発色要素外の材料が、当該発色要素内に流入して、当該発色要素内の物質と反応して発色する要素
である請求項１〜４のいずれかに記載の感熱記録媒体。
【請求項６】
感熱記録媒体に対して画像を熱記録するサーマルヘッドと、
前記感熱記録媒体に圧力を加える加圧手段と、
前記サーマルヘッドが前記第１の温度で加熱した状態で前記加圧手段が所定の圧力を加えるように制御する処理と、前記加圧手段が前記圧力を加えない状態で前記サーマルヘッドが前記第１の温度より高い第２の温度で前記感熱記録媒体を加熱するように制御する処理とを行う制御手段と
を有する画像形成装置。
【請求項７】
前記サーマルヘッドと前記加圧手段とを一体的に構成し、前記感熱記録媒体に接触する前記サーマルヘッドの加熱面によって前記圧力を加える
請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
第１の温度で加熱した状態で感熱記録媒体に所定の圧力を加える第１の工程と、
前記感熱記録媒体に前記圧力を加えないで、前記第１の温度より高い第２の温度で前記感熱記録媒体を加熱する第２の工程と
を有する画像形成方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００７−２９６７１６（Ｐ２００７−２９６７１６Ａ）
【公開日】平成１９年１１月１５日（２００７．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１２５９１８（Ｐ２００６−１２５９１８）
【出願日】平成１８年４月２８日（２００６．４．２８）
【出願人】（５０３１１８３３２）ＩＰトレーディング・ジャパン株式会社 (10)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月１５日（２００７．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年４月２８日（２００６．４．２８）
【出願人】（５０３１１８３３２）ＩＰトレーディング・ジャパン株式会社 (10)
【Ｆターム（参考）】
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