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】 温度Ｔ１で加熱されると内カプセル３３内の低温発色カプセル３１が発色する。そして、温度Ｔａ（＞Ｔ１）で所定の長時間加熱されると、内カプセル３３が浸透状態あるいは破壊状態になり、内カプセル３３の外側、且つ外カプセル３７の内側にある発色抑制剤３９によって、内カプセル３３内における低温発色機能が抑制（定着）される。
【解決手段】 温度Ｔ１で加熱されると内カプセル３３内の低温発色カプセル３１が発色する。そして、温度Ｔａ（＞Ｔ１）で所定の長時間加熱されると、内カプセル３３が浸透状態あるいは破壊状態になり、内カプセル３３の外側、且つ外カプセル３７の内側にある発色抑制剤３９によって、内カプセル３３内における低温発色機能が抑制（定着）される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感熱式の感熱記録媒体、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、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。
また、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。
さらには、ニジミがない高品質な画像を形成したいという要請もある。
【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、ニジミがない高品質な画像を形成することを可能にする感熱記録媒体、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。
【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の発明の発色カプセルは、第１の温度で発色する発色要素と、前記発色要素を内包し、前記第１の温度より高い第２の温度になった場合、あるいは所定の圧力を受けた場合に、カプセル壁が浸透状態あるいは破壊状態なる内カプセルと、前記内カプセルと前記発色要素の発色を抑制する発色抑制剤とを内包する外カプセルとを有する。
請求項１の発色カプセルでは、第１の温度で加熱されると、発色要素が発色する。その後、第２の温度で加熱されるたり、所定の圧力が加えられると、内カプセルが浸透状態あるいは破壊状態になり、発色抑制剤によって発色要素の発色機能が抑制される。
本発明の発色カプセルでは、外カプセル内で、発色反応および発色抑制反応が行われる。そのため、発色抑制剤が、外カプセル外の他の物質と反応してニジミなどが生じることを回避でき、高画質な画像を形成できる。また、当該発色カプセルでは、圧力により定着するため、カプセルの管理が容易である。
【０００９】
請求項２の発明は、第１の温度で発色する第１の発色要素と、前記第１の発色要素を内包し、前記第１の温度より高い第２の温度になった場合、あるいは所定の圧力を受けた場合に、カプセル壁が浸透状態あるいは破壊状態なる内カプセルと、前記内カプセルと前記第１の発色要素の発色を抑制する発色抑制剤とを内包する外カプセルとを有する発色カプセルと、前記第２の温度より高い第３の温度で発色する第２の発色要素とを有する。
請求項２の発明は、請求項１の発色カプセルを第１の発色要素として用いた感熱記録媒体であり、請求項１と同様の作用効果が得られる。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記第１の発色要素は、前記第１の温度の状態に第１の時間あることを条件に発色し、前記第２の発色要素は、前記第３の温度の状態に、前記第１の時間より短い第２の時間あることを条件に発色することを特徴としている。
このように温度に加えて時間を各発色要素の発色条件とすることで、意図しない発色を抑制でき、高画質化が可能になる。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項３の発明において、前記第３の温度より高い第４の温度の状態に前記第２の時間より短い第３の時間あることを条件に発色する第３の発色要素をさらに有し、第１の発色層内に前記発色カプセルを配置し、第２の発色層内に前記第２の発色要素を配置し、第３の発色層内に前記第３の発色要素を配置し、基板上に前記第１の発色層、前記第２の発色層および前記第３の発色層を積層したことを特徴としている。
３種類の発色要素を用いることで、カラー画像形成が可能になる。この場合に、画像形成時に感熱記録媒体に加える圧力は１種類でよいため、制御が簡単である。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項２〜４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している。
【００１３】
請求項６の発明は、請求項２〜５の発明において、前記発色抑制剤は、前記発色要素の材料である電子供与性染料前駆体、電子受容性顕色剤、塩基性物質または酸性物質のうち、一つ以上の材料の化学構造を変化させて発色反応を起こさないようにする機能、前記発色要素の材料である電子供与性染料前駆体、電子受容性顕色剤、塩基性物質または酸性物質のうち、一つ以上の材料の化学構造を変化させて、化学反応しても色素が生成できずに発色しないようにする機能、あるいは前記発色要素の材料を内包したマイクロカプセルの壁の物質透過性を変化させて浸透性を低下させて発色反応を抑制する機能を有することを特徴としている。
【００１４】
請求項７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、低温発色温度で前記感熱記録媒体に画像を形成するように前記サーマルヘッドを制御する低温発色処理と、前記低温発色処理の後に前記低温発色温度より高い発色抑制温度で前記感熱記録媒体の低温発色を抑制するように前記サーマルヘッドを制御する低温発色抑制処理と、前記低温発色抑制処理の後に前記発色抑制温度より高い高温発色温度で前記感熱記録媒体に画像を形成するように前記サーマルヘッドを制御する高温発色処理とを行う制御手段とを有する。
請求項７の発明では、制御手段の制御に従って、以下の動作を行う。
サーマルヘッドが、低温発色温度で前記感熱記録媒体を加熱し、当該感熱記録媒体に低温発色画像を形成する。
次に、前記サーマルヘッドが、前記低温発色温度より高い発色抑制温度で前記感熱記録媒体を加熱し、当該感熱記録媒体の低温発色を抑制する。
次に、前記サーマルヘッドが、前記発色抑制温度より高い高温発色温度で前記感熱記録媒体を加熱し、当該感熱記録媒体に高温発色画像を形成する。
【００１５】
請求項８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、前記感熱記録媒体の低温発色機能を抑制するための圧力を加える加圧手段と、低温発色温度で前記感熱記録媒体に画像を形成するように前記サーマルヘッドを制御する低温発色処理と、前記低温発色処理の後に前記感熱記録媒体に前記圧力を加えるように前記加圧手段を制御する低温発色抑制処理と、前記低温発色抑制処理の後に前記発色抑制温度より高い高温発色温度で前記感熱記録媒体に画像を形成するように前記サーマルヘッドを制御する高温発色処理とを行う制御手段とを有する。
請求項７の発明では、制御手段の制御に従って、以下の動作を行う。
サーマルヘッドが、低温発色温度で前記感熱記録媒体を加熱し、当該感熱記録媒体に低温発色画像を形成する。
次に、前記加圧手段が、所定の圧力を前記感熱記録媒体に加え、当該感熱記録媒体の低温発色を抑制する。
次に、前記サーマルヘッドが、前記発色抑制温度より高い高温発色温度で前記感熱記録媒体を加熱し、当該感熱記録媒体に高温発色画像を形成する。
【００１６】
請求項９の発明は、請求項８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している。
【００１７】
請求項１０の発明の画像形成方法は、低温発色温度で加熱を行って感熱記録媒体に画像を形成する第１の工程と、前記第１の工程の後に前記低温発色温度より高い発色抑制温度で加熱を行って前記感熱記録媒体の低温発色を抑制する第２の工程と、前記第２の工程の後に前記発色抑制温度より高い高温発色温度で加熱を行って前記感熱記録媒体に画像を形成する第３の工程とを有する。
【００１８】
請求項１１の発明の画像形成方法は、低温発色温度で加熱を行って感熱記録媒体に画像を形成する第１の工程と、前記第１の工程の後に前記感熱記録媒体に所定の圧力を加えて前記感熱記録媒体の低温発色を抑制する第２の工程と、前記第２の工程の後に前記発色抑制温度より高い高温発色温度で加熱を行って前記感熱記録媒体に画像を形成する第３の工程とを有する。
【発明の効果】
【００１９】
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ができる。
また、本発明によれば、ニジミがない高品質な画像を形成することを可能にする感熱記録媒体、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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
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。
図２に示す低温発色カプセル３１が請求項１の発色要素の一例であり、内カプセル３３が本発明の内カプセルの一例であり、外カプセル３７が本発明の外カプセルの一例である。また、低温発色抑制剤３９が本発明の発色抑制剤の一例である。
また、低温発色・発色抑制カプセル２１が請求項２等の発色カプセルの一例であり、中温発色カプセル２５が第２の発色要素の一例であり、高温発色カプセル２７が第３の発色要素の一例である。
また、図６に示すサーマルヘッド４５が請求項７等のサーマルヘッドの一例である。また、図６に示す制御部５１が、請求項７等の制御手段の一例である。
【００２１】
［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１１上に低温発色層９、熱バリア層１１、中温発色層１３、熱バリア層１５、高温発色層１７および保護層１９を順に積層して構成される。
【００２２】
記録シート１０の低温発色層９は、低温発色・発色抑制カプセル２１を内包している。低温発色・発色抑制カプセル２１は、その内部に低温発色カプセルと、発色抑制剤とを内包している。
低温発色・発色抑制カプセル２１は、内カプセル３３と、その内カプセル３３を内包する外カプセル３７によって構成される２重カプセル構造をしている。
低温発色・発色抑制カプセル２１は、温度Ｔ１で加熱されると内カプセル３３内の低温発色カプセル３１が発色する。
【００２３】
そして、低温発色・発色抑制カプセル２１は、温度Ｔａ（＞Ｔ１）で所定の長時間加熱されると、内カプセル３３が浸透状態あるいは破壊状態になり、内カプセル３３の外側、且つ外カプセル３７の内側にある発色抑制剤３９によって、内カプセル３３内における低温発色機能が抑制（定着）される。なお、本実施形態において、低温発色・発色抑制カプセル２１の発色に要する上記所定の長時間は、中温発色カプセル２５および高温発色カプセル２７の後述する発色条件である中時間および短時間より短い時間として定義する。
低温発色・発色抑制カプセル２１によれば、外カプセル３７内で、発色反応および発色抑制反応が行われるため、ニジミが無い、高品質な画像形成ができる。すなわち、低温発色抑制剤３９が外カプセル３７内に維持されているため、低温発色抑制剤３９によって画質劣化の要因となる反応が生じることを回避できる。
【００２４】
基材１１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１１は、白色あるいは透明である。
【００２５】
低温発色層９は、図２に示す低温発色・発色抑制カプセル２１をバインダ内に分散させて内包する。
低温発色・発色抑制カプセル２１は、図２に示すように、内カプセル３３および外カプセル３７を備えた２重カプセル構造を有している。
内カプセル３３は、低温発色カプセル３１、カプラー（顕色剤）３５、並びに必要に応じて塩基性物質または酸性物質を分散させて内包する。
外カプセル３７は、内カプセル３３および発色抑制剤３９を内包する。
【００２６】
低温発色カプセル３１は、発色剤を内包し、その壁のガラス転移点が図３に示す温度Ｔ１（例えば、１００℃）であり、中温発色カプセル２５および高温発色カプセル２７より低い。
内カプセル３３は、例えば、温度Ｔ１以上の低温状態が所定の長時間続くと、低温発色カプセル３１が内包する発色剤と内カプセル３３内のカプラー３５とが反応して発色する。
【００２７】
低温発色カプセル３１は、いわゆるマイクロカプセルであり、その壁が９０〜１４０℃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。低温発色カプセル３１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４（Ａ）に示すように、温度Ｔ１未満（非低温）においては、低温発色カプセル３１内にカプラー３５は浸透せず、低温発色カプセル３１内の発色剤は発色しない。一方、図４（Ｂ）に示すように、温度Ｔ１以上（上記低温状態）が所定の長時間続くと、内カプセル３３内のカプラー３５が低温発色カプセル３１内に浸透し、カプラー３５と低温発色カプセル３１内の発色剤とが反応して色素が形成されて発色する。
【００２８】
低温発色カプセル３１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、低温発色カプセル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、低温発色カプセル３１、中温発色カプセル２５および高温発色カプセル２７の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。また、低温発色・発色抑制カプセル２１の外カプセル３７および内カプセル３３の平均粒径、例えば、１０〜３０μｍである。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。
【００２９】
なお、低温発色カプセル３１は、上記低温状態になると、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、カプセル外のカプラー３５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、それに反応するカプラー（顕色剤）３５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。
【００３０】
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。
【００３１】
また、カプラー３５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。
【００３２】
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。
【００３３】
内カプセル３３は、その壁のガラス転移点が図３に示す温度Ｔa（例えば、１３０℃）であり、低温発色カプセル３１より高く、中温発色カプセル２５および高温発色カプセル２７より低い。
内カプセル３３は、温度Ｔａ以上の状態が一定時間続くと、そのカプセル壁が浸透状態、あるいは破壊状態になり、内カプセル３３の外側且つ外カプセル３７内側にある低温発色抑制剤３９と、内カプセル３３内の低温発色カプセル３１およびカプラー３５等とを混合する。これにより、低温発色抑制剤３９の発色抑制機能が発揮され、内カプセル３３内における低温発色機能が抑制される。ここで、上記一定時間は、例えば、上記長時間より短く、上記中時間より長い時間として定義される。
内カプセル３３の壁の材料としては、内カプセル３３内の酸性物質あるいは塩基性物質と、カプラー３５とに十分な耐性を持つものが用いられる。内カプセル３３の材料としては、例えば、市販品の相転移性アクリル高分子材料を用いることができる。
【００３４】
外カプセル３７に内包される低温発色抑制剤は、例えば、内カプセル３３内の低温発色カプセル３１の発色剤、カプラー３５、塩基性物質および酸性物質のうち、１つ以上の物質の化学構造を変化させて、化学反応を起こさないようにする機能、あるいは化学反応しても色素が生成されないようにする機能を有する。
また、低温発色抑制剤３９低温発色カプセル３１のカプセルの壁の物質透過性を変化させて浸透性を低下させて発色反応を抑制する機能を有していてもよい。
なお、本実施形態において、低温発色抑制剤３９の発色抑制機能が発揮される条件として温度Ｔａ以上という温度条件を例示したが、所定の圧力が加えられたことを条件としてもよい。
【００３５】
外カプセル３７の壁は、例えば、低温発色抑制剤３９に対して十分な耐性を持ち、且つ、内カプセル３３が浸透状態あるいは破壊状態になって低温発色抑制機能が発揮された場合の外カプセル３７内の物質に対しても十分な耐性を持つ材料を用いて構成される。さらに、外カプセル３７の壁の材料は、高温発色カプセル２７の発色温度である温度Ｔ３においても、溶融しないものである必要がある。具体的には、高分子材料、例えば、ポリウレタン、ポリ尿素、エポキシ樹脂、尿素／ホルマリン樹脂、メラニン／ホルマリン樹脂などが用いられる。
なお、外カプセル３７は、記録シート１０の画像形成過程、並びに記録シート１０の補間時に浸透および破壊せず、カプセル内と外とを適切に分離する。
【００３６】
内カプセル３３内において電子供与性無色染料（発色剤：例えばロイコ染料）と電子受容性化合物（顕色剤：例えば酸性物質）との組み合わせで発色する場合には、低温発色カプセル３１
として、例えば、リン酸エステル類、テトラヒドロフタル酸、脂肪酸エステル、２価アルコールエステル類、エポキシ系可塑剤あるいはトリメット酸系可塑剤等が用いられる。
【００３７】
熱バリア層１１は、例えば、中温発色層１３および高温発色層１７が保護層１９側から加熱されて発色する場合に、その熱が低温発色層９に伝達して低温発色層９が発色することを抑制する機能を有する。
熱バリア層１１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１１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。
【００３８】
中温発色層１３は、中温発色カプセル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２５は、発色剤を内包し、その壁のガラス転移点が例えば、１５０〜２８０℃の中温である。中温発色層１３は、例えば、図３に示す温度Ｔ２（＞Ｔａ，Ｔａは例えば１６０℃）以上の中温状態が中時間続くと、中温発色カプセル２５が内包する発色剤と中温発色層１３内の顕色とが反応して発色する。中温発色カプセル２５の壁のガラス転移点を除いて、発色の原理は、図２に示す低温発色カプセル３１と同じである。中温発色カプセル２５の発色条件である上記中時間は、前述した低温発色カプセル３１の発色条件である長時間より短く、高温発色カプセル２７の発色条件である短時間より短い時間として定義される。
【００３９】
熱バリア層１５は、例えば、高温発色層１７が保護層１９側から加熱されて発色される場合に、その熱が中温発色層１３に伝達して中温発色層１３が発色することを抑制する機能を有する。熱バリア層１５の材料は、例えば、上述した熱バリア層１１と同じである。
【００４０】
高温発色層１７は、高温発色カプセル２７、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２７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１７は、例えば、図３に示す温度Ｔ３（例えば、３３０℃）以上の高温状態が所定の短時間続くと、高温発色カプセル２７が内包する発色剤と高温発色層１７内の顕色剤とが反応して発色する。高温発色カプセル２７の壁のガラス転移点を除いて、発色の原理は、図２に示す低温発色カプセル３１と同じである。
【００４１】
保護層１９は、低温発色層９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。
【００４２】
本実施形態において、低温発色抑制層７、低温発色層９、中温発色層１３および高温発色層１７の各々の厚みは、例えば１〜４μｍである。
また、熱バリア層１１の厚みは例えば５〜２５μｍであり、熱バリア層１５の厚みは例えば３〜１０μｍである。
また、各層への発色の割り当ては、例えば、図５に示すように、低温発色層９にイエロー、中温発色層１３にマゼンダ、高温発色層１７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。
なお、本実施形態では、プリンタ４０において、記録シート１０の各層の発色時に保護層１９側から加熱を行う。
【００４３】
［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。
なお、本実施形態で以下に説明するプリンタは一例であり、後述する変形例等に記載するプリンタを用いて記録シート１０に画像を形成してもよい。
図６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６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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
サーマルヘッド４５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４５は、発熱素子アレイを記録シート１０に接触した状で、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、定着発熱状態、中温発熱状態および高温発熱状態の５状態を有し、これら５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４５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。
【００４６】
また、その他の温度制御方法として、制御部５１は、例えば、発熱温度に応じては発熱素子間に生じる電圧を制御（発熱温度が高くなるに従って上記電圧が大きくなるように制御）してもよい。
また、各発熱素子が制御信号のレベルに応じた電圧によって発熱する場合に、制御部５１は、制御信号のパルス電位、パルス幅およびパルス回数を制御することで、各色の濃度を制御できる。
なお、サーマルヘッド４５は、低温発色状態、定着発熱状態、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。
【００４７】
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４５の発熱素子との接触状態を安定にする。
【００４８】
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。制御部５１の処理は、例えば、プログラム等に記述されている。
【００４９】
以下、図６および図７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に画像を形成するプリンタの動作例を説明ためのフローチャートである。
【００５０】
ステップＳＴ０：
図６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。
【００５１】
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。
【００５２】
ステップＳＴ２：
制御部５１からの制御に基づいてサーマルヘッド４５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各発熱素子を低温で上記所定の長時間発熱させる。これにより、記録シート１０の低温発色層９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３に示す温度Ｔ１の低温で長時間加熱され、低温加熱された位置の低温発色・発色抑制カプセル２１の低温発色カプセル３１内の発色剤が、内カプセル３３内でカプラー３５と反応して発色する。
このとき、内カプセル３３は、その壁が溶融および破壊されてないため、隔離機能を果たしている。
また、中温発色カプセル２５および高温発色カプセル２７は、発色条件を満たさないため、発色しない。
【００５３】
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サーマルヘッド４５が、記録シート１０のヘッド接触面全域の各発熱素子を図３に示す温度Ｔａより高く温度Ｔ２より低い温度で、一定時間（例えば、上記長時間より短く、上記中時間より長い時間）発熱させる。これにより、低温発色層９内の図２に示す低温発色・発色抑制カプセル２１の内カプセル３３が浸透状態あるいは破壊状態になる。その結果、内カプセル３３内の低温発色カプセル３１およびカプラー３５と、内カプセル３３外の低温発色抑制剤３９とが反応して、低温発色カプセル３１の発色機能が抑制される。すなわち、低温発色が定着される。このとき、低温発色抑制剤３９が外カプセル３７内に維持されているため、低温発色抑制剤３９によって画質劣化の要因となる反応が生じることを回避できる。
【００５４】
ステップＳＴ４：
ステップＳＴ３に続いて、制御部５１からの制御に基づいてサーマルヘッド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各発熱素子を高温且つ短時間で発熱させる。これにより、記録シート１０の高温発色層１７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３に示す温度Ｔ３の高温で短時間加熱され、高温加熱された位置の高温発色カプセル２７内の発色剤とその周囲のカプラーとが反応して発色（高温発色）する。
このとき、低温発色層９は既に定着されているため、低温発色は生じない。また、高温発色層１７と中温発色層１３との間には熱バリア層１５が介在する。また、高温加熱時間は短時間である。そのため、熱バリア層１５による熱伝達時間（遅延時間）により、中温発色層１３を発色させずに高温発色層１７を発色できる。
【００５５】
ステップＳＴ５：
ステップＳＴ４に続いて、制御部５１からの制御に基づいてサーマルヘッド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各発熱素子を中温且つ中時間で発熱させる。これにより、記録シート１０の中温発色層１３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３に示す温度Ｔ２の中温で中時間加熱され、中温加熱された位置の中温発色カプセル２５内の発色剤とその周囲のカプラーとが反応して発色（中温発色）する。
このとき、高温発色層１７は発色条件を満たさないため、発色しない。また、低温発色層９は、既に定着されていること、並びに、熱バリア層１１の存在になり発色しない。
【００５６】
本実施形態において、ステップＳＴ２〜ＳＴ５の発色処理および定着処理は、記録シート１０上でサーマルヘッド４５が接触した領域に対して順に行われる。当該接触領域についてステップＳＴ２〜ＳＴ４の処理が終了すると、プラテンローラ４７が回転して次の接触領域についてステップＳＴ２〜ＳＴ５の処理が行われる。
【００５７】
ステップＳＴ６：
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６に示すように、記録シート１０が図６中右側の搬出口に向けて搬送される。
【００５８】
以上説明したように、記録シート１０によれば、図２に示すように、低温発色・発色抑制カプセル２１内において、発色反応および発色抑制（定着）反応が行われ、発色および発色抑制に伴い、発色抑制剤がカプセル外の他の物質と反応して意図しないニジミが発生することを回避でき、高品質な画像形成ができる。すなわち、低温発色抑制剤３９が外カプセル３７内に維持されているため、低温発色抑制剤３９によって画質劣化の要因となる反応が生じることを回避できる。
また、記録シート１０によれば、低温発色層９の発色抑制（定着）を行うため、画像形成後の変色を抑制でき、耐候性を向上できる。また、紫外線定着ではないため、記録シート１０の管理が容易になる。
また、本実施形態の記録シート１０およびプリンタ４０によれば、インクカートリッジやインクリボン等の消耗品が不要となる。そのため、従来のインクカートリッジ等を必要とするプリンタに比べて、インクカートリッジの交換が不要で、メインテナンスが容易になり、ランニングコストを安くできる。また、本実施形態によれば、使用済みのインクリボンやカセットといった廃棄物をなくすことができる。なお、本実施形態の記録シート１０およびプリンタ４０によれば、インクリボンを使用する方式のように、プリント内容がシート側に残ることも無いので、機密保持性に優れている。
【００５９】
また、本実施形態のプリンタ４０によれば、図７に示すように、低温発色、低温定着、高温発色および中温発色を順に行うため、これらの処理を図６に示すプリンタのサーマルヘッド４５によって１ヘッドで温度と時間を制御して連続して実現できる。これにより、プリンタ４０の構成および制御を簡単にできると共に、画像形成を短時間で行うことができる。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。本実施形態のプリンタは、このような問題を解決できる。
【００６０】
また、記録シート１０では、高温発色層１７を保護層１９側に配置し、低温発色層９を基材５側に配置する。そのため、プリンタ４０による加熱時のエネルギを小さくできると共に、加熱時間を短縮できる。
【００６１】
＜第２実施形態＞
上述した第１実施形態では図３に示すように、低温発色抑制機能が発揮される条件（内カプセル３３の壁が浸透状態あるいは破壊状態になる条件）として、温度Ｔａ以上という温度条件で規定した。
本実施形態の記録シート１１０は、図１に示す構成を有し、図２に示す低温発色・発色抑制カプセル１２１の内カプセル１３３のみが、第１実施形態の内カプセル３３と異なる。
内カプセル１３３は、図８（Ａ）に示すように、温度条件ではなく、所定の圧力Ｐ１以上の圧力が印加されたことを条件に、例えば、破壊状態（あるいは浸透状態）になり、低温発色抑制剤３９による発色抑制機能が発揮される。
記録シート１１０において、低温発色カプセル３１、中温発色カプセル２５および高温発色カプセル２７の発色条件は、図８（Ｂ）に示され、第１実施形態と同じである。
【００６２】
上述した記録シート１１０に画像を形成するプリンタは、例えば、図６に示すサーマルヘッド４５を、図９に示すサーマルヘッド４４５を用いた構成をしている。
図９に示すサーマルヘッド４４５は、ヘッド部５４５の加熱面で記録シート１０等を加圧する。
図９に示す構成では、継ぎ手５２０の一端にヘッド５４５部が固定されている。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、ヘッド部５４５の加熱面によって記録シート１１０を図８（Ａ）に示す通常圧力Ｐ０で押す力として作用する。
【００６３】
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５４５には作用しない。
【００６４】
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５４５の加熱面によって記録シート１１０を図８（Ａ）に示す破壊圧力Ｐ１で押す力が生じる。
図９の構成を用いたプリンタでは、制御部５１が、カム５３０の回転を制御することで、ヘッド部５４５の加熱面を介して記録シート１１０に加える圧力を制御できる。
【００６５】
当該プリンタの動作は、図７に示すステップＳＴ３において、サーマルヘッド４４５が、破壊圧力Ｐ１を記録シート１１０に加えることで、図２に示す内カプセル３３を破壊等し、低温定着を行う点を除いて、第１実施形態のプリンタ４０の動作と同じである。
本実施形態のプリンタにおいても、第１実施形態のプリンタ４０と同様に、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１１０に１パスで画像を形成できる。すなわち、記録シート１１０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。
【００６６】
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、図１に示すように低温発色層９を基板５側に配置した例を例示したが、低温発色層９は、図１０に示すように中温発色層１３と高温発色層１７との間に配置してもよい。また、低温発色層９は、図１１に示すように、保護層１９側に配置してもよい。
【００６７】
また、上述した実施形態では、低温発色層９の低温発色・発色抑制カプセル２１のみを２重カプセル構造にしたが、さらに中温発色層１３の中温発色カプセル２５を図２に示す２重カプセル構造にしてもよい。
【００６８】
また、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。
【００６９】
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】
【００７０】
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】
【００７１】
【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に示す低温発色・発色抑制カプセルの構成を説明するための図である。
【図３】図３は、本発明の第１実施形態の低温発色カプセル、内カプセル、中温発色カプセル、高温発色カプセルの特性を説明ための図である。
【図４】図４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低温発色抑制カプセルの特性を説明ための図である。
【図５】図４は、図１および図２に示す低温発色・発色抑制カプセルの発色および定着原理を説明ための図である。
【図６】図６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フローチャートである。
【図８】図８は、本発明の第２実施形態の低温発色・発色抑制カプセルの内カプセルの特性を説明ための図である。
【図９】図９は、本発明の第２実施形態の記録シートに画像を生成するプリンタのサーマルヘッドを説明するための図である。
【図１０】図１０は、図１に示す記録シートの第１の変形例を説明するための図である。
【図１１】図１１は、図１に示す記録シートの第２の変形例を説明するための図である。
【符号の説明】
【００７２】
１０，１１０‥記録シート、５‥基材、９‥低温発色層、１１‥熱バリア層、１３‥中温発色層、１５‥熱バリア層、１７‥高温発色層、１９‥保護層、２１，１２１‥低温発色・発色抑制カプセル、２５‥中温発色カプセル、２７‥高温発色カプセル、３１‥低温発色カプセル、３３，１３３‥内カプセル、３７‥外カプセル、３９‥低温発色抑制剤、４０‥プリンタ、４１‥シート収容ケース、４３‥シート送りローラ、４５，４４５‥サーマルヘッド、４７‥プラテンローラ、５１‥制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感熱式の感熱記録媒体、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、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。
また、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。
さらには、ニジミがない高品質な画像を形成したいという要請もある。
【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、ニジミがない高品質な画像を形成することを可能にする感熱記録媒体、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。
【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の発明の発色カプセルは、第１の温度で発色する発色要素と、前記発色要素を内包し、前記第１の温度より高い第２の温度になった場合、あるいは所定の圧力を受けた場合に、カプセル壁が浸透状態あるいは破壊状態なる内カプセルと、前記内カプセルと前記発色要素の発色を抑制する発色抑制剤とを内包する外カプセルとを有する。
請求項１の発色カプセルでは、第１の温度で加熱されると、発色要素が発色する。その後、第２の温度で加熱されるたり、所定の圧力が加えられると、内カプセルが浸透状態あるいは破壊状態になり、発色抑制剤によって発色要素の発色機能が抑制される。
本発明の発色カプセルでは、外カプセル内で、発色反応および発色抑制反応が行われる。そのため、発色抑制剤が、外カプセル外の他の物質と反応してニジミなどが生じることを回避でき、高画質な画像を形成できる。また、当該発色カプセルでは、圧力により定着するため、カプセルの管理が容易である。
【０００９】
請求項２の発明は、第１の温度で発色する第１の発色要素と、前記第１の発色要素を内包し、前記第１の温度より高い第２の温度になった場合、あるいは所定の圧力を受けた場合に、カプセル壁が浸透状態あるいは破壊状態なる内カプセルと、前記内カプセルと前記第１の発色要素の発色を抑制する発色抑制剤とを内包する外カプセルとを有する発色カプセルと、前記第２の温度より高い第３の温度で発色する第２の発色要素とを有する。
請求項２の発明は、請求項１の発色カプセルを第１の発色要素として用いた感熱記録媒体であり、請求項１と同様の作用効果が得られる。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記第１の発色要素は、前記第１の温度の状態に第１の時間あることを条件に発色し、前記第２の発色要素は、前記第３の温度の状態に、前記第１の時間より短い第２の時間あることを条件に発色することを特徴としている。
このように温度に加えて時間を各発色要素の発色条件とすることで、意図しない発色を抑制でき、高画質化が可能になる。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項３の発明において、前記第３の温度より高い第４の温度の状態に前記第２の時間より短い第３の時間あることを条件に発色する第３の発色要素をさらに有し、第１の発色層内に前記発色カプセルを配置し、第２の発色層内に前記第２の発色要素を配置し、第３の発色層内に前記第３の発色要素を配置し、基板上に前記第１の発色層、前記第２の発色層および前記第３の発色層を積層したことを特徴としている。
３種類の発色要素を用いることで、カラー画像形成が可能になる。この場合に、画像形成時に感熱記録媒体に加える圧力は１種類でよいため、制御が簡単である。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項２〜４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している。
【００１３】
請求項６の発明は、請求項２〜５の発明において、前記発色抑制剤は、前記発色要素の材料である電子供与性染料前駆体、電子受容性顕色剤、塩基性物質または酸性物質のうち、一つ以上の材料の化学構造を変化させて発色反応を起こさないようにする機能、前記発色要素の材料である電子供与性染料前駆体、電子受容性顕色剤、塩基性物質または酸性物質のうち、一つ以上の材料の化学構造を変化させて、化学反応しても色素が生成できずに発色しないようにする機能、あるいは前記発色要素の材料を内包したマイクロカプセルの壁の物質透過性を変化させて浸透性を低下させて発色反応を抑制する機能を有することを特徴としている。
【００１４】
請求項７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、低温発色温度で前記感熱記録媒体に画像を形成するように前記サーマルヘッドを制御する低温発色処理と、前記低温発色処理の後に前記低温発色温度より高い発色抑制温度で前記感熱記録媒体の低温発色を抑制するように前記サーマルヘッドを制御する低温発色抑制処理と、前記低温発色抑制処理の後に前記発色抑制温度より高い高温発色温度で前記感熱記録媒体に画像を形成するように前記サーマルヘッドを制御する高温発色処理とを行う制御手段とを有する。
請求項７の発明では、制御手段の制御に従って、以下の動作を行う。
サーマルヘッドが、低温発色温度で前記感熱記録媒体を加熱し、当該感熱記録媒体に低温発色画像を形成する。
次に、前記サーマルヘッドが、前記低温発色温度より高い発色抑制温度で前記感熱記録媒体を加熱し、当該感熱記録媒体の低温発色を抑制する。
次に、前記サーマルヘッドが、前記発色抑制温度より高い高温発色温度で前記感熱記録媒体を加熱し、当該感熱記録媒体に高温発色画像を形成する。
【００１５】
請求項８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、前記感熱記録媒体の低温発色機能を抑制するための圧力を加える加圧手段と、低温発色温度で前記感熱記録媒体に画像を形成するように前記サーマルヘッドを制御する低温発色処理と、前記低温発色処理の後に前記感熱記録媒体に前記圧力を加えるように前記加圧手段を制御する低温発色抑制処理と、前記低温発色抑制処理の後に前記発色抑制温度より高い高温発色温度で前記感熱記録媒体に画像を形成するように前記サーマルヘッドを制御する高温発色処理とを行う制御手段とを有する。
請求項７の発明では、制御手段の制御に従って、以下の動作を行う。
サーマルヘッドが、低温発色温度で前記感熱記録媒体を加熱し、当該感熱記録媒体に低温発色画像を形成する。
次に、前記加圧手段が、所定の圧力を前記感熱記録媒体に加え、当該感熱記録媒体の低温発色を抑制する。
次に、前記サーマルヘッドが、前記発色抑制温度より高い高温発色温度で前記感熱記録媒体を加熱し、当該感熱記録媒体に高温発色画像を形成する。
【００１６】
請求項９の発明は、請求項８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している。
【００１７】
請求項１０の発明の画像形成方法は、低温発色温度で加熱を行って感熱記録媒体に画像を形成する第１の工程と、前記第１の工程の後に前記低温発色温度より高い発色抑制温度で加熱を行って前記感熱記録媒体の低温発色を抑制する第２の工程と、前記第２の工程の後に前記発色抑制温度より高い高温発色温度で加熱を行って前記感熱記録媒体に画像を形成する第３の工程とを有する。
【００１８】
請求項１１の発明の画像形成方法は、低温発色温度で加熱を行って感熱記録媒体に画像を形成する第１の工程と、前記第１の工程の後に前記感熱記録媒体に所定の圧力を加えて前記感熱記録媒体の低温発色を抑制する第２の工程と、前記第２の工程の後に前記発色抑制温度より高い高温発色温度で加熱を行って前記感熱記録媒体に画像を形成する第３の工程とを有する。
【発明の効果】
【００１９】
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ができる。
また、本発明によれば、ニジミがない高品質な画像を形成することを可能にする感熱記録媒体、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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
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。
図２に示す低温発色カプセル３１が請求項１の発色要素の一例であり、内カプセル３３が本発明の内カプセルの一例であり、外カプセル３７が本発明の外カプセルの一例である。また、低温発色抑制剤３９が本発明の発色抑制剤の一例である。
また、低温発色・発色抑制カプセル２１が請求項２等の発色カプセルの一例であり、中温発色カプセル２５が第２の発色要素の一例であり、高温発色カプセル２７が第３の発色要素の一例である。
また、図６に示すサーマルヘッド４５が請求項７等のサーマルヘッドの一例である。また、図６に示す制御部５１が、請求項７等の制御手段の一例である。
【００２１】
［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１１上に低温発色層９、熱バリア層１１、中温発色層１３、熱バリア層１５、高温発色層１７および保護層１９を順に積層して構成される。
【００２２】
記録シート１０の低温発色層９は、低温発色・発色抑制カプセル２１を内包している。低温発色・発色抑制カプセル２１は、その内部に低温発色カプセルと、発色抑制剤とを内包している。
低温発色・発色抑制カプセル２１は、内カプセル３３と、その内カプセル３３を内包する外カプセル３７によって構成される２重カプセル構造をしている。
低温発色・発色抑制カプセル２１は、温度Ｔ１で加熱されると内カプセル３３内の低温発色カプセル３１が発色する。
【００２３】
そして、低温発色・発色抑制カプセル２１は、温度Ｔａ（＞Ｔ１）で所定の長時間加熱されると、内カプセル３３が浸透状態あるいは破壊状態になり、内カプセル３３の外側、且つ外カプセル３７の内側にある発色抑制剤３９によって、内カプセル３３内における低温発色機能が抑制（定着）される。なお、本実施形態において、低温発色・発色抑制カプセル２１の発色に要する上記所定の長時間は、中温発色カプセル２５および高温発色カプセル２７の後述する発色条件である中時間および短時間より短い時間として定義する。
低温発色・発色抑制カプセル２１によれば、外カプセル３７内で、発色反応および発色抑制反応が行われるため、ニジミが無い、高品質な画像形成ができる。すなわち、低温発色抑制剤３９が外カプセル３７内に維持されているため、低温発色抑制剤３９によって画質劣化の要因となる反応が生じることを回避できる。
【００２４】
基材１１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１１は、白色あるいは透明である。
【００２５】
低温発色層９は、図２に示す低温発色・発色抑制カプセル２１をバインダ内に分散させて内包する。
低温発色・発色抑制カプセル２１は、図２に示すように、内カプセル３３および外カプセル３７を備えた２重カプセル構造を有している。
内カプセル３３は、低温発色カプセル３１、カプラー（顕色剤）３５、並びに必要に応じて塩基性物質または酸性物質を分散させて内包する。
外カプセル３７は、内カプセル３３および発色抑制剤３９を内包する。
【００２６】
低温発色カプセル３１は、発色剤を内包し、その壁のガラス転移点が図３に示す温度Ｔ１（例えば、１００℃）であり、中温発色カプセル２５および高温発色カプセル２７より低い。
内カプセル３３は、例えば、温度Ｔ１以上の低温状態が所定の長時間続くと、低温発色カプセル３１が内包する発色剤と内カプセル３３内のカプラー３５とが反応して発色する。
【００２７】
低温発色カプセル３１は、いわゆるマイクロカプセルであり、その壁が９０〜１４０℃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。低温発色カプセル３１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４（Ａ）に示すように、温度Ｔ１未満（非低温）においては、低温発色カプセル３１内にカプラー３５は浸透せず、低温発色カプセル３１内の発色剤は発色しない。一方、図４（Ｂ）に示すように、温度Ｔ１以上（上記低温状態）が所定の長時間続くと、内カプセル３３内のカプラー３５が低温発色カプセル３１内に浸透し、カプラー３５と低温発色カプセル３１内の発色剤とが反応して色素が形成されて発色する。
【００２８】
低温発色カプセル３１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、低温発色カプセル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、低温発色カプセル３１、中温発色カプセル２５および高温発色カプセル２７の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。また、低温発色・発色抑制カプセル２１の外カプセル３７および内カプセル３３の平均粒径、例えば、１０〜３０μｍである。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。
【００２９】
なお、低温発色カプセル３１は、上記低温状態になると、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、カプセル外のカプラー３５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、それに反応するカプラー（顕色剤）３５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。
【００３０】
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。
【００３１】
また、カプラー３５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。
【００３２】
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。
【００３３】
内カプセル３３は、その壁のガラス転移点が図３に示す温度Ｔa（例えば、１３０℃）であり、低温発色カプセル３１より高く、中温発色カプセル２５および高温発色カプセル２７より低い。
内カプセル３３は、温度Ｔａ以上の状態が一定時間続くと、そのカプセル壁が浸透状態、あるいは破壊状態になり、内カプセル３３の外側且つ外カプセル３７内側にある低温発色抑制剤３９と、内カプセル３３内の低温発色カプセル３１およびカプラー３５等とを混合する。これにより、低温発色抑制剤３９の発色抑制機能が発揮され、内カプセル３３内における低温発色機能が抑制される。ここで、上記一定時間は、例えば、上記長時間より短く、上記中時間より長い時間として定義される。
内カプセル３３の壁の材料としては、内カプセル３３内の酸性物質あるいは塩基性物質と、カプラー３５とに十分な耐性を持つものが用いられる。内カプセル３３の材料としては、例えば、市販品の相転移性アクリル高分子材料を用いることができる。
【００３４】
外カプセル３７に内包される低温発色抑制剤は、例えば、内カプセル３３内の低温発色カプセル３１の発色剤、カプラー３５、塩基性物質および酸性物質のうち、１つ以上の物質の化学構造を変化させて、化学反応を起こさないようにする機能、あるいは化学反応しても色素が生成されないようにする機能を有する。
また、低温発色抑制剤３９低温発色カプセル３１のカプセルの壁の物質透過性を変化させて浸透性を低下させて発色反応を抑制する機能を有していてもよい。
なお、本実施形態において、低温発色抑制剤３９の発色抑制機能が発揮される条件として温度Ｔａ以上という温度条件を例示したが、所定の圧力が加えられたことを条件としてもよい。
【００３５】
外カプセル３７の壁は、例えば、低温発色抑制剤３９に対して十分な耐性を持ち、且つ、内カプセル３３が浸透状態あるいは破壊状態になって低温発色抑制機能が発揮された場合の外カプセル３７内の物質に対しても十分な耐性を持つ材料を用いて構成される。さらに、外カプセル３７の壁の材料は、高温発色カプセル２７の発色温度である温度Ｔ３においても、溶融しないものである必要がある。具体的には、高分子材料、例えば、ポリウレタン、ポリ尿素、エポキシ樹脂、尿素／ホルマリン樹脂、メラニン／ホルマリン樹脂などが用いられる。
なお、外カプセル３７は、記録シート１０の画像形成過程、並びに記録シート１０の補間時に浸透および破壊せず、カプセル内と外とを適切に分離する。
【００３６】
内カプセル３３内において電子供与性無色染料（発色剤：例えばロイコ染料）と電子受容性化合物（顕色剤：例えば酸性物質）との組み合わせで発色する場合には、低温発色カプセル３１
として、例えば、リン酸エステル類、テトラヒドロフタル酸、脂肪酸エステル、２価アルコールエステル類、エポキシ系可塑剤あるいはトリメット酸系可塑剤等が用いられる。
【００３７】
熱バリア層１１は、例えば、中温発色層１３および高温発色層１７が保護層１９側から加熱されて発色する場合に、その熱が低温発色層９に伝達して低温発色層９が発色することを抑制する機能を有する。
熱バリア層１１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１１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。
【００３８】
中温発色層１３は、中温発色カプセル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２５は、発色剤を内包し、その壁のガラス転移点が例えば、１５０〜２８０℃の中温である。中温発色層１３は、例えば、図３に示す温度Ｔ２（＞Ｔａ，Ｔａは例えば１６０℃）以上の中温状態が中時間続くと、中温発色カプセル２５が内包する発色剤と中温発色層１３内の顕色とが反応して発色する。中温発色カプセル２５の壁のガラス転移点を除いて、発色の原理は、図２に示す低温発色カプセル３１と同じである。中温発色カプセル２５の発色条件である上記中時間は、前述した低温発色カプセル３１の発色条件である長時間より短く、高温発色カプセル２７の発色条件である短時間より短い時間として定義される。
【００３９】
熱バリア層１５は、例えば、高温発色層１７が保護層１９側から加熱されて発色される場合に、その熱が中温発色層１３に伝達して中温発色層１３が発色することを抑制する機能を有する。熱バリア層１５の材料は、例えば、上述した熱バリア層１１と同じである。
【００４０】
高温発色層１７は、高温発色カプセル２７、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２７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１７は、例えば、図３に示す温度Ｔ３（例えば、３３０℃）以上の高温状態が所定の短時間続くと、高温発色カプセル２７が内包する発色剤と高温発色層１７内の顕色剤とが反応して発色する。高温発色カプセル２７の壁のガラス転移点を除いて、発色の原理は、図２に示す低温発色カプセル３１と同じである。
【００４１】
保護層１９は、低温発色層９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。
【００４２】
本実施形態において、低温発色抑制層７、低温発色層９、中温発色層１３および高温発色層１７の各々の厚みは、例えば１〜４μｍである。
また、熱バリア層１１の厚みは例えば５〜２５μｍであり、熱バリア層１５の厚みは例えば３〜１０μｍである。
また、各層への発色の割り当ては、例えば、図５に示すように、低温発色層９にイエロー、中温発色層１３にマゼンダ、高温発色層１７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。
なお、本実施形態では、プリンタ４０において、記録シート１０の各層の発色時に保護層１９側から加熱を行う。
【００４３】
［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。
なお、本実施形態で以下に説明するプリンタは一例であり、後述する変形例等に記載するプリンタを用いて記録シート１０に画像を形成してもよい。
図６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６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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
サーマルヘッド４５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４５は、発熱素子アレイを記録シート１０に接触した状で、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、定着発熱状態、中温発熱状態および高温発熱状態の５状態を有し、これら５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４５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。
【００４６】
また、その他の温度制御方法として、制御部５１は、例えば、発熱温度に応じては発熱素子間に生じる電圧を制御（発熱温度が高くなるに従って上記電圧が大きくなるように制御）してもよい。
また、各発熱素子が制御信号のレベルに応じた電圧によって発熱する場合に、制御部５１は、制御信号のパルス電位、パルス幅およびパルス回数を制御することで、各色の濃度を制御できる。
なお、サーマルヘッド４５は、低温発色状態、定着発熱状態、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。
【００４７】
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４５の発熱素子との接触状態を安定にする。
【００４８】
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。制御部５１の処理は、例えば、プログラム等に記述されている。
【００４９】
以下、図６および図７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に画像を形成するプリンタの動作例を説明ためのフローチャートである。
【００５０】
ステップＳＴ０：
図６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。
【００５１】
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。
【００５２】
ステップＳＴ２：
制御部５１からの制御に基づいてサーマルヘッド４５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各発熱素子を低温で上記所定の長時間発熱させる。これにより、記録シート１０の低温発色層９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３に示す温度Ｔ１の低温で長時間加熱され、低温加熱された位置の低温発色・発色抑制カプセル２１の低温発色カプセル３１内の発色剤が、内カプセル３３内でカプラー３５と反応して発色する。
このとき、内カプセル３３は、その壁が溶融および破壊されてないため、隔離機能を果たしている。
また、中温発色カプセル２５および高温発色カプセル２７は、発色条件を満たさないため、発色しない。
【００５３】
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サーマルヘッド４５が、記録シート１０のヘッド接触面全域の各発熱素子を図３に示す温度Ｔａより高く温度Ｔ２より低い温度で、一定時間（例えば、上記長時間より短く、上記中時間より長い時間）発熱させる。これにより、低温発色層９内の図２に示す低温発色・発色抑制カプセル２１の内カプセル３３が浸透状態あるいは破壊状態になる。その結果、内カプセル３３内の低温発色カプセル３１およびカプラー３５と、内カプセル３３外の低温発色抑制剤３９とが反応して、低温発色カプセル３１の発色機能が抑制される。すなわち、低温発色が定着される。このとき、低温発色抑制剤３９が外カプセル３７内に維持されているため、低温発色抑制剤３９によって画質劣化の要因となる反応が生じることを回避できる。
【００５４】
ステップＳＴ４：
ステップＳＴ３に続いて、制御部５１からの制御に基づいてサーマルヘッド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各発熱素子を高温且つ短時間で発熱させる。これにより、記録シート１０の高温発色層１７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３に示す温度Ｔ３の高温で短時間加熱され、高温加熱された位置の高温発色カプセル２７内の発色剤とその周囲のカプラーとが反応して発色（高温発色）する。
このとき、低温発色層９は既に定着されているため、低温発色は生じない。また、高温発色層１７と中温発色層１３との間には熱バリア層１５が介在する。また、高温加熱時間は短時間である。そのため、熱バリア層１５による熱伝達時間（遅延時間）により、中温発色層１３を発色させずに高温発色層１７を発色できる。
【００５５】
ステップＳＴ５：
ステップＳＴ４に続いて、制御部５１からの制御に基づいてサーマルヘッド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各発熱素子を中温且つ中時間で発熱させる。これにより、記録シート１０の中温発色層１３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３に示す温度Ｔ２の中温で中時間加熱され、中温加熱された位置の中温発色カプセル２５内の発色剤とその周囲のカプラーとが反応して発色（中温発色）する。
このとき、高温発色層１７は発色条件を満たさないため、発色しない。また、低温発色層９は、既に定着されていること、並びに、熱バリア層１１の存在になり発色しない。
【００５６】
本実施形態において、ステップＳＴ２〜ＳＴ５の発色処理および定着処理は、記録シート１０上でサーマルヘッド４５が接触した領域に対して順に行われる。当該接触領域についてステップＳＴ２〜ＳＴ４の処理が終了すると、プラテンローラ４７が回転して次の接触領域についてステップＳＴ２〜ＳＴ５の処理が行われる。
【００５７】
ステップＳＴ６：
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６に示すように、記録シート１０が図６中右側の搬出口に向けて搬送される。
【００５８】
以上説明したように、記録シート１０によれば、図２に示すように、低温発色・発色抑制カプセル２１内において、発色反応および発色抑制（定着）反応が行われ、発色および発色抑制に伴い、発色抑制剤がカプセル外の他の物質と反応して意図しないニジミが発生することを回避でき、高品質な画像形成ができる。すなわち、低温発色抑制剤３９が外カプセル３７内に維持されているため、低温発色抑制剤３９によって画質劣化の要因となる反応が生じることを回避できる。
また、記録シート１０によれば、低温発色層９の発色抑制（定着）を行うため、画像形成後の変色を抑制でき、耐候性を向上できる。また、紫外線定着ではないため、記録シート１０の管理が容易になる。
また、本実施形態の記録シート１０およびプリンタ４０によれば、インクカートリッジやインクリボン等の消耗品が不要となる。そのため、従来のインクカートリッジ等を必要とするプリンタに比べて、インクカートリッジの交換が不要で、メインテナンスが容易になり、ランニングコストを安くできる。また、本実施形態によれば、使用済みのインクリボンやカセットといった廃棄物をなくすことができる。なお、本実施形態の記録シート１０およびプリンタ４０によれば、インクリボンを使用する方式のように、プリント内容がシート側に残ることも無いので、機密保持性に優れている。
【００５９】
また、本実施形態のプリンタ４０によれば、図７に示すように、低温発色、低温定着、高温発色および中温発色を順に行うため、これらの処理を図６に示すプリンタのサーマルヘッド４５によって１ヘッドで温度と時間を制御して連続して実現できる。これにより、プリンタ４０の構成および制御を簡単にできると共に、画像形成を短時間で行うことができる。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。本実施形態のプリンタは、このような問題を解決できる。
【００６０】
また、記録シート１０では、高温発色層１７を保護層１９側に配置し、低温発色層９を基材５側に配置する。そのため、プリンタ４０による加熱時のエネルギを小さくできると共に、加熱時間を短縮できる。
【００６１】
＜第２実施形態＞
上述した第１実施形態では図３に示すように、低温発色抑制機能が発揮される条件（内カプセル３３の壁が浸透状態あるいは破壊状態になる条件）として、温度Ｔａ以上という温度条件で規定した。
本実施形態の記録シート１１０は、図１に示す構成を有し、図２に示す低温発色・発色抑制カプセル１２１の内カプセル１３３のみが、第１実施形態の内カプセル３３と異なる。
内カプセル１３３は、図８（Ａ）に示すように、温度条件ではなく、所定の圧力Ｐ１以上の圧力が印加されたことを条件に、例えば、破壊状態（あるいは浸透状態）になり、低温発色抑制剤３９による発色抑制機能が発揮される。
記録シート１１０において、低温発色カプセル３１、中温発色カプセル２５および高温発色カプセル２７の発色条件は、図８（Ｂ）に示され、第１実施形態と同じである。
【００６２】
上述した記録シート１１０に画像を形成するプリンタは、例えば、図６に示すサーマルヘッド４５を、図９に示すサーマルヘッド４４５を用いた構成をしている。
図９に示すサーマルヘッド４４５は、ヘッド部５４５の加熱面で記録シート１０等を加圧する。
図９に示す構成では、継ぎ手５２０の一端にヘッド５４５部が固定されている。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、ヘッド部５４５の加熱面によって記録シート１１０を図８（Ａ）に示す通常圧力Ｐ０で押す力として作用する。
【００６３】
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５４５には作用しない。
【００６４】
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５４５の加熱面によって記録シート１１０を図８（Ａ）に示す破壊圧力Ｐ１で押す力が生じる。
図９の構成を用いたプリンタでは、制御部５１が、カム５３０の回転を制御することで、ヘッド部５４５の加熱面を介して記録シート１１０に加える圧力を制御できる。
【００６５】
当該プリンタの動作は、図７に示すステップＳＴ３において、サーマルヘッド４４５が、破壊圧力Ｐ１を記録シート１１０に加えることで、図２に示す内カプセル３３を破壊等し、低温定着を行う点を除いて、第１実施形態のプリンタ４０の動作と同じである。
本実施形態のプリンタにおいても、第１実施形態のプリンタ４０と同様に、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１１０に１パスで画像を形成できる。すなわち、記録シート１１０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。
【００６６】
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、図１に示すように低温発色層９を基板５側に配置した例を例示したが、低温発色層９は、図１０に示すように中温発色層１３と高温発色層１７との間に配置してもよい。また、低温発色層９は、図１１に示すように、保護層１９側に配置してもよい。
【００６７】
また、上述した実施形態では、低温発色層９の低温発色・発色抑制カプセル２１のみを２重カプセル構造にしたが、さらに中温発色層１３の中温発色カプセル２５を図２に示す２重カプセル構造にしてもよい。
【００６８】
また、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。
【００６９】
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】
【００７０】
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】
【００７１】
【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に示す低温発色・発色抑制カプセルの構成を説明するための図である。
【図３】図３は、本発明の第１実施形態の低温発色カプセル、内カプセル、中温発色カプセル、高温発色カプセルの特性を説明ための図である。
【図４】図４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低温発色抑制カプセルの特性を説明ための図である。
【図５】図４は、図１および図２に示す低温発色・発色抑制カプセルの発色および定着原理を説明ための図である。
【図６】図６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フローチャートである。
【図８】図８は、本発明の第２実施形態の低温発色・発色抑制カプセルの内カプセルの特性を説明ための図である。
【図９】図９は、本発明の第２実施形態の記録シートに画像を生成するプリンタのサーマルヘッドを説明するための図である。
【図１０】図１０は、図１に示す記録シートの第１の変形例を説明するための図である。
【図１１】図１１は、図１に示す記録シートの第２の変形例を説明するための図である。
【符号の説明】
【００７２】
１０，１１０‥記録シート、５‥基材、９‥低温発色層、１１‥熱バリア層、１３‥中温発色層、１５‥熱バリア層、１７‥高温発色層、１９‥保護層、２１，１２１‥低温発色・発色抑制カプセル、２５‥中温発色カプセル、２７‥高温発色カプセル、３１‥低温発色カプセル、３３，１３３‥内カプセル、３７‥外カプセル、３９‥低温発色抑制剤、４０‥プリンタ、４１‥シート収容ケース、４３‥シート送りローラ、４５，４４５‥サーマルヘッド、４７‥プラテンローラ、５１‥制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の温度で発色する発色要素と、
前記発色要素を内包し、前記第１の温度より高い第２の温度になった場合、あるいは所定の圧力を受けた場合に、カプセル壁が浸透状態あるいは破壊状態なる内カプセルと、
前記内カプセルと前記発色要素の発色を抑制する発色抑制剤とを内包する外カプセルと
を有する発色カプセル。
【請求項２】
第１の温度で発色する第１の発色要素と、前記第１の発色要素を内包し、前記第１の温度より高い第２の温度になった場合、あるいは所定の圧力を受けた場合に、カプセル壁が浸透状態あるいは破壊状態なる内カプセルと、前記内カプセルと前記第１の発色要素の発色を抑制する発色抑制剤とを内包する外カプセルとを有する発色カプセルと、
前記第２の温度より高い第３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３】
前記第１の発色要素は、前記第１の温度の状態に第１の時間あることを条件に発色し、
前記第２の発色要素は、前記第３の温度の状態に、前記第１の時間より短い第２の時間あることを条件に発色する
請求項２に記載の感熱記録媒体。
【請求項４】
前記第３の温度より高い第４の温度の状態に前記第２の時間より短い第３の時間あることを条件に発色する第３の発色要素
をさらに有し、
第１の発色層内に前記発色カプセルを配置し、
第２の発色層内に前記第２の発色要素を配置し、
第３の発色層内に前記第３の発色要素を配置し、
基板上に前記第１の発色層、前記第２の発色層および前記第３の発色層を積層した
請求項３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２〜４のいずれかに記載の感熱記録媒体。
【請求項６】
前記発色抑制剤は、
前記発色要素の材料である電子供与性染料前駆体、電子受容性顕色剤、塩基性物質または酸性物質のうち、一つ以上の材料の化学構造を変化させて発色反応を起こさないようにする機能、
前記発色要素の材料である電子供与性染料前駆体、電子受容性顕色剤、塩基性物質または酸性物質のうち、一つ以上の材料の化学構造を変化させて、化学反応しても色素が生成できずに発色しないようにする機能、あるいは
前記発色要素の材料を内包したマイクロカプセルの壁の物質透過性を変化させて浸透性を低下させて発色反応を抑制する機能を有する
請求項２〜５のいずれかに記載の感熱記録媒体。
【請求項７】
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、
低温発色温度で前記感熱記録媒体に画像を形成するように前記サーマルヘッドを制御する低温発色処理と、前記低温発色処理の後に前記低温発色温度より高い発色抑制温度で前記感熱記録媒体の低温発色を抑制するように前記サーマルヘッドを制御する低温発色抑制処理と、前記低温発色抑制処理の後に前記発色抑制温度より高い高温発色温度で前記感熱記録媒体に画像を形成するように前記サーマルヘッドを制御する高温発色処理とを行う制御手段と
を有する画像形成装置。
【請求項８】
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、
前記感熱記録媒体の低温発色機能を抑制するための圧力を加える加圧手段と、
低温発色温度で前記感熱記録媒体に画像を形成するように前記サーマルヘッドを制御する低温発色処理と、前記低温発色処理の後に前記感熱記録媒体に前記圧力を加えるように前記加圧手段を制御する低温発色抑制処理と、前記低温発色抑制処理の後に前記発色抑制温度より高い高温発色温度で前記感熱記録媒体に画像を形成するように前記サーマルヘッドを制御する高温発色処理とを行う制御手段と
を有する画像形成装置。
【請求項９】
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８に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
低温発色温度で加熱を行って感熱記録媒体に画像を形成する第１の工程と、
前記第１の工程の後に前記低温発色温度より高い発色抑制温度で加熱を行って前記感熱記録媒体の低温発色を抑制する第２の工程と、
前記第２の工程の後に前記発色抑制温度より高い高温発色温度で加熱を行って前記感熱記録媒体に画像を形成する第３の工程と
を有する画像形成方法。
【請求項１１】
低温発色温度で加熱を行って感熱記録媒体に画像を形成する第１の工程と、
前記第１の工程の後に前記感熱記録媒体に所定の圧力を加えて前記感熱記録媒体の低温発色を抑制する第２の工程と、
前記第２の工程の後に前記発色抑制温度より高い高温発色温度で加熱を行って前記感熱記録媒体に画像を形成する第３の工程と
を有する画像形成方法。
【請求項１】
第１の温度で発色する発色要素と、
前記発色要素を内包し、前記第１の温度より高い第２の温度になった場合、あるいは所定の圧力を受けた場合に、カプセル壁が浸透状態あるいは破壊状態なる内カプセルと、
前記内カプセルと前記発色要素の発色を抑制する発色抑制剤とを内包する外カプセルと
を有する発色カプセル。
【請求項２】
第１の温度で発色する第１の発色要素と、前記第１の発色要素を内包し、前記第１の温度より高い第２の温度になった場合、あるいは所定の圧力を受けた場合に、カプセル壁が浸透状態あるいは破壊状態なる内カプセルと、前記内カプセルと前記第１の発色要素の発色を抑制する発色抑制剤とを内包する外カプセルとを有する発色カプセルと、
前記第２の温度より高い第３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３】
前記第１の発色要素は、前記第１の温度の状態に第１の時間あることを条件に発色し、
前記第２の発色要素は、前記第３の温度の状態に、前記第１の時間より短い第２の時間あることを条件に発色する
請求項２に記載の感熱記録媒体。
【請求項４】
前記第３の温度より高い第４の温度の状態に前記第２の時間より短い第３の時間あることを条件に発色する第３の発色要素
をさらに有し、
第１の発色層内に前記発色カプセルを配置し、
第２の発色層内に前記第２の発色要素を配置し、
第３の発色層内に前記第３の発色要素を配置し、
基板上に前記第１の発色層、前記第２の発色層および前記第３の発色層を積層した
請求項３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２〜４のいずれかに記載の感熱記録媒体。
【請求項６】
前記発色抑制剤は、
前記発色要素の材料である電子供与性染料前駆体、電子受容性顕色剤、塩基性物質または酸性物質のうち、一つ以上の材料の化学構造を変化させて発色反応を起こさないようにする機能、
前記発色要素の材料である電子供与性染料前駆体、電子受容性顕色剤、塩基性物質または酸性物質のうち、一つ以上の材料の化学構造を変化させて、化学反応しても色素が生成できずに発色しないようにする機能、あるいは
前記発色要素の材料を内包したマイクロカプセルの壁の物質透過性を変化させて浸透性を低下させて発色反応を抑制する機能を有する
請求項２〜５のいずれかに記載の感熱記録媒体。
【請求項７】
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、
低温発色温度で前記感熱記録媒体に画像を形成するように前記サーマルヘッドを制御する低温発色処理と、前記低温発色処理の後に前記低温発色温度より高い発色抑制温度で前記感熱記録媒体の低温発色を抑制するように前記サーマルヘッドを制御する低温発色抑制処理と、前記低温発色抑制処理の後に前記発色抑制温度より高い高温発色温度で前記感熱記録媒体に画像を形成するように前記サーマルヘッドを制御する高温発色処理とを行う制御手段と
を有する画像形成装置。
【請求項８】
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、
前記感熱記録媒体の低温発色機能を抑制するための圧力を加える加圧手段と、
低温発色温度で前記感熱記録媒体に画像を形成するように前記サーマルヘッドを制御する低温発色処理と、前記低温発色処理の後に前記感熱記録媒体に前記圧力を加えるように前記加圧手段を制御する低温発色抑制処理と、前記低温発色抑制処理の後に前記発色抑制温度より高い高温発色温度で前記感熱記録媒体に画像を形成するように前記サーマルヘッドを制御する高温発色処理とを行う制御手段と
を有する画像形成装置。
【請求項９】
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８に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
低温発色温度で加熱を行って感熱記録媒体に画像を形成する第１の工程と、
前記第１の工程の後に前記低温発色温度より高い発色抑制温度で加熱を行って前記感熱記録媒体の低温発色を抑制する第２の工程と、
前記第２の工程の後に前記発色抑制温度より高い高温発色温度で加熱を行って前記感熱記録媒体に画像を形成する第３の工程と
を有する画像形成方法。
【請求項１１】
低温発色温度で加熱を行って感熱記録媒体に画像を形成する第１の工程と、
前記第１の工程の後に前記感熱記録媒体に所定の圧力を加えて前記感熱記録媒体の低温発色を抑制する第２の工程と、
前記第２の工程の後に前記発色抑制温度より高い高温発色温度で加熱を行って前記感熱記録媒体に画像を形成する第３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１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００７−２９６７２２（Ｐ２００７−２９６７２２Ａ）
【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２００６−１２５９９８（Ｐ２００６−１２５９９８）
【出願日】平成１８年４月２８日（２００６．４．２８）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【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】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
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