(57)【要約】【課題】  製品のコストダウンに寄与することができる画像形成方法および装置、記録ヘッド、並びに記録材料を提供する。【解決手段】  カラー感熱プリンタ２は、高周波磁界Ｈにより誘導電流Ｉｅを発生して発熱する導電体層３１、およびこの熱に反応して発色するイエロー、マゼンタ、シアン感熱発色層３３〜３５を有するカラー感熱記録紙１０を用い、高周波電流Ｉｈの印加により高周波磁界Ｈを発生させる１ターンコイル４０ａが配された記録ヘッド１７と、記録する画像に応じて、導電体層３１に発生させる熱のエネルギーを制御するシステムコントローラ１９とを備える。システムコントローラ１９は、高周波電流Ｉｈの印加時間、大きさ、周波数、および記録ヘッド１７とカラー感熱記録紙１０との距離のうち、いずれか１つを変化させることで、上記制御を行う。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波電流の印加により高周波磁界を発生させる第１の導電体が配された記録ヘッドと、
前記高周波磁界により誘導電流を発生して発熱する第２の導電体、およびこの熱に反応して発色する感熱発色体を有する記録材料とを用い、
記録する画像に応じて、前記第２の導電体に発生させる熱のエネルギーを制御することを特徴とする画像形成方法。
【請求項２】
前記第２の導電体は、強磁性を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成方法。
【請求項３】
前記高周波電流の印加時間、大きさ、周波数、および前記記録ヘッドと前記記録材料との距離のうち、いずれか１つを変化させることで、前記制御を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成方法。
【請求項４】
高周波磁界により誘導電流を発生して発熱する第２の導電体、およびこの熱に反応して発色する感熱発色体を有する記録材料を用い、
高周波電流の印加により前記高周波磁界を発生させる第１の導電体が配された記録ヘッドと、
記録する画像に応じて、前記第２の導電体に発生させる熱のエネルギーを制御する制御手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
前記第２の導電体は、強磁性を有することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記高周波電流の印加時間、大きさ、周波数、および前記記録ヘッドと前記記録材料との距離のうち、いずれか１つを変化させることで、前記制御を行うことを特徴とする請求項４または５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
高周波電流の印加により高周波磁界を発生させる導電体が配されたことを特徴とする記録ヘッド。
【請求項８】
高周波磁界により誘導電流を発生して発熱する導電体、およびこの熱に反応して発色する感熱発色体を有することを特徴とする記録材料。
【請求項９】
前記導電体は、強磁性を有することを特徴とする請求項８に記載の記録材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録ヘッドを用いて記録材料に画像を形成する方法および装置、記録ヘッド、並びに記録材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置として、サーマルプリンタ、例えば、シアン、マゼンタ、イエローに発色する感熱発色層を支持体上に順に層設したカラー感熱記録紙を用いて、フルカラープリントを得るカラー感熱プリンタが知られている。このカラー感熱プリンタでは、副走査方向にカラー感熱記録紙を搬送する間に、主走査方向に複数の発熱素子がライン状に配列されたサーマルヘッドにて熱記録を行う。また、サーマルプリンタの一種である熱昇華型プリンタでは、サーマルヘッドの発熱素子からの熱を感熱リボンの染料層に伝達させて昇温することで、受像紙に熱転写させて画像を形成している。
【０００３】
サーマルヘッドは、発熱素子の発熱により生じた熱が蓄熱し、記録中に温度が上昇していくため、その分記録紙に与える熱エネルギーが大きくなり、画像の濃度が本来よりも高くなるという問題があった。この問題を解決するために、サーマルヘッドの近傍にファンを取り付け、このファンでサーマルヘッドを常時強制冷却するサーマルプリンタや、サーマルヘッドの温度を測定し、この温度測定結果に基づいて、発熱素子に与える駆動エネルギーを制御するサーマルプリンタが提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−６１０２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来、サーマルヘッドの蓄熱による画像の濃度変化を抑えるためには、上記の手法のように、ファンや温度センサ、発熱素子の駆動シーケンスなど、製品のコストアップに繋がる要素を追加する必要があった。このため、本来の用途である画像を記録するという機能を確保しつつ、且つ製品のコストアップに繋がる要素を必要としない記録ヘッドの開発が望まれていた。
【０００６】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、製品のコストダウンに寄与することができる画像形成方法および装置、記録ヘッド、並びに記録材料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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の画像形成方法は、高周波電流の印加により高周波磁界を発生させる第１の導電体が配された記録ヘッドと、前記高周波磁界により誘導電流を発生して発熱する第２の導電体、およびこの熱に反応して発色する感熱発色体を有する記録材料とを用い、記録する画像に応じて、前記第２の導電体に発生させる熱のエネルギーを制御することを特徴とする。
【０００８】
なお、前記第２の導電体は、強磁性を有することが好ましい。また、前記高周波電流の印加時間、大きさ、周波数、および前記記録ヘッドと前記記録材料との距離のうち、いずれか１つを変化させることで、前記制御を行うことが好ましい。
【０００９】
また、本発明の画像形成装置は、高周波磁界により誘導電流を発生して発熱する第２の導電体、およびこの熱に反応して発色する感熱発色体を有する記録材料を用い、高周波電流の印加により前記高周波磁界を発生させる第１の導電体が配された記録ヘッドと、記録する画像に応じて、前記第２の導電体に発生させる熱のエネルギーを制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
なお、前記第２の導電体は、強磁性を有することが好ましい。また、前記制御手段は、前記高周波電流の印加時間、大きさ、周波数、および前記記録ヘッドと前記記録材料との距離のうち、いずれか１つを変化させることで、前記制御を行うことが好ましい。
【００１１】
また、本発明の記録ヘッドは、高周波電流の印加により高周波磁界を発生させる導電体が配されたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の記録材料は、高周波磁界により誘導電流を発生して発熱する導電体、およびこの熱に反応して発色する感熱発色体を有することを特徴とする。なお、前記導電体は、強磁性を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の画像形成方法および装置、記録ヘッド、並びに記録材料によれば、高周波電流の印加により高周波磁界を発生させる第１の導電体が配された記録ヘッドと、高周波磁界により誘導電流を発生して発熱する第２の導電体、およびこの熱に反応して発色する感熱発色体を有する記録材料とを用い、制御手段により、記録する画像に応じて、第２の導電体に発生させる熱のエネルギーを制御するので、従来のサーマルヘッドと比べてエネルギー変換効率が飛躍的に向上するとともに、蓄熱による画像の濃度変化を抑えるための冷却や温度補正が不要となる。したがって、製品のコストダウンに寄与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１において、本発明を適用したカラー感熱プリンタ２には、記録材料として、長尺のカラー感熱記録紙（以下、単に記録紙という）１０が使用される。記録紙１０は、ロール状に巻かれた記録紙ロール１１の形態でカラー感熱プリンタ２にセットされる。
【００１５】
図２に示すように、記録紙１０は、支持体３０上に導電体層３１、反射層３２、イエロー感熱発色層３３、マゼンタ感熱発色層３４、シアン感熱発色層３５、および保護層３６が順次層設された構造となっている。導電体層３１は、導電性を有する材料、例えばアルミの薄膜、またはアルミ粉入り薄膜、あるいは、導電性および強磁性を有する材料、例えば鉄の薄膜、または鉄粉入り薄膜からなる。反射層３２は、酸化チタンの薄膜からなり、導電体層３１が保護層３６側から見えないように、導電体層３１を覆っている。なお、導電体層３１は、鉄のように透磁率の高い強磁性導電体である方が、後述する誘導電流Ｉｅが大きくなるので好ましい。
【００１６】
イエロー感熱発色層３３は熱感度が最も高く、小さな熱エネルギーでイエローに発色する。最上層となるシアン感熱発色層３５は熱感度が最も低く、大きな熱エネルギーでシアンに発色する。
【００１７】
イエロー感熱発色層３３は、４２０〜４５０ｎｍの近紫外線が照射されたときに発色能力が消失する。マゼンタ感熱発色層３４は、イエロー感熱発色層３３とシアン感熱発色層３５との中間程度の熱エネルギーでマゼンタに発色し、３６５〜３９０ｎｍの紫外線が照射されたときに発色能力が消失する。なお、例えばブラック感熱発色層を設けて４層構造にした記録紙を使用してもよい。
【００１８】
図１において、記録紙ロール１１の外周面には、搬送モータ１２によって回転される給紙ローラ１３が当接している。搬送モータ１２はステッピングモータであり、モータドライバ１４から入力される駆動パルスによって駆動される。給紙ローラ１３が図中反時計方向に回転すると、記録紙ロール１１は図中時計方向に回転し、記録紙１０が記録紙ロール１１から送り出される。給紙ローラ１３が図中時計方向に回転すると、記録紙ロール１１は図中反時計方向に回転し、記録紙１０が記録紙ロール１１に巻き戻される。
【００１９】
記録紙ロール１１から送り出された記録紙１０は、水平方向に配置された搬送経路内に送り込まれる。この搬送経路内には、記録紙１０を挟み込んで搬送する搬送ローラ対１５および排紙ローラ対１６が配置されている。搬送ローラ対１５および排紙ローラ対１６は、搬送モータ１２によって回転されるキャプスタンローラ１５ａ、１６ａと、このキャプスタンローラ１５ａ、１６ａに圧接するピンチローラ１５ｂ、１６ｂとからなり、記録紙１０を図中Ａ方向（給紙方向）とＢ方向（巻戻方向、ともに副走査方向）とに往復搬送する。
【００２０】
給紙ローラ１３と搬送ローラ対１５との間には、記録ヘッド１７が設けられている。記録ヘッド１７の記録紙１０に対向する表面には、記録紙１０の搬送方向と直交する方向（主走査方向）に、複数の記録素子４０（図３参照）がライン状に配列された記録素子アレイ１８が設けられている。記録素子アレイ１８は、記録紙１０と一定の間隔をおいて配置されており（図３も参照）、システムコントローラ１９からヘッドドライバ２０に入力された駆動データに基づいて駆動し、記録紙１０の各感熱発色層３３〜３５を発色させる。
【００２１】
図３に示すように、記録素子４０は、１ターンコイル４０ａからなる。１ターンコイル４０ａは、トランジスタなどのスイッチ４１を介して高周波電源４２に接続されている。１ターンコイル４０ａと高周波電源４２を結ぶ配線は、より線となっている。１ターンコイル４０ａには、高周波電源４２により高周波電流Ｉｈが印加される。この高周波電流Ｉｈは、１ターンコイル４０ａと導電体層３１との間に高周波磁界Ｈを発生させる。高周波磁界Ｈの磁束Φは、紙面と直交する方向に１ターンコイル４０ａおよび導電体層３１を貫き、これらの間をループする略円形状となる。
【００２２】
高周波磁界Ｈが１ターンコイル４０ａと導電体層３１との間に発生すると、導電体層３１の高周波磁界Ｈの磁束Φが貫く部分には、高周波による磁束Φの向きの変化を打ち消すように、誘導電流Ｉｅが発生して発熱する。誘導電流Ｉｅにより導電体層３１に局所的に生じた熱は、反射膜３２を通して各感熱発色層３３〜３５に伝達される。この導電体層３１で生じた熱によって、各感熱発色層３３〜３５の局所的に発熱した部分の近傍のみが選択的に発色する。
【００２３】
システムコントローラ１９は、高周波電流Ｉｈの印加時間、大きさ、周波数のうち、いずれか１つを変化させることで、導電体層３１に生じる熱のエネルギーが、記録する画像の濃度に応じた適切な値となるように、ヘッドドライバ２０、スイッチ４１、および高周波電源４２を介して記録素子４０の駆動を制御する。
【００２４】
図１において、搬送ローラ対１５のＡ方向下流側には、記録紙１０の記録面に対面して定着器２１が配置されている。また、定着器２１と排紙ローラ対１６との間には、記録紙１０を所定のプリントサイズにカットするカッター２２が配置されている。さらに、排紙ローラ対１６のＡ方向下流側には、画像記録済みの記録紙１０を外部に排出する排紙口２３が設けられている。
【００２５】
定着器２１は、発光ピーク波長が４２０〜４５０ｎｍの近紫外線を放出してイエロー感熱発色層３３を定着するイエロー用定着光源２１ａと、発光ピーク波長が３６５〜３９０ｎｍの紫外線を放出してマゼンタ感熱発色層３４を定着するマゼンタ用定着光源２１ｂとからなる。各光源２１ａ、２１ｂは、ランプドライバ２４によって駆動される。
【００２６】
次に、上記構成を有するカラー感熱プリンタ２の動作について説明する。画像記録開始操作が実行されると、搬送モータ１２の正転によって給紙ローラ１３が反時計方向に回転され、記録紙１０が記録紙ロール１１からＡ方向に送り出される。記録紙１０の先端部は搬送経路内を移動して、搬送ローラ対１５にニップされ、さらにＡ方向下流側に搬送される。
【００２７】
記録紙１０が画像記録開始位置に到達すると、高周波電源４２から記録素子４０の１ターンコイル４０ａに高周波電流Ｉｈが印加される。これにより、１ターンコイル４０ａと導電体層３１との間に高周波磁界Ｈが発生し、導電体層３１の高周波磁界Ｈの磁束Φが貫く部分に誘導電流Ｉｅが発生して発熱する。この導電体層３１に局所的に生じた熱により、イエロー感熱発色層３１の局所的に発熱した部分が選択的に発色される。
【００２８】
このとき、システムコントローラ１９により、高周波電流Ｉｈの印加時間、大きさ、周波数のうち、いずれか１つが変化され、導電体層３１に生じる熱のエネルギーが、記録する画像の濃度に応じた適切な値となるように、ヘッドドライバ２０、スイッチ４１、および高周波電源４２を介して記録素子４０の駆動が制御される。このようにして、記録紙１０がＡ方向に搬送されながら、イエロー感熱発色層３３にイエロー画像が記録される。
【００２９】
イエロー画像の記録が完了すると、記録画像の後端が定着器２１のイエロー用定着光源２１ａに対面する位置まで搬送され、搬送モータ１２の回転が停止される。次いで、ランプドライバ２４によりイエロー用定着光源２１ａが点灯され、搬送モータ１２が逆転されて記録紙１０がＢ方向に巻き戻されながら、画像記録済みのイエロー感熱発色層３３が定着される。
【００３０】
イエロー感熱発色層３３の定着後、記録画像の先端が記録素子アレイ１８に対面する位置まで搬送され、搬送モータ１２の回転が停止される。そして、イエロー画像記録時と同様に、システムコントローラ１９により記録素子４０の駆動が制御されつつ、記録紙１０がＡ方向に搬送されながら、記録紙１０のマゼンタ感熱発色層３４にマゼンタ画像が記録される。
【００３１】
マゼンタ画像の記録が完了すると、記録画像の後端が定着器２１のマゼンタ用定着光源２１ｂに対面する位置まで搬送され、搬送モータ１２の回転が停止される。そして、イエロー画像定着時と同様に、ランプドライバ２４によりマゼンタ用定着光源２１ｂが点灯され、搬送モータ１２が逆転されて記録紙１０がＢ方向に巻き戻されながら、画像記録済みのマゼンタ感熱発色層３４が定着される。
【００３２】
マゼンタ感熱発色層３４の定着後、記録画像の先端が記録素子アレイ１８に対面する位置まで搬送され、搬送モータ１２の回転が停止される。そして、イエロー、マゼンタ画像記録時と同様に、記録紙１０のシアン感熱発色層３５にシアン画像が記録される。
【００３３】
画像記録後の記録紙１０は、搬送ローラ対１５によりＡ方向に搬送され、カッター２２により所定のプリントサイズに切断された後、排紙ローラ対１６により排紙口２３から外部に排出される。
【００３４】
上記のように、高周波電流Ｉｈの印加により高周波磁界Ｈを発生させる１ターンコイル４０ａが配された記録ヘッド１７と、高周波磁界Ｈにより誘導電流Ｉｅを発生して発熱する導電体層３１、およびこの熱に反応して発色する各感熱発色層３３〜３５を有する記録紙１０とを用い、システムコントローラ１９により、記録する画像に応じて、導電体層３１に発生させる熱のエネルギーを制御するので、従来のサーマルヘッドのように発熱素子の熱がエネルギーロスとなって蓄熱することがなく、蓄熱による画像の濃度変化が発生することがない。したがって、画像の濃度変化を抑えるためのファンや温度補正が不要となり、製品のコストダウンに寄与することができる。
【００３５】
また、記録素子アレイ１８が記録紙１０と一定の距離をおいて配置され、非接触で記録紙１０に画像を記録するので、面荒れの無い高画質なプリントを得ることができる。さらに、記録ヘッド１７自体は発熱することがなく、高周波磁界Ｈにより間接的に導電体層３１を発熱させて各感熱発色層３３〜３５を加熱するので、従来のサーマルヘッドと比べて、エネルギー変換効率が飛躍的に向上したといえる。
【００３６】
上記実施形態では、システムコントローラ１９により、高周波電流Ｉｈの印加時間、大きさ、周波数のうち、いずれかを変化させることで、記録する画像の濃度に応じて導電体層３１に発生させる熱のエネルギーを制御しているが、図４に示すカラー感熱プリンタ５０のように、ラックアンドピニオンやスライドレールなどの移動機構５１を記録ヘッド１７に接続し、この移動機構５１により、記録紙１０と記録ヘッド１７との距離を変化させることで、上記制御を行ってもよい。
【００３７】
上記実施形態では、イエロー、マゼンタ、シアン感熱発色層３３〜３５を有する記録紙１０を例示して説明したが、一層のみの感熱発色層を有する記録紙を用いてもよい。この場合、定着器２１は不要となる。また、感熱発色層に磁性体を添加して、感熱発色層自身を導電体層としてもよい。
【００３８】
上記実施形態では、１個の記録ヘッド１７に対して記録紙１０を往復搬送させることで、イエロー、マゼンタ、シアンの熱記録および定着を行う往復印画方式のカラー感熱プリンタ２を例示して説明したが、複数個の記録ヘッドに対して記録紙を１回通過させ、その間に各記録ヘッドでイエロー、マゼンタ、シアンの熱記録を行ういわゆる１パス方式にも本発明を適用することができる。
【００３９】
また、上記実施形態では、画像形成装置として、カラー感熱プリンタ２を例に挙げて説明したが、他のサーマルプリンタ、例えば熱転写型、熱昇華型プリンタなどに本発明を適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】カラー感熱プリンタの構成を示す概略図である。
【図２】カラー感熱記録紙の構成を示す拡大断面図である。
【図３】記録素子４０の構成、および高周波電流による高周波磁界と誘導電流との関係を模式的に示す説明図である。
【図４】本発明の別の実施形態を示す概略図である。
【符号の説明】
【００４１】
２、５０  カラー感熱プリンタ
１０  カラー感熱記録紙（記録紙）
１７  記録ヘッド
１８  記録素子アレイ
１９  システムコントローラ
２０  ヘッドドライバ
２１  定着器
３１  導電体層
３３〜３５  イエロー、マゼンタ、シアン感熱発色層
４０  記録素子
４２  高周波電源
５１  移動機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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