JP2007090680A - 補助加熱システム用の熱転写受像シートおよびこれを用いた画像形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】補助加熱システムによる画像形成に使用する安価な熱転写受像シートと、この熱転写受像シートを用いた画像形成方法を提供する。
【解決手段】熱転写受像シートの基材シート側から補助加熱を行いながら熱転写を行う補助加熱システムに使用する熱転写受像シートを、基材シート上に中間層、受容層を順次積層して備えたものとし、熱転写受像シートを構成する中間層を、その比熱が受容層の比熱以下であり、染色バリア性を有するものとする。
【選択図】図１

Description

本発明は熱転写シートと重ね合わせて使用する熱転写受像シートおよび画像形成方法に係り、特に熱転写受像シートの基材シート側から補助加熱を行いながら熱転写を行う補助加熱システムに使用する安価な熱転写受像シートと、これを用いた画像形成方法に関する。

従来より、熱転写方式を用いて被転写体に階調画像や文字、記号等の単調画像を形成することが行われており、熱転写方式としては、感熱昇華転写方式と感熱溶融転写方式が広く用いられている。
このうち、感熱昇華転写方式は、色材として用いる昇華性染料をバインダーに溶融あるいは分散させた染料層を基材シートに担持させた熱転写シートを熱転写受像シートに重ね、サーマルヘッド等の加熱デバイスを介して画像情報に応じたエネルギーを印加することにより、熱転写シート上の染料層中に含まれる昇華性染料を熱転写受像シートに移行させて画像を形成する方法である。この感熱昇華転写方式は、熱転写シートに印加するエネルギー量によってドット単位で染料の移行量を制御できるため、階調性画像の形成に優れている。

このような感熱昇華転写方式により画像を形成する熱転写受像シートは、例えば、紙基材、合成紙、耐熱性樹脂フィルム等の基材上に、染料染着性が良好な受容層を備えたものである。この熱転写受像シートのひとつとして、基材と受容層との間に発泡層を介在させてクッション性と断熱性を付与し、熱転写受像シートと熱転写シートやサーマルヘッドとの接触性を高めて、良好な感度での画像形成を可能としたものがある（特許文献１）。
また、画像をサーマルヘッドで印画する前に受容層を加熱することは公知である（特許文献２）。
特開平３−２６８９９８号公報 特開昭６１−２１１０９１号公報

しかし、発泡層は、例えば、低沸点液体を樹脂で覆ってマイクロカプセルとした発泡剤等を使用し、マイクロカプセルの隔壁を侵食しないようなバインダー、溶剤を選択して調製した塗工液を用いて形成されるので、熱転写受像シートの製造コスト増大を来すという問題があった。
一方、上記の発泡層を形成する代わりに、微細空隙を有する基材を使用することも行われているが、高感度の画像形成は難しいという問題があった。

また、画像をサーマルヘッドで印画する前に受容層を加熱する上記の発明は、耐久性の高い画像を得ることを目的としたものであり、高価なマイクロカプセルや発泡シートを使用せずに高い画像濃度を得ることを可能としたものではない。また、加熱の方法も、受容層を加熱ロールで直接加熱する方法であり、加熱ロール上の傷やゴミの付着により、受容層の表面に凹凸が生じて画質が低下するという問題があった。
本発明は、上記のような実情に鑑みてなされたものであり、補助加熱システムによる画像形成に使用する安価な熱転写受像シートと、この熱転写受像シートを用いた画像形成方法を提供することを目的とする。

このような目的を達成するために、本発明の熱転写受像シートは、基材シート上に中間層、受容層を順次積層して備え、前記中間層の比熱は前記受容層の比熱以下であり、前記中間層は染色バリア性を有するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記中間層は、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリメタクリル酸の少なくとも１種を含有とするものであり、前記受容層は塩化ビニル／酢酸ビニル共重合体、ポリエステル、セルロースの少なくとも１種を含有とするものであるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記中間層の比熱は、１．３３Ｊ／ｇ・Ｋ以下であるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記中間層の厚みは、５〜３０μｍの範囲であるような構成とした。

本発明の画像形成方法は、感熱昇華型の熱転写シートを用いて熱転写受像シート上に画像を形成する方法であって、加圧ローラとサーマルヘッドとの間で、熱転写シートと上述の熱転写受像シートの前記受容層とを重ね合わせ、前記熱転写受像シートをその基材シート側から加熱した状態で前記サーマルヘッドから画像情報に応じた熱を前記熱転写シートに加えるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記熱転写受像シートの加熱は、表面温度を３０〜２００℃の範囲に加熱した前記加圧ローラ、ラインヒーター、熱送風機の少なくとも１種により行うような構成とした。
本発明の他の態様として、サーマルヘッドを３０〜１５０℃の範囲で加熱するような構成とした。
本発明の他の態様として、熱転写受像シートの前記受容層の温度を３０〜１５０℃の範囲となるように加熱するような構成とした。

本発明の熱転写受像シートは、基材シートと受容層との間に、比熱が受容層の比熱以下であり、染色バリア性を有する中間層を備えているので、基材シート側から補助加熱を行いながら熱転写を行う補助加熱システムによる画像形成において、補助加熱による付与された熱が速やかに受容層に伝達され、受容層の染料染着性が極めて高い状態となる。また、本発明の画像形成方法では、熱転写シートの染料層から移行してくる昇華性染料が熱転写受像シートの受容層に確実に保持され、高感度の画像形成が可能となる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
［熱転写受像シート］
図１は、本発明の熱転写受像シートの一実施形態を示す概略断面図である。図１において、熱転写受像シート１は、基材シート２の一方の面に中間層３と受容層４をこの順に積層して備えるものである。

本発明に使用する基材シート２としては、従来の熱転写受像シートに使用されている基材シートを用いることができる。基材シートの具体例としては、上質紙、アート紙、コート紙、キャストコート紙、グラシン紙、コンデンサー紙、パラフィン紙などの紙基材、ポリオレフィン系やポリスチレン系等の合成紙、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルサルホン等の耐熱性の高いポリエステル、ポリプロピレン、ポリカーボネート、酢酸セルロース、ポリエチレンの誘導体、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリメチルペンテン、アイオノマー等の樹脂の延伸あるいは未延伸フィルムや、これらの材料を積層したもの、例えば、紙基材の両面にポリエチレン層を形成した積層材等が挙げられる。また、上述の樹脂に白色顔料や充填剤を加えて成膜した白色不透明シート、あるいは発泡させた発泡シートも使用することができる。

このような基材シート２の厚さは、強度および耐熱性等が適切になるように材料に応じて適宜選択することができるが、通常は１〜３００μｍ程度のものが好ましく用いられる。
熱転写受像シート１を構成する中間層３は、基材シート２側から付与された熱を速やかに受容層４に伝達し、また、熱転写シートから昇華転写により受容層４に移行した染料のにじみを防止するものである。このため、中間層３は、その比熱が受容層４の比熱以下であり、かつ、染料バリア性を具備するものである。

この中間層３を形成するための樹脂としては、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリメタクリル酸、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリテトラフルオロエチレン、ポリトリフルオロエチレン、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ＶＥＭＡ（メチルビニルエーテル・無水マイレン酸共重合体）、ポリアミド樹脂等の染色性の低い樹脂を挙げることができる。このような樹脂のなかで、比熱が１．３３Ｊ／ｇ・Ｋ以下、好ましくは０．４〜１．２Ｊ／ｇ・Ｋの範囲であるポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリメタクリル酸等の樹脂を使用することが好ましい。
ここで、本発明において、比熱は、ＤＳＣ（示差走査熱量計）により測定する。また、染色バリア性については、染色性の悪い状態を染色バリア性有とする。

中間層３は、上記のような樹脂に必要に応じて添加剤を加えたものを適当な溶剤に溶解、または分散して調製したインキを、基材シート２上にグラビア印刷法、スクリーン印刷法、グラビアリバース印刷法等の公知の手段により塗布・乾燥させて形成することができる。中間層３に含有させる添加剤としては、ＴｉＯ₂（白土）、接着性向上のためのポリエステルやウレタン等を挙げることができる。このような添加剤は、中間層３中に１０〜５０重量％の範囲で含有されることが好ましい。このような中間層３の厚みは５〜３０μｍ、好ましくは１０〜１５μｍの範囲内で設定することが好ましい。中間層３の厚みが５μｍ未満であると、中間層３の作用が十分に発現されず、また、３０μｍを超えると、中間層３の作用の更なる向上は得られず、製造コスト増大となり好ましくない。
熱転写受像シート１を構成する受容層４は、画像形成において熱転写シートの染料層から移行してくる昇華性染料を受容し、形成された画像を維持するためのものである。

この受容層４を形成するための樹脂としては、例えば、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等のハロゲン化ポリマー、ポリ酢酸ビニル、エチレン酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル／酢酸ビニル共重合体、ポリアクリルエステル等のビニル系樹脂、ポリビニルホルマール、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセタール等のアセタール樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂、ポリスチレン、アクリル／スチレン共重合体、アクリロニトリル／スチレン共重合体等のスチレン系樹脂、ポリアミド系樹脂、エチレンやプロピレン等のオレフィンと他のビニルモノマーとの共重合体系樹脂、アイオノマー、セルロースジアセテート等のセルロース系樹脂、ポリカーボネート等が挙げられ、上述の中間層３を構成する樹脂の比熱を考慮して適宜選択して使用することができる。また、これらの樹脂は単独でも、また、２種以上の任意の組み合わせによる混合物としても使用することができる。

受容層４は、上記のような樹脂に必要に応じて添加剤を加えたものを適当な溶剤に溶解または分散して調製したインキを、中間層３上にグラビア印刷法、スクリーン印刷法、グラビアリバース印刷法等の公知の手段により塗布・乾燥させて形成することができる。受容層４に含有させる添加剤としては、受容層４の白色度を向上させて転写画像の鮮明度を更に高める目的で、酸化チタン、酸化亜鉛、カオリナイト（クレー）、炭酸カルシウム、微粉末シリカ等の顔料や充填剤を使用することができる。このような添加剤は、受容層４に１０〜５０重量％の範囲で含有されることが好ましい。このような受容層４の厚みは１〜１０μｍの範囲内で設定することができる。
このような本発明の熱転写受像シート１は、基材シート２側から補助加熱を行いながら熱転写を行う補助加熱システムによる画像形成において、基材シート２と受容層４との間に介在する中間層３により、基材シート２側に付与された熱が速やかに受容層４に伝達され、受容層４の染料染着性が極めて高い状態となる。また、熱転写シートの染料層から受容層４に移行染着した昇華性染料は、中間層３へにじみ出ることなく受容層４に確実に保持される。

［画像形成方法］
次に、本発明の画像形成方法について説明する。本発明の画像形成方法は、上述のような本発明の熱転写受像シートを使用した補助加熱システムによる画像形成方法である。
図２は、本発明の画像形成方法の一例を説明するための図である。図２に示される例では、本発明の熱転写受像シート１と感熱昇華型の熱転写シート１１とが、サーマルヘッド２１と、所定の温度に加熱された加圧ローラ２２との間で圧着される。この状態で、加圧ローラ２２は、基材シート２側から熱転写受像シート１を加熱する。このように基材シート２側に付与された熱は、比熱の低い中間層３中を速やかに伝達されて受容層４に至り、受容層４の染料染着性が極めて高い状態となる。一方、サーマルヘッド２１は、画像情報に応じた熱を熱転写シート１１に印加し、熱転写シート１１を構成する染料層に含まれる昇華性染料を熱転写受像シート１の受容層４に移行させて画像を形成する。このような画像形成では、熱転写シート１１の染料層から移行してくる昇華性染料が熱転写受像シート１の受容層４に確実に保持されるので、高感度の画像形成が可能である。

上述の補助加熱の条件は、受容層４に使用している樹脂材料、および基材シート２、中間層３の材質、さらに熱転写受像シート１と熱転写シート１１の搬送速度等を考慮して設定することができ、例えば、受容層４の温度が３０〜１５０℃、好ましくは７０〜１００℃程度の範囲となるような条件とすることができる。受容層４の温度が３０℃未満となるよな補助加熱条件では、本発明の効果が奏されず、また、１５０℃を超えるような補助加熱条件では、印画不良（異常転写）を生じることがあり好ましくない。このため、加圧ローラ２２は、例えば、表面温度を３０〜２００℃、好ましくは７０〜１００℃の範囲で設定することができる。このような加圧ローラ２２の加熱は、内部に電熱ヒーターを配設したり、加温油循環等により行うことができる。

また、補助加熱の手段は、加圧ローラ２２の他に、ラインヒーター、熱送風機等を使用することも可能であり、これらの補助加熱手段は、加圧ローラ２２の上流側に配設する。勿論、２種以上の補助加熱手段を併用することも可能である。
また、本発明の画像形成方法では、上述の補助加熱に加えて、サーマルヘッド２１を所望の温度に加熱してもよい。この場合、例えば、３０〜１５０℃、好ましくは４０〜１００℃の範囲となるようにサーマルヘッド２１を加熱することが好ましい。

本発明の画像形成方法では、熱転写受像シート１と熱転写シート１１を固定し、サーマルヘッド２１と加圧ローラ２２を対向した状態で走査させるものであってもよい。
このような本発明の画像形成方法に使用する感熱昇華型の熱転写シートは、特に制限はない。
尚、上述の本発明の熱転写受像シート、画像形成方法は例示であり、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。

次に、具体的な実施例を示して本発明を更に詳細に説明する。
［実施例１］
＜熱転写受像シートの作製＞
坪量１５７ｇ／ｍ²の紙基材（三菱製紙（株）製 パールコート）に下記の組成の中間層用塗工液Ａをミヤバーにより塗布し乾燥して中間層（厚み１５μｍ）を形成した。この中間層の比熱をＤＳＣ（示差走査熱量計）により測定した結果、１．２５Ｊ／ｇ・Ｋであった。
（中間層用塗工液Ａの組成）
・酢酸ビニル … １００重量部
・メチルエチルケトン … ２００重量部
・トルエン … ２００重量部

次いで、この中間層上に下記の組成の受容層用塗工液をミヤバーにより塗布し乾燥して受容層（厚み１５μｍ）を形成した。この受容層の比熱を上記と同様にして測定した結果、１．３０Ｊ／ｇ・Ｋであった。
（受容層用塗工液の組成）
・塩化ビニル・酢酸ビニル共重合体 … １００重量部
・変性シリコーンオイル … ２．５重量部
（信越化学工業（株）製 Ｘ−２２−３０５０Ｃ）
・メチルエチルケトン … ２００重量部
・トルエン … ２００重量部
次に、これを幅１４８ｍｍにスリット加工して熱転写受像シートとした。

＜画像形成＞
熱転写シートとして、デジタルカラープリンター（オリンパスＰ−４００）専用の熱転写シート（イエロー、マゼンタ、シアンの３色）を準備した。これらの熱転写シートを用いて、ラインタイプの感熱昇華転写用テストプリンターにより下記の条件で、上述の熱転写受像シートの受容層上に転写して、幅６ｍｍのストライプ状のイエロー画像、マゼンタ画像、およびシアン画像を形成した。
（転写条件）
・サーマルヘッドの印字幅 ： ６ｍｍ
・サーマルヘッドへのエネルギー印加量 ： ０．１２Ｗ／ｄｏｔ
・サーマルヘッド抵抗値 ： ３１９５Ω
・解像度 ： ３００ｄｐｉ
・印字速度 ： ５ｍｓｅｃ／ｌｉｎｅ
・加圧ローラの表面温度 ： １００℃
・加圧ローラ径 ： ４０ｍｍ

このように転写形成したストライプ状のイエロー画像について、その光学濃度を、光学濃度測定器（グレタグマクベス（株）製 スペトロリノ）を使用して測定し、結果を下記の表１に示した。

［実施例２］
中間層用フィルムとして、東洋紡績（株）製の塩化ビニルフィルムＮ１１０２（厚み２５μｍ）を準備し、これを坪量１５７ｇ／ｍ²の紙基材（三菱製紙（株）製 パールコート）に接着剤を用いて貼り合せて中間層とした他は、実施例１と同様にして、熱転写受像シートを作製した。この熱転写受像シートの中間層の比熱を、実施例１と同様に測定した結果、０．４８Ｊ／ｇ・Ｋであった。
＜画像形成＞
実施例１と同様の熱転写シートを用いて、上記の熱転写受像シートの受容層上に、実施例１と同じ条件で、ストライプ状のイエロー画像、マゼンタ画像、およびシアン画像を形成した。
このように転写形成したストライプ状のイエロー画像の光学濃度を、実施例１と同様に測定し、結果を下記の表１に示した。

［実施例３］
中間層用塗布液として、酢酸ビニル溶液を使用してＥＣ塗工により中間層を形成した他は、実施例１と同様にして、熱転写受像シートを作製した。この熱転写受像シートの中間層の比熱を、実施例１と同様に測定した結果、１．３０Ｊ／ｇ・Ｋであった。
＜画像形成＞
実施例１と同様の熱転写シートを用いて、上記の熱転写受像シートの受容層上に、実施例１と同じ条件で、ストライプ状のイエロー画像、マゼンタ画像、およびシアン画像を形成した。
このように転写形成したストライプ状のイエロー画像の光学濃度を、実施例１と同様に測定し、結果を下記の表１に示した。

［比較例１］
中間層用フィルムとして、東レ（株）製のルミラー（厚み２５μｍ）を準備し、これを坪量１５７ｇ／ｍ²の紙基材（三菱製紙（株）製 パールコート）に接着剤を用いて貼り合せて中間層とした他は、実施例１と同様にして、熱転写受像シートを作製した。この熱転写受像シートの中間層の比熱を、実施例１と同様に測定した結果、１．４０Ｊ／ｇ・Ｋであった。
＜画像形成＞
実施例１と同様の熱転写シートを用いて、上記の熱転写受像シートの受容層上に、実施例１と同じ条件で、ストライプ状のイエロー画像、マゼンタ画像、およびシアン画像を形成した。
このように転写形成したストライプ状のイエロー画像の光学濃度を、実施例１と同様に測定し、結果を下記の表１に示した。

［比較例２］
中間層用フィルムとして、東洋紡績（株）製のポリエチレンフィルムＬ４１０２（厚み３０μｍ）を準備し、これを坪量１５７ｇ／ｍ²の紙基材（三菱製紙（株）製 パールコート）に接着剤を用いて貼り合せて中間層とした他は、実施例１と同様にして、熱転写受像シートを作製した。この熱転写受像シートの中間層の比熱を、実施例１と同様に測定した結果、１．８５Ｊ／ｇ・Ｋであった。
＜画像形成＞
実施例１と同様の熱転写シートを用いて、上記の熱転写受像シートの受容層上に、実施例１と同じ条件で、ストライプ状のイエロー画像、マゼンタ画像、およびシアン画像を形成した。
このように転写形成したストライプ状のイエロー画像の光学濃度を、実施例１と同様に測定し、結果を下記の表１に示した。

［比較例３］
発泡層用フィルムとして、東洋紡績（株）製の発泡層用ポリプロピレンフィルム トヨパールＳＳ（厚み４μｍ）を準備し、これを坪量１５７ｇ／ｍ²の紙基材（三菱製紙（株）製 パールコート）に接着剤を用いて貼り合せて中間層とした他は、実施例１と同様にして、熱転写受像シートを作製した。但し、受容層の厚みは４μｍとした。
＜画像形成＞
実施例１と同様の熱転写シートを用いて、サーマルヘッドへのエネルギー印加量を０．１７ｍＪ／ｌｉｎｅとした他は、実施例と同じ転写条件で、上記の熱転写受像シートの受容層上に、ストライプ状のイエロー画像、マゼンタ画像、およびシアン画像を形成した。
このように転写形成したストライプ状のイエロー画像の光学濃度を、実施例１と同様に測定し、結果を下記の表１に示した。

表１に示されるように、実施例１〜３の熱転写受像シートを用いて形成したストライプ状のイエロー画像は、従来の発泡層を備えた熱転写受像シート（比較例３）を用いて形成したストライプ状のイエロー画像と同レベルの光学濃度を示し、高濃度の画像形成が可能なことが確認された。
しかし、比較例１．２の熱転写受像シートを用いて形成したストライプ状のイエロー画像は、その光学濃度が低いものであった。

産業上の利用可能性発明の効果

熱転写受像シートの基材シート側から補助加熱を行いながら熱転写を行う補助加熱システムによる画像形成に有用である。

本発明の熱転写受像シートの一実施形態を示す概略断面図である。 本発明の画像形成方法の一例を説明するための図である。

符号の説明

１…熱転写受像シート
２…基材シート
３…中間層
４…受容層
１１…熱転写シート
２１…サーマルヘッド
２２…加圧ローラ

Claims (8)

1. 基材シート上に中間層、受容層を順次積層して備え、前記中間層の比熱は前記受容層の比熱以下であり、前記中間層は染色バリア性を有することを特徴とする補助加熱システム用の熱転写受像シート。
2. 前記中間層は、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリメタクリル酸の少なくとも１種を含有とするものであり、前記受容層は塩化ビニル／酢酸ビニル共重合体、ポリエステル、セルロースの少なくとも１種を含有とするものであることを特徴とする請求項１に記載の補助加熱システム用の熱転写受像シート。
3. 前記中間層の比熱は、１．３３Ｊ／ｇ・Ｋ以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の補助加熱システム用の熱転写受像シート。
4. 前記中間層の厚みは、５〜３０μｍの範囲であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の補助加熱システム用の熱転写受像シート。
5. 感熱昇華型の熱転写シートを用いて熱転写受像シート上に画像を形成する方法において、
   加圧ローラとサーマルヘッドとの間で、熱転写シートと請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の熱転写受像シートの前記受容層とを重ね合わせ、前記熱転写受像シートをその基材シート側から加熱した状態で前記サーマルヘッドから画像情報に応じた熱を前記熱転写シートに加えることを特徴とする画像形成方法。
6. 前記熱転写受像シートの加熱は、表面温度を３０〜２００℃の範囲に加熱した前記加圧ローラ、ラインヒーター、熱送風機の少なくとも１種により行うことを特徴とする請求項５に記載の画像形成方法。
7. サーマルヘッドを３０〜１５０℃の範囲で加熱することを特徴とする請求項５または請求項６に記載の画像形成方法。
8. 熱転写受像シートの前記受容層の温度を３０〜１５０℃の範囲となるように加熱することを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれかに記載の画像形成方法。

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