JP2009279908A - 画像形成材料およびそれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明の課題は、画像の不可逆的な消色機能を付加したセキュリティ性の高い画像形成材料およびそれを用いた画像形成装置を提供することである。
【解決手段】 画像形成材料がラクトン環を有する呈色性化合物と、水不溶性かつアルコール易溶性の顕色剤と、炭素数１６以上、２２以下の直鎖アルキルアルコールのマトリクス剤と、界面活性剤と、を含有することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、画像形成材料およびそれを用いた画像形成装置に関するものである。

地球環境の保護およびＣＯ_２による温室効果を抑制するためには森林の保護は絶対条件であり、新たな伐採を最低限に維持し、植林を含めた森林再生とのバランスを保つためには現在すでに保有している紙資源を如何に効率よく利用していくかが大きな課題となっている。現在の紙資源の再利用は、画像形成材料を剥離させる脱墨工程を経た紙繊維を質の悪い紙に漉き直して目的別に使い分ける「リサイクル」であり、脱墨工程のコスト高の問題や廃液の処理による新たな環境汚染の可能性などが指摘されている。

これまでに古くは鉛筆とケシゴム、ボールペンと修正液があるように、画像の修正によるハードコピーの再利用に関しては実用化がなされてきた。また、最近ではハードコピー用紙のリユースを目的とした特殊紙リライタブルペーパーなどが提案されてきた。ここで紙質の劣化を極力防ぎ、同一の目的に複数回使用する「リユース」は、紙質を落としながら他の目的に使用する「リサイクル」とは異なる概念であり、紙資源の保護の観点からみればより重要な概念であるといえる。それぞれの「リサイクル」の前段階で有効な「リユース」が行われれば新たに必要な紙資源を最小限に抑えることができる。例えば、リライタブルペーパー技術を用いると、使用による皺や折れ曲がり等の紙の痛みを気にしなければ１００回以上の「リユース」が可能であるから、紙資源の利用効率は飛躍的に向上することになる。しかしながら、リライタブルペーパーは特殊紙を使うために「リユース」はできても「リサイクル」ができないという欠点を有していた。

発明者らは従前、呈色性化合物と顕色剤との相互作用が増大すると発色状態となり、相互作用が減少すると消色状態になることに着目した。すなわち、ラクトン環を有する呈色性化合物及び顕色剤を含有する組成系に新たに消色材を加えることによって発色状態が安定に存在し、かつ、熱または溶媒による処理によって長期に消色状態を固定する画像形成材料を開発し、現行技術に代わる有効な紙のリユース技術として提案してきた。

しかしながら、上述の技術は、「リユース」および「リサイクル」を推進し紙ごみを著しく減少させ、その結果省資源に効果を発揮するものの、画像形成、消去、上書き機能のみであり、画像の潜像、現像による顕色化といったセキュリティ機能を有するまでには至っていない（例えば、特許文献１）。
特開平９−３２７９７０号公報

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、画像の不可逆的な消色機能を付加したセキュリティ性の高い画像形成材料およびそれを用いた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明による画像形成材料は、ラクトン環を有する呈色性化合物と、水不溶性かつアルコール易溶性の顕色剤と、炭素数１６以上、２２以下の直鎖アルキルアルコールのマトリクス剤と、界面活性剤と、を含有することを特徴としている。

また、本発明による画像形成材料は、請求項１に記載の発明において、水溶性の糖誘導体をさらに含有することを特徴としている。

さらに、本発明による画像形成材料は、請求項１または２に記載の発明において、糖誘導体は、α−シクロデキストリンまたはγ−シクロデキストリンであることを特徴としている。

またさらに、本発明による画像形成装置は、ラクトン環を有する呈色性化合物と、水不溶性かつアルコール易溶性の顕色剤と、炭素数１６以上、２２以下の直鎖アルキルアルコールのマトリクス剤と、界面活性剤と、を含有する画像形成材料を用いて、潜像として機密情報を媒体に印字する第１のインクジェット装置と、熱消色性の画像形成材料を用いて、顕像として非機密情報を前記媒体に印字する第２のインクジェット装置と、前記機密情報を加熱により顕像化する現像手段と、を備えることを特徴としている。

さらに、本発明による画像形成装置は、請求項４に記載の発明において、前記第１のインクジェット装置および前記第２のインクジェット装置を有する印字手段と、前記現像手段と、を備えることを特徴としている。

またさらに、本発明による画像形成装置は、請求項４または５に記載の発明において、前記機密情報および前記非機密情報を消去する消去手段と、をさらに備えることを特徴としている。

本発明によれば、画像の不可逆的な消色機能を付加したセキュリティ性の高い画像形成材料およびそれを用いた画像形成装置を提供できる。

まず、本発明の実施形態に係る画像形成材料に用いられる材料について説明する。

ラクトン環を有する呈色性化合物としては、ロイコオーラミン類、ジアリールフタリド類、ポリアリールカルビノール類、アシルオーラミン類、アリールオーラミン類、ローダミンＢラクタム類、インドリン類、スピロピラン類、フルオラン類等の電子供与性有機物が挙げられる。

具体的には、クリスタルバイオレットラクトン（ＣＶＬ）、マラカイトグリーンラクトン、２−アニリノ−６−（Ｎ−シクロヘキシル−Ｎ−メチルアミノ）−３−メチルフルオラン、２−アニリノ−３−メチル−６−（Ｎ−メチル−Ｎ−プロピルアミノ）フルオラン、３−［４−（４−フェニルアミノフェニル）アミノフェニル］アミノ−６−メチル−７−クロロフルオラン、２−アニリノ−６−（Ｎ−メチル−Ｎ−イソブチルアミノ）−３−メチルフルオラン、２−アニリノ−６−（ジブチルアミノ）−３−メチルフルオラン、３−クロロ−６−（シクロヘキシルアミノ）フルオラン、２−クロロ−６−（ジエチルアミノ）フルオラン、７−（Ｎ，Ｎ−ジベンジルアミノ）−３−（Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノ）フルオラン、３，６−Ｂｉｓ（ジエチルアミノ）フルオラン−γ−（４’−ニトロ）アニリノラクタム、３−ジエチルアミノベンゾ［ａ］−フルオラン、３−ジエチルアミノ−６−メチル−７−アミノフルオラン、３−ジエチルアミノ−７−キシリジノフルオラン、３−（４−ジエチルアミノ−２−エソキシフェニル）−３−（１−エチル−２−メチルインドール−３−イル）−４−アザフタライド、３−（４−ジエチルアミノフェニル）−３−（１−エチル−２−メチルインドール−３−イル）フタライド、３−ジエチルアミノ−７−クロロアニリノフルオラン、３−ジエチルアミノ−７，８−ベンゾフルオラン、３，３−Ｂｉｓ（１−ｎ−ブチル−２−メチルインドール−３−イル）フタライド、３，６−ジメチルエソキシフルオラン、３−ジエチルアミノ−６−メソキシ−７−アミノフルオラン、ＤＥＰＭ、ＡＴＰ、ＥＴＡＣ、２−（２−クロロアニリノ）−６−ジブチルアミノフルオラン、クリスタルバイオレットカルビノール、マラカイトグリーンカルビノール、Ｎ−（２、３−ジクロロフェニル）ロイコオーラミン、Ｎ−ベンゾイルオーラミン、ローダミンＢラクタム、Ｎ−アセチルオーラミン、Ｎ−フェニルオーラミン、２−（フェニルイミノエタンジリデン）−３，３−ジメチルインドリン、Ｎ−３，３−トリメチルインドリノベンゾスピロピラン、８’−メトキシ−Ｎ−３，３−トリメチルインドリノベンゾスピロピラン、３−ジエチルアミノ−６−メチル−７−クロロフルオラン、３−ジエチルアミノ−７−メトキシフルオラン、３−ジエチルアミノ−６−ベンジルオキシフルオラン、１，２−ベンツ−６−ジエチルアミノフルオラン、３，６−ジーｐ−トルイジノ−４，５−ジメチルフルオラン−フェニルヒドラジド−γ−ラクタム、３−アミノ−５−メチルフルオラン等が例示される。これらは１種または２種以上を混合して用いることが可能である。ラクトン環を有する呈色性化合物を適宜選択すれば多様な色の発色状態が得られることからカラー対応も容易である。

水不溶性かつアルコール易溶性の顕色剤としては、多価のヒドロキシベンゾフェノン類が好ましい。具体的には、２，４−ジヒドロキシベンゾフェノン、４，４’−ジヒドロキシベンゾフェノン、２，３，４−トリヒドロキシベンゾフェノン、２，４，４’−トリヒドロキシベンゾフェノン、２，２’，４，４’−テトラヒドロキシベンゾフェノン、２，３，４，４’−テトラヒドロキシベンゾフェノンが好適である。なお、ここで水不溶性とは水１００ｇに対する常温の溶解度が０．０１ｇ以下であり、好ましくは０．００２ｇ以下である物性をいう。また、アルコール易溶性とはエタノール１００ｇに対する常温の溶解度が１ｇ以上であり、好ましくは１０ｇ以上である物性をいう。

マトリクス剤の直鎖アルキルアルコールとしては、融点が４８℃以上、８０℃以下の化合物が好ましい。直鎖アルキルアルコールは４８℃に満たないと、インク保存性が好ましくなく、８０℃を超えると、製造プロセスの観点から望ましくない。このような物性を満たす直鎖アルキルアルコールとしては、炭素数１６から２２までの範囲の直鎖アルキルアルコールが適切であり、具体的には、１−ヘキサデカノール、ステアリルアルコール、１−エイコサノール、１−ドコサノールが挙げられる。なお、融点範囲が適切でも、主鎖に分岐を有する高級アルコール類は材料として不適である。それはマトリクス剤として分岐を有する高級アルコール類を用いて作製した画像形成材料は、印刷後、加熱時の発色濃度が極端に低くなるからである。

界面活性剤としては、アニオン型が好ましい。具体的には、n-ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムやジオクチルスルホコハク酸ナトリウムなどが挙げられる。

また、本発明の画像形成材料には、水溶性の消色剤を添加することができる。具体的には、糖類およびその誘導体が好ましく、Ｄ−グルコース、Ｄ−マンノース、Ｄ−ガラクトース、Ｄ−フルクトース、Ｌ−ソルボース、Ｌ−ラムノース、Ｌ−フコース、Ｄ−リボデソース、α−Ｄ−グルコース＝ペンタアセテート、アセトグルコース、トレハロース、サッカロース、マルトース、セロビオース、ケンチオビオース、ラクトース、メリビオース、ラフィノース、ゲンチアノース、メレチトース、スタキオース、デキストリン類、シクロデキストリン類が挙げられる。特にα−シクロデキストリンとγ−シクロデキストリンは好ましい。なお、糖類以外の水溶性の消色剤としては、ポリビニルアルコールやポリビニルピロリドンなどが好ましい材料として挙げられる。ここで水溶性とは、水１００ｇに対する常温の溶解度が１ｇ以上であり、好ましくは１０ｇ以上である物性をいう。

なお、本発明の画像形成材料を用いて描かれた潜像を、加熱によって現像または消去する場合は、サーマルプリンターヘッド（ＴＨＰ）、レーザービームヘッド、サーマルバー、ホットスタンプ、ヒートローラー、ヒートガン、温風配風機、ランプ加熱機などの加熱手段を組み合わせることができる。

次に、本発明の画像形成材料を用いた画像形成装置について説明する。

図１に本発明の画像形成装置の構成図の一例を示す。

画像形成装置１は、第１のインクジェット装置２、第２のインクジェット装置３および現像手段４によって構成されている。

第１のインクジェット装置２は、人事情報や経営情報といった機密性の高い情報である機密情報を媒体５に目視できない潜像として印字する装置である。また、第２のインクジェット装置３は、例えば公報や文献の印刷のような非機密情報を媒体５に目視可能な顕像として印字する装置である。

第１のインクジェット装置２および第２のインクジェット装置３は、装置としては公知の構成であるが、各々に充填される画像形性材料は異なるものである。

第１のインクジェット装置２に充填される画像形成材料は、本発明による画像形成材料である。本発明の画像形成材料は目視不可能な潜像として媒体５に画像を保持され、現像手段４によって加熱することで目視可能な画像を形成する。

また、第２のインクジェット装置３に充填される画像形成材料は、目視可能な顕像として媒体５に画像を形成できる画像形成材料である。ただし、後述する消去手段で加熱等の処理により、印字した画像を消去することができる熱消色性の画像形性材料が好ましい。このような画像形成材料は、例えば特許３５２０２７５号のように球状微粒子をロイコ染料で着色した微粒子を含む水性インクや特開平１−１３８２７５のようにロイコ染料と揮発性顕色剤を含有するインクなどが挙げられる。

画像形成装置１を操作する者は、第１のインクジェット装置２または第２のインクジェット装置３によって形成された機密情報または非機密情報を判断、確認後、現像手段３によって、目視可能な状態とする。なお、媒体５上に機密情報と非機密情報が混在する場合は、第１のインクジェット装置２および第２のインクジェット装置３を用いて、一部の媒体５上に画像を形成してもよい。また、たとえばシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色で構成される画像形成材料である場合、いずれか一色の画像形成材料に本発明の画像形成材料を適用することも可能である。画像形成装置１を操作する者は、機密情報を確認した後、後述する消去手段によって再度加熱し、非機密情報とともに消去することができる。

現像手段４は、第１のインクジェット装置２によって媒体５に印字された機密情報を現像する手段である。現像手段４は加熱装置６を有している。加熱装置６によって、画像形成材料中の直鎖アルキルアルコールを融解する温度まで媒体５を加熱する。図１において、加熱装置６は例としてヒートローラーを具備しているが、サーマルプリンターヘッド（ＴＨＰ）、レーザービームヘッド、サーマルバー、ホットスタンプ、ヒートガン、温風配風機、ランプ加熱機などの公知の加熱手段を採用し、また組み合わせることができる。

図２に本発明の画像形成装置の変形例を示す。

印字手段７は第１のインクジェット装置２と第２のインクジェット装置３を有している。換言すれば、図１のインクジェット装置２と第２のインクジェット装置３を一つの印字手段７の筺体でまとめたものである。印字手段７によって、媒体５に機密情報および非機密情報を潜像および顕像として印字する。画像形成装置１を操作する者は、図１の場合と同様、現像装置４によって顕像化し、機密情報を確認する。なお、印字手段７は特定の色の画像形成材料を本発明の画像形成材料とし、他の色を熱消色性の画像形成材料とし、一つのインクジェット装置で印字するような、いわゆるカートリッジ式でも良い。また、第１のインクジェット装置２と第２のインクジェット装置３を並列させた構成でもよい。

図３に本発明の画像形成装置の変形例を示す。

図３の画像形成装置は消去手段８を具備している。

消去手段８は、第２のインジェット装置３によって媒体５に形成された非機密情報、ならびに第1のインクジェット装置２によって媒体５に形成された潜像を現像手段４によって顕像化された機密情報を消去する手段である。消去手段８は現像手段４と同様に加熱装置９を有している。加熱する温度は、現像手段４における加熱温度に比べ十分に高温であることが望ましい。また、加熱時間は現像手段４における加熱時間に比べ十分に長い方が好ましい。

なお、現像手段３と消去手段８は別個のものとして図示されているが、例えば二つの手段を一つとし、加熱装置を共用させ、加熱温度または媒体５の搬送速度を可変させることで、顕像化と消去を兼ね備えた一つの手段を構成してもよい。出力した媒体５上では、印字された画像形成材料が熱的に安定な無色状態となっているため、再度現像手段４に通しても画像が再発色することがない。したがって、白紙の媒体５として本発明の画像形成装置１で再利用することができる。

また、本発明の画像形成装置は、公知の情報送信手段、情報受信手段と組み合わせ、セキュリティ性を備えたファクシミリなど情報送受信システムに応用できる。

（実施例１）
ラクトン環を有する呈色性化合物としてクリスタルバイオレットラクトン（ＣＶＬ）を１重量部、顕色剤として、２，４−ジヒドロキシベンゾフェノンを１重量部、マトリクス剤としてステアリルアルコールを１０重量部配合し、加熱溶解して均一溶液とした。均一溶液を冷却し、界面活性剤エアロゾルＯＴ（三井サイアミッド社製）０．２％水溶液を２２８重量部加えた。さらに、７０℃に加熱し、ペイントシェーカーを用いて冷却しながら分散し、薄い青白色のエマルジョン液を得た。

エマルジョン液に消色剤としてα−シクロデキストリン６重量部を加えて溶解し、再度ペイントシェーカーで分散して、白色のエマルジョン液を得た。

インクは毛筆を用いてコピー用紙（富士ゼロックス社製）上に手書きで画像パターンを作成した。画像パターンは、作成前と作成後で画像濃度の差が約０．００６であり、視認が困難であった。ここで画像濃度とは、反射率を測定し、測定された反射率の逆数の常用対数をとった数値である。なお、この状態は室温で安定であった。

現像は、温度設定７０℃の恒温槽に３分間入れて行った。現像前と現像後の画像濃度の差は約０．３を呈した。また、現像による発色のコントラスト比は約５０倍であった。ここでコントラスト比とは、消去後の残像の反射濃度に対する、消去前の元画像の反射濃度の比である。なお、この状態は室温で安定であった。

消去はアイロン（東芝製）を用いて約２００℃、３秒間行った。消去前と消去後の画像濃度の差は約０．００５を呈した。また、消去による消色のコントラスト比は約６０倍であった。なお、この状態は室温で安定であった。

（比較例１）
以下の比較例１は、実施例１と異なる部分を中心に説明し、その他の実施例１と同一の部分については説明を省略した。

ステアリルアルコールに代え、マトリクス剤として分岐構造をしたアルコール型ワックス（日本製鐵製）を用いて、同様に画像形成材料を作成した。同様に評価を行ったが、潜像を現像できなかった。そこで、さらに現像の温度を上げ、１００℃以上にしたが潜像は発色しなかった。

（比較例２）
顕色剤を２，４−ジヒドロキシベンゾフェノンに代え、没食子酸エチルを用いて、同様に画像形成材料を作成した。同様に評価を行ったが、潜像を現像できなかった。

（比較例３）
ステアリルアルコールに代え、マトリクス剤としてステアリン酸を用いて、同様に画像形成材料を作成した。紙面に画像パターンを作成したところ、画像濃度の差分が約０．１あり、肉眼で容易に画像を確認することができ、潜像とならなかった。

本発明の画像形成装置の一例を示す構成図。 本発明の画像形成装置の変形例を示す構成図。 本発明の画像形成装置の変形例を示す構成図。

符号の説明

１ 画像形成装置
２ 第１のインクジェット装置
３ 第２のインクジェット装置
４ 現像手段
５ 媒体
６ 加熱装置
７ 印字手段
８ 消去手段
９ 加熱装置

Claims (6)

1. ラクトン環を有する呈色性化合物と、
   水不溶性かつアルコール易溶性の顕色剤と、
   炭素数１６以上、２２以下の直鎖アルキルアルコールのマトリクス剤と、
   界面活性剤と、
   を含有することを特徴とする画像形成材料。
2. 水溶性の糖誘導体をさらに含有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成材料。
3. 前記糖誘導体は、α−シクロデキストリンまたはγ−シクロデキストリンであることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成材料。
4. ラクトン環を有する呈色性化合物と、水不溶性かつアルコール易溶性の顕色剤と、炭素数１６以上、２２以下の直鎖アルキルアルコールのマトリクス剤と、界面活性剤と、を含有する画像形成材料を用いて、潜像として機密情報を媒体に印字する第１のインクジェット装置と、
   熱消色性の画像形成材料を用いて、顕像として非機密情報を前記媒体に印字する第２のインクジェット装置と、
   前記機密情報を加熱により顕像化する現像手段と、を備えることを特徴とする
   画像形成装置。
5. 前記第１のインクジェット装置および前記第２のインクジェット装置を有する印字手段と、
   前記現像手段と、を備えることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記機密情報および前記非機密情報を消去する消去手段と、
   をさらに備える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。

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