JP2017196739A - 画像形成体、画像形成用媒体及び画像形成体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】十分な高低差の凹凸を有する画像を得ることのできる画像形成体、画像形成用媒体及び画像形成体の製造方法を提供する。【解決手段】画像形成体１００は、染料染着層２と、保護層４と、熱膨張性素材を含む熱膨張層５と、がこの順に積層され、熱膨張層５は保護層４の上に配置されて立体形状を形成し、染料染着層２は染料からなる平面画像３を有し、平面画像３は熱膨張層５側から視認可能に形成されている。平面画像３が形成された染料染着層２の上に加熱により立体形状に変化した熱膨張層５を有することから、十分な高低差の凹凸のある画像を容易に得ることができる。【選択図】図１

Description

本発明は画像形成体、画像形成用媒体及び画像形成体の製造方法に関する。

今日、文字や画像を印刷するシステムでは、静電方式、インクジェット方式、熱転写方式等が広く用いられている。

従来の印刷システムでは、平坦な１つの面にモノクロの画像又はカラーの画像、すなわち、色や明るさを変化させた視覚的な画像を形成するものが一般的であった。また、凹凸を印刷するシステムには、インパクト方式のように記録ベースを直接変形させて凹凸を設けるシステムがあるが、点で凹凸を形成するにとどまっている。

点字だけでなく、線や画像の面そのものに凹凸を形成することを目的としたものとして立体コピー機（例えばコニカミノルタ）がある。このシステムでは、まず、カプセルペーパーなる熱発泡性シートに静電印刷方式で黒トナーを印画する。次に、このカプセルペーパーを現像装置にて露光し、光で黒トナー部分を発熱させ、カプセルペーパー中の熱発泡性物質を発泡させることで凸部を形成する。このため、トナーが付着している部分しか凸部を形成することができないという制約がある。また、現像装置を要するため、装置が大型化するという問題がある。

また、インクジェット方式を利用したプリンタにおいて、カプセルペーパーにインクジェットにより画像記録を行った後、光を照射し、画像記録に応じて発泡させることで立体画像を得るようにした方法が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、この方法においては、前述のトナー方式と同様に、凸部が形成される領域が制約されること、また、装置が大型化すること、等の欠点がある。

熱転写を利用した印刷システムでは、サーマルヘッドを操作して画像保護層に凹凸パターンを形成するマット処理を施す手法がある（例えば、特許文献２参照。）。これはカラー印刷の上に転写される保護層に凹凸を形成することが可能となり、印画物に絹目調の仕上がりを付与することができるが、凹凸の高低差が非常に小さいため指や手で触れても判別できない。

さらに、カラー画像に凹凸を持たせるため、サーマルプリンタのサーマルヘッドで、記録シート上の熱膨張性の素材を加熱することにより、立体画像を形成する方法等も提案されている（例えば、特許文献３参照。）。この方法は、具体的には、まず濃淡画像又はカラー画像を記録シートに転写しておく。次に熱転写リボンを透明フィルムからなるカバーリボンに取り換えて、カラー画像を転写した記録シートへさらに強い熱量を加えることにより、濃淡画像又はカラー画像に同期した凹凸画像を作成したりするようにしている。しかし、この方法では受容紙全体に予め熱発泡性物質を塗布しておかなければならない。加えて、２次元画像情報を印刷する手順と凹凸を印刷する手順との間に、カバーの付け替えあるいは別のサーマルヘッドを用意する必要があり、装置や作業が煩雑になるという欠点がある。

特開平９−２０７４２８号公報 特開２０１６−１０８９３号公報 特開平１０−３２４０１０号公報

上述のように、いずれの方式においても、十分な凹凸の高低差を有する画像を、簡易な装置構成で得ることは困難であり、簡易な装置構成で十分な凹凸の高低差を有する画像を得ることのできる画像の形成方法が望まれていた。
本発明は、十分な高低差の凹凸を有する画像を容易に得ることのできる、画像形成体、画像形成用媒体及び画像形成体の製造方法を提供することを目的としている。

本発明の一実施形態によれば、染料染着層と、保護層と、熱膨張性素材を含む熱膨張層と、がこの順に積層され、熱膨張層は保護層の上に配置されて立体形状を形成し、染料染着層は染料からなる平面画像を有し、平面画像は熱膨張層側から視認可能に形成されている画像形成体、が提供される。

本発明の一実施形態によれば、平面画像が形成された染料染着層の上に加熱により立体形状に変化した熱膨張層を有することから、十分な高低差の凹凸のある画像を容易に得ることができる。

本発明に係る画像形成体の一実施形態の概略構成を示す断面図である。 （ａ）は本発明の一実施形態に係る画像支持体の概略構成を示す断面図であり、（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る画像形成用媒体の概略構成を示す断面図である。 本発明の画像形成体の製造工程の一実施形態を示す断面図である。

以下に、本発明の一実施形態に係る画像形成体について図面を参照して説明する。ただし、以下に説明する各図において相互に対応する部分には同一符号を付し、重複部分においては後述での説明を適宜省略する。また、各図面は説明を容易にするために適宜誇張して表現している。
さらに、本発明の実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための構成を例示するものであって、各部の材質、形状、構造、配置、寸法等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成体の概略構成を示す断面図である。
画像形成体１００は、支持体１の一方の面に染料染着層２と、保護層４と、熱膨張層５とがこの順に積層されてなる。画像形成体１００は、染料染着層２に昇華性染料からなる平面画像３が形成され、熱膨張層５側から見て、熱膨張層５により形成された立体形状と平面画像３とが同時に観察できるようになっている。このように、本発明の一実施形態に係る画像形成体１００は、画像に立体形状が付与されてなる。

画像形成体１００は、図２（ａ）に示す昇華性染料受容体としての画像支持体１０と図２（ｂ）に示す画像形成用媒体２０とを用いて形成される。その製造方法については後述する。

（画像支持体）
本発明の一実施形態に係る画像形成体１００を製造する際に用いられる画像支持体１０は、図２（ａ）に示すように、支持体１の一方の面に染料染着層２が形成されてなる。

本発明の一実施形態における画像支持体１０は、支持体１としては、サーマルヘッドによる加熱加工に耐える耐熱性や機械的強度を有するものであれば特に限定するものではない。例えば、上質紙、アート紙、コート紙、キャストコート紙、合成樹脂又はエマルジョン含浸紙、合成ゴムラテックス含浸紙、合成樹脂内添紙等を適用することができる。さらに、支持体１として、各種プラスチックラミネート紙、ポリオレフィン系、或いはポリスチレン系等の合成紙、さらには、ポリエステル、ポリアクリレート、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリイミド、ポリエーテルイミド、セルロース誘導体、ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ナイロン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、ポリビニルフルオライド、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリビニリデンフルオライド等、各種プラスチックのフィルム又はシートを適用することができる。

また、染料染着層２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、塩化ビニル・酢酸ビニル系共重合体、エチレン・酢酸ビニル共重合体、ポリアクリルエステル等のビニルポリマー、ポリスチレン系樹脂、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からなる層が挙げられる。特に、好ましいものは、塩化ビニル・酢酸ビニル系共重合体の層である。

（画像形成用媒体）
本発明の一実施形態に係る画像形成体１００を製造する際に用いられる画像形成用媒体２０は、図２（ｂ）に示すように、基材７の一方の面に、画像形成用染料層６、保護層４、熱膨張層５が面順次で形成されてなるものである。つまり、画像形成用媒体２０は、基材７の一方の面に、画像形成用染料層６と保護層４と熱膨張層５とが重ならないように形成されている。
基材７上には、この他に、画像形成位置を決めるための各層に関するセンサーマーク（図示せず）が設けられている。

基材７としては、熱転写における熱圧で軟化変形しない耐熱性と強度が要求されるため、例えば、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、ポリプロピレン、セロファン、アセテート、ポリカーボネート、ポリサルフォン、ポリイミド、ポリビニルアルコール、芳香族ポリアミド、アラミド、ポリスチレン等の合成樹脂のフィルム、及びコンデンサー紙、パラフィン紙等の紙類等を、単独で又は複数を組み合わせた複合体を適用することができる。中でも、物性面、加工性、及びコスト面等を考慮すると、ポリエチレンテレフタレートフィルムが好ましい。また、基材７の厚さは、操作性及び加工性を考慮し、２μｍ以上５０μｍ以下の範囲が適用可能であり、転写適性や加工性等のハンドリング性を考慮すると、２μｍ以上１２μｍ以下程度が好ましい。

また図示していないが、図２（ｂ）に示す基材７の他方の面、すなわち、画像形成用染料層６等が形成される面とは逆側の面には、耐熱層を設けることが好ましい。耐熱層は、例えば、離型性や滑り性を付与する機能性添加剤及びバインダによって構成され、必要に応じて硬化剤で硬化させることもできる。この耐熱層の厚みは、用いる材料構成にもよるが０．１μｍ以上２μｍ以下程度が好ましい。耐熱層の一例を挙げると、アクリルオリゴマーの紫外線硬化物、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアセタール、ポリアミド、ポリイミド等の合成樹脂に、シリコーンオイル等の離型剤を添加したもの、シリコーンを共重合したものを挙げることができる。また、必要に応じてフィラーを添加しても問題なく、添加するフィラーの一例としては、シリコーンパウダー、シリカ及び各種レジンパウダーを挙げることができる。

画像形成用染料層６は、通常、フルカラーの階調表現をするために、昇華性染料を含むインクを用いて、印刷法によりイエロー、マゼンタ、シアンの３色の領域に区分されて面順次に形成される。この画像形成用染料層６は、少なくとも昇華性染料とバインダによって構成され、厚みは１μｍ程度（乾燥厚）が適当である。なお、黒色はこの３色をそれぞれ重なるように転写することで表すことができる。

画像形成用染料層６に用いられる昇華性染料としては、例えばイエロー（Ｙ）成分としては、ソルベントイエロー５６、１６、３０、９３、３３、ディスパースイエロー２０１、２３１、３３等が挙げられる。また、マゼンタ（Ｍ）成分としては、Ｃ．Ｉ．ディスパースレッド６０、Ｃ．Ｉ．ディスパースバイオレット２６、Ｃ．Ｉ．ソルベントレッド２７、或いはＣ．Ｉ．ソルベントレッド１９等が挙げられる。また、シアン（Ｃ）成分としては、Ｃ．Ｉ．ディスパースブルー３５４、Ｃ．Ｉ．ソルベントブルー６３、Ｃ．Ｉ．ソルベントブルー３６、或いはＣ．Ｉ．ディスパースブルー２４等が挙げられる。

また、前記バインダとしては、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、エチルヒドロキシセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、メチルセルロース、酢酸セルロース等のセルロース系樹脂やポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセタール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリルアミド等のビニル系樹脂やポリエステル樹脂、スチレン−アクリロニトリル共重合樹脂、フェノキシ樹脂等を使用することができる。さらに、硬化性樹脂としてはフェノール、メラミン、エポキシ、イソシアネート、グリオキザール樹脂等の反応性樹脂を使用することができる。

保護層４は、平面画像３が形成された染料染着層２の全面に形成され、紫外線等からの耐久性を付与するものである。また、同時に、熱転写法というプロセスにより被転写体上に形成される必要があるため、一般的には、紫外線吸収等の保護層としての本来的な性能と同時に被転写体への接着性を兼ね備えることが必要である。さらに、画像形成体１００を熱膨張層５側から見たときに平面画像３を視認できるようにするためには、保護層４は、透明性を持っていることが望ましい。

保護層４は、紫外線吸収剤等の機能性添加剤とバインダ樹脂によって構成される。
機能性添加剤としては、例えば、ベンゾフェノン、ベンゾトリアゾール、ベンゾエート、トリアジン系に代表される紫外線吸収剤、ヒンダードアミン系に代表される光安定剤、ヒンダードフェノール系に代表される酸化防止剤、蛍光増白剤、帯電防止剤等を挙げることができる。

バインダ樹脂としては、熱溶融性があれば特に限定されるものではないが、一例を挙げると、ポリスチレン、ポリα−メチルスチレン等のスチレン系樹脂、ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリル酸エチル等のアクリル系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセタール等のビニル系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、石油樹脂、アイオノマー、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸エステル共重合体等の合成樹脂、ニトロセルロース、エチルセルロース、セルロースアセテートプロピオネート等のセルロース誘導体、ロジン、ロジン変性マレイン酸樹脂、エステルガム、ポリイソブチレンゴム、ブチルゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエン−アクリロニトリルゴム、ポリ塩素化オレフィン等の天然樹脂や合成ゴムの誘導体、カルナバワックス、パラフィンワックス等のワックス類を挙げることができる。中でも、アクリル系樹脂、ポリエステル、エポキシ樹脂がバインダ樹脂として好適である。

熱膨張層５は、熱膨張性素材からなり、例えば、加熱により体積が膨張する熱発泡性物質、ワックス類、熱軟化性物質等の混合物によって構成されている。また、画像形成体１００を熱膨張層５側から見たときに平面画像３を視認できるようにするためには、熱膨張層５は、透明性を持っていることが望ましい。さらに、熱膨張層５の保護層４と向かい合う側の面には、保護層４との密着性に応じて接着層（図示せず）が設けられていてもよい。

熱発泡性物質は、熱（１００℃以上３００℃以下程度の温度）によって発泡又は膨張する物質であれば特に限定されないが、具体例をあげるとすれば松本油脂製造社製のマイクロスフェア、日本フェライト社製のエクスパンセル等が挙げられる。

ワックス類としては例えば蜜ロウ、カルナバワックス、鯨ロウ、木ロウ、キャンデリラワックス、ヌカロウ、モンタンワックス等の天然ワックス；パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、酸化ワックス、オシケライト、セルシン、エステルワックス、ポリエチレンワックス等の合成ワックス等が好適に用いられる他、マルガリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、フロメン酸、ベヘニン酸等の高級脂肪酸；ステアリルアルコール、ベヘニルアルコール等の高級アルコール；ソルビタンの脂肪酸エステル等のエステル類；ステアリンアミド、オレインアミド等のアミド類が挙げられる。

熱軟化性物質としてはポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−二チルアクリレート共重合体、セルロース系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、石油系樹脂、フェノール系樹脂、スチレン系樹脂、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、インプレンゴム、クロロプレンゴム等のニジストマー類等が好ましい。

熱膨張層５の厚さは、例えば次のように決定される。すなわち、画像形成体１００上の凹凸が視覚的或いは触覚的に認識できるものとなるためには、凹凸の差が３０μｍ程度以上でなければならず、望ましくは５０μｍ以上５００μｍ以下の範囲である。凹凸は画像形成体１００上に積層された熱膨張層５の厚さの違いにより形成される。
このことを考慮すると膨張前の熱膨張層５の厚さは１０μｍ以上１００μｍ以下程度が適当である。
熱膨張層５に占める熱発泡性物質は３０重量％以上７０重量％以下程度が適当である。

次に、本発明の一実施形態に係る画像形成体１００の製造方法について、図３に基づき説明する。
本発明の一実施形態に係る画像形成体１００は、一般の昇華型プリンタに用いられるサーマルヘッドの熱エネルギーを用いて、染料を染料染着層２に転写することで得られる。

図３（ａ）に示すように、まず、支持体１の一方の面に染料染着層２を形成する。形成方法としては、グラビアコート法等の公知の塗工方法を適用することができる。染料染着層２を形成するためのインク組成物を、支持体１の一方の面に塗工し乾燥することで、染料染着層２が支持体１の一方の面に形成された画像支持体１０を得ることができる。

次に別途作製した図２（ｂ）に示す画像形成用媒体２０を用い、まず画像形成用染料層６と画像支持体１０の染料染着層２とを対向させて重ねる。そして、これらを重ねた状態でサーマルヘッドにて、画像形成用染料層６のみを染料染着層２に染着し、画像形成用染料層６により形成される画像形成用媒体２０上の平面画像３を、画像支持体１０の染料染着層２上に形成（染着）する（図３（ｂ））。

次に、画像支持体１０と画像形成用媒体２０とを、平面画像３を形成した染料染着層２と保護層４とが対向するように重ね、これらを重ねた状態でサーマルヘッドにより保護層４のみを熱転写し、保護層４を染料染着層２上に形成する（図３（ｃ））。

さらに、図３（ｄ）に示すように、保護層４が染料染着層２側に転写された後の画像形成用媒体２０と染料染着層２とを、画像形成用媒体２０側の熱膨張層５と染料染着層２に転写された保護層４とが対向するように重ね、これらを重ねた状態でサーマルヘッドにより熱膨張層５のみを熱転写すると共に熱膨張層５を任意の立体形状に変化させる。これによって、保護層４上に立体形状の熱膨張層５を形成して本発明の一実施形態に係る画像形成体１００を製造することができる。このようにして製造された画像形成体１００は、熱膨張層５により形成された立体形状を持った画像となる。

以上説明したように本発明は、支持体１上の染料染着層２に昇華性染料を染着させて平面画像３を形成し、その全面に保護層４を転写し、さらに保護層４の上に、凹凸を生じさせた熱膨張層５を形成している。そのため、画像とそれに対応した凹凸とを同時に作製することができる。

このように、基材７上に、画像形成用染料層６と保護層４と熱膨張層５とが面順次に形成された画像形成用媒体２０を用いるため、これら各層を、同一のサーマルヘッドにより順に画像支持体１０側に転写することができる。そのため、凹凸を伴った画像の形成を、従来の昇華型プリンタの構成を大きく変えることなく実現することが可能となり、立体印刷物の形成を容易に行うことができ、さらには立体印刷を利用した意匠の展開を広げることができる。
また、平面画像３が形成された染料染着層２の上に加熱により立体形状に変化した熱膨張層５を有することから、十分な凹凸の高低差を有する画像を得ることができると共に、立体形状を形成する場所にのみ熱膨張層５を配置することができる。
さらには、熱膨張層５の加熱量を制御することにより、平面画像３に任意の高低差の凹凸を付与することができ、より表現力に幅のある優れた意匠性を有する画像形成体１００を得ることができる。

また、画像形成体１００は、染料染着層２、保護層４に加えて、加熱により形状が変化する熱膨張層５を有することから、画像形成体１００に平面画像と立体形状とを転写することができる。さらに熱膨張層５を用いることで画像形成用媒体２０の層厚さを薄くすることが出来るため、一般的な昇華型プリンタでも使用でき、さらにロール状に巻き取った際にロール径が大きくなることを抑制することができる。
以上、本発明の一実施形態を例示したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本実施形態の技術的思想を逸脱しない限り、包材としての用途を考慮し、要求されるその他の物性である剛性、強度、衝撃性等を向上する目的で、他の層や構造を任意に形成できることはいうまでもない。

本発明方法によれば、得られる画像が立体的で質感をもたせることができるため、高級感があり、装飾的にも優れた記録物となる。また。熱転写方法を利用して作成するため、会社、事務所等をはじめ一般個人でも簡単に立体的で質感のある画像を得ることができる。
上記立体画像の用途としては、点字本、公報・公文書、食事等のメニュー、商品カタログ、教科書・参考書、案合図、地図、パンフレット、点字学習、楽譜、名刺、ドキュメントの強調、本の表紙、広告、絵画の複製、版画の原版、滑り止め、文字・文書の強調、インデックス、クーポン・チケット等、多様な用途が挙げられる。

１ 支持体
２ 染料染着層
３ 平面画像
４ 保護層
５ 熱膨張層
６ 画像形成用染料層
７ 基材
１０ 画像支持体
２０ 画像形成用媒体
１００ 画像形成体

Claims (3)

1. 染料染着層と、保護層と、熱膨張性素材を含む熱膨張層と、がこの順に積層され、
   前記熱膨張層は前記保護層の上に配置されて立体形状を形成し、
   前記染料染着層は染料からなる平面画像を有し、当該平面画像は前記熱膨張層側から視認可能に形成されていることを特徴とする画像形成体。
2. 基材の一方の面に、染料層と保護層と熱膨張層とが面順次で形成された、サーマルヘッドを用いた画像形成体製造用の画像形成用媒体。
3. サーマルヘッドを利用した画像形成体の製造方法であって、
   一方の面に染料染着層が形成された画像支持体と、一方の面に、昇華性染料を含む染料層、保護層及び熱膨張層が面順次に形成された基材と、を、前記染料染着層と前記染料層とを対向させた状態で前記サーマルヘッドにより加熱して、前記染料層に含まれる前記昇華性染料を前記染料染着層に移行させて前記昇華性染料からなる画像を前記染料染着層に形成する工程と、
   前記画像が形成された後の前記染料染着層と前記保護層とを対向させた状態で前記サーマルヘッドにより加熱して、前記保護層を、前記染料染着層に積層するように転写する工程と、
   前記染料染着層上に積層された前記保護層と前記熱膨張層とを対向させた状態で前記サーマルヘッドにより加熱して、前記熱膨張層を任意の形状に変化させると共に前記熱膨張層を前記保護層上に積層するように転写する工程と、を備えることを特徴とする画像形成体の製造方法。

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