JP2517985B2

JP2517985B2 - 熱転写記録媒体

Info

Publication number: JP2517985B2
Application number: JP62256227A
Authority: JP
Inventors: 英一圷; 洋雄曽我; 孝一斉藤
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1987-10-13
Filing date: 1987-10-13
Publication date: 1996-07-24
Anticipated expiration: 2011-07-24
Also published as: JPH0199881A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、電気信号を熱エネルギに変換し、インク層
を熔融又は昇華させてインク像を被記録体上に転移し、
記録を行う熱転写記録媒体に関する。

従来の技術従来、被記録体、例えば普通紙上に所定のデジタル画
像信号に対応する画像の記録を行う場合、インクドナー
フィルム等の熱転写記録媒体を用いた記録方法が広く知
られている。

この様な記録方法としては、次のような方式が採用さ
れている。

１）熱ヘッド転写方式：多数の発熱素子を一列に配置し
たサーマルヘッドを用い、インクを塗布したベースフィ
ルムを、そのインク面を記録紙に対向させた状態で、ベ
ースフィルム背面からサーマルヘッドにより選択的に熱
パルスを印加し、その部分のインクを溶解し、或いは昇
華させて記録用紙上に転写する方式。（特開昭53−8473
5号公報）２）通電転写方式：インクを塗布したベースフィルムに
針電極を接触させて、インクに選択的に通電を行ってイ
ンクをジュール熱によって加熱し、記録紙上に転写を行
う方式。この方式ではベースフィルムに導電性を付与す
るために樹脂中に金属等の導電性材料を分散してフィル
ム化したり、高抵抗の導電性高分子樹脂を使用し、ま
た、インク層には、導電性の良好な材料を配合したもの
を用いている。（画像電子写真学会誌:1982年Vol.11、N
o.1、p3〜９）３）熱的転写印刷方式：上記２）と同種の方式である
が、インクに直接電流を流して加熱するのではなく、ベ
ースフィルム上に発熱抵抗体層を介してインク層を設
け、この発熱抵抗体層に通電してインクを加熱し、転写
紙上に転写を行う方式。（特開昭56−93585号公報）第４図は、この方式を説明するためのもので、熱転写
記録媒体は、導電性が付与されたベースフィルム43上に
発熱抵抗体層44と、導電層45と、インク層46とが積層さ
れた構造を有している。この熱転写記録媒体を用いて記
録を行うには、その背面に針電極41と帰路電極42とを接
触させるが、針電極41は紙面に垂直な方向に向けて多数
一列に配列しており、画像信号に応じてそのうちの幾つ
かに選択的に電気パルスが印加される。電流は矢印の方
向に流れ、発熱抵抗体層44を発熱させ、その熱によって
インク層46の一部のインク48が熔融軟化して記録紙47に
転写される。

発明が解決しようとする問題点しかしながら、これら従来の方式は以下のような欠点
を有し、いずれも満足のいくものではなかった。

即ち、熱ヘッド転写方式は、サーマルヘッドからベー
スフィルムを介してインク層に熱が伝達されるために、
熱伝導に要する時間だけ、記録に時間後れが生じ（時定
数1m sec程度）、印字速度が遅くなる難点があった。さ
らに伝達される熱エネルギが小さく、低融点のインクを
使用する必要があり、したがってインク材料の選択の自
由度が小さく、転移制御性もよくなかった。したがっ
て、記録ドットの濃度変調は困難となり、インク材料と
してもワックス系の材料しか使用できないという難点も
あった。

また通電転写方式は、インクに配合する導電材料が色
調制御を困難にするために、カラー化が困難であるとい
う欠点があり、また、ベースフィルム内の電気抵抗によ
る電力損失に加えて、電流の拡がりによる損失も生じ、
電力効率が悪く、しかも記録ドットの位置精度が低いと
いう難点があった。さらに導電性材料をベースフィルム
に配合すると、その機械特性も低下してしまうという欠
点もあった。

一方、熱的転写印刷方式は、インクに導電性を付与す
る必要がなく、インク材料選択の自由度が高いが、電流
の拡がりによる損失が大きいことと、記録ドットの位置
精度が低いという点は上記通電転写方式と同様であっ
た。また、第４図から明らかなように、ベースフィルム
43は発熱抵抗体層44より充分高抵抗である必要があり、
したがって、必然的に針電極41などとの接触抵抗が高く
なってしまう。しかも電流が、針電極41、ベースフィル
ム43、発熱抵抗体層44、導電層45という経路と同様の経
路を辿って帰路電極42に達するから、電流路中に２箇所
も接触接続部分が存在し、電気エネルギの損失が大きい
という難点があった。

本発明は、従来の技術における上記した問題点に鑑み
てなされたものである。

問題点を解決するための手段本発明の熱転写記録媒体は、絶縁性セラミック材粉末
と、平均粒径30μｍ以下で粒子径の標準偏差（σｎ）が
８μｍ以下の導電性粒子及び必要に応じて結着剤とを混
合し、押圧しつつ焼結することによって形成した異方導
電層、発熱抵抗体層、帰路電極層、インク剥離層及び該
発熱抵抗体層の発熱によって溶融又は昇華し得るインク
層よりなることを特徴とする。

本発明の構成を図面によって説明する。第１図は、本
発明の熱転写記録媒体の基本構成を示すもので、縦断面
図である。熱転写記録媒体は、支持体10上にインク層15
が設けられており、そして、支持体10は厚み方向の導電
率が巾方向の導電率よりも高い異方導電層11、発熱抵抗
体層12、帰路電極層13及びインク剥離層14から構成され
ている。

異方導電層11は、絶縁性セラミック材粉末と、平均粒
径30μｍ以下の導電性粒子及び必要に応じて結着剤とを
混合し、押圧しつつ焼結することによって形成されたも
のであって、絶縁性セラミック11b中に導電性粒子11aが
厚み方向に通電路を形成するように分散された状態にな
っている。異方導電層は、厚み方向の導電率が巾方向の
導電率の10倍以上であることが好ましい。例えば、厚み
方向の抵抗値が10Ω/mm²以下、好ましくは10^-1Ω/mm²以
下であり、巾方向の抵抗値が、10⁵Ω/mm²以上、好まし
くは10¹¹Ω/mm²以上である。また、その厚みは20μｍ〜
5mmの範囲に設定される。

使用する導電性粒子は、体積抵抗率10Ω・cm以下の粒
状体であり、平均粒径30μｍ以下、好ましくは15μｍ以
下がよく、粒子の分布の標準偏差（σｎ）は８μｍ以下
がよい。８μｍより大きくなると異方導電体の部分々々
での抵抗値バラツキが大きくなる。そして耐熱性は500
℃以上が必要となる。導電性粒子の材質としては、金
属、例えばNi、Au、Ag、Fe、Al、Ti、Cu、Co、Cr、Pt、
Mo等、及び導電性セラミック、例えばVO₂、Ru₂O、TaN、
SiC、ZrO₂、Ta₂N、ZrN、NbN、VN、TiB₂、ZrB₂、HfB₂、T
aB₂、MoB₂、CrB₂、B₄C、MoB、ZrC、VC、TiC等の単一物
質又はそれ等の複合物が挙げられる。

導電性粒子の結着剤となる絶縁性セラミック剤粉末
は、体積抵抗率10⁶Ω・cm²以上、且つ500℃以上の耐熱
性が必要である。それ等の具体例としては、AlN、Si
₃N₄、Al₂O₃、MgO、VO₂、SiO₂、ZrO₂、MO₂、TiO₂、Mo
O₂、WO₂、VO₂、NbO₂、BO₆、ReO₃等があげられる。

第２図は異方導電層の斜視図である。異方導電層21
は、厚み方向に押圧しつつ焼結して作成されるために、
図に示すごとく、絶縁性セラミック材21b中に分散され
た上記導電性粒子21aが厚み方向につながって導電路を
形成している。

異方導電層は、厚み方向の通電時の通電抵抗による通
電ロスを低減させ、また、針電極と熱転写記録媒体表面
での接触抵抗による発熱損失及び発熱ダメージを低減で
きる。故に、インク媒体表面の発熱ダメージが少なく、
印字信頼性が高くなる。

また、通電路中での発熱部が局所に限られるため、不
要な発熱ロスが回避できる。

発熱抵抗体層は、異方性導電層からの電流をジュール
熱で発熱し、インクを熔融又は昇華させて転写材に転移
させるための層であって、ZrO₂、Al₂O₃、SiO₂等の高抵
抗材料とTi、Al、Ta、Cu、Au、Zr等の導電性材料とを用
い、混合スパッタリングによって、上記異方導電層の上
に薄膜状に形成する。発熱抵抗体層の体積抵抗率は10^-2
Ω・cm〜10²Ω・cmの範囲に設定し、その膜厚は1000Å
〜10μｍの範囲に設定するのが好ましい。この範囲のも
のは、着膜安定性、膜接着性等において優れた特性のも
のとなる。

帰路電極層は、発熱抵抗体層に流入した電流を拡散さ
せ、帰流させる電極になるものであって、体積抵抗率10
^-1Ω・cm以下の材料より構成され、蒸着、スパッタリン
グ又はその他の薄膜形成法により作成される。その厚さ
は500Å〜５μｍの範囲に設定するのが好ましく、特
に、1000Å〜2000Åの範囲が、熱のリーク及び必要導電
特性としては良好になる。

インク剥離層は、低い印字エネルギーでもインクの転
移が良好に行われるような臨界表面張力に調整された層
であって、低表面エネルギ性の薄膜よりなり、基本的に
は、転写材の臨界表面張力より低い臨界表面張力を有す
るものである。転写材が普通紙である場合には、43ダイ
ン/cm以下の臨界表面張力を有することが必要である。
また、インクの表面張力よりも低い値であると、インク
の転移現象に大きな効果が得られるので好ましい。例え
ば、フッ素樹脂、シリコーン樹脂等を用いて形成され、
その厚さは500Å〜６μｍの範囲で、できる限り薄く設
定するのがエネルギ伝達効率の点で好ましい。

インク層は、130℃以下の融点を有する熱可塑性樹脂
に公知の色材（染料又は顔料）を分散さて形成されるも
ので、その厚みは１μｍ〜15μｍの範囲に設定するのが
好ましい。厚みが薄いとドット再現に問題を生じ、厚い
と印字エネルギを多量に必要とするので、上記の範囲が
好ましい。

作用本発明の熱転写記録媒体を用いて印字記録を行う場合
の概略の状態を第３図に示す。ロール状に形成された熱
転写記録媒体であるインク媒体ドラム31は、その表面の
インク層が被転写紙37と接するように矢印方向に回転す
る。そして、背面圧接ロール33上でライン型スタイラス
ヘッドの印字電極34からの電気信号によって印字記録が
行われる。尚、32はインク再生装置、35は整面ロール、
36は背面ロールである。この場合、印字電極から異方導
電層に印加された電気信号は、異方導電層中の導電性粉
末により厚み方向に形成された導電路を通り、発熱抵抗
体層を経由して帰路電極に達する。その際、発熱抵抗体
層の発熱によって発生した熱は、熱伝導によってインク
層に達し、その部分のインクを溶融又は昇華する。溶融
又は昇華したインクは被転写紙に移行し、印字記録が行
われる。

実施例以下、本発明を実施例によって詳細に説明する。

実施例１平均粒径20μｍ、粒度分布の標準偏差９μｍであるモ
リブデン粒子を重量比率40wt％でアルミナパウダー及び
合成樹脂と共にボールミルで分散させ、得られた混合物
をを円筒型に入れ、700℃で加熱加圧して、予備成形を
行い、得られた円筒ドラムに真円度等の研磨修正を加え
た後、1600℃で円筒ドラムの内側と外側より加圧しなが
ら加熱焼結処理を施した。

円筒ドラムの成形が完了した段階で再度円筒ドラムの
内・外側の研摩を行い、平滑な表面を有するものを得
た。

次にこの円筒ドラムを十分に洗浄し、乾燥した後SiC
を高周波スパッタリング法により、基板温度700℃で着
膜し、7000Å厚の発熱層を得た。

次に高周波スパッタリング法を用いAlを1500Å真空蒸
着法によって着膜し、帰路電極層を形成した。

次に臨界表面張力34dyne/cmの熱硬化型シリコーン樹
脂を塗布、乾燥し、0.3μｍ厚のインク剥離層を形成し
た。

更にインク層として95℃の融点のポリエステル樹脂に
フタロシアニン顔料を分散した粉末をほぼ均一に一層付
着させ、ヒートロールで表面を整面し、７μｍ厚のイン
ク層を形成した。

第３図のような熱媒体記録装置を用いて、50μｍφの
スタイラス電極を有する印字ヘッドを円筒ドラム内側に
圧接させ、80μｓのパルスで15V、17V、20Vで入力し、
転写紙上に印字した。その時、転写紙を円筒ドラムへ背
面ゴムローラ（ゴム硬度40）に3kg/cm²の圧接圧力で接
触させていた。その結果、下記の如く良好な転移ドット
像が記録紙上に形成された。

比較例１実施例１と同様であるが、円筒ドラム中に分散させる
モリブデンの導電粒子として、平均粒径５μｍ、粒度分
布の標準偏差（σｎ）10μｍであるものを用いて円筒ド
ラムを作成し、同様に評価を行ったところ、紙の上にイ
ンクの転移画像が得られなかった。

比較例２実施例１と同様であるが、モリブデン粒子のかわり
に、平均粒径25μｍ、粒度分布の標準偏差（σｎ）６μ
ｍのハンダ（融点155℃）粒子を用いて円筒ドラムを作
成し、実施例１と同様に評価を行ったところ、紙の上に
インクの転移画像が得られなかった。

発明の効果（１）高速印字が可能熱転写記録媒体の耐熱性が500℃以上と高いため、短
パルス大エネルギの信号入力が可能であり、数10μs/ド
ットの印字も可能である。

また、発熱層とインク層が近接しているため、伝熱ス
ピードが速くラインヘッド化により100cpm以上の高速印
字ができる。

（２）高品位な画像が得られる。

インク層が基材として熱可塑性のものを用いればよい
ので、材料選択の自由度が極めて高い。例えば、透明な
高分子材料中に色材を選択して配合する場合は、色調本
位で色材を広範囲に選択することができるほか、色材が
高分子材料に囲まれているため、紫外光の直接照射や酸
素との接触による色材の劣化、分解が生じ難い。したが
って、色材の色調及び堅牢度も印刷と同等の水準にする
ことができる。

（３）高階調性が得られる。

入力信号に対する応答性がよいので、入力信号の強度
変調により転写インク量の調整を行うことができる。こ
のため、いわゆるオットマトリックスによるパターン法
を用いた階調表現でなく、個々のドットについて、３段
階以上の濃度表現が可能となる。したがって、６〜８本
/mmという高解像度を保ちながら、８〜16段階の中間調
（ハーフトーン）表現が可能である。勿論、フルカラー
の階調表現も可能である。

（４）省エネルギ化ができる。

発熱抵抗体層とインク層が近接しているから、熱拡散
によるエネルギロスが少ないことに加えて、発熱抵抗体
層へ電流を導く電流路の電気抵抗が低く、これによるエ
ネルギ損失も少ない。勿論、定着処理などが不要である
から、無駄なエネルギの消費もない。したがって、記録
密度が８ドット/mmの場合、１ドット当たり100〜700エ
ルグのエネルギで記録を行うことができる。

（５）信頼性が高い。

発熱抵抗体層の抵抗値を管理すれば、発熱量が規制で
き、さらに、この発熱抵抗体層にセラミック等の耐熱材
を使用すれば、その厚みを数十オングストロームに制御
しながら容易にこれを製造することができる。しかも湿
度10〜90％（RH）、温度５〜30℃の範囲で記録動作が安
定して行われ、高い信頼性を得ることができる。したが
って、レーザプリンタ、静電記録方式のような粉体取り
扱い上の湿度管理、インクジェット方式のようなインク
粘度安定化のための温度管理などが不要となり、保守管
理が容易である。

（６）高密度記録が可能異方性導電層内の導電体として粒状体を用いたことに
より、その配列密度の高密度化が容易となり、それに応
じて記録ドット径を小さく高密度にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の模式的断面図、第２図は異方
導電層の斜視図、第３図は本発明の熱転写記録媒体を使
用して記録を行う熱転写記録装置の概略構成図、第４図
は従来の熱転写記録媒体による記録状体を説明する説明
図である。 10……支持体、11……異方導電層、11a……導電性粉
末、11b……熱硬化性樹脂、12……発熱抵抗体層、13…
…帰路電極、14……インク剥離層、15……インク層、31
……インク媒体ドラム、32……インク再生装置、33……
プラテンロール、34……印字電極、35……整面ロール、
36……背面ロール、37……記録紙、41……印字電極、42
……帰路電極、43……ベースフィルム、44……発熱層、
45……導電層、46……インク層、47……記録紙、48……
転移インク。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁性セラミック材粉末と、平均粒径30μ
ｍ以下で粒子径の標準偏差（σｎ）が８μｍ以下の導電
性粒子及び必要に応じて結着剤とを混合し、押圧しつつ
焼結することによって形成した異方導電層、発熱抵抗体
層、帰路電極層、インク剥離層及び該発熱抵抗体層の発
熱によって溶融又は昇華し得るインク層よりなることを
特徴とする熱転写記録媒体。