JP2719173B2 - 昇華型熱転写記録媒体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は昇華型熱転写記録媒体に関するものである。

従来技術 近年、フルカラープリンターの需要が年々増加し、こ
のフルカラープリンターの記録方式として電子写真方
式、インクジェット方式、感熱転写方式等があるが、こ
の中で保守性が容易、騒音が無い等により感熱転写方式
が多く用いられている。

この感熱転写は、固体化したカラーインクシートと受
像紙とから成っており、レーザーやサーマルヘッド等の
電気信号により制御された熱エネルギーでインクを受容
紙に熱溶融転写又は昇華移行させて画像形成させる記録
方式である。

そしてこの感熱転写記録方式には大別して前記熱溶融
転写型と昇華転写型とがあり、特に後者は原理的にサー
マルヘッド等からの熱エネルギーに対応して昇華染料が
単分子状で昇華するため容易に中間調が得られ、且つ随
意に階調をコントロールすることが可能である利点を有
し、フルカラープリンターに最も適した方式と考えられ
る。

但し、この昇華型転写記録方式は、記録用サプライと
してカラーインクシートを用い、画像信号により選択的
に加熱記録を行なうため、１枚のフルカラー画像を得る
ために、イエロー、マゼンタ、シアン、（ブラック）の
インクシートを各１枚づつ使用し、その後未使用部が存
在しても、破棄するためランニングコストが高いという
欠点を有している。

そこで現在この欠点に着目し、インクシートを多数回
使用することにより、この欠点を改善しようとインクシ
ートと受像体を等速に移動させ、繰返し利用する等速モ
ード法とインクシートの走行速度を受像体のそれより遅
くして色材層の第１回使用部分と第２回使用部分の重な
りを少しづつずらせ使用するＮ倍モード法とが提案され
ている。

なお、ｎ倍モード法ではｎ値が大きい程、コスト的に
有利であることは勿論である。このようなｎ倍モード法
による多数回記録法は印字の都度、インク層の未使用部
分の一部が必らず供給されるため、使用部分の単なる繰
返し使用に過ぎない等速モード法による多数回記録法に
比べて記録履歴による残存インク量のバラツキを小さく
できるという利点がある（電子情報通信学会論文誌Cvol
J70−C,No.11,1537〜1544頁、1987年11月）。

しかし昇華型熱転写記録方式において、昇華、蒸発反
応が基本的に零次反応であり、ｎ倍モード法においても
多数回使用に十分耐えられる染料量をインク層中に含ま
せているにも拘らず、ｎ値の増大、即ち記録媒体の相対
速度が遅くなるにつれて、特に高画像濃度部の転写濃度
が低下して来るため、満足し得る多数回印字は困難であ
った。またインク層と受像体表面とがより強く密着又は
摩擦が生じ、走行不良と成る問題もあった。

目的 本発明の目的は従来のｎ倍モード法における以上のよ
うな欠点を除去し、ｎ値の増大によっても転写画像濃度
の低下が殆んどなく、従って満足し得る多数回印字が可
能な昇華型熱転写記録媒体を提供することである。

構成 本発明者は前記目的を達成するために鋭意研究した結
果、基本上に設けられたインク層から熱により色素を昇
華させ、受像層に像を形成させる昇華型感熱転写方式に
用いる昇華型熱転写体において、前記インク層が少なく
とも熱昇華性染料を高分子物質バインダー中に粒状状態
で分散含有せしめてなることを特徴とする昇華型熱転写
体を提供することによってマルチ性を向上させることを
見出し、更にインク層の表面（表面層）に滑性もしく
は、離型性を有する物質を含有し、ベースとの界面（ベ
ース界面層）にイソシアネート類と活性水素を有する化
合物との反応生成物を含有することによって、ｎ倍モー
ド法でも十分な走行性を得られた。

本発明者等は、特に等速モード法に注目し、多数回印
字時、染料残量に影響を受け、転写画像濃度の低下が生
ずる原因をインク層中のバインダーのガスバリヤ性によ
るものと仮定し、研究を進めた。つまり、カラーシート
のインク層は、マルチ印字用とするためには通常のワン
タイム用と比較し、染料、バインダー樹脂の付着量は大
幅に増加し、結果的に膜圧が増大する。

この膜厚が増大したインク層において染料がバインダ
ー中に溶解又は微分散の状態で存在すると加熱印字時、
バインダーのガスバリヤ性によりインク層下層部の染料
は数msの短時間中においては受像層へまでは拡散移動で
きず、結果的に転写濃度が寄与しない。

よって染料の転写量は限られた膜厚のインク層の実際
に転写に寄与する上層部界面近傍に存在する染料のみに
よって決定されることになる。

さらに、この転写濃度に寄与すべきインク層の界面近
傍での染料濃度は以下の理由により低下する。

つまり、インク層中ではバインダー全体が印字ごとに
常に均一な染料濃度で形成されるとすると、前回の印字
によって転写しインク層中から減少した染料量分だけイ
ンク層中の染料濃度が減少する。

又は、印字転写時インク層上層部界面近傍の染料は転
写に寄与し、減少し、下層部からはバインダーのガスバ
リヤ性から染料の補給拡散が不足し、バインダー全体に
必ずしも望ましい染料濃度が形成されず、結果的に下層
部の染料濃度が上層部界面近傍と比較し高くなり、逆に
転写に寄与する上層界面での染料濃度は減少が著しい。

このようにしてインク層上層部での染料濃度は印字を
重ねるにつれて低下し、インク層全体においては、転写
濃度を飽和状態にするまで十分満足させる染料量が存在
するにもかかわらず、多数回印字において高濃度転写部
において顕著に次の転写濃度低下の現像が現われると考
えられる。

この理由により昇華反応自体は零次反応であるにもか
かわらず、あたかも一次反応のように、転写濃度特性が
変化すると考えられる。

よって本発明者等はこの考えに基づいてバインダーの
ガスバリヤ性の影響を低下させる目的からインク層中で
の染料を溶解状態で存在させるのではなく、染料を固体
粒子として存在させることにより等速モード法において
良好な多数回印字を可能とし、さらに受像シートの速度
をインクシートの速度のｎ倍（ｎ＞１）にして両シート
を走行させた状態で繰返し印字するｎ倍モード法と上記
インクシートとを組合せることにより、さらに良好なる
多数回印字を可能した。従来の粒状染料を使用する方式
では、ドット抜け等の画質低下をもたらす空気層の介在
を防止するために被染着層とインク層とを完全密着させ
る必要性から染料を超微細粒子として使用してきた。し
かしながら、前述のように超微細粒子の染料を使用した
場合にはマルチ印字において、濃度低下が著しい欠点が
ある。本発明はこの時点を解決するために、できるだけ
粒径の大きい染料粒子を使用することを特徴としてい
る。染料粒子の粒径が大きいと、転写に寄与する層の染
料濃度が非常に大きいため、１回の印字によって減少す
る染料量が無視できることとなり、良好なマルチ印字が
可能となる。しかしながら、染料粒子の粒径がインク層
の膜厚より大きくなると、インク層の表面に凹凸が生
じ、転写画像の品質に劣化をもたらす。

そこで、本発明で使用するのに好ましい染料粒子の粒
径は、良好なマルチ印字を可能ならしめるのに充分な大
きさを有すると同時に、インク層の表面に凹凸を生じさ
せないようにインク層の膜厚より小さいことが好まし
い。

また、ｎ倍モード法での走行性を向上させるために
は、第１図に図示したようにインク層２と支持体１との
間の接着力F₁とインク層２と受像体３との間の接着力F₂
との関係が従来はF₁＜F₂であったと考え、本発明におい
てはF₂の値を小さくさせ、F₁の値を大きくさせて、F₁＞
F₂となるようにした。

このようなバランスの関係を保つために、本発明にお
いてはインク層の中の表面層５に滑性もしくは離型性を
有する物質を含有させることでF₂を小さくし、ベース界
面層４にイソシアネート類と活性水素を有する化合物と
の反応物を含有させることによりF₁を大きくして所期の
目的を達成させた。

表面層に含有させる滑性もしくは離型性を有する物質
（滑性物質）の例としては、例えば、流動パラフィン等
の石油系潤滑油、ハロゲン化水素、ジエステル油、シリ
コー油、フッ素シリコーン油等合成潤滑油、各種変性シ
リコーン油（エポキシ変性、アミノ変性、アルキル変
性、ポリエーテル変性等）、ポリオキシアルキレングリ
コール等の有機化合物とシリコーンの共重合体等のシリ
コーン系潤滑性物質、フルオロアルキ化合物等各種フッ
素系界面活性剤、三フッ化塩化エチレン低重合物等のフ
ッ素系潤滑性物質、パラフィンワックス、ポリエチレン
ワックス等のワックス類、高級脂肪酸、高級脂肪族アル
コール、高級脂肪酸アミド、高級脂肪酸エステル、高級
脂肪酸塩、及び前記の滑性もしくは熱離型性を有する粒
子として挙げた各種粒子等がある。

滑性もしくは離型性を有する物質の表面層中の含有量
は５〜30重量％が好ましい。

前記含有量が５％未満では離型性又は融着防止効果が
不充分であり、一方、30％を越えると、感度及び保存性
が低下する。

表面層に使用される結着剤には熱可塑性又は熱硬化性
樹脂が用いられ、例えば、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル
樹脂、ポリアミド、ポリエチレン、ポリカーボネート、
ポリスチレン、ポリプロピレン、アクリル樹脂、フェノ
ール樹脂、ポリエステル、ポリウレタン、エポキシ樹
脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ブチラール樹脂、メ
ラミン樹脂、天然ゴム、合成ゴム、ポリビニルアルコー
ル、セルロース樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は一
種で使用できるが、数種を混合するか、さらに共重合体
を使用しても良い。

ベース界面層におけるウレタン形成反応に使用される
活性水素を有する結着剤用高分子化合物としては、ポリ
ビニルブチラール、ポリビニルアセタール、ポリウレタ
ンポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリエステル
ポリオール、アクリル、アクリル−ポリエステル共重合
物、アルキド、シリコンポリエステル、エポキシのエポ
キシ基をアルカノールアミンで開環して−OH基にしたも
の等があり、イソシアネート類としては、ジ−またはト
リイソシアネートが有効であり、例えば2,4−トリレン
ジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、
4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート、ヘキサメ
チレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネー
ト、トリフェニルメタントリイソシアネート、イソホロ
ンジイソシアネート、ビスイソシアネートメチルシクロ
ヘキサン、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート
等がある。

この中で特にポリビニルブチラールは使用する染料と
適度の相互作用を有し、染料拡散に対するバリヤ性とリ
ボン保存性が両立し得ることから望ましい。

また、イソシアネートとしては市販のコロネートＬ
（日本ポリウレタン社製）やタケネートＤ（武田薬品工
業社製）が取扱が容易なことから望ましい。

両者の混合比はイソシアネートの−NCO基と活性水素
を有する化合物の−OH基とが0.1:1〜1:1となる範囲が好
ましい。

本発明で使用される昇華性染料の具体例としては60℃
以上で昇華あるいは気化する染料であり、主に分散染
料、油溶性染料など熱転写捺染で使用されるものであれ
ば良く、例えばC.I.ディスパースイエローの1,3,8,9,1
6,41,54,60,77,116など、C.I.ディスパースレッドの1,
4,6,11,15,17,55,59,60,73,83など、C.I.ディスパース
ブルーの3,14,19,26,56,60,64,72,99,108など、C.I.ソ
ルベントイエローの77,116など、C.I.ソルベントレッド
の23,25,27など、C.I.ソルベントブルーの36,83,105な
どが挙げられ、これらの染料の一種で使用可能である
が、数種混合しても使用可能である。

これらの染料粒子と有機結着剤との混合比は染料濃度
５〜80％、好ましくは、10〜60％程度である。

さらに表面層およびベース界面層の厚さは、各々0.5
μ〜10μ、好ましくは１μ〜５μ程度である。

染料粒子を作る方法には、染料量を増す方法や、溶剤
の選択により作る方法などがある。粒状染料の粒径は染
料供給層の層厚によって異なるが、0.01μｍ〜20μｍ、
好ましくは1.0μｍ〜５μｍである。

又、基体シートとしてはコンデンサーペーパー、ポリ
エステルフィルム、ポリスチレンフィルム、ポリサルホ
ンフィルム、ポリイミドフィルム、ポリアミドフィルム
等のフィルムが使用され、基体ベースとベース界面層と
の間には必要に応じて従来慣用の接着層などを設けても
良く、また、基体シートの裏面には必要に応じて従来慣
用の耐熱性潤滑層を設けても良い。

以上の説明は感熱ヘッドを用いての記録方法により説
明したが、本発明の転写媒体は、記録熱エネルギーを感
熱ヘッド以外の方法によって付与する記録方法、例え
ば、熱印版、レーザー光、あるいは支持体及び／又はイ
ンク層等媒体中で通電により発生するモジュール熱を利
用した方法に対しても用いることができる。このうち、
媒体中で発生するジュール熱を用いる、所謂通電感熱転
写法が最もよく知られ、例えばUSP4,103,066、特開昭57
−14060、特開昭57−11080、あるいは特開昭59−9096等
の多くの文献に記載されている。

この通電転写法に用いる場合には支持体として比較的
耐熱性の良いポリエステル、ポリカーボネート、トリア
セチルセルロース、ナイロン、ポリイミド、芳香族ポリ
アミド等の樹脂に、アルミニウム、銅、鉄、錫、亜鉛、
ニッケル、モリブデン、銀等の金属粉及び／又はカーボ
ンブラック等の導電性粉末を分散させて抵抗値を絶縁体
と良導体との中間に調整した支持体、またこれらの支持
体に前述のような導電性金属を蒸着またはスパッタリン
グさせた支持体を用いれば良い。これらの支持体の厚さ
はジュール熱の伝導効率を考慮すると、２〜15ミクロン
程度であることが望ましい。

また、レーザー光転写法に用いる場合には、支持体と
してレーザー光を吸収し、発熱する材質を選べば良い。
例えば従来の熱転写用フィルムにカーボン等の光吸収熱
変換材を含有させるか、又は吸収層を支持体の表、裏面
に形成したものが使用される。

以下、本発明を下記の実施例に基づいてさらに具体的
に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。

実施例１ （ベース界面層の処方） 重量部 ポリビニルブチラール樹脂BX−１ （積水化学工業（株）製） 10 昇華性染料 Kayaset Blue 714 （日本化薬（株）製） 10 ジイソシアネート コロネートＬ （日本ポリウレタン工業（株）製） 2 溶 剤 エチルアルコール 90 ブチルアルコール 90 イソプロピルアルコール 10 （表面層の処方） ポリビニルブチラール樹脂BX−１ （積水化学工業（株）製） 10 昇華性染料 Kayaset Blue 714 （日本化薬（株）製） 10 シリコーンオイル SF8417 （トーレシリコーン製） 2 溶 剤 エチルアルコール 90 ブチルアルコール 90 イソプロピルアルコール 10 上記処方の組成物をボールミルにて分散後、第１図に
示すように8.5μｍポリイミドフィルム基体（東レ デ
ュポン（株）製）１上にワイヤバーを用いてベース界面
層４用インク組成物を膜厚３μｍになるように塗布後、
さらにその上に上記処方の表面層５用インク組成物を膜
厚３μｍになるように塗布し、インク層２を形成し、昇
華転写媒体を製造した。

実施例２ 実施例１において、ベース界面及層び表面層のポリビ
ニルブチロール樹脂 BX−１の代わりにデンカブチラー
ル5000A（電気化学工業（株）製）を使用し、表面層の
シリコーンオイル SF8417の代わりにパラフィンワック
ス（115゜F）（日本精ろう（株）製）を使用した以外
は、同様にして昇華転写媒体を製造した。

実施例３ 実施例１のベース界面層においてポリビニルブチラー
ル樹脂BX−１の代わりにポリビニルブチラール樹脂BL−
１（積水化学工業（株）製）を使用し以外は、同様にし
て昇華転写媒体を製造した。

以上の昇華熱転写記録媒体に対して、受像媒体３とし
ては、下記の処方の混合液を150μｍ厚の合成紙上にワ
イヤーバーにて塗布し、約５μｍの受容層を設けたもの
を使用した。

重量部 ポリエステル樹脂 バイロン200 （東洋紡（株）製） 10 シリコーンオイル SF8417 （トーレシリコーン製） 1 トルエン 50 メチルエチルケトン 50 第１図に示すように、上記受像体３上に、サーマルヘ
ッド６を用いて印刷条件として印加電力442 mW/ドッ
ト、最高印加エネルギー2.21mJ/ドットに転写媒体と受
像体との走行速度比を変えて印字した。

得られた結果を第２図に走行速度比ｎと画像濃度との
関係として示した。

効果 以上述べたようにインク層構成の改善された本発明の
昇華型熱転写記録媒体は、Ｎ倍モード法印字を行っても
印字濃度が実質的に低下せず、良好な多数回印字特性を
備え、さらにインク層剥離及び融着を起こさず、且つ走
行不良を防止している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の昇華型熱転写体の構造を示す説明図で
ある。 第２図は受像媒体／転写媒体の走行速度比ｎと画像濃度
との関係を示すグラフである。 １……支持体、２……インク層 ３……受像体、４……ベース界面層 ５……表面層、６……サーマルヘッド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 望月 秀洋 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株 式会社リコー内 (56)参考文献 特開 昭61−106296（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−157891（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−2077（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−25389（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−39994（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−95888（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−215593（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−273290（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−67191（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基体上に、イソシアネート類と活性水素を
   有する化合物との反応生成物を含有する有機結着剤中
   に、昇華性染料を粒状状態で分散含有せしめた層と、滑
   性もしくは離型性を有する物質を含有した有機結着剤中
   に昇華性染料を粒状状態で分散含有せしめた層を順に積
   層したことを特徴とする昇華型熱転写記録媒体。