JP2883936B2 - 可逆性感熱記録材料 - Google Patents

可逆性感熱記録材料

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は可逆性感熱記録材料に関し、詳しくは、温度
による感熱層の可逆的な透明度変化を利用して画像形成
及び消去を行なう可逆性感熱記録材料に関する。
〔従来の技術〕
可逆性感熱記録材料については多くが提案されてお
り、例えばその代表的なものとしては、塩化ビニル系樹
脂のような樹脂母材中に高級脂肪酸のような有機低分子
物質を分散した感熱層を有する可逆性感熱記録材料が知
られている(特開昭54-119377号、同55-154198号などの
公報)。この種の記録材料による画像形成及び消去は温
度による感熱層の可逆的な透明度変化を利用したもので
あるが、不透明部が透明化する温度が一般に低く、使用
する高級脂肪酸により多少の差異はあるが65〜72℃程度
で、かつ、透明化温度範囲の幅が2〜4℃と狭いという
欠点があった。このため、高温環境下での使用に制限が
あり、また、少なくとも一部が不透明な記録材料全体を
透明化したり、あるいは、全体が不透明な記録材料に透
明画像を形成する際の温度制御に難点があり、実用上の
問題があった。
そのため、こうした点を配慮して、本発明者らは、先
に、特開昭63-39378号公報、特開昭63-130380号公報、
特開平1-123788号公報等において、ある種の有機低分子
物質及びその有機低分子物質と共融しやすい物質を用い
ることにより、透明化する温度巾を拡大できることを示
した。しかし、これらは、透明化する温度を低温域に拡
大させているため、50〜60℃の環境下で画像が時として
消えてしまうという不都合な現象が認められ、従って、
透明化温度をより高温域に拡大することが求られてい
る。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明は上記の如き不都合、欠点を解消して高コント
ラストで耐環境保存性に優れ、且つ、加熱制御に余裕度
がある可逆性感熱記録材料を提供するものである。
なお、従来の発明は有機低分子物質としてステアリン
酸(mp67℃)、アラキジン酸(mp76℃)、ベヘン酸(mp
82℃)等が主成分として使用されており、これらは本発
明による可逆性記録の品質、特性および材料の製法等か
ら上記以外は見出されていなかったことによる。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は樹脂母材とこの樹脂母材中に分散された有機
低分子物質とを主成分とし温度に依存して透明度が可逆
的に変化する感熱層を有する可逆性感熱記録材料におい
て、前記有機低分子物質として水酸基を有する高級脂肪
酸及びオキソ基を有する高級脂肪酸から選ばれる化合物
の少なくとも1種を用いたことを特徴としている。
前述の如く、透明化温度をより高温域に拡大するため
にはより高融点材料が望ましいが、高級脂肪酸類は一般
的に融点が低く、適当な材料を見出せ得なかったのが実
情である。しかし、本発明者らは水酸基を有する高級脂
肪酸及び/又はオキソ基を有する高級脂肪酸が前記課題
の解決に適合していることを見出した。本発明はこれに
基づいてなされたものである。
以下に、本発明を図面(第1図)に従がいながらさら
に詳細に説明するが、本発明の可逆性感熱記録材料は、
前記のごとき透明度変化(透明状態、白濁不透明状態)
を利用しており、この透明状態と白濁不透明状態との違
いは次のように推測される。
すなわち、(a)透明の場合には樹脂母材中に分散さ
れた有機低分子物質の粒子は有機低分子物質の大きな粒
子で構成されており、片側から入射した光は散乱される
こと無く、反対側に透過するため透明に見えること、ま
た、(b)白濁の場合には有機低分子物質の粒子は有機
低分子物質の微細な結晶が集合した多結晶で構成され、
個々の結晶の結晶軸がいろいろな方向を向いているため
片側から入射した光は有機低分子物質粒子の結晶の界面
で何度も屈折し、散乱されるため白く見えること、等に
由来している。
第1図(熱による透明度の変化を表わしている)にお
いて、樹脂母材と、この樹脂母材中に分散された有機低
分子物質を主成分とする感熱体は例えばT0以下の常温で
は白濁不透明状態にある。これをT1〜T2間の温度に加熱
すると透明になり、この状態で再びT0以下の常温に戻し
ても透明のままである。これは温度T1〜T2からT0以下に
至るまでに有機低分子物質が半溶融状態を経て多結晶か
ら単結晶へと結晶が成長するためと考えられる。更にT3
以上の温度に加熱すると、最大透明度と最大不透明度と
の中間の半透明状態になる。次に、この温度を下げて行
くと、再び透明状態をとることなく最初の白濁不透明状
態に戻る。これは温度T3以上で有機低分子物質が溶融
後、冷却されることにより多結晶が析出するためである
と考えられる。なお、この不透明状態のものをT1〜T2
の温度に加熱した後、常温、即ちT0以下の温度に冷却し
た場合には透明と不透明との中間の状態をとることがで
きる。また、前記常温で透明になったものも再びT3以上
の温度に加熱し、常温に戻せば、再び白濁不透明状態に
戻る。即ち、常温で不透明及び透明の両形態並びにその
中間状態をとることができる。
従って、熱を選択的に与えることにより感熱体を選択
的に加熱し、透明地に白濁画像、白濁に透明画像を形成
することができ、その変化は何回も繰り返することが可
能である。そして、このような感熱体の背面に着色シー
トを配置すれば、白地に着色シートの色の画像または着
色シートの色の地に白色の画像を形成することができ
る。また、OHP(オーバーヘッドプロジェクター)など
で投影すれば、白濁部は暗部になり、透明部は光が透過
しスクリーン上では明部となる。
かかる画像形成及び消去をもたらす本発明記録材料に
あって、感熱層の透明化温度が高くかつ拡大でき、更に
は、感熱層上に保護層を積層した場合でも透明性の劣化
が防止できるのは、感熱層に有機低分子物質として水酸
基を有する高級脂肪酸の少なくとも1種及び/又はオキ
ソ基を有する高級脂肪酸の少なくとも1種を使用したの
で、これら有機低分子物質が加熱された時に、従来の水
酸基又はオキソ基をもたない高級脂肪酸に比較して、約
15〜30℃の融点上昇があるためと考えられる。
本発明の感熱記録材料を作るには一般に(1)樹脂母
材および本発明の有機低分子物質即ち水酸基を有する高
級脂肪酸を少なくとも一種及び/又はオキソ基を有する
高級脂肪酸の少なくとも一種を溶解した溶液、又は
(2)樹脂母材の溶液(溶剤としては有機低分子物質の
うちの少なくとも1種を溶解しないものを用いる)に有
機低分子物質を微粒子状に分散した分散液をプラスチッ
クフィルム、ガラス板、金属板等の支持体上に塗布乾燥
して感熱層を形成することにより作られる。感熱層形成
用溶剤としては、母材及び有機低分子物質の種類によっ
て種々選択できるが、例えばテトラヒドロフラン、メチ
ルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、クロロホル
ム、四塩化炭素、エタノール、トルエン、ベンゼン等が
挙げられる。なお、分散液を使用した場合はもちろんで
あるが、溶液を使用した場合も得られる感熱層中では有
機低分子物質は微粒子として析出し、分散状態で存在す
る。
感熱層に使用される樹脂母材は有機低分子物質を均一
に分散保持した層を形成すると共に、最大透明時の透明
度に影響を与える材料である。このため樹脂母材は透明
性が良く、機械的に安定で、且つ成膜性の良い樹脂が好
ましい。このような樹脂としてはポリ塩化ビニル;塩化
ビニル〜酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル〜酢酸ビニル
〜ビニルアルコール共重合体、塩化ビニル〜酢酸ビニル
〜マレイン酸共重合体、塩化ビニル〜アクリレート共重
合体等の塩化ビニル系共重合体;ポリ塩化ビニリデン、
塩化ビニリデン〜塩化ビニル共重合体、塩化ビニリデン
〜アクリロニトリル共重合体等の塩化ビニリデン系共重
合体;ポリエステル;ポリアミド;ポリアクリレート又
はポリメタクリレート或いはアクリレート〜メタクリレ
ート共重合体;シリコン樹脂等が挙げられる。これらは
単独で或いは2種以上混合して使用される。
一方、有機低分子物質は第1図の温度T0〜T3を選定す
ることに応じて適宜選択すればよい。このような有機低
分子物質としては水酸基を有する高級脂肪酸(好ましく
は炭素数16以上のもの)及び/又はオキソ基を有する高
級脂肪酸(好ましくは炭素数16以上のもの)から選ばれ
る少なくとも1種が用いられる。
水酸基を有する高級脂肪酸の具体例としては、 16−ヒドロキシヘキサデカノイック酸 mp.95℃ 2−ヒドロキシオクタデカノイック酸 mp.93℃ 3−ヒドロキシオクタデカノイック酸 mp.89℃ 4−ヒドロキシオクタデカノイック酸 mp.89℃ 18−ヒドロキシオクタデカノイック酸 mp.99.5℃ 2−ヒドロキシアイコサノイック酸 mp.92℃ 3−ヒドロキシアイコサノイック酸 mp.93℃ 2−ヒドロキシドコサノイック酸 mp.97℃ 3−ヒドロキシドコサノイック酸 mp.96℃ などがあげられ、これらのうち16−ヒドロキシヘキサ
デカノイック酸及び18−ヒドロキシオクタデカノイック
酸以外は、いずれも(±)form型のものである。
一方、オキソ基を有する高級脂肪酸の具体例として
は、 5−オキソヘキサデカノイック酸 mp.88℃ 4−オキソヘキサデカノイック酸 mp.91〜102℃ 3−オキソヘキサデカノイック酸 mp.98℃ 6−オキソオクタデカノイック酸 mp.87℃ 17−オキソオクタデカノイック酸 mp.88℃ 16−オキソオクタデカノイック酸 mp.93.5℃ 4−オキソオクタデカノイック酸 mp.97℃ 3−オキソオクタデカノイック酸 mp.102-103℃ 10−オキソノナデカノイック酸 mp.87℃ 10−オキソドコサノイック酸 mp.94℃ 4−オキソドコサノイック酸 mp.103℃ などがあげられる。
感熱層中の有機低分子物質と樹脂母材との割合は重量
比で2:1〜1:16程度が好ましく、1:1〜1:3が更に好まし
い。母材の比率がこれ以下になると、有機低分子物質を
母材中に保持した膜の形成が困難となり、またこれ以上
になると、有機低分子物質の量が少ないため、不透明化
が困難になる。
感熱層の厚さは一般に1〜30μmである。これ以上厚
いと熱感度が落ち、これより少ないとコントラストが低
下する。
感熱層には以上のような成分の他、繰り返し加熱と行
なった際の透明化温度巾の維持のために下記のような添
加物を加えることができる。
一般に可塑剤として用いられているリン酸トリブチ
ル、リン酸トリ−2−エチルヘキシル、リン酸トリフェ
ニル、リン酸トリクレジル、オレイン酸ブチル、フタル
酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジブチル、フ
タル酸ジへプチル、フタル酸ジ−n−オクチル、フタル
酸ジ−2−エチルヘキシル、フタル酸ジイソノニル、フ
タル酸ジオクチルデシル、フタル酸ジイソデシル、フタ
ル酸ブチルベンジル、アジピン酸ジブチル、アジピン酸
ジ−n−ヘキシル、アジピン酸ジ−2−エチルヘキシ
ル、アゼライン酸ジ−2−エチルヘキシル、セバシン酸
ジブチル、セバシン酸ジ−2−エチルヘキシル、ジエチ
レングリコールジベンゾエート、トリエチレングリコー
ル−2−エチルブチラート、アセチルリシノール酸メチ
ル、アセチルリシノール酸ブチル、ブチルフタリルブチ
ルグリコレート、アセチルクエン酸トリブチル等が挙げ
られる。
なお、有機低分子物質とこれら添加物との割合は重量
比で1:0.01〜1:0.8程度が好ましい。
必要に応じて、感熱層上に積層する保護層などの材料
としては、シリコーン系ゴム、シリコーン樹脂(特開昭
63-221087号公報に記載)、ポリシロキサングラフトポ
リマー(特願昭62-152550号に記載)微細粒子と樹脂を
用いたものやポリアミド樹脂等が挙げられる。いずれの
場合も、塗布時に溶剤を用いるが、その溶剤は、感熱層
の樹脂ならびに有機低分子物質を溶解しにくいほうが望
ましい。
感熱層の樹脂及び有機低分子物質を溶解しにくい溶剤
としてはn−ヘキサン、メチルアルコール、エチルアル
コール、イソプロピルアルコール等が挙げられ、特にア
ルコール系の溶剤がコスト面から望ましい。
〔実施例〕
本発明を実施例により更に詳しく説明するが、本発明
はこれに限定されるものではない。なお、ここでの部は
重量基準である。
実施例1 塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体 3.00部 2−ヒドロキシドコサノイック酸 1.00部 テトラヒドロフラン 15.00部 の組成からなる溶解液を約7μm厚のポリエステルフ
ィルム上にワイヤーバーで塗布し、150℃で乾燥して約1
5μm厚の感熱層を設けることにより記録シート作成し
た。このシートは白色不透明で得られた。このシートを
90〜95℃に制御したオーブン中で30秒間維持した後放冷
すると安定な透明シートを示した。次いで、表面にサー
マルヘッドで1mJの熱エネルキーを与えたところ、加熱
部分が白濁不透明化し白色のパターン像が得られた。マ
クベス濃度計RD514により反射濃度の測定では、透明部
濃度は1.78、白色パターン部濃度は0.34を示し、コント
ラストは充分なものが得られた。このシートを60〜65℃
に制御したオーブン中に放置してもパターン像の変化は
認められなかった。
さらに、このシートを90〜95℃に制御したオーブン中
に保持した後放冷することにより白色パターン部は消失
して元の透明シートが得られた。
実施例2 飽和ポリエステル樹脂 3.00部 16−ヒドロキシヘキサデカノイック酸 0.90部 12−ヒドロキシオクタデカノイック酸 0.10部 テトラヒドロフラン 15.00部 の組成からなる溶解液を用い実施例1に準じて白色不
透明の記録シート(感熱層厚約15μm)を作成した。こ
のシートを温度傾斜試験により65℃から1℃きざみに12
0℃まで加熱後室温まで冷却し、加熱部をマクベス濃度
計で測定した。この際、反射濃度が1.0を越えた時の温
度で透明化温度とし、その範囲を求めたところ、透明化
温度範囲は73〜82℃となり、最大透明濃度は1.80、最大
白濁濃度0.41を示した。
実施例3 塩化ビニル−酢酸ビニル−リン酸エステル共重合体(電
気化学工業社製、デンカビニル#1000p) 3.00部 2−ヒドロキシドコサノイック酸 0.95部 16−ヒドロキシヘキサデカノイック酸 0.10部 フタル酸ジ−n−ヘプチル 0.30部 テトラヒドロフラン 15.50部 の組成からなる溶解液を用い実施例1に準じて白色不
透明の記録シート(感熱層厚約15μm)を作成し、実施
例2に準じて透明化温度範囲を求めた結果、75〜81℃と
なり、最大透明濃度は1.82、最大白濁濃度は0.34を示し
た。
実施例4 2−ヒドロキシドコサノイック酸の代りに4−オキソ
ヘキサデキノイック酸を用いた以外は実施例1とまった
く同様にして約15μm厚の感熱層を有する記録シートを
作成した。このシートは白色不透明で得られた。このシ
ートを85〜90℃に制御したオーブン中で30秒間保持した
後放冷すると安定な透明シートを示した。
次いで、表面にサーマルヘッドで1mJの熱エネルギー
を与えたところ、加熱部分が白濁不透明化し、白色のパ
ターン像が得られた。マクベス濃度計RD514で反射濃度
の測定では透明部濃度は1.76、白色パターン部濃度は0.
36を示し、コントラストの高いものであった。このシー
トを60〜65℃に制御したオーブン中に放置してもパター
ン像の変化は認められなかった。
さらに、このシートを再び85〜90℃に制御したオーブ
ン中に保持した後放冷することにより白色パターン部は
消失して元の透明シートが得られた。
実施例5 2−ヒドロキシドコサノイック酸の代りに10−オキソ
ドコサノイック酸を用いた以外は実施例1とまったく同
様にして記録シート(感熱層厚約15μm)を作成した。
このシートを90〜95℃に制御したオーブン中で加熱し
て放冷すると安定な透明シートが得られた。同様にサー
マルヘッドを介して熱エネルギーを与えたところ、加熱
部分が白濁不透明化したパターン像を得た。マクベス濃
度計による反射濃度は透明部で1.77、不透明化パターン
部で0.34を示し、コントラストの高いものであった。
実施例6 飽和ポリエステル樹脂 3.00部 4−オキソドコサノイック酸 0.95部 6−オキソオクタデカノイック酸 0.05部 フタル酸ジ−n−ヘプチル 0.30部 テトラヒドロフラン 15.50部 の組成からなる溶解液を用い実施例1に準じて白色不
透明の感熱記録シート(感熱層厚約15μm)を作成し
た。このシートを温度傾斜試験機により65℃から1℃き
ざみに120℃迄加熱後室温まで冷却し、これをマクベス
濃度計で測定した。この際、反射濃度が1.0を越えた時
の温度を透明化温度とし、その範囲を求めたところ、透
明化温度範囲は70〜83℃となり、最大透明濃度は1.78、
最大白濁濃度は0.34を示した。
〔発明の効果〕
実施例の記載から明らかなように、本発明の可逆性感
熱記録材料は有機低分子物質として、有機低分子物質と
してオキソ基を有する高級脂肪酸、及び、水酸基を有す
る高級脂肪酸を見出したことにより、可逆性記録材料の
記録特性を高温域に拡大し、且つ透明化温度範囲も実用
的に充分な範囲がとれ、記録材料の耐環境安定性向上と
いう効果がもたらされた。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る可逆性感熱記録材料の熱による透
明度の変化を説明するための図である。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】樹脂母材とこの樹脂母材中に分散された有
    機低分子物質とを主成分とし温度に依存して透明度が可
    逆的に変化する感熱層を有する可逆性感熱記録材料にお
    いて、前記有機低分子物質として水酸基を有する高級脂
    肪酸及びオキソ基を有する高級脂肪酸から選ばれる化合
    物の少なくとも1種を用いたことを特徴とする可逆性感
    熱記録材料。
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