JP2901070B2 - 可逆性感熱記録材料 - Google Patents

可逆性感熱記録材料

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JP2901070B2 JP63311264A JP31126488A JP2901070B2 JP 2901070 B2 JP2901070 B2 JP 2901070B2 JP 63311264 A JP63311264 A JP 63311264A JP 31126488 A JP31126488 A JP 31126488A JP 2901070 B2 JP2901070 B2 JP 2901070B2
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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、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う可逆性感熱記録材料に
関する。
[従来の技術] 近年、加熱温度の違いにより可逆的に白濁状態、透明
状態が繰り返され、かつ特定温度以下においていずれか
の状態が安定保持される感熱体が見い出されている。
この感熱体は、熱可塑性樹脂などからなるマトリック
ス材と、該マトリックス材中に分散されている有機低分
子物質からなり、特定温度t0以上に保持した場合には、
その温度に応じて状態が変化する性質を有している。す
なわち、この感熱体はt0より高い温度に二つの状態転移
温度t1、t2(t1<t2)を有しており、t2以上に加熱保持
した後t0以下に冷却すると白濁し、最大遮光状態とな
る。一方、この白濁状感熱体を、t1以上t2未満の温度範
囲に加熱保持した後t0以下に冷却すると、感熱体は透明
になる。
そしてまた、前記白濁状感熱体を、t0以上t1未満の温
度範囲に加熱保持した後t0以下に冷却する場合は、加熱
保持温度がt0からt1に上昇するにつれて、冷却した時の
感熱体の白濁度は、最大遮光状態の白濁度から透明に至
るまでの連続的な中間白濁度を示す。
このような感熱体の前記状態変化は、主として感熱体
中の有機低分子物質の変化に基づいている。
この感熱材料に関し、特開昭63−179795号にはシリコ
ーンオイルを含有する可逆性感熱記録材料が提案され、
また、特開昭63−178079号には沸点200℃以上の高沸点
溶剤を含有する可逆性感熱材料が提案されている。
[発明が解決しようとする課題] ところが、上記特開昭63−179795号の可逆性感熱材料
には均一な膜を形成して高コントラストの画像を形成す
る効果はあるが、透明化温度範囲が狭く、記録材料全体
を均一に透明化することが困難であるという問題点があ
った。また、特開昭63−179795号の可逆性感熱材料には
透明になる温度の範囲を広げる効果はあるが、この記録
材料を加熱透明にした後、サーマルヘッド等により微少
なエネルギーで加熱する場合には、加熱透明化時間が経
ってから印字すると白濁度が低下するという問題点があ
った。
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、透明化温度
幅有を広くでき、かつ、加熱透明化後長時間経過してか
らサーマルヘッドで印字しても鮮明な画像が形成できる
可逆性感熱記録材料を提供することを解決すべき課題と
するものである。
[課題を解決するための手段] 本発明における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、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。また、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に向いている
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。
本発明の記録材料の透明度変化の原理は感熱体の温度
による透明度変化を利用したものでこれを図面によって
説明する。
第1図において、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と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T0
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
物質が溶融合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T0〜T1間の温度に加熱した後、常温、すなわちT0以下
の温度に冷却した場合には透明と不透明との間の状態を
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。すなわち、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、白濁地に透明画像を形成
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、オーバーヘッドプロジェクターなどで投写すれ
ば、白濁部は暗部になり、透明部は光が透過し、スクリ
ーン上で明部となる。
この記録材料中に高沸点溶剤を混合することにより透
明になる温度の範囲を広げるとともに経時においても透
明化温度範囲を維持することができる。また、この記録
材料を加熱して透明にした後すぐにサーマルヘッド等の
微少エネルギーで加熱しても白濁化は可能であるが、加
熱して透明にしてから数日後に同様にサーマルヘッド等
で加熱しても加熱透明化直後と比べ白濁度が低下する。
そして、この記録材料中にさらにシリコーンオイルを含
有させることにより画像形成した際の白濁度の低下を防
ぐことができる。
このメカニズムは以下のように考えられる。
高沸点溶剤は有機低分子物質粒子中に入り込むことに
より結晶の成長を促進させる役目をして透明化温度範囲
を広げるが、時間が経つにつれて、樹脂中の高沸点溶剤
が有機低分子物質粒子中ににじみ出てきて粒子中の高沸
点溶剤が増えるために逆にサーマルヘッドで加熱したと
きに微細な結晶が析出しにくくなり、白濁度が低下す
る。
そこにシリコーンオイルを混入すると、シリコーンオ
イルが樹脂母材及び有機低分子物質との相溶性が悪いた
めにそれらの中で細かい分散状態となり、透明状態から
サーマルヘッドで加熱され、有機低分子物質が溶融した
後、冷却して結晶が析出する際、シリコーンオイルが結
晶の核となり微細な結晶が析出しやすくなり、白濁度の
低下を防ぐ役目をすると考えられる。
可逆性感熱記録体は一般に(1)樹脂母材、有機低分
子物質の2成分を溶解した溶液、又は樹脂母材の溶液
(溶剤としては有機低分子物質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てなる分散
液を対象面上に塗布、乾燥するか、あるいは(2)前記
2成分を溶剤の存在又は不存在下に、必要あれば加熱し
ながら、混練し、これをシート状に成形し、それ自体を
感熱記録シートとすることにより作られる。なおいずれ
の場合も必要に応じて感熱記録層上にシリコーン樹脂、
弗素樹脂等の樹脂保護層を設けたりすることができる。
溶剤としては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勿論であるが、溶液や混練
物を使用した場合も得られる感熱記録体中では有機低分
子物質は微粒子として析出し、分散状態で存在する。
感熱記録体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。このため母材は透明
性が良く、機械的に安定で、か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あるいはアクリレート〜メタクリ
レート共重合体、シリコーン樹脂等が挙げられる。これ
らは単独であるいは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定すればよいが、融点30〜200
℃、特に50〜150℃程度のものが好ましい。このような
有機低分子物質としてはアルカノール;アルカジオー
ル;ハロゲンアルカノールまたはハロゲンアルカンジオ
ール;アルキルアミン;アルカン;アルケン;アルキ
ン;ハロゲンアルカン;ハロゲンアルケン;ハロゲンア
ルキン;シクロアルカン;シクロアルケン;シクロアル
キン;飽和または不飽和モノまたはジカルボン酸または
これらのエステル、アミド、またはアンモニウム塩;飽
和または不飽和ハロゲン脂肪酸またはこれらのエステ
ル、アミドまたはアンモニウム塩;アリルカルボン酸ま
たはそれらのエステル、アミドまたはアンモニウム塩;
ハロゲンアリルカルボン酸またはそれらのエステル、ア
ミドまたはアンモニウム塩;チオアルコール;チオカル
ボン酸またはそれらのエステル、アミンまたはアンモニ
ウム塩;チオアルコールのカルボン酸エステル等が挙げ
られる。これらは単独で又は2種以上混合して使用され
る。これらの化合物の炭素数は10〜30が好ましい。エス
テル中のアルコール基部分は飽和していても飽和してい
なくてもよく、またハロゲン置換されていてもよい。い
ずれにしても有機低分子物質は分子中に酸素、窒素、硫
黄及びハロゲンの少なくとも1種、例えば−OH、−COO
H、−CONH、−COOR、−NH−、−NH2−、−S−、−S−
S−,−O−、ハロゲン等を含む化合物であることが好
ましい。
更に具体的にはこれら化合物にはラウリン酸、ドデカ
ン酸、ミリスチン酸、ペンタデカン酸、パルミチン酸、
ステアリン酸、ベヘン酸、ノナデカン酸、アラキン酸、
オレイン酸等の高級脂肪酸;ステアリン酸メチル、ステ
アリン酸テトラデシル、ステアリン酸オクタデシル、ラ
ウリン酸オクタデシル、パルミチン酸テトラデシル、ベ
ヘン酸ドコシル等の高級脂肪酸のエステル; 等のエーテル又はチオエーテル等がある。中でも本発明
では高級脂肪酸、特にパルミチン酸、ステアリン酸、ベ
ヘン酸、リグノセリン酸等の炭素数16以上の高級脂肪酸
が好ましく、炭素数16〜24の高級脂肪酸が好ましい。
なお、感熱層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。母材の比率がこれ未満になると、有機低分子物
質を母材中に保持した膜を形成することが困難となり、
一方、これを超えると、有機低分子物質の量が少ないた
め、不透明化が困難となる。
ここで用いられる沸点200℃以上の高沸点溶剤は感熱
記録体中で通常、有機低分子物質又は樹脂母材と相溶状
態で存在する。
これら高沸点溶剤の具体例としてはリン酸トリブチ
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
タル酸ジヘプチル、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、フタル酸ジラウリル、フタル酸ト
リデシル、フタル酸ジシクロヘキシル、フタル酸ジ−n
−デシル、フタル酸ジ−n−ドデシル、フタル酸ジイソ
オクチル、フタル酸ジアリル、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、アジピン酸ジイソブチル、アジピン酸ジイソ
デシル、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
コールジ−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
ルブチルグリレート、アセチルクエン酸トリブチル等が
挙げられる。
また、ここで用いられるシリコーンオイルの具体例と
してはジメチルポリシロキサン、メチルフェニルポリシ
ロキサン、メチルハイドロジェンポリシロキサン、アル
キル変性ポリシロキサン、アミノ変性ポリシロキサン、
カルボキシル変性ポリシロキサン、アルコール変性ポリ
シロキサン等が挙げられる。
高沸点溶剤の使用量は樹脂母材100重量部に対し5〜1
5重量部である。この使用量が5重量部未満であると透
明温度範囲の拡大は困難であり、15重量部を超えるとシ
リコーンオイルを入れても経時での白濁度の低下が大き
くなる。
シリコーンオイルの量は樹脂母材100重量部に対し5
〜0.001重量部が好ましい。この使用量が0.001重量部未
満であると経時での白濁度の低下を防ぐことができな
い。5重量部を超えると透明状態における透過率が低下
する。
[実施例] 以下に本発明を実施例により更に詳しく説明する。な
お、部は全て重量部である。
実施例1 厚さ100μmの透明なポリエステルフィルム上に ベヘン酸 8部 ステアリルステレート 2部 塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体 25部 (UCC社製VYHH) メチルフェニルシリコーンオイル 0.2部 (1%テトラヒドロフラン溶液) (信越シリコーン社製KF−50) フタル酸ジ(2−エチルヘキシル) 1.5部 テトラヒドロフラン 150部 トルエン 17部 よりなる溶液とワイヤーバーで塗布し乾燥して、15μm
厚の感熱層を設けることにより白色不透明な可逆感熱性
記録材料を作成した。
実施例2 フタル酸ジ(2−エチルヘキシル)の使用量を2.3部
にする以外は実施例1と同様にして白色不透明な可逆性
感熱記録材料を作成した。
実施例3 フタル酸ジ(2−エチルヘキシル)の使用量を3.2部
にする以外は実施例1と同様にして白色不透明な可逆性
感熱記録材料を作成した。
実施例4 フタル酸ジ(2−エチルヘキシル)の使用量を2.3部
にし、メチルフェニルシリコーンオイルをポリエーテル
変性シリコーンオイル(トーレシリコーン社製ST102P
A)にする以外は、実施例1と同様にして白色不透明な
可逆性感熱記録材料を作成した。
実施例5 フタル酸ジ(2−エチルヘキシル)をアジピン酸ジ
(2−エチルヘキシル)にし、その使用量を2.3部にす
る以外は実施例1と同様にして白色不透明な可逆感熱性
記録材料を作成した。
比較例1 フタル酸ジ(2−エチルヘキシル)の使用量を1.0部
にする以外は実施例1と同様にして白色不透明な可逆性
感熱記録材料を作成した。
比較例2 フタル酸ジ(2−エチルヘキシル)の使用量を5.0部
にする以外は実施例1と同様にして白色不透明な可逆性
感熱記録材料を作成した。
比較例3 フタル酸ジ(2−エチルヘキシル)の使用量を2.3部
にし、シリコーンオイルをなしにする以外は実施例1と
同様にして白色不透明な可逆性感熱記録材料を作成し
た。
次に各記録材料を50℃から1℃きざみに80℃まで加熱
後、室温まで放冷し、これを黒色画用紙上に置き、マク
ベス濃度計RD514で反射濃度を測定した。この際、反射
濃度が1.0を超えた時の温度を透明化温度とし、その範
囲(幅)を示した。また、この記録材料を66℃に加熱し
て透明化した後、加熱直後、1日後、3日後にCUVAX MJ
550(リコー製)で白濁画像を形成した。その濃度を黒
色画用紙上に置き反射濃度を測定した結果を表1に示
す。
[発明の効果] 本発明の可逆性感熱記録材料は、透明化温度幅が広
く、かつ、加熱透明化後長時間経過してからサーマルヘ
ッドで印字しても鮮明な画像が形成できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は可逆性感熱記録材料の透明度変化の原理を示す
グラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−178079(JP,A) 特開 昭63−179795(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B41M 5/36

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てなり、温度に依存して透
    明度が可逆的に変化する感熱体を有する可逆性感熱記録
    材料において、感熱体中に樹脂母材100重量部に対し、
    沸点200℃以上の高沸点溶剤を5重量部〜15重量部含有
    し、さらにシリコーンオイルを含有することを特徴とす
    る可逆性感熱記録材料。
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