JP2933934B2

JP2933934B2 - 昇華型熱転写記録媒体

Info

Publication number: JP2933934B2
Application number: JP63175148A
Authority: JP
Inventors: 明鈴木; 秀洋望月; 勝島田; 浩之上村
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1988-07-15
Filing date: 1988-07-15
Publication date: 1999-08-16
Anticipated expiration: 2014-08-16
Also published as: JPH0225389A

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、記録用サプライト
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。

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、等速モードにおいては
マルチ使用に十分耐えられる染料量をインク層中に含ま
せているにもかかわらず、印字回数が増加するにつれ急
速に特に高画像濃度部の転写濃度が低下してくるため、
多数回の印字が実質的にできないものであった。

そこで、本発明者等は、特願昭63−62866号（特開平
２−586号公報参照）において、積層構造の昇華型感熱
転写記録媒体を提案し、“染料供給層と染料転写寄与層
との間において、染料放出能を染料供給層＞染料転写寄
与層とすること”により多数回記録での濃度低下を改善
した。

しかしながら、前記記録媒体では、後述する様に、理
論上、染料供給層は染料濃度を増加または拡散係数を増
大させるために一般的に結着剤樹脂の含有量が少なく、
支持体との接着性が悪くなり、記録条件が異なると（例
えば、印加電圧が高くなるとき、受容層が変わったりす
ると）、インク層全体が受像体側に転移（いわゆるイン
ク層剥離）し、画質を損なう問題があった。

また、前記した如く、Ｎ倍モード法による多数回記録
を試みると、染料転写寄与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。

目的本発明は印字回数の増加によっても転写濃度の急速な
減少を起こさず、インク層剥離及び融着も起こさず、且
つ走行不良を防止した昇華型熱転写記録媒体を提供する
ことを目的とする。

構成本発明は、基体上に、該基体側から順にそれぞれ多数
回印字を可能とする昇華性染料を非水溶性樹脂からなる
有機結着剤中に該有機結着剤の含有率以上の高い含有率
で分散させてなる染料供給層及び非水溶性樹脂からなる
有機結着剤中に分散させてなる染料転写寄与層を積層さ
せてなる昇華型熱転写記録媒体の染料供給層と染料転写
寄与層との次の関係について、Ｉ及びII、又はIIのみを
満たす記録媒体であって、 I.染料濃度に関して染料供給層＞染料転写寄与層 II.染料の拡散係数に関して染料供給層＞染料転写
寄与層染料転写寄与層が滑性もしくは離型性を有する物質を含
有することを特徴とする昇華型熱転写記録媒体から成
る。

本発明者等は第１図に図示したような、インク層２の
中の染料供給層４と支持体１との間の接着力F₁とインク
層２の中の染料転写寄与層５と受容体としての支持体７
上の受容層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染料転写寄与層に滑性
もしくは離型性を有する物質を含有させることによりF₂
を小さくさせ、本発明の所期の目的を達成させた。

染料転写寄与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、シリコーン油、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、フルオロアルキル化合物
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染料転写寄与層中
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十分であり、一
方、30％を越えると、感度及び保存性が低下する。

前記染料供給層及び染料転写寄与層は、その各処方に
て同一付着量を基体上にそれぞれ単独層として形成し、
その各々を別々の受像層と重ね合わせ、両者に同一の熱
エネルギーを印加したとき、それぞれの受像層への染料
転写量が、染料供給層＞染料転写寄与層の関係にあることを特徴とする昇華型熱転写記録媒体に
関するものである。

熱転写はサーマルヘッドによって行ってもよいが、支
持体層及び／又はインク層を通電によりジュール熱を発
生するように調整し、通電転写によって行ってもよい。

また、支持体として、レーザー光を吸収し、発熱する
材料を選択することによってレーザー転写法を利用する
ことも可能である。

本発明の知見によれば、インク層中における染料の拡
散はフィックの法則すなわち、断面積ｑをdt時間に通過
した染料量dnは、拡散方向における染料の濃度勾配をdc
/dxとし、を熱印加されたときのインク層中の各部位
の平均拡散係数としたとき、 dn＝−（dc/dx）qdt の関係が適用される。

そこで、染料供給層から転写寄与層に昇華性染料が拡
散供給されやすくするための手段としては、 I.染料濃度に関して、染料供給層＞転写寄与層の関係と
させること、および II.それぞれの層中における拡散係数に関して、染料供
給層＞転写寄与層の関係とさせることである。更に上記
IIに関して拡散係数を操作する具体的方法としては例え
ば、酒井豊子他繊維学会誌Vol.30,No.12（1974）；黒木
宣彦著「染色理論化学」槙書店発行p.503〜；第１回ノ
ンインパクトプリンティング技術シンポジューム論文集
３−５等で紹介されている。これらを参考にし、上記II
の手段を実現させる具体的方法としては例えば、（１）拡散係数は、染料−有機結着剤間の水素結合等
による染料拡散に対するエネルギー的抑制効果により影
響されるので、転写寄与層の結着剤として、昇華性染料
と水素結合し易い陽子供給性基又は陽子受容性基を多く
有する有機高分子材料を用いる方法、（２）拡散係数は、染料を分散している有機結着剤の
ガラス転移または軟化温度依存性があり、本プロセスに
おける印字中の層の昇華特性よりガラス転移または軟化
温度が低い方が拡散係数が大となり、従って染料供給層
の有機結着剤として、転写寄与層のそれより低ガラス転
移温度または低軟化温度の物質を用いる方法、（３）染料供給層中の少なくとも一種の有機結着剤と
相溶性を有し、且つ転写寄与層中の全ての有機結着剤と
非相溶性である可塑剤を染料供給層中に含有される方
法、（４）上記（１）、（２）及び（３）の方法を適当に
組合せて行なう方法、等が挙げられるが、上記拡散係数
の関係が満足されれば、これらの方法に限らないこと
は、言うまでもない。

本発明における染料供給層および転写寄与層の材料処
方設計をする上で、上記Ｉ及びII、又はIIのみの手段が
有用であり、これらの効果により意図した改善が実現し
ているか否かを確認する簡単な方法として、染料供給層
および転写寄与層の各処方にて同一付着量を基体上に単
独層として形成し、各々をそれぞれ別々の受像層と重ね
合わせ、一定の昇華温度を印加したとき、昇華転写量が
染料供給層＞転写寄与層の関係になるような各層を選択
する。

次に転写寄与層の厚さは、一般的には0.05〜５μｍ、
好ましくは、0.1〜２μｍである。また染料供給層の厚
さは一般的には0.1〜20μｍ、好ましくは0.5〜10μｍで
ある。

又、本発明の転写寄与層及び染料供給層に使用される
昇華性染料、結着剤等は公知のものが使用できる。

昇華性染料としては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1,3,8,9,16,41,54,60,77,116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3,14,19,26,56,60,64,7
2,90,108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。これらは、染料供給層中に分散状態で存在させるた
め例えば不溶性媒体を用いて塗布、乾燥する。

染料転写寄与層及び染料供給層に使用される結着剤に
は非水溶性熱可塑性又は熱硬化性樹脂が用いられ、その
うち比較的高ガラス転移点または高軟化性を有する樹脂
としては、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、フッソ樹脂、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。

さらに染料転写寄与層と染料供給層との間においてガ
ラス転移又は軟化温度に対し差をつける場合、ガラス転
移温度０℃以下、又は軟化温度60℃以下の樹脂又は天
然、合成ゴムが好ましく、具体的には、シンジオタクチック1,2−ポリブタジエン（市販品とし
てJSR RB810,820,830日本合成ゴム）；酸又は非酸性酸
を含むオレフィンコポリマー及びターポリマー（市販品
としてデクソンXEA−７、デクソンケミカル）；エチレ
ン−酢ビコポリマー（市販品として400＆400A,405,43
0、アライド・ファイバーズ＆プラスチックス;P−3
307（EV150）,P−2807（EV250）、三井・デュポンポリ
ケミカル）；低分子量ポリオレフィン系ポリオール及び
その誘導体（市販品としてポリテールＨ、HE三菱化成工
業）；臭素化エポキシ樹脂（YDB−340,400,500,600東都
化学）；ノボラック型エポキシ樹脂（YDCN−701,702,70
3東都化学）；熱可塑性アクリルソルーション（タイヤ
ナールLR1075,1080,1081,1082,1063,1079三菱レイヨ
ン）；熱可塑性アクリルエマルジョン（LX−400,LX−45
0,三菱レイヨン）；ポリエチレンオキサイド（アルコッ
クスＥ−30,45,アルコックスＲ−150,400,1000明成化学
工業）；カプロラクトンポリオール（プラクセルＨ−1,
4,7,ダイセル化学工業）；などが好ましく、特に、ポリ
エチレンオキサイド、ポリカプロラクトンポリオールが
実用上有用であり、又先に記した、熱可塑性又は熱硬化
樹脂と上記１種又は数種と混合した形で用いるのが好ま
しい。

転写寄与層の染料濃度は通常５〜80％、好ましくは、
10〜60％程度である。

又、染料供給層における染料濃度は、用いる有機結着
剤の含有率以上の高い含有率であることが望ましい。

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、基体シートと染料供給層との
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。

前記方法（３）でいう染料供給層に含有させる可塑剤
とは、樹脂の分子間に入り込み、樹脂の硬い網状構造の
原因であるファン・デル・ワールス結合を弱め、結果的
に樹脂の２次転移点を低下させる物質であり、又、相溶
性とは樹脂と可塑剤とが互いに親和性を持ち、ゲル化速
度が速く、成形後も可塑剤が分離しないものと定義す
る。

また、具体的には、可塑剤と樹脂の相溶性を考慮しな
がら、可塑剤について言及した書物、文献、カタログ
等、例えば、山田桜著、「プラスチック配合剤」（大成
社発行、p.17−）や「9887の化学商品」（化学工業日報
社発行、p.745−）等に記載されているものから自由に
選択できる。

これらから例示すると、下表のような組合せが挙げら
れる。

これらの組合せで可塑剤と相溶性樹脂は染料供給層に
使用し、また非相溶性樹脂は転写寄与層に使用する。
又、好ましい可塑剤としては耐熱性、揮発性に優れた上
表に記したものが好ましく、さらに可塑剤の樹脂に対す
る配合比は10〜100％、好ましくは10〜50％である。

今まで染料層を２層に分けた例について述べて来た
が、適切な染料転写量の差を生じさせ、本発明が意図す
る機能分離ができれば染料層を２層以上の多層にするこ
とも可能である。

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、あるいは支持体等媒体中で発
生するジュール熱による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USP
4,103,066、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
説明するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。

上記処方において、染料供給層用処方では上記昇華性
染料を20重量部とし、染料転写寄与層用処方では上記昇
華性染料を10重量部とし、さらに滑性物質としてシリコ
ーンオイルSF8417（トーレシリコーン製）２重量部を含
有させ、それぞれの組成物を24時間ボールミルにて分散
せしめた。

次に、第１図に示したような構造の昇華型感熱転写媒
体を下記のように作成した。

8.5μｍポリイミドフイルム（東レデュポン（株）
製）を支持体１として使用し、この上にワイヤバーを用
いてインク層２の中の上記染料供給層４用インクを膜厚
2.40μｍ塗布後、さらにその上にインク層２の中の上記
染料転写寄与層５用インクを0.61μｍ塗布し、昇華転写
媒体を形成した。

上記処方の組成物を24時間ボールミルにて分散後、8.
5μｍポリイミドフイルム（東レデュポン（株）製）に
ワイヤバーを用いて上記染料供給層用インク組成物を膜
厚2.40μｍになるように塗布後、さらにその上に下記処
方の染料転写寄与層用インク組成物を膜厚0.61μｍにな
るように塗布し、昇華転写媒体を形成した。

上記処方の組成物を24時間ボールミルにて分散後、8.
5μｍポリイミドフイルム（東レデュポン（株）製）に
ワイヤバーを用いて上記染料供給層用インクを膜厚2.40
μｍになるように塗布後、さらにその上に実施例１と同
様処方の染料転写寄与層用インク組成物を膜厚0.61μｍ
になるように塗布し、昇華転写媒体を形成した。

比較例１実施例１において、シリコーンオイルSF8417を除いた
以外は実施例１と同じ手順を繰返した。

比較例２実施例２において、パラフィンワックス（115゜F）を
除いた以外は実施例２と同じ手順を繰返した。

比較例３実施例１の染料転写層用インキ組成物を用いて8.5μ
ｍのポリイミドフィルム（東レデュポン（株）製）にワ
イヤバーを用いてインク層厚3.01μｍのインク層２が単
層の昇華転写記録媒体を形成した。

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

第１図に示すように、上記受容層３上に、サーマルヘ
ッド６を用いて印字条件として印加電力442mW/ドット、
最高印加エネルギー2.21mJ/ドットにて同一箇所による
多数回印字を行なった結果、実施例１〜３及び比較例１
〜３にそれぞれ対応して第２図、第３図、第４図、第５
図、第６図、及び第７図に示したような結果を得た。

但し、印字濃度（光学的濃度）はマクベス濃度計RD−
514を用いて評価した。

一方、インク層の剥離性（いわゆるインク層の受像体
側への異常転移）を目視で観察した結果を下表に示し
た。

第２図〜第７図は印字反射濃度と印可エネルギーとの
関係を示すものであるが、実施例１〜３及び比較例１〜
２は印字回数（ｎ）を５回乃至７回まで増加させても印
字濃度は１回目の印字と実質的な差異は見られない。し
かしながら、前記表に記されるように、比較例１及び２
は剥離性の点で悪い結果が得られ、実質的に画質を損ね
た結果が得られた。比較例３は剥離性はやや良いが、印
字回数が増えるに従って印字濃度が顕著に低下するのが
わかる。

実施例４実施例２と同じ転写媒体を用いて、前記した受像媒体
との送る速度比を１〜15倍まで変えて同様な記録条件に
多数回印刷を行った結果、印刷回数15回までほとんど濃
度低下が見られず、良好な多数回印字特性が得られ、且
つ剥離による異常転移画像及び走行不良などの発生はな
かった。

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
昇華型熱転写体は、多数回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感熱転写体の構造を示す説明図
である。第２図、第３図及び第４図は、それぞれ本発明の実施例
１、２及び３の昇華型熱転写体の印字濃度（反射濃度）
と印加エネルギーとの関係を示すグラフである。第５図、第６図及び第７図はそれぞれ比較例１、２及び
３の昇華型熱転写体の印字濃度（反射濃度）と印加エネ
ルギーとの関係を示すグラフである。 1,7……支持体、２……インク層３……受容層、４……染料供給層５……転写寄与層、６……サーマルヘッド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭63−47193（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−23793（ＪＰ，Ａ) 特開平１−103496（ＪＰ，Ａ) 特開平１−225593（ＪＰ，Ａ) 特開平２−2077（ＪＰ，Ａ) 特開平２−2078（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B41M 5/38 - 5/40

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】基体上に、該基体側から順にそれぞれ、多
数回印字を可能とする昇華性染料を非水溶性樹脂からな
る有機結着剤中に該有機結着剤の含有率以上の高い含有
率で分散させてなる染料供給層及び非水溶性樹脂からな
る有機結着剤中に分散させてなる染料転写寄与層を積層
させてなる昇華型熱転写記録媒体の染料供給層と染料転
写寄与層との次の関係について、Ｉ及びII、又はIIのみ
を満たす記録媒体であって、 I.染料濃度に関して染料供給層＞染料転写寄与層 II.染料の拡散係数に関して染料供給層＞染料転写
寄与層染料転写寄与層が滑性もしくは離型性を有する物質を含
有することを特徴とする昇華型熱転写記録媒体。