JP2980609B2

JP2980609B2 - 昇華型熱転写媒体

Info

Publication number: JP2980609B2
Application number: JP63261166A
Authority: JP
Inventors: 勝島田; 明鈴木; 秀洋望月; 浩之上村
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1988-10-17
Filing date: 1988-10-17
Publication date: 1999-11-22
Anticipated expiration: 2014-11-22
Also published as: JPH02107481A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は昇華型熱転写記録方法に関し、特に多数回印
字可能な昇華型熱転写記録媒体に関する。

［従来の技術］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、騒音がな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
像紙とからなっており、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像
紙に熱溶融転写また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、かつ
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。

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、多数回の使用に十分耐え
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。

本発明者らは、従来の昇華型転写媒体が多数回印字を
可能とすべく十分な染料を均一に分散させた厚い転移層
を有するにもかかわらず、何故１回目の印字に比し２回
目以降急速に転写濃度が減じるかにつき鋭意検討したと
ころ、次の事実を知見した。すなわち、１）転移層から受像層中へ昇華する染料は、転移層の
自由表面のごく近傍に存在するものだけであり、この近
傍層には染料が消費された量に見合うだけの本体中から
の染料の供給がない。

２）昇華染料は、転移層中でフィックの法則に従って
拡散する。

以上から多数回転写できない理由は、インク層の自由
表面のごく近傍中の染料が各回減少するためであること
を見出した。

この知見に基づき染料転写寄与層（昇華転写する機能
を有する比較的薄い表面層で、インク層自由表面近傍の
記録時、直接受像層中へ染料が拡散転写し直接画像形成
に寄与する層）の下層部に各記録時染料転写寄与層の消
費した染料を補いやすいように染料放出能を染料供給層＞染料転写寄与層となるような染料供給層（前記染料転写寄与層の昇華性
染料を拡散供給する機能を有する層）を形成した多数回
記録用の熱転写記録媒体を提案した。

この記録媒体に使用される昇華型熱転写用染料として
は主に分散染料の中から昇華性のよい染料を選んで使用
していた。これらの染料は比較的分子量が小さいものが
多く、インクシートに用いた場合、感度、画像濃度はよ
いもののインクシートの表面に染料が移行したり、結晶
化を起こして染料がそのまま受紙上に転写されたり、ま
た、結晶化した染料がインクシートの基材背面に転写し
て感熱ヘッドを汚したりして、濃度の低下や色相の変化
を生ずる欠点がある。

また、分子量の大きい染料を用いると十分な感度と画
像濃度が得られない。十分な感度と画像濃度を得るため
にはインクシートに含まれる染料の含有量を多くしなけ
ればならない。しかし、染料が樹脂に完全に溶解しない
ため、インクシートの表面がざらつき、ドット抜けなど
の画質の低下を招くという問題があった。

［発明が解決しようとする課題］本発明は、積層型熱転写媒体の保存時における耐汚染
性が高く、かつ、転写時において諸堅牢性に優れた記録
画像を被転写材に与えることができる多数回印字可能な
昇華型熱転写媒体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］本発明は基体上に設けられる従来の均質なインク層
を、昇華転写する機能を有する比較的薄い表面層（転写
寄与層）と該表面層に昇華染料を拡散供給する機能を有
する層（染料供給層）とに機能分離させた複層構成とす
ることにより多数回の印字によっても印字濃度が急激に
減じることのない昇華型転写媒体を提供するものであ
る。すなわち本発明は、基体上に、該基体側から順に染
料供給層および転写寄与層を設けてなり、前記転写寄与
層から自由表面を介して昇華転写により消費される染料
量（単位：重量／時間・面積）の昇華性染料が前記染料
供給層から前記転写寄与層に拡散供給されやすいよう調
整された昇華熱転写媒体を提供するものである。

そして、本発明はこのように構成された多数回印字用
熱転写媒体において各層の染料濃度が、染料供給層＞染
料転写寄与層であり、染料供給層に含まれる染料の分子
量が350未満であり、さらに染料転写寄与層に含まれる
染料の分子量が363以上であることを特徴とするもので
ある。

このように熱転写媒体の表面層を比較的昇華性の悪い
分子量363以上の染料を含有する層としたことにより保
存安定性に優れた熱転写媒体を得ることができる。

さらに、熱転写媒体の内部層には昇華性に優れた分子
量350未満の染料が含有されているため、画像濃度の安
定した多数回記録が可能である。

このような熱転写媒体に使用される染料としては次の
ようなものが挙げられる。

（分子量350未満の染料例）（Mw＝分子量）（分子量363以上の染料）これらの染料の中で比較的色相の近いものがそれぞれ
染料供給層、染料転写寄与層に使われる。

本発明においては、染料供給層と染料転写寄与層の染
料の分子量を所定の値にすること以外は、従来の技術が
適用できる。

すなわち、基体上に、該基体側から順にそれぞれ昇華
性染料を有機結着剤中に分散させてなる染料供給層およ
び染料転写寄与層を積層させ、前記染料供給層および染
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、両者と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層が、染料供給層＞染料転写寄与層の関係にある。

本発明の一実施態様によれば、前記染料供給層は、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、かつ染料転写寄与層中の全ての有機結着剤と非相溶
性である可塑剤を包含している。

熱転写はサーマルヘッドによって行なってもよいが、
支持体および／また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なっても
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、を熱印加された時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、染料供給層から染料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＞染料転写寄与層の関
係とさせること、および／または 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＞染料転写寄与層の関係とさせる手段がある。さら
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（197
4）；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、染料転写寄与層の結着剤として、昇華性
染料と水素結合しやすい陽子供給性基または陽子受容性
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温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、染料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、かつ染料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せる
方法、（４）上記（１）、（２）および（３）の方法を適当
に組み合わせて行なう方法、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、いうまでもない。

本発明における染料供給層および染料転写寄与層の材
料処方設計をする上で、上記Ｉおよび／またはII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
層および染料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時、昇華転写
量が染料供給層＞染料転写寄与層の関係になるような各
層を選択する方法がある。

次に染料転写寄与層の厚さは、一般的には0.05〜５μ
ｍ、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0.5〜５μ
ｍである。

また、本発明の染料転写寄与層および染料供給層に使
用される結着剤等は公知のものが使用できる。

染料転写寄与層および染料供給層に使用される結着剤
には熱可塑性また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、２種以上を混合するか、さらに共重合体を使用し
てもよい。

さらに染料転写寄与層と染料供給層との間においてガ
ラス転移または軟化温度に対し差を付ける場合、ガラス
転移温度０℃以下、または軟化温度60℃以下の樹脂また
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 RB81
0,820,830日本合成ゴム社製）；酸または非酸性酸を含
むオレフィンコポリマーおよびターポリマー（市販品と
してデクソンXEA−７、デクソンケミカル社製）；エチ
レン−酢酸ビニルコポリマー（市販品として400 ＆400
A,405,430、アライド・ファイバーズ＆プラスチックス;
P−3307（EV150）,P−2807（EV250）、三井・デュポン
ポリケミカル社製）；低分子量ポリオレフィン系ポリオ
ールおよびその誘導体（市販品としてポリテールＨ、HE
三菱化成工業社製）；臭素化エポキシ樹脂（YDB−340,4
00,500,600東都化学社製）；ノボラック型エポイシ樹脂
（YDCN−701,702,703東都化学社製）；熱可塑性アクリ
ルソルーション（タイヤナールLR1075,1080,1081,1082,
1063,1079三菱レイヨン社製）；熱可塑性アクリルエマ
ルジョン（LX−400,LX−450三菱レイヨン社製）；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明成化学工業社製）；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
業社製）；などが好ましく、特に、ポリエチレンオキサ
イド、ポラクトンポリオールが実用上有用であり、ま
た、先に記した、熱可塑性または熱硬化性樹脂と上記１
種または数種と混合した形で用いるのが好ましい。

染料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。

また、染料供給層の染料濃度については、５〜80％の
染料濃度が好ましいが、染料転写寄与層と染料供給層と
の間に染料濃度勾配をつける場合、染料転写寄与層染料
濃度に対し、1.1〜５倍、好ましくは、1.5〜３倍が望ま
しい。

また、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、ポリエチレンフィルム、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、また、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、下表のような組み合わせが挙
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、非相溶性樹脂は染料転写寄与層に使用す
る。また、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、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ができる。

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、記録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、
あるいは基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、いわゆる通電感熱転写法が
最もよく知られ、例えばUSP4,103,066、特開昭57−1406
0、特開昭57−11080、あるいは特開昭59−9096等の多く
の文献に紹介されている。

この通電転写法に用いる場合には基体として比較的耐
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、銀等の金属粉および／またはカー
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基体、またこれらの基体
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
させた基体を用いれば良い。これらの基体の厚さはジュ
ール熱の伝導効率を考慮すると、２〜15μｍ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、基体とし
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、または吸収層を基体の表、裏面に
形成したものが使用される。

［実施例］次に実施例を挙げて本発明を説明する。なお、部は重
量基準である。

実施例１（染料供給層組成）ポリビニルブチラール、BX−１ 10部具体例２の染料 15部トルエン 100部メチルエチルケトン 100部（染料転写寄与層組成）ポリビニルブチラール、BX−１ 10部具体例19の染料８部トルエン 100部メチルエチルケトン 100部上記処方の組成物を24時間ボールミルで分散後、厚さ
8.5μｍポリイミドフィルム（東レデュポン製）にワイ
ヤーバーを用いて上記染料供給層用インク組成物を膜厚
0.8μｍになるように塗布して、昇華転写媒体を形成し
た。

この昇華転写媒体を受像紙（日立ビデオプリンターVY
−50用サプライVY−s100）にサーマルヘッド６ドット/m
m,印加電力455mW/ドット最高印加エネルギー2.50mJ/ド
ットにて同一箇所による多数回印字を行い、画像濃度
（マクベス濃度計RD−514による）を測定した。

また、印字した画像サンプルを60℃の恒温槽中に100
時間放置して保存試験を行った。結果を表１に示す。

実施例２染料供給槽および染料転写寄与槽の組成を下記のよう
にした以外は実施例１と同様にして昇華転写媒体を作成
し、評価を行った。結果を表１に示す。

（染料供給層組成）セルロース・アセテート・ブチレート樹脂CAB−381−
0.5（イーストマンコダック社製） 10部具体例８の染料 15部トルエン 100部メチルエチルケトン 100部（染料転写寄与層組成）ポリビニルブチラール、BX−１ 10部具体例25の染料８部トルエン 100部メチルエチルケトン 100部実施例３染料供給層および染料転写寄与層の組成を下記のよう
にした以外は実施例１と同様にして昇華転写媒体を作成
し、評価を行った。結果を表１に示す。

（染料供給層組成）エチルセルロース 10部具体例15の染料 12部トルエン 100部メチルエチルケトン 100部（染料転写寄与層組成）ポリビニルブチラール、BX−１ 10部具体例34の染料８部トルエン 100部メチルエチルケトン 100部［発明の効果］以上の説明で明らかなように、本発明の昇華型熱転写
媒体は、多数回印字が可能で、保存時における耐汚染性
が高く、かつ、転写時において諸堅牢性に優れた記録画
像を被転写材に容易に与えることができる。

フロントページの続き (72)発明者上村浩之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59−93391（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−169283（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−132384（ＪＰ，Ａ) 特開平２−586（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昇華性
染料をバインダー中に分散させてなる染料供給層および
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
において、各層の染料濃度が、染料供給層＞染料転写寄
与層であり、前記染料供給層に含まれる染料の分子量が
350未満であり、また前記染料転写寄与層に含まれる染
料の分子量が363以上であることを特徴とする昇華型多
数回印字用熱転写媒体。