JP3026440B2 - 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り、
特に色材として粒状の昇華性染料を熱可塑性樹脂バイン
ダー中に分散させたインク層を有する昇華型熱転写記録
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
転写型と昇華移行型とがあり、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、この感熱転写記録方式は、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に内添しているにもかかわら
ず、印字回数が増加するにつれ大幅に高濃度部の転写濃
度が低下することが知られている（第２回ノンインパク
ト・プリンティングシンポジウム論文集５−３）。

そこで、本発明者らは基体上に、少くとも熱昇華性染
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
めたインク層を設けてなる昇華型熱転写記録媒体に受像
シートを重ね、〔受像シートの速度〕／〔記録媒体の速
度〕＞１の条件で両者を走行させた状態で記録媒体側か
ら熱印字してその部分のインク層中の染料を受像シート
上に昇華転写することを特徴とする昇華型熱転写記録方
法を提案した。（特願昭63−175147号）。しかしなが
ら、Ｎ倍モード法においては、前記染料量をインク層に
内添させ、転写体と受像体とを相対的に違った速度で走
行させることによって良好な転写濃度特性を得ることが
できるが、昇華型感熱転写方式の場合、原理的には受像
体である被染着用樹脂を軟化溶融させ染着させる方式で
あるため、違った相対速度を有する転写方式では両者間
に融着及び走行摩擦力により走行不良が生ずる欠点を有
している。

目的 本発明は従来のｎ倍モード法における以上のような欠
点を克服した昇華型熱転写体を提供することを目的とす
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、基体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
で分散含有し、且つ球状スペーサー粒子を前記インク層
から突出する状態で分散含有していることを特徴とする
昇華型熱転写体を提供することよって前記目的が達成で
きることを見出した。

本発明者等は、最初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、結果的に膜厚が増大する。

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、結果的に転写濃度に寄与しない。

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
部の染料濃度が上昇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た。

そこで、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
繰り返し印字するｎ倍モード法と上記インクシートとを
組み合わせることにより、さらに良好なる多数回印字を
可能にしたが、時として、ｎ倍モード記録時には、イン
クシートのインク層と受紙の受容層との摩擦、密着が増
大し、インク層が剥離し、受紙側へ転移する問題があっ
た。そこで、本発明者らは、インク層中にインク層厚よ
り大きい粒径をもつ球状のスペーサー粒子を入れること
により、剥離及びインク層転移を防止した。インク層に
含まれる球状スペーサ粒子は粒子のバインダーに対する
体積比率が10^-3〜10²の範囲内にあるもがすぐれた効果
をもつ。これにより低い比率ではスペーサ粒子の効果は
顕著ではなく、高い比率ではバインダーで十分に結着さ
れない。この中でも10^-2〜10の比率が最も効果が大き
い。

又、スペーサーの機能を十分に発揮するためには、各
画素に対応する転写基体当り、最低３個のスペーサ粒子
が存在することが必要となり、この密度以下でしか存在
しないと、スペーサーとしての機能は不十分で、画像に
ノイズが発生する。

スペーサ粒子を構成する材料は金属、金属酸化物、金
属硫化物、金属炭化物、黒鉛、カーボンブラック、シリ
コンカーバイド、鉱物、無機塩、有機顔料または高分子
組成物のうちのどれかから選ばれる。効果の高いものの
一例を以下に列挙する。

金属：アルミニウム、ケイ素、ゲルマニウム、スズ、
銅、亜鉛、銀、鉄、コバルト、ニッケル、クロム、およ
びこれらを主体とする合金。

金属酸化物：アルミナ、酸化ベリリウム、酸化マグネ
シウム、亜酸化銅、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化ス
ズ、酸化チタン、酸化ケイ素、酸化鉄、酸化コバルト、
酸化ニッケル、酸化マンガン、酸化タンタル、酸化バナ
ジウム、酸化タングステン、酸化モリブデンおよびこれ
らの化合物に不純物をドープしたもの。

金属硫化物：硫化銅、硫化亜鉛、硫化スズ、硫化モリ
ブデン。

鉱物：土鉱物、石灰鉱物、ストロンチウム鉱物、バリ
ウム鉱物、ジルコニウム鉱物、チタニウム鉱物、スズ鉱
物、リン鉱物、アルミニウム鉱物（ろう石、カオリン、
クレー）、ケイ素鉱物（石英、雲母、タルク、ゼオライ
ト、ケイソウ土）。

無機塩：アルカリ土金属元素の炭酸塩または硫酸塩
（炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸ストロンチ
ウム、炭酸バリウム、硫酸マグネシウム、硫酸カルシウ
ム、硫酸ストロンチウム、硫酸バリウム）、金属ケイ酸
塩を主体とするもの。

高分子組成物：フェノール樹脂、メラミン樹脂、ウレ
タン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ユリア樹
脂、ジアリルフタレート樹脂、アルキッド樹脂、アセタ
ール樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリエステ
ル樹脂、セルロース系樹脂、デンプンおよびその誘導
体、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、塩素化ポリ
エチレン、フッ素樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリスチレン、ポリジビニルベンゼン、ポリビニル
アセタール、ポリアミド、ポリビニルアルコール、ポリ
カーボネイト、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、
ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンスルフィド、
ポリエーテルエーケルケイト、ポリアミノビスマレイミ
ド、ポリアリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポ
リブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレー
ト、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリアクリロニト
リル、ペンゾグアナミン樹脂およびこれらを主体とする
組成物。

これらの材料はどれも大きな機械的強度をもち、たと
えば、転写体と受像体とを密着させる圧力で破壊され
ず、本発明の目的を達成するのに適している。また、上
に述べた高分子組成物以外にも融点または軟化点が200
℃以上のものはとくに効果が大きい。また、例えば、イ
ンク層厚みを１〜８μｍに形成した場合、スペーサ粒子
は１〜12μｍが最も効果が大きい。

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、前記のよ
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。本発明はこの欠
点を解決するために、できるだけ粒径の大きい染料粒子
を使用することを第１の特徴としている。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。

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、C.I.ディスパースイエローの1,3,8,9,16,41,5
4,60,77,116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
られる。これらの染料は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。

上記染料を結着させるバインダーとしては、特に前記
した突出した球形スペーサー粒子を、記録時の摩擦力が
増した時に、はがれたり、取り出されないように、強固
に結着するものが好ましい。従ってエポキシ樹脂、メラ
ミン樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリ
ル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂等で熱硬化
可能な樹脂が好ましい。

また、必要ならば、潤滑剤等を入れることも可能であ
る。潤滑剤としては、例えば、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
エンポリシロキサン、フッ素シリコーン油、その他の各
種変性シリコーン油（エポキシ変性、アルキル変性、ア
ミノ変性、カルボキシル変性、アルコール変性、ポリエ
ーテル変性、アルキル・アラルキル・ポリエーテル変
性、エポキシ、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、有機金属塩、フルオロ
アルキル化合物の各種フッ素系界面活性剤、三弗化塩化
エチレンの低重合物等のフッ素系潤滑性物質、アルキル
ベンゼン、ポリブテン、アルキルナフタレン、アルキル
ジフェニルエタン、リン酸エステル、ポリアルキレング
リコール油等の合成油、飽和炭化水素、動植物油、鉱物
等がある。

これらの染料粒子と高分子物質バインダーとの混合比
は染料濃度10〜300％、好ましくは40〜200％程度であ
る。

さらにインク層の膜厚は１μ〜20μ、好ましくは３μ
〜８μ程度である。

なお、慣用手段によって基体とインク層との間に接着
層を設けたり、基体裏面に耐熱性潤滑層を設けたりする
ことは必要に応じて適宜成すことができる。

また熱印字手段としてはサーマルヘッドの他、熱印
版、レーザー光（この場合は基体をレーザー光の吸収に
よって発熱するものを使用する。）或いは基体及び／又
はインク層を通電性にして発生するジュール熱を利用す
る方法等が使用できる。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、例えば米国特許第4,103,066号、特開昭57−140
60号、特開昭57−11080号、特開昭59−9096号等、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、ポリアミド、ポリミイド、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もの、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
グさせたものを用いれば良い。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、２〜15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、基体とし
てレーザー光を吸収し、発熱する材料を選べば良い。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、又はこのような光吸収層を支持体
の表面又は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よってさらに具体的に
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 （インク処方） 重量部 結 着 剤 ポリウレタン系樹脂 10 SFプライマー725 （大日本インキ（株）製） 硬 化 剤 CVLハードナーNo.10 1.5 昇華性染料 KAYASET RED B 12 （日本化薬（株）製） スペーサー エポスターGP70 10 粒 子 （日本触媒化学製、 平均粒径７μｍ） 酢酸エチル 40 トルエン 40 イソプロピルアルコール 10 以上の成分をボールミルにて分散する。その得られた
インク組成物を第１図に示すように、7.5μｍポリイミ
ドフィルム基体１（東レデュポン（株）製）に染料付着
量、4.0g/m²になるようワイヤーバーにて塗布乾燥し、
インク層２を付着量約5.0g/m²、厚さ約５μｍとなるよ
うに形成し、昇華型熱転写記録媒体を得、50℃の恒温槽
にて約48時間保存し、インク層を十分熱硬化させた。

実施例２ （インク処方） 重量部 結 着 剤 ポリビニルブチラール樹脂 10 BX−１（積水化学工業製） 硬 化 剤 イソシアネートコロネートＬ ２ （日本ポリウレタン製） 昇華性染料 カセットブルー714 10 （日本化薬製） スペーサー アルミナ 10 粒 子 （平均粒径7.0μ） 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 以上の成分を24時間ボールミルにて分散する。その得
られたインク組成物を8.5μｍポリイミドフィルム（東
レデュポン（株）製）にインク層付着量約5.0g/m²、厚
さ約４μｍになるようワイヤーバーにて塗布乾燥し、昇
華型熱転写記録媒体を得、50℃の乾燥器に約48時間保存
し、インク層を十分に熱硬化させた。

これら実施例１〜２のカラーインクシートを用い、第
１図に示すように、受像体３として日立ビデオプリンタ
ー用受像紙VY−S100を用い、サーマルヘッド４によっ
て、以下の印字条件にて印字記録を行った。

印加電力 :442mW/ドット サーマルヘッド:6ドット/mm部分グレーズタイプ 受像紙と記録媒体との速度比:n＝１〜15 この結果、第２図に示すように、速度比を上げても濃
度低下のほとんどない良好な印字特性を得（転写濃度で
示す）、且つ、インク層等からの剥離及び転写による異
常画像は発生しなかった。

効果 以上のように、本発明の昇華型熱転写記録媒体はイン
ク層が昇華性染料を粒状状態で分散含有し、且つスペー
サー粒子を含有するのでｎ倍モード法と組合せた場合、
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、従って充分満足し得る多数回印字が可能で、且つイ
ンク層の剥離、転写等による異常画像は発生しない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明昇華型熱転写記録媒体の説明図であり、
第２図は実施例１及び２における受像シート／熱転写記
録媒体の速度比と転写画像濃度との関係を示すグラフで
ある。 １……基体、２……インク層 ３……受像シート、４……サーマルヘッド

───────────────────────────────────────────────────── 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60−229795（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−23793（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41M 5/38 - 5/40

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基体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記録媒体において、前記イ
   ンク層が少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し、且つ球状スペーサー粒子を
   前記インク層から突出する状態で分散含有していること
   を特徴とする昇華型熱転写記録媒体。