JP4878966B2 - 感熱記録材料 - Google Patents
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特に、合成紙は水に対し耐久性が高いことから耐水ハガレ性に優れ、且つ高濃度に発色する感熱記録紙の要求は高い。
また、特許文献4(特開2003−283717号公報)ではオーバーコート層の結着樹脂が、反応型カルボニル基を含むポリビニールアルコール、架橋剤としてヒドラジド化合物、フィラーとして塩基性フィラーを含有することにより、耐水性・耐薬品性に優れた感熱記録材料が得られることが提案されている。
熱収縮性支持体の片面上に中間層、感熱記録層、オーバーコート層を積層してなる感熱記録材料において、該中間層が、中空率が60〜98%であり、その最大粒子径(D100)が5.0〜10.0μmである架橋構造を有する重合体からなる中空粒子とスチレン−ブタジエン共重合体と反応性カルボニル基を含むポリビニールアルコールからなり、且つオーバーコート層及び感熱記録層に反応性カルボニル基を含むポリビニールアルコールを含み、該オーバーコート層に架橋剤としてヒドラジド化合物を含む感熱記録材料であることにより、耐水ハガレ性・耐水ハガレが発生しなくなるまでの時間の短縮化及び高感度を両立したものである。
また、中間層の反応性カルボニル基を含むポリビニールアルコールが中空粒子に対し20%〜50%重量部であることにより、耐水ハガレ性が優れ、且つ高感度が両立できる。
特許文献3にも、中間層に反応型カルボニル基を含むポリビニールアルコールの使用及びその添加量が1〜30%であることの記載があり、紙上では耐水ハガレ性に関して充分な品質が得られるが、合成紙上では不充分であり、感熱記録層及びオーバーコート層との樹脂に特定の同一成分のものを用いることによりのみ耐水ハガレ性は特異的に改善されることが明らかとなった。
オーバーコート層のフィラーとして塩基性フィラーを含有すること、塩基性フィラーが水酸化アルミニウム又は炭酸カルシウムであることにより、塗工液の安定性と耐水ハガレ性・耐水ハガレが発生しなくなるので時間の短縮化とを両立できることが明らかとなった。
感熱記録層に酸性フィラーを含有すること、酸性フィラーがシリカであることにより、水ハガレ性・耐水ハガレが発生しなくなるので時間の短縮化とを両立できることが明らかとなった。
(1)「熱収縮性支持体の片面上に中間層、感熱記録層、オーバーコート層を積層してなる感熱記録材料において、該中間層が、中空率が60〜98%であり、その最大粒子径(D100)が5.0〜10.0μmである架橋構造を有する重合体からなる中空粒子とスチレン−ブタジエン共重合体と反応性カルボニル基を含むポリビニールアルコールからなり、且つ前記感熱記録層及びオーバーコート層に反応性カルボニル基を含むポリビニールアルコールを含み、該オーバーコート層に架橋剤としてヒドラジド化合物を含むことを特徴とする感熱記録材料」、
(2)「前記中間層の反応性カルボニル基を含むポリビニールアルコールが、中空粒子に対し20%〜50%重量部であることを特徴とする前記第(1)項に記載の感熱記録材料」、
(3)「前記オーバーコート層が、塩基性フィラーを含有することを特徴とする前記第(1)項又は第(2)項に記載の感熱記録材料」、
(4)「前記塩基性フィラーが、水酸化アルミニウム又は炭酸カルシウムであることを特徴とする前記第(3)項に記載の感熱記録材料」、
(5)「前記感熱記録層が、酸性フィラーを含有することを特徴とする前記第(3)項又は第(4)項に記載の感熱記録材料」、
(6)「前記酸性フィラーが、シリカであることを特徴とする前記第(5)項に記載の感熱記録材料」
本発明において中空樹脂粒子のTgは95〜150℃が好ましいが、Tgが95℃より低い場合、これらを用いた中間層はサーマルヘッドによる印字時に感熱記録層と融着しその結果スティッキングが発生し良好な印字が困難になる現象が認められる。一方、150℃より高い場合は、サーマルヘッドによる印字時に中間層が剛直な状態にあり柔軟性が不足するためにヘッドとの密着性が低下し感度が低下する現象が認められる、従って、中空樹脂粒子のTgは95〜150℃が好ましい。
{[空隙の体積]/[中空粒子の体積]}×100(%)・・・(I)
そこで、本発明者らは、外殻材として塩素を含有しない材料で構成することを鋭意研究した結果、塩化ビニリデンの代わりにビニルポリマーからなる架橋構造を有する重合体を用いることにより、塩化ビニリデンを用いた場合と同様に透過性を低くでき、その結果中空率60%以上を確保できることを見出した。
ビニルポリマーだけで外殻を形成した場合は、加熱発泡時に外殻の破裂等が発生し高中空率が困難になるが、ビニルポリマーに架橋構造を加えることにより、加熱発泡時に外殻破壊を起こさずに高中空率を実現することが可能となる。本発明で使用するビニルポリマーとしては、アクリル酸エステル、エチレン、プロピレン、酢酸ビニル、スチレン、アクリロニトリル、メタアクリロニトリルのいずれかを主体とする共重合体を架橋したものが使用される。特に、アクリロニトリル、メタアクリロニトリルを含有していることが好ましい。
本発明で用いられる樹脂成分と中空樹脂粒子からなる中間層の特性として、該中間層が中間層表面をプリズムに1Kg/cm2で圧着した場合の表面のくぼみの平均深さが0.1〜5.0μmであることが好ましい。
本発明のプリズムに1Kg/cm2で圧着した場合の表面のくぼみの平均深さとは、株式会社東洋精機製作所製マイクロトポグラフ装置で測定されるRp値(Printing Roughness)であり、動的な加圧条件での表面平滑度を表わすものである。この値が5μmより大きいと、加圧時の表面凹凸が大きく印字時のサーマルヘッドとの密着性が悪くなり、その結果感度低下、画像精細性低下を発生する。一方、この値が0.1μm以下の場合は加圧時の表面凹凸が小さすぎるため、印字時のサーマルヘッドとの密着性が強すぎるために印字搬送不良を発生する。
反応性カルボニル基を含むビニルモノマーとしてはエステルを含む基、アセトン基を含む基が挙げられるが、ジアセトン基を有するビニルモノマーが好ましく、具体的にはジアセトンアクリルアミドやメタジアセトンアクリルアミドが好ましい。脂肪酸ビニルエステルとしては蟻酸ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等が挙げられるが、酢酸ビニルが好ましい。
本発明で使用される反応性カルボニル基含むポリビニールアルコールは共重合可能なビニルモノマーを共重合したものであってもよい。これらの共重合可能なビニルモノマーとしては例えばアクリル酸エステル、ブタジエン、エチレン、プロピレン、アクリル酸、メタアクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、イタコン酸等である。本発明で使用される反応性カルボニル基含むポリビニールアルコール中の反応性カルボニル基の含有量はポリマー中に0.5モル%〜20モル%で、耐水化を考えると2モル%〜10モル%範囲が特に好ましい。2モル%より低いと耐水性が実用上不十分であり、10モル%を超えても耐水化の向上が見られなく、経済的に高価となる。本発明で使用される反応性カルボニル基含むポリビニールアルコールの重合度は300〜3000で、500〜2200の範囲が特に好ましい。また鹸化度は80%以上が好ましい。
該反応性カルボニル基含むポリビニールアルコールは10〜60%好ましくは20〜50%添加することより中間層の膜強度が高く、また、感熱記録層・オーバーコート層にも同一反応性カルボニル基を含むポリビニールアルコールから成ることにより、層間の強度も樹脂種類が層ごとに異なる場合に比べ膜強度が上がることから、耐水ハガレ性に優れた感熱記録材料となる。10%以下では膜強度不足よるハガレ現状が発生し、また、60%以上では感度低下の要因となる。
架橋剤を各層に添加しても問題ないが、液安定性の観点から、オーバーコート層のみに添加することが好ましい。
架橋剤が添加されていない場合は、耐水化が不充分な為に耐水ハガレ性が不充分となることから架橋剤の添加は本発明においては必須となる。
樹脂に対する本発明の架橋剤の添加量は樹脂の官能基の変性量・種類によって異なるが樹脂に100に対し0.1〜20%特に1%〜10%が望ましい。
4,4’−イソプロピリデンビスフェノール、4,4’−イソプロピリデンビス(o−メチルフェノール)、4,4’−セカンダリーブチリデンビスフェノール、4,4’−イソプロピリデンビス(2−ターシャリーブチルフェノール)、p−ニトロ安息香酸亜鉛、1,3,5−トリス(4−ターシャリーブチル−3−ヒドロキシ−2,6−ジメチルベンジル)イソシアヌル酸、2,2−(3,4’−ジヒドロキシジフェニル)プロパン、ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)スルフィド、4−{β−(p−メトキシフェノキシ)エトキシ}サリチル酸、1,7−ビス(4−ヒドロキシフェニルチオ−3,5−ジオキサヘプタン、1,5−ビス(4−ヒドロキシフェニルチオ)−5−オキサペンタン、フタル酸モノベンジルエステルモノカルシウム塩、4,4’−シクロヘキシリデンジフェノール、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−ターシャリ−ブチルフェノール)、4,4’−ブチリデンビス(6−ターシャリ−ブチル−2−メチル)フェノール、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−ターシャリ−ブチルフェニル)ブタン、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−シクロヘキシルフェニル)ブタン、4,4’−チオビス(6−ターシャリ−ブチル−2−メチル)フェノール、4,4’−ジフェノールスルホン、4−イソプロポキシ−4’−ヒドロキシジフェニルスルホン、4−ベンジロキシ−4’−ヒドロキシジフェニルスルホン、4,4’−ジフェノールスルホキシド、P−ヒドロキシ安息香酸イソプロピル、P−ヒドロキシ安息香酸ベンジル、プロトカテキユ酸ベンジル、没食子酸ステアリル、没食子酸ラウリル、没食子酸オクチル、1,3−ビス(4−ヒドロキシフェニルチオ)−プロパン、N,N’−ジフェニルチオ尿素、N,N’−ジ(m−クロロフェニル)チオ尿素、サリチルアニリド、ビス−(4−ヒドロキシフェニル)酢酸メチルエステル、ビス−(4−ヒドロキシフェニル)酢酸ベンジルエステル、1,3−ビス(4−ヒドロキシクミル)ベンゼン、1,4−ビス(4−ヒドロキシクミル)ベンゼン、2,4’−ジフェノールスルホン、2,2’−ジアリル−4,4’−ジフェノールスルホン、3,4−ジヒドロキシフェニル−4’−メチルジフェニルスルホン、1−アセチルオキシ−2−ナフトエ酸亜鉛、2−アセチルオキシ−1−ナフトエ酸亜鉛、2−アセチルオキシ−3−ナフトエ酸亜鉛、α,α−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−α−メチルトルエン、チオシアン酸亜鉛のアンチピリン錯体、4,4’−チオビス(2−メチルフェノール)等が挙げられる。
感度や保存性の点から特に4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルホン、2,4’−ジヒドロキシジフェニルスルホン、4−イソプロポキシ−4’−ヒドロキシジフェニルスルホンが好ましい。
本発明の感熱記録材料において、顕色剤は発色剤1部に対して1〜20部(重量部、以下同様)、好ましくは2〜10部である。顕色剤は単独で若しくは二種以上混合して適用することができ、発色剤についても同様に単独で若しくは二種以上混合して適用することができる。
ポリビニールアルコール、澱粉及びその誘導体、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、エチルセルロース等のセルロース誘導体、ポリアクリル酸ソーダ、ポリビニルピロリドン、アクリルアミド/アクリル酸エステル共重合体、アクリルアミド/アクリル酸エステル/メタクリル酸三元共重合体、スチレン/無水マレイン酸共重合体アルカリ塩、イソブチレン/無水マレイン酸共重合体アルカリ塩、ポリアクリルアミド、アルギン酸ソーダ、ゼラチン、カゼイン等の水溶性高分子の他、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸エステル、ポリブチルメタクリレート、エチレン/酢酸ビニル共重合体等のエマルジョンやスチレン/ブタジエン共重合体、スチレン/ブタジエン/アクリル系共重合体等のラテックス等。
例を挙げると、炭酸カルシウム、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、二酸化チタン、シリカ、水酸化アルミニウム、硫酸バリウム、タルク、カオリン、アルミナ、クレー等の無機顔料又は公知の有機顔料が挙げられるが特に限定されない。また、耐水はがれを考えると酸性顔料(水溶液中で酸性を示すもの)であるシリカ、カオリン、アルミナが好ましく特に発色濃度を考えるとシリカが好ましい。
液中での架橋反応を妨げる方法としては、液pHをややアルカリ性側に維持することが考えられる。これらの手段としては3級アミン等のアルカリ性物質を添加する等が考えられるが、添加物により感熱記録層が発色したり、オーバーコート層の本来の機能である耐薬品性を阻害したりする問題が発生する。また、アンモニア等の揮発性物質でpHを調整することで液安定性を改善し、乾燥後は添加物が蒸発することでオーバーコート層・バック層に添加物を残さない方法もあるが、完全には無くならない問題、作業上での安全面が低い問題、また、塗工液安定性においても経時で空気中の炭酸ガスと反応したり、アンモニアが揮発したりし、pHが次第に変化し効果がうすれるという問題がある。
メカニズムとしては以下の記載が推測される。すなわちオーバーコート層塗工液に利用された塩基性フィラーは全溶解することはないが一部微量に水溶解しpHをアルカリ側にする。完全に溶解するわけではないので、添加量に関わらずpHが行き過ぎることはなく、又空気中の炭酸ガスにより影響を受けてもその分溶解し塗工液のpHを一定にコントロールすることが可能である。しかも他(アンモニア等)の添加物を含まないので添加による他の悪影響が発生しない、すなわちフィラー本来の機能を保持し、かつ塗工液の安定性をはかれる特徴がある。
更に感熱記録層に酸性フィラーを使用することで、該記オーバーコート層を設けたときの耐水性のアップ及び耐水化までに要する期間の短縮が可能である。これは該記オーバーコート層を感熱記録層上に塗工した際、感熱記録層に含有した酸性フィラーの影響を受け耐水化反応が促進される為だと思われる。
ステアリン酸、ベヘン酸等の脂肪酸類、ステアリン酸アミド、パルチミン酸アミド等の脂肪酸アミド類、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸カルシウム、パルチミン酸亜鉛、ベヘン酸亜鉛等の脂肪酸金属塩類、p−ベンジルビフェニル、ターフェニル、トリフェニルメタン、p−ベンジルオキシ安息香酸ベンジル、β−ベンジルオキシナフタレン、β−ナフトエ酸フェニル、1−ヒドロキシ−2−ナフト酸フェニル、1−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸メチル、ジフェニルカーボネート、グレヤコールカーボネート、テレフタル酸ジベンジル、テレフタル酸ジメチル、1,4−ジメトキシナフタレン、1,4−ジエトキシナフタレン、1,4−ジベンジロキシナフタレン、1,2−ジフェノキシエタン、1,2−ビス(3−メチルフェノキシ)エタン、1,2−ビス(4−メチルフェノキシ)エタン、1,4−ジフェノキシ−2−ブテン、1,2−ビス(4−メトキシフェニルチオ)エタン、ジベンゾイルメタン、1,4−ジフェニルルチオブタン、1,4−ジフェニルチオ−2−ブテン、1,3−ビス(2−ビニルオキシエトキシ)ベンゼン、1,4−ビス(2−ビニルオキシエトキシ)ベンゼン、p−(2−ビニルオキシエトキシ)ビフェニル、p−アリールオキシビフェニル、p−プロパギルオキシビフェニル、ジベンゾイルオキシメタン、ジベンゾイルオキシプロパン、ジベンジルジスルフィド、1,1−ジフェニルエタノール、1,1−ジフェニルプロパノール、p−ベンジルオキシベンジルアルコール、1,3−フェノキシ−2−プロパノール、N−オクタデシルカルバモイル−p−メトキシカルボニルベンゼン、N−オクタデシルカルバモイルベンゼン、1,2−ビス(4−メトキシフェノキシ)プロパン、1,5−ビス(4−メトキシフェノキシ)−3−オキサペンタン、シュウ酸ジベンジル、シュウ酸ビス(4−メチルベンジル)等。
合成紙は例えばユポ・コーポレーションより販売されているユポのうち、TPG(半透明タイプ)、KPK(半透明タイプ)、WST(半透明タイプ)、SGG(不透明タイプ)、FPG(不透明タイプ)、FPH(不透明タイプ)、GFG(不透明タイプ)、WFP(不透明厚手タイプ)、WSF(不透明タイプ)、WCF(不透明タイプ)等のグレードのものがある。
下記の中間層形成液、感熱記録層形成液、オーバーコート層形成液
(I)中間層形成液の調整
(A液)
中空樹脂粒子(中空率・粒子径表1記載)の水分散液
(固形分濃度30%) 30部
スチレン/ブタジエン共重合ラテックス(固形分濃度47.5%) 20部
表1記載の樹脂(10%水溶液) 表1記載の添加量
水 50部
上記混合物を攪拌分散して、中間層形成液を調整した。
(II)感熱記録層形成液の調製
(B液)
3−ジブチルアミノ−6−メチル−N−7−アニリノフルオラン 20部
ポリビニールアルコールの10%水溶液 20部
水 60部
(C液)
4−イソプロポキシ−4’−ヒドロキシジフェニルスルホン 20部
ポリビニールアルコールの10%水溶液 25部
水 55部
(D液)
表1記載のフィラー 20部
メチルセルロースの5%水溶液 20部
水 60部
上記の混合物のそれぞれを磁性ボールミル中で2日間粉砕して(B液)、(C液)及び(D液)を調整した。
[感熱記録層形成液]
(B液) 15部
(C液) 45部
(D液) 45部
表1記載の樹脂(10%水溶液) 5部
上記混合物を攪拌して、感熱記録層形成液を調整した。
(E液)
表1記載のフィラー 20部
表1記載の樹脂(10%水溶液) 20部
表1記載の架橋剤(10%水溶液) 2部
水 60部
上記の混合物を磁性ボールミル中で2日間粉砕して(E液)を調整した。
次に、調製した各層の塗付液を支持体上に付着量が3.0g/m2になるように中間層、及びその上に染料付着量が0.45g/m2になるように感熱記録層を塗布・乾燥し、更にその上に樹脂(ポリビニールアルコール)付着量が1.6g/m2になるようにオーバーコート層を塗布・乾燥し(付着量はいずれも乾燥付着量である)、その後、スーパーキャレンダーにて表面処理し、本発明の感熱記録材料を得た。
評価方法は以下のとおりである。
(耐水性)
塗布後、40℃−80%の環境で24h及び48h保管し、サンプルを水に常温1hにて浸水後、取り出し、指にて50回擦り、状態を観察する。擦りを実施し、剥れた回数を評価する。ハガレが発生しない場合はハガレ無しと記載する。
(発色性評価)
感度倍率;キャレンダー済み品を松下電子部品(株)製薄膜ヘッドを用いて改造した(株)リコー社製感熱記録装置(印字実験装置)にて、ヘッド電力0.45W/ドット、1ライン記録時間20msec/L、走査密度8×385ドット/mm条件下で、1msec毎にパルス幅0.0〜0.7msecに可変させて印字し、印字濃度をマクベス濃度計RD−914にて測定し、濃度が1.0となるパルス幅を計算した。感度倍率は比較例1を基準として感度倍率=(測定したサンプルのパルス幅)/(比較例1のパルス幅)として計算した。値が大きいほど感度(熱応答性)が良好である。
白抜け;キャレンダー済み品を、スタンププリントを用い、200℃で3秒間密着加熱し、発色させ、目視にて白抜けを判定した。
○:白抜けなし
×:白抜けあり
(オーバーコート層の塗工液安定性)
塗工液を常温(22℃)にて72H放置し液性を観察する。
○:液の増粘がほとんどない。
△:増粘が起こる
×:流動性がなくなる。
Claims (6)
- 熱収縮性支持体の片面上に中間層、感熱記録層、オーバーコート層を積層してなる感熱記録材料において、該中間層が、中空率が60〜98%であり、その最大粒子径(D100)が5.0〜10.0μmである架橋構造を有する重合体からなる中空粒子とスチレン−ブタジエン共重合体と反応性カルボニル基を含むポリビニールアルコールからなり、且つ前記感熱記録層及びオーバーコート層に反応性カルボニル基を含むポリビニールアルコールを含み、該オーバーコート層に架橋剤としてヒドラジド化合物を含むことを特徴とする感熱記録材料。
- 前記中間層の反応性カルボニル基を含むポリビニールアルコールが、中空粒子に対し20%〜50%重量部であることを特徴とする請求項1に記載の感熱記録材料。
- 前記オーバーコート層が、塩基性フィラーを含有することを特徴とする請求項1又は2に記載の感熱記録材料。
- 前記塩基性フィラーが、水酸化アルミニウム又は炭酸カルシウムであることを特徴とする請求項3に記載の感熱記録材料。
- 前記感熱記録層が、酸性フィラーを含有することを特徴とする請求項3又は4に記載の感熱記録材料。
- 前記酸性フィラーが、シリカであることを特徴とする請求項5に記載の感熱記録材料。
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