JPH082687B2 - 光照射熱変換シート - Google Patents

光照射熱変換シート

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JPH082687B2
JPH082687B2 JP1200548A JP20054889A JPH082687B2 JP H082687 B2 JPH082687 B2 JP H082687B2 JP 1200548 A JP1200548 A JP 1200548A JP 20054889 A JP20054889 A JP 20054889A JP H082687 B2 JPH082687 B2 JP H082687B2
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共章 永井
浩 福井
美幸 横山
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  • Thermal Transfer Or Thermal Recording In General (AREA)
  • Ink Jet Recording Methods And Recording Media Thereof (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は直接加熱手段を用いることなく、近赤外光を
含む光を照射することにより、シート面およびシート自
体を瞬時に加熱可能な機能性シートに関するものであ
る。
[従来の技術] 情報を記録する手段として、印刷、複写およびインク
ジェット記録において多くの場合、インクやトナー等を
安定化、定着又は固着させるために種々の手法がとられ
ている。
印刷の場合はドライヤーで加熱乾燥させたり、インク
中に乾燥性を高める材料や自然に乾燥に向いている樹
脂、揮発しやすい溶剤等を使用することで定着性を高め
ている。
複写機またはレーザープリンターなどにおいては、工
程中、トナー画像のトナーを溶融し、記録紙に固着させ
ることが必要であり、その方法として熱圧定着、オーブ
ン定着、圧力定着、光定着が知られている。一般には熱
圧定着が多く利用されている。光定着は、トナー自体の
光吸収性を利用するものでベースシートは全く関係がな
く、カラー印字の場合光吸収性を高めるため、トナー粒
子中に近赤外吸収性を組み込む方法がとられている(特
開昭63−161460号公報)。
このように安定した画像を得るために、工程中、乾
燥、加熱等の手段をなんらかの形で利用している。
熱を特に加えない場合は、インクジェット記録や新聞
印刷のように吸収性あるいは吸油性の高いインク受理層
を設けることによって安定化を計ったり、印刷後に時間
をかけて自然に印刷部分を安定化する方法があるが、こ
の場合上記受理層に特別な塗工層が必要でコスト的に不
利になったり、安定化するまで時間がかかるという問題
があった。
これまで近赤外吸収色素を利用して光をヒートモード
で利用する考えは光ディスク、光カード等の記録体にお
いてすでに公知である。これらの場合、ピット形成によ
る反射量の変化を利用することが主要な目的であり、SN
比や、半導体レーザー等の書き込み、読み出しの関係
上、光学的な精密さが必要であり、又、非常に薄い膜層
が要求され、高度の技術と高価な設備が必要であった。
[発明が解決しようとする課題] ベースシートに光を照射することによって瞬時に100
℃以上の高温に加熱することができれば上記の安定化、
定着等において今までのインク、トナーを使用した場合
でも、短い時間で安定化もしくは定着が行な得る可能性
があるが、そのような機能性ベースシートは開発されて
いなかった。
そこで本発明は、着色が少なくかつ光照射によって瞬
時に発熱可能なベースシートの提供を課題とした。
[課題を解決するための手段] 上記課題は、0.7〜2.5μの近赤外線領域に最大吸収波
長を有する近赤外吸収剤を支持体に、あるいは支持体上
に設けた塗工層中に含有せしめ、0.7〜2.5μの波長を含
む光を吸収して熱に変換放出することを特徴とする光照
射熱変換シートとすることにより解決された。
特に近赤外吸収剤として、微粒化された黒鉛、硫化
銅、硫化鉛、黒色チタンおよび四酸化三鉄から選択され
た溶剤に溶解しない分散性近赤外吸収剤あるいは水溶性
近赤外吸収剤を使用すると効果的であり、又、分散性近
赤外吸収剤と溶剤溶解性近赤外吸収剤を重量比で10:90
〜90:10の比率で使用すると更に効果的であり、又、填
料として中空ピグメントを含有した塗工層を支持体上に
設けることによって一層効果的な光照射熱変換シートが
得られる。
この機能シート上に色調コントロール層を設けること
によってさらに外観のすぐれた光照射熱変換シートが可
能になる。
本発明で使用する近赤外吸収剤としては次の材料が例
示できる。
分散性吸収剤としては、人造黒鉛、鱗状黒鉛、鱗片黒
鉛、土状黒鉛等の天然黒鉛が使用できる。又、その他に
硫化銅、硫化鉛、黒色チタンが好適であるが、いづれも
平均粒径を3μ以下に微粒化したものが望ましい。微粒
化方法は乾式、湿式どちらでもよく、湿式の場合、アト
ライターやサンドグラインダーが使用できる。
溶解性近赤外吸収剤としては、水、アルコール、トル
エン等の塗料の塗液に使用する通常の溶媒に溶解する有
機系の近外吸収剤である。下記に示すものが例示でき
る。
1.ポリメチン系色素(シアニン色素) 2.アズレニウム系色素 3.ピリリウム、チオピリリウム系色素 4.スクワリリウム系色素 5.クロコニウム系色素 6.チオールニッケル錯体塩素色素 7.メルカプトフェノール、メルカプトナフトール錯体系
色素 8.トリアリルメタン系色素 9.インモニウム、ジインモニウム系色素 10.アントラキノン系色素 11.金属錯塩系色素 12.水溶性シアニン色素 また、日本感光色素研究所製の次の色素も使用でき
る。
NDL−101,NDL−102,NDL−112,NK−5,NK−78,NK−123,NK
−124,NK−125,NK−126,NK−136,NK−138,NK−186,NK−
427,NK−529,NK−747,NK−1144,NK−1150,NK−1456,NK
−1511,NK−1590,NK−1666,NK−1747,NK−1887,NK−196
7,NK−2014,NK−2204,NK−2268,NK−2409,NK−2421,NK
−2627,NK−2674,NK−2929,NK−3027,NKX−113,NKX−11
4 ICI社製の次の近赤外吸収剤も使用できる。
S101756,S116510,S116510/2,S109186,S109564,S10956
4/2 日本火薬(株)製の次に近赤外吸収剤も使用できる。
CY−2,CY−4,CY−9,CY−20,IR−750,IR−720,IRG−002,
IRG−003,IRG022,IRG−023 これらの近赤外線吸収剤の添加量はシートの白色度を
下げないためにはできるだけ少ない方が望ましいが、そ
れでも発熱温度を100℃以上にするためには一般的に支
持体重量あるいは支持体上に設けた塗工層重量の1.5%
以上が必要で、地肌のバランスから1〜10%が望ましく
1.5〜4%の添加量が最も望ましい。
本発明では上記した水、アルコールおよび有機溶媒に
不溶性である微粒化された分散性近赤外吸収剤と溶解性
近赤外吸収剤とを個別に積層することによっても発揮で
き、又両者を同一層中に併用することによって最大限そ
の効果を高めることを見い出した。
又、この両者の比率をコントロールすることによって
着色した分散性近赤外吸収剤が添加されているかどうか
気づかない程度まで外観のすぐれたシートが得られ、か
つ光照射によって100℃以上の発熱状態が得られること
は実に予想外の現象である。
支持体上に設ける塗工層で使用する充填剤としては通
常の紙加工の分野で用いられる無機有機の充填剤がすべ
て使用可能で、これには例えばクレー、タルク、シリ
カ、炭酸マグネシウム、アルミナ、水酸化アルミニウ
ム、水酸化マグネシウム、硫酸バリウム、カオリン、酸
化チタン、酸化亜鉛、炭酸カルシウム、酸化アルミニウ
ム、尿素、ホルマリン樹脂、ポリスチレン、フェノール
樹脂等の微粒子が挙げられる。
さらに、保存性を高める目的で高分子物質等のオーバ
ーコート層を支持体上にあるいは塗工層上あるいはセン
サーとして積層した感熱層上に設けることもできる。
又、有機系のプラスチックピグメントフィラーも使用
でき、特に下記の中空プラスチックピグメントが最も好
適である。
ポリアクリル−スチレン 中空ピグメント ポリスチレン 〃 ポリアクリル 〃 光照射によって発熱しているかどうかの確認は、フェ
ノール性の有機顕色剤とロイロ系無色染料からなる感熱
材料を積層することによって感熱発色層を加熱センサー
として利用して行うことができる。この方法はきわめて
短時間の光照射による発熱現象を正確に測定するのに最
適な方法であることが確かめられた。又、この方法を採
用することによって、光照射によって最も優れた発熱シ
ートはどのような型が望ましいか、又、その上、本発明
において光照射によって瞬時に加熱される度合を定量的
にも把握することが可能となった。
本発明において使用できるベースシートとしては、上
質紙、色上質紙、合成紙、ラミネート紙、プラスチック
シート、填料ねり込みプラスチックフィルム、填料コー
ティングしたプラスチックシート、プラスチックカー
ド、アラミド紙等が例示できるが、これに限定されるも
のではない。
上記の支持体に近赤外吸収材料を内添または塗布する
ことによって、あるいは又、支持体上に設けた塗工層中
に含有せしめて発熱シートが得られるが、発熱性を有効
に利用するにはベースシートが耐熱性が高い程好まし
い。特に上質紙は耐熱性も高く、印刷、複写等に大量に
利用されているシートであるので、本発明の目的に最も
適したシート材料である。又、支持体として透明なプラ
スチックフィルム等の紙や光透過性支持体を使用する
と、裏面からの光照射によって近赤外吸収層境界面を発
熱させることが可能となり、この方式をハードシステム
に組み込む上で自由度があり有利である。
近赤外線吸収剤は、そのままあるいは填料やバインダ
ーとともにスラリー化したものを塗布、印刷、含浸する
ことによって、支持体に積層、又は支持体中に組み込む
ことができる。
本発明で使用するバインダーとしては、重合度が200
〜1900の完全ケン化ポリビニルアルコール、部分ケン化
ポリビニルアルコール、カルボキシ変性ポリビニルアル
コール、アマイド変性ポリビニルアルコール、スルホン
酸変性ポリビニルアルコール、ブチラール変性ポリビニ
ルアルコール、その他の変性ポリビニルアルコール、ヒ
ドロキシエチルセルロース、スチレン−無水マレイン酸
共重合体、スチレンブタジエン共重合体並びにエチルセ
ルロース、アセチルセルロースのようなセルロース誘導
体、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリアクリルア
ミド、ポリアクリル酸エステル、ポリビニルブチラール
ポリスチロールおよびそれらの共重合体、ポリアミド樹
脂、シリコン樹脂、石油樹脂、テルペン樹脂、ケトン樹
脂、クマロン樹脂を例示することができる。これらの高
分子物質は水、アルコール、ケトン、エステル、炭化水
素等の溶剤に活かして使用するほか、水または他の媒体
中に乳化又はペースト状に分散した状態で使用し、要求
品質に応じて併用することも出来る。
本発明の光照射熱変換シートの有利な利用法として
は、本発明の発熱シート上に感熱層やサーモクロミック
材料を積層することによって光で記録可能な情報記録体
とすることである。この場合、発色材料が溶融するに足
る熱が必要であるが、発熱温度は近赤外吸収材料の種類
と白色填料との配合比率、光源の種類、光エネルギーお
よび照射時間等を調節することによって、ある程度任意
に調整できる。
近赤外吸収性については、0.7〜2.5μmの近赤外領域
全域にわたり、30%以上であることが望ましく、特に40
〜60%が好ましく、45〜55%が最適である。これらの吸
収性は近赤外吸収剤の使用量や積層の方法によってもコ
ントロールできる。特に近赤外吸収剤を支持体に含浸、
塗布した上に白色系の填料層を適量オーバーコートする
ことによって可能となる。
光照射に必要な光源としては、半導体レーザー、赤外
線ランプ、ストロボフラッシュランプ、ハロゲンランプ
等、0.7〜2.5μmの近赤外線を含む光源であれば、使用
可能で使用目的に合せて選ぶことができる。
本発明の光照射変換シートに使用する、分散性近赤外
吸収剤、溶解性近赤外吸収剤、中空ピグメントバインダ
ーのコーティング層の配合比率は、中空ピグメント100
部に対して近赤外吸収剤1〜3部、バインダー10〜20部
の範囲である。
分散性近赤外吸収剤と溶解性近赤外吸収剤の配合比率
は、重量比で10:90〜90:10の範囲である。
[作用] 上記の如く、分散性近外吸収剤と溶解性近赤外吸収剤
を単独であるいは併用して使用することによって、0.7
〜2.5μmの近赤外領域の全領域にわたってほぼ一様に
近赤外光を吸収し、熱変換して発熱するシートが得られ
る。その作用機構は明らかではなく、本発明に使用する
黒鉛、硫化銅等の微粒化された分散性近赤外吸収剤を適
量使用することによって優れた発熱性が得られ、更に溶
解性の近赤外吸収剤を併用することによってさらに発熱
効果は高められる。
これらの発熱現象は感熱発色層を本発明の熱変換シー
ト上に積層し、感熱発色層を発熱状態のセンサーとする
ことにより高められる。
[実施例] 次に本発明の実施例を記載する。実施例中の部は重量
部である。
[実施例1〜10] 表1に示す分散性近赤外吸収剤をそれぞれ下記(A)
液の処方で平均粒径3μ以下になるまでアトライターで
湿式摩砕し、別に表−1に示す溶解性近赤外吸収剤溶液
を下記(B)液の処方で作成する。
(A)液 表1の分散性近赤外吸収剤 20部 10%ポリビニルアルコール水溶液 50部 水 30部 計 100部 (B)液 表1の溶解近赤外吸収剤 10部 水 90部 計 100部 中空ピグメントスラリー(ローペイクOP−84T固型分4
2.5%ロール&ハース社製)235.3部、又は焼成クレー40
%スラリー250部、10%ポリビニルアルコール水溶液150
部、水73.2部の混合液に、(A)液および(B)液を表
1に示す添加量、配合比になるように混合し、塗液を得
る。この塗液を坪量60 /m2の上質紙上にメイヤーバー
を用いて塗布量が5 /m2になるように塗布乾燥して光
照射熱変換シートを得る。
次に光照射による発熱状態を知るために下記に示すよ
うな配合処方の感熱層を積層した。
(C)液(染料分散液) 3−ジエチルアミノ−6−メチル−(パラ−クロロアニ
リノ)フルオラン 2.0部 10%ポリビニルアルコール水溶液 3.4部 水 1.9部 (D)液(顕色剤分散液) ビスフェノールA 6 部 P−ベンジルビフェニル 4 部 10%ポリビニルアルコール水溶液 12.5部 水 2.5部 (C),(D)液をそれぞれ別々にテスト用サンドグ
ラインダーで1時間粉砕分散後、C液6.67部、D液25部
とローペイクOP−48T(ローム&ハース社製中空ピグメ
ント)の42.5%分散液11.76部を混合してセンサー塗料
とした。
上記塗液を熱変換シートに塗布量3g/m2になるように
塗布乾燥し、カメラ用ストロボフラッシュauto433D(サ
ンパック社製)の発光窓を5%に絞り込み発色層面に照
射した。この感熱発色層は100℃以上の温度でないと十
分発色せず、発色濃度が高い程発熱温度が高いことを示
す。
[実施例11] 実施例4の熱変換シート上に中空ピグメントスラリー
からなる下記配合の塗液(E)を塗布量3.0g/m2塗布、
乾燥し、熱変換シートを得る。
(E)液 中空ピグメント 211.8部 10%ポリビニルアルコール水溶液 100 部 水 22 部 このシート上に、更にセンサーとして実施4と同様に
感熱層に積層して光照射テストを行なった。
比較例1 近赤外吸収剤の分散液(A)、溶解液(B)を除いて
焼成クレー40%スラリ250部、0%ポリビニルアルコー
ル150部、水73.2部を混合した塗液を、実施例1と同様
にして塗布、乾燥してシートを得る。
次にこのシート上に実施例と同じように感熱層を積層
して、実施例と同様に光照射テストし、発色試験を行
い、加熱されたかどうかを判断する。
比較例2 比較例1のセンター層填料である焼成クレーの変りに
中空ピグメントを使用した。
光照射試験の結果は表−1に示した。
表1に示すように、実施例では光照射によって発熱層
が発色して100℃以上に達する発熱が得られているのに
対して、比較例では全く発色せず、照射された光は熱変
換されていないことがわかる。
尚、発色濃度は、光照射によって得られた画像濃度を
マクベス濃度計で測定した。
又、地色は発色していない白紙部分をマクベス濃度計
で測定した。
「発明の効果」 以上説明したように、0.7〜2.5μの近赤外領域に最大
吸収波長を有する近赤外吸収剤を支持体に塗布又はコー
ティング層、あるいは支持体上に設けた塗工層中に適量
添加して使用することによって、広域の近赤外線をほぼ
一様に吸収し、0.7〜2.5μの波長を有する種々の光源を
使用することによって、次のような効果が得られる。
1.光照射によって発熱状態になるので非加熱から加熱さ
れるまでの応答時間が早く、クイック加熱が可能であ
る。
2.加熱時間を短くすることができるので熱によって変
形、変質し易いものでも変形、変質をさけ、かつ加熱処
理可能である。
3.光照射的に必要なスペースがあれば現状の設備に組み
込むことが比較的容易である。
4.特殊なインクやトナー等の材料を改良せずに、定着、
安定化の速度を上げることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C08K 3/10 3/22 3/30 G03G 7/00 M (72)発明者 横山 美幸 東京都北区王子5丁目21番1号 十條製紙 株式会社中央研究所内 (72)発明者 関根 昭夫 東京都北区王子5丁目21番1号 十條製紙 株式会社中央研究所内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】0.7〜2.5μの近赤外領域に最大吸収波長を
    有する近赤外吸収剤を支持体に、あるいは支持体上に設
    けた塗工層中に含有せしめ、0.7〜2.5μの波長を含む光
    を吸収して熱に変換放出することを特徴とする光照射熱
    交換シート。
  2. 【請求項2】近赤外吸収剤が微粒化された黒鉛、硫化
    銅、硫化鉛、黒色チタン、及び四酸化三鉄の少なくとも
    1つから選ばれたものであることを特徴とする請求項1
    記載の光照射熱交換シート。
  3. 【請求項3】近赤外吸収剤が水溶解性近赤外吸収剤であ
    ることを特徴とする請求項1記載の光照射熱交換シー
    ト。
  4. 【請求項4】近赤外吸収剤が溶剤溶解性近赤外吸収剤と
    分散性近赤外吸収剤とからなり、溶剤解性近赤外吸収剤
    と分散性近赤外吸収剤の併用比率が10:90〜90:10である
    ことを特徴とする請求項1記載の光照射熱交換シート。
  5. 【請求項5】第1項記載の塗工層が有機中空球体状のプ
    ラスチックピグメントを含有することを特徴とする請求
    項1、2、3又は4記載の光照射熱変換シート。
  6. 【請求項6】第1項記載の近赤外吸収剤を含有する支持
    体あるいは支持体上に設けた塗工層に有機又は無機の顔
    料とバインダーからなる層を積層することを特徴とする
    請求項1、2、3、4又は5記載の光照射熱変換シー
    ト。
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