JPS58110283A - 熱転写印刷のためのリボン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はリボン中の抵抗性加熱による非衝撃性。

熱印刷のだめのリボンに関する。インクは熱が発生され
た局所領域でリボンから紙へ転写されるっ局所加熱は例
えばリボンを点電極と広面積接触電極に接触させる事に
よって得る事が出来る。電圧パルスが印加されている間
点電極の近傍に於ける高い電流密度が強い局所加熱を生
じ、この熱がリボンからリボンと接触している紙もしく
は他の基板にインクを転写せしめる。

〔背景技術〕

本明細書で述べられる熱技法による印刷は米国特許第２
７１３８２２号、同第３７４４６１１号、及び同第４２
６９８９２号に開示されている如〈従来周知である。

種々の材料が抵抗性層の主たる構造材料として使用され
ている。例えば米国特許第４１０３０６６号はポリカー
ボネート樹脂に向けられ、米国特許第４２６９８９２号
はポリエステル樹脂及びウレタン樹脂に向けられている
。両者は所望の電気固有抵抗を与えるために樹脂中に分
散された導電性カーボン・ブラックを開示している。

成る熱印刷システムでは印刷中の熱でリボンが永久に変
化されるのを防止する事が求められている。特にリボン
が再使用されなければならない場合には、リボンはその
物理的特性を保持しなければならず、伸張によって著し
く変形されてはならないので耐熱性は重要である。ポリ
イミドはその耐熱性で知られており、米国特許第４２３
６８３（２） ４号及び第４２５３７７５号はポリイミドを使用した再
使用可能な／ステムを開示している。

これ等の特許の両方の原理は本願発明にとっては従来の
技法である。両者は本発明も適している熱印刷のだめの
再使用可能な素子に向けられている。米国特許第４２３
６８３４号は薄いアルミニウム層に層状にされたポリイ
ミド及びカーボンの抵抗性層を開示している。米国特許
第４２５３７７５号は例えば安定なポリイミドの商品名
であるキャブトン（Ｋａｐｔｏｎ）である高温度ポリマ
ー中に懸濁された４例えばグラファイトの導電性粒子よ
り成る耐熱性層を開示している。

本発明も同様に熱転写媒体の導電性層の樹脂材料として
ポリイミドを使用する。しかしながら本発明に従い、温
度安定性、すぐれた電気的固有抵抗のみならず、良好な
強き、グラファイトが充満される時にはすぐれた耐摩耗
性を与えるために熱硬化性ポリイミド及び熱０Ｔ塑性ポ
リイミドの混合物が使用される。

〔本発明の開示〕

本発明に従う熱転写媒体の抵抗性層は好ましい実施例で
はグラファイトである微細粒子の導電性材料を含む熱硬
ｒヒ性ポリイミド及び熱可塑性ポリイミドの混合物であ
る。同様に本発明の好捷しい実施例に於ては、混合され
たポリイミドの抵抗性層は実際の印刷システム中に於て
極めて重要である印刷領域の近くで加熱特性を与える２
酸ｆヒシリコンの極めて薄い層と成層される。

熱硬化性ポリイミドは高沸点有機溶媒系中で液体として
商業的に利用可能である。このポリイミドの有利な性質
は次の如くである。（１）熱可塑性ポリイミドと比較し
て金属及び顔料に対するすぐれた付着性を有する、（２
）熱可塑性ポリイミドと比較して良好な耐摩耗性を有す
る、（３）液体として利用可能である。熱硬化性ポリイ
ミドの欠点は次の通りである。（１）高沸点溶媒による
可溶性（２）熱可塑性ポリイミドと比較して電気的絶縁
性が良好でないこと及び（３）顔料が浮上する事（即ち
顔料分散体に対する（３） 良好な担体でないこと）。

熱可塑性ポリイミドは固体として市販されており、テト
ラヒドロフラン（ＴＨＦ　）及び多くの他の有機溶媒中
に容易に溶解可能である事が知られている。このポリイ
ミドの有利な性質は次の通りであるっ（１）処理溶媒の
選択範囲が広い、（２）熱硬化性ポリイミドと比較して
すぐれた電気抵抗、（３）顔料がすしになったり、不均
一になったりする事がない顔料分散体のためのすぐれた
結合剤である、（４）伸張可能な一貫性を示す、吸収性
が良好な溶媒である。熱可塑性ポリイミドの不利な性質
は次の通りである。（１）熱硬ｆヒ性ポリイミドと比較
して金属及び顔料に対する付着力が貧弱な事及び（２）
熱硬化性ポリイミドと比較して耐摩耗性が貧弱な事っ適
切な溶媒による２種のポリイミド及びグラファイトの如
き特定の導電性材料より成る充填物の混合物は室温で、
６０秒間にされった感じが固体となる。熱硬ｆヒ性樹脂
を硬化するためにその後高温で処理した後、熱印刷過程
での使用中に必要とされる物理的完全性及び劣化に対す
る極めて良好な（４） 耐性を有する熱リボンが形成される。この素子は強固で
耐摩耗性を有し、熱印刷に適した電気的固有抵抗を有す
る。

〔本発明を遂行するための最良モード〕本発明の好まし
い及び最良実施例は特にインク追加及び再使用に適した
規則正しい断面の４層体である。一番下の層は抵抗性層
として働く、微細粒子の導電性のグラファイトを有する
２種のポリイミドの混合物である。この抵抗性層は厚さ
がＯＤ　００７６２ｃｍである。次の層は２酸化ケイ素
の８０オングストロームの厚さの層である。２酸化ケイ
素の次の層は不銹（ステンレス）鋼の導電性支持層であ
る。この層の厚さは０．００１２７０αである。最後に
不銹鋼層上には抵抗性層の外側から印加される電流によ
って発生される熱に応答して流動可能になるインク層が
存在する。

本発明の主なる特徴は抵抗性層中に使用されるポリイミ
ド樹脂の混合物にある。印刷は抵抗性層が点電極と接触
する周知の技法によって行われる。

抵抗性層もしくは不銹鋼層が広面積の電極に接触する。

点電極はリボンからインクをリボンと接触する紙もしく
は他の基板に転写せしめる局所的熱を発生せしめるに十
分な電流で像の形をなして選択的に駆動される。リボン
は再度使用される様に意図されているので好ましい実施
例では特に重要である物理的強度を与える。不銹鋼は同
様に高度に導電性であるので、点接触電極から広面積電
極に至る低い電気抵抗の経路を与える。従って、電流に
よる主たる電気的熱の領域は点電極の近くに存在する熱
的リボン層として及びこれ等の目的のだめの鋼もしくは
他の金属の使用は本発明にとって重要ではない。好まし
い実施例の不銹鋼はクロム−ニッケル・オーステナイト
系不銹鋼である合金６０４である。

抵抗性層及び不銹鋼層に存在する２酸化ケイ素層は本願
にとって重要である。一般に２酸化ケイ素は電気的絶縁
体である。２酸化ケイ素の極めて薄い層は導電性を示す
が、しかし高抵抗性のものである。従って印刷中にリボ
ン中に発生される熱（７） の大部分は各点電極の供給電流に抵抗する２酸化ケイ素
中に発生するものと考えられる。この領域はインク層に
対する良好な熱伝導体である鋼と直接接しているつ インク層は通常のものであシ得るう次に２つの互換実施
例が説明される。

〔製造過程〕

〔抵抗性層の処法〕 熱硬化ポリイミド：以下説明される６つの処法中のこの
材料はＥ、　１．　ＤｕＰｏｎｔ　　ｄｅ　Ｎｅｍｏｕ
ｒｓＣｏ、の商標製品であるＤｕＰｏｎｔ　　ＰＩ　　
２５６０の成分である。これ藺４７チ重量のＮ−メチル
−２−ピロリジン（ＮＭ２Ｐ）及び約１６チ重量のキシ
レン中に溶解されたポリイミド３７±１．５％重量の固
体前駆物質の溶液として市販されている。

これは１．４３　ｇ　／　ｃ　ｃの濃度を有し、６３５
℃の温度で溶媒が失われた後、重合ｆヒする。最終生成
物は固くてどっしりしており、高温でも認められる程は
軟イヒしない。

（８） 熱可塑性ポリイミド：説明される６つの処法中のこの材
料はＣｉｂａ−Ｇｅｉｇｙ社の商標製品であるＸＵ　　
２１８である。これは成る溶媒を吸収（ｉｍｂｉｂａ）
した後、−貫して伸張可能になる希釈されていない固体
として市販されている。これは１．２　ｇ　／　ｃ　ｃ
の濃度を有し、完全に重合イヒされている。

グラファイト：この材料はＡｓｂｕｒｙ　　Ｇｒａｐｈ
ｉｔｅＭｉｌｌｓ社の商標製品であるＭｉｃｒｏ　　８
５０である。これは０．５０−０．６０ミクロンの平均
粒子直径を有する。本発明に従う代人的処法はグラファ
イトに対する従来のクリティカル顔料体積濃度（ｃｐｖ
ｃ）である４８番積チに若干近いレベルのグラファイト
を有する事が望ましい。

パルカンＸＣ７２：これはＣａｂｏｔ社の商標製゛　　
　品である導電性のファーネス・カーボン・ブラックで
ある。

ソテックスＮ　：　Ｍｏｒｔｏｎ−Ｎｏｒｗｉｃｈ　　
Ｐｒｏｄｕｃｔ社の子会社であるＭｏｒｔｏｎ　　Ｃｈ
ｅｍｉｃａ１社の商αν品である分散体と両立可能な極
性溶媒であるっテトラヒドロフラン（ＴＨＦ’）：他の
成分と両■可能で、従って希釈剤としての働きをする熱
可塑性ポリイミドに対する溶媒である。

〔好ましい処法〕

次の材料が指示された量、水ジャケットで冷却された高
速混合器中で５乃至１０分間、グラファイトを分散させ
るために攪拌されつつ混合された。

順序は重装でなく、完全溶液が容易に調製される。

しかしながら先ず熱可塑性ポリイミドがテトラヒドロフ
ラン中に溶解される事が好ましい。次いで他の成分が添
加される。１度混合されると、さらに混合する事は好ま
しくない。

この処法から得られる最終層の固有抵抗は１オーム−α
の程度である。

Ｕ２１Ｂ 熱可塑性ポリイミド　　　　４．２　　　１．２　　３
．５ＰＩ２５６０　　　　　　　３１．７　　　−　　
　−熱硬ｆヒ性ポリイミド 前駆物質　　　　　　　１１．５　　　１，４３　　８
．ＯＮ−メチル−２−ピロリドン　　１４７　　　　　
　　　　−キシレン　　　　　　　　　　５０　　−　
　−Ｍｉｃｒｏ８５０Ｇｒａｐｈｉｔｅ２２．９　　　
２−２　　１０４テトラヒドロンラン　　　　８０ 〔初期の処法１オームー錆〕 この処法は上述の好ましい処法に先行するものであり、
約１オーム−αの固有抵抗を有する層が形成される。こ
の特性は、上述の一般的型の熱リボンの動作範囲の低端
近くにあるものと信じられる。

示された量の材料が好ましい処法に対して説明された如
く攪拌しつつ混合されたつ Ｕ２１Ｂ 熱可塑性ポリイミド　　　　２．６　　　１．２　　２
．２ＰＩ　　２５６０　　　　　　　１５．９　　　　
　　　−熱硬（ヒ性ポリイミド 前駆物質　　　　　　　　５．９　　　　１．４３　　
４．ＩＮ−メチル−２−ピロリドン　　　Ｚ５　　　−
　　　　−キシレン　　　　　　　　　２．５　　　−
　　　−Ｍｉｃｒｏ　８５０　Ｇｒａｐｈｉｔｅ　　３
５．１　　　２，２　　１５．９パルカンＸＣ７２！ 導電性カーボン・ブラック　　　５．４　　　　１．８
　　、　３．０テトラヒドロフラン　　　　９０．Ｏ Ｎ−メチル−２−ピロリドン　　　　５０（ＰＩ　　２
５６０に追加された） 〔初期の処法１０オーム−α〕 この処法は上述の好ましい処法に先行するものであり、
約１０オーム−αの固有抵抗を有する層を形成するもの
である。この特性は上述の一般型の熱リボン中の動作範
囲の高い端近くにあるものと信じられるっ示された量の
材料が好ましい処法に対して説明された如く攪拌しつつ
混合されたっ成　分　　　　　　Ｐｂｗ　　密度　体積
Ｕ２１８ 熱可塑性ポリイミド　　　　８．４　　　１．２　　７
．ＤＰＩ２５６０　　　　　　　　４．８　　−　　　
−熱硬化性ポリイミド 前駆物質　　　　　　　　１．８　　１．４３　　−Ｎ
−メチル−２−ピロリドン　　　２．３　　　−　　　
　−キルン　　　　　　　　　０７　　−　　−８ＯＴ
ＥＸ　　Ｎ　　　　　　　　　Ｏ，３１，０００，３マ
イクロ　８５０　グラファイト　　２０．６　　　２．
２　　　９．４テトラヒドロフラン　　　１１１．０　
　−　　　−Ｎ−メチル−２−ピロリドン　　　　５．
０　　　−　　　　　−（ＰＩ　　２５６０に追加の） 〔不銹鋼〕 不銹鋼はり、００１２７０ｃｒｎの厚さのものが市販で
大量に得られる。これは入手時には清浄で平坦な表面を
有する。

（１３） 〔２酸ｆヒケイ素〕 不銹鋼は真空蒸着室中に導入された。不銹鋼の１つの広
い界面が被覆される様に提示された。標準の手順が従わ
れた。蒸着室が排気され、２酸化ケイ素は気体に蒸発す
る迄加熱され、次いで付着物が提示された鋼の界面上に
付着された。８０オングストロームの厚さが観測された
時に付着が終了された。蒸着室は蒸着されるべき材料が
電子ビームによって加熱される標準の市販の装置である
。

標準の関連する結晶モニタ装置が同時に被覆される。こ
れは所望の厚さに被覆される時に区別される信号を発生
する。この制御装置は特に精密であるとは考えられない
ので、８０オングストロームは寸法の程度をあられすも
のと理解すべきである。

〔抵抗層の応用〕

不銹鋼は２酸化シリコンの側が上になる様にして堅固な
高度に研摩された平坦な界面上に平坦にされた。上記の
好ましい処法が付着され、界面の（１４） まわりにつる巻き状に外部線がまかれた被覆用棒を移動
させる事によって所望の［］、０ＤＯ７６２ｔ：ｒｎの
乾燥時の厚さにされた（ドクター・プレイド法）。

この棒は堅固な不銹鋼より成り被覆の厚さは巻線のらせ
ん状うね間の間隔を通過する材料の関数である（使用さ
れるドクター・プレイド装置は０．００６４［１０Ｂ（
１）の湿潤厚さを与える市販のＲ，Ｄ。

Ｓ、　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　Ｃｏａｔｉｎｇ　Ｒｏｄ
、！、２８である）。この材料は主に高度に揮発性のＴ
ＨＦが失われる事によって約１分間に通常の室温条件で
固体化された。

被覆された一１″′ｉ！の鋼は次に被覆された側を上に
して菓子焼き用鉄板状の制御された加熱器上に置かれ、
先ず８０℃の温度で１５分間加熱された。

次に、同一のもしくは第２の菓子焼き用鉄板状加熱器上
で被覆された板は１２０℃で１５分間同様にして加熱さ
れた。次いで、熱が１６０℃で１５分間同様にして加え
られた。この時点で被覆はすべての分散媒が熱によって
駆逐されて、分散媒が存在しない様に思われる。次に熱
は１時間約１６８℃で同様にして加えられた。この加熱
はポリイミドの前駆物質をポリイミドに重合化する効果
を有する。

冷却後、鋼は２酸ｆヒケイ素の中間層に固着した、現時
点で仕上げられた抵抗性層を有する。

〔インク層処法〕

１つのインク層処法は溶解された液体として使用され、
他方は溶剤中の分散体として使用された。

室温においてインクは固体である。インクの処法は本発
明にとっては直接関係ない。しかしながら、以下説明さ
れるインク処決１は本発明にとって独自のものである。

次の２つの処法は説明される如く異なる特性を有し、一
般に等しく好ましいものである。なんとなれば本発明の
適切な実施例は種々の特性を有するインクを使用し得る
からである。両処決は含ま　　　　　゛れる熱リボンの
ためのインクのだめの下記の最小の規準を満足する。（
１）室温において固体（２）固体として常置（所与のイ
ンク追加システムでの使用に（１５） 依存して随意）（３）固体として均一である（４）再現
可能な融点を有する（一般に７０℃乃至１００℃である
（５）融点温度近くで低い粘度を急速に生ずる（一般に
１及び１０３ｃｐｓの範囲にある）（６）液体として均
一である（７）アプリケータを介して十分且つ急速に供
給され得る（インク添加及びインクの再追加条件並びに
アプリケータの型に依存してオプショナルである）（８
）薄膜として金属に均一に被覆する（約り、０００５０
８ｃｒｎ以上の厚さ）（９）印刷中金属もしくは他の基
板から解放される叫高い光学的密度を有する真黒い色を
有する（口）印刷文字として汚染防止を有する。

次の処法、インク処決１は上述の目的を達成する相互作
用的組合せとして作用する。この処法中でサクローズ・
アセテート・インブチレートは次の寄与を与える様に考
えられる。（１）温度と共に急峻な粘度の変化を与える
（２）加熱中安定性を与える（３）加熱中蒸発しない（
４）融点で、エチル・セルローズに対し高い溶剤作用を
示しインクの両立可能性及び機能を増強する（５）紙に
対して極めて高い光沢（１６） で良好な付着性を与える（６）低粘性インクに適してい
る（７）液体のステアリン酸と両立可能である（８）以
下説明されるインク処決２の型のインクよりも低イ融点
のインクを与える。又サクローズ・アセテート・インブ
チレートがない場合には金属基板の湿潤性を貧弱なもの
にする。

この処法中でエチル・セルローズは次の寄与を与えるも
のと考えられる。（１）カーボン・ブラックのだめの結
合剤としてのはたらきをし、汚染に対する抵抗性を改良
する（２）サクローズ・アセテート・イソブチレート及
びステアリン酸と両立可能であるこの両立可能性は独特
のものであシ、成るアプリケータからのインク付着及び
流れを直接改良する。エチル・セルローズが存在しない
場合にはインク粘性は十分高くなる。使用されるエチル
・セルローズはＨｅｒｃｕｌｅｓ　　Ｉｎｃｏｒｐｏｒ
ａｔｅｄＮ−１０である。Ｎは４７．５乃至４９０％の
エチルの内容を表示している。１０は８０：２０）ルエ
ン：エタノール中に５％濃度で溶解され、２５±０．１
℃で測定された時のセンチボーズ単位の粘度を示す。

ステアリン酸は次の寄与を与えるものと考えられる。（
１）インクの粘性を低下する（ステアリン酸単独はイン
クの融点で約１　ｃｐｓである）（２）低粘性インクに
修正可能である（３）サクローズ・アセテート・イソブ
チレート及びエチル・セルローズと両立可能である（４
）インクの融点を低下する。ステアリン酸がない場合に
は、より高い粘性が少し粘り気のあるインクを生ずる。

他の脂肪酸もしくはその誘導体、例えば、グリセロール
・モノステアレート及び脂肪酸アミドが代シに使用され
得る。

〔インク処決１〕 サクローズ・アセテート・　　９．３　　　１．１５　
　８．１イソブチレート エチル・セルローズ　　　　　１．２　　−１．１４　
　１．１（ヘラクルス社Ｎ−１０） カーボン・ブラック　　　　　１．３　　　１．８　　
　０．７ステアリン酸　　　　　　　　６、ＯＯ，８３
９７，２これ等のインク処決はバルク製造中もしくは繰
返しリボンを使用するのに適合されたプリンタ・ステー
ションで温い溶融体として付着されるのに十分適してい
る。

〔インク処決２〕 重量％ Ｖｅｒｓａｍｉｄ　　８７１ （Ｈｅｎｋｅ１社ポリアミド樹脂）１８フアーニス・カ
ーボン・ブラック　　　　　　　　２トリフエニル・ホ
スフェイト　　　　　　　　　　　５イソプロピル・ア
ルコール　　　　　　　　　　７８これは主に一回使用
の熱リボンのために本発明の前に開発されたインクのだ
めの代衣的処決である。この処決は液体として適用され
、強制されたホット空気乾燥によってイソプロピル・ア
ルコールが駆逐される（もしくはＶｅｒｓａｍｉｄ　　
９４０ポリイミド樹脂６０重量部がカーボン・ブラック
８゜９重量部に添加され、イソプロピル・アルコール（
１９） 中に分散された。アルコールは任意の被覆段階の前に放
逐され、すべての被覆は温い溶融体から形成される）。

本発明に従い、タイピング・ステーションにおいて再使
用可能リボンにインクを追加するのに使用される場合に
は、溶解されてから適用される。

インク追加可能装置がインク処決１に関連して説明され
た易流動性を必要とするので、この処決が使用され得る
。

代表的には、タイピング・ステーションにおいてインク
が追加されなければならない場合でも、転写層はバルク
製造中に形成される。層がインク処決１である時には、
これは温い溶融体として適用され、約０．０００５０８
Ｃｒｎの固体の厚さにドクター・ブレード処理され、冷
却される。層がインク処決２から形成される時には、分
散体として適用され、約０．０００５０８ｚの乾燥厚さ
を生ずる様にドクター・ブレード処理され、アルコール
が強制空気加熱によって駆逐される。

次いでバルク・リボンは使用されるプリンタに（２０） 心安とされる幅に切断される。リボンが一回使用されて
破棄される代表的な場合には、スプールに巻かれプリン
タに適合するカートリッジ中に収納される。本発明の好
ましい実施例はインク追加に十分適した強さ及び温度抵
抗を有し、主にインク追加を目的としている。本発明の
テープは鋼層の両端を接し、溶接させる事によってエン
ドレスバンドになる様に結合させ得る。バンドは代表的
な場合には一回使用の場合はど大きくないスプール中に
巻回され、印刷ステーションから離れたステーションに
おいて印刷中インクが追加されつつ、印刷ステーション
を横切って際限なく前後に引張られる。

〔リボンの使用〕

本発明に従い一回使用のリボンが通常使用される。印刷
中リボンが連続的に前進されつつある時に文字のパター
ンもしくは形状に従って電流が抵抗性層に印加される。

リボンは一回使用されると取換えられる。

インク追加リボンも同様にして印刷に使用されるが無限
に使用される。リボンが印刷ステーションを通過する時
、リボンの一部がインク追加ステー／ヨンを通過する。

インク追加はインクの温かい溶融体を使用し、次いでド
クター・ブレード処理によって原もしくは所望の厚さに
され、固体になる様に冷却される。少量のインクだけが
加熱され、インクの大部分はインク追加時に溶融される
迄固体として記憶される。インク処決は代入的にはリボ
ンに最初に加えられるものと同一である。

テストは好ましい実施例のリボンは熱印刷ヘッドと接触
して通常の如く移動する際にすぐれた耐暗耗性を有する
事を示した。

出願人インターナンヨプフいビジネス・マシーＺズ・コ
ーポレーション（２３） ４８７−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 熱的転写層並びに熱硬化性ポリイミド、熱可塑性ポリイ
   ミド及び電気的に有意量の導電性微粉細材料の完全混合
   物より成る抵抗性基板より成る非衝撃性熱転写印刷のだ
   めのリボン。