JPH0274391A - 熱転写記録媒体 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は熱転写記録における記録媒体に関し、特に階調
表現が可能で、普通紙にも印字でき、記録速度の速い熱
溶融性転写材料に関するものである。

〔従来の技術〕

従来から記録装置としてはインクジェット方式、電子写
真方式、熱転写方式等の多くの記録方式による装置が存
在する。これらの記録装置に要求される記録対象物は文
字から画像へ、モノクロからカラーへとより高度な方へ
移行している。この要求の最後にいきつく形体である高
画質なフルカラープリンターを実現するためには高解像
度とともに忠実な中間調表現が達成されなければならな
い。

この点に関し、上記従来方式においては原理上２値記録
か一般的であるため、階調表現を行うには複数ドツトを
一屯位として、その単位中のドツトのオン・オフの割合
によって中間調を表現するデイザ法等の面禎階調法によ
り疑似的に中間調を再現する手法がとられる。

〔本発明が解決しようとする課題〕

ところが、この方法を用いると多くの階調を表現するた
めには一単位に必要なドツト数が増えるので画素解像度
か落ちてしまう。例えば６４階調で６画素／　ｍ　ｍ程
度の画質を得るためには、４８ドツト／　ｍ　ｍ程度の
記録ヘッドの解像度が必要になる。サーマルプリンター
では、４８ドツト／ｍｍのサーマルヘッドが必要になる
が、このように高密度なサーマルヘッドは現在の技術で
は製造不可能である。たとえ、作ることができたとして
も、膨大な画素数になるサーマルヘッドを駆動するため
には駆動回路に非常に大規模なものを必要とし、現実的
でない。

すなわち２値記録で、高画質な階調記録を行うには限界
があり何らかの方法によって１ドツトの大きさを多階調
に表現する多値記録を行うことができれば、この問題を
解決することができる。

従来一般に利用されているサーマルヘッドを利用した熱
溶融転写による記録では印加エネルギーの変化による濃
度変化は第４図のようになり、印加エネルギーに対する
記録濃度の傾きが大きく、またばらつきも大きいため中
間の濃度を出すことは非常に困難であった。以下その理
由について説明する。第５図（ａ）に示すような従来の
サーマルヘッドでは、発熱素子１と電極２とが同一幅に
なるような形状になっているため発熱素子１に流れる電
流の分布はほぼとこても一定であるか、発熱素子１の温
度分布は放熱量の少ない中央の部分で若モ高温になって
いる。第５図（ｂ）のように電極２に印加するパルス電
圧の印加時間を変化させて発熱素子の温度分布を１１ａ
、１２ａ（印加時間はｌｌａ＜１２ａである）のように
変化させても、熱転写インクの溶融点Ｔｍより高い温度
領域か、そうでないかは第４図に示すように印加エネル
ギーのわずかの差で大きく題なってしまう。

すなわちＴｍに対応する印加エネルギーよりわずかに印
加エネルギーが小さければインクは全く溶融せず、逆に
Ｔｍに対応する印加エネルギーよりわずかに印加エネル
ギーが大きければ発熱素子に接するインクのほとんどが
溶融することになる。

このため従来技術による熱溶融転写方式では事実上２値
記録しかできなかった。

一方、上述の熱溶融転写方式とは別に熱昇華転写方式が
知られている。この昇華転写方式では熱エネルギーの１
４に応じて色素が転写される量が変化するため、階調性
を得るのに望ましい方式である。しかし、この方式では
昇華染料を記録媒体から昇華させることによって記録を
行なうため、必要な熱エネルギーが大きく高速化が困難
であり、記録画像の耐光性、定着性等の保存性に問題が
あり、普通紙に印字することが事実上無理な上、使用で
きる昇華染料が限られており消耗材コストが高い等の欠
点を有していた。

本発明の目的は上述の問題点を解決し、Ｗｉ調性、解像
度、高速記録性、記録画像の保存安定性に優れ、低ラン
ニングコストであり普通紙記録が可能な熱転写記録媒体
を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、支持体上に色材及びバインダーからなる色材
層か設けられており、該色材層上面又は内部に、非熱融
性剛体を包含し、かつ前記色材を熱溶融時に溶解もしく
は分散し得る透明なワックス粒子を配置すφことにより
、前記課題を解決するものである。

以下、本発明を図面により詳しく説明する。

第１図及び第２図は本発明の熱転写記録媒体の基本的構
成を示す模式図である。支持体２１上に色材層２２、及
びその中（第１図）もしくは表面（第２図）に非熱溶融
性剛体を包含する透明なワックス粒子２３が形成されて
いる構成となっている。すなわち、本発明におけるイン
ク層はバインダーと色材とから成る色材層と非熱溶融性
剛体を包含する透明なワックス粒子とからなる構成にな
っている。

上記の構造における基本的な転写記録機構は、サーマル
ヘッド等により支持体が加熱されインク層全体が加熱さ
れると色材層中の色材は透明ワックス粒子中に溶解もし
くは分散し、一方色材層中のバインダーは融点又は軟化
点が高いかもしくは非熱溶解性物質であるため、非熱溶
融性剛体を包含している透明ワックス粒子又はそのワッ
クス部のみが色材を吸着した状態で被転写媒体に転写さ
れるというものである。又該透明ワックス粒子は非熱溶
融性剛体を含有しているためそれ自体剛体であり転写時
に充分圧力がかかるため転写され易いものである。

非熱溶融性剛体を包含している透明ワックス粒子は、第
３図に示すようにいくつかの構成をとることができる。

すなわち、（Ａ）非熱溶融性剛体が多孔質性のもの、（
Ｂ）無孔質の粒子、（Ｃ）複数の微粒子が凝集状態にあ
るもの等であり、非熱溶融性剛体の外側を透明ワックス
が覆っている状態又透明ワックス中に分散している状態
のいずれでもよく、支持体上に形成された際にワックス
中に該剛体が含有されており粒子を形成しているもので
あればよい。又透明ワックス成分と非熱溶融性剛体との
重量比は１：１００〜１０：１程度が良い。透明ワック
ス粒子の大きさは直径０．１〜５０μｍ程度が好ましく
、さらには１〜２０μｍ程度の平均粒径となるものがよ
り好ましい。又非熱溶融性剛体の粒径は、目的とする前
記（Ａ）〜（Ｃ）等の形態に応じて所望の大きさとすれ
ばよい。

この非熱溶融性剛体を包含するワックス粒子（ワックス
粒子と称す）の塗布状態は第１図のように色材層の中に
ワックス粒子が混在されており、ワックス粒子の一部が
色材層の上に突き出ているか、第２図のように色材層の
表面上に全てのワックス粒子が存在するような形が好ま
しく、これらの構成においては、転写時の押圧が突き出
た部分で高くなるため転写され易くなる。しかし、ワッ
クス粒子は色材層中に埋没されていてもワックス部の融
点が、バインダー材料の融点よりも低ければ、転写を行
なうことができる。このような構成においては以下に述
べる作用により本発明の目的が達成し得る。

本発明の記録媒体においては、基本的には被転写媒体に
転写されるのはワックス粒子又はワックスである。色材
はサーマルヘッドの加熱によってワックス粒子に一定量
溶解もしくは分散し、加熱された部分の色材層すのワッ
クス粒子又はワックスが被転写媒体に転写される。この
ような構成をとると、例えば中間調の表現をしたいとき
にはサーマルヘッドに印加するエネルギーを変化させる
ことによって色材がワックス粒子に溶解又は分散する量
が変化するため、いわゆる濃度階調的な中間調再現がで
きるという大きな特徴がある。

又、加熱された部分のワックス粒子は剛体であるため転
写時にはこの部分だけに大きな力がかかり、まわりの色
材層中のバインダーとのきれが良好になり、階調性、解
像性に優れ、普通紙記録が可能となる。又、記録に必要
なエネルギーはワックス粒子中のワックスを熱溶融させ
るエネルギーが主であるため、昇華転写記録等と違って
エネルギーは少なくてすみ、それが高速記録性を生む要
因となっている。

本発明において透明ワックスは透明もしくは白色である
か無色に近いもので、常温では固体であり、７０℃程度
での熱溶融時には色材を溶解もしくは分散し得るもので
あれば良く、ワックスでなくても同様な特性を持つもの
であれば用いることができる。具体的にはエステルワッ
クス（カルナバワックス、モンタンワックス、合成エス
テルワックス）、酸化ワックス（パラフィンワックス、
マイクロクリスタリンワックスなどを酸化したもの）、
低分子ポリエチレンワックス、酸ワツクスなどのうち融
点が後述する色材層のバインダーの融点以下のものが適
当である。

透明ワックスに包含される非熱溶融性剛体はヘッドとプ
ラテンによりはさみこまれ押圧された状態で加熱されて
も熱転写記録媒体の色材層中においてその形状や体積が
ほとんど変化しないものである。

この非熱溶融性剛体は多孔質性のものが望ましいが、無
孔質の粒子や、細かい粒子がいくつか凝集したようなも
のであってもよい。具体的には、樹脂ではポリビニルア
ルコール、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエステ
ル、ポリカーボネイト、ポリエチレン、ポリアミド、ポ
リ塩化ビニリデン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポ
リビニルブチラールなどを多孔質性のものとしたもの又
は無孔質のものが好ましく、無機物質ではアルミニウム
、ケイ素、鉄等の金属類及び、アルミナ、酸化ケイ素、
酸化亜鉛、酸化チタン、酸化モリブデン等の金属酸化物
、及び鉱物、金属硫化物及び炭酸マグネシウム、炭酸カ
ルシウム、炭酸バリウム、硫酸マグネシウム、硫酸カル
シウム、硫酸バリウム等の無機塩等が適当である。

次に本発明に係る他の成分について説明する４支持体と
しては紙、プラスチック、金属などのうち約２００℃程
度の微小時間の加熱に対して軟化・変質しないものが適
当であり、その中でも、特にポリエチレンテレフタレー
ト、芳香旌ポリアミドフィルム等が好ましい。厚みは約
２〜２０μｍが望ましいが、色材層の塗二［時の塗りや
すさ、及び熱伝導性等から考えて、より好ましくは約３
〜１０μｍが適当である。サーマルヘッドの熱によりス
ティッキング等が想定されそうな場合には支持体の裏面
に背面処理として耐熱保護層を設けても良い。

耐熱保護層としてはシリコーン樹脂やエポキシ樹脂、ポ
リイミド樹脂、不飽和アルデヒド系樹脂、アクリレート
系樹脂等が好ましく、これ以外にも例えば特公昭５８−
１３３５９にあげられている成分により形成されていて
もよい。これらの膜厚は特に限定されたものではないが
、一般に０．１μｍ以−Ｆ３μｍ以下均一に塗れ、かつ
熱伝導性にも優れている。又、この保護層中に金属、無
機の微粒子状の充てん剤を混入することによって耐熱の
効果及び滑り性の効果が期待できる。この微粒子として
は非晶質シリカ、カーボンブラック、アルミナ、酸化チ
タン等が有用である。又、スティッキング防止のための
他の手段として液状潤滑性物質を支持体裏面に塗布する
ことも有用である。例えばフッ素シリコーン油、ジメチ
ルシリコーン油、各種変性シリコーン油（エポキシ変性
、アルキル変性等）、リン酸エステル、ポリアルキレン
ゲリコール油等の合成油等がある。

色材層を構成するバインダーはサーマルヘッドによって
インクシートを加熱したときに色材がバインダーごと被
転写媒体に７０℃程度の転写時の温度では転写されない
ように融点又は軟化点が高い物質若しくは非熱溶融性物
質が用いられる。この理由は、本発明では基本的には被
転写媒体に転写されるのは非熱溶融性剛体を包含する透
明なワックス粒子であり、色材はその透明ワックスに溶
解もしくは分散さ九ることによって被記録媒体に転写さ
れるという構成をとるためである。

具体的には、バインダーとしてはワックスや高分子化合
物が用いられ、ワックスでは、エステルワックス（カル
ナバワックス、モンタンワックス、合成エステルワック
ス）％酸化ワックス（パラフィンワックス、マイクロク
リスタリンワックスなどを酸化したもの）、低分子ポリ
エチレンワックス、酸ワツクスなどのうち融点が約７０
℃以上でワックスとしてはやや高い融点を有したものが
適当であり、高分子化合物としてはポリビニルアルコー
ル、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、ポ
リカーボネイト、ポリエチレン、ポリアミド、ポリ塩化
ビニリデン、塩化ビニル−酢酸ビニル片重合体、ポリビ
ニルブチラール、などの融点もしくは軟化点が約７０℃
以上のものが適当である。

色材としては透明ワックスに熱溶融時に溶解もしくは分
散するものであればどのようなものでもよく、いろいろ
な染料又は顔料を使うことができる。色材には顔料や各
種の染料が使えるため記録画像の保存安定性に優れ、ラ
ンニングコストを安くすることができる。

本発明に係る非熱溶融性剛体を包含する透明なワックス
粒子を作成するには、該剛体の微粒子化したものをワッ
クス成分と混合しエマルジョン状態とすること等により
、前記剛体の粒径、形状に応じてエマルジョン中の粒子
として第３図（ａ）〜（Ｃ）に示した構成を有するワッ
クス粒子を作成することができ、このものは支持体上に
塗工乾燥後も粒子が崩壊せず微粒子状のワックス粒子と
なる。

又熱転写記録媒体を作成する方法としては、通常知られ
ている作成手段を用いることができる。

すなわち、エマルジョン等の塗料としたバインダー及び
色材を主成分とする色材層材料にワックス粒子を混合し
た後支持体上に塗工乾燥するか、色材層材料とワックス
粒子を別々に支持体上に塗工乾燥することにより行なう
ことができる。尚色材層材料とワックス粒子を混合して
支持体上に塗工した場合でも、塗工後の乾燥によりワッ
クス粒子はインク層の表面に突き出た状態となる。

通常乾燥後の色材層とワックス粒子の重量割合は１：５
〜ｌＯ：１程度でよい。

（実施例） 以下実施例により本発明を説明する。尚、部は重量部で
ある。

実施例１ カルナバワックス　　　　　　　　４０部シリカ微粉末
（平均粒径２μｍ）　　２０部界面活性剤　　　　　　
　　　　　　１部水　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　３９部計　　　　　　　　　　　　　　　　　　
１００部上記処方の混合液を９０℃に加温しつつホモミ
キサーにて攪拌混合し、混合液Ａを得た。この混合液Ａ
にはシリカ微粉末を包含するワックス粒子が分散してお
り、その平均粒子径は約５μｍであった。混合ａＡにカ
ーボンブラック１０部、塩化ビニル−酢酸ビニルエマル
ジョン５０部を加え攪拌したものを塗工液とした。この
塗工液を支持体である厚さ６μｍのＰＥＴにアプリケー
ターで厚み７μｍとなるように塗布したあと乾燥し、熱
転写媒体を得た。

この熱転写記録媒体を６　ｄａｔ／ｍｍのサーマルヘッ
ドで許通紙に印字試験を行なったところ、きれいな転写
像が得られた。又、パルス幅を１ｍｓ、　　１．５ｗａ
ｓ、　２　ｍｓ、２．５ｍｓ、　３　ｍｓ、　３．５ｍ
ｓ、　４　ｍｓ　（印加電圧１２Ｖ）と変化さセルト記
録濃度ＧＬ０．１０．０．２Ｂ。

０．４９．０．６９．０．８５．０．９９．１．１０と
なり中間調が再現性良く記録することができた。

実施例２ パラフィンワックス　　　　　　　４０部アルミナ粒子
（平均粒径４μｍ）　２０部界面活性剤　　　　　　　
　　　　　１部計　　　　　　　　　　　　　　　　１
００部上記処方の混合液を８０℃に加温しつつホモミキ
サーにて攪拌混合し、混合液Ｂを得た。この混合液Ｂに
はアルミナ粒子を包含するワックス粒子が分散しており
、その平均粒子径は約６μｍであった。混合液Ｂに水溶
性ブルー染料を５部、塩化ビニル−酢酸ビニルエマルジ
ョン５０部を加え攪拌したものを塗工液とした。この塗
工液を支持体である厚さ６μｍのＰＥＴにアプリケータ
ーで厚み７μｍとなるように塗布したあと乾燥し、熱転
写媒体を得た。

この熱転写媒体で実施例１と同様な評価を行なったとこ
ろ、記録濃度０，１〜１．０まで再現性良く中間調の記
録をすることができた。

実施例３ （微粒子の形成） 塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体　１０部カルナバワッ
クス（融点８０℃）　　２５部酢酸エチル　　　　　　
　　　　　５０部トルエン　　　　　　　　　　　　　
１５部計　　　　　　　　　　　　　　　　　　１００
部上記処方の混合液を混合攪拌し、混合液Ｃを得た。混
合液Ｃに水９８部、界面活性剤２部を加え攪拌したもの
を塗ニーｉＤとした。

（着色剤、バインダーの形成） パラフィンワックス（融点１２０℃）８０部低分子量酸
化ポリエチレン　　　　１０部カーボンブラック　　　
　　　　　　１０部計　　　　　　　　　　　　　　　
　　　１００部上記処方の各成分を１３０℃に加温しつ
つサンドミルで６０分間混合することによりカーボンブ
ラックを分散させ塗工液Ｅとした。この塗工液Ｅを支持
体である厚さ６μｍのＰＥＴにホットメルトで厚さ３μ
ｍで色材層を塗布した。

次にこの色材層の上に塗工液りを厚み６μｍになるよう
にアプリケーターで塗布したあと乾燥し、熱転写媒体を
得た。

この熱転写媒体で実施例１と同様な評価を行なったとこ
ろ、記録濃度０．０８〜１．２０まで再現性良く中間調
の記録をすることができた。

比較例１ 実施例３の処方による塗工液Ｅを厚さ６μｍのＰＥＴに
ホットメルトで厚さ３μｍで塗布したものを熱転写記録
媒体とした。

この熱転写記録媒体で実施例１と同様な評価を行なった
ところ、印加エネルギーの大きい場合には良好な記録が
行なわれたが、印加エネルギーの小さい場合は転写にむ
らが生じてしまい中間調を再現することはできなかった
。

比較例２ 実施例３の処方による塗工液Ｅを厚さ６μｍのＰＥＴに
ホットメルトで厚さ３μｍで塗布した。

次にこの上に実施例３の処方による混合液Ｃを厚さ３μ
ｍになるようにアプリケーターで塗布したあと乾燥し、
熱転写媒体を得た。

この熱転写記録媒体で実施例１と同様な評価を行なった
ところ、印加エネルギーを大きくしてもさほど記録濃度
がトがらず（最大記録濃度０，６）、印加エネルギーの
小さい場合は転写にややむらが生じてしまい良好な中間
調再現をすることはできなかった。これはワックス成分
、非熱溶融性剛体成分は含有されているがそれらが粒子
を形成していないためである。

比較例３ カルナバワックス　　　　　　　　５０部界面活性剤　
　　　　　　　　　　　１部水　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　４９部計　　　　　　　　　　　　　
　　　　　１００部１記処方の混合液を９０°に加湿し
つつホモミキサーにて攪拌混合し、混合液Ｆを得た。こ
の混合液Ｆにはワックス粒子が分散しており、その平均
粒子径は約５μｍであった。混合液Ｆにカーボンブラッ
ク１０部、塩化ビニル−酢酸ビニルエマルジョン５０部
を加え攪拌したものを塗工液Ｇとした。この塗工液Ｇを
厚さ６μｍのＰＥＴにアプリケーターで厚み７μｍとな
るように塗布したあと乾燥し、熱転写媒体を得た。

この熱転写記録媒体で実施例１と同様な試験を行なった
ところ、印加エネルギーの大きい場合には良好な記録が
行なわれたが、印加エネルギーの小さい場合に、ワック
ス粒子の転写不良からおこる記録濃度むらが生じてしま
い、中間調を良好に再現することができなかった。これ
は、ワックス粒子が非熱溶融性剛体を包含した形で形成
されていないためである。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明の熱転写記録媒
体によれば、色材層上面に非熱溶融性剛体を包含する透
明なワックス粒子を設けることにより、階調性、解像度
、高速記録性、記録画像の保存安定性に優れ、低ランニ
ングコストであり算通紙記録が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の熱転写記録媒体の一構成を示す模式断
面図、 第２図は本発明の熱転写記録媒体の他の構成を示す模式
断面図、 第３図は本発明の熱転写記録媒体の構成要素である非熱
溶融性剛体を包含するワックス粒子の構成を示す模式断
面図、 第４図は従来技術によるサーマルヘッドの印加エネルギ
ーと記録濃度との関係を示す図、第５図は従来技術によ
るサーマルヘッドの発熱素子における温度分布を示す図
であり、（ａ）はサーマルヘッドの構成を示す図、（ｂ
）は位置による温度変化を示す図である。 １　発熱素子 ２　電極 ３　電流の流れ方 １１ａ、１２ａ　　発熱素子の温度分布２１　支持体 ２２　色材層 ２３　ワックス粒子 ３１　非熱溶融性剛体 ワックス

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）支持体上に色材及びバインダーからなる色材層が
   設けられており、該色材層上面又は内部に、非熱溶融性
   剛体を包含し、かつ前記色材を熱溶融時に溶解もしくは
   分散し得る透明なワックス粒子が配置されていることを
   特徴とする熱転写記録媒体。
2. （２）前記ワックス粒子の一部又は全体が前記色材層表
   面から突き出るように配置されている請求項１記載の熱
   転写記録媒体。
3. （３）前記バインダー材料の融点が、前記ワックス粒子
   のワックスの融点よりも高くなるように構成されている
   請求項１記載の熱転写記録媒体。
4. （４）前記非熱溶融性剛体が、多孔質体で構成されてい
   る請求項１記載の熱転写記録媒体。
5. （５）前記非熱溶融性剛体が、複数の微粒子が凝集する
   ことによって構成されている請求項１記載の熱転写記録
   媒体。
6. （６）前記非熱溶融性剛体が、一個の微粒子である請求
   項１記載の熱転写記録媒体。