JPH0274392A - 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
表現か可能で、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はフ
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
が一般的であるため、階調表現を行うには複数ドツトを
一単位として、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積階調法によ
り疑似的に中間調を再現する手法がとられる。

〔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
が落ちてしまう。例えば６４階調で６画素／ｍｍ程度の
画質を得るためには、４８ドツ）　／ｒａｔｓ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／ｌｌ１ｆｌ＋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２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３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Ｖ７ｉ２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どこでも一定であるが、発熱素子１
の温度分布は放熱量の少ない中央の部分が若干高温にな
っている。第３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ｌ
ｌａ、　１２ａ　（印加時間は１１ａ＜　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２図に示すように
印加エネルギーのわずかの差で大きく異なってしまう。

すなわちＴｎ＋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量
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、記録画像の耐久性、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、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、色剤及びワックスからなるインクのまわりに
前記ワックスとの親和力が小さい融着防止層を設けて成
るインク粒子が支持体上に設けられている熱転写記録媒
体であり、これにより前記課題を解決するものである。

上記の構成の態様としてはインクを構成する色剤及びワ
ックスが（ａ）ワックス粒子の外側に色剤層が設けられ
ている構成 （ｂ）色剤を核としてその外側にワックス層が設けられ
ている構成 （Ｃ）ワックス中に色剤が分散又は溶解°している構成 等から成るものがあり、いずれもイン゛り成分が融着防
止層で被覆されているものである。第１図に上記（ａ）
の構成を有する本発明の熱転写記録媒体の模式断面図を
示す。すなわち支持体２１の表面に設けられたインク粒
子２２が内側から順番に透明ワックス２３９色剤２４．
透明ワックスとの親和力が小さい融着防止層２５の３層
で構成されているものである。

融着防止層は各々のインク粒子同士がくっつかないよう
な役割をし、透明ワックスとの親和力の小さいものであ
る。

航記（ａ）〜（Ｃ）等の構成においては以下に述べる作
用がある。

まずサーマルヘッド等の加熱によって支持体上に配置さ
れているインク粒子中のワックスが溶融し、この溶融ワ
ックスは色剤を溶解もしくは分散しワックス中に取り込
む。次にこの色剤入り溶融ワックスはプラテン−ヘッド
間の押圧によりさらに外側の融着防止層を突き破り被転
写媒体に転写される。このとき溶融インク粒子の隣接イ
ンク粒子が加熱されていなければ、外側に融着防止層が
構成されているため隣接インク粒子は溶融イク粒子に引
っ張られて転写することがなく、いわゆるきれの良い転
写が可能となる。このためいわゆる集中加熱型のサーマ
ルヘッドを使用したときの転写面積のばらつきが小さく
なり階調性が大幅に向上し、解像度に優れ、ワックス転
写のため普通紙記録が可能となるのである。又、記録に
必要なエネルギーはインク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フて
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。

上記の作用は前記（ａ）の構成であるワックス粒子の外
側に色剤層のある構成においては、サーマルヘッド等の
加熱により溶融したワックスがその中に色剤を溶解もし
くは分散しながらインク粒子外部へ侵出してくるため被
転写媒体への色剤転写が優れたものとなり、さらにイン
ク粒子作成も比較的容易なため好ましい。又前記（ｂ）
の構成である色剤を核としてその外側にワックス層を設
けた構成においては、サーマルヘッド等の加熱によりま
ずワックスが溶融し、色剤を溶解もしくは分散する一方
インク粒子外部へ侵出してくるが色剤がワックス全体に
広がる割合は加熱エネルギーにより変化するため中間調
の再現性により優れたものとなる。又その他眞記（Ｃ）
の構成であるワックス中に色剤がすでに分散又は溶解し
ているもの等においても本発明を充分に実施できるもの
である。

本発明に３いて融着防止層としては各々のインク粒子同
士がくっつかないような役割をし、透明ワックスとの親
和力の小さいものが適当であり、具体的にはフッ素シリ
コーン油、エポキシ変性シリコーン油、ジメチルシリコ
ーン油、アルキル変性シリコーン油、各種グリコール、
アルキルベンゼン、アルキルナフタレン、リン酸エステ
ル、シリコーン樹脂等を用いることができる。又融着防
止層の厚みとしてはインク成分（色剤及びワックス）と
の重量比で１　：　１０（１０〜１：！程度でよい。

一方インク粒子が加熱前に支持体からはがれ落ちてしま
わないように支持体とインク粒子との間に接着層を設け
たり、バインダーを用いてインク粒子を設けても良いが
、あまり厚くなると熱伝導が悪くなるため、なるべく薄
いことが望ましくインク粒子重量当り０．０１〜２０％
程度が良い。接着層としてはポリアミド樹脂やポリエス
テル樹脂等が適当であり、バインダーではポリビニルブ
チラール、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体が使用でき
る。

次に本発明に係る他の成分について説明する。

支持体としては紙、プラスチック、金属などのうち約２
００℃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、芳香族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１色剤層の塗工時の
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〜ｌＯμｍ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規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よい。

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０．１μ１以上３μｌ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
の充填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。さらにはスティッキング防止のために液状潤滑性
物質を支持体裏面上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
キレンゲルコール油等の合成油等がある。

熱転写記録されるインクは、インク粒子の形で支持体上
に構成されている。透明ワックスは熱溶融時に色剤を溶
解又は分散し得て、透明もしくは白色あるいは無色に近
いもので、常温で固体であるものであれば良く、ワック
スでなくても同様な特徴をもつものであれば良い。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
ツクスなどや、ワックス以外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、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリビニ
ルブチラールなどが適当である。

色剤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、各種染料又は顔
料を使うことができるため、記録画像の保存安定性に優
れ、かつランニングコストを安く抑えることもできる。

これらの要素から構成されるインク粒子の大きさは直径
０．１〜１００μｍ程度が好ましく、さらには１〜２０
μｍ程度がこのインク粒子の平均粒径どなるのがより好
ましい。又、粒径に分布をもたせてやると、小さい粒子
はど熱容量が小さく、速く溶は始めるため、中間調表現
がしやすくなる。粒径の分布としては標準偏差２０部程
度の正規分布でも数種類の粒径をもつ粒子の混合でもよ
いが、概ね小さい粒子と大きい粒子の粒径幅は平均粒径
上３０〜２００％程度で設定すればよい。

本発明に係るインク粒子を作成するには、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、首記（
ａ）の構成においてはワックス成分を水中で微粒子化し
た後、色剤を加えた後乾燥し融着防止層をスプレーコー
トする等である。前記（ｂ）においてはワックス及び融
着防止層ともにスプレーコートし行なうことができ、又
前記（Ｃ）等においてはワックス成分及び色剤ともにエ
マルジョン状にし乾燥した後、融着防止層をスプレーコ
ートすれば得ることができる等、インク成分が融着防止
層で覆われた構成を有するよう作成すればよい。尚粒径
の調整は、単に粒径の異なる粒子を所定の割合で混合す
ることによって、又、インク粒子作成時にミキサー等の
攪拌状態を調整することによって行なうことができる。

又得られたインク粒子は支持体上に接着層を設けその上
にふりかけてるか、バインダーを用いて塗料として塗工
し熱転写記録媒体とすればよい。

（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！ パラフィンワックス 界面活性剤 水 ５０部 １部 ４９部 計　　　　　　　　　　　１００部 １−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には粒
径５μｌ±３μ国のワックス粒子が分散していた。

混合液Ａに水溶性ブルー染料５部を加え攪拌したあと乾
燥させ微粒子を得た。この微粒子にフッ素シリコーン油
をスプレーコートしたものをインク粒子とした。

インクシートを作成するために厚さ６μｍのポリエチレ
ンテレフタレート（ＰＥＴ）を支持体とし、この上にポ
リエステル樹脂をトルエンを溶媒としてボールミルにて
８時間混合した溶液をバーコータで約１μｍ塗布し接着
層とした。この接着層が乾燥しないうちに上記作成した
インク粒子をふりかけた。接着層に接着されない余分な
インク粒子をはらい落とした後充分乾燥し、熱転写記録
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
ドで普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１Ｉｌｌｓ、　１．５１１ｓ
。

２ｍｓ、　２．５［＋１３．３ｍｓ、　３．５ｍｓ、　
４ｔｎｓ　　（印加電圧１２Ｖ）と変化させて記録を行
なうと、記録濃度は０．１０゜０．３０．０．５２．０
．７３．０．９０．１．０５．１．Ｊ９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 カルナバワックス　　　　５０部 界面活性剤　　　　　　　１部 水　　　　　　　　　　　　　　　　４９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Ｂを得た。この混合液Ｂには粒径
５μｍ±３μｍのワックス粒子が分散していた。混合液
Ｂにカーボンブラック１０部を加え攪拌したあと乾燥さ
せ微粒子を得た。この微粒子にジメチルシリコーン油を
スプレーコートしたものをインク粒子とした。このイン
ク粒子を使って実施例１と同様にして熱転写記録媒体を
得た。

この熱転写記録媒体を使って実施例１と同様な評価を行
なワたところ記録濃度０．１〜１．２０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 パラフィンワックス　　　５０部 油溶性青色染料　　　　　５部 界面活性剤　　　　　　　１部 水　　　　　　　　　　　　　　　　４４部計　　　　
　　　　　　　１００部 ト記処方の混合液を９０℃に加温しつつホモミキサーに
て攪拌混合して混合液Ｃを得た。この混合液Ｃには粒径
５μｍ±３μｍのワックス粒子が分散していた。混合液
Ｃを乾燥させ微粒子を得た。

この微粒子にフッ素シリコーン油をスプレーコートした
ものをインク粒子とした。このインク粒子を使って実施
例１と同様にして熱転写記録媒体を得た。この実施例で
はインク粒子の製造方法が簡易であるという利点がある
。

この熱転写記録媒体を使って実施例１と同様な評価を行
なったところ記録濃度０．１〜１．１５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４ パラフィンワックス　　　５０部 トルエン　　　　　　　　　５０部 計　　　　　　　　　　　１００部 上記組成のワックス溶液を常温で水溶性黒色染料（粒径
５μｍ±３μｍ）に噴霧し、その後乾燥させ色剤のまわ
りにワックス層がある構成の微粒子を得た。この微粒子
にフッ素シリコーン油をスプレーコートしたものをイン
ク粒子とした。このインク粒子を使って実施例１と同様
にして熱転写記録媒体を得た。この実施例ではサーマル
ヘッド等でインク粒子に加熱するエネルギーを変化させ
ることで色剤がワックス全体に広がる割合が変化するた
め、これによって記録濃度がかわるため、中間調の再現
性に優れるという利点がある。

この熱転写記録媒体を使って実施例１と同様な評価を行
なったところ記録濃度０．１−１．１７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 実施例３で得られた混合液Ｃを乾燥させ得られた微粒子
をインク粒子とした。このインク粒子を使って実施例１
と同様にして熱転写記録媒体を得た。

この熱転写記録媒体を使って実施例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にイ
ンク粒子同志の融着が起こり、加熱していないインク粒
子も転写してしまうことがあり、転写むらが発生し、中
間調を良好に再現することができなかった。

（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、色剤入りワックス粒子（インク）のまわりに
融着防止層を設けたインク粒子を用いることにより、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、普通紙記録が可能にな
る。

さらにインクの構成を適当に設定することにより、中間
調表現の再現性を向上させたり、又作成工程を簡単化す
ることが可能であり、さらにインク粒子の粒径分布を比
較的広く設定することで中間調表現をより優れたものと
することができる等、非常に有用なものである。

【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３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 インク粒子 ワックス 色剤 融着防止層 特許出願人　　キャノン株式会社

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）色剤及びワックスからなるインクのまわりに前記
   ワックスとの親和力が小さい融着防止層を設けて成るイ
   ンク粒子が支持体上に設けられていることを特徴とする
   熱転写記録媒体。
2. （２）前記インク粒子が、前記ワックスの粒子の外側に
   前記色剤の層を有し、その外側に前記融着防止層が設け
   た構成を有している請求項１記載の熱転写記録媒体。
3. （３）前記インク粒子が、前記色剤の外側に前記ワック
   スの層を有し、その外側に前記融着防止層を設けた構成
   を有している請求項１記載の熱転写記録媒体。
4. （４）前記インク粒子の粒径が均一でなく、ばらついて
   いる請求項１〜３に記載の熱転写記録媒体。