JPH033596B2 - - Google Patents

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、熱印刷のた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。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つて得る事が出来る。
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〕 本明細書で伸べられる熱技法による印刷は米国
特許第2713822号、同第3744611号、及び同第
4269892号に開示されている如く従来周知である。 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・ブラツクを開示している。 或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、伸張によつ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4236834号及
び第4253775号はポリイミドを使用した再使用可
能なシ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つて
は従来の技法である。両者は本発明も適している
熱印刷のための再使用可能な素子に向けられてい
る。米国特許第4236834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ヤプトン
（Kapton）である高温度ポリマー中に懸濁され
た、例えばグラフア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、良好な強さ、グラフアイトが充満
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可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
実施例ではグラフアイトである微細粒子の導電性
材料を含む熱硬化性ポリイミド及び熱可塑性ポリ
イミドの混合物である。同様に本発明の好ましい
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酸化シリ
コンの極めて薄い層と成層される。 熱硬化性ポリミイドは高沸点有機用溶媒系中で
液体として商業的に入手可能である。この熱硬化
性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
として入手可能である。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。(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
料がすじになつたり、不均一になつたりする事が
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、吸収性を良好な溶媒
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)熱硬化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。
適切な溶媒による２種のポリイミド及びグラフア
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秒間にさわつた感じが固体とな
る。熱硬化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制正しい断面の４層か
ら成るリボン１である。一番下の層３は抵抗性層
として働く、微細粒子の導電性のグラフアイトを
有する２種のポリイミドの混合物である。この抵
抗性層３は厚さが0.000762cmである。次の層５は
２酸化ケイ素の80オングストロークの厚さの層で
ある。２酸化ケイ素の次の層７は不銹（ステンレ
ス）鋼の導電性支持層である。この層７の厚さは
0.001270cmである。最後に不銹鋼層７上には抵抗
性層３の外側から印加される電流によつて発生さ
れる熱に応答して流動可能になるインク層９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つて行われ
る。抵抗性層３もしくは不銹鋼層７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
つて、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
の目的のための鋼もしくは他の金属の使用は本発
明にとつて重要ではない。好ましい実施例の不銹
鋼はクロム−ニツケル・オーステナイト系不銹鋼
である合金304である。 抵抗性層３及び不銹鋼層７間に存在する２酸化
ケイ素層５は本願にとつて重要である。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。従つて印刷中にリボン中に発生
される熱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。 インク層は通常のものであり得る。次に２つの
互換実施令が説明される。 〔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３つの処法中
のこの材料はE.U.DuPont de Nemours Co.の
商標製品であるDuPont PI 2560の成分であ
る。これは約47％重量のＮ−メチル−２−ピロ
リジン（NM2P）及び約16％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
体前駆体物質の溶液として市販されている。こ
れは1.43ｇ／c.c.の濃度を有し、335℃の温度で
溶媒が失われた後、重合化する。最終生成物は
固くどつしりしており、高温でも認められる程
は軟化しない。 熱可塑性ポリイミド：説明される３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。これは或る溶媒を吸収
（imbiba）した後、一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1.2ｇ／c.c.の濃度を有し、完全に重合化さ
れている。 グラフアイト：この材料はAsbury Graphite
Mills社の商標製品であるMicro 850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。本発明に従う代表的処法はグラフアイト
に対する従来のクリテイカル顔料体積濃度
（CPVC）である48容積％に若干近いレベルの
グラフアイトを有する事が望ましい。 バルカンXC 72：これはCabot社の商標製品であ
る導電性のフアネース・カーボン・ブラツクで
ある。 ソテツクスＮ：Morton−Norwich Product社の
子会社であるMorton Chemical社の商標製品
である分散対と両立可能な極性溶媒である。 テトラヒドロフラン（THF）：他の成分と両立可
能で、従つ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、水ジヤケツトで冷却
された高速混合器中で５乃至10分間、グラフアイ
トを分散させるために撹拌されつつ混合された。
順序は重要でなく、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−cmの程度である。

〔初期の処法１オーム−cm〕

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−cm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
明された如く撹拌しつつ混合された。

〔初期の処法10オーム−cm〕

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−cm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。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撹拌しつつ混合された。

〔不銹鋼〕

不銹鋼は0.001270cm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掃で平坦な表面
を有する。 〔２酸化ケイ素〕 不銹鋼は真空蒸着室中に導入された。不銹鋼の
１つの広い表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表面上に付着された。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
ムによつ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
寸法の程度をあらわ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表面上に平坦に
された。上記の好ましい処法が付着され、表面の
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つて所望の0.000762cmの乾燥
時の厚さにされた（ドクター・ブレイド法）。こ
の棒は堅固な不銹鋼も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・ブレイド装置は
0.064008cmの湿潤厚さを与える市販のR.D.S.
Laboratory Coating Rod、No.28である）。この
材料は主に高度に揮発性のTHFが失われる事に
よつて約１分間に通常の室温条件で固体化され
た。 被覆されたまま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
媒が熱によつて駆逐されて、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。 冷却御、鋼は２酸化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
処法は本発明にとつては直接関係ない。しかしな
がら、以下説明されるインク処法１は本発明にと
つ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。両処法は含ま
れる熱リボンのためのインクのための下記の最小
の規準を満足する。(1)室温において固体(2)固体と
して鞏固（所与のインク追加システムでの使用に
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ヨナル
である）(8)薄膜として金属に均一に被覆する（約
0.0005cm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(10)高い光学的密度を有する真
黒い色を有する（11）印刷文字として汚染防止を
有する。 次の処法、インク処法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・イソブチレートは次
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
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法２の型のインクよりも低
い融点のインクを与える。又サクローズ・アセテ
ート・イソ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・ブラツク
のための結合剤としてのはたらきをし、汚染に対
する抵抗を改良する(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り、或るアプ
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 Incorporated Ｎ−10であ
る。Ｎは47.5乃至49.0％のエチルの内容を表示し
ている。10は80：20トルエン：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
センチポ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1cps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りに使用され得る。 〔インク処法１〕

【表】 イソブチレート

〔インク処法２〕

重量％ Versamid 871（Henkel社ポリアミド樹脂） 18 フアーニス・カーボン・ブラツク ２ トリフエニル・ホスフエイト ３ 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ための代表的処法であ
る。この処法は液体として適用され、強制された
ホツト空気乾燥によつてイソプロピル・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・ブラツク8.9重量
部に添加され、イソプロピル・アルコール中に分
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・ステーシヨンにお
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法１に関連して説
明された易流動性を必要とするので、この処法が
使用され得る。 代表的には、タイピング・ステーシヨンにおい
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
処法１である時には、これは温い溶融体として適
用され、約0.000508cmの固体の厚さにドクター・
ブレード処理され、冷却される。層がインク処法
２から形成される時には、分散体として適用さ
れ、約0.000508cm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
熱によつて駆逐される。 次いでバルク・リボンは使用されるプリンタに
必要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ツジ中に収納
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、溶接させる事によつてエンドレスバ
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ほど大きくないスプール
中に巻回され、印刷ステーシヨンから離れたステ
ーシヨンにおいて印刷中インクが追加されつつ、
印刷ステーシヨンを横切つ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つて電流が抵
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ヨ
ンを通過する時、リボンの一部がインク追加ステ
ーシヨンを通過する。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
理によつ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。インク処法は代表的に
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ツド
と接触して通常の如く移動する際にすぐれた耐摩
耗性を有する事を示した。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の熱転写印刷のためのリボンの一実
施例の構成を示す断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 熱的転写用のインク層と、 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細粒子の完全混合物よ
   り成る抵抗性層と、 を備えた非衝撃性熱転写印刷のためのリボン。