JPH0478113B2

JPH0478113B2 -

Info

Publication number: JPH0478113B2
Application number: JP61239061A
Authority: JP
Inventors: Hidekazu Akutsu; Koichi Saito; Yoshihiko Fujimura; Nanao Inoe; Kyoshi Horie
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1986-10-09
Filing date: 1986-10-09
Publication date: 1992-12-10
Also published as: JPS6394886A

Description

【発明の詳細な説明】

「産業上の利用分野」本発明は、インクを加熱して溶融しあるいは昇
華させて、被記録体上に記録を行うために使用す
る熱転写記録媒体に関する。「従来の技術」被記録体、例えば普通紙上へ、所定のデイジタ
ル画像信号に対応する画像の記録を行う場合に、
インクドナーフイルム等の熱転写記録媒体を用い
た記録方法が広く採用されている。このうちの、熱ヘツド転写方式は、多数の発熱
素子を一列に配置したサーマルヘツドを使用する
方式である。この方式は、インクを塗布したベー
スフイルムを、そのインク面を記録用紙（普通
紙）に対向させた状態で、ベースフイルム背面か
らサーマルヘツドにより選択的に熱パルスを印加
し、その部分のインクを溶融しあるいは昇華させ
て記録用紙上に転写するものである（特開昭53−
84735号公報等）。これに対して通電転写方式は、インクを塗布し
たベースフイルムに針電極を接触させて、インク
に選択的に通電を行つてインクをジユール熱によ
つて加熱する方式である。この方式では、インク層とベースフイルムとに
導電性が要求される。ベースフイルムに導電性を
付与するために、樹脂中に金属を分散してこれを
フイルム化（リボン化）したり、高抵抗の導電性
高分子樹脂を用いたりする方法が用いられてい
る。インク層には、導電性の良い材料を配合する
（画像電子学会誌1982年Vol 11、No.１）。また、同種の方式であるが、インクに直接電流
を流して加熱するのでなく、ベースフイルム上に
発熱抵抗体層を介してインク層を塗布し、この発
熱抵抗体層に通電してインクを加熱する方式が提
案されている（特開昭56−93585号公報等）。以
後、これを熱的転写印刷方式と呼ぶことにする。この方式を、第４図を用いて説明する。図において、熱転写記録媒体１０は、ベースフ
イルム３上に発熱抵抗体層４と、導電層５と、イ
ンク層６とが順に積層された構成のものである。
このベースフイルム３には、所定の導電性が付与
されている。この熱転写記録媒体１０の背面に、
針電極１と帰路電極２とを接触させる。ここで、
針電極１をこの紙面に垂直な方向に向けて多数一
列に配列し、画像信号に応じてそのうちのいくつ
かに選択的に電気パルスを印加する、電流は一点
鎖線の矢印１１のように流れ、矢印１２で指示し
た部分の発熱抵抗体層４が発熱する。この熱がイ
ンク層６の一部８を溶融軟化させて、インク８が
記録用紙７に転写される。「発明が解決しようとする問題点」以上のような従来技術には、それぞれ次のよう
な問題点がある。まず、熱ヘツド転写方式は、サーマルヘツドか
らベースフイルムを介してインク層に熱が伝達さ
れることから、熱伝導に要する時間だけ、記録に
時間遅れ（時定数1msec程度）が生じ、印字速度
が遅くなる難点がある。さらに、伝達される熱エ
ネルギが小さく、低融点のインクを使用する必要
がある。従つて、インク材料選択の自由度が小さ
く、転移制御性を良くない。このことから、記録
ドツトの濃度変調は困難で、インク材料としてワ
ツクス系の材料しか使用できないという難点もあ
る。また、通電転写方式は、インクに配合する導電
性材料が色調制御を困難にすることから、カラー
化が難しいという欠点がある。また、ベースフイ
ルム内の電気抵抗による電力損失に加えて、電流
の広がりによる損失も生じ、電力効率が悪く、し
かも記録ドツトの位置精度が低い難点がる。さら
に導電性材料をベースフイルムに配合すると、そ
の機械特性も低下させてしまう。これに対して、熱的転写印刷方式は、インクに
導電性を付与する必要がなく、インク材料選択の
自由度が高いが、電流の広がりによる損失が大き
いことと記録ドツトの位置精度が低い点は、通電
転写方式と変わりがない。また、第４図から明ら
かなように、ベースフイルム３は発熱抵抗体層４
より十分高抵抗である必要があることから、必然
的に、針電極１等との接触抵抗が高くなつてしま
う。しかも電流が、針電極１、ベースフイルム
３、発熱抵抗体層４、導電層５という径路と同様
の経路をたどつて帰路電極２に達することから、
電流路中に２個所も接触接続部分が存在し、電気
エネルギの損失が大きい難点がある。本発明は以上の点に着目してなされたもので、
効率良く高精度に転写を行うことができる熱転写
記録媒体を提供することを目的とする。「問題点を解決するための手段」本発明の熱転写記録媒体は、支持体上の熱可塑
性高分子物質を主成分とするインクを加熱して、
被記録体上に転写するものにおいて、上記支持体
は、厚み方向の導電率が幅方向の導電率の10倍以
上に選定された異方性導電層と、その上に順に積
層された、体積固有抵抗が単位面積あたり10^-2
Ω・cm以上10⁴Ω・cm以下の発熱抵抗体層と、こ
の発熱抵抗体層の10分の１以下の体積固有抵抗を
有する帰路電極層と、インクを担持するインク剥
離層とから構成されたことを特徴とするものであ
る。「作用」以上の熱転写記録媒体において、異方性導電層
は、これに接触した針電極から発熱抵抗体層に向
かつて、その厚み方向に低損失で電流を流すため
に設けられている。発熱抵抗体層は、この電流に
よるジユール熱で発熱し、インクを加熱して転移
させるための層である。帰路電極層は、発熱抵抗
体層に流入した電流を拡散させ、還流させる電極
になる。またインク剥離層は、低いエネルギでも
インクの転移が良好に行われるよう、その臨界表
面張力の調整された層である。このような構成により、高効率、高速度で高画
質の記録を行うことができる。「実施例」（基本的な構成）第１図は、本発明の熱転写記録媒体の基本的な
構成を示す縦断面図である。この熱転写記録媒体は、支持体２０上にインク
層２６を形成したものである。この支持体２０
は、厚さ方向（矢印Ｘ方向）の導電率が、幅方向
（矢印Ｙの方向）の導電率よりも高い異方性導電
層２３と、発熱抵抗体層２４と、帰路電極層２５
と、インク剥離層２８とから構成されている。異方性導電層２３は、厚み方向の導電率が幅方
向の導電率の10倍程度以上のものであることが好
ましく、例えば、第２図のように、厚み方向に平
行に並べて配列されたニツケル線等の導電性の線
状体２３ａを、シリコーンエラストマー等の弾性
樹脂２３ｂでモールド固定したものを使用する。この異方性導電層２３の厚み方向の抵抗値は、
200Ω以下、好ましくは20Ω以下に選定する。また、発熱抵抗体層２４は、200℃以上の耐熱
性を有するもの、例えばTaN等のセラミツクに
より構成され、その体積固有抵抗は単位断面積あ
たり10^-2Ω・cmから10⁴Ω・cmの範囲とし、好ま
しくは10Ω・cmから10³Ω・cmに選定する。また、
その厚さは、支持体の機械特性の点から、3000Å
から20μmの範囲に選定することが好ましい。発熱抵抗体層２４の厚さをこのような範囲に選
定すると、その体積固有抵抗が上記範囲以上にな
ると、発熱に必要な電流を供給するために高電圧
駆動が要求され、回路やその他の部分の耐圧等の
面で信頼性が低下する。一方、体積固有抵抗が上
記の範囲以下になると、発熱のために大電流を供
給する必要が生じ、回路の大型化によるコストア
ツプを招く。次に、帰路電極層２５は、導電性金属の蒸着等
により形成され、その体積固有抵抗は発熱抵抗体
層２４のそれの５×10^-1倍以下、好ましくは１×
10^-1倍以下であつて、耐熱性が200℃以上の材料
を選定する。この帰路電極層２５は、図示しない
電極を通じて接地され、あるいは一定のバイアス
電位の電極に接続される。インク剥離層２８は、インクが加熱されたとき
転移が容易なように、記録用紙等の転写材の表面
の臨界表面張力（γc）に比べて、より低い臨界
表面張力を有する材料によつて形成される極薄膜
であることが好ましい。その厚さは、10μm以下、
好ましくは1μm以下に選定する。インク層２６は、ガラス転移温度130℃以下の
高分子物質をベースにして色材を混合または溶解
し、着色したものとする。（動作）第３図は、以上のような熱転写記録媒体を用い
て記録を行う記録装置の概略を示したものであ
る。熱転写記録媒体３０は、供給リール３１から巻
取リール３２に向かつて搬送される。記録用紙３
３は、この熱転写記録媒体３０に重ね合わされ
て、一対の搬送ローラ３４に挟まれて搬送され
る。針電極２１（第１図）を列状に配列した記録
ヘツド３５は、一対の搬送ローラ３４の中間で、
背面弾性ローラ３６と協同して熱転写記録媒体３
０と記録用紙３３とを挟みつけ、記録用の電気パ
ルスを印加する。ここで、第１図に示すように、針電極２１を異
方性導電層２３に圧接させて電気パルスを印加す
ると、その信号電流は、針電極２１、線状体２３
ａ、発熱抵抗体層２４および帰路電極層２５の中
を一点鎖線の矢印のように流れる。異方性導電層
２３のＸ方向の電気抵抗が十分低く、かつ帰路電
極層２５中では電流が広く拡散するためにここで
も電気抵抗が低く、針電極２１から供給される電
気エネルギの大部分は発熱抵抗体層２４において
熱エネルギに変換される。この熱は、帰路電極層２５およびインク剥離層
２８を伝わつてインク層２６に達する。こうして
インク層２６のインクは加熱溶融され記録用紙等
へ転写される。このとき、帰路電極層２５および
インク剥離層２８が十分薄層とされているので、
伝熱速度も速く、エネルギ損失も少ない。本発明の熱転写記録媒体はこのような構成にし
たことによつて、入力エネルギに対して記録に有
効に利用されるエネルギが15％以上となり、きわ
めて高い効率で記録が可能になる。従つて、記録
のための供給エネルギは１ドツトあたり500erg以
下でよく、しかも、500μsec／dot以下の高速記録
が可能である。さらに、インク剥離層２８を設けることによつ
て、インクの転移効率が良くなり、入力エネルギ
を変調してドツト転移量を変化させることがで
き、いわゆる多階調の記録を可能にする。本発明のより具体的な実施例を以下に説明す
る。（具体的な実施例）第１図に示した熱転写記録媒体において、各部
を次のようにして製造した。異方性導電層２３直径15μmのNi線に金蒸着メツキを施したも
のを、40μm×40μmの面積中に少なくとも１本
存在するような密度で平行に配列し、室温硬化
型シリコーンエラストマーでモールド固定した
異方性導電層を作成した。その表面は、300Å
以上の表面精度となるよう精密仕上げ研摩処理
した。その厚さは２mmで、厚み方向（第１図の
Ｘ方向）の単位面積あたりの抵抗値は0.7Ω、
面方向（第１図のＹ方向）の抵抗値は10¹⁴Ω以
上であつた。発熱抵抗体層２４で得られた異方性導電層を十分に洗浄し乾
燥して、真空度２×10^-6Torrの真空系におい
て、真空度３×10^-3Torrになるようアルゴン
ガスを導入した後、高周波スパツタ法により
SiO₂を20重量パーセント含むTaNターゲツト
をスパツタリングして、抵抗値80Ω／10^-2mm²、
厚さ2500Åの発熱層を形成した。帰路電極層２５で得られたものに、電子ビーム真空蒸着法
によつて、到達真空度1.5×10^-6TorrでCrを
500Å、Cuを2000Å着膜し、帰路電極層を得
た。インク剥離層２８厚さ3μmのポリフツ化エチレン樹脂膜を上記
帰路電極層上に焼結し、インク剥離層を形成し
た。その臨界表面張力は20dyne／cmであつた。インク層２６上記インク剥離層の上に、ポリエステル樹脂
（東洋紡社製バイロン200）にリソールレツドの
ストロンチウム塩・顔料を15重量パーセント混
入し、厚さ10μmの熱可塑性マゼンタインク層
を形成した。こうして得られた熱転写記録媒体を第３図に示
したような装置にセツトし、直径90μmの針電極
を８本／mmの密度で配列したラインヘツドを用い
て記録を行つた。記録用の電気パルスは、15V、
40V、80V、150Vの４種とし、いずれも幅
150μsecの矩形パルスとした。記録用紙には複写
用の普通紙を使用し、ゴム硬度45の背面弾性ロー
ラに対し800ｇ／cm²の圧力でラインヘツドを押し
つけるようにして熱転写記録媒体と記録用紙とを
挟みつけ、記録を行つた。帰路電極層２５には、
幅120μsec、30Vの矩形パルスを連続的に印加す
るよう電極を接続した。こうして画像信号に対応して熱転写記録を行
い、転移ドツト（記録ドツト）の評価を行つた。

【表】比較例１上記実施例と同様の構成で、インク剥離層のみ
除外した熱転写記録媒体を製造し、同様の記録を
行つて転移ドツトの評価を行つた。このとき、帰
路電極層のCu表面（インク層と接している面）
の臨界表面張力は62dyne／cmであつた。

【表】この結果を第１表を比較すると、インク剥離層
のインク転移に及ぼす効果が良く認識できる。比較例２上記実施例と同様の構成で、熱転抵抗体層とし
てSiO₂のみをスパツタリングして200Åの厚さに
着膜したものを製造し、これについて上記と同様
の評価を行つた。

【表】 SiO₂は絶縁体であるから、電気パルス幅を実
施例より十分大きくしたときに記録ができたの
は、帰路電極層の発熱によるものと考えられる。比較例３上記実施例例と同様の構成で、異方性導電層２
３の変わりとして、シリコーンエラストマー中に
カーボンを30重量パーセント分散して導電性を付
与したものを使用した。その厚さは２mm、厚み方
向の抵抗値は110Ωであつた。

【表】この場合、エネルギ損失が著しく、インクの加
熱に十分な電流が発熱抵抗体層に供給されなかつ
た結果と考えられる。「発明の効果」以上のような本発明の熱転写記録媒体には、次
のような効果がある。 (1) 高速印字が可能発熱抵抗層にインク層が近接しており、伝熱が
速く、印字動作の際の時定数が200μsec以下と小
さくて、ラインヘツド化を行えば、100cpmの高
速印字も可能である。 (2) 高品位な画像が得られる。本発明の熱転写記録媒体の場合、そのインク材
は単に熱可塑性であればよく、選択の自由度がき
わめて高い。そこで、例えば透明な高分子材料中
に色材を選択して配合する場合、色調本意で色材
（顔料や染料）を広範囲に選択することができる
ほか、色材が高分子材料に囲まれているため、紫
外光の直接照射や酸素との接触による色材の劣
化、分解が生じ難い。そこで、色材の色調も堅牢
性も、印刷と同等の水準のものとすることができ
る。 (3) 高階調性が得られる。入力信号に対する応答性が良いので、入力信号
の強度変調により転写インク量の調整を行うこと
ができる。このことから、いわゆるドツトマトリ
クスによるパターン法を用いた階調表現ではな
く、個々のドツトについて、３段階以上の濃度表
現が可能となる。従つて、６〜８本／mmという高
解度を保ちながら、８〜16段階の中間調（ハーフ
トーン）表現が可能である。もちろん、フルカラ
ーの階調表現も可能である。 (4) 省エネルギ化ができる。発熱抵抗体層とインク層とが近接していること
から、熱拡散によるエネルギロスが少ないことは
前にも述べた。これに加えて、発熱抵抗体層へ電
流を導く電流路の電気抵抗が低く、これによるエ
ネルギ損失も少ない。もちろん、定着処理等が不
要であるから、無駄なエネルギの消費もない。こ
のことから、記録密度が８ドツト／mmの場合、１
ドツトあたり100〜700erg（エルグ）のエネルギで
記録を行うことができるという経済性が得られ
る。 (5) 信頼性が高い。発熱抵抗体層の抵抗値を管理すれば発熱量が制
御でき、さらに、この発熱抵抗体層にセラミツク
等の耐熱材を使用すれば、その厚みを数十オング
ストローム（Å）に制御しながら容易にこれを製
造することができる。しかも、湿度10〜90％
（Rh）、温度５〜30℃の範囲でプロセス（記録動
作）が安定に動作し、高い信頼性を得ることがで
きる。従つて、レーザプリンタ、静電記録方式の
ような粉体取り扱い上の湿度管理、インクジエツ
ト方式のようなインク粘度安定化のための温度管
理等が不要となり、保守管理が容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の熱転写記録媒体の断面図、第
２図はその異方性導電層の部分切欠斜視図、第３
図は本発明の熱転写記録媒体を使用した記録装置
の概略構成図、第４図は従来の熱転写記録媒体の
縦断面図である。２０……支持体、２３……異方性導電層、２３
ａ……線状体、２４……発熱抵抗体層、２５……
帰路電極層、２６……インク層、２８……インク
剥離層。

Claims

【特許請求の範囲】

１支持体上の熱可塑性高分子物質を主成分とす
るインクを加熱して、被記録体上に転写記録する
ものにおいて、前記支持体は、厚み方向の導電率
が幅方向の導電率の10倍以上に選定された異方性
導電層と、その上に順に積層された、体積固有抵
抗が単位断面積あたり10^-2Ω・cm以上10⁴Ω・cm
以下の発熱抵抗体層と、この発熱抵抗体層の10分
の１以下の体積固有抵抗を有する帰路電極層と、
インクを担持するインク剥離層とから構成された
ことを特徴とする熱転写記録媒体。