JPH07102743B2 - 熱転写フイルム - Google Patents

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方式のプリンタやファクシミリで使
用される新規な熱転写フィルムに関する。

〔従来の技術〕

プリンタやファクシミリの記録方式の一つに熱転写記録
方式がある。これは基材フィルム上に熱溶融性インク層
を設けた熱転写フィルムを普通紙などの被転写紙に重ね
合わせ感熱ヘッドからの熱を熱転写フィルムの背面から
加えて熱溶融性インク（以下インクと略す）を被転写紙
に転写して記録を行なうものである。

かかる従来の熱転写フィルムはフラットな基材フィルム
上にバインダーと着色剤とからなるインク層を設けただ
けであるため、次の様な欠点を有している。すなわち１
回の印字で記録部のインク層が基材フィルムに残らず完
全に転写してしまい、２回以上の使用が出来ないいわゆ
るワンタイム品であり、記録コストが高いことおよび熱
転写フィルムの交換回数が増して手間がかかるなどの欠
点がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明はかかる状況に鑑みなされたものであって多数回
の使用に耐える熱転写フィルムを提供せんとするもので
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、基材フィル
ム上に熱溶融性インク層を設けてなる熱転写フィルムに
おいて、熱溶融性インク層が基材フィルム側に凝集力が
高く、被転写紙側に凝集力が低くなる如くインク厚み方
向に凝集力の勾配を付与してなる熱転写フィルムは多数
回印字を行うことが出来るという新たな事実を見出し、
本発明を完成するに至った。

かかるインク厚み方向に凝集力の勾配を付与する方法と
しては、インク成分に低融点樹脂、着色剤、必要に応じ
て配合する軟化剤、石油樹脂、界面活性剤、滑剤などの
添加剤類の他に電子線反応性成分を添加し、かつ電子線
をインク塗布面と反対の基材フィルム背面より照射して
電子線反応性成分を架橋反応させることによりインク層
に凝集力勾配をつけることができる。

本発明の熱転写フィルムは第１図に示すごとく基材フィ
ルム１およびインク層２を基本構造とし、インク層は低
融点樹脂、着色剤、必要に応じて配合する添加剤類など
よりなるインク成分21と電子線の照射によって架橋重合
した部分（以下重合物と称す）22とよりなる。印字時に
は第２図のごとく、感熱ヘッド３より加えられた熱によ
って溶融したインク２が被転写紙４上に転写された後第
３図のごとく剥離されて印字されるが凝集力の低い被転
写紙（以下紙と称す）側のインク層の一部が転写して、
基材フィルム上に凝集力の高いインクの一部が転写され
ずに残留するために多数回の印字に供すことが出来る。

インク層の凝集力を向上する方法として種々の架橋方法
があるが、エネルギー源で分類すると加熱、紫外線照
射、電子線照射などがある。

この内加熱による方法は最も一般的であるが架橋の程度
は配合によってほぼ決定されるため、インクの様に薄い
塗工層の厚み方向に凝集力の勾配を付与するなど至難の
ことである。紫外線はインクの様に着色層で黒色が強い
場合や隠蔽性の強い場合は塗工層内での透過率が急激に
減衰し、やはり凝集力の勾配は付与しにくい。これらに
対して電子線は黒色度によらず照射条件によって透過距
離を任意に調節することが出来て、凝集力勾配の付与が
可能であり好ましいものである。

例えば電子線の加速電圧が150kVの場合、その透過力は
約160g/m²であり、透過率の変化は40〜160g/m²の間で生
じる。従って電子線照射を受ける物体をこの範囲に収め
れば、かかる物体内部での架橋重合反応量の層状変化を
制御し、凝集力の勾配を付与出来る。

本発明において用いられる基材フィルムとしては耐熱性
のあるフィルムであればよく、延伸ポリエステル、ポリ
アミドイミド、ポリイミド、などのプラスチックフィル
ムやコンデンサ紙、グラシン紙などの紙が挙げられる。
厚さは1.0〜20μｍの範囲で適用出来る。

薄いものは破れやすく、又、20μｍ以上では印字エネル
ギーが大きくなり実用的ではない。

インク層に用いられる低融点樹脂としてはパラフィンワ
ックス、マイクロクリスタリンワックス、カルナバワッ
クス、セレシンワックス、酸化ワックス、エステルワッ
クス、ポリエチレンワックス、その他の天然ワックス、
合成ワックスなどが、着色剤としてはカーボンブラッ
ク、有機顔料、無機顔料、染料などが用いられる。

また、必要に応じて配合する添加剤類としては次に述べ
るものから適当なものを選択して用いることができる。

即ち、軟化剤としてはフタル酸エステル系、アジピン酸
エステル系などの有機酸エステルやリン酸エステル系、
エポキシ系他の可塑剤類、鉱油、植物油、動物油、ヒマ
シ油などの油状物質、液体ゴムおよびワセリン他の常温
で液状または半固体状物質が用いられる。

石油樹脂は脂肪族系、脂環族系、芳香族系の単独重合物
または共重合物が用いられる。

界面活性剤はアニオン系、カチオン系、ノニオン系、両
性の中から選択される。

滑剤としては多価アルコールエステル、高級アルコー
ル、高級脂肪酸、フロロカーボン、脂肪酸アミド系、エ
ステル系などが用いられる。

さらにその他重合物を添加することもできるがかかる重
合物としてはエチレン−エチルアクリレート共重合体、
エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−酢酸ビニル
−不飽和酸共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体鹸
化物、エチレン−アクリル酸共重合体、ポリイソブチレ
ン、ブチルゴム、ポリブタジエン、ポリブテン、ポリイ
ソプレン、天然ゴムなどから選択される。本発明におい
ては電子線反応性成分が必要であるが、かかる成分とし
ては反応基としてアクリロイル基、メタクリロイル基、
ビニル基などから選ばれた基を有する化合物が好ましい
が、上記エチレン−エチルアクリレート共重合体以下の
重合物も電子線により架橋反応し、凝集力の向上に寄与
する。

さて電子線反応基としてアクリロイル基、メタクリロイ
ル基、ビニル基などを有する化合物としてはかかる反応
基を分子中に１個有する単官能性化合物とかかる反応基
を分子中に２個以上有する多官能性化合物とがある。単
官能性化合物としては単純構造化合物と電子線反応基以
外の官能基（例えば水酸基、カルボキシル基、アミノ基
など）を分子中に有する化合物が、また多官能性化合物
としてはポリオールポリアクリレート、エポキシド変性
ポリオールポリアクリレート、ラクトン変性ポリオール
ポリアクリレート、ポリエステルアクリレート、エポキ
シアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリブタジェ
ン骨格ポリアクリレート、イソシアヌール酸骨格ポリア
クリレートなどのポリアクリレート類または各々に対応
するポリメタクリレートおよびポリアリルエーテルなど
が用いられる。

さらに具体例を挙げると、かかる単官能性化合物として
は、２−エチルヘキシルアクリレート、イソデシルアク
リレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、シクロ
ヘキシルアクリレート、カルビトールアクリレート、フ
ェノキシエチルアクリレート、テトラヒドロフルフリル
アクリレート、３−ブトキシ−２−ヒドロキシプロピル
アクリレート、アルキルフェノキシエチルアクリレー
ト、２−ヒドロキシ−３−フェノキシプロピルアクリレ
ート、ω−ヒドロキシヘキサノイルオキシエチルアクリ
レート、アクリロイルオキシエチルサクシネート、アク
リロイルオキシエチルフタレートなどがある。また、多
官能性化合物としては1,4ブタンジオールジアクリレー
ト、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペン
チルグリコールジアクリレート、ポリエチレングリコー
ルジアクリレート（CH₂＝CH−COOC₂H₄O_nOC−CH＝CH
₂;n＝１〜200）ポリプロピレングリコールジアクリレー
ト（CH₂＝CH−COOO₃H₆O_nOC−CH＝CH₂;n＝２〜20
0）、ペンタエリスリトールジアクリレート、トリメチ
ロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトー
ルトリアクリレート、トリアリルシアヌレート、トリメ
チロールプロパントリアリルエーテル、ペンタエリスリ
トールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールポ
リアクリレート、プロピレンオキシド変性トリメチロー
ルプロパンポリアクリレート、ε−カプロラクトン変性
ジペンタエリスリトールポリアクリレート、エチレンオ
キシド変性ビスフェノールＡポリアクリレート、エチレ
ンオキシド変性ビスフェノールＳポリアクリレート、
α，ω−ジアクリロイル−（ビスアルキレングリコー
ル）フタレート、α，ω−テトラアクリロイル−（ビス
トリメチロールプロパン）−テトラヒドロフタレート、
α，ω−ヘキサアクリロイル−（ビスペンタエリスリト
ール）−アジペート、ビスフェノールＡ型エポキシアク
リレート、ノボラック型エポキシアクリレート、多価ア
ルコール型エポキシアクリレート、ポリブタジェン型エ
ポキシアクリレート、ポリイソシアネート/2−ヒドロキ
シエチルアクリレート反応物、ポリエーテルポリオール
／ジイソシアネート/2−ヒドロキシエチルアクリレート
反応物、ポリエステルポリオール／ジイソシアネート/2
−ヒドロキシエチルアクリレート反応物、イソシアヌー
ル酸/2−ヒドロキシエチルアクリレート反応物、メラミ
ン/2−ヒドロキシエチルアクリレート反応物、アクリル
変性−1,2−ポリブタジェン、アクリル変性−1,4−ポリ
ブタジェンアクリル変性ポリアクリル酸アルキルエステ
ルなどがある。さらに上記アクリレートに対応するメタ
クリレートも使用できる。

電子線反応性成分の分子量は100〜20,000の範囲が好ま
しく、この範囲にあれば上記化合物例に限られるもので
はない。分子量100以下では揮発性が大きくて作業性が
悪かったり、微量の未反応物によっても悪臭が甚しいと
いう欠点を有す。逆に分子量20,000以上では粘度が上昇
して塗工性が低下する。

また電子線反応性成分は単独の使用のみでなく、複数の
種類を併用することも可能であり、そのインク中への添
加量は低融点樹脂、着色剤、必要に応じて配合する添加
剤よりなるインク成分100重量部に対して２〜45重量部
であることが必要である。２重量部以下では多数回印字
が不可能であり、逆に45重量部以上ではインクの塗工性
が低下したり、過大の印字エネルギーを要すという欠点
を呈する。

かかる低融点樹脂、着色剤、電子線反応性成分、必要に
応じて配合する添加剤類よりなるインクを基材フィルム
上に塗工する方法としては溶液法またはホットメルト法
のいずれによってもこれをなし得る。

塗工するインク層の厚さは５〜20μｍの範囲にあること
が好ましく５μｍ以下では２回目以降の印字濃度が低下
し、20μｍ以上ではインクの印字エネルギーが多量に必
要となるため、印字の際にインク層が溶融不足になり、
満足に印字出来ないことがあり、また高速印字が不可能
となる。

電子線の照射は塗工後に基材フィルムの背面から行う。
照射は空気中でもなし得るが、不活性ガス中で酸素濃度
を下げてもなし得る。又、同じく酸素濃度を下げる意味
でインク面へ他のフィルムを接触させてもなし得る。

かかる電子線を照射するときの線量は１〜50Mradの範囲
内であることが好ましく、1Mrad以下ではインクの反応
が不充分であったり、インク層内の凝集力勾配が付与さ
れにくく多数回印字が不可能であり、逆に50Mrad以上で
は反応が完了し、多数回印字の効果も飽和し、これ以上
は不必要である。

次にインク層内の凝集力の勾配について述べる。

インク層内の凝集力の勾配を直接測定するのは困難であ
るので間接的な方法を採る。即ち、電子線照射に際して
基材フィルムの背面に10μｍ厚みの高密度ポリエチレン
フィルム（密度:0.97g/cm³）（（ａ）とする）とインク
面に同じポリエチレンフィルム（（ｂ）とする）を置
き、基材フィルム側からの電子線照射後のフィルム
（ａ），（ｂ）のゲル分率を測定することにより凝集力
勾配をみることにした。

かかる方法で求めたフィルム（ａ），（ｂ）のゲル分率
が凝集力勾配を付与しているとする条件は次の通りであ
る。

即ち、（ａ）：ゲル分率:10〜50wt％ （ｂ）：ゲル分率: 0〜40wt％ （ａ）−（ｂ）≧10wt％ である。

（ａ）のゲル分率が50wt％（以下％と略す）以上では多
数回後の印字に要するエネルギーが大きく、印字濃度の
低下を来す。（ａ）のゲル分率が10％以下であったり、
（ａ），（ｂ）のゲル分率の下が10％以内である場合は
凝集力勾配がないに等しく、印字回数が低下する。

〔作用〕

本発明の熱転写フィルムが多数回印字を可能とする理由
は以下の如きことによると推定される。

即ち、塗工直後のインク層中では電子線反応性成分が均
一に存在しているが、電子線を基材フィルムの背面より
照射することによりインクの電子線吸収線量がインク厚
みとともに減少するために、第１図に示す如く電子線反
応性成分が基材フィルム側ほど架橋反応が密に進み重合
物の含有量が多く、かつ重合物同士がからみ合いインク
の凝集力が高くなる。逆にインク層内の紙側は重合物の
含有量が少ないか、又は皆無であるために凝集力は低い
ままである。

第２〜３図は印字回数の少ないところでの印字の過程を
示す。

ここで仮にインク層内に重合物が均一に存在し、かつか
らみ合っているとすると、印字時にかかる重合物のから
み合いを解くためにインクの紙への接着が充分行わなけ
ればならない。しかしながらインク厚みが大きいところ
では感熱ヘッドからの熱によるインクの流動が充分起こ
らず、従って接着が充分でなく印字がなされなかった
り、逆に熱が充分伝わり、かかる接着が充分なされる
と、一回の印字で転写されるインク量が多く印字回数は
少ない。

しかるに第２〜３図に示す印字ではインク層内の紙と接
する部分に存在する凝集力の低い部分はインクの流動性
が高く、紙との接着も充分起こりやすく、又仮に多少不
充分であっても重合物同士のからみ合いを解くことなく
かかる凝集力の低い部分から破壊が起こり、印字がなさ
れると同時に基材フィルムにもインクが充分残留する。

印字回数が増すにつれてインク層内では凝集力の低い部
分が消失し、紙側の部分の凝集力が少しずつ高くなる。
しかし、インク厚みが減少するので感熱ヘッドからの熱
によるインクの紙への流動並びに接着も充分なされ、重
合物のからみ合いが解ける条件が得られる。

さらに第４〜５図は印字回数の多いところでの印字の過
程を示す。かかる過程ではインク層中の凝集力の低い部
分は消失しているが、インク厚みが薄くなっているため
に紙へのインクの接着も充分で重合物のからみ合いも充
分解ける状態にある。

本発明になる熱転写フィルムは以上の如くして多数回の
印字が可能となると考えられる。

〔実施例〕

次に実施例により本発明を説明する。なお、部と表わし
たのは全て重量部であり、％と表わしたのは全て重量％
である。

実施例１〜３ 上記成分よりなる熱溶融性インクを厚み６μｍのポリエ
ステルフィルム上に15μｍのインク厚みに塗工した後、
インク層内の基材フィルム側に凝集力が高く、紙側に凝
集力が低くなる如く厚み方向に凝集力勾配を付与するた
めにポリエステルフィルム背面に厚み115μｍの高密度
ポリエチレンフィルム（密度:0.97g/cm³）を置き、該ポ
リエチレンフィルムの上から加速電圧150kVの電子線を
線量20Mradとして照射を行い熱転写フィルムを作製し
た。

上記ポリエチレンフィルムの内ポリエステルフィルムと
接する部分は10μｍ厚みのフィルム（ａ）とし、さらに
インク側にも同フィルム（ｂ）を置き、（ａ），（ｂ）
の電子線照射後のゲル分率を測定した。

かかる実施例１〜３の条件における結果は電子線反応性
成分量にかかわらず次の通りであった。

（ａ） ゲル分率:15％ （ｂ） 〃 : 2％ この事実よりインク層内には架橋即ち、凝集力の勾配が
基材フィルム側に高く、紙側に低くなるが如く付与され
ている。

実施例４ 実施例２（電子線反応性成分:10部）と同じ熱溶融性イ
ンクを厚み６μｍのポリエステルフィルム上に10μｍの
インク厚みに塗工した後、該ポリエステルフィルム背面
に、実施１〜３と同様のフィルム（ａ）を含め120μｍ
の厚みの高密度ポリエチレンフィルムを置き、同時にイ
ンク側にはフィルム（ｂ）を置き、ポリエステルフィル
ム背面側から加速電圧150kVの電子線を線量40Mradとし
て照射を行い、熱転写フィルムを作製した。

本実施例における凝集力勾配を示す結果は次の通りであ
った。

（ａ） ゲル分率:21％ （ｂ） 〃 : 4％ 実施例５ 上記インク成分よりなる熱溶融性インクを厚み６μｍの
ポリエステルフィルム上に15μｍのインク厚みに塗工し
た後該ポリエステルフィルム背面に実施例１〜３と同様
の厚み115μｍの高密度ポリエチレンフィルムを置き、
該ポリエチレンフィルムの上から加速電圧150kVの電子
線を線量20Mradとして照射を行い熱転写フィルムを作製
した。

本実施例におけるフィルム（ａ）（ｂ）のゲル分率は各
々次の通りであった。

（ａ） ゲル分率:15％ （ｂ） 〃 : 2％ 比較例１ 実施例４と同じ熱溶融性インクを厚み６μｍのポリエス
テルフィルム上に15μｍのインク厚みに塗工した後、ポ
リエステルフィルム背面にフィルム（ａ）のみを置き、
同時にインク側にはフィルム（ｂ）を置き、ポリエステ
ルフィルム背面側から加速電圧150kVの電子線を2Mradと
して照射を行い熱転写フィルムを作製した。

フィルム（ａ），（ｂ）のゲル分率は各々次の通りであ
った。

（ａ） ゲル分率:2％ （ｂ） 〃 :2％ この様に、本例における熱転写フィルムにおいてはイン
ク層内には凝集力の勾配が付与されていない。

比較例２ 比較例１において電子線を10Mradとして照射を行い、熱
転写フィルムを作製した。

フィルム（ａ），（ｂ）のゲル分率は各々次の通りであ
った。

（ａ） ゲル分率:20％ （ｂ） 〃 :20％ 本例においてもインク層内には凝集力の勾配が付与され
ていない。

実施例６ ２エチルヘキシルアクリレート 40部 エチルアクリレート 40部 メチルメタクリレート 15部 グリシジルメタクリレート 部 上記アクリレート系モノマーを酢酸エチルに溶解し、ベ
ンゾイルパーオキシド１部を添加して加熱重量した後、
ヘキサンを滴下し沈殿する高分子量物を除去した後、上
清液にヘキサンを追加滴下し、沈殿物を採取し、上清液
中に溶解する低分子量物を除去してトルエンを添加す
る。さらに２ヒドロキシエチルアクリレートを添加し、
ヘキサメチレンテトラミンを触媒として、グリシジル基
とヒドロキシル基の反応を行い、分子量約10,000の分子
中にアクリロイル基を有するアクリル樹脂を得た。

かかるアクリル樹脂を電子線反応性成分として下記熱溶
融性インクを作製した。

かかる熱溶融性インクを厚み６μｍのポリエステルフィ
ルム上に10μｍのインク厚みに塗工した後、該ポリエス
テルフィルム背面に実施例１〜３と同様のフィルム
（ａ）を含め90μｍの厚みの高密度ポリエチレンフィル
ムを置くと同時に、インク面にはフィルム（ｂ）を置
き、ポリエステルフィルム背面側から加速電圧150kVの
電子線を線量20Mradとして照射を行い、熱転写フィルム
を作製した。

本実施例における凝集力勾配を示す結果は次の通りであ
った。

（ａ） ゲル分率:35％ （ｂ） 〃 :15％ さらに実施例１〜６、並びに比較例１〜２で得た熱転写
フィルムをサーマルプリンターに装着して普通紙を被転
写紙として多数回印字を試みた。その結果を表１に示
す。

なお表１に示す結果は印字濃度を反射濃度（OD）で表わ
したがこの数値が大きい程適切な印字がされていること
を示していて、かかる数値は目視判読が可能な範囲とし
て0.6以上が好ましい。

表１の実施例に示すように本発明品は多数回の印字が可
能である。これは比較例と比べて明らかなように熱溶融
性インク層に基材フィルム側の凝集力が高く、紙側の凝
集力が低くなる如くインクの厚み方向に凝集力の勾配を
付与して初めて可能となったものである。

なお、本発明はこれら実施例に限定されるものではなく
この発明の技術思想を逸脱しない範囲で種々の変形が可
能である。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したごとく、本発明によれば多数回の印
字が可能な熱転写フィルムの提供が可能となりその工業
的価値は大である。

【図面の簡単な説明】

図面はいずれも本発明の実施例を示すもので第１図は熱
転写フィルムの断面図、第２図乃至第５図は使用状態を
示す模式断面図である。 符号の説明 1.……基材フィルム、2.……インク層 3.……感熱ヘッド、4.……被転写紙 21.……インク成分、22.……重合物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−183192（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−127492（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−222387（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−100495（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−291185（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基材フィルム上に熱溶融性インク層を設け
   てなる熱転写フィルムにおいて、熱溶融性インク層が基
   材フィルム側に凝集力が高く、反対側に凝集力が低くな
   るようにインク層の厚み方向に凝集力勾配を設けたこと
   を特徴とする熱転写フィルム。
2. 【請求項２】インク層が電子線反応性成分を含有し、か
   つ電子線を基材フィルム背面より照射することにより前
   記電子線反応性成分を架橋反応させてインク層の厚み方
   向に凝集力勾配を設けたものである特許請求の範囲第１
   項記載の熱転写フィルム。