JPH0714664B2 - 黒色熱転写記録シ−ト - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、サーマル記録ヘッド等を用いて昇温記録制御
し、非塗工紙，塗工紙，プラスチックフィルム等の記録
媒体（受像体）に連続階調濃度で黒色インク材を熱転写
記録する黒色熱転写記録シートに関するものである。

従来の技術 ポリエチレンテレフタレート（PET）フィルムやコンデ
ンサー紙などのシート状の耐熱性基体面上に、色材とホ
ットメルト材を含有し、昇温記録制御によってその粘性
が減少制御され、記録媒体への転写性が付与される関係
にあるインク材料と、このインク材料から成る層の厚さ
よりも大なる粒径を少くとも含むと共に、その融点，軟
化点、または分解温度の少くとも何れかがホットメルト
バインダ材よりも高い常温固形粒子をインクキャリヤと
してインク材料に混入分散配置し、この常温固形粒子を
もって凹凸表面を形成させた熱転写層を成層した熱転写
記録シートによると、昇温記録制御に対応して熱転写記
録濃度が連続的に制御され、中間調画像の記録が行える
（特願昭59−227155号明細書参照）。

発明が解決しようとする問題点 上記熱転写記録シートにおいて、通常、インクキャリヤ
としての常温固形粒子の熱伝導率はホットメルトバイン
ダ材よりも大に選ばれ、例えば平均径が2.5〜10μｍ程
度のアルミナ粉末が用いられる。また常温固形粒子の少
くとも一部分がインク材料層を貫通し、熱転写層表面に
突出して凹凸表面を形成する必要から、ホットメルトバ
インダ材は常温で溶剤可溶性材料が選択され、多量の溶
剤を含んだソルベントコーティング法で熱転写層が塗布
され、その溶剤の蒸発によってインク材料層の厚さを常
温固形粒子の少くとも一部の粒径粒子よりも小に構成し
ている。黒色熱転写記録シートの構成においては、顔料
色材として二次粒子径が１μｍ以下の微細なカーボンブ
ラック粉末が用いられるが、これらに比較して大粒径の
アルミナ粒子を含んで、ホットメルトバインダと共に多
量の溶剤含有の下に熱転写層形成用インクを製作する
と、大なる比重のアルミナ粒子は沈積を起こし易くイン
ク材料の管理に難があり、またソルベントコーティング
における成層時に均一な分散配置が阻害され易い。加え
てアルミナ粒子は白色であるため、この不均一分散は、
本来の熱転写記録の黒色均一性を阻害し易い。

斯くして従来の黒色熱転写記憶シートにおいては、熱転
写層形成用インクの管理，塗布成層均一性，黒色均一熱
転写記録性に改良すべき余地を残している。

本発明は、かゝる問題点に鑑みてなされたもので、有用
な黒色熱転写記録シートの提供を目的とする。

問題点を解決するための手段 本発明においては、シート状の耐熱性基体面上に、昇温
記録制御によってその粘性が減少制御され、記録媒体へ
の転写性が付与されるホットメルトバインダ材と、色材
として少なくとも黒鉛粉末粒子とを含む熱転写層が成層
され、且つこの黒鉛粉末は粒度分布をもち、その一部の
粉末粒子は前記熱転写層の厚み方向を貫通して前記熱転
写層表面に突出し、前記熱転写層に凹凸表面を形成して
黒色熱転写記録シートが構成される。

この場合、黒鉛粉末として人工黒鉛を用いるとその粒径
は、鱗片状黒鉛や土状黒鉛に比較してより球形に近く良
好な黒色熱転写画像が得られる。

作 用 本発明にかゝる黒色熱転写記録シートにおいては、小粒
径にして色材を形成する黒色々材と、大粒径にしてイン
クキャリヤたる常温固形粒子は共に黒鉛粉末で構成され
る。従って従来の如く色材と常温固形粒子の比重差によ
る沈積現象が改善されると共に同一色彩であるため、前
記の熱転写層形成用インクの管理，塗布成層均一性，黒
色均一熱転写性等が改良されることになる。

一般に熱転写記録は、記録シートの耐熱性基体裏面側に
サーマル記録ヘッド，記録媒体裏面側に記録プラテンを
配し、熱転写層表面に記録媒体表面を圧接し、耐熱性基
体を通して熱転写層をサーマルヘッドで昇温記録制御す
る。

今、熱転写層を構成するホットメルトバインダ材に混入
される黒鉛粉末の粒径が、熱転写層の厚さに比較して充
分小なる微粉末で構成され、熱転写層は均一な厚さを有
し、平坦な表面を有するいわゆる単なる黒色のインク層
である場合を想定して見る。

昇温記録制御によって、ホットメルトバインダ材、すな
わちインク層は、その裏面側（すなわち耐熱性基体表面
側）からその加熱々量に応じて融解熱を吸収しつつ溶
融，低粘性化する。

然し、インク層表面はその温度がホットメルトバインダ
材の融点以下で未溶融，固体状態にあるので、インク材
料は記録媒体には付着，転写し得ない。インク材料の記
録媒体への付着，転写は、インク層の厚み方向への溶融
の進行がインク層表面部に迄達するに必要な加熱々量が
サーマルヘッドから供給されて初めて生じる。この場
合、インク層の厚み方向の溶融低粘性化したインクは一
度に記録媒体に付着、転写されてしまうため記録濃度は
二値的で、昇温記録制御に対応して記録濃度が制御され
いわゆる連続階調の熱転写記録は困難である。

然るに本発明にかゝる黒色熱転写記録シートの如く、大
なる粒径の黒鉛粉末を有し、これが上述のインク層に分
散配置され、上述のインク層の厚み方向を貫通し、イン
ク層表面に突出している場合を考えて見る。

通常用いられているホットメルト材の熱伝導率は低く６
〜９×10^-4cal/cm,sec,℃であるのに対して、黒鉛は1.4
×10^-2cal/cm,sec,℃の高熱伝導率をもち、且つその融
点は3500℃でホットメルトバインダ材の融点（通常60〜
80℃）に対して遥かに高い値をもつ。

従って昇温記録制御に対して大粒径の黒鉛粉末は、イン
ク層の厚み方向に貫通する熱伝導媒体としての役割をも
ち、その表面に付着乃至は隣接するインク材料を溶融，
低粘性化する。

従って、昇温記録による加熱々量が小さく、たとえイン
ク層がその裏面側しか溶融しない状態にあっても、大粒
径の黒鉛粉末部においては、その表面に沿ってインク層
の厚み方向に貫通してインク材料を溶融，低粘性化す
る。

斯くして昇温記録制御に対応して溶融，低粘性化したイ
ンク材料は、ホットメルトバイン材の溶融時の熱膨張，
記録媒体面を介しての押圧，記録媒体表面と大粒径黒鉛
との接触間隙の毛管現象によって、大粒径黒鉛粒子表面
を伝わって記録媒体表面側に浸透，付着する。そして昇
温記録制御が終了し且つ溶融インクが冷却固化する以前
の状態において記録媒体から熱転写記録シートを剥離す
ると、加熱々量が一定以上で大粒径黒鉛粒子が取り囲ん
でその周囲に充分な溶融インクが存在する場合には、そ
の未浸透の溶融インク材料を表面に付着した状態で大粒
径の黒鉛粒子自身も記録媒体表面に付着、転写される。

従って大粒径の黒鉛粒子は溶融インクの浸透，転写をさ
せるいわゆるインクキャリヤの役目を持ち、その転写記
録濃度は溶融インク量、すなわち昇温記録加熱量に対応
して連続的である。転写記録濃度の最大は、インク層厚
み方向の全体が溶融、低粘性化した状態で与えられる。

斯くして、黒鉛粉末として通常のインク用着色色材を形
成する小粒径微粉末から、上述の如くインクキャリヤと
しての効果を示す大粒径粒子を含む形での粒径分布を持
たせると、上述の浸透，付着転写は黒鉛粉末の粒径、す
なわち熱容量に応じて前述の黒インク材料及びインクキ
ャリヤとしての役割を連続的に果たし、黒色の良好な連
続階調の熱転写記録シートが実現できる。

実施例 以下、実施例について本発明の態様を説明する。第１図
は、本発明のかゝる黒色熱転写記録シートの一実施例の
断面構造図である。なお、説明の便宜上、黒鉛粉末の粒
形は全て球状に表示してある。

10は、例えば厚さが３〜15μｍのポリエチレンテレフタ
レート（PET），ポリイミド等のフイルムやコンデンサ
ペーパー等の耐熱性基体である。耐熱性基体10の表面11
上にはホットメルトバインダ材20と黒鉛粉末30から成る
熱転写層40が成層されて黒色熱転写記録シート100が形
成される。記録ヘッドによる昇温記録制御は基体背面12
側から行う。本例では黒鉛粉末30は大，小の二種類の粒
度分布に分球されたものが混合されて用いられている。

黒鉛粉末31は、小粒径で熱転写層表面41内に埋没されて
前述のいわゆるインク層を形成する黒色インク色材とし
て用いられる。一方、黒鉛粉末32は大粒径で、熱転写層
40を貫通し、その表面41に突出して層40に凹凸表面を構
成していて、前述のインクキャリヤ効果粒子として動作
すると共にそれ自身も転写記録される黒色々材の両方を
兼ねている。

インク層の厚さｔ（粒子32間の間隙部内における層40の
平均厚さ）は、例えば１μｍ〜５μｍ程度に選ばれ、粉
末31の粒径はｔよりも小に選ばれる。ｔが小になり過ぎ
るとインク量の不足から記録濃度が薄く、一方ｔが大に
なり過ぎるとその熱容量の増大によって記録感度や連続
階調性が低下する傾向にある。粉末32の粒径は層40に凹
凸表面を形成する必要から前述のｔの値以上に選ばれ
る。その最大粒径は例えば15μｍ以下が良く、15μｍ以
上では、インク浸透経路が長くなる過ぎて前述の溶融イ
ンク浸透が困難になり記録感度が低下すると共に、粉末
32自身の転写により、時として低記録濃度域の連続階調
性を低下させ、記録画像品質をドット状に劣化させる。
粉末32の粒径は好しくは厚さｔを超え、且つ10μｍ以下
に選ばれる。

第２図は、本発明にかゝる黒色熱転写記録シートの他の
実施例の断面構造図である。

本例における黒鉛粉末30aは、第２図の如く２種類の粒
径選別黒鉛を混合することなく、粒径が単一の平均粒径
で表示され、その粒径分布が正規分布等、連続的に粒径
が変化する粒子から成る黒鉛粉末を用いている。

その一定以下の粒径は層表面41内に埋没される黒色色材
31aとして用い、層表面41から突出する一定粒径以上は
前述のインクキャリヤ32aとして働く。

黒鉛30aにおいてインクキャリヤ32aの最大粒径を規定す
る分布粒度の最大値は、第１図は述べたと同様に15μm,
好しくは10μｍ以内に選ばれる。黒鉛粉末30aの粒度分
布は通常０からこの最大値の範囲内の分布粒径のものが
用いられる。熱転写層40に占める黒鉛粉末30（第１
図）,30a（第２図）の重量％は例えば10〜80％の範囲に
選ばれ、10％以下では黒色度が低下し、80％を超えると
ホットメルトバインダ材20の不足から熱転写性が低下す
ると共に、記録媒体への転写記録の強度が低下する。黒
鉛粉末30,30aの重量％は特に20〜70％の範囲内に選ぶこ
とが推奨される。熱転写層40の塗工量は1.2〜10g/m²の
範囲が良く、1.2g/m²以下では転写記録濃度が薄く、10g
/m²を超えるとその熱容量の増大から熱転写感度が低下
すると共に、特に低濃度域の連続階調性が劣化する。1.
5〜6g/m²が特に推奨される範囲である。

一方、第１図，第２図において黒鉛粉末30,30aにおいて
熱転写層40の厚み方向に貫通し、層表面41に突出し凹凸
表面を形成するインクキャリヤたる黒鉛粉末32,32aの粉
末30,30aに占める重量％は粉末32,32aが単一粒径で完全
球である場合は単位記録画素当り最低１個好しくは４個
以上存在すれば良く極めて少ない値になる。然し、実際
の粉末はこのような理想状態にないため、実用的には例
えば５〜70％の範囲内に選ばれる。重量％が５％未満で
あると、インクキャリヤ粒子30,30aの不足から低記録濃
度域の連続階調性が損われ、また記録画像が特に低記録
濃度域で粗く見える。重量％が70％を超えると、その記
録媒体への熱転写により低濃度域の連続階調性が低下
し、記録画像品質を低下させる。15〜50％が特に推奨さ
れる範囲である。

ホットメルトバインダ材20としては、例えばカルナウバ
ワックス，キャンデリラワックス，モンタンワックス，
酸ワックス，エステルワックス，部分酸化エステルワッ
クス，固形パラフィン等のワックス，エチレン酢酸ビニ
ル共重合物（EVA），石油樹脂，アクリル樹脂，ポリア
ミド樹脂，低分子ポリエチレン，ポリブテン等の樹脂を
含む一種以上を構成材料として、これらに必要に応じて
可塑剤，鉱物油，表面活性剤，酸化防止剤等の補助剤を
混合して構成される。

黒鉛端子32,32aの表面41突出による凹凸表面の形成に
は、上記ホットメルトバインダ材20と黒鉛粉末30,30aを
夫々含む熱転写層40の混合材料を例えばグラビヤ印刷，
フレキソ印刷等のソルエントコーティング法で基体表面
11に厚みを限定して塗布し、塗布層からの溶剤の蒸発に
より、容易に行える。

この場合、ホットメルトワックスや樹脂類は一般に、常
温では溶剤に溶解せぬ場合が多い。このような成分をホ
ットメルトバインダ材20の使用においては、常温不溶解
性ホットメルト材の融点乃至は軟化点以上の沸点を有す
る溶剤をソルベントコーティグ法に用い、これらの熱転
写層用混合懸濁液を、一旦、常温不溶解性ホットメルト
材の融点，沸点附近乃至はそれ以上に加温して溶剤に溶
解させた後、攪拌，粉砕しつつ冷却して常温不溶解性ホ
ットメルト材の微粒子をいわゆる冷間析出させる。この
析出懸濁液を基体表面41のソルベントコートし、この塗
布層の溶剤を予備乾燥して後、或いはこの塗布層を直ち
に析出ホットメルト粒子の融点乃至は軟化点以上に加熱
し、溶剤を完全蒸発させると共に析出ホットメルト粒子
を溶融せしめる。

上記製造法によると、析出ホットメルト粒子は粒子性を
喪失すると共に、他のホットメルト材と相溶し、均一な
熱転写層40が形成できる優れた利点がある。なお、第１
図，第２図において、黒鉛粉末32,32aの露出頂部表面に
黒鉛微粉末31′,31a′を含んで薄くホットメルトバイン
ダ材20′が被覆されているが、これらは存在していなく
ても良いものとする。

〔実施例〕

黒鉛粉末30a（31a,32a）として表面をステアリン酸処理
した平均粒径1.0μｍ（50％重量値），粒径分布０〜10
μｍの人工黒鉛（日本黒鉛社製HAG−150−st）53.2部
（以下全て重量部），ホットメルトバインダ材20として
脂環族飽和炭化水素樹脂（軟化点70℃）21.6部、パルフ
ィン（融点50〜52℃）14.4部、カルナウバワックス（融
点80〜83℃）3.6部、EVA（VA:28％,MI:400,軟化点85
℃）7.2部の計100部に、溶剤としてキシレン（沸点138
〜144℃）を250部を加えて熱転写層用懸濁液を作り、ボ
ールミルで攪拌しつつ100℃に加熱する。

EVA及びカルナウバワックスは、常温ではキシレンに完
全溶解しない。100℃の加熱によってこれらも含めてホ
ットメルトバインダ材は溶解が進み、互に相溶する。ホ
ットメルトバインダ材が完全溶解した段階でボールミル
を続けながら室温に迄自然冷却し更に２時間ボールミル
にかける。この冷却，攪拌，分散過程で未相溶のEVA,カ
ルナウバワックスは微粒子状に析出し、人工黒鉛粉末と
共に均一に分散される。

この析出混合懸濁液を、市販の＃５のバーコーターで厚
さ９μｍのPETフィルムから成る耐熱性基体10の表面11
に常温で塗布し、塗工層のキシレン溶剤を予備蒸発させ
た後、析出EVA（軟化点85℃）及びカルナウバワックス
（融点80〜83℃）粒子の何れかの軟化点，融点よりも高
温の120℃の加熱乾燥炉中を通過させ塗工層を加熱して
キシレン溶剤を完全蒸発させると共に、析出粒子を溶
融，低粘度化する。この加熱溶融によって析出粒子は粒
状を喪失すると共に、他のホットメルトバインダ材成分
との相溶も進行し、ほヾ均一なホットメルトバインダ材
20が構成される。

また、キシレン溶剤の蒸発に伴なって、塗工層の層表面
は低下し、第２図に例示した如くインクキャリヤを形成
する大粒径の黒鉛粒子32aは、黒鉛微粒子32a′を含んだ
ホットメルトバインダ材20′でその項部を薄く被覆され
た状態で層表面41から突き出して、凹凸表面の熱転写層
40が構成される。本例における層40の塗工量は3.5g/m²
であった。

斯くして製造された第２図例示の黒色熱転写記録シート
を用いた転写記録特性例を第３図に示す。

昇温記録制御は４ドット（画素）/mmの公知のリニヤ型
サーマル記録ヘッドを用い、記録媒体（受像体）として
はポリプロピレン樹脂系の厚さ150μｍの記録紙を使用
した。主走査線記録速度は16.7ms/ライン，副走査線密
度は４ライン/mm,記録電気信号は６ビットでパルス幅変
調され、変調パルス幅（Pw）の最大は4msである。印加
電力は0.6W/ドットである。

第３図からも明白な如く、本実施例における黒色熱転写
記録シートによると記録紙面上の転写記録濃度Ｄは、変
調パルス幅Pwに対応して紙面濃度Doから滑らかに立ち上
がる。そして低記録濃度域から中，高記録濃度域に亘っ
て極めて優れた連続階調転写記録特性が得られ、記録電
気信号として画像信号を用いると線順次で画質に優れた
鮮明な黒色中間調画像が熱転写記録できた。低転写記録
濃度域で連続階調性に特に有効に寄与する大粒径のイン
クキャリヤ粒子32aの存在は、径10μｍ附近の比較的大
きな黒色転写記録ドットを顕微鏡で観察することにより
検知出来る。変調パルス幅Pw＝1msでは、上記記録ドッ
トの密度は約400個/mm²,サーマルヘッドの１記録電極
（すなわち１記録画素0.25×0.25mm²）面当りでは約25
個であった。

〔比較例〕

上記実施例における黒鉛粉末の替りに粒径分布０〜1.2
μｍの人工黒鉛微粉末を用いて以下同様にして熱転写記
録シートを製作した。熱転写層の塗工量は実施例と同様
に約3.5g/m²で、然るに熱転写層の平均厚さは2.5μｍで
あった。この事実は前記実施例において、約2.5μｍ以
上の分布粒径の人工黒鉛は熱転写層面に凹凸を形成する
インクキャリヤ32a（第２図）を形成し得ることを意味
している。

然るに本引例における人工黒鉛微粉末の粒径は全て熱転
写層の厚さよりも小さく、インクキャリヤ32aを形成し
得ないことを示している。

同様に熱転写記録実験を行うと、本比較例のシートでは
低転写記録濃度域から中転写記録濃度域にかけての記録
濃度Ｄが場所により不安定で、二値濃度的で連続階調性
に欠けるものであり、良好な中間調画像の熱転写記録は
行えなかった。

前記実施例では人工黒鉛を用いたが、土状黒鉛や鱗状黒
鉛を用いることも、またこれら３種の黒鉛の内の２種以
上を混合して使用することもできる。特に第１図の構成
において小粒径の黒鉛粉末31を鱗状黒鉛，大粒径の黒鉛
粉末32を人工乃至は土状黒鉛と使い分けすることができ
る。この場合、粉末32を人工黒鉛とすることが画質や連
続階調性が良好で推奨される。

然し、これら３種の黒鉛粉末を夫々単独で使用した時、
連続階調特性や画像品質は人工黒鉛が最良であって、そ
の使用が推奨される。次いで土状黒鉛，鱗状黒鉛の順に
低下し易くなる。特に低記録濃度域で画質がドット状に
ザラ付き粗くなり易い。

これらは、人工黒鉛粉末の粒形が最も球形に近く、次い
で土状，鱗状黒鉛の順に球形から程遠くなり、インクキ
ャリヤ32,32a表面を介してのスムーズな浸透転写が困難
となり、従って塊状に32,32aそれ自身が転写され易く、
転写記録濃度の連続性を低下させ易いことによるものと
想定される。

発明の効果 以上、詳述した如く黒鉛粉末をインク色材及びインクキ
ャリヤ材として用いることにより、熱転写層塗工形成用
インクの管理が容易で、熱転写，塗工層の均一性，黒色
均一性が改良された黒色熱転写記録シートが実現でき
る。

また、本発明にかゝる黒色熱転写記録シートによると連
続階調性に優れ、且つ良質の中間調画像の熱転写記録が
でき、その産業上の効果は極めて大なるものがある。

なお、以上の説明では、耐熱性基体10としては絶縁性材
料を用いたが基体10にカーボンや黒鉛粉末を混合して抵
抗性に構成することができる。この場合、本発明におけ
る熱転写層40も抵抗性であるので、熱転写層40を一方の
共通電極として基体背面12にリニヤー型の記録電極ヘッ
ドを接触させ、振幅変調，パルス幅変調，振幅パルス幅
変調の記録電気信号を選択的に印加し、基体10,熱転写
層40を流れる電流のジュール熱で熱転写層40を昇温記録
制御して連続階調の熱転写記録を行なうことができる。
或いは上記において基体表面11と熱転写層40との間にア
ルミニウム等の蒸着導電膜を設置し、この導電膜を共通
電極として抵抗性の基体10のジュール熱を利用して熱転
写層を昇温記録制御することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における黒色熱転写記録シー
トの断面図、第２図は本発明の他の実施例における黒色
転写記録シートの断面図、第３図は本発明にかゝる黒色
熱転写記録シート説明のための熱転写記録特性を示す特
性図である。 10……耐熱性基体、20,20′……ホットメルトバインダ
材、30,31,31′,31a,31a′,32,32a……黒鉛粉末、40…
…熱転写層、100……黒色熱転写記録シート。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−79788（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−131496（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−101399（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シート状の耐熱性基体面上に、昇温記録制
   御によってその粘性が減少制御され、記録媒体への転写
   性が付与されるホットメルトバインダ材と、色材として
   少なくとも黒鉛粉末粒子を含む熱転写層が成層され、且
   つこの黒鉛粉末は粒度分布をもち、その一部の粉末粒子
   は前記熱転写層の厚み方向に貫通して前記熱転写層表面
   に突出し、前記熱転写層に凹凸表面を形成したことを特
   徴とする黒鉛熱転写記録シート。