JPS63209972A - 通電式熱転写リボン - 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） 本発明は熱転写リボン、特には通電式熱転写プリント方
式に使用する熱転写リボンにおける熱溶融インク層を改
良することによって、高速印字でしかも高品位の文字を
転写し得るようにした通電式熱転写リボンに関するもの
である。

（従来の技術） プリント方式についてはワイヤドツト衝撃式プリント方
式と非衝撃式プリント方式が知られているが、無騒音と
いうことから非衝撃式プリント方式が注目されている。

しかして、この非衝撃式プリント方式についてはサーマ
ル式熱転写プリント方式と通電式熱転写プリント方式が
公知とされており、このサーマル式熱転写プリント方式
は熱溶融インクを塗布した電気絶縁フィルムにサーマル
プリントヘッドを押し当ててその熱エネルギーによって
熱溶融インク　　・を溶かし被転写紙に転写印字をする
ものであるが、これはサーマルプリントヘッドがパルス
電圧の印加によって発熱する抵抗体であり、通電パルス
に一定の間隔を開けないと抵抗体が冷却されずに次の周
期に入って印字と非印字の区別ができなくなるので、一
般には印字周波数が５００パルス／秒（２４ドツト文字
の印字速度で２０文字／秒）が限界と考えられており、
ワイヤドツト衝撃式プリント方式における２、０００パ
ルス／秒（２４ドツト文字の印字速度で８０文字／秒）
にくらべて著しく遅いとい−う欠点がある。

これに対して通電式熱転写プリント方式はポリエステル
などの電気絶縁フィルムの一面に金属薄膜層を介して電
気抵抗層を設け、他面に熱溶融インク層を設けるか、ポ
リカーボネート樹脂またはポリアミド樹脂などの樹脂中
に電気抵抗粉末を練り込んで形成した電気抵抗フィルム
の一面に熱溶融インク層を設けた熱転写リボンの電気抵
抗層に、多針ヘッド電極と床接触帰路電極とを同時に個
別に加圧接触させ、二Ｎに電気エネルギーパルスを印加
して多針ヘッド電極近傍の抵抗層を発熱させ、この局部
加熱によって熱溶融インクを溶融して被転写紙に転写印
字するというものであり、このものは印字の終った発熱
部が再度使われることがないので原理的には印字周波数
を３，０００〜５．０００パルス／秒（２４ドツトの印
字速度で１２０〜２００文字／秒）にまで上昇させるこ
とができるので特に有利なものと考えられる。

しかし、このものは二へに使用されている熱溶融インク
層が軟化点９０〜１３０℃のエチレン−酢酸ビニル共重
合樹脂（以下ＥＶＡ樹脂と略記する）６０〜７０重量％
、融点が６０〜８０℃の天然ワックスまたは合成ワック
ス１０〜３０重量％、着色顔料１０〜２０重量％とその
他の添加剤を配合したＥＶＡ樹脂を主成分とするものと
されており、このものは表面凹凸の大きい低平滑紙に対
しても白抜け（ボイド）がなくエツジの切れのよい高品
位の印字を与えるけれども、このものはＲ−スフィルム
との密着性が大きすぎてこのままでは転写ができないの
で通常はポリケトンなどの剥離層を介してベースフィル
ムに塗着されているものをインクリボンとして使用して
いるために、現実に市販されているものは、印字周波数
１，０００〜１，５００パルス／秒（２４ドツト文字の
印字速度で４０〜６０文字／秒）を印字性能の限界とし
ており、上述の高速プリンターとしての特徴を生かし切
れていない、この原因は熱溶融インクの溶融温度が比較
的高いため、これを溶融するための通電エネルギーを大
きくする必要があり、中・低速印字においては適性印字
エネルギー条件を与えることができても、高速印字にお
いては適性印字エネルギー条件を与えることができなく
なるためである１通電式熱転写プリント方式で高速印字
時に１通電エネルギーを高くしても適正印字条件を得ら
れない理由は、次のように考えられる０例えばｉ、ｏｏ
ｏパルス／秒（通電幅０．５ミリ秒）のときの適性印字
エネルギーがＰ１ジュール／秒であったと仮定すると、
３，０００パルス／秒（通電幅０．１７ミリ秒）では、
印字エネルギ−３×Ｐ□ジユール／秒で熱溶融インク層
を１，０００パルス／秒の時と同じ温度まで加熱溶融し
て転写印字ができると考えられる。しかし、この時以下
に述べる理由で、電気絶縁フィルムおよび抵抗層母材樹
脂の耐熱温度に影響を与えることになる。針状ヘッド電
極によってＰジュール／秒の印字エネルギーをｔ秒間通
電して、質量Ｍ　（ｇ）　、比熱Ｃｐ（ジュール／ｇ・
℃）の抵抗層を発熱させて温度上昇θを得るとすると。

ＰＸｔ＝ＭＸＣｐＸθ・・・・・・・・・■が成立する
。

時間１＝０において印字エネルギーＰが印加された時、
抵抗層の温度上昇θは過度現象論の単位階段状入力に対
する一次遅れ要素の応答特性で表現することができる。

すなわち、ｔ＝φにおける温度上昇をに、温度上昇θが
Ｋの６３．２％に達するまでの時間をＴ（時定数と呼ば
れる）とすると゛　θ＝Ｋｘ　（１−ｅｘｐ　（−”）
　）・・・・・・　■という応答式で表現することがで
きる。

ここで通電幅ｔＡおよびｔ、の時の、印字エネルギー、
抵抗層の温度上昇をそれぞれ ｐｐ　およびθＡ、θＢとしもｔ　Ａ＝３　ｘ　ｔ　Ｂ
　ｅＡ’　　　　Ｂ ＰＡ＝ＰＢ／３とおく。

■式から、ｔ；ψにおけるθ＝にはＰに比例することが
わかるので、これらを０式に代入してθ８／θＡ　を計
算する。ｔＢ＝Ｔの場合となる。

■式において、ｔ　＞Ｔの場合θ　／θ１３　　　　　
　　ＢＡ はさらに大きい値をとり、ｔＢくＴの場合でもθ　／θ
Ａ＞１であることは明らかである。

■式から、上述のように通電幅ｔを１／３にした時、印
字エネルギーＰを３倍にして、等価のｐｘｔを与えて熱
溶融インク層を同じ温度まで加熱しようとすると、抵抗
層温度は９９．６％アップとなり、もしｉ電周波数１，
０００パルス／秒の場合に、抵抗層がベースのポリエス
テルフィルムの融点（２６３℃）より低い温度レベルの
発熱でまで発熱して熱溶融インク層を溶かして印字でき
たとしても、３，０００パルス／秒の場合には抵抗層の
発熱温度がポリエステルフィルムの融点を遥かに越え、
ポリエステルフィルムを溶断してしまうことになる。ま
た、抵抗層の母材樹脂の融点は一般にポリエステルフィ
ルムの融点より低いため、抵抗層の発熱の影響をより受
けやすく、抵抗層が溶融液状化すると針状ヘッド電極が
金属薄膜層に直接押しあてられスパークし、ベースフィ
ルムを高熱で溶断することになる。

（発明の構成） 本発明は上記した従来法における不利を解決した通電式
熱転写リボンに関するものであり、これは電気絶縁フィ
ルムの一方の面に金属薄膜層を介して電気抵抗層を設け
、他方の面に熱溶融インク層を設けるか、または電気抵
抗粉末を練り込んだ樹脂から作られた電気抵抗フィルム
の一面に金属薄膜層を設けてこぎに熱溶融インク層を設
けてなる通電式熱転写リボンにおいて、この熱溶融イン
ク層をワックスを主成分とする溶融インク層を内層とし
、熱可塑性樹脂を主成分とする溶融インク層を外層とす
る２層構造としてなることを特徴とするものである。

すなわち、本発明者らは通電式熱転写プリント装置にお
ける高速化が、上述のごとく熱溶融インクの溶融温度が
比較的高く、大きな通電エネルギーを要することにより
阻まれている点に着目し。

熱溶融インク層の低融点化を、印字品位を低下させずに
実現しようとして種々検討した結果、本発明を完成させ
た。

通電式熱転写プリント方式において、熱溶融インクの低
融点化を達成しようとして考えられる方法は、サーマル
式熱転写リボンに使用されているワックスを主成分とす
る熱溶融インクの適用であろう。この熱溶融インクの一
般処法は融点６０〜８０℃のカルナバワックスおよびパ
ラフィンワックス７０〜８０重量％１着色顔料１０〜２
０重量％にベースのポリエステルフィルムとの密着力を
向上させる目的で、ＥＶＡ樹脂、その他部加物５〜１５
重量％を配合したものである。

このようなワックスを主成分とする熱溶融インクを、通
電式熱転写プリント方式に適用した場合。

たしかに低い印字エネルギーで印字が可能となり、３．
０００パルス／秒以上の印字速度でも、文字の判読が一
応はできるものの、以下に述べる不利を生じる。

第１に、サーマル式熱転写プリンタと同等の低速印字で
は、溶融インクがベースフィルムから剥離する速度が被
転写紙への溶融インクの転写速度より優るため、溶融イ
ンクは完全にベースフィルムから剥離するが、１，００
０パルス／秒以上の中・高速印字ではこのバランスが崩
れ、溶融インクがベースから剥離する速度より被転写紙
への溶融インクの転写速度が優るため、溶融インク層が
真中で泣き別れてベースフィルムに残留し薄くかすれた
印字状態となる。第２に、このインクは表面凹凸の大き
いベック平滑度１００秒以下の低平滑紙には表面の凸部
のみに転写し、凹部には転写せずボイド（白抜け）の多
い印字しかできない欠点がある。第３に、このインキは
多針ヘッド電極の押圧力によって被転写紙を汚しやすい
という欠点がある。ところがこのワックスを主成分とす
る熱溶融インク（以下ワックスインクと略記する）の層
を内層とし、熱可塑性樹脂を主成分とするインク（以下
樹脂インクと略記する）を外層とする２層構造とすると
、第１に、樹脂インクとフックスイツタとの結合接着力
がワックスインクとベースフィルムとの密着力より大き
いため、樹脂インクが溶融して被転写紙に密着する時に
はワックスインク層はベースフィルムから完全に引き剥
がされて転写され、第２にワックスインクは樹脂インク
とくらべ低融点のため、低い印字エネルギーで溶融して
溶融液状化状態で樹脂インクに接触するため、上述のポ
リケトン剥離層のような溶融温度が高くて溶融しにくい
固体状剥離層とくらべて樹脂インクに熱を伝えやすく、
また本発明によれば、樹脂インク中にもワックスインク
と同じ組成を持つため溶融し九ワックスインクは樹脂イ
ンクと相溶じやすい状態にあり、低い印字エネルギーで
溶融転写することができる。このため、通電幅の非常に
短い３，０００〜５，０００パルス／秒の高速印字にお
いても、上述の抵抗層発熱温度を、ポリエステルフィル
ムや抵抗層母材樹脂の融点以下に抑制できる程度の印字
エネルギーで、溶融インク層の溶融転写を可能とするこ
とができる。第３に。

被転写紙には樹脂インクが接着するため、接着力が大き
く非消去性が高く低平滑紙に対してもボイドがなくエツ
ジの切れのよい高品位印字を高速で得ることができ、第
３に、被転写紙に接触するのは紙汚れのない樹脂インク
層のため、多針ヘッド電極の抑圧による紙汚れもないと
いう有利性を与えられることを見出し、ここに使用する
ワックスインク・樹脂インクの種類・組成・２層構成に
ついての研究を進めて本発明を完成させた。

本発明の通電式熱転写リボンは従来公知の通電式熱転写
リボンにおける熱溶融インク層を２層構造としたもので
あるので、この通電式熱転写リボンは例えば電気絶縁フ
ィルムとして厚み３．５〜９ｕｍのポリエステルフィル
ムに厚み３００〜１．０００人のアルミニウム蒸着層を
設け、このアルミニウム層に変性ポリエステル樹脂また
はポリエステル−イソシアネート樹脂にカーボンブラッ
クを分散させた厚みが３〜２０μｓで体積固有抵抗が０
．１〜１０Ω・１の電気抵抗層を設けたもの、またはポ
リカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂などにカーボンな
どの電気抵抗粉末を練り込んで成形した厚みが３〜２０
−で体積固有抵抗が０．１〜１０Ω・備の電気抵抗フィ
ルムに厚みが３００〜１，０００人のアルミニウム蒸着
層を設はアルミニウム蒸着層を設けたものに熱溶融イン
ク層を設けるものとすればよい。

本発明の熱転写リボンを構成する熱溶融インク層は前記
したようなワックスインク層と樹脂インク層との２層か
らなるものとされるが、このワックスインク層は融点が
４０〜１００℃であるカルナバワックス、ライスワック
ス、木ろう、みつろう、モンタンワックス、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の天然ワ
ックスおよびポリエチレンワックス、変性モンタンワッ
クス、変性パラフィンワックス、変性マイクロクリスタ
リンワックス、フィッシャートロプシュワックスなどの
合成ワックスの単体または混合物５０〜９０重量％に、
融点または軟化点が５０〜１５０℃であるＥＶＡ樹脂、
エチレン−アクリル酸エチル共重合樹脂などの熱可塑性
樹脂の１種または数種類５〜２０重量％とカーボン顔料
またはその他のカラー着色顔料５−２０重量％を配合し
たものとすればよいが、この着色顔料はこのワックスイ
ンク層が熱溶融インク層の内層とされるものなので印字
濃度をあげるためには配合する９が望ましいけれども必
ずしも配合する必要はない。

他方、このワックスインク層の外層に配置される樹脂イ
ンク層は融点または軟化点が５０〜１５０℃であるＥＶ
Ａ樹脂、エチレン−アクリル酸エチル共重合樹脂、ポリ
ビニルアルコール樹脂。

塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリメチルアクリレ
ート、ポリエチルアクリレート、ポリメチルメタクリレ
ート、ポリビニルブチラール樹脂。

スチレン・ブタジェン・スチレン共重合樹脂、スチレン
・エチレン・ブタジェン・スチレン共重合樹脂、スチレ
ン・イソプレン−スチレン共重合樹脂、ポリスチレン樹
脂などのような熱可塑性樹脂の１種類または２種類以上
５０〜９０重量％、融点が４０〜１００℃の前記したよ
うな天然ワックス、合成ワックスの１種または２種以上
５〜２０重量％とカーボン顔料またはその他のカラー着
色顔料５〜３０重量％を配合したものとすればよい。

本発明の通電式熱転写リボンは前記した金属薄膜層と電
気抵抗層を設けた電気絶縁性フィルムの片面または電気
抵抗粉未練りこみ型の電気抵抗フィルムの金属薄膜層面
に上記したワックスインク層を内層に樹脂インク層を外
層に塗着することによって得ることができるが、この溶
融インク層の厚みは１〜１０ＩｎＩの範囲とすればよい
がそれが薄すぎると印字濃度が薄くなって印字品位がわ
るくなり、厚すぎるとこの溶融エネルギーを大きくする
必要があり、高速印字のための短い通電中で高い印字エ
ネルギニを与える不利は上述のごときであって、高速印
字リボンに不適となるためこれは好ましくは３〜６ＩＩ
ＩＩの範囲とすることがよい、なお、この熱溶融インク
層は上記したようにワックスインク層と樹脂インク層の
２層構造とされているが、この２層の厚さ比率は内層と
なるワックスインク層も着色顔料を含むものとされてい
るので印字濃度向上のために外層の樹脂インク層を殊更
に大きくする必要はなく、これらは５０：５０の厚み比
率とすればよい。

このようにして得られた本発明の通電式熱転写リボンは
その熱溶融インク層がワックスインク層を内層とし、樹
脂インク層を外層とする２層構造とされており、ワック
スインク層のベースフィルムに対する接着力がワックス
インク層と樹脂インク層の接着力よりも小さく、またワ
ックスインク層のほうが樹脂インク層よりも融点が低い
ものとされているので、多針ヘッド電極でこの抵抗層が
加熱されたときに容易にワックスインク層がベースフィ
ルムから剥がれ、これが樹脂インク層と一体になって被
転写紙に転写されるし、この転写を印字周波数を３，０
００〜５，０００パルス／秒とする２４ドツト文字での
印字速度が１２０〜２００文字／秒で行なうことができ
るという有利性が与えられる。

つぎに本発明の実施例をあげる。

実施例 厚さ５１ｍのポリエステルフィルム・５ＣＦ５３（東し
社製商品名）の−面に、厚み約３５０人。

面積抵抗３Ω／口のアルミニウム蒸着層を設け、この上
に体積固有抵抗２Ω・１のカーボンインク・５Ｔ−７７
−６１（信越ポリマー社製品名）を厚さ１５μｓに塗工
して、アルミニウム層を含む面積抵抗が５Ω／口である
抵抗層を形成した。

ついでこのポリエステルフィルムの反対面にパラフィン
ワックス４０重量％１合成エステルワックス４０重量％
、ＥＶＡ樹脂１０重量％、カーボン顔料１０重量％から
なる融点が約６５℃のワックス系熱溶融インク・ＳＴ−
＆５墨（帝国インキ製造社製商品名）をオフセットグラ
ビア式ワックスコーターを用いて３μｓの厚さに塗布し
たのち。

この上にＥＶＡ樹脂７５重量％、合成ワックス１５重量
％、カーボン顔料１０重量％をトルエンに溶解した環球
法軟化点が約１００’Ｃである樹脂系熱溶融インク・５
Ｔ−Ｎ（１１００墨（帝国インキ製造社製商品名）をダ
イレクトグラビアコーターを用いて厚さ３層Ｍに塗工し
て通電式熱転写リボンを作った。

つぎにこのリボンを試験層通電式熱転写プリンター（シ
ャープ社ＩＩ）に装架し、この抵抗層面に垂直方向に１
０ドツト／履で配置した４０本の多針ヘッド電極を使用
し、水平方向に１０ドツト／■のドツト密度で印字周波
数３，６００パルス／秒のパルス電圧２４Ｖを加え、ベ
ック平滑度３７秒の）ｊｅｒｏｘ４０２４を被転写紙と
して印字試験を行なったところ、２４ドツト文字が１５
０文字／秒の印字速度でしかもエツジの切れのよい高品
位の印字を得ることができた。

しかし、比較のために上記における溶融インク層を厚さ
１〜２ｎのポリケトン剥離層の上に上記した樹脂系溶融
インク・５Ｔ−ＮＩＩｌｏｏＪＩＩ　（ｉｍ出）を厚さ
３〜５ｔｍに塗工したものとしたところ、印字周波数１
，５００パルス／秒まではエツジの切れのよい高品位印
字が可能であったが、１，５００パルス／秒以上では次
第に印字品位が低下し、３．０００パルス／秒以上では
全く転写が不可能であった。

また、同じ比較のために上記における溶融インク層を上
記したワックス系熱溶融インク・ＳＴ−Ｎａ５墨（前出
）だけを３〜５μｓの厚さで塗布したものとしたところ
、印字周波数３，６００パルス／秒でも印字は可能で文
字の判読も可能であったけれども、１，０００パルス／
秒でもベースフィルム上にインクが残留して、印字品位
、濃度、エツジの切れとも不満足なものであった。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、電気絶縁フィルムの一方の面に金属薄膜層を介して
   電気抵抗層を設け、他方の面に熱溶融インク層を設ける
   か、または電気抵抗粉末を練り込んだ樹脂から作られた
   電気抵抗フィルムの一面に金属薄膜層を設けてこゝに熱
   溶融インク層を設けてなる通電式熱転写リボンにおいて
   、この熱溶融インク層をワックスを主成分とする溶融イ
   ンク層を内層とし、熱可塑性樹脂を主成分とする溶融イ
   ンク層を外層とする２層構造としてなることを特徴とす
   る通電式熱転写リボン