JPH0230879B2 - - 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できる。電圧
パルスが印加される間点電極の近傍における高い
電流密度が強い局所加熱を生じ、この熱がリボン
から該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。 〔背景技法〕 本発明に関連のある種類の熱印刷技法は周知で
あり、たとえば米国特許第2713822号、第3744611
号、第4269892号に開示されている。 上記米国特許第3744611号及び第4269892号は抵
抗性層及びインク層間の中間層としてアルミニウ
ム層を使用する事を開示している。アルミニウム
は優れた電気的導体であり、この特性が点電極近
くの領域から広い面積電極への低抵抗路として使
用される。 アルミニウムは通常雰囲気の酸素によつて接触
する任意の表面上に薄い酸化物層を自然に形成す
る。このためにアルミニウムの使用は必然的に抵
抗性層と積層体中の未酸化の比較的に厚い内部ア
ルミニウム間に酸化アルミニウムの極めて薄い層
を含んでいる。酸化アルミニウムの第２の極めて
薄い層がインクに面する積層体の側に存在する。 従つて、一般に承認されたアルミニウム層を使
用する熱リボンの通常の使用中に、電気的回路が
電気を帯びる各点電極から抵抗性層、抵抗性層を
接触する薄い酸化アルミニウム層、低抵抗性アル
ミニウムを介して広面積電極に確立される。電気
は内部のアルミニウムによつて運ばれ、インク近
くの酸化物アルミニウム層を通してはほとんど流
れない。アルミニウム及び抵抗性層間のインター
フエイスにおける局所化された高熱はリボンを使
用している通常の技術者にとつて明らかであろ
う。 1981年８月刊IBM Technical Disclosure
Bulletin Vol.24、No.３の第1356頁及び第1357頁
の“Thermal Efficiency Improvement By
Anodization”と題する論文は転写層近くの発生
する高抵抗を発生するアルミニウム層の陽極酸化
を開示している。この論文は本願の共同発明者の
２人によるものである。 本発明は従来技術と抵抗性層に接触する二酸化
ケイ素の層を使用することによつて異なる。この
層は良導電体が抵抗性層に接触する場合に必要と
されるよりもはるかに低い電流で熱印刷するため
に有用の熱を発生する機能を有する。 〔本発明の開示〕 本発明に従つて熱印刷のための転写媒体は抵抗
性層上に積層体として二酸化ケイ素の極めて薄い
層を有する。転写媒体は抵抗層と反対側上に熱で
流動可能になるマーク用材料を有する。 代表的実施例は微粒子状の導電性充填材料及び
重合体結合剤より成る抵抗性層、蒸着による如き
気体状態から付着される二酸化ケイ素の層、抵抗
性層と反対の側にある二酸化ケイ素と接触する金
属層及び固体の金属層の他の側上にある固体の溶
融可能インクを有する。 二酸化ケイ素は極めて薄く、好ましい実施例で
は深さ約80Åである。この厚さにおいては、この
層は高い実効固有抵抗を有する導体として振舞
う。電気的に発生される熱は抵抗性層の内部より
もインクに近い領域で高くなる。二酸化ケイ素を
追加した事の正味の効果は熱印刷の目的のための
有効な熱を大いに増大する事である。事実、仮に
抵抗性層が直接鋼層に積層されると大きな電流が
必要とされるので、下述の最良モードは実用的で
なくなり、実質的に動作不能となる。 〔本発明を遂行する為の最良モード〕 本発明の好ましい最良の実施例は特にインク補
充及び再使用に適した規則正しい断面図の４層積
層体である。最下層は抵抗性層として働く、導電
性微細粒子のグラフアイトとポリイミドの混合物
である。抵抗性層は厚さが0.000762cmである。次
の層は80Åの厚さの二酸化ケイ素である。二酸化
ケイ素の次の層はステンレス鋼の導電性支持層で
ある。導電性支持層は厚さが0.001270cmである。
最後に鋼層上には抵抗性層の外側から印加される
電流によつて創生される熱に応答して流動可能な
インク層が存在する。 印刷は周知の技法によつて行なわれ、抵抗性層
は点電極と接触する。抵抗性層もしくは鋼層は広
面積電極と接触する。点電極はリボンと接触する
紙もしくは他基板にリボンからインクを転写せし
める局所加熱を生ずる十分な電流で像の形で選択
的に駆動される。抵抗層にポリイミド樹脂の混合
物を使用する事は本発明にとつて重要である。こ
の事は熱的印刷過程で使用中に必要な物理的一体
性及び劣化に対する極めて良好な抵抗性を有する
素子を与える。素子は強固でグラフアイトが充填
される場合には、すぐれた耐摩耗性を有する。素
子は熱的印刷に十分適切な電気的固有抵抗を有す
る。 リボンは何回も使用される様に意図されている
ので、ステンレス鋼層は本発明の好ましい実施例
に特に重要である物理的強度を与える。同様にス
テンレス鋼管は高度に導電性で、従つて点コンタ
クト電極の領域から広面積の電極への低い電気抵
抗の経路を与える。熱リボン積層体として及びこ
れ等の目的のためにステンレス鋼もしくは他の金
属を使用する事は本発明にとつて特に重要な事で
はない。好ましい実施例における鋼は合金304で
なるクロム・ニツケル・オーステナイト・ステン
レス鋼である。 抵抗性層及びステンレス鋼層間に存在する二酸
化ケイ素は本発明の主要部である。二酸化ケイ素
は電気的絶縁層である。二酸化ケイ素の極めて薄
い層は導通するが、高抵抗状態においてである。
従つて印刷中にリボン中に発生される熱の大部分
は電流を供給する各点電極に対向する二酸化ケイ
素中に発生する。この領域はインク層に対する良
好な熱的導体である鋼と直接接続している。 インク層は通常のものである。２つの互換実施
例が説明される。 〔製造過程〕 〔抵抗層の処法〕 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.I.DuPont de Nemours Co.の
商標製品であるDuPont PI2560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℃の温度で溶媒が失なわれた後、
重合化する。最終生成物は固くてどつしりしてお
り、高温でも認められる程、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
XU218である。これは或る溶媒を吸収（imbide）
した後、一貫して伸長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Micro850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％の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XC72：これはCabot社の商標製品で
ある導電性のフアーネス・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。分散体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
可能で従つて希釈歳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。しかしながらま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、
更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〕

ステンレス鋼は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浄で平坦
な表面を有する。 〔二酸化ケイ素〕 ステンレス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、
二酸化ケイ素は気体に蒸発するまで加熱され、次
いで付着物が提示された鋼の表面上に付着され
た。80Å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、80Å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〕 不銹鋼は二酸化シリコンの側が上になるように
して健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・ブレード法）。
この棒は健固なステンレス鋼より成り、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・ブレード装
置は0.0064008cm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、まず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。 冷却後、鋼は二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液として使用された。
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)固体として強固（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0.000508cm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性を有する。 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。またサクローズ・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・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
る抵抗性を改良する(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。

【表】

〔リボンの使用〕

本発明に従い、１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
るまで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。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 熱的転写層及び抵抗性層、並びに上記熱的転
   写層及び上記抵抗性層間にあつて、上記抵抗性層
   に接する二酸化ケイ素の層より成る非衝撃熱的転
   写印刷のための転写媒体。