JP6251496B2 - 画像記録セット - Google Patents
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Description
これらの電気泳動方式の電子ペーパーは、一度表示を行うと電力を必要とせずに表示した内容を保持できることが一つのメリットとして捉えられているが、実際には画像を表示した後、電界を印加することなく放置すると経時で画像濃度が変化したり、外部から静電気や圧力等の影響を受けると画質が劣化したりするなど、画像保持性に課題があった。
これらの課題に対しては、例えば、マイクロカプセルの壁をグラフトコポリマーで構成し、分散媒との溶解度パラメータを制御する方法(特許文献5参照)や、懸濁流体中に高粘度化しない重合体を溶解又は分散する方法が開示されている(特許文献6参照)。
PLDの場合は、電気泳動粒子が移動する領域である表示層の上下に電極として導電層を有する基板が設けられ、筐体に覆われた構造を有しているため外部からの影響が受けにくく、また必要に応じて電圧を印加することが可能であり、それによって画像を維持することが可能である。
しかし、リライタブルペーパーの場合は、筐体に覆われていないため外部からの影響を受けやすく、また記録媒体には電圧を印加するための素子や電源を有していないため、外部から画像を長期保持させることは不可能である。筐体などで覆うことによって外部からの影響を軽減させることが可能な場合もあるが、画像保持性を高める効果としては充分ではなく、リライタブルペーパーとして求められるフレキシブル性や低コストのメリットが失われることになる。
また、PLDは、使用上、書換え頻度が高くなるため、画像保持性の要求度はそれほど高くないが、リライタブルペーパーは、紙のように長期間記録を残すニーズが高いため、半永久的な画像保持性を実現する必要がある。
例えば、常温で固体であり、加熱又は溶剤等で軟化する樹脂、ゴム、ロウ類、又は合成ワックス類を用いる方法(特許文献1参照)、電気泳動粒子、分散媒、染料及び分散剤を含む分散液で、分散媒が常温では液体と固体の2つの相が共存し、電気泳動時に固体の相を溶解させて均一な液体の相にする方法(特許文献7参照)、非加熱時は固体であり加熱によって液体となる熱溶融性物質、具体的にはワックス類、飽和脂肪酸、高級アルコール類と電気泳動性微粒子をマイクロカプセルに封入する方法(特許文献8参照)、電気泳動動作温度では流動性を有し、泳動動作温度よりも低い温度では光学的に不透明な固体となる混合物、具体的には、長鎖アルコール類、フェノール類、芳香族ケトン類、デカン類、及びドデカン類より選択される物質と、パラフィン、ロウ類、ワックス類、及び飽和炭化水素より選択される物質との混合物を用いる方法(特許文献9参照)、常温では固体状態になり、加熱によって液体状態になる分散媒として、高級パラフィン炭化水素類、ロウ類、ワックス類、又は芳香族炭化水素類を用いる方法(特許文献10参照)、分散媒がライスワックスを主成分とし、界面活性剤を含有する方法(特許文献11参照)などが挙げられる。
しかし、これらの技術は、ワックス類やロウ類、飽和脂肪酸などを添加した分散媒であるため、固体状態と液体状態の転移における温度応答性が低く、書換え速度が低下したり、加熱しても分散媒粘度が充分に低下せず、コントラストが低下したり、繰り返し書換えを行った場合に画質低下が見られるなど、満足する特性が得られないという問題がある。更に分散媒として溶媒を用いた場合に比べて電気泳動粒子の分散性が低下し、電気泳動性が悪化したり、粒子同士が凝集を引き起こして画質が劣化するなど、多くの問題がある。
しかし、この技術では、ゲル化及び液化する分散媒として、具体的には溶媒が貧溶媒となる高分子物質を用いているが、溶媒の温度が高い時には高分子物質を溶解し、温度が低い時には高分子物質が不溶となってゲル化するものであり、高分子物質自身が熱可逆性を有するものではない。したがって、ゲル化と液化との間の温度応答性は低く、また液化が局部的であるため、表示速度や画像品質についても満足されるものではなかった。
しかし、この技術では、分散媒中にゲル化剤が含有されてはいるものの、熱可逆性についての記載はなく、ゲル化されることによって分散媒は連続及び/又は非連続の微小領域にほぼ均等に分割されてゲル状態になり、粒子はゲル状態にある分散媒中で電界の作用により電気泳動することが記載されている。そのため、書換え速度やコントラストの問題は解決されず、課題の解決には至っていない。
この技術では、熱可逆性ゲル化剤を含ませることにより、ゲル化剤の融点近傍又はそれより高い温度において非ゲル化状態になり、粘性が低下するためディスプレイデバイス内にイメージを形成することができる。そして、イメージ形成後にディスプレイデバイスを冷却するとゲル化状態になるため、電界を印加しない状態でもイメージが安定に維持される。熱可逆性ゲル化剤を用いる方法は、ゲル化剤自体がゲル化を引き起こすため、従来のワックス類やロウ類を添加したり、溶媒に対する高分子物質の溶解性でゲル化を制御する方法よりは温度応答性が高く、また安定であり、画像保持性を高めるためには非常に優れた方法である。
したがって、熱可逆性ゲル化剤を用いた効果が充分に活かされておらず、PLDに適用できていないのが実情である。
そこで、本発明者らは、画像記録層が、電気泳動粒子と、分散媒と熱可塑性ゲル化剤とを含有し、該分散媒が前記の画像記録層保持のための基材と接触しているものであることを内容とする、書換え可能な記録媒体(特許文献19の特開2012−215835号公報)、及び、該分散媒がゲル化した状態で白濁していることを内容とする、書換え可能な記録媒体を、提案済み(特許文献20の特開2013−15560号公報)であり、これら既提案技術は、本件発明の技術を付加することによって、更に改善されたものとなる。
このように、サーマルヘッドの表面に導電層を設けたものは数多く開示されているが、これらの目的は静電気が蓄積することによる静電破壊や電極の腐食を防止するといった、サーマルヘッドの耐久性や信頼性を高めることにあり、本発明のように記録媒体に熱と電界を同時に印加するための目的で開発されたものではなかった。
なお、本発明でいう記録媒体は、画像の記録と消去を繰り返し行える書換え可能な記録媒体であるが、画像保持性が高いことから、本発明と同様の構成を有する記録媒体であって、書換え機能を制限して用いる記録媒体等も含むものとする。
<1> 記録媒体と、前記記録媒体に画像の記録を行う画像記録装置とを有する画像記録セットであって、
前記記録媒体は、第一の基材と、第二の基材と、前記第一の基材及び前記第二の基材の間に設けられた画像記録層とを有し、前記画像記録層が電気泳動粒子と、分散媒と、熱可逆性ゲル化剤とを有し、
前記画像記録装置は、前記画像記録層を加熱する加熱手段と、前記画像記録層に電界を生じさせる電界印加手段及び対向電極とを有し、
前記電界印加手段は、前記加熱手段の前記記録媒体と対向する面に形成され、
前記対向電極は、前記記録媒体を介して、前記電界印加手段と対向する位置に形成されていることを特徴とする画像記録セット。
以下、上記本発明<1>について詳しく説明する。なお、本発明は、次の<2>〜<13>の実施形態も含むので、これらについても併せて説明する。
<2>更に、前記画像記録層と前記第一の基材との間に設けられた第一の導電層、及び/又は前記画像記録層と前記第二の基材との間に設けられた第二の導電層を有し、
前記第一の導電層は、前記記録媒体の外部に形成される第一の電極と導通し、
前記第二の導電層は、前記記録媒体の外部に形成される第二の電極と導通し、
前記電界印加手段及び前記対向電極の少なくとも一方が、前記第一の電極及び前記第二の電極のいずれか一方と電気的に接続することにより前記画像記録層に電界を生じさせることを特徴とする前記<1>に記載の画像記録セット。
<3>更に、前記第一の基材、及び/又は前記第二の基材が導電性の基材であり、
前記電界印加手段及び前記対向電極の少なくとも一方が、前記導電性の基材と電気的に接続することにより前記画像記録層に電界を生じさせることを特徴とする前記<1>に記載の画像記録セット。
<4>前記導電性の基材が、導電性フィラーを含有した基材であることを特徴とする前記<3>に記載の画像記録セット。
<5>前記画像記録層が複数のマイクロカプセルで構成され、前記電気泳動粒子と、前記分散媒と、前記熱可逆性ゲル化剤が、前記マイクロカプセルに封入されていることを特徴とする前記<1>乃至<4>のいずれかに記載の画像記録セット。
<6>前記熱可逆性ゲル化剤が、分子中にアミド結合(−NHCO−)及びウレタン結合(−NHCOO−)の少なくともいずれかを有することを特徴とする前記<1>乃至<5>のいずれかに記載の画像記録セット。
<7>前記熱可逆性ゲル化剤が、分子中にシロキサン結合を有することを特徴とする前記<1>乃至<6>のいずれかに記載の画像記録セット。
<8>前記熱可逆性ゲル化剤が、分子中に炭素数が8〜20のアルキル基を有することを特徴とする前記<1>乃至<7>のいずれかに記載の画像記録セット。
<9>前記分散媒が、脂肪族炭化水素系溶剤又はシリコーンオイルであることを特徴とする前記<1>乃至<8>のいずれかに記載の画像記録セット。
<10>前記熱可逆性ゲル化剤を含む分散媒のゾル化転移温度が、ゲル化転移温度より高いことを特徴とする前記<1>乃至<9>のいずれかに記載の画像記録セット。
<11>前記加熱手段がサーマルヘッドであり、前記サーマルヘッドの表面に前記電界印加手段として導電膜が形成されていることを特徴とする前記<1>乃至<10>のいずれかに記載の画像記録セット。
<12>前記対向電極が、導電性のプラテンローラであることを特徴とする前記<11>に記載の画像記録セット。
<13>前記画像記録装置が、更に、前記記録媒体に熱及び電界を印加して、前記記録媒体に記録された画像を消去する画像消去手段を有することを特徴とする前記<1>乃至<12>のいずれかに記載の画像記録セット。
前記<2>に示されるように、前記画像記録層と前記第一の基材の間及び/又は前記画像記録層と前記第二の基材の間に第一の導電層及び/又は第二の導電層が設けられ、前記第一の導電層及び/又は前記第二の導電層が前記記録媒体の外部に形成した第一の電極及び/又は第二の電極と導通されているものが好ましい例として挙げられる。
一方、画像記録装置は、前記画像記録層を加熱する加熱手段と、前記画像記録層に電界を生じさせる電界印加手段及び対向電極とを有し、前記電界印加手段は、前記加熱手段の前記記録媒体と対向する面に形成され、前記対向電極は、前記記録媒体を介して、前記電界印加手段と対向する位置に形成されている。すなわち、前記加熱手段と前記電界印加手段が一体となっている。これによって、前記画像記録装置の前記電界印加手段が前記記録媒体の前記第一の電極及び/又は前記第二の電極と電気的に接続することにより、前記記録媒体に電界が印加されるように設定されている。
本発明の画像記録セットに用いられる記録媒体は、第一の基材及び第二の基材との間に、少なくとも電気泳動粒子と、分散媒と、熱可逆性ゲル化剤を含有した画像記録層を有する。
前記画像記録層に含有される電気泳動粒子は、外部から電界を印加した場合に、分散媒中を泳動する粒子である。分散媒は、電気泳動粒子を分散させる分散媒である。熱可逆性ゲル化剤は、ある温度を超えると分散媒をゾル化(液化)させ、ある温度以下になると分散媒をゲル化(固化)させ、かつこれらのゾル/ゲル転移を温度によって可逆的に生じさせることが可能な材料である。
なお、ディスプレイデバイスとして速い書込み速度が求められるPLDにおいては、熱可逆性ゲル化剤を用いた場合の表示速度は充分なものではなかったが、紙のような用途が求められる記録媒体においては、熱可逆性ゲル化剤を用いた場合の記録(書込み)速度でも充分に適用が可能である。
しかし、本発明の画像記録セットは、記録媒体がPLDではなく、外部の画像記録装置により画像の記録を行うものであるため、記録媒体自身に加熱及び冷却させる装置や電源等を持たせる必要がなく、それらの装置を記録媒体とは別の画像記録装置内に設けることが可能であり、PLDの場合に起こる記録媒体の大型化、及び重量化の問題、表示速度が低下する問題、表示コントラスト比が充分に得られなくなる問題などは解消される。即ち、記録媒体は紙と同じ状態にすることができる。
そのため、前記記録媒体は、PLDではデメリットであった熱可逆性ゲル化剤を用いることによる表示速度の低下が問題にならないだけでなく、熱可逆性ゲル化剤を用いることによって、半永久的な画像保持性の実現や、電界による書込みだけでなく、熱による書込みの実現という大きなメリットを得ることができる。
また、基材上にマイクロカプセル層を塗布して形成することが可能であるため、ロールトゥロール等の簡便な方法を用いて生産することが可能である。前記記録媒体は、このような簡便な方法で作製できるため、生産性が向上し、低コスト化に有効である。
基材の材質としては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、合成樹脂、天然樹脂等のプラスチック、紙、合成紙、耐水紙、薄型ガラス、木板、金属板などが挙げられるが、フレキシブル性や視認性の面から、合成樹脂が好ましい。
前記合成樹脂としては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばポリエチレン、塩素化ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸エチル共重合体、ポリプロピレン、ポリブタジエン、AS樹脂、ABS樹脂、メタクリル酸メチル樹脂、塩化ビニル樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−塩化ビニリデン共重合体、塩化ビニル−アクリル酸エステル共重合体、塩化ビニル−メタクリル酸共重合体、塩化ビニル−アクリロニトリル共重合体、エチレン−ビニルアルコール−塩化ビニル共重合体、プロピレン−塩化ビニル共重合体、塩化ビニリデン樹脂、酢酸ビニル樹脂、メタクリル酸−スチレン共重合体、ポリブチレン樹脂、メタクリル酸メチル−ブタジエン−スチレン共重合体、ポリビニルアルコール、ポリビニルホルマール、セルロース系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル樹脂(ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂など)、ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアミノビスマレイミド樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリフェニレンスルホン樹脂、ポリアリレート樹脂、グラフト化ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂;ポリ四フッ化エチレン樹脂、ポリフッ化エチレンプロピレン樹脂、四フッ化エチレン−パーフロロアルコキシエチレン共重合体、エチレン−四フッ化エチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、ポリ三フッ化塩化エチレン、フッ素ゴム等のフッ素系樹脂;シリコーン樹脂、シリコーンゴム等のシリコーン系樹脂などが挙げられる。これらは、1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
これらの樹脂フィルムは、加熱をしながら一定方向に引き揃えると分子が変形方向に並び強度が増す性質を利用して、一軸方向又は二軸方向に延伸させたフィルムも有効に使用することができる。また、これらの樹脂フィルムの片面又は両面に、コロナ処理、プラズマ処理、フレーム処理、酸アルカリ処理等の表面処理を施したものも有効に使用することができる。更に、これらの樹脂フィルムの片面又は両面にコーティング剤を塗布したり、蒸着したり、イオンメッキする等、各種コーティングすることも可能であり、有効である。
これらの方法を用いて、反射防止効果や指紋付着防止効果を持たせたり、耐摩耗性や耐傷性を高めたり、帯電防止性を付与したりすることが可能であり、本発明において非常に有効な方法である。
これらの中でも、高い透明性とフレキシブル性を有し、実用上の耐熱性及び製膜性も良好であることから、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリアミド(ナイロン)、ポリイミド、アクリル樹脂等が好ましい。
前記第一の基材及び前記第二の基材の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シート状、などが挙げられる。
このように、導電層を形成することにより、電極より画像記録装置から直接画像記録層へ電界を印加することが可能となるため、基材による電圧降下が抑制でき、より低い駆動電圧で高コントラストな画像を得ることが可能になる。なお、導電性とは、電気を通す性質のことを言い、導電率や抵抗率(導電率の逆数)で表される。抵抗率計等を用いて測定すれば表面抵抗率又は体積抵抗率を求めることができる。市販の抵抗率の測定機としては、三菱化学アナリテック社製のハイレスタ又はロレスタ等が挙げられる。
導電性の膜としては、ITO(インジウムスズ酸化物)、酸化亜鉛、金、銀、銅、アルミニウム、クロム、錫、ニッケル等の金属あるいは金属箔、金属メッキ、金属蒸着物、銀ナノワイヤー、グラフェン、カーボンナノチューブ、導電性ポリマー等が挙げられ、これらを基材上に製膜すればよい。導電性膜の表面抵抗率は、107Ω/□以下が好ましく、103Ω/□以下がより好ましく、101Ω/□以下が更に好ましい。記録媒体の視認する側に用いる基材としては、透明であることが望ましく、透明な基材の表面に透明な導電性膜を設けたものが好ましく用いられる。
フィラーには、球状、フレーク状、繊維状、針状等、様々な形状のものがあり、いずれも好適に用いられるが、異方性形状を有するフィラーがより好ましい。異方性形状とは、球状粒子のように全ての軸に対して同じ形状を有する等方性形状とは異なり、軸によって異なる形状を有することを言う。つまり長軸と短軸の長さが異なる針状あるいは繊維状のフィラーである。粒子状物体では、楕円体で近似した場合の長径/短径の比、また繊維状物体の場合には、長さ/直径の比をアスペクト比と定義するが、異方性形状を有するフィラーとしては、高アスペクト比を有するフィラーの方がより好ましい。
その理由は、基材の導電性は、含有するフィラー同士の電気的な接続によって機能しているため、導電性を高めるためには、フィラーの添加量を多くする必要がある。しかし、フィラーの含有量が顕著に増加すると、基材としての膜が脆くなり、柔軟性が得られなくなる場合がある。異方性形状を有するフィラーを用いると、フィラー間の接触点が低減でき、少ない添加量で導電性を高める効果を得ることが可能になるからである。なお、アスペクト比は、例えば、フィラーが含有した基材を垂直方向に切断し、切断面を電子顕微鏡で1000倍程度に拡大して、切断面に現れた粒子の長軸や短軸の長さ、直径等を求め、平均値を算出することによって求めることができる。
導電性の基材を設ける場合は、別途電極を設ける必要はないが、表面抵抗率だけでなく、体積抵抗率が低いことが要求される。導電性基材の体積抵抗率は、107Ω・cm以下が好ましく、103Ω・cm以下がより好ましく、101Ω・cm以下が更に好ましい。
また、表面に導電層を設けたもの、あるいは基材自体が導電性のものを問わず、これらの導電性を有する基材は、第一の基材と第二の基材のいずれか一方に形成しても良いし、その両方に形成しても良い。これによって、より低い駆動電圧で高コントラストな画像を得ることが可能になる。但し、前記導電性の基材を第一の基材及び第二の基材のいずれか一方に形成するよりも、両方に形成した方が、高コントラスト化、駆動電圧の低減、記録媒体の高耐久化に有利であることから、本発明においては後者の構成がより好ましい。
また、これらの基材は、単独で形成しても良いし、複数積層して用いても良い。例えば、機能の異なる複数の膜を積層したり、プラスチックフィルム上に別途製膜することによって積層した構成もすべて一つの基材と見なすことができ、本発明の効果を得る上で有効な方法である。
前記基材を不透明にする方法としては、基材中に酸化チタン、カーボンブラック、あるいは各種着色顔料等のフィラーを含有させる方法が有効である。具体的には、例えば、基材中に酸化チタンを含有させることによって白色の基材を得ることができる。また、基材中にカーボンブラックを含有させることによって黒色の基材を得ることができる。この他にも従来公知の様々な顔料や微粒子を基材中に含有させることも可能である。また、基材を白色にする別の方法としては、基材中に多数の扁平ボイドを形成し、扁平ボイドの界面で生じる多重反射によって基材を白色にする方法も有効である。
画像記録層は、少なくとも電気泳動粒子と分散媒と熱可逆性ゲル化剤とを含有し、更に必要に応じてその他の成分を含有する。
前記画像記録層は、前記第一の基材と第二の基材の間に形成されてなる。前記画像記録層としては、少なくとも電気泳動粒子、分散媒、熱可逆性ゲル化剤を含む分散液を直接基材で挟む構成でも良いが、これらを複数のセル内に封入する構成がより好ましい。また、前記分散液をマイクロカプセル化し、前記マイクロカプセルを基材上に形成する構成もさらに好ましい。マイクロカプセルを用いると、分散媒の蒸発を防止することができ、記録媒体を長期間安定に使用することができる。特に本発明の画像記録セットは、記録又は消去を行う度に加熱するため、分散媒の蒸発防止は記録媒体の高画質化、高安定化、高寿命化に非常に重要である。また、マイクロカプセルのスラリーは塗布プロセスによる記録媒体の製造が可能であるから、低コスト生産に有利である。
電気泳動粒子と分散媒と熱可逆性ゲル化剤とを少なくとも含有する分散液が封入された複数のセルあるいはマイクロカプセルを作製する方法としては、分散液が所定の間隔で配置された複数のセルあるいはマイクロカプセルに封入された構成が得られれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
このようにして基材上に所定の間隔で配置された複数のセルを設け、そのセルの中に、電気泳動粒子と、分散媒と、熱可逆性ゲル化剤とを少なくとも含有する分散液を入れ、その上に気泡が入らないように基材を貼り合わせることによって、本発明の記録媒体を作製することができる。
上記の方法は塗布プロセスを用いており、連続的に製造可能であることから、低コスト生産に非常に有利である。またセルの開口部が広いため、高いコントラストを得やすいという特徴を有している。
コアセルベーション法によるマイクロカプセル化は、高分子溶液の温度を低下させると、均一相であった系が高分子に富む濃厚相と低濃度の希薄相に分離するが、希薄相中に分散した濃厚相のコアセルベート小滴が分散粒子の表面に付着し、この状態を固定化することで形成できる。用いられる材料としては、一例としてゼラチン−アラビアゴム系材料が挙げられる。界面重合法によるマイクロカプセル化は、疎水性モノマーと親水性モノマーが組み合わさり、エマルション液滴界面での化学反応を利用して成膜するものである。in situ重合によるマイクロカプセル化は、界面反応法とも呼ばれ、芯物質の周囲にモノマーやプレポリマー等の壁膜材や重合触媒が供給され、芯物質の表面(界面)で重合反応が進行し、皮膜形成が起こるものである。用いられる材料としては、尿素−ホルムアルデヒドやメラミン−ホルムアルデヒド等が挙げられる。これ以外に相分離法、液中乾燥法、液中硬化皮膜法等も知られている。
例えば、マイクロカプセル化は、電気泳動粒子の分散液(O)を水溶性のモノマーや界面活性剤等を溶解した水溶液(W)に投入してエマルションを調製し、O/W界面でモノマーを重合反応させることにより行うことができる。本発明では、分散液に予め熱可逆性ゲル化剤を含有させ、水溶液をゾル化転移温度以上に加熱しておき、液を投入してエマルションを調製した後、反応温度に設定して重合させることにより、マイクロカプセル化を行うことができる。
マイクロカプセルのサイズは、1μm〜500μmが好ましく、10μm〜100μmがより好ましく、20μm〜80μmがさらに好ましい。サイズが大きいと、コントラストを高める上では有効であるが、駆動電圧が上昇したり、画像に滲みが発生する場合がある。一方、サイズが小さいと、画像の滲みが低減でき、駆動電圧の低減にも有利であるが、コントラストが低下する場合がある。サイズが過度に小さいと、反転しても濃度が低いため、コントラストが極度に低下する恐れがある。なお、本発明におけるマイクロカプセルのサイズとしては、形状が円形の場合は直径、楕円形の場合は長径、多角形の場合は最も長い対角線の長さとして定義される。マイクロカプセルのサイズは、基材上にマイクロカプセル層を形成し、光学顕微鏡等で観察することによって求めることができる。例えば、光学顕微鏡で拡大観察したマイクロカプセルの中から、無作為に抽出したマイクロカプセル径の測定値(例えば、50〜100点)の平均値より算出することができる。マイクロカプセルのサイズを制御する方法としては、篩を用いて分級する方法が挙げられる。例えば、マイクロカプセルのスラリーをメッシュの異なる複数の篩を通すことによって、所望のサイズ範囲のマイクロカプセルを取り出すことができる。その他、湿式の分級機や遠心機を用いることも可能である。
基材の間に形成されるマイクロカプセル層は、単層であることが画質向上の面から好ましい。マイクロカプセルが重なり合わずに単層で形成されると、駆動電圧を低減でき、コントラストの向上や濃度ムラの低減に有効な場合がある。また、マイクロカプセルのサイズは、均一に揃っていた方がより好ましい。カプセルサイズが均一であると、濃度ムラの低減に有効な場合がある。
バインダー樹脂としては、絶縁性に優れ、更に基材や導電層、あるいはマイクロカプセルとの親和性あるいは密着性が高い樹脂が好適に用いられる。樹脂の種類は特に限定されるものではないが、例えば、従来公知の熱可塑性樹脂や硬化性樹脂が挙げられ、熱や光による硬化性樹脂がより好ましい。これらのバインダー樹脂をマイクロカプセルと混合し、基材上に塗布及び乾燥を行えば、マイクロカプセル層を基材上に容易に形成することができ、絶縁性の画像記録層を設けることができる。
マイクロカプセルと混合したバインダー樹脂のみで画像記録層を絶縁させることが好ましいが、絶縁性が充分でない場合には、マイクロカプセル層の上に更に絶縁性の樹脂を塗布して画像記録層を形成することも可能であり、画像記録層の絶縁性を保つ上で有効な場合がある。マイクロカプセルが水と混合したスラリー状であっても、水系の樹脂とともに一度基材上に製膜できれば、その上に形成する樹脂は有機溶剤と混合したものでも使用することができるため、広範囲の樹脂から選択することができる。但し、この場合、絶縁性の樹脂がマイクロカプセル層の厚みよりも大幅に厚くなると、画像記録層が厚くなり、電界強度が低下することから、コントラストが低下する場合がある。そのため、マイクロカプセル層の厚みを大幅に超えないことが望ましい。
なお、本発明においては、画像記録層のバインダー樹脂として、あるいは画像記録層における絶縁性の維持、更にはマイクロカプセルの保護等を目的として形成される上記の樹脂膜を、基材と共通化させることが可能である。すなわち、本発明における画像記録層と基材とは、必ずしも界面を有する必要はなく、マイクロカプセルの上に僅かでも樹脂等の材料が付着していれば、それを基材と見なすことができる。例えば、マイクロカプセルをバインダー樹脂と混合した分散液を第一の基材上に塗布し、形成した画像記録層において、マイクロカプセルがバインダー樹脂で覆われていれば、それを第二の基材として見なしても良い。
電気泳動粒子としては、電界を印加することにより液状の分散媒中を電気泳動することができる粒子であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、有機顔料、無機顔料などが挙げられる。その種類は、本発明の記録媒体に記録する画像の色によって使い分けられる。
赤色の電気泳動粒子としては、例えば、ローダミン6Gレーキ、ジメチルキナクリドン、ウォッチングレッド、レーキレッドC、ブリリアントカルミン6B、ローズベンガル、ローダミンB、アリザリンレーキ、リソールレッド、パーマネントレッド4R、ベンジジンレッドなどが挙げられる。
黄色の電気泳動粒子としては、例えば、クロムイエロー、ベンジジンイエロー、ハンザイエロー、ナフトールイエロー、モリブデンオレンジ、キノリンイエロー、タートラジンなどが挙げられる。
青色の電気泳動粒子としては、例えば、フタロシアニンブルー、メチレンブルー、コバルトブルー、ビクトリアブルー、メチルバイオレット、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー、スカイブルー、インダンスレンブルー、セルリアンブルーなどが挙げられる。
紫色の電気泳動粒子としては、例えば、ファーストバイオレット、メチルバイオレットレーキ、インジゴ、ミネラルバイオレット、コバルト紫などが挙げられる。
茶色の電気泳動粒子としては、例えば、トルイジンマルーン、インダンスレンレッドバイオレットRH、バーントアンバー、酸化鉄などが挙げられる。
白色の電気泳動粒子としては、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化アンチモン、酸化アルミニウム、二酸化珪素、チタン酸バリウム、硫酸バリウム等の金属酸化物などが挙げられる。
これらは、1種を単独で使用してもよいし、視認性向上、高コントラスト化、多色化等の種々目的で2種以上を併用してもよい。
また、白色の電気泳動粒子に、例えば、上記の顔料や染料のような各種着色剤を用いて着色させて用いることも可能である。
前記表面処理には主としてカップリング剤が用いられる。該カップリング剤としては、例えば、クロム系カップリング剤、シラン系カップリング剤、チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤、ジルコニウム系カップリング剤、ジルコアルミネートカップリング剤、フッ素系カップリング剤などが挙げられる。
また、表面処理として、電気泳動粒子の表面にグラフト鎖を形成する方法、同表面にポリマーをコーティングする方法も有効である。
前記平均粒径は、粒子群を代表する平均的な一次粒子の粒子径を意味し、個数平均粒径として表される。具体的には、直接粒子を取り出すか、又は本発明の記録媒体を切断し、その断面を電子顕微鏡等によって直接観察して粒子の一次粒子径を求め、それらの平均(例えば、100個の平均)から求めることができる。
前記分散媒としては、前記電気泳動粒子を分散させることができる分散媒であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、有機溶剤、シリコーンオイルなどが挙げられ、好ましく用いられる。
前記有機溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール系溶剤;ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、ドデカン、イソヘキサン、イソオクタン、イソドデカン、テトラデカン、ドデシルベンゼン、シクロヘキサン、ケロシン、アイソパー〔ISOPAR(登録商標)〕、ナフテン、流動パラフィン、石油類等の鎖状又は環状の脂肪族系炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレン、アルキルベンゼン、ソフベントナフサ、フェニルキシリルエタン、ジイソプロピルナフタレン等の芳香族系炭化水素;トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン等のハロゲン化炭化水素などが挙げられる。
これらの中でも非極性溶剤が好ましく、脂肪族系炭化水素がより好ましい。
前記アルキルフェニルシリコーンオイルとしては、例えば、メチルフェニルシリコーンオイル、エチルフェニルシリコーンオイル、プロピルフェニルシリコーンオイル、ブチルフェニルシリコーンオイル、ヘキシルフェニルシリコーンオイル、オクチルフェニルシリコーンオイル、ラウリルフェニルシリコーンオイル、ステアリルフェニルシリコーンオイルなどが挙げられる。
前記環状アルキルフェニルシリコーンオイルとしては、例えば、環状ポリメチルフェニルシロキサン、環状ポリエチルフェニルシロキサン、環状ポリブチルフェニルシロキサン、環状ポリヘキシルフェニルシロキサン、環状ポリメチルクロロフェニルシロキサン、環状ポリメチルブロムフェニルシロキサンなどが挙げられる。
前記ポリアルキルアラルキルシロキサンとしては、例えば、ベンジル変性シリコーンオイル、メチルスチリル変性シリコーンオイルなどが挙げられる。
分散媒は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
分散媒は、電気泳動粒子と同じ色又は異なる色の染料などを分散媒に溶解させて着色してもよい。例えば、前記分散媒を電気泳動粒子とは異なる色に着色すると、電気泳動粒子は1種のみで画像形成が可能になる。該染料としては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば油溶性染料などが好適に用いられる。
前記熱可逆性ゲル化剤としては、画像の閲覧時及び保存時には分散媒をゲル状にし、かつ画像の閲覧時及び保存時よりも高い温度での画像の記録時には分散媒を液状にすることができる熱可逆性ゲル化剤であれば、特に制限はなく、適宜選択することができる。前記熱可逆性ゲル化剤としては、ゾルゲル転移の温度応答性が高い方が好ましく、ある温度を超えると一気にゾル化し、ある温度よりも低くなると一気にゲル化するものがより好ましい。
ここで、画像の閲覧時とは、本発明の記録媒体に記録された画像情報を人が視認する時を意味し、画像の保存時とは、画像情報を本発明の記録媒体に保存しておく状態を意味する。また、前記画像の閲覧時及び保存時とは、言い換えれば記録媒体の通常の使用環境を意味し、例えば、10℃以上40℃未満の状態を意味する。
熱可逆性ゲル化剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、オルガノゲル、ハイドロゲルなどが挙げられる。前記オルガノゲルは、分散媒である有機溶剤やシリコーンオイルをゲル化させることができる熱可逆性ゲル化剤である。そのため、前記分散媒として、有機溶剤又はシリコーンオイルを用いる場合には、前記熱可逆性ゲル化剤としては、前記オルガノゲルが適している。
また、ポリマー型又はオリゴマー型の熱可逆性ゲル化剤も知られており有用である。
低分子の熱可逆性ゲル化剤は、構造によっては長期間放置により結晶に転移してしまう場合があり、安定性に課題を有するものがある。一方、ポリマー型又はオリゴマー型の熱可逆性ゲル化剤は、分子量分布や屈曲鎖の運動により結晶化しないため有効である。ポリマー型又はオリゴマー型の熱可逆性ゲル化剤としては、例えば、結晶化を妨げるポリマー成分にゲル化を引き起こすゲル化成分を導入することなどによって得ることができる。
本発明においては、熱可逆性ゲル化剤の分子中にウレタン結合(−NHCOO−)を有するものがより好ましい。ウレタン結合を持つゲル化剤は、アミド結合のみを持つものに比べて、ゾルゲル転移の温度応答性が更に高くなるため、本発明においては非常に有用である。
また、ポリマー型又はオリゴマー型の熱可逆性ゲル化剤も知られている。低分子の熱可逆性ゲル化剤は、構造によっては長期間放置により結晶に転移してしまう場合があり、安定性が低下する場合がある。一方、ポリマー型又はオリゴマー型の熱可逆性ゲル化剤は、分子量分布や屈曲鎖の運動により結晶化しないため有効な場合がある。ポリマー型又はオリゴマー型の熱可逆性ゲル化剤は、例えば、結晶化を妨げるポリマー成分にゲル化を引き起こすゲル化成分を導入することなどによって得ることができる。
シロキサン結合を有するゲル化剤は結晶化が起こりにくく、ゲルの安定性を高めることができる。またゲルが柔らかくなる傾向が見られ、本発明の記録媒体のフレキシブル性を高める上で有効である。シロキサン結合が長くなるほど、ゲルが一層柔らかくなり、またゾルゲル転移温度が低下する傾向が見られる。但し、ゲルが過度に柔らかくなると、電気泳動粒子を固定化する機能が低下する場合がある。記録媒体に設定されるゾルゲル転移温度やフレキシブル性に対し、シロキサン結合の長さを適切に制御することが必要である。
0.5≦A/B≦4.0
A/Bが0.5より小さいと、本発明の記録媒体に適したゾルゲル温度よりも高すぎたり、ゲルが不安定であったり、ゲルが固すぎてフレキシブル性が低下する場合がある。
一方、4.0より大きいと、本発明の記録媒体に適したゲル化転移温度よりも低すぎたり、ゲルが柔らかすぎたりして、常温でもゲル化せず、画像保持性が低下する場合がある。
前記アルキル基の炭素数としては8〜20が好ましく、前記アルキレン基の炭素数としては8〜20が好ましい。
前記ゲル化及びゾル化転移温度は、分散媒の種類、量と、熱可逆性ゲル化剤の種類、量を適宜選択することによって、調整することができる。前記ゲル化及びゾル化転移温度が20℃未満であると、通常の環境では問題なくても、直射日光に曝される屋外や炎天下の車内等で使用した場合に、画像保持性が低下する恐れがある。特に、本発明の記録媒体は、PLDとは異なり、屋外を含め様々な環境で用いられるケースが想定されることから、様々な環境での高い画像保持性が求められる。一方、ゲル化及びゾル化転移温度が120℃を超えると、その温度に到達するまでにかかる時間が増加し、記録速度や画質の低下を引き起こす場合がある。
ここで、前記ゲル化及びゾル転移温度とは、分散媒が、熱可逆性ゲル化剤の作用によりゾル(液)状からゲル状へ又はゲル状からゾル(液)状へ転移する温度を意味する。
一つは、示差走査熱量分析(DSC)を用いる方法である。装置は、一般に市販されているDSC分析装置が用いられる。熱可逆性ゲル化剤を含むサンプルをセットし、DSCの測定を行うと、昇温過程では吸熱ピークが、降温過程では発熱ピークが観察される。この時、昇温過程における吸熱ピークの温度をゾル化転移温度、降温過程における発熱ピークの温度をゲル化転移温度と見なすことができる。昇温及び降温速度は、早すぎると熱の追従性が低くなり、誤差が大きくなることから、速度を遅くする方が好ましく、5℃/分以下、より好ましくは2℃/分以下である。
画像記録層におけるその他の成分としては、例えば、分散剤、界面活性剤などが挙げられる。ただし、これらに限定されるものではなく、これ以外の成分を含有することもできる。
分散剤としては、電気泳動粒子の分散媒における分散性を高め、電気泳動粒子の凝集を防止し、安定して電気泳動粒子を泳動させることができる分散剤であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
分散剤としては、分散媒に対して溶解性があり、電気泳動粒子の表面に吸着して静電的反発又は立体障害により粒子同士の凝集を抑制する機能を持つものが好ましい。
前記高分子系の分散剤としては、塩基性基を有する高分子系の分散剤、酸性基を有する高分子系の分散剤が好適であるが、前者がより好ましい。それは、電気泳動粒子として、例えば、カーボンブラックのような顔料を用いる場合、塩基性の高分子系の分散剤は、顔料の表面に吸着して正の電荷制御剤として働き、顔料表面を正帯電化する効果があると考えられるためである。
該市販品としては、日本ルーブリゾール社製のSolspers17000(シングルポリエステル・アンカー部分:塩基)、Solspers16000(シングルポリエステル・アンカー部分:塩基)、Solspers41000(シングルポリエステル・アンカー部分:酸)、Solspers3000(シングルポリエステル・アンカー部分:酸)が好ましく使用できる。また、別の例として、Disperbyk−2050、2150、160、161、162、163、164、166、167、182(いずれも、ビックケミー・ジャパン社製)も好ましく使用できる。
界面活性剤は、電気泳動粒子の分散安定性を向上させて、充分な泳動速度が得られるようにし、かつ画像保持性を高める目的で添加される。
界面活性剤としては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、ノニオン系界面活性剤が好ましい。ノニオン系以外の界面活性剤、例えばイオン性界面活性剤を使用すると、イオン性の界面活性剤が電気泳動粒子の表面に吸着して電気泳動粒子の挙動が不安定になる場合がある。
上記の中でも、ソルビタントリオレート、ソルビタンラウレート、ソルビタンパルミテート、ソルビタンステアレート、ソルビタントリステアレート、ソルビタンオレート、ソルビタントリベヘネート、ソルビタンカプリレートが好ましい。
前記画像記録層には必要に応じてスペーサーを設けることができる。画像記録層にセルを設けない場合には、少なくとも電気泳動粒子の片寄りを防ぐ、あるいは前記画像記録の厚みを一定に保持できるため有効である。
前記スペーサーの材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、プラスチック、金属酸化物、ガラス、セラミック、などが挙げられる。これらの中でも、プラスチックが軽量で透明性が高く、加工性に優れる点で好ましい。
前記プラスチックの材質としては、例えば、ポリスチレン樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、などが挙げられる。前記金属酸化物の材質としては、例えば、シリカ、アルミナ、などが挙げられる。
前記スペーサーとしては、例えば、樹脂粒子、金属酸化物粒子、ガラスビーズ、などが挙げられる。前記スペーサーが球状の場合、その粒径としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記画像記録層の厚みと同じであることが好ましい。
前記スペーサーの粒径は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、5μm〜200μmが好ましく、10μm〜100μmがより好ましく、20μm〜60μmが特に好ましい。この場合、画像記録層の厚みを均一にするためには、これらのスペーサーの粒子径分布がシャープ(狭い)であることが好ましい。前記スペーサーとしては、例えば、液晶用として使用されている市販品などを適宜利用することができる。
ここで、本発明の記録媒体の一例を、図面を用いて説明する。但し、これらは一例であって、本発明はこれらに限定されるものではない。
図2に示す記録媒体は、第一の基材1と、第二の基材2と、第一の基材1と第二の基材2とに挟まれた画像記録層7を有している。画像記録層7は、熱可逆性ゲル化剤を含有する着色した分散媒3及び白色の電気泳動粒子4及びスペーサー粒子5により構成されてなる。記録媒体の端部には、必要に応じて第一の基材1と第二の基材2とを接合するスペーサー6が設けられてなる。なお、電気泳動粒子4は、白色以外の色のものでも使用できる。
図3に示す記録媒体は、第一の基材1と、第二の基材2と、第一の基材1と第二の基材2とに挟まれた画像記録層7を有している。画像記録層7は、熱可逆性ゲル化剤を含有する着色した分散媒3及び白色の電気泳動粒子4及びスペーサー粒子5により構成されてなる。また、画像記録層7と第一の基材1との間に第一の導電層12が設けられ、更に第一の導電層12は、記録媒体の外部に形成された第一の電極13と導通している。記録媒体の端部には、必要に応じて第一の基材1と第二の基材2とを接合するスペーサー6が設けられてなる。なお、電気泳動粒子4は、白色以外の色のものでも使用できる。また、図示しないが、第一の導電層12及び第一の電極13は、画像記録層7の下部に形成しても良いし、上部と下部の両方に形成しても良い。
図6に示すセルを用いた記録媒体は、第一の基材1と、第二の基材2と、第一の基材1と第二の基材2とに挟まれた画像記録層7を有している。画像記録層7は、熱可逆性ゲル化剤を含有する着色した分散媒3及び白色の電気泳動粒子4が微小なセル9に含有されてなる。また、画像記録層7と第二の基材2との間に第二の導電層14が設けられ、更に第二の導電層14は、記録媒体の外部に形成された第二の電極15と導通している。記録媒体の端部には、必要に応じて第一の基材1と第二の基材2とを接合するスペーサー6が設けられてなる。なお、電気泳動粒子4は、白色以外の色のものでも使用できる。また、図示しないが、第二の導電層14及び第二の電極15は、画像記録層7の上部に形成しても良いし、上部と下部の両方に形成しても良い。
図9に示すマイクロカプセルを用いた記録媒体は、第一の基材1と、第二の基材2と、第一の基材1と第二の基材2とに挟まれた画像記録層7を有している。画像記録層7は、熱可逆性ゲル化剤を含有する着色した分散媒3及び白色の電気泳動粒子4がマイクロカプセル10に含有され、バインダー樹脂11によって固定化並びに絶縁されている。また、画像記録層7と接するように第二の基材に導電性基材16が設けられている。なお、電気泳動粒子4は、白色以外の色のものでも使用できる。また、図示しないが、第一の導電層12及び第一の電極13は、画像記録層7の下部に形成しても良いし、上部と下部の両方に形成しても良い。
また、図2〜図10では導電層と電極を一体とした場合を示したが、導電層と電極が別体の構成とすることもできる。
図11では、少なくとも電気泳動粒子と熱可逆性ゲル化剤と分散媒(液状)を含有する画像記録層形成用分散液21を分散媒のゾル化転移温度以上に加熱した状態で、第一の基材24上に塗工装置22を用いて塗工を行い、必要に応じて加熱手段23によってその温度を維持した状態で、画像記録層形成用分散液21が塗布された第一の基材24と第二の基材25を、気泡が入らないようにかつ画像記録層形成用分散液21を第一の基材24及び第二の基材25で挟み込むようにローラ26の間で貼り合わせることによって、記録媒体を製造している。
また、図11の画像記録層形成用分散液21を、少なくとも電気泳動粒子と熱可逆性ゲル化剤と分散媒を含有した複数のマイクロカプセルと水と水溶性バインダー樹脂を含むスラリーに置き換えると、マイクロカプセルによる記録媒体を製造することができる。
本発明の画像記録セットに用いられる画像記録装置は、本発明の記録媒体の画像記録に用いられる画像記録装置であって、加熱手段と、電界印加手段と、対向電極を少なくとも有し、前記加熱手段の表面に前記電界印加手段が形成され、前記記録媒体を介して、前記電界印加手段と対向する位置に前記対向電極が形成されており、好ましくは画像消去手段を有し、更に必要に応じて、その他の手段を有する。
画像記録方法は、前記加熱手段の表面に形成された前記電界印加手段が、前記記録媒体に具備された前記第一の電極、前記第二の電極及び前記導電性の基材の少なくとも一つと電気的に接続することによって前記記録媒体の前記画像記録層全域に電界を印加し、同時に前記加熱手段により、画像を記録する領域を加熱することによって画像を形成する方法である。
画像消去方法は、前記加熱手段の表面に形成された前記電界印加手段が、前記記録媒体に具備された前記第一の電極、前記第二の電極及び前記導電性の基材の少なくとも一つと電気的に接続することによって前記記録媒体の前記画像記録層全域に電界を印加し、同時に前記加熱手段により、前記記録媒体の前記画像記録層全域を加熱することによって画像を消去(初期化)する方法である。
本発明の画像記録セットは、記録媒体と、画像記録装置とを少なくとも有し、更に必要に応じて、その他の部材を有する。
本発明の画像記録セットに用いられる画像記録装置は、前記記録媒体の画像記録に用いられる画像記録装置であって、加熱手段と、電界印加手段と、対向電極を少なくとも有し、前記加熱手段の表面に前記電界印加手段が形成され、前記記録媒体を介して、前記電界印加手段と対向する位置に前記対向電極が形成される。好ましくは、画像消去手段を有し、更に必要に応じて、その他の手段を有する。
前記画像記録装置は、前記加熱手段の表面に前記電界印加手段が設けられ、また前記記録媒体を介して、前記電界印加手段と対向する位置に対向電極が設けられる。
前記加熱手段としては、前記記録媒体における画像記録層中の分散媒のゾル(液)化転移温度以上にすることができ、熱によって画像を形成できる手段であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。具体的には、サーマルヘッドを例示することができる。サーマルヘッドは、本発明の画像記録セットにおいて、分散媒をゾル化させるのに十分な温度や応答速度を達成できることから、好適に用いられる。
発熱抵抗体の両端には電極が設けられ、一方は電源に、もう一方はスイッチング素子であるICに接続される。スイッチング素子が導通している時間に応じて、電源電圧と発熱抵抗体の抵抗成分で決定されるパワーが発熱抵抗体に注入される。
基板30の上面に複数の部分グレーズ層31が形成され、その上に発熱抵抗体32が設けられている。発熱抵抗体32の両端に一対の電極(共通電極33、個別電極34)が設けられ、発熱抵抗体32及び一対の電極33、34は絶縁膜35で被覆される。更に、保護層の上に導電膜36が被覆される。
基板30としては、アルミナセラミックスやガラス等の絶縁材料や、表面に酸化珪素膜や窒化珪素膜が設けられた単結晶シリコン等の半導体材料等が用いられる。
グレーズ形状としては、発熱体部分のグレーズ断面形状が凸型形状とした部分型以外に、平面型、薄型、ダブルパーシャル型、端面型、コーナー型、ニアエッジ型等の種類がある。
平面型は最も標準的な形式で、発熱体部分のグレーズ断面形状がフラットになっている。
薄型は部分型の形状を有し、更にグレーズ層を薄くしてトータルの体積を減らし、蓄熱を低減させることで高速印画に対応している。ダブルパーシャル型は発熱体部分のグレーズを突出させることで、より高い熱効率が得られる。端面型は基板の端面にグレーズ層と発熱体を設けたもので、折り曲げのできないメディア(ストレートパス)に適している。
コーナー型は基板のエッジ部分にグレーズ層と発熱体を設けたもので、メディアのストレートパスに適している。ニアエッジ型はグレーズトップからずらした位置に発熱体を形成することで、平面型に近い生産性を確保しながらストレートパスに対応したものである。
本発明においては、いずれの方式のものでも使用可能であるが、表面に電界印加手段を設け、前記記録媒体の電極や導電性基材と電気的に接続させる必要があることから、部分型、薄型、ダブルパーシャル型のように発熱体部分のグレーズ断面形状が凸型形状であるものが適している。
一方、前記電界印加手段としては、前記加熱手段の表面に形成され、かつ前記記録媒体の電極や導電性の基材に電気的に接続することによって、前記記録媒体に電界を印加できれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。具体的には、前記加熱手段の表面に導電膜を設けた構成が好ましく、図13における導電膜36が、これに該当する。
前記電界印加手段(導電膜36)には、アルミニウム等の金属材料が用いられる。前記導電膜36は、帯電防止を目的としたものではなく、前記導電膜36に電気的に接続した前記記録媒体の電極あるいは導電性基材と電気的に接続することによって、画像記録層7に電界を印加するために用いられる。そのため、表面抵抗率としてはより低い方が好ましく、102Ω/□以下、より好ましくは1Ω/□以下である。なお、導電膜36には図示しない電極や配線、電源等が接続されており、導電膜36に電荷を加えることが可能となっている。
なお、図13において、導電膜36は表面全体を覆った構造となっているが、本発明における導電膜36は、電界印加手段として機能するものであるため、記録媒体に形成された第一の電極、第二の電極、導電性基材のいずれかに電気的に接続すれば良い。そのため、導電膜36は、必ずしも表面全体を覆う必要はなく、表面の一部に設けても良い。
本発明の画像記録セットは、前記記録媒体の画像記録層に直接電界を印加することが可能であるため、非常に低電圧で記録することが可能となる。例えば、駆動電圧としては、1〜100Vで十分に表示させることが可能である。従来の放電を伴う電界印加手段の場合は、300V〜1000V、あるいはそれ以上の電圧が必要であり、これに比べて装置の軽量小型化、低消費電力、安全性、低コスト等の面で多くのメリットが得られる。
前記記録媒体に記録された画像を消去する場合は、前述した画像記録装置をそのまま使用して消去することが可能である。すなわち、前記画像記録装置に具備された前記電界印加手段及び前記対向電極の間に電圧を印加しながら、前記加熱手段を用いて前記記録媒体の画像記録層全域を加熱することで、画像を消去することが可能となる。
また、画像消去手段を別途設けることも可能であり、前記記録媒体の記録速度が速まる効果が得られる。画像を消去する場合は、前記画像記録層全域を加熱すれば良いため、各種ヒーターを用いることが可能である。例えば、シート状ヒーターやローラ状ヒーターが好ましく用いられる。また、IH(電磁誘導加熱)方式の装置を用いる方法も挙げられる。
IH方式は、励磁コイルに高周波電源(インバーター)を接続して高周波電流を供給すると、IHコイルの周囲に高周波磁界が発生し、この磁場により磁性金属部材に渦電流が流れてジュール熱が発生し加熱が行われる方式である。
前記その他の手段としては、例えば、冷却手段が挙げられる。
前記その他の工程としては、例えば、冷却工程が挙げられる。
前記冷却手段としては、本発明の記録媒体の画像記録層を、ゲル化転移温度以下に冷却できる手段であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、冷却ファン、冷却ローラ、冷却ベルトなどが挙げられ、冷却方式は空冷式や水冷式の他、保冷剤を用いる方法も有効である。前記冷却ローラとしては、例えば、放熱性の高い材料を用いたローラや、内部に水を循環させた水冷タイプのローラ等が挙げられる。
前記冷却工程としては、本発明の記録媒体の画像記録層を、ゲル化転移温度以下に冷却できる工程であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば前記冷却手段により行うことができる。
前記冷却手段及び冷却工程により、画像記録後に分散媒を早期にゲル化させ、画像欠陥を防止できることから、高画質化することができる。
画像記録方法の一例を、図14及び図15を用いて説明する。なお、本発明はこれらに限定されるものではない。
図14に記載の画像記録セットは、前記記録媒体40が、表面に電界印加手段を設け、任意の場所を加熱する加熱手段としてのサーマルヘッド42と対向電極43に狭持された形で記録される。サーマルヘッド42の表面に形成された電界印加手段は、記録媒体の外部に形成された第一の電極13と電気的に接続し、また対向電極43は記録媒体の背面に形成された図示しない第二の電極もしくは導電性基材と電気的に接続することによって、記録媒体の画像記録層に電界を印加することが可能になる。
図15は、図14を横から見た状態を示し、記録媒体には一例として図10に示した記録媒体を用いた。記録媒体40を画像記録装置にセットし搬送を始めると、記録媒体40の外部に形成された第一の電極13と、画像記録装置に具備されたサーマルヘッド42の表面に形成された電界印加手段44が電気的に接続する。また、同様に記録媒体40の背面側に形成された導電性の基材16と、画像記録装置に具備された対向電極である導電性プラテンローラ43が電気的に接続する。電界印加手段44と対向電極43に接続された電源により電圧を印加すると、画像記録層7全体に電界が印加される。例えば、電界印加手段44に50Vを印加し、対向電極43に0Vとすると、画像記録層7には+50Vが、電界印加手段44に0V、対向電極43に50Vを印加すると、画像記録層7には−50Vが印加される。
なお、第一の導電層12と導電性基材16は導通しておらず、画像記録層7によって絶縁されている。また、図15の他の構成例として、図16のようにサーマルヘッド42と対向電極43を反対に設置することも可能である。
記録媒体40を全面消去し初期化する場合には、画像記録層7全体に電界を印加しながら、サーマルヘッド42によって画像記録層7全面を加熱し、分散媒を液状にすると、画像形成に寄与する電気泳動粒子が、画像記録層の視認する面とは反対側に移動することによって、全面を消去することができる。例えば、前記画像記録装置によって、画像記録層7にプラスの電界が印加され、分散媒中にプラスに帯電した黒色の電気泳動粒子とマイナスに帯電した白色の電気泳動粒子が含有されている場合、加熱された全領域において黒色の電気泳動粒子は視認する側とは反対側に移動し、白色の電気泳動粒子は視認する側に移動する。その結果、全面が白色に反転し、初期化された状態を形成できる。
次に、記録媒体40に画像パターンを記録する場合には、画像記録層7全体に電界を印加しながら、サーマルヘッド42によって任意の領域を加熱し、その部分の分散媒のみを液状にすると、画像形成に寄与する電気泳動粒子が画像記録層7の視認する側に移動する。
その結果、任意の画像パターンを記録することができる。例えば、前記画像記録装置によって、画像記録層7にマイナスの電界が印加され、分散媒中にプラスに帯電した黒色の電気泳動粒子とマイナスに帯電した白色の電気泳動粒子が含有されている場合、加熱した領域において黒色の電気泳動粒子は視認する側に移動し、白色の電気泳動粒子は視認する側とは反対側に移動する。一方、加熱されない領域は電界が印加されていても、分散媒はゲル化しているため、電気泳動粒子は移動することができず、そのままの状態が維持される。その結果、白地の背景に黒色の画像パターンを記録することができる。
本発明の画像記録装置は、加熱手段の表面に電界印加手段が形成されているため、装置の構造がシンプルとなり、小型化や軽量化に有効である。また、本発明の記録媒体は、紙のように薄く、フレキシブル性を保持しながら、画像記録層に直接電界を印加できるため、高コントラスト画像を超低駆動電圧で記録することが可能である。本発明の前記画像記録セットは、非常に小型かつ軽量なプリンタで、高い画質、書換え性及び画像保持性を実現でき、書換え可能な携帯型プリンタとして有用である。
図17は、本発明の記録媒体40と一体化して、前記記録媒体40に画像記録及び画像消去を行うための加熱手段42及び電界印加手段44と対向電極43が具備された本発明の画像記録セットである。なお、加熱手段42及び電界印加手段44は、加熱手段42の表面に電界印加手段44が形成されてなる。更に、画像消去手段や冷却手段など、これ以外の手段が含まれていても良い。
図17に示す画像記録セットは、例えば、記録媒体40が固定化され、これに一体化された加熱手段42と電界印加手段44、及び対向電極43が、記録媒体40の外面を移動することにより、記録媒体40に画像の記録及び消去が可能となる。
更に、画像消去手段や冷却手段など、これ以外の手段が含まれていても良い。
図18に示す画像記録セットは、例えば、一体化された加熱手段42と電界印加手段44、及び対向電極43が固定化され、記録媒体40がこれに接する形で移動することにより、記録媒体40に画像の記録及び消去が可能となる。
これらの一体化された画像記録セットは、静止画が主体となる看板や広告、案内表示等への用途にも使用でき、非常に有効である。
また、「%」は湿度(%RH)の場合を除き「質量%」である。
<黒色電気泳動粒子の作製>
メタクリロキシプロピル変性シリコーン(チッソ社製サイラプレーンFM−0711)14部、メタクリル酸ジメチルアミノエチル(東京化成社製)1部、及び、重合開始剤のアゾビスジメチルバレロニトリル0.1部をトルエン180部に溶解し、窒素雰囲気下、60℃で6時間加熱した。反応終了後、トルエンを蒸発させて除去し分散剤を得た。
次いで、撹拌機、温度計及び還流冷却器を備えた反応容器内に前記分散剤1部、カーボンブラック1.5部、シリコーンオイル200部を混合し、氷冷しながらホモジナイザーで1時間超音波照射し、カーボンブラックを分散した。これにメタクリル酸メチル6部、メタクリロキシプロピル変性シリコーン(チッソ社製、サイラプレーンFM−0725 分子量約10000)3部、N,N−ジメチルアミノプロピルアクリルアミド0.1部、及び重合開始剤のアゾビスジメチルバレロニトリル0.05部を加え、60℃で6時間反応させた。反応終了後、固体成分のみを回収、乾燥することにより目的とする黒色の正帯電の電気泳動粒子(平均粒子径300nm)を得た。
撹拌機及び温度制御装置を備えた反応容器に、エタノール93部と水7部を混合した溶媒を入れ、氷酢酸でpH4.5に調整した。これに3−(トリメトキシシリル)プロピルメタクリレート16部を加えて溶解させた後、酸化チタン100部を加えて10分間攪拌した。次いで、エタノール180部を加えて攪拌し、遠心分離で回収した固体分を一昼夜放置した後、70℃で4時間真空乾燥して表面処理酸化チタンを得た。
次に、撹拌機、温度計及び還流冷却器を備えた反応容器内に、トルエン70部とラウリルメタクリレート50部を入れて溶解させた。これに上記の表面処理酸化チタン40部と、アゾビスイソブチロニトリル0.3部を溶解したトルエン25部を加え、窒素雰囲気下70℃で7時間加熱攪拌した。反応終了後、固体分を、遠心分離とトルエン洗浄を繰り返すことにより分離精製し、最後に70℃で4時間真空乾燥して目的とする白色の負帯電の電気泳動粒子(平均粒子径400nm)を得た。
分散媒としてイソパラフィン系炭化水素溶剤(エクソン化学社製、IsoparG)5.7部に、前記黒色電気泳動粒子0.2部、前記白色電気泳動粒子4.0部、分散剤(ルーブリゾール社製、Solsperse17000)0.05部、界面活性剤(ソルビタントリオレート SPAN85)0.05部を加えて超音波分散したものを粒子分散液として調製した。次いで、下記構造式(14)の熱可逆性ゲル化剤を0.3部添加し、添加した熱可逆性ゲル化剤のゾル化転移温度より10℃高い温度で撹拌し加熱溶解して画像記録層形成用分散液を調製した。
なお、前記熱可逆性ゲル化剤のゾルゲル転移温度は、分散媒である前記イソパラフィン系炭化水素溶剤中に添加し、加熱して溶融撹拌した後に冷却することにより得られた5%ゲルについて、示差走査熱量分析(DSC)によって測定した。測定は2℃/分で昇温し、同じく2℃/分で降温させるサイクルで行った。その結果、昇温時の吸熱ピーク温度は50.8℃、降温時の発熱ピーク温度は40.8℃であった。本発明において、DSC測定によって得られた吸熱ピーク温度をゾル化転移温度、発熱ピーク温度をゲル化転移温度とする。また、動的粘弾性(DMA)の測定も合わせて行った。測定は、1℃/分で降温し、2℃/分で昇温させるサイクルで行った。その結果、ゾル化転移温度及びゲル化転移温度は、DSCの結果とほぼ一致することが確認された。
水にゼラチンを加え、40℃に加熱して30分間撹拌して、2.5%のゼラチン水溶液100部を得た。次いで液温を添加した熱可逆性ゲル化剤のゾル化転移温度より10℃高い温度まで上昇させ、撹拌しながら、予め添加した熱可逆性ゲル化剤のゾル化転移温度より10℃高い温度に加熱した前記画像記録層形成用分散液15部をゼラチン水溶液の液面より下からゆっくりと添加した。次いで5%のアラビアゴム水溶液25部を投入し、30分間撹拌を継続した。その後、上記水溶液に10%酢酸水溶液をpHが3.5になるまで滴下し、30分間撹拌を継続した。次いで液温を5℃に設定して60分間保持し、25%グルタルアルデヒド水溶液1.2部をゆっくりと滴下し、30分間撹拌を継続した。次いで10%水酸化ナトリウム水溶液をpHが9.0になるまでゆっくりと滴下し、30分間撹拌を継続した。その後、液温を40℃まで昇温し、120分間撹拌を行った後、液温を室温まで冷却して一昼夜撹拌を行った。最後に得られたカプセルスラリーを洗浄水のpHが5.0になるまで洗浄を繰り返し、更にフルイを使って分級を行い、マイクロカプセルスラリーを得た。
得られたマイクロカプセルスラリーに、水溶性ウレタン樹脂液を添加し撹拌した後、第一の基材である、片面にITO(酸化インジウム・スズ)膜を設けた厚み50μmのポリエステル基材のITO膜上にブレード塗布し、70℃で30分間乾燥して、厚み約50μmの画像記録層を形成した。その上にITO面と画像記録層が覆われるように、絶縁性の熱硬化樹脂を薄く塗布した。硬化させる前に、第二の基材である別のITO膜を設けた厚み50μmのポリエステル基材を、ITO面を貼り合わせるように接着し、ローラーで押し当てて気泡などを除き平滑にした後、80℃で30分間乾燥し硬化させた。第一の基材及び第二の基材のITO面にそれぞれ金属箔テープを貼り、それを半分に折り曲げてポリエステル基材の表面と導通する部分を形成し、これを第一の電極及び第二の電極とした。
最後にITOや金属箔テープが表面側と裏面側で導通しないように絶縁テープを貼り付け、図19に示す構成のマイクロカプセルを用いた記録媒体を作製した。
画像記録装置は、記録媒体が直線的に搬送できるように設計し、記録媒体に対して上側に導電膜を設けたサーマルヘッド、下側に導電性プラテンローラを備え、少なくとも画像を記録している間は、前記導電膜に前記記録媒体の前記第一の電極が、前記導電性プラテンローラに前記第二の電極が電気的に接続するように配置した。前記導電膜と前記導電性プラテンローラには電源もしくはアースを接続し、所望の電圧を印加できるように設計した。ラインスピードは、10msec/lineに設定した。また、記録媒体の出口には真鍮ローラによる冷却装置を設けた。
前記導電膜に30Vを印加し、+30Vの電界を印加した状態で、加熱手段に全面ベタ画像を入力した。その後、前記導電性プラテンローラに30Vを印加し、−30Vの電界を印加した状態で、加熱手段にチェッカーパターン画像を入力した。最後に、チェッカーパターンの白部と黒部について、ポータブル分光測色計(X−Rite939、X−Rite社製)を用いて反射率(550nm)の測定を行った。
実施例1の記録媒体に+30Vの電界を印加し、全面ベタ画像を入力した結果、全面白色の画像が得られ、記録媒体は消去(初期化)されたことが確認された。その後、−30Vの電界を印加し、チェッカーパターンを入力した結果、記録媒体には明瞭にチェッカーパターンが記録されていることを確認した。反射率の測定を行ったところ、白部は56.5%、黒部は7.4%であった。
実施例1の記録媒体について、上記と同様にして画像消去処理と画像記録処理を1セットとして100回繰り返し行った。なお、チェッカーパターン画像の代わりに文字の画像を入力した。
実施例1の記録媒体は、100回繰り返し記録及び消去を行っても、画質や濃度に劣化は認められず、繰り返し書換えが可能であることが確認された。
実施例1の記録媒体について、上記と同様にして画像記録を行った後、記録媒体に指や金属を接触させて、画像保持性を確認した。また、記録後の記録媒体について、23℃55%RHの環境下で3ヶ月間放置し、放置後の反射率を測定した。
実施例1の記録媒体は、指や金属を接触させても、画質や画像濃度に変化は認められず、外的因子(静電気)に対し画像保持性に優れることが確認できた。また、3ヶ月間放置後の反射率は、白部が56.3%、黒部は7.4%であり、優れた画像保持性を示した。
実施例1で作製した画像記録層形成用分散液を用い、以下のようにして、セルを用いた記録媒体を作製した。
<セルの作製>
第二の基材として、厚み0.2mmのアルミ板上に、硬化性エポキシ樹脂を塗布し、半硬化状態にした後、エポキシ樹脂上に、型押しによってエンボス加工を施し、対角線が最大約150μmの六角形の凹部がマトリクス状に配列されたハニカム形状のセル集合体を形成した。そのセル集合体にUV光を照射してエポキシ樹脂を硬化させ、基材上に厚みが約50μmのセル集合体を設けた。
セル集合体の周囲に厚み50μmの両面に熱硬化性の接着面を有するスペーサーを額縁状に貼り付けた。これをホットプレート上にセットし、分散媒のゾル化転移温度より10℃高い温度に昇温し、予め分散媒のゾル化転移温度より10℃高い温度に加熱した前記画像記録層形成用分散液を注入し、素早くスキージしてセル内に充填し、その上に片面にITO(酸化インジウム・スズ)膜を設けた厚み50μmのポリエステル基材を、気泡が入らないようにローラを用いて貼り付けた。その後、UV硬化型封止剤を注入し、ローラを用いて延展した後、UV光照射によって硬化し封止することによって、図7に示す構成のセルを用いた記録媒体を作製した。
実施例1と同様の画像記録装置を用い、同様の方法で試験を行った。
実施例2の記録媒体に+30Vの電界を印加し、全面ベタ画像を入力した結果、全面白色の画像が得られ、記録媒体は消去(初期化)されたことが確認された。その後、−30Vの電界を印加し、チェッカーパターンを入力した結果、記録媒体には明瞭にチェッカーパターンが記録されていることを確認した。反射率の測定を行ったところ、白部は60.2%、黒部は6.3%であった。
実施例2の記録媒体は、100回繰り返し記録及び消去を行うと、反転せずに残存した黒色の微小な斑点が若干認められたが、特に問題になるレベルではなく、繰り返し書換えが可能であることが確認された。
実施例2の記録媒体は、指や金属を接触させても、画質や画像濃度に変化は認められず、外的因子(静電気)に対し画像保持性に優れることが確認できた。また、3ヶ月間放置後の反射率は、白部が60.1%、黒部は6.4%であり、優れた画像保持性を示した。
実施例1における熱可逆性ゲル化剤を、下記構造式(15)で示される熱可逆性ゲル化剤に変えた点以外は、実施例1と同様にしてマイクロカプセルを作製した。下記構造式(15)の熱可逆性ゲル化剤のゾルゲル転移温度を、実施例1と同様にして測定したところ、昇温時の吸熱ピーク温度は59.0℃、降温時の発熱ピーク温度は24.2℃であった。
得られたマイクロカプセルスラリーに、水溶性ウレタン樹脂液を添加し撹拌した後、第一の基材である、片面にITO(酸化インジウム・スズ)膜を設けた厚み50μmのポリエステル基材のITO膜上にブレード塗布し、70℃で30分間乾燥して、厚み約50μmの画像記録層を形成した。その上にITO面と画像記録層が覆われるように、絶縁性の熱硬化樹脂を薄く塗布した。乾燥して硬化させた後、その上に第二の基材として、銀フィラーを含有した導電性樹脂材料(ドータイトD−550、藤倉化成社製)を塗布し、80℃で30分間乾燥して、厚み約20μmの導電性基材を形成した。第一の基材のITO面に金属箔テープを貼り、それを半分に折り曲げてポリエステル基材の表面と導通する部分を形成し、これを第一の電極とした。最後にITOや金属箔テープが表面側と裏面側で導通しないように絶縁テープを貼り付け、図10に示す構成のマイクロカプセルを用いた記録媒体を作製した。
実施例1と同様の画像記録装置を用い、同様の方法で試験を行った。
実施例3の記録媒体に+30Vの電界を印加し、全面ベタ画像を入力した結果、全面白色の画像が得られ、記録媒体は消去(初期化)されたことが確認された。その後、−30Vの電界を印加し、チェッカーパターンを入力した結果、記録媒体には明瞭にチェッカーパターンが記録されていることを確認した。反射率の測定を行ったところ、白部は54.5%、黒部は7.7%であった。
実施例3の記録媒体は、100回繰り返し記録及び消去を行っても、画質や濃度に劣化は認められず、繰り返し書換えが可能であることが確認された。
実施例3の記録媒体は、指や金属を接触させても、画質や画像濃度に変化は認められず、外的因子(静電気)に対し画像保持性に優れることが確認できた。また、3ヶ月間放置後の反射率は、白部が54.1%、黒部は7.9%であり、優れた画像保持性を示した。
実施例1において作製したマイクロカプセルを用いて、記録媒体を作製した。
<記録媒体の作製>
得られたマイクロカプセルスラリーに、水溶性ウレタン樹脂液を添加し撹拌した後、第一の基材である、片面にITO(酸化インジウム・スズ)膜を設けた厚み50μmのポリエステル基材のITO膜上にブレード塗布し、70℃で30分間乾燥して、厚み約50μmの画像記録層を形成した。その上にITO面と画像記録層が覆われる程度に、絶縁性の熱硬化樹脂を塗布し、乾燥して硬化させ、これを第二の基材とした。第一の基材のITO面に金属箔テープを貼り、それを半分に折り曲げてポリエステル基材の表面と導通する部分を形成し、これを第一の電極とした。最後にITOや金属箔テープが表面側と裏面側で導通しないように絶縁テープを貼り付け、図20に示す構成のマイクロカプセルを用いた記録媒体を作製した。
実施例1と同様の画像記録装置を用い、同様の方法で試験を行った。
実施例4の記録媒体に+100Vの電界を印加し、全面ベタ画像を入力した結果、全面白色の画像が得られ、記録媒体は消去(初期化)されたことが確認された。その後、−100Vの電界を印加し、チェッカーパターンを入力した結果、記録媒体には明瞭にチェッカーパターンが記録されていることを確認した。反射率の測定を行ったところ、白部は42.6%、黒部は12.8%であった。
実施例4の記録媒体は、100回繰り返し記録及び消去を行うと、若干濃度が低下する傾向が見られたが、特に問題になるレベルではなく、繰り返し書換えが可能であることが確認された。
実施例4の記録媒体は、指や金属を接触させても、画質や画像濃度に変化は認められず、外的因子(静電気)に対し画像保持性に優れることが確認できた。また、3ヶ月間放置後の反射率は、白部が42.5%、黒部は12.9%であり、優れた画像保持性を示した。
実施例4における熱可逆性ゲル化剤を、下記構造式(16)で示される熱可逆性ゲル化剤に変えた点以外は、実施例4と同様にして記録媒体を作製した。下記構造式(16)の熱可逆性ゲル化剤のゾルゲル転移温度を実施例1と同様にして測定を行ったところ、昇温時の吸熱ピーク温度は44.2℃、降温時の発熱ピーク温度は25.5℃であった。
実施例1と同様の画像記録装置を用い、同様の方法で試験を行った。
実施例5の記録媒体に+100Vの電界を印加し、全面ベタ画像を入力した結果、全面白色の画像が得られ、記録媒体は消去(初期化)されたことが確認された。その後、−100Vの電界を印加し、チェッカーパターンを入力した結果、記録媒体には明瞭にチェッカーパターンが記録されていることを確認した。反射率の測定を行ったところ、白部は41.8%、黒部は13.2%であった。
実施例5の記録媒体は、100回繰り返し記録及び消去を行うと、若干濃度が低下する傾向が見られたが、特に問題になるレベルではなく、繰り返し書換えが可能であることが確認された。
実施例5の記録媒体は、指や金属を接触させても、画質や画像濃度に変化は認められず、外的因子(静電気)に対し画像保持性に優れることが確認できた。また、3ヶ月間放置後の反射率は、白部が41.7%、黒部は13.3%であり、優れた画像保持性を示した。
実施例4における熱可逆性ゲル化剤を、下記構造式(17)で示される熱可逆性ゲル化剤に変えた点以外は、実施例4と同様にして記録媒体を作製した。下記構造式(17)の熱可逆性ゲル化剤のゾルゲル転移温度を実施例1と同様にして測定したところ、昇温時の吸熱ピーク温度は46.0℃、降温時の発熱ピーク温度は30.1℃であった。
実施例1と同様の画像記録装置を用い、同様の方法で試験を行った。
実施例6の記録媒体に+100Vの電界を印加し、全面ベタ画像を入力した結果、全面白色の画像が得られ、記録媒体は消去(初期化)されたことが確認された。その後、−100Vの電界を印加し、チェッカーパターンを入力した結果、記録媒体には明瞭にチェッカーパターンが記録されていることを確認した。反射率の測定を行ったところ、白部は39.3%、黒部は15.1%であった。
実施例6の記録媒体は、100回繰り返し記録及び消去を行うと、若干濃度が低下する傾向が見られたが、特に問題になるレベルではなく、繰り返し書換えが可能であることが確認された。
実施例6の記録媒体は、指や金属を接触させても、画質や画像濃度に変化は認められず、外的因子(静電気)に対し画像保持性に優れることが確認できた。また、3ヶ月間放置後の反射率は、白部が38.7%、黒部は15.6%であり、優れた画像保持性を示した。
実施例1における熱可逆性ゲル化剤を、下記構造式(18)で示される熱可逆性ゲル化剤に変えた点以外は、実施例1と同様にして記録媒体を作製した。下記構造式(18)の熱可逆性ゲル化剤のゾルゲル転移温度を実施例1と同様にして測定したところ、昇温時の吸熱ピーク温度は42.5℃、降温時の発熱ピーク温度は23.7℃であった。
実施例1と同様の画像記録装置を用い、同様の方法で試験を行った。
実施例7の記録媒体に+40Vの電界を印加し、全面ベタ画像を入力した結果、全面白色の画像が得られ、記録媒体は消去(初期化)されたことが確認された。その後、−40Vの電界を印加し、チェッカーパターンを入力した結果、記録媒体には明瞭にチェッカーパターンが記録されていることを確認した。反射率の測定を行ったところ、白部は50.1%、黒部は8.4%であった。
実施例7の記録媒体は、100回繰り返し記録及び消去を行っても、画質や濃度に劣化は認められず、繰り返し書換えが可能であることが確認された。
実施例7の記録媒体は、指や金属を接触させても、画質や画像濃度に変化は認められず、外的因子(静電気)に対し画像保持性に優れることが確認できた。また、3ヶ月間放置後の反射率は、白部が50.0%、黒部は8.4%であり、優れた画像保持性を示した。
実施例1における熱可逆性ゲル化剤の添加量を0.03部に変え、更に分散媒をシリコーンオイル(信越化学製、KF96、1cs)に変更した点以外は、実施例1と同様にして記録媒体を作製した。熱可逆性ゲル化剤のゾルゲル転移温度を、分散媒にシリコーンオイルを用いた点以外は実施例1と同様にして測定したところ、昇温時の吸熱ピーク温度は76.0℃、降温時の発熱ピーク温度は67.3℃であった。
実施例1と同様の画像記録装置を用い、同様の方法で試験を行った。
実施例8の記録媒体に+40Vの電界を印加し、全面ベタ画像を入力した結果、全面白色の画像が得られ、記録媒体は消去(初期化)されたことが確認された。その後、−40Vの電界を印加し、チェッカーパターンを入力した結果、記録媒体には明瞭にチェッカーパターンが記録されていることを確認した。反射率の測定を行ったところ、白部は52.5%、黒部は8.1%であった。
実施例8の記録媒体は、100回繰り返し記録及び消去を行っても、画質や濃度に劣化は認められず、繰り返し書換えが可能であることが確認された。
実施例8の記録媒体は、指や金属を接触させても、画質や画像濃度に変化は認められず、外的因子(静電気)に対し画像保持性に優れることが確認できた。また、3ヶ月間放置後の反射率は、白部が52.5%、黒部は8.1%であり、優れた画像保持性を示した。
<画像記録層形成用分散液の作製>
分散媒のイソパラフィン系炭化水素溶媒(エクソン化学社製、IsoparG)74部に、油溶性黒染料(オリエント化学工業社製、オイルブラックHBB)0.5部、非イオン性界面活性剤(ソルビタンモノラウレート「Span20」、試薬品)0.5部を溶解し、更に前記白色の電気泳動粒子を20部添加し、120分間超音波分散を行った。得られた分散液に上記構造式(14)の熱可逆性ゲル化剤を5部添加し、熱可逆性ゲル化剤のゾル化転移温度より10℃高い温度で撹拌し加熱溶解して画像記録層形成用分散液を作製した。
<マイクロカプセルの作製>
上記画像記録層形成用分散液を用い、実施例1と同様にしてマイクロカプセルを作製した。
得られたマイクロカプセルスラリーに、水溶性ウレタン樹脂液を添加し撹拌した後、第一の基材である、片面にITO(酸化インジウム・スズ)膜を設けた厚み50μmのポリエステル基材のITO膜上にブレード塗布し、70℃で30分間乾燥して、厚み約50μmの画像記録層を形成した。その上にITO面と画像記録層が覆われるように、絶縁性の熱硬化樹脂を乾燥膜厚が10μm以下になるように薄く塗布した。乾燥して硬化させた後、その上に第二の基材として、銀フィラー及び銅フィラーを含有した導電性塗料(エレアースEMI−51ac、江戸川合成社製)を塗布し、80℃で30分間乾燥して、厚み約20μmの導電性基材を形成した。第一の基材のITO面に金属箔テープを貼り、それを半分に折り曲げてポリエステル基材の表面と導通する部分を形成し、これを第一の電極とした。最後にITOや金属箔テープが導通しないように絶縁テープを貼り付け、図21に示す構成のマイクロカプセルを用いた記録媒体を作製した。
<画像記録装置による印字試験>
実施例1と同様の画像記録装置を用い、同様の方法で試験を行った。
実施例9の記録媒体に+30Vの電界を印加し、全面ベタ画像を入力した結果、全面白色の画像が得られ、記録媒体は消去(初期化)されたことが確認された。その後、−40Vの電界を印加し、チェッカーパターンを入力した結果、記録媒体には明瞭にチェッカーパターンが記録されていることを確認した。反射率の測定を行ったところ、白部は51.0%、黒部は7.2%であった。
実施例7の記録媒体は、100回繰り返し記録及び消去を行っても、画質や濃度に劣化は認められず、繰り返し書換えが可能であることが確認された。
実施例7の記録媒体は、指や金属を接触させても、画質や画像濃度に変化は認められず、外的因子(静電気)に対し画像保持性に優れることが確認できた。また、3ヶ月間放置後の反射率は、白部が51.0%、黒部は7.3%であり、優れた画像保持性を示した。
実施例1と同様の画像記録装置を用い、同様の方法で試験を行った。
<記録媒体の作製>
得られたマイクロカプセルスラリーに、水溶性ウレタン樹脂液を添加し撹拌した後、第一の基材である、厚み15μmのポリアミド基材の上にブレード塗布し、70℃で30分間乾燥して、厚み約50μmの画像記録層を形成した。その上に絶縁性の熱硬化樹脂を厚みが60μmになるように塗布した。乾燥して硬化させ、図8に示す構成のマイクロカプセルを用いた記録媒体を作製した。
<画像記録装置による印字試験>
実施例1と同様の画像記録装置を用い、同様の方法で試験を行った。
実施例10の記録媒体に+600Vの電界を印加し、全面ベタ画像を入力した結果、全面白色の画像が得られ、記録媒体は消去(初期化)されたことが確認された。その後、−600Vの電界を印加し、チェッカーパターンを入力した結果、記録媒体にはチェッカーパターンが記録されていることを確認した。反射率の測定を行ったところ、白部は38.6%、黒部は21.2%であった。
実施例10の記録媒体は、100回繰り返し記録及び消去を行うと、濃度が多少低下する様子が認められたが、繰り返し書換えが可能であることが確認された。
実施例10の記録媒体は、指や金属を接触させても、画質や画像濃度に変化は認められず、外的因子(静電気)に対し画像保持性に優れることが確認できた。また、3ヶ月間放置後の反射率は、白部が38.6%、黒部は21.3%であり、優れた画像保持性を示した。
実施例1における熱可逆性ゲル化剤を無添加とした点以外は、実施例1と同様にして、記録媒体を作製した。
実施例1と同様の画像記録装置を用い、同様の方法で試験を行った。
比較例1の記録媒体に+30Vの電界を印加し、全面ベタ画像を入力した結果、全面やや灰色がかった白色の画像が得られたが、記録直後から徐々に濃度が変化している様子が目視で観察された。その後、−30Vの電界を印加し、チェッカーパターンを入力した結果、記録媒体は全面黒色に反転したものの、チェッカーパターン画像は形成されなかった。また、画像濃度も徐々に変化していく様子が観察された。
比較例1の記録媒体は、繰り返し記録及び消去を行っても、文字が記録されることはなかった。そのため、試験を途中で中止した。
比較例1の記録媒体は、指や金属を接触させると、画像にノイズが発生し、外的因子(静電気)に対し画像保持性は十分ではなかった。また、3ヶ月放置するために、記録媒体を所定の環境に移動させると、その時点で画像濃度が変化し、試験を続行することができなかった。
実施例1における画像記録層形成用分散液を、下記の方法で作製したものに変更した点以外は、実施例1と同様にして、記録媒体を作製した。
ワックス(商品名:ニッサンエレクトールWE−40、日本油脂社製)100部、黒染料(商品名:OILBLACK HBB、オリエント化学社製)1部、酸化チタン(商品名:JR−603、テイカ社製)5部、界面活性剤(四級アンモニウム塩エチル硫酸塩、商品名:SAT−60、日本純薬社製)0.5部をポリエチレン瓶に入れ、ジルコニア製ビーズ(直径1mm)を入れた。これを120℃に設定した高温槽に30分間放置し、その後、素早く攪拌機に移し、15分間攪拌した。この操作を2回繰り返し行い、更に、120℃で30分放置し、取り出した後、メッシュでろ過することにより採取した。
実施例1と同様の画像記録装置を用い、同様の方法で試験を行った。
比較例2の記録媒体に+30Vの電界を印加し、全面ベタ画像を入力した結果、やや白色に反転したものの、全体的に灰色を呈し、完全に消去(初期化)できていなかった。その後、−30Vの電界を印加し、チェッカーパターンを入力した結果、僅かにチェッカーパターンは形成されたものの、画像濃度は非常に薄く、画像品質としては十分ではなかった。反射率の測定を行ったところ、白部は31.7%、黒部は27.2%であった。
比較例2の記録媒体は、繰り返し記録及び消去を行うと、僅かに反転することは確認できたが、コントラストが低く、書換え性としては十分な特性が得られなかった。
比較例2の記録媒体は、指や金属を接触させても、画質や画像濃度に変化は認められず、外的因子(静電気)に対し画像保持性に優れることが確認できた。また、3ヶ月間放置後の反射率は、白部が30.4%、黒部は28.9%であり、画像保持性を有することは確認された。
実施例1の記録媒体を、下記の画像記録装置で試験を行った。
実施例1の記録媒体において、導電膜を設けたサーマルヘッドを、導電膜を設けていない通常のサーマルヘッドに置き換えた以外は、すべて実施例1と同様にして、印字試験を行った。
比較例3の記録媒体に、全面ベタ画像を入力した結果、全体的に灰色に反転した。その後、チェッカーパターンを入力した結果、僅かにチェッカーパターンは僅かに認識されたものの、画像濃度は非常に薄く、認識するのが困難であった。反射率の測定を行ったところ、白部は29.6%、黒部は28.3%であった。
比較例3の記録媒体は、繰り返し記録及び消去を行ったが、書換えしても画像濃度が殆ど変わらず、書換えが不可能であることが確認された。
比較例3の記録媒体は、指や金属を接触させても、画質や画像濃度に変化は認められず、外的因子(静電気)に対し画像保持性に優れることが確認できた。また、3ヶ月間放置後の反射率は、白部が29.6%、黒部は28.3%であり、画像保持性を有することは確認された。
2 第二の基材
3 分散媒
4 白色の電気泳動粒子
5 スペーサー粒子
6 スペーサー
7 画像記録層
8 黒色の電気泳動粒子
9 セル
10 マイクロカプセル
11 バインダー樹脂
12 第一の導電層
13 第一の電極
14 第二の導電層
15 第二の電極
16 導電性基材
20 ローラ
21 画像記録層形成用分散液
22 塗工装置
23 加熱手段
24 第一の基材
25 第二の基材
26 ローラ
27 ローラ
28 第二の基材形成用塗布液
29 加熱手段又は硬化手段
30 基板
31 部分グレーズ層
32 発熱抵抗体
33 共通電極
34 個別電極
35 絶縁膜
36 導電膜
40 記録媒体
42 表面に導電膜を設けたサーマルヘッド
43 対向電極
44 電界印加手段
Claims (13)
- 記録媒体と、前記記録媒体に画像の記録を行う画像記録装置とを有する画像記録セットであって、
前記記録媒体は、その少なくとも一部が導電性を備え、第一の基材と、第二の基材と、前記第一の基材及び前記第二の基材の間に設けられた画像記録層とを有し、前記画像記録層が電気泳動粒子と、分散媒と、ゾル/ゲル転移を温度によって可逆的に生じさせることができる熱可逆性ゲル化剤とを有し、
前記画像記録装置は、前記画像記録層を加熱する加熱手段と、前記画像記録層に電界を生じさせる電界印加手段及び対向電極とを有し、
前記電界印加手段は、前記加熱手段の前記記録媒体と対向する面に形成され、
前記対向電極は、前記記録媒体を介して、前記電界印加手段と対向する位置に形成されていることを特徴とする画像記録セット。 - 更に、
前記画像記録層と前記第一の基材との間に設けられた第一の導電層、及び/又は前記画像記録層と前記第二の基材との間に設けられた第二の導電層を有し、
前記第一の導電層は、前記記録媒体の外部に形成される第一の電極と導通し、
前記第二の導電層は、前記記録媒体の外部に形成される第二の電極と導通し、
前記電界印加手段及び前記対向電極の少なくとも一方が、前記第一の電極及び前記第二の電極のいずれか一方と電気的に接続することにより前記画像記録層に電界を生じさせることを特徴とする請求項1に記載の画像記録セット。 - 更に、
前記第一の基材、及び/又は前記第二の基材が導電性の基材であり、
前記電界印加手段及び前記対向電極の少なくとも一方が、前記導電性の基材と電気的に接続することにより前記画像記録層に電界を生じさせることを特徴とする請求項1に記載の画像記録セット。 - 前記導電性の基材が、導電性フィラーを含有した基材であることを特徴とする請求項3に記載の画像記録セット。
- 前記画像記録層が複数のマイクロカプセルで構成され、前記電気泳動粒子と、前記分散媒と、前記熱可逆性ゲル化剤が、前記マイクロカプセルに封入されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の画像記録セット。
- 前記熱可逆性ゲル化剤が、分子中にアミド結合(−NHCO−)及びウレタン結合(−NHCOO−)の少なくともいずれかを有することを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の画像記録セット。
- 前記熱可逆性ゲル化剤が、分子中にシロキサン結合を有することを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の画像記録セット。
- 前記熱可逆性ゲル化剤が、分子中に炭素数が8〜20のアルキル基を有することを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の画像記録セット。
- 前記分散媒が、脂肪族炭化水素系溶剤又はシリコーンオイルであることを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の画像記録セット。
- 前記熱可逆性ゲル化剤を含む分散媒のゾル化転移温度が、ゲル化転移温度より高いことを特徴とする請求項1乃至9のいずれかに記載の画像記録セット。
- 前記加熱手段がサーマルヘッドであり、前記サーマルヘッドの表面に前記電界印加手段として導電膜が形成されていることを特徴とする請求項1乃至10のいずれかに記載の画像記録セット。
- 前記対向電極が、導電性のプラテンローラであることを特徴とする請求項11に記載の画像記録セット。
- 前記画像記録装置が、更に、前記記録媒体に熱及び電界を印加して、前記記録媒体に記録された画像を消去する画像消去手段を有することを特徴とする請求項1乃至12のいずれかに記載の画像記録セット。
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