JP2005169858A - ホットスタンプ箔用サーマルプリント装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 サーマルヘッドを使用してホットスタンプ箔を直接箔転写させることにより、印刷や微小な凹凸部分への印刷を可能とする。
【解決手段】 セラミックス１１上に配置された複数の抵抗体、及び、該抵抗体に通電するドライバーＩＣ１３とからなるサーマルヘッド７と、サーマルヘッド７との間にホットスタンプ箔２５と被転写材６を重ね合わせた状態で挟持する支持部５（４）と、サーマルヘッド８を相対的に支持部に押圧させる押圧部１８とを備えた構成とする。サーマルヘッド７の各抵抗体を選択して通電することにより発熱させ、発生した熱により、ホットスタンプ箔２５の箔を被転写材６に直接箔転写させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ホットスタンプ箔用サーマルプリント装置に関するものである。

従来、書籍やバインダー等の表紙やリボン等に印刷を施す場合、シルクスクリーン印刷や箔押（ホットスタンプ）により行われている。

また、本発明者等は、先にサーマルヘッドを利用してホットスタンプ箔から所望パターンで箔を抜き取った後、被転写材に箔転写させるようにしたホットスタンピング法を開発している（例えば、特許文献１参照）。
特許第３２７０８２２号公報

しかしながら、前記シルクスクリーン印刷では、型が必要で、印刷時間がかかり、コストアップを招来するという問題がある。

また、前記箔押では、ベースフィルム、離型層、着色層、蒸着層、及び接着層からなる、１２〜１６μｍの厚さを有するホットスタンプ箔を、予め、文字、図形等を形成した専用の型で熱圧着することにより、着色層及び蒸着層を軟化させて箔転写する必要がある。このため、装置自体が大型となるばかりか、印刷内容の違いにより別個に型が必要となり、前記シルクスクリーン印刷と同様にコストがかかるという問題がある。

また、前記ホットスタンピング法でも、最終的に箔を被転写材に転写させるために、熱ロール等による箔押が必要である。

このように、ホットスタンプ箔の転写では、箔押以外の方法で行うことが不可能であるというのが、この技術分野の常識となっていた。

そこで、本発明者等は、前記従来の技術常識にこだわらず、箔押とは全く異なる分野の技術であるサーマルヘッドを利用すれば箔転写が可能であることを見出し、本発明を想到するに至った。

すなわち、本発明は、サーマルヘッドを利用してホットスタンプ箔の箔を被転写材に直接箔転写させることのできるホットスタンプ箔用サーマルプリント装置を提供することを課題とする。

本発明は、前記課題を解決するための手段として、
ホットスタンプ箔用サーマルプリント装置を、
セラミックス上に配置された複数の抵抗体、及び、該抵抗体に通電するドライバーＩＣとからなるサーマルヘッドと、
該サーマルヘッドとの間にホットスタンプ箔と被転写材を重ね合わせた状態で挟持する支持部と、
前記サーマルヘッドを相対的に支持部に押圧させる押圧部とを備え、
前記サーマルヘッドの各抵抗体を選択して通電することにより発熱させ、発生した熱により前記ホットスタンプ箔の箔を前記被転写材に直接箔転写させるようにしたものである。

この構成により、重ね合わせたホットスタンプ箔と被転写材にサーマルヘッドにより押圧力を付与し、加熱することにより、従来では不可能であると考えられていたホットスタンプ箔による箔転写が可能となる。また、従来とは異なる技術を使用して印刷が不十分となる微小な凹凸を備えた面（本の表紙や装飾用のリボン等、凹凸のある面）へも印刷を適切に行うことができる。

前記支持部は、少なくともサーマルヘッドにより押圧される位置を弾性部材で構成すると、サーマルヘッドで押圧した際、転写する全領域に亘り被転写材に対してホットスタンプ箔を一様に押圧させることができる。これにより、良好な印刷状態を得ることができ、より一層、被転写材への直接箔転写をスムーズに行うことが可能となる点で好ましい。この場合、支持部がサーマルヘッドやホットスタンプ箔、あるいは被転写材に応力が集中して損傷に至ることを防止することも可能となる。

前記ホットスタンプ箔及び被転写材を帯状とし、
前記支持部をプラテンローラで構成すると、リボン等の長尺な被転写材に連続して、しかも容易に印刷を施すことが可能となる点で好ましい。

前記被転写材に対してサーマルヘッドを移動可能とする駆動部を備えると、広い領域であっても１つのサーマルヘッドで印刷を施すことが可能となる点で好ましい。

前記被転写材としては、紙、合成樹脂材料等、種々の材料が使用でき、その表面の印刷を施す部分の形状は平坦面に限らず、曲面等であってもよい。また、表面に微小な凹凸のあるリボン等であっても構わない。

前記支持部を構成する材質としては、金属、樹脂等、種々のものが使用できる。

前記支持部として使用する弾性材料には、ゴム、合成樹脂材料等、種々のものが挙げられるが、耐熱性に優れた材料、例えばシリコンゴムが好ましい。

本発明によれば、サーマルヘッドを使用してホットスタンプ箔を直接箔転写可能としたので、種々の被転写材に適切に印刷することができ、安価な機構や技術を使用して印刷を行うことができるばかりか、高級感溢れる印刷を行うことができ、しかも微小な凹凸のある面であっても良好な印刷を施すことが可能となる。

以下、本発明に係る実施形態を添付図面に従って説明する。

図１は、本実施形態に係るホットスタンプ箔用サーマルプリント装置を示す。このホットスタンプ箔用サーマルプリント装置は、ステージ１と、このステージ１上に移動可能に配置されるヘッドユニット２と、このヘッドユニット２を駆動制御するための制御装置３（図６参照）とを備える。

ステージ１は、ステンレス等の硬質な金属材料からなる矩形板状の支持板４を備えている。支持板４の上面中央部には、シリコン製のゴムシート５が設けられ、被転写材６が載置される。支持板４には、クランプ等の位置決め部材（図示せず）が設けられ、被転写材６をゴムシート５上に位置決め可能となっている。

被転写材６は、書籍の表紙等、種々の定型サイズのもので、種々の材質あるいは表面粗度を有するものが使用できる。

ヘッドユニット２は、サーマルヘッドの一例であるサーマルヘッド７と、支持板４上でサーマルヘッド７を水平移動させるための駆動部８（図４参照）とを備えている。

サーマルヘッド７は、図２に示すように、放熱板９にプリント基板１０とセラミック基板１１を設けたものである。プリント基板１０には、保護カバー１２によって覆われたドライバーＩＣ１３が実装されている。サーマルヘッド７は、セラミック基板１１の先端部、すなわち発熱素子が整列される抵抗体部１５をホットスタンプ箔２５に接離させることができるように往復移動可能に設けられている。各発熱素子は、ドライバーＩＣ１３によって発熱が制御されている。なお、抵抗体部１５としては、図３に示すコーナーエッジタイプで、抵抗体部１５の幅（接触）寸法が１１２ｍｍで、実際に発熱素子が整列される幅（記録）寸法が１０６ｍｍのものを使用している。

サーマルヘッド７は、押圧装置１６によって押圧されるようになっている。押圧装置１６は、保持部材１７と、サーマルヘッド７の放熱板９を押圧するコイルスプリング１８と、このコイルスプリング１８を介してサーマルヘッド７を押圧する際の押圧力を調整するための押圧力調整手段の一例であるソレノイド１９とを備えている。保持部材１７はコイルスプリング１８及びソレノイド１９を保持し、ヘッドユニット２に固定されている。ソレノイド１９の中心にはロッド２０が設けられ、このロッド２０はソレノイド１９を励磁・消磁することにより軸方向に往復移動するようになっている。そして、ソレノイド１９に印加する電圧を制御することによりロッド２０を移動させてコイルスプリング１８を押圧し、このコイルスプリング１８を介してサーマルヘッド７を押圧することが可能となっている。したがって、ロッド２０の移動位置を変更することにより、サーマルヘッド７を介してホットスタンプ箔２５に作用させる押圧力を調整可能となっている。なお、サーマルヘッド７自身の動作機構等のその他の構成は従来と同様であるため、その詳細については説明を省略する。

駆動部８は、図４に示すように、支持板４の両側に沿ってそれぞれ設けた第１レール２１ａ，２１ｂと、この第１レール２１ａ，２１ｂに直交して配置され、第１レール２１ａ，２１ｂに沿って往復移動可能な第２レール２２とを備えている。第２レール２２には前記ヘッドユニット２が往復移動可能に設けられている。第２レール２２は、第１モータ２３の回転軸に設けたピニオン（図示せず）を第２レール２２に固定したラック（図示せず）に噛み合わせ、第１モータ２３を正逆回転駆動することにより往復移動可能な構成となっている。第２レール２２に設けたヘッドユニット２も同様に、第２モータ２４の回転軸に設けたピニオン（図示せず）をヘッドユニット２に設けたラック（図示せず）に噛み合わせ、第２モータ２４を正逆回転駆動することにより往復移動可能な構成となっている。そして、これら第１レール２１ａ，２１ｂ及び第２レール２２により、ヘッドユニット２をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動でき、座標を特定する等により、サーマルヘッド７の抵抗体部１５を支持板４上のいずれの位置にも移動させることが可能となっている。

ゴムシート５とサーマルヘッド７との間には、図１に示すように、ホットスタンプ箔２５（hot stamping foil：一般に熱転写に使用される熱転写リボンに比べて厚く、熱転写リボンが２．５〜６μｍであるのに対し、約１２μｍである。）が供給される。ホットスタンプ箔２５は、長尺な帯状で、図５に示すように、ベースフィルム４０の表面に、離型層４１、着色層４２、蒸着層４３、及び、接着層４４を積層した構成である。ここでは、着色層４２に３，４色（黒色を含む）の色分けで制作したものが使用されている。ホットスタンプ箔２５は、第１ロール２６に巻回され、巻き戻されることにより、順次、第１補助ロール２７ａからサーマルヘッド７とゴムシート５の間を通過した後、第２補助ロール２７ｂを介して巻取用モータ２８を駆動することによって回転する第２ロール２９に巻き取られる。なお、前記各ロールは、ヘッドユニット２に回転可能に取り付けられている。また、第１ロール２６は、ブレーキ３０により回転を制限できるようになっている。これにより、巻取用モータ２８とブレーキ３０とを制御してホットスタンプ箔２５に作用させる張力を調整することが可能となっている。

制御装置３は、図６に示すように、入力装置３１からの入力信号に基づいて、巻取用モータ２８、第１モータ２３、第２モータ２４、ソレノイド１９、ブレーキ３０等をそれぞれ駆動制御することにより、被転写材６にホットスタンプ箔２５を箔転写させて所望の位置に所望のパターンで印刷を行わせる。なお、本実施形態では、制御装置３及び入力装置３１には、パーソナルコンピュータを使用している。

次に、前記構成のホットスタンプ箔用サーマルプリント装置の動作について説明する。

まず、第１ロール２６に巻回したホットスタンプ箔２５を巻き戻し、サーマルヘッド７と支持板４上のゴムシート５との間を通過させ、先端部を第２ロール２９に固定しておく。このとき、ソレノイド１９を駆動することにより、サーマルヘッド７の抵抗体部１５を支持板４上のゴムシート５から離しておく。ここで、ゴムシート５上の所定位置に被転写材６を載置し、図示しない位置決め部材により位置決めする。

続いて、入力装置３１で、サーマルヘッド７による印刷開始位置、印刷終了位置、押圧力、印刷パターン、転写温度のほか、印刷速度等を入力する。サーマルヘッド７による押圧力、転写温度、印刷速度等は、ホットスタンプ箔２５及び被転写材６の種類や、被転写材６の表面粗度の違い等によって変更する。

前記入力装置３１の入力が完了すれば、図示しないスタートスイッチを操作して印刷を開始する。

すなわち、第１モータ２３及び第２モータ２４を駆動制御することにより、サーマルヘッド７を入力装置３１で設定された印刷開始位置まで移動させる。そして、ヘッド用モータ１４を駆動し、サーマルヘッド７を所定位置まで回動させ、抵抗体部１５で、ホットスタンプ箔２５を被転写材６に押し付け、ゴムシート５との間に挟持する。さらに、ソレノイド１９を駆動し、コイルスプリング１８を介してサーマルヘッド７を押圧し、抵抗体部１５により作用させる押圧力を調整する。ここでは、従来からサーマルヘッド７で使用されていた値（１．５ｋｇ：抵抗体部１５の全体で付与する荷重）よりも大きくする。すなわち、作用させる押圧力を１．５ｋｇ以上で、かつ、サーマルヘッド７を損傷させる恐れのない５ｋｇ以下の範囲で選択した値とする。

続いて、巻取用モータ２８を駆動すると共に、ブレーキ３０による第１ロール２６の回転阻止力を制御することにより、作用させる張力を調整しながらホットスタンプ箔２５を搬送する。このように、ホットスタンプ箔２５に作用させる張力を調整することにより、ソレノイド１９で作用させる押圧力を変更しても、ホットスタンプ箔２５に皺等を発生させることなく、良好な箔転写を行わせることが可能である。

また、第１モータ２３及び第２モータ２４を駆動制御することにより、サーマルヘッド７を印刷開始位置から印刷終了位置へと移動させる。このとき、抵抗体部１５の各発熱素子の発熱を制御する。これにより、入力装置３１で設定した印刷パターンで被転写材６に印刷が行われる。

この場合、転写されたものは、光沢感（メタリック感）があり、高級感に溢れている。また、熱転写による印刷が困難であると考えられていた凹凸のある面であっても、適切な印刷を施すことが可能となる。また、ゴムシート７の持つ弾性により、転写する全領域に亘って被転写材６にホットスタンプ箔２５を一様な力に圧接することができる。これにより、良好な印刷状態を得ることができ、より一層、被転写材６への箔転写をスムーズに行うことが可能となる。また、サーマルヘッド７やホットスタンプ箔２５、あるいは被転写材６に応力が集中して損傷に至ることが防止される。

その後、サーマルヘッド７が印刷終了位置まで移動すれば、巻取用モータ２８の駆動を停止すると共に、ヘッド用モータ１４を駆動し、サーマルヘッド７の抵抗体部１５をホットスタンプ箔２５から離す。

なお、抵抗体部１５の記録寸法を超えて印刷する必要がある場合には、サーマルヘッド７を移動させ、前記同様にして再度印刷を行えばよい。

以上のように、前記ホットスタンプ箔用サーマルプリント装置によれば、サーマルヘッド７により作用させる押圧力を適切に与えることで、ホットスタンプ箔を微小な凹凸のある面に所望の印刷パターンで転写することが可能である。

なお、前記実施形態では、被転写材６に定型サイズのものを使用したが、リボン等の長尺な帯状のものを使用する場合には、図７に示すように、第３ロール３２に被転写材６を巻回し、順次巻き戻して、第３補助ロール３５ａ及び第４補助ロール３５ｂを介して第４ロール３３で回収するように構成すればよい。この場合、前記ゴムシート５に代えて、プラテンローラ３４を使用することにより、帯状の被転写材６への印刷をスムーズに行わせることができる。

また、被転写材６が、図８に示すように、厚みの大きな立体的な構造を有するものである場合には、支持板４に被転写材６の上方部分をガイド可能なガイド部３６を設けるようにすればよい。

また、転写条件が変更されることのない場合には、ソレノイド１９を設けることなく、必要とされる最適な圧力を付与可能なコイルスプリング１８のみを設けるようにすればよい。この場合、付与する押圧力を、従来の熱転写で使用されていた値よりも大きく設定する。これにより、良好な箔転写を行うことができ、微小な凹凸のある面であっても適切な印刷を施すことができる。

また、ソレノイド１９に代えてモータ等の他のアクチュエータを使用することもできる。例えば、モータを使用する場合には、前述のラックとピニオンを使用し、ロッドの代わりにラックを移動させることによりコイルスプリング１８を押圧可能な構成とすればよい。

本実施形態に係るホットスタンプ箔用サーマルプリント装置の概略正面図である。 図１のサーマルヘッド部分の拡大図である。 図２の抵抗体部の拡大図である。 図１の平面図である。 ホットスタンプ箔の断面図である。 本実施形態に係るホットスタンプ箔用サーマルプリント装置のブロック図である。 他の実施形態に係るホットスタンプ箔用サーマルプリント装置の概略図である。 さらに他の実施形態に係るホットスタンプ箔用サーマルプリント装置の概略図である。

符号の説明

１…ステージ
２…ヘッドユニット
３…制御装置
４…支持板
５…ゴムシート
６…被転写材
７…サーマルヘッド
８…駆動部
９…放熱板
１０…プリント基板
１１…セラミック基板
１２…保護カバー
１３…ドライバーＩＣ
１５…抵抗体部
１６…押圧装置
１７…保持部材
１８…コイルスプリング
１９…ソレノイド
２０…ロッド
２１ａ，２１ｂ…第１レール
２２…第２レール
２３…第１モータ
２４…第２モータ
２５…ホットスタンプ箔
２６…第１ロール
２７ａ…第１補助ロール
２７ｂ…第２補助ロール
２８…巻取用モータ
２９…第２ロール
３０…ブレーキ
３１…入力装置
３２…第３ロール
３３…第４ロール
３４…プラテンローラ
３５ａ…第３補助ロール
３５ｂ…第４補助ロール
３６…ガイド部
４０…ベースフィルム
４１…離型層
４２…着色層
４３…蒸着層
４４…接着層

Claims (2)

1. セラミックス上に配置された複数の抵抗体、及び、該抵抗体に通電するドライバーＩＣとからなるサーマルヘッドと、
   該サーマルヘッドとの間にホットスタンプ箔と被転写材を重ね合わせた状態で挟持する支持部と、
   前記サーマルヘッドを相対的に支持部に押圧させる押圧部とを備え、
   前記サーマルヘッドの各抵抗体を選択して通電することにより発熱させ、発生した熱により前記ホットスタンプ箔の箔を前記被転写材に直接箔転写させることを特徴とするホットスタンプ箔用サーマルプリント装置。
2. 前記被転写材に対してサーマルヘッドを移動可能とする駆動部を備えたことを特徴とする請求項１に記載のホットスタンプ箔用サーマルプリント装置。
   

Images