JP2011046184A

JP2011046184A - 熱転写プリンタ

Info

Publication number: JP2011046184A
Application number: JP2009212396A
Authority: JP
Inventors: Susumu Kimura; 将木村
Original assignee: General Technology Co Ltd
Current assignee: General Technology Co Ltd
Priority date: 2009-08-25
Filing date: 2009-08-25
Publication date: 2011-03-10

Abstract

【課題】低温環境下で被転写体に掠れのない優れた品質で印刷する熱転写プリンタを提供する。
【解決手段】主として、サーマルヘッド１１、プラテンローラー９、及び被転写体の表面温度をコントロールする加熱手段で構成し、感熱転写層に対して非転写性の材質よりなるプラテンローラー９を該転写体の表面に接触させ、かつ該プラテンローラー９に近接して設けられた加熱ローラー７により、被転写体の表面温度をコントロールしながら背面からサーマルヘッド１１を用いて画像を形成させる。
【選択図】図２

Description

本発明は高速印字に対応し低温環境下で被転写体に掠れのない優れた品質の印刷物を提供する熱転写プリンタに関するものである。

熱転写プリンタにおいては、感熱転写層を設けたインクリボン等の熱転写体と紙等の被転写体とが対向して配されている。該熱転写体の背面からサーマルヘッドを接触させながら出力することによって画像に相当する感熱転写層の部分を被転写体に溶融転写してプリントする方式のプリンタが一般に採用されている。

このような方式でプリントされた印刷物は被転写体の表面特性にしばしば大きく左右されるという欠点があり、普通紙のような表面平滑度の低い被転写体では掠れ等が発生して不鮮明となるため優れた品質のものにすることが困難であった。

また、食品包装等で用いられるアルミ箔膜積層フィルムなどの被転写体に対して低温環境下で一定の品質の印刷物を得ることは難しかった。つまり被転写体に用いられる素材のアルミ箔は熱伝導率の高い素材であるため、低温環境下では被転写体の表面温度が低くなり、転写時に被転写体の表面温度の低い面にサーマルヘッドで印字を行うことでは良好な印字品質を得ることが困難であった。

さらに、プリントに際して画像の形成のみならず該画像の転写に必要なエネルギーの総てをサーマルヘッドを通してのみ供給しなければならないために、印加するエネルギーを必然的に大きくすることが必要となりサーマルヘッドの寿命を著しく短くし、且つ、一般に大きなパルス幅の印加をしなければならないために走査時間が長くなりプリント速度が遅くなるという欠点があった。

これに対して特許文献１に記載のプリンタは上記の改良を目的とするものであって、サーマルヘッドを用いて出力することにより感熱転写層をその表面に設けた熱転写体に画像を形成させる画像形成手段及び、該画像を溶融転写により被転写体に再現させる画像再現手段からなる熱転写プリンタを提供した。上記画像形成手段の中に、該感熱転写層に対して非転写性の材質よりなるプラテン及び該プラテンに隣接する温度コントロール用の加熱ローラーが設けられたことを特徴とするプリンタを提供した。

また、この発明はサーマルヘッドを用いて出力することにより表面に感熱転写層を設けた転写体に画像を形成させる工程と、次いで溶融転写により該画像を被転写体に再現させる工程とからなるプリンタによる印字方法において、該感熱転写層に対して非転写性の材質よりなるプラテンを該転写体の表面に接触させ、かつ該プラテンに近接して設けられた加熱ローラーにより、被転写体の表面温度をコントロールしながら背面からサーマルヘッドを用いて画像を形成させることができた（特許文献１参照）。

特開平６−１４３６３４号公報

従来の熱転写プリンタでは低温環境下でアルミ箔膜積層フィルム等に掠れなく印字品質が優れ、かつ高速で印刷することは困難であった。また上記先行文献の問題点として、プラテンローラーを加熱する手段において、加熱されたプラテン表面では印刷直後も冷めていない状態が続くため、プラテンローラーはプラテンと非常に近い距離のサーマルヘッドにプラテンからの放熱による熱負荷を与え、サーマルヘッドの寿命を短くする可能性があった。

本発明は予熱工程により上記の課題を解決することを目的とするものであって、即ち、サーマルトヘッドを用いて出力し転写体の感熱転写層を被転写体に転写する前に、被転写体の印字表面を加熱ローラー又はサーマルヘッドで加熱する工程を設けたことを特徴とする熱転写プリンタを提供する。

本発明の熱転写プリンタは加熱手段を予熱工程に配することにより、冷蔵倉庫、冷凍倉庫等の低温環境下、アルミ箔膜積層フィルム等の熱伝導率の高い被転写体に対して掠れ等のない優れた印刷物を高速印字で製造し得るという長所を有する。更に、予め所定温度にコントロールされた加熱ローラー又はサーマルヘッドを被転写体に接触させることにより該被転写体の表面温度を速く所定の温度状態にすることが可能であるため印刷の立ち上がりに発生する低品質の印刷物を大幅に減少させ得ること、及び、被転写体の表面温度を均一に保つことが容易であるため印字流れ、つぶれの発生が極めて小さいこと、さらに熱転写用サーマルヘッドの長寿命化等の点で工業的意義が大きい。

本発明を図２の熱転写プリンタの概略図で説明する。熱転写体は案内ロール５を通って、サーマルヘッド１１を通過する。電気信号によりサーマルヘッドへ選択的に出力され、発熱抵抗体により熱転写体の感熱転写層が画像部を形成する。

一方、被転写体は案内ロール６を通って、前記の画像部が形成されている熱転写体に対向されて配置されている。ここで、被転写体の表面温度は被転写体の送り出し用加熱ローラー７によりコントロールされている。サーマルヘッドを用いて出力し該画像部を被転写体に再現させることができる。ここで、溶融転写条件に対してピンチローラー１０の表層部の温度、ピンチ圧及び送り速度等を該熱転写体及び被転写体に適した条件に設定することにより優れた印刷物を製造することができる。

被転写体は印字される前に加熱手段によって印字表面を加熱される。該加熱手段として、加熱ローラーを挙げることができる。加熱ローラーは加熱の時の昇温速度が遅いが、低価格である。従来のレーザープリンターのトナー定着ローラー用のローラーを加熱手段として活用できることを見出した。その例として特開Ｈ１０−１１６６７５号公報の加熱ローラー（図１参照）を挙げることができる。その他の加熱手段として従来から感熱記録方式で用いられてきたサーマルヘッドを用いることができる。サーマルヘッドは高価であるが、加熱時の昇温速度に優れている。ここで、加熱手段をサーマルヘッドと隣接する位置に設置すると、加熱された被転写体の印刷表面部からの放熱を抑えた状態で、被転写体に転写体の感熱転写層を転写することができる。特にサーマルヘッドから距離にして１ｃｍ以内で被転写体と接触する様に加熱手段を設置することが好ましい。以上から本発明の熱転写プリンタのサーマルヘッドによる画像形成に対して最適なる特性を有し、かつ表面温度を容易にコントロールし得る加熱手段を構成部に有した熱転写プリンタを工業的に製造することが可能となる。

これらの加熱手段は該加熱手段の表面温度を迅速にコントロールすることが可能なものである。加熱手段の表面温度を昇温速度１０℃／ｓｅｃ以上で昇温させることにより、印刷の立ち上り時間を短縮し、低品質の印刷物を大幅に減少させることが可能となる。例えば、加熱ローラーの素材がアルミニウム（熱伝導率：２３６Ｗ・ｍ^−１Ｋ^−１）で、且つローラーの肉厚が０．２〜０．８ｍｍであると、熱伝導率が高く、厚みが薄いため、昇温速度１０℃／ｓｅｃ以上で昇温させることができ、プリンタの立ち上げ時間を短縮することができる。一方で加熱ローラーの素材がアルミニウムで、ローラーの肉厚が０．１ｍｍ以下であると、加熱ローラーの昇温速度を１０℃／ｓｅｃ以上出すことができるが、ローラーとしての剛性が低下し、この結果ローラーの外径が変化することだけでなく真円度も低下してしまい、通紙性を著しく悪化してしまう恐れがある。また、ローラーの素材が熱伝導率の低い鉄（熱伝導率：８４Ｗ・ｍ^−１Ｋ^−１）や白金（熱伝導率：７０Ｗ・ｍ^−１Ｋ^−１）である場合、又は加熱ローラーの素材がアルミニウムで肉厚が０．９ｍｍ以上である場合、は十分な昇温速度（１０℃／ｓｅｃ以上）を得ることは出来ず、プリンタの立ち上げ時間が長くなる恐れがある。次に、被転写体の表面温度は３０〜７０℃となるように加熱手段の表面温度をコントロールすることが好ましい。特に４０〜６０℃であると転写体の転写性向上を見込め、且つ加熱手段による被転写体の汚染がない。３０℃未満であると、転写体の転写性向上を得られにくい。７０℃を超えると、加熱時に被転写体表面を軟化し、既にある情報印刷がなされた被転写体を使用する場合に情報印刷部の溶融化で印字剥がれが生じ、剥がれたインクが定着したローラーにより後続の被転写体を汚染する恐れがある。従って、加熱ローラー７又はサーマルヘッド８を通して最適な画像形成条件を速やかに設定すること及び温度コントロール性を向上すること等により立ち上がり時間を短くし、プリント開始時の不良品の発生を著しく減少させることができる。

また、長尺のサーマルヘッドが用いられているラインプリンタ等において、溶融熱転写後の定着性を向上させる手段としてプラテンローラー９に対してかなり大きなプラテン圧が必要とされる場合には、プラテン９及びピンチローラー１０を同じ力線上に配することによりプラテンローラー９が負荷すべき圧の一部を加熱ローラー７又はサーマルヘッド８で支えるように配置することができるためローラーのたわみに起因する画像形成むらのない印刷物を製造することが可能となる。

本発明においてサーマルヘッド７は、ファクシミリ、カラープリンタ、バーコードプリンタ等に応用されているプリント用ヘッドあり、一般にサーマル・プリント・ヘッド・モジュールまたはサーマル・プリント・ヘッド等と呼ばれているものを用いることができる。即ち、ガラスやセラミック、アルミナ基板上に数十ｕｍ^２の抵抗性発熱体を並べ数ミリ秒間これに印加する事により高温度を得るプリント用ヘッドであって、該発熱体の製法や構造上から厚膜型サーマルヘッド及び薄膜型サーマルヘッド等と呼ばれているものを用いることができる。

また、プラテンローラー９、ピンチローラー１０は熱転写体の感熱転写層に対して非転写性の材質であって、例えば、シリコンゴムまたはフッ素ゴム等の軟質の材料が使用されるが、外層部にこれらの材料を被覆する方法をとることができる。また、被覆された外層部の硬度及び厚さはそれぞれ３０〜６０度及び２〜１０ｍｍであるが、用いられるサーマルヘッド及び熱転写体等の特性により最適なものを選択することができる。

７は加熱用ローラーであって、例えば、アルミニウムやステンレス、鉄等の金属で作製されたものを用いるか、それら金属ローラー表面にシリコンコート又はフッ素コートしたものを用いることができる。７の表面温度を所望の範囲内にコントロールために、該ローラーの心部にはハロゲンヒーターなどの発熱体が組み込まれ８は従来からあるサーマルヘッドである。

本発明に用いられる熱転写体は、フィルム状基材の表面に感熱転写層用インクを塗工して形成される事により製造することができる。

熱転写体に用いられる基材として、転写特性の面で薄いものが良く３〜２０μｍのコンデンサー紙、グラシン紙等の紙類、またはポリエステル、ポリオレフィン、ポリプロピレン等のプラスチックフィルム類を用いることができるがこれに限定されない。

本発明の感熱転写層は、例えば、カーボンブラック、アニリンブラック、カドミウムイエロー、ローダミンレーキＹ、フタロシアニンブルー等の着色剤及びパラフィンワックス、カルナバワックス、モンタンワックス、エステルワックス、ポリエチレングリコール等の低融点物質の中から、それぞれの用途に応じた画像形成特性の感熱性組成で構成する。また、上記の低融点物質の他に発色温度が５０〜１５０℃の感熱色素、及びポリビニルアルコール、澱粉、アクリル系エマルジョン等の結着剤を主材とする発色性の組成等で感熱転写層を構成する。

被転写体に用いられる基材として、防湿性、ガスバリアー性、保香性をもつ５〜１０ｕｍのアルミ箔に例えばポリエチレン、ポリプロピレン等のプラスチックフィルム類を貼り合わせた複合材や、アルミ蒸着フィルムを用いられることが多いることができる。この複合材は食品の包装材料として利用されたりするものであるが、これに限定されない。

本発明の加熱ローラーの概略図である。本発明の実施例１にある熱転写プリンタの概略図である。本発明の実施例２にある熱転写プリンタの概略図である。

以下、実施例で本発明を説明する。

カーボンブラック１０ｇ、カルナバワックス２５ｇ、パラフィン系のマイクロクリスタルワックス４５ｇよりなる感熱性樹脂組成物をポリエチレンテレフタレートフィルム（厚さ：５μｍ）の片面に厚さが１．５μｍになるように塗工して、感熱転写層をその表面に設けた熱転写体を作製した。

熱転写プリンタの概略図である図２において７はロール径３０ｍｍ、肉厚０．２ｍｍのアルミウム製の加熱ローラーであって、その心部には熱源としてハロゲンヒーターを封入して、加熱ローラーの昇温速度を２０℃／ｓｅｃ、被転写体の表面温度を５５℃になるようにコントロールできる加熱手段を設けた熱転写プリンタを作製した。

実施例１と同様の熱転写体を作製した。

熱転写プリンタの概略図である図３において８はサーマルヘッドであって、サーマルヘッド部の昇温速度を２０℃／ｓｅｃ、被転写体の表面温度を５５℃になるようにコントロールできる加熱手段を設けた熱転写プリンタを作製した。

比較例１

実施例１と同様の熱転写体を作製した。

熱転写プリンタの概略図である図２において７はロール径３０ｍｍ、肉厚０．１ｍｍのアルミニウム製の加熱ローラーであって、その心部には熱源としてハロゲンヒーターを封入して、加熱ローラーの昇温速度を２０℃／ｓｅｃ、被転写体の表面温度を５５℃になるようにコントロールできる加熱手段を設けた熱転写プリンタを作製した。

比較例２

実施例１と同様の熱転写体を作製した。

熱転写プリンタの概略図である図２において７はロール径３０ｍｍ、肉厚１０．０ｍｍのアルミニウム製の加熱ローラーであって、その心部には熱源としてハロゲンヒーターを封入して、加熱ローラーの昇温速度を５℃／ｓｅｃ、被転写体の表面温度を５５℃になるようにコントロールできる加熱手段を設けた熱転写プリンタを作製した。

比較例３

実施例１と同様の熱転写体を作製した。

熱転写プリンタの概略図である図２において７はロール径３０ｍｍ、肉厚０．２ｍｍのアルミニウム製の加熱ローラーであって、その心部には熱源としてハロゲンヒーターを封入して、加熱ローラーの昇温速度を２０℃／ｓｅｃ、被転写体の表面温度を２０℃になるようにコントロールできる加熱手段を設けた熱転写プリンタを作製した。

比較例４

実施例１と同様の熱転写体を作製した。

熱転写プリンタの概略図である図２において７はロール径３０ｍｍ、肉厚０．２ｍｍのアルミニウム製の加熱ローラーであって、その心部には熱源としてハロゲンヒーターを封入して、加熱ローラーの昇温速度を２０℃／ｓｅｃ、被転写体の表面温度を８０℃になるようにコントロールできる加熱手段を設けた熱転写プリンタを作製した。

比較例５

実施例１と同様の熱転写体を作製した。

熱転写プリンタの概略図である図２において７はロール径３０ｍｍ、肉厚０．２ｍｍの鉄製の加熱ローラーであって、その心部には熱源としてハロゲンヒーターを封入して、加熱ローラーの昇温速度を５℃／ｓｅｃ、被転写体の表面温度を５５℃になるようにコントロールできる加熱手段を設けた熱転写プリンタを作製した。

比較例６

実施例１と同様の熱転写体を作製した。

熱転写プリンタの概略図である図３において８はサーマルヘッドであって、サーマルヘッド部の昇温速度を５℃／ｓｅｃ、被転写体の表面温度を５５℃になるようにコントロールできる加熱手段を設けた熱転写プリンタを作製した。

零度の低温環境下において、各熱転写プリンタでそれぞれ前記の熱転写体及びアルミ蒸着フィルムを供給しながらサーマルヘッドを出力することにより印刷を行った。この印刷工程の印刷立ち上り時間を測定した。ここでいう印刷立ち上り時間とは印字評価でアルミ蒸着フィルムに転写された印字サンプルの印字品位（流れ、つぶれ）と転写性（感度）に優れた印刷をするために必要な印刷準備時間のことである。
○：立ち上り時間が１０秒未満であった。
×：立ち上り時間が１０秒以上であった。
零度の低温環境下において、各熱転写プリンタで、熱転写体及びアルミ蒸着フィルムを２０ｍ／ｍｉｎの速度で供給しながら、印字を行い、印字サンプルを得た。得られた印字サンプルの印字特性を下記の基準に従って評価した。
＜印字特性＞
印字品位（流れ、つぶれ）
得られた印字の流れ、つぶれの有無を目視で検査した。
○：流れ、つぶれが確認されなかった。
×：多少の流れ、つぶれが確認された。
転写性（感度、高速印字性）
印字の状態を目視で検査した。
○：印字に全く問題がなかった。
×：印字に部分的な問題があった。
連続印字性
３０分間連続印字を行い、アルミ蒸着フィルム及び加熱手段表面の汚れを目視で検査した。
○：汚れが全くなかった。
×：汚れがあった。

本発明はファクシミリ、カラープリンタ、バーコードプリンタ等に用いられている熱転写方式のプリンタに関する発明である。本発明により低温環境下においてアルミ箔膜積層フィルム等の熱伝導性の高い被転写体に対しても高速印字で鮮明で掠れ等のない高品質の印刷物を製造し得る熱転写プリンタを提供することが可能となった。

１コイルバネ
２ハロゲンヒーター
３金属ローラー
４離型層
５案内ローラー（熱転写体用）
６案内ローラー（被転写体用）
７加熱ローラー
８サーマルヘッド（加熱用）
９プラテンローラー
１０ピンチローラー
１１サーマルヘッド

Claims

サーマルヘッドとプラテンローラーを有する熱転写プリンタにおいて、熱転写体の感熱転写層を被転写体に転写する前に、被転写体を転写するための加熱部として被転写体の印刷面に接する加熱ローラー又はサーマルヘッドを設けることを特徴とするプリンタ。