JP2017052145A - 熱転写印画装置及び熱転写印画方法 - Google Patents

Abstract

【課題】印画速度を高速化しつつ、受像紙に高画質な画像を印画できる熱転写印画装置及び熱転写印画方法を提供する。
【解決手段】基材シート及び受容層を有する受像シート１が巻回され、受像シート１を供給する受像シート供給ロール７と、染料層を有するインクリボン４から、受像シート１上に染料を熱転写するサーマルヘッド５と、を備える。インクリボン４から染料が熱転写される前の受像シート１を加熱するプレ加熱部２２と、プレ加熱部２２とサーマルヘッド５との間で、受像シート１の温度を測定する温度センサ２０と、温度センサ２０の測定結果に基づいてプレ加熱部２２を制御する制御部１０と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、受像紙を印画に適した温度に事前に加熱する熱転写印画装置及び熱転写印画方法に関する。

サーマルヘッドとプラテンロールとの間にインクリボンと受像紙とを挟み込み、サーマルヘッドからインクリボンに熱を付与して、インクリボンの染料を受像紙に転写し、画像を形成する熱転写プリンタが知られている。

熱転写プリンタの印画速度の高速化に伴い、サーマルヘッドによる単位時間当たりの印加エネルギーが高くなり、それによってインクリボンの受ける熱量が、従来よりも高くなってきている。サーマルヘッドによる印加エネルギーが高過ぎると、インクリボンにシワが生じて印画ムラが発生する等の問題があった。

印画速度の高速化を図りつつ、サーマルヘッドによる単位時間当たりの印加エネルギーを抑えるために、印画前に受像紙を加熱しておくことが考えられる。例えば、特許文献１には、補助加熱手段により印画前に補助加熱を行って受容層を加熱し、受容層の染料染着性を極めて高い状態として、インクリボンから移行してくる染料を受容層に確実に保持する熱転写方法が開示されている。また、特許文献２には、インクリボンから染料が転写される前の受像紙の受容層にマイクロ波を照射することでエネルギーを付与・加熱し、受容層に含まれる染料のキレート反応を促進する熱転写プリンタが開示されている。

しかし、印画前の補助加熱手段等による受容層の加熱量によっては、インクリボンからの染料の移行量（転写量）が過大となり、画像のハイライト部（階調の低濃度部）の印画濃度が高くなって、受像紙に形成される画像の画質が低下するという問題があった。

特開２００７−９０６８０号公報 特開２００８−８０５６９号公報

本発明は、上記従来の実状に鑑みてなされたものであり、印画速度を高速化しつつ、受像紙に高画質な画像を印画できる熱転写印画装置及び熱転写印画方法を提供することを課題とする。

本発明の熱転写印画装置は、基材シート及び受容層を有する受像シートが巻回され、前記受像シートを供給する受像シート供給ロールと、染料層を有するインクリボンから、前記受像シート上に染料を熱転写するサーマルヘッドと、を備える熱転写印画装置であって、前記インクリボンから染料が熱転写される前の前記受像シートを加熱するプレ加熱部と、前記プレ加熱部と前記サーマルヘッドとの間で、前記受像シートの温度を測定する温度センサと、前記温度センサの測定結果に基づいて前記プレ加熱部を制御する制御部と、を備えるものである。

本発明の一態様による熱転写印画装置において、前記プレ加熱部は、前記受像シート供給ロールの最外周に位置する受像シートを加熱することを特徴とする。

本発明の一態様による熱転写印画装置において、前記プレ加熱部は、サーマルヘッド、加熱ローラ、温風ヒータ、又はハロゲンヒータであることを特徴とする。

本発明の一態様による熱転写印画装置において、前記プレ加熱部が温風ヒータである場合、温風ヒータの周囲を囲む周壁部が設けられていることを特徴とする。

本発明の一態様による熱転写印画装置において、前記プレ加熱部は、熱転写印画装置の筐体内全体を加熱することを特徴とする。

本発明の一態様による熱転写印画装置は、前記受像シートの特性情報を記憶する記憶部をさらに備え、前記制御部は、前記特性情報及び前記温度センサの測定結果に基づいて、前記サーマルヘッドに供給される受像シートの受容層が所定温度となるように前記プレ加熱部を制御することを特徴とする。

本発明の一態様による熱転写印画装置において、前記基材シートの一方の面に積層された前記受容層を含む全ての層の空隙率が０．９以上であることを特徴とする。

本発明の一態様による熱転写印画装置において、前記基材シートの一方の面に積層された前記受容層を含む全ての層のうち、少なくとも１つの層の空隙率が０．９未満である場合、前記プレ加熱部は、前記受像シートを前記受容層側から加熱することを特徴とする。

本発明の熱転写印画方法は、サーマルヘッドが、染料層を有するインクリボンを加熱し、基材シート及び受容層を有する受像シートに染料を熱転写する熱転写印画方法であって、プレ加熱部が、前記インクリボンから染料が熱転写される前の前記受像シートを加熱する工程と、温度センサが、前記プレ加熱部と前記サーマルヘッドとの間で、前記受像シートの温度を測定する工程と、制御部が、前記温度センサの測定結果に基づいて、前記受像シートの受容層が所定温度となるように前記プレ加熱部を制御する工程と、を備えるものである。

本発明の一態様による熱転写印画方法において、前記基材シートの一方の面に積層された前記受容層を含む全ての層の空隙率が０．９以上であることを特徴とする

本発明によれば、温度センサにより受像シート（受像紙）の温度をモニタし、受像シートが所定の温度となるようにプレ加熱部を制御するため、印画速度を高速化しつつ、受像紙に高画質な画像を印画できる。

本実施形態に係る熱転写印画装置の概略構成図である。 受像シートの概略断面図である。 制御部の機能ブロック図である。 変形例による熱転写印画装置の概略構成図である。 変形例による熱転写印画装置の概略構成図である。 変形例による熱転写印画装置の概略構成図である。 変形例による熱転写印画装置の概略構成図である。 変形例による熱転写印画装置の概略構成図である。 （ａ）（ｂ）は変形例による熱転写印画装置の概略構成図である。 変形例による熱転写印画装置の概略構成図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態に係る熱転写印画装置の主要部の構成を示す模式図である。

図１に示すように、熱転写印画装置は、複数の発熱素子を有するサーマルヘッド５と、サーマルヘッド５に対面して設けられたプラテンロール６とを備え、受像シート１及びインクリボン４が、サーマルヘッド５とプラテンロール６との間を圧接状態で通過する。インクリボン４はサーマルヘッド５側に配置され、受像シート１はプラテンロール６側に配置される。

インクリボン２は基材の一方の面に染料層を有するものであり、さらに他方の面に背面層を有する。サーマルヘッド５の発熱素子が発熱し、インクリボン４を背面層側から加熱することで、染料が受像シート１に転写され、画像が形成される。

受像シート（受像紙）１は受像シート供給ロール７に巻回され、この受像シート供給ロール７から繰り出されて供給される。図２は受像シート１の概略断面図である。受像シート１は、基材シート２、及び基材シート２の一方の面に積層された受容層３を備える。受容層３は、基材シート２上に直接積層されている。

基材シート２としては、従来の受像シートに使用されている基材シートを用いることができる。基材シートの具体例としては、上質紙、アート紙、コート紙、キャストコート紙、グラシン紙、コンデンサー紙、パラフィン紙などの紙基材、ポリオレフィン系やポリスチレン系等の合成紙、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、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルサルホン等の耐熱性の高いポリエステル、ポリプロピレン、ポリカーボネート、酢酸セルロース、ポリエチレンの誘導体、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリメチルペンテン、アイオノマー等の樹脂の延伸あるいは未延伸フィルムや、これらの材料を積層したもの、例えば、紙基材の両面にポリエチレン層を形成した積層材等が挙げられる。

受容層３は、画像形成においてインクリボン４の染料層から移行してくる染料を受容し、形成された画像を維持するためのものである。受容層３を形成するための樹脂としては、例えば、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等のハロゲン化ポリマー、ポリ酢酸ビニル、エチレン酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル／酢酸ビニル共重合体、ポリアクリルエステル等のビニル系樹脂、ポリビニルホルマール、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセタール等のアセタール樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂、ポリスチレン、アクリル／スチレン共重合体、アクリロニトリル／スチレン共重合体等のスチレン系樹脂、ポリアミド系樹脂、エチレンやプロピレン等のオレフィンと他のビニルモノマーとの共重合体系樹脂、アイオノマー、セルロースジアセテート等のセルロース系樹脂、ポリカーボネート等が挙げられる。これらの樹脂は単独でも、また、２種以上の任意の組み合わせによる混合物としても使用することができる。

図１に示すように、熱転写印画装置は、インクリボン４から染料が転写される前の受像シート１を加熱するプレ加熱部２２と、プレ加熱部２２により加熱された受像シート１の温度を測定する温度センサ２０と、プレ加熱部２２を制御する制御部１０と、を備えている。

プレ加熱部２２は、サーマルヘッド５と受像シート供給ロール７との間に配置されており、受像シート１の受容層３側を加熱する。温度センサ２０は、サーマルヘッド５とプレ加熱部２２との間の任意の箇所に配置可能であるが、サーマルヘッド５に近い箇所に配置し、印画直前の温度を測定することが好ましい。熱転写印画装置には、サーマルヘッド５の上流側に受像シート１の有無を検知するセンサ（図示せず）が設けられており、このセンサの近傍に温度センサ２０を配置してもよい。

温度センサ２０は、例えば赤外線センサによる非接触温度計であり、受像シート１の受容層３の表面温度を測定する。

プレ加熱部２２には、サーマルヘッド、加熱ローラ、温風ヒータ、ハロゲンヒータ等を用いることができる。プレ加熱部２２にサーマルヘッド又は加熱ローラを用いる場合は、ローラ２４を配置し、プレ加熱部２２とローラ２４とで受像シート１を挟み込むようにしてもよい。

図３は、制御部１０の機能ブロック図である。制御部１０は、温度取得部１２、加熱制御部１４及び受像シート情報記憶部１６を備え、ＣＰＵやメモリ等により構成されている。受像シート情報記憶部１６は、受像シート１を印画前に何度に昇温しておくべきか等の、受像シート１の特性情報を記憶する。特性情報は、受像シート供給ロール７をセットする際に、係員等によりメモリに書き込まれる。これにより、受像シート１の種類に応じた、プレ加熱による好適な昇温温度を設定できる。

受像シート供給ロール７に特性情報を格納したタグを貼付し、熱転写印画装置に読取装置（図示せず）を設け、この読取装置が、セットされた受像シート供給ロール７のタグから特性情報を読み出し、受像シート情報記憶部１６に記憶するようにしてもよい。

温度取得部１２は、温度センサ２０から測定結果を取得する。加熱制御部１４は、温度取得部１２が取得した受像シート１の温度、及び受像シート情報記憶部１６に記憶されている特性情報に基づいて、受像シート１が所定温度となるようにプレ加熱部２２を制御する。プレ加熱部２２により、受像シート１の受容層３は例えば３０℃〜４０℃程度に加熱される。

このように、プレ加熱部２２により受像シート１を加熱しておくことで、印画速度を高速化した状態においても、サーマルヘッド５による単位時間当たりの印加エネルギーを抑え、インクリボン４がダメージを受けてシワが生じることを防止できる。また、温度センサ２０により受像シート１の温度を監視し、特性情報に基づく所望の温度となるようにプレ加熱部２２を制御しているため、インクリボン４からの染料の転写量が過大になることを防止し、高画質な画像を形成することができる。

受像シート１が基材シート２と受容層３との間に断熱層を有していない場合、サーマルヘッド５から受容層３に加えられた熱が基材シート２へ伝熱することによって損失し得るが、本実施形態では、プレ加熱部２２により印画前に受像シート１を加熱し、受容層３を所望の温度に昇温しているため受容層３の染料染着性が高い状態となっており、インクリボン４から転写される染料を受容層３に確実に保持することができる。

上記実施形態では、プレ加熱部２２が受像シート１の受容層３側を加熱していたが、図４に示すように、基材シート２側を加熱してもよい。基材シート２側の加熱は、受容層３側の加熱と比較して、受容層３への熱伝達効率が低くなる一方、受容層３を緩やかに加熱して、受容層３に熱によるダメージが生じることをより効果的に防止できる。

図５に示すように、プレ加熱部２２として温風ヒータ２２Ａを用いる場合、温風ヒータ２２Ａの周囲を周壁部２６（ケース）で囲むことが好ましい。これにより、熱転写印画装置の装置内で温風によりゴミ等が舞い、受像シート１やインクリボン４に付着することを防止できる。

図６に示すように、プレ加熱部２２は、受像シート供給ロール７に巻回された受像シート１を加熱してもよい。プレ加熱部２２は、受像シート供給ロール７に巻回された受像シート１のうち最外周の受像シート１に接触又は近接して配置され、加熱を行う。受像シート１は、例えば受容層３を外側にして受像シート供給ロール７に巻回されており、プレ加熱部２２は、受容層３側を加熱する。

図７に示すように、受像シート供給ロール７の回転軸部分にプレ加熱部２２Ｂを設け、受像シート供給ロール７に巻回された受像シート１を内周側から加熱してもよい。

図８に示すように、プレ加熱部２２Ｃが、熱転写印画装置の筐体内全体を加熱してもよい。例えば、プレ加熱部２２Ｃは、筐体内に温風を供給する。熱転写印画装置の他の機構から排気される温風を筐体へ還流するようにしてもよい。

図９（ａ）に示すように、プラテンロール６に代えて加熱ローラ４０を配置し、インクリボン４からの染料転写時に、受像シート１を基材シート２側から加熱してもよい。温度センサ２０は、サーマルヘッド５と加熱ローラ４０との間に送り込まれる直前の受像シート１の温度を測定し、測定結果に基づいて制御部１０が加熱ローラ４０を制御する。図９（ｂ）に示すように、加熱ローラ４０をサーマルヘッド４２としてもよい。

図１、図４、図６に示す構成において、プレ加熱部２２にサーマルヘッドを用いる場合、形成する画像の画像情報に基づいて受像シート１を選択的に加熱してもよい。例えば、制御部１０は、画像情報を参照し、染料が多く転写されて濃い色の画像が形成される領域を、転写される染料の量が少なく薄い色の画像が形成される領域と比較して、加熱量が大きくなるようにプレ加熱部２２を制御し、サーマルヘッドの発熱素子の通電を行う。このように、染料の転写量に応じたプレ加熱を行うことで、さらに高画質の画像を形成できる。

上記実施形態では、プレ加熱部２２がサーマルヘッド５よりも上流側、すなわち受像シート供給ロール７側に設けられる例について説明したが、熱転写印画装置が、受像シート１を上流側へ搬送しながらインクリボン４から染料を熱転写して画像を形成するような印画処理を行う場合は、図１０に示すように、プレ加熱部２２をサーマルヘッド５よりも下流側（受像シート供給ロール７とは反対側）に設けてもよい。

この場合、受像シート供給ロール７から繰り出された受像シート１の画像形成領域は、下流側へ搬送されて一旦サーマルヘッド５を通過し、プレ加熱部２２で加熱された後、上流側に巻き戻されながら、サーマルヘッド５によりインクリボン４から染料が転写される。温度センサ２０は、サーマルヘッド５とプレ加熱部２２との間に配置される。

上記実施形態では、基材シート２上に受容層３が直接積層された構成について説明したが、基材シート２と受容層３との間に別の層が設けられていてもよい。例えば、基材シート２と受容層３との間に金属蒸着層を設けてもよい。この金属蒸着層は、受容層３に染着した染料が基材シート２側へ移行するのを遮断できる。

基材シート２と受容層３との間に断熱層が設けられていてもよい。断熱層は、基材シート２や受容層３よりも熱伝導率が低くなっている。受像シート１に断熱層が設けられている場合、プレ加熱部２２は受容層３側から加熱を行うことが好ましい。

断熱層は、中空粒子を含有する。中空粒子は、重合体材料により形成されたシェルと、それにより包囲されている１個以上の中空（気孔）部とからなる。例えば、中空粒子には、発泡性中空粒子やマイクロカプセル状中空粒子を用いることができる。

中空粒子の平均粒子径は０．４〜２０μｍ、好ましくは２〜１５μｍである。中空粒子の平均粒子径が０．４μｍ未満の場合には、中空粒子の体積中空率が低く、受像シート１のクッション性が十分に発揮されないことがある。平均粒子径が２０μｍを超えると、断熱層面の平滑性が低下し、熱転写画像の均一性が劣化し得る。中空粒子の平均粒子径は、一般的な粒径測定装置を使用して測定可能である。

中空粒子の体積中空率（粒子体積に対する中空部分の体積の割合）は５０〜９７％、好ましくは５５〜９５％である。中空粒子の体積中空率が５０％未満の場合には受像シート１のクッション性が十分に発揮されないことがある。また体積中空率が９７％を超えると、断熱層の塗膜強度が低下し、断熱層が傷付き易くなり得る。

断熱層全固形分に対する、中空粒子の質量比率は１０〜８０質量％、好ましくは１５〜７０質量％である。基材シート２と受容層３との間に中空粒子の質量比率が１０質量％以上の層が無い場合（基材シート２と受容層３との間の層の中空粒子の質量比率が１０質量％未満である場合）、基材シート２と受容層３との間に断熱層が設けられていないこととなる。

断熱層は、主成分として中空粒子と結着樹脂を含有する。使用される結着樹脂については、例えばポリビニルアルコール系樹脂、セルロース系樹脂及びその誘導体、カゼイン、デンプン誘導体等の水溶性樹脂、（メタ）アクリル酸エステル樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体樹脂等の各種樹脂の水分散性樹脂などが使用される。

断熱層を有する基材シート２は、熱可塑性樹脂に、超臨界状態のガスを溶解、拡散させて得られる多孔質の発泡構造を有したシートであってもよい。発泡構造の空隙率が０．９未満の場合、断熱層として機能する。

空隙率（Ｖ）は、対象とする基材の密度（ρ）を、基材を構成する樹脂の密度（ρ０）で除した数値であり、Ｖ＝ρ／ρ０で算出される。基材の密度（ρ）は発泡構造を有した基材の密度であり、空隙を含んだ構成における数値である。それに対し、基材を構成する樹脂の密度（ρ０）は、空隙を含まず、樹脂単独における密度である。なお、基材の密度は、基材から１０ｃｍ×１０ｃｍサイズのサンプルを切り出し、切り出したサンプルの厚みを測定して体積を算出し、サンプルの重さを測定し、測定した重さを算出した体積で除すことにより求めることができる。

基材シート２の受容層３が形成される側の面に、空隙率が０．９未満の層が積層されている場合、基材シート２に断熱層が設けられていることとなる。一方、基材シート２の受容層３が形成される側の面に積層されている全ての層の空隙率が０．９以上である場合、断熱層が設けられていないこととなる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１ 受像シート
２ 基材シート
３ 受容層
４ インクリボン
５ サーマルヘッド
６ プラテンロール
７ 受像シート供給ロール
１０ 制御部
２０ 温度センサ
２２ プレ加熱部

Claims (10)

1. 基材シート及び受容層を有する受像シートが巻回され、前記受像シートを供給する受像シート供給ロールと、
   染料層を有するインクリボンから、前記受像シート上に染料を熱転写するサーマルヘッドと、
   を備える熱転写印画装置であって、
   前記インクリボンから染料が熱転写される前の前記受像シートを加熱するプレ加熱部と、
   前記プレ加熱部と前記サーマルヘッドとの間で、前記受像シートの温度を測定する温度センサと、
   前記温度センサの測定結果に基づいて前記プレ加熱部を制御する制御部と、
   を備えることを特徴とする熱転写印画装置。
2. 前記プレ加熱部は、前記受像シート供給ロールの最外周に位置する受像シートを加熱することを特徴とする請求項１に記載の熱転写印画装置。
3. 前記プレ加熱部は、サーマルヘッド、加熱ローラ、温風ヒータ、又はハロゲンヒータであることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱転写印画装置。
4. 前記プレ加熱部が温風ヒータである場合、温風ヒータの周囲を囲む周壁部が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の熱転写印画装置。
5. 前記プレ加熱部は、熱転写印画装置の筐体内全体を加熱することを特徴とする請求項１に記載の熱転写印画装置。
6. 前記受像シートの特性情報を記憶する記憶部をさらに備え、
   前記制御部は、前記特性情報及び前記温度センサの測定結果に基づいて、前記サーマルヘッドに供給される受像シートの受容層が所定温度となるように前記プレ加熱部を制御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熱転写印画装置。
7. 前記基材シートの一方の面に積層された前記受容層を含む全ての層の空隙率が０．９以上であ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熱転写印画装置。
8. 前記基材シートの一方の面に積層された前記受容層を含む全ての層のうち、少なくとも１つの層の空隙率が０．９未満である場合、前記プレ加熱部は、前記受像シートを前記受容層側から加熱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熱転写印画装置。
9. サーマルヘッドが、染料層を有するインクリボンを加熱し、基材シート及び受容層を有する受像シートに染料を熱転写する熱転写印画方法であって、
   プレ加熱部が、前記インクリボンから染料が熱転写される前の前記受像シートを加熱する工程と、
   温度センサが、前記プレ加熱部と前記サーマルヘッドとの間で、前記受像シートの温度を測定する工程と、
   制御部が、前記温度センサの測定結果に基づいて、前記受像シートの受容層が所定温度となるように前記プレ加熱部を制御する工程と、
   を備えることを特徴とする熱転写印画方法。
10. 前記基材シートの一方の面に積層された前記受容層を含む全ての層の空隙率が０．９以上であることを特徴とする請求項９に記載の熱転写印画方法。

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