JP3605316B2 - Image forming system and image forming apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、色材(インク、発色剤等)を用いて記録紙に画像を形成する画像形成システムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、色材(インク等)を記録紙等に転写する画像形成システムとして、ノズルからインクの微粒子を噴出して記録紙に吹き付けるインクジェットプリンタや、インクを封入したカプセルの層が形成された特殊なシートを加熱・露光して画像を形成する画像形成システムが知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような画像形成システムでは、プリンタのような比較的大きな装置が必要となり、携帯し難いという問題点がある。
【0004】
本発明は、上記の如き事情に鑑み、小型で携帯し易い画像形成システムを提供することを目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明の請求項1に係る画像形成システムは、複数種類の色材を色毎に異なる種類の壁膜に封入して構成された複数種類のカプセルを含み、異なる種類の壁膜を異なる温度および圧力で破れるよう画像形成用シートを構成すると共に、ボディの先端部にそれぞれ独立して加圧及び加熱可能な複数の発熱素子を有したサーマルヘッドを取り付け、ボディの内部にサーマルヘッドを発熱制御する制御部を設けて画像形成装置を構成し、画像形成装置をシート上で移動させたとき、制御部は、シート上に着色する色に応じてサーマルヘッドを制御し、カプセル層を選択的に加熱すると共に選択的に加圧することにより、壁膜を破って壁膜内部の色材を放出させ、シート上にカラー画像を形成すること、を特徴とするものである。このように構成された画像形成装置は、小型で携帯性に優れ、且つペンのようにフリーハンドで自由に描画することを可能とする。
【0006】
また、本発明の請求項6に係る画像形成システムは、壁膜の内部に色材を封入してカプセルを形成し、基体上にカプセルの層を設けて画像形成用シートを構成すると共に、ボディの底面に2次元状に配列されたそれぞれ独立して加圧及び加熱可能な複数の発熱手段を取り付け、ボディの内部にサ発熱手段を発熱制御する制御部と、発熱手段がシートに押し当てられている圧力を検知するための圧力センサとを設けて画像形成装置を構成し、発熱手段をシート上に一旦強く押し当て、次いで徐々に押し当て圧力を弱めていったとき、制御部は、圧力センサの出力に基づき、シート上に着色する色に応じて複数の発熱手段を順次発熱制御し、カプセル層を選択的に加熱すると共に選択的に加圧することにより、壁膜を破って壁膜内部の色材を放出させ、シート上にカラー画像を形成すること、を特徴とするものである。このように構成すれば、ボディの底面をシートに押し当てるだけで画像が形成される、スタンプのような画像形成装置が得られ、しかも1回のスタンプ操作でカラー画像を形成することができる。
【0007】
請求項9に記載された画像形成装置は、印加される温度および圧力に応じて発色する画像形成用シートにカラー画像を形成するための画像形成装置であって、使用者により把持されるボディと、前記ボディの先端部に設けられた複数の発熱素子と、前記複数の発熱素子を前記画像形成用シートに当接させた時に、前記シート上に所望の色を着色する為に、前記複数の発熱素子を、それぞれ異なる所定の圧力で前記画像形成用シートに対して選択的に付勢させる付勢手段と、前記画像形成用シートに選択的に加圧された前記複数の発熱素子を、それぞれが所定の温度となるように発熱制御する制御手段と、を有することを特徴としている。
【0008】
また、請求項10に記載された画像形成装置は、印加される温度および圧力に応じて発色する画像形成用シートにカラー画像を形成するための画像形成装置であって、底面が平面として形成され、使用者により把持されるボディと、前記ボディの底面に2次元状に配列された、それぞれが異なる温度で発熱駆動される所定数の発熱素子からなる、複数の発熱素子群と、前記底面の発熱素子群の、前記画像形成用シートに対する選択的な加圧力を検知する圧力センサと、前記画像形成装置の底面が前記画像形成用シートに一旦強く押し当てられた後、徐々に押し当て圧力が弱められていく時に、前記圧力センサの出力と前記シート上に形成されるカラー画像パターンに基づいて、前記複数の発熱素子群が有する前記発熱素子を選択的に発熱及び加圧制御する制御部と、を有することを特徴としている。
【0009】
【発明の実施の形態】
図1に第1の実施形態の画像形成システムで用いる画像形成用シート10の基本構成を示す。シート10は、基材11の上に、液体インクを封入した微細なマイクロカプセルの層(カプセル層12)を形成したものである。カプセル層12には、シアン、マゼンタ、イエローの3色のインクを各々封入した3種類のマイクロカプセル21、22、23が含まれている。マイクロカプセル21、22、23は、直径が数μmであり、形状記憶樹脂で形成された壁膜21a、22a、23aを有している。
【0010】
図2に、形状記憶樹脂の弾性係数と温度の関係の一例を示す。形状記憶樹脂は、ガラス転移温度Tg以上(領域b)では分子鎖のミクロブラウン運動が活発化してゴム弾性を示し、ガラス転移温度Tg以下(領域a)ではミクロブラウン運動が凍結してガラス状態を示す。即ち、形状記憶樹脂は、ガラス転移温度Tg以上に加熱して自由な形状に変形し、ガラス転移温度Tg以下に冷却することにより、その形状を固定することができる。再度ガラス転移温度Tg以上に加熱すれば、形状記憶樹脂は元の形状に復帰する。このような形状記憶樹脂としては、例えば、ポリノルボルネン、トランス−1、4−ポリイソプレン、ポリウレタン等からなる樹脂が知られている。本発明では、この形状記憶樹脂の持つ「ガラス転移温度Tgを境に弾性係数が大きく変化する」という性質を利用している。
【0011】
図3に、マイクロカプセルの壁膜21a、22a、23aが潰れる圧力(以下破壊圧力とする)と加熱温度との関係をそれぞれ実線、一点鎖線、二点鎖線で示す。図3に示すように、壁膜21a、22a、23aの各材質は、壁膜21a、22a、23aの順にそのガラス転移温度Tg1、Tg2、Tg3が高くなる(Tg1<Tg2<Tg3)よう選択されている。本実施形態では、壁膜21a、22a、23aのガラス転移温度は、Tg1=70°C、Tg2=110°C、Tg3=130°Cに設定されている。
【0012】
一方、図4の断面図に示すように、各マイクロカプセルの21、22、23の壁膜21a、22a、23aは、この順で厚みが薄くなるよう構成されている。従って、マイクロカプセル21、22、23は、ガラス転移温度が高いものほど壁膜の厚みが薄く(従って潰れ易く)なるよう形成されている。なお、図3の圧力P1〜P4は、本実施形態においては、順に、0.02MPa、0.2MPa、2MPa、20MPaである。
【0013】
このように構成されているため、カプセル21、22、23を同時に加熱・加圧したとしても、温度・圧力が図3に示す領域Aの環境下(温度70°C〜110°C、圧力2MPa〜20MPa)ではシアンのカプセル21のみが潰れ、マゼンタとイエローのカプセル22、23は潰れない。同様に、領域Bの環境下(温度110°C〜130°C、圧力0.2MPa〜2MPa)ではマゼンタのカプセル22のみが潰れ、シアンとイエローのカプセル21、23は潰れない。領域Cの環境下(温度130°C〜150°C、圧力2MPa〜20MPa)ではイエローのカプセル23は潰れるがシアンとマゼンタのカプセル21、22は潰れない。従って、温度・圧力を適宜設定することによって、マイクロカプセル21、22、23を選択的に潰し、所望の色を発色させることができる。
【0014】
図5に模式的に示すように、マイクロカプセル(図5ではマイクロカプセル21)が潰れると、壁膜21a内に封入されたインクが外に出てシアン色を呈する。破れた壁膜21aの残骸はそのまま基材11上に残るが、壁膜21aは薄い為、インクの色に影響を与えることはない。なお、マイクロカプセルから出たインクの変色を防止し、サーマルヘッド(後述)の発熱体を保護するため、カプセル層12の上には無色透明な保護フィルム13がラミネートされている。なお、壁膜と基材11はいずれも白色である。他のマイクロカプセル22、23についても同様である。
【0015】
図6及び図7は、第1の実施形態の画像形成システムで用いるペン型の画像形成装置100を示す断面図及び斜視図である。また、図18は第1の画像形成装置100の制御系を説明するためのブロック図である。
図6に示すように、画像形成装置100は、ペン型のボディ110の先端部に、3種類の発熱素子31、32、33を有するサーマルヘッド30を取り付けたものである。サーマルヘッド30はボディ110内に設けられた、制御部120により制御される駆動回路121により発熱駆動される。なお、ボディ110内には、サーマルヘッド30を駆動するための充電可能な二次電池(ニッケルカドミウム電池)125が収容されている。
なお、携帯性という観点からは、制御部120、電池125はボディ110内に格納されている方が望ましいが、画像形成時の操作性という観点からは、ボディ110は把持しやすく軽量であることが好ましい。このため、制御部120、電池125をボディ110と別体の筐体内に設置し、ケーブルで接続して用いるような構成も可能である。
【0016】
サーマルヘッド30の発熱素子31、32、33は、ボディ110の先端部に設けられた支持基板35に取り付けられている。支持基板35はフレキシブル基板であり、支持基板35とボディ110の間には、バネ定数の異なる3つのコイルバネ36、37、38が設けられている。コイルバネ36、37、38は夫々発熱素子31、32、33と(支持基板35を挟んで)対向している。そして、使用者がボディ110を把持してボディ110の先端がシート10に当接するまでサーマルヘッド30をシート10に押し当てると、図3の領域A、B、Cに夫々対応する、壁膜21a、22a、23aの破壊に必要な所定の押圧力で、コイルバネ36、37、38が発熱素子31、32、33をシート10に対し押圧するよう構成されている。なお、本実施の形態では発熱素子31、32、33は同一の支持基板35に設けられているが、各発熱素子を別々の基板に設け、各コイルバネは対応する一つの基板(一つの発熱素子)のみを所定の圧力で押圧するような構成としても良い。
【0017】
図7に示すように、ボディ110の外側には、サーマルヘッド30の発熱素子31、32、33の発熱量を制御するためのスライドスイッチ165が設けられている。スライドスイッチ165のシアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)に対応するつまみを上下に動かすと、その位置をスライドスイッチ位置検出手段130(図6、図18参照)が検出し、制御部120に各スイッチの位置情報を送る。制御部120は、スライドスイッチ165の位置に基づいて駆動回路121を制御して、発熱素子31、32、33の発熱量を制御する。具体的には、各発熱素子31、32、33の近傍に温度センサ141、142、143(図18参照)が配置されており、A/D変換器144、145、146を介して検出された温度が制御部120に入力される。制御部120は温度センサにより検出された各発熱素子の発熱温度がスライドスイッチ165の設定に対応した温度となるよう、各発熱素子31、32、33をフィードバック制御する。
【0018】
なお、各発熱素子31、32、33の近傍、例えば装置先端の凹部あるいは支持基板35とコイルバネ36、37、38との間にマイクロスイッチ151、152、153が設けられている。マイクロスイッチ151、152、153はそれぞれ発熱素子31、32、33が画像形成に必要な量だけ押し込まれたか否かを検出し、押し込まれると、ON状態となる。マイクロスイッチ151、152、153の出力は制御部120に入力され、制御部120は、3つの発熱素子31、32、33が全て必要な量だけ押し込まれ、マイクロスイッチ151、152、153が全てON状態となっている時にのみ、LED(Light Emitting Diode)駆動回路154を制御してLED155を点灯する。なお、発熱素子31、32、33の駆動は発熱スイッチ50を押すことにより行われるが(後述)、マイクロスイッチ151、152、153が全てON状態となっていない場合には、発熱スイッチ50が押されても発熱駆動が行われないようにしてもよい。
【0019】
画像形成装置100でシート10にカラー画像を形成する際には、スライドスイッチ165の各つまみを適宜設定して形成するカラー画像の色を設定し、ボディ110を把持し、発熱スイッチ50を押しながら、シート10上に描画する。制御部120は、発熱スイッチ50が押されている間だけ発熱体31、32、33を駆動する。スライドスイッチ165が図8(a)のように設定されている場合、発熱体31(シアン用)は図3の領域Aに相当する温度で発熱し、発熱体33(イエロー用)は発熱しない。また、発熱体32(マゼンタ用)は、領域Bにおいて比較的低い温度で発熱する。従って、シアンは濃く、マゼンタは薄く発色し、イエローは発色しない。各発熱体31、32、33の発熱量を適宜調整することで、所望の色を設定することができる。たとえば、スライドスイッチ165が図8(b)のように設定されている場合、発熱体31(シアン用)は発熱せず、発熱体33(イエロー用)、発熱体32(マゼンタ用)は、それぞれ領域B、Cにおいて高い温度で発熱する。この結果、赤色の画像を形成することができる。同様に、スライドスイッチを(c)〜(f)のように設定することにより、緑、青、灰色、黒の画像を形成することができる。なお、設定できる色はこれに限られるものではなく、各スライドスイッチ165が0〜n迄の(n+1)段階で発熱量を設定できるとすれば、シアン・マゼンタ・イエローの各スライドスイッチ165の設定位置の組み合わせにより、(n+1)3−1種類の色を設定することができる。
【0020】
なお、スライドスイッチ位置検出手段130としては、例えば、可変抵抗の抵抗値の変化による電圧の変化を検出するものや、コードパターン等を利用してスライドスイッチ165の位置を検出するものなど、公知の様々な検出手段を利用することができる。
また、各色成分毎のスライドスイッチではなく、カラーチャートとカラーチャート内の所望の色を選択するレバーあるいはダイアルを設け、レバー(ダイアル)により選択された色に対応する各色成分の割合を制御部120が演算して各発熱素子を駆動するようにしてもよい。
【0021】
このように、この第1の実施形態によれば、図3に示す領域A、領域B、領域Cに相当する温度と圧力でシート10を加熱・加圧することによって所望の色のカラー画像を形成することができる。かくして、小型で携帯性に優れ、且つフリーハンドでカラーの描画ができる画像形成装置が得られる。
なお、各発熱素子の発熱量を制御部120がランダムにあるいは所定の周期で自動的に変更するよう構成すれば、使用者が画像を描いている間に色が様々に変化するため、玩具として利用することもできる。
【0022】
また、サーマルヘッド30に3種類の発熱素子31、32、33を設ける代わりに、発熱素子の数を一つとし、モノクロ画像対応とすることも可能である。
また、発熱素子の数が一つの場合に、使用者が、サーマルヘッド30をシート10に押し当てる圧力を自ら加減し、シアン、マゼンタ、イエローの順で押し当て圧力を弱くしながら描画するような構成も可能である。この場合には、サーマルヘッド30にどの程度の圧力が加えられているのかを使用者に知らせる機構を設ける必要がある。
【0023】
さらに、図9に示すように、各発熱素子(図9ではシアン用の発熱素子31)をさらに細分化して夫々発熱制御することも可能である。このように構成すれば、個々のサーマルヘッドの発熱面の面積を小さくすることができるため、発熱面の中心部と周縁部の温度差が小さく抑えられる。この場合、発熱させる微細素子311の数を可変して、色の濃淡を調節することが可能になる。
【0024】
また、ボディ110の下端部に、サーマルヘッド30がシート10に押し当てられたことを検知する検知センサ(図示せず)を設け、制御部120は検知センサからの信号によりサーマルヘッド30の発熱を開始するよう構成しても良い。あるいは、前述のように、各発熱素子31、32、33が押し込まれているか否かをマイクロスイッチ151、152、153により検知しているため、発熱スイッチ50を設けず、マイクロスイッチ151、152、153が全てONの時にのみ発熱素子31、32、33を駆動するようにしても良い。
【0025】
次に、第1実施形態において、別のマイクロカプセルを用いた変形例について説明する。
図10に示す変形例では、3つのマイクロカプセル18C、18M、18Yに、常温では固体の色材(シアン、マゼンタ、イエロー)が封入されている。第1実施形態と同様、マイクロカプセル18C、18M、18Yは、基材11上でカプセル層12を形成している。カプセル層12は第1実施形態と同様の保護フィルム13によって覆われており、基材11とカプセル層12と保護フィルム13がシート10Aを構成している。
【0026】
図11に示すように、マイクロカプセル18C、18M、18Yの壁膜は、夫々弾性係数EC、EM、EYの樹脂により形成されており、その厚みWC、WM、WYは、WC>WM>WYの関係にある。図12に示すように、マイクロカプセルに与える、摂氏0〜250度の温度範囲では、実質的に弾性係数EC、EM、EYの温度による変化は無い。
【0027】
一方、マイクロカプセル18C、18M、18Yに封入された色材は、常温(約25度)では固相を呈するが、高温下では溶融する。シアン、マゼンタ、イエローの色材の弾性係数の温度変化を図12にE1、E2、E3で示す。シアンの色材は、温度TCで弾性係数が急激に低下し、温度FCで溶融する。又、マゼンタの色材は、温度TMで弾性係数が急激に低下し、温度FMで溶融する。更に、イエローの色材は、温度TYで弾性係数が急激に低下し、温度FYで溶融する。ここで、FC<FM<FYである。
【0028】
従って、画像形成装置100(図6)によってシート10Aのカプセル層12のマイクロカプセル18C、18M、18Yに加える温度と圧力を、図12に基づいて制御すれば、マイクロカプセル18C、18M、18Yを選択的に破壊することができる。
【0029】
図13は、マイクロカプセルに与えられる温度・圧力と発色の関係を示すグラフである。
図13の領域C(温度が図12のFC以上FM未満)では、シアンの色材だけが溶融しており、マゼンタ、イエローの色材は固体である。従って、シアンのマイクロカプセル18Cだけが比較的潰れやすくなっている。そこで、この温度域でシアンのマイクロカプセル18Cを潰すために必要な圧力を各マイクロカプセルに加えれば、シアンのマイクロカプセル18Cだけが潰れてシアンの色材(液状)が放出される。
【0030】
図13の領域M(温度が図12のFM以上FY未満)では、シアンとマゼンタの色材が溶融しており、イエローの色材は固体である。又、壁膜の厚みと弾性係数の違いのため、シアンのマイクロカプセル18Cよりもマゼンタのマイクロカプセル18Mが潰れやすい。そこで、この温度域でシアンのマイクロカプセル18Cが潰れず、かつマゼンタのマイクロカプセル18Mを潰すために必要な圧力を各マイクロカプセルに加えれば、マゼンタのマイクロカプセル18Mだけが潰れてマゼンタの色材(液状)が放出される。
【0031】
図13の領域Y(温度が図12のFY以上)では、シアンとマゼンタとイエローの色材が全て溶融しているが、壁膜の厚みと弾性係数の違いのため、イエローのマイクロカプセル18Yが最も潰れやすい。そこで、この温度域で、シアン・マゼンタのマイクロカプセル18C・18Mが潰れず、イエローのマイクロカプセル18Yを潰すために必要な圧力を各マイクロカプセルに加えれば、イエローのマイクロカプセル18Yだけが潰れてイエローの色材(液状)が放出される。
【0032】
かくして、常温で固体の色材を封入したマイクロカプセルを用いても、カラー画像を簡単に形成することができる。
尚、マイクロカプセルの内部にロイコ染料等の発色剤を封入することもできる。この場合には、基材11の表面に予め顕色剤を塗布しておき、マイクロカプセルから放出された発色剤が顕色剤と反応してシアン、マゼンタ、イエローを呈するようにすることができる。
【0033】
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。第2の実施形態の画像形成システムは、第1の実施形態と同様のシート10(図1)に、スタンプ型の画像形成装置200を用いて画像を形成するものである。
図14及び図15は、第2の実施形態の画像形成装置200を示す斜視図及び側断面図である。また、図19は、画像形成装置200の制御系を説明するためのブロック図である。
画像形成装置200は、使用者に把持されるグリップ部201が一体に形成されたボディ202を有しており、ボディ202の底面には複数の画素230が2次元的に配列されたサーマルヘッド203が設けられている。
【0034】
複数の画素230は共通の基板235に固定されており、この基板235はボディ202の下面に、同一のバネ定数を有する複数のコイルバネ236を介して取り付けられている。コイルバネ236は、ボディ202の底面がシート10に当接し、サーマルヘッド203が完全にボディ202内に押し込まれた状態で、後述する各発熱素子のシートに対する圧力が図3の圧力P4を越えないような強さに設定されている。なお、複数のコイルバネ236は、サーマルヘッド203のシートに当接する面を、その全域に渡ってシート10に対して均一に付勢する。また、図16に示すように、一つの画素230は3つの発熱素子231、232、233からなる発熱素子群として構成されており、個々の発熱素子231、232、233はグリップ201内に設けられた制御部220(図14、図19)により制御される駆動回路251、252、253により発熱駆動される。なお駆動回路251、252、253はそれぞれ、各発熱素子群の発熱素子231、232、233を駆動するものである。発熱素子231、232、233は、所定の電圧が所定時間印加た時に、それぞれがマイクロカプセル21、22、23のガラス転移温度Tg1、Tg2、Tg3以上の温度になるよう、異なる抵抗値を有する構成となっている。従って、駆動回路251によりシアン成分の二次元画像、駆動回路252によりマゼンタ成分の二次元画像、そして駆動回路253によりイエロー成分の二次元画像が形成されることになる。
なお、グリップ201内には、サーマルヘッド203を駆動するためのニッカド電池225が収容されている。
【0035】
画像形成装置200を用いてシート10(図1)に画像を形成する際には、赤外通信等により、図示しない外部入力装置から制御部220に予め各色毎の画像パターンを入力しておく。制御部220は各色毎の画像パターンを格納するメモリ221(図19)を有しており、受信部222により、外部入力装置から受信した画像パターンがメモリ221に格納される。メモリ221に画像パターンが格納された状態で、グリップ部201を把持してサーマルヘッド203をシート10に強く押し付けた後、徐々に押し付け圧力を弱めていく。この圧力変化は通常のスタンプを押して、離す動作から得られる。
【0036】
押しつけ圧力は、画像形成装置200のボディ202に設けられた圧力センサ223(図19)によって測定される。圧力センサ223としては、例えば、ボディ202の凹部と基板235との間に設けられる歪みゲージを用いることができる。圧力センサ223の出力信号はA/Dコンバータ224を介して制御部220に入力される。制御部220は、この圧力センサ223により検出された押し付け圧力の変化(低下)に応じて、各色に対応する発熱素子231、232、233を各色毎の画像パターンに応じて所定の温度で発熱させ、シート10を領域A、B、Cの温度・圧力で選択的に加熱・加圧する。
【0037】
図17は、画像形成装置200により画像を形成する時の、時間経過と押圧力の変化および各発熱素子231、232、233の温度との関係を示すグラフである。図17の、圧力Pa、Pb、Pcは、図3の圧力P1〜P4と次の関係にある。
P1<Pa<P2<Pb<P3<Pc<P4
また、図17に示される温度T1〜T3はそれぞれ発熱素子231、232、233の発熱温度で、図3の転移温度Tg1〜Tg3とは以下の関係にある。
Tg1<T1<Tg2<T2<Tg3<T3
使用者は、まず、画像形成装置200を十分に強い力でシート10に押しつける(図17における時間t0〜ts)。この間に圧力センサ223により押しつけ圧力が検知され、圧力が第1参照値R1を越えると(図17において時刻tp)、制御部220はLED駆動回路225を制御してLED226を点灯させる。第1参照値R1はシアンのカプセルを破壊するために設定された圧力Pcより大きい値である。ただし、画像形成装置200は構造上、押し付け圧力が最大でもP4を越えないようになっている。使用者は、画像形成装置200をシート10に押し付け、LED226が点灯すれば、押し付けをやめ、画像形成装置200をシート10から離す操作を始めればよい(時刻ts)。
【0038】
時刻tsからは、圧力が減少し始める。このとき、圧力が第2参照値R2に達すると(時刻tc)、制御部220は、駆動回路251を制御して、圧力がPcとなる時点(t1)で温度T1となるよう、発熱素子231を駆動する。なお、図に示すように、R1>R2>Pcであり、上述のように、P3<Pc<P4である。次に、圧力が第3参照値R3に達すると(時刻tm)、制御部220は、駆動回路252を制御して、圧力がPbとなる時点(t2)で温度T2となるよう、発熱素子232を駆動する。ここで、R3>Pb>P2である。そして、圧力がさらに減少し、第4参照値R4に達すると(時刻ty)、制御部220は、駆動回路253を制御して、圧力がPaとなる時点(t3)で温度T3となるよう、発熱素子233を駆動する。ここで、R4>Pa>P1である。
なお、時刻tc、tm、tyはそれぞれ発熱素子が温度T1、T2、T3に達するために必要な時間を考慮して定められ、参照値R1〜R3は、時刻tc、tm、tyと圧力の減少を示すグラフとに基づいて定まる値である。
【0039】
このように構成されているため、第2の実施形態の画像形成装置200を用いれば、通常のスタンプ動作を行うだけで、予め入力した画像パターンに応じたカラー画像を形成することができる。また、最初に圧力が所定値を越えるように画像形成装置200をシート10に押しつけない限り画像形成の処理は実行されないので、圧力不足によりシアン成分の画像が形成されなくなるといった不具合を回避することができる。
なお、各色成分とも同一の、モノクロ画像用のパターンに基づいて画像形成するようにし、第1の実施形態のようにモノクロ画像の色を使用者が設定するような構成も可能である。
サーマルヘッド203の各画素230の発熱素子の数を一つとし、モノクロ画像を形成する構成も可能である。
また、第2の実施形態では、通信により外部機器から画像パターンを受信するように構成されているが、あらかじめ数種類の画像パターンを格納しておき、それを選択するようにしても良い。あるいは、通信により複数のパターンを受信・格納し、その中から選択して画像形成を行うようにしても良い。また、第2の実施形態では、画像パターンを通信により取得しているが、メモリカードなどの記憶媒体を介して取得するような構成にすることも可能である。
【0040】
尚、この第2実施形態においても、第1実施形態の変形例と同様、常温で個体の色材を封入したマイクロカプセルを含むシート10A(図10)を利用することができる。
【0041】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の画像形成システムによると、小型で携帯性に優れ、且つ簡単に描画ができる画像形成装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】画像形成用シートの基本構成を示す概略図である。
【図2】形状記憶樹脂の弾性係数と温度の関係の一例を示すグラフである。
【図3】壁膜が潰れる圧力と温度との関係を示すグラフである。
【図4】各マイクロカプセルを模式的に示す断面図である。
【図5】マイクロカプセルが潰れた状態を模式的に示す断面図である。
【図6】第1実施形態の画像形成装置を示す側断面図である。
【図7】図6の画像形成装置を示す斜視図である。
【図8】スライドスイッチによる種々のカラー設定を示す図である。
【図9】図6の画像形成装置の発熱素子を示す図である。
【図10】常温で固体の色材を封入したマイクロカプセルを有する画像形成用シート示す断面図である。
【図11】マイクロカプセルを示す断面図である。
【図12】図11のマイクロカプセルの弾性係数の温度特性を示す図である。
【図13】図11のマイクロカプセルに加える温度・圧力を示す図である。
【図14】第2実施形態の画像形成装置を示す斜視図である。
【図15】図14の画像形成装置を示す側断面図である。
【図16】図14の画像形成装置の発熱素子を示す図である。
【図17】第2実施形態による画像形成時の圧力と発熱素子の駆動との関係を示すグラフである。
【図18】第1の実施形態の画像形成装置の制御系を説明するブロック図である。
【図19】第2の実施形態の画像形成装置の制御系を説明するブロック図である。
【符号の説明】
10 シート
12 カプセル層
21、22、23 マイクロカプセル
21a、22a、23a 壁膜
30 サーマルヘッド
31、32、33 発熱素子
100 画像形成装置
110 ボディ
120 制御部
200 画像形成装置
202 ボディ
203 サーマルヘッド
220 制御部
231、232、233 発熱素子[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming system that forms an image on recording paper using a color material (ink, color former, and the like).
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, as an image forming system for transferring a color material (ink or the like) to recording paper or the like, an ink jet printer that ejects fine particles of ink from a nozzle and sprays the recording paper, or a special type of printer in which a capsule layer containing ink is formed. An image forming system for forming an image by heating and exposing a sheet is known.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, such an image forming system requires a relatively large device such as a printer, and has a problem that it is difficult to carry.
[0004]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide an image forming system that is small and easy to carry.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, an image forming system according to
[0006]
Further, according to the image forming system of the present invention, a capsule is formed by enclosing a coloring material in a wall film, a capsule layer is provided on a base, and an image forming sheet is formed. Arranged two-dimensionally on the bottom of Can be independently pressurized and heated A control unit that attaches a plurality of heating means and controls the heat generation of the heating means inside the body And a pressure sensor for detecting the pressure at which the heating means is pressed against the sheet To form an image forming apparatus, and heat generating means on a sheet. Once strong Pressing, Then, when the pressing pressure was gradually reduced, the control unit, based on the output of the pressure sensor, sequentially controls the heating of the plurality of heating units according to the color of the sheet, Selectively heat capsule layer And selectively By applying pressure, the color material inside the wall film is released by breaking the wall film, Color Forming an image. With this configuration, an image forming apparatus such as a stamp, in which an image is formed only by pressing the bottom surface of the body against the sheet, is obtained, and a color image can be formed by a single stamp operation.
[0007]
An image forming apparatus according to claim 9, wherein an image forming sheet that develops color in accordance with applied temperature and pressure is provided. Color An image forming apparatus for forming an image, wherein a body to be gripped by a user, a plurality of heating elements provided at an end of the body, and the plurality of heating elements are applied to the image forming sheet. When we touched, To color the desired color on the sheet, The plurality of heating elements , At different predetermined pressures, the image forming sheet Selectively Urging Let Biasing means; The image forming sheet was selectively pressed Control means for controlling heat generation of each of the plurality of heating elements so that each of the plurality of heating elements has a predetermined temperature.
[0008]
Further, the image forming apparatus according to the tenth aspect provides an image forming sheet that develops color according to the applied temperature and pressure. Color An image forming apparatus for forming an image, wherein a bottom surface is formed as a flat surface, and a body gripped by a user and two-dimensionally arranged on the bottom surface of the body, each of which is driven to generate heat at a different temperature. A plurality of heating element groups each including a predetermined number of heating elements, and a heating element group on the bottom surface. Selective pressing force on the image forming sheet And a pressure sensor for detecting the output of the pressure sensor, when the pressing pressure is gradually reduced after the bottom surface of the image forming apparatus is once strongly pressed against the image forming sheet. On the sheet It is formed Color Based on the image pattern, the heating element of the plurality of heating element groups Selectively Fever And pressurization And a control unit for controlling.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 shows a basic configuration of an
[0010]
FIG. 2 shows an example of the relationship between the elastic modulus of the shape memory resin and the temperature. At the glass transition temperature Tg or more (region b), the shape memory resin activates the micro-brown motion of the molecular chain and exhibits rubber elasticity, and at the glass transition temperature Tg or less (region a), the micro-brown motion freezes to change the glass state. Show. That is, the shape memory resin can be deformed into a free shape by heating to a temperature equal to or higher than the glass transition temperature Tg, and the shape can be fixed by cooling to a temperature equal to or lower than the glass transition temperature Tg. When heated to the glass transition temperature Tg or higher again, the shape memory resin returns to its original shape. As such a shape memory resin, for example, a resin made of polynorbornene, trans-1,4-polyisoprene, polyurethane, or the like is known. The present invention utilizes the property of the shape memory resin that "the elastic coefficient changes greatly at the boundary of the glass transition temperature Tg".
[0011]
FIG. 3 shows the relationship between the pressure at which the
[0012]
On the other hand, as shown in the cross-sectional view of FIG. 4, the
[0013]
With this configuration, even if the
[0014]
As schematically shown in FIG. 5, when the microcapsules (the
[0015]
6 and 7 are a cross-sectional view and a perspective view illustrating a pen-type
As shown in FIG. 6, the
It is preferable that the
[0016]
The
[0017]
As shown in FIG. 7, a
[0018]
Microswitches 151, 152, 153 are provided in the vicinity of the
[0019]
When a color image is formed on the
[0020]
As the slide switch position detecting means 130, for example, a means for detecting a change in voltage due to a change in the resistance value of the variable resistor, a means for detecting the position of the
Further, instead of a slide switch for each color component, a color chart and a lever or dial for selecting a desired color in the color chart are provided, and the ratio of each color component corresponding to the color selected by the lever (dial) is controlled by the
[0021]
As described above, according to the first embodiment, a color image of a desired color is formed by heating and pressing the
If the
[0022]
Instead of providing the three types of
Further, when the number of the heating elements is one, the user himself / herself adjusts the pressure for pressing the
[0023]
Further, as shown in FIG. 9, each heating element (the
[0024]
Further, a detection sensor (not shown) for detecting that the
[0025]
Next, a modified example using another microcapsule in the first embodiment will be described.
In the modification shown in FIG. 10, a color material (cyan, magenta, yellow) that is solid at normal temperature is enclosed in three
[0026]
As shown in FIG. 11, the wall films of the
[0027]
On the other hand, the coloring material encapsulated in the
[0028]
Therefore, if the temperature and pressure applied to the
[0029]
FIG. 13 is a graph showing the relationship between the temperature and pressure applied to the microcapsules and the color development.
In a region C (temperature is equal to or higher than FC and lower than FM in FIG. 12) in FIG. 13, only the cyan coloring material is melted, and the magenta and yellow coloring materials are solid. Therefore, only the
[0030]
In a region M (the temperature is equal to or higher than FM and lower than FY in FIG. 12) in FIG. 13, the cyan and magenta coloring materials are molten, and the yellow coloring material is solid. Further, due to the difference between the thickness of the wall film and the elastic coefficient, the
[0031]
In a region Y (temperature is equal to or higher than FY in FIG. 12) in FIG. 13, all of the cyan, magenta, and yellow coloring materials are melted. Most easily crushed. Therefore, in this temperature range, the cyan and
[0032]
Thus, a color image can be easily formed even by using a microcapsule in which a solid colorant is sealed at room temperature.
It should be noted that a color former such as a leuco dye can be enclosed in the microcapsule. In this case, a color developer can be applied to the surface of the
[0033]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The image forming system of the second embodiment forms an image on a sheet 10 (FIG. 1) similar to that of the first embodiment by using a stamp-type
14 and 15 are a perspective view and a side sectional view showing an
The
[0034]
The plurality of
Note that a
[0035]
When an image is formed on the sheet 10 (FIG. 1) using the
[0036]
The pressing pressure is measured by a pressure sensor 223 (FIG. 19) provided on the
[0037]
FIG. 17 is a graph showing the relationship between the passage of time, the change in pressing force, and the temperature of each of the
P1 <Pa <P2 <Pb <P3 <Pc <P4
The temperatures T1 to T3 shown in FIG. 17 are the heating temperatures of the
Tg1 <T1 <Tg2 <T2 <Tg3 <T3
First, the user presses the
[0038]
From time ts, the pressure starts to decrease. At this time, when the pressure reaches the second reference value R2 (time tc), the
The times tc, tm, and ty are determined in consideration of the time required for the heating elements to reach the temperatures T1, T2, and T3, respectively, and the reference values R1 to R3 correspond to the times tc, tm, ty and the pressure decrease. Is a value determined based on the graph showing
[0039]
With such a configuration, with the use of the
An image may be formed based on the same monochrome image pattern for each color component, and the user may set the color of the monochrome image as in the first embodiment.
A configuration in which the number of heating elements of each
Although the second embodiment is configured to receive an image pattern from an external device through communication, several types of image patterns may be stored in advance and selected. Alternatively, a plurality of patterns may be received and stored by communication, and an image may be formed by selecting one of the patterns. Further, in the second embodiment, the image pattern is obtained by communication. However, a configuration in which the image pattern is obtained via a storage medium such as a memory card is also possible.
[0040]
In the second embodiment, as in the modification of the first embodiment, a
[0041]
【The invention's effect】
As described above, according to the image forming system of the present invention, an image forming apparatus that is small, has excellent portability, and can easily draw images can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a basic configuration of an image forming sheet.
FIG. 2 is a graph showing an example of a relationship between an elastic coefficient of a shape memory resin and a temperature.
FIG. 3 is a graph showing a relationship between a pressure at which a wall film is crushed and a temperature.
FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing each microcapsule.
FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a state in which the microcapsules are crushed.
FIG. 6 is a side sectional view showing the image forming apparatus of the first embodiment.
FIG. 7 is a perspective view illustrating the image forming apparatus of FIG. 6;
FIG. 8 is a diagram showing various color settings by a slide switch.
FIG. 9 is a diagram illustrating a heating element of the image forming apparatus of FIG. 6;
FIG. 10 is a cross-sectional view showing an image forming sheet having microcapsules enclosing a colorant solid at room temperature.
FIG. 11 is a sectional view showing a microcapsule.
FIG. 12 is a diagram showing a temperature characteristic of an elastic coefficient of the microcapsule of FIG. 11;
FIG. 13 is a diagram showing temperature and pressure applied to the microcapsule of FIG. 11;
FIG. 14 is a perspective view illustrating an image forming apparatus according to a second embodiment.
FIG. 15 is a side sectional view showing the image forming apparatus of FIG. 14;
FIG. 16 is a diagram illustrating a heating element of the image forming apparatus of FIG. 14;
FIG. 17 is a graph showing a relationship between pressure during image formation and driving of a heating element according to the second embodiment.
FIG. 18 is a block diagram illustrating a control system of the image forming apparatus according to the first embodiment.
FIG. 19 is a block diagram illustrating a control system of the image forming apparatus according to the second embodiment.
[Explanation of symbols]
10 sheets
12 capsule layer
21, 22, 23 microcapsules
21a, 22a, 23a Wall membrane
30 thermal head
31, 32, 33 Heating element
100 Image forming apparatus
110 body
120 control unit
200 Image forming apparatus
202 body
203 thermal head
220 control unit
231,232,233 Heating element
Claims (10)
ボディの先端部にそれぞれ独立して加圧及び加熱可能な複数の発熱素子を有したサーマルヘッドを取り付け、前記ボディの内部に前記サーマルヘッドを発熱制御する制御部を設けて構成した画像形成装置と、を備えると共に、
前記画像装置を前記シート上で移動させたとき、前記制御部は、前記シート上に着色する色に応じて前記サーマルヘッドを制御し、前記カプセル層を、選択的に加熱すると共に選択的に加圧して前記壁膜を破って内部の色材を放出させ、前記シート上にカラー画像を形成すること、を特徴とする画像形成システム。An image forming sheet including a plurality of types of capsules configured by enclosing a plurality of types of color materials in different types of wall films for each color, and configured to break the different types of wall films at different temperatures and pressures ,
An image forming apparatus comprising: a thermal head having a plurality of heating elements that can be independently pressurized and heated at a front end of a body; and a control unit configured to control heat generation of the thermal head inside the body. , And,
When the image device is moved on the sheet , the control unit controls the thermal head according to a color to be colored on the sheet , and selectively heats and selectively heats the capsule layer. A color image is formed on the sheet by applying pressure to break the wall film and release a color material therein.
ボディの底面にそれぞれ独立して加圧及び加熱可能な複数の発熱手段を2次元状に配列して取り付け、前記ボディの内部に前記発熱手段を発熱制御する制御部と、前記発熱手段が前記シートに押し当てられている圧力を検知するための圧力センサとを設けて構成した画像形成装置と、を備えると共に、
前記発熱手段を前記シート上に一旦強く押し当て、次いで徐々に押し当て圧力を弱めていったとき、前記制御部は、前記圧力センサの出力に基づき、前記シート上に着色する色に応じて前記複数の発熱手段を順次発熱制御し、前記カプセル層を、選択的に加熱すると共に選択的に加圧することにより、前記壁膜を破って前記壁膜内部の色材を放出させ、前記シート上にカラー画像を形成すること、を特徴とする画像形成システム。An image forming sheet comprising a capsule formed by enclosing a colorant inside a wall film and providing a layer of the capsule on a base;
Independently to the bottom surface of the body mounting by arranging a pressurization and a plurality of heating means capable of heating the two-dimensionally, and a controller for controlling heat generation of the heat generating means in the interior of the body, the heating means is the sheet And an image forming apparatus provided with a pressure sensor for detecting the pressure pressed against the
When the heating means is once strongly pressed onto the sheet, and then the pressing pressure is gradually reduced, the control unit, based on the output of the pressure sensor, according to the color to be colored on the sheet sequentially heating control a plurality of heating means, the capsule layer, by selectively pressurizing with to selectively heat, breaking the wall membrane to release the wall film inside the color material, onto the sheet An image forming system, which forms a color image.
使用者により把持されるボディと、
前記ボディの先端部に設けられた複数の発熱素子と、
前記複数の発熱素子を前記画像形成用シートに当接させた時に、前記シート上に所望の色を着色する為に、前記複数の発熱素子を、それぞれ異なる所定の圧力で前記画像形成用シートに対して選択的に付勢させる付勢手段と、
前記画像形成用シートに選択的に加圧された前記複数の発熱素子を、それぞれが所定の温度となるように発熱制御する制御手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。An image forming apparatus for forming a color image on an image forming sheet that develops color according to the applied temperature and pressure,
A body gripped by the user,
A plurality of heating elements provided at the tip of the body;
Said plurality of heating elements when brought into contact with the image forming sheet, in order to color a desired color on the sheet, the plurality of heating elements, in the image forming sheet by a predetermined pressure different from each Biasing means for selectively biasing the
An image forming apparatus comprising: a control unit that controls heat generation of the plurality of heating elements selectively pressed to the image forming sheet so that each of the plurality of heating elements has a predetermined temperature.
底面が平面として形成され、使用者により把持されるボディと、
前記ボディの底面に2次元状に配列された、それぞれが異なる温度で発熱駆動される所定数の発熱素子からなる、複数の発熱素子群と、
前記底面の発熱素子群の、前記画像形成用シートに対する選択的な加圧力を検知する圧力センサと、
前記画像形成装置の底面が前記画像形成用シートに一旦強く押し当てられた後、徐々に押し当て圧力が弱められていく時に、前記圧力センサの出力と前記シート上に形成されるカラー画像パターンに基づいて、前記複数の発熱素子群が有する前記発熱素子を選択的に発熱制御する制御部と、を有することを特徴とする画像形成装置。An image forming apparatus for forming a color image on an image forming sheet that develops color according to the applied temperature and pressure,
A body whose bottom is formed as a flat surface and which is gripped by a user,
A plurality of heating element groups, each consisting of a predetermined number of heating elements, each of which is two-dimensionally arranged on the bottom surface of the body and each of which is driven to generate heat at a different temperature,
A pressure sensor for detecting a selective pressing force on the image forming sheet of the heating element group on the bottom surface,
After the bottom surface of the image forming apparatus is once strongly pressed against the image forming sheet, the output of the pressure sensor and the color image pattern formed on the sheet are gradually reduced when the pressing pressure is gradually reduced. An image forming apparatus comprising: a controller configured to selectively control heat generation of the heating elements included in the plurality of heating element groups based on the control information.
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