JP3653325B2 - 定着装置及び感熱プリンタ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、感熱プリンタに用いられる定着装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
感熱プリンタでは、支持体上に感熱発色層を形成した感熱記録紙が用いられ、サーマルヘッドと感熱記録紙とを相対的に移動しながら、サーマルヘッドで感熱記録紙を加熱して感熱発色層を発色させる。この感熱記録紙に定着性を与え、発色記録後に紫外線を照射して、未発色のままで残った発色成分の発色能力を消失させて定着することも可能である。
【０００３】
また、支持体上に、シアン感熱発色層，マゼンタ感熱発色層，イエロー感熱発色層を順番に形成したカラー感熱記録紙も知られている。プリントに際しては、カラー感熱記録紙を移動しながらサーマルヘッドで押圧・加熱して、最初に熱感度が最も高いイエロー感熱発色層にイエロー画像を１ラインずつ発色記録する。このイエロー画像の記録後に、イエロー用定着装置から放出された４２０ｎｍの近紫外線をカラー感熱記録紙に照射して定着する。この定着によって、未発色のイエロー発色成分が光分解されて発色能力が消失する。
【０００４】
イエロー画像の定着後に、サーマルヘッドから中程度の熱エネルギーを発生させ、マゼンタ感熱発色層にマゼンタ画像を１ラインずつ発色記録する。この記録後に、マゼンタ用定着装置から放出された３６５ｎｍの紫外線を照射して定着する。最後に、サーマルヘッドから高い熱エネルギーを発生させ、熱感度が最も低いシアン感熱発色層にシアン画像を１ラインずつ発色記録する。この３色面順次記録によって、カラー感熱記録紙にフルカラー画像が形成される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
定着装置としては、棒状をした紫外線ランプが用いられ、感熱記録紙と平行を保って幅方向に沿って配置される。この棒状をした紫外線ランプを用いて定着する場合に、感熱記録紙の幅方向で定着に違いがあることが確認された。この定着ムラは、図５に示すように、一方の端部側では紫外線の発光強度が低く、他方の端部側では発光強度が高いという紫外線ランプの発光特性に起因している。
【０００６】
紫外線ランプには、水銀が封入されているが、この水銀は、両端が開口したガラス管を立てた状態で、上方となる一端から注入される。注入された水銀は、重力によって下方となる他端に向かって流れるから、この他端側の水銀量が多くなって、発光強度が高くなってしまう。
【０００７】
水銀を注入する端部は、紫外線ランプの製造ラインによって定まっているから、同じ種類の紫外線ランプでは発光強度が高くなる端部は決まっている。殆どの紫外線ランプは、メーカー名，商品名，出力Ｗ数等を印刷したマーク２がある端部を下にして水銀を注入している。
【０００８】
定着ムラが発生すると、色々な不都合が生じる。例えば、感熱発色層が１つだけのモノクロ感熱記録紙では、定着不足になっている部分が保管中の熱で発色することがある。また、カラー感熱記録紙では、イエロー感熱発色層に定着ムラが発生すると、混色やマゼンタ濃度の低下を招くことになる。すなわち、イエロー用紫外線の照射量が少ないと、光分解されずに残っていたイエロー発色成分がマゼンタ画像の記録中に発色する。また、イエロー用紫外線は、僅かであるがマゼンタ感熱発色層も定着するため、イエロー用紫外線の照射量が多すぎると、マゼンタ感熱発色層の発色濃度が低下してしまう。
【０００９】
本発明は、定着ムラの発生を防止した感熱プリンタの定着装置を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の定着装置では、棒状の紫外線ランプを複数個用い、各紫外線ランプは、その端部に付されたマークの位置が互い違いになるように配置している。
【００１１】
請求項２記載の定着装置では、棒状をした少なくとも１本の紫外線ランプを用い、マークが付された端部側は感熱記録紙までの距離が長くなるように紫外線ランプを傾けて配置している。
【００１２】
請求項３記載の定着装置では、各紫外線ランプの発光強度が高い方の端部が互い違いとなるように配置している。
【００１３】
請求項４記載の定着装置では、紫外線ランプの発光強度が高い方の端部が感熱記録紙から離れるように傾けて配置している。
【００１４】
【作用】
発光強度が高いマークのある端部と、発光強度が低いマークがない端部とが互い違いとなるように、複数の紫外線ランプを配置するから、感熱記録紙の幅方向での紫外線照射量が同じになり、均一な定着をすることができる。紫外線ランプの個数は偶数がよいが、奇数の場合でもマークのある端部が揃うように配置する場合に比べて定着ムラを少なくすることができる。また、奇数の場合には、マーク付き端部の個数が多い側が感熱記録紙から離れるように、全体を傾けて配置するとよい。
【００１５】
紫外線ランプが１本の場合には、発光強度が高いマークのある端部が感熱記録紙から離れるように傾けて配置することで、幅方向での紫外線照射量を同じにすることができる。
【００１６】
マークの位置によって、発光強度の高い端部が特定できない場合には、測定によって発光強度が高い端部を特定し、この端部が互い違いとなるように、複数の紫外線ランプを配置して、紫外線照射量の均一化を図る。また、１本の紫外線ランプ使用する場合や、奇数本の場合には、各紫外線ランプを発光強度が高い端部が感熱記録紙から離れるように傾けて配置する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１及び図２において、サーマルヘッド１０には、多数の発熱素子をライン状に配列した発熱素子アレイ１０ａが形成されている。このサーマルヘッド１０は、軸１１を支点にして揺動自在であり、プラテンローラ１３上のカラー感熱記録紙１２を押圧するプリント位置と、プラテンローラ１３から離れた退避位置との間で揺動する。
【００１８】
カラー感熱記録紙１２は、周知のように、支持体上に、シアン感熱発色層，マゼンタ感熱発色層，イエロー感熱発色層が順次層設されている。最上層となるイエロー感熱発色層は熱感度が最も高く、小さな熱エネルギーでイエローに発色する。最下層となるシアン感熱発色層は熱感度が最も低く、大きな熱エネルギーでシアンに発色する。また、イエロー感熱発色層は、４２０ｎｍの近紫外線が照射されたときに、発色能力が消失する。マゼンタ感熱発色層は、３６５ｎｍの紫外線が照射されたときに発色能力が消失する。カラー感熱記録紙１２に、例えばブラック感熱発色層を設けて４層構造にしてもよい。
【００１９】
サーマルヘッド１０の下流に、搬送ローラ対１５が配置されており、パルスモータ１６によって正逆両方向に回転する。この搬送ローラ対１５は、カラー感熱記録紙１２をニップして搬送路に沿って往復動させる。センサー２４は、カラー感熱記録紙１２の先端の検知に用いられる。
【００２０】
カラー感熱記録紙１２の搬送路に定着装置１７が配置されている。この定着装置１７は、イエロー用定着部１７ａとマゼンタ用定着部１７ｂとを備えており、アーム１８で連結されている。このアーム１８は、上下動と回転とを行う軸１９に固定されている。
【００２１】
イエロー用定着部１７ａは、発光ピークが４２０ｎｍの近紫外線を発生する２本のイエロー用紫外線ランプ２０ａ，２０ｂとリフレクタ２１とから構成されている。これらのイエロー用紫外線ランプ２０ａ，２０ｂは、カラー感熱記録紙１２の幅方向に伸びた棒状をしており、近接して平行に配置されている。同様に、マゼンタ用定着部１７ｂは、発光ピークが３６５ｎｍの近紫外線を発生する２本のマゼンタ用紫外線ランプ２２ａ，２２ｂとリフレクタ２３とから構成されている。
【００２２】
カラー感熱記録紙１２は、一定速度で排紙方向に搬送されている間に紫外線が照射されて定着が行われる。そして、カラー感熱記録紙１２の後端が搬送ローラ対１５に達すると、カラー感熱記録紙１２の搬送が停止する。この場合に、定着装置１７に対面している部分は、搬送ローラ対１５からの距離に応じた量の紫外線が照射される。したがって、搬送ローラ対１５に近い部分ほど紫外線照射量が少なくなり定着不足となる。そこで、カラー加熱記録紙１２の搬送が停止したときに、一定速度で矢線方向に移動するシャッタ２５が設けられている。このシャッタ２５によって、カラー感熱記録紙１２の後端は、定着装置１７を一定速度で通過したときと同じ量の紫外線が照射される。
【００２３】
図３は、紫外線ランプの配置を示すものである。紫外線ランプには、メーカー名，商品名，出力Ｗ等を印刷したマークが設けられており、このマークの内容から種類が特定される。イエロー用紫外線ランプ２０ａ，２０ｂは、同じ種類のもの、すなわち同じマークのものが用いられ、このマークが同じ側に揃わないように、互い違いに平行に配置されている。
【００２４】
これらのイエロー用紫外線ランプ２０ａ，２０ｂは、マーク側を下にして水銀を注入するために、マーク側の発光強度が高い。したがって、イエロー用紫外線ランプ２０ａは、図３において右側の発光強度が小さいが、イエロー用紫外線ランプ２０ｂでは右側の発光強度が高い。このために、２本のイエロー用紫外線ランプ２０ａ，２０ｂは発光強度を相補するから、カラー感熱記録紙１２の幅方向において均一な照明を行うことができる。マゼンタ用定着部１７ｂの紫外線ランプ２２ａ，２２ｂも同様に配置されている。
【００２５】
次に、上記実施形態の作用について説明する。プリント待機状態では、イエロー用定着部１７ａがカラー感熱記録紙１２の搬送路にセットされている。プリントキー（図示せず）を操作すると、まず給紙工程が開始される。カラー感熱記録紙１２は、給紙カセット（図示せず）から送り出されてサーマルヘッド１０に向けて搬送される。この給紙中には、サーマルヘッド１０がプラテンローラ１３から離れた退避位置にセットされている。カラー感熱記録紙１２がサーマルヘッド１０とプラテンローラ１３との間を通過すると、その先端が位置センサー２４で検出される。
【００２６】
カラー感熱記録紙１２の先端が検知されると給紙工程が終了する。この検知後に、搬送ローラ対１５の一方が他方に向かって移動してカラー感熱記録紙１２をニップする。また、サーマルヘッド１０が時計方向に揺動して、カラー感熱記録紙１２を押圧したプリント位置へ移動する。
【００２７】
次に、イエロー画像の記録工程が開始される。このイエロー画像の記録工程では、イエロー用紫外線ランプ２０ａ，２０ｂが点灯するとともに、パルスモータ１６が回転する。このパルスモータ１６は搬送ローラ対１５を回転させ、ニップされたカラー感熱記録紙１２を排紙方向に一定速度Ｖ１で搬送する。
【００２８】
カラー感熱記録紙１２の搬送中に、サーマルヘッド１０の各発熱素子は、イエロー画像データに応じた熱エネルギーを発生し、カラー感熱記録紙１２上の記録エリア内にイエロー画像を１ラインずつ発色記録する。記録エリアがサーマルヘッド１０を通過したときに、サーマルヘッド１０が反時計方向に回転して退避位置へ移動する。
【００２９】
サーマルヘッド１０で記録された部分がイエロー用定着部１７ａを通過する間に、イエロー用紫外線ランプ２０ａ，２０ｂからの近紫外線が照射されて定着される。この際に、イエロー用紫外線ランプ２０ａ，２０ｂはマーク３０，３１が逆になるように配置されているから、カラー感熱記録紙１２には均一な近紫外線が照射される。
【００３０】
カラー感熱記録紙１２の後端がイエロー用定着部１７ａに対面したときに、パルスモータ１６の回転が停止する。カラー感熱記録紙１２の搬送が停止した直後に、シャッタ２５が左側に向かって一定速度Ｖ１で移動し、イエロー用定着部１７ａを徐々に遮光する。カラー感熱記録紙１２のうちイエロー用定着部１７ａと対面する部分は、搬送ローラ対１５から遠いほど停止中の照射時間が短くなり、逆に近いほど長くなる。これにより、カラー感熱記録紙１２の後端部は、イエロー用定着部１７ａを一定速度Ｖ１で通過したときと同じようにイエロー用紫外線が照射される。
【００３１】
シャッタ２５がイエロー用定着部１７ａを遮蔽すると、イエロー用紫外線ランプ２０ａ，２０ｂは消灯し、またシャッタ２５が初期位置へ戻る。次に、軸１９がカラー感熱記録紙１２から離れる方向に少し移動して、イエロー用定着部１７ａをカラー感熱記録紙１２から離してから、軸１９が１８０度回転する。これにより、定着装置１７が半回転してマゼンタ用定着部１７ｂをカラー感熱記録紙１２に対面させる。その後、軸１９が初期の位置へ戻り、マゼンタ用定着部１７ｂをカラー感熱記録紙１２に近接させる。
【００３２】
定着装置１７の切換え中又はその後、パルスモータ１６が高速回転してカラー感熱記録紙１２を図１に示す初期位置へ戻す。このカラー感熱記録紙１２の先端がセンサー２４で検知されると、パルスモータ１６が停止する。
【００３３】
次に、マゼンタ記録工程が開始される。まず、サーマルヘッド１０が時計方向に回転して、発熱素子アレイ１０ａがカラー感熱記録紙１２に圧接したプリント位置にセットされる。これとともに、マゼンタ用紫外線ランプ２２ａ，２２ｂが点灯する。
【００３４】
マゼンタ用紫外線ランプ２２ａ，２２ｂの点灯後に、パルスモータ１６が回転する。このパルスモータ１６によって搬送ローラ対１５が回転されると、カラー感熱記録紙１２が一定速度Ｖ２で排紙方向に搬送される。カラー感熱記録紙１２の搬送中に、プリント位置にセットされたサーマルヘッド１０は、マゼンタ画像を１ラインずつ発色記録する。
【００３５】
マゼンタ画像が記録された部分がマゼンタ用定着部１７ｂに到達すると、マゼンタ用紫外線ランプ２２ａ，２２ｂから放出された３６５ｎｍの紫外線が照射されて定着される。記録エリアがサーマルヘッド１０を通過すると、マゼンタ画像の記録が終了し、サーマルヘッド１０は退避位置へ移動する。
【００３６】
記録エリアの後端がマゼンタ用定着部１７ｂに対面する位置まで移動すると、パルスモータ１６が停止する。この停止状態を所定の時間維持して、記録エリアの端部を充分に定着する。その後パルスモータ１６を逆転してカラー感熱記録紙１２を戻す。
【００３７】
マゼンタ感熱発色層では、定着不足が発生すると、光分解されずに残っていたマゼンタ発色成分がシアン画像の記録時に発色するが、適正照射量を越えた過定着に対しては支障がない。そこで、カラー感熱記録紙１２の戻しでも、マゼンタ用紫外線ランプ１９を点灯したままにしてマゼンタ用紫外線を照射する。
【００３８】
カラー感熱記録紙１２の先端が位置センサー２１で検知されると、パルスモータ１６の逆転が停止する。次に、パルスモータ１６を回転させ、カラー感熱記録紙１２を一定速度Ｖ３で排紙方向に搬送しながらサーマルヘッド１０でシアン画像を１ラインずつ発色記録する。
【００３９】
各画像の記録では、発色熱エネルギーをバイアス加熱と階調加熱とに分けて行っている。このバイアス加熱は全ての発熱素子が行うものであり、感熱発色層が発色する手前の熱エネルギーを発生する。階調加熱は発色すべき画素に対応した発熱素子だけが行う。シアン加熱では、パイアス加熱での熱エネルギーが大きいために、白地となる部分が薄黄色に変色する。この薄黄色を漂白するために、シアン画像の記録中も、マゼンタ用紫外線ランプ２２ａ，２２ｂが発光する。
【００４０】
カラー感熱記録紙１２は、シアン画像の発色記録と、漂白とが行われてから、排紙トレイ（図示せず）へ排出される。このカラー感熱記録紙１２には、３色面順次でフルカラー画像が記録されている。
【００４１】
カラー感熱記録紙１２の排紙が終了すると、パルスモータ１６が停止し、またマゼンタ用紫外線ランプ２２ａ，２２ｂが消灯する。この直後に、定着装置１７が回転して、イエロー用定着部１７ａを図１に示す位置にセットする。
【００４２】
紫外線ランプの本数は、２本以上であってもよい。紫外線照射量を均一にするには、偶数本がよい。勿論、奇数本の場合でも、マークを揃えて配置するよりも、紫外線照射量を均一にすることができる。なお、奇数の場合には、定着部の一端側ではマークの個数が１つ多くなるから、このマークが多い方がカラー感熱記録紙から離れるように定着部を傾けるとよい。
【００４３】
図４は、１本の紫外線ランプを用いた例を示す。この場合には、マーク３５がカラー感熱記録紙１２から離れるように、紫外線ランプ３６を傾けて配置する。これにより、マーク３５側の発光強度が見掛け上小さくなるから、カラー感熱記録紙１２の幅方向での紫外線照射量を均一にすることができる。
【００４４】
前記実施形態の紫外線ランプは、マークがある端部を下にして水銀を注入したものである。製造ラインによっては、マークのある端部を上にした状態で水銀が注入されるが、この場合にはマークがない方の端部の発光強度が高い。しかし、この場合でも、マークが互い違いとなるように複数の紫外線ランプを配置すれば、紫外線照射量の均一化を図ることができる。したがって、同じマークの場合には、発光強度が高い方の端部がいずれであるかを知らなくても、マークが互い違いとなるように配置するだけでよい。
【００４５】
しかし、図４に示すように傾けて配置する場合には、マークのない端部が感熱記録紙から離れるように傾けることが必要である。したがって、水銀の注入口が不明の紫外線ランプでは、発光強度の高い端部がどちら側かを測定で調べ、高い方の端部が感熱記録紙から離れるようにすることが必要となる。
【００４６】
また、複数の紫外線ランプのマークが違っている場合、すなわち出力Ｗは同じであるが、メーカーや商品名が違ったものを複数個使用する場合には、紫外線ランプの強度分布をマーク毎に調べ、発光強度が高い端部が互い違いとなるように配置する。勿論、同じマークの紫外線ランプを複数個使用する場合でも、測定によって発光強度が高い方の端部を調べ、発光強度が高い端部が互い違いとなるように配置してもよい。
【００４７】
上記実施形態では、カラー感熱記録紙１２を往復動させているが、直径の大きなプラテンドラムを用いてその外周にカラー感熱記録紙を巻き付けて３回転させてもよい。また、１つの感熱発色層が形成された紫外線定着性を有するモノクロ感熱記録紙に対しても本発明を利用することができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、マークが互い違いとなるように、複数の紫外線ランプを配置したから、感熱記録紙の幅方向での紫外線照射量を均一にして、定着ムラの発生を防止することができる。
【００４９】
紫外線ランプが１本の場合には、マークが付された一方の端部が感熱記録紙から離れるように、紫外線ランプを傾けて配置したから、感熱記録紙の幅方向での紫外線照射量を均一化することができる。
【００５０】
また、発光強度の高い端部が互い違いとなるように配置するから、紫外線照射量の均一化を図ることができる。更に、発光強度の高い端部を調べ、この端部が感熱記録紙から離れるように傾けるから、紫外線照射量を均一化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のカラー感熱プリンタの概略図であり、イエロー画像の記録開始状態を示す。
【図２】イエロー画像の定着終了の状態を示す概略図である。
【図３】２本のイエロー用紫外線ランプの配置を示す説明図である。
【図４】１本の紫外線ランプを傾けて配置した状態を示す説明図である。
【図５】紫外線ランプと、その各部の発光強度を示すグラフである。
【符号の説明】
１０ サーマルヘッド
１２ カラー感熱記録紙
１５ 搬送ローラ対
１７ 定着装置
１７ａ イエロー用定着部
１７ｂ マゼンタ用定着部
２０ａ，２０ｂ イエロー用紫外線ランプ
２２ａ，２２ｂ マゼンタ用紫外線ランプ
３１，３２，３５ マーク
３６ 紫外線ランプ

Claims (5)

1. 少なくとも１つの感熱発色層を層設した感熱記録紙を用い、サーマルヘッドで感熱記録紙を加熱して発色記録してから、紫外線を照射して定着する感熱プリンタにおいて、
   前記紫外線を放出する棒状の紫外線ランプを複数個用い、各紫外線ランプは、発光強度が高い端部が互い違いになるように配置したことを特徴とする定着装置。
2. 少なくとも１つの感熱発色層を層設した感熱記録紙を用い、サーマルヘッドで感熱記録紙を加熱して発色記録してから、紫外線を照射して定着する感熱プリンタにおいて、
   前記紫外線を放出する棒状をした少なくとも１本の紫外線ランプを用い、発光強度が高い端部は感熱記録紙までの距離が長くなるように紫外線ランプを傾けて配置したことを特徴とする定着装置。
3. 紫外線を放出する棒状の紫外線ランプを複数個用い、各紫外線ランプは、発光強度が高い端部が互い違いになるように配置したことを特徴とする定着装置。
4. 紫外線を放出する棒状をした少なくとも１本の紫外線ランプを用い、発光強度が高い端部は被定着物までの距離が長くなるように紫外線ランプを傾けて配置したことを特徴とする定着装置。
5. 少なくとも１つの感熱発色層を層設した感熱記録紙を用い、サーマルヘッドで感熱記録紙を加熱して発色記録してから、紫外線を照射して定着する感熱プリンタにおいて、
   請求項３または４記載の定着装置を備え、前記感熱記録紙の定着に用いたことを特徴とする感熱プリンタ。

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