JP3660753B2 - インク転写プリンタ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクを普通紙等の記録紙に転写することによって、記録紙上に画像を形成するインク転写プリンタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、インクを普通紙等の記録紙に転写するプリンタとして、インクをノズルから微粒子として記録紙に吹き付けるインクジェットプリンタ、熱溶融性のインクリボンをサーマルヘッドで加熱して記録紙に転写する熱転写プリンタ、インクリボンを鋼線を用いて記録紙に打ちつけるドットプリンタ等が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、インクジェットプリンタではノズル内でのインクの目詰まりが生じやすいという問題点があり、インクリボンを用いる熱転写プリンタではインクリボンの消費のためランニングコストが増大するという問題点があり、ドットプリンタでは処理速度が遅いという問題点があった。そのため、インクの目詰まりが無く、ランニングコストが小さく且つ処理速度の速いプリンタが望まれていた。
【０００４】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、インクの目詰まりが無く、ランニングコストが小さく且つ処理速度が速いプリンタ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、本発明のインク転写プリンタは、常温で液体であるインクを用い、所定温度以上に加熱されるとインクを透過し常温ではインクを透過しないフィルムと、フィルムの一方の面に接し、インクを保持したインク保持体と、フィルムの他方の面に記録紙を接触させる転写手段と、該フィルムを画像情報に基づいて選択的に加熱する加熱手段と、を備え、フィルムにおいて加熱手段によって加熱された部分がインク保持体からのインクを透過し、フィルムを透過したインクが、転写手段によって記録紙に転写されるよう構成したものである。
【０００６】
このように、高温でインクを透過し、常温でインクを透過しないフィルムを用いているため、インクジェットプリンタのようなインクの目詰まりが防止される。また、インク保持体が、インク保持体中に含浸しているインクが使い切られるまで使用できるため、未使用部分まで廃棄されるインクリボンのような無駄が無く、少ない回数の交換で済み、ランニングコストが向上する。
【０００７】
上記のフィルムは、添加物を基材に分散することによって構成され、基材の熱膨張係数が、添加物の熱膨張係数よりも大きい。従って、高温でインクを透過し常温でインクを透過しないという特性を、簡単な構成で達成することができる。添加物は無機物とし、基材は樹脂又はゴムとすることができる。なお、フィルムの基材とインク保持体とを同一の材料にし、インク保持体とフィルムとを一体形成しても良い。
【０００８】
さらに、上記のインク保持体をローラ形状とし、上記のフィルムによりインク保持体の外周を覆い、インク保持体とフィルムによりローラ部材を構成することもできる。また、転写手段を、ローラ部材に対向して設けられたプラテンローラとし、ローラ部材の回転によって、記録紙がプラテンローラとローラ部材との間を搬送するよう構成することができる。このように構成されているため、記録紙へのインク転写を、簡単な構成で連続的に行うことが可能になる。
【０００９】
なお、上記のフィルムにおいて、基材のローラ部材の周方向の線膨張係数が、ローラ部材の軸方向の線膨張係数よりも大きくすることもできる。このように構成することにより、サーマルラインヘッド等を使用した場合の主走査方向におけるインク転写の精度を向上させることができる。
【００１０】
また、加熱手段をローラ部材の下方に位置させても良い。このように構成することにより、インク保持体のインク残量が少なくなっても、インクがインク保持体の底部分に残っていれば、フィルムの加熱部分を透過することができる。即ち、インクの無駄がなくなる。なお、転写手段は、ローラ部材の上方に位置させても良い。
【００１１】
さらに、インク保持体とフィルムとの組を複数備え、複数のインク保持体に異なる色のインクを含浸させ、加熱手段により複数のフィルムを各色の画像情報に応じて加熱し、記録紙を複数のフィルムに順に接触させることによって、カラー画像を形成させる構成も可能である。このように構成することにより、簡単且つコンパクトな構成で、カラー画像の形成を行うことができる。
【００１２】
上記の複数組のインク保持体及びフィルムは、並列配置した複数のローラ部材として構成することも可能である。なお、上記の加熱手段は、複数のフィルムに夫々対応した複数列の抵抗発熱体を備えたサーマルラインヘッドとしても良い。このように構成することにより、色毎の画像形成用制御回路を共通化することできるため、コストを低減することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るインク転写プリンタの実施の形態を説明する。
図１に実施の形態のプリンタの基本構成を示す。図１に示すように、プリンタは、液体状のインクを含浸させたロール形状のスポンジ体であるインク保持体３と、インク保持体３の外周を覆うフィルム２を有している。インク保持体３は、支軸４によって回転可能に支持されており、図示しない回動機構によって図中矢印方向に回動される。インク保持体３とフィルム２及び支軸４は、インクローラ１０を構成する。
【００１４】
インク保持体３の上方には、フィルム２との間で記録紙Ｐを押圧するプラテンローラ８が配置されている。プラテンローラ８は、ゴム等の弾性部材で構成されており、支軸９によって回転可能に支持されている。
インク保持体３の下方には、フィルム２を画像情報に応じて加熱するためのサーマルヘッド７が設けられている。サーマルヘッド７は一列に配列された発熱抵抗体７ａを有し、当該発熱抵抗体７ａがフィルム２に当接するよう配置されている。
【００１５】
図２にフィルム２の微細構造を模式的に示す。フィルム２は、添加物５を基材６に均一に分散して形成したものである。添加物５はタルク等の無機物により形成され、基材６はテフロン、シリコン樹脂等の樹脂又はゴムにより形成される。また、添加物５の熱膨張係数αと、基材６の熱膨張係数βとは、α＜βの関係にある。
【００１６】
図３に添加物と基材の境界面を模式的に示す。
基材６の熱膨張係数βが添加物５の熱膨張係数αよりも大きいため、図３に示すように、添加物５と基材６との境界面をＬとすると、境界面Ｌの基材６側が熱膨張によって一点鎖線で示す境界面Ａまで移動するのに対し、境界面Ｌの添加物５側は二点鎖線で示す境界面Ｂまでしか移動しない。即ち、境界面Ａ、Ｂの間に隙間Ｇが形成される。なお、常温に戻ると、境界面Ａ、Ｂが夫々境界面Ｌに戻るため、この隙間Ｇは消滅する。
【００１７】
図４に、加熱時のフィルム２の微細構造を模式的に示す。図４に示すように、添加物５が均一に所定の密度で分散されていると、熱膨張によって各添加物５の周囲に形成される隙間同士がつながって開気孔Ｃを形成する。従って、フィルム２を十分薄く形成し、サーマルヘッド７（図１）により図中Ｈで示す部分を加熱すると、加熱部分に開気孔Ｃが形成される。なお、加熱部分Ｈに隣接した部分では、加熱部分Ｈほど温度が上昇しないため、隙間Ｇが形成されても隙間Ｇ同士がつながるほど大きくならないため、開気孔にはならない。
【００１８】
次に、本実施形態のインク転写プリンタによる画像形成の原理について、図５を参照して説明する。図５（ａ）に示すように、サーマルヘッド７の抵抗発熱体７ａによってフィルム２が加熱されると、加熱部分に開気孔Ｃが形成される。開気孔Ｃには、毛細管現象によりインク保持体３からインクが入り込む。
【００１９】
インクローラ１０が回転し、開気孔が形成された部分が常温に近づくにつれ、開気孔は徐々に消滅する。開気孔が消滅すると、図５（ｂ）に示すように、開気孔内に入り込んだインクの一部がフィルム２の表面にしみ状に取り残され、インクスポット（微細なインク溜まり）Ｓを形成する。そして、このインクスポットＳは、図５（ｃ）に示すように、フィルム２とプラテンローラ８との間で加圧され、記録紙Ｐに転写される。
このようにしてインクの転写が行われ、記録紙Ｐ上に画像が形成される。
【００２０】
なお、インクローラ１０の外周に沿った方向における基材６の線膨張係数を、インクローラ１０の軸方向における基材６の線膨張係数より大きくすると、サーマルヘッド７の主走査方向（即ち、発熱抵抗体７ａの配列方向）における開気孔Ｃの幅を細くすることができ、画像の分解能を向上させることができる。
【００２１】
次に、本実施形態のインク転写プリンタを採用したカラープリンタについて説明する。
図６は、本実施形態のインク転写プリンタを採用したカラープリンタであるプリンタ１を示す側断面図である。プリンタ１は、紙面に直交する方向に長い直方体形状のハウジング１１を有し、ハウジング１１の上面には記録紙Ｐを挿入するための挿入口１５が形成され、ハウジング１１の前面（図中右側）には記録紙Ｐを排出するための排出口１６が形成されている。
【００２２】
ハウジング１１内には、紙面に直交する方向に延びる３本のインクローラ２０，３０，４０が、挿入口１５と排出口１６とを結ぶラインに沿って並列に配置されている。
図７に、インクローラ２０，３０，４０の構成を示す。図７に示すように、インクローラ２０，３０，４０は、一端にギア２１ａ，３１ａ，４１ａを固定された支軸２１，３１，４１と、支軸２１，３１，４１の軸方向に所定間隔を開けて取り付けられた一対のホイール２４，３４，４４とを有している。
【００２３】
一対のホイール２４，３４，４４の間には、スポンジ体であるインク保持体２３，３３，４３が設けられている。インク保持体２３，３３，４３には、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンダ）、Ｃ（シアン）のインクが夫々含浸されており、その外周面はフィルム２２，３２，４２により覆われている。また、フィルム２２，３２，４２は、軸方向の両端を一対のホイール２４，３４，４４に固着されている。
フィルム２２，３２，４２は、図２から図４で説明したように、添加物と基材よりなり、基材の熱膨張係数が添加物の熱膨張係数よりも大きくなるよう構成されている。
【００２４】
また、図６に示すように、ハウジング１１の前方（図中右側）には、ハウジング１１に対し揺動軸１２ａを中心として揺動開成可能なカバー１２が設けられている。カバー１２には、３本のゴム製のローラであるプラテンローラ２８，３８，４８が回転可能に支持されている。
【００２５】
図８に、プラテンローラ２８，３８，４８を支持するための構成を示す。図８に示すように、カバー１２の側板１２ｂには、インクローラ２０，３０，４０（図６）に対し離接方向に延びる支持溝７１，７２，７３が形成されており、プラテンローラ２８，３８，４８の各支軸２９，３９，４９は、支持溝７１，７２，７３に係合している。即ち、支軸２９，３９，４９は、インクローラ２０，３０，４０（図６）に対し離接方向に移動することができる。また、支軸２９，３９，４９は、カバー１２に設けられたバネ部材５２によって下方に付勢されている。かくして、図６に示すプラテンローラ２８，３８，４８は、インクローラ２０，３０，４０との間で、夫々所定の押圧力で記録紙Ｐを押圧する。
【００２６】
図６に示すように、インクローラ２０，３０，４０の下方には、インクローラ２０，３０，４０に夫々対向する３列の発熱抵抗体２７，３７，４７を備えたサーマルヘッド５０が配置されている。発熱抵抗体２７，３７，４７は、夫々Ｙ、Ｍ、Ｃの画像形成用に駆動されるものである。サーマルヘッド５０は、ハウジング１１の下方に設けられた板ばね５１により支持され、インクローラ２０，３０，４０に対し所定の押圧力で押圧されている。
【００２７】
ハウジング１１のほぼ中央部には、プリンタ制御部１００（後述）を有する基板１３が設けられている。また、背面側（図中左側）にはバッテリー６０を保持するバッテリー保持部６１が設けられている。また、ハウジング１１には、挿入口１５からインクローラ２０，３０，４０に向けて延びる案内スロープ１４が設けられ、案内スロープ１４には記録紙Ｐの挿入を検知するための反射型フォトセンサ１９が設けられている。
【００２８】
図９は、プリンタ１の内部構成を示す平面図である。ハウジング１１の一側端側（図中下側）に立設されたパネル５５には、インクローラ駆動用の駆動モータ５６が、出力軸５６ａをパネル５５から図中下側に突出させた状態で取り付けられている。出力軸５６ａに固定されたモータギア５７は、パネル５５に設けられた減速ギア列８０に連結している。
【００２９】
パネル５５からは、インクローラ２０，３０，４０の支軸２１，３１，４１が突出しており、その先端に設けられたローラギア２１ａ，３１ａ，４１ａのうち、ローラギア２１ａが減速ギア列８０に係合している。また、ローラギア２１ａは、第１中間ギア８１を介して、インクローラ３０のローラギア３１ａに連結され、ローラギア３１ａは、第２中間ギア８２を介して、インクローラ４０のローラギア４１ａに連結されている。このようにして、駆動モータ５６の駆動力により、インクローラ２０，３０，４０が回動される。
【００３０】
なお、プリンタ１の一側面には、コンピュータ等の機器からの画像情報を入力するための端子１８が形成され、背面には電源供給用の端子１７が形成されている。
【００３１】
図１０は、プリンタ１の制御系を示すブロック図である。
プリンタ制御部１００には、端子１８（図９）からの画像情報、記録紙Ｐを検知するフォトセンサ１９からの信号、電源スイッチからの信号が入力される。そして、プリンタ制御部１００は、インクローラ２０，３０，４０を回動するための駆動モータ５６（後述）の駆動制御を行うと共に、Ｙ、Ｍ、Ｃの画像情報に基づいてサーマルヘッド５０の駆動制御を行う。
【００３２】
このように構成されたプリンタ１の作動について説明する。
図６に示すように、記録紙Ｐは、プリンタ１の上方に設けられた挿入口１５から挿入され、挿入口１５の下部に設けられた案内スロープ１４に沿って、インクローラ２０，３０，４０とプラテンローラ２８，３８，４８との間に導かれる。ここで、記録紙Ｐがフォトセンサ１９によって検知されると、制御部１００（図１０）は、駆動モータ５６（図８）を駆動し、インクローラ２０，３０，４０が所定の速度で回動する。また、制御部１００は、Ｙ、Ｍ、Ｃの夫々の画像情報に応じてサーマルヘッド５０の３列の発熱体２７，３７，４７を、各発熱体位置に応じたタイミングを取りながら夫々加熱する。こうしてインクローラ２０，３０，４０のフィルム２２，３２，４２の表面には、各色の画像情報に応じたインクスポットが形成される。
【００３３】
記録紙Ｐは、インクローラ２０，３０，４０の回転によって、インクローラ２０，３０，４０とプラテンローラ２８，３８，４８との間で所定の押圧力で押圧されつつ搬送され、インクローラ２０，３０，４０のフィルム３２，４２，５２表面上に形成されたインクスポットが記録紙Ｐ上に転写される。転写が行われた記録紙は、排出口１６から排出される。
このようにして、プリンタ１によるカラー画像の形成が行われる。
【００３４】
このように、本実施形態のプリンタでは、高温ではインクを透過する開気孔が形成され、常温では開気孔が消滅してインクを透過しなくなるフィルムを用いているため、インクの目詰まりが防止される。また、開気孔は、熱膨張により添加物と基材の間に形成される微小な隙間により構成されるため、分解能が高く、高品位の画像が得られる。
【００３５】
また、インク保持体は、インク保持体中に含浸しているインクが完全に使い切られるまでを使用できる。そのため、未使用部分まで廃棄されてしまうインクリボンのような無駄が無く、少ない回数の交換で済む。即ち、ランニングコストが向上する。
【００３６】
さらに、複数のインクローラを並列配置し、夫々にサーマルヘッドの発熱抵抗体を対向させることによって、簡単な構成でカラー画像を形成することが可能となる上、高速処理も可能となる。
また、サーマルヘッド上に３列の発熱抵抗体を設けたことにより、色毎の画像形成のための制御回路を共通化することができ、製造コストを低減することができる。
【００３７】
なお、インクローラ２０，３０，４０のローラギア２１ａ，３１ａ，４１ａのギア比は、インクローラ２０，３０，４０の順で周速が少しずつ速くなるよう設定することもできる。このように構成すると、搬送される記録紙Ｐに適度なテンションが加わり、記録紙の搬送がより安定する。また、本実施の形態では、フィルムの加熱をサーマルヘッドにより行ったが、レーザー光の照射により行うことも可能である。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のインク転写プリンタでは、高温でインクを透過し常温でインクを透過しないフィルムを用いているため、インクジェットプリンタのようなインクの目詰まりが防止される。また、インク保持体中に含浸しているインクが使い切られるまでインク保持体を使用できるため、インクリボンのような無駄が無く、少ない回数の交換で済み、ランニングコストが向上する。
さらに、複数の色のインクを含浸させたインク保持体を並列させることによって、簡単な構成でカラー画像を得ることができる上、高速処理も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のインク転写プリンタの実施形態の基本構成を示す側断面図である。
【図２】フィルムの構造を示す概略図である。
【図３】フィルムの構造を示す概略図である。
【図４】フィルムにおける添加物と基材の境界を示す概略図である。
【図５】図１のインク転写プリンタの作動を示す図である。
【図６】図１のインク転写プリンタを適用したカラープリンタの基本構成を示す側断面図である。
【図７】インクローラの構成を示す断面図である。
【図８】プラテンローラを支持するための構成を示す図である。
【図９】図６のカラープリンタの内部構成を示す平面図である。
【図１０】図６のカラープリンタの制御系を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ プリンタ
２ フィルム
３ インク保持体
５ 添加物
６ 基材
７ サーマルヘッド
１０ インクローラ
１１ ハウジング
１２ カバー
１３ 基板
１５ 挿入口
１６ 排出口
２０，３０，４０ インクローラ
２２，３２，４２ フィルム
２３，３３，４３ インク保持体
２７，３７，４７ 発熱抵抗体
２８，３８，４８ プラテンローラ
５０ サーマルヘッド
５６ 駆動モータ
１００ 制御部

Claims (13)

1. 常温で液体であるインクを用い、
   所定温度以上に加熱されると前記インクを透過し、常温では前記インクを透過しないフィルムと、
   前記フィルムの一方の面に接し、前記インクを保持したインク保持体と、
   前記フィルムの他方の面に記録紙を接触させる転写手段と、
   該フィルムを画像情報に基づいて選択的に加熱する加熱手段と、を備え、
   前記フィルムにおいて、前記加熱手段によって加熱された部分が前記インク保持体に保持された前記インクを透過し、
   前記フィルムを透過した前記インクが、前記転写手段によって前記記録紙に転写されること、を特徴とするインク転写プリンタ。
2. 前記フィルムは、添加物を基材に分散することによって構成され、前記基材の熱膨張係数が、前記添加物の熱膨張係数よりも大きいこと、を特徴とする請求項１に記載のインク転写プリンタ。
3. 前記添加物は無機物であり、前記基材は樹脂又はゴムであること、を特徴とする請求項２に記載のインク転写プリンタ。
4. 前記インク保持体は、スポンジ状部材に前記インクを含浸させたものであること、を特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のインク転写プリンタ。
5. 前記加熱手段はサーマルラインヘッドであること、を特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のインク転写プリンタ。
6. 前記インク保持体はローラ形状を有し、
   前記フィルムは、ローラ形状の前記インク保持体の外周を覆い、
   前記インク保持体と前記フィルムがローラ部材を構成すること、を特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のインク転写プリンタ。
7. 前記転写手段は、前記ローラ部材に対向して設けられたプラテンローラであり、前記ローラ部材の回転によって、記録紙が前記プラテンローラと前記ローラ部材との間を搬送されること、を特徴とする請求項６に記載のインク転写プリンタ。
8. 前記フィルムは、添加物を基材に分散することによって構成され、
   前記基材の熱膨張係数が、前記添加物の熱膨張係数よりも大きく、
   さらに、前記基材の前記ローラ部材の周方向の線膨張係数が、前記ローラ部材の軸方向の線膨張係数よりも大きいこと、を特徴とする請求項６又は７に記載のインク転写プリンタ。
9. 前記加熱手段は前記ローラ部材の下方に位置すること、を特徴とする請求項５から８のいずれかに記載のインク転写プリンタ。
10. 前記転写手段は前記ローラ部材の上方に位置すること、を特徴とする請求項５から９のいずれかに記載のインク転写プリンタ。
11. 前記インク保持体と前記フィルムとの組を複数備え、
    複数の前記インク保持体には異なる色のインクを夫々含浸させ、
    複数の前記フィルムを、加熱手段により各色の画像情報に応じて夫々加熱し、記録紙を、複数の前記フィルムに順に接触させることによって、カラー画像を形成させること、を特徴とする請求項１から１０いずれかに記載のインク転写プリンタ。
12. 前記複数組のインク保持体及びフィルムは、並列に配置された複数のローラ部材を構成すること、を特徴とする請求項１１に記載のインク転写プリンタ。
13. 前記加熱手段は、前記複数のフィルムに夫々対応した複数列の抵抗発熱体を備えたサーマルラインヘッドであること、を特徴とする請求項１１又は１２に記載のインク転写プリンタ。

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