JP4222651B2 - 溶融式熱転写プリンタ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクリボンに付着されたインクをサーマルヘッドの発熱体により溶融させてシートに転写して印刷する溶融式熱転写プリンタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
溶融式熱転写プリンタは、印刷対象となるシートに対してインクリボンとサーマルヘッドとを相対的に移動させ、サーマルヘッドに含まれる直線的に配列した複数の発熱体を独立して制御することにより、発熱体の列単位でインクを溶融させる印刷ドットとインクを溶融させない無印刷ドットとからなるパターンを用紙上に形成する。
【０００３】
インクリボンは、基材であるベースフィルムと、その表面に付着されたインク層とから構成される。サーマルヘッドの発熱体は、インクリボンの裏面からベースフィルムを介してインク層を加熱し、インクを溶融させて用紙に転写させる。印刷スピードを向上させるためには、発熱体からの熱を効率よくインク層に伝えるためにベースフィルムの厚さは薄い方が望ましく、そして短い加熱時間でインクを溶融させるために発熱体の温度は高い方が望ましい。
【０００４】
しかしながら、上述したようなベースフィルムの薄型化と発熱体の温度上昇とは、インクリボンの変形によるしわや弛みの発生という問題を生じさせる。
ベースフィルムは一般にＰＥＴ等の樹脂から形成されており、熱変形しやすいという特性を有している。ベースフィルムの厚さがある程度以上あり、発熱体の温度がある程度以下であれば変形は問題とならないが、上記のように薄型化と高温化とが進むと、ベースフィルムの変形がインクリボンのしわを発生させて印刷性能に悪影響を与えることとなるため、印刷スピードをより向上させることができなかった。
インクリボンにしわが発生すると、インクリボンの幅が発熱体の配置された範囲をカバーできなくなったり、インクリボンが二重、三重になった部分で発熱体からの熱が用紙側のインク層にまで伝わらなくなり、印刷ドットでもインクが用紙に転写されない、いわゆる「印字抜け」が発生する。
【０００５】
ここで、ベースフィルムの変形がインクリボンの弛みやしわとなるメカニズムを簡単に説明すると次の通りである。
即ち、一列に配列した複数の発熱体のうち、印刷ドットに対応する位置では発熱体から発生する熱によりベースフィルムが収縮し、無印刷ドットに対応する部分のベースフィルムがこれに引っ張られて弛みが発生する。
また、印刷ドットに対応する位置では他の部分よりサーマルヘッドに対するインクリボンの摩擦抵抗が大きくなるため、インクリボンのサーマルヘッドへの接触時間が他の無印刷ドットに対応する位置より長くなり、ベースフィルムの収縮を助長する。
このような弛みはインクリボンの巻き取りテンションの巻き取り方向と直交する方向の分力が一定以上あれば解消されるが、印刷ドットに対応する位置において増加した摩擦抵抗が上記の分力を吸収してしまうため、弛みは解消されずに徐々に蓄積され、リボンがサーマルヘッドと用紙との間を通過する際にしごききれなかった弛みがしわになる。
【０００６】
従来は、インクリボンの巻き取りテンションを大きくしたり、全ての無印刷ドットに対応する位置で発熱体にインクが溶融しない程度に発熱するよう通電して局部的な収縮を避けたりすることにより、インクリボンにしわは発生しないようにしていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のものでは、次のような問題点があった。
（１）インクリボンの巻き取りテンションは用紙の搬送性に影響するため大きくするにも限度があり、しわを完全に防ぐことはできない。
（２）また、全ての無印刷ドットに対応する位置で発熱体に通電すると、用紙の水分量の減少率が大きくなるため印刷中に用紙が伸縮し、特にカラー印刷の場合には色の重ね合わせ精度が低くなる。
【０００８】
本発明は、上述した従来の技術の課題に鑑みてなされたものであり、印刷のスピードアップを図るためにベースフィルムを薄型化し、発熱体の温度を上昇させた際にも、巻き取りテンションを増加させることなく、かつ、用紙に対する影響を抑えつつ、インクリボンにしわが発生するのを防ぐことができる溶融式熱転写プリンタを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる溶融式熱転写プリンタは、印刷対象となるシートに対向配置され、表面にインクを付着させたインクリボンと、直線的に配列した独立して制御可能な複数の発熱体を有し、インクリボンの裏面からインクリボンを熱することによりインクを発熱体単位で溶融させてシートに転写させるサーマルヘッドと、サーマルヘッドに対してシートを移動させるシート搬送手段と、発熱体の配列方向にほぼ直交する方向に沿ってサーマルヘッドに対してインクリボンを移動させるインクリボン送り手段と、サーマルヘッドに対してインクリボンおよびシートを移動させつつサーマルヘッドの発熱体を制御することにより、発熱体の列単位でシート上に印刷ドットと無印刷ドットとからなるパターンを形成し、印刷ドットに対応する位置では対応する発熱体をインクが溶融する温度以上に発熱させ、印刷ドットの周囲の無印刷ドットに対応する位置では対応する発熱体を他の同列印刷ドットの通電タイミングと同じタイミングにインクが溶融する温度未満に発熱させるべく定められた最適値に通電量を制御するコントローラとを備え、コントローラは、印刷ドットの周囲の無印刷ドットのうち、印刷ドットと同一の列内で隣接する２つの隣接無印刷ドットと、印刷ドットの次列で印刷ドットおよび隣接無印刷ドットに対応する３つの無印刷ドットとに対応する位置で、対応する発熱体をインクが溶融する温度未満で、且つ、リボンフィルムのしわや弛みの防止に必要な温度勾配を得るように発熱させるべく、隣接無印刷ドットに対応する位置での発熱体への通電量をＥ A 、印刷ドットの次の列で隣接無印刷ドットに対応する位置での発熱体への通電量をＥ B 、印刷ドットの次の列で印刷ドットに対応する無印刷ドットに対応する位置での発熱体への通電量をＥ C としたときに、Ｅ A ＞Ｅ B ＞Ｅ C の関係となるよう通電量を制御することを特徴とする。
【００１０】
上記のような発熱体の制御により、印刷ドットとの周囲の無印刷ドットとの温度差が小さくなり、インクリボンの変形による弛みの発生が抑えられる。その結果、弛みの蓄積として生じるしわを発生させずにすむ。
【００１１】
この場合、請求項２に記載のように、サーマルヘッドの発熱体の配列方向にほぼ直交する方向に沿ってサーマルヘッドを移動させるヘッド移動手段をさらに備えるが望ましい。このようにして、サーマルヘッドの発熱体の配列方向に沿ってシートを移動さえるようにしたシート搬送手段を備えるとよい。
【００１４】
さらに、請求項８に記載のように、コントローラは、印刷ドットの周囲の無印刷ドットのうち、印刷ドットと同一の列内で隣接する２つの隣接無印刷ドットＡ、Ｂと、印刷ドットの次列で隣接する無印刷ドットＣに加え次次列で隣接する無印刷ドットＤに対応する４つの無印刷ドットとに対応する位置で、対応する発熱体をインクが溶融する温度未満で、且つ、リボンフィルムのしわや弛みの防止に必要な温度勾配を得るように発熱させるべくこれらの通電量Ｅ A 、Ｅ B 、Ｅ C 及びＥ D が、Ｅ A ＞Ｅ B ＞Ｅ D ＞Ｅ C 又はＥ A ＞Ｅ B ＞Ｅ C 及びＥ C ＝Ｅ D の関係となるように通電量を制御するようにしてもよい。
なお、上記各場合において、請求項９に記載のように、通電対象となる各無印刷ドットに対応する位置での発熱体への通電量が、環境温度により変化させることができる。
具体的には、請求項１０に記載のように、通電対象となる各無印刷ドットに対応する位置での発熱体への通電量が、環境温度が低いときには印刷ドットに対応する位置での発熱体への通電量の２５〜３５％、環境温度が高いときには１０〜１５％とすることが望ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる溶融式熱転写プリンタの実施の形態を説明する。
本実施の形態にかかる溶融式熱転写プリンタは、図１に模式的に示されるように、用紙やＯＨＰシート等のシート１にインクを転写して印刷するものであり、このシート１と共に送られるインクリボン２、シート１とインクリボン２とを挟むように配置されたサーマルヘッド３とプラテンローラ４、インクリボンを移動させるインクリボン送り手段５、そして各部を制御するコントローラ６から構成されている。
【００１６】
インクリボン２は、ＰＥＴ等の樹脂製のベースフィルム２ａと、このベースフィルム２ａのシート１に対向する表面に付着されたインク層２ｂとから構成されている。
サーマルヘッド３は、図１の紙面と直交する方向に沿って直線的に配列した独立して制御可能な複数の発熱体３ａを有し、インクリボン２の裏面からインク層２ｂを熱することによりインクを発熱体単位で溶融させてシート１に転写させる。プラテンローラ４は、サーマルヘッド３に対してシートを移動させるシート搬送手段であり、この例では図２及び図３に示すようにシート１を発熱体の配列方向にほぼ直交する方向Ｄ1に沿って移動させる。
インクリボン送り手段５は、所定の巻き取りテンションでインクリボン２を引っ張ることにより、発熱体の配列方向にほぼ直交する方向Ｄ1に沿ってサーマルヘッド３に対してインクリボン２を移動させる。
【００１７】
コントローラ６は、インクリボン送り手段５とプラテンローラ４とを回転させてインクリボン２およびシート１を移動させつつ、サーマルヘッド３の発熱体３ａを制御することにより、発熱体３ａの列単位でシート１上に印刷ドットと無印刷ドットからなるパターンを形成する。コントローラ６は、例えばマイクロコンピュータから構成され、外部機器から入力される印刷情報に基づき、印刷ドットに対応する位置では対応する発熱体３ａをインクが溶融する温度以上に発熱させ、印刷ドットの周囲の無印刷ドットに対応する位置では、対応する発熱体３ａをインクが溶融する温度未満に発熱させるよう通電量を制御する。
【００１８】
次に、コントローラ６による発熱体３ａの制御の具体例を図２および図３に基づいて説明する。
これらの図は、シート１あるいはインクリボン２の表面の一部を二次元のドットマトリクスで示したものであり、符号Ｄ1はシート１およびインクリボン２の送り方向、Ｄ2はサーマルヘッド３の発熱体３ａの配列方向である。方向Ｄ2に沿う縦一列のドット内の印刷ドットは、一列に配列した発熱体３ａの対応する部分により同時に加熱され、次の縦一列はインクリボン２が方向Ｄ1に送られることにより、次の段階で加熱される。図中の黒く塗りつぶされたドットは印刷ドット、アルファベットが記入されたドットは通電対象となる無印刷ドット、白いドットは通電対象とならない無印刷ドットを示している。
【００１９】
図２は、印刷ドットの周囲の無印刷ドットのうち、印刷ドットと同一の列内で隣接する２つの隣接無印刷ドットＡと、印刷ドットの次の列で隣接無印刷ドットに対応する無印刷ドットＢ、印刷ドットの次の列で印刷ドットに対応する無印刷ドットＣに対応する位置で、対応する発熱体３ａをインクが溶融する温度未満に発熱させるように通電量を制御する場合を示している。
各無印刷ドットＡ、Ｂ、Ｃに対応する位置での発熱体への通電量をＥA、ＥB、ＥCとしたとき、制御の負担を軽くするためには、これらの通電量を全て等しく、すなわち、ＥA＝ＥB＝ＥC となるように設定する。
【００２０】
無印刷ドットＡ、Ｂ、Ｃに対応する位置での発熱体への通電量は、一般的には印刷ドットに対応する位置での発熱体への通電量の２０〜３０％程度が望ましい。ただし、印刷ドットと無印刷ドットとの温度差は、環境温度、すなわちインクリボンの未加熱時の温度が低いほど大きくなるため、環境温度に応じて通電量を異ならせることができれば望ましい。
この場合、通電量は、環境温度が低いときには印刷ドットに対応する位置での発熱体への通電量の２５〜３５％、環境温度が高いときには、１０〜１５％とする。
【００２１】
また、各無印刷ドットＡ、Ｂ、Ｃに対応する位置での発熱体への通電量を、それぞれの位置に応じて変化させることもできる。
すなわち、無印刷ドットＣは直前の列の対応するドットが印刷ドットであるため、発熱体の温度は直前の列の対応するドットが無印刷ドットである場合と比較して高くなっているものと考えられる。したがって、通電により無印刷ドットＡ、Ｂ、Ｃに対応する位置での発熱体の目標温度を一定とすると、無印刷ドットＣに対応する位置では他の位置より少ない通電量で目標温度に達すると予測される。そこで、コントローラ６の処理能力に余裕がある場合には、通電量にＥA＞ＥC、ＥB＞ＥCの関係が成り立つようにすることが望ましい。
【００２２】
さらに、隣接無印刷ドットＡと無印刷ドットＢとに対応する位置での発熱体への通電量は同一、すなわちＥA＝ＥBであってもよいが、これらの間に差をつけてもよい。しわの発生を抑えるためには無印刷ドットＡ、Ｂ、Ｃに対応する位置において発熱体を加熱することは必要であるが、一方、シート１が紙である場合、その含有水分量の変化を抑えるためには無印刷ドットに対応する位置での発熱体の発熱量は小さいほど望ましい。
そこで、コントローラ６の処理能力に余裕がある場合、隣接無印刷ドットＡと無印刷ドットＢとに対する通電量が、ＥA＞ＥBとなるよう制御する。
隣接無印刷ドットＡと無印刷ドットＢとでは、印刷ドットに対する距離が異なる。印刷ドットと無印刷ドットとの温度差が一定であれば、距離が近いほど弛みは発生しやすいと考えられる。そこで、より距離が近い無印刷ドットＡに対応する位置での発熱体への通電量を、より距離が遠い無印刷ドットＢに対応する位置での発熱体の通電量より大きくすることにより、より効果的に弛みの発生を防ぐことができる。
【００２３】
図３は、図２で説明した隣接無印刷ドットＡ、および次列における無印刷ドットＢ、Ｃに加えて、次々列の３つの無印刷ドットＤに対応する位置で、対応する発熱体３ａをインクが溶融する温度未満に発熱させるよう通電量を制御する場合を示している。
無印刷ドットＤに対応する位置での発熱体への通電量をＥD とした場合、各無印刷ドットＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄに対応する位置での発熱体への通電量は、上述した図２の場合と同様に、コントローラ６の制御の負担を軽減するためには、ＥA＝ＥB＝ＥC＝ＥDとなるように設定してもよいが、処理能力に余裕がある場合には、例えば、ＥA＞ＥB＞ＥD＞ＥCとしてもよいし、ＥA＞ＥB＞ＥC、ＥC＝ＥDとしてよい。
【００２４】
なお、上記の実施の形態では、説明を簡単にするために固定されたサーマルヘッド３に対してシート１とインクリボン２とが同一方向に搬送されるように説明したが、実際には、サーマルヘッド３を発熱体３ａの配列方向にほぼ直交する方向に沿って移動させるヘッド移動手段が備えられている場合が一般的である。
この場合には、シート手段は、シート１を発熱体３ａの配列方向に沿ってシートを移動させる。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の溶融式熱転写プリンタでは、印刷対象となるシートに対向配置され、表面にインクを付着させたインクリボンと、直線的に配列した独立して制御可能な複数の発熱体を有し、インクリボンの裏面からインクリボンを熱することによりインクを発熱体単位で溶融させてシートに転写させるサーマルヘッドと、サーマルヘッドに対して前記シートを移動させるシート搬送手段と、発熱体の配列方向にほぼ直交する方向に沿ってサーマルヘッドに対してインクリボンを移動させるインクリボン送り手段と、サーマルヘッドに対してインクリボンおよびシートを移動させつつサーマルヘッドの発熱体を制御することにより、発熱体の列単位でシート上に印刷ドットと無印刷ドットとからなるパターンを形成し、印刷ドットに対応する位置では対応する発熱体をインクが溶融する温度以上に発熱させ、印刷ドットの周囲の無印刷ドットに対応する位置では対応する発熱体を他の同列印刷ドットの通電タイミングと同じタイミングにインクが溶融する温度未満に発熱させるべく定められた多段階温度を含む最適値の温度となるように通電量を制御するコントローラとを備えるように構成した。
この結果、インクリボン上での印刷ドットと無印刷ドットとの温度差をより距離が近い無印刷ドット（例えば、ドットＡ）に対応する位置での発熱体の通電量を、より距離が遠い無印刷ドット（例えばＢ）に対応する位置での発熱体の通電量より大きくすることで、インクリボンの変形による弛みとその蓄積によるしわの発生を、より効果的に防ぐことができる。
しかも、全ての無印刷ドットを加熱する場合と比較してシートに伝わる熱を抑えることができ、インクリボンにおけるしわの発生を抑えつつ、シートが紙である場合にも含有水分量の変化を小さく抑えることができる。
【００２６】
また、通電対象となる無印刷ドットの印刷ドットとの位置関係に応じて通電量を変化させることにより、より少ない通電量で効果的にインクリボンにおける弛みやしわの発生を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に用いられる溶融式熱転写プリンタの概略構成を示す概念図である。
【図２】印刷ドットと無印刷ドットとに対応する発熱体への通電量を示すマップである。
【図３】印刷ドットと無印刷ドットとに対応する図２とは異なる通電制御をした場合の発熱体への通電量を示すマップである。
【符号の説明】
１：シート
２：インクリボン
２ａ：ベースフィルム
２ｂ：インク層
３：サーマルヘッド
３ａ：発熱体
４：プラテンローラ
５：インクリボン送り手段
６：コントローラ

Claims (5)

1. 印刷対象となるシートに対向配置され、表面にインクを付着させたインクリボンと、
   直線的に配列した独立して制御可能な複数の発熱体を有し、前記インクリボンの裏面から前記インクリボンを熱することによりインクを前記発熱体単位で溶融させて前記シートに転写させるサーマルヘッドと、
   前記サーマルヘッドに対して前記シートを移動させるシート搬送手段と、
   前記発熱体の配列方向にほぼ直交する方向に沿って前記サーマルヘッドに対して前記インクリボンを移動させるインクリボン送り手段と、
   前記サーマルヘッドに対して前記インクリボンおよび前記シートを移動させつつ前記サーマルヘッドの発熱体を制御することにより、前記発熱体の列単位で前記シート上に印刷ドットと無印刷ドットとからなるパターンを形成し、前記印刷ドットに対応する位置では対応する前記発熱体をインクが溶融する温度以上に発熱させ、前記印刷ドットの周囲の前記無印刷ドットに対応する位置では対応する前記発熱体を他の同列印刷ドットの通電タイミングと同じタイミングにインクが溶融する温度未満に発熱させるべく定められた最適値に通電量を制御するコントローラとを備え、
   前記コントローラは、前記印刷ドットの周囲の無印刷ドットのうち、前記印刷ドットと同一の列内で隣接する２つの隣接無印刷ドットと、前記印刷ドットの次列で前記印刷ドットおよび前記隣接無印刷ドットに対応する３つの無印刷ドットとに対応する位置で、対応する前記発熱体をインクが溶融する温度未満で、且つ、リボンフィルムのしわや弛みの防止に必要な温度勾配を得るように発熱させるべく、前記隣接無印刷ドットに対応する位置での発熱体への通電量をＥ A 、前記印刷ドットの次の列で前記隣接無印刷ドットに対応する位置での発熱体への通電量をＥ B 、前記印刷ドットの次の列で前記印刷ドットに対応する無印刷ドットに対応する位置での発熱体への通電量をＥ C としたときに、Ｅ A ＞Ｅ B ＞Ｅ C の関係となるよう通電量を制御することを特徴とする溶融式熱転写プリンタ。
2. 前記サーマルヘッドを前記発熱体の配列方向にほぼ直交する方向に沿って移動させるヘッド移動手段をさらに備え、前記シート搬送手段は、前記シートを前記発熱体の配列方向に沿って前記シートを移動させることを特徴とする請求項１に記載の溶融式熱転写プリンタ。
3. 前記コントローラは、前記隣接無印刷ドットと前記次列の３つの無印刷ドットとに加え、前記印刷ドットの次々列で前記印刷ドットおよび前記隣接無印刷ドットに対応する３つの無印刷ドットに対応する位置で、対応する前記発熱体をインクが溶融する温度未満で、且つ、リボンフィルムのしわや弛みの防止に必要な温度勾配を得るように発熱させるべく、前記印刷ドットの次々列で前記印刷ドットおよび前記隣接無印刷ドットに対応する３つの無印刷ドットに対応する位置での発熱体への通電量をＥ D として、Ｅ A ＞Ｅ B ＞Ｅ D ＞Ｅ C 、又は、Ｅ A ＞Ｅ B ＞Ｅ C 、且つ、Ｅ C ＝Ｅ D の関係となるよう通電量を制御することを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の溶融式熱転写プリンタ。
4. 通電対象となる前記各無印刷ドットに対応する位置での発熱体への通電量が、環境温度により変化することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の溶融式熱転写プリンタ。
5. 通電対象となる前記各無印刷ドットに対応する位置での発熱体への通電量が、環境温度が低いときには前記印刷ドットに対応する位置での発熱体への通電量の２５〜３５％、環境温度が高いときには１０〜１５％であることを特徴とする請求項４に記載の溶融式熱転写プリンタ。

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