JPH0546315B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、サーマルヘツドの発熱で記録用紙
にインク層を熱転写して印字する熱転写式印字方
法に関するものである。

［従来の技術］ 第８図は従来の熱転写式サーマルプリンタの概
略構成を示す。図において、１はプラテン、２は
記録用紙、３はサーマルヘツドである。４は上記
サーマルヘツド３を矢印ａ，ｂ方向へ搬送するた
めのキヤリツジ、５，６は上記キヤリツジ４の移
動に連動する１対のリールであり、インクリボン
７の一端側は供給リール６に巻回され、その他端
側は巻取リール５に巻き取られており、その中間
部は必要に応じてガイドローラ（図示せず）によ
つて案内されている。このインクリボン７は第９
図で示すように、耐熱性の帯状ベースフイルム８
と、このフイルム８上に形成されたインク層とか
らなる。

１０はキヤリツジ４の搬送機構であり、キヤリ
ツジ４が取り付けられたベルト１１、このベルト
１１が架設された１対のリール１２，１３および
リール駆動用のモータ１４等からなる。１５はコ
ントローラであり、上記モータ１４、キヤリツジ
４およびサーマルヘツド３等を制御するように構
成されている。（特開昭56−123877号参照） つぎに、上記構成の動作について説明する。

サーマルヘツド３により、インクリボン７をベ
ースフイルム８側から押圧して記録用紙２にイン
ク層９が密着した状態に設定されると、記録信号
に応じて第９図で示すサーマルヘツド３の発熱素
子３ａが発熱する。この発熱によつて溶融したイ
ンク層９における一部分９ａが記録用紙２側に付
着する。この付着部分９ａを、上記インク層９か
ら剥離することにより、記録用紙２に転写画像が
形成される。この動作は、キヤリツジ４を矢印ａ
方向へ移動させるごとに行なわれる。

転写動作される際、上記インクリボン７はイン
ク層９の未消耗部が常に上記記録用紙２に対向す
るように、たとえばＸ方向へ搬送される。

サーマルヘツド３による１行分の転写動作が終
了すると、モータ１４によりキヤリツジ４を矢印
ｂ方向へ移送して復帰させる。転写動作にともな
つて、インクリボン７のインク層９が消耗され
る。

上記のように、サーマルヘツド３により、イン
クリボン７をベースフイルム８側からプラテン１
側へ押圧して、記録用紙２にインク層９を密着さ
せた状態で、サーマルヘツド３の発熱素子３ａを
発熱させて転写動作が達成される。

この転写動作にあたり、サーマルヘツド３の発
熱素子３ａは、駆動回路からの駆動信号により、
印字情報に応じた熱パターンを発生し、このパタ
ーンに相当するジユール熱が、耐熱性の帯状ベー
スフイルム８を介してインク層９に伝達され、こ
れによつて溶融したのちに固化したインク層９ａ
が記録用紙２上に転写して記録される。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、上記のような熱転写式サーマルプリン
タにおいては、溶融後に冷却固化したインク層９
の一部分９ａがベースフイルム８との境界面から
塊状に剥離する、いわゆる界面剥離となるため、
この剥離された後の部分９ｂを転写に活用するこ
とが不可能であり、未消耗部分９ｃが無駄に廃棄
される欠点がある。

いま、上記インク層９ａの界面剥離について説
明する。

第１０ａ図はインク層の界面剥離を説明するた
めの模式図であつて、同図において、 τIIは、インク層９内部のインク凝集力、 τIBは、インク層９とベースフイルム８間の凝
集力、 τIPは、インク層９と記録用紙２との間の凝集
力をそれぞれ示す。

記録用紙２が日本工業規格（JIS）による平滑
度100秒以上の高い平滑度をもつた紙、つまり表
面が鏡面に近い高平滑度紙の場合、インク層９ａ
がサーマルヘツド３の発熱素子３ａによつて溶融
したのち固化したとき、そのインク層９ａはその
全域にわたつて緊密に記録用紙２の表面２ａに密
着しているから、その剥離時に、 τIP＞τIBおよびII＞τIB、 の関係が成立する。これによつて、上記インク
層９ａはベースフイルム８の表面８ａを境界にし
て界面剥離する。

すなわち、インク層９ａは固化した状態にある
から、τII＞τIBとなる。また、インク層９ａは記
録用紙２の表面２ａにたとえば毛細管現象によつ
て緊密に固着されるけれども、ベースフイルム８
に対しては、そのような強固な結合関係がないか
ら、τIP＞τIBとなる。

このようにして、ベースフイルム８から界面剥
離された後のインク層９ｃは転写に活用すること
ができないため、未消耗部分９ｃが無駄に廃棄さ
れる欠点がある。

また、上記インク層９ａはベースフイルム８か
らの剥離時に、記録用紙２に対するほどの緊密な
結合関係がないけれども、やはり、ベースフイル
ム８に対しては相当に強い結合関係がある。

そのため、高速印字に際して、記録用紙２から
インクリボン７を引き離すタイミングが、第１１
図に示すように、サーマルヘツド３から相当に後
方へずれ、リール５によるインクリボン７の巻き
取り動作に支障をきたし、たとえば、１印字ドツ
ト当り２〜12ｍsecという高速印字が困難であつ
た。

他方、記録用紙２がJISによる平滑度数秒程度
の低い平滑度をもつた紙、つまり記録用紙２の表
面２ａが第１０ｂ図に示すような粗面である場
合、サーマルヘツド３により、インクリボン７を
ベースフイルム８側から押圧して記録用紙２にイ
ンク層９を密着させようとしても、高速印字を行
なう場合、溶融後に急速冷却して固化するインク
層９ａを記録用紙２の表面２ａに均一に密着させ
ることは困難である。

このように、表面２ａの粗い低平滑度紙の場合
には、インク層９ａがサーマルヘツド３の発熱素
子３ａによつて溶融したのち固化したとき、その
インク層９ａが記録用紙２の表面２ａにおける山
部２ａ１にのみ局部的に密着する。

その結果、上記インク層９ａの剥離時には、山
部２ａ１において、 τIP＞τIBおよびτII＞τIB、 の関係が成立して、インク層９ａはベースフイル
ム８の表面８ａを境界にしてインク層９aPが界
面剥離する。

これに反し、谷部２ａ２においては、 τIP＞τIBおよびτII＞τIB、 となつて、上記のτIP＞τIBおよびτII＞τIBなる
関係が成立しなくなり、インク層９ａは記録用紙
２の表面２ａを境界にしてインク層９aBが界面
剥離する。

このようにして、記録用紙２には、第１０ｃ図
で示すような印字ドツトの欠落や印字むらなどを
発生し、高速印字に限界があり、たとえば平滑度
100秒程度の記録用紙２への印字が限界であつた。

なお、ベースフイルム８から剥離されたインク
層９ａの表面は、ベースフイルム８に接触してい
た平坦な鏡面に形成されているから、その印字が
光沢をもつた表面となり、転写された記録用紙２
上の文字の読み取り時における肉眼の疲労が著し
い欠点がある。

しかも、インク層９ａがベースフイルム８から
剥離されたのち、ベースフイルム８に残留したイ
ンク層９の部分９ｃは、記録用紙２に転写された
部分９ａの文字パターンが陽面であるのに対し
て、ベースフイルム８上における剥離された後の
部分９ｂの文字パターンは陰画となつているか
ら、このベースフイルム８の残留部分９ｂの文字
パターンを判読することが可能であり、機密漏洩
の観点から好ましくない欠点があつた。

そこで、従来、記録用紙２上に熱転写されたイ
ンク層９ａが固化しない状態、あるいは半溶融状
態にあるときに、上記記録用紙２からインクリボ
ン７を剥離させることにより、上記のような界面
剥離や印字ドツトの欠落等を防止しようとする熱
転写手段が知られている。（特開昭60−23079号お
よび特開昭60−25781号参照） しかしながら、この点につき、発明者等は多く
の実験を繰り返した結果、記録用紙２上に熱転写
されたインク層９ａが固化しない状態、あるいは
半溶融状態にあるときに、上記記録用紙２からイ
ンクリボン７を剥離させた状態でも、第１０ａ図
ないし第１０ｃ図で述べたようなインク層９ａの
界面剥離や印字ドツトの欠落が発生し、インク層
９ａの冷却固化後の剥離と同様の欠点を有するこ
とを見い出した。

この発明は上記欠点を改善するためになされた
もので、インク層の多数回印字が可能であるとと
もに、印字品質が高くかつ高速印字が可能である
などの熱転写式印字方法を提供することを目的と
する。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係る熱転写式印字方法は、熱パター
ンに対応するインク層の溶融状態での内部のイン
ク凝集力が、そのインク層と記録用紙との間のイ
ンク凝集力および上記インク層とベースフイルム
との間のインク凝集力よりもともに小さくなつた
条件下において、インクリボンを記録用紙から剥
離することで、インク層をその中間層から凝集破
壊剥離させて、その剥離した一方のインク層を記
録用紙に熱転写させるとともに、他方のインク層
をベースフイルム上に残留させることを特徴とす
る。

［作用］ 上記の条件が満されたとき、インク層はその中
間層から凝集破壊剥離され、この凝集破壊剥離さ
れた一方のインク層を記録用紙上に熱転写させる
ことができるとともに、他方のインク層をベース
フイルム上に残留させることができる。

このように、インク層を凝集破壊剥離でもつて
記録用紙上に転写することにより、剥離後のイン
ク層であつても、その対向する全領域にわたつて
ベースフイルム上に残留させることができる。

したがつて、ベースフイルム上に残留したイン
ク層は、複数回の印字に活用できるとともに、記
録用紙上に転写されるインク層は印字ドツトの欠
落がなく、印字品質の向上を図ることができる。

また、凝集破壊剥離のインク層は、確実に低粘
度の溶融状態にあるから、インクリボンと記録用
紙との間の剥離強度を小さくして高速印字化を容
易に達成することができる。

［発明の実施例］ 以下、この発明の実施例を図面にしたがつて説
明する。

第１図はこの発明に係るサーマルプリンタの一
例を示す概略構成図で、第８図と同一部分には同
一符号を付してその詳しい説明を省略する。

インクリボン７は、たとえは第２図で示すよう
に、ポリエステルやポリイミド樹脂などの合成樹
脂からなるベースフイルム８と、このベースフイ
ルムの片面に熱溶融性インクを塗布したインク層
９からなる。このインク層９の厚さは、たとえば
３〜20μｍ、ベースフイルム８の厚さは、たとえ
ば２〜10μｍである。

サーマルヘツド３により、インクリボン７を第
２図で示すベースフイルム８側からプラテン１側
へ押圧して、記録用紙２にインク層９を密着させ
た状態で、サーマルヘツド３の発熱素子２２を発
熱させる。

いま、この発熱素子２２を第５ａ図の時点to〜
t1において発熱させると、印字情報に応じた熱パ
ターンに相当するジユール熱が、耐熱性の帯状ベ
ースフイルム８を介してインク層９に伝達され、
これによつてインク層９の一部分９ａがその溶融
温度、たとえば50℃以上に加熱されて溶融する。

記録用紙２がJIS平滑度100秒以上の高平滑度紙
の場合、溶融状態にあるインク層９ａは、第３ａ
図で示すように、記録用紙２とベースフイルム８
との両者にまたがつて付着させることができる。
このとき、記録用紙２、ベースフイルム８および
インク層９の相互間に作用するインク凝集力τII，
τIB，τIPは、第５図の特性曲線で示す通りとな
る。

インク層９内部のインク凝集力τIIは、時点to
〜t2において、インク層９とベースフイルム８間
の凝集力τIB、並びにインク層９と記録用紙２と
の間の凝集力τIPよりも共に大きく、かつ、τIB
＞τIPである。

そのため、この時点、すなわち、t0からt2の時
点でインクリボン７を記録用紙２から剥離して
も、インク層９ａはベースフイルム８上に残留し
て、記録用紙２上に熱転写されない。つまり、記
録用紙２はいわゆる白紙の状態のままである。

上記インク層９の溶融粘度がさらに低下して、
インク凝集力τIIが、時点t2〜t3で示すように、
インク層９とベースフイルム８間の凝集力τIBよ
りも低下しても、やはりτIB＞τIPの関係が成立
している。

そのため、この時点to〜t3の間で、インクリボ
ン７を記録用紙２から剥離すれば、インク層９ａ
はたとえ固化しない状態、あるいは半溶融状態に
あるときでも、インク層９ａはベースフイルム８
上に残留して、記録用紙２は白紙の状態のままで
ある。

これに対し、時点t1〜t4においては、インク凝
集力τIIが、そのインク層と記録用紙との間の凝
集力τIPよりも小さく、かつ、上記インク層とベ
ースフイルムとの間の凝集力τIBよりも小さくな
る。このような条件下において、インクリボン７
を記録用紙２から剥離すれば、インク層９ａは第
３ａ図で示すように、その中間層から剥離を開始
し、その剥離が完了したとき、上記インク層９ａ
は第３ｂ図で示すように、ベースフイルム８上に
インク層９ａ１となつて残留するとともに、記録
用紙２上にはインク層９ａ２となつて熱転写され
る。

つまり、τII＜IPおよびτII＜IBの関係が同時に
満されたとき、上記インク層９ａは、その中間層
から剥離される凝集破壊剥離でもつて、ベースフ
イルム８へのインク層９ａ１の残留と、記録用紙
２へのインク層９ｂ２の熱転写とを同時に達成す
ることができる。

上記インク層９ａが降温する過程の時点t4以降
において、インク凝集力τIIは、インク層９ａと
ベースフイルム８との間の凝集力τIBよりも大き
く、インク層と記録用紙との間の凝集力τIPより
も小さくなる時点で、インクリボン７を記録用紙
２から剥離すれば、インク層９ａはたとえ固化し
ない状態、あるいは半溶融状態にあるときでも、
第９図で述べたようなインク層９ａの界面剥離が
発生する。

つぎに、上記記録用紙２が第４ａ図および第４
ｂ図で示すように、JIS平滑度数秒程度の低平滑
度紙の場合でも、第６ａ図で示すように、時点t3
〜t4におけるτII＜IPおよびτII＜IBの関係が同時
に満されたとき、上記インク層９ａは、凝集破壊
剥離でもつて、ベースフイルム８へのインク層９
ａ１の残留と、記録用紙２へのインク層９ｂ２の
熱転写とを同時に達成することができる。

なお、第５ｂ図および第６ｂ図は、第５ａ図お
よび第６ａ図で示すように、、発熱素子２２が時
点to〜t1で発熱された際における記録用紙２、ベ
ースフイルム８およびインク層９ａの各温度特性
曲線の一例を示す。

上記のようにインク層９ａは凝集破壊剥離でも
つて記録用紙２上に転写されるものであるから、
記録用紙２の紙質に影響されることなく、上記イ
ンク層９ａはその対向する全領域にわたつて記録
用紙２とベースフイルム８との両者に残留し、ベ
ースフイルム８に残留したインク層９ａ１は複数
回の印字に活用できるとともに、記録用紙２上に
残留したインク層９ｂ２は印字ドツトの欠落がな
く、印字品質の向上を図ることができる。

また、凝集破壊剥離時のインク層９ａは低粘度
の溶融状態にあるから、その剥離強度を小さくし
て高速印字化を容易に達成することができる。

上記の目的を達成するために、上記インク層９
を形成するインクは、サーマルヘツド３の発熱後
にその溶融粘度が、たとえは50cps〜２，000，
000cpsの粘性をもち、かつ、この溶融状態を比較
的に長く保持する過冷却特性をもつた組成材料で
あることが推奨される。その場合、上記インクの
望ましい溶融粘度は、５，000cps〜200，000cps
であり、インクの最も望ましい溶融温度は、20，
000cps〜50，000cpsであつた。

また、プラテン１は、単層もしくは複数層から
構成され、その外表面がたとえば0.02〜0.10k
〓／m²・hr・℃の低熱伝導率を有することが推奨
させる。これによつて、サーマルヘツド３からの
ジユール熱が、インクリボン７および記録用紙２
を介してプラテン１に吸収されにくくなる。

また、その場合、上記プラテン１をインク層の
溶融温度より低い温度で記録用紙を加熱しながら
印字すれば、印字品質と高速印字の一層の向上を
図ることができ、かつ発熱素子２２に印加される
駆動信号の電力を低減して、サーマルヘツド３の
長寿命化を達成することができる。

さらに、サーマルヘツド３は、第７ａ図で示す
ように、発熱素子２２からインクリボン７の走行
方向ａの後流側端面２３までの距離L1が2.8mm以
下に形成され、また、第７ｂ図で示すように、発
熱素子２２，２４が２列縦隊で設定されている場
合でも、その各列の間隔L2を2.8mm以下に構成す
ることが推奨される。

このように、発熱素子はサーマルヘツド３の移
送方向後流側端面に沿つて、その端部に近接して
配設したり、第２図で示すように、インクリボン
７と記録用紙２との間の剥離角度θが30度以上、
望ましくは30度ないし65度に設定すれば、インク
リボン７が記録用紙２から確実に引き離されるの
で、インクリボン７の巻き取り動作に支障をきた
すことがなく、高速印字を容易に達成することが
できる。

他方、サーマルヘツド３により、インクリボン
７をベースフイルム８側から押圧する押圧力を２
Kg／cm²以上に設定することが推奨される。

これによつて、平滑度が数秒程度の記録用紙２
への高速印字に際し、溶融したインク層９を記録
用紙２の表面に一層容易に密着させることができ
る。

なお、第５ａ図および第６ａ図における特性曲
線τII，τIB，τIPは、インク層９、ベースフイル
ム８および記録用紙２の組成材料によつて多少の
変動があることはいうまでもない。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、溶融状態に
あるインク層の内部インク凝集力が、インク層と
記録用紙との間のインク凝集力およびインク層の
ベースフイルムとの間のインク凝集力よりもとも
に小さくなつた条件下のタイミングで、インク層
をその中間層で凝集破壊剥離させて、その一方の
記録用紙上に転写することにより、他方のインク
層をベースフイルム上に確実に残留させることが
可能であり、したがつて、その残留したインク層
を用いて複数回の印字に活用できる。しかも、記
録用紙上に転写されるインク層は印字ドツトの欠
落がなくて、印字品質の向上を図り得る。さら
に、凝集剥離時のインク層は確実に低粘度の溶融
状態にあるから、インクリボンと記録用紙との間
の剥離強度を小さくして高速印字を容易に達成す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による熱転写式印字方法が適
用されるサーマルプリンタの一例を示す要部の概
略平面図、第２図は上記サーマルプリンタの転写
動作を説明するための要部の概略断面図、第３ａ
図および第３ｂ図並びに第４ａ図および第４ｂ図
はこの発明による熱転写式印字方法の原理を説明
するための要部の概略断面図、第５ａ図および第
６ａ図はこの発明による熱転写式印字方法の原理
を説明するための特性図、第５ｂ図および第６ｂ
図は発熱素子による発熱時点からの記録用紙、ベ
ースフイルムおよびインク層の各温度の一例を示
す特性図、第７ａ図および第７ｂ図はサーマルプ
リンタのそれぞれ異なる例を示す概略構成図、第
８図は従来のサーマルプリンタの一例を示す概略
構成図、第９図は従来の界面剥離による転写動作
を説明するための要部の概略断面図、第１０ａ図
ないし第１０ｃ図は従来の界面剥離による転写動
作の原理を説明するための要部の概略断面図、第
１１図は従来の界面剥離による高速印字動作を説
明するための要部の概略平面図である。 １……プラテン、２……記録用紙、３……サー
マルヘツド、７……インクリボン、８……ベース
フイルム、９……インク層、９ａ１，９ｂ２……
中間層から凝集破壊剥離されたインク層、２２，
２４……発熱素子。２３……サーマルヘツドの後
流側端部、τII……インク層の内部凝集力、τIP…
…インク層と記録用紙との間の凝集力、τIB……
インク層とベースフイルムとの間の凝集力、θ…
…剥離角度。なお、図中同一符号は同一もしくは
相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ サーマルヘツドによりインクリボンをそのベ
   ースフイルム側からプラテン側を押圧して、イン
   クリボンのベースフイルム上に形成されたインク
   層を記録用紙に密着させ、この状態で上記サーマ
   ルヘツドの発熱素子を発熱させてインクリボンを
   加熱することにより、印字情報に応じた熱パター
   ンを発生させて、そのパターンに相当するインク
   層部分を記録用紙上に転写する熱転写式印字方法
   において、上記熱パターンに対応するインク層の
   溶融状態での内部のインク凝集力が、そのインク
   層と記録用紙との間のインク凝集力および上記イ
   ンク層とベースフイルムとの間のインク凝集力よ
   りもともに小さくなつた条件下において、上記イ
   ンクリボンを記録用紙から剥離することで、イン
   ク層をその中間層から凝集破壊剥離させて、その
   剥離した一方のインク層を記録用紙上に熱転写さ
   せるとともに、他方のインク層をベースフイルム
   上に残留させることを特徴とする熱転写式印字方
   法。 ２ 上記凝集破壊剥離される際のインク層の溶融
   粘度は50cps〜２，000，000cpsである特許請求の
   範囲第１項記載の熱転写式印字方法。 ３ 上記インク層は低粘度の溶融状態を比較的に
   長く保持する過冷却特性をもつた組成材料である
   特許請求の範囲第１項または第２項記載の熱転写
   式印字方法。 ４ 上記発熱素子はサーマルヘツドの移送方向後
   流側端面に沿つて、その端部に近接して１列縦隊
   に配設されてなる特許請求の範囲第１項記載の熱
   転写式印字方法。 ５ 上記発熱素子はサーマルヘツドの移送方向後
   流側端面に沿つて、その端部に近接して複数列縦
   隊に配設されてなる特許請求の範囲第１項記載の
   熱転写式印字方法。 ６ 上記インクリボンと記録用紙の剥離角度は30
   度以上に設定している特許請求の範囲第１項記載
   の熱転写式印字方法。 ７ 少なくともその外表面が低熱伝導率の硬質体
   から構成されたプラテンに、記録用紙とインクリ
   ボンをサーマルヘツドにより加圧しながら印字す
   る特許請求の範囲第１項記載の熱転写式印字方
   法。 ８ インク層の溶融温度より低い温度で記録用紙
   を加熱しながら印字する特許請求の範囲第１項な
   いし第３項のいずれかに記載の熱転写式印字方
   法。