JPH07205460A - 熱転写装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】低濃度の階調領域で高品質の画像印字を行う。 【構成】インクリボン１１は発熱体の面積よりも充分に
小さい微細な凹凸を有するフィルム１１ｂと、その凹凸
を有するフィルム１１ｂの面に塗布されたインク１１ａ
とから成る。低階調のとき少ない熱量が発熱体３中央部
に集中し凹部フィルム層１１ｂ−３上のインク１１ａ′
にのみ熱が伝達されインク１１ａ′が完全剥離し、用紙
Ｐ面の各画素内に最高濃度値のインク１１ａ′による極
微・多数のインク点が階調濃度に忠実に対応する広がり
をもって転写される。中高階調では発熱体３の発熱量が
多く熱の広がりに対応する凹凸部全てのフィルム層１１
ｂ−３、１１ｂ−４に熱エネルギーが伝達され、インク
１１ａ′及びインク１１ａ″が共に完全剥離して転写さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、フィルムのインク塗布
面に発熱素子の形状よりも充分に小さい凹凸を設けた熱
転写装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、サーマルプリンタに装着され
る熱転写装置の印字ヘッド先端には、主走査方向（印字
用紙の横方向）の最大画素数に対応する発熱体が配設さ
れており、これらの発熱体を画素毎に対応して選択的に
発熱させることによりインクリボンのインクを用紙に転
写して画像の印字を行っている。このとき印字ドットの
階調を表現する場合、昇華型インクリボンを使った濃度
階調法と、オフセット印刷などにおける網点のように１
ドットの大きさを変化させて階調を得る面積階調法（１
ドット階調法）がある。

【０００３】このような印字に用いられるインクリボン
は、用紙の幅とほぼ同じ幅で、長尺の帯状をしており、
図６(a) に断面図で示すように、ベースフィルム１ｂと
このベースフィルム１ｂ上に一様に塗布されたインク１
ａとから成っている。図(b)は、このインクリボン１か
ら上記のようにインク転写により印字を行う場合の状態
を断面図で模式的に示したものである。同図に示すよう
に、印字ヘッドのヘッド基板２の先端部には、ヘッド基
板２上に配線された不図示の電極に接続する発熱体３が
配設されている。この発熱体３と不図示のプラテン間に
挟まれて用紙Ｐとインクリボン１が互いに当接した状態
で発熱体３上を通過する。発熱体３の発熱分布は同心円
状に放射状になって広がる性質を持っており、その放射
状に広がる熱エネルギー量が、電極から印加される印加
エネルギーの大小に応じて変化する。インクリボン１の
インク１ａは、発熱体３上を通過するとき、発熱体３か
らベースフィルム１ｂを介して伝達される熱量に応じて
溶融する量（面積）が変化して用紙Ｐ面に転写される。
階調制御は上記発熱体３への印加エネルギーをコントロ
ールすることにより行う。同図の用紙Ｐとインクリボン
１は、印字後には分離され、用紙Ｐは同図の矢印Ａで示
す上方向に搬送され、インクリボン１は同図の矢印Ｂで
示す下方向に排出される。

【０００４】面積階調法の場合、各画素一個毎に切り放
して着目すると、図７に示すように、低濃度から高濃度
と変化するに応じて画素４の印字ドット（転写インクの
面積）の大きさは同心円状に大きくなる。同図に示す印
字ドット５ａは低階調濃度の場合の例、印字ドット５ｂ
は中間階調濃度の場合の例、そして印字ドット５ｃは最
大階調濃度の場合を表している。つまり画素４の大きさ
は、最大階調濃度を表す印字ドット５ｃの大きさであ
る。このように、面積階調では、階調濃度は印字ドット
のサイズ変化によっており、インク（印字ドット）その
ものの濃度は本来インクリボンに塗布されたインク層の
厚さに対応して常に最高値である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このように
インクをフィルムの塗布面から完全剥離させ、１印字ド
ットの面積を制御してドット階調を行う場合、使用する
インクリボンのインク層の厚さと階調性、及び濃度には
密接な関係がある。すなわち、インク層の厚さを薄くす
ると、熱エネルギーが、その熱エネルギーの広がりに対
応する面のインク全体に行き渡るので階調性を得やすい
が、インク層が薄いため高階調時の濃度を出すことがで
きない。一方、インク層の厚さを厚くすると、インク層
が厚い分、高階調時の濃度は充分得られるが、インク層
が厚いため低中階調時の小さな熱エネルギーが、熱エネ
ルギーの広がりに対応する面のインク全体に充分行き渡
ることができないためインクが完全剥離をせず、したが
って階調性、特に低階調が得られない。

【０００６】図５に実線Ｃで示すグラフは、上記のよう
な通常の構成のインクリボン１を用いた熱転写装置で印
字を行った場合に、発熱体３に供給される印加エネルギ
ーとこれに応じて転写（剥離）されるインク１ａの濃度
（ドット階調）との関係を示す濃度特性曲線である。こ
れは上述した発熱体３の熱放射特性とインク１ａの化学
的特性とに基づいている。同図の実線Ｃの濃度特性曲線
で示すように、階調濃度発生（インク剥離開始）を起こ
す転写閾値近傍の最低印加エネルギーＪ(th)は比較的大
きく、このため中間階調濃度までの印加エネルギーＪ
(m) までの印加エネルギー変化幅が比較的小さい。ま
た、そればかりでなく、印加エネルギーに対する濃度変
化は、階調濃度発生初期では印加エネルギーの増加に対
して比較的緩やかに増大し、その後急峻に立ち上がる線
形を描いて増大する。

【０００７】このように、低中階調の変化に対応させる
べき印加エネルギーの変化幅が小さいため、低中階調の
ドット階調を得るために制御すべき印加エネルギーが極
めて微小となり実際上制御が困難である。また、階調濃
度の発生初期とその後の期間で印加エネルギーの変化に
対応する濃度の変化の状態が一様でないため、低中階調
の階調濃度が不安定であり、これらの補正制御も極めて
困難である。したがって、個々の画素毎に画素内全域に
わたって不均一なドット印字が発生する。このため、通
常、人間の目による濃度変化の感じ方は、高濃度におけ
る変化よりも低濃度の変化の方が感じやすいから、美し
い画像を表現するには低濃度の方を滑らかに表現（低濃
度領域での濃度変化を細かく表現）すべきであるにも係
わらず、上述した低濃度の階調領域でのドット印字の不
均一性によって高印字品質の画像が得られないという問
題があった。

【０００８】特に多色刷り印字の場合、通常、多色刷り
印字は減法混色のＹ（イエロー：黄色）、Ｍ（マゼン
タ：赤色染料）、及びＣ（シアン：緑味のある青色）の
三原色を種々の割合で混合して様々な色合いを表現する
（実際には更に黒を加えて４色で表現する）。したがっ
て、上記のように低中間階調のドット印字が不均一であ
ると原画像に忠実な多色刷り印字を行うことができない
という問題があった。

【０００９】本発明の課題は、上記従来の実情に鑑み、
低濃度の階調領域で高品質の画像印字を行う熱転写装置
を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】以下に、本発明に係わる
熱転写装置の構成を述べる。本発明は、発熱素子を有す
る発熱ヘッドと、フィルム上にインクが塗布されたイン
クリボンと、プラテンとを順に配置し、発熱素子に通電
することによりインクリボンとプラテンの間に挿入され
る用紙にインクを転写する熱転写装置に適用される。

【００１１】本発明の熱転写装置は、上記フィルムのイ
ンク塗布面に上記発熱素子の形状よりも充分に小さい凹
凸を設けて構成する。上記凹凸は、例えば請求項２記載
のように、凹部は曲面をなし凸部は平面をなすように形
成する。また、例えば請求項３記載のように、凹部は縁
が切り立った矩形の穴状をなし凸部は平面をなすように
形成する。また、例えば請求項４記載のように、凹部、
凸部共に曲面をなすように形成する。

【００１２】さらに、上記凹凸の配列は、例えば請求項
５記載のように、縦横格子状に配列して構成する。ま
た、例えば請求項６記載のように、斜め千鳥格子状に配
列して構成する。

【００１３】そして、上記凹凸の形状は、例えば請求項
７記載のように、発熱素子の形状の１００分の１乃至３
００分の１であるように構成する。

【００１４】

【作用】この発明は、インク塗布面に発熱素子の形状よ
りも充分に小さい凹凸を設けられたフィルムが、発熱素
子の発熱を、発熱の低い段階から、フィルム層の薄い凹
部に塗布されたインクに伝達し、この部分のインクを完
全剥離させる。

【００１５】これにより、低濃度の階調領域で最高値濃
度のインクの階調に応じた広がりが得られ、したがっ
て、高印字品質の画像印字を行うことができるようにな
る。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら詳述する。図１は、一実施例に係わる熱転写装置
のインクリボンの断面図である。同図は図２(a) に示す
インクリボンの断面図の丸印Ａで示す部分の拡大図であ
る。図２(a) から説明すると、同図に示すように、イン
クリボン１１は、微細な凹凸を有するフィルム１１ｂ
と、その凹凸を有するフィルム１１ｂの面に塗布された
インク１１ａとから成っている。フィルム１１ｂは従来
から使用されている６μ（ミクロン）程度の厚さの合成
樹脂フィルムである。このフィルム１１ｂのインク塗布
面の微細な凹凸は、インクに熱を伝える発熱体の大きさ
よりも充分に小さい。換言すれば図７に示した画素４よ
り充分に小さく、画素４に対し凹部の大きさ（図２(a)
の丸印Ａで示す部分）は、例えば画素４の１／１００〜
１／３００に形成されている。白黒の画像印字の場合で
あれば大きさは１／１００程度でもよく、フルカラー印
字であれば少なくとも１／２００程度、好ましくは１／
３００程度がよい。また、凹凸の配列は、図２(b) に示
すように縦横方向になるよう格子状に配列してもよく或
いは同図(c) に示すように斜め方向になるよう千鳥足状
に配列してもよい。

【００１７】このフィルムは、円周表面上に上記凹凸の
反転した形状のエンボス加工を施したローラを用いて原
反フィルムを圧延することにより得られる。他の製造工
程は不変であるから通常のインクリボンと同程度の価格
で得られる。

【００１８】図１の拡大図に示すように、凹部分１１ｂ
−１は曲面を形成しており、凸部分１１ｂ−２は平面を
形成している。凹部分１１ｂ−１を形成する部分のフィ
ルム１１の最も薄い部分の厚さは例えば３μ〜４μであ
り、凸部分１１ｂ−２を形成する部分のフィルム１１の
厚さは例えば４μ〜６μである。このフィルム１１ｂ面
に塗布されたインク１１ａは、凹部分１１ｂ−１では厚
く最高値濃度を有しており、凸部分１１ｂ−２では厚み
が薄い。また、上記凹部分１１ｂ−１の曲面は、フィル
ム、用紙、プラテン及びインク材それぞれの物性をパラ
メータとする熱伝導方程式によって算出する。

【００１９】図３は、上記のインクリボン１１を備えた
熱転写装置を側面から見た一部断面図である。このイン
クリボン１１は、サーマルプリンタ（以下、本体装置と
いう）に着脱自在に装着される。同図に示すように、熱
転写装置１２は、プラテン１３、サーマルヘッド１４、
インクリボン１１を収納したカセットケース１５などか
ら成っている。上記プラテン１３は本体装置の不図示の
駆動装置により反時計回り方向に回転駆動される。サー
マルヘッド１４は、プラテン１３に対向しプラテン１３
の下方で上下両方向に移動自在に配設されている。用紙
Ｐは、本体装置の不図示の用紙搬送ローラにより、図の
矢印Ｂで示す左上から右下方向へ搬入され、プラテン１
３の下面に当接して後述する印字処理を施された後、右
上方向に搬出される。

【００２０】サーマルヘッド１４は、用紙Ｐの幅とほぼ
同幅の印字ヘッドであり、主走査方向（用紙の幅方向）
の最大印字ドット数と同数の印字素子（図６(b) の発熱
体３と同様である）を備えている。このサーマルヘッド
１４は、非印字時は下方に在って印字時には上方に移動
し、インクリボン１１と用紙Ｐをプラテン１３に押接す
る。

【００２１】カセットケース１５は、リール保持孔１６
を備えたリボン供給側（全部断面で示しているためリー
ル保持孔は図では見えない）と巻取側とから成り、巻取
側のリール１７が図の矢印Ｃで示す時計回り方向に回転
してインクリボン１１を巻き取ることにより、供給側の
リールに巻かれて保持されている未使用のインクリボン
１１を引き出して、この引き出した新たなインクリボン
１１をプラテン１３とサーマルヘッド１４との対向部か
ら成る印字部へ供給する。

【００２２】インクリボン１１は、用紙Ｐの幅とほぼ同
じ幅の長尺の帯状に形成された図１及び図２(a),(b) 又
は(c) に示した構成のインクリボンである。インクリボ
ン１１は、印字時には上述したように巻取側のリール１
７によって供給側リール１８から引き出され、サーマル
ヘッド１４の発熱体により印字データに応じた熱エネル
ギーを伝達され、リボン上のインク１１ａ（図１及び図
２(a) を参照）を用紙Ｐ上に（図では用紙の下面に）転
写されながら、巻取側のリール１７に巻き取られる。

【００２３】図４(a),(b) は、上記のようにして、用紙
Ｐ面に転写されるインク１１ａの転写状態図である。同
図(a),(b) に示す発熱体３は極めて大きく拡大したもの
の一部分を示している。

【００２４】先ず、同図(a) に示すように、低階調のと
きは、発熱体３に通電する時間が短かく、したがって発
熱体３中央部のみに熱が集中し、また発熱量も少ない。
このときは、凹部を形成している薄いフィルム層１１ｂ
−３部分を介して、この薄いフィルム層１１ｂ−３上の
インク１１ａ′にのみ熱が伝達され、インク１１ａ′部
分のみがフィルム１１ｂから完全剥離して用紙Ｐに転写
される。凸部フィルム層１１ｂ−４上のインク１１ａ″
には熱が伝わらず、したがってインク１１ａ″はそのま
まフィルムに１１ｂ上に残留して用紙Ｐには転写されな
い。

【００２５】このように、低階調から中階調までの段階
では、階調に応じた熱の広がりに対応して凹部フィルム
層１１ｂ−３上のインク１１ａ′のみが完全剥離する。
そして、この完全剥離した最高濃度値の極微・多数のイ
ンク点（インク１１ａ′）が、画素内において階調濃度
に忠実に対応する広がりをもって用紙Ｐに転写される。
これによって、低中階調、特に低階調を実現することが
できる。

【００２６】このとき、発熱体３に供給される印加エネ
ルギーとこれに応じて用紙Ｐに転写されるインク１１ａ
の濃度（ドット階調）との関係を示す濃度特性曲線は、
図５の一点鎖線グラフＤで示すようになる。この濃度特
性曲線に示すように、本実施例のインクリボン１１で
は、転写閾値近傍の最低印加エネルギーＪ′(th)が小さ
く、したがって中間階調濃度までの印加エネルギーＪ
(m) までの印加エネルギー変化幅が比較的大きくなる。
このため階調制御のための印加エルギーの配分を階調に
応じてより細かく分割することができ、低階調時におけ
る滑らか階調制御が容易になる。また、さらに、上記濃
度特性曲線は、当初から直線的に変化する。したがっ
て、印加エルギーの面倒な補正手続きが殆ど必要なく、
この点でも階調制御が容易になる。

【００２７】次に、中階調から高階調までの段階では、
発熱体３に通電する時間が長くなり、この時間の長い
分、発熱体３に大きく熱が広がり、また発熱量も多くな
る。したがって、図４(b) に示すように、熱の広がりに
対応する凹凸部の全てのフィルム層１１ｂ−３、１１ｂ
−４に熱エネルギーが伝達されるため、凹部フィルム層
１１ｂ−３上のインク１１ａ′及び凸部フィルム層１１
ｂ−４上のインク１１ａ″が共に完全剥離する。そし
て、このように階調濃度に忠実に対応する広がりをもっ
て完全剥離したインク１１ａ′及び１１ａ″が用紙Ｐに
転写される。特に凹部フィルム層１１ｂ−３上のインク
１１ａ′のインク層は厚いので、充分なインク濃度を得
ることができる。これによって、充分なインク濃度の中
高階調を実現することができる。

【００２８】尚、本実施例では、フィルム層１１ｂの凹
部を曲面に形成しているが、縁が切り立った矩形の穴状
に形成するようにしてもよい。

【００２９】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、フィルムのインク塗布面に凹凸を付けて熱エネル
ギーの小さい段階からインクに熱が充分伝わる部分を１
画素内に多数形成したので、低階調濃度の段階から発熱
体の熱伝播の広がりに応じた最高値濃度のインクの完全
剥離が行われる。このため、中高階調は勿論、低階調の
段階から滑らかな階調制御を実現することができ、した
がって、低濃度の階調領域で高印字品質の画像印字を行
う熱転写装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例の熱転写装置のインクリボンの一部を
拡大した断面図である。

【図２】一実施例の熱転写装置のインクリボンの断面図
である。

【図３】一実施例の熱転写装置を側面から見た一部断面
図である。

【図４】(a) は低階調時に転写されるインクの転写状態
図、(b) は中高階調時に転写されるインクの転写状態図
である。

【図５】印加エネルギーとこれに応じて転写されるイン
ク濃度（ドット階調）との関係を示す従来及び本実施例
の濃度特性曲線である。

【図６】(a) は従来のインクリボンの断面図、(b) はこ
のインクリボンで印字を行う場合の状態を模式的に示す
図である。

【図７】面積階調法を説明する図である。

【符号の説明】 ２ ヘッド基板 ３ 発熱体 ４ 画素 ５ａ、５ｂ、５ｃ 印字ドット Ｐ 用紙 １１ 実施例のインクリボン １１ａ インク １１ａ′ 凹部上のインク １１ａ″ 凸部上のインク １１ｂ フィルム １１ｂ−１ 凹部分 １１ｂ−２ 凸部分 １１ｂ−３ 凹部フィルム層 １１ｂ−４ 凸部フィルム層 １２ 熱転写装置 １３ プラテン １４ サーマルヘッド １５ カセットケース １６ リール保持孔 １７ 巻取側リール １８ 供給側リール Ｊ′(th) 最低印加エネルギー Ｊ(m) 中間階調濃度印加エネルギー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ４１Ｍ 5/40 9121−2Ｈ Ｂ４１Ｍ 5/26 Ｅ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発熱素子を有する発熱ヘッドと、フィル
   ム上にインクが塗布されたインクリボンと、プラテンと
   を順に配置し、発熱素子に通電することにより前記イン
   クリボンと前記プラテンの間に挿入される用紙に前記イ
   ンクを転写する熱転写装置において、 前記フィルムのインク塗布面に前記発熱素子の形状より
   も充分に小さい凹凸を設けたことを特徴とする熱転写装
   置。
2. 【請求項２】 前記凹部は曲面をなし前記凸部は平面を
   なすことを特徴とする請求項１記載の熱転写装置。
3. 【請求項３】 前記凹部は縁が切り立った矩形の穴状を
   なし前記凸部は平面をなすことを特徴とする請求項１記
   載の熱転写装置。
4. 【請求項４】 前記凹部、前記凸部共に曲面をなすこと
   を特徴とする請求項１記載の熱転写装置。
5. 【請求項５】 前記凹凸の配列は縦横格子状に配列され
   てなることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の
   熱転写装置。
6. 【請求項６】 前記凹凸の配列は斜め千鳥格子状に配列
   されてなることを特徴とする請求項１、２、３又は４記
   載の熱転写装置。
7. 【請求項７】 前記凹凸の形状は前記発熱素子の形状の
   １００分の１乃至３００分の１であることを特徴とする
   請求項１、２、３、４、５又は６記載の熱転写装置。