JPS6013647Y2 - 熱転写印字装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、プリンタとくに発券機に使用する熱転写形
プリンタの高速化および印字品質の向上に関するもので
ある。

この考案は、とくに長期間保存が可能であり、改さん性
が低く、耐環境性が通常の紙印刷物と同等以上であり、
かつ自動改札機のゲートをひんばんに通ってもなおかつ
文字のかすれが少ないような券を印字する発券機に適用
することを目的としている。

したがって、以下の説明は乗車券発券機、とくに定期券
発券機の印字記録部を従来の実施例にとり上げて説明す
るが、この考案の適用はこれに限定されるものではない
。

第１図は、従来のトナー転写形静電印字装置の平面図で
、図において、１は記録紙であり、ローラ２により記録
ヘッド３に密接されており、静電記録ヘッド３は駆動回
路４からポリエステル樹脂材の券５の表面に印字すべき
文字信号を受け、その記録針により記録紙１の上に電荷
による潜像を形成する。

６現像器でこの中に収容されているトナーは記録紙１上
に形成された電荷により吸いつけれて像を形成する。

７は転写ローラで、記録紙１面に形成されたトナー像を
券５面に熱と圧力により転写する。

こののち、記録紙１は巻き取られ、定着器８は熱を発生
し券５面に転写された文字像を強固に付着させる。

第２図は、第１図に示した装置の印字工程を示す工程図
であり、２３は印字信号、２４は帯電工程、２６は現像
工程、２７は転写工程、２８は定着工程である。

この種の自動発券機では申込書を挿入し、発券ボタンを
押して券が発行されるまでに、大体５〜ｗ秒を要してい
た。

しかし、例示した従来装置は以下のような欠点をもって
いた。

（イ）構造が複雑、部品点数が多く、装置価格が高く、
点検保修が繁雑で手間がかかった。

（ロ）補給剤であるトナー、消耗品である特殊記録紙等
が何れも高価であった。

（ハ）環境変化、ちり等の散在により、印字品質を維持
するのが困難であった。

上記のトナー転写形印字装置は高速高解像度であるが、
これに代るものとしてインクリボンを使用するインパク
ト形印字装置は機械的打刻によるので印字速度も遅く、
文字解像度、品質ともに低く十分ではない。

以上に記した経過から、熱記録ヘッド〔特公昭４０−６
０４０ ”感光式印刷ユニットヨ〕により５０〜１００
℃付近に融点をもつインク層をインク支持膜に塗布した
いわゆるインクシートを押圧し３００℃前後で数ｒｒ′
Ｌｓ間加熱して普通紙やプラスチック券紙の面上に印字
を形成する技術〔特開昭５１−１５４４６１熱記録方法
ヨ、特開昭５３−３２４２ ”記録方法ヨ、′ファクシ
ミリにおける転写形熱記録の検討ヨテレビジョン学会技
術報告ＩＴ−３４（昭５３）〕が検討されている。

第３図は、従来の熱記録ヘッドによる熱転写工程を示す
工程図である。

熱記録ヘッドにはファクシミリに使用される一線上に６
ドツト／ｒＩｒＩｎに発熱体を配ダ１ルたものを用いる
。

普通紙を用いた券５の上に、５０°Ｃの融点をもつイン
ク層１０１を塗布した１０μ川、厚のコンデンサ紙をの
せたインクシートを重ね、上記熱記録ヘッドを当接させ
て１．０ｋｇ以上の押圧をかけ、印字電力１．４Ｗ、パ
ルス巾３ｍｓの印字信号２３を印加する加熱工程９によ
り熱記録ヘッドを発熱させ、転写工程２３によりこの熱
によりインク層が溶解して券５上に粘着する。

しかし、上述の従来装置による印字転写は、以下のよう
な欠点をもっていた。

（イ）高速転写が困難である。

即ち、６Ｈｚ程度の印字走査では、１ライン分の信号を
印字することは可能であるが、これでは定期乗車券の印
字面にある約４００本以上のラインを印字するには１分
以上かかり前記従来例と比較して実用上利点が少ない。

（ロ） 印字走査を数１０Ｈｚ以上にすると、印字の
分解能や印字品質が急激に低下し、かつ加熱後数秒程度
の短時間のうちにインクシート３１と券５とを分離する
と印字面が破壊される。

即ち、自然冷却のため数十秒以上放置する必要があった
。

インク剤の融点が低ければこの障害がいちぢるしい。

（ハ）耐衝げき、耐摩耗性に劣る。

即ち、未定着のまま、かつ低融点のインク剤は、印字面
が約１ｍ／Ｓｅｃ以上の自動改札機を通るとき、その搬
送系部品や磁気読取ヘッドにより強い衝げきを受け、摩
擦をうけるので表面温度も上昇し、種々の添加物をイン
ク剤に加えたり、潤活剤を表面に塗布しても数回から数
ｍ回の改札機通過により印字が崩れてくる。

以上述べた従来の方法によると熱転写印字により高速化
にさいして生する一般的な印字品質の低下を第４図に模
式的に示す。

同図イ、ハ、ホ、トはそれぞれ走査周波数６Ｈｚで印字
し自然冷却ののち券からインクシートを剥離した印字状
態を示す図、同図口、二、へ、チはそれぞれ走査周波数
１００Ｈ２で印字し自然冷却ののち券からインクシート
を剥離した印字状態を示す図で図中１０１は転写された
インク層である。

同図用ま、自然放熱による冷却が完全におこなわれたの
ち被転写体からインクシート剥離した印字であり、熱記
録ヘッドの熱蓄積により不要な近隣部分が転写されてい
る。

同図二は、印字後インクシートと被転写体との冷却が不
十分なときに強制的に両者を剥離した結果、被転写体表
面層が部分的に剥ぎとられた状態の印字である。

同図へは、同図二と同様であるが、インク支持層とイン
ク層の間に塗布した離形剤が作用して細かい字画で囲ま
れた部分のインク層が不要に転写された印字である。

同図チは、−定の引上げ角でパルスモータ駆動により強
制的剥離をおこなった場合であり、印字後インクシート
と被転写体の冷却が不十分のときに、突発的に転写がな
されない印字部分が生じた印字である。

この考案は、上記のような従来のものの欠点を除去する
ためになされたものであり、例えば、発熱体配列密度が
少なくとも６ドツト／ｒｒＩ！ｎの熱記録ヘッドの発熱
体温度を５ｍＳ以内の短時間に３００℃以上に上昇させ
るものに適用して好適であり、熱転写印字装置を転写体
および被転写体を加熱印字した後に冷却し、冷却後に転
写体を被転写体から一定の剥離角で剥離することにより
、高速高解像度の良好な印字品質を実現できる高速熱転
写印字装置を提供することを目的としている。

以下、この考案の一実施例を図について説明する。

第５図は考案の印字工程図で、図において、９は加熱工
程、３２は転写工程、５１は冷却工程、５２は剥離工程
である。

第６図はこの考案の一実施例の構成を示す全体図で、図
において、６１は熱記録ヘッド、６２は冷却手段として
の放熱板、６３は押え板、６４は案内板、６５は駆動モ
ータ、６６は巻取機で剥離手段は案内板６４、駆動モー
タ６５、巻取機６６により構成される。

第７図および第８図は、放熱板６２および案内板６４の
構成例を示す部分側面図。

第９図は熱転写印字により、インク層１０１が券５面に
転移されるようすを示す部分側面図、第１０図は温度と
インク層１０１の接着力を示す特性図で、この発明の詳
細な説明するためのもので、曲線Ａは加熱過程における
被転写体に対するインク層の化学的接着力、曲線Ｂは加
熱および冷却過程におけるインク支持膜に対するインク
層の化学的接着力、曲線Ｃは冷却過程における被転写体
に対するインク層の化学的接着力である。

次にこの実施例の作用、動作について詳しく説明する。

３１はインクシートで、ポリエステルで形成された券５
に接する面にフェノール樹脂、スーパーベラカサイト１
００１ （大日本インキ製）、分散染料、ダイアニク
スブラックペースト（三菱化成製）、カーボンブラック
等の分散液からなる融点８０°Ｃのインク層１０１とし
て１９μ汎厚のセロハンからなるインク支持膜１０２に
５μ汎厚に塗布しタモのである。

インクシート３１は搬送系のローラ２によりスタックか
ら送られてきた券５の被転写面と重ね合せられ熱記録ヘ
ッド６１の印字面に２ｋｇ／ＣＩｔの圧力で押付けられ
る。

ローラ２により券５が正規の印字位置にまで移動すると
、駆動回路４は１０ｒｒＬｓの走査周期で印字パタンに
したがって６ドツト／７７＋７７１の密度で配列された
熱記録ヘッド６１の印字発熱体へ、パルス巾３ｍｓの一
走査線分の印字信号を同時に送出して選択的に印字発熱
体を加熱し、券５の走行方向と直角に走査線約４００本
の印字走査をおこなう。

図には示されていないが、熱記録ヘッド６１は特に放熱
効率が良好な構造となっており、このインク層１０１の
融点より十分低い温度に保たれているので、第４図口に
示すように、印字をする必要のないインク層１０１の部
分までが融けるということはない。

放熱板６２は、押え板６３の存在によりその効果を十分
上げ得るもので、熱記録ヘッド６１により加熱されたイ
ンクシート３１をその接触している表面から放熱冷却す
るものであり、この実施例では高さ１ｏｒｒｒＩＩｔの
アルミ板の長さ３蝕が必要で、こ（７）例（７）放熱板
の熱伝導率にはＱ、４３ｃａｌ ＠ （１ｍ−１・５−
１（’Ｃ） −”であった。

押え板６３は、券５が０．３ｒｒｖｎ厚のポリエステル
樹脂なので熱放散には殆んど役立たず放熱板６２とイン
クシート３１をの接触を助けている。

案内板６４は加熱により融着した券５からインクシート
３１を一定の引剥し角度α／角で剥離するためのもので
あり、券５の進行方向に対して鋭角であることがせん断
力を減少させるのに効果が大きく、この例では３０度〜
６０度の範囲内が適当であった。

次に、熱記録ヘッド６１により選択的加熱をおこなう前
後、インク層がインク支持膜と被転写体である券５に対
してもつ接着力（化学的接着力）の変化について第１０
図に模式的に示す。

まず、熱記録ヘッド６１による加熱が行なわれる前は、
インク層１０１はインク支持膜１０２に接着しており、
券５を密接させても券５に対しては何ら接着力を示さな
い。

次に、インク層１０１と券５を密接したまま、熱記録ヘ
ッド６１により選択的加熱をおこなうと、インク層１０
１はインク支持膜１０２をとおして加熱され、その温度
は常温から融点以上の高温度となる。

十分高い温度では、インク層１０１が示す接着力は、そ
の物質固有の粘性係数できまるものであり、この場合一
定温度以上で組成変化の起らない範囲では、温度の上昇
とともにその接着力は下る。

熱記録ヘッド６１により密接したまま加熱されたインク
シート３１と券５は、インク層１０１の接着力（ｐｈ）
により合体され、そのまま冷却されるとその温度はイン
ク層１０１の融点より低くなり、インク層１０１は、イ
ンク支持膜１０２に対しては接着力Ｐ１を、被転写体５
に対しては接着力Ｐ２を示すようになる。

ここで、温度が十分下りきっていない温度（Ｔｃ）のと
き、特に、券５が結合力の弱い積層構造であったり、表
面に地紋印刷層があることにより、この表面層接着力（
Ｐｃ）がその温度における接着力Ｐ□、Ｐ２よりも小さ
ければ、第４図二に示されているように表面層は剥ぎと
られる。

これを防ぐのに最も有効な手段は、十分低温においてイ
ンクシート３１を券５から、券の層構造を破壊しないよ
うな引上げ角と速度で剥離をおこなうことであることは
明らかである。

なお、第４図へに示した印字状態はインク支持膜１０２
とインク層１０１の接着力が不足したときに生づるもの
であって、両者の材料の選択又は離形剤の使用条件を適
当に選択すれば解決することは云うまでもない。

券５の面に転写された印字表面は、インク支持膜１０２
と接着していた状態そのままであり、硬化していない。

したがって、自動改札機を通過すると、その搬送系や磁
気読取ヘッド等に高速でげき突するため、インク剤に種
々の添加物を加えても数１０回で崩れ始める。

券５への接着力を増すために、プラスチック券面を梨地
にしたり、普通紙券面の面状態に工夫が加えられている
が、これでは不十分であり加熱インク転写形の発券装置
においても、静電トナー転写形発券装置と同様、転写後
表面を熱線照射により硬化させるか、インク剤に硬度の
大きい物質を添加することが必要である。

特に、インク剤にカーボンブラックを混入することは印
字品質を改善できるだけでなく、耐摩耗性の向上に大き
い効果を有し、さらにフラッシュ定着などにより短時間
のうちに大きな熱量を与えることは装置の高速化、耐摩
耗性の両実用面から好ましい。

なお、第１０において特性曲線Ａと特性曲線Ｂとはイン
ク剤の組成によりインク剤の融点と加熱点の間で交差し
ない場合もありうる。

特性曲線Ｂは成分の再結合により昇温時と冷却時に異な
るヒステリシスを描く場合もありうる。

なお、上記実施例では高速印字をおこなう熱記録ヘッド
６１の放熱性向上につき具体的に述べていないが、発熱
体が配列される基板の熱伝導を良好にしたものを用いる
とか、この基板又はこれと熱的に接続されている放熱板
６２をインクシート３１が券５に重ね合わされた状態に
おいてインクシート３１の背面から接触させることによ
り予熱効果を上げるとか、加熱印字後のインクシート３
１を冷却する手段と熱記録ヘッドの放熱手段を兼ねると
か種々の工夫が考えられる。

加熱印字のうちインクシート３１と券５の冷却は、指数
べき乗的であるので、加熱温度と環境温度の差が小さい
と、冷却速度がきわめて小さくなる。

このため、インク剤やプラスチック、紙のように金属よ
り熱伝導の悪い物質を、数秒の間に１００℃近く冷却す
るには、自然冷却の他、補助的な冷却手段が有効であり
、単なる放熱板でなく、冷媒冷却をおこなうとさらにそ
の効率を上げることができる。

また、ある場合は、実用的見地から、熱記録ヘッド６１
の放熱部とインクシート３１と券５の放熱板６２とを兼
ねれば空間的に有利である。

インクシート３１と券５を冷却したのち両者の剥離につ
いては、第６図に示す実施例のようにその一部が放熱板
６２をかね、インクシート３１を挾み込む形状になって
いるもののほか、第７図および第９図に示すように、熱
記録ヘッド６１およびインクシート３１と券５の放熱板
６２をかねるものとしてもよく、第８図の例の場合案内
板６４の径は５ｗＩＬ程度とするのが適当であった。

また、加熱印字のさい、加熱手段として、本質的に熱蓄
積を生じる抵抗発熱体形の熱記録ヘッドを使用しないで
、このようなおそれのないレーザ線のようなものであっ
てもさしつかえない。

以上のように、この考案によれば熱転写印字装置を転写
体および被転写体を加熱印字した後に冷却し、冷却後に
転写体を被転写体から一定の剥離角で剥離するようにし
たので、熱転写印字装置の高速化と、印字品質の改善が
図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のトナー転写形静電印字装置の平面図、第
２図は第１図の装置の印字工程を示す図、第３図は従来
の熱転写印字装置の印字工程を示す図、第４図は従来の
熱転写印字装置による印字例を示す図、第５図はこの考
案による熱転写印字装置の印字工程を示す図、第６図は
この考案の一実施例を示す平面図、第７図および第８図
はそれぞれこの実施例における放熱板と剥離板の他の構
成例を示す部分拡大図、第９図はインク転写の模式図、
第１０図は温度とインク層の接着力の関係を示す特性図
である。 図において、２はローラ、４は駆動回路、５は券、８は
定着器、９は加熱工程、３１はインクシート、３２は転
写工程、５１は冷却工程、５２は剥離工程、６１は熱記
録ヘッド、６２は放熱板、６３は押え板、６４は案内板
、６５は駆動モータ、６６は巻取機である。 なお図中同一符号はそれぞれ同一または相当部分を示す
。

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. （１）支持膜の一面の熱融解性のインク層が担持されて
   いるインクシートを、印字しようとする券面に上記イン
   ク層が当接する向に重ね合せ、上記支持膜の側から熱記
   録ヘッドを押圧し、通電駆動して上記インク層の印字し
   ようとする部分を融解させて上記券面に融着させ、しか
   るのち両者を引き剥すように構成されたものにおいて、
   上記融着印字後のインクシートを急速に冷却する冷却装
   置と、冷却後に所定角度で両者を引き剥く剥離装置とを
   備えたことを特徴とする熱転写印字装置。
2. （２）冷却装置が加熱板である実用新案登録請求の範囲
   第１項に記載の熱転写印字装置。
3. （３） 冷却装置が冷媒を用いたものである実用新案
   登録請求の範囲第１項に記載の熱転写印字装置。
4. （４）剥離装置が券面に対しインクシートを所定角度で
   引剥す案内板と上記インクシートを巻き取る巻取装置と
   で構成されている実用新案登録請求の範囲第１項に記載
   の熱転写印字装置。