JPS6311364A - 熱転写式印字方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、サーマルヘッ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）はサーマルヘッドである。

（４）は上記サーマルヘッド（３）を矢印ａ、ｂ方向へ
搬送するためのキャリッジ、（５）　　、　（８）は上
記キャリッジ（４）の移動に連動する１対のリールであ
り、上記インクリボン（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）によって案内されている。このインクリボン
（７）は第９図で示すように、ｉ熱性の帯状ベースフィ
ルム（８）と、このフィルム（８）−１−に形成された
インク層（９）とからなる。

（ｌＯ）はキャリッジ（４）の搬送機構であり、キャリ
ッジ（４）が取り伺けられたベル）　（１１）、このベ
ルト（１１）が架設された１対のリール（１２）、（１
３）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）、
キャリッジ（４）およびサーマルヘッド（３）等を制御
するように構成されている。（特開昭５６−１２３８７
７号参照） つぎに、」−記構酸の動作について説明する。

サーマルヘッド（３）により、インクリボン（７）をベ
ースフィルム（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ッド（３）の発熱素子
（３ａ）が発熱する。この発熱によって溶融したインク
層（８）における一部分（８ａ）が記録用紙（２）側に
付着する。このイ・１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、キャリッジ（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
（８）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。

サーマルヘッド（３）による１行分の転写動作が終了す
ると、モータ（１４）によりキャリッジ（４）を矢印す
方向へ移送して復帰させる。転写動作にともなって、イ
ンクリボン（７）のインク層（９）が消耗される。

−に記のように、サーマルヘッド（３）により、インク
リボン（７）をベースフィルム（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ｙ１１で、サーマルヘッド（３）の発熱素
子（３ａ）を発熱させて記録動作が達成される。

この記録動作にあたり、サーマルヘッド（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
るジュール熱が、１耐熱性の帯状ベースフィルム（８）
を介してインク層（９）に伝達され、これによって溶融
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（８）の一部分（
９ａ）がベースフィルム（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（８ｃ）が無駄に廃棄される欠点がある。

いま、上記インク層（８ａ）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
図であって、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）とベースフィルム（８）間の凝集力
、 τＩＰは、インク層（８）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（Ｊ　Ｉ　Ｓ）による平
滑度１００秒以上の高い平滑度をもった紙、つまり表面
が鏡面に近い高平滑度紙の場合、インク層（８ａ）がサ
ーマルヘッド（３）の発熱素子（３ａ）によって溶融し
たのち固化したとき、そのインク層（９ａ）はその全域
にわたって緊密に記録用紙（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τＩＩ＞τＩＢ、の関係が成立す
る。これによって、上記インク層（９ａ）はベースフィ
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＞でＩＢ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
って緊密に固着されるけれども、ベースフィルム（８）
に対しては、そのような強固な結合関係がないから、τ
ＩＰ＞τＩＢとなる。

このようにして、ベースフィルム（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
かある。

また、上記インク層（８ａ）はベースフィルム（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、ベースフィルム（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）を引き幽すタイミングが、第１１図に示
すように、サーマルヘッド（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、■印字ドツト当り２〜１
２　　ｍ　ｓｅｃという高速印字が困難であった。

他方、記録用紙（２）がＪＩＳによる平滑度数秒程度の
低い上滑１■をもった紙、つまり記録用紙（２）の表面
（２ａ）が第１Ｏｂ図に示すような粗面である場合、サ
ーマルヘッド（３）により、インクリボン（７）をベー
スフィルム（８）側から押圧して記録用紙（２）にイン
ク層（８）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（８ａ）がサーマルヘッド（３）の発熱素子
（３ａ）によっ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（２ａ　１）にのみ局部的に密着する。

その結果、上記インク層（８ａ）の剥離時には、山部（
２ａｌ）において。

τＩｐ＞τＩＢおよびτＩＩ＞τＩＢ、の関係が成立し
て、インク層（８ａ）はベースフィルム（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＜τＩ
ＢおよびτＩＩ＞τＩＢ、となって、上記のτＩＰ＞τ
ＩＢ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（！ｌ］ａＢ）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った。

なお、ベースフィルム（８）から剥離されたインク層（
９ａ）の表面は、ベースフィルム（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
った表面となり、転写された記録用紙（２）上の文字の
読み取り時における自限の疲労が著しい欠点がある。

しかも、インク層（９ａ）がベースフィルム（８）から
剥離されたのら、ベースフィルム（８）に残留したイン
ク層（９）の部分（８ｃ）は、記録用紙（２）に転写さ
れた部分（９ａ）の文字パターンが陽画であるのに対し
て、ベースフィルム（８）　　ｌｘ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っているか
ら、このベースフィルム（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った。

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
）を剥離させた場合でも、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−１−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Ｌ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
するインク層の内部凝集力が、そのインク層と記録用紙
との間の凝集力より小さく、かつ、上記インク層とベー
スフィルムとの間の凝集力よりも同時に小さくなったと
き、上記インクリボンを記録用紙から剥離することを特
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ィ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って記録用紙
上に転写することにより、剥離後のインク層であっても
、その対向する全望域にわたってベースフィルム上に残
留させることができる。

したがって、ベースフィ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って説明する。

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、たとえば第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
ベースフィルム（８）と、このベースフィルム（８）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（８）の厚さは、たとえば３〜２０ｐ
ｍ、ベースフィルム（８）の厚さは、たとえば２〜１０
　ＪＬＩｌｌである。

サーマルヘッド（３）により、インクリボン（７）を第
２図で示すベースフィルム（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、サーマルヘッド（３）ノ発熱素子（２２
）を発熱させる。

いま、この発熱素子（２２）を第５ａ図の時点ｔ。

〜ｔｌにおいて発熱させると、印字情報に応じた熱パタ
ーンに相当するジュール熱が、耐熱性の帯状ベースフィ
ルム（８）を介してインク層（９）に伝達され、これに
よってインク層（９）の一部分（９ａ）がその溶融温度
、たとえば５０″Ｃ以上に加熱されて溶融する。

記録用紙（２）がＪＩＳｖ滑度１００秒以上の高平滑一
度紙の場合、溶融状態にあるインク層（９ａ）は、第３
ａ図で示すように、記録用紙（２）とベースフィルム（
８）との両者にまたがって付着させることができる。こ
のとき、記録用紙（２）、ベースフィルム（８）および
インク層（８）の相互間に作用するインク凝集力でＩＩ
、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ｔ　
ｏ　−ｔ　２において、インク層（８）とベースフィル
ム（８）間の凝集力τＩＢ、並びにインク層（９）と記
録用紙（２）との間の凝集力でＩＰよりも共に大きく、
かつ、τＩＢ＞でＩＰである。

そのため、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（８ａ）はベースフィルム（
８）　ｌ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Ｌ２〜ｔ３で示すように、イン
ク層（９）とベースフィルム（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）はベースフィルム（８）Ｊ
−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１時点Ｌ３〜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でＩ
Ｐよりも小さく、かつ、上記インク層とベースフィルム
との間の凝集力τＩＢよりも同時に小さくなったとき、
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、１−記イ
ンクＦ（９ａ）はｉａｂ図で示すように、ベースフィル
ム（８）上にインク層（８ａｌ）となって残留するとと
もに、記録用紙（２）」−にはインク層（９ａ２）とな
って熱転写される。

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（８ａ）は、その中間
層から剥離される凝集破壊剥離でもって、ベースフィル
ム（８）へのインク層（９ａｌ）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
ースフィルム（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４ｂ図
で示すように、ＪＩＳ平滑度数秒程度の低ｆ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
って、ベースフィルム（８）へのインク層（９ａｌ）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、＄５ａ図および第６
ａ図で示すように、発熱素子（２２）が時点ｔ　ｏ　−
ｔ　Ｉで発熱された際における記録用紙（２）、ベース
フィルム（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って
記録用紙（２）　、ｈ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（８ａ）はその対向する全領域にわたって記録用紙（
２）とベースフィルム（８）との両者に残留し、ベース
フィルム（８）に残留したインク層（９ａｌ）は複数回
の印字に活用できるとともに、記録用紙（２）　　Ｉ−
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−１−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、サーマルヘッド（３）の発熱後にその
溶融粘度が、たとえば５０ｃｐｓ〜２．０００．０００
ｃｐｓ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っ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粘度は、２，０ＯＯｃｐｓ
〜５０゜０００ｃｐｓであった。

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０．０２〜０．１０　Ｋｃ
ａｌ／ｎｆ・ｈｒ・°Ｃの低熱伝導率を有することが推
奨される。これによって、サーマルヘッド頁３）からの
ジュール熱が、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１−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、サーマルヘッド（３）の長寿命化を達成する
ことができる。

さらに、サーマルヘッド（３）は、第７＆図で示すよう
に、発熱素ｒ−（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＃Ｌｌが２．８■
　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２．８１１１ｍ以下
に構成することがＭ１奨される。

このように、発熱素子はサーマルヘッド（３）の移送方
向後流側端面に沿って、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０が３０度以上、望ましくは３
０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、サーマルヘッド（３）により、インクリボン（７
）をベースフィルム（８）側から押圧する押圧力を２　
ｋｇ／ｃｎｆ以上に設定することが推奨される。

これによって、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（８）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（８）、ベースフィルム
（８）および記録用紙（２）の組成材料によって多少の
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、インク層を凝集破壊
剥離でもって記録用紙上に転写することにより、ベース
フィルム上に残留したインク層にもとづく複数回の印字
と、記録用紙上に転写されるインク層の印字品質の向上
とを図り、しかも、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４
ａ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６ｂ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、ベースフィルム
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）
・・・サーマルヘッド、（７）・・・インクリボン、（
８）・・・ベースフィルム、（９）　・・・インク層、
（９ａｌ）　　、　（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）・・・サーマルヘッドの後流側端部、
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
とベースフィルムとの間の凝集力、Ｏ・・・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）プラテンと、サーマルヘッドとで、記録用紙とイ
   ンクリボンを挾持し、このインクリボンのベースフィル
   ム上に形成されたインク層を上記サーマルヘッドの発熱
   素子で加熱して、記録用紙上に転写する熱転写式印字方
   法において、上記インク層の内部凝集力が、そのインク
   層と記録用紙との間の凝集力より小さく、かつ、上記イ
   ンク層とベースフィルムとの間の凝集力よりも同時に小
   さくなつたとき、上記インクリボンを記録用紙から剥離
   し、中間層から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とともに、他方のインク層をベ
   ースフィ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）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有す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）発熱素子はサーマルヘッ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）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）インクリボンと記録用紙の剥離角度は３０度以上
   であ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
   マルヘッドで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。