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技術 熱転写プリンタ

出願人 クラリー・エンターテェイメント・ビジネス株式会社
発明者 高田尚暢鈴木十士
出願日 1997年7月18日 (22年5ヶ月経過) 出願番号 1997-194373
公開日 1999年2月9日 (20年10ヶ月経過) 公開番号 1999-034367
状態 未査定
技術分野 サーマルプリンタ(構造)
主要キーワード タングステン部材 ニッケル部材 単位長当り 予熱機構 定電圧直流電源 交流電流成分 インピーダンス検出回路 カード部材
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この項目の情報は公開日時点(1999年2月9日)のものです。
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図面 (5)

課題

記録媒体をほぼ一定の温度に加熱して転写部に供給することにより、周囲の温度環境や記録媒体の材質等に関わらず、高品質印刷を安定して実現する。

解決手段

記録媒体の供給経路上でかつ転写部の上流側に、記録媒体を加熱するプリヒートローラ10を設けるとともに、このプリヒートローラ10の発熱温度を所望の温度に制御する温度制御手段を設ける。プリヒートローラ10は、温度に比例して電気抵抗が変化する発熱部材を備え、温度制御手段は、この発熱部材の電気抵抗を検出し、該電気抵抗の変化に基づいて発熱部材の温度を制御する。

概要

背景

熱転写プリンタは、転写部にサーマルヘッドプラテンとを対向して備え、その間にインクリボン記録媒体とを個別に供給する構造を有している。サーマルヘッドは、転写部に供給されてきた記録媒体に対し、インクリボンを押圧して接触させるとともに、インクリボンに塗布された熱溶融性インクを溶かして記録媒体の表面上に転写する。上記のように熱転写プリンタでは、サーマルヘッドによりインクリボンに塗布したインクを溶かしているが、通常、該サーマルヘッドの温度は一定に保持されている。

概要

記録媒体をほぼ一定の温度に加熱して転写部に供給することにより、周囲の温度環境や記録媒体の材質等に関わらず、高品質印刷を安定して実現する。

記録媒体の供給経路上でかつ転写部の上流側に、記録媒体を加熱するプリヒートローラ10を設けるとともに、このプリヒートローラ10の発熱温度を所望の温度に制御する温度制御手段を設ける。プリヒートローラ10は、温度に比例して電気抵抗が変化する発熱部材を備え、温度制御手段は、この発熱部材の電気抵抗を検出し、該電気抵抗の変化に基づいて発熱部材の温度を制御する。

目的

これらプラスチック材料からなるカード部材フィルム部材は、紙媒体に比べ熱伝導率が大きい。したがって、インクリボンとの間で熱の移動が顕著に行なわれるため、インクリボンの温度が大きく変化してしまう。その結果、同部材が低温のときはインクの溶融不足、一方、高温のときはインクの過剰な溶融による問題の発生する可能性が高い。本発明はこのような問題に鑑みてなされたもので、記録媒体をほぼ一定の温度に加熱して転写部に供給することにより、周囲の温度環境や記録媒体の材質等に関わらず、高品質な印刷を安定して実現することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

サーマルヘッドを備えた転写部に記録媒体を供給するとともに、インクリボンに塗布されているインクを前記サーマルヘッドにより溶融して前記記録媒体の表面に熱転写する熱転写プリンタにおいて、前記記録媒体の供給経路上でかつ前記転写部の上流側に、記録媒体を加熱するプリヒート手段を設けるとともに、前記プリヒート手段の発熱温度を所望の温度に制御する温度制御手段を設けたことを特徴とする熱転写プリンタ。

請求項2

請求項1記載の熱転写プリンタにおいて、前記プリヒート手段は、通電により発熱するとともに、温度に比例して電気抵抗が変化する発熱部材を含み、該発熱部材からの熱伝導により前記記録媒体を加熱するものであり、前記温度制御手段は、前記発熱部材の電気抵抗を検出し、該電気抵抗の変化に基づいて前記発熱部材の温度を制御するものであることを特徴とする熱転写プリンタ。

請求項3

請求項2記載の熱転写プリンタにおいて、前記プリヒート手段の発熱部材へ直流電流及び交流電流重畳して出力する電源回路を備えるとともに、前記温度制御手段は、前記プリヒート手段の発熱部材に流れる交流電流成分に基づいて該発熱部材のインピーダンスを検出するとともに、該検出したインピーダンスをあらかじめ設定した目標値と比較するインピーダンス検出回路と、前記インピーダンス検出回路の比較結果に基づき、前記電源回路からの電流出力をON/OFF制御するスイッチ回路とを含むことを特徴とする熱転写プリンタ。

請求項4

請求項2又は3記載の熱転写プリンタにおいて、供給される記録媒体は、プラスチック材料からなるカード部材又はフィルム部材であることを特徴とする熱転写プリンタ。

技術分野

0001

この発明は、サーマルヘッドを備えた転写部に記録媒体を供給するとともに、インクリボンに塗布されているインクをサーマルヘッドにより溶融して記録媒体の表面に熱転写する熱転写プリンタに関する。

背景技術

0002

熱転写プリンタは、転写部にサーマルヘッドとプラテンとを対向して備え、その間にインクリボンと記録媒体とを個別に供給する構造を有している。サーマルヘッドは、転写部に供給されてきた記録媒体に対し、インクリボンを押圧して接触させるとともに、インクリボンに塗布された熱溶融性のインクを溶かして記録媒体の表面上に転写する。上記のように熱転写プリンタでは、サーマルヘッドによりインクリボンに塗布したインクを溶かしているが、通常、該サーマルヘッドの温度は一定に保持されている。

発明が解決しようとする課題

0003

上述した熱転写プリンタは、周囲の温度変化に伴い記録媒体の温度が変化すると、次のような問題を生じるおそれがあった。すなわち、周囲温度の低下に伴い記録媒体が冷却されると、その記録媒体にインクリボンが接触したとき、サーマルヘッドからインクリボンへ伝わる熱が、記録媒体に吸収されてしまう。このため、インクリボンがインクの溶融温度まで上がらず、転写不良を引き起こすおそれがあった。

0004

この問題に対して、従来、記録媒体をあらかじめ予熱するための予熱機構を備えたサーマルプリンタが提案されている(特開平1−150558号公報参照)。この種のサーマルプリンタによれば、記録媒体は転写部に供給される前段階で、あらかじめ予熱機構をもって加熱されるため、上述のごとき周囲温度の低下に伴う転写不良という問題をある程度解消することが可能となる。

0005

しかし、予熱機構により記録媒体の温度を上げ過ぎると、逆に記録媒体の熱がインクリボンに伝わり、サーマルヘッドから伝えられる熱と重畳してインクリボンの温度が上昇してしまう。その結果、インクが過剰に溶融し、記録媒体に必要以上のインクが付着して、転写画像ぼけたり、にじんだりするおそれがあった。

0006

これら記録媒体の温度に関係する問題の発生は、記録媒体の熱伝導特性にも大きく左右される。すなわち、従来一般に用いられていた記録媒体は熱伝導率の小さな紙媒体(記録紙)であり、この種の記録媒体がインクリボンに接触しても、それらの間で熱が流動しにくいため、上記問題の生じることは少ない。

0007

しかし、近年、熱転写プリンタの用途が多様化してきており、例えば、プリペイドカードのごときプラスチック材料からなるカード部材や、同じくプラスチック材料からなるフィルム部材を記録媒体として、その表面に簡易印刷を施したいというニーズがある。

0008

これらプラスチック材料からなるカード部材やフィルム部材は、紙媒体に比べ熱伝導率が大きい。したがって、インクリボンとの間で熱の移動が顕著に行なわれるため、インクリボンの温度が大きく変化してしまう。その結果、同部材が低温のときはインクの溶融不足、一方、高温のときはインクの過剰な溶融による問題の発生する可能性が高い。本発明はこのような問題に鑑みてなされたもので、記録媒体をほぼ一定の温度に加熱して転写部に供給することにより、周囲の温度環境や記録媒体の材質等に関わらず、高品質な印刷を安定して実現することを目的とする。

課題を解決するための手段

0009

上記目的を達成するためにこの発明は、サーマルヘッドを備えた転写部に記録媒体を供給するとともに、インクリボンに塗布されているインクをサーマルヘッドにより溶融して記録媒体の表面に熱転写する熱転写プリンタにおいて、記録媒体の供給経路上でかつ転写部の上流側に、記録媒体を加熱するプリヒート手段を設けるとともに、このプリヒート手段の発熱温度を所望の温度に制御する温度制御手段を設けたことを特徴としている。

0010

記録媒体は、プリヒート手段により加熱された後、転写部に供給され、サーマルヘッドによってインクが転写される。この転写動作に際し、インクリボンが記録媒体と接触するが、記録媒体はプリヒート手段によってあらかじめ加熱されているので、インクリボンがインク溶融温度以下にまで冷やされるおそれがない。しかもこの発明は、プリヒート手段の発熱温度を温度制御手段により制御しているため、周囲の温度や記録媒体の材質等に応じた温度調節が可能となり、記録媒体を適正温度に加熱して、高品質な印刷を安定して実現することができる。

0011

上述した本発明において、プリヒート手段は、通電により発熱するとともに、温度に比例して電気抵抗が変化する発熱部材を含んだ構成とし、該発熱部材からの熱伝導により記録媒体を加熱する手段とすることが好ましい。さらに、温度制御手段は、発熱部材の電気抵抗を検出し、該電気抵抗の変化に基づいて発熱部材の温度を制御する構成とすることが好ましい。

0012

従来、一般に用いられているサーミスタ熱電対等の温度検出センサでは、発熱部材の局所的な温度を検知することはできても、発熱部材全体平均温度は検出できない。これに対し、発熱部材の電気抵抗は、同部材全体の平均温度に比例して変化する。したがって、発熱部材の電気抵抗を検出することにより、同部材の平均温度を高精度に検出し、発熱部材を所望の温度に発熱させることが可能となる。温度に比例して電気抵抗が変化する発熱部材としては、例えば、ニッケル部材コバルト部材、タングステン部材がある。

0013

この発明の熱転写プリンタは、プリヒート手段の発熱部材へ直流電流及び交流電流を重畳して出力する電源回路を設けるとともに、温度制御手段に次の回路を含めることで、発熱部材の変化に基づく同部材の温度制御を実現させるようにしてもよい。
プリヒート手段の発熱部材に流れる交流電流成分に基づいて該発熱部材のインピーダンスを検出するとともに、該検出したインピーダンスをあらかじめ設定した目標値と比較するインピーダンス検出回路
インピーダンス検出回路の比較結果に基づき、電源回路からの電流出力をON/OFF制御するスイッチ回路

0014

電源回路から発熱部材へ直流電流及び交流電流が重畳して出力されると、主として直流電流成分の作用により発熱部材が発熱する。この発熱温度に比例して同部材の電気抵抗が変化する。電気抵抗が変化すると、発熱部材に流れる電流値も変化する。この発明では、発熱部材に流れる交流電流成分をインピーダンス検出回路が監視しており、その交流電流成分から発熱部材のインピーダンスを検出する。発熱部材のインピーダンスは、発熱による電気抵抗の変化に対応して変化する。

0015

インピーダンス検出回路は、発熱部材の温度と電気抵抗(ここではインピーダンス)との関係に基づきあらかじめ設定された目標値と、検出した発熱部材のインピーダンスとを比較して、その比較結果をスイッチ回路に出力する。スイッチ回路は、入力した比較結果に応じて電源回路からの電流出力をON/OFF制御する。例えば、インピーダンスが目標値に到達するまでは、電流出力をON状態とし、目標値に到達したとき該電流出力を遮断して発熱部材の発熱を停止させ、同部材を適正温度に保持することができる。

発明を実施するための最良の形態

0016

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図1はこの発明の実施形態に係る熱転写プリンタの概要を示す模式図、図2は同熱転写プリンタにおけるプリヒートローラの温度制御手段を示すブロック回路図、図3はプリヒートローラの構造を示す一部断面正面図である。

0017

図1に示すように、本実施形態に係る熱転写プリンタは、記録媒体Pの供給経路a上でかつ転写部1の上流側に、記録媒体Pを加熱するプリヒートローラ(プリヒート手段)10を備えている。

0018

転写部1には、サーマルヘッド2とプラテン3とが対向して設けてあり、これらの部材2,3間にインクリボン4が供給される構造となっている。インクリボン4には熱溶融性のインクが塗布してある。記録媒体Pは、プラテン3とインクリボン4との間に供給される。サーマルヘッド2は、インクリボン4を押圧して記録媒体Pに接触させるとともに、インクリボン4に塗布されているインクを加熱溶融して記録媒体Pに転写させる。

0019

プリヒートローラ10は、図3に示すように、回転軸11の周面に、発熱層12及び表面層13を形成した構造となっている。発熱層12は、線状の発熱部材を回転軸11の周面に均一に巻回して形成してある。発熱部材は、温度に比例して電気抵抗が変化する抵抗線からなり、本実施形態ではニッケル線を用いている。

0020

発熱層12(発熱部材)の両端には、環状の電極14a,14bが形成してあり、これらの電極14a,14b間に電流が流され発熱部材が発熱する。表面層13は、耐熱性ゴムシートで形成してあり、記録媒体Pに密接するとともに、発熱層12からの熱を効率よくしかも均一に記録媒体Pへ伝達する機能を有している。

0021

図4は、この実施形態で用いた発熱部材について、温度と電気抵抗(単位長当り抵抗値)の関係を示した図である。同図に示すように、発熱部材は、温度の変化に比例して単位長当りの抵抗値が変化する。

0022

プリヒートローラ10は、図2に示す温度制御手段により発熱部材の発熱温度を制御されている。プリヒートローラ10の温度制御手段は、直流電源回路21、交流電流発生回路22、交流電流重畳回路23、インピーダンス検出回路24、目標インピーダンス設定回路25、スイッチ回路26、開閉スイッチ27を備えている(図2参照)。

0023

直流電源回路21は、定電圧直流電源回路を用いている。この実施形態では、発熱層12を目標とする温度まで発熱させるのに充分な大きさの直流電流を、この直流電源回路21からプリヒートローラ10の電極14a,14b間に出力している。また、交流電流発生回路22は、高周波の交流電流を発生する発振器で構成されている。

0024

交流電流重畳回路23は、直流電源回路21から出力された直流電流に、交流電流発生回路22から出力された高周波の交流電流を重畳して出力する機能を有している。交流電流重畳回路23からの出力は、プリヒートローラ10の電極14a,14b間に流される。この通電によってプリヒートローラ10の発熱層12が発熱して昇温する。ここで、発熱層12の発熱に寄与しているのは、主として直流電源回路21から出力された直流電流である。交流電流発生回路22から出力された交流電流は、後述する発熱部材のインピーダンス検出に寄与する。

0025

インピーダンス検出回路24は、発熱層12に流れる交流電流値を検出して、発熱層12を構成する発熱部材のインピーダンスを検出する。目標インピーダンス設定回路25には、制御基準となる目標インピーダンスの値があらかじめ設定してある。この目標インピーダンスは、発熱部材が保持すべき温度に対応しており、図4に示した発熱部材についての温度と電気抵抗との関係を参酌して設定してある。インピーダンス検出回路24は、検出した発熱部材のインピーダンスと目標インピーダンスとを比較して、その比較結果を出力する。

0026

スイッチ回路26は、インピーダンス検出回路24から出力された比較結果に基づいて、開閉スイッチ27のON/OFF制御を行なう。開閉スイッチ27は、直流電源回路21と交流電源重畳回路23との間に挿入され、その間を導通又は遮断する。例えば、目標インピーダンスに比べ、発熱部材のインピーダンスが低い場合は、開閉スイッチ27のON状態として、プリヒートローラ10への通電を継続する。一方、発熱部材のインピーダンスが目標インピーダンスに到達したときは、開閉スイッチ27のOFF状態として、プリヒートローラ10への通電を停止する。

0027

次に、上述した熱転写プリンタの動作を説明する。プリヒートローラ10の発熱層12は、直流電源回路21から出力された直流電流の通電により発熱して昇温していく。このとき、発熱層12を形成する発熱部材の温度変化に伴い、同部材の電気抵抗は図4に示した比例関係をもって変化する。発熱部材の電気抵抗が変化すると、同部材に流れる交流電流(交流電流発生回路22から出力された交流電流)もその変化に対応して変化する。

0028

この交流電流に基づきインピーダンス検出回路24が発熱部材のインピーダンスを検出し、目標インピーダンスと常時比較している。発熱部材のインピーダンスが目標インピーダンスに到達するまでは、開閉スイッチ27がON状態に制御され、プリヒートローラ10は通電により発熱を継続する。

0029

プリヒートローラ10の発熱層12が所望の設定温度に到達すると、そのときのインピーダンスが目標インピーダンスと一致する。この時点でスイッチ回路26は開閉スイッチ27をOFF切り替え、プリヒートローラ10への直流電流の出力を停止する。

0030

開閉スイッチ27がOFF状態でも、交流電流発生回路22からの交流電流は、プリヒートローラ10に出力されており、その交流電流に基づき発熱部材のインピーダンスがインピーダンス検出回路24により検出される。プリヒートローラ10が冷却されて、発熱層12の温度が所定の設定温度より下がると、発熱部材のインピーダンスも目標インピーダンスより下がる。この時点でスイッチ回路26は開閉スイッチ27を再びONに切り替え、プリヒートローラ10への直流電流の出力を再開する。

0031

ここで、開閉スイッチ27をOFFするための目標インピーダンスに対して、同スイッチ27をONするための目標インピーダンスを若干低い値に設定し、制御動作に一定の幅を持たせてもよい。このような温度制御をもって、プリヒートローラ10は所定の温度に安定して制御される。

0032

供給経路aに沿って搬送されてきた記録媒体Pは、プリヒートローラ10によりほぼ一定の温度まで加熱された後、転写部1へ供給される。転写部1では、記録媒体Pに対して、転写動作が行なわれる。このとき、記録媒体Pはほぼ一定の温度に調整されているので、サーマルプリンタの熱を吸収することがないことは勿論、インクリボンに過剰な熱を与えることもない。したがって、適正な印刷が行なわれる。

発明の効果

0033

以上説明したようにこの発明によれば、記録媒体をほぼ一定の温度に加熱して転写部に供給でき、周囲の温度環境や記録媒体の材質等に関わらず、高品質な印刷を安定して実現することができる。

図面の簡単な説明

0034

図1この発明の実施形態に係る熱転写プリンタの概要を示す模式図である。
図2同熱転写プリンタにおけるプリヒートローラの温度制御手段を示すブロック回路図である。
図3プリヒートローラの構造を示す一部断面正面図である。
図4この発明の実施形態で用いた発熱部材について、温度と電気抵抗の関係を示した図である。

--

0035

1:転写部 2:サーマルヘッド
3:プラテン4:インクリボン
10:プリヒートローラ11:回転軸
12:発熱層13:表面層
14a,14b:電極
21:直流電源回路22:交流電流発生回路
23:交流電流重畳回路
24:インピーダンス検出回路
25:目標インピーダンス設定回路
26:スイッチ回路27:開閉スイッチ

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