JPH05254209A - 熱転写記録装置用インキング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電源投入後のインク溶融時間を短くしウォー
ムアップ時間を短縮する。 【構成】 常温では固体であって加熱すると流動性が増
加する熱溶融性インク１と、インク１を貯蔵するインク
貯蔵槽２と、インク貯蔵槽２の外縁部に密着して取り付
けられたインク加熱用ヒーター３と、一部をインク貯蔵
槽内のインクに浸漬して配置されているインク補充ロー
ラー４と、エンドレス状のインク保持体５とで構成さ
れ、例えば普通紙のごとき媒体に印字できるようにした
熱転写記録装置用インキング装置において、インク補充
ローラー４のローラー径より０．２〜０．５ｍｍ大きい
円弧状の突出部を設け、インク補充ローラー４への熱伝
達領域を広げたインク貯蔵槽２を有して構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はサーマルヘッドとインク
リボンを用いた熱転写記録装置に係わり、特に再生可能
なインク保持体を使用し、例えば普通紙のごとき媒体に
印字ができるようにした熱転写記録装置のインキング装
置に係わる。

【０００２】

【従来の技術】従来のリインキング機構を有する熱転写
記録用インキング装置では、インク材に熱溶融性インク
を用い加熱溶融し流動性を持たせ、エンドレスで回転可
能なインク保持体に繰り返しインクを塗布する方法が用
いられている（Ｓ．Ｎａｋａｙａ，ｅｔ．ａｌ．，Ｔｈ
ｅｒｍａｌ Ｉｎｋ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｐｒｉｎｔｉ
ｎｇ，ＳＩＤ８１ ＤＩＧＥＳＴ，Ｐ４０、特願昭６１
−４１５６２号）。このためインキング装置のリインキ
ング機構部は図１１に示すようにインク１を貯蔵するイ
ンク貯蔵槽２、インク貯蔵槽２の外縁部に配置されたイ
ンク加熱用ヒーター３および前記インク貯蔵槽２に一部
を浸漬し回転可能なインク補充ローラー４等で構成さ
れ、ヒーターの加熱エネルギーをインク貯蔵槽３、イン
ク１層そしてインク補充ローラー４の順に伝導により加
熱しインク補充ローラー４およびインク補充ローラー部
４に塗布されるインク１を所望の温度に加熱する方法が
とられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このようなインキング
装置においては、インク自体だけではなくインク補充ロ
ーラーもインクと同等の温度に加熱する必要があるが、
インク補充ローラーへの熱伝達経路としてはインク貯蔵
槽から一度インクを介して行うため、その熱伝達速度は
各々の構成材料の熱伝導率等の物性値および容積即ち熱
容量により決まる。ところで、これらの材料の内インク
の熱伝導率が極めて低いためインク層の厚さにより熱伝
達速度は律則される。したがって加熱速度短縮の為には
インク層の膜厚を薄くし、かつ各々の構成材料の熱量低
下および最適熱伝達経路の設定が必要であるにもかから
わず、従来の構成では第一にインク層をインク塗布の確
実性を考慮して数ミリメートルと比較的厚めにしている
ためインク材料による熱伝達に多大の時間を要していた
こと、また、第二にインク貯蔵槽の構造もインク材の保
持の確実性を中心に構成されており熱伝達経路が最適化
されておらず不必要な部分まで加熱していたこと、更
に、第三にインク補充ローラーも記録用紙サイズへの適
用性を優先して構成されており熱量最小化への考慮がな
されていなかったこと等から、特に起動時の加熱時間す
なわちウォームアップ時間に数分を要し、実用上の使用
効率を低下させるという欠点を有していた。本発明の目
的はこの様な点に鑑みて創案されたもので簡易な構成で
ウォームアップ時間の短縮可能なインキング装置を提供
することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに第一の発明ではインク貯蔵槽の内底面とインク補充
ローラーとの間隔をインク層の熱伝導による遅れを無視
できる程度の間隙とする。この間隔は０．２〜０．５ミ
リメートルがよい。第二の発明ではインク補充ローラー
のローラー径よりこの間隙だけ大きな円弧を設け前記イ
ンク補充ローラーとの熱伝達領域を広げている。第三の
発明ではインク貯蔵槽のインク補充ローラー近傍部の内
表面に前記インク補充ローラーの回転方向に沿った溝を
設け、この溝部の最高部と前記インク補充ローラーとの
間隙を前記の間隙としている。第四の発明ではインク貯
蔵槽のインク補充ローラー近傍部の内表面に剣山状の凹
凸を設け、この剣山状の凹凸の最凸部と前記インク補充
ローラーとの間隙を前記の間隙としている。第五の発明
ではインク補充ローラーと近傍部のインク貯蔵槽に低温
時には前記インク補充ローラーと接触し、温度上昇と共
に前記インク補充ローラー部から離反する形状記憶合金
を用いた伝熱フィンを配置している。第六の発明ではイ
ンク加熱ヒーター部から比較的離れた位置の部材を熱伝
導率の低い部材としたインク貯蔵槽を有している。第七
の発明ではインク補充ローラーの最外周部に熱伝導率の
良好な金属を極薄くしてリング状に設け、該金属部の内
部には熱伝導率の小さな部材を設けたインク補充ローラ
ーを有している。

【０００５】

【作用】本発明の第一から第四の発明においては、イン
ク貯蔵槽とインク補充ローラー間に介在する熱伝導率の
低いインク層の実効的な厚さを薄くし、インク層の熱伝
達がウォームアップ時間に影響を及ぼさない程度に押さ
え熱伝達効率を向上している。また、第五の発明におい
てはウォームアップ時にインク層の存在を無視でき、熱
伝達効率を向上している。また、第六および第七の発明
においてはヒーターからの熱伝達経路が不必要な部分へ
及ばないように制限し熱伝達効率を向上している。

【０００６】

【実施例】以下本発明の一実施例について図面を参照し
て説明する。図１および図４〜図９は本発明の第一〜第
七の発明の一実施例による熱転写記録装置のインキング
装置のリインキング機構部断面図を示したものである。
図１０は本発明のインキング装置におけるリインキング
機構を具備した熱転写型プリンタの印字機構を示す構成
概念図である。また、図２及び図３は図１の構成での伝
熱状態を検討するために行った有限要素法を用いた一次
元の簡易熱伝導解析モデルと解析結果を示している。

【０００７】図１は第一の発明の一実施例のリインキン
グ機構である。これは常温では固体であって加熱すると
流動性が増加する熱溶融性インク１と、このインク１を
貯蔵するインク貯蔵槽２と、このインク貯蔵槽２の外縁
部に密着して取り付けられたインク加熱用ヒーター３
と、回転可能で断面が円形状で表面はインク１がのりや
すにように梨地状等に表面処理され、かつその幅方向
（紙面の奥行き方向）は記録幅とほぼ同じ長さを有し、
一部をインク貯蔵槽２内のインク１に浸漬して配置され
ているインク補充ローラー４と、このインク補充ローラ
ー４の上部に接触し、ガイドローラー（図示せず）によ
り走行経路が定められており、かつその幅方向（紙面の
奥行き方向）はインク補充ローラー４とほぼ同じ長さを
有するインク保持体５と、インク補充ローラー４の表面
の余分なインク１を掻き落とす手段としてのブレード６
およびインク補充ローラー４に隣接して配置され、イン
ク貯蔵槽２より熱が供給されインク保持体５に転写され
たインク１を平坦化する手段としてのインク平滑部材７
とで構成される。この構成において一般的な装置の停止
状態から使用状態に移行するまでのウォームアップ時に
は、まずヒーター３が通電加熱される。次いでヒーター
３に密着したインク貯蔵槽２を介して先に熱溶融しイン
ク層を形成しているインク１が、続いてインク補充ロー
ラー４がそれぞれ熱伝導により加熱される。図２及び図
３にこの伝熱状態を検討するために行った有限要素法を
用いた一次元の簡易熱伝導解析モデルと解析結果を示し
ている。解析条件はヒーターパワー５０Ｗ、インクの物
性値はそれぞれ熱伝導率３．５×１０^{- 3} Ｗ／ｃｍＫ、
密度０．９８ｇ／ｃｍ³ 、比熱２．４４Ｊ／ｇＫ、融解
熱１３４Ｊ／ｇ、融点７０℃とし、インク貯蔵槽２及び
インク補充ローラー４の材質をアルミニウムとしそれぞ
れの厚さを１．２および３．０ミルメートルとし、イン
ク１の厚さを０．３から２．０ミリメートルまで変化さ
せている。図３の解析結果は、インク１の厚さが１ｍｍ
のときのウォームアップ時間を１として規格化したウォ
ームアップ時間を示す。同図より、インク１膜厚の減少
によりウォームアップ時間を大幅に短縮できることが分
かる。しかしながらインク膜厚を極度に薄くする事は装
置の実際上、組立精度によってはインク補充ローラー４
がインク貯蔵槽２に接触するなどの不具合を生じる恐れ
があるため、最低０．２ミリメートル程度の間隙を残す
事が必要である。また、インクの膜厚を０．５ミリメー
トル以下に押さえることにより、実用的な範囲にウォー
ムアップ時間を収められることを実験的に確認した。以
上の検討結果に基づいて、インク貯蔵槽２の内底面とイ
ンク補充ローラー４の外円部の最近接部の間隔ｈは０．
２〜０．５ミリメートルに設定されている。上記のよう
な構成をとることによりヒーター３の熱エネルギーを熱
伝導率の極めて低いインク１部での熱伝達時間遅れを最
小に押さえて速やかにインク補充ローラー４を加熱する
事ができると共に、インク補充ローラー４の全周近傍の
インク１をインク１の熱伝導によらずインク補充ローラ
ー４により加熱する事ができるためウォームアップ時間
の大幅な短縮が可能となる。

【０００８】図４は第二の発明のリインキング機構の一
実施例による熱転写記録装置のインキング装置のリイン
キング機構部の断面図を示したものである。このリイン
キング機構においての基本的構成は、図１にて示した第
一の発明の実施例と同じである。図中、図１と同一機能
の構成部品に関しては同一符号で示している。図４にお
いてはインク貯蔵槽２ａのインク補充ローラー４のイン
ク１との浸漬側近傍の形状をインク補充ローラー４と同
心円状でかつこのインク補充ローラー４の半径ｒよりも
０．２〜０．５ミルメートル大きくした半径Ｒの円弧状
の突出部８を設けた形としている。このことによりイン
ク補充ローラー４とインク貯蔵槽２間の狭間隙部表面を
大きくし、インク補充ローラー４への熱伝達領域を拡大
しウォームアップ時間を更に短縮したものである。この
構造ではインク貯蔵槽２の肉厚が部分的に厚くなり熱容
量は増すもののインク貯蔵槽２の材質をアルミニウム等
の高伝導材料とする事により問題とはならない。

【０００９】図５は第三の発明のリインキング機構の一
実施例のインク貯蔵槽部の構造を表した斜視図である。
該リインキング機構においての基本的構成は、図１及び
図２に示した第一，第二の発明の実施例と同じである。
図５においては第二の発明のインク貯蔵槽２に適用した
例を示している。インク貯蔵槽２ｂのインク補充ローラ
ー４（図５では図示せず）が近接する部分に設けられた
円弧状の突出部８にインク補充ローラー４の回転方向と
同一方向に櫛状に溝を多数設けている。このことにより
突出部の表面積を大きくししかもその体積をへらしてい
るので加熱に必要な熱量を減ずると共に、インク補充ロ
ーラー４への熱伝達効率を低下させることなくインク１
との接触表面積を大きくすることができインク１の加熱
速度を向上することができ、更に突出部８の溝により左
右のインク貯蔵槽２ｂ内のインク１が互いに移動し易く
なるため、結果的にインク１の流動性を高めることがで
き貯蔵されたインク１を効率的に使用できる。図６は第
四の発明のリインキング機構の一実施例のインク貯蔵部
の構造を表した斜視図である。このリインキング機構に
おいての基本構成は、図１及び図２において示した第
１，第２の発明の実施例と同じである。

【００１０】図６においては第二の発明のインク貯蔵槽
に適用した例を示している。図６においてインク貯蔵槽
２ｃのインク補充ローラー４（図６では図示せず）が近
接する部分に設けられた先端部の面が円弧状とした剣山
状の凹凸を多数有する突起部９が設けられている。この
ことにより図５と同様に加熱に必要な熱量を減ずると共
に、インク補充ローラー４への熱伝達効率を低下させる
ことなくインク１との接触表面積を大きくすることがで
きインク１の加熱速度を向上することができ、更に前記
突起部９の隙間によりインク貯蔵槽２ｃ内のインク１の
流動性を高めることができ貯蔵されたインク１を効率的
に使用できる。

【００１１】図７は第五の発明のリインキング機構の一
実施例のインク貯蔵部の構造を表した断面図である。こ
のリインキング機構においての基本構成は、図１におい
て示した第１の発明の実施例と同じである。本発明にお
いては、固定端はインク貯蔵槽２ｄに機械的にも熱的に
も一体化し取り付けられ、可動部分が低温時に図７
（ａ）に示すようにインク補充ローラー４と接触し、温
度上昇と共に図７（ｂ）に示すようにインク補充ローラ
ー４から離反するように記憶された形状記憶合金製の伝
熱フィン１０がインク貯蔵槽２ｄの前記インク補充ロー
ラー４近接部に設けられている。このことによりインク
補充ローラー４への加熱をインク１を介さずにインク貯
蔵槽から直接に行うことができインク１材の熱伝導率に
影響されることなく速やかに加熱することができ加熱速
度の短縮を実現可能としている。また、伝熱フィン１０
は定常状態ではインク補充ローラー４から離反するため
使用上は何等支障は生じない。

【００１２】図８は第六の発明のリインキング機構の一
実施例のインク貯蔵部の構造を表した断面図である。こ
のリインキング機構においての基本構造は、図１および
図２において示した第１の発明及び第２の実施例と同じ
である。図８においては第一の発明のインク貯蔵槽２に
適用した例を示している。図８において、インク貯蔵槽
２ｅはヒーター３に直接接している部分と一体構造をな
し、インク補充ローラー４部とは直行する方向でかつヒ
ーター３から比較的離れた位置ではその肉厚を極薄くし
た導伝部１１とこの導伝部１１のヒーター３部から比較
的離れた位置で、伝導部１１を外部から囲うように配置
された、熱伝導率が導伝部１１と比較して極めて低い断
熱材１２により構成されている。このことにより、イン
ク貯蔵槽の熱容量を大きく減少することができると共
に、断熱材１２の効果により加熱エネルギーがインク１
及びインク補充ローラー４以外の部分に達するのを防止
でき、加熱効率を高めることができ加熱速度を向上でき
る。図９は第七の発明のリインキング機構の一実施例の
インク貯蔵部の構造を表した断面図である。このリイン
キング機構においての基本構成は、図１および図２にお
いて示した第１，第２の発明の実施例と同じである。

【００１３】図９においては第一の発明のインク貯蔵槽
２に適用した例を示している。図９において、インク補
充ローラー４はその最外周部に熱伝導率の良好な金属リ
ング１３とこのリング１３の内部に熱伝導率の低い断熱
部材１４を設けている。本実施例ではリングの肉厚を
０．１ミリメートルとしている。このことにより、イン
ク補充ローラー４の外周部と内周部の間に大きな温度勾
配を設けることができインク補充ローラー４の加熱容量
を大幅に減少することができるため、加熱速度を向上す
ることができる。

【００１４】次に図１及び図１０を用いて上記発明のイ
ンキング装置におけるリインキング機構を具備した熱転
写型ブリンタの印字機構について説明する。図１のリイ
ンキング機構部においては、ウォームアップ後の定常状
態ではインク貯蔵槽２内のインク１は全て加熱溶融され
ており、インク保持体５へのインク１の塗布工程は以下
の通り行われる。インク補充ローラー４近傍のインク１
が加熱溶融されると該インク補充ローラー４は表面にイ
ンク１を付着した状態で回転可能となり回転される。こ
の際インク補充ローラー４表面の余分なインク１はブレ
ード６により掻き落とされる。そしてインク補充ローラ
ー４表面のインク１はインク補充ローラー４の上部で接
触走行するインク保持体５の記録面側の表面に転移され
る。しかしながらこの転移工程だけでは膜厚の均一性が
得られないためインク平滑部７による前記インク保持体
５の表面に塗布されたインク１の膜表面をスクイズする
ことによりインク膜厚を平滑化し膜厚を均一にする。こ
れらの工程でインク保持体５に塗布されなかったインク
１はインク補充ローラー４、ブレード６及びインク平滑
部材７を介してインク貯蔵槽２に回収され塗布工程を繰
り返す。図１０は本発明のインキング装置におけるリイ
ンキング機構を具備した熱転写型プリンタの印字機構を
示す構成概念図である。図１０に示すように前記プリン
タは上述の如くリインキング機構部でのインク塗布工程
によりインク１を塗布し、走行と共に再度固化した状態
でインク１を表面に保持したインク保持体５は送りロー
ラ１５、複数のガイドローラ１６、インキング装置１７
とによって調節され 、コントローラ（図示せず）から
の信号により間欠ながらエンドレスで回転する。一方、
ホッパ１８に予めセットされている記録紙１９は、記録
時にピックアップローラ２０によって１枚１枚送り出さ
れ、破線に示す経路で、まず回転するプラテンローラ２
１によってインク保持体５をサーマルヘッド２２とで挟
むように通り、該サーマルヘッド２２により前記インク
保持体５上の固化したインク１を瞬間的に溶融印字した
後スタッカ２３部へ排出される。

【００１５】以上、本発明を一実施例に基づいて説明を
行ったが、これらは本発明を限定するものではない。特
に上述のインキング装置の実施例の説明はブリンタの記
録形態、すなわちシリアルプリンタ、ラインプリタン等
によって実施例が異なった記録形態に替えても、本発明
の目的が達成される事は明白である。

【００１６】

【発明の効果】本発明のリインキング機構を有する熱転
写予期録用インキング装置では、インク貯蔵槽とインク
補充ローラー間に介在する熱伝導率の低いインク層の実
効的な厚さを薄くすることにより熱伝達効率を向上で
き、ウォームアップ時間を短縮できる効果がある。第二
に、インク補充ローラーとインク貯蔵槽近接部に形状記
憶合金を用いた伝熱フィンを配置することにより、ウォ
ームアップ時にインク層の存在を無視でき、熱伝達効率
向上を図ることが可能となり、ウオームアップ時間を短
縮できる効果がある。第三に、インク貯蔵槽に断熱部材
を配置することによりヒーターからの伝熱経路が不必要
な部分へ及ばないように制限し、熱伝達効率が向上で
き、ウォームアップ時間を短縮できる効果がある。第四
に、インク補充ローラーの最外周部に熱伝導率の良好な
金属を極薄くしてリング状に設け、該金属部の内部には
熱伝導率の小さな部材を設け、ヒーターからの熱伝達経
路が不必要な部分へ及ばないように制限し、熱伝達効率
の向上を図ることにより、ウォームアップ時間を短縮で
きる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例による熱転写記録装置用
インキング装置の機構部断面図である。

【図２】伝熱状態を検討するために行った有限要素法を
用いた一次元の簡易熱伝導解析モデルの図である。

【図３】伝熱状態の解析結果を示す図である。

【図４】本発明の第２の実施例による熱転写記録装置用
インキング装置の機構部断面図である。

【図５】本発明の第３の実施例による熱転写記録装置用
インキング装置の機構部断面図である。

【図６】本発明の第４の実施例による熱転写記録装置用
インキング装置の機構部断面図である。

【図７】本発明の第５の実施例による熱転写記録装置用
インキング装置の機構部断面図である。

【図８】本発明の第６の実施例による熱転写記録装置用
インキング装置の機構部断面図である。

【図９】本発明の第７の実施例による熱転写記録装置用
インキング装置の機構部断面図である。

【図１０】本発明のインキング装置を具備した熱転写型
プリンタの印字機構を示す構成概念図である。

【図１１】本発明を使用しない従来の熱転写記録装置用
インキング装置の機構部断面図である。

【符号の説明】

１ インク ２ インク貯蔵槽 ３ ヒーター ４ インク補充ローラー ５ インク保持体 ６ ブレード ７ インク平滑部材 ８ 突出部 ９ 突起部 １０ 伝熱フィン １１ 導伝部 １２ 断熱材 １３ リング １４ 断熱部材 １５ 送りローラー １６ ガイドローラー １７ インキング装置 １８ ホッパ １９ 記録紙 ２０ ピックアップローラー ２１ プラテンローラー ２２ サーマルヘッド ２３ スタッカ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 憲一 東京都港区芝五丁目７番１号日本電気株式 会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 常温では固体であって加熱すると流動性
   が増加する熱溶融性インクと、このインクを貯蔵するイ
   ンク貯蔵槽と、インク貯蔵槽の外縁部に取り付けられた
   インク加熱用ヒーターと、一部をインク貯蔵槽内のイン
   クに浸漬して配置されているインク補充ローラーとで構
   成され、前記インク貯蔵槽の内底面とインク補充ローラ
   ーの外円部との最近接部の間隔をインク層の熱伝導によ
   る遅れを無視できる程度とした事を特徴とする熱転写記
   録装置用インキング装置。
2. 【請求項２】 前記インク貯蔵槽の一部に前記インク補
   充ローラーと同心円状でかつその半径をインク補充ロー
   ラーの半径よりもインク層の熱伝導による遅れを無視で
   きる程度だけ大きくした円弧状の突出部を設けたことを
   特徴とする請求項１に記載の熱転写記録装置用インキン
   グ装置。
3. 【請求項３】 インク層の熱伝導による遅れを無視でき
   る程度の間隔は０．２〜０．５ｍｍである請求項１また
   は２に記載の熱転写記録装置用インキング装置。
4. 【請求項４】 前記インク貯蔵槽の一部形状をインク補
   充ローラーの回転方向と同一方向に櫛状の溝を設けたこ
   とを特徴とする請求項１，２または３に記載の熱転写記
   録装置用インキング装置。
5. 【請求項５】 前記インク貯蔵槽のインク補充ローラー
   配置直近部に剣山状の凹凸を設けたことを特徴とする請
   求項１，２または３に記載の熱転写記録用インキング装
   置。
6. 【請求項６】 前記インク貯蔵槽の前記インク補充ロー
   ラーとの近接部に低温時には前記インク補充ローラーと
   接触し、温度上昇と共に前記インク補充ローラーと離反
   する形状記憶合金を設けたことを特徴とする請求項１，
   ２または３に記載の熱転写記録用インキング装置。
7. 【請求項７】 前記インク貯蔵槽は、前記加熱ヒーター
   部から比較的離れた位置に熱伝導率の低い部材を設けた
   ことを特徴とする請求項１または３に記載の熱転写記録
   用インキング装置。
8. 【請求項８】 前記インク補充ローラーの最外周部に熱
   伝導率の良好な金属を薄くリング状に設け、該金属部の
   内部は熱伝導率の小さな部材を設けたことを特徴とする
   請求項１または３に記載の熱転写記録用インキング装
   置。