JPH07304197A - 熱転写画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は熱転写画像形成装置に係り、特に感
光体を使用せず、リサイクル可能なフィルム上にトナー
を担持し、サーマルヘッドで加熱して用紙に画像を印字
することにより、コンパクトで、装置のコストダウンを
図ることを目的とする。 【構成】 紙面垂直方向に多数の発熱体を配設したサー
マルヘッド２と、プラテンローラ３を対向配置し、その
間をトナー担持フィルム４に用紙Ｐを重ねて搬送する。
トナー担持フィルム４の周面にはトナーｔが静電力で付
着し、この間、サーマルヘッド２に形成された発熱体を
選択的に通電することにより、通電が行われた発熱体２
は発熱し、トナー担持フィルム４上の対応する位置のト
ナーｔを溶かし、用紙Ｐに転写する。この転写処理を継
続することにより、印字情報に従ったトナー画像を用紙
Ｐ上に形成するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はトナーを熱転写方式によ
り用紙に転写し、画像を形成する熱転写画像形成装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】今日、ホストコンピュータ等のホスト機
器から出力される印字情報に従って用紙に印字を行う画
像形成装置として、電子写真方式や熱転写方式を採用し
たプリンタ装置が知られている。例えば、（イ）電子写
真方式を用いたプリンタ装置は、感光体（感光体ドラ
ム）の周りに帯電器、露光ヘッド、現像器、転写器等を
配設し、予め帯電器により所定電荷が保持された感光体
に対して露光ヘッドで印字情報に従った光書き込みを行
い、感光体に静電潜像を形成するものであり、この静電
潜像は、トナーが収納された現像器により顕像化（トナ
ー像化）され、転写器で用紙に転写された後、定着器で
熱定着され、機外へ排出される。

【０００３】一方、（ロ）従来の熱転写方式のプリンタ
装置は、印字情報に従って発熱するサーマルヘッドと用
紙間に、インクが塗布されたインクリボンを介装し、印
字情報に従ってサーマルヘッドを選択的に発熱し、イン
クリボン上のインクを溶かし、対応する位置の用紙に印
字を行う装置である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述の従来の画像形成
装置では以下の様な問題がある。先ず、（イ）の電子写
真方式の場合、高価な感光体を使用しなければならず、
装置のコストアップの原因となる。また、定着器も必要
である為、装置が大型化する。

【０００５】一方、（ロ）の従来の熱転写方式の場合、
インクリボンを使用するが、インクリボンの再利用がで
きない為、ランニングコストが嵩み、この方式の場合に
も装置のコストアップの原因となる。

【０００６】本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされ
たものであり、サーマルヘッドを加熱して用紙にトナー
像を印字することにより、コンパクトで、装置のコスト
ダウンを図ることが可能な熱転写画像形成装置を提供す
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の熱転写画像形成
装置の構成は、主走査方向に複数の発熱体を有する発熱
ヘッドとプラテンとを対向配置し、表面にトナーを担持
するトナー担持手段と用紙とを重ねて前記発熱ヘッドと
前記プラテンとの対向部に搬送させ、前記発熱体を選択
通電することにより、前記トナー担持手段上のトナーを
溶融させ、用紙に選択転写してドット画像を形成する構
成である。

【０００８】また、本発明の熱転写画像形成装置は、例
えばトナー担持手段のトナー担持面に粘着部材が配設さ
れた構成である。また、例えば前記トナー担持手段のト
ナー担持面に弾性体が配設された構成であってもよい。

【０００９】また、本発明の熱転写画像形成装置は、例
えば前記プラテンを加熱する為にヒータ等の加熱手段を
設けても良く、またこの加熱手段をトナーの溶融温度以
下に加熱制御する為、制御手段として、サーミスタ等を
含む温度制御回路を設けて構成することもできる。

【００１０】

【作用】本発明はトナーを使用し、このトナーを例えば
フィルム等のトナー担持手段に担持させつつサーマルヘ
ッドが配設された転写部まで送り、サーマルヘッドを構
成する発熱体を選択的に加熱することでトナーを溶融
し、用紙にトナーを転移させるものである。この様に構
成することで、装置のコストダウンを図るものである。

【００１１】また、加熱手段によりプラテンを加熱し、
トナーをトナー溶融温度以下の所定温度に予熱しておく
ことで、上述のトナー転写の際、トナーを短時間で溶融
温度に加熱できるものである。特に、低融点トナーを使
用すれば、さらに転写時間が短縮でき、高速な印字処理
を行うことができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
しながら説明する。図１は、第１の実施例の熱転写画像
形成装置の模式的断面図である。同図において、熱転写
画像形成装置１は、サーマルヘッド２、プラテンローラ
３、トナー担持フィルム４、トナー容器５、用紙搬送機
構６で構成されている。サーマルヘッド２は多数個の発
熱体を内蔵し、個々の発熱体は同図の紙面垂直方向に一
列に配設されている。例えば、本実施例の熱転写画像形
成装置１が、印字密度２４０ＤＰＩであり、縦方向にＡ
４サイズの用紙が印字可能な装置の場合、サーマルヘッ
ド２には約２０００個の発熱体が配設されている。ま
た、例えば印字密度が３００ＤＰＩの場合、サーマルヘ
ッド２には約２５００個の発熱体が配設されている。
尚、個々の発熱体にはホスト機器から出力される印字情
報に従ったパルス電圧が印加され、個々の発熱体は選択
的に発熱制御される。

【００１３】プラテンローラ３は、筒状部材で構成さ
れ、矢印イ方向に回転可能に構成されている。トナー担
持手段としてのトナー担持フィルム４は、ポリイミド等
の耐熱性のある材料から成り、エンドレスのベルト状に
構成され、フィルム搬送ロール７ａ、７ｂの駆動によ
り、上述のサーマルヘッド２とトナー容器５との間を回
動する。トナー容器５内には非磁性のトナーｔが収納さ
れ、上述のトナー担持フィルム４がトナー容器５内を移
動する間、トナー容器５内のトナーｔはトナー担持フィ
ルム４に吸着する。また、トナー担持フィルム４に吸着
したトナーｔは、トナー担持フィルム４の矢印ロ方向へ
の回転に従って、サーマルヘッド２の位置まで移動す
る。

【００１４】一方、用紙搬送機構６は、給紙カセット
８、搬送ロール９、用紙搬送ガイド板１０、搬送ベルト
１１等で構成されている。給紙カセット８には用紙（普
通紙）Ｐが収納され、本実施例の熱転写画像形成装置１
の機体側部に挿脱自在に装着されている。給紙カセット
８に収納された用紙Ｐは、給紙コロ８’の回動に従って
機内に搬入される。また、搬送ロール９は、給紙コロ
８’により搬入された用紙Ｐを用紙搬送ガイド板１０に
沿って画像転写部Ｄまで送るロールである。

【００１５】画像転写部Ｄは、前述のサーマルヘッド２
とプラテンローラ３の対向部であり、用紙Ｐはこの間を
前述のトナー担持フィルム４と重ねられて移動する間、
後述する様にトナー画像が転写される。トナー画像が転
写された用紙Ｐは、転写されたトナー画像に影響を与え
ないよう、エアーサクション方式の搬送ベルト１１に導
かれ、排出口１２’を介して、排紙トレイ１２に排出さ
れる。

【００１６】以上の構成の熱転写画像形成装置１におい
て、その動作を説明する。先ず、本実施例の熱転写画像
形成装置１への電源投入後、初期設定処理を行い、印字
スタートが指示されると、フィルム搬送ロール７ａ、７
ｂが回転し、トナー担持フィルム４が矢印ロ方向に回動
する。この時、トナー担持フィルム４にはトナー容器５
に収納されたトナーｔが吸着する。これは、トナー担持
フィルム４がトナー容器５内を移動する間、トナー担持
フィルム４とトナー容器５内のトナーｔが摩擦し、トナ
ーｔがトナー担持フィルム４に静電的に吸着する為であ
る。この様にしてトナーｔが吸着したトナー担持フィル
ム４は、画像転写部Ｄに送られる。

【００１７】また、上述の印字スタートの指示により、
給紙カセット８から用紙Ｐが搬入され、搬送ロール９の
回動により画像転写部Ｄに送られる。図２は、この時の
画像転写部Ｄ近傍の状態を示す図である。同図に示す様
に、この時、画像転写部Ｄにはサーマルヘッド２とプラ
テンローラ３間に、用紙Ｐとトナー担持フィルム４が重
なった状態で挟持され、プラテンローラ３は矢印イ方向
に回転し、トナー担持フィルム４は矢印ロ方向に移動
し、用紙Ｐは矢印ハ方向に移動する。また、この時、図
２に○印で示すＡ部を拡大した図が、図３である。尚、
同図に示す２’は、サーマルヘッド２内に形成された発
熱体を示す。

【００１８】この状態で、ホスト機器から出力される印
字情報に従ってサーマルヘッド２（発熱体２’）が発熱
すると、トナー担持フィルム４に吸着したトナーｔが溶
け、用紙Ｐに付着する。図４はこの状態を示す図であ
り、発熱体２’を選択的に通電し、発熱体２’を発熱し
た時の用紙Ｐへのトナーｔの転写状態を示す図である。
印字情報に基づいて発熱体２’が発熱すると、この熱は
トナー担持フィルム４を介してトナーｔに伝わり、ガラ
ス転移点の温度（例えば、約１５０°Ｃ）に達するとト
ナーｔは溶けて用紙Ｐに転写される。尚、溶けたトナー
ｔ’が用紙Ｐに転写し、トナー担持フィルム４側に付着
しないのは、もともとトナー担持フィルム４とトナーｔ
との静電吸着力が弱く、また、溶融したトナーｔ’はそ
の粘性により用紙Ｐに転写し易くなる為である。この様
にして用紙Ｐには印字情報に従って発熱した発熱体２’
の位置に対応してトナーｔ’が転写され、用紙Ｐには印
字情報に従ったドット画像（トナー画像）が形成され
る。そして、トナー画像が形成された用紙Ｐは、前述の
様にエアーサクション方式の搬送ベルト１１で矢印ハ方
向へ送られ、排紙トレイ１２に出力される。

【００１９】上述の様に、本実施例の熱転写画像形成装
置１は、トナー担持フィルム４にトナーｔを静電吸着
し、画像転写部Ｄにおいて発熱体２’（サーマルヘッド
２）の発熱に従ってトナーｔを用紙Ｐに転写し、トナー
画像を作成するものである。したがって、感光体等の高
価な装置や、インクリボン等のランニングコストの嵩む
消耗品を使用することがなく、トナー画像を形成でき、
装置のコストダウンを図ることができる。

【００２０】次に、本発明の第２の実施例を説明する。
本実施例は、上述の実施例と基本構成は同じであるが、
トナー担持手段としてのトナー担持フィルムに粘着層を
形成した点が異なる。図５は、粘着層をトナー担持フィ
ルム４に形成した構成の熱転写画像形成装置１３におい
て、画像転写部Ｄ近傍の断面図を示す（但し、同図は、
画像転写部Ｄに用紙Ｐが給送され、また、トナーｔを付
着したトナー担持フィルム１４が画像転写部Ｄを移動し
ている時の断面図である）。尚、同図において、前述の
図３に示す部材と同一部材には同一番号を付して説明す
る。

【００２１】トナー担持フィルム１４は、ベースフィル
ム１４ａと粘着層１４ｂで構成され、粘着層１４ｂはベ
ースフィルム１４ａの周面に貼着されている。ベースフ
ィルム１４ａは前述と同様、ポリイミド等の耐熱性のあ
るフィルムで構成されている。また、粘着層１４ｂの粘
着力はそれほど強いものではなく、トナーｔを保持し、
保持したトナーｔが落下することなく画像転写部Ｄまで
搬送できる程度の粘着力である。尚、本実施例の他の構
成、例えばサーマルヘッド２や、発熱体２’、プラテン
ローラ３、用紙搬送機構６、等の構成は前述の図１に示
す構成と同じである。

【００２２】この様な構成の熱転写画像形成装置１３に
おいて、前述と同様、電源投入後初期設定処理を行い、
印字スタートが指示されると、フィルム搬送ロール７
ａ、７ｂが回転し、トナー担持フィルム１４を回動す
る。そして、トナー担持フィルム１４がトナー容器５内
を移動する間、トナー担持フィルム１４の粘着層１４ｂ
にはトナーｔが付着する。前述の様に、この粘着層１４
ｂの粘着力はトナーｔを落下させることなく、確実に画
像転写部Ｄまで搬送できる粘着力を有する為、トナー担
持フィルム１４（粘着層１４ｂ）に付着したトナーｔは
画像転写部Ｄまで搬送される。

【００２３】前述の図５は、この時の画像転写部Ｄの状
態を示す図でもある。同図に示す様に、この時、画像転
写部Ｄにはサーマルヘッド２とプラテンローラ３間に、
用紙Ｐとトナー担持フィルム１４が重なって挟持された
状態であり、プラテンローラ３は前述の実施例と同様矢
印イ方向に回転し、トナー担持フィルム１４は矢印ロ方
向に移動し、用紙Ｐは矢印ハ方向に移動する。この状態
で、ホスト機器から出力される印字情報に従って発熱体
２’が発熱すると、トナー担持フィルム１４に付着した
トナーｔが溶け、用紙Ｐに転写される。

【００２４】図６はこの状態を示す図である。印字情報
に基づいて発熱体２’が発熱すると、この熱はトナー担
持フィルム１４を介してトナーｔに伝わり、溶融温度に
達すると、溶けたトナーｔ’は用紙Ｐに転写される。本
実施例の場合、トナーｔをトナー担持フィルム１４に保
持する力は粘着層１４ｂの粘着力である。したがって、
一見、溶けたトナーｔ’は用紙Ｐに転写されず、トナー
担持フィルム１４（粘着層１４ｂ）側に付着しそうであ
る。しかしながら、粘着層１４ｂには付着しない。その
理由は以下の様に考えられる。

【００２５】すなわち、トナーｔが溶融していない時、
用紙Ｐとトナーｔの付着力（摩擦による静電力）をＦ１
とし、粘着層１４ｂとトナーｔの粘着力をＦ２とする
と、トナーｔが溶融していない時は粘着層１４ｂの粘着
力が強く、Ｆ２＞Ｆ１であり、トナーｔは粘着層１４ｂ
（トナー担持フィルム１４）側に粘着したままである。
したがって、通電されない発熱体２’に対応する用紙Ｐ
の位置にはトナーｔが転写されることなく、所謂用紙Ｐ
の地汚れを防止できる。 一方、通電された発熱体２’
では、対応する位置のトナーｔが溶融し、溶融したトナ
ーｔ’の表面エネルギー（トナーｔ’の表面張力）は低
下し、溶融したトナーｔ’と粘着層１４ｂ（トナー担持
フィルム１４）との粘着力は低下する。また、トナーｔ
が溶融するとトナーｔ’の粘性により、トナーｔ’と用
紙Ｐとの付着力が増大する。したがって、トナーｔが溶
融した時のトナーｔ’と粘着層１４ｂとの粘着力をＦ
２’とし、トナーｔ’と用紙Ｐとの付着力をＦ１’とす
ると、Ｆ１’＞Ｆ２’となり、用紙Ｐに溶融したトナー
ｔ’が転写される。従って、発熱体２’が発熱すると、
用紙Ｐにのみ溶融したトナーｔ’が確実に転写される。

【００２６】以上のメカニズムを以下に更に詳しく説明
する。接着理論では固体の表面に液体が接触したときの
接着エネルギー（Ｗａ）、即ち上記Ｆ１’、Ｆ２’は下
記の式で現される。

【００２７】

【数１】

【００２８】但し、γｓ：固体の表面張力 γＬ：液体の表面張力 溶融トナーは粘度の高い液体と看做するため上式は粘着
層と溶融トナーの界面及び用紙Ｐと溶融トナーの界面に
適用できる。従ってＦ１’及びＦ２’は、

【００２９】

【数２】

【００３０】但し、γｐ：用紙Ｐの表面張力 γｔ：溶融トナーの表面張力

【００３１】

【数３】

【００３２】但し、γａ：粘着層の表面張力 ここで溶融トナーの表面張力は２３〔dyn/cm〕程度であ
り、用紙Ｐの表面張力は４５〔dyn/cm〕程度である。ま
た、粘着層に天然ゴム系の材料を用いた場合の粘着層の
表面張力は２４〔dyn/cm〕程度となる。これらの数値を
用いて上記Ｆ１’、Ｆ２’を求めると、 Ｆ１’＝６１〔erg/cm² 〕 Ｆ２’＝４７〔erg/cm² 〕 となる。従って溶融トナーを用紙Ｐに確実に転写するこ
とができる。

【００３３】したがって、本実施例によっても、感光体
等の高価な装置や、インクリボン等のランニングコスト
の嵩む消耗品を使用することがなく、コストダウンを図
った熱転写画像形成装置１３によりトナー画像を用紙Ｐ
に作成することができる。

【００３４】さらに、本実施例によれば、トナー担持フ
ィルム１４に粘着層１４ｂを設けた構成であるので、用
紙Ｐ上の転写を行わない位置にはトナーｔが転写され
ず、地汚れを確実に防止できる。

【００３５】次に、本発明の第３の実施例を説明する。
本実施例においても、第１の実施例と基本構成は同じで
あるが、トナー担持部材としてのトナー担持フィルムに
弾性部材が形成された点が異なる。尚、本実施例におい
ても、トナー担持フィルムはベースフィルムと弾性層で
構成され、ベースフィルムはポリイミド等の耐熱性のあ
るフィルムで構成され、弾性層は所定硬度のシリコンゴ
ムで構成されている。尚、本実施例の他の構成、例えば
サーマルヘッド２や、発熱体２’、プラテンローラ３、
用紙搬送機構６、等の構成は前述の図１に示す構成と同
じである。

【００３６】この様な構成の熱転写画像形成装置におい
て、前述と同様、印字スタートが指示されると、フィル
ム搬送ロール７ａ、７ｂが回転し、トナー担持フィルム
にはトナーｔが付着する。この付着力は、図７に示す様
に、ベースフィルム１６ａ上に形成された弾性層１６ｂ
の可檮性及び柔軟性により、トナーｔが弾性層１６ｂ内
に沈み込み、トナーｔと弾性層１６ｂとの接触面積を増
大し、Vandel-Walls力が増す為である。この様にして、
この弾性層１６ｂに付着したトナーｔは落下することな
く、確実に画像転写部Ｄまで送られる。尚、弾性層１６
ｂが充分なトナー保持力を有するためには硬度がＪＩＳ
−Ａにて３０度以下であることが好ましい。

【００３７】図８は、この時の画像転写部Ｄの状態を示
す図である。この状態で、ホスト機器から出力される印
字情報に従って発熱体２’が発熱すると、トナー担持フ
ィルム１６（弾性層１６ｂ）に付着したトナーｔが溶
け、用紙Ｐに付着する（図９参照）。すなわち、印字情
報に従って発熱体２’が発熱すると、この熱はトナー担
持フィルム１６を介してトナーｔに伝わり、トナーｔが
溶けて用紙Ｐに転写される。この場合にも、トナーｔは
トナー担持フィルム１６側に転写されることなく、用紙
Ｐに転写される。その理由は上述と同様である。

【００３８】したがって、本実施例によっても、コスト
ダウンを図った熱転写画像形成装置によりトナー画像を
作成でき、しかも地汚れも確実に防止できるものであ
る。次に、本発明の第４の実施例を説明する。

【００３９】本実施例は、プラテンローラ３内にヒータ
等の加熱装置を配設した構成である。このヒータによ
り、例えば加熱装置の温度をＡ１に予熱する。この温度
Ａ１は、トナーｔが溶融するガラス転移点の温度Ａ２
（例えば、１５０°Ｃ）より低い温度であり、勿論常温
（例えば、２０°Ｃ）より高い温度である。

【００４０】この様な加熱装置をプラテンローラ３内に
配設し、所定温度（上述の温度Ａ１）に制御することで
トナーｔを予熱するものである。この様な構成とするこ
とで、発熱体２’の発熱に基づいて短時間でトナーの溶
融温度である温度Ａ２まで加熱できる。

【００４１】図１０はこのことを説明する図であり、不
図示の加熱装置によりトナーｔを温度Ａ１に予熱した場
合と、予熱しない場合とを比較する図である。トナーｔ
を予熱しない場合には、発熱体２’により常温Ａ０から
温度Ａ２まで加熱しなければならず、この為には時間Ｔ
2 を要する。これに対し、予熱する場合には、前述の様
にトナーｔは温度Ａ１に予め予熱されている為、Ｔ1 と
いう短時間で溶融温度Ａ２まで加熱することができる。
したがって、１ライン毎の印字時間を短縮することがで
き、印字処理を高速に行うことができる。

【００４２】尚、ヒータ等の加熱装置を温度Ａ１に制御
する為の制御手段としての温度制御回路は、特に図示し
ないが、例えばプラテンローラ３の近傍に設けられたサ
ーミスタや、このサーミスタの検出温度に基づく制御回
路で構成されている。

【００４３】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば高価な感光体や、ランニングコストが嵩むインクリ
ボンを使用する必要がないので、装置のコストダウンを
図ることができる。

【００４４】また、トナー担持フィルムに粘着層や、弾
性層を使用することにより、地汚れを確実に防止でき、
印字品質の優れた熱転写画像形成装置を提供することが
できる。

【００４５】さらに、加熱装置をプラテンローラ等に内
蔵し、予めトナーを予熱することにより、印字情報に従
って転写処理を行う際、短時間でトナーの溶融温度に設
定でき、印字処理速度を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例の熱転写画像形成装置の模式的断
面図である。

【図２】第１の実施例の熱転写画像形成装置の要部構成
を説明する図である。

【図３】第１の実施例の熱転写画像形成装置の画像転写
部Ｄの断面構成を説明する図である。

【図４】第１の実施例の熱転写画像形成装置を用いた場
合の用紙への転写状態を示す図である。

【図５】第２の実施例の熱転写画像形成装置の画像転写
部Ｄの断面構成を説明する図である。

【図６】第２の実施例の熱転写画像形成装置を用いた場
合の用紙への転写状態を示す図である。

【図７】第３の実施例の熱転写画像形成装置を用いた場
合の、トナーｔを弾性層に保持する状態を説明する図で
ある。

【図８】第３の実施例の熱転写画像形成装置の画像転写
部Ｄの断面構成を説明する図である。

【図９】第３の実施例の熱転写画像形成装置を用いた場
合の用紙への転写状態を示す図である。

【図１０】第４の実施例を説明する温度特性図である。

【符号の説明】

１、１３ 熱転写画像形成装置 ２ サーマルヘッド ２’ 発熱体 ３ プラテンローラ ４、１４、１６ トナー担持フィルム ６ 用紙搬送機構 ７ａ、７ｂ フィルム搬送ロール ８ 給紙カセット ８’ 給紙コロ ９ 搬送ロール １０ 用紙搬送ガイド １１ 搬送ベルト １２’ 排紙口 １２ 排紙トレー １４ａ ベースフィルム １４ｂ トナー容器 １６ａ ベースフィルム １６ｂ 弾性層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 織田 将宏 東京都羽村市栄町３丁目２番１号 カシオ 計算機株式会社羽村技術センター内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主走査方向に複数の発熱体を有する発熱
   ヘッドとプラテンとを対向配置し、表面にトナーを担持
   するトナー担持手段と用紙とを重ねて前記発熱ヘッドと
   前記プラテンとの対向部に搬送させ、前記発熱体を選択
   通電することにより、前記トナー担持手段上のトナーを
   溶融させ、用紙に選択転写してドット画像を形成するこ
   とを特徴とする熱転写画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記トナー担持手段のトナー担持面に粘
   着部材を設けた請求項１記載の熱転写画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記トナー担持手段のトナー担持面が弾
   性体である請求項１記載の熱転写画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記プラテンを加熱する加熱手段を設け
   た請求項１、又は２、又は３記載の熱転写画像形成装
   置。
5. 【請求項５】 前記加熱手段をトナーの溶融温度以下に
   加熱制御する制御手段を有する請求項４記載の熱転写画
   像形成装置。