JPH0144516B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は熱電型印刷機のための熱インク移転素
子に関し、この素子は、この素子を加圧状態で加
熱したときに表示媒体（記録媒体）上へ移転でき
るインク混合物の薄い層にて一面を被覆されたプ
ラスチツク材料の基礎支持体を含み、この混合物
は顔料又は染料と、熱的に移転可能な樹脂ででき
た結合剤とを含む。

上述の型式の熱印刷機のためのリボンは既知で
あつて、このような既知のリボンにおいては、リ
ボン表面の顔料は、常温では粘性がなく80〜100
℃の温度で溶融可能な樹脂と混合されている。こ
のような混合物は、支持フイルム上で比較的厚い
層をなし粘性が少なく、従つてひび割れが生じや
すい。

本発明が解決しようとする技術的課題は、基礎
支持体の厚さに対して混合物の層の厚さが小さ
く、混合物が大なる粘着特性及び可塑特性を有し
ていて柔軟であり比較的低温で記録媒体上へ移転
できるようになつた熱インク移転素子を提供する
ことである。

この技術的課題は本発明に係る熱インク移転素
子により解決される。本発明は、熱電型印刷機の
ための熱インク移転素子であつて、プラスチツク
材料製の基礎支持体を有し、該基礎支持体の片面
が、該熱インク移転素子を加圧下で加熱したとき
に表示媒体へ移転可能なインク混合物の厚さ２〜
４ミクロンの薄い層で被覆され、前記インク混合
物は顔料又は染料と熱移転可能な樹脂から成る結
合剤とを含有し、かつ、その可塑能力および接着
能力を増大させるための高溶融性の可塑剤を含有
し、該可塑剤が熱可塑性樹脂から成つている熱イ
ンク移転素子において、前記結合剤はテルペン樹
脂から成り、前記可塑剤は、該結合剤に対して
１：１の比を有する塩化ビニル・ビニルイソブチ
ルエーテル共重合体から成り、前記基礎支持体の
厚さは７〜12ミクロンであり、前記インク混合物
は60〜80℃の温度で溶融可能であることを特徴と
する熱インク移転素子を提供するものである。

第１〜５図を参照すると、例えば特願昭49−
122332号明細書（特開昭48−45137号公報）に示
された如き型式の熱印刷ヘツドが１０にて示され
ている。

印刷ヘツド１０は例えば等脚台形状の断面を有
する角柱状の絶縁材料製の支持体１１を含み、こ
の等脚台形の短辺と斜辺とのなす角βは180゜より
僅かに小さい。等脚台形の短辺に対応する平担な
表面１２上には支持体１１の隅部に平行に整列し
てＮ個の熱素子１３が位置している。図には７個
の素子を例示してあるが、この数に限定されない
ことに注意すべきである。

各熱素子１３は供給リード１５と復帰リード１
８とに接続され、リード１８は全ての熱素子に共
通のものである。リード１５，１８は表面１２か
ら出発し斜辺に対応する表面１６，１７へ延び、
角柱状支持体１１の基部１９まで達している。

これらのリード及び熱素子を支持体上に配置す
る技術は当業界で周知の厚肉フイルム技術でよ
い。この例の場合、150〜200ミクロンに等しい幅
を有するリード１５の端部１５ａとリード１８の
端部１７との間に数十ミクロン（例えば50ミクロ
ン）の間隙を残した状態で第２図に示す形状のよ
うに、導電性の層１５，１８をまず配置する。続
いて、抵抗性材料の数個の層をリード１５の端部
１５ａと復帰リード１８との間に存する各区域２
０内に配置する訳であるが、この配置に当つて、
支持体に接触していない抵抗性材料の表面を第５
図に示すように曲状にする。リード１５，１８上
のこの抵抗性材料は下に位置する導電性材料（リ
ード１５，１８）から完全に短絡される。

短絡されない唯一の区域は、支持体に接触して
いる矩形（寸法はａ×ｂ＝50×200ミクロン）の
１つの基部と外側の曲状の表面とを有する区域２
０（第５図に点線内にて示す）である。これらの
区域は印刷ヘツドの熱素子１３を構成し、各熱素
子は対応する供給リード１５と復帰リード１８と
の間に適当な電位差を与えることにより加熱され
る。

第１図は上述の型式の印刷ヘツド１０を使用し
た印刷ユニツトを示す。印刷ヘツド１０は印刷ヘ
ツド支持体３０に固着され、支持体３０は位置決
め及び案内素子３３を有し、これらの素子３３
は、表示媒体６０の印刷ラインに沿つて印刷ヘツ
ドを動かすキヤリツジ３６上に位置した対応する
位置決め及び案内素子３４と共働できる。

この目的のため、キヤリツジは印刷機のフレー
ムの端板４１，４２に連結されたロツド３９，４
０に枢着されている。案内ロツド４０が対応する
右側及び左側の端板の孔４６，４５を貫通して延
び、案内ロツド３９に枢支されたレバー５１のア
ーム５０と関連して作動する。レバー５１は第２
のアーム５３を有する。

バネ９９がアーム５３と印刷機のフレームとの
間に張設されている。

レバー５１は２つの別個の位置をとることがで
き、その１方の位置は第１図に示す位置であり、
他方の位置においてはレバー５１は第１図に示す
位置に関して右回り方向に回転せしめられてい
る。同様な方法で、案内ロツド４０は孔４５，４
６の頂部の方へ上方へ又はキヤリツジを回転させ
るべく孔４５，４６の底部の方へ動かされる。キ
ヤリツジは案内ロツド３９に枢着されており、案
内ロツドが孔４５，４６の底部の方へ動かされた
とき、キヤリツジは第１図の位置に関して右回り
方向に回転せしめられる。

好適には普通の紙から成る表示媒体６０は、印
刷機のフレームの端板４１，４２に回転可能に装
着されたスプール６１から通常送り出される。紙
６０は、端板４１，４２に回転可能に装着された
駆動ローラ６５により及び端板４１，４２に枢着
されかつバネ７１，７２によつてこれらの端板に
連結されているレバー６９，７０に回転可能に装
着された圧力ローラ６７，６８により、送り出さ
れる。バネ７１，７２はローラ６７，６８に力を
加えこれらのローラを駆動ローラ６５と共働させ
る。

駆動ローラ６５は表示媒体（印刷紙）の垂直方
向のスペーシングを制御する既知の型式のステツ
プモータ（図示せず）により制御される。表示媒
体６０は印刷ラインに沿つてプラテン８０に接触
するように維持され、プラテン８０は印刷機のフ
レームに装着された剛直な支持体１００を含み、
この支持体は例えば硬質ゴム製の層の如き弾塑性
の非抵抗性材料の薄い層１０１でおおわれ、更に
その上に例えば塩化ポリビニールのようなプラス
チツク材料を被覆してある。

印刷ヘツド１０を含むキヤリツジ組立体とプラ
テンに沿つた表示媒体６０との間に、表示媒体側
に熱的に移転可能な材料の層を担持した支持体か
ら成るリボン８５が挿入される。リボンは巻取リ
ール８６及び供給リール８５により動かされ、こ
れらのリールは印刷機のフレームに装着されてお
りかつリボンをぴんと張つて正しく送るためにモ
ータにより制御される。

図示の２つのリボン案内具８７，８８は端板４
１，４２の近傍に位置し、端板と一体に形成され
ている。印刷ヘツド支持体３０をキヤリツジ組立
体３６へ挿入することにより、印刷ヘツドは、熱
素子１３が印刷ラインに垂直になりかつリボン８
３に接触するように、位置決めされる。キヤリツ
ジ上に存する８個の電気接点は、可撓性のケーブ
ル９１により既知の型式の熱素子選択及び電気的
制御用の回路（図示せず）へ接続された可撓性の
薄板リード９０から成る。この配列が該回路自体
と印刷ヘツド１０の熱素子１３のリード１５，１
８との間の電気的な接続を可能にする。

印字期間中、キヤリツジは、既知の型式のモー
タ（第１図には示さない）を用いることにより、
第１図の左から右へ一定速度で動かされる。この
運動期間中、印刷ヘツド１０は、レバー５１が第
１図に示す位置にあるのでリボン８３と接触維持
され、レバー５１及び案内ロツド４０を用いるこ
とにより、印刷ヘツド１０に必要な力を与える。
また、この運動期間中この運動と同期して、制御
及び選択回路が、印刷ラインの文字の全ての点を
印字するに必要な程熱素子１３を附勢する。

それ故、これらの印刷点により同時に押されか
つ熱素子１３により加熱されたリボン８３の部分
において、リボンの熱的に移転可能な材料が表示
媒体上へ移され、それ故文字１１０が印刷され
る。この過程については後に詳述する。

左から右（第１図）への運動の終期において、
即ち表示媒体６０上の１つの印刷ラインについて
の印字終了後に、レバー５１がバネ９９の作用に
抗して右回りに回転せしめられ、もつて案内ロツ
ド４０を孔４５，４６の底部に係合させかつ案内
ロツド３９のまわりでのキヤリツジ３６の右回り
の回転を生じさせ、それによつて印刷ヘツドを表
示媒体から引離す。次いで、キヤリツジは既知の
型式のモータに制御されて右から左へ動き、第１
図の位置へ戻る。その間、ステツプモータにより
制御される駆動ローラ６５が表示媒体を一行（１
ライン）だけ送る。リボン８３は印刷ラインの長
さに等しい長さだけ供給リール８５から巻取リー
ル８６へ送られてしまつている。このようにし
て、印刷機は次の印刷ラインにおける文字の印刷
を行なえるように準備が整う。

リボンの構造や材質、熱素子の形状や配置及び
プラテンの種類が表示媒体への熱的に移転可能な
材料の移転を条件ずけし、従つて印刷の質を条件
ずける。

印刷機に使用される熱的に移転可能な材料の層
で被覆されたリボン８３は当業界における既知の
型式のリボンにおいては有し得ない極めて限定的
な特性を有さねばならない。

まず、熱的に移転可能な材料の層を担持した支
持体は極めて良好な熱伝導特性を有さねばなら
ず、このような熱伝導特性は、熱素子１３の選択
的な附勢により熱的に移転可能な層上に生じる熱
画像が歪まないように、一様でなければならな
い。それ故、リボンである支持体は、リボンの送
り及び取扱かいにとつて必須の機械的な強さ及び
歪みに対する抵抗についての必要な特性を与える
と共にできるだけ薄くし、もつて高速で印刷機を
作動させた場合でさえ不鮮明度及び汚れを最小限
に抑えて熱画像の移転を許容できるものでなけれ
ばならない。

小さな熱慣性の必要性は、ヘツド１０が印刷操
作期間中印刷ラインに沿つて動いているときに、
極めて重要であり、従つて各印刷操作に必要な時
間は厳格に一定に保たれ印刷ヘツドの速度に依存
する。それ故、良好な印刷速度を得るために、附
勢された熱素子により与えられる熱は短時間で熱
的に移転可能な材料を軟化させるようなものでな
ければならない。

このような見地から理論的な考察及び実験を行
なつたところ、同じ材料を用いた場合、リボンで
ある支持体はRC伝送ラインとして同じ態様で振
舞い、このRC伝送ラインの等価時定数は支持体
の厚さの平方に比例し、それ故印刷速度はこの厚
さにより完全に条件ずけられることが判明した。

リボン支持体はまた、印刷ヘツドに接触してい
る表面が熱的に移転可能な材料の被覆物（層）の
軟化し始める温度より高い温度を受けるときに被
覆物が軟化する温度よりも高い温度の如き高温に
耐えることのできるものでなければならない。

インク材料の被覆物は或るスレツシヨルド温度
値以上で軟化せねばならない。このスレツシヨル
ド温度値は極めて明らかなものでなければならな
い。その理由は、このスレツシヨルド温度が移転
の選択の助けとなりそしてこのような状況におい
てはインク材料の被覆物は支持体に付着するに等
しいかそれより強い力でしかも出来るだけ小さな
接触圧力で表示媒体に付着せねばならないからで
ある。

スレツシヨルド温度以下で、上述の不鮮明及び
汚れの現象が生じないように、材料の層は与えら
れた圧力のいかんに拘らず、部分的にでさえ移転
されてはならない。

更に、軟化し次いで表示媒体上へ移されてしま
つた被覆物の接着力は、リボンと表示媒体とを分
離したときにリボンから表示媒体への材料の完全
なる移転が行なわれるように、リボン支持体に対
する接着力よりも大きくなければならない。

このことを考りよに入れると、リボン及び表示
媒体は材料の層が完全に移転されるまで完全に静
止状態を維持せねばならない。

次に、上述の全ての要求を満足する熱的に移転
可能な材料の層を担持する本発明に係るリボンに
ついての説明を行なう。

種々のプラスチツク材料をリボン支持体として
用いて実験をした結果７〜12ミクロンの厚さのと
きに満足すべき結果が得られた。極めて良好な結
果は、「マイラー」（Mylar）及び「ホスタフア
ン」（Hostaphan）（それぞれ、デユポン社（Du
Pont）及びホーチステイ社（Hofchsty）により
製造されたポリエチレングリコール・テレフタレ
ートのフイルムについての登録商標名）という名
のポリエチレングリコール・テレフタレートで又
はポリエチレンでしかも特別な厚さ７〜12ミクロ
ンにて裏張りしたリボン支持体を用いることによ
り得られた。

特に、ポリエチレンの裏張りに対しては、層の
厚さに対するこれらの値即ち従来の単一使用型
（single−use）のリボンに使用する厚さに含まれ
る値以上では、ポリエチレンの裏張りは熱的に移
転可能な被覆物へ充分な強さ及び速度で熱を伝達
するには余りにも大きすぎる熱慣性を有すること
が証明され、一方小さすぎる値に対しては、ポリ
エチレンの裏張りは熱素子による加熱の作用を受
けて歪み、そのためリボンの規則的な送り及び取
扱かいに支障をきたすことが判つた。

塩化ポリビニール、セルロース・エステル・ポ
リウレタン、ポリカーボネート、ポリプロピレン
の如き他のプラスチツク物質を用いて実験を行な
つてみたが満足な結果を得なかつた。

熱的に移転可能な被覆物に関する限り、必要な
特性の大半がこの被覆物の成分のみならず被覆物
の層の厚さに依存することが認められた。特に、
２〜４ミクロンの厚さのものでしかも後に詳述す
る成分のものを用いると、本発明のリボンにとつ
ては、被覆物の接着特性を改良するために下塗り
を使用する必要がなかつた。これに対し、従来既
知のリボンにとつては、このような下塗は必要不
可欠であつた。一方、このようにして得られた接
着特性は必要な特性を有していることが判る。即
ち、圧力と一緒に熱を受けたとき、裏張りへの接
着力は減少しそしてこの接着力は、表示媒体がポ
リエチレン、ろう紙等の非セルロース系材料から
成つている場合でさえも表示媒体への接着力より
弱く、そのため被覆物の加熱された部分の全ての
明確な移転を許容する。

更に、上述の範囲の厚さを利用すると、加熱さ
れた部分に隣接する被覆物部分の移転を阻止でき
る。

熱的に移転可能な被覆物（層）の材質は３つの
基本的な成分、即ち顔料及び（又は）染料、結合
剤並に可塑剤から成る。

顔料及び（又は）染料の役目は、被覆物を必要
な色に着色することである。これはインクとして
普通に使用する顔料及び（又は）染料ならどれで
もよい。

結合剤の役目は、種々の成分特に顔料の粒子を
一緒に結合させることである。この結合剤は被覆
物の熱反応において及び表示媒体への被覆物の移
転において重要な役を果す。結合剤は時間が経つ
につれて安定する可逆性の熱可塑性プラスチツク
樹脂から成り、その主たる機能は被覆物の軟化点
を決めることである。可塑剤は裏張りへの接着を
保証し、もつて被覆物がリボンの取扱かい期間中
（即ち、リボンの送り、巻戻し及び取換え期間中）
割れ目を生じないようにする。

好適な結合剤は、テルペン樹脂から成るもので
ある。

テルペン樹脂として最適なものは、ペンシルバ
ニア・インダストリアル・カンパニー製造販売の
ピコライト（Picolyte）という商品名のものであ
る。

好適な可塑剤は、塩化ビニル・ビニルイソブチ
ルエーテル共重合体から成るものであり、BASF
社製造販売のビノフレツクス（Vinoflex）
MP400という商品名のものが最適である。

顔料と結合剤との重量比が１：４〜１：８の場
合に最良の結果が得られることが判明した。

本発明の熱インク移転素子の製法の一例を示
す。

例 可塑剤として100グラムのビノフレツクス
MP400、結合剤として50グラムのピコライトＳ
−70および50グラムのピコライトＳ−55、顔料と
して、25グラムのラーベン（Raven）カーボンブ
ラツク1200（コロンビア・カーボン・カンパニー
の製造販売の商品名）を、750c.c.のトルエン、150
c.c.のメチルイソブチルケトンおよび100c.c.のメチ
ルエチルケトンと共に、鋼製のジヤーに入れ、こ
の混合物を48時間よく撹拌し、次に、過した
後、ホストフアン（Hostphan）の厚さ８ミクロ
ンの薄膜上に被覆した。結合剤（50グラム＋50グ
ラム）に対する可塑剤（100グラム）の重量比が
１となることは明らかである。

乾燥後、でき上つたリボンのインク混合物は約
80℃の軟化点を有し、熱移転後、鮮明な黒色のド
ツトを生じた。

このようにして作られた熱感応リボンは、一回
しか使用され得ずしかも、最初において、光に当
てることによつて可視的に検査されかつ複写用ネ
ガとして又は既知の別のシステムを使つて複写さ
れうる、熱的に移転されたテキストの書類を作る
ために使用されうる。

特定な使用に対して、リボンはまた２つの色彩
の被覆物で作られうる。

上述の型式のリボンを、文字に対するタイプ圧
力が10Kgである従来のタイプライタに使用したと
ころ、印刷紙上に記号が残らなかつた。

逆に、熱素子の使用温度を120〜180℃、被覆物
の対応する軟化温度を65〜70℃そしてバネ９９の
作用力を250〜1200ｇにして前述の印刷機にリボ
ン８３を用いたところ満足な結果が得られ、１秒
間に40文字の最大印字速度において汚れを生起せ
ずに明確かつ完全にテキストを移転できた。

既述したように、熱素子の形状が普通の紙上へ
の主に被覆物の移転の質を条件ずける。

事実、表示媒体に対面している材料の被覆物の
表面は、主としてそれを構成している材料のため
又被覆操作のため普通極めて平滑となつている。

逆に、普通の紙から成る表示媒体は不規則な粗
雑な表面を有する。それ故、被覆物が普通の紙上
へ熱によつて移されている時に、この粗雑さを解
消するために被覆物の表面と紙との間に近密な接
触を生じさせることが必要である。

これはリボンの後部に適当な圧力を加えること
によつて達成されるが、この圧力を加える表面の
形状及び寸法も重要である。仮に、この表面が平
担でかなり幅広な場合、例えばマトリツクス・フ
オーマツトの点と同数の熱素子を有しかつ各印刷
動作中リボン及び印刷紙に関して静止している
（マトリツクス・フオーマツトが５個の点から成
る７つの欄で構成され、文字の幅が２mm高さが
2.5mmのものを考える）印刷ヘツドの熱素子の場
合、これらの熱素子は普通１辺が0.3mm即ち300ミ
クロンの正方形をしている。この場合、かなりの
圧力を加えた場合でさえ、圧力を加えられている
全ての表面に亘つて、熱的に移転可能な被覆物と
紙との間に近密な接触を与えるのが極めて困難で
ある。このような接触は粗雑な表面の凸部におい
てのみ保証され、被覆物はこのような凸部におい
てのみ移転され、その結果印刷された点及び印刷
された文字の鮮明度及び対照性が損なわれる。

第６図は、印刷ヘツド１０の熱素子１３の欄の
拡大図であり、印刷ヘツド１０は、粗面１１２を
有する表示媒体６０の表面１１３に接触した熱的
に移転可能なインク用層１１１を有する本発明に
係るリボン８３の支持体１１０に接するように、
印字動作中位置決めされる。

表示媒体６０はプラテン８０の弾塑性の層１０
１即ち例えば塩化ポリビニールの如きプラスチツ
ク材料の層１１５とその内側の硬質ゴムの層１１
６とから成る層１０１上に接してのつている。

バネ９９によつて印刷ヘツド１０上に与えられ
た圧力のために欄を構成する熱素子１３が接触区
域ｄにおいてリボン８３と表示媒体６０とをくぼ
ませかつプラテン８０の弾塑性特性の助けをかり
て該接触区域において熱的に移転可能な被覆物１
１１と表示媒体６０とを一緒に押付け接触区域内
の粗面１１２を平担にする。

仮に、熱素子１３が、対応する被覆物１１１が
この接触区域において融けるような温度に加熱さ
れた場合、被覆物１１１は表面１１３に付着し、
従つて、リボン８３と表示媒体６０はこれらの点
において接触するであろう。

印刷ヘツド１０の運動は、これらのくぼみを印
刷ヘツドの次の圧力点へ移動させ、もつて粗面１
１２を平担化しかつ印刷される点の全幅に亘つて
良好な接触を保証する。

被覆物１１１が移転された時印刷ラインにおけ
る印刷の終了時においてのリボン８３と表示媒体
６０との分離が先に軟化されて表示媒体６０上へ
付着している被覆物の部分をそのまま残し、もつ
て必要な印刷を生じさせる。

良質の印刷にとつて、各熱素子の局部侵入に純
粋に弾性比例する各熱素子１３の圧力に、層１０
１が局部反作用を生じさせないようにする必要が
ある。また、各熱素子の侵入が層１０１の可撓性
のため同じ欄の隣りの熱素子の侵入度を条件ずけ
ないようにしかつ反作用が侵入度が異なつた場合
でさえも実質上一定になるようにする必要があ
る。

この見地から、内側に硬質ゴムの層１１６を伴
なつた例えば塩化ポリビニールの如きプラスチツ
ク材料の層１１５が、この層１１５がかなりの弾
性ヒステレシス特性を有しそれ故はね戻りが印刷
ヘツドへ加えられている圧力の時間よりも長い場
合に限り、満足な結果を与えた。

以上により、上述の型式の印刷ヘツドと上述の
特性を有する熱的に移転可能なリボンとをどのよ
うに組合わせれば、汚れという欠点を生じさせず
に、印刷動作期間中印刷ラインに沿つて動く印刷
ヘツドを用いて表示媒体（好適には熱感応性でな
い普通の紙）上に印刷を行なう熱電型印刷機を提
供することが可能であるか理解いただけたと考え
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る熱インク移転素子を利
用できる熱電型印刷機の拡大斜視図。第２図は、
第１図に示した熱電型印刷機の印刷ヘツドの拡大
前面図。第３図は、第２図の側面図。第４図は、
第２図の拡大詳細図。第５図は、第４図の−
線における断面図。第６図は、第２図の印刷ヘツ
ドの部分拡大図で、本発明に係る熱的に移転可能
なインク素子と表示媒体とをも示す図である。 １０：印刷ヘツド、１３：熱素子、３６：キヤ
リツジ、６０：表示媒体（記録媒体）、８０：プ
ラテン、８３：リボン、１１１：インク用層（被
覆物）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 熱電型印刷機のための熱インク移転素子であ
   つて、プラスチツク材料製の基礎支持体を有し、
   該基礎支持体の片面が、該熱インク移転素子を加
   圧下で加熱したときに表示媒体へ移転可能なイン
   ク混合物の厚さ２〜４ミクロンの薄い層で被覆さ
   れ、前記インク混合物は顔料又は染料と熱移転可
   能な樹脂から成る結合剤とを含有し、かつ、その
   可塑能力および接着能力を増大させるための高溶
   融性の可塑剤を含有し、該可塑剤が熱可塑性樹脂
   から成つている熱インク移転素子において、前記
   結合剤はテルペン樹脂から成り、前記可塑剤は、
   該結合剤に対して１：１の比を有する塩化ビニ
   ル・ビニルイソブチルエーテル共重合体から成
   り、前記基礎支持体の厚さは７〜12ミクロンであ
   り、前記インク混合物は60〜80℃の温度で溶融可
   能であることを特徴とする熱インク移転素子。