プリント機構
【目的】 低コストで加熱および加圧を実現するプリント機構であるとともに、プリント機構の小型化を図ることが可能なプリント機構を提供する。
【構成】 シート状媒体(40)に対する摩擦力でそのシート状媒体(40)を相対的に送り出す用紙送り機構(36)と、前記シート状媒体(40)における面に対して局所的な加熱が可能なサーマルヘッド(33)と、前記シート状媒体(40)の面に対して局所的にかける圧力を制御する圧力機構(70)と、を備える。前記圧力機構(70)は、前記シート状媒体(40)に対する高圧状態、およびその高圧状態よりも低い圧力の低圧状態という少なくとも二段階を制御可能とした。
【構成】 シート状媒体(40)に対する摩擦力でそのシート状媒体(40)を相対的に送り出す用紙送り機構(36)と、前記シート状媒体(40)における面に対して局所的な加熱が可能なサーマルヘッド(33)と、前記シート状媒体(40)の面に対して局所的にかける圧力を制御する圧力機構(70)と、を備える。前記圧力機構(70)は、前記シート状媒体(40)に対する高圧状態、およびその高圧状態よりも低い圧力の低圧状態という少なくとも二段階を制御可能とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント機構の技術に関し、特に、少ない部材で印刷を実現させたプリント機構の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、発色剤等を封入したカプセルを用いて画像を形成する画像形成システムが知られている。この種の画像形成システムでは、カプセルの壁膜は光硬化性樹脂製の膜で構成されており、基材上に当該カプセルの層を形成してシート化し、当該カプセル層を所望の画像パターンに応じて露光した後、圧力を加えることによって、露光（硬化）されなかったカプセルが潰れて発色剤等が外に出て、シート上で発色するよう構成されている。
【０００３】
図１０は、上記の画像形成システムとしてのサーマルプリンタである。
このサーマルプリンタは、所定の樹脂でできた壁膜の内部にインクを封入してカプセルを構成し、基材の表面上にカプセルの層を形成してシート化し、カプセル層を所望の画像パターンに応じて加熱して壁膜のガラス転移温度以上に上昇させると共に、カプセル層を加圧することによって、カプセルの壁膜を破壊して内部のインクを放出させるよう構成されている。そして、この技術によれば、低コストで廃棄物が少なく、且つカラー対応が可能な画像形成システムを提供することができる。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１７０６９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、サーマルヘッド及び発熱部がそれぞれ３個ずつ使用された構成となっていることが分かる（サーマルヘッド５１，５２，５３、発熱部５６，５７，５８）。通常、プリンタを構成する部品のうち、最も高価な部品がサーマルヘッド等のヘッド群であることは知られている。このため、通常のプリンタでは記録用紙を３往復させることでフルカラー印刷を実現させている。
【０００６】
これに対し、特許文献１のサーマルプリンタでは、サーマルヘッドを３個も使用していることから、コスト高になってしまう。
また、複数のサーマルヘッドや発熱部を使用することによって、プリント機構全体の大型化を招くおそれもあった。
したがって、低コストで加熱および加圧を実現するプリント機構であるとともに、プリント機構の小型化を図ることが可能なプリント機構の開発が望まれていた。
【０００７】
請求項１から請求項３記載の発明は、低コストで加熱および加圧を実現するプリント機構であるとともに、プリント機構の小型化を図ることが可能なプリント機構を提供することにある。
また、請求項４に記載の発明によれば、低コストで加熱および加圧を実現するプリント機構であるとともに、プリント機構の小型化を図ることが可能なプリント方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（請求項１）
シート状媒体(40)に対する摩擦力でそのシート状媒体(40)を相対的に送り出す用紙送り機構(36)と、前記シート状媒体(40)における面に対して局所的な加熱が可能なサーマルヘッド(33)と、前記シート状媒体(40)の面に対して局所的にかける圧力を制御する圧力機構(70)と、を備え、前記圧力機構(70)は、シート状媒体に対して高圧をかける高圧状態、およびその高圧状態よりも低い圧力の低圧状態という少なくとも二段階を制御可能としたプリント機構である。
【０００９】
（作用）
用紙送り機構(36)がシート状媒体(40)を搬送させる。その搬送されたシート状媒体(40)の面に対してサーマルヘッド(33)が加熱処理をする。加熱処理後、シート状媒体(40)に対してサーマルヘッド(33)が加圧処理をする。この加圧処理は、圧力機構(70)によって二段階で制御される。すなわち、シート状媒体に対して高圧をかける高圧状態、およびその高圧状態よりも低い圧力の低圧状態で制御する。つまり、サーマルヘッド(33)の加圧処理を圧力機構(70)が高圧および低圧の二段階で調整しているため、シート状媒体(40)を印刷する際に、段階的かつ複数の色で発色させることができる。
【００１０】
（請求項２）
請求項２記載の発明は、請求項１に記載のプリント機構を限定したものである。
すなわち、前記圧力機構(70)は、サーマルヘッド(33)をシート状媒体(40)に押し付ける方向への回動を可能とする回転軸(71)と、その回転軸(71)に対するシート状媒体(40)に押し付ける方向への付勢力を与える付勢手段(72,73)と、その付勢手段(72,73)に対する付勢力を二段階に切り替え可能な切替機構(72,73,76,78,)と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
（作用）
回転軸(71)に軸支されて回動したサーマルヘッド(33)は、付勢手段(72,73)の伸張または収縮によって、シート状媒体(40)を押し付ける。加圧力は、切替機構(72,73,76,78,)を用いて付勢手段(72,73)を、高圧と低圧の二段階に切り替えることができる。
切替機構(72,73,76,78,)を備えることで、複数のサーマルヘッド(33)を使用しなくても加圧力を変化させることができる。このため、コストメリットに優れたプリント機構が実現できる。
【００１２】
（請求項３）
請求項３記載の発明は、請求項２に記載のプリント機構を限定したものである。
すなわち、前記切替機構(72,73,76,78,)は、低圧状態を作り出すための低圧バネ(72)と高圧状態を作り出すための高圧バネ(73)とを備えるとともに、それら低圧バネ(72)および高圧バネ(73)の一端は、前記サーマルヘッド(33)の回転軸(71)に対するヘッド部(33a)とは反対側に固定し、前記高圧バネ(73)が効かなくなる無圧位置と高圧状態を作り出す高圧位置との少なくとも二段階を実現可能な回転カム(76)と、その回転カム(76)の回転を制御するモータと、そのモータの制御によって回転した回転カム(76)の周面を移動して、前記サーマルヘッド(33)を押圧させるＬ字梃子(78)と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
（作用）
モータから伝達された回転作用によって回転カム(76)が回転する。
回転カム(76)が高圧状態の位置にあれば、高圧バネ(73)が収縮し、Ｌ字梃子(78)がサーマルヘッド(33)を押圧してヘッド部(33a)が記録シート(40)を加圧する。
一方、回転カム(76)が回転して低圧状態の位置にくると、高圧バネ(73)が伸張するので、Ｌ字梃子(78)はサーマルヘッド(33)から離れ、サーマルヘッド(33)のヘッド部(33a)のみが記録シート(40)を加圧する。
すなわち、切替機構(72,73,76,78,)を備えることで、記録シート(40)を加圧する際に、一つのサーマルヘッド(33)で低圧と高圧の異なる加圧力を実現することができる。このため、低コストで加熱や加圧を実現するプリント機構が形成される。また、部品数が少なくなるので、プリント機構の小型化も図ることができる。
なお、高圧バネ(73)と低圧バネ(72)とは同一のバネとして形成しても良い。
【００１４】
（請求項４）
請求項４に記載の発明は、 シート状媒体に対する摩擦力でそのシート状媒体を相対的に送り出す用紙送り機構と、 前記シート状媒体における面に対して局所的な加熱が可能なサーマルヘッドと、 前記シート状媒体の面に対して局所的にかける圧力を制御する圧力機構と、を備えたプリント機構の制御方法に係る。
すなわち、前記用紙送り機構によって前記シート状媒体のプリント位置を前記サーマルヘッドの位置へ移動させる用紙送り工程と、 前記シート状媒体に対しては、前記圧力機構による低圧状態下にて前記サーマルヘッドによる低温加熱工程と、 その低温加熱を終えた部位に対して前記圧力機構による高圧状態を与える高圧工程と、 その高圧工程を終えた部位に対して、前記サーマルヘッドによる中温加熱工程と、 その中温加熱工程を終えた部位に対して、前記サーマルヘッドによる高温加熱工程とを含むことによって前記シート状媒体へのプリントを実行するプリント方法である。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１から請求項３に記載の発明によれば、低コストで加熱および加圧を実現するプリント機構であるとともに、プリント機構の小型化を図ることが可能なプリント機構を提供することができた。
また、請求項４に記載の発明によれば、低コストで加熱および加圧を実現するプリント機構であるとともに、プリント機構の小型化を図ることが可能なプリント方法を提供することができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の実施の形態について、図面を参照させながら説明する。ここで使用する図面は、図１から図９である。図１は、高圧状態のプリント機構を示した正面図であり、図２は、低圧状態のプリント機構を示した正面図であり、図３から図６は、印刷シートについて説明した図であり、図７は、プリント機構の他の形態を示した概略図であり、図８は、プリント機構を搭載した画像形成装置の概略図であり、図９は、図８の他の形態を示した概略図である。
【００１７】
プリント機構３０は、記録シート４０に対する摩擦力でその記録シート４０を相対的に送り出すシート送りローラ（用紙送り機構）３６と、記録シート４０における面に対して局所的な加熱が可能なサーマルヘッド３３と、そのサーマルヘッド３３に対向し、記録シート４０を挟んで配置されたプラテンローラ３２と、記録シート４０の面に対して局所的にかける圧力を制御する圧力機構７０と、プリント機構３０を制御する制御部５１と、を備えて構成されている。
【００１８】
（シート送りローラ）
シート送りローラ３６（図７）は、シート収容ケース５０の最上段の記録シート４０に接触して位置し、制御部５１からの制御信号に基づいてモータ（図示は表示しない）によって回転駆動される。シート送りローラ３６が回転すると、バネの付勢力により記録シート４０とシート送りローラ３６との間に生じた摩擦力によって、シート送りローラ３６の回転に連動してシート収容ケース５０の最上段の記録シート４０がサーマルヘッド３３に向けて搬送される。なお、制御部５１は、上記制御信号に基づいて、モータ（シート送りローラ３６）の回転量を制御することで、記録シート４０の位置や送り量を制御する。
【００１９】
（サーマルヘッド）
サーマルヘッド３３は、複数の発熱素子を主走査方向にライン状に並べた発熱素子アレイを備えている。サーマルヘッド３３は、発熱素子アレイを記録シート４０に接触した状態で、形成する画像に応じたパターンで各発熱素子を発熱させる。本実施形態では、各発熱素子は、少なくとも、非発熱状態、低温発熱状態および高温発熱状態の３状態を有し、これら３状態のうち一つが制御部５１によって選択される。
【００２０】
各発熱素子の発熱温度は、その発熱素子に接続された抵抗に電流を流す時間によって制御される。制御部５１は、加熱時間に応じて、サーマルヘッド３３の各発熱素子に電流を流す時間を規定するストローブ信号のパルス幅を制御する。なお、サーマルヘッド３３は、低温発色状態および高温発色状態の各々において、画像データの諧調に応じた複数の発熱温度を調整可能にしてもよい。
【００２１】
（プラテンローラ）
プラテンローラ３２は、記録シート４０の搬送経路を挟んだ反対側に設けられている。プラテンローラ３２は、記録シート４０の搬送に応じて回転し、記録シート４０とサーマルヘッド３３の発熱素子との接触状態を安定にする。なお、プラテンローラ３２及びサーマルヘッド３３に隣接した搬送経路の下流側には、排出口から排出された記録シート４０を挟み込んで搬送させる一対の搬送補助ローラを備えていても良い。
【００２２】
圧力機構７０は、高圧状態およびその高圧状態よりも低い圧力の低圧状態という少なくとも二段階を制御可能な機能を有する。
この圧力機構７０は、サーマルヘッド３３を記録シート４０に押し付ける方向への回動を可能とする回転軸７１と、その回転軸７１に対する記録シート４０に押し付ける方向への付勢力を与える付勢手段と、その付勢手段に対する付勢力を二段階に切り替え可能な切替機構と、を備えている。
【００２３】
切替機構は、前述した付勢手段を用いている。すなわち、低圧状態を作り出すための低圧バネ７２と高圧状態を作り出すための高圧バネ７３と、それら低圧バネ７２および高圧バネ７３の一端は、サーマルヘッド３３の回転軸７１に対するヘッド部３３ａとは反対側に固定し、高圧バネ７３が効かなくなる無圧位置と高圧状態を作り出す高圧位置との少なくとも二段階を実現可能な回転カム７６と、その回転カム７６の回転を制御するモータ（図示は表示しないが、回転角度の制御が容易なステッピングモータが好ましい）と、そのモータの制御によって回転した回転カム７６の周面を移動して、サーマルヘッド３３を押圧させるＬ字梃子７８とから構成されている。
【００２４】
（バネ）
低圧バネ７２の一端７２ａはフック状に形成されており、サーマルヘッド３３に固定された低圧バネ支持部３３ｂに接続されている。同様に、フック状の他端７２ｂは、低圧バネ支持部３３ｂに対向配置された第二低圧バネ支持部３３ｂに接続されている。
高圧バネ７３の一端７３ａもフック状に形成されており、Ｌ字梃子７８に固定された高圧バネ支持部７８ｂに接続されている。フック状の他端７３ｂは、高圧バネ支持部７８ｂに対向配置された第二高圧バネ支持部７８ｃに接続されている。
なお、高圧バネ(73)と低圧バネ(72)とは同一のバネとして形成するようにしても良い。
【００２５】
（Ｌ字梃子）
Ｌ字梃子７８は、サーマルヘッド３３と回転軸７１によって回転自在に結合されており、サーマルヘッド３３側に位置する一端に、サーマルヘッド３３の上部３３ｄに当接する当接部７８ａとを備え、サーマルヘッド３３の回転軸７１に対するヘッド部３３ａとは反対側に固定されている。また、Ｌ字梃子７８の他端７８ｄは、回転カム７６の切り欠き部７６ａに接続され、回転カム７６の回転動作に応じて高圧バネ７３が伸縮し、高圧状態と低圧状態が作られる。
【００２６】
（回転カム）
回転カム７６は、モータからの駆動力が伝達されることで同一方向に回転する回転体であり、その円周上に切り欠き部７６ａを備えている。また、高圧バネ７３が効かなくなる低圧位置と、高圧状態を作り出す高圧位置との少なくとも二段階の状態を実現可能な機能を備えている。
すなわち、図１に示した状態は、切り欠き部７６ａにＬ字梃子７８の端部が噛み合った状態である。この状態は高圧状態であり、サーマルヘッド３３の上部３３ｄにＬ字梃子７８の当接部７８ａが当接して押圧している。このため、サーマルヘッド３３だけの押圧力に加え、Ｌ字梃子７８の押圧力も加わることになる。
【００２７】
また、図２に示した状態は、回転カム７６が矢印方向に回転し、切り欠き部７６ａに対してＬ字梃子７８の端部が外れた状態である。この状態は低圧状態（無圧）であり、サーマルヘッド３３の上部３３ｄにＬ字梃子７８の当接部７８ａが外れている。このため、低圧バネ７２のみによる付勢力が産み出す押圧力が掛かっていることになる。
【００２８】
また、回転カム７６の切り欠き部７６ａは、図７に示すような切り欠き部７６ｂのような形態としても良い。この場合の、回転カム７６の位置とＬ字梃子７８と各バネの関係は次のようになる。
Ｌ字梃子７８が切り欠き部７６ｂにおけるαの位置にある場合には、高圧バネ７３及び低圧バネ７２の二つのバネ力が記録シート４０に対して印加されている状態である。
Ｌ字梃子７８が切り欠き部７６ｂにおけるβの位置にある場合には、高圧バネ７３のみが記録シート４０に対して印加されている状態である。
Ｌ字梃子７８が切り欠き部７６ｂにおけるγの位置にある場合には、高圧バネ７３及び低圧バネ７２のバネ力が解除される。
なお、γの位置でバネ力を解除しているのは、サーマルヘッド３３とプラテンローラ３２の間の力を解除しないで長時間保存していると、ゴム質で形成されたプラテンローラ３２が塑性変形してしまうからである。このため、通常時はγにＬ字梃子７８が位置していることになる。
【００２９】
また、プリント機構３０には、紙詰まり排出機能を備えている。
これは、Ｌ字梃子７８のリンク機構７５を図７における右方向に押すと、Ｌ字梃子７８が時計廻り方向に回転する。そして、Ｌ字梃子７８がサーマルヘッド３３の端部に接触するのでＬ字梃子７８とともにサーマルヘッド３３も時計廻り方向に回転する。すると、サーマルヘッド３３が記録シート４０から離れる。このため、サーマルヘッド３３とプラテンローラ３２間に隙間を空けることができ、紙が詰まった際でも容易に排出することができる。
【００３０】
（記録シート）
次に、図３から図６を参照して本実施形態で用いられる記録シート４０について説明する。
図３は、本実施形態で用いる記録シート４０の断面構成図である。
図３に示すように、記録シート４０は、例えば、基材４１に高温発色層４３、混合防止層４５、低温発色層４７および保護層４９を順に積層して構成される。
記録シート４０は、低温発色層４７内に低温発色カプセル２７の他に低温発色抑制カプセル２８を内包している。記録シート４０は、画像形成時に低温発色カプセル２７が低温発色された後に、加圧されて低温発色抑制カプセル２８が破壊され、低温定着される。その後に、高温発色カプセル２３が高温発色される。
【００３１】
基材４１は、例えば、ポリエステルやポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等によって構成される。基材４１は、白色あるいは透明である。
高温発色層４３は、高温発色カプセル２３、顕色剤および必要に応じて塩基性物質または酸性物質をバインダ材中に分散させて構成される。高温発色カプセル２３は、例えば、発色剤を内包する。高温発色層４３は、例えば、図４に示す温度Ｔ３（例えば、３３０℃）以上の高温状態となると、高温発色カプセル２３が内包する発色剤と高温発色層４３内の顕色剤とが反応して発色する。
【００３２】
高温発色カプセル２３は、いわゆるマイクロカプセルであり、その壁が３００〜３５０℃のガラス転移点を持つポリウレアあるいはポリウレタンからなる。高温発色カプセル２３は、ガラス転移点前後で物質浸透（透過）性が大きくなる特性を持つ。これにより、図５（Ａ）に示すように、温度Ｔ３未満（非高温）においては、高温発色カプセル２３内に顕色剤は浸透せず、高温発色カプセル２３内の発色剤は発色しない。一方、図５（Ｂ）に示すように、温度Ｔ３以上（上記高温状態）になると、高温発色層１３内の顕色剤が高温発色カプセル２３内に浸透し、当該顕色剤と高温発色カプセル２３内の発色剤とが反応して色素が形成されて発色する。
【００３３】
高温発色カプセル２３等の本実施形態におけるマイクロカプセルの壁は、例えば、熱硬化性樹脂あるいは熱可塑性樹脂等の合成樹脂で形成される。具体的には、高温発色カプセル２３の壁として、メラミン−ホルムアルデヒドポリマー、尿素−ホルムアルデヒドポリマー等が用いられる。
また、マイクロカプセルの平均粒径は、例えば約３〜４μｍであり、そのガラス転移点は壁の材質によって規定される。マイクロカプセルは、反応する物質を多層構造の状態で隔離しておくだけでなく、マイクロカプセルの壁を隔ててミクロンに分散して共存させることにより、数μの薄い塗布膜の中で、常温では十分に隔離性を保ちながら、加熱時に瞬時に十分な物質浸透性を持たせる機能を持つ。
【００３４】
なお、高温発色カプセル２３は、上記高温状態になると、その壁が溶けて、カプセル内の発色剤がカプセル外に流出して、カプセル外の顕色剤と反応して発色するように構成してもよい。
本実施形態において、発色剤と、それに反応する顕色剤との組み合わせには、例えば、ジアゾ化合物（発色剤）とカプラー（顕色剤）との組み合わせ、あるいは電子供与性無色染料（発色剤）と電子受容性化合物（顕色剤）との組み合わせ等がある。なお、ジアゾ化合物の化学構造とカプラーの化学構造との組み合わせ、あるいは電子供与性無色染料の化学構造と電子受容性化合物の化学構造との組み合わせによって任意の色相を発色できることは公知である。
【００３５】
なお、上記ジアゾ化合物は、例えば、リン酸トリクレジル等である。ジアゾ化合物は、電子供与性染色前駆体（染料前駆体）であり、塩基性雰囲気でカプラーと反応して発色する。カプラーは、例えば、レゾルシルやフロログルシンであり、塩基性雰囲気中でジアゾ化合物とカップリングして色素を形成する。塩基性雰囲気は、水難溶性か水不溶性の塩基性物質や加熱によりアルカリを発生する物質（例えば、有機アンモニウム塩）によって作られる。
また、上記電子供与性無色染料は例えばロイコ染料であり、電子受容性化合物は例えばフェノール系酸性物質である。この組み合わせでは、ロイコ染料が酸性物質である顕色剤に吸着して酸化されて発色する。
【００３６】
また、上記カプラーとしては、例えば、２−ヒドロキシ−３ナフトエ酸アニリド等が用いられる。
また、上記電子受容性化合物としては、例えば、フェノール化合物、有機酸またはその金属塩、オキシ安息香酸エステル等の酸性物質が用いられる。
【００３７】
また、本実施形態では、発色剤をマイクロカプセル内に内包する場合を例示するが、例えば、発色剤と顕色剤とをバインダ内に分散して配置し、過熱によりバインダが溶融して発色剤と顕色剤とが反応するような構成にしてもよい。
【００３８】
混合防止層４５は、高温発色層４３と低温発色層４７との間でカプセルが混ざり合うことを防止するための層である。
【００３９】
低温発色層４７は、低温発色カプセル２７、顕色剤、低温発色抑制カプセル２８、並びに必要に応じて塩基性物質または酸性物質をバインダ材中に分散させて構成される。低温発色カプセル２７は、発色剤を内包し、その壁のガラス転移点が例えば、９０〜１４０℃の低温である。低温発色層４７は、例えば、図４に示す温度Ｔ１（例えば、１１０℃）以上の低温状態となると、低温発色カプセル２７が内包する発色剤と低温発色層４７内の発色剤とが反応して発色する。低温発色カプセル２７の壁のガラス転移点を除いて、発色の原理は、高温発色カプセル２３と同じである。
【００４０】
本実施形態において、高温発色カプセル２３および低温発色カプセル２７が内包する発色剤と、その外部の顕色剤とが反応する条件として、圧力は不要である。
【００４１】
低温発色抑制カプセル２８は、図６（Ａ）に示すように、通常圧力（非破壊圧力）状態で、低温発色層４７の発色機能を抑制する低温発色抑制剤を内包する。
低温発色抑制カプセル２８は、図６（Ｂ）に示すように、図３に示す破壊圧力Ｐ１以上の圧力が加わると、カプセルが破壊状態（あるいは浸透状態）となり、低温発色抑制剤を低温発色抑制カプセル２８外に流出させる。
低温発色抑制カプセル２８等のマイクロカプセルの破壊（浸透）圧力は、マイクロカプセルの径と壁厚との関係、並びに壁の材質によって規定される。
低温発色抑制カプセル２８が内包する低温発色抑制剤は、例えば、低温発色カプセル２７内は発色剤、低温発色層４７内の顕色剤、塩基性物質および酸性物質のうち、１つ以上の物質の化学構造を変化させて、化学反応を起こさないようにする機能、あるいは化学反応しても色素が生成されないようにする機能を有する。
また、低温発色抑制カプセル２８は、低温発色カプセル２７のカプセルの壁の物質透過性を変化させて浸透性を低下させて発色反応を抑制する機能を有していてもよい。
なお、本実施形態において、低温発色抑制カプセル２８が内包する低温発色抑制剤がカプセル外部に流出する条件として、温度条件は特に不要である。
【００４２】
低温発色層４７において電子供与性無色染料（発色剤：例えばロイコ染料）と電子受容性化合物（顕色剤：例えば酸性物質）との組み合わせで発色する場合には、低温発色抑制カプセル２８として、例えば、リン酸エステル類、テトラヒドロフタル酸、脂肪酸エステル、２価アルコールエステル類、エポキシ系可塑剤あるいはトリメット酸系可塑剤等が用いられる。
【００４３】
保護層４９は、低温発色層４７を保護するための層である。保護層４９は、例えば、耐熱機能を有する。
【００４４】
本実施形態において、高温発色層４３および低温発色層４７の厚みは、例えば１〜４μｍである。
【００４５】
前述のプリント機構３０の作用としては、次のようになる。
シート送りローラ３６がシート収容ケースに収容された記録シート４０を搬送させる。その搬送された記録シート４０の面に対してサーマルヘッド３３のヘッド部３３ａが加熱処理をする。加熱処理後、記録シート４０に対してサーマルヘッド３３のヘッド部３３ａが加圧処理をする。この加圧処理は、低圧と高圧の二段階で制御される。
【００４６】
低圧処理の命令がなされた場合には、回転カム７６の切り欠き部７６ａ以外の周面にＬ字梃子７８の他端７８ｄが沿って接地する。これに応じて高圧バネ７３が、高圧バネ支持部７８ｂと第二高圧バネ支持部７８ｃとの間で伸張し、Ｌ字梃子７８の当接部７８ａがサーマルヘッド３３の上部３３ｄから離れる。この状態では、記録シート４０に対してサーマルヘッド３３のみで加圧されている。
【００４７】
また、高圧処理の命令がなされた場合には、回転カム７６が反時計回り（矢印方向）に回転し、切り欠き部７６ａにＬ字梃子７８の他端７８ｄが嵌合する。すると、高圧バネ７３が、高圧バネ支持部７８ｂと第二高圧バネ支持部７８ｃとの間で収縮し、Ｌ字梃子７８の当接部７８ａがサーマルヘッド３３の上部３３ｄに当接して押圧する。この状態では、記録シート４０に対してサーマルヘッド３３の加圧力にＬ字梃子７８の加圧力が加わった状態となる。なお、低圧及び高圧の制御については、図示しない制御部によって制御される。
【００４８】
すなわち、加圧処理が高圧および低圧と二段階に調整可能であるため、記録シート４０を印刷する際に、複数のサーマルヘッドを必要とせずに段階的かつ複数の色を発色させることができる。このため、低コストなプリント機構の実現に寄与する。また、このプリント機構は、一つのサーマルヘッドで構成されているので、プリント機構の小型化に寄与する。
【００４９】
（画像形成装置）
図８は、プリント機構３０Ｂを搭載した画像形成装置９０の概略図である。
プリント機構３０Ｂは、サーマルヘッド３３およびＬ字梃子７８の角度が異なっているが、その他は、前述したプリント機構３０の構成は同一である。
画像形成装置９０は、高温発色層と低温発色層とを連続して発色することが可能な１ヘッド１パス方式を採用している。ここでいう１ヘッドとはサーマルヘッド３３のことであり、１パスとは、記録シート４０がサーマルヘッド３３と一回接触して通過するだけで、画像形成が可能な印刷方式のことである。
【００５０】
画像形成装置９０は、潜像を担持する複数の感光体と、その感光体表面に帯電を施す帯電手段と、帯電した感光体の表面に画像データに基づいて露光し、潜像を書き込む露光手段と、感光体表面に形成された潜像にトナーを供給し、可視像化する現像手段と、感光体表面の可視像を転写紙もしくは中間転写体に転写する転写手段と、転写後の感光体表面をクリーニングするクリーニング手段とを少なくとも備えている。
画像形成装置９０は、プリント機構３０Ｂを搭載しているので、低コストで加熱および加圧を実現することができる。また、プリント機構の小型化が図られていることから、画像形成装置９０の小型化にも寄与する。
【００５１】
また、図０は、プリント機構３０Ｃを搭載した画像形成装置９０の概略図である。
プリント機構３０Ｃは、低圧バネ７２および高圧バネ７３の設置箇所と、Ｌ字梃子７８の先端部分に回転軸７１によって軸支してサーマルヘッド３３に接続させている点が、図８のプリント機構３０Ｂとは異なるが、その他は、前述したプリント機構３０及びプリント機構３０Ｂの構成と同一である。
このようにすれば、出っ張り部分を少なくすることができるので、画像形成装置９０をさらに小型化することができる。
【００５２】
なお、本実施形態におけるプリント機構３０は、画像形成装置に適用した例を述べているが、これに限定されることはない。例えば、撮像装置（プリント機構付きのカメラ）などに使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】高圧状態のプリント機構を示した正面図である。
【図２】低圧状態のプリント機構を示した正面図である。
【図３】記録シートの断面構成図である。
【図４】図３に示す記録シート内の高温発色カプセル、低温発色カプセルおよび低温発色抑制カプセルの特性を説明するための図である。
【図５】図３に示す発色カプセルの発色原理を説明するための図である。
【図６】図３に示す低温発色抑制カプセルの発色抑制作用を説明するための図である。
【図７】プリント機構の他の形態を示した概略図である。
【図８】プリント機構を搭載した画像形成装置の概略図である。
【図９】プリント機構を搭載した画像形成装置の他の形態を示した概略図である。
【図１０】従来のサーマルプリンタの一部を示した図である。
【符号の説明】
【００５４】
２３ 高温発色カプセル ２７ 低温発色カプセル
２８ 低温発色抑制カプセル
３０、３０Ｂ、３０Ｃ プリント機構
３２ プラテンローラ ３３ サーマルヘッド
３３ａ ヘッド部 ３３ｂ 低圧バネ支持部
３３ｃ 第二低圧バネ支持部 ３３ｄ 上部
３６ シート送りローラ
４０ 記録シート ４１ 基材
４３ 高温発色層 ４５ 混合防止層
４７ 低温発色層 ４９ 保護層
５０ シート収容ケース ５１ 制御部
７０ 圧力機構 ７１ 回転軸
７２ 低圧バネ
７２ａ、７３ａ 一端 ７２ｂ、７３ｂ 他端
７３ 高圧バネ ７５ リンク機構
７６ 回転カム
７６ａ、７６ｂ 切り欠き部 ７８ Ｌ字梃子
７８ａ 当接部 ７８ｂ 高圧バネ支持部
７８ｃ 第二高圧バネ支持部 ７８ｄ 他端
９０ 画像形成装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント機構の技術に関し、特に、少ない部材で印刷を実現させたプリント機構の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、発色剤等を封入したカプセルを用いて画像を形成する画像形成システムが知られている。この種の画像形成システムでは、カプセルの壁膜は光硬化性樹脂製の膜で構成されており、基材上に当該カプセルの層を形成してシート化し、当該カプセル層を所望の画像パターンに応じて露光した後、圧力を加えることによって、露光（硬化）されなかったカプセルが潰れて発色剤等が外に出て、シート上で発色するよう構成されている。
【０００３】
図１０は、上記の画像形成システムとしてのサーマルプリンタである。
このサーマルプリンタは、所定の樹脂でできた壁膜の内部にインクを封入してカプセルを構成し、基材の表面上にカプセルの層を形成してシート化し、カプセル層を所望の画像パターンに応じて加熱して壁膜のガラス転移温度以上に上昇させると共に、カプセル層を加圧することによって、カプセルの壁膜を破壊して内部のインクを放出させるよう構成されている。そして、この技術によれば、低コストで廃棄物が少なく、且つカラー対応が可能な画像形成システムを提供することができる。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１７０６９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、サーマルヘッド及び発熱部がそれぞれ３個ずつ使用された構成となっていることが分かる（サーマルヘッド５１，５２，５３、発熱部５６，５７，５８）。通常、プリンタを構成する部品のうち、最も高価な部品がサーマルヘッド等のヘッド群であることは知られている。このため、通常のプリンタでは記録用紙を３往復させることでフルカラー印刷を実現させている。
【０００６】
これに対し、特許文献１のサーマルプリンタでは、サーマルヘッドを３個も使用していることから、コスト高になってしまう。
また、複数のサーマルヘッドや発熱部を使用することによって、プリント機構全体の大型化を招くおそれもあった。
したがって、低コストで加熱および加圧を実現するプリント機構であるとともに、プリント機構の小型化を図ることが可能なプリント機構の開発が望まれていた。
【０００７】
請求項１から請求項３記載の発明は、低コストで加熱および加圧を実現するプリント機構であるとともに、プリント機構の小型化を図ることが可能なプリント機構を提供することにある。
また、請求項４に記載の発明によれば、低コストで加熱および加圧を実現するプリント機構であるとともに、プリント機構の小型化を図ることが可能なプリント方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（請求項１）
シート状媒体(40)に対する摩擦力でそのシート状媒体(40)を相対的に送り出す用紙送り機構(36)と、前記シート状媒体(40)における面に対して局所的な加熱が可能なサーマルヘッド(33)と、前記シート状媒体(40)の面に対して局所的にかける圧力を制御する圧力機構(70)と、を備え、前記圧力機構(70)は、シート状媒体に対して高圧をかける高圧状態、およびその高圧状態よりも低い圧力の低圧状態という少なくとも二段階を制御可能としたプリント機構である。
【０００９】
（作用）
用紙送り機構(36)がシート状媒体(40)を搬送させる。その搬送されたシート状媒体(40)の面に対してサーマルヘッド(33)が加熱処理をする。加熱処理後、シート状媒体(40)に対してサーマルヘッド(33)が加圧処理をする。この加圧処理は、圧力機構(70)によって二段階で制御される。すなわち、シート状媒体に対して高圧をかける高圧状態、およびその高圧状態よりも低い圧力の低圧状態で制御する。つまり、サーマルヘッド(33)の加圧処理を圧力機構(70)が高圧および低圧の二段階で調整しているため、シート状媒体(40)を印刷する際に、段階的かつ複数の色で発色させることができる。
【００１０】
（請求項２）
請求項２記載の発明は、請求項１に記載のプリント機構を限定したものである。
すなわち、前記圧力機構(70)は、サーマルヘッド(33)をシート状媒体(40)に押し付ける方向への回動を可能とする回転軸(71)と、その回転軸(71)に対するシート状媒体(40)に押し付ける方向への付勢力を与える付勢手段(72,73)と、その付勢手段(72,73)に対する付勢力を二段階に切り替え可能な切替機構(72,73,76,78,)と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
（作用）
回転軸(71)に軸支されて回動したサーマルヘッド(33)は、付勢手段(72,73)の伸張または収縮によって、シート状媒体(40)を押し付ける。加圧力は、切替機構(72,73,76,78,)を用いて付勢手段(72,73)を、高圧と低圧の二段階に切り替えることができる。
切替機構(72,73,76,78,)を備えることで、複数のサーマルヘッド(33)を使用しなくても加圧力を変化させることができる。このため、コストメリットに優れたプリント機構が実現できる。
【００１２】
（請求項３）
請求項３記載の発明は、請求項２に記載のプリント機構を限定したものである。
すなわち、前記切替機構(72,73,76,78,)は、低圧状態を作り出すための低圧バネ(72)と高圧状態を作り出すための高圧バネ(73)とを備えるとともに、それら低圧バネ(72)および高圧バネ(73)の一端は、前記サーマルヘッド(33)の回転軸(71)に対するヘッド部(33a)とは反対側に固定し、前記高圧バネ(73)が効かなくなる無圧位置と高圧状態を作り出す高圧位置との少なくとも二段階を実現可能な回転カム(76)と、その回転カム(76)の回転を制御するモータと、そのモータの制御によって回転した回転カム(76)の周面を移動して、前記サーマルヘッド(33)を押圧させるＬ字梃子(78)と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
（作用）
モータから伝達された回転作用によって回転カム(76)が回転する。
回転カム(76)が高圧状態の位置にあれば、高圧バネ(73)が収縮し、Ｌ字梃子(78)がサーマルヘッド(33)を押圧してヘッド部(33a)が記録シート(40)を加圧する。
一方、回転カム(76)が回転して低圧状態の位置にくると、高圧バネ(73)が伸張するので、Ｌ字梃子(78)はサーマルヘッド(33)から離れ、サーマルヘッド(33)のヘッド部(33a)のみが記録シート(40)を加圧する。
すなわち、切替機構(72,73,76,78,)を備えることで、記録シート(40)を加圧する際に、一つのサーマルヘッド(33)で低圧と高圧の異なる加圧力を実現することができる。このため、低コストで加熱や加圧を実現するプリント機構が形成される。また、部品数が少なくなるので、プリント機構の小型化も図ることができる。
なお、高圧バネ(73)と低圧バネ(72)とは同一のバネとして形成しても良い。
【００１４】
（請求項４）
請求項４に記載の発明は、 シート状媒体に対する摩擦力でそのシート状媒体を相対的に送り出す用紙送り機構と、 前記シート状媒体における面に対して局所的な加熱が可能なサーマルヘッドと、 前記シート状媒体の面に対して局所的にかける圧力を制御する圧力機構と、を備えたプリント機構の制御方法に係る。
すなわち、前記用紙送り機構によって前記シート状媒体のプリント位置を前記サーマルヘッドの位置へ移動させる用紙送り工程と、 前記シート状媒体に対しては、前記圧力機構による低圧状態下にて前記サーマルヘッドによる低温加熱工程と、 その低温加熱を終えた部位に対して前記圧力機構による高圧状態を与える高圧工程と、 その高圧工程を終えた部位に対して、前記サーマルヘッドによる中温加熱工程と、 その中温加熱工程を終えた部位に対して、前記サーマルヘッドによる高温加熱工程とを含むことによって前記シート状媒体へのプリントを実行するプリント方法である。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１から請求項３に記載の発明によれば、低コストで加熱および加圧を実現するプリント機構であるとともに、プリント機構の小型化を図ることが可能なプリント機構を提供することができた。
また、請求項４に記載の発明によれば、低コストで加熱および加圧を実現するプリント機構であるとともに、プリント機構の小型化を図ることが可能なプリント方法を提供することができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の実施の形態について、図面を参照させながら説明する。ここで使用する図面は、図１から図９である。図１は、高圧状態のプリント機構を示した正面図であり、図２は、低圧状態のプリント機構を示した正面図であり、図３から図６は、印刷シートについて説明した図であり、図７は、プリント機構の他の形態を示した概略図であり、図８は、プリント機構を搭載した画像形成装置の概略図であり、図９は、図８の他の形態を示した概略図である。
【００１７】
プリント機構３０は、記録シート４０に対する摩擦力でその記録シート４０を相対的に送り出すシート送りローラ（用紙送り機構）３６と、記録シート４０における面に対して局所的な加熱が可能なサーマルヘッド３３と、そのサーマルヘッド３３に対向し、記録シート４０を挟んで配置されたプラテンローラ３２と、記録シート４０の面に対して局所的にかける圧力を制御する圧力機構７０と、プリント機構３０を制御する制御部５１と、を備えて構成されている。
【００１８】
（シート送りローラ）
シート送りローラ３６（図７）は、シート収容ケース５０の最上段の記録シート４０に接触して位置し、制御部５１からの制御信号に基づいてモータ（図示は表示しない）によって回転駆動される。シート送りローラ３６が回転すると、バネの付勢力により記録シート４０とシート送りローラ３６との間に生じた摩擦力によって、シート送りローラ３６の回転に連動してシート収容ケース５０の最上段の記録シート４０がサーマルヘッド３３に向けて搬送される。なお、制御部５１は、上記制御信号に基づいて、モータ（シート送りローラ３６）の回転量を制御することで、記録シート４０の位置や送り量を制御する。
【００１９】
（サーマルヘッド）
サーマルヘッド３３は、複数の発熱素子を主走査方向にライン状に並べた発熱素子アレイを備えている。サーマルヘッド３３は、発熱素子アレイを記録シート４０に接触した状態で、形成する画像に応じたパターンで各発熱素子を発熱させる。本実施形態では、各発熱素子は、少なくとも、非発熱状態、低温発熱状態および高温発熱状態の３状態を有し、これら３状態のうち一つが制御部５１によって選択される。
【００２０】
各発熱素子の発熱温度は、その発熱素子に接続された抵抗に電流を流す時間によって制御される。制御部５１は、加熱時間に応じて、サーマルヘッド３３の各発熱素子に電流を流す時間を規定するストローブ信号のパルス幅を制御する。なお、サーマルヘッド３３は、低温発色状態および高温発色状態の各々において、画像データの諧調に応じた複数の発熱温度を調整可能にしてもよい。
【００２１】
（プラテンローラ）
プラテンローラ３２は、記録シート４０の搬送経路を挟んだ反対側に設けられている。プラテンローラ３２は、記録シート４０の搬送に応じて回転し、記録シート４０とサーマルヘッド３３の発熱素子との接触状態を安定にする。なお、プラテンローラ３２及びサーマルヘッド３３に隣接した搬送経路の下流側には、排出口から排出された記録シート４０を挟み込んで搬送させる一対の搬送補助ローラを備えていても良い。
【００２２】
圧力機構７０は、高圧状態およびその高圧状態よりも低い圧力の低圧状態という少なくとも二段階を制御可能な機能を有する。
この圧力機構７０は、サーマルヘッド３３を記録シート４０に押し付ける方向への回動を可能とする回転軸７１と、その回転軸７１に対する記録シート４０に押し付ける方向への付勢力を与える付勢手段と、その付勢手段に対する付勢力を二段階に切り替え可能な切替機構と、を備えている。
【００２３】
切替機構は、前述した付勢手段を用いている。すなわち、低圧状態を作り出すための低圧バネ７２と高圧状態を作り出すための高圧バネ７３と、それら低圧バネ７２および高圧バネ７３の一端は、サーマルヘッド３３の回転軸７１に対するヘッド部３３ａとは反対側に固定し、高圧バネ７３が効かなくなる無圧位置と高圧状態を作り出す高圧位置との少なくとも二段階を実現可能な回転カム７６と、その回転カム７６の回転を制御するモータ（図示は表示しないが、回転角度の制御が容易なステッピングモータが好ましい）と、そのモータの制御によって回転した回転カム７６の周面を移動して、サーマルヘッド３３を押圧させるＬ字梃子７８とから構成されている。
【００２４】
（バネ）
低圧バネ７２の一端７２ａはフック状に形成されており、サーマルヘッド３３に固定された低圧バネ支持部３３ｂに接続されている。同様に、フック状の他端７２ｂは、低圧バネ支持部３３ｂに対向配置された第二低圧バネ支持部３３ｂに接続されている。
高圧バネ７３の一端７３ａもフック状に形成されており、Ｌ字梃子７８に固定された高圧バネ支持部７８ｂに接続されている。フック状の他端７３ｂは、高圧バネ支持部７８ｂに対向配置された第二高圧バネ支持部７８ｃに接続されている。
なお、高圧バネ(73)と低圧バネ(72)とは同一のバネとして形成するようにしても良い。
【００２５】
（Ｌ字梃子）
Ｌ字梃子７８は、サーマルヘッド３３と回転軸７１によって回転自在に結合されており、サーマルヘッド３３側に位置する一端に、サーマルヘッド３３の上部３３ｄに当接する当接部７８ａとを備え、サーマルヘッド３３の回転軸７１に対するヘッド部３３ａとは反対側に固定されている。また、Ｌ字梃子７８の他端７８ｄは、回転カム７６の切り欠き部７６ａに接続され、回転カム７６の回転動作に応じて高圧バネ７３が伸縮し、高圧状態と低圧状態が作られる。
【００２６】
（回転カム）
回転カム７６は、モータからの駆動力が伝達されることで同一方向に回転する回転体であり、その円周上に切り欠き部７６ａを備えている。また、高圧バネ７３が効かなくなる低圧位置と、高圧状態を作り出す高圧位置との少なくとも二段階の状態を実現可能な機能を備えている。
すなわち、図１に示した状態は、切り欠き部７６ａにＬ字梃子７８の端部が噛み合った状態である。この状態は高圧状態であり、サーマルヘッド３３の上部３３ｄにＬ字梃子７８の当接部７８ａが当接して押圧している。このため、サーマルヘッド３３だけの押圧力に加え、Ｌ字梃子７８の押圧力も加わることになる。
【００２７】
また、図２に示した状態は、回転カム７６が矢印方向に回転し、切り欠き部７６ａに対してＬ字梃子７８の端部が外れた状態である。この状態は低圧状態（無圧）であり、サーマルヘッド３３の上部３３ｄにＬ字梃子７８の当接部７８ａが外れている。このため、低圧バネ７２のみによる付勢力が産み出す押圧力が掛かっていることになる。
【００２８】
また、回転カム７６の切り欠き部７６ａは、図７に示すような切り欠き部７６ｂのような形態としても良い。この場合の、回転カム７６の位置とＬ字梃子７８と各バネの関係は次のようになる。
Ｌ字梃子７８が切り欠き部７６ｂにおけるαの位置にある場合には、高圧バネ７３及び低圧バネ７２の二つのバネ力が記録シート４０に対して印加されている状態である。
Ｌ字梃子７８が切り欠き部７６ｂにおけるβの位置にある場合には、高圧バネ７３のみが記録シート４０に対して印加されている状態である。
Ｌ字梃子７８が切り欠き部７６ｂにおけるγの位置にある場合には、高圧バネ７３及び低圧バネ７２のバネ力が解除される。
なお、γの位置でバネ力を解除しているのは、サーマルヘッド３３とプラテンローラ３２の間の力を解除しないで長時間保存していると、ゴム質で形成されたプラテンローラ３２が塑性変形してしまうからである。このため、通常時はγにＬ字梃子７８が位置していることになる。
【００２９】
また、プリント機構３０には、紙詰まり排出機能を備えている。
これは、Ｌ字梃子７８のリンク機構７５を図７における右方向に押すと、Ｌ字梃子７８が時計廻り方向に回転する。そして、Ｌ字梃子７８がサーマルヘッド３３の端部に接触するのでＬ字梃子７８とともにサーマルヘッド３３も時計廻り方向に回転する。すると、サーマルヘッド３３が記録シート４０から離れる。このため、サーマルヘッド３３とプラテンローラ３２間に隙間を空けることができ、紙が詰まった際でも容易に排出することができる。
【００３０】
（記録シート）
次に、図３から図６を参照して本実施形態で用いられる記録シート４０について説明する。
図３は、本実施形態で用いる記録シート４０の断面構成図である。
図３に示すように、記録シート４０は、例えば、基材４１に高温発色層４３、混合防止層４５、低温発色層４７および保護層４９を順に積層して構成される。
記録シート４０は、低温発色層４７内に低温発色カプセル２７の他に低温発色抑制カプセル２８を内包している。記録シート４０は、画像形成時に低温発色カプセル２７が低温発色された後に、加圧されて低温発色抑制カプセル２８が破壊され、低温定着される。その後に、高温発色カプセル２３が高温発色される。
【００３１】
基材４１は、例えば、ポリエステルやポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等によって構成される。基材４１は、白色あるいは透明である。
高温発色層４３は、高温発色カプセル２３、顕色剤および必要に応じて塩基性物質または酸性物質をバインダ材中に分散させて構成される。高温発色カプセル２３は、例えば、発色剤を内包する。高温発色層４３は、例えば、図４に示す温度Ｔ３（例えば、３３０℃）以上の高温状態となると、高温発色カプセル２３が内包する発色剤と高温発色層４３内の顕色剤とが反応して発色する。
【００３２】
高温発色カプセル２３は、いわゆるマイクロカプセルであり、その壁が３００〜３５０℃のガラス転移点を持つポリウレアあるいはポリウレタンからなる。高温発色カプセル２３は、ガラス転移点前後で物質浸透（透過）性が大きくなる特性を持つ。これにより、図５（Ａ）に示すように、温度Ｔ３未満（非高温）においては、高温発色カプセル２３内に顕色剤は浸透せず、高温発色カプセル２３内の発色剤は発色しない。一方、図５（Ｂ）に示すように、温度Ｔ３以上（上記高温状態）になると、高温発色層１３内の顕色剤が高温発色カプセル２３内に浸透し、当該顕色剤と高温発色カプセル２３内の発色剤とが反応して色素が形成されて発色する。
【００３３】
高温発色カプセル２３等の本実施形態におけるマイクロカプセルの壁は、例えば、熱硬化性樹脂あるいは熱可塑性樹脂等の合成樹脂で形成される。具体的には、高温発色カプセル２３の壁として、メラミン−ホルムアルデヒドポリマー、尿素−ホルムアルデヒドポリマー等が用いられる。
また、マイクロカプセルの平均粒径は、例えば約３〜４μｍであり、そのガラス転移点は壁の材質によって規定される。マイクロカプセルは、反応する物質を多層構造の状態で隔離しておくだけでなく、マイクロカプセルの壁を隔ててミクロンに分散して共存させることにより、数μの薄い塗布膜の中で、常温では十分に隔離性を保ちながら、加熱時に瞬時に十分な物質浸透性を持たせる機能を持つ。
【００３４】
なお、高温発色カプセル２３は、上記高温状態になると、その壁が溶けて、カプセル内の発色剤がカプセル外に流出して、カプセル外の顕色剤と反応して発色するように構成してもよい。
本実施形態において、発色剤と、それに反応する顕色剤との組み合わせには、例えば、ジアゾ化合物（発色剤）とカプラー（顕色剤）との組み合わせ、あるいは電子供与性無色染料（発色剤）と電子受容性化合物（顕色剤）との組み合わせ等がある。なお、ジアゾ化合物の化学構造とカプラーの化学構造との組み合わせ、あるいは電子供与性無色染料の化学構造と電子受容性化合物の化学構造との組み合わせによって任意の色相を発色できることは公知である。
【００３５】
なお、上記ジアゾ化合物は、例えば、リン酸トリクレジル等である。ジアゾ化合物は、電子供与性染色前駆体（染料前駆体）であり、塩基性雰囲気でカプラーと反応して発色する。カプラーは、例えば、レゾルシルやフロログルシンであり、塩基性雰囲気中でジアゾ化合物とカップリングして色素を形成する。塩基性雰囲気は、水難溶性か水不溶性の塩基性物質や加熱によりアルカリを発生する物質（例えば、有機アンモニウム塩）によって作られる。
また、上記電子供与性無色染料は例えばロイコ染料であり、電子受容性化合物は例えばフェノール系酸性物質である。この組み合わせでは、ロイコ染料が酸性物質である顕色剤に吸着して酸化されて発色する。
【００３６】
また、上記カプラーとしては、例えば、２−ヒドロキシ−３ナフトエ酸アニリド等が用いられる。
また、上記電子受容性化合物としては、例えば、フェノール化合物、有機酸またはその金属塩、オキシ安息香酸エステル等の酸性物質が用いられる。
【００３７】
また、本実施形態では、発色剤をマイクロカプセル内に内包する場合を例示するが、例えば、発色剤と顕色剤とをバインダ内に分散して配置し、過熱によりバインダが溶融して発色剤と顕色剤とが反応するような構成にしてもよい。
【００３８】
混合防止層４５は、高温発色層４３と低温発色層４７との間でカプセルが混ざり合うことを防止するための層である。
【００３９】
低温発色層４７は、低温発色カプセル２７、顕色剤、低温発色抑制カプセル２８、並びに必要に応じて塩基性物質または酸性物質をバインダ材中に分散させて構成される。低温発色カプセル２７は、発色剤を内包し、その壁のガラス転移点が例えば、９０〜１４０℃の低温である。低温発色層４７は、例えば、図４に示す温度Ｔ１（例えば、１１０℃）以上の低温状態となると、低温発色カプセル２７が内包する発色剤と低温発色層４７内の発色剤とが反応して発色する。低温発色カプセル２７の壁のガラス転移点を除いて、発色の原理は、高温発色カプセル２３と同じである。
【００４０】
本実施形態において、高温発色カプセル２３および低温発色カプセル２７が内包する発色剤と、その外部の顕色剤とが反応する条件として、圧力は不要である。
【００４１】
低温発色抑制カプセル２８は、図６（Ａ）に示すように、通常圧力（非破壊圧力）状態で、低温発色層４７の発色機能を抑制する低温発色抑制剤を内包する。
低温発色抑制カプセル２８は、図６（Ｂ）に示すように、図３に示す破壊圧力Ｐ１以上の圧力が加わると、カプセルが破壊状態（あるいは浸透状態）となり、低温発色抑制剤を低温発色抑制カプセル２８外に流出させる。
低温発色抑制カプセル２８等のマイクロカプセルの破壊（浸透）圧力は、マイクロカプセルの径と壁厚との関係、並びに壁の材質によって規定される。
低温発色抑制カプセル２８が内包する低温発色抑制剤は、例えば、低温発色カプセル２７内は発色剤、低温発色層４７内の顕色剤、塩基性物質および酸性物質のうち、１つ以上の物質の化学構造を変化させて、化学反応を起こさないようにする機能、あるいは化学反応しても色素が生成されないようにする機能を有する。
また、低温発色抑制カプセル２８は、低温発色カプセル２７のカプセルの壁の物質透過性を変化させて浸透性を低下させて発色反応を抑制する機能を有していてもよい。
なお、本実施形態において、低温発色抑制カプセル２８が内包する低温発色抑制剤がカプセル外部に流出する条件として、温度条件は特に不要である。
【００４２】
低温発色層４７において電子供与性無色染料（発色剤：例えばロイコ染料）と電子受容性化合物（顕色剤：例えば酸性物質）との組み合わせで発色する場合には、低温発色抑制カプセル２８として、例えば、リン酸エステル類、テトラヒドロフタル酸、脂肪酸エステル、２価アルコールエステル類、エポキシ系可塑剤あるいはトリメット酸系可塑剤等が用いられる。
【００４３】
保護層４９は、低温発色層４７を保護するための層である。保護層４９は、例えば、耐熱機能を有する。
【００４４】
本実施形態において、高温発色層４３および低温発色層４７の厚みは、例えば１〜４μｍである。
【００４５】
前述のプリント機構３０の作用としては、次のようになる。
シート送りローラ３６がシート収容ケースに収容された記録シート４０を搬送させる。その搬送された記録シート４０の面に対してサーマルヘッド３３のヘッド部３３ａが加熱処理をする。加熱処理後、記録シート４０に対してサーマルヘッド３３のヘッド部３３ａが加圧処理をする。この加圧処理は、低圧と高圧の二段階で制御される。
【００４６】
低圧処理の命令がなされた場合には、回転カム７６の切り欠き部７６ａ以外の周面にＬ字梃子７８の他端７８ｄが沿って接地する。これに応じて高圧バネ７３が、高圧バネ支持部７８ｂと第二高圧バネ支持部７８ｃとの間で伸張し、Ｌ字梃子７８の当接部７８ａがサーマルヘッド３３の上部３３ｄから離れる。この状態では、記録シート４０に対してサーマルヘッド３３のみで加圧されている。
【００４７】
また、高圧処理の命令がなされた場合には、回転カム７６が反時計回り（矢印方向）に回転し、切り欠き部７６ａにＬ字梃子７８の他端７８ｄが嵌合する。すると、高圧バネ７３が、高圧バネ支持部７８ｂと第二高圧バネ支持部７８ｃとの間で収縮し、Ｌ字梃子７８の当接部７８ａがサーマルヘッド３３の上部３３ｄに当接して押圧する。この状態では、記録シート４０に対してサーマルヘッド３３の加圧力にＬ字梃子７８の加圧力が加わった状態となる。なお、低圧及び高圧の制御については、図示しない制御部によって制御される。
【００４８】
すなわち、加圧処理が高圧および低圧と二段階に調整可能であるため、記録シート４０を印刷する際に、複数のサーマルヘッドを必要とせずに段階的かつ複数の色を発色させることができる。このため、低コストなプリント機構の実現に寄与する。また、このプリント機構は、一つのサーマルヘッドで構成されているので、プリント機構の小型化に寄与する。
【００４９】
（画像形成装置）
図８は、プリント機構３０Ｂを搭載した画像形成装置９０の概略図である。
プリント機構３０Ｂは、サーマルヘッド３３およびＬ字梃子７８の角度が異なっているが、その他は、前述したプリント機構３０の構成は同一である。
画像形成装置９０は、高温発色層と低温発色層とを連続して発色することが可能な１ヘッド１パス方式を採用している。ここでいう１ヘッドとはサーマルヘッド３３のことであり、１パスとは、記録シート４０がサーマルヘッド３３と一回接触して通過するだけで、画像形成が可能な印刷方式のことである。
【００５０】
画像形成装置９０は、潜像を担持する複数の感光体と、その感光体表面に帯電を施す帯電手段と、帯電した感光体の表面に画像データに基づいて露光し、潜像を書き込む露光手段と、感光体表面に形成された潜像にトナーを供給し、可視像化する現像手段と、感光体表面の可視像を転写紙もしくは中間転写体に転写する転写手段と、転写後の感光体表面をクリーニングするクリーニング手段とを少なくとも備えている。
画像形成装置９０は、プリント機構３０Ｂを搭載しているので、低コストで加熱および加圧を実現することができる。また、プリント機構の小型化が図られていることから、画像形成装置９０の小型化にも寄与する。
【００５１】
また、図０は、プリント機構３０Ｃを搭載した画像形成装置９０の概略図である。
プリント機構３０Ｃは、低圧バネ７２および高圧バネ７３の設置箇所と、Ｌ字梃子７８の先端部分に回転軸７１によって軸支してサーマルヘッド３３に接続させている点が、図８のプリント機構３０Ｂとは異なるが、その他は、前述したプリント機構３０及びプリント機構３０Ｂの構成と同一である。
このようにすれば、出っ張り部分を少なくすることができるので、画像形成装置９０をさらに小型化することができる。
【００５２】
なお、本実施形態におけるプリント機構３０は、画像形成装置に適用した例を述べているが、これに限定されることはない。例えば、撮像装置（プリント機構付きのカメラ）などに使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】高圧状態のプリント機構を示した正面図である。
【図２】低圧状態のプリント機構を示した正面図である。
【図３】記録シートの断面構成図である。
【図４】図３に示す記録シート内の高温発色カプセル、低温発色カプセルおよび低温発色抑制カプセルの特性を説明するための図である。
【図５】図３に示す発色カプセルの発色原理を説明するための図である。
【図６】図３に示す低温発色抑制カプセルの発色抑制作用を説明するための図である。
【図７】プリント機構の他の形態を示した概略図である。
【図８】プリント機構を搭載した画像形成装置の概略図である。
【図９】プリント機構を搭載した画像形成装置の他の形態を示した概略図である。
【図１０】従来のサーマルプリンタの一部を示した図である。
【符号の説明】
【００５４】
２３ 高温発色カプセル ２７ 低温発色カプセル
２８ 低温発色抑制カプセル
３０、３０Ｂ、３０Ｃ プリント機構
３２ プラテンローラ ３３ サーマルヘッド
３３ａ ヘッド部 ３３ｂ 低圧バネ支持部
３３ｃ 第二低圧バネ支持部 ３３ｄ 上部
３６ シート送りローラ
４０ 記録シート ４１ 基材
４３ 高温発色層 ４５ 混合防止層
４７ 低温発色層 ４９ 保護層
５０ シート収容ケース ５１ 制御部
７０ 圧力機構 ７１ 回転軸
７２ 低圧バネ
７２ａ、７３ａ 一端 ７２ｂ、７３ｂ 他端
７３ 高圧バネ ７５ リンク機構
７６ 回転カム
７６ａ、７６ｂ 切り欠き部 ７８ Ｌ字梃子
７８ａ 当接部 ７８ｂ 高圧バネ支持部
７８ｃ 第二高圧バネ支持部 ７８ｄ 他端
９０ 画像形成装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状媒体に対する摩擦力でそのシート状媒体を相対的に送り出す用紙送り機構と、
前記シート状媒体における面に対して局所的な加熱が可能なサーマルヘッドと、
前記シート状媒体の面に対して局所的にかける圧力を制御する圧力機構と、を備え、
前記圧力機構は、シート状媒体に対して高圧をかける高圧状態、およびその高圧状態よりも低い圧力の低圧状態という少なくとも二段階を制御可能としたことを特徴とするプリント機構。
【請求項２】
前記圧力機構は、サーマルヘッドをシート状媒体に押し付ける方向への回動を可能とする回転軸と、
その回転軸に対するシート状媒体に押し付ける方向への付勢力を与える付勢手段と、
その付勢手段に対する付勢力を二段階に切り替え可能な切替機構と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載のプリント機構。
【請求項３】
前記切替機構は、低圧状態を作り出すための低圧バネと高圧状態を作り出すための高圧バネとを備えるとともに、
それら低圧バネおよび高圧バネの一端は、前記サーマルヘッドの回転軸に対するヘッド部とは反対側に固定し、 前記高圧バネが効かなくなる無圧位置と高圧状態を作り出す高圧位置との少なくとも二段階を実現可能な回転カムと、
その回転カムの回転を制御するモータと、
そのモータの制御によって回転した回転カムの周面を移動して、前記サーマルヘッドを押圧させるＬ字梃子と、を備えたことを特徴とする請求項２に記載のプリント機構。
【請求項４】
シート状媒体に対する摩擦力でそのシート状媒体を相対的に送り出す用紙送り機構と、
前記シート状媒体における面に対して局所的な加熱が可能なサーマルヘッドと、
前記シート状媒体の面に対して局所的にかける圧力を制御する圧力機構と、を備えたプリント機構の制御方法であって、
前記用紙送り機構によって前記シート状媒体のプリント位置を前記サーマルヘッドの位置へ移動させる用紙送り工程と、
前記シート状媒体に対しては、前記圧力機構による低圧状態下にて前記サーマルヘッドによる低温加熱工程と、
その低温加熱を終えた部位に対して前記圧力機構による高圧状態を与える高圧工程と、
その高圧工程を終えた部位に対して、前記サーマルヘッドによる中温加熱工程と、
その中温加熱工程を終えた部位に対して、前記サーマルヘッドによる高温加熱工程とを含むことによって前記シート状媒体へのプリントを実行するプリント方法。
【請求項１】
シート状媒体に対する摩擦力でそのシート状媒体を相対的に送り出す用紙送り機構と、
前記シート状媒体における面に対して局所的な加熱が可能なサーマルヘッドと、
前記シート状媒体の面に対して局所的にかける圧力を制御する圧力機構と、を備え、
前記圧力機構は、シート状媒体に対して高圧をかける高圧状態、およびその高圧状態よりも低い圧力の低圧状態という少なくとも二段階を制御可能としたことを特徴とするプリント機構。
【請求項２】
前記圧力機構は、サーマルヘッドをシート状媒体に押し付ける方向への回動を可能とする回転軸と、
その回転軸に対するシート状媒体に押し付ける方向への付勢力を与える付勢手段と、
その付勢手段に対する付勢力を二段階に切り替え可能な切替機構と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載のプリント機構。
【請求項３】
前記切替機構は、低圧状態を作り出すための低圧バネと高圧状態を作り出すための高圧バネとを備えるとともに、
それら低圧バネおよび高圧バネの一端は、前記サーマルヘッドの回転軸に対するヘッド部とは反対側に固定し、 前記高圧バネが効かなくなる無圧位置と高圧状態を作り出す高圧位置との少なくとも二段階を実現可能な回転カムと、
その回転カムの回転を制御するモータと、
そのモータの制御によって回転した回転カムの周面を移動して、前記サーマルヘッドを押圧させるＬ字梃子と、を備えたことを特徴とする請求項２に記載のプリント機構。
【請求項４】
シート状媒体に対する摩擦力でそのシート状媒体を相対的に送り出す用紙送り機構と、
前記シート状媒体における面に対して局所的な加熱が可能なサーマルヘッドと、
前記シート状媒体の面に対して局所的にかける圧力を制御する圧力機構と、を備えたプリント機構の制御方法であって、
前記用紙送り機構によって前記シート状媒体のプリント位置を前記サーマルヘッドの位置へ移動させる用紙送り工程と、
前記シート状媒体に対しては、前記圧力機構による低圧状態下にて前記サーマルヘッドによる低温加熱工程と、
その低温加熱を終えた部位に対して前記圧力機構による高圧状態を与える高圧工程と、
その高圧工程を終えた部位に対して、前記サーマルヘッドによる中温加熱工程と、
その中温加熱工程を終えた部位に対して、前記サーマルヘッドによる高温加熱工程とを含むことによって前記シート状媒体へのプリントを実行するプリント方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００７−２９６７１７（Ｐ２００７−２９６７１７Ａ）
【公開日】平成１９年１１月１５日（２００７．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１２５９１９（Ｐ２００６−１２５９１９）
【出願日】平成１８年４月２８日（２００６．４．２８）
【出願人】（５０３１１８３３２）ＩＰトレーディング・ジャパン株式会社 (10)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月１５日（２００７．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年４月２８日（２００６．４．２８）
【出願人】（５０３１１８３３２）ＩＰトレーディング・ジャパン株式会社 (10)
【Ｆターム（参考）】
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