(57)【要約】【課題】ＬＥＤを高密度実装させることなく、記録紙に照射される定着光の光量を増加させる。【解決手段】カラー感熱プリンタにＹ用光定着器１６及びＭ用光定着器１７を設ける。光定着器１６，１７には、それぞれ基板１８，２４と、基板１８，２４に多数設けられた各色用のＬＥＤ１９，２３と、ＬＥＤ１９，２３から照射された定着光を記録紙１０に集光させるように導く反射板２０，２５とが設けられている。反射板２０，２５に、副走査方向に狭くされた形状の照射口２２，２７を形成する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の発光素子がマトリックス状に配列された発光素子アレイを有し、感熱記録紙の搬送路に配置されて、前記搬送路を通過する感熱記録紙に対して定着光を照射する光定着器において、
前記発光素子の前方を取り囲んで前記定着光を前記記録材料に集光させて導く反射板と、
この反射板によって形成された照射口とを有し、前記照射口は、前記記録材料の幅方向で記録材料の幅よりも長く、前記記録材料の搬送方向で前記記録材料の搬送方向における前記発光素子アレイの長さよりも短くされていることを特徴とする光定着器。
【請求項２】
前記照射口近くの反射板に設けられ、前記定着光を前記記録材料に集光する集光レンズを有することを特徴とする請求項１記載の光定着器。
【請求項３】
前記発光素子は第１定着光を照射する第１発光素子及び第１定着光よりも短波長側の近紫外線を第２定着光として照射する第２発光素子であり、これら第１及び第２発光素子が交互に配列されており、第１発光素子は第２発光素子の照射域から外れた位置に設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の光定着器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光定着性を有する感熱記録紙に定着光を照射して定着させる光定着器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
支持体上に上層から順にイエロー、マゼンタ、シアンの３つの感熱発色層が層設されたカラー感熱記録紙（以下、記録紙と省略する）を用い、フルカラー画像を熱記録するカラー感熱プリンタが知られている。このカラー感熱プリンタは、記録紙の主走査方向に延びたサーマルヘッドを備えており、記録紙を副走査方向に搬送させながら、前記サーマルヘッドにより各感熱発色層を加熱して３色の画像を面順次に熱記録する。イエロー感熱発色層及びマゼンタ感熱発色層は、それぞれ特有な波長域の光に対する光定着性を備えており、記録紙は、各色の画像が熱記録された部分から順次光定着器に送られる。光定着器は、記録紙の記録面の全面に定着光を照射して光定着を施す。これにより、感熱発色層を熱記録する際に、未発色部分が発色してしまうことを防止している。
【０００３】
この光定着器の光源としては、一般的に直管型の蛍光ランプが使用されている。しかし、蛍光ランプは、点灯開始から照度が安定するまでに時間がかかる、経年劣化による照度の低下率が激しい等の問題があった。そこで、これら蛍光ランプの欠点を解決するために、光定着器の光源として、多数個の発光素子（例えば、発光ダイオード）を基板上に配列した発光素子アレイを用いる技術が開示されている（例えば、特許文献１）。この光定着器は、発光素子アレイの照射面が１つの平面で構成され、この照射面が記録紙の搬送路と平行に配置される。
【０００４】
【特許文献１】
特開平０９−２３４８９４号公報  （第６頁、第６図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記発光素子によって蛍光ランプと同程度の光量を得るためには、多数の発光素子が必要になる。このため、発光素子の実装面積を大きくするために、光定着器の副走査方向の寸法を大きくせざるを得ない。副走査方向の寸法を大きくすると、定着に必要な記録紙の定着距離が長くなるため、定着時間が長時間化するという問題があった。
【０００６】
また、発光素子の実装面積を大きくする代わりに、発光素子を高密度に実装することも考えられるが、この場合には各発光素子の熱の影響で照度が下がり寿命が短くなるという問題があった。
【０００７】
本発明は、多数の発光素子の実装密度を高くすることなく、光定着時間を短縮することができるようにした光定着器を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の光定着器は、多数の発光素子がマトリックス状に配列された発光素子アレイを有し、感熱記録紙の搬送路に配置されて、前記搬送路を通過する感熱記録紙に対して定着光を照射する光定着器において、前記発光素子の前方を取り囲んで前記定着光を前記記録材料に集光させて導く反射板と、この反射板によって形成された照射口とを有し、前記照射口は、前記記録材料の幅方向で記録材料の幅よりも長く、前記記録材料の搬送方向で前記記録材料の搬送方向における前記発光素子アレイの長さよりも短くされていることを特徴とする。
【０００９】
なお、前記照射口近くの反射板に設けられ、前記定着光を前記記録材料に集光する集光レンズを有することが好ましい。また、前記発光素子は第１定着光を照射する第１発光素子及び第１定着光よりも短波長側の近紫外線を第２定着光として照射する第２発光素子であり、これら第１及び第２発光素子が交互に配列されており、第１発光素子は第２発光素子の照射域から外れた位置に設けられていることが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の光定着器を用いたカラー感熱プリンタの構成を示す概略図である。このカラー感熱プリンタでは、記録媒体として長尺の記録紙１０が用いられる。記録紙１０は、ロール状に巻かれた記録紙ロール１１の形態でカラー感熱プリンタにセットされる。
【００１１】
記録紙ロール１１の外周面には、給紙ローラ１２が当接されており、図示しない搬送モータにより駆動される。給紙ローラ１２が図中反時計方向に回転すると、記録紙ロール１１は図中時計方向に回転され、記録紙１０が記録紙ロール１１から送り出される。逆に、給紙ローラ１２が図中時計方向に回転されると、記録紙ロール１１は図中反時計方向に回転され、記録紙１０は記録紙ロール１１に巻き戻される。
【００１２】
記録紙ロール１１の近傍には、記録紙１０を挟み込んで搬送する搬送ローラ対１３が配置されている。この搬送ローラ対１３は、図示しない搬送モータに回転駆動されるキャプスタンローラ１３ａと、このキャプスタンローラ１３ａに圧接するピンチローラ１３ｂとからなり、記録紙１０を図中右方の給紙方向と、図中左方の巻戻し方向とに往復搬送する。
【００１３】
記録紙１０は、周知のように支持体上にシアン感熱発色層、マゼンタ感熱発色層、イエロー感熱発色層が順次層設されている。最上層となるイエロー感熱発色層は熱感度が最も高く、小さな熱エネルギーでイエローに発色する。最下層となるシアン感熱発色層は熱感度が最も低く、大きな熱エネルギーでシアンに発色する。また、第１の感熱発色層であるイエロー感熱発色層は、波長が約４２０ｎｍの青紫色の光であるイエロー定着光が照射されたときに発色能力が消失する。第２の感熱発色層であるマゼンタ感熱発色層は、イエロー感熱発色層とシアン感熱発色層との中間程度の熱エネルギーでマゼンタに発色し、波長が約３６５ｎｍの近紫外線であるマゼンタ定着光が照射されたときに発色能力が消失する。
【００１４】
搬送ローラ対１３の給紙方向の下流側には、サーマルヘッド１４とプラテンローラローラ１５とが記録紙１０の搬送経路を挟み込むように配置されている。サーマルヘッド１４は、記録紙１０の搬送経路の上方に配置されており、多数の発熱素子を主走査方向に沿ってライン状に配列した発熱素子アレイ１４ａを備えている。
【００１５】
サーマルヘッド１４は、記録紙１０が搬送ローラ対１３によって印画方向に搬送される際に、プラテンローラ１５との間で記録紙１０を挟み込み、発熱素子アレイ１４ａを所定の温度に発熱させ、記録紙１０の各感熱発色層を発色させる。プラテンローラ１５は、記録紙１０の搬送に応じて従動回転する。
【００１６】
サーマルヘッド１４の給紙方向の下流側には、記録紙１０の記録面に対面するように、光定着器１６，１７が配置されている。光定着器１６はイエロー画像用であり、光定着器１７はマゼンタ画像用である。
【００１７】
図２（Ａ）に示すように、イエロー画像用光定着器（以下、Ｙ用光定着器という）１６は、基板１８と、この基板１８に多数配置されるイエロー画像用発光ダイオード（Ｙ用ＬＥＤ）１９と、Ｙ用ＬＥＤ１９からの定着光を記録紙１０に集光させるように導く反射板２０と、放熱フィン２１とから構成されている。本実施形態では、（Ｂ）に示すように、主走査方向にＹ用ＬＥＤ１９を一直線上に並べて、このＬＥＤ列を副走査方向に３列設けている。また隣接するＬＥＤ列の各Ｙ用ＬＥＤ１９が副走査方向で並ぶことがないようにずらして配置してあり、各Ｙ用ＬＥＤ１９が千鳥状に配列されている。Ｙ用ＬＥＤ１９は、発光ピークが４２０ｎｍの青紫光を放射する。
【００１８】
反射板２０は、基板１８を囲むように設けられており、この反射板２０によって副走査方向に狭くされて絞られた形状の照射口２２が記録紙１０に対面するように形成されている。この反射板２０によって、Ｙ用ＬＥＤ１９から照射された青紫光が照射口２２から記録紙１０に向けて効率良く照射される。したがって、Ｙ用ＬＥＤ１９を高密度で実装しなくとも、記録紙１０への定着光を集光させることができる。また、反射板２０の形状を適宜変更して、Ｙ用ＬＥＤ１９と照射口２２とを離すことにより、定着器の取り付け位置などを自由に変更することができ、カラー感熱プリンタの設計の自由度が上がる。
【００１９】
マゼンタ画像用光定着器（以下、Ｍ用光定着器という）１７も、Ｙ用光定着器１６と同様に構成されているが、用いるＭ用ＬＥＤ２３のみが異なっている。すなわち、図１に示すように、Ｍ用光定着器１７は、Ｍ用ＬＥＤ２３が多数取り付けられた基板２４、反射板２５、放熱フィン２６を備えており、照射口２７から記録紙１０に向けてＭ用定着光としての発光ピークが３６５ｎｍの近紫外線を照射する。このＭ用光定着器１７も反射板２５によってＭ用定着光が記録紙１０に効率良く照射される。
【００２０】
Ｍ用光定着器１７の給紙方向の下流側にはカッタ２８と排紙口２９とが順に配置されている。カッタ２８は長尺の記録紙１０を記録エリア毎に切断する。排紙口２９からはカッタ２８によりシート状に切断された記録紙が排出される。
【００２１】
次に、上記実施形態の作用について説明する。図１に示すように、カラー感熱プリンタにおいてプリント開始操作がなされると、図示しない搬送モータの駆動により給紙ローラ１２が回転を開始する。給紙ローラ１２は、図中反時計方向に回転して、記録紙ロール１１から記録紙１０を送り出す。
【００２２】
記録紙ロール１１から送り出された記録紙１０は、搬送ローラ対１３にニップされると、搬送ローラ対１３のキャプスタンローラ１３ａは、図示しない搬送モータによって給紙方向に回転され、記録紙１０を記録紙ロール１１から引き出して給紙方向に搬送する。記録紙１０の記録エリアの先端がサーマルヘッド１４の発熱素子アレイ１４ａに到達すると、発熱素子アレイ１４ａをイエロー画像に応じて発熱させ、イエロー感熱発色層にイエロー画像を熱記録する。
【００２３】
また、イエロー画像の熱記録中にＹ用光定着器１６の各Ｙ用ＬＥＤ１９が点灯され、熱記録済みの記録紙１０が搬送ローラ対１３により順次搬送され、記録エリアの後端がＹ用光定着器１６を通過した時に搬送が停止され、同時に各Ｙ用ＬＥＤ１９が消灯される。これにより、記録紙１０の記録エリア全面に波長が約４２０ｎｍの青紫色の光であるイエロー定着光が照射されて、イエロー画像が定着される。
【００２４】
この時、図２（Ａ）に示すように、各Ｙ用ＬＥＤ１９から照射されたイエロー定着光は反射板２０により反射されて、記録紙１０の照射幅Ｗ１の領域に効率良く照射される。この照射幅Ｗ１は、発光素子アレイの副走査方向の長さよりも狭められているので、定着光の照度が増加している。
【００２５】
イエロー感熱発色層の定着後に、記録紙１０の記録エリアの先端が発熱素子アレイ１４ａに達すると、イエロー画像の時と同様に、発熱素子アレイ１４ａをマゼンタ画像に応じて発熱させ、マゼンタ感熱発色層にマゼンタ画像を熱記録する。
【００２６】
また、マゼンタ画像画像の熱記録中にＭ用光定着器１７の各Ｍ用ＬＥＤ２３が点灯され、熱記録済みの記録紙１０が搬送ローラ対１３により順次搬送され、記録エリアの後端がＭ用光定着器１７を通過した時に搬送が停止され、同時に各Ｍ用ＬＥＤ２３が消灯される。これにより、記録紙１０の記録エリア全面に波長が約３６５ｎｍの近紫外線であるマゼンタ定着光が照射されて、マゼンタ画像が定着される。このマゼンタ定着もイエロー定着と同じように反射板２５により定着光が集光されるため、効率良くマゼンタ定着が行われる。
【００２７】
マゼンタ感熱発色層の定着後に、記録紙１０の記録エリアの先端が発熱素子アレイ１４ａに達すると、イエロー画像及びマゼンタ画像の時と同様に、発熱素子アレイ１４ａをシアン画像に応じて発熱させ、シアン感熱発色層にシアン画像を熱記録する。
【００２８】
シアン画像の熱記録が終了すると、搬送ローラ対１３は記録紙１０を給紙方向に搬送させ、排出口２９から記録紙１０の先端を送り出す。また、カッター２８で記録紙１０を切断し印刷の処理が終了する。
【００２９】
なお、本実施形態では、Ｙ用光定着器１６とＭ用光定着器１７とを別個に設けたが、図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、一つの光定着器３０にＹ用ＬＥＤ３１とＭ用ＬＥＤ３２とを設けてもよい。光定着器３０は、ＬＥＤ３１，３２、反射板３３、基板３４、放熱フィン３５から構成される。反射板３３は、ＬＥＤ３１，３２が多数配列された基板３４を囲うように設けられており、記録紙１０と対面する位置に照射口３６を設けている。Ｙ用ＬＥＤ３１とＭ用ＬＥＤ３２は同時に点灯させることはないので高密度実装しても発熱による照度低下の影響は少ない。特に本実施形態では、Ｙ用ＬＥＤ３１とＭ用ＬＥＤ３２とを交互に並べているので、より発熱の影響は少なくなる。
【００３０】
また、ＬＥＤ３１，３２は、記録紙１０の主走査方向の全域に定着光を照射できれば任意の配列でよく、例えば図３（Ｂ）に示すように、ＬＥＤ３１，３２を主走査方向及び副走査方向に交互に配列させてもよい。この場合、各色用のＬＥＤ３１，３２は千鳥状に配列されるため、記録紙１０の主走査方向に照射される定着光の量を均一にできる。
【００３１】
さらに、上述の図３の実施例において、ＬＥＤに用いられているエポキシ樹脂は、Ｍ用ＬＥＤ３２から照射される近紫外線により劣化することがある。そのため、図４に示すように、Ｙ用ＬＥＤ３１がＭ用ＬＥＤ３２の照射域に入らないように、Ｍ用ＬＥＤ３２をＹ用ＬＥＤ３１よりも下側に設けてもよい。これにより、Ｙ用ＬＥＤ３１の寿命を延ばすことができる。
【００３２】
本実施形態では、ＬＥＤから照射される定着光を反射板により集光させたが、反射板２０に代えて、または併用して集光レンズとしてのシリンドリカルレンズを設けてもよい。図５はこの変形例を示しており、光定着器４０は、ＬＥＤ４１、基板４２、反射板４３、放熱フィン４４、シリンドリカルレンズ４５から構成される。反射板４３は、ＬＥＤ４１が多数配列された基板４２を囲うように設けられており、記録紙１０と対面する位置に照射口４６を設けている。シリンドリカルレンズ４５は、反射板の下側に、照射口４６を塞ぐように取り付けられており、副走査方向に配置された多数のＬＥＤからの定着光を副走査方向に集光し、これを記録紙１０に向けて照射する。これにより、ＬＥＤ４１から照射された定着光は、記録紙１０の照射幅Ｗ２の領域に効率良く照射される。この照射幅Ｗ２は、発光素子アレイの副走査方向の長さよりも狭められているので、ＬＥＤ４１を基板４２に高密度に実装させることなく、定着光の照度を増加させることができる。
【００３３】
さらに、図３及び図４の実施例のように、光定着器４０に、波長の異なる２種類のＬＥＤが配置されている場合には、定着光の波長により焦点位置が変化する。そのため、光定着器４０にシフト機構等を設け、発光させるＬＥＤに応じて、シリンドリカルレンズ４５と記録紙１０との距離を調節してもよい。
【００３４】
本実施形態では、発光素子アレイは記録紙と対面するように設けられているが、発光素子アレイは任意の方向に向けて設けてもよい。図６は図２（Ａ）の光定着器１６を９０°時計回りに回転させた変形例であり、この場合は反射板の形状のみが変形している。反射板５１は、Ｙ用ＬＥＤ１９から照射された光を記録紙１０に対面する位置まで導光するように形成され、さらに、記録紙１０と対面する位置に副走査方向に狭くされて絞られた形状の照射口５２が形成されている。これにより、本実施形態と同様に記録紙１０に効率良く定着光を照射することができる。発光素子アレイを任意の位置に設けることができるので、光定着器及び本発明の光定着器を用いたカラー感熱プリンタの設計の自由度が上がる。
【００３５】
また、本実施形態においては、発光素子アレイにリード線付きのＬＥＤを使用したが、チップ状のＬＥＤを基板上に実装させて、発光素子アレイを形成しても良い。
【００３６】
また、本実施形態においては、長尺の記録紙を使用し、プリント後に切断してシート状のカラープリントを作成するカラー感熱プリンタを例に説明したが、シート状にカットされた記録紙にプリントを行うカラー感熱プリンタにも採用することができる。
【００３７】
さらに、本発明の光定着器は、カラー感熱プリンタへの使用に限定されるものではなく、半導体やプリント基板を製造する際に使用される露光装置等にも使用することができる。
【００３８】
本実施形態では、１個のサーマルヘッドに対してカラー感熱記録紙を３回往復動させて熱記録を行う３パス方式のカラー感熱プリンタを例に説明したが、複数個のサーマルヘッドに対してカラー感熱記録紙を１回通過させて行う１パス方式のカラー感熱プリンタにも採用してよい。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように、本発明の光定着よれば、ＬＥＤを高密度実装させることなく、記録紙に照射する定着光の光量を増加させることができる。そのため、記録紙の搬送速度を上げ、定着時間を短縮することが可能となる。さらに、ＬＥＤを任意の位置に設けることができるので、定着器及び本発明の光定着器を用いたカラー感熱プリンタの設計の自由度が上がる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光定着器を用いたカラー感熱プリンタを示す概略図である。
【図２】（Ａ）は同光定着器の断面図であり、（Ｂ）は記録紙側から見た下面図である。
【図３】Ｙ用ＬＥＤとＭ用ＬＥＤとを混在させて配列させた他の実施形態を示すもので、（Ａ）は断面図であり、（Ｂ）は記録紙側から見た下面図である。
【図４】同光定着器において、Ｙ用ＬＥＤとＭ用ＬＥＤとの取り付け位置を変えた別の実施形態を示す断面図である。
【図５】シリンドリカルレンズを用いた他の実施形態を示す断面図である。
【図６】発光素子アレイを任意の位置に設けた別の実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
１０  カラー感熱記録紙
１６  イエロー用光定着器
１７  マゼンタ用光定着器
１９  イエロー画像用発光ダイオード
２０  反射板
２２  照射口
２３  マゼンタ画像用発光ダイオード
２５  反射板
２７  照射口
【図１】
2004291451.tif 000003
【図２】
2004291451.tif 000004
【図３】
2004291451.tif 000005
【図４】
2004291451.tif 000006
【図５】
2004291451.tif 000007
【図６】
2004291451.tif 000008