昇華転写プリント

昇華型印刷（または昇華印刷）は、熱を使用して染料を基材に転写する いくつかの異なるデジタルコンピュータ印刷技術をカバーする用語です。

昇華という名前が最初に付けられたのは、染料が液体段階を経ずに固体と気体の状態の間を遷移すると考えられていたためである。このプロセスに関する理解は、染料がいくらか液化することから、後に誤りであることが判明した。それ以来、このプロセスは染料拡散として適切に知られるようになったが、この技術的に正しい用語は元の名前に取って代わってはいない。^[1]

歴史的に、「昇華型染料」とは、熱プリントヘッドを使用してリボンから染料を昇華によって直接印刷媒体に転写するページ プリンタを指していました。この技術はもともと印刷前の校正刷りの作成に使用されていましたが、現在では ID カード プリンタや専用写真プリンタに使用され、多くの場合、染料拡散熱転写(D2T2)という名前で使用されています。

この用語は後に、標準的なインクジェットプリンターを使用して昇華可能なインクを転写シートに塗布する間接昇華転写印刷プロセスにも適用されました。印刷された転写シートは、次に熱で基材に押し付けられ、昇華によってプラスチックや布などの基材に染料が転写されます。^{[2] [1]}したがって、最終的な基材はプリンターを通過せず、昇華ステップが別途行われるため、このプロセスは間接的です。

直接昇華染色という用語は、転写シートを使用せずに、染料を定着させるために加熱する必要がある昇華染色インクを布地に直接印刷するデジタル捺染の変種に適用されることがあります。 ^{[3] [4]}

熱転写プリンターの変形であるメカニズムを使用する最も一般的な直接プロセスでは、一度に 1 色ずつ印刷します。染料はポリエステル リボン上に保管され、各色は別々のパネルに印刷されます。各色のパネルは、印刷される媒体のサイズと同じです。たとえば、4 x 6 インチ (10 x 15 cm) の昇華型プリンターには、4 x 6 インチ (10 x 15 cm) のパネルが 4 つあります。

印刷サイクル中、プリンターのローラーは、通常、印刷媒体の短い方の幅と同じ幅のサーマル プリント ヘッドの下で、媒体とカラー パネルの 1 つを一緒に移動させます。ヘッド上の小さな加熱要素の温度は急速に変化し、加えられた熱の量に応じて異なる量の染料が塗布されます。染料の一部は印刷媒体に拡散します。

プリンターが 1 色でメディアの印刷を終えると、リボンを次の色のパネルに進め、メディアを部分的にプリンターから排出して次のサイクルに備えます。このプロセス全体を合計 4 回または 5 回繰り返します。最初の 3 回はメディアに色を載せて完全な画像を形成します。その後、(ワックス インクの) 黒熱転写プロセスが行われる場合と行われない場合があります。最後のパスでは、ラミネートを上に載せます。この層は、染料を紫外線や湿気から保護します。

ID カードの印刷には鮮明なテキストとバーコードが必要であり、これらは (YMCKO) リボン上の追加のワックスベースの黒パネルによって印刷されます。この追加パネルは、染料拡散ではなく熱転写印刷によって機能します。つまり、層内の一部の染料ではなく、層全体が、サーマル ヘッドによって定義されたピクセルでリボンから基板に転写されます。

これまで、昇華印刷の使用は工業用または高級商業印刷に限られていました。昇華写真印刷は、医療用画像、グラフィック アートの校正、セキュリティ、放送関連のアプリケーションで使用されてきました。

現在では、高速オンデマンド印刷を必要とするイベント写真撮影や写真ブース、キオスクなどで非常に人気があります。

アルプス電気は、500～1,000ドルの価格帯で家庭用の高品質昇華型プリンターを初めて製造し、昇華型技術をより幅広い層の人々に普及させました。(ただし、これらのモデルは、ほとんどのインクジェットプリンターのようにページ全体をスキャンする細いプリントヘッドを使用していたため、真のページプリンターではありませんでした。) 現在、市場には100ドルから購入できる昇華型プリンターが数多くあり、特にポストカードサイズのモバイルフォトプリンターが人気です。

小型プリンターで安価にインスタント写真プリントを作成できるようになったことで、カードプリンターを使用した ID 写真撮影など、一部のアプリケーションでは、従来のインスタント写真に代わって昇華型ソリューションが使われるようになりました。

いくつかの企業は、デスクトップ サイズのユニットをスタンドアロン プリンタとして、またプリント キオスクやフォト ブースのアプリケーション用に販売しています。これらのユニットの一部は、汎用プリンタに基づいています。一部のメーカーは、プリンタにソフトウェア開発キットを提供しており、これらの企業はシステム インテグレータを潜在的な市場として 引き付けたいと考えているようです。

デスクトップサイズのスタンドアロン型昇華型フォトプリンターは、イベント写真撮影の写真家にも使用されています。このテクノロジーにより、写真家は最小限のハードウェアで、参加しているイベント中にすぐにラボ品質のプリントを作成し、販売することができます。

昇華型ページ プリンタは熱を利用して染料を印刷メディアに転写するため、印刷速度はサーマル ヘッドの要素の温度変化速度によって制限されます。要素を加熱するのは簡単で、強い電流で要素の温度を急速に上げることができます。ただし、暗い色から明るい色に変更するときに要素を冷却するのは難しく、通常はプリント ヘッドにファン/ヒートシンク アセンブリを取り付ける必要があります。複数のヘッドを使用すると、1 つのヘッドを印刷中に別のヘッドを冷却できるため、このプロセスを高速化することもできます。印刷時間は昇華型プリンタによって異なりますが、一般的なコンシューマ向け昇華型プリンタでは、4x6 インチ (10x15cm) の写真を 45～90 秒で印刷できます。より高性能なプリンタでは、印刷速度がはるかに速くなります。たとえば、Sinfonia Colorstream S2 昇華型プリンターは、4x6 インチ (10x15cm) の写真をわずか 6.8 秒で印刷できます。また、Mitsubishi CP-D707DW は、同様のサイズの写真を 6 秒未満で印刷できると知られています。いずれの場合も、完成したプリントはプリンターから出てくると完全に乾燥しています。

従来、昇華型印刷の利点は、各ドットを任意の色にできる連続階調技術であるという事実でした。対照的に、インクジェット プリンターは、ディザリングと呼ばれるプロセスでインク滴の位置とサイズを変えることができますが、各インク滴はインストールされているインクの色に制限されます。その結果、昇華型プリンターは、化学写真によく似た真の連続階調を生成します。インクジェット印刷は、連続階調をシミュレートするために層状に散在したインク滴で構成されていますが、拡大すると個々の液滴を見ることができます。インクジェット印刷の初期の頃は、液滴が大きく解像度が低かったため、インクジェット印刷は昇華型に比べて大幅に劣っていましたが、今日のインクジェットの多くは、極小の液滴と補助的なインク色を使用して非常に高品質の印刷物を生成し、昇華型よりも優れた色の忠実度と鮮明さを生み出しています。

昇華型印刷には、インクジェット印刷に比べていくつかの利点があります。まず、印刷物はプリンタから出るとすぐに乾燥し、すぐに扱える状態になります。サーマル ヘッドが印刷媒体の上を前後に移動する必要がないため、故障する可能性のある可動部品が少なくなります。液体インクを掃除する必要がないため、印刷サイクル全体が非常にクリーンです。これらの要因により、昇華型印刷は一般にインクジェット印刷よりも信頼性の高い技術となっています。

昇華型プリンターには、インクジェット プリンターに比べていくつかの欠点があります。リボンの各カラー パネルとサーマル ヘッド自体は、印刷するメディアのサイズに一致する必要があります。さらに、昇華インクを使用できるのは、特別にコーティングされた紙または特定のプラスチックのみです。つまり、昇華型プリンターは、さまざまなメディアに印刷する点でインクジェット プリンターの柔軟性に匹敵することができません。

染料は、メディアに吸収される前に少量拡散します。その結果、印刷​​物は鮮明ではありません。写真の場合、これにより非常に自然な印刷物が得られますが、他の用途 (グラフィック デザインなど) では、このわずかなぼやけが欠点となります。

ページあたりの無駄になる染料の量も非常に多く、通常の印刷では 4 つのパネルの染料のほとんどが無駄になる場合があります。パネルが 1 ドットを印刷するだけであっても、パネルが使用されると、そのパネルに残っている染料を別の印刷に再利用することはできません。再利用すると、以前に染料が使用された場所に空白のスポットが残ります。ほとんどのプリンターはシングルロール設計のため、パネルが印刷に必要かどうかに関係なく、すべての印刷に 4 つのパネルのカラー染料を使用する必要があります。モノクロで印刷しても節約にはなりませんし、そのページの未使用の 3 つのカラーパネルを別の単色印刷に再利用することはできません。インクジェット プリンターは、インク カートリッジが少量の使用で乾燥する傾向があるため、「染料の無駄」にも悩まされます (「頻繁に使用」しないと、カートリッジのノズルが乾燥したインクで詰まる可能性があります)。リボンと紙の両方を含む昇華型メディア パックは、正確な印刷回数で評価されるため、印刷あたりのコストは固定です。これは、インクを量に応じて購入するインクジェット プリンターとは対照的です。

機密文書や秘密文書を印刷する環境では、昇華型プリンタは潜在的なセキュリティ リスクであり、慎重に取り扱う必要があります。印刷のメカニズムにより、使用済みのリボン パネルには印刷されたページの完全に色分解されたネガ画像が残り、染料パネルの「廃棄ロール」を広げると、プリンタで印刷されたすべての内容を確認できます。このような環境では、廃棄ロールは単にゴミ箱に捨てるのではなく、現場で細断するか焼却する必要があります。また、家庭ユーザーの場合、写真プリンタの廃棄ロールを同様にゴミから回収し、印刷されたすべての内容を確認するために使用できます。供給ロールはプラスチック製であるため、使用済みロールの寿命は数年から数十年になる可能性があり、廃棄後もずっと画像を回復できます。

また、昇華型紙やリボンは皮脂に敏感で、リボンから紙への染料の昇華能力を阻害します。また、ほこりの粒子も除去する必要があります。ほこりがあると、印刷物に小さな色の斑点が現れます。ほとんどの昇華型プリンターには、このような現象が起きる可能性を減らすためのフィルターやクリーニングローラーが付いており、ほこりの粒子は印刷プロセス中に印刷物に付着するため、1 枚の印刷物にしか影響しません。最後に、昇華型プリンターは、高濃度でメタメリズムやブロンズ化がほとんどないニュートラルでトーンのある白黒印刷物を作成するのには不十分です。^[5]

昇華転写印刷は、ポリエステルやポリマーでコーティングされた基材で機能するフルカラーアートワークを使用したデジタル印刷技術です。もともとポリエステル生地の印刷に使用されていたこのプロセスは、現在ではアパレル、看板、バナーの装飾、携帯電話カバー、銘板、コーヒーマグ、マウスマットなどのノベルティアイテム、および昇華しやすい表面を持つその他のアイテムにも一般的に使用されています。

まず、最終デザインの鏡像としてコーティングされた耐熱転写紙に画像を印刷し、次に熱プレスを使用して転写シートから基材に転写します。

転写紙に印刷するために使用された初期の大判プリンタは、トナーを使用した静電プロッタを改造したものであったが、現在では特殊なインクを使用した大判インクジェットプリンタが一般的である。小判印刷ではインクジェットも主流の技術となっているが、特殊な昇華転写レーザープリンタも利用可能である。^[6]

画像を紙から基材に転写するには、時間、温度、圧力を組み合わせた熱プレス機のプロセスが必要です。基材に応じて異なる設定が使用されます。このアプリケーションは、分子レベルの昇華染料を基材に転写します。昇華に使用される最も一般的な染料は、華氏 350 度 / 摂氏 175 度で活性化します。ただし、最適な色を得るには、通常、華氏 380 度から 420 度 / 摂氏 195 度から 215 度の範囲が推奨されます。

昇華転写プロセスの結果は、ほぼ永久的で高解像度のフルカラープリントです。染料は分子レベルで基材に注入されるため、局所レベルで塗布される場合（スクリーン印刷や衣服への直接印刷など）は、通常の条件下ではプリントがひび割れたり、色あせたり、基材からはがれたりすることはありません。布地は永久的に染色されるため、画像の品質を損なうことなく洗濯できます。他のテキスタイルプリント方法と比較した昇華転写の利点：^[7]画像は永久的で、はがれたり色あせたりせず、染料が布地に蓄積しません。合成繊維の透明繊維に染料が結合するため、色は非常に鮮やかになり、ハーフスクリーン印刷などの特別な技術を使用せずに、写真と同等の真の連続トーンを実現でき、画像をアイテム全体に印刷でき、端まで印刷するのが困難ではありません。

市場で入手可能なピエゾ インクジェット転写プリンター用の昇華型インクには 2 種類あります。最も一般的なのは、デスクトップ プリンターと大判プリンターの両方で使用できる水性昇華型インクです。もう 1 つは、XAAR、Spectra、および一部のKonicaプリントヘッド ワイド フォーマット プリンターで使用できる溶剤昇華型インクです。

デジタルテキスタイルプリントの急速な発展により、昇華型インクは布地へのデジタルインクジェットプリントにおいてますます人気が高まっています。

水性昇華型インクを使用する大判ピエゾ インクジェット プリンタの印刷速度は向上し続けています。速度は、小型の 44 インチ幅プリンタの 1 時間あたり 18 平方メートルから、高速産業用テキスタイル プリンタの 1 時間あたり 3,000 平方メートルを超えるまでの範囲です。

このタイプのデジタル テキスタイル プリントでは、インクジェット プリンターを使用して昇華型染料インクを布地に直接印刷します。次に、布地をオーブンまたはカレンダーで加熱して、染料を拡散させて定着させます。

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