JP2005119700A

JP2005119700A - 熱活性装置

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Publication number: JP2005119700A
Application number: JP2003356351A
Authority: JP
Inventors: Masanori Takahashi; 政則高橋; Minoru Hoshino; 実星野; Yoshinori Sato; 義則佐藤; Tatsuya Obuchi; 達也大渕
Original assignee: SII P and S Inc
Current assignee: SII P and S Inc
Priority date: 2003-10-16
Filing date: 2003-10-16
Publication date: 2005-05-12
Anticipated expiration: 2023-10-16
Also published as: EP1524193B1; KR20050036786A; DE602004003764T2; JP4319002B2; US20050088507A1; EP1524193A1; US7176954B2; DE602004003764D1; KR101115936B1

Abstract

【課題】熱活性ラベルの活性部分と非活性部分との区分けを明確に行えるとともに、消費電力の低減と装置体積の縮小を図ることのできる熱活性装置を提供する。
【解決手段】発熱素子が形成されたサーマルヘッド２０を用いて熱活性シートＮを加熱する熱活性装置において、サーマルヘッド２０の熱を吸収して放熱するとともに当該サーマルヘッド２０に向かって熱活性シートＮが搬入される搬入経路に一部分が接するように配置された放熱板２２を備え、熱活性シートＮの進入時に放熱板２２の一部分がこの熱活性シートＮに接触して予備的な加熱が行われる構成とした。
【選択図】図３

Description

この発明は、サーマルヘッドにより熱活性シートの粘着層を加熱して熱活性シートに粘着力を発生させる熱活性装置に関する。

例えば、調理食品工場やスーパーマーケットなどにおいて製造・販売される商品に商品名や値段、消費期限などを表示するため貼付されるラベルとして熱活性ラベルが利用されつつある。熱活性ラベルは、通常状態では粘着力を有さない粘着層を有し、この粘着層に熱エネルギーを印加することでこの粘着層が活性化して対象物に貼付け可能となるラベルである。この熱活性ラベルを含めて、同様の粘着層を有するシート全般を、本明細書では熱活性シートと呼ぶ。

従来、このような熱活性ラベルを活性化させる熱活性装置として、例えば特許文献１に示すように、基板上に多数の発熱素子を１列または複数列に形成してなるサーマルヘッドを有し、このサーマルヘッドとそれに押圧されたプラテンローラとの間に熱活性ラベルを通過させることで、熱活性ラベルを加熱して粘着層を活性化する装置が実用化されている。このようなサーマルヘッドを用いることで、装置を小型化することでき、また、ラベルの一部分だけを活性化させる部分活性などを行えると云う利点を有する。
特開平１１−７９１５２号公報

熱活性装置においては、部分活性などを行う場合に活性部分と非活性部分とを明確に区分けするためには、発熱体の加熱と放熱を瞬時に実現できなければならない。また、ラベルを全面活性する場合でも、ラベルの縁の部分まで確実に活性化させるためには、熱活性ラベルの先端が発熱体のところに進入してきたときに瞬時に一定温度以上に加熱ができ、熱活性ラベルの終端が発熱体のところを通過してプラテンローラとサーマルヘッドとが直接接触するときに瞬時に放熱して一定温度以下にする必要がある。

そのため、従来のサーマルヘッドを用いた熱活性装置では、瞬時の加熱を実現するために大きな熱量を出力可能な発熱素子が使用され、さらに、瞬時の放熱を実現するためアルミ等の熱伝導率の高い部材などからなる大きな放熱板をサーマルヘッドの裏面に設けなければならなかった。それゆえ、従来の熱活性装置は消費電力が大きく、装置の体積も大きなものとなっていた。

この発明の目的は、熱活性ラベルの活性部分と非活性部分との区分けを明確に行えるとともに、消費電力の低減と装置体積の縮小を図ることのできる熱活性装置を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するため、発熱素子が形成されたサーマルヘッドを用いて熱活性シートを加熱する熱活性装置において、上記サーマルヘッドの熱を吸収して放熱するとともに当該サーマルヘッドに向かって熱活性シートが搬入される搬入経路に一部分が接するように配置された放熱体を備え、熱活性シートの進入時に上記放熱体の一部分がこの熱活性シートに接触して予備的な加熱が行われる構成とした。

このような手段によれば、熱活性シートはサーマルヘッドの発熱素子の箇所に搬入される前に予熱がなされているので、予熱なしの場合に比べて少ない熱量で活性化させることが出来る。また、放熱体から熱活性シートに熱が移されるので、放射や空気にだけ放熱するものと比べて小さな体積で同じ量の放熱を行うことが出来る。従って、消費電力の低減と装置体積の縮小を図ることが出来る。

望ましくは、上記放熱体の温度を検出する温度検出手段を備えると良い。

放熱体の温度は、発熱体の駆動や活性化シートの流れによりその温度が一定しないので、温度を検出することで温度に応じたさまざまな対応をとることが出来る。

具体的には、上記サーマルヘッドから熱活性シートに加えられる熱量を制御する制御手段を備え、上記制御手段は上記温度検出手段の検出結果に基づいて熱活性シートに加えられる熱量を変化させるようにすると良い。

このような手段により、活性化シートを常に適度な温度で活性化させることが出来るとともに、サーマルヘッドの無駄な発熱を抑制し消費電力のさらなる低減を図ることが出来る。

ここで、熱量を制御する制御手段としては、例えば、発熱素子への通電量を制御したり、通電される発熱素子の個数を制御したり、或いは、速度制御可能に熱活性シートを搬送駆動する駆動手段を備え、制御手段が上記駆動手段を制御して熱活性シートの搬送速度を変化させるように構成することで実現できる。

また望ましくは、上記放熱体の熱活性シートと接触される部分に当該放熱体の他の部分より熱伝導率の低い部材を設けると良い。このような構成により、放熱体の温度が急激に変化しても、熱活性シートに接触する部分の温度変化は緩やかになって熱活性シートの予熱ムラを小さくすることが出来る。

本発明の熱活性装置によれば、発熱素子から放熱体に移された熱を熱活性シートの予熱として再利用することで、少ない発熱量で熱活性シートの活性化が出来るとともに、放熱体から熱活性シートへ熱が逃げることで放熱体の放熱効率も向上する。従って、消費電力の低減と放熱体の小型化を図れるという効果がある。

また、放熱体は周囲の空気や放射による放熱のほか、熱活性シートに放熱するため、装置の筐体内部の温度上昇を抑えることが出来るという効果がある。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１には、本発明の実施の形態の熱活性装置の概略構成図を示す。

この実施の形態の熱活性装置は、所定長に切断された熱活性シートＮを導入口６より導入して内部に送る紙挿入ローラ１０ａ，１０ｂと、導入口６から挿入された熱活性シートＮの有無を検知する紙挿入検知センサＳ１と、基板上に多数の発熱素子が１列或いは複数列形成されたサーマルヘッド２０と、このサーマルヘッド２０の発熱素子の部分に熱活性シートＮを押圧しながら紙送りを行うプラテンローラ２１と、サーマルヘッド２０を支持するとともにサーマルヘッド２０の冷却を行う放熱板２２と、このサーマルヘッド２０の箇所へ搬入された熱活性シートＮの有無を検知するサーマルヘッド部紙検知センサＳ２と、熱活性シートＮを排出口７へと送る紙排出ローラ３０ａ，３０ｂと、排出口７の手前で熱活性シートＮの有無を検知する紙排出検知センサ３１等から構成される。

また、この熱活性装置の前段には、熱活性シートがロール状に巻回されてなるロール紙を収容するロール紙収容部や、熱活性シートの粘着層面の裏側の印字面に印字を行なう図示しない印字装置や、連続的な熱活性シートを所定長さで切断して熱活性装置に供給する図示しない切断装置とが設けられ、これらにより所定長に切断されて供給された熱活性シートＮが、導入口６から紙挿入ローラ１０ａ，１０ｂ、サーマルヘッド２０、紙排出ローラ３０ａ，３０ｂへと順に送られて排出口７から排出されるようになっている。

なお、図１では熱活性シートＮの搬送路がほぼ直線状になっているが、途中に熱活性シートＮを導くガイド等を設けることで搬送路は曲線状の経路とすることも出来る。

図２には、サーマルヘッド２０と放熱板２２の詳細を示す斜視図を、図３にはその縦断面図を示す。

放熱板２２は、例えばアルミニウムなどの熱伝導率の高い部材からなり、サーマルヘッド２０の裏面に貼り合わされて、サーマルヘッド２０の熱を周囲の空気に逃がしたり、放射により放熱したりする。放熱板２２の裏面側には放熱効率を高めるフィンＦが形成されている。また、放熱板２２におけるサーマルヘッド２０の裏面左右の部位には切欠Ｋ，Ｋが形成され、この部分にサーマルヘッド２０に通電を行う接続端子２０Ｐ，２０Ｎが露出されている。

この放熱板２２は、サーマルヘッド２０を回動自在な状態に軸支するフレームとしても機能するもので、軸穴２２ａを介して装置のフレームに軸支されるようになっている。また、裏面側に設けられた凹部２２ｂにバネの一端が当接されることでサーマルヘッド２０がプラテンローラ２１に押圧されるようになっている。プラテンローラ２１はサーマルヘッド２０の発熱素子形成部２０Ａの部分に押圧されるように配置される（図３）。

また、この放熱板２２には、サーマルヘッド２０の前面側に張り出した張出し部２２Ｈが形成されており、この張出し部２２Ｈがガイド２８とプラテンローラ２１との間のシート搬送路上で熱活性シートＮと接触するようになっている。張出し部２２Ｈのシートと接触する部分は、緩やかな局率を有する曲面となっており、熱活性シートＮと一定の面積で接触するようになっている。この張出し部２２Ｈの側面にはサーミスタ等の温度センサＳ２０が取り付けられている。

図４には、この実施の形態の熱活性装置の制御系の構成図を示す。

この実施の形態の熱活性装置において制御系の構成は、装置の全体制御を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）４０と、ＣＰＵ４０が実行する制御プログラムや制御データが格納されたＲＯＭ（Read Only Memory）４１と、ＣＰＵ４０に作業領域を提供するＲＡＭ（Random Access Memory）４２と、紙挿入ローラ１０ａ、プラテンローラ２１および紙排出ローラ３０ａをそれぞれ駆動量を制御可能な状態で駆動するステッピングモータ等の第１〜第３の駆動モータ４５，４６，４７と、サーマルヘッド２０の発熱素子に駆動電流を供給するサーマルヘッド駆動回路４９と、ＣＰＵ４０と各駆動部やセンサとの間で信号の入出力を行うインターフェース５０等から構成される。

インターフェース５０には、熱活性シートＮの有無を検知する上述の検知センサＳ１〜Ｓ３や放熱板２２の温度センサＳ２０などが接続されている。

以下、上記構成の熱活性装置の制御動作について説明する。

図５には、ＣＰＵ４０により実行される熱活性装置の制御プログラムのフローチャートの第１例を示す。

この制御プログラムは、熱活性シートＮを装置内を適宜なタイミングで搬送するとともに、熱活性シートＮをサーマルヘッドで熱活性する際に、放熱板２２の温度に応じてサーマルヘッド２０の熱活性エネルギーを変化させるようにしたものである。

熱活性装置に動作オンの信号が入力されてこのフローチャートが開始されると、先ず、ステップＪ１において導入部の検知センサＳ１の信号を確認して紙挿入ローラ１０ａ，１０ｂの箇所に熱活性シートＮが供給されたか判別する。その結果、供給されたと判別されなければこのステップＪ１を繰り返し、供給されたと判別されたらステップＪ２に移行する。

ステップＪ２では、駆動モータ４５〜４７を駆動して熱活性シートＮの搬送を開始させ、ステップＪ３に移行する。

ステップＪ３では、中段部の検知センサＳ２の信号を確認してサーマルヘッド２０の部位へ搬送される熱活性シートＮが検出されたか判別し、検出されればステップＪ６に移行する。一方、検出されなければステップＪ４に移行して、シート搬送の開始から所定時間ｔ（例えば０．５〜１秒）が経過したか判別し、経過していなければ再びステップＪ２に戻ってシートの搬送を続けるが、所定時間ｔを経過していればエラー発生としてシートの搬送を停止してこのフローチャートを終了する。

中断部の検知センサＳ２に熱活性シートＮが検出されてステップＪ６に移行したら、該ステップで排出部の検知センサＳ３の信号を確認して、前の処理で排出口７まで排出されている熱活性シートＮが抜き取られているか判別し、抜き取られていればステップＪ８からの熱活性の処理に移行するが、未だ抜き取られず排出口７に残っていればステップＪ７で駆動モータ４５〜４７を停止して再びステップＪ６に戻る。

排出口７に前に処理した熱活性シートがなく熱活性処理の準備が整ってステップＪ８に移行したら、該ステップで温度センサＳ２０の検出信号を読み取ってステップＪ９に移行する。そして、ステップＪ９〜Ｊ１５の処理で、次のＡ〜Ｄのように読み取った温度に応じて熱活性のエネルギーを設定する。
Ａ．放熱板２２の温度が熱活性シートＮの活性温度（約１３０℃）の０．３倍より小さい場合→熱活性エネルギーとして標準活性エネルギーＥ０を設定する。
Ｂ．放熱板２２の温度が活性温度の０．３倍から０．４倍の間の場合→熱活性エネルギーとしてエネルギーＥ１を設定する。
Ｃ．放熱板２２の温度が活性温度の０．４倍から０．５倍の間の場合→熱活性エネルギーとしてエネルギーＥ２を設定する。
Ｄ．放熱板２２の温度が活性温度の０．５倍以上の場合→熱活性エネルギーとしてエネルギーＥ３を設定する。

ここで、標準活性エネルギーＥ０とは、放熱板２２が室温の状態で熱活性シートＮを活性化するのに適したエネルギーのことである。また、エネルギーＥ１〜Ｅ３は、例えば、標準活性エネルギーＥ０の０．５倍〜０．９５倍の値で、エネルギーＥ１＞エネルギーＥ２＞エネルギーＥ３の関係を満たすものである。

すなわち、放熱板２２の温度が高くて熱活性シートＮの予熱温度が高くなればサーマルヘッド２０の熱活性エネルギーが低く、逆に、放熱板２２の温度が低くて熱活性シートＮの予熱温度が低くなればサーマルヘッド２０の熱活性エネルギーが高く設定される。各エネルギーＥ１〜Ｅ３の値は、放熱板２２と熱活性シートＮとの接触面積や接触強度、並びに、熱活性シートＮの種類等により変化するもので、放熱板２２による予熱により熱活性シートＮがどのくらい温度上昇するかによって決定される。

また、熱活性エネルギーの設定は、実際には発熱素子への通電量または通電する発熱素子の数の設定により行われる。

ステップＪ９〜Ｊ１５で熱活性エネルギーの設定が済んだら、続いてステップＪ１６において、熱活性シートＮを距離Ｚ進めてその先端がサーマルヘッド２０の発熱素子形成部２０Ａの箇所に差しかかったときに、サーマルヘッド２０を駆動して熱活性動作を開始する。この熱活性動作においては、上記ステップＪ９〜Ｊ１５にて設定された通電方法により発熱素子の駆動が行われる。

次いで、順に、所定長の熱活性動作の完了に基づき熱活性動作（発熱素子への通電）を停止する処理（ステップＪ１７）、熱活性シートＮの終端がサーマルヘッド２０とプラテンローラ２１との間を通過するまで熱活性シートＮを搬送したら搬送動作を停止する処理（ステップＪ１８）を行って、１回の熱活性処理を終了する。

このような制御プログラムにより、熱活性の処理頻度が低く放熱板２２の温度が低い場合や、処理頻度が高く放熱板２２の温度が高い場合の各々に応じて、サーマルヘッド２０の熱活性エネルギーが調整されて、必要最小限のエネルギーで熱活性シートＮの活性化が行われていく。

図６には、ＣＰＵ４０により実行される熱活性装置の制御プログラムのフローチャートの第２例を示す。

この第２例の制御プログラムは、図５の制御プログラムと熱活性処理時の動作内容やその設定内容のみことなり、他の処理は同様のものである。従って、同様の処理の説明は省略し、ステップＪ１９〜Ｊ２５の設定処理とステップＪ２６の熱活性処理の部分のみ説明を行う。

このフローチャートにおいては、ステップＪ８で放熱板２２の温度を読み取ってステップＪ１９に移行したら、ステップＪ１９〜Ｊ２５の処理で次のＡ〜Ｄのように読み取った温度に応じて熱活性シートＮの搬送速度（活性速度と呼ぶ）の設定を行う。
Ａ．放熱板２２の温度が熱活性シートＮの活性温度の０．３倍より小さい場合→活性速度として標準活性速度Ｖ０を設定する。
Ｂ．放熱板２２の温度が活性温度の０．３倍から０．４倍の間の場合→活性速度として速度Ｖ１を設定する。
Ｃ．放熱板２２の温度が活性温度の０．４倍から０．５倍の間の場合→活性速度として速度Ｖ２を設定する。
Ｄ．放熱板２２の温度が活性温度の０．５倍以上の場合→活性速度として速度Ｖ３を設定する。

ここで、標準活性速度Ｖ０とは、放熱板２２が室温の状態で熱活性シートＮを活性化するのに適した搬送速度のことである。速度Ｖ１〜Ｖ３は、例えば、標準活性速度Ｖ０の１．０５倍〜１．８倍の値で、且つ、速度Ｖ１＜速度Ｖ２＜速度Ｖ３の関係を満たすものである。各速度Ｖ１〜Ｖ３の値は、放熱板２２と熱活性シートＮとの接触面積や接触強度、並びに、熱活性シートＮの種類等により変化するもので、放熱板２２による予熱により熱活性シートＮがどのくらい温度上昇するかによって決定される。

そして、ステップＪ１９〜Ｊ２５で熱活性エネルギーの設定が済んだら、続いてステップＪ２６において、熱活性シートＮを距離Ｚ進めてその先端がサーマルヘッド２０の発熱素子の箇所に差しかかってから、設定された活性速度で熱活性シートＮが進むようにプラテンローラ２１を回転するとともに、サーマルヘッド２０を駆動して熱活性処理を実行する。

このように熱活性シートＮの搬送スピードを変化させることで、サーマルヘッド２０の発熱量を一定としたままでも、サーマルヘッド２０から熱活性シートＮに加えられる単位面積当りの熱量を変化させることが出来る。

以上のように、この実施の形態の熱活性装置によれば、放熱板２２の熱を再利用して熱活性シートＮの予熱を行うので、予熱なしの場合と比べて少ない熱量で熱活性シートＮの活性化を行うことができ、消費電力を低減できる。

また、放熱板２２から熱活性シートＮに熱がうつされるので、放射による放熱や空気に放熱するだけのものに比べて小さな体積で同等の放熱効果を実現できる。従って、装置の小型化を図ることが出来る。また、装置の筐体内部の温度上昇を抑えることが出来る。

また、放熱体の温度を検出して、その温度に基づきサーマルヘッド２０から熱活性シートＮに加えられる単位体積当りの熱量が調整されるので、必要最小限の消費電力でもって、常に適度な温度で熱活性シートＮの活性化を行うことが出来る。

なお、本発明の熱活性装置は、上記実施の形態に限られず種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、放熱板２２がサーマルヘッド２０を支持する支持フレームを兼ねた構成としたが、支持フレームと放熱板２２とを別体に構成しても良い。

また、実施の形態において放熱板２２は、熱活性シートＮと接触する部分を含めて１個の金属から形成しているが、熱活性シートＮと接触する部分を他より熱伝導率の低い材料（例えば熱伝導率の低い合金）を用いて形成するようにしても良い。それにより、サーマルヘッド２０のオンオフにより放熱板２２の温度が急激に変化するような場合でも、熱活性シートＮと接触する部分の温度変化を小さくして、熱活性シートに予熱ムラが生じないようにすることが出来る。また、ポリイミドなどの熱伝導率の低い部材により予熱時における熱活性シートＮの加熱のしすぎを防止したり、また、フッ素樹脂など滑りやすい部材を介在させることで予熱時における熱活性シートＮのジャムを防止することが出来る。

このように熱活性シートＮと接触する部分を異なる部材で形成するには、例えば、特定の部材をシート状に形成して、放熱板２２の熱活性シートＮに接触する部分に貼り合わせるようにして設けることが出来る。

また、放熱体の温度を検出する温度検出手段として、放熱板２２の張出し部２２Ｈの温度を直に計測する温度センサを例示したが、放熱体から離れた箇所の温度と放熱体の温度の間に相関関係がある場合などは、この離れた箇所の温度検出により放熱体の温度を間接的に検出するようにしても良い。

その他、放熱板２２の放熱フィンの形状や大きさ或いはその有無、放熱板２２の張出し部２２Ｈの形状など、実施の形態で示した細部等は適宜変更可能である。

また、上記実施の形態では、熱活性装置として、所定長に切断されたラベル状の熱活性シートＮを加熱して粘着層を活性化する装置を示したが、熱活性シートＮの表面に印字処理をする印字機構や、ロール状に巻回された熱活性シートＮを所定長に切断する切断機構を組み合わせて一つの熱活性装置としても良い。

本発明の実施の形態の熱活性装置を示す全体構成図である。図１のサーマルヘッドと放熱板とを示す斜視図である。同、サーマルヘッドと放熱板とを示す縦断面図である。実施の形態の熱活性装置の制御系の構成を示すブロック図である。図４のＣＰＵにより実行される制御処理の流れを示すフローチャートの第１例である。図４のＣＰＵにより実行される制御処理の流れを示すフローチャートの第２例である。

符号の説明

２０サーマルヘッド
２１プラテンローラ
２２放熱板（放熱体）
２２Ｈ張出し部
４０ＣＰＵ（制御手段）
４６第２の駆動モータ（駆動手段）
Ｎ熱活性シート
Ｓ２０温度センサ（温度検出手段）

Claims

発熱素子が形成されたサーマルヘッドを用いて熱活性シートを加熱する熱活性装置において、
上記サーマルヘッドの熱を吸収して放熱するとともに当該サーマルヘッドに向かって熱活性シートが搬入される搬入経路に一部分が接するように配置された放熱体を備え、
熱活性シートの進入時に上記放熱体の一部分がこの熱活性シートに接触して予備的な加熱が行われるように構成されていることを特徴とする熱活性装置。
上記放熱体の温度を検出する温度検出手段が設けられていることを特徴とする請求項１記載の熱活性装置。
上記サーマルヘッドから熱活性シートに加えられる熱量を制御可能な制御手段を備え、
上記制御手段は上記温度検出手段の検出結果に基づいて熱活性シートに加えられる熱量を変化させることを特徴とする請求項２記載の熱活性装置。
速度制御可能に熱活性シートを搬送駆動する駆動手段を備え、
上記制御手段は上記駆動手段を制御して熱活性シートの搬送速度を変化させることで上記サーマルヘッドから熱活性シートに加えられる熱量を制御することを特徴とする請求項３記載の熱活性装置。
上記放熱体の熱活性シートと接触される部分に当該放熱体の他の部分より熱伝導率の低い部材が設けられていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の熱活性装置。