JP2006167954A - 感熱性粘着シートの熱活性化方法および装置と該装置を備えたプリンタ - Google Patents

Abstract

【課題】 感熱性粘着剤層の粘着化を行う際の信頼性を向上させることのできる感熱性粘着シートの熱活性化方法および装置と該装置を備えたプリンタを実現する。
【解決手段】 感熱性粘着シートに形成された感熱性粘着剤層に粘着性を発現させるための熱活性化方法であって、
前記感熱性粘着シートの位置に応じて異なる熱エネルギーを印加する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば、貼着用ラベルとして用いられる、通常時には非粘着性を示し、加熱されることにより粘着性を発現する感熱性粘着剤層がシート状基材の片面に形成された感熱性粘着シートの熱活性化方法および装置と該装置を備えたプリンタに関し、特に、感熱性粘着剤層の粘着化を行う際の信頼性を向上させる感熱性粘着シートの熱活性化方法および装置と該装置を備えたプリンタに関する。

近年、商品に貼付されるシートの一つに熱活性化シート（例えば感熱性粘着シートのような表面に熱活性成分を含むコート層が形成された印刷メディア）があり、例えば食品のＰＯＳシート、物流・配送シート、医療用シート、バゲッジタグ、ビン・缶類の表示シートの貼付など幅広い分野で使用されている。

この感熱性粘着シートは、シート状基材の一方の面に、通常時は非粘着性を示し加熱されることにより粘着性を発現する感熱性粘着剤層を形成し、他方の面に印刷可能面を形成して構成されている。

このような感熱性粘着シート用プリンタとして、サーマルプリンタの印刷ヘッドとして利用されているサーマルヘッドのように、セラミック基板上に設けられた複数の抵抗体（発熱素子）を熱源として有するヘッドを感熱性粘着シートに接触させて感熱性粘着剤層を加熱させるようにした熱活性化装置を備えたものが提案されている（特許文献１）。

ここで、従来の感熱性粘着シート用プリンタの一般的な構成について、図５を参照して説明する。

図５に示される感熱性粘着シート用プリンタは、ロール状に巻回されたテープ状の感熱性粘着ラベル２１を保持するロール収納ユニット２０と、感熱性粘着ラベル２１に印刷する印刷ユニット３０と、感熱性粘着ラベル２１を所定の長さの感熱性粘着シート６０に切断するカッターユニット４０と、感熱性粘着シート６０の感熱性粘着剤層を熱活性化する熱活性化装置としての熱活性化ユニット５０と、で構成される。

印刷ユニット３０は、ドット印字が可能なように感熱性粘着ラベル２１の幅方向（搬送方向と垂直）に配設された複数の比較的小さな抵抗体で構成された複数の発熱素子３１を有する印刷用サーマルヘッド３２と、該印刷用サーマルヘッド３２（発熱素子３１）に圧接される印刷用プラテンローラ３３などで構成される。図５では、印刷用プラテンローラ３３は時計回りに回転され、感熱性粘着ラベル２１は右側へ搬送される。

カッターユニット４０は、印刷ユニット３０によって印刷が行われた感熱性粘着ラベル２１を適当な長さで切断するためのものであり、電動モータ等の駆動源（図示省略）によって作動される可動刃４１、該可動刃と対向された固定刃４２等から構成されている。

熱活性化ユニット５０は、発熱素子３１と同様に感熱性粘着シート６０の幅方向（搬送方向と垂直）に配設された複数の発熱素子５１を有する加熱手段としての熱活性化用サーマルヘッド５２と、感熱性粘着ラベル２１を搬送する搬送手段としての熱活性化用プラテンローラ５３と、印刷ユニット３０側から供給された感熱性粘着ラベル２１を熱活性化用サーマルヘッド５２（発熱素子５１）と熱活性化用プラテンローラ５３との間に引き込む引き込みローラ５４などで構成される。図５では、熱活性化用プラテンローラ５３は印刷用プラテンローラ３３と反対の方向（図では反時計回り）に回転され、感熱性粘着ラベル２１を所定の方向（図面右側）へ搬送するようになっている。

上述した構成の感熱性粘着シート用プリンタにおいては、カッターユニット４０により所定の長さに切断された感熱性粘着シート６０に対して熱活性化用サーマルヘッド５２による加熱処理が施され、感熱性粘着シート６０の感熱性粘着剤層が熱活性化される。

感熱性粘着剤層に良好な粘着性を発現させるための加熱量には範囲があり、この範囲を超えた加熱を行なった場合、この範囲に達しない加熱を行なった場合のいずれにおいても良好な粘着性を発現させることはできない。

発熱素子５１により感熱性粘着シート６０に与えられた熱量は感熱性粘着シート６０の面内方向に拡散して放熱されるため、この状態において感熱性粘着剤層に良好な粘着性を発現するような加熱量となるように各発熱素子５１の発熱量は定められ、その発熱量は加熱する感熱性粘着シート６０の部位によらずに一定とされていた。
特開平１１−７９１５２号公報

従来の感熱性粘着シート用プリンタにおいては、感熱性粘着シート６０を加熱する複数の発熱素子５１の発熱量は加熱する感熱性粘着シート６０の部位によらず一定とされていた。その発熱量は上述したように、面内方向に拡散した状態で感熱性粘着剤層に良好な粘着性を発現するような加熱量となるように定められるが、感熱性粘着シート６０の端面部分では中央部分よりも放熱量が少なくなるために、発熱素子５１の発熱量を同じとすると、感熱性粘着シート６０の端面部分では中央部分よりも温度が高くなってしまう。この結果、感熱性粘着シート６０の端面部分もしくは中央部分のいずれかでは良好な粘着性を発現することができないという問題点がある。

一般的にはより面積の大きな感熱性粘着シート６０の中央部分で良好な粘着性を発現することができるような発熱量が選択されるが、この場合、感熱性粘着シート６０の端面部分には過剰な熱が加えられることとなり、良好な粘着性を発現することができない。感熱性粘着シート６０の端面部分は食品のＰＯＳシート、物流・配送シート、医療用シート、バゲッジタグ、ビン・缶類の表示シートに貼付する場合には最も重要となる部分であり、この箇所での粘着性が良好でない場合には剥がれやすくなってしまう。

また、図５に示したように、感熱性粘着剤層の裏面が感熱性印刷面である場合には過剰な熱により感熱性印刷面に意図しない発色が生じてしまうという問題点がある。

本発明は上述したような従来の技術が有する問題点に鑑みてなされたものであって、感熱性粘着剤層の粘着化を行う際の信頼性を向上させることのできる感熱性粘着シートの熱活性化方法および装置と該装置を備えたプリンタを実現することを目的とする。

本発明の感熱性粘着シートの熱活性化方法は、感熱性粘着シートに形成された感熱性粘着剤層に粘着性を発現させるための熱活性化方法であって、
前記感熱性粘着シートの位置に応じて異なる熱エネルギーを印加することを特徴とする。

上記のように、感熱性粘着シートの位置に応じて異なる熱エネルギーを印加することにより、その後の放熱状態が位置によって異なるとしても、過剰な熱エネルギーにより高温となることを防止することができる。

この場合、感熱性粘着シートの端部に印加する熱エネルギーを中央部分に印加する熱エネルギーよりも小さくすることとしてもよい。

また、感熱性粘着シートの縦方向に印加する熱エネルギーの分布が略台形状であるとしてもよい。

また、感熱性粘着シートの横方向に印加する熱エネルギーの分布が略台形状であるとしてもよい。

本発明による感熱性粘着シートの熱活性化装置は、前記搬送手段による前記感熱性粘着シートの前記感熱性粘着剤層に面するように複数の発熱素子が配列された熱活性化用サーマルヘッドと、
前記発熱素子により前記感熱性粘着シートに印加される熱エネルギーが前記感熱性粘着シートの位置に応じて異なるように前記複数の発熱素子それぞれの発熱量を制御する制御手段と、を有する。

この場合、複数の発熱素子が感熱性粘着シート全面を覆うように配列されているとしてもよい。

また、前記感熱性粘着シートを搬送する搬送手段を備え、
複数の発熱素子が前記搬送手段による前記感熱性粘着シートの搬送方向と直交するように配列されているとしてもよい。

また、前記感熱性粘着シートを搬送する搬送手段を備え、
複数の発熱素子が前記搬送手段による前記感熱性粘着シートの搬送方向と、該搬送方向と直交する方向に配列されているとしてもよい。

また、制御手段は、感熱性粘着シートの端部に印加される熱エネルギーが中央部分に印加される熱エネルギーよりも小さくなるように前記複数の発熱素子それぞれの発熱量を制御するとしてもよい。

また、制御手段は、感熱性粘着シートの縦方向に印加する熱エネルギーの分布が略台形状となるように前記複数の発熱素子それぞれの発熱量を制御するとしてもよい。

また、制御手段は、感熱性粘着シートの横方向に印加する熱エネルギーの分布が略台形状となるように前記複数の発熱素子それぞれの発熱量を制御するとしてもよい。

本発明のプリンタは、上記のいずれかに記載の感熱性粘着シートの熱活性化装置と、印刷手段とを備えている。

本発明は以上説明したように構成されているので、以下に記載するような効果を奏する。

過剰な熱エネルギーにより高温となることを防止することができ、感熱性粘着剤層の粘着化を良好に行うことができる。この結果、感熱性粘着剤層の粘着化を行う際の信頼性を向上させることができる効果がある。

次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は本発明による熱活性化装置の概略構成を示す図、図２は図１に示した装置の制御系の構成を示すブロック図、図３はその制御動作を示すフローチャート、図４は本発明による加熱制御を説明するための図である。

図１には熱活性装置化１１０のみが示されている。本実施形態が適用されるプリンタには、このほかに図５に示した従来例と同様に、ロール収納ユニット、印刷ユニット、カッターユニット、が設けられ、本発明には図１に示される熱活性化装置１１０を備えたプリンタも含まれるが、これらのいずれも図５に示した、ロール収納ユニット２０、印刷ユニット３０、カッターユニット４０と同様であるために図示および説明は省略する。

熱活性化装置１１０は、感熱性粘着シート１０１に対して粘着性を発現させるもので、熱活性化用サーマルヘッド１１１と該熱活性化用サーマルヘッド１１１に圧接されるプラテンローラ１１２、感熱性粘着シート１０１を搬送するためのシート挿入ローラ１１３、シート排出ローラ１1４、感熱性粘着シート１０１の位置を検出するためのシート挿入検知センサＳ１、シート検知センサＳ２およびシート取り去り検知センサＳ３から構成される。

感熱性粘着シート１０１はシート挿入ローラ１１３に引き込まれて熱活性化装置１１０内に挿入され、熱活性化装置１１０内を移動する。この後、熱活性化用サーマルヘッド１１１とプラテンローラ１１２との間で加熱処理が施されて感熱性粘着剤層が設けられた面（図面下側）に粘着性が発現した状態とされ、シート排出ローラ１１４により熱活性化装置１１０外部へ排出される。熱活性化装置１１０内における感熱性粘着シート１０１の位置はシート挿入検知センサＳ１、シート検知センサＳ２およびシート取り去り検知センサＳ３により検知され、その検知位置に応じた制御が行われる。

加熱手段としての熱活性化用サーマルヘッド１１１は、図４に示すように感熱性粘着シート１０１の幅方向（搬送方向と垂直）に配設された複数の発熱素子からなる発熱体５０１を有するもので、本実施形態においては各発熱素子についてその配置に応じた発熱量とする制御が行われる。熱活性化用サーマルヘッド１１１の具体的な構成としては、セラミック基板の上に薄膜技術で形成された複数の発熱抵抗体表面に結晶化ガラスの保護膜が設けられた公知のサーマルプリンタの印刷ヘッドと同様の構成のものを使用している。

ここで、本実施形態で用いた感熱性粘着シート１０１の種類は特に制限されないが、例えば前述の特許文献１に記載されているようなラベル状基材の表面側に断熱層および感熱発色層（印刷が可能な層）とが形成され、裏面側に感熱性粘着剤が塗布乾燥されてなる感熱性粘着剤層が形成された構造を有している。なお、感熱性粘着剤層は、熱可塑性樹脂、固体可塑性樹脂等を主成分とする感熱性粘着剤からなる。また、感熱性粘着シート１０１は、前記断熱層を有しないものや、感熱発色層の表面に保護層または有色印刷層（予め印刷されている層）が設けられているものでも良い。

次に、本実施形態の制御系の構成について図２を参照して説明する。

制御系は、ＣＰＵ２０１、ＲＯＭ２０２、インタフェース（ＩＦ）２０３、モータ駆動回路２０４、ヘッド駆動回路２０５、シート搬送モータ２０６、駆動伝達手段２０７〜２０９、センサ検出回路２１１から構成されている。

ＣＰＵ２０１はＩＦ２０３を介してＲＯＭ２０２、モータ駆動回路２０４ヘッド駆動回路２０５およびセンサ検出回路２１１と接続し、ＲＯＭ２０２に格納されているプログラムにより制御を行う。

駆動伝達手段２０７〜２０９は、シート搬送モータ２０６と各ローラ、すなわち、シート挿入ローラ１１３、プラテンローラ１１２およびシート排出ローラ１１４との間に設けられ、シート搬送モータ２０６による駆動力を各ローラに伝達することにより各ローラを回転させる。駆動伝達手段２０７〜２０９の駆動力の伝達状態の制御およびシート搬送モータ２０６の駆動制御はモータ駆動回路２０４により行なわれるもので、モータ駆動回路２０４はＩＦ２０３を介して送られてくるＣＰＵ２０１からの制御信号に応じて駆動伝達手段２０７〜２０９の駆動力の伝達状態の制御およびシート搬送モータ２０６の駆動制御を行う。

ヘッド駆動回路２０５はＩＦ２０３を介して送られてくるＣＰＵ２０１からの制御信号に応じて熱活性化用サーマルヘッド１１１の発熱体５０１の通電状態を制御する。

センサ検出回路２１１は、シート挿入検知センサＳ１、シート検知センサＳ２およびシート取去り検知センサＳ３の各出力を受け付けて、その内容をＩＦ２０３を介してＣＰＵ２０１へ送る。ＣＰＵ２０１は各センサＳ１〜Ｓ３の検知内容が示す感熱性粘着シート１０１の位置に応じてモータ駆動回路２０４およびヘッド駆動回路２０５へ制御信号を送出し、感熱性粘着シート１０１を移動させ、熱活性化を行なわせる。

次に、本実施形態の熱活性化動作について図３のフローチャートを参照して説明する。

ＣＰＵ２０１は、シート挿入検知センサＳ１の出力により感熱性粘着シート１０１が挿入されたかを確認し（ステップ３０１）、感熱性粘着シート１０１があると判断した場合には、シート取去り検知センサＳ３の出力により、先に熱活性化された感熱性粘着シート１０１が装置から排出されているかを確認する（ステップ３０２）。この結果、先に熱活性化された感熱性粘着シート１０１が装置から排出されていると判断した場合にはシート挿入ローラ１１３により挿入された感熱性粘着シート１０１をシート検知センサＳ２が検知するまで移動させる（ステップ３０３）。続いて、シート挿入ローラ１１３およびプラテンローラ１１２により感熱性粘着シート１０１を熱活性化用サーマルヘッド１１１上に移動させるとともに熱活性化用サーマルヘッド１１１の発熱体５０１を通電状態として発熱させて加熱する熱活性化動作を行う（ステップ３０４）。この後、シート排出ローラ１１５により感熱性粘着シート１０１を熱活性化装置１１０外部へ排出するシート排出動作を行う（ステップ３０５）。

次に、本実施形態における熱活性化用サーマルヘッド１１１による熱活性化処理において図４を参照して説明する。

先に説明したように、感熱性粘着シート１０１を一様に加熱した場合、感熱性粘着シート１０１の端面部分では中央部分よりも放熱量が少なくなるために、発熱素子５０１の発熱量を同じとすると、感熱性粘着シート１０１の端面部分での温度は中央部分よりも高くなってしまう。本実施形態においては、感熱性粘着シート１０１の端面部分を加熱するときの発熱体５０１の発熱量を中央部分を加熱するときよりも低いものとしている。

図４に示されるように、発熱体５０１の発熱量は、発熱体５０１により感熱性粘着シート１０１に印加される熱エネルギーＥが以下の式で表されるものとしている。

Ｅ＝ｅ×Ｅｃ
ここで、Ｅｃは感熱性粘着シート１０１の感熱性粘着面において放熱が良好に行なわれる中央部分（図中の白抜き部分）にて良好な粘着性が得られるように求められた算出エネルギーであり、ｅはエネルギー補正係数である。エネルギー補正係数ｅは中央部分よりも放熱量が少ない端部に印加される熱エネルギー量を中央部分と異ならせるためのもので、感熱性粘着シート１０１の搬送方向（横方向）についての関数ｆ（ｘ）と搬送方向と直交する幅方向（縦方向）についての関数ｇ（ｙ）とが積算されたものとされている。関数ｆ（ｘ）、ｇ（ｙ）のいずれも中央部分に相当する上底部分が１とされた略台形状のプロファイルを有するもので、各関数ｆ（ｘ）、ｇ（ｙ）が積算されることにより、感熱性粘着シート１０１には位置に応じて異なるきめ細かな加熱処理が施されることとなり、この結果、熱活性処理による温度は良好な粘着性が得られる面内で一様なものとなっている。この結果、良好な粘着性が得られた。また、必要以上の温度となることがないことから、裏面がたとえ感熱性印刷面であったとしても意図しない発色が生じないものとなった。

なお、上記実施形態では、サーマルプリンタのような熱転写式の印刷装置に適用したものを説明したが、本発明は、インクジェット方式、レーザープリント方式等に適用することも可能である。その場合には、ラベルの印刷可能層に感熱印刷層に代えて各印刷方式に適した加工が施されたラベルが用いられることとなる。

また、熱活性化用サーマルヘッド１１１に設けられる複数の発熱素子は、感熱性粘着シート１０１の幅方向（搬送方向と垂直）に配設されたライン状のものとしたが、これに限定されるものではない。例えば、搬送方向についても配列された帯状のものや、感熱性粘着シート１０１全面を覆う面状のものを使用してもよい。

また、感熱性粘着シート１０１の端部に印加する熱エネルギーを中央部分に印加する熱エネルギーよりも小さくするとして説明したがこれに限定されるものではない。これは、放熱の状態は熱活性化装置１１０を構成する部材によって異なることによる。例えば、感熱性粘着シート１０１と接するプラテンローラ１１２の構成材料を感熱性粘着シート１０１よりも熱伝導率の高いものとした場合には、感熱性粘着シート１０１の端部における放熱は中央部分よりも良好なものとなり、各発熱体５０１の発熱量を同じとした場合には端部における温度は中央部分よりも低いものとなることが予想される。このような場合には感熱性粘着シート１０１の端部に印加する熱エネルギーを中央部分に印加する熱エネルギーよりも多くなるように各発熱体５０１の発熱量が決定される。

本発明による熱活性化装置の概略構成を示す図である。 図１に示した装置の制御系の構成を示すブロック図である。 図１に示した装置の制御動作を示すフローチャートである。 本発明による加熱制御を説明するための図である。 従来例の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１０１ 感熱性粘着シート
１１０ 熱活性化装置
１１１ 熱活性化用サーマルヘッド
１１２ プラテンローラ
１１３ シート挿入ローラ
１１４ シート排出ローラ
２０１ ＣＰＵ
２０２ ＲＯＭ
２０３ インタフェース
２０４ モータ駆動回路
２０５ ヘッド駆動回路
２０６ シート搬送モータ
２０７〜２０９ 駆動伝達手段
２１１ センサ検出回路
Ｓ１ シート挿入検知センサ
Ｓ２ シート検知センサ
Ｓ３ シート取去り検知センサ

Claims (12)

1. 感熱性粘着シートに形成された感熱性粘着剤層に粘着性を発現させるための熱活性化方法であって、
   前記感熱性粘着シートの位置に応じて異なる熱エネルギーを印加することを特徴とする感熱性粘着シートの熱活性化方法。
2. 請求項１記載の感熱性粘着シートの熱活性化方法において、
   感熱性粘着シートの端部に印加する熱エネルギーを中央部分に印加する熱エネルギーよりも小さくすることを特徴とする感熱性粘着シートの熱活性化方法。
3. 請求項１または請求項２に記載の感熱性粘着シートの熱活性化方法において、
   感熱性粘着シートの縦方向に印加する熱エネルギーの分布が略台形状であることを特徴とする感熱性粘着シートの熱活性化方法。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の感熱性粘着シートの熱活性化方法において、
   感熱性粘着シートの横方向に印加する熱エネルギーの分布が略台形状であることを特徴とする感熱性粘着シートの熱活性化方法。
5. 感熱性粘着シートに形成された感熱性粘着剤層に粘着性を発現させるための熱活性化装置であって、
   前記搬送手段による前記感熱性粘着シートの前記感熱性粘着剤層に面するように複数の発熱素子が配列された熱活性化用サーマルヘッドと、
   前記発熱素子により前記感熱性粘着シートに印加される熱エネルギーが前記感熱性粘着シートの位置に応じて異なるように前記複数の発熱素子それぞれの発熱量を制御する制御手段と、を有する感熱性粘着シートの熱活性化装置。
6. 請求項５記載の感熱性粘着シートの熱活性化装置において、
   複数の発熱素子が感熱性粘着シート全面を覆うように配列されていることを特徴とする感熱性粘着シートの熱活性化装置。
7. 請求項５記載の感熱性粘着シートの熱活性化装置において、
   前記感熱性粘着シートを搬送する搬送手段を備え、
   複数の発熱素子が前記搬送手段による前記感熱性粘着シートの搬送方向と直交するように配列されていることを特徴とする感熱性粘着シートの熱活性化装置。
8. 請求項５記載の感熱性粘着シートの熱活性化装置において、
   前記感熱性粘着シートを搬送する搬送手段を備え、
   複数の発熱素子が前記搬送手段による前記感熱性粘着シートの搬送方向と、該搬送方向と直交する方向に配列されていることを特徴とする感熱性粘着シートの熱活性化装置。
9. 請求項５ないし請求項８のいずれかに記載の感熱性粘着シートの熱活性化装置において、
   制御手段は、感熱性粘着シートの端部に印加される熱エネルギーが中央部分に印加される熱エネルギーよりも小さくなるように前記複数の発熱素子それぞれの発熱量を制御することを特徴とする感熱性粘着シートの熱活性化装置。
10. 請求項５ないし請求項９のいずれかに記載の感熱性粘着シートの熱活性化装置において、
    制御手段は、感熱性粘着シートの縦方向に印加する熱エネルギーの分布が略台形状となるように前記複数の発熱素子それぞれの発熱量を制御することを特徴とする感熱性粘着シートの熱活性化装置。
11. 請求項５ないし請求項９のいずれかに記載の感熱性粘着シートの熱活性化装置において、
    制御手段は、感熱性粘着シートの横方向に印加する熱エネルギーの分布が略台形状となるように前記複数の発熱素子それぞれの発熱量を制御することを特徴とする感熱性粘着シートの熱活性化装置。
12. 請求項５ないし請求項１１のいずれかに記載の感熱性粘着シートの熱活性化装置と、印刷手段とを備えたプリンタ。

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