JP2010192131A - コネクタ接続検出装置および熱転写印刷装置 - Google Patents

Abstract

【課題】雰囲気温度の影響を受けることなく、コネクタハウジングとコネクタベースとが不完全な接続状態であることを検出することが可能なコネクタ接続検出装置および当該コネクタ接続検出装置を備えた熱転写印刷装置を提供する。
【解決手段】プリント基板３上には、サーマルヘッド抵抗体１を駆動するための電源配線パターン１０が配設され、プリント基板３上の電源配線パターン１０の近傍には端子嵌合部温度検出用サーミスタ１２が実装されている。ここで、端子嵌合部温度検出用サーミスタ１２で検出された温度情報は、電気信号に変換されて制御信号線１１を介して制御基板２３に送られ、雰囲気温度検出用サーミスタ１４で検出された温度情報とともに、制御基板２３に設けられたマイクロコンピュータ等で処理される。
【選択図】図１

Description

本発明は電流が流れるコネクタハウジングとコネクタベースとの接続状態を検出するコネクタ接続検出装置および当該コネクタ接続検出装置を有した熱転写印刷装置に関する。

従来の昇華型などの熱転写印刷装置は、印刷を行うためにサーマルヘッド抵抗体に電流を流して加熱し、インクシートに塗布された染料を専用紙に昇華吸着させて所望の印刷を行う構成を採っている。一方、サーマルヘッドは消耗品であり、長期間の使用により抵抗体表面の保護膜が磨耗したり、異物を噛み込んだりした場合に、サーマルヘッドの発熱体が破損、劣化し、期待された発熱ができなくなり、印刷物にスジが入るなどの現象が発生する。この場合サービスマンやエンドユーザーがサーマルヘッドを交換しなければならない。このサーマルヘッドの交換時にヘッドに電流を供給しているコネクタハウジングとコネクタベース間の端子が確実に嵌合される必要があるが、充分にコネクタハウジングが挿入されなかったり、コネクタハウジングが斜めに挿入されるケースが発生する可能性があった。

この改善策として、例えば、特許文献１にはコネクタ配列の両端の端子が接触しているか否かを電気的に検出する方式が提案されている。また、特許文献２には端子嵌合部の接触抵抗値や温度上昇を検出する方式が提案されている。

しかしながら、特許文献１ではコネクタハウジングとコネクタベースの接続状態を二値の状態として検出するものであり、いわゆる、半挿しのようなオーミックショート状態が発生する状況では、その接続状態を充分に検出することはできないという問題があった。 また、特許文献２ではオーミックショート状態が発生した部位近傍の温度上昇値を検出することを提案しており、製品の雰囲気温度によっては温度状態を誤検出する問題や、端子嵌合部の正確な温度上昇を迅速に検出できないという問題があった。

特開２００６−２１０２０７号公報（図２） 特開２００２−１３４９６４号公報（図１）

以上説明したように、従来の熱転写印刷装置においては、サーマルヘッドの交換時に、コネクタハウジングとコネクタベースとの接続が完全に行われなかった場合に、不完全な接続がなされた端子嵌合部において、本来の接触抵抗以上の抵抗値が発生したり、電源ラインが隣接する低インピーダンス線に短絡するという可能性があった。これを解決するために、コネクタの接続状態を検出する発明や、端子嵌合部の接触抵抗値や温度上昇を検出する発明を利用することが考えられたが、何れも問題点を含んでいた。

本発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、雰囲気温度の影響を受けることなく、コネクタハウジングとコネクタベースとが不完全な接続状態であることを検出することが可能なコネクタ接続検出装置および当該コネクタ接続検出装置を備えた熱転写印刷装置を提供することを目的とする。

本発明に係る請求項１記載のコネクタ接続検出装置は、基板上に実装されたコネクタベースに対して着脱可能なコネクタハウジングと、前記コネクタベースと前記コネクタハウジングとの端子嵌合部の温度を検出する第１の温度検出器と、前記温度検出器から離れた位置に配設され、雰囲気温度を検出する第２の温度検出器と、前記第１の温度検出器で検出した前記端子嵌合部の温度と、前記第２の温度検出器で検出した前記雰囲気温度との温度差を求め、前記温度差を予め定めた閾値と比較して、前記端子嵌合部の発熱の有無を判定し、発熱の有無によって前記端子嵌合部の接続状態が完全であるか、不完全であるかを判定する比較判定部とを備えている。

本発明に係る請求項１記載のコネクタ接続検出装置によれば、端子嵌合部での発熱の有無によって端子嵌合部の接続状態が完全であるか、不完全であるかを判定するので、コネクタハウジングとコネクタベースとが不完全な接続状態である場合に、端子嵌合部の発熱によってコネクタハウジングおよびコネクタベースに不具合が発生することを防止できる。また、端子嵌合部の温度と雰囲気温度との温度差に基づいて端子嵌合部での発熱の有無を判定するので、雰囲気温度が高い場合でも端子嵌合部の温度上昇を誤検出することを防止できる。

本発明に係るコネクタ接続検出装置を備えた熱転写印刷装置の主要部の構成を示す模式図である。 本発明に係るコネクタ接続検出装置を備えた熱転写印刷装置における電気回路を示す回路図である。 本発明に係るコネクタ接続検出装置での処理シーケンスを説明するフローチャートである。 本発明に係るコネクタ接続検出装置の変形例の構成を示す模式図である。 本発明に係るコネクタ接続検出装置の変形例の構成を示す模式図である。

＜実施の形態＞
＜装置構成＞
図１は、本発明に係るコネクタ接続検出装置を備えた熱転写印刷装置１００の主要部の構成を示す模式図である。

図１に示すように熱転写印刷装置１００は、インクシート染料を昇華させる熱を発生させるサーマルヘッド抵抗体１、当該抵抗体１を搭載するためのアルミナ基板２、前記アルミナ基板２と電気的に接続され、サーマルヘッド抵抗体１を駆動するための電気回路が実装されたプリント基板３、サーマルヘッド抵抗体１を制御する制御基板２３、インクシート（図示せず）や専用紙（図示せず）を搬送するモーター１３およびモーター周辺の温度検出を行う雰囲気温度測定用サーミスタ１４（第２の温度検出器）が実装されるプリント基板１５を備えている。

プリント基板３と制御基板２３との間は、サーマルヘッド抵抗体１の制御信号の授受に使用されるフラットタイプのデータケーブル線４、サーマルヘッド抵抗体１への電力供給する電源ケーブル線６、サーマルヘッド抵抗体１の駆動に使用されるグランドケーブル線７および制御信号線１１によって電気的に接続されている。

ここで、データケーブル線４の一方端はプリント基板３上に設けられたデータケーブルコネクタベース５に接続され、データケーブル線４の他方端は制御基板２３上に設けられたデータケーブルコネクタベース１９に接続されている。

また、電源ケーブル線６、グランドケーブル線７および制御信号線１１の一方端はコネクタハウジング８に接続され、コネクタハウジング８はプリント基板３上に実装された電源・グランドコネクタベース９に着脱可能に接続されている。そして、電源ケーブル線６、グランドケーブル線７および制御信号線１１の他方端は、制御基板２３上に実装された電源・グランドコネクタベース３１に接続されている。

なお、図１においては、データケーブルコネクタベース５および電源・グランドコネクタベース９は、プリント基板３のサーマルヘッド抵抗体１が設けられた主面とは反対側の主面に設けられた構成を示しているが、サーマルヘッド抵抗体１が設けられた主面に設けることも可能である。

プリント基板３上には、サーマルヘッド抵抗体１を駆動するための電源配線パターン１０が配設され、プリント基板３上の電源配線パターン１０の近傍には端子嵌合部温度検出用サーミスタ１２（第１の温度検出器）が実装されている。ここで、端子嵌合部温度検出用サーミスタ１２で検出された温度情報は、電気信号に変換されて制御信号線１１を介して制御基板２３に送られ、制御基板２３に設けられたマイクロコンピュータ等で処理される。

また、プリント基板１５と制御基板２３との間には、雰囲気温度測定用サーミスタ１４で検出された温度情報を電気信号に変換した信号を制御基板２３に送る制御信号線１７が電気的に接続されている。制御信号線１７の一方端は、プリント基板１５上に実装されたコネクタベース１６に接続され、制御信号線１７の他方端は、制御基板２３上に実装されたコネクタベース１８に接続されている。

長期間の使用により保護膜が磨耗したり、図示されないインクシートとの間で異物を噛み込んだりした際に破損したサーマルヘッド抵抗体１を交換するには、データケーブルコネクタベース５からデータケーブル線４を取り外し、電源・グランドコネクタベース９からコネクタハウジング８を取り外して、新しいサーマルヘッド抵抗体１と交換する。その際、コネクタハウジング８が、受け側の電源・グランドコネクタベース９に対し、例えば斜め差しされたり、不完全に差し込まれた場合は、端子嵌合部に本来の接触抵抗以上の抵抗値が発生したり、電源ケーブル線６が隣接するグランドケーブル線７等の低インピーダンス線に短絡する可能性がある。このような場合は、コネクタハウジング８と電源・グランドコネクタベース９に想定以上の熱負荷が加わる可能性がある。

図２は、熱転写印刷装置１００における電気回路を示す回路図であり、当該電気回路により、コネクタハウジング８と電源・グランドコネクタベース９との不完全な接触により、想定以上の熱負荷が加わった場合に、電源・グランドコネクタベース９が実装されたプリント基板３に配置された端子嵌合部温度検出用サーミスタ１２により、端子部の発熱の有無を検出するとともに、モーター１３近傍に配置した温度検出サーミスタ１５により、熱転写印刷装置１００内の雰囲気温度を検出することが可能となる。

図２に示すように、端子嵌合部温度検出用サーミスタ１２の一方端には抵抗３９を介して電源２０から駆動電力を供給され、他方端はグランド２２に接続されている。そして、端子嵌合部温度検出用サーミスタ１２と抵抗３９との接続ノードが電源・グランドコネクタベース９の端子に接続され、制御信号線１１を介して制御基板２３に電気信号に変換された温度情報が送られる。

制御基板２３では、制御信号線１１を介して送られてきた温度情報の電気信号は、嵌合部発熱検出ブロック２７の入力部に与えられる。この電気信号は温度によるサーミスタ１２の抵抗値変化を示す信号であり、嵌合部発熱検出ブロック２７の入力部にはグランド２２との間に分割抵抗２６が接続されており、分割抵抗２６により抵抗値変化が電圧変化に変換されて嵌合部発熱検出ブロック２７に与えられる。嵌合部発熱検出ブロック２７は、一般的なＡＤコンバータなどで構成される。

嵌合部発熱検出ブロック２７では、与えられた電圧変化を量子化して、嵌合部発熱温度検出値としてマイクロコンピュータなどで構成される比較判定・制御ブロック２８に与える。

また、制御基板２３には、電源２１からサーマルヘッド抵抗体１への電力を供給している電源ラインにスイッチ２９が介挿されており、スイッチ２９の開閉は比較判定・制御ブロック２８によって制御される。なお、スイッチ２９の本来の用途は、サーマルヘッド抵抗体１に常時電圧が印加されることを防止して、腐食の進行を防止するために設けられるものであり、リレーやＦＥＴ（電界効果型トランジスタ）などで構成されることが一般的である。本発明では、コネクタハウジング８および電源・グランドコネクタベース９での過大な発熱を解消する手段として、このスイッチ２９を利用する。

プリント基板１５の雰囲気温度測定用サーミスタ１４の一方端には、抵抗１９を介して電源２０から駆動電力が供給され、他方端はグランド２２に接続されている。そして、雰囲気温度測定用サーミスタ１４と抵抗１９との接続ノードが、コネクタベース１６の端子に接続され、制御信号線１７を介して制御基板２３に電気信号に変換された温度情報が送られる。

制御基板２３では、制御信号線１７を介して送られてきた温度情報の電気信号は、雰囲気温度検出ブロック３０の入力部に与えられる。この電気信号は温度による雰囲気温度測定用サーミスタ１４の抵抗値変化を示す信号であり、雰囲気温度検出ブロック３０の入力部にはグランド２２との間に分割抵抗２６が接続されており、分割抵抗２６により抵抗値変化が電圧変化に変換されて雰囲気温度検出ブロック３０に与えられる。雰囲気温度検出ブロック３０は、一般的なＡＤコンバータなどで構成される。

雰囲気温度検出ブロック３０では、与えられた電圧変化を量子化して、雰囲気温度検出値として比較判定・制御ブロック２８に与える。

なお、雰囲気温度測定用サーミスタ１４は通常はモーター１３の低温時脱調などを防ぐためのモーター相電流制御のために用いられているが、このように装置内の雰囲気温度の検出に使用することも可能である。

嵌合部発熱検出ブロック２７から出力される嵌合部発熱温度検出値と雰囲気温度検出ブロック３０から出力される雰囲気温度検出値は、比較判定・制御ブロック２８に与えられ、予め内部のメモリーなどに記憶されている温度差閾値と比較され、その閾値以上の温度差が検出された場合は、熱転写印刷装置１００のサーマルヘッド抵抗体１への電力を供給している電源ラインに介挿されたスイッチ２９を遮断する。

すなわち、プリント基板３に配設される電源配線パターン１０には、電源・グランドコネクタベース９の端子より、鉄や銅などの熱伝導性の高い金属が用いられるため、コネクタハウジング８と電源・グランドコネクタベース９との端子嵌合部が発熱すると、その熱は容易に電源配線パターン１０に伝播される。

その結果、電源・グランドコネクタベース９および電源配線パターン１０の温度が上昇すると、それは端子嵌合部温度検出用サーミスタ１２により検出され、制御基板２３に与えられて、比較判定・制御ブロック２８で装置内の雰囲気温度との比較がなされる。

そして、嵌合部発熱温度検出値と雰囲気温度検出値との差が、温度差閾値未満と判断された場合は、端子嵌合部での発熱はない、すなわちコネクタハウジング８の差し込み不良は発生していないという判断となり、サーマルヘッド抵抗体１への電力の供給は維持されるが、温度差閾値以上と判断された場合は、端子嵌合部での発熱がある、すなわちコネクタハウジング８の差し込み不良が発生しているという判断となり、スイッチ２９を遮断して、サーマルヘッド抵抗体１への電力の供給を断つことで、さらなる発熱による温度上昇を防止できる。

また、制御基板２３には、警報発生ブロック２４および表示ブロック２５が配置されており、比較判定・制御ブロック２８で温度差閾値以上となる温度差が検出された場合は、比較判定・制御ブロック２８から警報発生ブロック２４に警報を鳴動させる指示が出されるとともに、表示ブロック２５に警告を表示させる指令が出される。

このように、熱転写印刷装置１００においては、端子嵌合部温度検出用サーミスタ１２、雰囲気温度測定用サーミスタ１４、嵌合部発熱検出ブロック２７、比較判定・制御ブロック２８、雰囲気温度検出ブロック３０、警報発生ブロック２４および表示ブロック２５によって構成されるコネクタ接続検出装置を備えており、コネクタハウジング８と電源・グランドコネクタベース９との接続状態の良、不良を検出することができる。なお、警報発生ブロック２４および表示ブロック２５の両方を備えていても良いし、一方だけを備えていても良い。

＜装置動作＞
以下、図３に示すフローチャートを用いて、コネクタ接続検出装置での処理シーケンスについて説明する。

図３に示すステップＳ１において電源が投入された熱転写印刷装置１００は、その後、ステップＳ２に示すように端子嵌合部温度検出用サーミスタ１２および雰囲気温度測定用サーミスタ１４において、それぞれ端子嵌合部温度Ｔａおよび装置雰囲気温度Ｔｂの検出を行う。

その後、ステップＳ３に示すように比較判定・制御ブロック２８において、端子嵌合部温度Ｔａと装置雰囲気温度Ｔｂとの比較を行う。この場合、端子嵌合部温度Ｔａと装置雰囲気温度Ｔｂとの差が、予め比較判定・制御ブロック２８のメモリーなどに記憶された温度差閾値Ｔｃ以上（Ｔａ−Ｔｂ≧Ｔｃ）と判定された場合は、ステップＳ４に進んでスイッチ２９を遮断して、サーマルヘッド抵抗体１への電力の供給を断つことで、端子嵌合部に電流が流れないようにする。

一方、端子嵌合部温度Ｔａと装置雰囲気温度Ｔｂとの差が温度差閾値Ｔｃ未満（Ｔａ−Ｔｂ＜Ｔｃ）と判定された場合は、再びステップＳ２以下の動作を繰り返す。

ステップＳ４において、サーマルヘッド抵抗体１への電力の供給を遮断した後は、ステップＳ５において、制御ブロック２８から警報発生ブロック２４に例えばブザーによる警報を鳴動させる指示を出し、また、ステップＳ６において制御ブロック２８から表示ブロック２５に嵌合不良を表示させる指令を出し、その後は、一連の処理動作を終了する（ステップＳ７）。

＜効果＞
このような制御を行うことにより、雰囲気温度が高い場合でも端子嵌合部の温度上昇を誤検出することが防止され、端子嵌合部に生じた接続状態の良、不良を遅滞なく検出することができる。

また、端子嵌合部温度と装置雰囲気温度との差が温度差閾値以上となった場合は、警報発生ブロック２４から警報が出され、コネクタハウジング８と電源・グランドコネクタベース９との不完全な接続により発熱していることを熱転写印刷装置１００の使用者に音や、振動で告知することができる。また、同時に表示ブロック２５から警告が表示されるので、熱転写印刷装置１００の使用者に視覚的に告知することができる。

以上の説明においては、データケーブルコネクタベース５や電源・グランドコネクタベース９がプリント基板３上に実装されるものとして説明したが、これらが別のプリント基板上に実装される場合には、そのプリント基板上に端子嵌合部温度検出用サーミスタ１２を搭載すれば良い。

また製品仕様により、サーマルヘッド抵抗体１の交換時のみならず、通常の使用状態においてコネクタハウジング８と電源・グランドコネクタベース９とが何度も着脱を繰り返すようなシステムにおいて本発明を適用しても良い。

また、本発明はサービスマンやエンドユーザーがサーマルヘッドを交換する場合だけでなく、工場での製品組み立て時にも有効であり、コネクタハウジング８と電源・グランドコネクタベース９との接続状態を工場で確認する際に使用しても良い。

＜応用例＞
以上説明した実施の形態の熱転写印刷装置１００においては、端子嵌合部温度検出用サーミスタ１２を、端子嵌合部の温度検出に使用しているが、端子嵌合が全くなされていない場合、すなわちコネクタハウジング８が電源・グランドコネクタベース９に挿入されていない場合は、嵌合部発熱検出ブロック２７の入力には分割抵抗２６を介してグランド２２の電位が観測されるため、嵌合部発熱検出ブロック２７の入力電位がグランドか否かで端子嵌合の有無の検出も全く同じ装置で兼用することができる。

＜変形例１＞
以上説明した実施の形態の熱転写印刷装置１００においては、端子嵌合部温度検出用サーミスタ１２を、プリント基板３上の電源配線パターン１０の近傍に実装した構成であったが、図４に示す熱転写印刷装置１００Ａのように端子嵌合部温度検出用サーミスタ１２を電源・グランドコネクタベース９の筐体外表面に密着して取り付けた構成であっても良い。なお、図１に示した熱転写印刷装置１００と同一の構成については同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図４に示すように、端子嵌合部温度検出用サーミスタ４０を電源・グランドコネクタベース９の筐体外表面に取り付けることで、コネクタハウジング８および電源・グランドコネクタベース９で発熱した場合の温度検出をより正確に行うことが可能となる。

なお、端子嵌合部温度検出用サーミスタ４０は、図２を用いて説明したようにグランド２２および抵抗１９に接続する必要があるが、電源・グランドコネクタベース９からプリント基板３までの距離は近いので、配線に支障はない。

＜変形例２＞
以上説明した実施の形態および変形例１においては、端子嵌合部温度検出用サーミスタ１２を用いて端子嵌合部の温度検出に使用する構成を示したが、図５に示す熱転写印刷装置１００Ｂのように端子嵌合部温度検出用サーミスタ１２の代わりに、サーモパイル４１のような非接触デバイスを使用して温度検出を行っても良い。なお、図１に示した熱転写印刷装置１００と同一の構成については同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図５においては、プリント基板３の電源・グランドコネクタベース９が設けられた主面にサーモパイル４１が実装され、サーモパイル４１の感熱面（受光面）は電源・グランドコネクタベース９の筐体外表面に面し、かつ近接するように配置されている。

サーモパイル４１を用いることで、非接触での温度測定が可能となり、端子嵌合部が過剰に発熱した場合でも、故障等の不具合が起きることを免れることができる。

１ サーマルヘッド抵抗体、３ プリント基板、６ 電源ケーブル線、８ コネクタハウジング、９ 電源・グランドコネクタベース、１０ 電源配線パターン、１２，４０ コネクタ端子嵌合部温度検出用サーミスタ、１４ 雰囲気温度検出用サーミスタ、２４ 警報発生ブロック、２５ 表示ブロック、２８ 比較判定・制御ブロック、２９ スイッチ、４１ サーモパイル。

Claims (9)

1. 基板上に実装されたコネクタベースに対して着脱可能なコネクタハウジングと、
   前記コネクタベースと前記コネクタハウジングとの端子嵌合部の温度を検出する第１の温度検出器と、
   前記温度検出器から離れた位置に配設され、雰囲気温度を検出する第２の温度検出器と、
   前記第１の温度検出器で検出した前記端子嵌合部の温度と、前記第２の温度検出器で検出した前記雰囲気温度との温度差を求め、前記温度差を予め定めた閾値と比較して、前記端子嵌合部の発熱の有無を判定し、発熱の有無によって前記端子嵌合部の接続状態が完全であるか、不完全であるかを判定する比較判定部と、を備えるコネクタ接続検出装置。
2. 前記比較判定部は、
   前記温度差が前記閾値以上となる場合に、前記端子嵌合部が発熱していると判定し、
   前記温度差が前記閾値未満の場合には、前記端子嵌合部は発熱していないと判定し、前記端子嵌合部が発熱していると判定された場合に、前記コネクタベースと前記コネクタハウジングとの接続が不完全であると判定する、請求項１記載のコネクタ接続検出装置。
3. 前記第１の温度検出器は、
   前記コネクタベースの端子が接続される前記基板上の配線パターン近傍に実装されるサーミスタである、請求項１記載のコネクタ接続検出装置。
4. 前記第１の温度検出器は、
   前記コネクタベースの筐体外表面に密着して取り付けられるサーミスタである、請求項１記載のコネクタ接続検出装置。
5. 前記第１の温度検出器は、
   前記コネクタベースの筐体外表面に感熱面が対向するように配置された、非接触の温度検出器である、請求項１記載のコネクタ接続検出装置。
6. 前記比較判定部での判定結果を外部に告知する警報発生部をさらに備え、
   前記警報発生部は、
   前記比較判定部において前記コネクタベースと前記コネクタハウジングとの接続が不完全であると判定された場合に鳴動を発する、請求項１記載のコネクタ接続検出装置。
7. 前記比較判定部での判定結果を外部に告知する表示部をさらに備え、
   前記表示部は、
   前記比較判定部において前記コネクタベースと前記コネクタハウジングとの接続が不完全であると判定された場合に警告を表示する、請求項１記載のコネクタ接続検出装置。
8. 前記比較判定部での判定結果を外部に告知する警報発生部と、
   前記比較判定部での判定結果を外部に告知する表示部とをさらに備え、
   前記警報発生部は、
   前記比較判定部において前記コネクタベースと前記コネクタハウジングとの接続が不完全であると判定された場合に鳴動を発し、
   前記表示部は、
   前記比較判定部において前記コネクタベースと前記コネクタハウジングとの接続が不完全であると判定された場合に警告を表示する、請求項１記載のコネクタ接続検出装置。
9. 請求項１記載のコネクタ接続検出装置と、
   前記基板上に実装されたサーマルヘッド抵抗体とを備えた熱転写印刷装置であって、
   前記コネクタハウジングは、前記サーマルヘッド抵抗体に電力を供給する電源ケーブル線を前記コネクタベースに接続し、
   前記比較判定部において前記コネクタベースと前記コネクタハウジングとの接続が不完全であると判定された場合に、前記電源ケーブル線への電力供給を遮断するスイッチを備える、熱転写印刷装置。

Images