JP4177601B2 - 感熱性粘着シートの熱活性化装置およびプリンタ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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、例えば貼着用ラベルとして用いられる感熱性粘着シートの熱活性化装置およびその熱活性化装置を用いたプリンタ装置に係り、特に、感熱性粘着剤層を熱活性化するときのエネルギー制御に適用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、商品に貼着されバーコードや価格表示等に用いられるラベルは、記録面（印字面）の裏側に感圧粘着剤層を有し、その上に剥離紙（セパレータ）を貼付けて仮接着した状態で保管するタイプのものが多かった。しかし、このタイプの貼着用ラベルは、ラベルとして使用する際に剥離紙を感圧粘着剤層から剥がす必要があるため、必ずゴミが発生するという不具合がある。
【０００３】
そこで、剥離紙が不要な方式として、ラベル状基材の裏面側に通常時には非粘着性を示すが、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有する感熱性粘着ラベルおよび該ラベルの裏面の感熱性粘着層を加熱して粘着性を発現させるための熱活性化装置が開発された。
【０００４】
また、前記熱活性化装置には、加熱手段として加熱ロール方式や熱風吹き付け式、赤外線放射式、電熱ヒータや誘電コイルを用いる方式等、種々の加熱方式を適用したものが提案されている。例えば、特開平１１−７９１５２号公報には、サーマルプリンタ装置の印字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１または複数の抵抗体（発熱素子）を熱源として有するヘッドを感熱性粘着ラベルに接触させて感熱性粘着剤層を加熱させるようにした技術が開示されている。
【０００５】
上記特開平１１−７９１５２号公報で開示されている感熱性粘着剤層の熱活性化装置は、感熱性粘着ラベル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と、加熱手段としての発熱素子を有する熱活性化用サーマルヘッドとで構成されている。また、発熱素子は、セラミック製基板上に形成された発熱抵抗体からなり、この発熱抵抗体の表面を覆うように結晶化ガラスからなる保護膜が形成されている。なお、熱活性化用プラテンローラは発熱素子との間に感熱性粘着ラベルを挟む加圧体としても機能する。
【０００６】
前記先願の技術によれば、加熱手段としてのサーマルヘッドに感熱性粘着剤層を接触させた状態で発熱素子に通電して発熱させるので、感熱性粘着剤層の熱活性化が確実に行なわれ、しかも、発熱素子からの熱を感熱性粘着剤層に効率良く伝えることができるため消費電力も少なくて済むという利点がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、加熱手段として上記のようなサーマルヘッドを使用した熱活性化装置においては、１パルスの通電／遮断により各発熱素子にエネルギーを印加し、感熱性粘着シートの粘着剤を活性化させるのが一般的である。この場合、サーマルヘッドには複数の発熱素子があるため比較的大きなエネルギーが一度に印加されるので、サーマルヘッドの発熱量は大きくなり、表面の到達温度が必然的に高くなる。このため、サーマルヘッドの表面温度が粘着剤の樹脂成分の炭化温度よりも高くなってしまい、サーマルヘッドの表面に前記樹脂成分が炭化固着する場合がある。一方、サーマルヘッドの表面温度が樹脂炭化温度を越えないように、１パルスで印加するエネルギー量を小さくすると、粘着剤を十分に活性化できないので粘着力が低下するという問題がある。
【０００８】
図７は、従来の熱活性化装置におけるエネルギー制御方法を示すもので、通電パルス（ｂ）とサーマルヘッドの表面温度（ａ）との関係を示している。一例として、２４Ｖの電圧を１ｍｓ間通電し、２ｍｓ間遮断する操作を繰り返す場合が示されている。図７の方法では、感熱性粘着シートのサーマルヘッドに当接している部分が１回のパルス通電により熱活性化され、感熱性粘着シートを搬送するとともに順次パルス通電を行うことにより感熱性粘着シート全面が熱活性化される。ここで、サーマルヘッドの発熱素子（抵抗体）からの発熱（エネルギー）量は、通電電圧の２乗および時間に比例するので、図７（ｂ）の斜線部分が発熱素子から感熱性粘着剤に伝達されるエネルギーに相当する。
【０００９】
図７に示すように、感熱性粘着剤を活性化するのに必要なエネルギーを１パルスで印加すると、発熱素子は１ｍｓ間発熱し続けるのでサーマルヘッドの表面温度は急激に上昇する。そのため、例えば樹脂炭化温度が２５０℃の感熱性粘着剤を用いているにも関わらずサーマルヘッドの表面温度は３００℃に達する場合が生じる。
【００１０】
このように、従来のエネルギー制御方法では、サーマルヘッドの表面温度が感熱性粘着剤の樹脂炭化温度を超えてしまうため、樹脂成分が炭化固着してしまうという不具合が生じた。つまり、樹脂成分の炭化物がサーマルヘッドから感熱性粘着剤への熱伝達を妨げるため、エネルギー伝達効率が低下してしまい、感熱性粘着剤の粘着性を十分に発現できないという問題が生じた。
【００１１】
また、感熱性粘着剤の種類や環境温度によって熱活性化させるのに最適なエネルギーは異なるため、所望の粘着力を発現させるのが困難であるという問題がある。
【００１２】
例えば、２種類の粘着剤Ａ、Ｂに０．６ｍＪの熱エネルギーを印加したときに発現する粘着力と環境温度との関係図を図８に示す。粘着剤Ａ（図の実線）は比較的低い温度範囲（例えば〜１０℃）で熱活性化しやすい低温粘着タイプであり、粘着剤Ｂ（図の一点鎖線）は常温範囲（例えば１５℃〜２５℃）で熱活性化しやすい常温タイプである。
【００１３】
このような２タイプの粘着剤において、例えば、環境温度ＴA付近で０．６ｍＪのエネルギーを印加して熱活性化させる場合、粘着剤Ａでは所定の粘着力Ｆ以上を発現できるが、粘着剤Ｂでは粘着力はＦ以下となる。つまり、環境温度ＴA付近で粘着剤Ｂを熱活性化させる場合、より多くのエネルギーを印加する（例えば通電時間を長くする等）必要がある。
【００１４】
しかしながら、従来の熱活性化装置では、粘着剤の種類や環境温度によって印加エネルギーを細かく制御していないため、所望の粘着力を発現させることができなかった。
【００１５】
本発明は、感熱性粘着シートの粘着剤がサーマルヘッド表面で炭化固着するのを防止して粘着剤へのエネルギー伝達効率を向上するとともに、印加エネルギーを最適に制御することにより常に所望の粘着力を発現させることができる感熱性粘着シートの熱活性化装置およびプリンタ装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するためになされたもので、シート状基材の一方に印字可能面が、他方の面に感熱性粘着剤層がそれぞれ形成されてなる感熱性粘着シートの前記感熱性粘着剤層を加熱して活性化させるための熱活性化用加熱手段を少なくとも備えた感熱性粘着シートの熱活性化装置において、前記熱活性化用加熱手段に印加するエネルギーを、印加電圧パルスの振幅を一定に保ちパルス幅を変化させるパルス幅制御方式により制御するエネルギー制御手段を設けるようにしたものである。特に、印加電圧パルスの周期及び振幅を一定に保ちパルスのデューティ比を変化させる方式は、パルス幅変調（ＰＷＭ；Pulse Width Modulation）方式と呼ばれる。
【００１７】
例えば、印加エネルギーを大きくするときはパルスの幅が大きくなるように制御し、印加エネルギーを小さくするときはパルスの幅が小さくなるように制御する。具体的には、最初に幅の大きいパルスにより通電することにより加熱手段の温度をある程度上昇させた後、幅の小さいパルスにより通電／遮断を繰り返すことにより、一定の温度を保つように制御する。
【００１８】
これにより、感熱性粘着剤の樹脂成分（例えば、アクリル樹脂）の炭化温度（例えば２５０℃）よりも低い温度で温度を保持できるとともに、粘着剤を活性化するのに必要なエネルギーを十分に印加することができる。したがって、熱活性化用加熱手段表面で樹脂が炭化するのを防止できるので、加熱手段から感熱性粘着剤に効率よくエネルギーを伝達することができ、所望の粘着力を発現させることができる。
【００１９】
特に、前記熱活性化用加熱手段として複数の発熱素子で構成されたサーマルヘッドを利用した場合に効果的である。
【００２０】
また、感熱性粘着シートに当該シートに用いられている感熱性粘着剤に関する情報等を記録したシート識別情報を備え、熱活性化装置に前記シート識別情報を読み取り可能なシート識別情報読み取り手段を設け、エネルギー制御手段は、前記シート識別情報読み取り手段による取得情報に基づいて前記熱活性化用加熱手段に印加するエネルギーを制御するようにした。
【００２１】
具体的には、前記シート識別情報は当該シートに用いられている感熱性粘着剤の熱活性化に関する情報を含み、前記シート識別情報読み取り手段は前記粘着剤の熱活性化に関する情報を取得するようにした。例えば、シート識別情報としてバーコードを利用し、シート識別情報読み取り手段としてバーコードリーダを利用することで実現できる。
【００２２】
また、熱活性化装置に感熱性粘着剤の熱活性化に関する情報を記録した情報記憶手段を設け、前記エネルギー制御手段は前記識別情報読み取り手段による取得情報に基づいて前記情報記憶手段から感熱性粘着剤の熱活性化に関する情報を取得するとともに、前記熱活性化用加熱手段に印加するエネルギーを制御するようにもできる。例えば、感熱性粘着シートにシートの種類を判別するためのマーキング（シート識別情報）を施し、このマーキングを読み取ることにより使用されている感熱性粘着剤を判別し、その粘着剤の熱活性化に関する情報を熱活性化装置に設けられたＲＯＭ，ＲＡＭあるいはハードディスク等の情報記憶手段から取得する。
【００２３】
ここで、感熱性粘着剤の熱活性化に関する情報としては、例えば、環境温度と、印加エネルギーと、発現する粘着力の関係（例えば図８のグラフに相当するデータ、温度特性情報）や、粘着剤の種類、樹脂成分の炭化温度、等が考えられる。
【００２４】
これにより、使用される粘着剤の種類ごとに印加エネルギーを最適にすることができるので、感熱性粘着シートを違う種類のものに取り替えた場合でも容易に対応できる。
【００２５】
また、熱活性化用加熱手段により感熱性粘着シートの熱活性化処理が行われる近傍の温度を測定する環境温度測定手段を設け、エネルギー制御手段は、前記環境温度測定手段による測定温度に基づいて前記熱活性化用加熱手段に印加するエネルギーを制御するようにした。前記環境温度測定手段としては、例えば、制御基板上に設けた温度測定用のサーミスタ等が考えられる。
【００２６】
つまり、熱活性化処理を行う際の環境温度に基づいて、前記シート情報読み取り手段により取得した情報から印加すべきエネルギーを決定し、このエネルギーが熱活性化用加熱手段に印加されるようにエネルギー制御手段のＰＷＭ駆動により通電するパルス幅（通電条件）を変更するので、環境温度が変化しても十分な粘着力が発現するように比較的容易に対応できる。
【００２７】
また、上述した感熱性粘着シートの熱活性化装置と、前記感熱性粘着シートに印字を行う印字手段とを備えたプリンタ装置によれば、粘着力の高い貼着ラベル等を効率よく制作することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２９】
図１は、本発明に係る熱活性化装置およびそれを利用したサーマルプリンタ装置Ｐの構成を示す概略図である。サーマルプリンタ装置Ｐは、ロール状に巻回されたテープ状の感熱性粘着ラベル６０を保持するロール収納ユニット２０と、感熱性粘着ラベル６０に印字する印字ユニット３０と、感熱性粘着ラベル６０を所定の長さに切断するカッターユニット４０と、感熱性粘着ラベル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。
【００３０】
ここで、本実施形態で用いた感熱性粘着ラベル６０は特に制限されないが、例えばラベル基材の表面側に断熱層および感熱発色層（印字可能面）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、感熱性粘着ラベル６０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字層（予め印字されている層）が設けられているものでも良い。
【００３１】
また、感熱性粘着ラベル６０の表面（または裏面）には、感熱性粘着剤の種類、粘着剤に使用されている樹脂成分の炭化温度、当該感熱性粘着剤を熱活性化させるのに必要なエネルギー等の情報を含むバーコードを付されている。
【００３２】
印字ユニット３０は、ドット印字が可能なように幅方向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を有する印字用サーマルヘッド３２と、該印字用サーマルヘッド３２に圧接される印字用プラテンローラ３３などで構成される。なお、発熱素子３１は、セラミック基板の上に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を設けてなる公知のサーマルプリンタ装置の印字ヘッドと同様の構成を有しているので、詳しい説明は省略する。
【００３３】
また、印字ユニット３０は、印字用プラテンローラ３３を回転駆動する例えば電動モータとギア列等からなる図示しない駆動系を備えており、この駆動系で印字用プラテンローラ３３を所定の方向に回転させることにより、感熱性粘着ラベル６０をロールから引き出し、引き出された感熱性粘着ラベル６０に印字用サーマルヘッド３２で印字しながら所定の方向へ搬出するようになっている。図１では、印字用プラテンローラ３３は時計回りに回転され、感熱性粘着ラベル６０は右側へ搬送される。
【００３４】
さらに、印字ユニット３０は、例えば、コイルバネや板バネなどからなる図示しない加圧手段を備え、この加圧手段の弾撥力により印字用サーマルヘッド３２を印字用プラテンローラ３３に向かって押圧させるようになっている。このとき、印字用プラテンローラ３３の回転軸と発熱素子３１の配列方向を平行に保つことで、感熱性粘着ラベル６０の幅方向全体にわたって均等に圧接できる。
【００３５】
カッターユニット４０は、印字ユニット３０によって印字が行われた感熱性粘着ラベル６０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と、該可動刃４１と対向配置された固定刃４２等から構成されている。
【００３６】
また、熱活性化ユニット５０の前段には感熱性粘着ラベル６０の有無を検出するラベル検出用センサ１１２が設けられている。さらに、本実施形態では、ラベル検出用センサ１１２はバーコード読み取りセンサ（バーコードリーダ）１１３としても機能する。このバーコード読み取りセンサ１１３により、感熱性粘着ラベル６０に付されたバーコードを読み取り、例えば、環境温度と、印加エネルギーと、発現する粘着力の関係（例えば図８のグラフに相当するデータ、温度特性情報）や、粘着剤の種類、樹脂成分の炭化温度等の情報を取得する。
【００３７】
熱活性化ユニット５０は、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６０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、例えば図示しない駆動源によって回動され、印字ユニット３０側から供給された感熱性粘着ラベル６０を熱活性化用サーマルヘッド５２と熱活性化用プラテンローラ５３との間に引き込む挿入用ローラ５４などで構成される。
【００３８】
なお、熱活性化用サーマルヘッド５２は、この実施例では印字用サーマルヘッド３２と同様の構成のもの、すなわちセラミック基板の上に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を設けてなる、公知のサーマルプリンタ装置の印字ヘッドと同様の構成のものを使用している。ただし、熱活性用サーマルヘッド５２の発熱素子５１は、印字用ヘッドの発熱素子のようにドット単位で分割されている必要はなく、連続した抵抗体としてもよい。熱活性用サーマルヘッド５２として印字用サーマルヘッド３２と同じ構成のものを用いることにより部品を共通化してコストの低廉化を図ることができる。
【００３９】
また、熱活性化ユニット５０は、熱活性化用プラテンローラ５３および挿入用ローラ５４を回転させる例えば電動モータとギア列等からなる駆動系を備えており、この駆動系により熱活性化用プラテンローラ５３および挿入用ローラは回転され、感熱性粘着ラベル６０を所定の方向（右側）へ搬送するようになっている。
【００４０】
さらに、熱活性化ユニット５０は、熱活性化用サーマルヘッド５２を熱活性化用プラテンローラ５３に向かって押圧させる加圧手段（例えば、コイルバネや板バネ）を備えている。このとき、熱活性化用プラテンローラ５３の回転軸と発熱素子３１の配列方向を平行に保つことで、感熱性粘着ラベル６０の幅方向全体にわたって均等に圧接できる。
【００４１】
また、印字ユニット３０および熱活性化ユニット５０に設けられているプラテンローラ３３、５３および挿入用ローラ５４はゴム等の弾性部材で構成されている。例えば、ゴム、プラスチック、ウレタン、フッ素樹脂、シリコン樹脂等の材質で形成される。
【００４２】
図２は、サーマルプリンタ装置Ｐの制御ブロック図である。本プリンタ装置Ｐの制御部は、制御部を統括するとともにエネルギー制御手段として機能するＣＰＵ１０１と、ＣＰＵ１０１によって実行される制御プログラム等を格納するＲＯＭ１０２と、各種印字フォーマット等を格納するＲＡＭ１０３と、印字データや印字フォーマットデータ等を入力、設定あるいは呼び出すための操作部１０４と、印字データ等を表示する表示部１０５と、制御部と駆動部間のデータの入出力を行うインタフェース１０６と、印字用サーマルヘッド３２を駆動する駆動回路１０７と、熱活性化用サーマルヘッド５２を駆動する駆動回路１０８と、感熱性粘着ラベル６０を切断する可動刃４１を駆動する駆動回路１０９と、印字用プラテンローラ３３を駆動する第１ステッピングモータ１１０と、熱活性化用プラテンローラ５３および挿入用ローラ５４を駆動する第２ステッピングモータ１１１と、感熱性粘着ラベルの有無を検出するラベル検出用センサ１１２と、感熱性粘着ラベルに付されたバーコードを読み取るバーコード読み取りセンサ１１３と、環境温度測定用センサ１１４と、サーマルヘッド表面温度測定用センサ１１５と、で構成される。
【００４３】
なお、環境温度測定用センサ１１４は制御基板上に設けられ、熱活性化用サーマルヘッド５２の表面温度測定用センサ１１５は熱活性用サーマルヘッド５２近傍に非接触の状態で設けられる。これらの温度測定用センサ１１４，１１５により測定された温度を適当に補正することにより、環境温度および熱活性化用サーマルヘッド表面温度を算出する。
【００４４】
また、ＲＯＭ１０２には、感熱性粘着剤の種類ごとに、例えば、環境温度と、印加エネルギーと、発現する粘着力の関係（例えば図８のグラフに相当するデータ、温度特性情報）や、樹脂成分の炭化温度等の情報が格納される。
【００４５】
次に、図１、図２を参照して、本実施形態のプリンタ装置Ｐを用いた一連の印字処理および熱活性化処理について説明する。基本的には、ＣＰＵ１０１から送信される制御信号に基づいて、印字ユニット３０では所望の印字が実行され、カッターユニット４０では所定のタイミングで切断動作が実行され、熱活性化ユニット５０では所定のエネルギーを印加して熱活性化が実行される。
【００４６】
まず、印字ユニット３０の印字用プラテンローラ３３の回転により感熱性粘着ラベル６０が引き出されてその印字可能面（感熱発色層）に印字用サーマルヘッド３２によって感熱印字が行われる。次いで、感熱性粘着ラベル６０は印字用プラテンローラ３３の回転によってカッターユニット４０へ搬送される。さらに、感熱性粘着ラベル６０が搬送され熱活性化ユニット５０の挿入用ローラ５４によって熱活性化ユニット５０内に取り込まれた後、所定のタイミングで稼働する可動刃４１によって所定の長さに切断される。
【００４７】
ここで、熱活性化用ユニット５０の前段に設けられたラベル検出用センサ１１２から送信された検出信号に基づいて、ＣＰＵ１０１は熱活性化用サーマルヘッド５２のエネルギー制御を開始する。また、ラベル検出用センサ１１２からの検出信号をトリガとして、第１ステッピングモータ１１０に同期して第２ステッピングモータ１１１の駆動を開始するのが望ましい。また、感熱性粘着ラベル６０の先端が熱活性化用サーマルヘッド５２の発熱体５１に達するまでの間は、第２ステッピングモータ１１１に通電されるパルス幅が第１ステッピングモータ１１０に通電されるパルス幅の整数倍となるようにして駆動するのがよい。
【００４８】
例えば、１ｓｔステップでは第２ステッピングモータ１１１に通電されるパルス幅を第１ステッピングモータ１１０に通電されるパルス幅の８倍（モータ回転速度は１／８）、２ｎｄステップでは７倍（モータ回転速度は１／７）、３ｒｄステップでは６倍（モータ回転速度は１／６）、・・・というように第１ステッピングモータ１１０と第２のステッピングモータ１１１を同期させながら簡易的に加速駆動を行う。
【００４９】
これにより、感熱性粘着ラベル６０の熱活性化ユニット５０への挿入性が向上するので、プリンタ装置Ｐを高速駆動させることが可能となる。また、熱活性化用サーマルヘッド５２の表面温度が所定の温度に達するまでの時間を確保することもできる。
【００５０】
続いて、感熱性粘着ラベル６０は、熱活性化用サーマルヘッド５２（発熱素子５１）および熱活性化用プラテンローラ５３に挟持された状態で、所定のタイミングで発熱素子５１に通電することにより感熱性粘着ラベル６０が加熱される。このときエネルギー制御手段としてのＣＰＵ１０１により、パルス幅や通電時間を決定する。なお、エネルギー制御処理については後述する。
【００５１】
次いで、熱活性化用プラテンローラ５３の回転によって感熱性粘着ラベル６０は排出され、一連の印字処理および熱活性化処理が完了する。
【００５２】
なお、ラベル検出用センサ１１２による感熱性粘着ラベルの終端の検出に基づいて感熱性粘着ラベル６０が熱活性化ユニット５０から排出されたと判断した場合に、次の感熱性粘着ラベル６０の印字、搬送および熱活性化が行われるようにしてもよい。
【００５３】
次に、図３を参照してエネルギー制御手段としてのＣＰＵ１０１が実行するエネルギー制御処理について説明する。
【００５４】
まず、ステップＳ１０１で、ラベル検出用センサ１１２からの検出信号に基づいて、感熱性粘着ラベル６０の有無を判定する。そして、感熱性粘着ラベル６０がないと判定した場合は、ラベル検出用センサ１１２から検出信号が送信されるまで、ステップＳ１０１の処理を繰り返す。
【００５５】
ステップＳ１０１で感熱性粘着ラベル６０があると判定した場合は、ステップＳ１０２に移行して当該感熱性粘着ラベル６０にバーコードが付されているか判定する。具体的には、バーコード読み取りセンサ１１３からの検出信号により判定する。
【００５６】
そして、バーコードが付されていないと判定した場合は、ステップＳ１０４に移行してデフォルトの温度特性情報（熱活性化に関する情報）を取得する。例えば、アクリル樹脂を樹脂成分とした粘着剤の環境温度、印加エネルギー、および発現する粘着力の関係やアクリル樹脂の炭化温度等の情報を取得する。このデフォルトの温度特性情報は、例えばＲＯＭ１０２等に格納しておくとよい。
【００５７】
一方、感熱性粘着ラベル６０にバーコードが付されていると判定した場合は、ステップＳ１０３に移行してバーコードから当該感熱性粘着ラベル６０の粘着剤の温度特性情報を取得する。
【００５８】
次に、ステップＳ１０５で、環境温度測定用センサ１１４から実際の環境温度情報を取得する。そして、取得した環境温度情報と、ステップＳ１０４またはステップＳ１０５で取得した情報から、最適となる印加エネルギーを決定し、そのためのパルス通電条件（パルス幅等）を設定する（ステップＳ１０６）。
【００５９】
このとき、ステップＳ１０３，Ｓ１０４で取得した粘着剤の炭化温度も考慮に入れて設定する。つまり、熱活性化用サーマルヘッド５２の表面温度が粘着剤の炭化温度に到達しないように印加エネルギーを制御する。また、熱活性化用サーマルヘッド５２の表面温度測定用センサ１１５により取得された表面温度に基づいてパルス通電条件を設定するのが望ましい。つまり、サーマルヘッド５２にエネルギーが蓄積されていく場合は、サーマルヘッド５２の表面温度が上昇し続けてしまうので、この表面温度を監視することが重要となる。また、この場合は、通電条件を緩くしても感熱性粘着ラベル６０に必要エネルギーを伝達することができるので、熱活性化処理による消費電力を抑えることができる。
【００６０】
そして、設定した条件により通電する（ステップＳ１０７）。このように、本実施形態におけるエネルギー制御により、感熱性粘着ラベル６０には常に最適のエネルギーが印加されるので、所望の粘着力を発現させることができる。
【００６１】
次に、炭化温度２５０℃の樹脂成分を用いた粘着剤を熱活性化させる場合の通電パターンについて説明する。
【００６２】
図４は、熱活性化用サーマルヘッド５２の表面温度を２００℃〜２５０℃の間で保持するパターンである。例えば、最初に０．５ｍｓ幅のパルスにより２４Ｖの電圧を通電して熱活性化用サーマルヘッド５２の表面温度を２５０℃までに昇温し、その後、０．１ｍｓの間隔でパルスを通電／遮断する。図４（ｂ）の斜線部が粘着剤を熱活性化させるのに必要なエネルギーに相当する。
【００６３】
従来（図４の点線、図７）は最初に１ｍｓ幅のパルスにより通電していたので、熱活性化用サーマルヘッド５２の表面温度は一気に３００℃まで昇温されていた。これに対して、本実施例では最初のパルス幅を０．５ｍｓとして熱活性化用サーマルヘッド５２の表面温度が粘着剤に用いられている樹脂成分の炭化温度を超えないように制御している。そして、熱活性化用サーマルヘッド５２の表面温度を２５０℃まで昇温した後、０．１ｍｓ間隔で通電／遮断を繰り返すことにより粘着剤を熱活性化させる。このように、本実施例では、ＰＷＭ駆動により熱活性化用サーマルヘッド５２の表面温度が粘着剤の樹脂成分の炭化温度に達しないように制御することで、粘着剤の樹脂成分が炭化するのを防止している。したがって、粘着剤の樹脂成分が炭化して熱活性化用サーマルヘッド５２に付着することにより感熱性粘着シートの活性面への熱伝導率が悪化するのを防止できる。
【００６４】
図５は、熱活性化用サーマルヘッド５２の表面温度を１５０℃〜２００℃の間で保持する点で図４のパターンと異なる。例えば、最初に０．３ｍｓ幅のパルスにより２４Ｖの電圧を通電して熱活性化用サーマルヘッド５２の表面温度を２００℃までに昇温し、その後、０．１ｍｓの間隔でパルスを通電／遮断する。粘着剤を熱活性化させるのに必要なエネルギーは図５（ｂ）の斜線部に相当するので、図４の場合に比較して通電回数は増えるため熱活性化に要する時間が長くなるが、熱活性化用サーマルヘッド５２の表面温度が２００℃を越えないので、粘着剤の樹脂成分が炭化するのを確実に防止できる。
【００６５】
図６は、通電する電圧を２４Ｖよりも低く設定している点で図５と異なる。粘着剤を熱活性化させるのに必要なエネルギーは図６（ｂ）の斜線部に相当するので、図５の場合に比較して通電回数は増えるため熱活性化に要する時間が長くなるが、熱活性化用サーマルヘッド５２の表面温度が２００℃を越えないので、粘着剤の樹脂成分が炭化するのを確実に防止できる。このように、通電する電圧を変更することにより、印加エネルギーを制御することもできる。
【００６６】
以上、本発明者等によってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【００６７】
例えば、熱活性化用サーマルヘッドへの通電パターンは、図４〜図６で示した他にも種々のパターンが考えられる。例えば、パルスの通電／遮断間隔をより短くすれば熱活性化用サーマルヘッド５２の表面温度の変化は小さくなるので、熱活性化用サーマルヘッドから常に同様なエネルギーを供給することもできる。これにより、熱活性化するために感熱性粘着ラベル６０を熱活性化ユニット６０に所定の時間静止しなくても、搬送しながら熱活性化させることも可能となる。
【００６８】
また、上記実施例では感熱性粘着ラベル６０に付されたバーコードから当該ラベルの温度特性情報を取得するようにしているが、そのほかの方法も考えられる。例えば、感熱性粘着ラベル６０にラベルの種類を判別するためのマーキング（ラベル識別情報）を施し、このマーキングを読み取ることにより使用されている感熱性粘着剤を判別し、その粘着剤の温度特性情報を熱活性化装置に設けられたＲＯＭ，ＲＡＭあるいはハードディスク等の情報記憶手段から取得するように構成することもできる。
【００６９】
また例えば、上記実施形態では、サーマルプリンタ装置のような感熱式の印字装置に適用したものを説明したが、本発明は、熱転写方式、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、ラベルの印字可能面に感熱印字層に代えて各印字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。
【００７０】
さらに、上記実施形態では、印加電圧パルスの幅を制御してサーマルヘッドの表面温度を制御する方式について説明したが、印加電圧パルスの周期及び振幅を一定に保ちパルスのデューティ比を変化させるパルス幅変調方式でサーマルヘッドの表面温度を制御するようにしてもよい。
【００７１】
【発明の効果】
本発明によれば、シート状基材の一方に印字可能面が、他方の面に感熱性粘着剤層がそれぞれ形成されてなる感熱性粘着シートの前記感熱性粘着剤層を加熱して活性化させるための熱活性化用加熱手段を少なくとも備えた感熱性粘着シートの熱活性化装置において、前記熱活性化用加熱手段に印加するエネルギーを、印加電圧パルスの振幅を一定に保ち、パルス幅を変化させることにより制御するエネルギー制御手段を設けるようにしたので、感熱性粘着剤の樹脂成分（例えば、アクリル樹脂）の炭化温度（例えば２５０℃）よりも低い温度で温度を保持できるとともに、粘着剤を活性化するのに必要なエネルギーを十分に印加することができる。したがって、熱活性化用加熱手段表面で樹脂が炭化するのを防止できるので、加熱手段から感熱性粘着剤に効率よくエネルギーを伝達することができ、所望の粘着力を発現させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る熱活性化装置を用いたサーマルプリンタ装置の構成例を示す概略図である。
【図２】サーマルプリンタ装置Ｐの制御系の構成例を示すブロック図である。
【図３】エネルギー制御手段としてのＣＰＵ１０１が実行するエネルギー制御処理に関するフローチャートである。
【図４】ＣＰＵ１０１により制御された通電パターンの一例であり、熱活性化用サーマルヘッドの表面温度と通電パルスの関係図である。
【図５】ＣＰＵ１０１により制御された通電パターンの他の一例であり、熱活性化用サーマルヘッドの表面温度と通電パルスの関係図である。
【図６】ＣＰＵ１０１により制御された通電パターンの他の一例であり、熱活性化用サーマルヘッドの表面温度と通電パルスの関係図である。
【図７】従来の熱活性化装置における熱活性化用サーマルヘッドの表面温度と通電パルスの関係図である。
【図８】２種類の粘着剤Ａ、Ｂに０．６ｍＪの熱エネルギーを印加したときに発現する粘着力と環境温度との関係図である。
【符号の説明】
Ｐ サーマルプリンタ装置
２０ ラベル保持部
３０ 印字ユニット
３１ 発熱素子
３２ 印字用サーマルヘッド
３３ 印字用プラテンローラ
４０ カッターユニット
４１ 可動刃
４２ 固定刃
５０ 熱活性化ユニット
５１ 発熱素子
５２ 熱活性化用サーマルヘッド
５３ 熱活性化用プラテンローラ
５４ 挿入用ローラ
６０ 感熱性粘着ラベル（感熱性粘着シート）
１０１ ＣＰＵ
１０２ ＲＯＭ
１０３ ＲＡＭ
１０４ 操作部
１０５ 表示部
１０６ インタフェース
１０７ 印字用サーマルヘッド駆動部
１０８ 熱活性化用サーマルヘッド駆動部
１０９ カッター駆動部
１１０ 第１ステッピングモータ
１１１ 第２ステッピングモータ
１１２ ラベル検出用センサ
１１３ バーコード読み取りセンサ
１１４ 環境温度測定用センサ
１１５ サーマルヘッド表面温度測定用センサ１０１
【発明の属する技術分野】
本発明は、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、例えば貼着用ラベルとして用いられる感熱性粘着シートの熱活性化装置およびその熱活性化装置を用いたプリンタ装置に係り、特に、感熱性粘着剤層を熱活性化するときのエネルギー制御に適用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、商品に貼着されバーコードや価格表示等に用いられるラベルは、記録面（印字面）の裏側に感圧粘着剤層を有し、その上に剥離紙（セパレータ）を貼付けて仮接着した状態で保管するタイプのものが多かった。しかし、このタイプの貼着用ラベルは、ラベルとして使用する際に剥離紙を感圧粘着剤層から剥がす必要があるため、必ずゴミが発生するという不具合がある。
【０００３】
そこで、剥離紙が不要な方式として、ラベル状基材の裏面側に通常時には非粘着性を示すが、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有する感熱性粘着ラベルおよび該ラベルの裏面の感熱性粘着層を加熱して粘着性を発現させるための熱活性化装置が開発された。
【０００４】
また、前記熱活性化装置には、加熱手段として加熱ロール方式や熱風吹き付け式、赤外線放射式、電熱ヒータや誘電コイルを用いる方式等、種々の加熱方式を適用したものが提案されている。例えば、特開平１１−７９１５２号公報には、サーマルプリンタ装置の印字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１または複数の抵抗体（発熱素子）を熱源として有するヘッドを感熱性粘着ラベルに接触させて感熱性粘着剤層を加熱させるようにした技術が開示されている。
【０００５】
上記特開平１１−７９１５２号公報で開示されている感熱性粘着剤層の熱活性化装置は、感熱性粘着ラベル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と、加熱手段としての発熱素子を有する熱活性化用サーマルヘッドとで構成されている。また、発熱素子は、セラミック製基板上に形成された発熱抵抗体からなり、この発熱抵抗体の表面を覆うように結晶化ガラスからなる保護膜が形成されている。なお、熱活性化用プラテンローラは発熱素子との間に感熱性粘着ラベルを挟む加圧体としても機能する。
【０００６】
前記先願の技術によれば、加熱手段としてのサーマルヘッドに感熱性粘着剤層を接触させた状態で発熱素子に通電して発熱させるので、感熱性粘着剤層の熱活性化が確実に行なわれ、しかも、発熱素子からの熱を感熱性粘着剤層に効率良く伝えることができるため消費電力も少なくて済むという利点がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、加熱手段として上記のようなサーマルヘッドを使用した熱活性化装置においては、１パルスの通電／遮断により各発熱素子にエネルギーを印加し、感熱性粘着シートの粘着剤を活性化させるのが一般的である。この場合、サーマルヘッドには複数の発熱素子があるため比較的大きなエネルギーが一度に印加されるので、サーマルヘッドの発熱量は大きくなり、表面の到達温度が必然的に高くなる。このため、サーマルヘッドの表面温度が粘着剤の樹脂成分の炭化温度よりも高くなってしまい、サーマルヘッドの表面に前記樹脂成分が炭化固着する場合がある。一方、サーマルヘッドの表面温度が樹脂炭化温度を越えないように、１パルスで印加するエネルギー量を小さくすると、粘着剤を十分に活性化できないので粘着力が低下するという問題がある。
【０００８】
図７は、従来の熱活性化装置におけるエネルギー制御方法を示すもので、通電パルス（ｂ）とサーマルヘッドの表面温度（ａ）との関係を示している。一例として、２４Ｖの電圧を１ｍｓ間通電し、２ｍｓ間遮断する操作を繰り返す場合が示されている。図７の方法では、感熱性粘着シートのサーマルヘッドに当接している部分が１回のパルス通電により熱活性化され、感熱性粘着シートを搬送するとともに順次パルス通電を行うことにより感熱性粘着シート全面が熱活性化される。ここで、サーマルヘッドの発熱素子（抵抗体）からの発熱（エネルギー）量は、通電電圧の２乗および時間に比例するので、図７（ｂ）の斜線部分が発熱素子から感熱性粘着剤に伝達されるエネルギーに相当する。
【０００９】
図７に示すように、感熱性粘着剤を活性化するのに必要なエネルギーを１パルスで印加すると、発熱素子は１ｍｓ間発熱し続けるのでサーマルヘッドの表面温度は急激に上昇する。そのため、例えば樹脂炭化温度が２５０℃の感熱性粘着剤を用いているにも関わらずサーマルヘッドの表面温度は３００℃に達する場合が生じる。
【００１０】
このように、従来のエネルギー制御方法では、サーマルヘッドの表面温度が感熱性粘着剤の樹脂炭化温度を超えてしまうため、樹脂成分が炭化固着してしまうという不具合が生じた。つまり、樹脂成分の炭化物がサーマルヘッドから感熱性粘着剤への熱伝達を妨げるため、エネルギー伝達効率が低下してしまい、感熱性粘着剤の粘着性を十分に発現できないという問題が生じた。
【００１１】
また、感熱性粘着剤の種類や環境温度によって熱活性化させるのに最適なエネルギーは異なるため、所望の粘着力を発現させるのが困難であるという問題がある。
【００１２】
例えば、２種類の粘着剤Ａ、Ｂに０．６ｍＪの熱エネルギーを印加したときに発現する粘着力と環境温度との関係図を図８に示す。粘着剤Ａ（図の実線）は比較的低い温度範囲（例えば〜１０℃）で熱活性化しやすい低温粘着タイプであり、粘着剤Ｂ（図の一点鎖線）は常温範囲（例えば１５℃〜２５℃）で熱活性化しやすい常温タイプである。
【００１３】
このような２タイプの粘着剤において、例えば、環境温度ＴA付近で０．６ｍＪのエネルギーを印加して熱活性化させる場合、粘着剤Ａでは所定の粘着力Ｆ以上を発現できるが、粘着剤Ｂでは粘着力はＦ以下となる。つまり、環境温度ＴA付近で粘着剤Ｂを熱活性化させる場合、より多くのエネルギーを印加する（例えば通電時間を長くする等）必要がある。
【００１４】
しかしながら、従来の熱活性化装置では、粘着剤の種類や環境温度によって印加エネルギーを細かく制御していないため、所望の粘着力を発現させることができなかった。
【００１５】
本発明は、感熱性粘着シートの粘着剤がサーマルヘッド表面で炭化固着するのを防止して粘着剤へのエネルギー伝達効率を向上するとともに、印加エネルギーを最適に制御することにより常に所望の粘着力を発現させることができる感熱性粘着シートの熱活性化装置およびプリンタ装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するためになされたもので、シート状基材の一方に印字可能面が、他方の面に感熱性粘着剤層がそれぞれ形成されてなる感熱性粘着シートの前記感熱性粘着剤層を加熱して活性化させるための熱活性化用加熱手段を少なくとも備えた感熱性粘着シートの熱活性化装置において、前記熱活性化用加熱手段に印加するエネルギーを、印加電圧パルスの振幅を一定に保ちパルス幅を変化させるパルス幅制御方式により制御するエネルギー制御手段を設けるようにしたものである。特に、印加電圧パルスの周期及び振幅を一定に保ちパルスのデューティ比を変化させる方式は、パルス幅変調（ＰＷＭ；Pulse Width Modulation）方式と呼ばれる。
【００１７】
例えば、印加エネルギーを大きくするときはパルスの幅が大きくなるように制御し、印加エネルギーを小さくするときはパルスの幅が小さくなるように制御する。具体的には、最初に幅の大きいパルスにより通電することにより加熱手段の温度をある程度上昇させた後、幅の小さいパルスにより通電／遮断を繰り返すことにより、一定の温度を保つように制御する。
【００１８】
これにより、感熱性粘着剤の樹脂成分（例えば、アクリル樹脂）の炭化温度（例えば２５０℃）よりも低い温度で温度を保持できるとともに、粘着剤を活性化するのに必要なエネルギーを十分に印加することができる。したがって、熱活性化用加熱手段表面で樹脂が炭化するのを防止できるので、加熱手段から感熱性粘着剤に効率よくエネルギーを伝達することができ、所望の粘着力を発現させることができる。
【００１９】
特に、前記熱活性化用加熱手段として複数の発熱素子で構成されたサーマルヘッドを利用した場合に効果的である。
【００２０】
また、感熱性粘着シートに当該シートに用いられている感熱性粘着剤に関する情報等を記録したシート識別情報を備え、熱活性化装置に前記シート識別情報を読み取り可能なシート識別情報読み取り手段を設け、エネルギー制御手段は、前記シート識別情報読み取り手段による取得情報に基づいて前記熱活性化用加熱手段に印加するエネルギーを制御するようにした。
【００２１】
具体的には、前記シート識別情報は当該シートに用いられている感熱性粘着剤の熱活性化に関する情報を含み、前記シート識別情報読み取り手段は前記粘着剤の熱活性化に関する情報を取得するようにした。例えば、シート識別情報としてバーコードを利用し、シート識別情報読み取り手段としてバーコードリーダを利用することで実現できる。
【００２２】
また、熱活性化装置に感熱性粘着剤の熱活性化に関する情報を記録した情報記憶手段を設け、前記エネルギー制御手段は前記識別情報読み取り手段による取得情報に基づいて前記情報記憶手段から感熱性粘着剤の熱活性化に関する情報を取得するとともに、前記熱活性化用加熱手段に印加するエネルギーを制御するようにもできる。例えば、感熱性粘着シートにシートの種類を判別するためのマーキング（シート識別情報）を施し、このマーキングを読み取ることにより使用されている感熱性粘着剤を判別し、その粘着剤の熱活性化に関する情報を熱活性化装置に設けられたＲＯＭ，ＲＡＭあるいはハードディスク等の情報記憶手段から取得する。
【００２３】
ここで、感熱性粘着剤の熱活性化に関する情報としては、例えば、環境温度と、印加エネルギーと、発現する粘着力の関係（例えば図８のグラフに相当するデータ、温度特性情報）や、粘着剤の種類、樹脂成分の炭化温度、等が考えられる。
【００２４】
これにより、使用される粘着剤の種類ごとに印加エネルギーを最適にすることができるので、感熱性粘着シートを違う種類のものに取り替えた場合でも容易に対応できる。
【００２５】
また、熱活性化用加熱手段により感熱性粘着シートの熱活性化処理が行われる近傍の温度を測定する環境温度測定手段を設け、エネルギー制御手段は、前記環境温度測定手段による測定温度に基づいて前記熱活性化用加熱手段に印加するエネルギーを制御するようにした。前記環境温度測定手段としては、例えば、制御基板上に設けた温度測定用のサーミスタ等が考えられる。
【００２６】
つまり、熱活性化処理を行う際の環境温度に基づいて、前記シート情報読み取り手段により取得した情報から印加すべきエネルギーを決定し、このエネルギーが熱活性化用加熱手段に印加されるようにエネルギー制御手段のＰＷＭ駆動により通電するパルス幅（通電条件）を変更するので、環境温度が変化しても十分な粘着力が発現するように比較的容易に対応できる。
【００２７】
また、上述した感熱性粘着シートの熱活性化装置と、前記感熱性粘着シートに印字を行う印字手段とを備えたプリンタ装置によれば、粘着力の高い貼着ラベル等を効率よく制作することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２９】
図１は、本発明に係る熱活性化装置およびそれを利用したサーマルプリンタ装置Ｐの構成を示す概略図である。サーマルプリンタ装置Ｐは、ロール状に巻回されたテープ状の感熱性粘着ラベル６０を保持するロール収納ユニット２０と、感熱性粘着ラベル６０に印字する印字ユニット３０と、感熱性粘着ラベル６０を所定の長さに切断するカッターユニット４０と、感熱性粘着ラベル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。
【００３０】
ここで、本実施形態で用いた感熱性粘着ラベル６０は特に制限されないが、例えばラベル基材の表面側に断熱層および感熱発色層（印字可能面）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、感熱性粘着ラベル６０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字層（予め印字されている層）が設けられているものでも良い。
【００３１】
また、感熱性粘着ラベル６０の表面（または裏面）には、感熱性粘着剤の種類、粘着剤に使用されている樹脂成分の炭化温度、当該感熱性粘着剤を熱活性化させるのに必要なエネルギー等の情報を含むバーコードを付されている。
【００３２】
印字ユニット３０は、ドット印字が可能なように幅方向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を有する印字用サーマルヘッド３２と、該印字用サーマルヘッド３２に圧接される印字用プラテンローラ３３などで構成される。なお、発熱素子３１は、セラミック基板の上に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を設けてなる公知のサーマルプリンタ装置の印字ヘッドと同様の構成を有しているので、詳しい説明は省略する。
【００３３】
また、印字ユニット３０は、印字用プラテンローラ３３を回転駆動する例えば電動モータとギア列等からなる図示しない駆動系を備えており、この駆動系で印字用プラテンローラ３３を所定の方向に回転させることにより、感熱性粘着ラベル６０をロールから引き出し、引き出された感熱性粘着ラベル６０に印字用サーマルヘッド３２で印字しながら所定の方向へ搬出するようになっている。図１では、印字用プラテンローラ３３は時計回りに回転され、感熱性粘着ラベル６０は右側へ搬送される。
【００３４】
さらに、印字ユニット３０は、例えば、コイルバネや板バネなどからなる図示しない加圧手段を備え、この加圧手段の弾撥力により印字用サーマルヘッド３２を印字用プラテンローラ３３に向かって押圧させるようになっている。このとき、印字用プラテンローラ３３の回転軸と発熱素子３１の配列方向を平行に保つことで、感熱性粘着ラベル６０の幅方向全体にわたって均等に圧接できる。
【００３５】
カッターユニット４０は、印字ユニット３０によって印字が行われた感熱性粘着ラベル６０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と、該可動刃４１と対向配置された固定刃４２等から構成されている。
【００３６】
また、熱活性化ユニット５０の前段には感熱性粘着ラベル６０の有無を検出するラベル検出用センサ１１２が設けられている。さらに、本実施形態では、ラベル検出用センサ１１２はバーコード読み取りセンサ（バーコードリーダ）１１３としても機能する。このバーコード読み取りセンサ１１３により、感熱性粘着ラベル６０に付されたバーコードを読み取り、例えば、環境温度と、印加エネルギーと、発現する粘着力の関係（例えば図８のグラフに相当するデータ、温度特性情報）や、粘着剤の種類、樹脂成分の炭化温度等の情報を取得する。
【００３７】
熱活性化ユニット５０は、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６０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、例えば図示しない駆動源によって回動され、印字ユニット３０側から供給された感熱性粘着ラベル６０を熱活性化用サーマルヘッド５２と熱活性化用プラテンローラ５３との間に引き込む挿入用ローラ５４などで構成される。
【００３８】
なお、熱活性化用サーマルヘッド５２は、この実施例では印字用サーマルヘッド３２と同様の構成のもの、すなわちセラミック基板の上に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を設けてなる、公知のサーマルプリンタ装置の印字ヘッドと同様の構成のものを使用している。ただし、熱活性用サーマルヘッド５２の発熱素子５１は、印字用ヘッドの発熱素子のようにドット単位で分割されている必要はなく、連続した抵抗体としてもよい。熱活性用サーマルヘッド５２として印字用サーマルヘッド３２と同じ構成のものを用いることにより部品を共通化してコストの低廉化を図ることができる。
【００３９】
また、熱活性化ユニット５０は、熱活性化用プラテンローラ５３および挿入用ローラ５４を回転させる例えば電動モータとギア列等からなる駆動系を備えており、この駆動系により熱活性化用プラテンローラ５３および挿入用ローラは回転され、感熱性粘着ラベル６０を所定の方向（右側）へ搬送するようになっている。
【００４０】
さらに、熱活性化ユニット５０は、熱活性化用サーマルヘッド５２を熱活性化用プラテンローラ５３に向かって押圧させる加圧手段（例えば、コイルバネや板バネ）を備えている。このとき、熱活性化用プラテンローラ５３の回転軸と発熱素子３１の配列方向を平行に保つことで、感熱性粘着ラベル６０の幅方向全体にわたって均等に圧接できる。
【００４１】
また、印字ユニット３０および熱活性化ユニット５０に設けられているプラテンローラ３３、５３および挿入用ローラ５４はゴム等の弾性部材で構成されている。例えば、ゴム、プラスチック、ウレタン、フッ素樹脂、シリコン樹脂等の材質で形成される。
【００４２】
図２は、サーマルプリンタ装置Ｐの制御ブロック図である。本プリンタ装置Ｐの制御部は、制御部を統括するとともにエネルギー制御手段として機能するＣＰＵ１０１と、ＣＰＵ１０１によって実行される制御プログラム等を格納するＲＯＭ１０２と、各種印字フォーマット等を格納するＲＡＭ１０３と、印字データや印字フォーマットデータ等を入力、設定あるいは呼び出すための操作部１０４と、印字データ等を表示する表示部１０５と、制御部と駆動部間のデータの入出力を行うインタフェース１０６と、印字用サーマルヘッド３２を駆動する駆動回路１０７と、熱活性化用サーマルヘッド５２を駆動する駆動回路１０８と、感熱性粘着ラベル６０を切断する可動刃４１を駆動する駆動回路１０９と、印字用プラテンローラ３３を駆動する第１ステッピングモータ１１０と、熱活性化用プラテンローラ５３および挿入用ローラ５４を駆動する第２ステッピングモータ１１１と、感熱性粘着ラベルの有無を検出するラベル検出用センサ１１２と、感熱性粘着ラベルに付されたバーコードを読み取るバーコード読み取りセンサ１１３と、環境温度測定用センサ１１４と、サーマルヘッド表面温度測定用センサ１１５と、で構成される。
【００４３】
なお、環境温度測定用センサ１１４は制御基板上に設けられ、熱活性化用サーマルヘッド５２の表面温度測定用センサ１１５は熱活性用サーマルヘッド５２近傍に非接触の状態で設けられる。これらの温度測定用センサ１１４，１１５により測定された温度を適当に補正することにより、環境温度および熱活性化用サーマルヘッド表面温度を算出する。
【００４４】
また、ＲＯＭ１０２には、感熱性粘着剤の種類ごとに、例えば、環境温度と、印加エネルギーと、発現する粘着力の関係（例えば図８のグラフに相当するデータ、温度特性情報）や、樹脂成分の炭化温度等の情報が格納される。
【００４５】
次に、図１、図２を参照して、本実施形態のプリンタ装置Ｐを用いた一連の印字処理および熱活性化処理について説明する。基本的には、ＣＰＵ１０１から送信される制御信号に基づいて、印字ユニット３０では所望の印字が実行され、カッターユニット４０では所定のタイミングで切断動作が実行され、熱活性化ユニット５０では所定のエネルギーを印加して熱活性化が実行される。
【００４６】
まず、印字ユニット３０の印字用プラテンローラ３３の回転により感熱性粘着ラベル６０が引き出されてその印字可能面（感熱発色層）に印字用サーマルヘッド３２によって感熱印字が行われる。次いで、感熱性粘着ラベル６０は印字用プラテンローラ３３の回転によってカッターユニット４０へ搬送される。さらに、感熱性粘着ラベル６０が搬送され熱活性化ユニット５０の挿入用ローラ５４によって熱活性化ユニット５０内に取り込まれた後、所定のタイミングで稼働する可動刃４１によって所定の長さに切断される。
【００４７】
ここで、熱活性化用ユニット５０の前段に設けられたラベル検出用センサ１１２から送信された検出信号に基づいて、ＣＰＵ１０１は熱活性化用サーマルヘッド５２のエネルギー制御を開始する。また、ラベル検出用センサ１１２からの検出信号をトリガとして、第１ステッピングモータ１１０に同期して第２ステッピングモータ１１１の駆動を開始するのが望ましい。また、感熱性粘着ラベル６０の先端が熱活性化用サーマルヘッド５２の発熱体５１に達するまでの間は、第２ステッピングモータ１１１に通電されるパルス幅が第１ステッピングモータ１１０に通電されるパルス幅の整数倍となるようにして駆動するのがよい。
【００４８】
例えば、１ｓｔステップでは第２ステッピングモータ１１１に通電されるパルス幅を第１ステッピングモータ１１０に通電されるパルス幅の８倍（モータ回転速度は１／８）、２ｎｄステップでは７倍（モータ回転速度は１／７）、３ｒｄステップでは６倍（モータ回転速度は１／６）、・・・というように第１ステッピングモータ１１０と第２のステッピングモータ１１１を同期させながら簡易的に加速駆動を行う。
【００４９】
これにより、感熱性粘着ラベル６０の熱活性化ユニット５０への挿入性が向上するので、プリンタ装置Ｐを高速駆動させることが可能となる。また、熱活性化用サーマルヘッド５２の表面温度が所定の温度に達するまでの時間を確保することもできる。
【００５０】
続いて、感熱性粘着ラベル６０は、熱活性化用サーマルヘッド５２（発熱素子５１）および熱活性化用プラテンローラ５３に挟持された状態で、所定のタイミングで発熱素子５１に通電することにより感熱性粘着ラベル６０が加熱される。このときエネルギー制御手段としてのＣＰＵ１０１により、パルス幅や通電時間を決定する。なお、エネルギー制御処理については後述する。
【００５１】
次いで、熱活性化用プラテンローラ５３の回転によって感熱性粘着ラベル６０は排出され、一連の印字処理および熱活性化処理が完了する。
【００５２】
なお、ラベル検出用センサ１１２による感熱性粘着ラベルの終端の検出に基づいて感熱性粘着ラベル６０が熱活性化ユニット５０から排出されたと判断した場合に、次の感熱性粘着ラベル６０の印字、搬送および熱活性化が行われるようにしてもよい。
【００５３】
次に、図３を参照してエネルギー制御手段としてのＣＰＵ１０１が実行するエネルギー制御処理について説明する。
【００５４】
まず、ステップＳ１０１で、ラベル検出用センサ１１２からの検出信号に基づいて、感熱性粘着ラベル６０の有無を判定する。そして、感熱性粘着ラベル６０がないと判定した場合は、ラベル検出用センサ１１２から検出信号が送信されるまで、ステップＳ１０１の処理を繰り返す。
【００５５】
ステップＳ１０１で感熱性粘着ラベル６０があると判定した場合は、ステップＳ１０２に移行して当該感熱性粘着ラベル６０にバーコードが付されているか判定する。具体的には、バーコード読み取りセンサ１１３からの検出信号により判定する。
【００５６】
そして、バーコードが付されていないと判定した場合は、ステップＳ１０４に移行してデフォルトの温度特性情報（熱活性化に関する情報）を取得する。例えば、アクリル樹脂を樹脂成分とした粘着剤の環境温度、印加エネルギー、および発現する粘着力の関係やアクリル樹脂の炭化温度等の情報を取得する。このデフォルトの温度特性情報は、例えばＲＯＭ１０２等に格納しておくとよい。
【００５７】
一方、感熱性粘着ラベル６０にバーコードが付されていると判定した場合は、ステップＳ１０３に移行してバーコードから当該感熱性粘着ラベル６０の粘着剤の温度特性情報を取得する。
【００５８】
次に、ステップＳ１０５で、環境温度測定用センサ１１４から実際の環境温度情報を取得する。そして、取得した環境温度情報と、ステップＳ１０４またはステップＳ１０５で取得した情報から、最適となる印加エネルギーを決定し、そのためのパルス通電条件（パルス幅等）を設定する（ステップＳ１０６）。
【００５９】
このとき、ステップＳ１０３，Ｓ１０４で取得した粘着剤の炭化温度も考慮に入れて設定する。つまり、熱活性化用サーマルヘッド５２の表面温度が粘着剤の炭化温度に到達しないように印加エネルギーを制御する。また、熱活性化用サーマルヘッド５２の表面温度測定用センサ１１５により取得された表面温度に基づいてパルス通電条件を設定するのが望ましい。つまり、サーマルヘッド５２にエネルギーが蓄積されていく場合は、サーマルヘッド５２の表面温度が上昇し続けてしまうので、この表面温度を監視することが重要となる。また、この場合は、通電条件を緩くしても感熱性粘着ラベル６０に必要エネルギーを伝達することができるので、熱活性化処理による消費電力を抑えることができる。
【００６０】
そして、設定した条件により通電する（ステップＳ１０７）。このように、本実施形態におけるエネルギー制御により、感熱性粘着ラベル６０には常に最適のエネルギーが印加されるので、所望の粘着力を発現させることができる。
【００６１】
次に、炭化温度２５０℃の樹脂成分を用いた粘着剤を熱活性化させる場合の通電パターンについて説明する。
【００６２】
図４は、熱活性化用サーマルヘッド５２の表面温度を２００℃〜２５０℃の間で保持するパターンである。例えば、最初に０．５ｍｓ幅のパルスにより２４Ｖの電圧を通電して熱活性化用サーマルヘッド５２の表面温度を２５０℃までに昇温し、その後、０．１ｍｓの間隔でパルスを通電／遮断する。図４（ｂ）の斜線部が粘着剤を熱活性化させるのに必要なエネルギーに相当する。
【００６３】
従来（図４の点線、図７）は最初に１ｍｓ幅のパルスにより通電していたので、熱活性化用サーマルヘッド５２の表面温度は一気に３００℃まで昇温されていた。これに対して、本実施例では最初のパルス幅を０．５ｍｓとして熱活性化用サーマルヘッド５２の表面温度が粘着剤に用いられている樹脂成分の炭化温度を超えないように制御している。そして、熱活性化用サーマルヘッド５２の表面温度を２５０℃まで昇温した後、０．１ｍｓ間隔で通電／遮断を繰り返すことにより粘着剤を熱活性化させる。このように、本実施例では、ＰＷＭ駆動により熱活性化用サーマルヘッド５２の表面温度が粘着剤の樹脂成分の炭化温度に達しないように制御することで、粘着剤の樹脂成分が炭化するのを防止している。したがって、粘着剤の樹脂成分が炭化して熱活性化用サーマルヘッド５２に付着することにより感熱性粘着シートの活性面への熱伝導率が悪化するのを防止できる。
【００６４】
図５は、熱活性化用サーマルヘッド５２の表面温度を１５０℃〜２００℃の間で保持する点で図４のパターンと異なる。例えば、最初に０．３ｍｓ幅のパルスにより２４Ｖの電圧を通電して熱活性化用サーマルヘッド５２の表面温度を２００℃までに昇温し、その後、０．１ｍｓの間隔でパルスを通電／遮断する。粘着剤を熱活性化させるのに必要なエネルギーは図５（ｂ）の斜線部に相当するので、図４の場合に比較して通電回数は増えるため熱活性化に要する時間が長くなるが、熱活性化用サーマルヘッド５２の表面温度が２００℃を越えないので、粘着剤の樹脂成分が炭化するのを確実に防止できる。
【００６５】
図６は、通電する電圧を２４Ｖよりも低く設定している点で図５と異なる。粘着剤を熱活性化させるのに必要なエネルギーは図６（ｂ）の斜線部に相当するので、図５の場合に比較して通電回数は増えるため熱活性化に要する時間が長くなるが、熱活性化用サーマルヘッド５２の表面温度が２００℃を越えないので、粘着剤の樹脂成分が炭化するのを確実に防止できる。このように、通電する電圧を変更することにより、印加エネルギーを制御することもできる。
【００６６】
以上、本発明者等によってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【００６７】
例えば、熱活性化用サーマルヘッドへの通電パターンは、図４〜図６で示した他にも種々のパターンが考えられる。例えば、パルスの通電／遮断間隔をより短くすれば熱活性化用サーマルヘッド５２の表面温度の変化は小さくなるので、熱活性化用サーマルヘッドから常に同様なエネルギーを供給することもできる。これにより、熱活性化するために感熱性粘着ラベル６０を熱活性化ユニット６０に所定の時間静止しなくても、搬送しながら熱活性化させることも可能となる。
【００６８】
また、上記実施例では感熱性粘着ラベル６０に付されたバーコードから当該ラベルの温度特性情報を取得するようにしているが、そのほかの方法も考えられる。例えば、感熱性粘着ラベル６０にラベルの種類を判別するためのマーキング（ラベル識別情報）を施し、このマーキングを読み取ることにより使用されている感熱性粘着剤を判別し、その粘着剤の温度特性情報を熱活性化装置に設けられたＲＯＭ，ＲＡＭあるいはハードディスク等の情報記憶手段から取得するように構成することもできる。
【００６９】
また例えば、上記実施形態では、サーマルプリンタ装置のような感熱式の印字装置に適用したものを説明したが、本発明は、熱転写方式、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、ラベルの印字可能面に感熱印字層に代えて各印字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。
【００７０】
さらに、上記実施形態では、印加電圧パルスの幅を制御してサーマルヘッドの表面温度を制御する方式について説明したが、印加電圧パルスの周期及び振幅を一定に保ちパルスのデューティ比を変化させるパルス幅変調方式でサーマルヘッドの表面温度を制御するようにしてもよい。
【００７１】
【発明の効果】
本発明によれば、シート状基材の一方に印字可能面が、他方の面に感熱性粘着剤層がそれぞれ形成されてなる感熱性粘着シートの前記感熱性粘着剤層を加熱して活性化させるための熱活性化用加熱手段を少なくとも備えた感熱性粘着シートの熱活性化装置において、前記熱活性化用加熱手段に印加するエネルギーを、印加電圧パルスの振幅を一定に保ち、パルス幅を変化させることにより制御するエネルギー制御手段を設けるようにしたので、感熱性粘着剤の樹脂成分（例えば、アクリル樹脂）の炭化温度（例えば２５０℃）よりも低い温度で温度を保持できるとともに、粘着剤を活性化するのに必要なエネルギーを十分に印加することができる。したがって、熱活性化用加熱手段表面で樹脂が炭化するのを防止できるので、加熱手段から感熱性粘着剤に効率よくエネルギーを伝達することができ、所望の粘着力を発現させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る熱活性化装置を用いたサーマルプリンタ装置の構成例を示す概略図である。
【図２】サーマルプリンタ装置Ｐの制御系の構成例を示すブロック図である。
【図３】エネルギー制御手段としてのＣＰＵ１０１が実行するエネルギー制御処理に関するフローチャートである。
【図４】ＣＰＵ１０１により制御された通電パターンの一例であり、熱活性化用サーマルヘッドの表面温度と通電パルスの関係図である。
【図５】ＣＰＵ１０１により制御された通電パターンの他の一例であり、熱活性化用サーマルヘッドの表面温度と通電パルスの関係図である。
【図６】ＣＰＵ１０１により制御された通電パターンの他の一例であり、熱活性化用サーマルヘッドの表面温度と通電パルスの関係図である。
【図７】従来の熱活性化装置における熱活性化用サーマルヘッドの表面温度と通電パルスの関係図である。
【図８】２種類の粘着剤Ａ、Ｂに０．６ｍＪの熱エネルギーを印加したときに発現する粘着力と環境温度との関係図である。
【符号の説明】
Ｐ サーマルプリンタ装置
２０ ラベル保持部
３０ 印字ユニット
３１ 発熱素子
３２ 印字用サーマルヘッド
３３ 印字用プラテンローラ
４０ カッターユニット
４１ 可動刃
４２ 固定刃
５０ 熱活性化ユニット
５１ 発熱素子
５２ 熱活性化用サーマルヘッド
５３ 熱活性化用プラテンローラ
５４ 挿入用ローラ
６０ 感熱性粘着ラベル（感熱性粘着シート）
１０１ ＣＰＵ
１０２ ＲＯＭ
１０３ ＲＡＭ
１０４ 操作部
１０５ 表示部
１０６ インタフェース
１０７ 印字用サーマルヘッド駆動部
１０８ 熱活性化用サーマルヘッド駆動部
１０９ カッター駆動部
１１０ 第１ステッピングモータ
１１１ 第２ステッピングモータ
１１２ ラベル検出用センサ
１１３ バーコード読み取りセンサ
１１４ 環境温度測定用センサ
１１５ サーマルヘッド表面温度測定用センサ１０１
Claims (6)
- シート状基材の一方に印字可能面が、他方の面に感熱性粘着剤層がそれぞれ形成されてなる感熱性粘着シートの前記感熱性粘着剤層を加熱して活性化させるための熱活性化用加熱手段を少なくとも備えた感熱性粘着シートの熱活性化装置において、
前記熱活性化用加熱手段に印加するエネルギーを、印加電圧パルスの振幅を一定に保ちパルス幅を変化させることにより制御するエネルギー制御手段を設け、
前記感熱性粘着シートは、当該シートに用いられている感熱性粘着剤の熱活性化に関する情報を記録したシート識別情報を有し、
前記シート識別情報を読み取り可能であって前記粘着剤の熱活性化に関する情報を取得するシート識別情報読み取り手段を設け、
前記エネルギー制御手段は、前記識別情報読み取り手段による取得情報に基づいて前記熱活性化用加熱手段に印加するエネルギー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。 - 前記熱活性化用加熱手段は複数の発熱素子で構成されたサーマルヘッドであることを特徴とする請求項１に記載の感熱性粘着シートの熱活性化装置。
- 感熱性粘着剤の熱活性化に関する情報を記録した情報記憶手段を設け、
前記エネルギー制御手段は、前記識別情報読み取り手段による取得情報に基づいて前記情報記憶手段から感熱性粘着剤の熱活性化に関する情報を取得するとともに、前記熱活性化用加熱手段に印加するエネルギーを制御することを特徴とする請求項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装置。 - 前記熱活性化用加熱手段により前記感熱性粘着シートの熱活性化処理が行われる近傍の温度を測定する環境温度測定手段を設け、
前記エネルギー制御手段は、前記環境温度測定手段による測定温度に基づいて前記熱活性化用加熱手段に印加するエネルギーを制御することを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の感熱性粘着シートの熱活性化装置。 - 前記熱活性化用加熱手段は複数の発熱素子で構成されたサーマルヘッドであり、
前記サーマルヘッドの表面温度を測定するサーマルヘッド表面温度測定手段を設け、
前記エネルギー制御手段は、前記サーマルヘッド表面温度測定手段による測定温度に基づいて前記熱活性化用加熱手段に印加するエネルギーを制御することを特徴とする請求項４に記載の感熱性粘着シートの熱活性化装置。 - 請求項１から請求項５の何れかに記載の感熱性粘着シートの熱活性化装置と、前記感熱性粘着シートに印字を行う印字手段とを備えることを特徴とするプリンタ装置。
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