(57)【要約】【課題】熱効率が良く、加熱温度の精度が高く、紙送り不良の無い用紙加熱を行うことができ、特に、加熱された用紙に粘着性が発生する場合でも貼り付きを防止できる加熱装置を提供することにある。【解決手段】引き込みローラ１１ａ、１１ｂによって搬送されているディレードタック紙１０が、ゴムパッド１２の位置に到達すると、用紙搬送を一時停止し、面上の給熱面２２を所定時間接触させる。その後、給熱面２２をディレードタック紙１０から離すタイミングと同時に、用紙搬送を再開する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
用紙を搬送する搬送手段と、所定面積の給熱面を具備するヒーター部と、前記給熱面を前記用紙に接触または離隔させる駆動手段とを有し、前記搬送手段により、前記用紙の所定位置が前記給熱面と対面する位置に到達すると、前記給熱面を前記用紙に接触させることを特徴とする用紙加熱装置。
【請求項２】
前記給熱面は良熱伝導性の伝熱板で形成され、該伝熱板は平行電極を配設した板状のＰＴＣ素子と接触し、前記平行電極に所定電圧を印加して前記ＰＴＣ素子を発熱させることを特徴とする請求項１記載の用紙加熱装置。
【請求項３】
前記給熱面は、前記用紙が搬送される方向と交叉する方向で複数に分割され、前記給熱面の各々に前記ＰＴＣ素子が個別に接触し、前記給熱面の各々を選択的に加熱することを特徴とする請求項２記載の用紙加熱装置。
【請求項４】
前記給熱面の表面には非粘着表面処理が施され、前記用紙と前記給熱面との接触荷重は、前記用紙と前記給熱面の貼着に至らない低い荷重に設定されていることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の用紙加熱装置。
【請求項５】
用紙を搬送する搬送経路から所定の距離をおいて、略平行に配置される所定面積の給熱面を具備するヒーター部と、該給熱面に対して、前記搬送経路の上流側に配置され、前記用紙を前記給熱面方向へ搬送する給紙手段と、前記給熱面を前記用紙の紙面に対して、略垂直方向に接触または離隔させるように前記ヒーター部を移動させるヒーター可動手段と、加熱後の前記用紙を前記搬送経路の下流側に排出する排紙手段とを有し、
前記給紙手段により、前記用紙の所定位置が前記給熱面と対面する位置に到達すると、用紙搬送を一旦停止させ、前記給熱面を前記用紙に所定時間接触させた後、前記給熱面を前記用紙から離隔させる時刻と同時に、前記用紙の搬送を再開することを特徴とする用紙加熱装置。
【請求項６】
前記用紙の搬送再開時には、前記用紙を所定距離逆送りした後、正方向送りすることを特徴とする請求項５記載の用紙加熱装置。
【請求項７】
前記ヒーター部には、前記用紙の搬送経路に対して、前記給熱面の上流側および下流側に、前記用紙を前記給熱面に案内する紙案内部を備え、前記紙案内部が、前記給紙手段又は排紙手段と前記用紙搬送経路で重なり合うことを特徴とする請求項５または６の何れかに記載の用紙加熱装置。
【請求項８】
前記給熱面は良熱伝導性の伝熱板で形成され、該伝熱板は平行電極を配設した板状のＰＴＣ素子と接触し、前記平行電極に所定電圧を印加して前記ＰＴＣ素子を発熱させることを特徴とする請求項５から７の何れかに記載の用紙加熱装置。
【請求項９】
前記給熱面は、前記用紙が搬送される方向と交叉する方向で複数に分割され、前記給熱面の各々に前記ＰＴＣ素子が個別に接触し、前記給熱面の各々を選択的に加熱することを特徴とする請求項８記載の用紙加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ラベルや印画紙等の用紙に熱を付与する加熱装置に関するものであり、例えば、ディレードタック紙の感熱粘着剤を活性化温度以上に加熱し、粘着性を発現させる加熱装置や、レーザープリンタのトナー定着用の加熱装置等に利用される。
【０００２】
【従来の技術】
従来使用される用紙加熱装置としては、ヒートロール型の加熱装置が一般的である。一例として、レーザープリンタのトナー定着ローラの場合、特許文献１に示すように、表面がシリコーンゴムで形成された中空ローラの内部にハロゲンランプ等の熱源を配置する構造である。給熱部をシリコーンゴムの中空ローラにして、回転させることで、用紙と給熱部を擦ることなく、摩擦の無い状態で紙送りしながら、用紙を加熱することができる。尚、シリコーンゴムの表面には、トナーが定着ローラに付着するのを防止する為、フッ素コーティング等の離型層が設けられている。この離型層は、トナーの付着防止以外にも、用紙がロールに貼り付くのを防止している。
【０００３】
台紙無しラベルの一種であるディレードタック紙は、常温では粘着性が無く、ディレードタック接着剤が塗布された層を活性化温度以上に加熱すると粘着性が発生するラベルであり、一般に熱風ヒーターや、遠赤外線セラミックヒーター等の非接触式ヒーターにより粘着性を発生させるが、上記のようなヒートロール型の加熱装置を用いて、粘着性を発生させることもできる。
【０００４】
しかしながら、ヒートロール型の加熱装置では、円筒形の加熱部分の全周を一定温度に保持しなければいけないので、大容量の熱源を必要とし、効率が悪く、装置が高価である。また、加熱された円筒部外周のほとんどが空気中にさらされ、放熱しており、機器の内部温度を上昇させ、プリンタの印字ヘッド等に悪影響を及ぼす場合もある。
【０００５】
用紙を加熱する場合、用紙を加熱する給熱部は平面状にして、用紙に近接、または接触させる方法が最も効率が良い。そこで、特許文献２に示すような平板状給熱部のヒーターを接触させる方法が提案されている。特に、特許文献２では、熱源としてＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）素子を用い、加熱側の反対側には断熱シートを配置し、加熱方向に指向性があり、効率良く加熱できる構造となっていおり、小型で、安価なヒーターにできる。
【０００６】
しかしながら、平板状の給熱部を接触させた状態で紙送りすると、用紙と給熱部が摺れるので、摩擦負荷が大きくなるという問題と、用紙と給熱面が貼り付きやすくなる問題がある。
【０００７】
即ち、特許文献２に示すような平板状のヒーターは、ヒートロール型の加熱装置に比べて、熱効率が良く、小型化、低価格化が可能という長所があるが、紙送りには大きな問題がある。特に、ディレードタック紙のように、紙表面を加熱して、加熱された面に粘着性を発生させるような粘着ラベルに用いる場合、貼り付きの問題は大きい。また、たとえ、強い貼り付きが無い場合であっても、ディレードタックの糊が給熱部表面に付着し、粘着面を汚したり、紙送り不良によるジャムを発生させたりするといった問題が発生する場合もある。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００３−８４５９８号公報
【特許文献２】
特開２０００−２２５７３０号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来技術では、平板状給熱部を有する加熱装置は、用紙の貼り付きの問題があり、用紙加熱中の安定した紙送りが困難であった。特に、ディレードタック紙の加熱には、貼り付きや、給熱部への糊付着が大きな問題であり、この種の加熱装置は使うことができなかった。
【００１０】
そこで、本発明は従来のこのような問題を解決する為のもので、その目的とするところは、熱効率の良い平板状の給熱部を接触させる加熱を行い、紙送り不良の無い用紙加熱を行うことができる加熱装置を提供することにあり、特に、ディレードタック紙の加熱にも使用できる加熱装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する為に、本発明は、
（１）用紙を搬送する搬送手段と、所定面積の給熱面を具備するヒーター部と、給熱面を用紙に接触または離隔させる駆動手段とを有し、搬送手段により、用紙の所定位置が給熱面と対面する位置に到達すると、給熱面を用紙に接触させることを特徴とする。
（２）給熱面は良熱伝導性の伝熱板で形成され、伝熱板は平行電極を配設した板状のＰＴＣ素子と接触し、平行電極に所定電圧を印加してＰＴＣ素子を発熱させることを特徴とする。
（３）給熱面は、用紙が搬送される方向と交叉する方向で複数に分割され、給熱面の各々に前記ＰＴＣ素子が個別に接触し、給熱部面の各々を選択的に加熱することを特徴とする。
（４）給熱面の表面には非粘着表面処理が施され、用紙と給熱面との接触荷重は、用紙と給熱面の貼着に至らない低い荷重に設定されていることを特徴とする。
（５）給紙手段により、用紙の所定位置が給熱面と対面する位置に到達すると、用紙搬送を一旦停止させ、給熱面を用紙に所定時間接触させた後、給熱面を用紙から離隔させる時刻と同時に、用紙の搬送を再開することを特徴とする。
（６）用紙の搬送再開時には、用紙を所定距離逆送りした後、正方向送りすることを特徴とする。
（７）ヒーター部には、用紙の搬送経路に対して、給熱面の上流側および下流側に、用紙を前記給熱面に案内する紙案内部を備え、紙案内部が、用紙搬送手段と重なり合うことを特徴とする。
【００１２】
上記構成（１）では、所定面積の給熱面を用紙に接触させることで、効率良く用紙を加熱することができる。
【００１３】
上記構成（２）では、ＰＴＣ素子の特徴である自己温度制御機能により、用紙の加熱を精度良く一定温度に維持できる。
【００１４】
上記構成（３）では、用紙を所定領域のみを加熱し、それ以外の領域を非加熱状態とすることができる。
【００１５】
上記構成（４）では、加熱により用紙表面に粘着性が発生する場合でも、用紙と給熱面との貼り付きを防止できる。
【００１６】
上記構成（５）では、用紙に摩擦力を作用させない状態で、用紙を加熱することができる。
【００１７】
上記構成（６）では、用紙と給熱面に貼り付きが生じても、その貼り付きを剥がして紙送りすることができる。
【００１８】
上記構成（７）では、ヒーターユニットの位置が変化しても、用紙搬送時に、スムーズに用紙を給熱面に案内することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、貼付図面に従って、本発明に係る実施の形態について説明する。
【００２０】
図１は、本発明に係る用紙加熱装置の基本構成を示す側断面図であり、加熱する用紙としては、例えば、ディレードタック紙１０が適用可能である。ディレードタック紙とは片側面１０ａに、ディレードタック接着剤が塗布された用紙であり、常温状態では粘着性が無いが、ディレードタック接着剤の活性化温度以上に加熱すると、粘着性が発生するので、粘着ラベルとして使用できる台紙無しラベルである。
【００２１】
まず、図１（ａ）に示すように、ディレードタック紙１０は一対の引き込みローラ１１ａ、１１ｂによって挟持され、矢印Ａ方向に送られる。紙送りの下流側には、ゴムパッド１２が配置され、ゴムパッド１２に対向する位置に、給熱面２２が位置している。ゴムパッド１２と給熱面２２とはディレードタック紙１０が通過できる隙間があり、略平行に位置している。給熱面２２は可動するヒーターユニット２０の一部である。ヒーターユニット２０には、回動支点２３、レバー部２４が設けられ、レバー部２４に、図示しない駆動機構を係合させ、回動支点２３を中心にして、給熱面２２を所定範囲に移動させる。ゴムパッド１２より更に下流側には一対の排出ローラ１３ａ、１３ｂが配置されている。
【００２２】
本発明では、ヒーターユニット２０の熱源として、ＰＴＣ素子２１を用いている。給熱面２２の伝熱板と接する状態で、ＰＴＣ素子２１がヒーターユニット２０に内蔵されている。ＰＴＣ素子は、チタン酸バリウム系セラミックを原料としており、電圧を印加すると、ジュール熱により、常温から高温に温度上昇する。ＰＴＣ素子は、常温から所定温度到達までは、電気抵抗は殆ど変化しないか、もしくは緩やかに低下するが、所定温度に到達すると、逆に、電気抵抗が急激に高くなるという特性を有している。よって、所定温度への到達時間は早く、一旦所定温度に到達すると電流が抑えられ一定温度を維持する自己温度制御機能を有している。
【００２３】
図１（ａ）の状態から、更に紙送りが進み、ディレードタック紙１０の先端部がゴムパッド１２と重なる位置に到達すると、そこで、ディレードタック紙１０の送りを一旦停止させる。そこで、ＰＴＣ素子２１に電圧を印加すると、給熱部２２は速やかに所定温度に到達し、その温度を維持する。そして、ヒーターユニット２０を矢印Ｂ方向に回動させて、ディレードタック紙１０をゴムパッド１２と給熱部２２で挟み込むと、ディレードタック紙１０が、給熱面２２の所定面積で加熱される。この状態を図１（ｂ）に示す。
【００２４】
尚、ディレードタック紙１０の粘着活性化温度と給熱面２２の設定温度は同じ温度に設定されている。給熱面２２の温度が低い場合、十分な粘着力を得ることが出来なくなり、一方、給熱面２２の温度が高すぎる場合、ディレードタック接着剤の粘度が柔らかくなりすぎて、接着剤が流れ出して、給熱面２２に付着したり、給熱面２２とディレードタック紙１０が貼り付いたりする問題となる。本発明では、ＰＴＣ素子の特徴である自己温度制御機能により、精度良く所定温度を維持できるので、ディレードタック紙の粘着性を発生させるのに適している。
【００２５】
給熱面２２の設定温度や、ゴムパッド１２と給熱面２２で挟み込む時間は、ディレードタック紙１０の種類により決まるが、市販されているディレードタック紙では、活性化温度は約１００℃で、加熱直後から粘着性が発生するタイプが一般的であり、この場合、給熱面の温度は１００℃で、約０．１秒の接触時間で十分な粘着力が得られる。接触時間が長くなると、ディレードタック紙１０と給熱面２２が貼り付いてしまう場合があるので、貼り付く前に、ディレードタック紙１０と給熱面２２を離す必要がある。
【００２６】
給熱面２２をディレードタック紙１０から離す場合は、ヒーターユニット２０を矢印Ｃ方向に回動させる。このように、本発明では、ディレードタック紙の紙面に対して、略垂直方向に接触及び離隔を行う構造としている点が特徴である。本発明で提示した方法と異なり、給熱面とディレードタック紙を接触状態で滑らせる方法をとる場合、給熱面には摩擦負荷がかかり、スムーズな紙送りができなくなる場合がある。また、粘着性の発生した柔らかいディレードタック接着剤を横にずらそうとするので、接着剤が剥がれやすく、給熱面２２にディレードタック接着剤の一部がこびり付くという問題が発生する場合がある。しかし、本発明のような構造とすることで、上記の問題発生は抑えられる。
【００２７】
ディレードタック紙１０を加熱し、十分な粘着性が発生した状態から、加熱を終了し、紙送りを再開する場合、ヒーターユニット２０を矢印Ｃ方向に回動させる。この時、同時に、引き込みローラ１１ａ、１１ｂを僅かに逆回転させ、一旦停止していたディレードタック紙１０を矢印Ｄ方向に微小距離引き戻した後、引き込みローラ１１ａ、１１ｂを正回転し、矢印Ｅ方向に送り、用紙搬送を再開すると、ディレードタック紙１０と給熱面２２に多少の貼り付きがあっても、その貼り付きを剥がして、正常に紙送りできる。もちろん、貼り付きの無い場合は、このような逆転動作を入れることなく、ディレードタック紙１０を矢印Ｅ方向に搬送すれば良い。
【００２８】
尚、図１（ｂ）で示す状態では、排紙ローラ１３ａ、１３ｂには挟持されていないので、ディレードタック紙１０が貼り付きを起こす場合、引き込みローラ１１ａ、１１ｂの逆送りで、一旦、貼り付きを剥がしてから正送りする例を示したが、更に紙送りされた状態で、ディレードタック紙１０は引き込みローラ１１ａ、１１ｂと排紙ローラ１３ａ、１３ｂの両方で挟持されている場合、紙がたるむことが無いので、貼り付きを剥がす場合でも正方向送りのみで良く、逆送りは必要ない。
【００２９】
図２は、本発明に係るヒーターユニット２０の斜視図である。ヒーターユニット２０の内部には熱源としてＰＴＣ素子が内蔵されており、給熱面２２を一定温度に維持する。ディレードタック紙１０は矢印Ａ方向に送られ、給熱面２２と接触する。給熱面２２は、紙幅方向、即ち、紙送り方向と交叉する方向で６分割されており、その各々にＰＴＣ素子が独立して接触しており、各々の給熱面２２に対応するＰＴＣ素子に電圧を印加することで、給熱面２２の所定位置を選択的に加熱する構造になっている。これにより、ディレードタック紙１０の所定範囲を部分的に粘着面にすることができ、部分タックラベルの作成が可能になる。
【００３０】
ヒーターユニット２０の回動支点２３は穴形状になっており、この穴に図示しない固定軸が貫通する。レバー部２４には、溝２４ａが設けられ、この溝２４ａに図示しないピンが係合し、ピンの移動によりヒーターユニット２０を回動させる。給熱面２２に対して、紙送りの上流側にリブ状の紙案内部２５が部分的に設けられており、位置２７で示す２個所の部分には、紙案内部２５は形成されていない。この位置２７の部分には、引き込みローラ１１ａが部分的にオーバーラップするように配置される。また、給熱面２２に対して、紙送りの下流側にも、紙案内部２５と同様のリブ状の紙案内部２６が部分的に設けられており、位置２８で示す２個所の部分には、紙案内部２６は形成されていない。この位置２８の部分には、排紙ローラ１３ａが部分的にオーバーラップするように配置される。
【００３１】
よって、紙案内部２５は、引き込みローラ１１ａの位置にあるディレードタック紙１０を、スムーズに給熱面２２に導く案内となり、紙案内部２６は、スムーズにディレードタック紙１０を排紙ローラ１３ａへ導く案内となっている。尚、本発明では、可動するヒーターユニット２２にこれらの案内部２５，２６が給熱面２２に連続して形成されているので、ヒーターユニット２２の位置が変化しても、給熱面２２と紙案内部２５、２６の位置関係は一定になり、スムーズな紙送りができる。
【００３２】
図３は、本発明に係る加熱装置の機構の全体斜視図である。主フレーム部１００には、引き込みローラ１１ａ、ヒーターユニット２０、排紙ローラ１３ａが配置され、ヒーターユニット２０の回動支点２３は、主フレーム１０に固定された軸１０３によって軸支されている。また、主フレーム１００の内部にはモーター１０１が配置され、動力伝達機構部１０２により、モーター１０１はヒーターユニット２０を動作させる。
【００３３】
軸１０３には、カバーフレーム部１０５が回動可能に軸支されている。カバーフレーム部１０５には、引き込みローラ１１ｂ、ゴムパッド１２、排紙ローラ１３ｂが配置され、引き込みローラ１１ｂと排紙ローラ１３ｂの各々の軸部分に付勢バネ１４を当接している。カバーフレーム１０５を矢印Ｆ方向に回動させると、引き込みローラ１１ａと引き込みローラ１１ｂは接触し、排紙ローラ１３ａと排紙ローラ１３ｂは接触し、図１に示す状態になる。カバーフレーム部１０５を主フレーム部１００に係止する手段は係止レバー１０４である。紙送り中にジャムが発生し、詰まった紙を除去する場合や、ヒーターユニット２０のメインテナンス等で用紙搬送経路を開口させる場合は、係止レバー１０４を操作し、カバーフレーム部１０５の係止を解除し、カバーフレーム部１０５を矢印Ｇ方向に回動させる。
【００３４】
以上に説明した用紙加熱装置では、加熱時には用紙を一旦停止させており、間欠送りとなる例を示した。これは、用紙を停止させた状態で、用紙を加熱する給熱面を接離させる方法では、ディレードタック紙のように、用紙に粘着性が発生する場合でも、用紙と給熱面との貼り付きを防止できる為である。従って、用紙の貼り付きが発生しない場合、例えば、インクジェット印刷後、紙を加熱し光沢をつける場合や、サーマルリライトプリンタのように、紙を加熱して前印刷データを消去するような場合は、必ずしも、用紙を一旦停止させる必要は無い。このような場合は、連続送りで、給熱面と用紙を滑らせて加熱しても良い。
【００３５】
また、ディレードタック紙の加熱でも、条件設定によっては、用紙を停止させずに、連続送りで加熱しても、貼り付きが発生しない場合もある。粘着とは、圧力により接着される現象であるので、圧力が低ければ接着力が発生しない。また、接着面の「ぬれ」性が低い場合も接着力は抑えられる。よって、給熱面に非粘着表面処理を施し、給熱面とディレードタック紙との接触時に接触荷重が低く設定することで、本発明の用紙加熱装置で、ディレードタック紙を滑らせて加熱しても、貼り付きは防止できる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、所定面積を加熱する平板状の給熱部を、用紙に直接接触させる加熱ができるので、熱が空気中に放熱されることが少なく、極めて効率良く、用紙を加熱することができる。
【００３７】
また、熱源として、ＰＴＣ素子を用いる為に、一定温度への立ち上がりが早く、精度良く一定温度を維持できる。ＰＴＣ素子は自己温度制御機能により、所定温度以上に発熱することは無く、安全性にも優れている。
【００３８】
ディレードタック紙を加熱する場合、加熱された面には粘着性が発生するが、本発明に示すように、給熱面の非粘着処理と接触荷重の設定により、給熱面と用紙が貼り付くことは防止できる。また、用紙を停止させた状態での給熱部の接離させる方法でも、給熱面と用紙が貼り付くことは防止できる。
【００３９】
即ち、本発明の用紙加熱装置は、単に、効率が良い、加熱精度が良いというだけでなく、用紙と給熱面との貼り付きを防止することもできるので、貼り付きが発生しやすい用紙、例えば、ディレードタック紙の加熱にも利用できるものである。
【００４０】
更に、給熱部を分割することで、に所望の領域のみを部分的に加熱し、それ以外の領域は非加熱状態とすることができことにより、リライトサーマルプリンタでは、所定領域のみの消去ができ、ディレードタック紙の加熱では、部分タックラベルが簡単に作成できることになる。
【００４１】
以上、本発明は、各種技術分野への適用が可能な優れた用紙加熱装置を実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施例の主要機構を示す側断面図である。
【図２】同実施例のヒーターユニットの斜視図である。
【図３】同実施例の機構の全体斜視図である。
【符号の説明】
１０      ディレードタック紙
１１ａ    引き込みローラ
１１ｂ    引き込みローラ
１２      ゴムパッド
１３ａ    排紙ローラ
１３ｂ    排紙ローラ
２０      ヒーターユニット
２１      ＰＴＣ素子
２２      給熱面
２５      紙案内部
２６      紙案内部
１００    主フレーム部
１０５    カバーフレーム部
【図１】
2004333701.tif 000003
【図２】
2004333701.tif 000004
【図３】
2004333701.tif 000005