JP6039441B2 - 感熱式曲面印字装置、検体分注装置および感熱式曲面印字方法 - Google Patents

Description

本発明は、円柱状または円筒状の形状をした物体に貼られた印刷面に、感熱式印字方法で情報を印字する感熱式曲面印字装置および感熱式曲面印字方法に関する。また、検体容器を用いた分注を行い、感熱式曲面印字装置を備えた検体分注装置に関する。

体外診断医療の分析業務では、検体分注装置の検査のために採取した血液や尿などが入った検体容器から一定量を子検体容器に取り出す分注および保管する際に、子検体容器に個体識別情報としてバーコードなどの印字を行う。検査のために採取した血液や尿などの検体が入った検体容器には、予め個々の患者名などの個体識別情報が記載されている。検体容器や子検体容器には、共に円筒状の形状をした試験管のような容器が用いられている。

この子検体容器に、元の検体容器に記載された個体識別情報やその他の関連情報を付与する場合、従来の検体分注装置では、予めバーコードなどの識別情報を印字しておいたラベルを検体分注装置内で子検体容器の表面に貼り付ける方法が一般的であった（例えば、下記特許文献１等を参照。）。

一方、予め子検体容器に貼り付けられている印刷ラベルに印字する方法も提案されている。詳しくは、インクジェットを利用する方法（例えば、下記特許文献２，３等を参照。）、レーザーマーカーによる印字方法（例えば、下記特許文献４等を参照。）など、さまざまな方法が提案されている。

特開２０００−２６６７５５号公報 特開２００４−３３３１６２号公報 特開２００８−２８６７５４号公報 特開２００９−１２１８３７号公報

特許文献１に示す方法では、通常のラベルに情報を印刷するために、汎用の印刷技術を用いることができるが、検体分注装置内で、ラベルを剥離し、容器の曲面を有する表面に貼り付けるための機械的な構造が大がかりになるという欠点を有する。

また、特許文献２および特許文献３には、容器に直接インクジェット方式で印字することが開示されているが、インクジェット方式ではインクの供給系、インクジェットヘッドの洗浄系などの工夫が必要で、メンテナンスが複雑になる欠点を有する。さらに、特許文献４に記載されているレーザーマーカー方式では、一定サイズの情報を正確に記載しようとすると、レーザー光源の光路長を長くする必要があり、検体分注装置が大きくなるという欠点を有している。

感熱印字技術を用いて、子検体容器に予め貼り付けられている印刷ラベルに、個体識別情報を印字する場合、発熱素子が直線状に配列された感熱ヘッドを感熱用紙に当接して印字を行うため、安価でメンテナンス性に優れるという利点がある。しかし、先に述べた子検体容器のような曲面に貼られた印刷面に印字することは、以下の課題がある。

子検体容器は、一般にポリプロピレン樹脂のようなプラスチック容器であることが多く、成型時に反りが発生するなど理想的な軸対称形状ではない。また、子検体容器を回転して印字する時にも多少の偏心は起こる。そのため感熱ヘッドを均一に感熱用紙に密着させることが困難で、印字ムラを起こす原因となる。また、ポリプロピレン樹脂は柔らかくて、感熱ヘッドを強く押圧した場合には変形する問題もある。よって、感熱ヘッドを感熱用紙に均等に当接させることが困難であるために、印字のかすれや印字ムラが生じる原因となる。

本発明は、前述した課題に鑑み、安価でシンプルな構造でメンテナンス性に優れる感熱式印字方法によって、子検体容器のような曲面上に貼られた感熱用紙にも良好な印字状態が得られることを目的とする。

本発明は、感熱ヘッドの支持構造および子検体容器のような円筒状物体の保持構造を工夫することにより、円筒状物体の外周曲面上に貼られた感熱用紙に感熱ヘッドを良好に当接することができる手段を提供するものである。

請求項１は、複数の発熱素子が直線状に配列された感熱ヘッドを用いて、該感熱ヘッドに対向して置かれた円柱状または円筒状物体の外周の印刷面に印字する感熱式曲面印字装置において、前記感熱ヘッドは、支持部材上に配置されており、前記感熱ヘッドの長辺の中央部に配置した可動軸と、前記支持部材上に配置した弾性体によって前記感熱ヘッドを前記印刷面に当接させる当接機構と、前記印刷面を前記発熱素子の配列方向と直交する方向に回転させる回転機構と、を有することを特徴とする。これにより、感熱ヘッドの支持構造に特徴を持たせ、可動軸と弾性体との組合せによる当接効果によって、発熱素子を印刷面に密着させることができる。

請求項２は、前記感熱ヘッドは、前記複数の発熱素子の中央部を前記印刷面に対して凸状に湾曲させたことを特徴とする。これによって、感熱ヘッドが押圧部の形状に追随することができ、印刷面に均一に密着させることが可能になる。

請求項３は、前記円柱状または円筒状物体は、一方の前記感熱ヘッドと、他方の２本の押さえローラーによって挟持されることを特徴とする。これによって、子検体容器の支持を安定できるようになる。

請求項４は、前記２本の押さえローラーの長手方向の中央部が凸状に形成されたことを特徴とする。これにより、子検体容器を中央部だけで挟持し、中央部以外の部分に反りや偏心、あるいは直径の細りなどがあっても、それらの影響を軽減できる。

請求項５は、複数の発熱素子が直線状に配列された感熱ヘッドを用いて、該感熱ヘッドに対向して置かれた円柱状または円筒状の体外診断医療機器用の子検体容器外周に貼られた感熱用紙に印字する感熱式曲面印字装置を有する体外診断医療機器用の検体分注装置において、前記感熱ヘッドは、支持部材上に配置されており、前記感熱ヘッドの長辺の中央部に配置した可動軸と、前記支持部材上に配置した弾性体によって前記感熱ヘッドを印刷面に当接させる当接機構と、前記印刷面を前記発熱素子の配列方向と直交する方向に回転させる回転機構と、を有することを特徴とする。これにより、体外診断医療機器用の検体分注装置に設ける感熱式曲面印字装置の設置スペースを取らずコンパクトに設けることができる。

請求項６は、複数の発熱素子が直線状に配列された感熱ヘッドを用いて、該感熱ヘッドに対向して置かれた円柱状または円筒状物体の外周の印刷面に印字する感熱式曲面印字方法において、前記感熱ヘッドの長辺の中央部に配置した可動軸と、支持部材上に配置した弾性体の弾性力によって前記感熱ヘッドを前記印刷面の形状に合わせて当接させ、前記円柱状または円筒状物体を前記発熱素子の配列方向と直交する方向に回転させながら、当該円柱状または円筒状物体の外周の印刷面に印字することを特徴とする。これにより、感熱ヘッドの支持構造に特徴を持たせ、可動軸と弾性体との組合せによる当接効果によって、発熱素子を印刷面に密着させることができる。

請求項７は、前記円柱状または円筒状物体は、体外診断医療機器に用いられる子検体容器であり、前記子検体容器の表面に貼られた感熱用紙に個体識別情報を印字することを特徴とする。これにより、体外診断医療機器に用いられる子検体容器の表面に貼られた感熱用紙に対して発熱素子を密着させることができる。

本発明によれば、曲面上に安定した印字が行え、印刷品質を向上でき、装置の小型化を図ることができる。

本発明の感熱式曲面印字装置の全体構成を示す斜視図である。 感熱ヘッドの正面図である。 感熱ヘッドを感熱式曲面印字装置の正面から見た断面図である。 子検体容器を支持する２本の押さえローラーを示す斜視図である。 押さえローラーの各種形状を示す正面図である。

以下に、本発明の感熱式曲面印字装置の実施の形態について説明する。本発明で用いる子検体容器４は、直径１２ｍｍ程度および肉厚１ｍｍ程度のポリプロピレン製の円筒状の容器であり、溶液を入れるために一端が封口されており、かつ外周（側面）上には予め感熱用紙が貼り付けられている。また、子検体容器４は、下部に向かって直径が小さくなるような細りを持たせているが、その外形は完全なる軸対称ではなく、加工過程で発生する反りなども有している。

（実施の形態１）
図１は、本発明の感熱式曲面印字装置の全体構成を示す斜視図である。感熱式曲面印字装置１００の回転機構は、下部のホルダー１０と上部の回転軸８によって、子検体容器４を軸中心に回転できるように挟持している。子検体容器４には上部の封口にゴム製のキャップ９が取り付けられ、その下部にある昇降自在のホルダー１０が子検体容器４の軸方向に上昇することによって、回転軸８との間に挟持される。回転軸８は、回転ベルト１１を介してモータ７に連結されており、その回転力は回転軸８とゴム製のキャップ９との摩擦力によって子検体容器４に伝えられる。

子検体容器４の外周（側面）には、感熱ヘッド１の発熱素子面が対向して設けられる。感熱ヘッド１は、枠体１２を介して支持板５に設けられ、この支持板５は、２つの支持板５−１，５−２を有する。支持板５−１，５−２は、互いに直交配置された可動軸３と当接軸６、および支持板５−１，５−２間のバネ２により、感熱ヘッド１を全方向に可動自在に支持し、子検体容器４の感熱用紙に当接させる当接機構を構成する。当接軸６は、子検体容器４と同一方向（Ｙ方向）に向いて配置され、可動軸３は、当接軸６と直交する方向（Ｘ方向）に向いて配置されている。感熱ヘッド１は、子検体容器４の軸方向の長さに沿う長辺方向（Ｙ方向）に複数の発熱素子が配置されている。

そして、周囲に感熱用紙が貼られた子検体容器４は、移動用のアーム（不図示）によって供給位置から印字位置まで移動する。図１に示す印字位置に子検体容器４が位置すると、ホルダー１０が押し上げられる。これによって、子検体容器４は、ホルダー１０と回転軸８に連結したキャップ９とで挟持される。この後、モータ７が回転駆動されることにより、子検体容器４および表面に貼られた感熱用紙はＸ方向に回転する。これにより、感熱ヘッド１は、回転する子検体容器４の外周に貼られた感熱用紙に所望の情報を印字することができる。

このように、子検体容器４の外周に上面から見て円弧状に貼られた感熱用紙に対する印刷を、子検体容器４を回転させながら印刷するため、印刷に必要なスペースを削減でき、感熱式曲面印字装置１００全体を小型化できるようになる。

図２は、感熱ヘッドの正面図である。感熱ヘッド１は、セラミック基板２１上に駆動用ＩＣ２５から延伸した個別電極２４と、一つの共通電極２３の間に配置された複数の発熱素子２２を有する。これにより、複数の発熱素子２２は、セラミック基板２１の長辺方向（Ｙ方向）に直線状に配置されている。

感熱ヘッド１のセラミック基板２１は、図１に示すアルミニウム製の枠体１２で保持され、この枠体１２が支持板５によって支持される。

支持板５は、図１に示す前方支持板５−１と、後方支持板５−２からなる。感熱ヘッド１は、前方支持板５−１上に配置され、前方支持板５−１の中央部には枠体１２から伸びた取付部１２ａが設けられる。これにより、枠体１２に取り付けられた感熱ヘッド１は、取付部１２ａの可動軸３を中心として前方支持板５−１に対して回転可能である。また、前方支持板５−１と後方支持板５−２との間には、感熱ヘッド１の長手方向（Ｙ方向）に弾性体としてのバネ２が複数配置されている。

前方支持板５−１上に配置された感熱ヘッド１は、前方支持板５−１から所定長さ離れた位置に設けられた高さ方向（Ｙ方向）に伸びる当接軸６を中心に回動自在である。また、後方支持板５−２も当接軸６に軸支されている。前方支持板５−１は、後方支持板５−２との間のバネ２により、当接軸６を中心として、子検体容器４の表面に所定の付勢力が与えられている。後方支持板５−２は、子検体容器４の表面状態に応じて付勢力と逆方向に規定量回転することによって、感熱ヘッド１は子検体容器４の表面に常時一定な付勢力で接触することができる。したがって、子検体容器４の外周に偏心があっても、感熱ヘッド１を感熱用紙に常に安定して接触させることができる。

また感熱ヘッド１は可動軸３を中心に回転自在であるため、子検体容器４の先端部に細りがある場合や、その時のテーパー角のバラツキに由来する形状変化があっても、柔軟に当接することができる。さらに、感熱ヘッド１は、可動軸３によって支持板５に支持されているため、感熱ヘッド１が回転方向（主走査方向）へ引きずられることが抑止されている。

以上の構造によって、感熱ヘッド１は、子検体容器４の偏心や細りを吸収する方向の動きのみ許され、子検体容器４の回転方向への動きは抑制されているので、走査方向（Ｘ方向）に位置ずれのない良好な印字を可能とする。

ここで、単に感熱ヘッド１を固定したまま子検体容器４を中心軸周りに回転させた場合、子検体容器４に対する感熱ヘッド１を安定した密着状態を維持できないために、良好な印字を行うことができない。この点、本発明の印字装置によれば、子検体容器４の表面に対して感熱ヘッド１の密着性が格段に向上したため、子検体容器４に０．５ｍｍ程度の偏心があったとしても印字ムラやかすれなどは発生しなかった。これによって、従来不可能と思われた感熱式印字方法を採用することが可能になった。

（実施の形態２）
図３は、感熱ヘッドを感熱式曲面印字装置１００の正面から見た断面図である。感熱ヘッド１の発熱素子面３１は、印刷面に対して凸状に湾曲している。実施の形態２では、印刷用紙の支持体がポリプロピレン製の柔らかい素材である場合、感熱ヘッド１が押圧されることにより子検体容器４側の印刷面の中央部が凹状に変形して密着性が悪くなり、印字がかすれるという問題を防止するものである。

感熱ヘッド１は、上述した発熱素子２２等を含んだ回路基板（上記セラミック基板２１相当）を枠体１２中に保有している。そして、発熱素子２２等を含んだ可撓性を有する回路基板２１と、前方支持板５−１との間にシムなどの厚み調整部材３３を配置し、感熱ヘッド１を子検体容器４側に凸形状に突出させる。これによって、感熱ヘッド１を子検体容器４に押圧する時に、子検体容器４が内側に変形して密着性が悪くなることを防ぐことが可能になった。

また上記の構成によれば、感熱ヘッド１の中央部の支持強度が不足し、感熱ヘッド１の中央部よりも両端部の方が密着性が強くなることを防ぐ効果も有している。これにより、安定した印字がおこなえるようになる。

（実施の形態３）
図４は、子検体容器を支持する２本の押さえローラーを示す斜視図である。上述した実施の形態１では、図１に示すように、子検体容器４の上下をキャップ９およびホルダー１０で保持し、回転軸８を中心に回転させながら、子検体容器４の外周に貼られた感熱用紙に印字する。この場合、子検体容器４には感熱ヘッド１の押圧力がかかることになる。そこで、図４に示すように、子検体容器４を中心として感熱ヘッド１と反対側の位置に２本の押さえローラー４３を配置する。これら２本の押さえローラー４３は、子検体容器４の長さ（Ｙ方向）に沿って所定の長さを有する。これにより、子検体容器４に感熱ヘッド１の押圧力がかかっても、反対側の２本の押さえローラー４３により、回転する子検体容器４を安定して支持できるようになる。

本実施の形態では、押さえローラー４３としてアルミニウム製を用いるが、ほかに硬質ゴム製であってもよい。硬質ゴム製とすれば、子検体容器４との摩擦力を向上でき、確実に支持できるので、偏心量を低減でき、結果的に印字ムラを少なくすることができる。

（実施の形態４）
図５は、押さえローラーの各種形状を示す正面図である。実施の形態３において説明した２本の押さえローラー４３の形状は、中央部で太くなることが好ましい。図５の（ａ）に示す押さえローラー４３は、軸方向の中央部５１に大径な段差を設けた例である。また、図５の（ｂ）に示す押さえローラー４３は、軸方向の中央部５２直径が最も太くなるように両端部から次第に大径となる曲面とした例である。これらの押さえローラー４３は、中央部５１，５２の直径が両端部よりも約１ｍｍ程度太く形成する。

これらの中央部５１，５２は、実施の形態２で説明した感熱ヘッド１が凸状になっている位置に対応して設ける。このような押さえローラー４３は、偏心や反りが生じやすいポリプロピレン製などの樹脂製の子検体容器４を挟持するのに適している。このように、中央部５１，５２の直径が大きい押さえローラー４３は、子検体容器４を中央部だけで挟持するため、中央部５１，５２以外の部分に反りや偏心、あるいは直径の細りなどがあっても、それらの影響を軽減できる。

以上説明した各実施の形態では、感熱式曲面印字装置に関して説明したが、体外診断医療機器用の検体分注装置に応用する実施形態を以下に説明する。

検体分注装置は、検体容器ホルダー、および子検体容器保管ラック、分注ノズルを備えた搬送ロボット、および分注後の子検体容器４を規定位置にセットする子検体容器ホルダー等を有する。また、子検体容器４の側面にはバーコードなどにより患者名等の個体識別情報が印字されるが、この情報は検体容器に書かれた情報を、予め検体分注装置に組み込まれているバーコードリーダーで読み取っておいて検体分注装置内に格納されている。

搬送ロボットによって、子検体容器ラックより側面に感熱用紙が貼付された空の子検体容器４を１本取り出し、本発明の感熱式曲面印字装置１００（図１参照）にセットする。そして、感熱式曲面印字装置１００により、個体識別情報を子検体容器４の外周の感熱用紙に書き込む。

この後、子検体容器４を分注用の子検体容器ホルダーにセットする。そして、分注ノズルを用いて、検体容器から所望量の検体を吸引し、搬送ロボットにより子検体容器４に検体を移すことにより分注作業が完了する。このように、検体分注装置においては、狭い空間に多くの機械要素を組み込むために、本発明のようなコンパクトな感熱式曲面印字装置１００を用いることが検体分注装置の小型化にとって好ましいことが理解できる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、上記実施の形態に対しては、本発明の趣旨から逸脱しない範囲でさまざまな変形を加えることができる。例えば上記実施の形態の変形例は以下の通りである。

（第１変形例）
上記実施の形態１では、弾性体としてバネ２を採用した場合について説明したがこれに限定されるものではなく、弾性のあるゴムなどでも同様の効果を得られる。

（第２変形例）
上記実施の形態１では、子検体容器４の回転機構が子検体容器４を保持するためにゴム製のキャップ９を採用した場合について説明したが、これに限定されるものではない。子検体容器４の上端部に切り欠き部を設け、そこに回転軸８に連携した突起を引っ掛けることで子検体容器４を回転させることも可能である。また、この子検体容器４の回転機構は、子検体容器４の上側や下側のいずれに配置してもかまわない。

（第３変形例）
上記実施の形態１では、回転機構として回転ベルト１１を介してモータ７の回転力をベルトドライブ駆動して子検体容器４を回転させる例を示したが、実施の形態３に示した子検体容器４を挟持する２本の押さえローラー４３のいずれかに駆動部（モータ）を設けて、押さえローラー４３により直接、子検体容器４を回転させる回転機構としてもよい。

さらに、本発明の検体分注装置に関しても、検体の分注機能を有することに特徴がある装置を含み、分注機能だけでなく分析機能を備えた体外診断医療機器用の分析装置であってもよい。

以上説明したように、本発明によれば、曲面上に安定した印字が行え、印刷品質を向上できる。また、子検体容器を回転させて印刷するため、設置スペースを取らず装置の小型化を図ることができる。これにより、本発明は、機構が大きくて複雑になるラベル貼り付け方式や、ノズルが詰まった時のメンテナンスが困難なインクジェット方式、高価なレーザーマーカー方式などの非接触での印字方式にかわり、安価でメンテナンス性に優れた印字装置を提供する。

本発明による感熱式曲面印字装置は、印刷装置のサイズが小型化できるために、体外診断医療用機器の領域では検体分注装置の小型化に寄与する。またそればかりではなく、メンテナンス性も良好なため、一般の曲面印刷用途にも応用できる。

１ 感熱ヘッド
２ 弾性体（バネ）
３ 可動軸
４ 子検体容器
５−１ 前方支持板
５−２ 後方支持板
６ 当接軸
７ モータ
８ 回転軸
９ キャップ
１０ ホルダー
２１ セラミック基板
２２ 発熱素子
２３ 共通電極
２４ 個別電極
２５ 駆動用ＩＣ
３３ 厚み調整部材
４３ 押さえローラー
５１，５２ 中央部

Claims (7)

1. 複数の発熱素子が直線状に配列された感熱ヘッドを用いて、該感熱ヘッドに対向して置かれた円柱状または円筒状物体の外周の印刷面に印字する感熱式曲面印字装置において、
   前記感熱ヘッドは、支持部材上に配置されており、
   前記感熱ヘッドの長辺の中央部に配置した可動軸と、前記支持部材上に配置した弾性体によって前記感熱ヘッドを前記印刷面に当接させる当接機構と、
   前記印刷面を前記発熱素子の配列方向と直交する方向に回転させる回転機構と、
   を有することを特徴とする感熱式曲面印字装置。
2. 前記感熱ヘッドは、前記複数の発熱素子の中央部を前記印刷面に対して凸状に湾曲させたことを特徴とする請求項１に記載の感熱式曲面印字装置。
3. 前記円柱状または円筒状物体は、一方の前記感熱ヘッドと、他方の２本の押さえローラーによって挟持されることを特徴とする請求項１または２に記載の感熱式曲面印字装置。
4. 前記２本の押さえローラーの長手方向の中央部が凸状に形成されたことを特徴とする請求項３に記載の感熱式曲面印字装置。
5. 複数の発熱素子が直線状に配列された感熱ヘッドを用いて、該感熱ヘッドに対向して置かれた円柱状または円筒状の体外診断医療機器用の子検体容器外周に貼られた感熱用紙に印字する感熱式曲面印字装置を有する体外診断医療機器用の検体分注装置において、
   前記感熱ヘッドは、支持部材上に配置されており、
   前記感熱ヘッドの長辺の中央部に配置した可動軸と、前記支持部材上に配置した弾性体によって前記感熱ヘッドを印刷面に当接させる当接機構と、
   前記印刷面を前記発熱素子の配列方向と直交する方向に回転させる回転機構と、
   を有することを特徴とする体外診断医療機器用の検体分注装置。
6. 複数の発熱素子が直線状に配列された感熱ヘッドを用いて、該感熱ヘッドに対向して置かれた円柱状または円筒状物体の外周の印刷面に印字する感熱式曲面印字方法において、
   前記感熱ヘッドの長辺の中央部に配置した可動軸と、支持部材上に配置した弾性体の弾性力によって前記感熱ヘッドを前記印刷面の形状に合わせて当接させ、
   前記円柱状または円筒状物体を前記発熱素子の配列方向と直交する方向に回転させながら、当該円柱状または円筒状物体の外周の印刷面に印字することを特徴とする感熱式曲面印字方法。
7. 請求項６に記載の前記円柱状または円筒状物体は、体外診断医療機器に用いられる子検体容器であり、
   前記子検体容器の表面に貼られた感熱用紙に個体識別情報を印字することを特徴とする体外診断医療機器用の感熱式曲面印字方法。

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