CN105579244A - 热变色墨的变色装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种热变色墨的变色装置，不对纸造成负担就能够使热变色墨变色。本发明的热变色墨的变色装置具有PTC元件。

Description

热变色墨的变色装置
技术领域
本发明涉及热变色墨的变色装置。
背景技术
以往，由热变色墨形成在纸面上的书写线或像通过使用了弹性材料的摩擦体在形成有上述书写线或像的纸面上进行摩擦，利用此时产生的摩擦热而进行热变色(专利文献1)。
另一方面，已知有利用内置了使用电阻体(例如，镍铬合金线)的发热体(例如加热器)的消去装置而将由热变色墨形成的书写线或者像消去的方法(专利文献2)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-95013号公报
专利文献2：日本特开2012-35612号公报
在利用专利文献1所记载的这种使用弹性材料的摩擦体来使热变色墨变色的情况下，需要直接在纸面上进行摩擦，因此，存在对纸造成负担，最差的情况下纸发生破损这样的问题。
发明内容
发明要解决的技术问题
因此，本发明的目的在于，提供一种热变色墨的变色装置，不对纸造成负担就能够使热变色墨变色。
另外，在为了获得摩擦热而在纸面上进行摩擦时，必然要利用摩擦体在某种程度的范围内进行摩擦，因此，难以使细微区域热变色。例如，存在仅要消去书写线的一部分时也会消去存在于附近的其他书写线这样的问题。此外，在铅笔等的书写线存在于附近的情况下，还存在摩擦到该书写线而使铅笔的书写线变花这样的问题。此外，在纸面上进行摩擦时，还存在附着于摩擦体的污垢转移到纸面，使纸面变脏这样的问题。
另外，难以对通过摩擦得到的热量进行控制，尤其是当要获得高温时，需要更强更激烈地进行摩擦，上述的问题变得更加显著。因此，以利用摩擦体进行的变色为目的的现有的热变色墨被设计成在65℃左右发生变色。然而，该65℃这一较低的温度例如是在电子设备的表面、供暖设备的附近、夏天的车内等能够达到的温度，在这样的场合下，热变色墨有可能意外地发生变色。尤其是，随着近年来智能手机、平板终端等便携设备的普及，例如利用热变色墨记入的手册在口袋、包等中与这种设备接触，由于便携设备的热量而使热变色墨发生变色，有可能发生记入到手册的内容被消去这样的不良情况。
另一方面，如专利文献2所记载的那样，在利用使用了电阻体(例如镍铬合金线)的发热体(例如加热器)的情况下，无需直接在纸面上进行摩擦，但为了防止因过热而引起的镍铬合金线的断线以及元件的损伤，需要采用控制发热的机构、例如控制通电的机构，构造上变得复杂。构造上的复杂化不利于制造、小型化、成本等方面。
因此，本发明的目的优选为提供一种热变色墨的变色装置，能够使细微区域变色，且能够使以更高温度变色的热变色墨变色，及/或构造简单。
用于解决技术问题的手段
本发明人为了解决上述技术问题而进行了深入研究，其结果是，发现通过使用PTC(positivetemperaturecoefficient)元件，并利用向该PTC元件通电而产生的焦耳热来使热变色墨变色，能够解决上述技术问题。
即，本发明提供一种具有PTC元件的热变色墨的变色装置。
发明效果
通过使用PTC元件，能够提供不会对纸造成负担就能够使热变色墨变色的热变色墨的变色装置。另外，通过适当地设定与要变色的热变色墨接触的部分的面积，能够进行准确且精密的消去或者大范围的消去。此外，通过选择具有所希望的触发温度的PTC元件，还能够使以比以往更高的温度变色的热变色墨变色，热变色墨的变色温度的选择范围更宽。
附图说明
图1(a)是示意性示出作为本发明的一方式的热变色墨的变色装置1的剖视图。图1(b)通过剖视图示意性示出图1(a)所示的热变色墨的变色装置1动作后的状态。
图2(a)是示意性示出被树脂覆盖的图1(a)所示的热变色墨的变色装置的剖视图。图2(b)是示意性示出图2(a)所示的安装于支承构件的状态下的热变色墨的变色装置的剖视图。
图3(a)示意性示出橡皮类型的热变色墨的变色装置。图3(b)示意性示出图3(a)所示的热变色墨的变色装置的剖视图。
具体实施方式
在本说明书中使用的情况下，“变色”这一用语除了是指某种颜色变化为其他颜色之外，还指某种颜色变成无色透明而消失、以及从无色透明变化为某种颜色而显色。
本发明的热变色墨的变色装置具有PTC元件，利用向PTC元件通电时产生的焦耳热而使热变色墨变色。
本发明的热变色墨的变色装置中使用的PTC元件不特别限定，能够利用以往使用的PTC元件、例如高分子PTC元件或陶瓷PTC元件。
作为上述PTC元件，优选使用高分子PTC元件。高分子PTC元件与陶瓷PTC元件相比，即便达到一定以上的温度也难以产生自身破坏，在这一方面是有利的。另外，高分子PTC元件与陶瓷PTC元件相比，为了保持触发状态而施加的电压较低，即便是电路的电压较低的状态，也能够保持触发状态。因此，即便在电池的电压下降的情况下，也能够可靠地维持触发状态，能够减小消耗电力，在这一方面是有利的。另外，高分子PTC元件与陶瓷PTC元件相比，在容易加工的方面是有利的。
上述高分子PTC元件具有通过挤出导电性组成物而得到的层状的PTC要素以及配置在其两侧的电极(例如金属箔)，该导电性组成物包括分散有导电性填充剂(例如炭黑、镍合金等)的聚合物(例如聚乙烯、聚偏二氟乙烯等)。但是，也可以在PTC要素上直接连接导线等其他要素，在该情况下能够省略电极。
本发明中使用的PTC元件的大小以及形状不特别限定，能够根据目的而适当选择。例如，在以细微区域的变色为目的的情况下，能够使用更小的PTC元件，在以大范围的变色为目的的情况下，能够使用更大的PTC元件。另外，能够使PTC元件与所组装的壳体等的形状配合地形成为任意的形状。
虽然本发明中使用的PTC元件不特别限定，但优选采用触发时的消耗电力更小的PTC元件。例如，优选采用触发时的消耗电力为1W以下的PTC元件，更优选为0.5W以下的PTC元件。通过减小触发时的消耗电力，能够降低电池的消耗。
本发明中使用的PTC元件的触发时的温度、即、PTC元件触发而成为高电阻时、即其电阻值成为25℃的电阻值的103倍以上时的温度(以下，也简单称为“触发温度”)能够根据要变色的热变色墨的变色温度而适当选择。PTC元件的触发温度未特别限定，但例如能够设为65℃以上、70℃以上、80℃以上、90℃以上、100℃以上、110℃以上、或者120℃以上。需要说明的是，当温度过高时，有可能损伤纸和装置，因此，优选例如为130℃以下。PTC元件的触发温度是PTC元件所固有的性质，市面上销售有具有所希望的触发温度的PTC元件。
如上所述，本发明的热变色墨的变色装置能够设计为，通过从具有各种触发温度的PTC元件中选择出具有所希望的触发温度的PTC元件，使热变色墨以任意的温度发生变色。因此，通过使用本发明的热变色墨的变色装置，能够从包含高温在内的宽范围、例如40～150℃、优选65℃～130℃的范围内选择成为变色对象的热变色墨的变色温度。
本发明的热变色墨的变色装置可以从外部电源供给电力，或者也可以在装置的内部配置电源。
作为上述外部电源，例如举出设于PC(PersonalComputer)等的USB(UniversalSerialBus)电源、家用插座等。
上述装置的内部电源以电池为代表。作为这样的电池，能够使用通常可买到的原电池或充电电池。另外，其形状也不特别限定，例如可以是圆筒形、按钮形、硬币形、方形或者平坦形等形状。另外，作为电源也能够使用太阳电池。
本发明中使用的电池(电源)的电压不特别限定，能够根据所使用的PTC元件而适当选择，例如可以为0.5～24V、1.0～12V，具体而言可以为1.5V、3V或9V。
在一个方式中，本发明的热变色墨的变色装置能够在装置的内部配置电源，尤其是电池。通过在内部配置电源，能够提高便携性以及操作性。
在一个方式中，本发明的热变色墨的变色装置具有开关。作为这样的开关，能够使用通常使用的开关，并不特别限定，但能够使用按钮方式、滑动方式、推拉方式、交替方式，棘轮方式等的开关。另外，如下所述，还能够使导线具有开关的功能。
在一个方式中，本发明的热变色墨的变色装置的特征在于，
具有电路，该电路包括：
PTC元件；
电源；
开关；以及
将PTC元件、电源及/或开关电连接的导线；
通过将开关接通，向PTC元件通电而产生焦耳热，利用该热量来使热变色墨变色。
在上述电路中，PTC元件、电源以及开关的连接顺序不特别限定。另外，如下所述，导线也可以作为开关发挥功能。
在本发明的热变色墨的变色装置中，PTC元件、电源以及开关等各要素之间可以通过导线连接，也可以直接连接。
作为用于使各要素直接连接的方法，例如能够使用焊料、导电性粘合剂、激光焊接、电阻焊接、或者超声波焊接等焊接、或者机械方法等。作为机械方法，能够使用铆接、销、弹簧等。
除了PTC元件、电源以及开关以外的要素，上述电路例如也可以包含灯泡、LED(发光二极管)等利用光显示通电的发光元件、用于确认电池余量的要素等。
在优选的方式中，本发明的热变色墨的变色装置还具有用于使由PTC元件产生的热量传递至要变色的热变色墨的传热部。
构成上述传热部的材料不特别限定，能够举出金属材料(例如铝)、树脂材料(例如聚乙烯)、陶瓷材料(例如氧化铝(Al2O3))等。根据使由PTC元件产生的热量高效地传递至热变色墨这样的观点，优选采用导热率高的材料。作为导热率高的材料，能够举出例如铝、铜合金这样的金属材料。还能够使用树脂或陶瓷材料这样的导热率高的物质，例如使金属填充料(例如铝或铜填充料)或陶瓷填充料(例如氧化铝、氮化硼(NB)、石墨填充料)等分散的材料。另外，根据容易成形为所希望的形状这样的观点，优选使用例如聚乙烯、环氧树脂这样的树脂。
上述传热部的形状不特别限定，能够根据目的而适当选择，例如可以采用长方体、立方体、球体、椭圆球体、锥体或者切掉其一部分的形状、或者采用将上述形状组合而成的形状。例如，在以细微区域的变色为目的的情况下，能够采用前端细的形状，例如采用圆锥体。另外，在以大范围的变色为目的的情况下，能够采用具有较大的面的形状，例如采用长方体。
在一个方式中，本发明的热变色墨的变色装置还具有外装部。外装部保护内部的各要素以及电路，并且还能够作为上述传热部发挥功能。
上述外装部不特别限定，例如可以是通常的壳体、例如树脂制壳体，或者也可以是通过由被覆材料覆盖装置而形成的构件。这样，通过设置外装部，能够保护变色装置以及各要素，另外，容易加工成任意的形状。
上述被覆材料不特别限定，但能够使用绝缘性材料、例如绝缘性树脂。该绝缘性树脂不特别限定，但举出例如酚醛树脂、环氧树脂、氟树脂。绝缘性树脂优选导热性高的物质，例如聚乙烯、环氧树脂、硅酮橡胶等，以使得能够将由PTC元件产生的焦耳热有效地传递至变色装置的外表面。为了提高导热性，也可以使绝缘性树脂包含导热率比绝缘性树脂高的陶瓷材料，例如金属粉末、氧化铝、二氧化硅等。
另外，作为上述被覆材料，还能够使用导电性材料、例如金属材料。但是，在使用导电性材料的情况下，需要以热变色墨的变色装置内部的电路不发生短路的方式被覆。这种金属材料的导热率高，能够将由PTC元件产生的焦耳热有效地传递至热变色墨的变色装置的外表面，在这一方面是有利的。
以下，参照附图对本发明详细进行说明。需要说明的是，在所有附图中，由相同的参照编号示出的要素表示实质上具有相同功能的要素。
图1(a)通过剖视图示意性地示出作为本发明的一方式的热变色墨的变色装置1。
在图示的方式中，在PTC元件2的一方的电极上电连接有纽扣电池4的一方的电极，在PTC元件2的另一方的电极上电连接有导线6的一方的端部8。该连接使用公知技术，由此不特别限定，但例如能够通过使用焊料，焊膏、导电性粘合剂等或者使用其他设备(例如通过借助电池外壳)来进行。如图所示，导线6从纽扣电池的侧面向另一方的电极(与连接于PTC元件2的电极不同的电极)侧环绕成例如U字形，其端部10与电池4电隔离而设置。需要说明的是，在该状态下，不向变色装置通电。
如图1(b)所示，当向上述图1(a)的状态的热变色墨的变色装置1施加其上下方向(图1(b)中箭头所示的方向)的力时，导线6的端部10朝向电池4的电极移动，最终，端部10与电池4的电极接触。其结果是，形成PTC元件2-＞导线的端部8-＞导线的端部10-＞电池4-＞PTC元件2这一电路，电流在PTC元件2中流动。在PTC元件2未触发的状态下，该电路整体为低电阻，因此，PTC元件触发所需的足够大的电流流动。通过该电流使PTC元件2触发并产生焦耳热，利用该焦耳热使热变色墨变色。
在图示的方式中，导线6将PTC元件2和电池4连接，并且作为开关发挥功能。具体而言，当向热变色墨的变色装置施加其上下方向(图1(b)中箭头所示的方向)的力时，导线6的端部10与电池4的电极接触，成为图1(b)所示的状态，电路闭合。当消除向热变色墨的变色装置施加的力时，导线6的端部10返回到图1(a)的状态，电路打开。即，导线6根据向变色装置的上下方向施加的力发生变形，而且，具有在消除该力时返回到原始形状这样的恢复性。对于本领域技术人员而言，通过适当调节导线所使用的材料、导线的厚度、宽度，能够获得适当的恢复性。需要说明的是，在图示的方式中，导线6具有开关的功能，但也能够另外设置开关。
本发明的热变色墨的变色装置仅通过使加热部位与由要变色的热变色墨形成的书写线或像接触，就能够使成为对象的书写线或像变色。因此，无需在纸面上进行摩擦，所以不会损伤纸面、也不会弄脏纸面。另外，通过减小加热部位，能够进行精密的变色，相反，通过增大加热部位，能够一次性地使大范围的书写线或像变色。
如上所述，本发明的热变色墨的变色装置具有非常简单的构造。在专利文献2所记载那样的使用了通常的利用镍铬合金线等电阻体的发热体的热变色墨的变色装置中，当持续使电流流动时，发热体被持续加热而成为异常高温，有可能损伤发热体、装置，因此，需要用于将发热体的温度调节成适当温度的控制装置(控制元件)。另一方面，在将PTC元件用作发热体的本发明的热变色墨的变色装置中，由于PTC元件的触发温度不会因持续流动电流而有较大地变化，因此，无需上述那样的控制装置。另外，正如已知那样，PTC元件本身就用作用于保护电子设备不受到过电流等的损害的保护元件，从而不使用其他的控制设备(控制元件)就能够安全地进行使用。
作为本发明的一个优选方式，图2(a)示意性示出被绝缘性树脂罩12覆盖的热变色墨的变色装置，图2(b)示意性示出将该热变色墨的变色装置安装于棒状的支承构件14的状态的剖视图。
图2(a)所示的热变色墨的变色装置是由作为外装部的绝缘性树脂罩12覆盖图1(a)所示的热变色墨的变色装置而成的。该树脂罩还作为传热部发挥功能。将图2(a)所示的热变色墨的变色装置安装于棒状的支承构件14(图示例子中是笔)，如图2(b)所示，能够成为笔形。通过把持支承构件14并将绝缘性树脂罩12向纸面按压，突出部16对导线的端部10进行按压，使端部10与电池4接触，从而向PTC元件2进行通电。
作为另一优选方式，图3(a)示意性示出橡皮类型的本发明的热变色墨的变色装置，图3(b)示意性示出其剖视图。
该方式的热变色墨的变色装置将图1(a)所示的方式的热变色墨的变色装置的纽扣电池4替换为圆筒形的电池(五号或七号)18，并收容于长方体的壳体20。壳体20相当于外装部。壳体20具有传热部22以及按压部24。通过对按压部24进行按压，使导线的端部10与电池4接触，从而向PTC元件2进行通电。
通过采用这种橡皮类型，能够增大热变色墨的变色装置与纸面的接触部分，能够一次性地使大范围的书写线或像变色。另外，通过仅使加热部分的端部与纸面接触，还能够进行细微的变色。
需要说明的是，本发明的热变色墨的变色装置并不局限于上述方式，只要能够向PTC元件通电而使其触发，则能够采用任意的结构。例如，在图1(a)所示的方式中，将电池4设置于变色装置的内部作为电源，但也可以从外部供给电力，例如从安装于外部的电池或USB电源等供给电力。另外，虽然使导线6具有开关的功能，但也能够另外设置开关。此外，本发明的热变色墨的变色装置也可以具有上述以外的要素，例如用于确认电池余量的要素等。
附图标号说明
1...热变色墨的变色装置
2...PTC元件
4...纽扣电池
6...导线
8...导线的端部
10...导线的端部
12...绝缘性树脂罩
14...支承构件
16...突出部
18...五号或七号电池
20...壳体
22...传热部
24...按压部

Claims (18)

1.一种热变色墨的变色装置，其中，
该热变色墨的变色装置具有PTC元件。
2.根据权利要求1所述的热变色墨的变色装置，其中，
所述热变色墨的变色装置还具有电源。
3.根据权利要求2所述的热变色墨的变色装置，其中，
电源为电池。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的热变色墨的变色装置，其中，
所述热变色墨的变色装置还具有开关。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的热变色墨的变色装置，其中，
所述热变色墨的变色装置具有电路，
该电路包括：
PTC元件；
电源；
开关；以及
将PTC元件、电源及/或开关电连接的导线，
通过将开关接通，向PTC元件通电而产生焦耳热，利用该热量使热变色墨变色。
6.根据权利要求5所述的热变色墨的变色装置，其中，
导线还作为开关发挥功能。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的热变色墨的变色装置，其中，
所述热变色墨的变色装置还具有传热部，该传热部用于将由PTC元件产生的热量传递至要变色的热变色墨。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的热变色墨的变色装置，其中，
所述热变色墨的变色装置还具有外装部。
9.根据权利要求8所述的热变色墨的变色装置，其中，
外装部作为传热部发挥功能。
10.根据权利要求8或9所述的热变色墨的变色装置，其中，
外装部是立方体或长方体的壳体。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的热变色墨的变色装置，其中，
外装部由被覆材料形成。
12.根据权利要求11所述的热变色墨的变色装置，其中，
被覆材料是绝缘性树脂。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的热变色墨的变色装置，其中，
PTC元件是高分子PTC元件。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的热变色墨的变色装置，其中，
PTC元件的触发时的温度为65℃以上。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的热变色墨的变色装置，其中，
PTC元件的触发时的温度为90℃以上。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的热变色墨的变色装置，其中，
PTC元件的触发时的温度为120℃。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的热变色墨的变色装置，其中，
PTC元件的触发时的消耗电力为1W以下。
18.一种书写文具，其中，
所述书写文具具有权利要求1至17中任一项所述的热变色墨的变色装置。
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