JP3661151B2 - Laser heat pen for thermal paper - Google Patents

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JP3661151B2 JP2003049846A JP2003049846A JP3661151B2 JP 3661151 B2 JP3661151 B2 JP 3661151B2 JP 2003049846 A JP2003049846 A JP 2003049846A JP 2003049846 A JP2003049846 A JP 2003049846A JP 3661151 B2 JP3661151 B2 JP 3661151B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロイコリライタブル用紙等の感熱紙に手書きにより書き込む際に用いられるヒートペンに関し、特にペン先をレーザー光でもって加熱する感熱紙用レーザー式ヒートペンに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ファクシミリやパソコンプリンター等の感熱記録装置において、印刷された感熱紙の任意箇所に加筆を必要とする場合がある。その際、加筆のための筆記具としては、一般に油性マジック又は水性インクを用いることが多い。しかし、このような筆記具を用いて書き込みを行なうと、次のような問題がある。まず、油性マジックで書き込む方法では、書込み部分を消去したいときアルコール等の溶剤を用いる方法もあるが、消去に手間がかかるうえに、消し残しや消し跡が残るという欠点がある。また、水性インクで書き込む方法では、書込み部分を乾燥させるのに時間がかかり、しかも用紙を重ねた場合に他の用紙を汚すという問題がある。
【0003】
また、鉛筆で加筆した場合、消しゴムを用いるが、これも消去に手間がかかるばかりでなく、消し屑が用紙に残るという問題がある。そこで、感熱紙に加熱したペン先で筆記するヒートペンが種々提案されている(例えば、特許文献1、特許文献2、特許文献3参照。)。
【0004】
【特許文献1】
特開平6−143888号公報(第2頁−第3頁、図1−図2)
【特許文献2】
特開平6−183193号公報(第2頁−第3頁、図1−図2)
【特許文献3】
特開平9−263088号公報(第2頁−第3頁、図1−図3)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
これら従来のヒートペンは、ペン先や加熱ヒーターに使用される金属やセラミック等の抵抗性素材を筆記可能な温度まで昇温させるためにかなり時間がかかる。そこで、加熱力を上げるために供給電力を大きくするべく、商用電源を使用したものもあるが、これは電源ケーブルが邪魔になり携帯性が悪い。本発明は上記従来技術の課題に鑑みなされたものであり、ペン先の加温を極めて短時間行なうことができ、小型で携帯性に優れ且つ安全な感熱紙用レーザー式ヒートペンを提供することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明の感熱紙用レーザー式ヒートペンは、ペン型ケースとこのペン型ケースの先端に取付けられるペン先と、ケース内に収納される電池と、この電池からの給電によりレーザー光を発生させるレーザー光発生部と、発生したレーザー光を収束してペン先に照射する収束レンズとを設け、レーザー光の熱エネルギーによりペン先を加熱することを第1の特徴とする。また、ペン先の被照射面に、レーザー光を吸収するレーザー光吸収材を設けたことを第2の特徴とする。
【0007】
本発明は、レーザー光の熱エネルギーを間接的に利用して、感熱紙用レーザー式ヒートペン(以下、レーザーペンと称す)のペン先温度を上昇させ、このペン先をロイコ系リライタブル感熱紙に接触させて発色筆記を行うことができるようにしたものである。レーザー光は自然光と違って、波長と位相の揃った単一周波数であり、指向性が安定し、高エネルギー光を発生することができる。特に、単一波長であるので一点に集中照射でき、高温を容易に作ることができる。本発明では半導体レーザーを使用するが、半導体レーザーは、PN接合型ダイオードに順方向の電流を流すことによって、レーザー発振を起こすことができる。この半導体レーザーを使用すれば装置の小型軽量化が図られる上に小電力で動作し、高い変換効率が得られる。
【0008】
半導体レーザーより発光されたレーザー光は、一旦、収束レンズにて集光してペン先に照射する。レーザー光を効率良く吸収させるため、ペン先の被照射面にはレーザー光吸収材を施す。レーザー光吸収材の材料としては、黒亜鉛、黒クロム、二硫化モリブデン、シリコン等が好ましい。レーザー光吸収材はペン先のキャップ形状の内面に蒸着又は鍍金して被膜を形成する。
【0009】
感熱紙は、酸性雰囲気で起こるロイコ染料の反応を利用しているが、多くの場合は材料はフェノール化合物である。ロイコ染料に可逆顕色剤を加熱して溶融混合させた後、冷却速度の違いにより発色状態と消色状態を選択的に作り出す。すなわち、加熱急冷により発色し、加熱徐冷により透明化する。感熱紙は、印字及び消去が可能な感熱紙対応型の専用プリンタで文字及びイラストの印刷が行われ、通常の感熱紙と同程度の感度で高精細に書き込める。熱ローラ等で印刷部分を加熱消去でき、発色画像の繰り返し印刷/消去が可能で、数百回の再使用に耐える。尚、例えば、感熱紙及び専用プリンターとしては、例えば、特許第3376489号公報(発明の名称「電送受信印刷システム」)に記載されているものを使用できる。
【0010】
回覧者に対して注意事項、特記事項等を追加記載するために、印刷後の感熱紙に加筆するときは、レーザーペンにより普通紙同様に文字、イラスト、アンダーライン等を書き込むことができる。加筆後に印刷済の感熱紙が不要になった場合は、専用プリンタで消去処理を行う時に、印刷部分と同様に書き込み部分を消去することができる。この消去処理では、感熱紙等に汚れや印字跡が残らず、専用プリンターには、特別な消し残し除去機構や拭き取り機構を設ける必要がない。
【0011】
本発明のレーザーペンは、ペン型ケースと、このケースの先端に設けたペン先とを備える。ペン先の固定部分には、熱伝導率0.25W/m・K以下のテフロン(登録商標)等の断熱性、耐熱性のある素材を用い、ペン先から熱が外に逃げないようにする。ケースの中には、電源としての充電可能な電池と、この電池からの給電でレーザー光を発生するレーザー発生部(半導体レーザー発光部)と、レーザー光の出力を制御する制御回路部と、制御されたレーザー光をペン先に収束照射するレーザー光用収束レンズとを収容する。ペン先は、レーザー光の熱エネルギーを吸収して所定の温度まで極めて短時間で上昇する。
【0012】
このレーザー光の発光波長は、800nm近傍の赤外線からなっている。ペン先は、銅又はアルミニウム等の熱伝導率の良い金属材料からなる。ペン先の内面には、800nm近傍の赤外線に対する吸収率の高いレーザー光吸収材を施す。すなわち、レーザー光吸収材でもってペン先の内面に蒸着又は鍍金により被膜を形成することにより、レーザー光の熱エネルギーを効率よく吸収し、ペン先の昇温効果を高める。レーザー発生部により発光されたレーザー光は、(一対の)収束レンズにより収束し、ペン先の内側面の中心点に集光照射される。
【0013】
レーザーペンは、電源スイッチのオン動作により、制御回路部で制御された規定電流がレーザー発生部に供給され、レーザー光を発生する。発生したレーザー光は、一対の収束レンズにより集光され、ペン先中央部の内側面に照射される。レーザー光の熱エネルギーは、ペン先のレーザー光吸収材で吸収され、ペン先を効率よく加熱し昇温させる。この場合、例えばレーザー出力が0.5Wであれば、ペン先の温度は200℃以上になる。尚、この温度は、制御回路部でレーザー出力を制御することにより、感熱紙の発色温度に合わせ所要値に変更することもできる。所定温度になったペン先により、感熱紙の任意の箇所に筆記することができる。
【0014】
本発明のレーザーペンを用いれば、書き込み部分を乾燥させる必要がなく、複数枚の感熱紙を重ねても感熱紙を汚すことがない。また、使用者の目にレーザー光が曝露するようなことなく安全に使用できる。文字消去の際は消し跡さえ残ることがない。また、小型の電池を使用することでコンパクト化が図られ、電源ケーブルも不要で携帯性に優れている。
【0015】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面に示す本実施例に基づいて説明する。
図1は本発明に係るレーザーペンの内部構造を示す一部断面側面図、図2は図1のA−A線断面図、図3はグリップの詳細構造を示す一部拡大断面図、図4はペン先の詳細を示す分解断面図、図5はレーザー発生・制御部を説明する電気回路ブロック図、図6はレーザーペンの動作手順を説明するフローチャートである。
【0016】
【実施例】
図1及び図2に示すように、本発明のレーザーペンは、銅製ペン先26をペン型ケース1の先端に装着すると共に、ケース1に、赤外線レーザー光32を発生させるレーザーダイオード(レーザー発生部)16と、発生した赤外線レーザー光32を収束してペン先26に照射加熱する一対の平凸レンズ20、21を内蔵させる。また、ペン先26の被照射面である突出部26Bの内面に、赤外線レーザー光32を効率よく吸収させるため、レーザー光吸収膜(レーザー光吸収材)26Cを形成する。赤外線レーザー光32の熱エネルギーでペン先26を照射加熱することにより、ペン先温度を所要の温度に昇温させ、ロイコ系リライタブル感熱紙に筆記するものである。
【0017】
ペン型のケース1は、電池35が収納される中空筒体の電源収納部2と、この電源収納部2の一端側に縮径部3を介して一体に形成された中空筒体のグリップ4とからなっている。電源収納部2の外径は28mmであるが、グリップ部4の外径は、片手で握りやすいように9mmに設定されている。ケース1内の中央には、回路基板5がネジ止め固定されている。回路基板5の上には、レーザー発生・制御回路7などが実装され、回路基板5の材質はガラスエポキシ樹脂とされている。グリップ4の内部にはレーザーダイオード部8、レンズ部9が設けられ、レーザーダイオード部8、レンズ部9は、それぞれ、レーザーダイオード固定スペーサ13、レンズ固定スペーサ14を介して、グリップ4の内壁にネジで固定されている。グリップ4の先端にはペン先部10がネジ止め装着されている。
【0018】
レーザーダイオード部8は、図3に示すように、レーザーダイオード固定スペーサ13にネジ止めされたダイオードホルダ15と、このダイオードホルダ15の先端面に固着されたレーザーダイオード16とからなり、レーザーダイオード16は半導体レーザー発光素子(33)を備えている。レーザーダイオード16の前面部はレーザー発生部とされ、このレーザー出力は、例えば、熱エネルギー0.5Wに設定されている。
【0019】
レーザーダイオード部8は、レンズ固定スペーサ14にネジ止めされたレンズホルダ19と、このレンズホルダ19の前・後端に互いに平行に固着された一対の平凸レンズ20、21とからなっている。後方の平凸レンズ20はレーザー発生部側(前方側)が凸部とされている一方、前方の平凸レンズ21は後方側が凸部とされている。後方の平凸レンズ20は、レーザーダイオード16からの赤外線レーザー光32を前方の平凸レンズ21に対し、直角方向(レンズ21の光軸と平行方向)に指向させるものである。また前方の平凸レンズ21は、平行束である赤外線レーザー光32を収束させ、ペン先部10のペン先26内面に照射集光して加熱昇温するものである。
【0020】
ペン先部10は、図4に示すように、中空円錐台形のペン先ボディ23を有している。ペン先ボディ23の内部にはテーパー状の中心孔27が設けられ、中心孔27の内径は、前方の平凸レンズ21による赤外線レーザー光32の絞りに対応して、先端方向に行くにつれて漸次縮径している。ペン先ボディ23の先端側には、中心孔27の先端径よりも大径(5mm)の段付きペン先装着孔28が前記中心孔27に連続して形成されている。ペン先装着孔28の内部には、ペン先外筒ホルダ24、ペン先内筒ホルダ25を介してペン先26が装着されている。つまり、ペン先外筒ホルダ24とこの内側に嵌合するペン先内筒ホルダ25とによりペン先26が前後に挟持され、段差状のペン先装着孔28にペン先外筒ホルダ24が嵌合された状態でペン先26がペン先ボディ23に装着固定されている。
【0021】
ペン先外筒ホルダ24及びペン先内筒ホルダ25の材質としては、熱伝導率0.25W/m・K以下のテフロン(登録商標)等が使用されている。これにより、レーザー照射により高温状態になったペン先26から、熱エネルギーが散逸しないようにされている。ペン先26は、固定板26Aと円錐形の突出部26Bとから一体形成され、突出部26Bは固定板26Aよりも前方に断面V字状に突出している。突出部26Bは、ペン先外筒ホルダ24に形成したペン先露出用孔29から外部に露出している。突出部26Bの内面にはレーザー光吸収膜26Cが形成され、このレーザー光吸収膜26Cにより、赤外線レーザー光32を効率良く吸収できるようにされている。尚、ペン先26とペン先ボディ23等との間は気密構造とされ、この部分から赤外線レーザー光32が外部に漏洩することがないようにされている。
【0022】
レーザー発生・制御回路7の構成は、図5に示すように、発光波長800nm近傍の赤外線レーザー光32を発生させる半導体レーザー発光素子33と、発生した赤外線レーザー光32の照射出力を制御する制御回路部31と、半導体レーザー発光素子33に電流を通電する充電可能な電源電池35と、この電池35から半導体レーザー発光素子33への通電をオンオフする電源スイッチ34とからなっている。電源スイッチ34は、ケース1外面の適所に設けられる。また、赤外線レーザー光32の照射出力は、制御回路部31により任意に設定変更できるようになっている。
【0023】
次に、上記レーザーペンでロイコ系リライタブル感熱紙に筆記する際の処理手順について、図6のフローチャートに従って説明する。
この処理手順は、プリンター部における印字処理工程39と、レーザーペンによる筆記処理工程40とからなっている。まずプリンターにおいて感熱紙に印刷処理を行う(ステップS1)。次に、感熱紙の印刷面をチェックして、情報データなどの加筆を行う必要があるか否かを判断する(ステップS2)。加筆の必要がないときは、そのまま使用者による閲覧又は回覧を行う(ステップS3)。閲覧又は回覧後に感熱紙が不要になれば、感熱紙を回収して再利用する(ステップS4)。再利用する際は、使用済の感熱紙をプリンターの用紙セット部にセットするだけでよい。これにより、感熱紙に印刷処理を行う前に、不要なデータが消去バー等で消去され、再び感熱紙への印刷処理が可能になる。
【0024】
一方、感熱紙の印刷面について、加筆する必要があるときは、プリンター部の処理工程39からレーザーペンの筆記処理工程40に移行する。この筆記処理工程40は、レーザーペンの電池35へのオン入力(ステップS5)、赤外線レーザー光32によるペン先26の加熱昇温(ステップS6)、ペン先26による感熱紙への筆記(ステップS7)、筆記後の電池35のオフ切替え(ステップS8)の各段階を備えている。
【0025】
以下に、筆記処理工程40でのレーザーペンの動作について説明する。
先ず、電源スイッチ34をオンすると、電池35から制御回路部31を介して半導体レーザー発光素子33に送電される(ステップS5)。そして、制御回路部31により制御された規定電流が半導体レーザー発光素子33に給電され、半導体レーザー発光素子33から赤外線レーザー光32が発生する。発生した赤外線レーザー光32は、一対の平凸レンズ20及び21により収束、集光され、ペン先26の側に進行する。そして、この赤外線レーザー光32は、ペン先26の先端中心部内側面に局所的に照射される。すると、照射レーザー光32の熱エネルギーは、ペン先26のコーン形突出部26Bの内面側のレーザー光吸収膜26Cにより吸収され、ペン先26を加熱して所定の温度に昇温させる(ステップS6)。
【0026】
ここでは、赤外線レーザー光32の出力が0.5Wに設定されているため、ペン先26の温度は極めて短時間(約10秒後)に200℃以上に上昇する。この場合、レーザー出力の値を制御回路部31により制御することで、感熱紙の発色温度に応じて、所要の温度に適宜設定変更することができる。ペン先26が所要の温度に達したら感熱紙に筆記することができる(ステップS7)。この後、ステップS3に移行し、使用者による閲覧又は回覧を行う。上記と同様に、筆ペン先26で記入した感熱紙は、使用後に不要になっても廃棄せずに回収して再使用する(ステップS4)。
【0027】
このように、本発明のレーザーペンを用いて感熱紙に書き込みを行えば、従来の油性マジック、水性インク又は鉛筆を用いる場合に生じた課題が解消する。すなわち、消去の際のアルコール等の溶剤や消し込みが不要になり、消し残しや消し跡も発生することなくきれいに消すことができる。また書き込み部分を乾燥させる必要がなく感熱紙を重ねた場合でも他の感熱紙を汚すことがない。
【0028】
ここで、赤外線レーザー光32を感熱紙に直接照射して書き込む方法が考えられる。このためには、感熱紙にレーザー光吸収材を塗布すればよいが、この場合は、使用者が赤外線レーザー光32で書き込む際に、使用者の目に赤外線レーザー光32が直接曝露される危険がある。この点本発明では、ケース1の外部に赤外線レーザー光32が漏れ出すことがないので、安全に使用することができる。
【0029】
また、加熱による書き込み手段として、半田コテ先等を応用した場合は、金属、セラミック等の熱伝導率の高い部材を抵抗ヒータ等で温める必要がある。そのためには、消費電力が大きいAC−100Vの商用電源を使うので、電源ケーブルを必要とし、装置が大型化して携帯タイプに構成することができない。その点本発明では、筺体1に充電可能な電源電池35を内蔵し、電源供給ケーブルが不要になるので、レーザーダイオード(レーザー発生部)16自体を小型化できることとも相まって、筺体1全体を小型化して携帯型に作製できる。要するに、本実施例は、赤外線レーザー光32を利用することで、ペン先26の微小部を即時高温化できると共に、使用者へ対する赤外線レーザー光32の曝露を防止し、小型で且つ安全なレーザーペンを供給することができる。
【0030】
尚、本発明は上記実施例に限定されず、種々の応用変形が可能である。例えば、上記実施例において、ペン先26の温度が所要値以上まで上昇した時、又は上昇後に所定時間以上経過した時点で電源スイッチ34が自動的にオフできるようにすることもできる。また、グリップ4と電源収納部2は同径にすることも可能である。
【0031】
【発明の効果】
以上のごとく本発明は、レーザー照射で加熱されるペン先を有することから、ペン先を所要温度に極めて短時間に加温でき、小型で安全なハンディタイプのレーザーペンを提供することができるという優れた効果がある。また、ペン先の被照射面にレーザー光吸収材を形成したものでは、レーザー光の熱エネルギーを効率よく吸収して、ペン先の熱上昇効果を一層高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るレーザーペンの内部構造を示す一部断面側面図である。
【図2】図1のA−A線断面図である。
【図3】グリップの詳細構造を示す一部拡大断面図である。
【図4】ペン先の詳細を示す分解断面図である。
【図5】レーザー発生・制御部を説明する電気回路ブロック図である。
【図6】レーザーペンの動作手順を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
1 ペン型ケース
2 電源収納部
3 縮径部
4 グリップ
5 回路基板
7 レーザー発生・制御回路
8 レーザーダイオード部
9 レンズ部
10 ペン先部
13 レーザーダイオード固定スペーサ
14 レンズ固定スペーサ
15 ダイオードホルダ
16 レーザーダイオード(レーザー発光部)
19 レンズホルダ
20 後方平凸レンズ(収束レンズ)
21 前方平凸レンズ(収束レンズ)
23 ペン先ボディ
24 ペン先外筒ホルダ
25 ペン先内筒ホルダ
26 ペン先
26A固定板
26B突出部
26Cレーザー光吸収膜(レーザー光吸収材)
27 中心孔
28 ペン先装着孔
29 ペン先露出用孔
31 制御回路部
32 赤外線レーザー光
33 半導体レーザー発光素子(ダイオード赤外線レーザー発光素子)
34 電源スイッチ
35 電池
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a heat pen used when writing on a thermal paper such as leuco writable paper by handwriting, and more particularly to a laser heat pen for thermal paper that heats a pen tip with a laser beam.
[0002]
[Prior art]
In a thermal recording apparatus such as a facsimile or a personal computer printer, there are cases in which additional writing is required at an arbitrary portion of the printed thermal paper. At that time, oil-based magic or water-based ink is often used as a writing instrument for writing. However, when writing is performed using such a writing instrument, there are the following problems. First, in the method of writing with oil-based magic, there is a method of using a solvent such as alcohol when it is desired to erase the written portion. Further, in the method of writing with water-based ink, there is a problem that it takes time to dry the writing portion, and other sheets are soiled when the sheets are stacked.
[0003]
Further, when writing with a pencil, an eraser is used, which not only takes time for erasing, but also has a problem that erased waste remains on the paper. Therefore, various heat pens for writing with a nib heated on thermal paper have been proposed (see, for example, Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3).
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-6-143888 (2nd to 3rd pages, FIG. 1 to FIG. 2)
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 6-183193 (page 2 to page 3, FIG. 1 to FIG. 2)
[Patent Document 3]
Japanese Patent Laid-Open No. 9-263088 (2nd to 3rd pages, FIGS. 1 to 3)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
These conventional heat pens take a considerable amount of time to raise the temperature of a resistive material such as a metal or ceramic used for a nib or heater to a temperature at which writing can be performed. In order to increase the heating power, some commercial power sources are used to increase the power supply, but this is not easy to carry because the power cable becomes an obstacle. The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and provides a laser-type heat pen for thermal paper that is capable of heating the nib for an extremely short time, is small, has excellent portability, and is safe. It is the purpose.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
Accordingly, the laser-type heat pen for thermal paper of the present invention includes a pen-type case, a pen tip attached to the tip of the pen-type case, a battery housed in the case, and a laser that generates laser light by feeding from the battery. A first feature is that a light generating unit and a converging lens for converging the generated laser light to irradiate the pen tip are provided, and the pen tip is heated by the thermal energy of the laser light. A second feature is that a laser light absorbing material that absorbs laser light is provided on the irradiated surface of the pen tip.
[0007]
The present invention indirectly uses the thermal energy of laser light to increase the nib temperature of a laser heat pen for thermal paper (hereinafter referred to as laser pen), and this nib contacts the leuco rewritable thermal paper. It is possible to perform color writing. Unlike natural light, laser light has a single frequency with a uniform wavelength and phase, has a stable directivity, and can generate high-energy light. In particular, since it has a single wavelength, it can irradiate at a single point and can easily make a high temperature. In the present invention, a semiconductor laser is used. However, the semiconductor laser can cause laser oscillation by flowing a forward current through a PN junction diode. If this semiconductor laser is used, the apparatus can be reduced in size and weight, and can be operated with low power, and high conversion efficiency can be obtained.
[0008]
The laser light emitted from the semiconductor laser is once condensed by a converging lens and applied to the pen tip. In order to efficiently absorb the laser beam, a laser beam absorbing material is applied to the irradiated surface of the pen tip. As a material for the laser light absorbing material, black zinc, black chromium, molybdenum disulfide, silicon and the like are preferable. The laser light absorbing material is deposited or plated on the cap-shaped inner surface of the nib to form a coating.
[0009]
Thermal paper utilizes the reaction of leuco dyes that occur in an acidic atmosphere, but in many cases the material is a phenolic compound. After the reversible color developer is heated and melt-mixed with the leuco dye, a colored state and a decolored state are selectively created depending on the cooling rate. That is, the color is developed by heating and quenching and becomes transparent by heating and slow cooling. The thermal paper is printed with characters and illustrations using a dedicated thermal paper printer capable of printing and erasing, and can be written with high sensitivity with the same sensitivity as ordinary thermal paper. The printed portion can be erased by heating with a heat roller, etc., and the color image can be repeatedly printed / erased, and it can withstand reuse of hundreds of times. For example, as the thermal paper and the dedicated printer, for example, those described in Japanese Patent No. 3376589 (name of invention “electric transmission / reception printing system”) can be used.
[0010]
To add additional notes, special notes, etc. to the reader, when writing on the thermal paper after printing, letters, illustrations, underlines, etc. can be written with a laser pen as with plain paper. When the printed thermal paper is no longer necessary after the writing, the writing portion can be erased in the same manner as the printing portion when the erasing process is performed by the dedicated printer. In this erasing process, no dirt or print marks remain on the thermal paper or the like, and it is not necessary to provide a special unerased removal mechanism or wiping mechanism in the dedicated printer.
[0011]
The laser pen of the present invention includes a pen type case and a pen tip provided at the tip of the case. Uses heat-resistant and heat-resistant materials such as Teflon (registered trademark) with a thermal conductivity of 0.25 W / m · K or less for the fixed part of the nib so that heat does not escape from the nib. . In the case, there is a rechargeable battery as a power source, a laser generator (semiconductor laser light emitting part) that generates laser light by supplying power from this battery, a control circuit part that controls the output of the laser light, and a control And a laser beam converging lens that converges and irradiates the pen tip with the laser beam. The nib absorbs the thermal energy of the laser beam and rises to a predetermined temperature in a very short time.
[0012]
The emission wavelength of this laser light is infrared light near 800 nm. The nib is made of a metal material having good thermal conductivity such as copper or aluminum. On the inner surface of the nib, a laser light absorbing material having a high absorptance with respect to an infrared ray near 800 nm is applied. That is, by forming a film on the inner surface of the nib by vapor deposition or plating with the laser light absorbing material, the thermal energy of the laser light is efficiently absorbed and the temperature raising effect of the nib is enhanced. The laser light emitted by the laser generator is converged by a (a pair of) converging lenses, and is focused and applied to the center point of the inner surface of the pen tip.
[0013]
In the laser pen, when the power switch is turned on, the specified current controlled by the control circuit unit is supplied to the laser generating unit to generate laser light. The generated laser light is collected by a pair of converging lenses and irradiated on the inner side surface of the nib center. The thermal energy of the laser light is absorbed by the laser light absorbing material at the nib, and the nib is efficiently heated to raise the temperature. In this case, for example, if the laser output is 0.5 W, the temperature of the pen tip is 200 ° C. or higher. Note that this temperature can be changed to a required value in accordance with the coloring temperature of the thermal paper by controlling the laser output in the control circuit section. With a nib that has reached a predetermined temperature, writing can be performed at any location on the thermal paper.
[0014]
When the laser pen of the present invention is used, it is not necessary to dry the writing portion, and the thermal paper is not soiled even when a plurality of thermal papers are stacked. Moreover, it can be used safely without exposing the laser beam to the eyes of the user. When erasing characters, there is no erasure mark left. In addition, the use of a small battery makes the device compact, and it does not require a power cable and is excellent in portability.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, an embodiment of the present invention will be described based on this example shown in the drawings.
1 is a partially sectional side view showing an internal structure of a laser pen according to the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG. 1, and FIG. 3 is a partially enlarged sectional view showing a detailed structure of a grip. Is an exploded sectional view showing details of the pen tip, FIG. 5 is an electric circuit block diagram for explaining the laser generation / control unit, and FIG. 6 is a flowchart for explaining the operation procedure of the laser pen.
[0016]
【Example】
As shown in FIGS. 1 and 2, the laser pen of the present invention has a copper nib 26 attached to the tip of a pen-type case 1 and a laser diode (laser generator) that generates infrared laser light 32 in the case 1. ) 16 and a pair of plano-convex lenses 20 and 21 for converging the generated infrared laser beam 32 and irradiating and heating the pen tip 26. Further, a laser light absorbing film (laser light absorbing material) 26 </ b> C is formed on the inner surface of the protruding portion 26 </ b> B that is the irradiated surface of the pen tip 26 in order to efficiently absorb the infrared laser light 32. By irradiating and heating the nib 26 with the thermal energy of the infrared laser beam 32, the nib temperature is raised to a required temperature and written on the leuco rewritable thermal paper.
[0017]
The pen-type case 1 includes a hollow cylindrical power supply storage 2 in which a battery 35 is stored, and a hollow cylindrical grip 4 integrally formed on one end side of the power supply storage 2 via a reduced diameter portion 3. It is made up of. The outer diameter of the power storage part 2 is 28 mm, but the outer diameter of the grip part 4 is set to 9 mm so that it can be easily grasped with one hand. A circuit board 5 is fixed to the center of the case 1 with screws. A laser generation / control circuit 7 and the like are mounted on the circuit board 5, and the circuit board 5 is made of glass epoxy resin. A laser diode portion 8 and a lens portion 9 are provided inside the grip 4, and the laser diode portion 8 and the lens portion 9 are screwed to the inner wall of the grip 4 via a laser diode fixing spacer 13 and a lens fixing spacer 14, respectively. It is fixed with. A nib portion 10 is screwed to the tip of the grip 4.
[0018]
As shown in FIG. 3, the laser diode unit 8 includes a diode holder 15 screwed to a laser diode fixing spacer 13 and a laser diode 16 fixed to the front end surface of the diode holder 15. A semiconductor laser light emitting element (33) is provided. The front surface of the laser diode 16 is a laser generator, and the laser output is set to, for example, 0.5 W of thermal energy.
[0019]
The laser diode unit 8 includes a lens holder 19 screwed to the lens fixing spacer 14 and a pair of plano-convex lenses 20 and 21 fixed in parallel to the front and rear ends of the lens holder 19. The rear plano-convex lens 20 has a convex portion on the laser generation side (front side), while the front plano-convex lens 21 has a convex portion on the rear side. The rear plano-convex lens 20 directs the infrared laser light 32 from the laser diode 16 in a direction perpendicular to the front plano-convex lens 21 (in a direction parallel to the optical axis of the lens 21). The front plano-convex lens 21 converges the infrared laser beam 32 that is a parallel bundle, irradiates and condenses the inner surface of the pen tip 26 of the pen tip portion 10, and heats it up.
[0020]
As shown in FIG. 4, the pen tip portion 10 has a hollow frustoconical pen tip body 23. A tapered center hole 27 is provided inside the nib body 23, and the inner diameter of the center hole 27 is gradually reduced toward the distal end corresponding to the diaphragm of the infrared laser light 32 by the front plano-convex lens 21. doing. On the tip end side of the nib body 23, a stepped nib mounting hole 28 having a diameter (5 mm) larger than the tip diameter of the center hole 27 is formed continuously with the center hole 27. A pen tip 26 is mounted inside the pen tip mounting hole 28 via a pen tip outer cylinder holder 24 and a pen tip inner cylinder holder 25. That is, the nib 26 is held back and forth by the nib outer cylinder holder 24 and the nib inner cylinder holder 25 fitted inside, and the nib outer cylinder holder 24 is fitted into the step-like nib mounting hole 28. In this state, the pen tip 26 is attached and fixed to the pen tip body 23.
[0021]
As the material of the nib outer cylinder holder 24 and the nib inner cylinder holder 25, Teflon (registered trademark) having a thermal conductivity of 0.25 W / m · K or less is used. This prevents thermal energy from being dissipated from the nib 26 that has been brought to a high temperature state by laser irradiation. The nib 26 is integrally formed from a fixed plate 26A and a conical protruding portion 26B, and the protruding portion 26B protrudes ahead of the fixed plate 26A in a V-shaped cross section. The protruding portion 26 </ b> B is exposed to the outside through a nib exposing hole 29 formed in the nib outer cylinder holder 24. A laser light absorbing film 26C is formed on the inner surface of the protruding portion 26B, and the infrared laser light 32 can be efficiently absorbed by the laser light absorbing film 26C. An airtight structure is provided between the nib 26 and the nib body 23 and the like so that the infrared laser beam 32 does not leak to the outside from this portion.
[0022]
As shown in FIG. 5, the configuration of the laser generation / control circuit 7 includes a semiconductor laser light emitting element 33 that generates infrared laser light 32 having an emission wavelength near 800 nm, and a control circuit that controls the irradiation output of the generated infrared laser light 32. The unit 31 includes a rechargeable power source battery 35 for energizing the semiconductor laser light emitting element 33 and a power switch 34 for turning on / off the energization of the semiconductor laser light emitting element 33 from the battery 35. The power switch 34 is provided at a suitable position on the outer surface of the case 1. The irradiation output of the infrared laser beam 32 can be arbitrarily set and changed by the control circuit unit 31.
[0023]
Next, a processing procedure when writing on leuco rewritable thermal paper with the laser pen will be described with reference to the flowchart of FIG.
This processing procedure includes a printing processing step 39 in the printer unit and a writing processing step 40 using a laser pen. First, a printing process is performed on the thermal paper in the printer (step S1). Next, the printing surface of the thermal paper is checked to determine whether it is necessary to add information data or the like (step S2). When no additional writing is required, the user browses or circulates as it is (step S3). If the thermal paper becomes unnecessary after browsing or circulating, the thermal paper is collected and reused (step S4). When reusing, it is only necessary to set the used thermal paper in the paper set section of the printer. As a result, before the printing process is performed on the thermal paper, unnecessary data is erased by the erase bar or the like, and the printing process on the thermal paper becomes possible again.
[0024]
On the other hand, when it is necessary to write on the printing surface of the thermal paper, the process proceeds from the printer unit processing step 39 to the laser pen writing processing step 40. In the writing process 40, an on-input to the battery 35 of the laser pen (step S5), a heating temperature of the pen tip 26 by the infrared laser beam 32 (step S6), and writing on the thermal paper by the pen tip 26 (step S7). ), Each stage of switching off the battery 35 after writing (step S8).
[0025]
Hereinafter, the operation of the laser pen in the writing processing step 40 will be described.
First, when the power switch 34 is turned on, power is transmitted from the battery 35 to the semiconductor laser light emitting element 33 via the control circuit unit 31 (step S5). Then, the specified current controlled by the control circuit unit 31 is supplied to the semiconductor laser light emitting element 33, and the infrared laser light 32 is generated from the semiconductor laser light emitting element 33. The generated infrared laser light 32 is converged and condensed by the pair of plano-convex lenses 20 and 21 and travels toward the pen tip 26 side. The infrared laser beam 32 is locally applied to the inner surface of the tip center of the pen tip 26. Then, the thermal energy of the irradiation laser light 32 is absorbed by the laser light absorption film 26C on the inner surface side of the cone-shaped protrusion 26B of the pen tip 26, and the pen tip 26 is heated to raise the temperature to a predetermined temperature (step S6). ).
[0026]
Here, since the output of the infrared laser beam 32 is set to 0.5 W, the temperature of the pen tip 26 rises to 200 ° C. or more in a very short time (after about 10 seconds). In this case, by controlling the value of the laser output by the control circuit unit 31, it is possible to appropriately change the setting to a required temperature according to the coloring temperature of the thermal paper. When the nib 26 reaches the required temperature, it can be written on the thermal paper (step S7). Thereafter, the process proceeds to step S3, and browsing or circulation by the user is performed. Similarly to the above, the thermal paper entered with the brush pen tip 26 is collected and reused without being discarded even if it becomes unnecessary after use (step S4).
[0027]
As described above, if writing is performed on the thermal paper using the laser pen of the present invention, the problems caused when using the conventional oil-based magic, water-based ink, or pencil are solved. That is, a solvent such as alcohol or erasing at the time of erasing is not required, and it can be erased neatly without leaving unerased or erasing marks. Further, it is not necessary to dry the writing portion, and even when the thermal paper is stacked, other thermal paper is not soiled.
[0028]
Here, a method of writing by directly irradiating the thermal paper with the infrared laser beam 32 can be considered. For this purpose, a laser light absorbing material may be applied to the thermal paper. In this case, when the user writes with the infrared laser light 32, the danger that the infrared laser light 32 is directly exposed to the eyes of the user. There is. In this regard, in the present invention, since the infrared laser beam 32 does not leak out of the case 1, it can be used safely.
[0029]
In addition, when a soldering iron tip or the like is applied as a writing means by heating, it is necessary to heat a member having high thermal conductivity such as metal or ceramic with a resistance heater or the like. For this purpose, since a commercial power supply of AC-100V with high power consumption is used, a power cable is required, and the apparatus cannot be configured in a portable type due to an increase in size. In that respect, the present invention incorporates a rechargeable battery 35 into the housing 1 and eliminates the need for a power supply cable. Therefore, the laser diode (laser generator) 16 itself can be downsized, and the entire housing 1 can be downsized. Can be made portable. In short, in the present embodiment, by using the infrared laser beam 32, the minute portion of the nib 26 can be immediately heated, and the exposure of the infrared laser beam 32 to the user is prevented, and a small and safe laser. A pen can be supplied.
[0030]
In addition, this invention is not limited to the said Example, A various application deformation | transformation is possible. For example, in the above embodiment, the power switch 34 can be automatically turned off when the temperature of the nib 26 rises to a required value or more, or when a predetermined time or more has elapsed after the rise. Further, the grip 4 and the power storage unit 2 can have the same diameter.
[0031]
【The invention's effect】
As described above, since the present invention has a nib heated by laser irradiation, the nib can be heated to a required temperature in a very short time, and a small and safe handy type laser pen can be provided. Has an excellent effect. In addition, in the case where the laser light absorbing material is formed on the irradiated surface of the pen tip, the thermal energy of the laser light can be efficiently absorbed, and the heat rise effect of the pen tip can be further enhanced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial cross-sectional side view showing the internal structure of a laser pen according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
FIG. 3 is a partially enlarged sectional view showing a detailed structure of the grip.
FIG. 4 is an exploded cross-sectional view showing details of a nib.
FIG. 5 is an electric circuit block diagram illustrating a laser generation / control unit.
FIG. 6 is a flowchart illustrating an operation procedure of the laser pen.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Pen type case 2 Power supply storage part 3 Reduced diameter part 4 Grip 5 Circuit board 7 Laser generation and control circuit 8 Laser diode part 9 Lens part 10 Pen tip part 13 Laser diode fixing spacer 14 Lens fixing spacer 15 Diode holder 16 Laser diode ( Laser emission part)
19 Lens holder 20 Back plano-convex lens (convergence lens)
21 Front plano-convex lens (convergence lens)
23 nib body 24 nib outer cylinder holder 25 nib inner cylinder holder 26 nib 26A fixing plate 26B protrusion 26C laser light absorbing film (laser light absorbing material)
27 Center hole 28 Pen tip mounting hole 29 Pen tip exposure hole 31 Control circuit portion 32 Infrared laser beam 33 Semiconductor laser light emitting device (diode infrared laser light emitting device)
34 Power switch 35 Battery

Claims (2)

ペン型ケースとこのペン型ケースの先端に取付けられるペン先と、ケース内に収納される電池と、この電池からの給電によりレーザー光を発生させるレーザー光発生部と、発生したレーザー光を収束してペン先に照射する収束レンズとを設け、レーザー光の熱エネルギーによりペン先を加熱することを特徴とする感熱紙用レーザー式ヒートペン。A pen-type case, a pen tip attached to the tip of the pen-type case, a battery stored in the case, a laser light generator that generates laser light by feeding from the battery, and the generated laser light is converged. And a converging lens for irradiating the nib, and the nib is heated by the thermal energy of laser light. ペン先の被照射面に、レーザー光を吸収するレーザー光吸収材を設けたことを特徴とする請求項1記載の感熱紙用レーザー式ヒートペン。2. The laser-type heat pen for thermal paper according to claim 1, wherein a laser light absorbing material that absorbs laser light is provided on the irradiated surface of the pen tip.
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