JP4631166B2

JP4631166B2 - 発熱素子及びそれを用いたカードリーダ

Info

Publication number: JP4631166B2
Application number: JP2000400392A
Authority: JP
Inventors: 隆則村中; 信彦前田; 募岩田; 秀一秦; 敏昭川本; 幹雄川崎
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-12-28
Filing date: 2000-12-28
Publication date: 2011-02-16
Anticipated expiration: 2020-12-28
Also published as: JP2002203667A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱エネルギーにより可視像の記録と消去が繰り返しできる記録媒体を処理する記録装置に用いる発熱素子及びそれ用いたカードリーダに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の記録装置では、紙などの一般的な記録媒体にインクなどを外部から吹き付けるなどして、可視像を形成するか、感熱記録層を紙等の基材上に設けることで、この記録層に可視像を形成するなどして、記録するものだけであった。
【０００３】
このような記録方式では、あまりに無駄が多く、省資源・リサイクルの考えに逆行するため、最近では記録・消去を繰り返し行えるリライタブル記録媒体が注目され始めている。
【０００４】
しかしながら、リライタブル記録媒体の消去手段にヒートスタンプあるいはヒートローラーを用いる場合、ヒートスタンプ等の消去手段を常に最適な温度に維持しておく必要があるため、ヒートスタンプなどの消去手段の熱容量を大きくするためにヒートスタンプ等の消去手段自体が大きくなり、全体として大きく、高価な装置になってしまった。
【０００５】
また、熱容量を大きくしてしまったために、電源投入時から消去可能な状態に達するまでに時間がかかるという欠点やいつでも消去出来るように保温しておかなければならないために無駄な電力を必要とするという欠点があった。
【０００６】
そこで、特開平９−１７４８８９号公報、特開平１０−１７７６２６号公報や特開平１１−１３８８８１号公報にて考案された構成の発熱素子が実用化され始めた。
【０００７】
その発熱素子とは、表面に発熱抵抗体と、裏面には発熱抵抗体と接続している電極とを備えたセラミック基板と、そのセラミック基板と接合されている樹脂製の基材とからなり、その基材は凹状の窪みを持ち、その中に発熱体に電流を供給するリード線と発熱体の温度を測定するサーミスタを取り付けて、前述の樹脂製の基材に開けられた穴からリード線を取り出す様に構成している素子である。
【０００８】
また、発熱エネルギー印加用のリード線・温度測定用のリード線・温度測定用のチップサーミスタは半田材等でセラミック基板上に固定されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、従来の発熱素子はある一定の温度までしか上昇することがなかったので、前述の従来の技術での発熱素子で良かったが、その後、記録装置の高速化や高温での印字・消去が必要とされるロイコ染料入りのリライトカード等の登場により、発熱素子にはより高温状態での動作が求められるようになった。
【００１０】
しかしながら、従来の方法では、発熱エネルギー印加用のリード線・温度測定用のリード線・温度測定用のチップサーミスタを半田材等で固定しているために、高温状態での連続使用では、半田材等の劣化や各材質の熱膨張係数の違いによるストレスにより、寿命が短くなっていた。
【００１１】
そこで、本発明は、高温状態での連続使用が可能であり、種々のリライトカードに対応が可能な発熱素子及びそれを用いたカードリーダを提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の発熱素子は、セラミック基板の表面に配置される発熱抵抗体と、発熱抵抗体と接続している電極と、電極に接合され前記発熱抵抗体に電流を供給するリード線と、複数の熱伝導性部材と、熱伝導性部材に溶接される保持部材と、複数のリード部を有し複数の熱伝導性部材の間に配置されセラミック基板と接するサーミスタと、電極、リード線、熱伝導性部材、保持部材およびサーミスタを収納し開口部を有する筐体とを備え、電極、リード線、熱伝導性部材、保持部材、サーミスタおよび筐体がセラミック基板の裏面に配置され、サーミスタのリード部は保持部材に接合され、筐体の開口部より引き出されることを特徴とする。
【００１３】
この様な構造にすることにより、熱伝導性部材からリード部を介してサーミスタに確実に熱を伝えることが可能であり、熱応答性が良好になる。更に、接続部に半田材を使用しないので、半田材等の劣化や各材質の熱膨張係数の違いによるストレスを無くすことができる。その結果、発熱素子を高温で使うことが可能になるため、カードリーダの高速化や、高温での印字・消去が必要とされるロイコ染料入りのリライトカードへの対応等の展開が容易になる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、セラミック基板の表面に配置される発熱抵抗体と、発熱抵抗体と接続している電極と、電極に接合され発熱抵抗体に電流を供給するリード線と、複数の熱伝導性部材と、熱伝導性部材に溶接される保持部材と、複数のリード部を有し複数の熱伝導性部材の間に配置されセラミック基板と接するサーミスタと、電極、リード線、熱伝導性部材、保持部材およびサーミスタを収納し開口部を有する筐体とを備え、電極、リード線、熱伝導性部材、保持部材、サーミスタおよび筐体がセラミック基板の裏面に配置され、サーミスタのリード部は保持部材に接合され、筐体の開口部より引き出されることを特徴とする発熱素子である。この様な構成にすることにより、熱伝導性部材からリード部を介してサーミスタに確実に熱を伝えることが可能であり、熱応答性が良好になる。更に、接続部に半田材を使用しないので、半田材等の劣化や各材質の熱膨張係数の違いによるストレスを無くすことができる。その結果、発熱素子を高温で使うことが可能になるため、カードリーダの高速化や、高温での印字・消去が必要とされるロイコ染料入りのリライトカードへの対応等の展開が容易になる。
【００１９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発熱素子を画像消去手段として用いたことを特徴とするカードリーダであって、高温状態での連続使用が可能であり、種々のリライトカードに対応が可能である。
【００２０】
以下に、本発明の一実施の形態について説明する。
【００２１】
（実施の形態）
まず本発明の一実施の形態によるカードリーダについて説明する。
【００２２】
ここで、図１は本発明の一実施の形態によるカードリーダを示す模式側断面図であり、以下図１を用いて説明する。
【００２３】
図１において、１はカードであり、２はカード１が挿入される挿入口、３はカード１が搬送される搬送路、４はカードを搬送する搬送ローラである。５はデータ記録再生手段としての磁気ヘッド、６は磁気ヘッド５に対してカード１を押圧する磁気ヘッド押圧ローラである。また、７は画像形成手段としての印字ヘッド、８は画像消去手段としての消去ヘッドであり、９、１０はそれぞれ印字ヘッド７、消去ヘッド８に対向するプラテンローラである。更に、１１は発光素子、１２は受光センサであり、カード位置検出手段を構成している。
【００２４】
まず、カードリーダの装置構成を簡単に説明する。
【００２５】
カード１には、熱可逆性材料等を設けたリライトカードが用いられ、磁気記録層も有している。リライトカードは、例えば所定の温度以上に加熱することで、可視的な像などを形成し（印字）、所定の温度範囲内にカードの温度を所定時間加熱することで、その形成された像などを不可視にすること（消去）が可能な熱可逆性材料によるリライト層を有した構成となっている。なお、カード１は、図１中上側にリライト層を、図１中下側に磁気記録層をそれぞれ有している。
【００２６】
また、カード１は挿入口２から挿入され、挿入口２の近傍に設けられたカード位置検出手段としての発光素子１１及び受光素子１２によって、カード１が挿入された事が検出される。
【００２７】
そして、カード１は、搬送路３を複数の搬送ローラ４により搬送される。搬送ローラ４はローラ対を構成し、カード１を挟み込んでカード１を引き込み、送り出す動作を行うものであり、ローラ対の内、一方のローラが駆動し、他方のローラが連れ回るように構成されている。
【００２８】
また、磁気ヘッド５は、カード１に磁気的な情報を記録か又は再生する動作の少なくとも一方の動作を行う。この時、カード１は、磁気ヘッド５及びこれに対向する磁気ヘッド押圧ローラ６によって挟み込まれ、カード１は一定速度で搬送され、カード１の磁気記録層に磁気情報の記録及び／又は再生がなされる。
【００２９】
印字ヘッド７は、カード１に設けられたリライト層を加熱して、可視的な画像を形成する。印字ヘッド７は、発熱抵抗体素子が一画素を形成し、この発熱抵抗体素子群よりなる、いわゆるサーマルヘッドが用いられる。
【００３０】
また、消去ヘッド８は、加熱によって、カード１に設けられたリライト層に形成された画像を消去するものであり、後述する本発明の一実施の形態による発熱素子が用いられる。
【００３１】
また、プラテンローラ９，１０は、印字ヘッド７、消去ヘッド８に対向し、カード１を挟み込み、カード１を搬送しながら、印字・消去が行われる。
【００３２】
なお、本実施の形態では、カード位置検出手段、例えば、発光素子１１及び受光素子１２を挿入口２近傍に設け、図１にて図示して説明しているが、その他にも、図示しないカード位置検出手段が、搬送路３内に適宜配置されているのは言うまでもない。また、カードリーダの装置構成において、印字ヘッド７、消去ヘッド８は搬送路３に対して、ソレノイド等の駆動装置によって出没自在とすることによって、カード１に印字、消去を行う場合のみカード１と接触し、磁気ヘッド５による読み取りや記録時に、カード１の搬送を阻害することがない。また、ソレノイド等の駆動装置によって、印字ヘッド７、消去ヘッド８をカード１に対して押圧し、圧着できるので、確実な印字、消去を行うことができる。更に、本実施の形態では、磁気ストライプ等の磁気記録層を有するカード１を使用し、カード１からデータを読み出すかカード１にデータを記録する少なくとも一つの動作を行うデータ記録再生部として、磁気ヘッド５を用いたが、他のデータ記録再生部としては、磁気ヘッド５以外に光学的にデータを記録か再生の少なくとも一方を行う光学ヘッドを用いても良く、その場合には、カード１には光記録層、光ストライプやバーコード等が設けられる。また、カード１が内部にＩＣを搭載し、カード１の表面にＩＣと接続された電極を有した、いわゆる接触式のＩＣカードを用いる場合は、カードリーダにＩＣリードユニットを設ければ良い。なお、カード１が内部にＩＣと無線でデータの授受を行うことができるアンテナ（コイルやコンデンサ）を有したいわゆる非接触ＩＣカードの場合には、カードリーダのＩＣリードユニットは、コイル状のアンテナや容量を発生させる部材を設けた構成となる。更に、図示はしていないが、カードリーダに、テンキーやファンクションキー、液晶表示部等の操作パネルを設け、カードリーダへの処理入力を行うことができるのは言うまでもない。
【００３３】
以上のように、図１を用いてカードリーダの装置構成を説明したが、次に、このカードリーダの印字・消去の処理手順を説明する。
【００３４】
まず、挿入口２からカード１が挿入されると、制御部（図示せず）は、挿入口２の近傍に配置された発光素子１１と受光素子１２との組み合わせからなるカード位置検出手段により、カード１が挿入されたことを検知し、カード１を搬送ローラ４で、カードリーダの後端部側（図１中右側方向であり、以下、後端部側と言う）へ搬送する。
【００３５】
そして、カード１が磁気ヘッド５の上を通過すると、カード１の磁気記録層に記録された磁気データが磁気ヘッド５で読み取られる。
【００３６】
そして、読み取った磁気データに応じた次の処理をカードリーダに設けられたディスプレイ部（図示せず）に表示する。この時、カードリーダはキー入力待ち状態にある。そして、操作員は、そのディスプレイ部の表示に従い、カードリーダに設けられたキーパッド（図示せず）から新たなデータを入力する。
【００３７】
データの入力が正常に完了すると、カード１を逆転搬送してカードリーダの挿入口２側（図１中左側方向であり、以下挿入口側と言う）に移動し、磁気ヘッド５上を通過させ、更新された新たな磁気データを書き込む。更に、カード１を逆転搬送して後端部側に移動し、再度磁気ヘッド５上を通過させ、その時にカード１に記録したデータを読み取り、データの記録ミスが無いかどうかチェックする。
【００３８】
そして、カード１は消去ヘッド８よりも後端部側の位置まで搬送される。また、消去ヘッド８を加熱している間、消去ヘッド８に取り付けられたサーミスタによって、消去ヘッド８の温度が計測され、設定消去温度が維持されている。更に、カード１を挿入口側の方向へ移動させ、消去ヘッド８にてカード１のリライト層に既に印字されている画像を消去すると共に、カード１のリライト層に所定の画像等を印字ヘッド７にて印字する。
【００３９】
以上の一連の処理が終了した後、カード１をカードリーダ装置外へ排出する。
【００４０】
このように、カードリーダにおいて、カード１の表示部（リライト層）に形成された画像は、消去ヘッド８によって消去される。
【００４１】
そして、消去ヘッド８は、上述したように、本発明の一実施の形態による発熱素子が用いられ、その温度はサーミスタによって計測されている。
【００４２】
次に、本発明の一実施の形態による発熱素子について説明する。
【００４３】
図２は、本発明の一実施の形態による発熱素子の概要を示す図である。なお、図２（ａ）は発熱素子の概略断面図であり、図２（ｂ）は発熱素子の部分側面図である。
【００４４】
図２において、１００は発熱素子を示している。また、１３はセラミック基板、１４は電極、１５，１６はリード線である。また、１７はリードタイプのサーミスタ、１８，１９はリード部、２０〜２３は保持部材、２４は熱伝導性部材であり、２５は半田材、２６は筐体である。
【００４５】
また、発熱素子１００においては、図２（ａ）の下側がカード１に接する面であり、以下、これを表面と言い、その逆側の面である図２（ａ）の上側を裏面と言う。
【００４６】
図２（ａ）に示すように、発熱素子１００は、直方体形状のセラミック基板１３の表面に、図示しない発熱体となる発熱抵抗体１７を備えている。
【００４７】
そして、この発熱抵抗体は電極１４と接続されており、電極１４は、セラミック基板１３の側面を経由して裏面で取り出される構成となっている。
【００４８】
また、リード線１５，１６は、その先端が保持部材２０，２１に接続されており、保持部材２０，２１は電極１４に溶接されて、それぞれ接合されている。また、リード線１５，１６は保持部材２０，２１をかしめることによって接続されている。保持部材２０，２１は金具を用いることができる。なお、リード線１５，１６は、発熱エネルギー印加用であるのはいうまでもない。
【００４９】
また、サーミスタ１７のリード部１８，１９は、保持部材２２，２３に接合されている。更に、この保持部材２２，２３は熱伝導性部材２４に溶接されて、それぞれ接合されている。
【００５０】
熱伝導性部材２４は、セラミック基板１３から効率良く熱をサーミスタ１７に伝える機能を有するものである。
【００５１】
リードタイプのサーミスタ１７はリード部１８，１９を備えるので、従来のチップサーミスタに比べて、セラミック基板１３に接触する面積が若干小さくなり、サーミスタ１７の応答時間が遅れ、測定誤差が生じる可能性もある。
【００５２】
しかし、熱伝導性部材２４からリード部１８，１９を介してサーミスタ１７に確実に熱を伝えることが可能であり、熱応答性が良好になる。更に、チップサーミスタのように、接続部に半田材を使用しないことになり、半田材等の劣化や各材質の熱膨張係数の違いによるストレスを無くすことができる。
【００５３】
熱伝導性部材２４としては、セラミック基板１３への密着が良好で、熱伝導性が良い事が好ましく、例えば銅等の金属が好ましい。なお、従来の発熱素子におけるチップサーミスタを実装するためにセラミック基板１３へ形成された電極をそのまま熱伝導性部材２４として使用してもよい。
【００５４】
また、保持部材２２，２３の形状としては、図２（ｂ）に示すように、Ｌ字型の金具でリード部１８，１９を挟み込むように曲げて保持するものである。更に、金具で挟み込んだ空隙を半田材２５で固定・充填してもよい。但し、ここで用いる半田は充填材として使うので、劣化をしても構わない。なお、リード部１５，１６の保持部材２０，２１としてもＬ字型の金具を用いてもよい。
【００５５】
また、上記構成を備えた発熱素子１００は、図２（ａ）の点線でその輪郭のみを示す筐体２６に接着されている。筐体２６は樹脂製であり、内部に空間を有し一方が開口した直方体形状で、開口部の外周が前記発熱体素子１００の裏面の外周部に接着されている。また、図２（ａ）に示すように、内部の空間にリード線１５，１６、リード部１８，１９を収納し、発熱素子１００との接続側と反対側に貫通孔を備え、その貫通孔からリード線１５，１６、リード部１８，１９を引き出す構成となっている。
【００５６】
以上説明した本発明の一実施の形態による発熱素子は、高温対応が可能な発熱素子であり、カードリーダの消去ヘッドへ好適に適用されるものである。
【００５７】
また、例えば、カードリーダにおいて、リライトカードへの処理時間を短くしようとすると、カード搬送速度を上げる必要がある。搬送速度を早くすると、単位時間にカードに与える熱量が減少するので、消去ヘッドの表面温度を上げる必要がある。更に、ロイコ染料を使ったリライトカードは、消去ヘッドの温度を上げる必要がある。そこで、本発明の発熱素子を消去ヘッドに取り付け、高温対応化を図ることができる。
【００５８】
そして、本発明の発熱素子は、サーミスタの熱応答性も良好で、半田材を徹底して廃止することになり、半田材等の劣化や各材質の熱膨張係数の違いによるストレスを無くすことができる。
【００５９】
その結果、上述したように、発熱素子を高温で使うことが可能になるため、カードリーダの高速化や、高温での印字・消去が必要とされるロイコ染料入りのリライトカードへの対応等の展開が容易になる。
【００６０】
【発明の効果】
本発明は、高温状態での連続使用が可能であり、種々のリライトカードに対応が可能な発熱素子及びそれを用いたカードリーダを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態によるカードリーダを示す模式側断面図
【図２】本発明の一実施の形態による発熱素子の概要を示す図
【符号の説明】
１カード
２挿入口
３搬送路
４搬送ローラ
５磁気ヘッド
６磁気ヘッド押圧ローラ
７印字ヘッド
８消去ヘッド
９、１０プラテンローラ
１１発光素子
１２受光素子
１３セラミック基板
１４電極
１５，１６リード線
１７サーミスタ
１８，１９リード部
２０〜２３保持部材
２４熱伝導性部材
２５半田材
２６筐体
１００発熱素子

Claims

セラミック基板の表面に配置される発熱抵抗体と、
前記発熱抵抗体と接続している電極と、
前記電極に接合され前記発熱抵抗体に電流を供給するリード線と、
複数の熱伝導性部材と、
前記熱伝導性部材に溶接される保持部材と、
複数のリード部を有し前記複数の熱伝導性部材の間に配置され前記セラミック基板と接するサーミスタと、
前記電極、前記リード線、前記熱伝導性部材、前記保持部材および前記サーミスタを収納し開口部を有する筐体とを備え、
前記電極、前記リード線、前記熱伝導性部材、前記保持部材、前記サーミスタおよび前記筐体が前記セラミック基板の裏面に配置され、
前記サーミスタのリード部は前記保持部材に接合され、前記筐体の開口部より引き出されることを特徴とする発熱素子。
請求項１記載の発熱素子を画像消去手段として用いたことを特徴とするカードリーダ。