JP4691859B2 - カードリーダ - Google Patents
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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感熱記録媒体を処理する感熱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】
従来から、記録媒体に可視情報を記録して表示させる方法としては、インクジェット、感熱転写、レーザービームプリンタ等の様々な記録装置を用いて、紙等の記録媒体にインクやトナー等によって可視像を形成する方法や、感熱プリンターを用い、紙等の基材上に形成された感熱記録層を選択的に感熱発色させて可視像を形成する方法が知られている。
【０００３】
また、このような記録方式では、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用いられている。
【０００４】
リライタブル記録媒体とは、紙や合成紙、或いは、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、生分解性材料等のプラスチック等の基材に、熱可逆性材料によるリライト層が形成されたものである。リライト層は、熱エネルギーにより可視像の記録と消去が繰り返し可能な熱可逆性材料で構成されている。このリライト層を構成する熱可逆性材料の例としては、樹脂母材である高分子マトリックス中に、高級脂肪酸等の有機低分子物質を分散させ、温度に依存して透明状態と白濁状態とが可逆的に変化する可逆的加熱記録材料や、ロイコ染料に代表される発色剤と顕色剤との組み合わせを用いた可逆的熱発色性組成物があげられる。
【０００５】
そして、リライタブル記録媒体の用途としては、単なる記録紙として、或いは、電子黒板に用いる等様々であるが、磁気記録層を備えたカードにリライト層を形成し、磁気的な情報を磁気ヘッドを用いて記録・再生する機能と組み合わせて、商店街等のポイントカードシステム、健康診断管理システム、入退室管理システム等で広く利用されている。
【０００６】
通常カードには、個人識別情報や残高、累積ポイント等の情報を記録・保持するため、磁気記録層、光記録層、或いはＩＣメモリ等に代表されるメモリ部を有しており、これらのメモリ部に記録された情報は、専用のカードリーダで再生されるが、磁気記録層、光記録層、ＩＣメモリーに記録された情報は不可視情報であるので、カードの持ち主がその記録情報を直接確認する事はできない。
【０００７】
そこで、これら不可視の記録情報を可視的に表示すると共に、カード表面の表示領域の制約を受けることもなく、より多くの情報を表示するため、カードの磁気記録層、光記録層、ＩＣメモリ等のメモリ部に記録・保持された個人識別情報や残高、累積ポイント等の不可視の記録情報を含め、その他に広告・宣伝文等、種々の情報を可視的に表示する方法として、カードの表示部を繰り返し印字・消去が可能な熱可逆性材料によるリライト層で構成したカード（リライトカード）が用いられている。
【０００８】
そして、このようなリライトカードに対応し、画像形成手段としての印字ヘッドと、画像消去手段としての消去ヘッドとを備え、リライトカードの表示部に印字した情報を何度でも繰り返し書き換え可能なリライト機能を有するカードリーダも普及している。
【０００９】
このようなカードリーダにおいて、リライトカードの表示部に印字された情報を消去する消去手段として、ヒートスタンプやヒートローラを用いることができるが、消去手段は常に最適な温度に維持しておく必要があり、熱容量を大きくしなければならないので、ヒートスタンプやヒートローラを用いる場合では、消去手段自体が大きくなり、装置全体も大きくなり、高価な装置になると言う問題がある。更に、消去手段の熱容量を大きくすると、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。
【００１０】
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ている。
【００１１】
その発熱素子とは、セラミック基板の表面に発熱抵抗体を備え、発熱抵抗体にはこれを保護する保護層が形成され、更に、セラミック基板の裏面に発熱抵抗体と接続された電極を備えており、セラミック基板を保持する樹脂製の基材とから構成されるものである。そして、セラミック基板の裏面には発熱抵抗体の温度を測定するサーミスタが取り付けられ、セラミック基板の裏面に形成された電極には、発熱抵抗体に電流を供給するリード線が接続されている。また、セラミック基板を保持する樹脂製の基材は凹状の窪みを持ち、その窪み内でリード線とサーミスタが取り付けられており、こ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されている。
【００１２】
このような発熱素子には、発熱抵抗体の温度を調整するために、電力供給を調整する手段として、トランジスタやＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等を用いてＯＮ／ＯＦＦの制御をしている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
このような発熱素子において、トランジスタやＦＥＴ等の制限素子が破壊した場合や、ＣＰＵの暴走などの異常が発生した場合に、発熱素子のＯＮ状態が維持され続け、発熱素子が異常発熱することにより、機器内部の破損や発熱素子自体の破壊等を引き起こさないように、回路保護素子を用いた対策がなされている。
【００１４】
しかしながら、トランジスタやＦＥＴ等の制限素子が破壊した場合や、ＣＰＵの暴走などによって、過電流が発生する場合には、過電流溶断型ヒューズを使う等して対応できるが、トランジスタやＦＥＴ等の制限素子が破壊した場合や、ＣＰＵの暴走などにより発生する異常は、過電流の発生に限られるものではなく、発熱素子に対して電流を流し続けると言う異常が発生することがあり、この異常時には、発熱素子に供給され続ける電流値は、正常時の定格電流値と同じである。
【００１５】
よって、トランジスタやＦＥＴ等の破壊や、ＣＰＵの暴走時の対策には、過電流溶断型ヒューズだけでは十分と言えず、特に、発熱素子に対して正常動作時の定格電流値の電流を流し続けると言う異常に対しては、過電流溶断型ヒューズは全く効果がないと言う問題があった。
【００１６】
また、特定温度以上になると溶断するいわゆる温度ヒューズを発熱素子に取り付けることも考えられるが、発熱素子はそもそも発熱体であり、正常動作時の温度と、異常動作時の温度を厳密に比較し、可溶温度を設定して最適な温度ヒューズを選定するのは困難である。更に、正常動作時の定格電流値の電流を流し続けると言う異常時においては、現象として正常動作時における発熱温度が継続されるだけであり、温度規定による保護機能では効果が期待できない。
【００１７】
そこで、本発明は、保護機能を備えた発熱素子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。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、カードの搬送路と、カードを前記搬送路内で移動させる搬送手段と、前記搬送路内に存在するカードにデータを記録する動作かカードからデータを再生する動作の少なくとも一方の動作を行うデータ記録再生手段と、カードに可視画像を形成する画像形成手段と、発熱抵抗体および前記発熱抵抗体に接続された復帰型ヒューズとを備えた発熱素子で構成され、カードに形成された可視画像を消去する画像消去手段とを備えたカードリーダであって、前記発熱素子は、表面に前記発熱抵抗体と、裏面に前記発熱抵抗体と接続された電極とを備えたセラミック基板を備え、前記発熱抵抗体に電流を供給するリード線が前記電極に接合され、前記セラミック基板の裏面に、前記発熱抵抗体の温度を測定するリードタイプのサーミスタと熱伝導性部材を設け、前記熱伝導性部材にＬ字型の金具を溶接にて取り付けて、その金具でサーミスタのリード部を挟み込むように曲げて保持することを特徴とするカードリーダである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、カードの搬送路と、カードを前記搬送路内で移動させる搬送手段と、前記搬送路内に存在するカードにデータを記録する動作かカードからデータを再生する動作の少なくとも一方の動作を行うデータ記録再生手段と、カードに可視画像を形成する画像形成手段と、発熱抵抗体および前記発熱抵抗体に接続された復帰型ヒューズとを備えた発熱素子で構成され、カードに形成された可視画像を消去する画像消去手段とを備えたカードリーダであって、前記発熱素子は、表面に前記発熱抵抗体と、裏面に前記発熱抵抗体と接続された電極とを備えたセラミック基板を備え、前記発熱抵抗体に電流を供給するリード線が前記電極に接合され、前記セラミック基板の裏面に、前記発熱抵抗体の温度を測定するリードタイプのサーミスタと熱伝導性部材を設け、前記熱伝導性部材にＬ字型の金具を溶接にて取り付けて、その金具でサーミスタのリード部を挟み込むように曲げて保持することを特徴とするカードリーダであって、正常動作時に意図しない保護機能の作動もなく、異常時に確実に保護機能を作動させることができ、不具合が解消されれば、発熱素子自体は部品交換等も必要とせずそのまま使用することができる。また、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。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。さらに、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。
【００２０】
請求項２に記載の発明は、前記発熱抵抗体に電流を供給するリード線は、金具をかしめて溶接にて前記電極に接合されたことを特徴とする請求項１に記載のカードリーダであって、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。
【００３０】
以下に、本発明の一実施の形態について説明する。
【００３１】
（実施の形態１）
まず、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。
【００３２】
図１は、本発明の一実施の形態による発熱素子の回路概略図である。
【００３３】
図１において、１は発熱抵抗体、２はサーミスタ、３は復帰型ヒューズ、４はトランジスタを示し、１００は発熱素子である。
【００３４】
図１に示すように、発熱抵抗体１に電力を供給するトランジスタ４のコレクタと発熱抵抗体１間に復帰型ヒューズ３が接続されている。サーミスタ２は発熱抵抗体１の温度を測定し、ＣＰＵによって温度制御を行うためのものである。
【００３５】
本発明に用いる復帰型ヒューズ３としては、例えば、市販されているＢＯＵＲＮＳ社製のマルチヒューズを用いることができる。
【００３６】
ここで、この復帰型のヒューズの原理について簡単に説明すると、復帰型のヒューズは、導電性プラスチックの両面に電極が形成された構成であり、導電性プラスチックは、絶縁性の結晶性ポリマー内に、カーボンブラック等の導電性の充填材が分散されている。また、結晶性ポリマーの結晶境界内において導電性の充填材は高密度であるので、この充填剤の粒子を介して絶縁性の結晶性ポリマーに電流を流すことが可能である。この復帰型のヒューズは常温においての抵抗値は極小であるが、過剰な電流が復帰型のヒューズに与えられると、内部抵抗の熱により、導電性プラスチックの温度が上昇し、これが相転移温度を過ぎると結晶性ポリマーのマトリックスが非晶性構造に変化して膨張が生じ、充填剤の粒子間距離が大きくなり、導電性を失い抵抗値が上昇して、回路保護機能を発動する。更に、相転移が逆方向に行なわれると、ポリマーが再結晶する間、充填剤の粒子間距離も縮まり、導電性が得られ抵抗値は低下して回復する、と言うものである。
【００３７】
更に、本発明においては、復帰型ヒューズ３に定格値以上の一定の電流を供給した状態で使用する。この状態で使用すれば、過電流による電流値の上昇だけでなく、一定の電流が供給される積算時間によっても、復帰型ヒューズ３の内部抵抗による自己発熱温度は上昇するので、復帰型ヒューズ３が導電性を失い抵抗値が上昇して回路保護機能を発動させることができる。
【００３８】
よって、復帰型ヒューズ３に定格値以上の一定の電流を供給した状態で使用し、所定時間経過後に回路保護機能を発動させるものである。
【００３９】
なお、復帰型ヒューズ３に定格値以上の一定の電流を供給する場合には、その電流値と復帰型ヒューズ３が導電性を失い抵抗値が上昇して回路保護機能を発動するまでの時間は実験的に設定することができるのは言うまでもない。
【００４０】
更に、復帰型ヒューズ３に供給する定格値以上の電流値が過度に大きすぎると、直ちに復帰型ヒューズ３の回路保護機能が働くので、復帰型ヒューズ３に供給する定格値以上の電流値は、復帰型ヒューズ３が直ちに回路保護機能が働く電流値よりも低くする必要がある。
【００４１】
また、本発明における復帰型ヒューズ３の定格値とは、特定値の通常動作電流を流したときに、復帰型ヒューズ３の抵抗値が障害とならないように、その特定値の通常動作電流に対応して、その復帰型ヒューズ３で設定されている電流値である。よって、この定格値を超えると復帰型ヒューズ３の自己発熱温度は上昇して導電性を失い抵抗値が大きくなる。しかし、自己発熱温度が上昇を開始し、抵抗値は徐々に大きくなっていくものの、電流がほとんど流れなくなる抵抗値、即ち、回路保護機能を働かせる抵抗値になるまでは時間がかかる。よって、所定時間経過後に回路保護機能を働かせることが可能となる。
【００４２】
更に、復帰型ヒューズ３に供給される定格値以上の一定の電流は、発熱抵抗体１に供給される電流値に等しく、逆に言えば、この電流値よりも定格値が低い復帰型ヒューズ３を選定する必要がある。
【００４３】
このように構成された発熱素子１００の動作を説明すると、正常動作時において、ＣＰＵ等の制御信号がトランジスタに入力され、発熱抵抗体１に電力が供給され発熱素子は発熱する。これによって、発熱素子１００を備えた感熱記録装置は、感熱記録媒体への記録を行うことができる。なお、このとき、復帰型ヒューズ３には定格値以上の一定の電流が供給されている。
【００４４】
そして、トランジスタやＦＥＴ等の破壊やＣＰＵの暴走等によって、発熱素子の発熱抵抗体１に電流を流し続ける異常が発生した場合には、復帰型ヒューズ３は、一定時間経過後、導電性を失い抵抗値が上昇して回路保護機能を発動し、発熱抵抗体１には電流がほとんど供給されなくなる。
【００４５】
更に、その後、トランジスタやＦＥＴ等の破壊やＣＰＵの暴走等の不具合が解消されれば、復帰型ヒューズ３の回復によって、発熱素子１００自体はそのまま使用することができる。
【００４６】
以上のように構成することによって、発熱素子１００は、正常動作時に意図しないヒューズの作動もなく、異常時に確実に保護機能を作動させることができる。加えて、不具合が解消されれば、発熱素子１００自体は部品交換等も必要とせずそのまま使用することができる。
【００４７】
次に、本発明の一実施の形態による発熱素子の形態について説明する。
【００４８】
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。
【００４９】
図２において、５はセラミック基板、６は保護層、７は電極、８，９はリード線である。また、１０，１１はリード部、１２〜１５は保持部材、１６は熱伝導性部材であり、１７は半田材、１８は筐体である。なお、図２において図１で説明したものと同様なものには同じ符号を付しており、１は発熱抵抗体であり、２はサーミスタで、リードタイプである。
【００５０】
また、発熱素子１００においては、図２（ａ）の下側がリライタブル記録媒体等の感熱記録媒体に接する面であり、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。
【００５１】
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５の表面に、発熱体となる発熱抵抗体１を備え、発熱抵抗体１は保護層６で保護されている。
【００５２】
そして、この発熱抵抗体１は電極７と接続されており、電極７は、セラミック基板５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。
【００５３】
また、リード線８，９は、その先端が保持部材１２，１３に接続されており、保持部材１２，１３は電極７に溶接されて、それぞれ接合されている。また、リード線８，９は保持部材１２，１３をかしめることによって接続されている。保持部材１２，１３は金具を用いることができる。なお、リード線８，９は、発熱抵抗体１への発熱エネルギー印加用である。
【００５４】
また、サーミスタ２のリード部１０，１１は、保持部材１４，１５に接合されている。更に、この保持部材１４，１５は熱伝導性部材１６に溶接されて、それぞれ接合されている。
【００５５】
このように、リード線８，９、リード部１０，１１は電極７、熱伝導性部材１６との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。
【００５６】
なお、熱伝導性部材１６は、セラミック基板５から効率良く熱をサーミスタに伝える機能を有するものであり、熱伝導性部材１６からリード部１０，１１を介してサーミスタ２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。熱伝導性部材１６としては、セラミック基板５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。
【００５７】
なお、サーミスタ２はリードタイプでなく、チップサーミスタを用いることもできる。この場合には熱伝導性部材１６を電極として、これにチップサーミスタを半田接合し、チップサーミスタ用のリード線を引き出せばよい。
【００５８】
また、保持部材１２〜１５は、図２（ｂ）に示すようなＬ字型の金具を用いることができる。そして、Ｌ字型の金具でリード線８，９やリード部１０，１１を挟み込むように曲げて保持するものである。更に、必要に応じて、金具で挟み込んだ空隙を半田材１７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、劣化をしても問題はない。
【００５９】
また、発熱素子１００には、図２（ａ）の点線でその輪郭のみを示す筐体１８が接着されている。筐体１８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８，９、リード部１０，１１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８，９、リード部１０，１１を引き出す構成となっている。
【００６０】
そして、リード線８，９、リード部１０，１１は、図１で示した回路に接続され、復帰型ヒューズ３の働きによって、正常動作時に意図しないヒューズの作動もなく、異常時においても確実に保護機能を作動させることができる。
【００６１】
以上説明した本発明の一実施の形態による発熱素子は、感熱記録媒体として、リライタブル記録媒体を用いる場合で、特に、リライトカードに対応する感熱記録装置としてのカードリーダにおいて、リライトカードの表示部に印字された情報を消去する消去手段に好適に用いることができる。
【００６２】
カードリーダの消去手段がリライトカードの表示部に印字された情報を消去する場合は、印字された部分の画素に対応させ、その部分だけを加熱して消去する方法と、印字部分を含む表示部の略全面を加熱して消去する方法がある。
【００６３】
そして、印字された部分の画素に対応する部分だけを加熱して画素単位で消去するよりも、印字部分を含む表示部の略全面を加熱して消去する方が、位置合わせ精度の観点からは明らかに効率がよい。更に、リライトカードのリライト層は熱によって可逆的であるが、印字・消去の繰り返しがかなりの回数に及ぶと劣化する事もあり、印字・消去頻度の高い領域と低い領域では、両者が共に消去状態にあっても若干のコントラスト差を生じてしまうこともある。そこで、印字部分を含む表示部の略全面を加熱して消去することによって、印字・消去の繰り返しが特定部分のみ成されることを回避し、表示部の全領域においてリライト層の材料特性を均一化することもできる。
【００６４】
そこで、印字部分を含む表示部の略全面を加熱して消去するようなカードリーダの消去手段に用いられる発熱素子では、画素単位で発熱させる場合に比べて発熱領域も大きくなる。更に、消去時の処理時間を短くするためには、発熱素子の発熱温度も高いことが求められるため、発熱素子への通電時間も長くなり、発熱温度自体も比較的高い。よって、トランジスタやＦＥＴ等の破壊やＣＰＵの暴走等による異常時においても、カードリーダ内部の破損や発熱素子自体の破壊等を引き起こさないように、より確実な対策をとることが好ましい。そこで、リライトカードを処理するカードリーダの消去手段に本発明の一実施の形態による発熱素子を用いれば、仮に異常な状態が発生したとしても、復帰型ヒューズ３によって、より確実に保護機能を作動させることができるので好ましい。
【００６５】
更に、図２で説明したように、本発明の一実施の形態による発熱素子の形態として、リード線８，９、リード部１０，１１は電極７、熱伝導性部材１６との接続部に半田材を使用せず、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ので、発熱素子を高温で使うことが可能になる。よって、カードリーダにおいて、消去手段の温度を上げることができ、リライトカードの処理時間を短くすることができる。その結果、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も容易になる。
【００６６】
なお、本発明の一実施の形態による発熱素子は、リライトカード以外のリライタブル記録媒体に感熱記録を行う感熱記録装置に用いることもでき、例えば、記録紙への記録を行う感熱プリンターや電子黒板等があげられる。更に、リライタブル記録媒体に限らず、種々の感熱記録媒体への感熱記録を行う感熱記録装置に用いることもできる。また、発熱抵抗体を画素毎に区切って駆動するいわゆるサーマルヘッドとして用いて、様々な画像形成を行うこともできる。
【００６７】
（実施の形態２）
次に、本発明の一実施の形態による発熱素子を用いたカードリーダについて説明する。
【００６８】
ここで、図３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３を用いて説明する。
【００６９】
図３において、２０はカードであり、２１はカード２０が挿入される挿入口、２２はカード２０が搬送される搬送路、２３はカード２０を搬送する搬送ローラである。２４はデータ記録再生手段としての磁気ヘッド、２５は磁気ヘッド２４に対してカード２０を押圧する磁気ヘッド押圧ローラである。また、２６は画像形成手段としての印字ヘッド、２７は画像消去手段としての消去ヘッドであり、２８，２９はそれぞれ印字ヘッド２６、消去ヘッド２７に対向するプラテンローラである。更に、３０は発光素子、３１は受光素子であり、カード位置検出手段を構成している。
【００７０】
まず、カードリーダの装置構成を簡単に説明する。
【００７１】
カード２０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。上述したようにリライトカードは、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２０は、図３中上側にリライト層を、図３中下側に磁気記録層をそれぞれ有している。
【００７２】
また、カード２０は挿入口２１から挿入され、挿入口２１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３０及び受光素子３１によって、カード２０が挿入された事が検出される。
【００７３】
そして、カード２０は、搬送路２２を複数の搬送ローラ２３により搬送される。搬送ローラ２３はローラ対を構成し、カード２０を挟み込んでカード２０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。
【００７４】
また、磁気ヘッド２４は、カード２０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２０は、磁気ヘッド２４及びこれに対向する磁気ヘッド押圧ローラ２５によって挟み込まれ、カード２０は一定速度で搬送され、カード２０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。
【００７５】
印字ヘッド２６は、カード２０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２６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。
【００７６】
また、消去ヘッド２７は、加熱によって、カード２０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、実施の形態１で説明した本発明の一実施の形態による発熱素子１００を用いる。
【００７７】
また、プラテンローラ２８，２９は、印字ヘッド２６、消去ヘッド２７に対向し、カード２０を挟み込み、カード２０を搬送しながら、印字・消去が行われる。
【００７８】
なお、本実施の形態では、カード位置検出手段として、例えば、発光素子３０及び受光素子３１を挿入口２１近傍に設けているが、必要に応じて、その他のカード位置検出手段が搬送路２２内に適宜配置されていてもよいのは言うまでもない。
【００７９】
また、カードリーダの装置構成において、印字ヘッド２６、消去ヘッド２７を搬送路２２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２０に印字、消去を行う場合のみカード２０と接触し、磁気ヘッド２４による読み取りや記録時に、カード２０の搬送を阻害することがなく、更に、ソレノイド等の駆動装置によって、印字ヘッド２６、消去ヘッド２７をカード２０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。
【００８０】
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２０を使用し、カード２０からデータを読み出すかカード２０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２４を用いたが、他のデータ記録再生部としては、磁気ヘッド２４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２０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。
【００８１】
また、カード２０が内部にＩＣを搭載し、カード２０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２０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。
【００８２】
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。
【００８３】
以上のように、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。
【００８４】
まず、挿入口２１からカード２０が挿入されると、制御部（図示せず）は、挿入口２１の近傍に配置された発光素子３０と受光素子３１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２０が挿入されたことを検知し、カード２０を搬送ローラ２３で、カードリーダの後端部側（図３中右側方向であり、以下、後端部側と言う）へ搬送する。
【００８５】
そして、カード２０が磁気ヘッド２４の上を通過すると、カード２０の磁気記録層に記録された磁気データが磁気ヘッド２４で読み取られる。
【００８６】
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。
【００８７】
データの入力が正常に完了すると、カード２０を逆転搬送してカードリーダの挿入口２１側（図３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２４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２０を逆転搬送して後端部側に移動し、再度磁気ヘッド２４上を通過させ、その時にカード２０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。
【００８８】
そして、カード２０は消去ヘッド２７よりも後端部側の位置まで搬送される。また、消去ヘッド２７を加熱している間、消去ヘッド２７に取り付けられたサーミスタ２（図２参照）によって、消去ヘッド２７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２０を挿入口側の方向へ移動させ、消去ヘッド２７にてカード２０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２０のリライト層に所定の画像等を印字ヘッド２６にて印字する。
【００８９】
以上の一連の処理が終了した後、カード２０をカードリーダ装置外へ排出する。
【００９０】
このように、カードリーダにおいて、カード２０の表示部（リライト層）に形成された画像は、消去ヘッド２７によって消去される。
【００９１】
そして、消去ヘッド２７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る。
【００９２】
ここで、図４は本発明の一実施の形態による発熱素子に加えられる電力ＯＮの割合と表面温度の変化を示すグラフである。
【００９３】
消去ヘッド２７に供給される電流は一定の電流値であり、また、その供給は、電流値と時間の関係でみた場合には矩形波状となる。特定単位時間当たりの電流供給時間が占める割合をここではデューティと定義する。例えば、デューティが１００％とは、一定値の電流が連続して供給されていることを示し、デューティが５０％であれば、特定単位時間当たりの一定値の電流の供給時間と電流値０の時間の比が１：１である。図４においてＡは消去ヘッド２７に加えられるデューティの変化を示している。なお、Ｂは消去ヘッド２７の表面温度の変化であり、表面温度は図２で示したサーミスタ２によって測定される。
【００９４】
そして、挿入口２１からカード２０が挿入され後端部側に搬送されると、初期加熱モードとして、１００％のデューティで消去ヘッド２７を加熱し、設定温度に到達するとデューティを下げて待機モードにする。ここで、消去ヘッド２７がカード２０のリライト層に印字されている画像を消去する場合、消去ヘッド２７とカード２０の表面は互いに接触するので、消去ヘッド２７の熱はカード２０に奪われて表面温度が低下する。そこで、消去開始時には、待機モードからデューティを上げて消去モードとする。なお、各モードにおけるデューティは実験的に求めることは言うまでもないが、予め待機デューティや消去デューティを消去設定温度毎に設定しておき、これを適宜選択することが望ましい。
【００９５】
また、実施の形態２のカードリーダでは、消去ヘッド２７に実施の形態１で説明した発熱素子１００を用いるものである。そこで、実施の形態１で説明した復帰型ヒューズ３を用いて消去ヘッド２７の保護を行なうが、保護が働くまでの時間の設定をする必要がある。
【００９６】
そして、カードリーダの処理上、消去ヘッド２７に対しては連続通電するような期間が発生する。例えば、その時の時間が常温で約１〜２秒（低温では、５秒程度）程度であるとすると、その間に保護動作が作動してはならない。なお、ここで言う常温（低温）とは雰囲気温度のことである。そして、消去ヘッド２７の発熱部分が高温になって、消去ヘッド２７に対向するプラテンローラ２９が熱によるダメージを受けたり、消去ヘッド２７が破壊する等の不具合を発生しないように、保護動作の作動までの時間を設定する。
【００９７】
保護動作迄の最適な作動時間を求めた結果、約１０〜１５秒であったとすると、この時間を目安に復帰型ヒューズ３を選定して、通常動作時に意図しない保護動作が働くこと無く、異常連続通電時には、１０〜１５秒程度で保護動作を働かせることが可能となる。
【００９８】
以上のように本発明の実施の形態２によるカードリーダは、トランジスタやＦＥＴ等の破壊やＣＰＵの暴走等の異常時にも、確実に保護機能を作動させることができる。更に、その後、トランジスタやＦＥＴ等の破壊やＣＰＵの暴走等の不具合が解消されれば、復帰型ヒューズ３の回復によって、消去ヘッド２７はそのまま使用することができるので、部品交換も不要となる。
【００９９】
なお、本発明の実施の形態２によるカードリーダに使用するカード２０としては、磁気ストライプ以外にもメモリ部として、その他磁気記録層、光記録層、ＩＣメモリ等を有していてもよい。また、カードの基材を構成する材料や、磁気ストライプ、ＩＣチップ等のメモリ部の位置、カードの大きさや厚み等も限定されるものではなく、カード基材を構成する材料は、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリ塩化酢酸ビニル（ＰＶＣＡ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネイト（ＰＣ）、生分解性材料等のプラスチックや紙、合成紙等の種々の材料を用いることができ、０．２０〜０．２８ｍｍ程度の薄手のＰＥＴを基材とするもの、０．２８ｍｍ厚の塩化ビニルシート２枚を積層し、この表裏に０．１ｍｍ厚の塩化ビニルシートを貼合わせ、０．７６ｍｍ±０．０８ｍｍ厚としたものも使用可能である。またカードには、口座番号、有効期限や所有者氏名が、カード基材を物理的に隆起させて形成される、いわゆるエンボス加工も施されたものであってもよい。カードの用途も、テレホンカード、乗車券等のプリペイドカード、定期券、回数券、ポイントカード、更に、銀行カード、キャッシュカード、クレジットカード、運転免許証等のＩＤカード、会員カード、身分証明書等、特に限定されない。
【０１００】
なお、本発明において、カードリーダとは、カードから情報を読み取ったり（リード）、或いは、カードに対して情報を記録したり（ライト）、或いは、カードに表示する情報を書き換えたりする機能を有する装置である。
【０１０１】
【発明の効果】
本発明は、保護機能を備えた発熱素子を用いたカードリーダを提供することができる。さらに、熱伝導性部材にＬ字型の金具を溶接にて取り付けて、その金具でサーミスタのリード部を挟み込むように曲げて保持することで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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による発熱素子の回路概略図
【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
【図３】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４】本発明の一実施の形態による発熱素子に加えられる電力ＯＮの割合と表面温度の変化を示すグラフ
【符号の説明】
１ 発熱抵抗体
２ サーミスタ
３ 復帰型ヒューズ
４ トランジスタ
５ セラミック基板
６ 保護層
７ 電極
８，９ リード線
１０，１１ リード部
１２〜１５ 保持部材
１６ 熱伝導性部材
１７ 半田材
１８ 筐体
２０ カード
２１ 挿入口
２２ 搬送路
２３ 搬送ローラ
２４ 磁気ヘッド
２５ 磁気ヘッド押圧ローラ
２６ 印字ヘッド
２７ 消去ヘッド
２８，２９ プラテンローラ
３０ 発光素子
３１ 受光素子
【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感熱記録媒体を処理する感熱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】
従来から、記録媒体に可視情報を記録して表示させる方法としては、インクジェット、感熱転写、レーザービームプリンタ等の様々な記録装置を用いて、紙等の記録媒体にインクやトナー等によって可視像を形成する方法や、感熱プリンターを用い、紙等の基材上に形成された感熱記録層を選択的に感熱発色させて可視像を形成する方法が知られている。
【０００３】
また、このような記録方式では、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用いられている。
【０００４】
リライタブル記録媒体とは、紙や合成紙、或いは、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、生分解性材料等のプラスチック等の基材に、熱可逆性材料によるリライト層が形成されたものである。リライト層は、熱エネルギーにより可視像の記録と消去が繰り返し可能な熱可逆性材料で構成されている。このリライト層を構成する熱可逆性材料の例としては、樹脂母材である高分子マトリックス中に、高級脂肪酸等の有機低分子物質を分散させ、温度に依存して透明状態と白濁状態とが可逆的に変化する可逆的加熱記録材料や、ロイコ染料に代表される発色剤と顕色剤との組み合わせを用いた可逆的熱発色性組成物があげられる。
【０００５】
そして、リライタブル記録媒体の用途としては、単なる記録紙として、或いは、電子黒板に用いる等様々であるが、磁気記録層を備えたカードにリライト層を形成し、磁気的な情報を磁気ヘッドを用いて記録・再生する機能と組み合わせて、商店街等のポイントカードシステム、健康診断管理システム、入退室管理システム等で広く利用されている。
【０００６】
通常カードには、個人識別情報や残高、累積ポイント等の情報を記録・保持するため、磁気記録層、光記録層、或いはＩＣメモリ等に代表されるメモリ部を有しており、これらのメモリ部に記録された情報は、専用のカードリーダで再生されるが、磁気記録層、光記録層、ＩＣメモリーに記録された情報は不可視情報であるので、カードの持ち主がその記録情報を直接確認する事はできない。
【０００７】
そこで、これら不可視の記録情報を可視的に表示すると共に、カード表面の表示領域の制約を受けることもなく、より多くの情報を表示するため、カードの磁気記録層、光記録層、ＩＣメモリ等のメモリ部に記録・保持された個人識別情報や残高、累積ポイント等の不可視の記録情報を含め、その他に広告・宣伝文等、種々の情報を可視的に表示する方法として、カードの表示部を繰り返し印字・消去が可能な熱可逆性材料によるリライト層で構成したカード（リライトカード）が用いられている。
【０００８】
そして、このようなリライトカードに対応し、画像形成手段としての印字ヘッドと、画像消去手段としての消去ヘッドとを備え、リライトカードの表示部に印字した情報を何度でも繰り返し書き換え可能なリライト機能を有するカードリーダも普及している。
【０００９】
このようなカードリーダにおいて、リライトカードの表示部に印字された情報を消去する消去手段として、ヒートスタンプやヒートローラを用いることができるが、消去手段は常に最適な温度に維持しておく必要があり、熱容量を大きくしなければならないので、ヒートスタンプやヒートローラを用いる場合では、消去手段自体が大きくなり、装置全体も大きくなり、高価な装置になると言う問題がある。更に、消去手段の熱容量を大きくすると、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。
【００１０】
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ている。
【００１１】
その発熱素子とは、セラミック基板の表面に発熱抵抗体を備え、発熱抵抗体にはこれを保護する保護層が形成され、更に、セラミック基板の裏面に発熱抵抗体と接続された電極を備えており、セラミック基板を保持する樹脂製の基材とから構成されるものである。そして、セラミック基板の裏面には発熱抵抗体の温度を測定するサーミスタが取り付けられ、セラミック基板の裏面に形成された電極には、発熱抵抗体に電流を供給するリード線が接続されている。また、セラミック基板を保持する樹脂製の基材は凹状の窪みを持ち、その窪み内でリード線とサーミスタが取り付けられており、こ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されている。
【００１２】
このような発熱素子には、発熱抵抗体の温度を調整するために、電力供給を調整する手段として、トランジスタやＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等を用いてＯＮ／ＯＦＦの制御をしている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
このような発熱素子において、トランジスタやＦＥＴ等の制限素子が破壊した場合や、ＣＰＵの暴走などの異常が発生した場合に、発熱素子のＯＮ状態が維持され続け、発熱素子が異常発熱することにより、機器内部の破損や発熱素子自体の破壊等を引き起こさないように、回路保護素子を用いた対策がなされている。
【００１４】
しかしながら、トランジスタやＦＥＴ等の制限素子が破壊した場合や、ＣＰＵの暴走などによって、過電流が発生する場合には、過電流溶断型ヒューズを使う等して対応できるが、トランジスタやＦＥＴ等の制限素子が破壊した場合や、ＣＰＵの暴走などにより発生する異常は、過電流の発生に限られるものではなく、発熱素子に対して電流を流し続けると言う異常が発生することがあり、この異常時には、発熱素子に供給され続ける電流値は、正常時の定格電流値と同じである。
【００１５】
よって、トランジスタやＦＥＴ等の破壊や、ＣＰＵの暴走時の対策には、過電流溶断型ヒューズだけでは十分と言えず、特に、発熱素子に対して正常動作時の定格電流値の電流を流し続けると言う異常に対しては、過電流溶断型ヒューズは全く効果がないと言う問題があった。
【００１６】
また、特定温度以上になると溶断するいわゆる温度ヒューズを発熱素子に取り付けることも考えられるが、発熱素子はそもそも発熱体であり、正常動作時の温度と、異常動作時の温度を厳密に比較し、可溶温度を設定して最適な温度ヒューズを選定するのは困難である。更に、正常動作時の定格電流値の電流を流し続けると言う異常時においては、現象として正常動作時における発熱温度が継続されるだけであり、温度規定による保護機能では効果が期待できない。
【００１７】
そこで、本発明は、保護機能を備えた発熱素子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。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、カードの搬送路と、カードを前記搬送路内で移動させる搬送手段と、前記搬送路内に存在するカードにデータを記録する動作かカードからデータを再生する動作の少なくとも一方の動作を行うデータ記録再生手段と、カードに可視画像を形成する画像形成手段と、発熱抵抗体および前記発熱抵抗体に接続された復帰型ヒューズとを備えた発熱素子で構成され、カードに形成された可視画像を消去する画像消去手段とを備えたカードリーダであって、前記発熱素子は、表面に前記発熱抵抗体と、裏面に前記発熱抵抗体と接続された電極とを備えたセラミック基板を備え、前記発熱抵抗体に電流を供給するリード線が前記電極に接合され、前記セラミック基板の裏面に、前記発熱抵抗体の温度を測定するリードタイプのサーミスタと熱伝導性部材を設け、前記熱伝導性部材にＬ字型の金具を溶接にて取り付けて、その金具でサーミスタのリード部を挟み込むように曲げて保持することを特徴とするカードリーダである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、カードの搬送路と、カードを前記搬送路内で移動させる搬送手段と、前記搬送路内に存在するカードにデータを記録する動作かカードからデータを再生する動作の少なくとも一方の動作を行うデータ記録再生手段と、カードに可視画像を形成する画像形成手段と、発熱抵抗体および前記発熱抵抗体に接続された復帰型ヒューズとを備えた発熱素子で構成され、カードに形成された可視画像を消去する画像消去手段とを備えたカードリーダであって、前記発熱素子は、表面に前記発熱抵抗体と、裏面に前記発熱抵抗体と接続された電極とを備えたセラミック基板を備え、前記発熱抵抗体に電流を供給するリード線が前記電極に接合され、前記セラミック基板の裏面に、前記発熱抵抗体の温度を測定するリードタイプのサーミスタと熱伝導性部材を設け、前記熱伝導性部材にＬ字型の金具を溶接にて取り付けて、その金具でサーミスタのリード部を挟み込むように曲げて保持することを特徴とするカードリーダであって、正常動作時に意図しない保護機能の作動もなく、異常時に確実に保護機能を作動させることができ、不具合が解消されれば、発熱素子自体は部品交換等も必要とせずそのまま使用することができる。また、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。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。さらに、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。
【００２０】
請求項２に記載の発明は、前記発熱抵抗体に電流を供給するリード線は、金具をかしめて溶接にて前記電極に接合されたことを特徴とする請求項１に記載のカードリーダであって、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。
【００３０】
以下に、本発明の一実施の形態について説明する。
【００３１】
（実施の形態１）
まず、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。
【００３２】
図１は、本発明の一実施の形態による発熱素子の回路概略図である。
【００３３】
図１において、１は発熱抵抗体、２はサーミスタ、３は復帰型ヒューズ、４はトランジスタを示し、１００は発熱素子である。
【００３４】
図１に示すように、発熱抵抗体１に電力を供給するトランジスタ４のコレクタと発熱抵抗体１間に復帰型ヒューズ３が接続されている。サーミスタ２は発熱抵抗体１の温度を測定し、ＣＰＵによって温度制御を行うためのものである。
【００３５】
本発明に用いる復帰型ヒューズ３としては、例えば、市販されているＢＯＵＲＮＳ社製のマルチヒューズを用いることができる。
【００３６】
ここで、この復帰型のヒューズの原理について簡単に説明すると、復帰型のヒューズは、導電性プラスチックの両面に電極が形成された構成であり、導電性プラスチックは、絶縁性の結晶性ポリマー内に、カーボンブラック等の導電性の充填材が分散されている。また、結晶性ポリマーの結晶境界内において導電性の充填材は高密度であるので、この充填剤の粒子を介して絶縁性の結晶性ポリマーに電流を流すことが可能である。この復帰型のヒューズは常温においての抵抗値は極小であるが、過剰な電流が復帰型のヒューズに与えられると、内部抵抗の熱により、導電性プラスチックの温度が上昇し、これが相転移温度を過ぎると結晶性ポリマーのマトリックスが非晶性構造に変化して膨張が生じ、充填剤の粒子間距離が大きくなり、導電性を失い抵抗値が上昇して、回路保護機能を発動する。更に、相転移が逆方向に行なわれると、ポリマーが再結晶する間、充填剤の粒子間距離も縮まり、導電性が得られ抵抗値は低下して回復する、と言うものである。
【００３７】
更に、本発明においては、復帰型ヒューズ３に定格値以上の一定の電流を供給した状態で使用する。この状態で使用すれば、過電流による電流値の上昇だけでなく、一定の電流が供給される積算時間によっても、復帰型ヒューズ３の内部抵抗による自己発熱温度は上昇するので、復帰型ヒューズ３が導電性を失い抵抗値が上昇して回路保護機能を発動させることができる。
【００３８】
よって、復帰型ヒューズ３に定格値以上の一定の電流を供給した状態で使用し、所定時間経過後に回路保護機能を発動させるものである。
【００３９】
なお、復帰型ヒューズ３に定格値以上の一定の電流を供給する場合には、その電流値と復帰型ヒューズ３が導電性を失い抵抗値が上昇して回路保護機能を発動するまでの時間は実験的に設定することができるのは言うまでもない。
【００４０】
更に、復帰型ヒューズ３に供給する定格値以上の電流値が過度に大きすぎると、直ちに復帰型ヒューズ３の回路保護機能が働くので、復帰型ヒューズ３に供給する定格値以上の電流値は、復帰型ヒューズ３が直ちに回路保護機能が働く電流値よりも低くする必要がある。
【００４１】
また、本発明における復帰型ヒューズ３の定格値とは、特定値の通常動作電流を流したときに、復帰型ヒューズ３の抵抗値が障害とならないように、その特定値の通常動作電流に対応して、その復帰型ヒューズ３で設定されている電流値である。よって、この定格値を超えると復帰型ヒューズ３の自己発熱温度は上昇して導電性を失い抵抗値が大きくなる。しかし、自己発熱温度が上昇を開始し、抵抗値は徐々に大きくなっていくものの、電流がほとんど流れなくなる抵抗値、即ち、回路保護機能を働かせる抵抗値になるまでは時間がかかる。よって、所定時間経過後に回路保護機能を働かせることが可能となる。
【００４２】
更に、復帰型ヒューズ３に供給される定格値以上の一定の電流は、発熱抵抗体１に供給される電流値に等しく、逆に言えば、この電流値よりも定格値が低い復帰型ヒューズ３を選定する必要がある。
【００４３】
このように構成された発熱素子１００の動作を説明すると、正常動作時において、ＣＰＵ等の制御信号がトランジスタに入力され、発熱抵抗体１に電力が供給され発熱素子は発熱する。これによって、発熱素子１００を備えた感熱記録装置は、感熱記録媒体への記録を行うことができる。なお、このとき、復帰型ヒューズ３には定格値以上の一定の電流が供給されている。
【００４４】
そして、トランジスタやＦＥＴ等の破壊やＣＰＵの暴走等によって、発熱素子の発熱抵抗体１に電流を流し続ける異常が発生した場合には、復帰型ヒューズ３は、一定時間経過後、導電性を失い抵抗値が上昇して回路保護機能を発動し、発熱抵抗体１には電流がほとんど供給されなくなる。
【００４５】
更に、その後、トランジスタやＦＥＴ等の破壊やＣＰＵの暴走等の不具合が解消されれば、復帰型ヒューズ３の回復によって、発熱素子１００自体はそのまま使用することができる。
【００４６】
以上のように構成することによって、発熱素子１００は、正常動作時に意図しないヒューズの作動もなく、異常時に確実に保護機能を作動させることができる。加えて、不具合が解消されれば、発熱素子１００自体は部品交換等も必要とせずそのまま使用することができる。
【００４７】
次に、本発明の一実施の形態による発熱素子の形態について説明する。
【００４８】
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。
【００４９】
図２において、５はセラミック基板、６は保護層、７は電極、８，９はリード線である。また、１０，１１はリード部、１２〜１５は保持部材、１６は熱伝導性部材であり、１７は半田材、１８は筐体である。なお、図２において図１で説明したものと同様なものには同じ符号を付しており、１は発熱抵抗体であり、２はサーミスタで、リードタイプである。
【００５０】
また、発熱素子１００においては、図２（ａ）の下側がリライタブル記録媒体等の感熱記録媒体に接する面であり、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。
【００５１】
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５の表面に、発熱体となる発熱抵抗体１を備え、発熱抵抗体１は保護層６で保護されている。
【００５２】
そして、この発熱抵抗体１は電極７と接続されており、電極７は、セラミック基板５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。
【００５３】
また、リード線８，９は、その先端が保持部材１２，１３に接続されており、保持部材１２，１３は電極７に溶接されて、それぞれ接合されている。また、リード線８，９は保持部材１２，１３をかしめることによって接続されている。保持部材１２，１３は金具を用いることができる。なお、リード線８，９は、発熱抵抗体１への発熱エネルギー印加用である。
【００５４】
また、サーミスタ２のリード部１０，１１は、保持部材１４，１５に接合されている。更に、この保持部材１４，１５は熱伝導性部材１６に溶接されて、それぞれ接合されている。
【００５５】
このように、リード線８，９、リード部１０，１１は電極７、熱伝導性部材１６との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。
【００５６】
なお、熱伝導性部材１６は、セラミック基板５から効率良く熱をサーミスタに伝える機能を有するものであり、熱伝導性部材１６からリード部１０，１１を介してサーミスタ２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。熱伝導性部材１６としては、セラミック基板５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。
【００５７】
なお、サーミスタ２はリードタイプでなく、チップサーミスタを用いることもできる。この場合には熱伝導性部材１６を電極として、これにチップサーミスタを半田接合し、チップサーミスタ用のリード線を引き出せばよい。
【００５８】
また、保持部材１２〜１５は、図２（ｂ）に示すようなＬ字型の金具を用いることができる。そして、Ｌ字型の金具でリード線８，９やリード部１０，１１を挟み込むように曲げて保持するものである。更に、必要に応じて、金具で挟み込んだ空隙を半田材１７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、劣化をしても問題はない。
【００５９】
また、発熱素子１００には、図２（ａ）の点線でその輪郭のみを示す筐体１８が接着されている。筐体１８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８，９、リード部１０，１１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８，９、リード部１０，１１を引き出す構成となっている。
【００６０】
そして、リード線８，９、リード部１０，１１は、図１で示した回路に接続され、復帰型ヒューズ３の働きによって、正常動作時に意図しないヒューズの作動もなく、異常時においても確実に保護機能を作動させることができる。
【００６１】
以上説明した本発明の一実施の形態による発熱素子は、感熱記録媒体として、リライタブル記録媒体を用いる場合で、特に、リライトカードに対応する感熱記録装置としてのカードリーダにおいて、リライトカードの表示部に印字された情報を消去する消去手段に好適に用いることができる。
【００６２】
カードリーダの消去手段がリライトカードの表示部に印字された情報を消去する場合は、印字された部分の画素に対応させ、その部分だけを加熱して消去する方法と、印字部分を含む表示部の略全面を加熱して消去する方法がある。
【００６３】
そして、印字された部分の画素に対応する部分だけを加熱して画素単位で消去するよりも、印字部分を含む表示部の略全面を加熱して消去する方が、位置合わせ精度の観点からは明らかに効率がよい。更に、リライトカードのリライト層は熱によって可逆的であるが、印字・消去の繰り返しがかなりの回数に及ぶと劣化する事もあり、印字・消去頻度の高い領域と低い領域では、両者が共に消去状態にあっても若干のコントラスト差を生じてしまうこともある。そこで、印字部分を含む表示部の略全面を加熱して消去することによって、印字・消去の繰り返しが特定部分のみ成されることを回避し、表示部の全領域においてリライト層の材料特性を均一化することもできる。
【００６４】
そこで、印字部分を含む表示部の略全面を加熱して消去するようなカードリーダの消去手段に用いられる発熱素子では、画素単位で発熱させる場合に比べて発熱領域も大きくなる。更に、消去時の処理時間を短くするためには、発熱素子の発熱温度も高いことが求められるため、発熱素子への通電時間も長くなり、発熱温度自体も比較的高い。よって、トランジスタやＦＥＴ等の破壊やＣＰＵの暴走等による異常時においても、カードリーダ内部の破損や発熱素子自体の破壊等を引き起こさないように、より確実な対策をとることが好ましい。そこで、リライトカードを処理するカードリーダの消去手段に本発明の一実施の形態による発熱素子を用いれば、仮に異常な状態が発生したとしても、復帰型ヒューズ３によって、より確実に保護機能を作動させることができるので好ましい。
【００６５】
更に、図２で説明したように、本発明の一実施の形態による発熱素子の形態として、リード線８，９、リード部１０，１１は電極７、熱伝導性部材１６との接続部に半田材を使用せず、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ので、発熱素子を高温で使うことが可能になる。よって、カードリーダにおいて、消去手段の温度を上げることができ、リライトカードの処理時間を短くすることができる。その結果、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も容易になる。
【００６６】
なお、本発明の一実施の形態による発熱素子は、リライトカード以外のリライタブル記録媒体に感熱記録を行う感熱記録装置に用いることもでき、例えば、記録紙への記録を行う感熱プリンターや電子黒板等があげられる。更に、リライタブル記録媒体に限らず、種々の感熱記録媒体への感熱記録を行う感熱記録装置に用いることもできる。また、発熱抵抗体を画素毎に区切って駆動するいわゆるサーマルヘッドとして用いて、様々な画像形成を行うこともできる。
【００６７】
（実施の形態２）
次に、本発明の一実施の形態による発熱素子を用いたカードリーダについて説明する。
【００６８】
ここで、図３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３を用いて説明する。
【００６９】
図３において、２０はカードであり、２１はカード２０が挿入される挿入口、２２はカード２０が搬送される搬送路、２３はカード２０を搬送する搬送ローラである。２４はデータ記録再生手段としての磁気ヘッド、２５は磁気ヘッド２４に対してカード２０を押圧する磁気ヘッド押圧ローラである。また、２６は画像形成手段としての印字ヘッド、２７は画像消去手段としての消去ヘッドであり、２８，２９はそれぞれ印字ヘッド２６、消去ヘッド２７に対向するプラテンローラである。更に、３０は発光素子、３１は受光素子であり、カード位置検出手段を構成している。
【００７０】
まず、カードリーダの装置構成を簡単に説明する。
【００７１】
カード２０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。上述したようにリライトカードは、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２０は、図３中上側にリライト層を、図３中下側に磁気記録層をそれぞれ有している。
【００７２】
また、カード２０は挿入口２１から挿入され、挿入口２１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３０及び受光素子３１によって、カード２０が挿入された事が検出される。
【００７３】
そして、カード２０は、搬送路２２を複数の搬送ローラ２３により搬送される。搬送ローラ２３はローラ対を構成し、カード２０を挟み込んでカード２０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。
【００７４】
また、磁気ヘッド２４は、カード２０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２０は、磁気ヘッド２４及びこれに対向する磁気ヘッド押圧ローラ２５によって挟み込まれ、カード２０は一定速度で搬送され、カード２０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。
【００７５】
印字ヘッド２６は、カード２０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２６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。
【００７６】
また、消去ヘッド２７は、加熱によって、カード２０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、実施の形態１で説明した本発明の一実施の形態による発熱素子１００を用いる。
【００７７】
また、プラテンローラ２８，２９は、印字ヘッド２６、消去ヘッド２７に対向し、カード２０を挟み込み、カード２０を搬送しながら、印字・消去が行われる。
【００７８】
なお、本実施の形態では、カード位置検出手段として、例えば、発光素子３０及び受光素子３１を挿入口２１近傍に設けているが、必要に応じて、その他のカード位置検出手段が搬送路２２内に適宜配置されていてもよいのは言うまでもない。
【００７９】
また、カードリーダの装置構成において、印字ヘッド２６、消去ヘッド２７を搬送路２２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２０に印字、消去を行う場合のみカード２０と接触し、磁気ヘッド２４による読み取りや記録時に、カード２０の搬送を阻害することがなく、更に、ソレノイド等の駆動装置によって、印字ヘッド２６、消去ヘッド２７をカード２０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。
【００８０】
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２０を使用し、カード２０からデータを読み出すかカード２０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２４を用いたが、他のデータ記録再生部としては、磁気ヘッド２４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２０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。
【００８１】
また、カード２０が内部にＩＣを搭載し、カード２０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２０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。
【００８２】
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。
【００８３】
以上のように、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。
【００８４】
まず、挿入口２１からカード２０が挿入されると、制御部（図示せず）は、挿入口２１の近傍に配置された発光素子３０と受光素子３１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２０が挿入されたことを検知し、カード２０を搬送ローラ２３で、カードリーダの後端部側（図３中右側方向であり、以下、後端部側と言う）へ搬送する。
【００８５】
そして、カード２０が磁気ヘッド２４の上を通過すると、カード２０の磁気記録層に記録された磁気データが磁気ヘッド２４で読み取られる。
【００８６】
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。
【００８７】
データの入力が正常に完了すると、カード２０を逆転搬送してカードリーダの挿入口２１側（図３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２４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２０を逆転搬送して後端部側に移動し、再度磁気ヘッド２４上を通過させ、その時にカード２０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。
【００８８】
そして、カード２０は消去ヘッド２７よりも後端部側の位置まで搬送される。また、消去ヘッド２７を加熱している間、消去ヘッド２７に取り付けられたサーミスタ２（図２参照）によって、消去ヘッド２７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２０を挿入口側の方向へ移動させ、消去ヘッド２７にてカード２０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２０のリライト層に所定の画像等を印字ヘッド２６にて印字する。
【００８９】
以上の一連の処理が終了した後、カード２０をカードリーダ装置外へ排出する。
【００９０】
このように、カードリーダにおいて、カード２０の表示部（リライト層）に形成された画像は、消去ヘッド２７によって消去される。
【００９１】
そして、消去ヘッド２７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る。
【００９２】
ここで、図４は本発明の一実施の形態による発熱素子に加えられる電力ＯＮの割合と表面温度の変化を示すグラフである。
【００９３】
消去ヘッド２７に供給される電流は一定の電流値であり、また、その供給は、電流値と時間の関係でみた場合には矩形波状となる。特定単位時間当たりの電流供給時間が占める割合をここではデューティと定義する。例えば、デューティが１００％とは、一定値の電流が連続して供給されていることを示し、デューティが５０％であれば、特定単位時間当たりの一定値の電流の供給時間と電流値０の時間の比が１：１である。図４においてＡは消去ヘッド２７に加えられるデューティの変化を示している。なお、Ｂは消去ヘッド２７の表面温度の変化であり、表面温度は図２で示したサーミスタ２によって測定される。
【００９４】
そして、挿入口２１からカード２０が挿入され後端部側に搬送されると、初期加熱モードとして、１００％のデューティで消去ヘッド２７を加熱し、設定温度に到達するとデューティを下げて待機モードにする。ここで、消去ヘッド２７がカード２０のリライト層に印字されている画像を消去する場合、消去ヘッド２７とカード２０の表面は互いに接触するので、消去ヘッド２７の熱はカード２０に奪われて表面温度が低下する。そこで、消去開始時には、待機モードからデューティを上げて消去モードとする。なお、各モードにおけるデューティは実験的に求めることは言うまでもないが、予め待機デューティや消去デューティを消去設定温度毎に設定しておき、これを適宜選択することが望ましい。
【００９５】
また、実施の形態２のカードリーダでは、消去ヘッド２７に実施の形態１で説明した発熱素子１００を用いるものである。そこで、実施の形態１で説明した復帰型ヒューズ３を用いて消去ヘッド２７の保護を行なうが、保護が働くまでの時間の設定をする必要がある。
【００９６】
そして、カードリーダの処理上、消去ヘッド２７に対しては連続通電するような期間が発生する。例えば、その時の時間が常温で約１〜２秒（低温では、５秒程度）程度であるとすると、その間に保護動作が作動してはならない。なお、ここで言う常温（低温）とは雰囲気温度のことである。そして、消去ヘッド２７の発熱部分が高温になって、消去ヘッド２７に対向するプラテンローラ２９が熱によるダメージを受けたり、消去ヘッド２７が破壊する等の不具合を発生しないように、保護動作の作動までの時間を設定する。
【００９７】
保護動作迄の最適な作動時間を求めた結果、約１０〜１５秒であったとすると、この時間を目安に復帰型ヒューズ３を選定して、通常動作時に意図しない保護動作が働くこと無く、異常連続通電時には、１０〜１５秒程度で保護動作を働かせることが可能となる。
【００９８】
以上のように本発明の実施の形態２によるカードリーダは、トランジスタやＦＥＴ等の破壊やＣＰＵの暴走等の異常時にも、確実に保護機能を作動させることができる。更に、その後、トランジスタやＦＥＴ等の破壊やＣＰＵの暴走等の不具合が解消されれば、復帰型ヒューズ３の回復によって、消去ヘッド２７はそのまま使用することができるので、部品交換も不要となる。
【００９９】
なお、本発明の実施の形態２によるカードリーダに使用するカード２０としては、磁気ストライプ以外にもメモリ部として、その他磁気記録層、光記録層、ＩＣメモリ等を有していてもよい。また、カードの基材を構成する材料や、磁気ストライプ、ＩＣチップ等のメモリ部の位置、カードの大きさや厚み等も限定されるものではなく、カード基材を構成する材料は、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリ塩化酢酸ビニル（ＰＶＣＡ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネイト（ＰＣ）、生分解性材料等のプラスチックや紙、合成紙等の種々の材料を用いることができ、０．２０〜０．２８ｍｍ程度の薄手のＰＥＴを基材とするもの、０．２８ｍｍ厚の塩化ビニルシート２枚を積層し、この表裏に０．１ｍｍ厚の塩化ビニルシートを貼合わせ、０．７６ｍｍ±０．０８ｍｍ厚としたものも使用可能である。またカードには、口座番号、有効期限や所有者氏名が、カード基材を物理的に隆起させて形成される、いわゆるエンボス加工も施されたものであってもよい。カードの用途も、テレホンカード、乗車券等のプリペイドカード、定期券、回数券、ポイントカード、更に、銀行カード、キャッシュカード、クレジットカード、運転免許証等のＩＤカード、会員カード、身分証明書等、特に限定されない。
【０１００】
なお、本発明において、カードリーダとは、カードから情報を読み取ったり（リード）、或いは、カードに対して情報を記録したり（ライト）、或いは、カードに表示する情報を書き換えたりする機能を有する装置である。
【０１０１】
【発明の効果】
本発明は、保護機能を備えた発熱素子を用いたカードリーダを提供することができる。さらに、熱伝導性部材にＬ字型の金具を溶接にて取り付けて、その金具でサーミスタのリード部を挟み込むように曲げて保持することで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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による発熱素子の回路概略図
【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
【図３】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４】本発明の一実施の形態による発熱素子に加えられる電力ＯＮの割合と表面温度の変化を示すグラフ
【符号の説明】
１ 発熱抵抗体
２ サーミスタ
３ 復帰型ヒューズ
４ トランジスタ
５ セラミック基板
６ 保護層
７ 電極
８，９ リード線
１０，１１ リード部
１２〜１５ 保持部材
１６ 熱伝導性部材
１７ 半田材
１８ 筐体
２０ カード
２１ 挿入口
２２ 搬送路
２３ 搬送ローラ
２４ 磁気ヘッド
２５ 磁気ヘッド押圧ローラ
２６ 印字ヘッド
２７ 消去ヘッド
２８，２９ プラテンローラ
３０ 発光素子
３１ 受光素子
Claims (2)
- カードの搬送路と、カードを前記搬送路内で移動させる搬送手段と、前記搬送路内に存在するカードにデータを記録する動作かカードからデータを再生する動作の少なくとも一方の動作を行うデータ記録再生手段と、カードに可視画像を形成する画像形成手段と、発熱抵抗体および前記発熱抵抗体に接続された復帰型ヒューズとを備えた発熱素子で構成され、カードに形成された可視画像を消去する画像消去手段とを備えたカードリーダであって、
前記発熱素子は、表面に前記発熱抵抗体と、裏面に前記発熱抵抗体と接続された電極とを備えたセラミック基板を備え、
前記発熱抵抗体に電流を供給するリード線が前記電極に接合され、
前記セラミック基板の裏面に、前記発熱抵抗体の温度を測定するリードタイプのサーミスタと熱伝導性部材を設け、
前記熱伝導性部材にＬ字型の金具を溶接にて取り付けて、その金具でサーミスタのリード部を挟み込むように曲げて保持することを特徴とするカードリーダ。 - 前記発熱抵抗体に電流を供給するリード線は、金具をかしめて溶接にて前記電極に接合されたことを特徴とする請求項１に記載のカードリーダ。
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