JP4901519B2 - Heating head, heating head unit and heating head module - Google Patents
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Description
本発明は、記録媒体の転写や再転写、コーティング用の転写フィルムの加熱転写、または消去などを行うために、媒体を加熱するための帯状の発熱用抵抗体を有する加熱ヘッド、加熱ヘッドユニットおよび加熱ヘッドモジュールに関する。さらに詳しくは、たとえば熱可逆性記録媒体の記録を消去する際に、消去スピードを速めるため、加熱ヘッド上で媒体を高スピードで移動する場合でも、温度ムラが生じることなく確実に全面の消去などをすることができる構造の加熱ヘッド、加熱ヘッドユニットおよび加熱ヘッドモジュールに関する。 The present invention relates to a heating head, a heating head unit, and a heating head unit having a belt-like heating resistor for heating a medium in order to perform transfer or retransfer of a recording medium, heat transfer or erasure of a transfer film for coating, etc. The present invention relates to a heating head module. More specifically, for example, in order to increase the erasing speed when erasing the recording of the thermoreversible recording medium, even when the medium is moved at a high speed on the heating head, the entire surface is surely erased without causing temperature unevenness. The present invention relates to a heating head, a heating head unit, and a heating head module having a structure capable of performing the above.
近年、たとえば紙、不織布、織布、塩化ビニール、ポリエチレンテレフタレートなどの合成樹脂、金属、ガラスなどからなるフィルム状、シート状、カード状などの支持体上に加熱により発色と消色を可逆的に繰り返し行える可逆性感熱記録層からなる記録部を設けた可逆性感熱記録媒体(リライタブルカード・リライタブルシート)が広く使用されるようになってきている。 In recent years, for example, reversible coloring and decoloring by heating on a film, sheet, card or other support made of synthetic resin such as paper, non-woven fabric, woven fabric, vinyl chloride, polyethylene terephthalate, metal, glass, etc. A reversible thermosensitive recording medium (rewritable card / rewritable sheet) provided with a recording section composed of a reversible thermosensitive recording layer has been widely used.
このようなリライタブルカード・リライタブルシートなどの熱可逆性記録媒体は、ある温度(たとえば180℃)以上に加熱した後、急冷(たとえば80℃以下)することにより発色させて記録し、発色温度よりも低い温度(たとえば120〜160℃)に上昇させることにより完全に消色される。このような熱可逆性記録媒体への記録消去を行うのに、たとえば図8に示されるような加熱ヘッドが用いられる(たとえば特許文献1参照)。 A thermoreversible recording medium such as a rewritable card or rewritable sheet is heated to a temperature (for example, 180 ° C.) or higher and then rapidly cooled (for example, 80 ° C. or lower) to record the color. The color is completely erased by raising the temperature to a low temperature (for example, 120 to 160 ° C.). For example, a heating head as shown in FIG. 8 is used to perform recording / erasing on such a thermoreversible recording medium (see, for example, Patent Document 1).
図8において、アルミナなどからなるヘッド基板51の一面に図示しないガラス層(グレーズ層)が設けられ、その上に帯状の発熱用抵抗体52が形成され、その両端部に電極53が設けられることにより、形成されている。この電極53は、配線などによりヘッド基板51の裏面に導出され、ヘッド基板51の裏面側に設けられる配線基板などに接続されて電圧を印加し得るように形成されている。その結果、発熱用抵抗体52の両端部に電極53、54を介して電圧が印加され、電流が流れることにより発熱用抵抗体52が発熱し、電流量により抵抗体52の温度を制御することができる。この発熱用抵抗体52上を図示しないローラなどで押し付けながらカードなどの記録媒体を通過させることにより、前述のような消去などを行うことができる。ここで、上記グレーズ層は、発熱用抵抗体52を発熱させたときに熱がヘッド基板51に逃げるのを防止するために熱絶縁層として設けられている。
前述のように、発熱用抵抗体に通電しながら加熱して、その上に記録媒体などを通過させてローラなどにより発熱用抵抗体などに押し付けることにより、記録媒体にされた記録の消去などを行うことができる。この場合、印加する電力を記録媒体の加熱に有効に利用するため、前述のように、ヘッド基板上にグレーズ層(ガラス層)を介在させて発熱用抵抗体を形成し、発熱用抵抗体で発生した熱ができるだけヘッド基板に逃げないようにし、発熱用抵抗体から直接記録媒体などの加熱する媒体を加熱する構造になっている。また、発熱用抵抗体は、ローラで押し付けられる部分にあればよいため、電力の有効利用の観点から、通常は2〜3mmの幅に形成されている。 As described above, heating the heating resistor while energizing it, passing a recording medium, etc. over it, and pressing it against the heating resistor with a roller, etc., erases the recording on the recording medium, etc. It can be carried out. In this case, in order to effectively use the applied power for heating the recording medium, a heating resistor is formed on the head substrate with a glaze layer (glass layer) interposed as described above. The generated heat is prevented from escaping to the head substrate as much as possible, and a heating medium such as a recording medium is directly heated from the heating resistor. Further, since the heating resistor only needs to be in a portion pressed by the roller, it is usually formed in a width of 2 to 3 mm from the viewpoint of effective use of electric power.
しかし、近年、従来多く使用されていたクレジットカード類似サイズから、さらに大きなシート状の媒体も多く使用され始め、その媒体の全体を短時間で消去するため、媒体の送りスピードを早くして高速処理の要望が高まってきている。しかし、従来の図8に示されるような加熱ヘッドを用いて記録媒体などの加熱する媒体の移行スピードを速くすると、発熱用抵抗体の熱容量が小さいため、その温度が低下して媒体の温度を全面で均一にすることができず、消去ムラなどが生じることがある。とくに、リライタブルシートの場合には、カード以上に完全に消去されることが要求されている。このような問題を解決するためには、発熱用抵抗体への入力を大きくして、常に大きな発熱をさせながら、記録媒体が連続して移送されてこない場合には、過熱(オーバーヒート)しないように、ヘッド基板やヘッド基板が取り付けられる基台を介して、放熱しなければならない。そのため、結局消費電力が大きくなり、電力の利用効率が悪くなる。しかも、発熱部が発熱用抵抗体といった細線状で形成されているために、部分的に温度の低いところや、消去温度より高いところが生じ、記録媒体などの加熱する媒体の全面を均一に加熱することができず、加熱ムラなどが生じやすいという問題がある。 However, in recent years, a larger sheet-like medium has begun to be used due to the size similar to that of credit cards that have been widely used in the past. The demand for is increasing. However, if the heating speed of a heating medium such as a recording medium is increased by using a conventional heating head as shown in FIG. 8, the heat capacity of the heating resistor is small, so the temperature is lowered and the temperature of the medium is reduced. It may not be uniform over the entire surface, and erasure unevenness may occur. In particular, in the case of a rewritable sheet, it is required to be completely erased more than the card. In order to solve such a problem, if the recording medium is not continuously transferred while increasing the input to the heating resistor to always generate a large amount of heat, it will not overheat (overheat). In addition, heat must be dissipated through the head substrate and the base to which the head substrate is attached. As a result, power consumption eventually increases and power utilization efficiency deteriorates. Moreover, since the heat generating part is formed in a thin line shape such as a heating resistor, a part where the temperature is low or a part where the temperature is higher than the erasing temperature occurs, and the entire surface of the heating medium such as the recording medium is uniformly heated. There is a problem that heating cannot be performed easily.
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、加熱する媒体の移動速度が速くても、ローラによるその媒体と発熱用抵抗体との接触点の温度が極端に低下しないで、かつ、発熱体に印加する電力を増大させることなく、均一に媒体を加熱することができる構造の加熱ヘッドを提供することにある。 The present invention has been made to solve such a problem, and even if the moving speed of the medium to be heated is high, the temperature of the contact point between the medium and the heating resistor by the roller does not extremely decrease. And it is providing the heating head of the structure which can heat a medium uniformly, without increasing the electric power applied to a heat generating body.
本発明者は、可逆性感熱記録媒体の記録消去や、透明転写フィルムのオーバコートなどにおける処理の高速化を図る場合、従来の帯状の発熱用抵抗体が設けられた加熱ヘッドを用いると加熱ムラが生じやすく、また、たとえばリライタブルシートなどの媒体を加熱する場合に加熱ヘッドを通過する最後尾の方では、とくに加熱不足になりやすい現象を見出し、その問題を解決するため、鋭意検討を重ねた。その結果、たとえば従来30mm/秒程度である媒体の送り速度が、消去作業などの処理の高速化に応じて80mm/秒以上になると、媒体への伝熱による温度降下の影響が大きいことを見出した。この場合、従来の構造で媒体の移動速度を早くしても温度が所定の温度より低下しないように発熱用抵抗体に印加する電力を増やすことを試みると、たとえば媒体の移動速度が2倍になると、媒体に伝達する熱量も2倍にする必要があり、印加する電力を増やしながら、媒体がその消去温度(たとえば160℃)を超えて加熱されないように2倍の熱伝導にしなければならない。しかし、前述のように、過熱(オーバーヒート)の防止を図る必要もあり、そのため、媒体の材料、速度、ローラ圧力などに制約を受けながら、消費電力が大幅に増加するという問題がある。 The present inventor uses a conventional heating head provided with a belt-like heating resistor to increase the processing speed in recording / erasing of a reversible thermosensitive recording medium or overcoating a transparent transfer film. In addition, when heating a medium such as a rewritable sheet, for example, the last part that passes through the heating head found a phenomenon that tends to cause insufficient heating, and conducted extensive studies to solve the problem. . As a result, it has been found that, for example, when the medium feed speed, which is conventionally about 30 mm / second, becomes 80 mm / second or more in accordance with the speedup of processing such as erasing operation, the influence of temperature drop due to heat transfer to the medium is large. It was. In this case, if an attempt is made to increase the power applied to the heating resistor so that the temperature does not drop below a predetermined temperature even if the moving speed of the medium is increased in the conventional structure, for example, the moving speed of the medium is doubled. Then, the amount of heat transferred to the medium needs to be doubled, and while increasing the applied power, the heat conduction must be doubled so that the medium is not heated above its erasing temperature (eg, 160 ° C.). However, as described above, it is also necessary to prevent overheating (overheating). Therefore, there is a problem that power consumption is significantly increased while being restricted by the material, speed, roller pressure, and the like of the medium.
そこで、本発明者がさらに鋭意検討を重ねた結果、従来の発熱用抵抗体で発生する熱を、できるだけヘッド基板に逃がさないようにして、直接媒体に伝達させて加熱することにより、発熱のために用いる電力を有効に利用するという発想に代えて、高速で媒体の記録の消去や転写などを行う場合には、ヘッド基板の全体を一定温度に保って、ヘッド基板の広い範囲で均一な温度にすることにより、ローラで圧接される部分で熱量を媒体により吸収されても、直ちにヘッド基板の他の部分から熱量が供給され、部分的な温度低下を防止することができると共に、ローラで圧接される前にもヘッド基板上で加熱されることにより、発熱用抵抗体に印加する電力を大きくしなくても、均一に加熱することができ、媒体の送りスピードを80mm/秒以上にしても、結果的に低い電力の印加で均一な加熱をすることができることを見出した。つまり、本発明は、ヘッド基板上の発熱用抵抗体といった局部的な加熱体を用いるのではなく、ヘッド基板全体を加熱体とする技術思想に基づくものである。 Therefore, as a result of further intensive studies by the inventor, heat generated by the conventional heating resistor is directly transferred to the medium so as not to escape to the head substrate as much as possible. When erasing or transferring the recording of a medium at a high speed instead of the idea of effectively using the power used for the head, keep the entire head substrate at a constant temperature, and maintain a uniform temperature over a wide range of the head substrate. Therefore, even if the heat quantity is absorbed by the medium at the part that is pressed by the roller, the heat quantity is immediately supplied from the other part of the head substrate, and a partial temperature drop can be prevented. By heating on the head substrate before heating, the heating can be performed uniformly without increasing the power applied to the heating resistor, and the medium feed speed can be set to 80 mm / sec. Even in the above, it found that it is possible to uniform heating at consequently low power application. In other words, the present invention is based on the technical idea of using the entire head substrate as a heating element, rather than using a local heating element such as a heating resistor on the head substrate.
すなわち、本発明の加熱ヘッドは、少なくとも5mm以上の幅で長手方向に延びる平面形状が矩形状のヘッド基板と、該ヘッド基板の上面側に設けられ、該ヘッド基板の長手方向に沿って少なくとも1本形成される帯状の発熱用抵抗体と、該発熱用抵抗体の両端部側にそれぞれ電気的に接続して設けられる第1および第2の電極とを有し、前記発熱用抵抗体が、前記ヘッド基板の幅に対して60%以上の幅を占めるように前記ヘッド基板表面に直接設けられ、かつ、前記ヘッド基板の下面側に、前記発熱用抵抗体と並列に接続されるトリミング用抵抗体が設けられている。 That is, the heating head of the present invention is provided with a rectangular head substrate having a width of at least 5 mm and extending in the longitudinal direction, and at least one along the longitudinal direction of the head substrate. A belt-like heating resistor to be formed, and first and second electrodes that are respectively connected to both ends of the heating resistor, and the heating resistor comprises: A trimming resistor provided directly on the surface of the head substrate so as to occupy a width of 60% or more of the width of the head substrate , and connected in parallel with the heating resistor on the lower surface side of the head substrate. The body is provided .
本発明によれば、ヘッド基板表面に直接発熱用抵抗体を幅広く設けるようにしているので、ヘッド基板全体を加熱できるため、熱容量を大きくでき可逆性感熱記録媒体などの被加熱体を高速で走行させたときの温度低下を軽減できる。 According to the present invention, since a wide range of heating resistors are directly provided on the head substrate surface, the entire head substrate can be heated, so that the heat capacity can be increased and a heated object such as a reversible thermosensitive recording medium can be run at high speed. It is possible to reduce the temperature drop when it is used.
また、本発明によれば、発熱用抵抗体を幅広く設けるようにしているので、被加熱体をローラで前記上面側の発熱用抵抗体部分に押し付ける際に、前記ローラが接触しない部分の発熱用抵抗体を切削することにより抵抗値のトリミングが可能となり、トリミング跡による加熱ムラを防止できる。 Further, according to the present invention, since the heating resistors are widely provided, when the object to be heated is pressed against the heating resistor portion on the upper surface side with the roller, the portion for the heating that does not contact the roller is used. By cutting the resistor, the resistance value can be trimmed, and heating unevenness due to the trimming trace can be prevented.
本発明の加熱ヘッドにおいて、前記ヘッド基板の上面側に、前記帯状の発熱用抵抗体に沿って基板温度測定用の発熱用抵抗体を、前記ヘッド基板表面に直接設けてもよい。従来のようにグレーズ層を介して発熱用抵抗体を設けた場合では、基板の測定温度はグレーズ層が介在するために実際に被加熱体を加熱する温度と差が生じていたが、本発明では、グレーズ層を用いず直接基板上に発熱用抵抗体を設けているために、基板の測定温度が実際に被加熱体を加熱するときの温度とほぼ等しく、加熱温度を精度高く制御することができる。 In the heating head of the present invention, a heating resistor for measuring the substrate temperature may be provided directly on the surface of the head substrate along the belt-like heating resistor on the upper surface side of the head substrate. In the case where the heating resistor is provided through the glaze layer as in the prior art, the measurement temperature of the substrate is different from the temperature at which the heated object is actually heated because the glaze layer is interposed. Then, since the heating resistor is provided directly on the substrate without using the glaze layer, the measured temperature of the substrate is almost equal to the temperature when the heated object is actually heated, and the heating temperature is controlled with high accuracy. Can do.
本発明の加熱ヘッドにおいて、前記ヘッド基板の下面側に断熱層を設けてもよい。断熱層を設けることにより、加熱ヘッドを取り付ける回路基板側に加熱したヘッド基板の熱が逃げるのを効果的に防止でき、熱効率を向上することができる。断熱層としては、たとえばガラス層を用いることができる。 In the heating head of the present invention, a heat insulating layer may be provided on the lower surface side of the head substrate. By providing the heat insulating layer, it is possible to effectively prevent the heat of the head substrate heated to the side of the circuit board to which the heating head is attached from being escaped, and to improve the thermal efficiency. As the heat insulating layer, for example, a glass layer can be used.
また、本発明の加熱ヘッドは、ヘッド基板全体を加熱して用いるようにしているので、ヘッド基板の下面側に、たとえば前記基板測定用抵抗体および/またはトリミング用抵抗体を設けても支障が無く、ヘッド基板の下面側に設けられたトリミング用抵抗体を切削したり、切断したりすることで上面側の発熱用抵抗体の抵抗値を高める方向に調整することができるとともに、トリミング用抵抗体を半田などで前記上面側の発熱用抵抗体と並列に接続すれば、上面側の発熱用抵抗体の抵抗値を低い方向へ調整することもできる。もちろん、製造後にヘッド基板の上面側の発熱用抵抗体の抵抗値が所定値よりも高くなりすぎていた場合には、ヘッド基板の下面側に追加的に発熱用抵抗体を前記のように並列に設ければ、上面側の発熱用抵抗体の抵抗値を下げて用いることができる。 The heating head of the present invention, since as used to heat the entire head substrate, the lower surface side of the F head substrate, for example be provided with the substrate measuring resistor and / or trimming resistor no trouble, or cutting off the trimming resistor provided on the lower surface side of the head substrate, it is possible to adjust the direction of increasing the resistance value of the heating resistor on the upper surface side or to cut, If the trimming resistor is connected in parallel with the heating resistor on the upper surface side by solder or the like, the resistance value of the heating resistor on the upper surface side can be adjusted in the lower direction. Of course, if the resistance value of the heating resistor on the upper surface side of the head substrate is too higher than a predetermined value after manufacture, an additional heating resistor is arranged in parallel on the lower surface side of the head substrate as described above. If it is provided, the resistance value of the heating resistor on the upper surface side can be lowered and used.
本発明の加熱ヘッドにおいて、前記両端部に設けられる第1および第2の電極が、前記ヘッド基板の幅方向に沿って分割して形成され、加熱する媒体をローラで前記上面側の発熱用抵抗体部分に押し付ける際に、前記ローラの当る部分には前記第1および第2の電極が形成されない構造に形成されていることにより、ローラの当る部分が平らになり、ローラの当る部分に段差ができないため、均一に加熱することができる。 In the heating head of the present invention, the first and second electrodes provided at the both end portions are formed by being divided along the width direction of the head substrate, and the heating medium is heated by a roller to form a heating resistor on the upper surface side. When pressed against the body part, the portion where the roller contacts is formed in a structure in which the first and second electrodes are not formed, so that the portion where the roller contacts becomes flat, and there is a step in the portion where the roller contacts. Since it cannot, it can heat uniformly.
前記上面側の発熱用抵抗体の表面に、保護膜が形成され、かつ、加熱する媒体をローラで前記発熱用抵抗体部分に押し付ける際に、前記ローラの当る部分の保護膜がその周囲の前記発熱用抵抗体上の保護膜より厚く形成されていることにより、ローラにより加熱する媒体をしっかりと加熱ヘッドに押し付けることができ、加熱ヘッドの熱を充分に媒体に伝達することができるため、確実に記録の消去などを行うことができて好ましい。とくに、本発明では、上面側の発熱用抵抗体の下側に、グレーズ層が設けられていないため、この保護層により突状部を形成することが、ローラとの圧接力を下げるのに効果的であり、媒体を通過させやすい。 A protective film is formed on the surface of the heating resistor on the upper surface side, and when the medium to be heated is pressed against the heating resistor part with a roller, the protective film on the portion where the roller hits the surrounding film By forming it thicker than the protective film on the heating resistor, the medium heated by the roller can be firmly pressed against the heating head, and the heat of the heating head can be sufficiently transferred to the medium. It is preferable that the recording can be erased. In particular, in the present invention, since the glaze layer is not provided under the heating resistor on the upper surface side, the formation of the protruding portion by this protective layer is effective in reducing the pressure contact force with the roller. It is easy to pass through the medium.
また、本発明の加熱ヘッドの前記ヘッド基板の下面側に、前記第1および第2の電極を引出すためのフィルム状回路基板を貼着させて加熱ヘッドユニットとすることもできる。前記フィルム状回路基板としては、可撓性及び耐熱性を有する公知のフィルム状又はシート状の樹脂製回路基板を用いることができ、より具体的には、たとえば厚さ0.05〜0.2mm程度のガラスエポキシ回路基板、ポリイミド回路基板などを好ましく用いることができる。このフィルム状回路基板は、ヘッド基板(加熱ヘッド)の下面のほぼ全面と接着剤により貼着されるのが好ましく、ヘッド基板の下面全面に接着剤を介して接続するようにした場合には、ローラにより被加熱体を押し当てたときにヘッド基板に亀裂が生じて破損することを防止できる。また、フィルム状回路基板の引出し線がヘッド基板の下面側に引出された前記第1および第2の電極と導電性接着剤により貼着されて電気的に接続され、それ以外の部分は導電性接着剤を用いて貼着する必要はない。導電性接着剤としては、たとえばAg粉末を混入したエポキシ樹脂系の接着剤を使用することができる。このように、フィルム状回路基板を用いることで、加熱と冷却を繰り返すことによる加熱ヘッドの膨張と収縮を効果的に吸収できる。 Moreover, the film-like circuit board for drawing out the said 1st and 2nd electrode can be stuck on the lower surface side of the said head substrate of the heating head of this invention, and it can also be set as a heating head unit. As the film-like circuit board, a known film-like or sheet-like resin circuit board having flexibility and heat resistance can be used, and more specifically, for example, a thickness of 0.05 to 0.2 mm. A glass epoxy circuit board, a polyimide circuit board, or the like of a degree can be preferably used. This film-like circuit board is preferably attached to almost the entire lower surface of the head substrate (heating head) with an adhesive, and when connected to the entire lower surface of the head substrate via an adhesive, It is possible to prevent the head substrate from being cracked and damaged when the heated object is pressed by the roller. In addition, the lead wire of the film-like circuit board is electrically connected to the first and second electrodes drawn to the lower surface side of the head substrate with a conductive adhesive, and the other portions are conductive. There is no need to use an adhesive. As the conductive adhesive, for example, an epoxy resin adhesive mixed with Ag powder can be used. Thus, by using a film-like circuit board, expansion and contraction of the heating head due to repeated heating and cooling can be effectively absorbed.
前記加熱ヘッドユニットのフィルム状回路基板を、耐熱軟質接着剤により断熱板を介して回路基板に貼着させて加熱ヘッドモジュールとすることもできる。本発明の加熱ヘッドは、ヘッド基板全体を加熱するために、加熱ヘッドを直接回路基板に貼着(取着)すると、ヘッド基板(たとえばアルミナ)と回路基板(たとえばガラスエポキシ)との材質の違いによる熱膨張係数の差により、加熱ヘッドに亀裂が生じたり、加熱ヘッドが回路基板から剥がれ落ちたりする危険性がある。そこで、加熱ヘッドを耐熱軟質接着剤により断熱板を介して回路基板に取着することにより、加熱ヘッドから回路基板に伝わる熱を段階的に緩和でき、熱膨縮の差を段階的に小さくしていくことで、加熱ヘッドが亀裂したり、回路基板から脱落したりするのを防止できる。また、耐熱軟質接着剤を用いることで、熱による伸縮、歪を効果的に吸収させることができる。 The film-like circuit board of the heating head unit may be attached to the circuit board with a heat-resistant soft adhesive via a heat insulating plate to form a heating head module. In the heating head of the present invention, when the heating head is directly attached (attached) to the circuit board in order to heat the entire head board, the difference in material between the head board (eg alumina) and the circuit board (eg glass epoxy) Due to the difference in thermal expansion coefficient, there is a risk that the heating head cracks or the heating head peels off from the circuit board. Therefore, by attaching the heating head to the circuit board via a heat insulating plate with a heat-resistant soft adhesive, the heat transferred from the heating head to the circuit board can be gradually reduced, and the difference in thermal expansion and contraction can be reduced in stages. By doing so, the heating head can be prevented from cracking or falling off the circuit board. Further, by using a heat-resistant soft adhesive, it is possible to effectively absorb expansion and contraction due to heat.
前記耐熱軟質接着剤としては、たとえば市販の両面テープ状のものを好ましく使用でき、断熱板としては、耐熱性を有する、たとえばガラスエポキシ製のものを用いることができる。断熱板は、前記フィルム状回路基板よりも厚く、前記回路基板よりも薄いものとするのが好ましく、このようにすることでより効果的に各部位の膨収縮の差を吸収することができる。 As the heat-resistant soft adhesive, for example, a commercially available double-sided tape-like material can be preferably used, and as the heat insulating plate, a heat-resistant material such as glass epoxy can be used. The heat insulating plate is preferably thicker than the film-like circuit board and thinner than the circuit board. By doing so, the difference in expansion and contraction of each part can be absorbed more effectively.
さらに、本発明の加熱ヘッドの前記ヘッド基板の下面側に、断熱接着剤により回路基板取付用の絶縁基板を貼着して加熱ヘッドユニットとすることもできる。断熱接着剤としては、たとえば公知のシーリングガラスを用いることができ、絶縁基板としては、たとえばアルミナなどのセラミックからなるものを用いることができる。断熱接着剤を用いることにより、回路基板取付用の絶縁基板に対する接着剤としてだけではなく、取付用の絶縁基板や回路基板側に加熱したヘッド基板の熱が拡散することを効果的に防止でき、熱効率を向上させることともなり、さらなる高速処理に適したものとし得る。 Furthermore, an insulating substrate for mounting a circuit board can be adhered to the lower surface side of the head substrate of the heating head of the present invention with a heat insulating adhesive to form a heating head unit. As the heat insulating adhesive, for example, a known sealing glass can be used, and as the insulating substrate, for example, an insulating substrate made of ceramic such as alumina can be used. By using a heat insulating adhesive, not only as an adhesive to the insulating substrate for circuit board mounting, but also can effectively prevent the heat of the head substrate heated to the insulating substrate for mounting and the circuit board side from diffusing, It also increases the thermal efficiency and can be suitable for further high-speed processing.
前記回路基板取付用の絶縁基板を、加熱ヘッドの長手方向に複数に分割してもよく、分割することで熱膨張を緩和することができる。 The insulating substrate for mounting the circuit board may be divided into a plurality in the longitudinal direction of the heating head, and thermal expansion can be alleviated by dividing.
また、回路基板取付用の絶縁基板を取着した加熱ヘッドユニットとすることにより、回路基板取付用の絶縁基板を回路基板に容易に取り付けて加熱ヘッドモジュールにすることができる。 In addition, by using a heating head unit with an insulating substrate for circuit board attachment attached, the insulating substrate for circuit board attachment can be easily attached to the circuit board to form a heating head module.
本発明の加熱ヘッドによれば、発熱用抵抗体が、グレーズ層を介することなく、ヘッド基板上に直接形成されており、しかもヘッド基板の上面面積の50%以上を占めることになる。たとえば、大きな被加熱体用でヘッド基板の大きい大型の加熱ヘッドの場合には80%以上の幅、被加熱体が小さい小型の加熱ヘッドでヘッド基板の幅も小さい場合でも、60%以上の幅の部分を占めるように発熱用抵抗体が設けられる。そのため、ヘッド基板全体の温度を所定の温度に上昇させることができる。その結果、ローラで被加熱体が圧接させられる部分の温度が平均化され温度ムラが少なくなり、加熱ヘッドの長手方向においてほぼ均一な温度でもって被加熱体を加熱することができる。しかも、被加熱体は、ローラで圧接する部分に至るまでの間でもヘッド基板上の発熱用抵抗体と接触して、予備的に加熱されており、ローラで圧接されることによって吸収される熱量も従来構造よりは小さく、何よりもヘッド基板全体を加熱して熱量を蓄積するようにしているので、熱容量が大きく、被加熱体が連続して高速走査されたとしても、ローラによる接触部分の温度の低下を軽減できる。その結果、発熱用抵抗体への電力供給を極端に大きくしなくても、常にヘッド基板の温度をほぼ一定に保つことができ、安定した加熱による記録の消去や転写などを高速で行うことができる。 According to the heating head of the present invention, the heating resistor is directly formed on the head substrate without passing through the glaze layer, and occupies 50% or more of the upper surface area of the head substrate. For example, in the case of a large heating head with a large head substrate and a large head substrate, the width is 80% or more, and even when the head substrate is small with a small heating head with a small heating body, the width is 60% or more. A heating resistor is provided so as to occupy this portion. Therefore, the temperature of the entire head substrate can be raised to a predetermined temperature. As a result, the temperature of the portion where the heated object is pressed against the roller is averaged, and the temperature unevenness is reduced, and the heated object can be heated at a substantially uniform temperature in the longitudinal direction of the heating head. In addition, the amount of heat absorbed by the heated object is preliminarily heated in contact with the heating resistor on the head substrate even until the heated object reaches the part that is pressed by the roller. Is smaller than the conventional structure, and above all, the entire head substrate is heated to accumulate heat, so even if the heat capacity is large and the object to be heated is continuously scanned at high speed, the temperature of the contact portion by the roller Can be reduced. As a result, the temperature of the head substrate can always be kept almost constant without excessively increasing the power supply to the heating resistor, and recording erasure and transfer by stable heating can be performed at high speed. it can.
しかも、前述のように、発熱用抵抗体に極端に大きな入力を印加する必要がなく、オーバーヒートを避けることができるため、ローラ圧力の調整などの加熱の際の制約やヘッド基板からの放熱の必要もなく、立上げ時の安定までの時間も従来よりも僅かにかかるだけで、連続的に使用する場合にはそのような問題はなく、むしろ連続的に使用したり、高速で使用する場合には、前述のように、オーバーヒート防止のための対策も必要がなく、非常に低消費電力で、しかも安定した加熱ヘッドとし得る。 Moreover, as described above, it is not necessary to apply an extremely large input to the heating resistor, and overheating can be avoided, so there are restrictions on heating such as adjustment of roller pressure and heat dissipation from the head substrate. In addition, it takes a little time to stabilize at the time of startup, and there is no such problem when using continuously, rather, when using continuously or at high speed. As described above, there is no need for measures for preventing overheating, and a very low power consumption and stable heating head can be obtained.
つぎに、図面を参照しながら本発明の加熱ヘッドについて説明をする。本発明による加熱ヘッドは、その一実施形態の平面説明図、発熱用抵抗体を設ける前の端子電極のみを設けた状態の平面説明図、裏面の電極配置説明図および断面説明図が図1(a)〜(d)にそれぞれ示されるように形成されている。 Next, the heating head of the present invention will be described with reference to the drawings. The heating head according to the present invention has an explanatory plan view of one embodiment thereof, an explanatory plan view of a state in which only a terminal electrode is provided before providing a heating resistor, an explanatory drawing of an electrode arrangement on the back surface, and an explanatory sectional view of FIG. It is formed as shown in a) to (d).
すなわち、少なくとも5mm以上の幅で長手方向に延びる平面形状が矩形状のヘッド基板(ヘッド基板)1の一面で、そのヘッド基板1の長手方向に沿って少なくとも1本の帯状の発熱用抵抗体2が形成され、その発熱用抵抗体2の両端部側にそれぞれ電気的に接続して第1および第2の電極4、5(図1に示される例では、それぞれの電極4、5が2つに分割されている)が形成されている。本発明では、この発熱用抵抗体2が、ヘッド基板1の表面のほぼ全面、さらに具体的には、図1(a)に示されるように、基板温度測定用抵抗体3が設けられる場合があり、その場合には、その基板温度測定用抵抗体3およびその間隙部と発熱用抵抗体2の周囲を除いた面で、しかもそのヘッド基板1上に、従来のようなグレーズ層を介することなく直接ヘッド基板1上に形成されていることに特徴がある。そのため、使用目的の可逆性感熱記録媒体などの被加熱体の大きさに応じてヘッド基板の大きさも異なるが、ヘッド基板1が小さい場合でもその幅の60%以上の面積に、幅が12mm程度と大きい場合には、ヘッド基板1の幅の80%以上に亘って設けられている。なお、基板温度測定用抵抗体3を設けないで、ヘッド基板1の全面に発熱用抵抗体2を設けることもできる。
That is, at least one belt-
ヘッド基板1は、前述のように、被加熱体の大きさによって異なり、たとえば長さ約40〜240mm、幅約5〜12mm、厚さ約0.635〜1.0mm程度の略矩形状板からなり、その材質としてはある程度熱伝導性のあるもの、すなわち熱伝導率が1(たとえばソーダガラス)〜200W/(m・K)程度のもので、使用時の発熱温度条件において耐熱性を有し、発熱用抵抗体を設ける面が絶縁性を有するもの、たとえばアルミナ(熱伝導率:17〜30W/(m・K)程度)などのセラミックス、低温度焼成基板(結晶化ガラスの1種:熱伝導率:2.8W/(m・K)程度)、窒化アルミニウム(熱伝導率:200W/(m・K)程度)などを用いることができる。これは、本発明では、前述のように、ヘッド基板1の全体の温度を上昇させて、局部的の温度効果を防ぐことを目的としているため、熱伝導率の優れたものが好ましいからである。この観点から、表面に薄い絶縁膜が設けられたステンレスなどからなる金属板でも使用することができる。なお、本実施形態では、ヘッド基板1として、アルミナ基板(96%アルミナ:熱伝導率20W/(m・K))を用いている。
As described above, the
ヘッド基板1の上面の両端部には、図1(b)に示されるように、たとえば後述する発熱用抵抗体2の材料のパラジウムの比率を小さくした銀・パラジウム合金やAg-Pt合金などの良導電体からなる第1および第2の電極4、5が印刷形成されている。この第1および第2の電極4、5は、ヘッド基板1の表面、側面および裏面を利用し、またはスルーホール接続により、配線基板の端子に接続され、外部電源と接続される構造になっている。なお、図1に示される例では、基板温度測定用抵抗体3が設けられており、その一対の電極6、7も全く同様に同時に形成される。なお、図1に示される例では、第1および第2の電極4、5がそれぞれ2つに分割されてヘッド基板1の幅方向に沿って電極4、5の形成されていない部分が設けられているが、これに関しては後述する。図1(b)に示される例は、幅wが7mm、長さLが104mmのヘッド基板1の例で、各電極4〜7の位置および大きさの具体的寸法a〜fは、aが0.8mm、bが0.5mm、cが1.2mm、dが3mm、eが1.5mm、fが2.5mmに形成されている。しかし、この例には限定されない。
At both ends of the upper surface of the
発熱用抵抗体2は、第1および第2の電極4、5の一部にかかるように設けられている。図1に示される例では、その発熱用抵抗体2と並んで基板温度測定用抵抗体3が、両端部に設けられた一対の電極6、7と接続されるように設けられている。発熱用抵抗体2および基板温度測定用抵抗体3は、たとえばAg+Pd+ガラスまたは銀とガラスなどのペーストを塗布して、焼成することにより形成されている。これにさらにRuO2などを加えたものを使用することもできる。焼成により形成されるAg-Pd合金からなる場合、シート抵抗として100mΩ/Sq〜500mΩ/Sqが得られ(配合、固形絶縁粉末の量、印刷する厚さ、焼成条件などによって異なる)、両者の比率により抵抗値や温度係数を変えることができる。たとえば、シート抵抗値が約200mΩ抵抗で、幅が5mm、長さが100mm、厚さが10μm程度、(全抵抗3.6Ω程度)、抵抗温度係数を約1500ppm/℃(温度が100℃変化すると抵抗値が15%変化する)に形成されている。この発熱用抵抗体2は、ヘッド基板1の長手方向である長さ方向の両端部に設けられる一対の電極4、5に重なるように印刷形成されている。
The
この発熱用抵抗体2のシート抵抗などは、加熱する媒体の大きさや、媒体の処理速度(記録を消去するスピード、すなわち加熱ヘッド上を通過する速さ)などに応じて設定される。たとえばヘッド基板1が、幅×長さ×厚さが前述の例の7mm×104mm×0.8mmの大きさで、アルミナからなる場合に、ヘッド基板1を1℃上げるのに必要な熱量は1.76Jで、150℃上昇させるためには、150×1.76=264J必要となる。たとえば発熱用抵抗体2の両端間の抵抗が3.6Ωになるように形成されていると、24Vの電圧を印加することにより、160Wの熱量を発生するので、264J/160W=1.65秒で、必要な熱量を供給することができる。すなわち、起動時に基板温度が所定の温度まで上昇するのに、1.65秒待つ必要があるが、その後は、高速で媒体を通過させても、ヘッド基板1の熱容量が従来の細い発熱用抵抗体2だけとは桁違いに大きいため、殆ど温度ムラなく連続的に媒体を加熱することができる。
The sheet resistance of the
発熱用抵抗体2の幅は、前述のように、基板温度測定用抵抗体3および周辺部の合計で、2mm程度の幅を除いたヘッド基板1のほぼ全面に形成される。従って、ヘッド基板1の幅が5mmの場合は、発熱用抵抗体2の幅は3mmで幅に対してほぼ60%、ヘッド基板1の幅が12mmの場合には、発熱用抵抗体2の幅が10mm程度に形成され、その幅に対する割合は、83%になる。しかし、基板温度測定用抵抗体3を設けない構造にすれば、発熱用抵抗体2の面積をさらに大きくすることができる。発熱用抵抗体2の発熱特性は、前述の例に限定されず、自由に設定することができるが、発熱用抵抗体2の抵抗温度係数は正に高い方が好ましく、とくに1000〜3500ppm/℃の材料を用いることが、後述する発熱用抵抗体2を用いてその温度を検出して制御したり、熱暴走による過熱を防止したりするのに好ましい。発熱用抵抗体2により直接温度を測定しない場合でも、後述するように、基板1の温度測定用抵抗体3を形成する場合、発熱用抵抗体2と同時に形成することができ、正確な温度を測定しやすい。
As described above, the
抵抗温度係数が正に高いということは、温度が上昇すると抵抗値の増加が大きいことであるから、発熱させた状態における抵抗値測定により基準抵抗値からのずれにより実際の発熱温度の検出を容易に精度よく行え、印加電圧を調整し、または印加パルスのデューティを調整することにより所望の発熱温度からのずれを修正しやすくなる。また、抵抗温度係数が正であることにより、温度が上昇し過ぎた場合に抵抗値が増大して電流値が下がり、抵抗による発熱量が下がるため、より早く温度が飽和状態となり、高温時の温度安定性に優れているからであり、熱暴走などによる過熱を防止できるからである。なお、発熱用抵抗体2の幅も前述の例に限定されず、用途に応じて設定され、複数本並列に並べてもよい。
The fact that the temperature coefficient of resistance is positively high means that the resistance value increases greatly as the temperature rises, so it is easy to detect the actual heat generation temperature due to deviation from the reference resistance value by measuring the resistance value in the heated state. It is easy to correct the deviation from the desired heat generation temperature by adjusting the applied voltage or adjusting the duty of the applied pulse. Also, since the temperature coefficient of resistance is positive, if the temperature rises too much, the resistance value increases, the current value decreases, and the amount of heat generated by the resistance decreases, so the temperature becomes saturated sooner, This is because it is excellent in temperature stability and can prevent overheating due to thermal runaway. In addition, the width of the
なお、発熱用抵抗体2は、たとえばレーザートリミング法などにより、その長さ方向全長、ないし部分的に切削溝を形成することにより抵抗値修正を行うことができる。本発明では、発熱用抵抗体2を幅広に形成するようにしているので、ローラにより被加熱体を圧接されない部分に切削溝を形成してトリミングを行うことができる。
Note that the
基板温度測定用抵抗体3は、発熱用抵抗体2のできるだけ近くのヘッド基板1表面の温度を検出するのが目的であるため、温度係数が大きい抵抗体で、ヘッド基板1上に発熱用抵抗体2と並置して設けられ、その両端に基板温度測定用電極6、7が設けられている。この基板温度測定用抵抗体3は、図6で後述する分圧抵抗31の抵抗値と同程度にすることが感度の点から好ましく、一方でそれ自身が発熱して温度が上昇することは好ましくないため、基板温度測定用抵抗体3および分圧抵抗31の抵抗値は大きくして、また、分圧抵抗31は温度係数の小さいものが望ましい。基板温度測定用抵抗体3は、発熱用抵抗体2と同じ材料で形成されてもよいが、好ましくはできるだけ温度係数の絶対値(%)が大きい方(正でも負でもよい)が好ましい。この基板温度測定用抵抗体3は、たとえば0.3〜0.5mm幅程度で、発熱用抵抗体2に沿って、またはその一部近傍に設けられ、たとえば50Ω程度に形成され、基板温度測定用抵抗体3自身は発熱しないよう印加電圧が低く抑えられて5V程度が印加される。ローラの位置によっては、発熱用抵抗体2をヘッド基板1の長手方向に沿って分割してその間に設けることもできる。すなわち、この基板温度測定用抵抗体3はヘッド基板1上に薄い層で設けられているため、その温度はヘッド基板1と殆ど同じで、基板温度測定用抵抗体3の温度を測定することにより、ヘッド基板1表面の温度を推測することができる。
The substrate
基板温度測定用抵抗体3は、発熱用抵抗体2と同じ材料であれば、印刷などにより形成する場合、発熱用抵抗体2と同時に形成することができるため製造上の観点からは好ましい。しかし、測定温度の精度を必要とする場合には、AgとPdの混合比率を変えたものや、全く別の材料で温度係数の大きいものを用いることもできる。同じ材料でも厚さや焼成温度を変えることにより特性を変えることができる。また、異なる材料を用いれば、基板温度測定用抵抗体3を500Ω程度に形成することができる。
If the substrate
前述のように、図1に示される例では、第1および第2の電極4、5が、ヘッド基板1の幅方向に沿って分割して設けられている。これは、後述するように、媒体を加熱ヘッドにより加熱する場合にローラにより媒体を加熱ヘッドに押し付けて行うのであるが、そのローラが電極4、5のある部分とない部分とで段差が生じ、媒体をしっかりと加熱ヘッドに押し付けることができなくなるのを防止するためである。すなわち、第1および第2の電極4、5は10μm程度の厚さがあり、発熱用抵抗体2の厚さも10μm程度に形成されている。そのため、第1および第2の電極4、5のある部分は、ヘッド基板1の表面からの高さ20μmとなるのに対し、電極4、5のない部分は、前述のように、発熱用抵抗体2が直接ヘッド基板1の表面に形成されているため、その高さが10μm程度になり、ローラで圧接する場合に、ローラはゴム製であるが、殆ど変形しないため、両端部の電極4、5上に当り、その間の発熱用抵抗体2の部分は10μm程度の隙間が生じて、充分に圧接することができないからである。
As described above, in the example shown in FIG. 1, the first and
ローラの発熱用抵抗体2に接触する幅は、ローラを圧接するときの圧力にもよるが、2.5〜4mm程度になる。そのため、第1および第2の電極4、5を分割する間隔dは、2.5〜4mm程度、前述の例では3mmに形成されている。後述するように、この発熱用抵抗体2などの表面には保護膜が設けられており、さらに、このローラの当る部分には、その保護膜が10μm程度厚くなるように形成されているので、第1および第2の電極4、5による段差がなければ、ローラの幅全体(発熱用抵抗体2の長手方向の全体)に渡って、ローラにより均一に圧接することができる。この電極4、5が形成されない部分は、その長手方向に沿って電流が流れにくくなるが、ある程度は迂回電流が流れると共に、その横側では電流が流れて充分に発熱しているため、温度はその近傍と同程度になっている。なお、この部分は電流が流れ難くなっているので、発熱用抵抗体2の抵抗値を調整する場合に、この部分でトリミングをして調整することにより、調整量が鈍感になり、より正確な抵抗値に調整することができる。
The width of the roller in contact with the
この発熱用抵抗体2や基板温度測定用抵抗体3などを覆うように、ヘッド基板1の上面側の表面上には、図1(d)に断面説明図が示されるように、熱伝導の向上と磨耗および異物付着によるショートの防止を図るため、たとえばアルミナ粉末を混入したガラスなどの熱伝導率の優れたガラス層8が保護層として設けられ、さらに必要に応じ耐磨耗性の優れたDLC(ダイヤモンドライクカーボン)、TAC(テトラヘデラル・アモルファス・カーボン)などのカーボン系硬質膜、窒化物などを表面コート層としてガラス保護層8の上面に設けてもよい。ガラス層(熱伝導率:1W/(m・K)程度)8は10μm厚程度に設けられるが、ローラにより圧接される部分は、さらに10μm程度の厚さで、3mm程度の幅の突状部8aが形成されている。この突状部8aが形成されることにより、ローラと加熱ヘッドとの圧接をより確実に行うことができ、ヘッド基板1の熱を確実に被加熱体に伝達することができる。
On the surface on the upper surface side of the
また、ヘッド基板1の下面側に、たとえばガラス層(熱伝導率:1W/(m・K)程度)などの断熱層を設けてもよい。断熱層を設けることによりヘッド基板1の熱が下側の部材に逃げるのを軽減できる。
Further, a heat insulating layer such as a glass layer (thermal conductivity: about 1 W / (m · K)) may be provided on the lower surface side of the
この発熱用抵抗体2などが設けられたヘッド基板1は、図2(a)および(b)に平面とその縦断面の説明図で示されるように、第1および第2の電極を引出すためのフィルム状回路基板9に取り付けられ、ユニット化される。
The
フィルム状回路基板9は、可撓性を有する樹脂製のものとすることができ、略矩形状とされる。具体的には、たとえば0.05〜0.2mm厚程度のガラスエポキシ回路基板、ポリイミド回路基板を好ましく用いることができる。フィルム状回路基板9は、ヘッド基板1と同程度もしくは僅かに広い長さを有し、ヘッド基板1よりも大きな幅とされ、幅方向の一端側が突出するようにしてヘッド基板1と、その両端部(第1および第2の電極4,5の下層)を導電性接着剤(導電層10)で、中途部を非導電性接着剤で、ヘッド基板1の下面側のほぼ全域と貼着されている。導電性接着剤としては、エポキシ樹脂にAg粉末を混練した公知の導電性接着剤を用いることができ、非導電性接着剤としては、同エポキシ樹脂からなるものを用いることができる。
The film-
つぎに、フィルム状回路基板9に取り付けられたユニットとされたヘッド基板1は、図3に示されるように、断熱板11、主回路基板12および取付基台15と組み合わされてモジュール化される。
Next, as shown in FIG. 3, the
まず、フィルム状回路基板9が断熱板11に耐熱軟質接着剤(耐熱軟質層)14により貼着される。断熱板11は、フィルム状回路基板9よりも厚く、0.5〜3mm厚程度のたとえばガラスエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂などからなる板状体を用いることができ、略矩形状とされる。そして、その大きさは、ヘッド基板1よりも大きく且つフィルム状回路基板9と同程度もしくは小さくされるのが好ましい。
First, the film-
つぎに、断熱板11が主回路基板12に耐熱軟質接着剤14により貼着され、主回路基板12が取付基台15に耐熱軟質接着剤14により貼着される。
Next, the
ヘッド基板1、フィルム状回路基板9、断熱板11、主回路基板12および取付基台15は、幅方向の一端側を揃えて取着されている。
The
主回路基板12は、フィルム状回路基板9と同程度の長さを有し、それよりも大きな幅を有する。主回路基板12は、その上面側においてフィルム状回路基板9の第1および第2の電極4、5の引出し線と接続リード16を介して電気的に接続されている。このとき、接続リード16を、ワイヤー状バネなどを用いた温度ヒューズとして使用するようにしてもよい。主回路基板12には、その下面側にコネクタ13が接続されている。
The
取付基台15は略矩形状の厚板体で、たとえばアルミニウムなどからなる。アルミニウムはネジのタップを切るのに便利で、かつ、軽量で加工しやすいという点で用いられているが、前述のように、本発明では、ヘッド基板1そのものの温度を上昇させて媒体を加熱する構成になっている。そのため、ヘッド基板1の熱をできるだけ逃がさないようにすることが好ましく、本来は耐熱性で、低熱伝導性の材料が好ましい。そのため、たとえばPES(ポリエーテルサルフォン;熱伝導率0.2W/(m・K)程度)のような低熱伝導率の耐熱性プラスティックやFR−5(通常のガラスエポキシ基板(FR−4)よりも耐熱性が40℃高いガラスエポキシ基板)などを用いることが好ましい。しかし、PESなどのプラスティックは、ネジを切ることができないと共に、高価である。そのため、本実施の形態では、アルミニウムが用いられ、そのアルミニウムにヘッド基板1から熱が逃げないように、断熱層(断熱板)11、更には主回路基板を介して取付基台15に固定されている。
The mounting
断熱板11としては、たとえばPES、FR−5などを用いることができる。また、耐熱軟質接着剤14としては、熱伝導率の小さい材料が好ましく、たとえば耐熱性両面テープ状接着剤などを用いることができ、熱による各部材の伸縮や歪を吸収することができる。
As the
なお、主回路基板12の上面側の露出部には、温度バネヒューズ16や接続点を収容する空間を形成するための耐熱性のカバーケース17(たとえば、ガラスエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂など)が取着され、カバーケース17の上側には、たとえばステンレスなどの金属からなる耐摩耗性の蓋体18がヘッド基板1の上面から突出することなく設けられている。
A heat-resistant cover case 17 (for example, glass epoxy resin, polyimide resin, etc.) for forming a space for accommodating the
つぎに、ユニットの他の実施形態について説明する。この実施形態は、図4に示されるように、前述と同様にして発熱用抵抗体2、基板温度測定用抵抗体3、第1および第2の電極4、5、ならびに基板温度測定用電極6、7が設けられたヘッド基板1の下面側を断熱接着剤(断熱層)20により3つに分割された絶縁基板19(19a〜19c)に接着してユニット化したものである。
Next, another embodiment of the unit will be described. In this embodiment, as shown in FIG. 4, the
断熱接着剤20としては、たとえば公知のシーリングガラス(熱伝導率:0.8〜1W/(m・K)程度)などを用いることができ、絶縁基板19としては、たとえばアルミナ基板を用いることができる。絶縁基板19a〜19cは、略矩形状を有し、全体としてヘッド基板1よりも幅広とされ、それよりも僅かに短い長さとされ、ヘッド基板1の両端部の電極4、5、6、7が露出するようにして接着される。ここでは、絶縁基板19をヘッド基板1の長手方向に3つに分割して用いることにより、ヘッド基板1からの熱による伸縮、歪の影響を軽減するようにしているが、ヘッド基板1のヘッドサイズが熱による伸縮、歪により悪影響が生じない程度に小さい場合には、1枚の絶縁基板としても構わない。
As the
このようにしてなる加熱ヘッドユニットは、たとえば図3を用いて前述したのと同様に、回路基板および取付基台に耐熱軟性接着剤を用いて全体ないし部分的に固定されて使用され得るが、断熱層20および絶縁基板19を介すことにより、熱による伸縮、歪の影響が軽減されていることから、回路基板などに対して耐熱性の接着剤やネジとナットなどにより機械的に固定することもできる。なお、ヘッド基板1の電極4、5、6、7は、たとえばフレキシブルケーブルなどを用いて回路基板の配線と電気的に接続させることができる。
The heating head unit formed in this way can be used by being fixed entirely or partially using a heat-resistant soft adhesive on the circuit board and the mounting base, for example, as described above with reference to FIG. Since the effects of expansion and contraction due to heat are reduced by interposing the
つぎに、発熱用抵抗体2の変形例について説明する。図5に示すように、ヘッド基板1上に設ける帯状の発熱用抵抗体2’の形状を、太さ(幅寸法)の異なる複数の帯状抵抗体を両端部で接続した形状とする。ここでは、太線状の第1の抵抗体2a、ならびに細線状の第2および第3の抵抗体2b、2cの3つの抵抗体の両端部を接続して形成している。このような発熱用抵抗体2’とすることにより、細線状の第2および第3の抵抗体2b、2cの一方もしくは両方の中途部を切断すれば、容易に発熱用抵抗体2’の抵抗値を修正することができる。
Next, a modification of the
また、このように細線状の抵抗体を切断したり、レーザートリミング法により発熱用抵抗体に切削溝を形成する場合は、発熱用抵抗体2、2’の抵抗値を高くして修正する方法であるが、本発明の加熱ヘッドでは、ヘッド基板1の下面側に別途抵抗層を発熱用抵抗体2と並列回路を形成するようにして設けることにより、発熱用抵抗体2の抵抗値が高くなりすぎて形成されたものの抵抗値を下げることができ、再利用することができる。
Further, in the case of cutting a thin wire-like resistor or forming a cutting groove in the heating resistor by laser trimming as described above, a method of correcting the
前述の基板温度測定用抵抗体3を用いて、ヘッド基板1の温度を検出するには、たとえば図6に示されるように、基板温度測定用抵抗体3の両端に分圧抵抗31を介して直流またはパルスの電源32を接続する。基板温度測定用抵抗体3は、前述のように、できるだけ温度係数の大きい材料(たとえば1000〜3500ppm/℃)が用いられ、分圧抵抗31は、温度の変化するヘッド基板1と離れた場所に設けられるため、殆ど温度変化はないが、環境温度の変化の影響を受けなくするため温度係数が小さい方が好ましい。具体例としては、たとえば基板温度測定用抵抗体3の抵抗値を50Ω程度で、分圧抵抗31の抵抗値を50Ω程度にして、電源に5V程度の直流電源を用いることができる。
In order to detect the temperature of the
このような構成で、基板温度測定用抵抗体3の両端電圧を測定し(V検出)、その電圧の変化を求めることにより、温度の変化を計算してその時点での基板温度測定用抵抗体3の温度を求めることができる。すなわち、基板温度測定用抵抗体3は、温度により抵抗値が一定の割合で変化する温度係数を有しており、その温度係数は予め測定することにより(材料により定まるが、成分により異なるので測定により正確に求める)分っている。そのため、前述のように、基板温度測定用抵抗体3と直列に分圧抵抗31を接続し、その両端に電源32が接続されて、一定の電圧が印加されることにより、基板温度測定用抵抗体3の温度が変化すると、その抵抗値が変化して電流が変化する。分圧抵抗31の抵抗値は変化しないため、基板温度測定用抵抗体3の両端電圧は、その抵抗体3の抵抗変化に応じて変化する。その電圧変化により、基板温度測定用抵抗体3の抵抗値がわかり、温度係数から変化前の温度に対する温度の変化量を知ることができ、その時点での基板温度測定用抵抗体3の温度を知ることができる。
With such a configuration, the voltage at both ends of the substrate
なお、基板温度測定用抵抗体3の両端により電圧変化を測定している(V検出)が、これは温度変化により両端電圧の変化割合が大きい方が精度よく検出できるためで、分圧抵抗31の両端電圧を測定しても温度変化を検出することはできる。電極を設けたところは抵抗成分があっても電圧は正確に測定することができる。 Note that the voltage change is measured at both ends of the substrate temperature measuring resistor 3 (V detection). This is because the higher the change rate of the voltage at both ends due to the temperature change, the more accurately it can be detected. The temperature change can be detected by measuring the voltage between both terminals. Where the electrode is provided, the voltage can be accurately measured even if there is a resistance component.
前述の例では、発熱用抵抗体2とは別に基板温度測定用抵抗体3を設けて温度測定を行ったが、基板温度測定用抵抗体3を設けないで、発熱用抵抗体2を用いて同様に分圧抵抗を電源との間に直列に接続することにより、直接発熱用抵抗体2の温度を測定することができる。さらに、発熱用抵抗体2は、それ自身で発熱させることが目的であるため、発熱用抵抗体2の抵抗が分圧抵抗より遥かに大きい抵抗となるように形成され、たとえば発熱用抵抗体2の抵抗が3.6Ωで、分圧抵抗31が0.1Ω(電流が多くても電力を消費しないように小さく設定される)になるように形成されると共に、印加する電圧も24V程度と高い電圧が印加されるようになっている。そのため、抵抗の小さい側である分圧抵抗により電圧検出(V検出)が行われるが、発熱用抵抗体2の両端の電圧を検出することもできる。
In the above example, the substrate
なお、発熱用抵抗体2を用いて温度測定をする場合、発熱用抵抗体2をパルス駆動する場合には、パルスの通電時間中は温度測定をすることができるが、オフの際には測定することができない。したがって、パルスに同期させてオンの際のみに測定することになるが、実際の発熱用抵抗体の温度はオン・オフの平均の温度になり、オン時のみの測定では、平均温度より高くなるので、その分を考慮する必要がある。
When the temperature is measured using the
つぎに、この加熱ヘッドを用いて、可逆性記録媒体の記録を消去する方法について説明をする。図7は、その要部の概略側面図である。加熱ヘッドモジュールBの加熱ヘッドAには、図示しない主回路基板12を介して、やはり図示しない制御回路と接続される。そして、加熱ヘッドAの発熱用抵抗体2と対向するように回転手段である円形のゴムローラCが配置されている。回転手段としては、ロール状のものであればとくに限定されることなく用いることができ、たとえばシリコーンゴムなどの耐熱性に優れ、摩擦係数の高い弾性材料を金属などの芯材の表面に被覆したものを好ましく用いることができる。
Next, a method for erasing the recording on the reversible recording medium using the heating head will be described. FIG. 7 is a schematic side view of the main part. The heating head A of the heating head module B is connected to a control circuit (not shown) through a main circuit board 12 (not shown). A circular rubber roller C, which is a rotating means, is arranged so as to face the
また、図示しないがゴムローラCと加熱ヘッドAとの位置関係を調整する位置調整手段を備えている。この位置調整手段としては、とくに限定されず、ゴムローラCの回転軸から加熱ヘッドAの発熱用抵抗体2への垂線に対して略直角方向へ相対的に水平移動を行える機構であれば広く用いることができ、たとえば加熱ヘッドモジュールBの取付基台15にボールネジを螺着し、そのボールネジを、減速機を介してステッピングモータに接続しておけば、ステッピングモータの回転に伴うボールネジの回転により、加熱ヘッドAを所定寸法水平移動可能とできる。しかし、この加熱ヘッドAをゴムローラCの回転軸の廻りに回転させることによっても、発熱部とゴムローラCとの位置関係を変えることもできる。
Further, although not shown, a position adjusting means for adjusting the positional relationship between the rubber roller C and the heating head A is provided. The position adjusting means is not particularly limited, and it is widely used as long as it can move relatively horizontally in a direction substantially perpendicular to the perpendicular line from the rotation shaft of the rubber roller C to the
そして、図7に示されるように、加熱ヘッドAとゴムローラCとの間に熱可逆性記録媒体(リライタブルシート、リライタブルカード)などの記録を消去する媒体Dを通過させることにより、媒体DがローラCにより圧接される部分を通過する際に温度を上昇させて消去することができる。このローラCにより圧接される前でも、ヘッド基板1の全体がほぼ所定の温度に上昇しているため、加熱されており、ローラCにより圧接される前でも相当温度が上昇している。そのため、圧接してもヘッド基板1の表面温度はそれ程低下せず、また、低下しても、直ちに周囲から熱量が補給されて、局部的に温度が低下することはない。
Then, as shown in FIG. 7, a medium D for erasing the recording such as a thermoreversible recording medium (rewritable sheet, rewritable card) is passed between the heating head A and the rubber roller C so that the medium D becomes a roller. When passing through the portion pressed by C, the temperature can be raised and erased. Even before being pressed by the roller C, the
以上のように、本発明の加熱ヘッドを用いることにより、温度上昇部分の熱容量が大きくなっているため、高速で媒体を移動させて記録の消去などを行う場合でも、発熱用抵抗体の温度が急降下して加熱ムラなどが生じることなく、安定して媒体の加熱を行うことができる。その結果、発熱用抵抗体に大きな入力をしておく必要がなく、また、大きな入力を印加する必要がないため、無用な基板の放熱をする必要もなく、非常に消費電力を節約することができる。 As described above, since the heat capacity of the temperature rising portion is increased by using the heating head of the present invention, the temperature of the heating resistor is maintained even when recording is erased by moving the medium at a high speed. The medium can be stably heated without sudden drop and uneven heating. As a result, it is not necessary to apply a large input to the heating resistor, and it is not necessary to apply a large input. it can.
1 ヘッド基板
2 発熱用抵抗体
3 基板温度測定用抵抗体
4 第1の電極
5 第2の電極
6、7 基板温度測定用電極
9 フィルム状回路基板
10 導電性接着層
11 断熱板
12 主回路基板
14 耐熱軟質接着層
A 加熱ヘッド
B 加熱ヘッドモジュール
C ローラ
D 媒体
DESCRIPTION OF
10 Conductive adhesive layer
11 Insulation plate
12 Main circuit board
14 Heat-resistant soft adhesive layer A Heating head B Heating head module C Roller D Medium
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