WO2000075018A1

WO2000075018A1 - Fil chauffant pour dispositifs tels que des thermoscelleurs a impulsions

Info

Publication number: WO2000075018A1
Application number: PCT/JP2000/000035
Authority: WO
Inventors: Atsunobu Sakamoto; Kazuko Sakamoto
Original assignee: Atsunobu Sakamoto; Kazuko Sakamoto
Priority date: 1999-06-09
Filing date: 2000-01-07
Publication date: 2000-12-14
Also published as: CN1355752A; EP1201547A4; AU772679B2; TW506928B; US20070084842A1; AU1891500A; KR20020018671A; JP3943934B2; KR100553968B1; MXPA01012074A; CA2376060A1; CN1143795C; EP1201547A1; CN1507303A

Description

明細書

ィンパルスヒ一トシ一ラ一等のヒーター線

技術分野

ポリエチレン等を熱溶着するインパルスヒートシ一ラ一、製本機、ラミネ一タ —に関するもので、画像形成装置のヒータ一線にも応用される。技術

ィンパルスヒ一トシ一ラ一は 2〜 5 m m程^の幅のヒータ一線に 8〜1 5 Aといった ¾流を流して、 1秒前後の短い間に 1 5 0 °C前後に加熱することによりポリエチレンや、熱溶融性樹脂等を溶かして着けるもので、そのヒータ一線には、発熱部に I2気抵抗のい鉄クロムやニクロムの細幅の線材を、発熱しては困る極部にはメツキした多少 ) い銅板や鉄板を用い、両者を圧 ¾ϊやスポット溶接で接合していた。

しかし流は火きいが、シ一ラーの βさは 2 0〜4 0 c m程 ^:なので、その両端に架ける ΐΐϊ压は 1 5〜3 O V程度にしかならなかった。その為商業 ΐίί源の 1 0 0〜2 2 0 Vからは、トランスゃ電子回路による電圧制御装置を用いて調節しなければならなかった。

ヒーター線の圧着やスポット溶接は勘の耍る手作業なので、長さが不揃いになつたり、不良品が発生したり、確実さが欠ける原因になったし、接合個所が過熱しかったりして命の短い j 因にもなつた。

その圧やスポット溶接の極は) みもあったので、図 5のような従来の仰 i¾ 吸収装 i 1 5では、 ^い' rli極部がヒータ一台の上に!るわけにはいかないので、仲びた時発熱部が両端で空気中に浮くので、その個所が過熱し、その上のポリエチレン等に孔を開けてしまうことも多かった。

又トランスは非常に 3!いし、 ¾子回路による電圧制御装置は、 ¾源^圧に比べて圧はかなり低いし流は大きいので難しく、故障が起き易いし、 ¾にそれらは価格がかった。

製木機ゃラミネ一ター、画像形成装置等は、ニクロム線を雲母等に巻いたヒ一ターで、熱容 ¾の大きな金屈バーやロールを加熱し、その熱の平衡状態で iiリ Πするものであった。従って少量を処理するにも、熱くなる迄 5分から 1 0分も待たなければならなかった。

しかし画像形成装は特許開平 8— 1 2 4 6 6 0号のように窒化アルミの薄板の裘而に金屈や酸化物のパターンを焼き付けたものも出来て早くなつたが、技術的にも難しく、耐久性も不明で、高価であった。 Ψ」の開示

ヒータ一線を、圧延等により非常に薄くし、焼き入れ等により適当に腰を強くした鉄クロム等の抵抗材薄板をフォトエッチング等により加工し、電極部又は発熱を押さえたい部分はそれなりに幅広にして、発熱部は均一な細幅で求める形状にして、それらを一休に作り出した。

さらに ΐί£極部にシール線がらむ欠点を、無くす工夫をした。

又上記ヒータ一線を、出来たシ一ル線又は面では熱の拡散で消えてしまう小さな隔で、その発熱部の求められる形状いっぱいに、均- な細幅でジグザグ状にし 7こ。

さらに像形成装置には上記ヒーター線を窒化アルミ板に貼り付けて素早い均一な加熱を行なつた。図而の简^な説明

|¾| 1〜3は本発叨の極々のヒータ一線及びそのシール線 li|jちそのシールして出来た溶ィ ' 跡の ψ-面図で、図 4はヒータ一線 ia体の仲長吸収構造を示す側面図で、

1 5は従来のものの側而図である。図 6、 7は本発明のヒーター線の応 ffl例を示す平而図で、図 8は猫のバッグのヒータ一線を示す平面図である。

図 9はジグザグ状ヒーター線及びそのシール線の平面図で、図 1 0〜 1 2はその発熱部を拡大した平面図、図 1 3は別のヒータ一線を示す平面図、図 1 4はヒ ―タ一線の接合部を示す平面図である。 \を施するためのの形態

l¾l 1は木充叨の一例のヒータ一線 1とそのシール線 2の平面図である。ヒータ —線 1は幅 2 m mの発熱部 3と 5 m mの電極部 4を同一の板材からフオトエッチングで作り出したもので、鉄クロム材を 0 . 1 m mに圧延し、適当な硬さに調整した薄板に予め感光剂を塗布し、型をフォトマスクして感光させ定着させて、必要な部分だけ皮膜でカバ一して、不要な部分を酸で溶かし去れば出来上がる。この¾極部のように同一の抵抗材でも、幅を発熱部の 2倍程度以上にすれば、シ一ルしないように出来る。

家など使 ffl回数の少ない場合は問題ないが、ある程度速続使用した場合、熱部 3の熱が電極部 4にも少しづっ広がつていき、このヒーター線 1のシール線 2には、両'端の電極部 4の幅の広がりからくる膨らみ 5が出て来る。この膨らみ 5に、袋に掛かった力が中するとシールが破れやすくなる。この解決法は三つめる。

ーは図 2のように電極部 4に 21ねて吸熱電極板 6をその位置に ©くことで、発熱はシール線 7のように、その S!なった部分で止まる。吸熱電極板 6は平成 8 年特許出願^ 3 4 6 6 5 4 に記したもので、ニッケルメツキした燐青銅等の薄板で、 ¾T と特に熱の ^伝導体であればよい。欠点はその分部品が多くなるし、発熱部 3と吸熱電極板 6とで電流をやりとりするので、その接点でヒータ一線が比蛟的く消耗することである。

W二は袋木体となる側にシ一ル線が脹らまないよう、発熱部 3を中心からずらして、袋木休側の幅広部分 8を無くして、反対側に 2倍にするか、図 3のように反対側の袋の縁になる側の幅広部分 9に比べて、より離れて、図では両端に近くなって設けるのである。シール線 1 0の膨らみ 1 1は出ても袋の縁になる側のみとなる。この袋木体側、縁側は勿論一応の目安であって、悪影響の少ない一方の側に揃えるという意味である。

これらの効果はヒータ一線 1を図 3の破線 1 2の位置で直角に曲げても同じである。これはシ一ラーを無駄に長くしないためである。図 4の側面図のように ΐ2 極部 4を ίϊϊ角に I川げ、固定するネジ 1 3の手前で枕状の突起 1 4を置いてテンシヨンを掛けると、 ¾極部 4がそれ! ^身のバネ性で発熱時におこる発熱部の仲長を充分に吸収してくれるので、図 5のような従来の複雑で部,¹ ^の多い仲畏吸収装置 1 5が不川になる。発熱部 3は直線だけでなく、どの様な形も作ることが出来る。図 6の平面図のように橙円のヒーター線 1 6はポリエチレンショッビングバッグの成形取手のものであり、図 7の四角のヒーター線 1 7はバッグ状フィルターの外枠をシールするものである。なおこのヒーター線 1 7はその四角のシール線で閉じた空間を作 5 らなければならないが、その接近部 1 8の隙間を約 0 . 2 m m以下にすれば、シ —ル線では隙間が無いようになる。

この隙間とシール線との関係は、どの様なヒーター線においても起きる。図 8 は米国特許第 5 , 5 4 5 , 1 1 7号の風船の製法で経験的に用いた、猫の頭が脹らむショッピングバッグ 1 9のヒータ一であるが、ニクロム丸線のヒーター線 2

_{1 0} 0は外形を焼き切りシールするもので、同じくヒーター線 2 1は猫の頭とバッグの中身とを区分けするための、単にシールするもので、両端の点線部分 2 2は発熱しないように銅線を接続したものである。それら丸線を求める形状にした後、粘着剂付きフッ素樹脂コーティングガラスクロス等で挟み、固定して、ヒータ一としたものである。猫の顔や取手は分かりやすくする為につけてある。

i s このとき 2本のヒータ一線の最接近部、ち耳の付け根と颚の 2個所は気密にしなければならないので、ヒータ一線 2 1のその個所に厚さ 0 . 1 m m程度のガラステープ等を貼り付け密着させるが、電気的には絶縁するのである。その個所はテープを貼ったことにより、シール温度は下がる傾向になるが、ヒータ一線が密なので打ち消され、さらに電流を調節することにより充分実用になり、出来た

2 0 シール線には空気の漏れる隙間は出来なかつた。

これをさらに利 fflしたのが図 9のヒーター線で、発熱部 2 3に細いスリットを入れ、抵抗材も細くして、長さ方向に垂 ffiに均一にジグザグにしたもので、図 1 0〜1 2はその一部拡大図である。このヒータ一線を使うと、スリットが充分小さければ、図のように綺麗な 1木のシール線 2 4になる。さらに両端の電極部の

2 5 直前でジグザグをやめて本来の太さに戻すと、そのシール線 2 4には問题となる端部の膨らみが出ない。これが第三の解決法である。

このジグザグ状ヒータ一線の ¾気抵抗値は、同じシール線となる幅 2 m mで長さ 2 0 0 m mのヒータ一線の電気抵抗が 2 Ωであったが、それに発熱部 2 3のように 0 . 2 m m前後の細いスリットを入れ、大体 0 . 4 m mの幅でジグザグにすると、抵抗は 25Ω前後になった。電気的に大体 16V、 8Aであったヒーター線を、同じシール線で 50 V、 2 Aと高電圧、低電流化したことになる。

商業電圧が 100Vならば半波整流するだけでよいし、ヒータ一線を 280m mと 1. 4倍にすれば、 100Vを直接かけることも出来る。又商業電圧が 20 0 Vならば長さを 2倍にすれば半波整流し、さらに幅を 3 m mにして合計で 3倍にすると、 200Vをそのままかけられ、完全にトランスや電圧調整回路を省くことも出来た。

このジグザグ状ヒータ一線は熱による伸縮を、一寸伸ばして固定すると自分で吸収出来るので、従来の複雑で部品の多い図 5の伸長吸収装置は勿論、図 4の簡 ftl!な装置も一切必要なくなった。

ヒーター線に隙問があってもシール線上に出てこないのは、その上にカバーするフッ尜樹脂コ―ティングガラステープやシールすべきポリエチレンフィルム^ 体によって、熱が隙問方向にも伝わることによる。従ってそれらのみが通常の

0. 1〜0. 2mmよりも原くなれば、又発生する熱量やその時問が多くなれば隙問が 0. 2mm以上でもシール線上では消える。又 0. 1mm以下ならば勿論よいが、エッチングで量;? するのが難しくなる。請求の範囲ではこれらの大きさの隙問を含むものである。その範囲であれば図 11のように隙間にテ一パーが付いても良い。

又ヒータ一線の幅を変えられる場合、幅は発熱量と逆比例するので、隙問と組み合わせることにより、効¾の変わったヒータ一を作ることも出来る。例えば 1 12のように、シール的には l"j一形状又は近いヒーターでありながら、発熱部の幅の中心が高く、周辺が低くなるようにその温度分布を変えられるので、ェッジ切れを防ぐことが出来る。実は隙間の幅も発熱密度に逆比例するので、図 1 1のヒーター線の隙間のテーパーが大きくなると同じような効果が出てくる。

鉄クロム材ゃニクロム合金の焼き鈍した素材では厚さは 0. 2mm程度ないと 2mm幅でも柔らかくて、取り扱い中にヒータ一線が変形してしまう。しかし現在経济的な圧延では薄板の厚さを 0. 1 mmに出来るし、ある程度焼きを入れて腰があれば、発熱部を先ほどの 0. 4mm幅でジグザグにしても、充分实的な強度があった。しかし焼きが強過ぎると折れやすくなるので、適度がよい。ヒータ一線の使用温度は 2 0 0 °c以下で、 6 0 0 °c以上の焼き入れ温度よりもはるかに低いので、加熱で焼きが戻ることはない。又焼き入れだけでなく圧延や鍛造等による改質等の強化処理でもよい。要は焼き入れ等で補える限り、薄いほどよい。又図 1 3の平面図のようにジグザグの方向を長さ方向にも取れるが、長いのでより強度を要求される。従ってその形状設計の良し悪しもある。なお図 1 3のように広い面積のヒータ一の場合も、どのように隙問と線で面稻を塗り潰してもよいが、請求の範 fflでいうジグザグ状にはそれらの全てを含む。又直線だけでなく曲線によるものも含む。発熱線そのものも直線だけでなく曲線、幅の大小等、種々の形状を取り得る。

又これらの加工方法としてはワイヤ一カッティングや、レーザ一等も可能である。ヒータ一線はそう高いものではないが、その加工次笫でトランス等も省略出来るとなれば、そのようなコストも加味して製造出来る。従って先ほどのエッチング方法が非常に経済的であるが、それに限られるものではない。図 1 4の平面図に兌られるように、本発明の範囲にはジグザグにした発熱部 2 3が電極部 4と一体で作られたものばかりでなく、ジグザグの部分そのままや、幅広の接合部 2 5で' ΓιΙ'極部 4とスポット溶接して接合したものも含まれる。

なお本発 ¾1のシ一ラ一のプレス機構には、一辺にヒータ一を設けた Τ型のハンドタイプのものを手に持つて、作業台の上に置いたポリエチレン等を押してヒートシ一ルする、いわば人休を介した押圧動作も含める。又木ヒーターはその電圧制御装 ¾を¾略することも出来るので、その場合 '源回路は、単に電源からヒーターまでの給 ¾を怠味する。本発明におけるインパルスシ一ラーは軽く、源と ^結出来るので、従来は熱板式ヒータ一だけであつた分野にも活躍出来る。このことは、熱板式ヒータ一を使っていた製本機、ラミネーターにも当てはまり、インパルスヒートシ一ラ一方式で行うことが出来る。つまり必要な形状にしたジグザグ状ヒータ一線にフッ素樹脂テープを被せ、それを内蔵したプレス機構で製木 ffl紙の朿ゃラミネ一トフィルムを押さえて、短時間に比較的大電流を流して熱し、断 ¾して冷却することにより、接着剤の熱溶融性樹脂等を溶笤するのである。例えばジグザグ状ヒーター線は長方形にも出来るので、身分証明書の写真のラミネ一卜には g適である。これならば使いたい時に直ぐ使え、しかも常時加熱する必要もなく省エネルギーである。請求の範囲のィンパルスヒートシ一ラー等の熱器具にはこのような製本機ゃラミネーターが含まれる。

又ジグザグ状ヒータ一線を画像形成装置に用いる場合は、単にシリコン粘着テープ等で窒化アルミ薄板に貼り付けるだけで機能する。スリッ卜が有っても熱の拡散で均一に加熱出来るし、熱による伸縮も吸収される。寿命は長いし、不都合があれば簡単に交換出来る。産業上の利用可能性

本発明によりヒータ一線はフォトエッチング等によるので、どの様な形状でも正確に大 i に安価に出来るようになつたし、スポット溶接不良による過熱等の寿命の短い原因も取り除けられた。

電極部が発熱部と同じに薄いので、ヒーター台の上にまで仲ばせるので、両端の仲長吸収装置の直前で起きやすい、発熱部が空中に浮くことによる、過熱の孔あきも防ぐことが出来た。

又シール線では消える程度の細いスリットによりジグザグにしたことで、発熱部を電源の電圧に近づけることが出来るようになつたので、トランス等の！！!圧制御装置を不要又は簡単にした。トランスの重量が無くなると、装置は非常に蛏くなるし、コストも低くなった。

ヒーター線 I 体のパネ性で熱膨張の歪みを吸収出来るし、さらに発熱部をジグザグにしたものはなおさら吸収するので、通常設けなければならない両端の伸長吸収装が简略又は不になった。

これらによりィンパルスヒ一トシーラ一自体を製造しやすく、且つそのコストを非常に低く出来た。

又本発明のヒーター線を利用すれば、製本機、ラミネーターはインパルスヒートシ一ラー方式にすることが出来るし、画像形成装置のヒータ一線にも応用出来るので、瞬時に使えて、省エネルギーなものにすることが出来た。

Claims

請求の範囲

1 . ヒーター線を、圧延等により出来るだけ薄くして、焼き入れ等により適当に腰を強くした鉄クロム等の電気的抵抗の高い金属の薄板を、フォトエッチング等の方法により、電極部又は発熱を押さえたい部分はそれなりに幅広にして、発熱部は均一な細幅で求める形状にして、それらを一体に形成してなることを特徴とする、少なくとも電源回路、それに結線されたヒータ一、そのヒータ一を内蔵したプレス機構からなり、フッ素樹脂コ一ティングガラステープ等でカバ一されたヒーター線からなるヒーターに、電源回路から短時間に比較的大電流を流して熱し、断電して冷却することにより、プレス機構に挟めたポリエチレンや熱溶融性樹脂等を溶^する、ィンパルスヒートシ一ラー等の熱器具のヒーター線。

2 . ヒータ一線を、プレス機構に挟めたポリエチレンの袋の本体といった、破れては困る側にシ一ル線又は面が脹らまないよう、その側の電極部の幅広部分を無くすか、両側にある場合は反対側の袋の縁になる側の幅広部分に比べて、より離 5れた位置に設けた形状としたことを特徴とする、請求項 1のヒータ一線。

3 . 単数又は複数のヒータ一線が、自らのであれ、他とのであれ、その発熱部を互いにある程度の小さな隙間で近づけることにより、出来たシール線又は面では熱の拡散で一諸になつて、その隙間が消えてしまうことを利用した構造であることを特徴とする、ィンパルスヒートシーラ一等の熱器具。

0 4. ヒータ一線が、出来たシール線又は面では熱の拡散で消えてしまう小さな間隔で、その発熱部の求められる形状いっぱいに、均一な細幅でジグザグ状にしてなることを特徴とする、請求頃 1のヒーター線。

5. ヒーター線が、圧延等により出来るだけ薄くして、焼き入れ等により適当に腰を強くした鉄クロム等の電気的抵抗の高い金属の薄板を、電極部又は発熱を押Sさえたい部分はそれなりに幅広にして、発熱部は、貼り付けた窒化アルミ薄板等の反対側では熱の拡散で熱むらが消えてしまう小さな間隔で、求められる形状いつぱいに均一な細幅でジグザグ状に形成してなることを特徴とする、窒化アルミ薄板等に上記ヒータ一線を貼り付けて均一な加熱を行う、画像形成装置のヒータ —線。