WO2007102199A1 - マトリックスヒータ - Google Patents

Abstract

　基材上に、独立して温度制御可能な加熱素子を複数配列したことを特徴とするマトリックスヒータ。本発明により、被加熱物の表面に意図的に温度勾配、温度分布を付与でき、とくに成形同時印刷システムの転写箔の予備加熱用として好適なマトリックスヒータを提供できる。  

Description

明 細 書

マトリックスヒータ

技術分野

[0001] 本発明は、複数の加熱素子の集合体力も形成されるマトリックスヒータであって、被 加熱物に意図的に温度勾配、温度分布を付与でき、とくに成形同時印刷システムの 転写箔の予備加熱用ヒータとして好適なマトリックスヒータに関する。

背景技術

[0002] 従来から、発熱体と該発熱体が保持される基材とを有するヒータはよく知られている

(たとえば、特許文献 1)。このようなヒータにおいては、絶縁状の基材上にセラミック 等からなる発熱体が配列され、発熱体側に被加熱物を接触させることにより被加熱物 の表面全体が均一に加熱されるようになって 、る。

[0003] しかし、たとえば、従来のヒータを、成形同時転写印刷システム (製品の成形と同時 に金型内で転写印刷を施す）における転写箔の予備加熱に用いると、以下のような 問題が発生するおそれがある。すなわち、 3次元曲面に印刷する転写印刷において は、曲面に対する転写箔の接触性を向上すべく該転写箔を予備的に加熱するのが 一般的であるが、従来のヒータにおいては、被加熱物の表面全体が均一に加熱され るようになっているため、転写箔全体が加熱され、該転写箔全体が膨張し転写箔の 位置決め精度、ひ 、ては転写印刷性が低下するおそれがある。

[0004] したがって、上記のような弊害を防止しつつ、より複雑な 3次元曲面に転写箔の破 断等を防止しつつ、しかも転写箔を位置決め精度よく密着させ転写印刷性を向上さ せるためには、被加熱物である転写箔の表面を部分的に加熱可能なヒータが望まれ る。

特許文献 1 :特開平 2002— 050657号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] 本発明の課題は、被加熱物の表面に意図的に温度勾配、温度分布を付与でき、た とえば成形同時印刷システムの転写箔の予備加熱用として好適なマトリックスヒータ を提供することにある。なお、本発明者は、本発明に係るヒータと従来のヒータと区別 すべく、とくに本発明に係るヒータをマトリックスヒータと命名した。

課題を解決するための手段

[0006] 上記課題を解決するために、本発明に係るマトリックスヒータは、基材上に、独立し て温度制御可能な加熱素子を複数配列したことを特徴とするものからなる。このような 構成においては、複数の加熱素子はそれぞれ独立して温度制御可能に構成されて いるので、各加熱素子の加熱温度を任意に設定し調節できる。したがって、被加熱 物に対し所望の温度勾配、温度分布を付与できる。また、被加熱物の互いに隔てら れた部分のみを一つのマトリックスヒータで加熱できる。

[0007] 上記加熱素子は、被加熱物に対する温度勾配の付与の方向性等により任意に配 列可能であるが、加熱素子を格子状に配列すれば、温度勾配の方向性、大きさ等を 略任意に設定できる。

[0008] 上記加熱素子は、少なくとも発熱体を有するものから構成される。発熱体は特に限 定されるものではないが、たとえばセラミックヒータ、芯線に裸線を卷きつけた裸発熱 線ヒータ等を挙げることができる。

[0009] セラミックヒータ等の発熱体の発熱電線材に、抵抗温度係数の比較的に大きい材 料（たとえば 1, OOOppmZ°C〜5, OOOppmZ°Cが好適である）を選定して、非通電 時に微弱電流を流してその電圧降下を測定することにより、該発熱体の温度を間接 的に測定することも可能である。この場合、 10mS〜500mSの間隔で前記温度測定 のための非通電時間を設けることが望ましい。

[0010] 上記発熱体の相互の熱干渉による温度均一化の傾向を防止するためには、発熱 体相互の熱結合を極力少なくする (たとえば、発熱体間に空間を設ける）とともに、前 記各発熱体全体を冷却する機構を備えることが好まし 、。

[0011] 上記基材としては、たとえばポリイミド、耐熱性ポリエチレンテレフタレート、ガラス繊 維、シリコーン、耐熱ゴム等の絶縁体を挙げることができる。

[0012] 本発明に係るマトリックスヒータは、被加熱物に意図的に所望の温度勾配、温度分 布を付与できる。また、被加熱物の互いに隔てられた部分のみを一つのマトリックスヒ ータで加熱できる。したがって、広範な産業分野に利用可能であるが、とくに成形品 の成形と同時に該成形品の表面に転写印刷を施す成形同時印刷システムにおける 転写箔の予備加熱用に用いて好適なものである。

発明の効果

[0013] 上記のようなマトリックスヒータは、複数の加熱素子がそれぞれ独立して温度制御可 能に構成されているので、被加熱物に意図的に温度勾配、温度分布を付与できる。 また、一つのマトリックスヒータで被加熱物の互いに隔てられた部分のみを加熱できる 図面の簡単な説明

[0014] [図 1]本発明の一実施態様に係るマトリックスヒータの概略構成図である。

[図 2]図 1のマトリックスヒータの部分拡大断面図である。

[図 3]図 1とは別の態様のマトリックスヒータの部分拡大断面図である。

[図 4]図 1のマトリックスヒータを用いた成形同時印刷システムの概略構成図である。 符号の説明

[0015] 1 マトリックスヒータ

2 基材

3 加熱素子

4 セラミックヒータ

5 温度センサ

6 温度制御手段

7 成形同時印刷システム

8 金型

9 固定型

10 可動型

11 転写箔送り手段

12 供給リール

13 卷取りリール 17 固定材料

18 シート状部材

19 マーカ

20 脚部

発明を実施するための最良の形態

[0016] 以下に、本発明に係るマトリックスヒータの望ましい実施の形態を図面を参照して説 明する。図 1および図 2は本発明の一実施態様に係るマトリックスヒータを示している。 図において 1は、マトリックスヒータを示している。マトリックスヒータ 1は、基材 2を有し ている。基材 2上には、複数の加熱素子 3が設けられている。本実施態様においては 、加熱素子 3は格子状に配列されている。各加熱素子 3は、発熱体としてのセラミック ヒータ 4を有している。また、加熱素子 3内には、セラミックヒータ 4の温度を検知する 温度センサ 5が設けられている。セラミックヒータ 4は固定材料 17 (たとえば、シリコー ン系材料）により基材 2上に固定されている。各セラミックヒータ 4および各温度センサ 5は温度制御手段 6に接続されている。セラミックヒータ 4の表面、つまり被加熱物の 接触面側には絶縁性のシート状部材 18が設けられている。なお、本実施態様にお いては、セラミックヒータ 4は固定材料 17により基材 2上に固定されている力 図 3に 示すように通電用導電材料力 なる脚部 20により基材 2上に固定することも可能であ る。図 3のような構成においては、固定材料 17が廃止され、各セラミックヒータ 4の間 には空間が形成され、各セラミックヒータ 4同士の熱結合が極力少なくなるとともに、 各セラミックヒータ 4全体を冷却できるので、相互の熱干渉による温度均一化の傾向 を確実に防止することができる。

[0017] 温度制御手段 6は、加熱素子 3ごとに設定温度が入力可能に構成されている。そし て、温度制御手段 6は、各温度センサ 5により検知される温度に基づき各セラミックヒ ータ 4をオン'オフするように構成されている。したがって、各加熱素子 3は互いに独 立して温度制御されるようになって!/ヽる。

[0018] また、セラミックヒータ 4の発熱電線材に、抵抗温度係数の比較的に大き!/、材料 (た とえば 1, OOOppmZ°C〜5, OOOppmZ°Cが好適である）を選定して、非通電時に 微弱電流を流してその電圧降下を測定することにより、該セラミックヒータ 4の温度を 間接的に測定することが可能である。この場合、 10mS〜500mSの間隔で前記温度 測定のための非通電時間を設けることが望ましい。

[0019] 本実施態様においては、複数の加熱素子 3はそれぞれ独立して温度制御可能に 構成されて ヽるので、各加熱素子間にお 、て加熱温度を任意に設定し調節できる。 したがって、被加熱物に対し所望の温度勾配、温度分布を付与できる。また、被加熱 物の互いに隔てられた部分のみを一つのマトリックスヒータで加熱できる。

[0020] また、本実施態様においては、各加熱素子 3は格子状に配列されているので、温 度勾配、温度分布を略任意に設定できる。

[0021] 図 4は、上記マトリックスヒータ 1を転写箔の予備加熱用に用いた成形同時印刷シス テム 7を示している。成形同時印刷システム 7は、金型 8と転写箔送り手段 11とを有し ている。金型 8は射出成形機（図示略）に取り付けられており、固定型 9と可動型 10と 力 構成されている。転写箔送り手段 11は、供給リール 12と卷取りリール 13とを有し ている。また、転写箔 14は、厚さ約 40〜50 のポリエチレンテレフタレート（PET)か ら構成されており、該転写箔 14の長手方向に転写部 15が所定の間隔をおいて設け られている。そして、供給リール 12と卷取りリール 13とが同時に駆動されることにより、 転写箔 14がー定量送り出されることにより、転写箔 14上の転写部 15が金型 8のキヤ ビティー（図示略）に位置合せされるようになっている。転写部 15のキヤビティーへの 位置合せは、たとえば CCDカメラによる画像処理等によりなされるようになつている。 該位置合せは、転写箔 14の幅方向端部に設けられた位置合せ用のマーカ 19のず れを検知することにより行われるようになって 、る。

[0022] このような成形同時印刷システムにおいては、転写箔送り手段 11が駆動されること により、転写部 15がキヤビティーへ位置合せされる。そして、成形機カゝらキヤビティー 内に樹脂が充填され成形品（図示略)が成形される。また、同時に成形直後の成形 品側の熱により転写部 15の絵柄が成形品の表面に転写印刷されるようになっている

[0023] また、このような成形同時印刷システムにおいては、転写箔送り手段 11が駆動され 転写部 15がキヤビティーに位置合せされると、マトリックスヒータ 1により転写箔 14の 転写部 15が予備加熱されるようになっている。マトリックスヒータ 1は、成形品の取出 機が成形品を取り出すタイミングで矢印方向に移動され、転写部 15を予備加熱する ようになつている。なお、予備加熱温度は任意に設定可能である力 図 4のシステム にお ヽては 100〜200°Cに設定されて！、る。

[0024] そして、上記マトリックスヒータ 1は、複数の加熱素子 3がそれぞれ独立して温度制 御可能に構成されているので、被加熱物である転写部 15に意図的に温度勾配、温 度分布を付与して加熱できる。また、たとえば転写部 15が転写箔 14の幅方向に隔て られて存在する場合 (多数個同時成形の場合)であっても、一つのマトリックスヒータ 1 で互いに隔てられた転写部 15のみを加熱できる。したがって、転写箔 14の転写部 1 5以外の部分の加熱による膨張変形が防止されるので、それぞれの転写部 15の位 置精度は低下しない。また、転写部 15に所定の温度勾配を形成して予備加熱して おく方が成形品への転写印刷の仕上がり性を向上できる場合には、転写部 15に所 定の温度勾配を付与して加熱することも可能になる。また、複数の加熱素子 3はそれ ぞれ独立して温度制御可能に構成されており、成形品の形状等に即応し各加熱素 子 3の設定温度を容易に変更することができるので、優れた汎用性を備えて 、る。 産業上の利用可能性

[0025] 本発明に係るマトリックスヒータは、たとえば所定の温度勾配を付与して被加熱物を 加熱することができるとともに、被加熱物の互いに隔てられた部分のみを一つのマトリ ックスヒータで効率的に加熱できる。したがって、広範な産業分野において適用可能 であるが、とくに成形同時印刷システムの転写箔の予備加熱用として好適である。

Claims

請求の範囲

[1] 基材上に、独立して温度制御可能な加熱素子を複数配列したことを特徴とするマト リックスヒータ。

[2] 前記加熱素子が格子状に配列されている、請求項 1に記載のマトリックスヒータ。

[3] 前記加熱素子が少なくとも発熱体を有して 、る、請求項 1に記載のマトリックスヒータ

[4] 前記発熱体がセラミックヒータ力もなる、請求項 3に記載のマトリックスヒータ。

[5] 前記発熱体の 0でな 、抵抗温度係数を利用して、該発熱体の抵抗値の変化を測 定して温度を推定する機能を備えた、請求項 3に記載のマトリックスヒータ。

[6] 前記発熱体の相互の熱干渉による温度均一化の傾向を防止するために、発熱体 相互の熱結合を極力少なくするとともに、前記各発熱体全体を冷却する機構を備え た、請求項 3に記載のマトリックスヒータ。

[7] 前記ヒータが、成形同時印刷システムにおける転写箔の予備加熱用のヒータ力もな る、請求項 1に記載のマトリックスヒータ。