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JP2023038143A - Heating element and driving device - Google Patents

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JP2023038143A JP2021206116A JP2021206116A JP2023038143A JP 2023038143 A JP2023038143 A JP 2023038143A JP 2021206116 A JP2021206116 A JP 2021206116A JP 2021206116 A JP2021206116 A JP 2021206116A JP 2023038143 A JP2023038143 A JP 2023038143A
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Abstract

【課題】電極の配線パターンが省スペースに形成され、局所的な部分を小電力で急峻に発熱させることが可能な発熱体を提供することを目的とする。さらに前記発熱体を使った駆動装置を提供することを目的とする。【解決手段】基材と、前記基材上に形成され互に対向する正極の配線電極と負極の配線電極と、前記正極および負極の配線電極が対向する間に形成された抵抗体、を備え、前記正極および負極の配線電極は、対向側面の法面角度が70度以上で、上面に凹部を有する、ことを特徴とする発熱体を提供する。さらに線膨張係数の異なる2層以上のシートを貼合させてなるフレキシブルシート(ストレッチャブルシート)を基材とし、発熱体の周辺に切込みを入れた駆動装置を提供する。【選択図】図4[Problem] The object is to provide a heating element in which the electrode wiring pattern is formed in a space-saving manner, and which can rapidly generate heat in a localized area with low power. It is also an object to provide a drive device using said heating element. [Solution] The present invention provides a heating element comprising a substrate, a positive wiring electrode and a negative wiring electrode formed on said substrate and facing each other, and a resistor formed between the facing positive and negative wiring electrodes, wherein the positive and negative wiring electrodes have a slope angle of 70 degrees or more on the facing side and a recess on the upper surface. The present invention also provides a drive device in which a substrate is a flexible sheet (stretchable sheet) formed by laminating two or more sheets with different linear expansion coefficients, and in which cuts are made around the heating element. [Selected Figure] Figure 4

Description

本発明は、発熱体および発熱体を利用した駆動装置に関する。 The present invention relates to a heating element and a driving device using the heating element.

発熱体として、シート上に印刷された配線電極パターンの正極と負極との間に体積抵抗率の高い例えばカーボンを主体とする抵抗体を挿入もしくは塗布して形成した面状の発熱シートなどが知られている。 As a heat generating element, there is known a planar heat generating sheet formed by inserting or coating a resistor having a high volume resistivity, for example, mainly composed of carbon, between the positive electrode and the negative electrode of the wiring electrode pattern printed on the sheet. It is

特許文献1には、印刷・乾燥により形成した櫛歯形状の配線電極パターンに、印刷・乾燥により抵抗体を形成した面状発熱体であって、正極と負極の櫛歯電極間のピッチが異なる発熱部を複数設けることで使用者の好みに応じた温度調節を行うものが開示されている。 Patent Document 1 discloses a planar heating element in which resistors are formed by printing and drying on a comb-shaped wiring electrode pattern formed by printing and drying, and the pitch between the positive and negative comb-shaped electrodes is different. It is disclosed that the temperature is adjusted according to user's preference by providing a plurality of heat-generating portions.

特許第4449804号公報Japanese Patent No. 4449804

しかしながら特許文献1は、電極の配線パターンを省スペースに形成し、数平方ミリメートルといった局所的なピンポイントの部分を瞬時に発熱させるといった課題認識は開示されていない。 However, Patent Literature 1 does not disclose the recognition of the problem of forming a wiring pattern of electrodes in a space-saving manner and instantaneously generating heat in a local pinpoint portion of several square millimeters.

そこで本発明では、電極の配線パターンが省スペースに形成され、局所的な部分を小電力で急峻に発熱させることが可能な発熱体を提供することを目的とする。さらに前記発熱体を使った駆動装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a heating element in which a wiring pattern of electrodes is formed in a space-saving manner, and which is capable of rapidly heating a local portion with a small electric power. A further object of the present invention is to provide a driving device using the heating element.

前記の課題を解決するために、代表的な本発明の発熱体の一つは、基材と、前記基材上に形成され互に対向する正極の配線電極と負極の配線電極と、前記正極および負極の配線電極が対向する間に形成された抵抗体、を備え、前記正極および負極の配線電極は、対向側面の法面角度が70度以上で、上面に凹部を有する、ことを特徴とする発熱体である。 In order to solve the above-mentioned problems, one representative heating element of the present invention includes a base material, a positive wiring electrode and a negative wiring electrode formed on the base material and facing each other, and the positive electrode. and a resistor formed between opposing wiring electrodes of the positive electrode and the negative electrode, and the wiring electrodes of the positive electrode and the negative electrode have a slope angle of 70 degrees or more on the opposing side surfaces and have a concave portion on the upper surface. It is a heating element that

本発明により、発熱体の電極の配線パターンが省スペースに形成され、局所的な部分を小電力で急峻に発熱させることが可能となる。
上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施をするための形態における説明により明らかにされる。
According to the present invention, the wiring pattern of the electrodes of the heating element can be formed in a space-saving manner, and it is possible to rapidly heat a local portion with a small electric power.
Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the description in the following embodiments.

図1は、従来の配線電極を用いた発熱体200を示した図である。FIG. 1 is a diagram showing a heating element 200 using conventional wiring electrodes. 図2は、発熱体200をX-X’軸を含むXZ平面で切った断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the heating element 200 cut along the XZ plane including the X-X' axis. 図3は、従来の方法で印刷された配線の断面形状の顕微鏡写真である。FIG. 3 is a photomicrograph of a cross-sectional shape of wiring printed by a conventional method. 図4は、本発明に係る配線電極を用いた発熱体500を模式的に示した図である。FIG. 4 is a diagram schematically showing a heating element 500 using wiring electrodes according to the present invention. 図5は、発熱体500をX-X’軸を含むXZ平面で切った断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of the heating element 500 cut along the XZ plane including the X-X' axis. 図6は、本件スクリーン印刷法で形成した配線電極の断面形状である。FIG. 6 shows a cross-sectional shape of a wiring electrode formed by the present screen printing method. 図7は、本件スクリーン印刷法で形成した配線電極のレーザー顕微鏡による撮像写真の平面図である。FIG. 7 is a plan view of a photograph taken by a laser microscope of wiring electrodes formed by the present screen printing method. 図8は、本件スクリーン印刷法で形成した配線電極のレーザー顕微鏡による撮像写真の斜視図である。FIG. 8 is a perspective view of a photograph taken by a laser microscope of wiring electrodes formed by the present screen printing method. 図9は、本件スクリーン印刷法で形成した配線電極のレーザー顕微鏡による撮像写真の断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view of a photograph taken by a laser microscope of wiring electrodes formed by the present screen printing method. 図10は、ジュール熱の公式を表した模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram showing the formula of Joule heat. 図11は、本件スクリーン印刷法における注入工程を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing an injection step in the present screen printing method. 図12は、本件スクリーン印刷法におけるスキージによる掃引工程を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a sweeping step by a squeegee in the present screen printing method. 図13は、本実施形態に係る塗布剤及び印刷法を用いた場合にスクリーンメッシュ痕に形成される凹部を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing recesses formed in screen mesh traces when the coating agent and printing method according to the present embodiment are used. 図14は、本実施形態に係る塗布剤及び印刷法を用いた場合にスクリーンメッシュ痕に形成される凹部を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing recesses formed in screen mesh traces when the coating agent and the printing method according to the present embodiment are used. 図15は、第1実施形態に係る発熱体および駆動装置を示した図である。FIG. 15 is a diagram showing a heating element and a driving device according to the first embodiment; 図16は、第2実施形態に係る発熱体および駆動装置を示した平面図である。FIG. 16 is a plan view showing a heating element and a driving device according to the second embodiment; 図17は、本発明に係る配線電極パターンによる発熱体と従来の配線電極による発熱体の温度上昇グラフの比較図である。FIG. 17 is a comparison diagram of temperature rise graphs of a heating element with a wiring electrode pattern according to the present invention and a heating element with a conventional wiring electrode pattern. 図18は、第2実施形態を適用したLEDフリッカー806の平面図である。FIG. 18 is a plan view of an LED flicker 806 to which the second embodiment is applied. 図19は、第2実施形態を適用したバタフライ装置808の平面図である。FIG. 19 is a plan view of a butterfly device 808 to which the second embodiment is applied. 図20は、第3実施形態に係る発熱体および駆動装置を示した平面図である。FIG. 20 is a plan view showing a heating element and driving device according to the third embodiment. 図21は、第4実施形態に係る発熱体および駆動装置を示した平面図である。FIG. 21 is a plan view showing a heating element and driving device according to the fourth embodiment. 図22は、第5実施形態に係るバルーン毛細管1200を長手方向に切った断面図である。FIG. 22 is a longitudinal cross-sectional view of the balloon capillary tube 1200 according to the fifth embodiment. 図23は、バルーン駆動ユニット1203の一例の模式図である。FIG. 23 is a schematic diagram of an example of the balloon drive unit 1203. As shown in FIG. 図24は、バルーン駆動ユニット1203の駆動の様子を示す模式図である。FIG. 24 is a schematic diagram showing how the balloon driving unit 1203 is driven. 図25は、第5実施形態に係るバルーン毛細管1200の変形例を長手方向に切った断面図である。FIG. 25 is a longitudinal cross-sectional view of a modification of the balloon capillary tube 1200 according to the fifth embodiment. 図26は、第5実施形態を適用した点字表示装置1300の模式図である。FIG. 26 is a schematic diagram of a braille display device 1300 to which the fifth embodiment is applied.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。
また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付して示している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that the present invention is not limited by this embodiment.
Moreover, in the description of the drawings, the same parts are denoted by the same reference numerals.

本開示においては、方向を示すために、図面上に表記されたX軸、Y軸、Z軸に示す方向を用いることがある。 In the present disclosure, the directions indicated by the X-axis, Y-axis, and Z-axis on the drawings may be used to indicate directions.

本開示において、特に断りのない限り、「上」とはZ軸正方向を、「下」とは負方向を意味し、「高さ」はZ軸上の長さを意味する。 In the present disclosure, unless otherwise specified, "top" means the Z-axis positive direction, "bottom" means the negative direction, and "height" means the length on the Z-axis.

本開示において、特に断りのない限り、配線電極と接する基材側の面はXY平面に平行とする。「底面」とは、配線電極が基材側(XY平面)と接する面を意味する。 In the present disclosure, unless otherwise specified, the substrate-side surface in contact with the wiring electrode is parallel to the XY plane. The “bottom surface” means the surface where the wiring electrodes are in contact with the substrate side (XY plane).

本開示において、特に断りのない限り、XY平面を上からみた図を平面図。XZ平面上の図を断面図という。 In the present disclosure, unless otherwise specified, a top view of the XY plane is a plan view. A view on the XZ plane is called a sectional view.

まず、図1~3を参照して従来例について説明する。
図1は、従来の配線電極を用いた発熱体200を示した図である。図1においては、基材301上に正極配線電極202と負極配線電極203の櫛歯状電極部分がX軸方向で相互に存在するように組み合わされて配置されている。そして、これらの櫛歯状の電極の間隙に抵抗体204(図示せず)を充填すると発熱体が構成される。
First, a conventional example will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a diagram showing a heating element 200 using conventional wiring electrodes. In FIG. 1, the comb-shaped electrode portions of the positive wiring electrode 202 and the negative wiring electrode 203 are arranged on the substrate 301 so as to be mutually present in the X-axis direction. A heating element is formed by filling a resistor 204 (not shown) in the gap between these comb-shaped electrodes.

なお、正極配線電極202と負極配線電極203が基板301と接する底面には、抵抗体204を介して対向する互い平行な辺(以下、「対向平行辺」という。)が存在する。図1では対向平行辺はY軸に平行である。また正極配線電極202または負極配線電極203において、対向平行辺を含み、抵抗体204を介して互に対向する面を「対向側面」という。 In addition, on the bottom surfaces where the positive wiring electrode 202 and the negative wiring electrode 203 are in contact with the substrate 301 , there are mutually parallel sides facing each other with the resistor 204 interposed therebetween (hereinafter referred to as “opposing parallel sides”). In FIG. 1, the opposing parallel sides are parallel to the Y-axis. In addition, in the positive electrode wiring electrode 202 or the negative electrode wiring electrode 203, the surfaces including the opposing parallel sides and facing each other with the resistor 204 interposed therebetween are referred to as "opposing side surfaces".

図2は、図1における発熱体200をX-X’軸を含むXZ平面で切った断面図である。X-X’軸は対向平行辺と任意の位置で垂直に交わる直線である。正極配線電極202および負極配線電極203の断面は蒲鉾形状であり、上から下に向かって末広状態になっている。間隔302は、正極配線電極202側の対向側面206と負極配線電極203側の対向側面207の間で、X方向の長さが最小の間隔を表し、間隔303は最大のものを表す。 FIG. 2 is a cross-sectional view of the heating element 200 in FIG. 1 taken along the XZ plane including the X-X' axis. The X-X' axis is a straight line perpendicularly intersecting the opposing parallel sides at any position. The cross section of the positive wiring electrode 202 and the negative wiring electrode 203 has a semi-cylindrical shape and diverges from top to bottom. A distance 302 represents the minimum distance in the X direction between the facing side surface 206 on the positive wiring electrode 202 side and the facing side surface 207 on the negative wiring electrode 203 side, and a distance 303 represents the maximum distance.

図3は、従来の方法で印刷された配線の断面形状の顕微鏡写真である。上述のように断面が蒲鉾形状をとることが確認される。 FIG. 3 is a photomicrograph of a cross-sectional shape of wiring printed by a conventional method. As mentioned above, it is confirmed that the cross section takes a semicylindrical shape.

図4は、本発明に係る実施態様の配線電極を用いた発熱体500を模式的に示した図である。また図5は、図4における発熱体500をX-X’軸を含むXZ平面で切った断面図である。以下の説明において、上述の従来例と同一又は同等の構成要素については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。 FIG. 4 is a diagram schematically showing a heating element 500 using wiring electrodes according to an embodiment of the present invention. 5 is a cross-sectional view of the heating element 500 in FIG. 4 taken along the XZ plane including the X-X' axis. In the following description, the same reference numerals are given to the same or equivalent components as in the above-described conventional example, and the description thereof will be simplified or omitted.

本実施態様の正極配線電極502および負極配線電極503の断面は略矩形形状であり、基材に対して略垂直に立った状態で形成される。正極配線電極502側の対向側面506と負極配線電極503側の対向側面507は互いに略平行に対向している。したがって対向側面506と507の間隔はZ方向で略同じである。 The positive wiring electrode 502 and the negative wiring electrode 503 of this embodiment have a substantially rectangular cross section and are formed in a state of standing substantially perpendicular to the substrate. A facing side surface 506 on the side of the positive wiring electrode 502 and a facing side surface 507 on the side of the negative wiring electrode 503 face each other substantially in parallel. Therefore, the spacing between opposing side surfaces 506 and 507 is substantially the same in the Z direction.

以下、本実施態様の発熱体に係る配線電極の構造について詳細に説明する。本実施態様における配線電極は、後述するスクリーン印刷法(以下、「本件スクリーン印刷法」という。)を使用して形成される。本件スクリーン印刷法は、本出願人による先願である特願2021-105169の明細書および図面(以下、「先願」という。)において詳細に説明されている。 The structure of the wiring electrodes of the heating element of this embodiment will be described in detail below. The wiring electrodes in this embodiment are formed using a screen printing method (hereinafter referred to as "this screen printing method"), which will be described later. The present screen printing method is described in detail in the specification and drawings of Japanese Patent Application No. 2021-105169 (hereinafter referred to as "prior application"), which is a prior application filed by the present applicant.

図6は、本件スクリーン印刷法で形成した配線電極の断面形状である。図5で模式的に表した正極配線電極502または負極配線電極503の断面形状に対応する。配線電極の底面のX方向の両端X1とX2を結ぶ線分を「下底」といい、その長さをL1とする。以下、L1を「電極幅」ともいう。 FIG. 6 shows a cross-sectional shape of a wiring electrode formed by the present screen printing method. It corresponds to the cross-sectional shape of the positive wiring electrode 502 or the negative wiring electrode 503 schematically shown in FIG. A line segment connecting both ends X1 and X2 of the bottom surface of the wiring electrode in the X direction is called a "bottom", and its length is L1. Hereinafter, L1 is also referred to as "electrode width".

X1から対向側面に沿ってZ軸正方向にトレースしたときの変曲点(傾きが増加から減少に転ずる点)をX3とする。配線電極の他方の対向側面のX2から同様の方法で得られる変曲点をX4とする。X3とX4を結ぶ線分を「上底」といい、その長さをL2とする。また変曲点X3とX1を結ぶ線分と下底のなす角度を「法面角度」といいθ1とする。図示は省略するが、同様にX2とX4を結ぶ線分と下底のなす法面角度をθ2とする。
また以下、上底より上の配線電極表面を上面という。
Let X3 be an inflection point (a point at which the inclination turns from an increase to a decrease) when tracing from X1 along the opposing side surface in the positive direction of the Z-axis. An inflection point obtained by the same method from X2 on the other opposite side surface of the wiring electrode is assumed to be X4. A line segment connecting X3 and X4 is called an "upper base" and its length is L2. The angle between the line segment connecting the inflection points X3 and X1 and the base is called the "slope angle" and is set to θ1. Although illustration is omitted, similarly, the slope angle formed by the line segment connecting X2 and X4 and the lower base is assumed to be θ2.
Also, hereinafter, the wiring electrode surface above the upper base is referred to as the upper surface.

次に、本件スクリーン印刷法で形成した配線電極の断面形状の詳細について、図7から9及び表1、表2を参照して説明する。
図7~9は、スクリーン印刷の版の版溝幅200μm、版溝深さ200μm、版溝のピッチ間隔200μmで、本件スクリーン印刷法で配線電極を形成し、キーエンス社製レーザー顕微鏡で観察した撮像写真である。
Next, the details of the cross-sectional shape of the wiring electrode formed by the present screen printing method will be described with reference to FIGS.
7 to 9 show images of wiring electrodes formed by the present screen printing method with a screen printing plate having a plate groove width of 200 μm, a plate groove depth of 200 μm, and a pitch interval of the plate groove of 200 μm, and observed with a laser microscope manufactured by Keyence Corporation. It is a photograph.

図7は、本件スクリーン印刷法で形成した配線電極のレーザー顕微鏡による撮像写真の平面図である。図8は、本件スクリーン印刷法で形成した配線電極のレーザー顕微鏡による撮像写真の斜視図である。また図9は、本件スクリーン印刷法で形成した配線電極のレーザー顕微鏡による撮像写真の断面図である。 FIG. 7 is a plan view of a photograph taken by a laser microscope of wiring electrodes formed by the present screen printing method. FIG. 8 is a perspective view of a photograph taken by a laser microscope of wiring electrodes formed by the present screen printing method. FIG. 9 is a cross-sectional view of a photograph taken by a laser microscope of wiring electrodes formed by the present screen printing method.

表1は、上底(L2)と下底(L1)を計測した測定結果である。下底の値から、電極幅(L1)は版溝幅の長さにほぼ一致することが分かる。

Figure 2023038143000002
Table 1 shows the measurement results of the upper base (L2) and the lower base (L1). From the lower bottom values, it can be seen that the electrode width (L1) substantially matches the length of the plate groove width.
Figure 2023038143000002

また、表2は、版溝幅と版溝深さの複数の組み合わせに関し、法面角度を測定した測定結果である。表2で「左」とあるのはθ1を、「右」とあるのはθ2を意味する。なお、法面角度は、図9の断面図における配線電極のプロフィール形状から計測することができる。

Figure 2023038143000003
表2から明らかなように、本件スクリーン印刷法を用いて形成された配線電極の法面角度はアスペクト比0.5~4の範囲で70度以上をとり略垂直であることが分かる。 Table 2 shows the measurement results of measuring the slope angle with respect to a plurality of combinations of plate groove width and plate groove depth. In Table 2, "left" means θ1, and "right" means θ2. The slope angle can be measured from the profile shape of the wiring electrode in the cross-sectional view of FIG.
Figure 2023038143000003
As is clear from Table 2, the slope angle of the wiring electrodes formed by the present screen printing method is 70 degrees or more in the aspect ratio range of 0.5 to 4 and is substantially vertical.

本件スクリーン印刷法を用いて形成した配線電極の断面形状のもう一つの特徴として、図6もしくは図7~9から分かるように、上面の断面形状に凹部が存在する。これは、本件スクリーン印刷法によれば、スクリーンメッシュ交点部に凹部が形成されるという特有の現象に基づく。これは後述するように印刷形成の際、配線電極上面のスクリーンメッシュ交点部が当たる部分に、電極の凝集破壊を回避する滑剤が塗布剤からにじみ出ることに起因する。図6の断面形状において、頂点の間の間隔である凹部の幅l3は10~40μmの値を有する。 As another feature of the cross-sectional shape of the wiring electrode formed by the present screen printing method, as can be seen from FIG. 6 or FIGS. This is based on the peculiar phenomenon that recesses are formed at screen mesh intersections according to the present screen printing method. This is because, as will be described later, during printing, the lubricant for avoiding cohesive failure of the electrodes oozes out from the coating agent onto the portions of the upper surfaces of the wiring electrodes that come into contact with the intersections of the screen mesh. In the cross-sectional shape of FIG. 6, the recess width l3, which is the distance between the vertices, has a value of 10 to 40 μm.

従来のスクリーン印刷法では、図1~3で説明したように、配線電極は蒲鉾形状となり上面は凸部が形成されることと対比すると、本件スクリーン印刷法で形成される配線電極の構造的特徴と言える。 In the conventional screen printing method, as explained in FIGS. 1 to 3, the wiring electrodes have a semi-cylindrical shape and the upper surface is formed with a convex portion. I can say.

<配線電極の線幅、ピッチ、アスペクト比>
本実施態様における発熱体および駆動装置は、省スペースな配線で略5Vの低電圧で発熱・駆動することを目的とする。そのための配線電極としては、電極幅の長さ(図6のL1に相当)が100~200μm、電極同士の間隔(ピッチ)が電極幅とほぼ同等の長さから2倍の長さ、アスペクト比(電極幅に対する高さの比率)は0.5~4が望ましい。
従来は、幅200μmの電極を並列して形成する場合には、ピッチ幅として500~1,000μmが必要とされており、本実施態様における配線電極を用いることで省スペース化が可能となる。
<Line width, pitch and aspect ratio of wiring electrodes>
The heating element and driving device in this embodiment are intended to generate heat and drive at a low voltage of approximately 5V with space-saving wiring. For the wiring electrodes for this purpose, the length of the electrode width (corresponding to L1 in FIG. 6) is 100 to 200 μm, the interval (pitch) between the electrodes is approximately equal to twice the electrode width, and the aspect ratio is (Ratio of height to width of electrode) is preferably 0.5-4.
Conventionally, when electrodes having a width of 200 μm are formed in parallel, a pitch width of 500 to 1,000 μm is required. Use of the wiring electrodes in this embodiment enables space saving.

<作用・効果>
次に、本実施態様の作用効果について
図10は、ジュール熱の公式を説明するための模式図である。ジュール熱は以下の式で表される。

Figure 2023038143000004
ここで、Q[W]:ジュール熱、R:抵抗[Ω]、I:電流[A]、A:断面積[m]、σ:電気伝導率[S/m]、L:長さ[m]である。
したがってジュール熱Q[W]を大きくするには断面積A[m]または長さL[m]を大きくすればよい。 <Action/effect>
Next, FIG. 10 is a schematic diagram for explaining the formula of Joule heat. Joule heat is represented by the following formula.
Figure 2023038143000004
Here, Q [W]: Joule heat, R: Resistance [Ω], I: Current [A], A: Cross-sectional area [m 2 ], σ: Electrical conductivity [S / m], L: Length [ m].
Therefore, in order to increase the Joule heat Q [W], the cross-sectional area A [m 2 ] or the length L [m] should be increased.

従来の印刷方式による配線電極では、図1~3で示したように電極断面は蒲鉾形状となるので、正極配線電極202から負極配線電極203に流れる電流は、ほとんど抵抗長さの短い間隔302付近を流れてしまい、前記ジュールの公式からみても発熱効率が悪い。 1 to 3, the cross section of the wiring electrode formed by the conventional printing method has a semi-cylindrical shape. , and the heat generation efficiency is poor even from the Joule's formula.

また電極断面が蒲鉾形状の電極では、高さ方向の膜厚を十分とることができず、所望の発熱量を出すだけの印刷配線や電極の断面積を得ることができない。
そこで従来はスクリーン印刷の限界膜厚である10数ミクロン程度で線幅をひろくしたアスペクト比の低い電極を正極と負極を互い違いに配置した櫛歯電極を印刷し、そこに抵抗体を形成している。この様な仕様では、大面積を用いれば、発熱量の確保は可能であるが、数ミリ単位のエリアでの大きな発熱量は得られない。数ミリ単位のエリアの昇温速度を速くしたい場合、数10ボルトの高電圧をかける必要があり、5V程度の電圧ではほとんど温度上昇をみることが出来ない。
Further, in the case of an electrode having a semi-cylindrical cross section, it is not possible to obtain a sufficient film thickness in the height direction, and it is not possible to obtain a printed wiring or a cross sectional area of the electrode sufficient to generate a desired amount of heat.
Therefore, conventionally, electrodes with a low aspect ratio and a wider line width of about 10 microns, which is the limit film thickness of screen printing, are printed as comb-teeth electrodes in which the positive electrode and the negative electrode are alternately arranged, and a resistor is formed there. there is With such specifications, if a large area is used, a large amount of heat can be secured, but a large amount of heat cannot be obtained in an area of several millimeters. When it is desired to increase the temperature rise rate of an area of several millimeters, it is necessary to apply a high voltage of several tens of volts, and a voltage of about 5 V hardly causes a temperature rise.

これに対し本発明の正極配線電極502および負極配線電極503は、対向側面506と507とが略平行に対向しているので、電流は比較的抵抗体全体を均一に流れるため、発熱効率はよい。さらに断面積A[m2]全体に広く電流が流れるのでジュール熱Q[W]を大きくすることができる。 On the other hand, in the positive wiring electrode 502 and the negative wiring electrode 503 of the present invention, the opposed side surfaces 506 and 507 face each other substantially in parallel, so that the current flows relatively uniformly through the entire resistor, resulting in good heat generation efficiency. . Furthermore, since current widely flows over the entire cross-sectional area A [m2], Joule heat Q [W] can be increased.

電極の幅、ピッチ、アスペクト比、駆動電圧は互いに関連しており、例えばピッチを長くしてもアスペクト比を高くすれば同程度の電圧で同様の発熱量を得ることができる。このため、本実施態様の配線電極構造を用いることによって、発熱体の設計の自由度を大きくすることが可能となる。
また電極幅、ピッチ、アスペクト比は実際に製造に用いるスクリーン印刷版の仕様に規定されるところが大きく、所望の寸法のスクリーン印刷版が入手可能であれば、電極幅より短いピッチ(例えば0.5倍のピッチ)、もしくはアスペクト比も4倍以上のものを製造することも可能である。
The electrode width, pitch, aspect ratio, and driving voltage are related to each other. For example, even if the pitch is lengthened, if the aspect ratio is increased, the same amount of heat can be obtained at the same voltage. Therefore, by using the wiring electrode structure of this embodiment, it is possible to increase the degree of freedom in designing the heating element.
In addition, the electrode width, pitch, and aspect ratio are largely defined by the specifications of the screen printing plate actually used for manufacturing. It is also possible to manufacture one with twice the pitch) or with four times or more the aspect ratio.

以下では、本実施形態における配線電極を形成する際に使用する本件スクリーン印刷法に関し説明する。 The screen printing method used to form the wiring electrodes in this embodiment will be described below.

<印刷用インキ>
本実施形態に使用できる正極および負極は、フィラーとバインダーの混合物(主剤)とバインダーの溶剤である主溶剤に対し、非相溶の添加剤を含んだ塗布剤を印刷用インキとして印刷した電極である。
<Printing ink>
The positive electrode and negative electrode that can be used in the present embodiment are electrodes printed with a coating agent containing an additive incompatible with a mixture (main agent) of a filler and a binder and a main solvent, which is a solvent for the binder, as a printing ink. be.

電極に使用できるフィラーは、無機フィラーと有機フィラーが本実施形態において使用できる。無機フィラーとは、金属と非金属で分類される。有機フィラーとは、主に高分子組成物のことである。金属には、貴金属、卑金属があり、例えば貴金属では、金、銀、白金、パラジウムがあり、卑金属は鉄、銅、ニッケル、アルミニウム、鉛、亜鉛、すず、タングステン、モリブデン、タンタル、マグネシウム、コバルト、ビスマス、カドミウム、チタン、ジルコニウム、アンチモン、マンガン、ベリリウム、クロム、ゲルマニウム、バナジウム、ガリウム、ハフニウム、インジウム、ニオブ、レニウム、タリウムがある。特に金、銀、銅が本実施形態に有用である。非金属は、前記金属以外の元素のことであるが、例えば、反応性による分類では、反応性非金属として水素、炭素、窒素、酸素、フッ素、リン、硫黄、塩素、臭素、セレン、ヨウ素、アスタチン、貴ガスとしてヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドン、非金属のような化学的性質をもつ半金属としてホウ素、ケイ素、ゲルマニウム、ヒ素、アンチモン、テルルなどがある。
ただし、無機フィラーには、複数の元素が化学結合した物質例えば、炭酸カルシウム、シリカ、カーボンブラック、黒鉛、カーボンナノチューブ、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、べリリア、チタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛、フェライト、CMC、酸化チタン、ガラスビーズ、酸化マグネシウム、ハイドロタルサイト、MOS、硫酸バリウム、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化鉄、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、ゼオライト、酸化カルシウム、酸化マグネシウムなども含まれる。
Inorganic fillers and organic fillers can be used in the present embodiment as fillers that can be used for electrodes. Inorganic fillers are classified into metals and non-metals. Organic fillers are primarily polymeric compositions. Metals include noble metals and base metals. For example, noble metals include gold, silver, platinum, and palladium. Base metals include iron, copper, nickel, aluminum, lead, zinc, tin, tungsten, molybdenum, tantalum, magnesium, cobalt, Bismuth, cadmium, titanium, zirconium, antimony, manganese, beryllium, chromium, germanium, vanadium, gallium, hafnium, indium, niobium, rhenium, and thallium. Gold, silver and copper are particularly useful in this embodiment. Non-metals are elements other than the above metals. For example, in classification according to reactivity, reactive non-metals include hydrogen, carbon, nitrogen, oxygen, fluorine, phosphorus, sulfur, chlorine, bromine, selenium, iodine, Astatine, noble gases such as helium, neon, argon, krypton, xenon, and radon, and semimetals having chemical properties such as non-metals such as boron, silicon, germanium, arsenic, antimony, and tellurium.
However, inorganic fillers include substances in which multiple elements are chemically bonded, such as calcium carbonate, silica, carbon black, graphite, carbon nanotubes, alumina, aluminum nitride, boron nitride, beryllia, barium titanate, and lead zirconate titanate. , ferrite, CMC, titanium oxide, glass beads, magnesium oxide, hydrotalcite, MOS, barium sulfate, titanium oxide, zinc oxide, iron oxide, calcium oxide, magnesium oxide, zeolite, calcium oxide, magnesium oxide, and the like.

有機フィラーである高分子化合物は、前記無機フィラーを化学的に、付加重合、縮合重合、付加縮合、共有結合といった化学反応によって一次元構造的に結合し糸状又は鎖状に形成された線状高分子化合物や三次元構造的に共有結合等で結ばれた構造を持つ網目状高分子化合物などがある。
電極に使用する無機フィラーは、銅、銀、ケイ素、などが酸素、水素、炭素などと化学結合をした無機化合物であって、電気導電性、熱伝導性を有する金属原子を基軸としたものを指し、特にシロキサン結合などを有するものが好ましい。
有機フィラーとしては、ポリウレタンなどウレタン結合を有する重合体で、通常イソシアネート基と水酸基を有する化合物の重付加により生成され、ウレタン(-NH・CO・O-)が介する結合を持ったウレタン樹脂、またはウレタンゴムアクリル樹脂など、アクリル酸エステルあるいはメタクリル酸エステルの重合体でできた合成樹脂、アミド結合(たんぱく質と同じ結合)を持つ高分子化合物などが使われる。
Polymer compounds, which are organic fillers, are linear high-molecular weight compounds formed by chemically bonding the inorganic fillers in a one-dimensional structure through chemical reactions such as addition polymerization, condensation polymerization, addition condensation, and covalent bonding. There are molecular compounds and network-like polymer compounds having a three-dimensional structure linked by covalent bonds.
Inorganic fillers used in electrodes are inorganic compounds in which copper, silver, silicon, etc. are chemically bonded to oxygen, hydrogen, carbon, etc., and are based on metal atoms that have electrical conductivity and thermal conductivity. In particular, those having a siloxane bond or the like are preferable.
The organic filler is a polymer having a urethane bond such as polyurethane, which is usually produced by polyaddition of a compound having an isocyanate group and a hydroxyl group, and is a urethane resin having a bond interposed by urethane (-NH.CO.O-), or Synthetic resins made of acrylate or methacrylate polymers, such as urethane rubber acrylic resin, and high-molecular compounds with amide bonds (the same bonds as proteins) are used.

フィラーの形状は、球形状、扁平状、針状、多角形であり、粒径が0.1μmから数十μmであることが好ましい。 The shape of the filler is spherical, flat, acicular, or polygonal, and the particle size is preferably from 0.1 μm to several tens of μm.

電極に使用できるバインダーとは、熱硬化性樹脂や光硬化樹脂、熱可塑性樹脂がある。 Binders that can be used for electrodes include thermosetting resins, photo-curing resins, and thermoplastic resins.

熱硬化性樹脂は、前記有機フィラーの付加重合、縮合重合、付加重合、共有結合といった化学反応前の状態のもので、比較的低分子の物質が加熱により高分子の三次元架橋構造 (網状構造)となるフェノール樹脂、アミノ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーンゴムといったもので、一度硬化したあとは加熱しても再び軟化することが無い樹脂である。
熱硬化性樹脂は、常温から高温まで反応温度帯が様々で、付加重合、縮合重合、付加縮合、共有結合等によって反応する。例えば、シリコーンゴムといったエラストマーは、ケイ素原子と酸素原子が交互に並んだシロキサン結合(Si-O-)をポリマー骨格(主鎖)とするポリオルガノシロキサン(シリコーンポリマー)が主原料であるが、HTV(High Temperature Vulcanizing rubber、高温硬化ゴム)、LTV(Low Temperature Vulcanizing rubber、低温硬化ゴム)、RTV(Room Temperature Vulcanizing rubber、室温硬化ゴム)と分けることができる。HTVの硬化温度は140℃以上、LTV は、40-140 ℃、RTV は 0-40℃となっているが、多様化により HTV、LTVの境界がなくなっており、単純に、加熱硬化と室温硬化タイプで分けることが多くなっている。また、硬化前の性状により固形状のミラブルタイプ(HCR; High Consistency Rubber)と液状タイプに分けることができ、液状タイプとしてLSR(Liquid SiliconeRubber、液状シリコーンゴム)とRTVの製品群が含まれる。HCRでは重合度5000 ~ 10000程度の直鎖状ガムが使用されるのに対し、液状シリコーンゴム(LSR、RTV)の場合は重合度100 ~ 2000程度の直鎖状ポリマーを主成分としている。さらに、架橋機構により過酸化物硬化、付加反応硬化、縮合反応硬化に分類できる。
光硬化樹脂とは特定の波長の光によって重合、硬化する樹脂のことである。要するに、バインダーは前記のような化学反応または固着や接着前の熱硬化性樹脂、光硬化樹脂、熱可塑性樹脂等のことである。
Thermosetting resins are in a state before chemical reactions such as addition polymerization, condensation polymerization, addition polymerization, and covalent bonding of the organic filler. ), such as phenolic resins, amino resins, unsaturated polyester resins, epoxy resins, and silicone rubbers.
Thermosetting resins have various reaction temperature ranges from normal temperature to high temperature, and react by addition polymerization, condensation polymerization, addition condensation, covalent bonding, and the like. For example, elastomers such as silicone rubber are mainly made of polyorganosiloxane (silicone polymer), which has a backbone (main chain) of siloxane bonds (Si-O-) in which silicon atoms and oxygen atoms are arranged alternately. (High Temperature Vulcanizing rubber), LTV (Low Temperature Vulcanizing rubber) and RTV (Room Temperature Vulcanizing rubber). The curing temperature for HTV is 140°C or higher, LTV is 40-140°C, and RTV is 0-40°C. They are often classified by type. In addition, it can be divided into a solid millable type (HCR; High Consistency Rubber) and a liquid type according to the properties before curing, and the liquid type includes LSR (Liquid Silicone Rubber) and RTV product groups. HCR uses linear gum with a degree of polymerization of 5000 to 10000, whereas liquid silicone rubber (LSR, RTV) mainly consists of linear polymers with a degree of polymerization of 100 to 2000. Furthermore, it can be classified into peroxide curing, addition reaction curing, and condensation reaction curing according to the crosslinking mechanism.
A photocurable resin is a resin that is polymerized and cured by light of a specific wavelength. In short, the binder is a thermosetting resin, a photosetting resin, a thermoplastic resin, or the like before chemical reaction or fixation or adhesion as described above.

電極に使用するバインダーとして、ウレタン結合を有するブロック共重合体であるポリウレタン系熱可塑性エラストマー、熱可塑性ポリウレタン、熱硬化性ウレタンエラストマー、ポリエステル系、アクリルゴムとポリプロピレン、ポリエステルを主成分として構成されるアクリル系エラストマー、メタクリル酸メチルとアクリル酸ブチルのブロック共重合体を有する熱可塑性エラストマーなど、ゴム弾性的かつ多孔質性を有する樹脂が適用できる。
さらに好ましくは、シロキサンを含む材料を用いることが好ましい。シロキサンは、ケイ素(Si)と酸素(O)が交互に結合してポリマーが形成された状態のことをいい、シロキサン結合と呼ばれるシリコーンの主骨格となっている。特に、シロキサン化合物を骨格としたシリコーンエラストマーは、電極のフレキシブルまたはストレッチャブルな特徴をより有効にする要素が高い。
Binders used in electrodes include thermoplastic polyurethane elastomers, which are block copolymers with urethane bonds, thermoplastic polyurethanes, thermosetting urethane elastomers, polyesters, acrylic rubber and polypropylene, and acrylics composed mainly of polyester. A resin having rubber elasticity and porosity, such as a system elastomer and a thermoplastic elastomer having a block copolymer of methyl methacrylate and butyl acrylate, can be applied.
More preferably, a material containing siloxane is used. Siloxane refers to a state in which silicon (Si) and oxygen (O) are alternately bonded to form a polymer, which is the main skeleton of silicone called siloxane bond. In particular, a silicone elastomer having a siloxane compound as a backbone is highly effective in making the flexible or stretchable characteristics of the electrode more effective.

本実施形態に使用できる電極を形成できるパターン配線印刷用インキは、一般的な印刷用途で使用する印刷用インキと全く異なる考え方で定義する。一般的な印刷用インキは、印刷用インキに含まれているバインダーに対し、溶解性パラメーター(Solubility Parameter:以下SP値と略す。)の差が小さいものを混合させ使用されている。SP値の差が小さい2つの成分は混ざりやすい(溶解度が大きい)ため、印刷時の取り扱い性や、印刷物の平滑性、被印刷物との密着性等を担保することができる。 The pattern wiring printing ink capable of forming the electrodes that can be used in the present embodiment is defined based on a concept completely different from that of printing inks used in general printing applications. A general printing ink is used by mixing a binder contained in the printing ink with one having a small difference in solubility parameter (hereinafter abbreviated as SP value). Since two components with a small SP value difference are easily mixed (highly soluble), it is possible to secure handling properties during printing, smoothness of the printed matter, adhesion to the printed matter, and the like.

しかしながら、本発明においては、一般的な印刷用インキの概念とは異なり、印刷用インキに含まれている無機フィラーまたは有機フィラーもしくは/およびバインダーに対し、SP値の差が大きい添加剤を使用することにより、本実施形態において、充填圧力により添加剤を滑剤として滲みださせることが可能となる。 However, in the present invention, unlike the general concept of printing ink, an additive having a large difference in SP value from the inorganic filler or organic filler and/or binder contained in the printing ink is used. As a result, in this embodiment, the filling pressure can cause the additive to ooze out as a lubricant.

前述のように、印刷用インキのバインダーとして、シロキサン化合物を骨格としたシリコーンエラストマーを使用した場合は、非水溶性であるため、水溶性溶剤を添加剤として用いることが好ましい。さらに、エラストマーというゴム弾性的かつ多孔質性を有することから、多孔質内に水溶性溶剤が浸透、含浸した状態となる。このような印刷用インキを印刷に使う事で、印刷用インキに加えられる圧力、せん断によって含浸された添加剤が染み出し、版と印刷用インキとの界面に被膜を形成し、滑剤として滑り性を発現しやすい。 As described above, when a silicone elastomer having a siloxane compound as a skeleton is used as a binder for printing ink, it is water-insoluble, so it is preferable to use a water-soluble solvent as an additive. Furthermore, since the elastomer has rubber elasticity and porosity, the porosity is infiltrated and impregnated with a water-soluble solvent. When such printing ink is used for printing, the impregnated additive oozes out due to the pressure and shear applied to the printing ink, forming a film on the interface between the plate and the printing ink, and lubricity as a lubricant. easy to express.

本実施形態に使用する印刷用インキの構成の例として、銀、カーボンといった導電性を有する材料をフィラーにもちい、シリコーンポリマーをバインダー、主溶剤(例えばジメチルシロキサン、ドデカメチルペンタシロキサン等の鎖状シロキサン、オクタデカメチルシクロノナシロキサン等の環状シロキサン)もしくはノルマルウンデカン他、脂肪族水素等を主体とする溶剤を主剤とし、添加剤を添加した構成があげられる。この場合、バインダーが非水溶性であるので、添加剤は水溶性とする。 As an example of the composition of the printing ink used in this embodiment, a conductive material such as silver or carbon is used as a filler, a silicone polymer is used as a binder, and a main solvent (for example, a chain siloxane such as dimethylsiloxane or dodecamethylpentasiloxane) is used. , octadecamethylcyclononasiloxane) or normal undecane, or a solvent mainly composed of aliphatic hydrogen or the like as a main component, and additives are added. In this case, since the binder is water-insoluble, the additive should be water-soluble.

ゴム(バインダー)と油(添加剤)の混合を例にして、本実施形態に使用する印刷用インキについて説明を行う。ゴム(バインダー)と油(添加剤)を混合した場合、ゴムは膨潤する。これは、ゴムの分子間に油が入り込む現象で、油(添加剤)がゴム(バインダー)と混ざりやすければ膨潤し、混ざり難ければ膨潤し難く、ゴム(バインダー)の分子間に入り込んだとしても圧縮などの環境下などではゴム表面に滲み出てしまうという事になる。
つまり、印刷用インキのバインダーが非水溶性の場合、水溶性溶剤の添加剤を添加することで、極性の異なる物質、SP値の差が大きい物質同士は、お互いに混ざり難いという事から、印刷用インキ表面に水溶性溶剤である添加剤が染み出す状態が形成される。
The printing ink used in the present embodiment will be described using a mixture of rubber (binder) and oil (additive) as an example. When rubber (binder) and oil (additive) are mixed, the rubber swells. This is a phenomenon in which oil enters between rubber molecules. If the oil (additive) mixes easily with the rubber (binder), it will swell. However, it will bleed out to the surface of the rubber under conditions such as compression.
In other words, when the binder of the printing ink is water-insoluble, adding a water-soluble solvent additive makes it difficult for substances with different polarities and substances with large differences in SP values to mix with each other. A state is formed in which the additive, which is a water-soluble solvent, seeps out onto the surface of the ink for printing.

印刷用インキのバインダーが水溶性の場合には、添加剤として非水溶性溶剤を用いる。すると、前述と同じメカニズムにより、印刷用インキ表面に非水溶性溶剤が染み出し、滑剤として作用する。 When the binder of the printing ink is water-soluble, a water-insoluble solvent is used as an additive. Then, by the same mechanism as described above, the water-insoluble solvent seeps out onto the surface of the printing ink and acts as a lubricant.

印刷用インキに使用する主溶剤および添加剤には、非水溶性溶剤、水溶性溶剤が使用できる。一般的に 充填剤、印刷法などで使用される印刷用インキに含まれる溶剤としては、以下の構造式(1)で表される化合物(但し、モノヒドロキシステアリン酸を除く)を含む組成物が使用できる。
[化1]
R1-CH2-R2 (1)
(式中、R1はモノヒドロキシアルキル基を示し、R2はカルボキシル基(C(=O)OH)又はアミド基(C(=O)NH2)を示す)
A water-insoluble solvent and a water-soluble solvent can be used as the main solvent and additives used in the printing ink. In general, fillers and solvents contained in printing inks used in printing methods include compositions containing compounds represented by the following structural formula (1) (excluding monohydroxystearic acid). Available.
[Chemical 1]
R1-CH2-R2 (1)
(wherein R1 represents a monohydroxyalkyl group and R2 represents a carboxyl group (C(=O)OH) or an amide group (C(=O)NH2))

溶剤として具体的には、n-ヘプタン(SP値:7.3)、酢酸2-(2-エトキシエトキシ)エチル(SP値:9.0)、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート(SP値:8.8)、n-プロパノール(SP値:11.8)、1,2,5,6-テトラヒドロベンジルアルコール(SP値:11.3)、ジエチレングリコールエチルエーテル(SP値:10.9)、3-メトキシブタノール(SP値:10.9)、トリアセチン(SP値:10.2)、プロピレングリコールモノメチルエーテル(SP値:10.2)、シクロペンタノン(SP値:10.0)、γ-ブチロラクトン(SP値:9.9)、シクロヘキサノン(SP値:9.9)、プロピレングリコール-n-プロピルエーテル(SP値:9.8)、プロピレングリコール-n-ブチルエーテル(SP値:9.7)、ジプロピレングリコールメチルエーテル(SP値:9.7)、1,4-ブタンジオールジアセテート(SP値:9.6)、3-メトキシブチルアセテート(SP値:8.7)、プロピレングリコールジアセテート(SP値:9.6)、乳酸エチルアセテート(SP値:9.6)、ε-カプロラクトン(SP値:9.6)、1,3-ブチレングリコールジアセテート(SP値:9.5)、ジプロピレングリコール-n-プロピルエーテル(SP値:9.5)、1,6-ヘキサンジオールジアセテート(SP値:9.5)、ジプロピレングリコール-n-ブチルエーテル(SP値:9.4)、トリプロピレングリコールメチルエーテル(SP値:9.4)、トリプロピレングリコール-n-ブチルエーテル(SP値:9.3)、ウンデカン(SP値:15.8)、デカン(SP値:15.8)、ドデカン(SP値:16.0)、シクロヘキサノールアセテート(SP値:9.2)、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート(SP値:9.0)、エチレングリコールメチルエーテルアセテート(SP値:9.0)、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート(SP値:8.9)、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート(SP値:8.9)、メチルアセテート(SP値:8.8)、エチルアセテート(SP値:8.7)、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(SP値:8.7)、n-プロピルアセテート(SP値:8.7)、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート(SP値:8.7)、3-メトキシブタノールアセテート(SP値:8.7)、ブチルアセテート(SP値:8.7)、イソプロピルアセテート(SP値:8.5)、テトラヒドロフラン(SP値:8.3)、ジプロピレングリコールメチル-n-ブチルエーテル(SP値:8.0)、ジプロピレングリコールメチル-n-プロピルエーテル(SP値:8.0)、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(SP値:7.9)、プロピレングリコールメチル-n-ブチルエーテル(SP値:7.8)、プロピレングリコールメチル-n-プロピルエーテル(SP値:7.8)、ジメチルシロキサン(SP値:7.5)等を挙げることができる。
本発明においては、SP値は選択する溶剤の参考とした位置づけでしかなく、重要なのは非水溶性か水溶性かを判断し、主溶剤の真逆の溶剤を添加する組み合わせである。
Specific examples of solvents include n-heptane (SP value: 7.3), 2-(2-ethoxyethoxy)ethyl acetate (SP value: 9.0), ethylene glycol monoethyl ether acetate (SP value: 8. 8), n-propanol (SP value: 11.8), 1,2,5,6-tetrahydrobenzyl alcohol (SP value: 11.3), diethylene glycol ethyl ether (SP value: 10.9), 3-methoxy butanol (SP value: 10.9), triacetin (SP value: 10.2), propylene glycol monomethyl ether (SP value: 10.2), cyclopentanone (SP value: 10.0), γ-butyrolactone (SP value: 9.9), cyclohexanone (SP value: 9.9), propylene glycol-n-propyl ether (SP value: 9.8), propylene glycol-n-butyl ether (SP value: 9.7), dipropylene Glycol methyl ether (SP value: 9.7), 1,4-butanediol diacetate (SP value: 9.6), 3-methoxybutyl acetate (SP value: 8.7), propylene glycol diacetate (SP value : 9.6), ethyl lactate acetate (SP value: 9.6), ε-caprolactone (SP value: 9.6), 1,3-butylene glycol diacetate (SP value: 9.5), dipropylene glycol -n-propyl ether (SP value: 9.5), 1,6-hexanediol diacetate (SP value: 9.5), dipropylene glycol-n-butyl ether (SP value: 9.4), tripropylene glycol Methyl ether (SP value: 9.4), tripropylene glycol-n-butyl ether (SP value: 9.3), undecane (SP value: 15.8), decane (SP value: 15.8), dodecane (SP value: 16.0), cyclohexanol acetate (SP value: 9.2), diethylene glycol monoethyl ether acetate (SP value: 9.0), ethylene glycol methyl ether acetate (SP value: 9.0), diethylene glycol monobutyl ether Acetate (SP value: 8.9), ethylene glycol monobutyl ether acetate (SP value: 8.9), methyl acetate (SP value: 8.8), ethyl acetate (SP value: 8.7), propylene glycol monomethyl ether Acetate (SP value: 8.7), n-propyl acetate (SP value: 8.7), dipropylene glycol methyl ether acetate (SP value : 8.7), 3-methoxybutanol acetate (SP value: 8.7), butyl acetate (SP value: 8.7), isopropyl acetate (SP value: 8.5), tetrahydrofuran (SP value: 8.3 ), dipropylene glycol methyl-n-butyl ether (SP value: 8.0), dipropylene glycol methyl-n-propyl ether (SP value: 8.0), dipropylene glycol dimethyl ether (SP value: 7.9), Propylene glycol methyl-n-butyl ether (SP value: 7.8), propylene glycol methyl-n-propyl ether (SP value: 7.8), dimethylsiloxane (SP value: 7.5) and the like can be mentioned.
In the present invention, the SP value is only used as a reference for the solvent to be selected, and what is important is the combination of judging whether it is water-insoluble or water-soluble and adding a solvent that is the complete opposite of the main solvent.

非水溶性と水溶性の定義であるが、第4類危険物の水溶性液体についての定義を示す。第4類危険物は、引火性液体である。さらに(a)水に溶けるもの(水溶性)、(b)水に溶けないもの(非水溶性)に分けられる。
これらは政令上、次のように定義されている。水溶性液体は、1気圧20℃で同容量の純水との混合液が均一な外観を維持するもので、非水溶性液体は水溶性液体以外のものとし、非水溶性の液体は、水と混合したときふたつの層に分かれる。液体の比重が水より小さければ水の層の上に、比重が水より大きければ水の層より下に、非水溶性の層ができる。水溶性液体の場合、混合すると層が分かれることなく均一になる。特殊引火物のジエチルエーテルや第1石油類の酢酸エチルなどのように水にわずかに溶けるものもあるが、定義上、非水溶性に分類される。
Regarding the definition of water-insoluble and water-soluble, the definition for water-soluble liquids of Class 4 dangerous goods is shown. Class 4 dangerous goods are flammable liquids. They are further divided into (a) those that dissolve in water (water-soluble) and (b) those that do not dissolve in water (water-insoluble).
These are defined in the ordinance as follows. The water-soluble liquid is a liquid that maintains a uniform appearance when mixed with the same volume of pure water at 1 atmosphere and 20°C. separates into two layers when mixed with If the specific gravity of the liquid is less than that of water, a water-insoluble layer will form above the water layer, and if the specific gravity of the liquid is greater than that of water, a water-insoluble layer will form below the water layer. In the case of water-soluble liquids, the mixture becomes uniform without layer separation. Some substances, such as diethyl ether, which is a special flammable substance, and ethyl acetate, which is a class 1 petroleum, are slightly soluble in water, but by definition they are classified as water-insoluble.

従って、上記定義をもとに分類すると、
水溶性溶剤は、酢酸2-(2-エトキシエトキシ)エチル(SP値:9.0)、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート(SP値:8.8)、n-プロパノール(SP値:11.8)、1,2,5,6-テトラヒドロベンジルアルコール(SP値:11.3)、ジエチレングリコールエチルエーテル(SP値:10.9)、3-メトキシブタノール(SP値:10.9)、プロピレングリコールモノメチルエーテル(SP値:10.2)、γ-ブチロラクトン(SP値:9.9)、プロピレングリコール-n-プロピルエーテル(SP値:9.8)、ジプロピレングリコールメチルエーテル(SP値:9.7)、乳酸エチルアセテート(SP値:9.6)、ε-カプロラクトン(SP値:9.6)、トリプロピレングリコールメチルエーテル(SP値:9.4)、トリプロピレングリコール-n-ブチルエーテル(SP値:9.3)、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート(SP値:9.0)、エチレングリコールメチルエーテルアセテート(SP値:9.0)、酢酸ジエチルエーテル(SP値:9.0)テトラヒドロフラン(SP値:8.3)、ジプロピレングリコールメチル-n-ブチルエーテル(SP値:8.0)、ジプロピレングリコールメチル-n-プロピルエーテル(SP値:8.0)、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(SP値:7.9)、プロピレングリコールメチル-n-プロピルエーテル(SP値:7.8)である。
Therefore, when classified based on the above definition,
Water-soluble solvents include 2-(2-ethoxyethoxy)ethyl acetate (SP value: 9.0), ethylene glycol monoethyl ether acetate (SP value: 8.8), n-propanol (SP value: 11.8). , 1,2,5,6-tetrahydrobenzyl alcohol (SP value: 11.3), diethylene glycol ethyl ether (SP value: 10.9), 3-methoxybutanol (SP value: 10.9), propylene glycol monomethyl ether (SP value: 10.2), γ-butyrolactone (SP value: 9.9), propylene glycol-n-propyl ether (SP value: 9.8), dipropylene glycol methyl ether (SP value: 9.7) , ethyl lactate acetate (SP value: 9.6), ε-caprolactone (SP value: 9.6), tripropylene glycol methyl ether (SP value: 9.4), tripropylene glycol-n-butyl ether (SP value: 9.3), diethylene glycol monoethyl ether acetate (SP value: 9.0), ethylene glycol methyl ether acetate (SP value: 9.0), diethyl ether acetate (SP value: 9.0), tetrahydrofuran (SP value: 8 .3), dipropylene glycol methyl-n-butyl ether (SP value: 8.0), dipropylene glycol methyl-n-propyl ether (SP value: 8.0), dipropylene glycol dimethyl ether (SP value: 7.9 ), propylene glycol methyl-n-propyl ether (SP value: 7.8).

非水溶性溶剤は、ウンデカン(SP値:15.8)、デカン(SP値:15.8)、ドデカン(SP値:16.0)、トリアセチン(SP値:10.2)、シクロペンタノン(SP値:10.0)、シクロヘキサノン(SP値:9.9)、プロピレングリコール-n-ブチルエーテル(SP値:9.7)、1,4-ブタンジオールジアセテート(SP値:9.6)、3-メトキシブチルアセテート(SP値:8.7)、プロピレングリコールジアセテート(SP値:9.6)、1,3-ブチレングリコールジアセテート(SP値:9.5)、ジプロピレングリコール-n-プロピルエーテル(SP値:9.5)、1,6-ヘキサンジオールジアセテート(SP値:9.5)、ジプロピレングリコール-n-ブチルエーテル(SP値:9.4)、シクロヘキサノールアセテート(SP値:9.2)、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート(SP値:8.9)、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート(SP値:8.9)、メチルアセテート(SP値:8.8)、エチルアセテート(SP値:8.7)、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(SP値:8.7)、n-プロピルアセテート(SP値:8.7)、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート(SP値:8.7)、3-メトキシブタノールアセテート(SP値:8.7)、ブチルアセテート(SP値:8.7)、イソプロピルアセテート(SP値:8.5)、プロピレングリコールメチル-n-ブチルエーテル(SP値:7.8)、ジメチルシロキサン(SP値:7.5)である。 Water-insoluble solvents include undecane (SP value: 15.8), decane (SP value: 15.8), dodecane (SP value: 16.0), triacetin (SP value: 10.2), cyclopentanone ( SP value: 10.0), cyclohexanone (SP value: 9.9), propylene glycol-n-butyl ether (SP value: 9.7), 1,4-butanediol diacetate (SP value: 9.6), 3-methoxybutyl acetate (SP value: 8.7), propylene glycol diacetate (SP value: 9.6), 1,3-butylene glycol diacetate (SP value: 9.5), dipropylene glycol-n- Propyl ether (SP value: 9.5), 1,6-hexanediol diacetate (SP value: 9.5), dipropylene glycol-n-butyl ether (SP value: 9.4), cyclohexanol acetate (SP value : 9.2), diethylene glycol monobutyl ether acetate (SP value: 8.9), ethylene glycol monobutyl ether acetate (SP value: 8.9), methyl acetate (SP value: 8.8), ethyl acetate (SP value: 8.7), propylene glycol monomethyl ether acetate (SP value: 8.7), n-propyl acetate (SP value: 8.7), dipropylene glycol methyl ether acetate (SP value: 8.7), 3-methoxy Butanol acetate (SP value: 8.7), butyl acetate (SP value: 8.7), isopropyl acetate (SP value: 8.5), propylene glycol methyl-n-butyl ether (SP value: 7.8), dimethyl It is siloxane (SP value: 7.5).

本実施形態に使用する印刷用インキに含まれるフィラーとバインダーの総重量を100部とした場合、フィラーが50~99.9部であってもよい。具体的には、充填剤、印刷用途などに使用される銀ペースト、銅ペースト等を主剤としても良い。 When the total weight of the filler and binder contained in the printing ink used in this embodiment is 100 parts, the filler may be 50 to 99.9 parts. Specifically, a filler, a silver paste, a copper paste, or the like used for printing applications may be used as the main agent.

印刷用インキの添加剤は、塗布剤に含まれるフィラーとバインダーの総重量100部とした場合、0.1部から50部の範囲で調整を行うことが好ましい。 It is preferable to adjust the amount of additives in the printing ink in the range of 0.1 to 50 parts per 100 parts of the total weight of the filler and binder contained in the coating agent.

本実施形態に使用される印刷用インキには、バインダーと親和性の良い相溶性のある溶剤が存在していてもよい。相溶性のある溶剤が存在する事で、無機フィラーまたは有機フィラーとバインダーの混合物(主剤)と被印刷物との密着性、導電性、導通性等を担保することが可能となる。それらの性質を維持したまま、滑り性が得られるからである。添加量が上記範囲外であると、主剤であるエラストマーなどの化学結合が、損傷、分離し、物理的に脆い性質となり、印刷が困難となる。仮に印刷できたとしても弾性力を失ったり、導電性や熱伝導性を著しく失うことがある。 The printing ink used in this embodiment may contain a compatible solvent that has good affinity with the binder. The presence of a compatible solvent makes it possible to ensure the adhesion, electrical conductivity, electrical continuity, etc. between the mixture (main agent) of the inorganic filler or organic filler and the binder and the substrate to be printed. This is because the slipperiness can be obtained while maintaining those properties. If the addition amount is outside the above range, the chemical bonds of the main component elastomer or the like will be damaged or separated, resulting in physically fragile properties and making printing difficult. Even if it can be printed, it may lose its elastic force, or may lose its electrical conductivity and thermal conductivity significantly.

本実施形態に使用される印刷用インキは、スキージ掃引の際の印刷用インキへの加圧により塗布剤内の滑剤が滲み出るという作用が生ずる。従って、マスク界面からの塗布剤の剥離が促され、塗布剤が凝集破壊を起こさずに基材に転写されるので、断面形状が略矩形で対向側面がほぼ垂直に立ち上がった配線電極が得られる。 The printing ink used in the present embodiment has an effect that the lubricant in the coating material oozes out due to pressure applied to the printing ink during squeegee sweeping. Therefore, the peeling of the coating agent from the interface of the mask is facilitated, and the coating agent is transferred to the base material without causing cohesive failure, so that a wiring electrode having a substantially rectangular cross-sectional shape and an almost vertical opposing side surface can be obtained. .

<フレキシブルまたはストレッチャブルシート>
本発明に係るパターン印刷の基材に用いるフレキシブルシートまたはストレッチャブルシートについて説明する。
<Flexible or stretchable seat>
A flexible sheet or stretchable sheet used as a base material for pattern printing according to the present invention will be described.

本実施形態に使用できるフレキシブルシートまたはストレッチャブルシートは、OPP(2軸延伸ポリプロピレン)、CPP(無延伸ポリプロピレン)、HDPE(高密度ポリエチレン)、MDPE(中密度ポリエチレン)、LDPE(低密度ポリエチレン)、L-LDPE(直鎖状低密度ポリエチレン)、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PEN(ポリエチレンナフタレート)、O-NY(ナイロン)、PA(ポリアミド)、EVAC(EVA樹脂)、PVC(ポリ塩化ビニル)、SAN(AS樹脂)、ABS(ABS樹脂)、PMMA(メタクリル樹脂)、PVAL(ポリビニルアルコール)、PVDC(塩化ビニリデン樹脂)、PC(ポリカーボネート)、POM(アセタール樹脂)、PBT(ポリブチレンテレフタレート)、PTFE(ふっ素樹脂)、PF(フェノール樹脂)、MF(メラミン樹脂)、UF(ユリア樹脂)、PUR(ポリウレタン)、EP(エポキシ樹脂)、UP(不飽和ポリエステル樹脂)、PS(ポリスチレン)、KOP(ポリ塩化ビニリデンコートOPP)、AL(アルミニウム箔)、AOP(PVAコートOPP/トーセロ)、PT,MST,Kセロ(セロハン)、VM(アルミ蒸着フィルム、透明蒸着フィルム)、共押出しフィルム(コ・エクストルージョンフィルム)、不織布、NR(天然ゴム)、IR(イソプレンゴム)、BR(ブタジェンゴム)、SBR(スチレン・ブタジェンゴム)、IIR(ブチルゴム)、NBR(ニトリルゴム)、EPM、EP、EPDM(エチレン・プロピレンゴム)、CR(クロロプレンゴム)、ACM、 ANM(アクリルゴム)、CSM(クロロスルホン化ポリエチレンゴム)、PUR、 U(ウレタンゴム)、Si、 Q、VMQ、 SR(シリコーンゴム)、FKM、 FPM(フッ素ゴム)、EVA(エチレン・酢酸ビニルゴム)、CO、 ECO(エピクロルヒドリンゴム)、T(多流化ゴム)、銅箔などから構成され、単層または2層以上の貼合フィルムの形態で用いることができる
なお、以下の開示において、フレキシブルシートについて言及する場合は、特段の事由がない限り、当該フレキシブルシートをストレッチャブルシートに置き換えることが可能である。
Flexible sheets or stretchable sheets that can be used in this embodiment include OPP (biaxially oriented polypropylene), CPP (unoriented polypropylene), HDPE (high density polyethylene), MDPE (medium density polyethylene), LDPE (low density polyethylene), L-LDPE (linear low-density polyethylene), PET (polyethylene terephthalate), PEN (polyethylene naphthalate), O-NY (nylon), PA (polyamide), EVAC (EVA resin), PVC (polyvinyl chloride), SAN (AS resin), ABS (ABS resin), PMMA (methacrylic resin), PVAL (polyvinyl alcohol), PVDC (vinylidene chloride resin), PC (polycarbonate), POM (acetal resin), PBT (polybutylene terephthalate), PTFE (fluororesin), PF (phenol resin), MF (melamine resin), UF (urea resin), PUR (polyurethane), EP (epoxy resin), UP (unsaturated polyester resin), PS (polystyrene), KOP (poly vinylidene chloride-coated OPP), AL (aluminum foil), AOP (PVA-coated OPP/Torcello), PT, MST, K cellophane, VM (aluminum vapor deposition film, transparent vapor deposition film), co-extrusion film (co-extrusion) film), non-woven fabric, NR (natural rubber), IR (isoprene rubber), BR (butadiene rubber), SBR (styrene-butadiene rubber), IIR (butyl rubber), NBR (nitrile rubber), EPM, EP, EPDM (ethylene-propylene rubber) ), CR (chloroprene rubber), ACM, ANM (acrylic rubber), CSM (chlorosulfonated polyethylene rubber), PUR, U (urethane rubber), Si, Q, VMQ, SR (silicone rubber), FKM, FPM (fluorine rubber), EVA (ethylene-vinyl acetate rubber), CO, ECO (epichlorohydrin rubber), T (fluidized rubber), copper foil, etc., and can be used in the form of a laminated film of a single layer or two or more layers. In the following disclosure, when referring to a flexible sheet, it is possible to replace the flexible sheet with a stretchable sheet unless there is a special reason.

<抵抗体>
次に、本実施態様で用いる抵抗体について説明する。
<Resistor>
Next, the resistor used in this embodiment will be described.

本実施形態に使用できる抵抗体は、フィラーとバインダーの混合物とバインダーの溶剤で構成される乾燥もしくは熱硬化、光硬化等をさせた導電性有機接着で構成される抵抗体層である。導電性有機接着剤としては、例えば、アクリル系接着剤、エポキシ系接着剤、ポリエステル系接着剤、ポリウレタン系接着剤、シリコーン系接着剤、ポリイミド系接着剤などを採用することができる。
導電性付与剤としては、カーボンブラック粒子、グラファイト粒子等の導電性粒子を配合することができ、特にPTC特性(正の温度係数)をもつカーボンペースト等などが好ましい。塗布手段としては、ドクターブレード法、スクリーン印刷法、スプレーによって塗布する方法などを採用することができる。
The resistor that can be used in the present embodiment is a resistor layer composed of a mixture of a filler and a binder and a solvent for the binder, which is dried, heat-cured, or light-cured, and is composed of a conductive organic adhesive. Examples of conductive organic adhesives that can be used include acrylic adhesives, epoxy adhesives, polyester adhesives, polyurethane adhesives, silicone adhesives, and polyimide adhesives.
As the conductivity-imparting agent, conductive particles such as carbon black particles and graphite particles can be blended, and carbon paste having PTC characteristics (positive temperature coefficient) is particularly preferable. As the application means, a doctor blade method, a screen printing method, a method of applying by spraying, or the like can be adopted.

なお、PTCとは、Positive(正の) Temperature(温度) Coefficient(係数)Thermal-Resistor(感熱抵抗体)の略で、ある温度になると、急激に電気抵抗が上昇する特性を意味し、「正温度係数」称されるものである。つまり、PTCが高い物質は、温度が上がると電気が流れにくくなり、温度が下がると電気が流れやすくなる特性を有する。そして、この特性をヒーターに利用すると、ヒーターの一部だけが異常に高温になった場合に、その部分だけ発熱を抑え、無駄な消費電力を抑えることが可能となる。また、これと反対に、温度が低いときには、抵抗値が少ないため、電気が流れやすいが、ある温度になると急激に抵抗値が上がり、電気が流れなくなる。このときの温度をキュリー点といい、キュリー点は物質によって温度が異なるが、一般的な使用範囲は-50℃~150℃程度となる。従って、本発明の発熱体を使ったアクチュエーターのフレキシブルまたはストレッチャブルシートに導入しても、発火等に対する安全性が担保される。 PTC is an abbreviation for Positive Temperature Coefficient Thermal-Resistor. is called the "temperature coefficient". In other words, a substance with a high PTC has the property that when the temperature rises, it becomes difficult for electricity to flow, and when the temperature drops, it becomes easy for electricity to flow. And if this characteristic is used in a heater, when only a part of the heater becomes abnormally high temperature, it is possible to suppress heat generation only in that part and to suppress wasteful power consumption. Conversely, when the temperature is low, the resistance value is small and electricity flows easily, but when the temperature reaches a certain temperature, the resistance value rises sharply and electricity stops flowing. The temperature at this point is called the Curie point, and although the Curie point varies depending on the substance, the general operating range is about -50°C to 150°C. Therefore, even if the heating element of the present invention is incorporated into a flexible or stretchable sheet of an actuator, safety against ignition or the like is ensured.

<絶縁被覆材>
本実施態様に用いる絶縁被覆材について説明する。
<Insulating material>
The insulating coating material used in this embodiment will be described.

本実施形態に使用できる絶縁被覆材は、所望の使用時間の間に強度劣化、変形、溶融、変質、燃焼等の生じないだけの耐熱性を有する材料で構成することが望ましい。例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、エチレン-テレフタレート-イソフタレート共重合体、ポリアリレート等のポリエステル樹脂からなるシートで、好ましくは、2軸延伸シートを用いることができる。或いは、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリ4フッ化エチレン、エチレン-4フッ化エチレン共重合体等のフッ素樹脂、ポリイミド樹脂等からなる樹脂シート、RTVシリコーンゴム等も使用できる。
なお、難燃性を付与するため、これらの樹脂に難燃剤を添加しても良い。難燃剤としては、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、酸化モリブデン、三酸化二アンチモン等を用いることができる。
これらの絶縁皮膜は、熱融着、ドライラミネーション、スプレーコーティング等の方法により所望の範囲に接着することができる。或いは、シルクスクリーン、グラビア印刷、フレキソ印刷、オフセット印刷、ロール転写印刷等の印刷法により、所望の範囲に被覆することも可能である。
なお、使用するインキの樹脂バインダーとしては、例えば、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂等を使用することができる。なお、絶縁被覆の厚みは、通常20~300μm程度が好ましい。
次に、本実施態様の効果を検証するための実施例について説明する。
The insulating coating material that can be used in this embodiment is desirably composed of a material having sufficient heat resistance to prevent strength deterioration, deformation, melting, deterioration, burning, etc. during the desired usage time. For example, a sheet made of a polyester resin such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, ethylene-terephthalate-isophthalate copolymer, polyarylate, etc., preferably a biaxially oriented sheet can be used. Alternatively, a fluororesin such as polyvinyl fluoride, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, ethylene-tetrafluoroethylene copolymer, or the like, a resin sheet made of a polyimide resin, or the like, an RTV silicone rubber, or the like can also be used.
A flame retardant may be added to these resins to impart flame retardancy. As the flame retardant, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, molybdenum oxide, diantimony trioxide and the like can be used.
These insulating films can be adhered to desired areas by methods such as heat sealing, dry lamination, and spray coating. Alternatively, a desired range can be coated by a printing method such as silk screen, gravure printing, flexographic printing, offset printing, or roll transfer printing.
As the resin binder of the ink to be used, for example, an acrylic resin, a polyester resin, a polyimide resin, a silicone resin, or the like can be used. Incidentally, the thickness of the insulating coating is preferably about 20 to 300 μm.
Next, an example for verifying the effect of this embodiment will be described.

<配線電極の印刷>
シリコーンをベースとしたシリコーンエラストマーフィルム膜厚200μmの基材と、裏面にPETフィルムを貼合した2層のフィルムと、電極パターン印刷用インキとして藤倉化成社製のストレッチャブル銀ペースト「ドータイト(登録商標) XA-9476」の導電性インキ(フィラー;銀 バインダー;シロキサンエラストマー)、抵抗体としてカーボンを主体とする旭日化成ワッカー製ELASTOSIL(登録商標) LR 3162の体積抵抗率80Ω・cmの高抵抗の導電エラストマーを用意した。
<Printing of wiring electrodes>
A two-layer film consisting of a 200 μm-thick silicone elastomer film base material and a PET film laminated on the back side, and a stretchable silver paste “Dotite (registered trademark)” manufactured by Fujikura Kasei Co., Ltd. as an ink for printing electrode patterns. ) XA-9476” conductive ink (filler; silver binder; siloxane elastomer), ELASTOSIL (registered trademark) LR 3162 made by Asahi Kasei Wacker mainly composed of carbon as a resistor High resistance conductivity with a volume resistivity of 80 Ω cm An elastomer was prepared.

電極パターン印刷用インキへの添加剤としては、シロキサンエラストマーと非相溶である水溶性溶剤の酢酸2-(2-エトキシエトキシ)エチル(別名:ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート)を準備し、これを電極パターン印刷用インキと混合し、滑り性を付与したパターン印刷用インキとした。
印刷方式は、本件スクリーン印刷法を採用し、スクリーン印刷版に上記滑り性を付与したパターン印刷用インキをディスペンサー用シリンジに充填し、ディスペンサーのニードルをスクリーン印刷版に接触させながら印刷する方法を実施した。
As an additive to the electrode pattern printing ink, we prepared 2-(2-ethoxyethoxy)ethyl acetate (a.k.a. diethylene glycol monoethyl ether acetate), a water-soluble solvent that is incompatible with the siloxane elastomer, and applied it to the electrode. It was mixed with an ink for pattern printing to obtain an ink for pattern printing imparted with slipperiness.
The screen printing method is adopted as the printing method, and the ink for pattern printing to which the screen printing plate is given the above-mentioned lubricity is filled in a dispenser syringe, and printing is performed while the needle of the dispenser is in contact with the screen printing plate. bottom.

図11は、本件スクリーン印刷法における注入工程を示す図である。まず、膜厚200μmのニッケル膜をニッケル等の金属のメッシュに貼り合わせて、印刷パターンの孔を開口したスクリーン印刷版603を用意した。
次に、膜厚200μmのシリコーンエラストマーフィルム基材605を印刷ステージにセットし、その上に膜厚200μmのニッケル膜からなるスクリーン印刷版603をニッケル膜面とシリコーンエラストマーフィルムが密着する様に重ねた。
FIG. 11 is a diagram showing an injection step in the present screen printing method. First, a nickel film having a thickness of 200 μm was bonded to a mesh made of metal such as nickel to prepare a screen printing plate 603 having openings of a printing pattern.
Next, a silicone elastomer film substrate 605 with a thickness of 200 μm was set on a printing stage, and a screen printing plate 603 made of a nickel film with a thickness of 200 μm was superimposed thereon so that the nickel film surface and the silicone elastomer film were in close contact with each other. .

次に、上述のパターン印刷用インキを充填したシリンジ604の下端に任意のテーパーニードルを取り付け、このテーパーニードルをスクリーン印刷版603上面であるニッケル等の金属メッシュ602側から垂直方向に一定の圧力で押しあて、テーパーニードルの先端開口部とスクリーン印刷版を隙間なく密着させた。その状態で上記パターン印刷用インキを充填したシリンジ604への供給圧力を300kPaの設定で加圧した。 Next, an arbitrary taper needle is attached to the lower end of the syringe 604 filled with the above-described pattern printing ink, and this taper needle is vertically applied from the metal mesh 602 side of the screen printing plate 603 with a constant pressure. By pressing, the tip opening of the tapered needle and the screen printing plate were brought into close contact without any gap. In this state, the supply pressure to the syringe 604 filled with the pattern printing ink was set at 300 kPa.

それと同時に、印刷したいパターンが形成されているスクリーン版上を、Y軸方向に掃引速度20mm/sでシリンジ604を走行させた。掃引後、シリンジ604を金属メッシュ602から一定の距離だけ離間させ、X軸方向に1mmシフトさせる。その後再びシリンジ604を金属メッシュ602に密着し、折り返しY軸方向に供給圧力300kPa、掃引速度20mm/sでシリンジ604を走行させた。なお供給圧力、掃引速度は、任意に調整してよい。 At the same time, the syringe 604 was moved in the Y-axis direction at a sweep speed of 20 mm/s over the screen plate on which the pattern to be printed was formed. After sweeping, the syringe 604 is separated from the metal mesh 602 by a fixed distance and shifted 1 mm in the X-axis direction. After that, the syringe 604 was brought into close contact with the metal mesh 602 again, and the syringe 604 was run in the Y-axis direction at a supply pressure of 300 kPa and a sweep speed of 20 mm/s. The supply pressure and sweep speed may be arbitrarily adjusted.

上記要領にて走行シフトを繰り返すことで、印刷したいパターン全体のスクリーン孔へのパターン印刷用インキの注入を行った。この際、供給圧力、掃引速度、シフト長さなどは、印刷状況によって任意に変更できる。 By repeating the running shift in the above manner, the ink for pattern printing was injected into the screen holes of the entire pattern to be printed. At this time, the supply pressure, sweep speed, shift length, etc. can be arbitrarily changed according to the printing conditions.

図12は、本件スクリーン印刷法におけるスキージによる掃引工程を示す図である。シリンジ604にて充填すべき点在するパターンへの充填が全てもしくは部分的に終了した時点で、スキージ606を、スクリーン印刷版603および金属メッシュ602の面に対し60度前後の傾きで、Z軸方向への一定の圧力と、一定の速度で掃引する。 FIG. 12 is a diagram showing a sweeping step by a squeegee in the present screen printing method. When the syringe 604 has completely or partially filled the interspersed patterns to be filled, the squeegee 606 is tilted about 60 degrees with respect to the surface of the screen printing plate 603 and the metal mesh 602 in the Z-axis direction. Sweep with constant pressure in a direction and constant speed.

この結果、スクリーン印刷版603に形成された溝形状をそのまま転写する形の断面形状である、略矩形で電極幅約100μm、高さ約200μmというアスペクト比が大きい略垂直に切り立った対向側面の面積が広い配線パターン印刷ができる。 As a result, the cross-sectional shape of the groove formed on the screen printing plate 603 is transferred as it is, and the area of the substantially vertically steep opposing side surface with a substantially rectangular electrode width of about 100 μm and a height of about 200 μm with a large aspect ratio. Wide wiring pattern printing is possible.

<凹部>
上述した印刷用インキを用いてスクリーン印刷する際に電極表面に形成される凹部に関し説明する。図13および図14は、本実施形態に係る塗布剤及び印刷法を用いた場合にスクリーンメッシュ痕に形成される凹部を示す図である。
<Concave>
Concave portions formed on the surface of the electrode when screen printing is performed using the printing ink described above will be described. 13 and 14 are diagrams showing recesses formed in screen mesh traces when the coating agent and printing method according to the present embodiment are used.

図13に示すスクリーン印刷版610を用いると、充填された塗布剤611とマスク612の開口部613およびスクリーンメッシュ614との界面Hにおいて、スキージの圧力と基材615からの押し返しの圧力が生じることで塗布剤611内の添加剤の一部が滑剤として表面に滲みだし、マスク612の開口部613内壁と基材615とスクリーンメッシュ614を滑剤が被覆する状態となる。
このことにより、マスク界面からの塗布剤611の剥離が促され、塗布剤611が凝集破壊を起こさずに基材615上に転写される。
When the screen printing plate 610 shown in FIG. 13 is used, the pressure of the squeegee and the pressure of pushing back from the substrate 615 are generated at the interface H between the filled coating agent 611 and the openings 613 of the mask 612 and the screen mesh 614. A part of the additive in the coating material 611 oozes out to the surface as a lubricant, and the inner wall of the opening 613 of the mask 612, the base material 615, and the screen mesh 614 are coated with the lubricant.
This facilitates peeling of the coating agent 611 from the mask interface, and the coating agent 611 is transferred onto the substrate 615 without causing cohesive failure.

また、加圧充填方式の加圧容器として例えばディスペンサーを用いた場合、スクリーン印刷版610と、ディスペンサーの先端部との接点から漏れ出た塗布剤や、マスクの開口部613から漏れ出た塗布剤は、スキージによる掃引によって版面上から除去し、回収することができる。スキージによる掃引の際に、塗布剤611内の添加剤の一部が滑剤としてスクリーンメッシュ614との交点部分にも滲み出るので、この部分は凹部616となる。 Further, when a dispenser is used as a pressure filling type pressurized container, for example, the coating agent leaked from the contact point between the screen printing plate 610 and the tip of the dispenser, or the coating agent leaked from the opening 613 of the mask. can be removed from the plate surface by sweeping with a squeegee and recovered. During sweeping with the squeegee, part of the additive in the coating material 611 oozes out as a lubricant to the crossing points with the screen mesh 614 , so that this part becomes recesses 616 .

図14に示すように、金属マスク622と金属メッシュ624を貼り合わせたスクリーン印刷版620を用いた場合も、同様な凹部616ができる。以下、スクリーンメッシュというときは金属メッシュも含む。 As shown in FIG. 14, similar depressions 616 are also formed when using a screen printing plate 620 in which a metal mask 622 and a metal mesh 624 are bonded together. Hereinafter, the term "screen mesh" also includes metal mesh.

スクリーンメッシュ痕とは、印刷されたパターンにおいてスクリーンメッシュの交点にあたる部分に、スクリーンメッシュを通過した痕跡が表面の凹凸形状として残るものを示す。従来の塗布剤及び従来のスクリーン印刷を使用した場合、凝集破壊が生じスクリーンメッシュ痕には上述した蒲鉾形状の凸部ができる。 The screen mesh marks are traces that pass through the screen mesh and remain as unevenness on the surface at the intersections of the screen mesh in the printed pattern. When a conventional coating agent and conventional screen printing are used, cohesive failure occurs, and the above-described semi-cylindrical protrusions are formed in the screen mesh marks.

具体例として、メッシュ線径16±2μm、メッシュ開口部の一辺長60±2μmのスクリーン版を使用した場合を例にとり説明する。 As a specific example, the case of using a screen plate having a mesh wire diameter of 16±2 μm and a length of one side of mesh openings of 60±2 μm will be described.

本実施形態に係る塗布剤及び印刷法を用いた場合の印刷面では、パターン表面に形成されるスクリーンメッシュ痕の幅が15.8μmで、メッシュ線径に対し、87.8%~113%になり、メッシュ開口部痕の一辺の長さが63μmで、スクリーン版メッシュ開口部の一辺長に対し、101.6%~108.6%になっていた。 On the printed surface when the coating agent and printing method according to the present embodiment are used, the width of the screen mesh marks formed on the pattern surface is 15.8 μm, and the mesh wire diameter is 87.8% to 113%. The length of one side of the trace of the mesh opening was 63 μm, which was 101.6% to 108.6% of the length of one side of the mesh opening of the screen plate.

また、スクリーンメッシュ痕においては、メッシュ開口部痕を頂部(頂面)として底部とのギャップ(高低差)において3.89μmの値を示した。 In addition, the screen mesh mark showed a value of 3.89 μm in the gap (height difference) between the mesh opening mark as the top (top surface) and the bottom.

このような結果から、本件スクリーン印刷方法においては、凹部として、メッシュ痕の幅が10μm以上40μm以下で生じる。また開口部痕は一辺の長さは20μm以上210μm以下の正方形状をとりうる。ここでいう「正方形」には、隣接する一辺の長さが完全に一致する場合だけでなく、隣接する一辺の長さが±10%程度ずれる場合も含まれる。また、スクリーン版のメッシュ部分が例えば万線など違う形状でもよく、この場合もメッシュに相当する部分の痕が凹部になる。 From these results, in the screen printing method of the present invention, concave portions are generated when the width of mesh traces is 10 μm or more and 40 μm or less. Also, the opening marks can have a square shape with a side length of 20 μm or more and 210 μm or less. The term "square" as used herein includes not only cases where the lengths of adjacent sides are exactly the same, but also cases where the lengths of adjacent sides deviate by about ±10%. Also, the mesh portion of the screen plate may have a different shape such as parallel lines, and in this case as well, the traces of the portion corresponding to the mesh become recesses.

<発熱体および発熱体を利用した駆動装置>
以下に、本実施態様に係る発熱体および発熱体を利用した駆動装置(アクチュエーター)について、複数の実施形態により説明する。ただしこれらの実施形態により本発明が限定されるものではないことは言うまでもない。また、図面の記載において、既述の構成と同一又は同等のものについては同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
<Heat generating element and driving device using heat generating element>
A plurality of embodiments of the heating element and the driving device (actuator) using the heating element according to the present embodiment will be described below. However, it goes without saying that the present invention is not limited to these embodiments. In addition, in the description of the drawings, the same reference numerals are given to the same or equivalent components as those described above, and the description thereof will be simplified or omitted.

[第1実施形態]
図15は、第1実施形態に係る発熱体および駆動装置を示した図である。以下、第1実施形態について、製造の順にしたがって、その内容を説明する。
まず、第1実施形態に用いる基材は、線膨張率の異なる2種類のフレキシブルまたはストレッチャブルシート701と702を貼合したものを使用する。
次に、本実施形態では、正極配線電極703がU字型の負極配線電極704に取り囲まれる形態で配置する。以下、一方の電極がU字型で、その内側に他方の電極を取り囲む配線パターンを電極の組み合わせによる配線パターンを「U字型配線パターン」と称する。また、U字型の方の配線電極を「U字側電極」、「U字側電極」の内側の配線電極を「内側電極」という。)。
[First Embodiment]
FIG. 15 is a diagram showing a heating element and a driving device according to the first embodiment; Hereinafter, the contents of the first embodiment will be described according to the order of manufacture.
First, as the base material used in the first embodiment, two types of flexible or stretchable sheets 701 and 702 having different coefficients of linear expansion are bonded together.
Next, in this embodiment, the positive wiring electrode 703 is arranged in a form surrounded by the U-shaped negative wiring electrode 704 . Hereinafter, a wiring pattern in which one electrode is U-shaped and surrounds the other electrode inside the U-shaped wiring pattern is referred to as a "U-shaped wiring pattern". Further, the wiring electrode on the U-shaped side is called the "U-shaped side electrode", and the wiring electrode inside the "U-shaped side electrode" is called the "inner electrode". ).

つぎに、抵抗体204が対向する正極配線電極703と負極配線電極704の間隙に充填する。そして、その後正極配線電極703、負極配線電極704及び抵抗体204を絶縁被覆材705で被覆する。
これによって、正極配線電極703と抵抗体204と負極配線電極704が平面上に配置され、これらを基板および絶縁層で上下から挟み込んだ発熱部を得ることができる。
なお、発熱部を周囲から熱的に隔離したい場合には、U字型の負極配線電極704の外周の基材に切込み706を設けた形状とすることもできる。
つまり、切込み706で囲まれた領域に発熱部がカンチレバーとして突出した形態を実現することができる。
Next, the resistor 204 is filled in the gap between the positive wiring electrode 703 and the negative wiring electrode 704 facing each other. After that, the positive wiring electrode 703 , the negative wiring electrode 704 and the resistor 204 are covered with an insulating coating material 705 .
As a result, the positive wiring electrode 703, the resistor 204, and the negative wiring electrode 704 are arranged on a plane, and a heat generating portion can be obtained in which these are sandwiched between the substrate and the insulating layer from above and below.
If it is desired to thermally isolate the heat-generating part from the surroundings, a cut 706 may be provided in the outer peripheral base material of the U-shaped negative electrode wiring electrode 704 .
In other words, it is possible to realize a form in which the heat generating portion protrudes as a cantilever in the area surrounded by the notch 706 .

以下、正極と負極の配線電極の対向側面に抵抗体が挟まれている構造単位が、対向平行辺に垂直方向に連続して繰り返される区分領域を「発熱ユニット」という。その場合、一つの発熱ユニットに存在する正極配線電極の本数と負極配線電極の本数で配線電極パターンを特定することができる(以下、正極配線電極または負極配線電極を単に正極または負極という場合がある。)。 Hereinafter, a divided area in which a structural unit in which a resistor is sandwiched between opposite side surfaces of positive and negative electrode wiring electrodes is continuously repeated in the direction perpendicular to the opposite parallel sides is referred to as a "heat generating unit". In that case, the wiring electrode pattern can be specified by the number of positive wiring electrodes and the number of negative wiring electrodes present in one heating unit (hereinafter, positive wiring electrodes or negative wiring electrodes may be simply referred to as positive electrodes or negative electrodes). .).

例えば第1実施形態の配線パターン(U字型配線パターン)では、発熱ユニットは1つ存在するが、1本(奇数)の正極と2本(偶数)の負極の組み合わせとして当該配線パターンを特定できる。 For example, in the wiring pattern (U-shaped wiring pattern) of the first embodiment, there is one heating unit, but the wiring pattern can be specified as a combination of one (odd number) positive electrode and two (even number) negative electrodes. .

このように配線パターンを特定する場合、配線パターンの組み合わせとしては、(a)正極奇数本と負極偶数本の組み合わせ、(b)正極偶数本と負極奇数本の組み合わせ、(c)正極偶数本と負極偶数本の組み合わせ、(d)正極奇数本と負極奇数本の組み合わせ、がある。 When the wiring patterns are specified in this way, the combinations of wiring patterns include (a) a combination of an odd number of positive electrodes and an even number of negative electrodes, (b) a combination of an even number of positive electrodes and an odd number of negative electrodes, and (c) a combination of an even number of positive electrodes. There is a combination of an even number of negative electrodes, and (d) a combination of an odd number of positive electrodes and an odd number of negative electrodes.

配線電極の配線パターンがU字型配線パターンをとる発熱ユニットを、「U字型発熱ユニット」、またそれによる駆動体(アクチュエーター)を「U字型アクチュエーター」ということがある。 A heating unit in which the wiring pattern of wiring electrodes takes a U-shaped wiring pattern is sometimes called a "U-shaped heating unit", and a driving body (actuator) based on the heating unit is sometimes called a "U-shaped actuator".

[第2実施形態]
図16は、第2実施形態に係る発熱体および駆動装置を示した平面図である。第1実施形態とは配線パターンの電極本数が異なる他は同じである。第1実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
[Second embodiment]
FIG. 16 is a plan view showing a heating element and a driving device according to the second embodiment; This embodiment is the same as the first embodiment except that the number of electrodes in the wiring pattern is different. Constituent elements that are the same as or equivalent to those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and descriptions thereof are simplified or omitted.

配線パターン801は、U字型配線パターンをとるU字型発熱ユニットを3個つなげた構成を有する。各U字型配線パターンは、正極配線電極が2本、負極配線電極が3本で構成される。同様に配線パターン802における各U字型配線パターンは、正極配線電極が3本、負極配線電極が4本で構成される。 The wiring pattern 801 has a configuration in which three U-shaped heating units having a U-shaped wiring pattern are connected. Each U-shaped wiring pattern is composed of two positive wiring electrodes and three negative wiring electrodes. Similarly, each U-shaped wiring pattern in the wiring pattern 802 is composed of three positive wiring electrodes and four negative wiring electrodes.

配線パターン802および803において、各発熱ユニットは負極配線電極が3個連続でつながっているため、負極側は共通の負極端子803として接続され、正極側は3個それぞれ独立した正極端子804a~cとなっている。このため、任意に電圧をかけることにより、シーケンサーなどの入力制御によって、発熱および動作させたい部分を変更することが可能となる。さらに切込み805により、各発熱ユニットは独立した駆動装置(U字型アクチュエーター)として動作することができる。なお、端子を駆動端子ということもある。 In the wiring patterns 802 and 803, since each heating unit has three negative wiring electrodes connected in series, the negative electrode side is connected as a common negative electrode terminal 803, and the positive electrode side is connected to three independent positive electrode terminals 804a to 804c. It's becoming Therefore, by arbitrarily applying a voltage, it is possible to change the heat generation and the portion to be operated by input control of a sequencer or the like. In addition, the notch 805 allows each heating unit to act as an independent drive (U-shaped actuator). In addition, a terminal may be called a drive terminal.

配線電極数を多くすることで1つの発熱ユニットに流れる電流量が増加し、発熱量も増加する。出来れば最も外側に配置した配線電極の線幅は本数の少ない電極の線幅よりも広くすることが好ましい。 By increasing the number of wiring electrodes, the amount of current flowing through one heating unit increases, and the amount of heat generated also increases. If possible, it is preferable that the line width of the wiring electrode arranged on the outermost side is made wider than the line width of the electrode having a smaller number of lines.

<製造方法>
第2実施形態の製造方法に関し説明する。まず本件スクリーン印刷法によって、正極2本と負極3本で構成した発熱ユニットを3個つなげた配線パターン801を基材上に印刷した。各電極は、幅200μm、高さ153μmの電極の対向側面が略垂直に立ちあがり、断面積が略矩形の電極となっている。その状態で一度、90℃で30分および160℃で60分間焼成した。
<Manufacturing method>
A manufacturing method of the second embodiment will be described. First, by the present screen printing method, a wiring pattern 801 in which three heat generating units each composed of two positive electrodes and three negative electrodes were connected was printed on a base material. Each electrode has a width of 200 .mu.m and a height of 153 .mu.m. Once in that state, it was calcined at 90° C. for 30 minutes and at 160° C. for 60 minutes.

前記基材として、膜厚100μmのPETフィルム(線膨張率:6.5(×10-5/℃))からなるフレキシブルシート701と膜厚200μmのシリコーンエラストマーフィルム(線膨張率:40(×10-5/℃))からなるフレキシブルシート702といった熱に対する線張率の違うフレキシブルシートを貼合して基材とした。 As the base material, a flexible sheet 701 made of a PET film with a thickness of 100 μm (linear expansion coefficient: 6.5 (×10 −5 /° C.)) and a silicone elastomer film with a thickness of 200 μm (linear expansion coefficient: 40 (×10 −5/° C.)))), and flexible sheets having different linear elongations against heat, such as the flexible sheet 702, were pasted together to form a base material.

フレキシブルシート702としては、シリコーンの他にも、例えばポリウレタン(線膨張率:20(×10-5/℃))やポリ塩化ビニリデン(線膨張率:19(×10-5/℃))などのフィルムも用途や設計に応じて採用可能である。また放熱効果を高めるために、アルミ箔や銅箔などの金属シートを加えて2層以上のシートを貼合してもよい。または当該金属シートをPETに代えて用いることも可能である。 The flexible sheet 702 may be made of polyurethane (linear expansion coefficient: 20 (×10 −5 /° C.)) or polyvinylidene chloride (linear expansion coefficient: 19 (×10 −5 /° C.)) in addition to silicone. A film can also be adopted depending on the application and design. Moreover, in order to enhance the heat radiation effect, a metal sheet such as an aluminum foil or a copper foil may be added to bond two or more layers of sheets together. Alternatively, the metal sheet can be used instead of PET.

次に、抵抗体204としてカーボンを主体とする旭日化成ワッカー製ELASTOSIL(登録商標) LR 3162の体積抵抗率80Ω・cmの高抵抗の導電エラストマーを正極2本と負極3本の電極間隙部分に注入する。こうして抵抗体204を電極長さ方向に沿って電極高さ擦切りで6mm長の充填状態を3個つなげた形にして、100℃60分間焼成した。 Next, as the resistor 204, ELASTOSIL (registered trademark) LR 3162 manufactured by Asahi Kasei Wacker Co., Ltd., a high-resistance conductive elastomer mainly composed of carbon and having a volume resistivity of 80 Ω·cm, is injected into the electrode gap between the two positive electrodes and the three negative electrodes. do. In this way, the resistor 204 was made into a shape in which three filled states of 6 mm length were connected by scraping the electrode height along the electrode length direction, and baked at 100° C. for 60 minutes.

次に、フレキシブルUV感光性絶縁被覆材705として信越化学工業製KER-4690(A/B)を厚さ10ミクロン程度で被覆、波長365ナノメートルのUV光で硬化処理を行った。 Next, KER-4690 (A/B) manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. was coated as a flexible UV photosensitive insulating coating material 705 to a thickness of about 10 microns, and cured with UV light having a wavelength of 365 nm.

同様に、図16に示す正極3本と負極を4本で構成したU字型パターンの発熱ユニットを3個つなげた配線パターン802においても、前記方法によりUV硬化処理までおこなった。 Similarly, the wiring pattern 802 shown in FIG. 16, in which three U-shaped heating units each having three positive electrodes and four negative electrodes are connected, was also subjected to UV curing treatment by the above method.

次に、配線パターン801および802において、3個つなげた発熱ユニットの間と外側に合計4本の切込み805をカッターで基材裏まで貫通する様に入れ、さらに切込み805に直交するように発熱ユニットの頭側を3本分離する様に切込み706を入れ、それぞれ3個の独立した発熱ユニットからなる発熱体を形成した。 Next, in the wiring patterns 801 and 802, a total of four cuts 805 are made between and outside the three connected heat generating units with a cutter so as to penetrate to the back of the substrate, and the heat generating units are cut perpendicular to the cuts 805. Incisions 706 were made so as to separate the three head sides of each of them, and a heat generating element composed of three independent heat generating units was formed.

<作用・効果>
1つの発熱ユニットの動作を観測すべく、正極端子804aと負極端子803に直流電圧5Vを印加した時の温度上昇について、熱電対を抵抗体204の上にポリイミドテープで固定した状態でモニタリングした。
<Action/effect>
In order to observe the operation of one heating unit, the temperature rise when a DC voltage of 5 V was applied to the positive terminal 804a and the negative terminal 803 was monitored with a thermocouple fixed on the resistor 204 with polyimide tape.

図17は、本発明に係る配線電極パターンによる発熱体と従来の配線電極による発熱体の温度上昇グラフの比較図である。
本発明に係る発熱体は配線パターン801および802で、従来の発熱体は、従来の電極印刷で使われているスクリーン印刷で配線パターン801を印刷したものである。
FIG. 17 is a comparison diagram of temperature rise graphs of a heating element with a wiring electrode pattern according to the present invention and a heating element with a conventional wiring electrode pattern.
The heating element according to the present invention has wiring patterns 801 and 802, and the conventional heating element has the wiring pattern 801 printed by screen printing, which is used in conventional electrode printing.

図17より、今回形成した発熱体3個共に温度上昇が一定の温度になると上昇しなくなった。従って、この発熱体は、PTC特性をもった発熱体になっていることが分かる。 As can be seen from FIG. 17, the temperatures of all the three heating elements formed this time did not rise once they reached a constant temperature. Therefore, it can be seen that this heating element has a PTC characteristic.

また、配線パターン801での比較では、本件スクリーン印刷法で形成した電極幅200μm、高さ153μmで対向側面が略垂直に立った配線電極を有する発熱体は、印加時間10秒で60℃と急峻に温度上昇を示し、PTC特性での120秒後の温度は76.9℃を示したが、従来のスクリーン印刷法で形成した電極幅200μm、高さ12μmの断面が蒲鉾形状の配線電極を有する発熱体は、印加時間10秒で24.6℃とかなり遅い温度上昇を示し、PTC特性での120秒後の温度は26.4℃と低温で推移した。 Further, in a comparison with the wiring pattern 801, the heating element formed by the present screen printing method, which has an electrode width of 200 μm, a height of 153 μm, and wiring electrodes with substantially vertical opposite sides, has a steep temperature rise of 60° C. at an application time of 10 seconds. , and the temperature after 120 seconds in the PTC characteristic was 76.9°C. The heating element exhibited a fairly slow temperature rise of 24.6° C. at an application time of 10 seconds, and the temperature remained at a low temperature of 26.4° C. after 120 seconds in PTC characteristics.

配線パターン801と802との比較では、印加時間10秒でそれぞれ60℃、60.1℃とほぼ同じ急峻な温度上昇を示した。ただし、PTC特性での120秒後の温度は、配線パターン801では76.9℃、配線パターン802では83℃と約6℃の差が生じた。この差は、正極と負極の電極の本数がそれぞれ1本ずつ増加したことから生じていると推測できる。つまり、本実施形態の発熱体は、電極の本数で、PTC特性での発熱量をコントロールできることになる。 A comparison of the wiring patterns 801 and 802 showed almost the same sharp temperature rises of 60° C. and 60.1° C., respectively, at an application time of 10 seconds. However, the temperature after 120 seconds in the PTC characteristic was 76.9° C. for the wiring pattern 801 and 83° C. for the wiring pattern 802, resulting in a difference of about 6° C. It can be inferred that this difference is caused by the fact that the number of positive and negative electrodes is increased by one. In other words, the heating element of this embodiment can control the amount of heat generated by the PTC characteristic by changing the number of electrodes.

さらに配線パターン802において、発熱ユニットの先端に動作が分かるような物体を載せ、正極端子804aと負極端子803に直流電圧5V印加で入り切りさせたときの動作を観察したところ、発熱ユニットは、5秒間のストロークで約2mm反る動作を確認した。このように、バイメタルのような動作で、反りを発生する俊敏な駆動装置(アクチュエーター)を作成することが出来た。 Furthermore, in the wiring pattern 802, an object was placed on the tip of the heating unit so that the operation could be observed, and when the positive electrode terminal 804a and the negative electrode terminal 803 were turned on and off by applying a DC voltage of 5 V, the operation was observed. Approximately 2 mm warped operation was confirmed with a stroke of . In this way, we were able to create an agile driving device (actuator) that generates warpage with bimetal-like motion.

[第2実施形態の適用例1]
図18は、第2実施形態を適用したLEDフリッカー806の平面図である。第2実施形態と同一又は同等の構成要素については、その説明を簡略又は省略する。
[Application example 1 of the second embodiment]
FIG. 18 is a plan view of an LED flicker 806 to which the second embodiment is applied. Descriptions of components that are the same as or equivalent to those of the second embodiment will be simplified or omitted.

U字型アクチュエーターの先端にLEDチップ807片側の端子を導電接着剤で接着し、接着した極性と逆(正極なら負極)の配線をLEDチップの接着しなかったもう一方の端子と接触する様に配置し、各々のU字型アクチュエーター周辺に切込みを入れた回路である。一般的なLED定格電流20mAが流れる様に配線抵抗を調節してもよい。 A terminal on one side of the LED chip 807 is adhered to the tip of the U-shaped actuator with a conductive adhesive, and the wiring of the opposite polarity (negative if positive) is in contact with the other terminal that is not adhered to the LED chip. , and cut around each U-shaped actuator. Wiring resistance may be adjusted so that a general LED rated current of 20 mA flows.

発熱体側をやや上方へ強制的に1mm程度歪ませ、対面と導通しない状態を形成する。回路を通電すると初めLEDに電流が流れず、発熱体が昇温することで強制的に1mm程度歪ませた部分が、下方へ反り返り、対面に配置した配線に導通する。このことにより、対面へ電流が流れLEDが点灯する。すると発熱体に流れる電流量が減り、発熱体温度が低下し、それにより下方への反り返りが上方へ戻ることになり、LEDへの電流が遮断され、消灯する。これにより再び発熱体への電流量が増加し、下方への反りが大きくなり、LEDが点灯する。この動作を自動的に繰り返す自動点滅装置(フリッカー)となる。 The heating element side is forcibly distorted upward by about 1 mm to create a state in which it is not connected to the opposite side. When the circuit is energized, the current does not flow to the LED at first, and the temperature of the heating element rises, forcing the part that is distorted by about 1 mm to warp downward and conduct to the wiring placed on the opposite side. As a result, a current flows in the opposite direction and the LED lights up. As a result, the amount of current flowing through the heating element decreases, the temperature of the heating element decreases, and the downward warp returns upward, cuts off the current to the LED, and extinguishes the light. As a result, the amount of current flowing to the heating element increases again, the downward warp increases, and the LED lights up. It becomes an automatic flasher (flicker) that automatically repeats this operation.

[第2実施形態の適用例2]
図19は、第2実施形態を適用したバタフライ装置808の平面図である。第2実施形態と同一又は同等の構成要素については、その説明を簡略又は省略する。
U字型アクチュエータを複数つなぎ、U字アクチュエータ周辺に切込みを入れたブロックをたとえばシンメトリーに配置することで、各々のアクチュエータを個々に独立して動作させることが可能となる。これにより、バタフライ、トンボのような羽ばたき動作や、ムカデのような歩行動作が可能となる。また、前記配線パターンにバリエーションを組み込むことで、各アクチュエータに捻りを加えることが出来、より複雑な羽ばたきおよび歩行動作が可能となる。
[Application example 2 of the second embodiment]
FIG. 19 is a plan view of a butterfly device 808 to which the second embodiment is applied. Descriptions of components that are the same as or equivalent to those of the second embodiment will be simplified or omitted.
By connecting a plurality of U-shaped actuators and arranging, for example, symmetrically cut blocks around the U-shaped actuators, each actuator can be operated independently. This makes it possible to flap its wings like a butterfly or a dragonfly, or walk like a centipede. Also, by incorporating variations in the wiring pattern, it is possible to add twist to each actuator, enabling more complicated flapping and walking movements.

[第3実施形態]
U字型配線パターンを複数つなげるアクチュエーターとして、サークル状に配置する電極パターンにおける本発明の実施形態を示す。
なお、本実施形態において、サークル状に配置するとは、U字型配線パターンの長手方向が円の中心部から外周に向けて半径方向に略等間隔で配置され、全体として円形を形成しているように配置されることを意味する。
[Third embodiment]
An embodiment of the present invention in which electrode patterns are arranged in a circle as an actuator that connects a plurality of U-shaped wiring patterns is shown.
In the present embodiment, arranging in a circle means that the longitudinal direction of the U-shaped wiring pattern is arranged at approximately equal intervals in the radial direction from the center of the circle toward the outer periphery, forming a circle as a whole. means that it is arranged as

そもそもU字型配線パターンをサークル上に8個均等に並べる際に、各U字型配線パターンのU字側電極と内側電極にそれぞれ1対1に対応する引き出し線と端子を設けると、8×2=16の端子が必要となり端子数が多くなり、さらに正極または負極の引き出し線がパターン中央から外側へ1つの基材上では引き出すことが出来ないという問題が生ずる。 In the first place, when 8 U-shaped wiring patterns are evenly arranged on a circle, if lead wires and terminals corresponding to the U-shaped side electrode and the inner electrode of each U-shaped wiring pattern are provided in a one-to-one correspondence, 8× Since 2=16 terminals are required, the number of terminals increases, and furthermore, there arises a problem that the positive or negative lead wire cannot be led out from the center of the pattern to the outside on one substrate.

図20は、第3実施形態に係る発熱体および駆動装置を示した平面図である。 FIG. 20 is a plan view showing a heating element and driving device according to the third embodiment.

本実施形態のサークル状配線パターン1001は、例えば端子1001eから、隣接するU字型配線パターンのU字側電極同士が接合する連結部分1001e(X)につなげることが出来る。また端子1001fから、隣接するU字型配線パターンの内側電極同士が接合する連結部分1001f(X)につなげることができる。ここに連結部分1001e(X)に接合されている2つのU字側電極のうち時計回りの一方に位置するものと、連結部分1001f(X)に接合されている2つの内側電極のうち反時計回りの一方に位置するものが互いに対向して発熱ユニットを構成している。 The circular wiring pattern 1001 of this embodiment can be connected, for example, from the terminal 1001e to the connection portion 1001e (X) where the U-shaped side electrodes of the adjacent U-shaped wiring patterns are joined. Also, the terminal 1001f can be connected to the connection portion 1001f (X) where the inner electrodes of adjacent U-shaped wiring patterns are joined. Here, one of the two U-shaped electrodes joined to the connecting portion 1001e (X) is positioned clockwise, and one of the two inner electrodes joined to the connecting portion 1001f (X) is counterclockwise. Those positioned on one side of the circumference face each other to form a heat generating unit.

同様に、連結部分1001g(X)に接合されている2つのU字側電極のうち反時計回りの一方に位置するものと、連結部分1001f(X)に接合されている2つの内側電極のうち時計回りの一方に位置するものが互いに対向して発熱ユニットを構成している。 Similarly, of the two U-shaped electrodes joined to the connecting portion 1001g (X), the one positioned counterclockwise and the two inner electrodes joined to the connecting portion 1001f (X) Those located on one side of the clockwise direction face each other to form a heat generating unit.

このようにして、正極と負極が位相を1対ずつずらしながらサークル状に手をつなぐ様な仕様となる。
それぞれのU字型配線パターンの正極と負極の配線電極の間隙に抵抗体が挿入され発熱ユニットを構成する。絶縁被覆材が配線電極と抵抗体を被覆しており、U字型配線パターンそれぞれの外周にU字型の切込み706がある。
In this manner, the specifications are such that the positive electrode and the negative electrode join hands in a circle while shifting the phases by one pair.
A resistor is inserted into the gap between the positive electrode and the negative electrode of each U-shaped wiring pattern to form a heating unit. An insulating coating material covers the wiring electrodes and resistors, and a U-shaped notch 706 is formed on the outer circumference of each U-shaped wiring pattern.

次に、5Vの直流電圧を端子1001e正極、端子1001f負極として印加した。
この場合、発熱するのは抵抗体1002efのみである。時計回りに隣接するU字パターン上の抵抗体1002fgのみを発熱するには、端子1001f負極、端子1001g正極として5Vの直流電圧を印加することになる。
Next, a DC voltage of 5 V was applied to the terminal 1001e as the positive electrode and the terminal 1001f as the negative electrode.
In this case, only the resistor 1002ef generates heat. In order to heat only the resistor 1002fg on the U-shaped pattern that is adjacent in the clockwise direction, a DC voltage of 5 V is applied to the terminal 1001f as the negative electrode and the terminal 1001g as the positive electrode.

この要領で、端子1001g正極、端子1001h負極、端子1001a正極、端子1001b負極、端子1001c正極、端子1001d負極、端子1001e正極という順で5V印加をシフトしていくと、サークル状に配置されているU字型配線パターンが時計周りにひとつずつサークル外周側を反らせるアクチュエーターになった。よって、それぞれに印加する電圧の組み合わせによって、逆回りをしたり、半分反らせたり、45度飛ばしで反らせたり、あらゆる組み合わせの反らすパターンができるアクチュエーターにもなる。 In this manner, when the 5 V application is shifted in the order of terminal 1001g positive electrode, terminal 1001h negative electrode, terminal 1001a positive electrode, terminal 1001b negative electrode, terminal 1001c positive electrode, terminal 1001d negative electrode, and terminal 1001e positive electrode, they are arranged in a circle. The U-shaped wiring pattern has become an actuator that warps the outer circumference of the circle clockwise one by one. Therefore, depending on the combination of the voltages applied to each of them, it can also be an actuator that can rotate in the opposite direction, bend in half, bend in 45-degree increments, and create any combination of bending patterns.

本実施形態において、第1の極性(正極または負極を意味する。)の駆動端子は極性の異なる第2の極性の駆動端子と隣接する(「隣接する」とは両端部に置かれた駆動端子同士の関係も含む。)。そして、第1の極性の駆動端子は、互いに隣接する時計回りと反時計回りのU字型発熱ユニットのU字型配線パターンにおける配線電極に接続し、前記第2の極性の駆動端子は、互いに隣接する時計回りと反時計回りのU字型発熱ユニットのU字型配線パターンにおける配線電極に接続し、前記第1の極性の駆動端子に接続される時計回りの配線電極と前記第2の極性の駆動端子に接続される反時計回りの配線電極とは同じU字型配線パターンの互いに対向する配線電極を構成している。 In this embodiment, a drive terminal of a first polarity (meaning positive or negative) is adjacent to a drive terminal of a second polarity having a different polarity (“adjacent” means drive terminals placed at both ends). including relationships between them). The driving terminals of the first polarity are connected to the wiring electrodes in the U-shaped wiring patterns of the clockwise and counterclockwise U-shaped heating units adjacent to each other, and the driving terminals of the second polarity are connected to each other. The clockwise wiring electrode and the second polarity are connected to the wiring electrodes in the U-shaped wiring patterns of the adjacent clockwise and counterclockwise U-shaped heating units, and are connected to the driving terminals of the first polarity. The counterclockwise wiring electrodes connected to the drive terminals of 1 and 2 constitute wiring electrodes facing each other in the same U-shaped wiring pattern.

[第4実施形態]
第3実施形態は、サークル状のアクチュエーターで、サークル外側を位相45度ごとに反らすパターンであったが、サークル内側を位相45度ごとに反らすパターンも実現した。
[Fourth Embodiment]
In the third embodiment, the actuators are circular and have a pattern in which the outer side of the circle is bent at every phase of 45 degrees.

図21は、第4実施形態に係る発熱体および駆動装置を示した平面図である。 FIG. 21 is a plan view showing a heating element and driving device according to the fourth embodiment.

サークル状配線パターン1101は、円の中心角を略均等に分割(例えば略6等分)した形状の扇型の発熱ユニットがサークル状に並んでいる外観を有する。各発熱ユニットにおける配線パターンは、例えば扇型の外周である円弧形状に沿うように、中心付近から外周付近にかけて正極と負極の配線電極が櫛型状に互い違いに一定の間隙を作って組み合わさり配置されている(以下、「扇型配線パターン」という。)。また抵抗体がその間隙に挿入され発熱ユニットを構成する(以下、「扇型発熱ユニット」という。)。発熱ユニットの数は偶数個が望ましいが、それに限られるわけではない。 The circular wiring pattern 1101 has an appearance in which fan-shaped heat generating units each having a shape in which the center angle of a circle is substantially evenly divided (for example, approximately equal to six) are arranged in a circle. The wiring pattern in each heat generation unit is arranged such that positive and negative wiring electrodes are alternately arranged in a comb shape from near the center to near the outer periphery with a certain gap so as to follow the circular arc shape that is the outer periphery of the fan shape. (hereinafter referred to as "fan-shaped wiring pattern"). A resistor is inserted into the gap to form a heating unit (hereinafter referred to as a "fan-shaped heating unit"). Although an even number of heat generating units is desirable, the number is not limited to this.

本実施形態によれば、例えば端子1101dからは、互いに隣接する2つの発熱ユニットの正極同士を扇型最大円弧付近にある連結部分1101d(Y)につなげることが出来る。また端子1101cからは、互いに隣接する2つの発熱ユニットの負極同士を扇型最大円弧付近にある連結部分1101c(Y)につなげることが出来る。 According to this embodiment, for example, from the terminal 1101d, the positive electrodes of two heat generating units adjacent to each other can be connected to the connection portion 1101d (Y) near the maximum sectoral arc. Further, from the terminal 1101c, the negative electrodes of the two heat generating units adjacent to each other can be connected to the connecting portion 1101c (Y) near the maximum sectoral arc.

この様な要領で、1つの端子から、扇型最大円弧付近にある連結部分を介して、互いに隣接する2つの発熱ユニットの正極または負極の配線電極へつなげる。例えば、端子1101d正極、端子1101c負極、端子1101b正極、端子1101a負極、端子1101h正極、端子1101g負極、端子1101f正極、端子1101e負極といった正極と負極が隣り合いながら交互に配置する。それぞれの扇型配線パターンの正極と負極の配線電極の間隙に抵抗体が挿入され発熱ユニットを構成する。絶縁被覆材が配線電極と抵抗体を被覆しており、サークルセンターから放射状の切込み1103がある。 In this manner, one terminal is connected to the positive or negative wiring electrodes of the two heat generating units adjacent to each other through the connecting portion located near the maximum sectoral arc. For example, positive electrodes and negative electrodes such as a terminal 1101d positive electrode, a terminal 1101c negative electrode, a terminal 1101b positive electrode, a terminal 1101a negative electrode, a terminal 1101h positive electrode, a terminal 1101g negative electrode, a terminal 1101f positive electrode, and a terminal 1101e negative electrode are arranged alternately while being adjacent to each other. A resistor is inserted into the gap between the positive electrode and the negative electrode of each fan-shaped wiring pattern to form a heating unit. An insulating coating material covers the wiring electrodes and resistors, and there are radial cuts 1103 from the circle center.

次に、5Vの直流電圧を端子1101d正極、端子1101c負極として印加した。
この場合、発熱するのは扇型パターン上の抵抗体1102cdのみで、時計回りに隣接する扇型パターン上の抵抗体1102bcのみを発熱するには、端子1101c負極、端子1101b正極として5Vの直流電圧を印加することになる。
Next, a DC voltage of 5V was applied to the terminal 1101d as the positive electrode and the terminal 1101c as the negative electrode.
In this case, only the resistor 1102cd on the fan-shaped pattern generates heat, and in order to heat only the resistor 1102bc on the fan-shaped pattern adjacent in the clockwise direction, a DC voltage of 5V is applied to the negative electrode of the terminal 1101c and the positive electrode of the terminal 1101b. will be applied.

この要領で、端子1101b正極、端子1101a負極、端子1101h正極、端子1101g負極、端子1101f正極、端子1101e負極、端子1101d正極という順で5V印加をシフトしていくと、サークル状に配置されている扇型ブロックが時計周りにひとつずつサークル内側を反らせるアクチュエーターになった。 In this manner, the terminals 1101b positive, 1101a negative, 1101h positive, 1101g negative, 1101f positive, 1101e negative, and 1101d positive are shifted in this order to form a circle. The fan-shaped block became an actuator that warps the inside of the circle clockwise one by one.

これは扇型の櫛型電極はサークル外側になるほどより長い円弧で電極が形成されているため、そこでの抵抗体の発熱面積が大きく、円弧中心部よりも発熱量の大きい外側の歪量が大きくなり、外側の発熱部を起点に中心部が大きく反ることが可能となることによる。 This is because the fan-shaped comb-shaped electrode is formed with a longer circular arc toward the outside of the circle, so the heat generation area of the resistor is large at that point, and the amount of strain on the outside where the heat value is larger than that at the center of the arc is large. This is because the central portion can largely warp starting from the heat generating portion on the outside.

よって、第3実施形態と同様に、それぞれに印加する電圧の組み合わせによって、逆回りをしたり、半分反らせたり、45度飛ばしで反らせたり、あらゆる組み合わせの反らすパターンができるアクチュエーターにもなった。 Therefore, as in the third embodiment, depending on the combination of voltages applied to each, the actuator can rotate in the opposite direction, warp in half, warp in 45-degree increments, and create any combination of warping patterns.

本実施形態において、第1の極性(正極または負極を意味する。)の駆動端子は極性の異なる第2の極性の駆動端子と隣接する(「隣接する」とは両端部に置かれた駆動端子同士の関係も含む。)。そして、 第1の極性の駆動端子は、互いに隣接する時計回りと反時計回りの扇型発熱ユニットの扇型配線パターンにおける配線電極に接続し、前記第2の極性の駆動端子は、互いに隣接する時計回りと反時計回りの扇型発熱ユニットの扇型配線パターンにおける配線電極に接続し、前記第1の極性の駆動端子に接続される時計回りの配線電極と前記第2の極性の駆動端子に接続される反時計回りの配線電極とは同じ扇型配線パターンの互いに対向する配線電極を構成している。 In this embodiment, a drive terminal of a first polarity (meaning positive or negative) is adjacent to a drive terminal of a second polarity having a different polarity (“adjacent” means drive terminals placed at both ends). including relationships between them). The drive terminals of the first polarity are connected to the wiring electrodes in the fan-shaped wiring patterns of the clockwise and counterclockwise fan-shaped heating units adjacent to each other, and the drive terminals of the second polarity are adjacent to each other. It is connected to the wiring electrodes in the fan-shaped wiring patterns of the clockwise and counterclockwise fan-shaped heating units, and to the clockwise wiring electrode connected to the first polarity drive terminal and the second polarity drive terminal. The counterclockwise wiring electrodes to be connected constitute wiring electrodes facing each other in the same fan-shaped wiring pattern.

[第5実施形態]
第5実施形態は、本実施態様に係る発熱体により液体を熱し気化させたときの蒸気圧により駆動する駆動装置である点で上述の第1~4実施形態と異なる。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
[Fifth embodiment]
The fifth embodiment differs from the above-described first to fourth embodiments in that the drive device is driven by the vapor pressure when the liquid is heated and vaporized by the heating element according to this embodiment. In the following description, the same reference numerals are given to components that are the same as or equivalent to those of the above-described embodiment, and the description thereof will be simplified or omitted.

本実施形態の適用分野の一例に書き換え可能な点字表示装置がある。従来特開平2-160278号公報に開示されているような、ソレノイドの電磁吸着力により可動鉄心を上下させ点字を表示するものや、特開平10-74039号公報に開示されているような、光半導体レーザー光源から供給される光による発熱・膨張を使い点字を表示するものが知られている。しかしながらこれらはソレノイドの大きさや動作音、光半導体レーザー光源の集合体の大きさや値段の面で問題があった。これに対し本実施形態によれば省スペースで動作音もなく低価格な駆動が可能であり、書き換え可能な点字表示装置や偏光板等の角度調整装置などへの適用が考えられる。 An example of an application field of the present embodiment is a rewritable Braille display device. Conventionally, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-160278, the movable iron core is moved up and down by the electromagnetic attraction force of the solenoid to display Braille, and as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-74039, light It is known to display braille by using heat and expansion due to light supplied from a semiconductor laser light source. However, these have had problems in terms of the size and operating noise of the solenoid, the size of the assembly of the optical semiconductor laser light sources, and the price. On the other hand, according to the present embodiment, space-saving, low-cost driving without operation noise is possible, and application to a rewritable Braille display device, an angle adjusting device such as a polarizing plate, and the like is conceivable.

<バルーン毛細管>
図22は、第5実施形態に係るバルーン毛細管1200を長手方向に切った断面図である。「バルーン毛細管1200」は、バルーン部1201と毛細管部1202を備え、毛細管部1202におけるバルーン部1201と反対側終端が閉じられ密封されている構造を有し、その中には沸点が70度から120度程度の低温で気化もしくは熱膨張する低沸点溶媒が充填されている。低沸点溶媒はエタノールなどの有機溶媒、もしくはより安全で浸食などが無いフッ素系不活性液体が好ましい。なお、液体は便宜上図示しないことがある。
<Balloon Capillary>
FIG. 22 is a longitudinal cross-sectional view of the balloon capillary tube 1200 according to the fifth embodiment. The "balloon capillary tube 1200" comprises a balloon part 1201 and a capillary tube part 1202, and has a structure in which the end of the capillary part 1202 opposite to the balloon part 1201 is closed and sealed. It is filled with a low boiling point solvent that vaporizes or thermally expands at a low temperature. The low boiling point solvent is preferably an organic solvent such as ethanol, or a fluorine-based inert liquid that is safer and does not corrode. Note that the liquid is not shown in some cases for the sake of convenience.

<材料>
本実施形態に使用できるバルーン部または毛細管部の材料は、CPP(無延伸ポリプロピレン)、HDPE(高密度ポリエチレン)、MDPE(中密度ポリエチレン)、LDPE(低密度ポリエチレン)、L-LDPE(直鎖状低密度ポリエチレン)、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PEN(ポリエチレンナフタレート)、O-NY(ナイロン)、PA(ポリアミド)、EVAC(EVA樹脂)、PVC(ポリ塩化ビニル)、SAN(AS樹脂)、ABS(ABS樹脂)、PMMA(メタクリル樹脂)、PVAL(ポリビニルアルコール)、PVDC(塩化ビニリデン樹脂)、PC(ポリカーボネート)、POM(アセタール樹脂)、PBT(ポリブチレンテレフタレート)、PTFE(フッ素樹脂)、PF(フェノール樹脂)、MF(メラミン樹脂)、UF(ユリア樹脂)、PUR(ポリウレタン)、EP(エポキシ樹脂)、UP(不飽和ポリエステル樹脂)、PS(ポリスチレン)、KOP(ポリ塩化ビニリデンコートOPP)、AL(アルミニウム箔)、A-OP(PVAコートOPP/トーセロ)、PT,MST,Kセロ(セロハン)、VM(アルミ蒸着フィルム、透明蒸着フィルム)、共押出しフィルム(コ・エクストルージョンフィルム)、NR(天然ゴム)、IR(イソプレンゴム)、BR(ブタジェンゴム)、SBR(スチレン・ブタジェンゴム)、IIR(ブチルゴム)、NBR(ニトリルゴム)、EPM、EP、EPDM(エチレン・プロピレンゴム)、CR(クロロプレンゴム)、ACM、 ANM(アクリルゴム)、CSM(クロロスルホン化ポリエチレンゴム)、PUR、 U(ウレタンゴム)、Si、 Q、VMQ、 SR(シリコーンゴム)、FKM、 FPM(フッ素ゴム)、EVA(エチレン・酢酸ビニルゴム)、CO、 ECO(エピクロルヒドリンゴム)、T(多硫化ゴム)、などがあり、単層もしくは多層構造のフィルムやチューブを加工したものを用いることができる。特に、ガスバリア性を有したVM(アルミ蒸着フィルム、透明蒸着フィルム)を用いるとバルーン内に封入されたガスの長期的維持が可能となる。これらの材料を用いることで弾力性や可撓性を与えることができる。
<Material>
Materials that can be used for the balloon part or the capillary part in this embodiment include CPP (unstretched polypropylene), HDPE (high density polyethylene), MDPE (medium density polyethylene), LDPE (low density polyethylene), L-LDPE (linear low-density polyethylene), PET (polyethylene terephthalate), PEN (polyethylene naphthalate), O-NY (nylon), PA (polyamide), EVAC (EVA resin), PVC (polyvinyl chloride), SAN (AS resin), ABS (ABS resin), PMMA (methacrylic resin), PVAL (polyvinyl alcohol), PVDC (vinylidene chloride resin), PC (polycarbonate), POM (acetal resin), PBT (polybutylene terephthalate), PTFE (fluororesin), PF ( phenol resin), MF (melamine resin), UF (urea resin), PUR (polyurethane), EP (epoxy resin), UP (unsaturated polyester resin), PS (polystyrene), KOP (polyvinylidene chloride coated OPP), AL (aluminum foil), A-OP (PVA coated OPP/Tohcello), PT, MST, K cellophane (cellophane), VM (aluminum vapor deposition film, transparent vapor deposition film), co-extrusion film (co-extrusion film), NR ( natural rubber), IR (isoprene rubber), BR (butadiene rubber), SBR (styrene-butadiene rubber), IIR (butyl rubber), NBR (nitrile rubber), EPM, EP, EPDM (ethylene-propylene rubber), CR (chloroprene rubber) , ACM, ANM (acrylic rubber), CSM (chlorosulfonated polyethylene rubber), PUR, U (urethane rubber), Si, Q, VMQ, SR (silicone rubber), FKM, FPM (fluororubber), EVA (ethylene vinyl acetate rubber), CO, ECO (epichlorohydrin rubber), T (polysulfide rubber), etc., and can be processed from single-layer or multi-layer films and tubes. In particular, if VM (aluminum vapor deposition film, transparent vapor deposition film) with gas barrier properties is used, it is possible to maintain the gas enclosed in the balloon for a long period of time. Elasticity and flexibility can be imparted by using these materials.

<製造方法>
本実施形態のバルーン毛細管1200の製造方法の一例を説明する。
直径1.2mm程度のポリオレフィン系の熱収縮チューブを用意し、チューブ全体を適度にバーナーの火で炙り、全体を直径0.5mm程度に収縮させた後、チューブ一端側を高温で熱したアイロンで挟み、空気漏れがない様に溶着させた。溶着させたチューブの近傍をピンポイントでバーナーの火で炙り、溶融し、開放されているチューブ他端側から、瞬間的に圧空を送ると、溶融した部分が直径3mmのバルーン部1201として拡大された(インフレーション法)。このとき拡大に伴いバルーン部1201の皮膜は薄くなり、繰り返し膨張・収縮を行うのに適した膜厚になる。
<Manufacturing method>
An example of a method for manufacturing the balloon capillary tube 1200 of this embodiment will be described.
Prepare a polyolefin heat-shrinkable tube with a diameter of about 1.2 mm, heat the entire tube moderately with a burner, shrink the entire tube to about 0.5 mm in diameter, and then iron one end of the tube at a high temperature. It was sandwiched and welded so that there would be no air leakage. The vicinity of the welded tube is pinpointed with a burner, melted, and compressed air is instantaneously sent from the other open end of the tube to expand the melted portion as a balloon portion 1201 having a diameter of 3 mm. (inflation method). At this time, the film of the balloon portion 1201 becomes thinner as it expands, and has a film thickness suitable for repeated expansion and contraction.

「インフレーション法」は、一般には押出し成形の一種で、樹脂(プラスチック)の袋状フィルムの成形に特化した方法で、リング状の「ダイ」から溶融樹脂を薄いフィルム状に押し出し、 それと同時に、冷たい空気を吹き込み、一定の大きさに膨張させることで袋状に成形する。 単層以外に、共押出しによって多層フィルムの成形も可能である。 The "inflation method" is generally a type of extrusion molding, and is a method specialized for molding resin (plastic) bag-shaped films. Blow in cold air to expand it to a certain size and shape it into a bag. Besides single layers, it is also possible to form multilayer films by coextrusion.

次に、エタノールで満たしたビーカーを用意し、上述の加工したチューブをエタノールに浸し、特に前記開放されたチューブ他端が液面に出ていないことを確認した後、前記ビーカーを真空脱泡装置内に入れ、0.1Mpaの真空状態にし、ビーカー内のチューブ内の空気が全てチューブ外に放出されたことを確認した。次に真空状態を大気圧状態に戻すことで、エタノールがチューブ内に充填された。 Next, prepare a beaker filled with ethanol, immerse the above-processed tube in ethanol, and after confirming in particular that the other end of the opened tube is not exposed to the liquid surface, remove the beaker to a vacuum deaerator. It was placed inside the beaker, a vacuum state of 0.1 Mpa was created, and it was confirmed that all the air inside the tube inside the beaker was discharged outside the tube. Then, the tube was filled with ethanol by returning the vacuum state to the atmospheric pressure state.

次にエタノールが充填されたチューブを取り出し、バルーン部1201をクリップで潰した状態で、開放されたチューブ他端を高温で熱したアイロンで挟み、密封し毛細管部1202を形成した。この時、バルーンは潰れた状態もしくは萎んだ状態のままである。 Next, the tube filled with ethanol was taken out, and while the balloon portion 1201 was crushed with a clip, the opened other end of the tube was clamped with an iron heated at a high temperature and sealed to form a capillary portion 1202 . At this time, the balloon remains in a collapsed or deflated state.

<バルーン駆動ユニット>
バルーン毛細管1200を本発明に係る発熱ユニットに固定する。本開示において1つの発熱ユニットとそこに固定されたバルーン毛細管の組み合わせを「バルーン駆動ユニット」という。図23は、バルーン駆動ユニット1203の一例の模式図である。図15と同様の正極配線電極703と負極配線電極704、および抵抗体204を有する発熱ユニット1204に、バルーン毛細管1200の毛細管部1202におけるバルーン部1201と反対側端部が密着するように固定する。固定はUV硬化性樹脂などで行う。基材1205は樹脂基材である。本実施形態において切込み1206は放熱のために設けてある。
<Balloon drive unit>
A balloon capillary tube 1200 is fixed to the heating unit according to the invention. The combination of one heating unit and a balloon capillary fixed thereto is referred to in this disclosure as a "balloon drive unit." FIG. 23 is a schematic diagram of an example of the balloon drive unit 1203. As shown in FIG. A heating unit 1204 having a positive wiring electrode 703, a negative wiring electrode 704, and a resistor 204 similar to those shown in FIG. Fixing is performed with a UV curable resin or the like. The base material 1205 is a resin base material. In this embodiment, the notches 1206 are provided for heat dissipation.

<駆動の仕方>
バルーン駆動ユニット1203の駆動の仕方について説明する。図24は、バルーン駆動ユニット1203の駆動の様子を示す模式図である。基材1205は膜厚200μmの樹脂基材を用いたほかは、第2実施形態と同様の電極と抵抗体からなる発熱ユニット1204を用いた。発熱ユニット1204はバルーン部1201と反対側の毛細管部1202の端部付近で当該毛細管部1202に固定される。液体1210としてエタノールを使用した。そして発熱ユニット1204の正極配線電極703と負極配線電極704に電圧5V印加した時の動作の観察を行った。
<How to drive>
A method of driving the balloon driving unit 1203 will be described. FIG. 24 is a schematic diagram showing how the balloon driving unit 1203 is driven. A heating unit 1204 composed of electrodes and resistors similar to those in the second embodiment was used except that a resin base material having a film thickness of 200 μm was used as the base material 1205 . The heating unit 1204 is fixed to the capillary tube part 1202 near the end of the capillary tube part 1202 opposite to the balloon part 1201 . Ethanol was used as liquid 1210 . Then, the operation when a voltage of 5 V was applied to the positive wiring electrode 703 and the negative wiring electrode 704 of the heating unit 1204 was observed.

図24(a)は、スイッチを開放して、正極配線電極703と負極配線電極704に電圧をかけていない時の状態を示している。発熱ユニット1204の表面温度は22.5℃で、バルーン毛細管1200中の液体1210は全体に充填された状態である。 FIG. 24(a) shows the state when the switch is opened and no voltage is applied to the positive wiring electrode 703 and the negative wiring electrode 704. FIG. The surface temperature of the heating unit 1204 is 22.5° C., and the liquid 1210 in the balloon capillary tube 1200 is completely filled.

図24(b)は、スイッチを閉じて5V電圧が正極配線電極703と負極配線電極704にかかった時の状態を示している。電流が発熱ユニット1204に10秒間流れると発熱体701の温度が約80℃に達するため、その付近の毛細管部1202端部に存在する液体1210(エタノール:沸点が78.37℃)が沸騰、気化することで蒸気1211となり管内を膨張する。そして蒸気1211の蒸気圧により、気化していない液体1210(エタノール)はバルーン部1201側へ押し出されていく。これにより萎んでいたバルーン部1201内にエタノールが流れ込み、圧空封入によってポリオレフィン被膜が薄くなって応力が低下しているバルーン部1201は外側に向かって押し広げられ膨張した。 FIG. 24(b) shows the state when the switch is closed and a voltage of 5 V is applied to the positive wiring electrode 703 and the negative wiring electrode 704. FIG. When the electric current flows through the heating unit 1204 for 10 seconds, the temperature of the heating element 701 reaches about 80° C., and the liquid 1210 (ethanol: boiling point is 78.37° C.) existing at the end of the capillary tube portion 1202 near it boils and vaporizes. By doing so, it becomes steam 1211 and expands inside the pipe. The vapor pressure of the vapor 1211 pushes the unvaporized liquid 1210 (ethanol) toward the balloon section 1201 . As a result, ethanol flowed into the deflated balloon portion 1201, and the balloon portion 1201, whose stress had been reduced due to the thinning of the polyolefin film due to the encapsulation of compressed air, was pushed outward and expanded.

図24(c)は、再びスイッチを開放して、正極配線電極703と負極配線電極704に電圧をかけない時の状態を示している。この時発熱ユニット1204の温度が沸点を下回るので、蒸気1211の液化とバルーン部1201にかかる大気圧の影響で、バルーン部1201内の液体1210(エタノール)が逆流し、再びバルーン部1201が萎むことを確認した。 FIG. 24(c) shows the state when the switch is opened again and no voltage is applied to the positive wiring electrode 703 and the negative wiring electrode 704. FIG. At this time, since the temperature of the heating unit 1204 is below the boiling point, the vapor 1211 is liquefied and the atmospheric pressure applied to the balloon portion 1201 causes the liquid 1210 (ethanol) in the balloon portion 1201 to flow back, and the balloon portion 1201 deflates again. It was confirmed.

<作用・効果>
本実施形態にかかるバルーン駆動ユニット1203によれば、毛細管部1202の端部付近で本発明に係る発熱ユニット1204による加温が行われるので、局所的に瞬時に高温に達して毛細管部1202内の内圧上昇かつバルーン部1201の膨張をもたらすことが可能になることから、省スペースで効率良くバルーン部1201の膨張・収縮による駆動が実現される。
また本実施形態では、バルーン部1201を直に発熱体で加温するのではなく、バルーン部1201と反対側の毛細管部1202端部付近を加温する遠隔操作が可能なことから、実際に駆動するバルーン部1201に触っても隔離された発熱体の熱による火傷を防ぐことができるので、点字表示装置や微細加圧装置などバルーン部1201に人が触る駆動装置の適用に好適である。
<Action/effect>
According to the balloon drive unit 1203 according to the present embodiment, since heating is performed by the heating unit 1204 according to the present invention in the vicinity of the end of the capillary portion 1202, the local temperature reaches a high temperature instantaneously and the inside of the capillary portion 1202 is heated. Since it is possible to increase the internal pressure and inflate the balloon portion 1201, driving by inflating and deflating the balloon portion 1201 can be realized efficiently in a space-saving manner.
In addition, in this embodiment, instead of directly heating the balloon portion 1201 with a heating element, it is possible to perform remote control to heat the vicinity of the end of the capillary portion 1202 on the opposite side of the balloon portion 1201. Even if the balloon portion 1201 is touched, it is possible to prevent burns due to the heat of the isolated heating element.

<第5実施形態の変形例>
上述した第5実施形態のバルーン毛細管1200は、バルーン部1201および毛細管部1202が樹脂で一体的に成形されたものであったが、毛細管部1202の一部を鉄、アルミ、ステンレスなどの耐熱性および熱伝導性の良い金属製の管(以下、「金属毛細管部」という。)で置き換えることができる。図25は、第5実施形態に係るバルーン毛細管1200の変形例を長手方向に切った断面図である。図25(a)に示した変形例1のバルーン毛細管1200は、バルーン部1201と第1金属毛細管部1212、毛細管部1202、および第2金属毛細管部1213で構成される。各部材は融着などの手段により固着されており、第2金属毛細管部1213のバルーン部1201と反対側終端は樹脂を被せ穴埋めして融着し密封されている。ただし固着や密封の手段はこれに限るものではない。
<Modified example of the fifth embodiment>
In the balloon capillary tube 1200 of the fifth embodiment described above, the balloon part 1201 and the capillary tube part 1202 are integrally molded of resin, but part of the capillary tube part 1202 is made of a heat-resistant material such as iron, aluminum, or stainless steel. And it can be replaced by a metal tube with good thermal conductivity (hereinafter referred to as "metal capillary portion"). FIG. 25 is a longitudinal cross-sectional view of a modification of the balloon capillary tube 1200 according to the fifth embodiment. A balloon capillary tube 1200 of Modified Example 1 shown in FIG. Each member is fixed by a means such as fusion bonding, and the end of the second metal capillary portion 1213 on the side opposite to the balloon portion 1201 is covered with resin, filled, and fused and sealed. However, the fixing and sealing means are not limited to these.

<製造方法>
本実施形態変形例1のバルーン毛細管1200の製造方法の一例を説明する。
外径1.27mmの第1SUS管(第1金属毛細管部1212)の先端に内径1.2mmの蓋形状ポリオレフィン樹脂を被せ、バーナーで溶融させて第1SUS管先端に蓋をする。
<Manufacturing method>
An example of a method for manufacturing the balloon capillary tube 1200 of Modification 1 of the present embodiment will be described.
The tip of the first SUS tube (first metal capillary portion 1212) with an outer diameter of 1.27 mm is covered with a lid-shaped polyolefin resin with an inner diameter of 1.2 mm, melted with a burner, and the tip of the first SUS tube is capped.

次に、バーナーで前記蓋形状ポリオレフィン樹脂と第1SUS管を熱しながら、開放された端部の方から第1SUS管内に圧空を吹き込むと、前記蓋形状ポリオレフィン樹脂が膨張してバルーン部1201を形成できた。 Next, while heating the lid-shaped polyolefin resin and the first SUS pipe with a burner, compressed air is blown into the first SUS pipe from the open end, so that the lid-shaped polyolefin resin expands to form the balloon portion 1201. rice field.

次に、第1SUS管をバルーンから10mm離れた部分を切断し、ポリオレフィンチューブ(毛細管部1202)を前記切断した第1SUS管に被せ500mmの長さの部分を切断する。そして被せた部分にバーナーを当て、融着部1214において融着させた。 Next, the first SUS tube is cut at a distance of 10 mm from the balloon, and a polyolefin tube (capillary tube portion 1202) is put over the cut first SUS tube and cut at a length of 500 mm. Then, a burner was applied to the covered portion to fuse at the fused portion 1214 .

次に、まだ融着させていない側のポリオレフィンチューブ端に長さ5mmの第2SUS管(第2金属毛細管部1213)を挿入し、挿入した部分に同様にバーナーを当て、融着部1215において融着させた。
ここでポリオレフィンチューブ500mmの両端に第1SUS管および第2SUS管が接続されたのだが、ポリオレフィンチューブは、熱収縮する為、ポリオレフィンチューブ全体にバーナーを当て、穴、焦げ等を発生させない様にすると、直径1.2mmが直径0.6mmに収縮することでより毛細管現象を発生し易い管になる。
Next, a second SUS tube (second metal capillary portion 1213) having a length of 5 mm was inserted into the end of the polyolefin tube that had not yet been fused, and the inserted portion was similarly hit with a burner to fuse at the fused portion 1215. I put it on.
Here, the first SUS tube and the second SUS tube were connected to both ends of the 500 mm polyolefin tube. Since the polyolefin tube is heat-shrinkable, if a burner is applied to the entire polyolefin tube to prevent holes, scorching, etc. from occurring, When the diameter of 1.2 mm shrinks to a diameter of 0.6 mm, the tube becomes more susceptible to capillary action.

次に、エタノールで満たしたビーカーを用意し、上述の加工対象物をエタノールに浸し、特に開放された第2SUS管端部が液面に出ていないことを確認した後、前記ビーカーを真空脱泡装置内に入れ、0.1Mpaの真空状態にし、ビーカー内の加工対象物内の空気が全て外に放出されたことを確認した。次に真空状態を大気圧状態に戻すことで、エタノールが加工対象物内に充填された。 Next, a beaker filled with ethanol is prepared, the above-mentioned object to be processed is immersed in ethanol, and after confirming that the open end of the second SUS tube is not exposed to the liquid surface, the beaker is vacuum degassed. The beaker was put into the apparatus, a vacuum state of 0.1 Mpa was created, and it was confirmed that all the air inside the object to be processed in the beaker was discharged to the outside. Next, by returning the vacuum state to the atmospheric pressure state, ethanol was filled in the object to be processed.

次にエタノールが充填された加工対象物を取り出し、バルーン部1201をクリップで潰した状態で、開放された第2SUS管終端をエポキシ樹脂で被せ穴埋めして融着することで密封部1216で密封した。 Next, the object to be processed filled with ethanol was taken out, and with the balloon portion 1201 crushed with a clip, the open end of the second SUS pipe was covered with an epoxy resin, the hole was filled and fused to seal at the sealing portion 1216 . .

<作用・効果>
本変形例1を使ったバルーン駆動ユニット1203では、第2金属毛細管部1213で加熱されることから、樹脂のみによる毛細管部1202を加熱する場合に比べ金属の熱伝導率が高いことを活かし、バルーン部1201の熱反応性を速くする効果がある。
またバルーン部1201と毛細管部1202の間に第1金属毛細管部1212を介在させることでバルーン部1201の形成や大きさの調整などを容易に行うことができ、製造効率も上がる。
<Action/effect>
In the balloon driving unit 1203 using the present modified example 1, the second metal capillary portion 1213 is heated. This has the effect of speeding up the thermal reactivity of the portion 1201 .
Further, by interposing the first metal capillary portion 1212 between the balloon portion 1201 and the capillary portion 1202, the formation and size adjustment of the balloon portion 1201 can be easily performed, and the manufacturing efficiency is improved.

図25(b)に示した変形例2のバルーン毛細管1200は、バルーン部1201と第1金属毛細管部1212、毛細管部1202で構成され、第1金属毛細管部1212のみ置き換えた点で変形例1と異なる。また図25(c)に示した変形例3のバルーン毛細管1200は、バルーン部1201と毛細管部1202、および第2金属毛細管部1213で構成され、第2金属毛細管部1213のみ置き換えた点で変形例1と異なる。 A balloon capillary tube 1200 of Modified Example 2 shown in FIG. different. Further, the balloon capillary tube 1200 of Modified Example 3 shown in FIG. different from 1.

<第5実施形態の適用例>
図26は、第5実施形態を適用した点字表示装置1300の模式図である。第1~5の実施形態と同一又は同等の構成要素については、その説明を簡略又は省略する。
<Application example of the fifth embodiment>
FIG. 26 is a schematic diagram of a braille display device 1300 to which the fifth embodiment is applied. Descriptions of components that are the same as or equivalent to those of the first to fifth embodiments will be simplified or omitted.

1枚のシート状基材1205の上には複数(図26では12個)のU字型発熱ユニットが形成されている。基材に形成された配線パターンは電極本数が異なる他は第2実施形態と同様である。また各U字型発熱ユニットの間隙には放熱用の切込み1206が形成されている。そして各U字型発熱ユニットの上には例えばSUS管からなる第2金属毛細管部1213が固定され、そこに毛細管部1202およびバルーン部1201がつながってバルーン駆動ユニット1203が構成されている。ただしバルーン毛細管1200としては本実施形態やその他の変形例の構成をとり得ることは言うまでもない。 A plurality of (12 in FIG. 26) U-shaped heat generating units are formed on one sheet-like base material 1205 . The wiring pattern formed on the substrate is the same as that of the second embodiment except that the number of electrodes is different. In addition, cutouts 1206 for heat dissipation are formed in the gaps between the U-shaped heat generating units. A second metal capillary portion 1213 made of, for example, a SUS tube is fixed on each U-shaped heat generating unit, and a capillary portion 1202 and a balloon portion 1201 are connected to form a balloon driving unit 1203 . However, it goes without saying that the balloon capillary tube 1200 can have the configuration of this embodiment or other modifications.

各バルーン毛細管1200のバルーン部1201は穴の開いたボード1301に組み込まれ、当該穴に指を触れることで、バルーン部1201の膨張・収縮が触感として人に伝わるよう構成されている。バルーン部1201の組み込まれたボード1301と発熱体とは離れていて遠隔操作によって駆動が可能であることから、ボードに触れることで火傷する心配はない。また毛細管部1202に可撓性をもたせることで基材1205とボード1301の配置に柔軟性を持たせることが可能となる。 A balloon portion 1201 of each balloon capillary tube 1200 is incorporated in a board 1301 having a hole, and by touching the hole with a finger, expansion and contraction of the balloon portion 1201 are transmitted to a person as a tactile sensation. Since the board 1301 in which the balloon part 1201 is incorporated is separated from the heating element and can be driven by remote control, there is no fear of getting burned by touching the board. In addition, by imparting flexibility to the capillary portion 1202, flexibility can be imparted to the arrangement of the base material 1205 and the board 1301. FIG.

上述した複数のバルーン駆動ユニット1203が形成された基材1205を複数枚(図26では3枚)一定の隙間をもって重ね、各バルーン部1201をボード1301の所定の個所に組み込むことで、任意のドット数からなる点字表示装置を形成することができる。ただし、基材は必ずしも重ねる必要はなく、設計に応じて適宜配置すればよい。 A plurality of substrates 1205 (three in FIG. 26) on which a plurality of balloon drive units 1203 are formed are stacked with a certain gap, and each balloon portion 1201 is incorporated in a predetermined location on a board 1301 to form an arbitrary dot. A Braille display of numbers can be formed. However, the substrates do not necessarily have to be overlapped, and may be arranged as appropriate according to the design.

<作用・効果>
本適用例による点字表示装置は、局所的な部分を小電力で急峻に発熱可能な発熱体とバルーン毛細管を用いて駆動するので、省スペース化が実現できる。またそれにより所定面積における点字ドット数を増やすこともでき、より複雑で高度な点字表現を可能にする。こうした応用は点字表示装置に限らず他の分野にも適用可能であることは言うまでもない。
<Action/effect>
Since the Braille display device according to this application example drives a local portion using a heating element capable of rapidly generating heat with low power and a balloon capillary tube, space can be saved. In addition, it is possible to increase the number of Braille dots in a given area, enabling more complex and advanced Braille expression. Needless to say, such applications are applicable not only to Braille display devices but also to other fields.

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、各実施形態で使用した発熱ユニットを組み合わせるなど、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments. Various changes are possible in

例えば本発明の要旨を逸脱しない範囲で、配線電極の電極線幅、ピッチ、アスペクト比などを調整して発熱体・駆動装置を設計することができることは言うまでもない。 For example, it goes without saying that the heating element/driving device can be designed by adjusting the electrode line width, pitch, aspect ratio, etc. of the wiring electrodes within the scope of the present invention.

また、配線パターンに関しては、U字型配線パターンや扇型配線パターンに限らず、また発熱ユニットの正極本数と負極本数に関しては、偶数もしくは奇数の任意の数をとることができる。 The wiring pattern is not limited to a U-shaped wiring pattern or fan-shaped wiring pattern, and the number of positive electrodes and the number of negative electrodes of the heating unit can be any even or odd number.

200…発熱体、202…正極配線電極
203…負極配線電極、204…抵抗体
206、207…対向側面
301…基材、302…間隔、303…間隔
500…発熱体
502…正極配線電極
503…負極配線電極
506、507…対向側面
602…金属メッシュ
603…スクリーン印刷版、604…シリンジ、605…基材
606…スキージ
610、620…スクリーン印刷版、611…塗布剤、612…マスク
613…開口部、614…スクリーンメッシュ、615…基材
616…凹部、622…金属マスク、624…金属メッシュ
701、702…フレキシブルシート
703…正極配線電極、704…負極配線電極
705…絶縁被覆材、706…切込み
801、802…配線パターン
803…負極端子、804a、804b、804c…正極端子
805…切込み、806…LEDフリッカー、807…LEDチップ
808…バタフライ装置
1001…サークル状配線パターン
1001a~1001h…端子
1001e(X)、1001f(X)、1001g(X)…連結部分
1002ef、1002fg…抵抗体
1101…サークル状配線パターン
1101a~1101h…端子
1101c(Y)、1101d(Y)…連結部分
1102bc、1102cd…抵抗体
1103…切込み
1200…バルーン毛細管、1201…バルーン部、1202…毛細管部
1203…バルーン駆動ユニット、1204…発熱ユニット、1205…基材
1206…切込み、1210…液体、1211…蒸気、1212…第1金属毛細管部
1213…第2金属毛細管部、1214、1215…融着部、1216…密封部
1300…点字表示装置、1301…ボード
DESCRIPTION OF SYMBOLS 200... Heat generating element 202... Positive wiring electrode 203... Negative wiring electrode 204... Resistor 206, 207... Opposite side surface 301... Base material 302... Spacing 303... Spacing
500: heating element 502: positive wiring electrode
503 Negative wiring electrode 506, 507 Opposing side 602 Metal mesh 603 Screen printing plate 604 Syringe 605 Base material 606 Squeegee 610, 620 Screen printing plate 611 Coating agent 612 Mask 613 Opening 614 Screen mesh 615 Base material 616 Recess 622 Metal mask 624 Metal mesh 701, 702 Flexible sheet 703 Positive wiring electrode 704 Negative wiring electrode 705 Insulating coating material 706 Notches 801, 802 Wiring pattern 803 Negative terminal 804a, 804b, 804c Positive terminal 805 Notch 806 LED flicker 807 LED chip 808 Butterfly device 1001 Circle wiring pattern
1001a to 1001h...Terminals 1001e(X), 1001f(X), 1001g(X)...Connecting portions
1002ef, 1002fg... resistor 1101... circular wiring patterns 1101a to 1101h... terminals
1101c (Y), 1101d (Y) ... connection part
1102bc, 1102cd... Resistor 1103... Notch 1200... Balloon capillary tube 1201... Balloon part 1202... Capillary tube part 1203... Balloon driving unit 1204... Heat generating unit 1205... Base material 1206... Notch 1210... Liquid 1211... Vapor, 1212 First metal capillary portion 1213 Second metal capillary portion 1214, 1215 Fusing portion 1216 Sealing portion 1300 Braille display device 1301 Board

Claims (11)

基材と、前記基材上に形成され互に対向する正極の配線電極と負極の配線電極と、前記正極および負極の配線電極が対向する間に形成された抵抗体、を備え、
前記正極および負極の配線電極は、対向側面の法面角度が70度以上で、上面に凹部を有する、
ことを特徴とする発熱体。
a base material, a positive electrode wiring electrode and a negative electrode wiring electrode formed on the base material and facing each other, and a resistor formed between the positive electrode and the negative electrode wiring electrode facing each other,
The positive and negative wiring electrodes have a slope angle of 70 degrees or more on the opposing side surfaces and have a recessed portion on the upper surface.
A heating element characterized by:
前記配線電極の電極幅は100~200μmで、ピッチが前記電極幅の1~2倍の長さを有する、請求項1に記載の発熱体。 2. The heating element according to claim 1, wherein said wiring electrodes have an electrode width of 100 to 200 μm and a pitch of 1 to 2 times as long as said electrode width. 前記配線電極のアスペクト比は0.5~4である、請求項1または2のいずれか一項に記載の発熱体。 3. The heating element according to claim 1, wherein the wiring electrodes have an aspect ratio of 0.5-4. 前記凹部の幅は、10~40μmである、請求項1~3のいずれか一項に記載の発熱体。 The heating element according to any one of claims 1 to 3, wherein the recess has a width of 10 to 40 µm. 前記基材は、線膨張係数の異なる2層以上のシートを貼合させてなるフレキシブルシートであり、
発熱ユニットの周辺に切込みがある、請求項1~4のいずれか一項に記載の発熱体を使った駆動装置。
The base material is a flexible sheet formed by laminating two or more layers of sheets having different coefficients of linear expansion,
5. The driving device using the heating element according to claim 1, wherein the heating unit has a cutout around it.
前記正極の配線電極と前記負極の配線電極の配線パターンがU字型配線パターンである、請求項5に記載の駆動装置。 6. The driving device according to claim 5, wherein the wiring pattern of the positive wiring electrode and the negative wiring electrode is a U-shaped wiring pattern. 複数のU字型発熱ユニットがサークル状に配置され、
第1の極性の駆動端子は、互いに隣接する時計回りと反時計回りのU字型発熱ユニットのU字型配線パターンにおける配線電極に接続し、
前記第1の極性の駆動端子には、極性の異なる第2の極性の駆動端子が隣接し、
前記第2の極性の駆動端子は、互いに隣接する時計回りと反時計回りのU字型発熱ユニットのU字型配線パターンにおける配線電極に接続し、
前記第1の極性の駆動端子に接続される時計回りの配線電極と前記第2の極性の駆動端子に接続される反時計回りの配線電極とは同じU字型配線パターンの互いに対向する配線電極を構成している、
ことを特徴とする、請求項6に記載の駆動装置。
Multiple U-shaped heat generating units are arranged in a circle,
the driving terminals of the first polarity are connected to the wiring electrodes in the U-shaped wiring patterns of the clockwise and counterclockwise U-shaped heating units adjacent to each other;
A second polarity drive terminal having a different polarity is adjacent to the first polarity drive terminal,
the drive terminals of the second polarity are connected to the wiring electrodes in the U-shaped wiring patterns of the clockwise and counterclockwise U-shaped heating units adjacent to each other;
The clockwise wiring electrode connected to the drive terminal of the first polarity and the counterclockwise wiring electrode connected to the drive terminal of the second polarity are wiring electrodes facing each other in the same U-shaped wiring pattern. consists of
7. The driving device according to claim 6, characterized in that:
前記正極の配線電極と前記負極の配線電極の配線パターンが扇型配線パターンであり、
複数の扇型発熱ユニットがサークル状に配置され、
第1の極性の駆動端子は、互いに隣接する時計回りと反時計回りの扇型発熱ユニットの扇型配線パターンにおける配線電極に接続し、
前記第1の極性の駆動端子には、極性の異なる第2の極性の駆動端子が隣接し、
前記第2の極性の駆動端子は、互いに隣接する時計回りと反時計回りの扇型発熱ユニットの扇型配線パターンにおける配線電極に接続し、
前記第1の極性の駆動端子に接続される時計回りの配線電極と前記第2の極性の駆動端子に接続される反時計回りの配線電極とは同じ扇型配線パターンの互いに対向する配線電極を構成している、
ことを特徴とする、請求項5に記載の駆動装置。
The wiring pattern of the positive wiring electrode and the negative wiring electrode is a fan-shaped wiring pattern,
Multiple fan-shaped heat generating units are arranged in a circle,
the drive terminals of the first polarity are connected to the wiring electrodes in the fan-shaped wiring patterns of the clockwise and counterclockwise fan-shaped heating units adjacent to each other;
A second polarity drive terminal having a different polarity is adjacent to the first polarity drive terminal,
the drive terminals of the second polarity are connected to the wiring electrodes in the fan-shaped wiring patterns of the clockwise and counterclockwise fan-shaped heating units adjacent to each other;
The clockwise wiring electrode connected to the drive terminal of the first polarity and the counterclockwise wiring electrode connected to the drive terminal of the second polarity are wiring electrodes facing each other in the same fan-shaped wiring pattern. consists of
6. The driving device according to claim 5, characterized in that:
バルーン部と毛細管部を備え、前記毛細管部における前記バルーン部と反対側終端が閉じられ密封された中に低沸点溶媒が充填されてなる、バルーン毛細管を有し、
前記バルーン毛細管は、前記毛細管部におけるバルーン部と反対側端部が発熱ユニットに密着するよう固定されてなる、請求項1~4のいずれか一項に記載の発熱体を使った駆動装置。
a balloon capillary comprising a balloon portion and a capillary portion, wherein the end of the capillary portion opposite to the balloon portion is closed and sealed and filled with a low boiling point solvent;
5. The driving device using a heating element according to claim 1, wherein said balloon capillary tube is fixed so that an end portion of said capillary tube portion opposite to the balloon portion is in close contact with a heating unit.
前記毛細管部のうち、少なくとも前記バルーン部側の端部の一部または前記バルーン部と反対側の端部の一部が金属製の金属毛細管部で構成されている、請求項9に記載の駆動装置。 10. The drive according to claim 9, wherein at least a portion of the end on the side of the balloon portion or a portion of the end on the side opposite to the balloon portion of the capillary portion is composed of a metal capillary portion made of metal. Device. 前記発熱ユニットと当該発熱ユニットに固定された前記バルーン毛細管との組み合わせからなるバルーン駆動ユニットが複数設けられた前記基材を、複数枚配置した構成であることを特徴とする、請求項9または10のいずれか一項に記載の駆動装置。 11. The structure of claim 9 or 10, characterized in that a plurality of said substrates each provided with a plurality of balloon drive units each comprising a combination of said heat generating unit and said balloon capillary tube fixed to said heat generating unit are arranged. The driving device according to any one of Claims 1 to 3.
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