技術

オリジナル加熱ヘッドの技術

当社では以下の構成の「オリジナル加熱ヘッド」の技術を保有している。

その構成は図1に示すようにひとつのセラミック基板上にヒーター抵抗体と測温抵抗体を近接して形成している。ヒーター抵抗体と測温抵抗体は正の温度係数を持ち、その値は+1500ppm/ºCである。

従来型のセラミックヒーターでは、別個体の温度センサーを組み合わせた構造であり、セラミックヒーターの温度が検知されるまでに時間を必要とする。

それに対して当社の「オリジナル加熱ヘッド」では、測温抵抗体がヒーター抵抗体と熱伝導性の高いセラミック基板上に隣接した一体構造で形成されている。これにより、即時の応答が可能となり、時間ロスのないリアルタイムで高精度な温度制御が可能となる。

図1

次に昇温前の画像(図2)と昇温時の画像(図3)を示す。

ここで示した例では赤熱状態までの加熱を行い、700ºCまでの昇温を達成している。

 

図2

 

図3

温度制御

温度測定の原理を図4を用いて以下に説明する。

図4

高精度の抵抗Rs2と測温抵抗体R2を直列につなぎ、その両端に基準電圧Vrefを印加する。R2は前述したように温度に比例して+1500ppm/ºCで変化する。その変化量を電圧V2として測定を行う。

温度制御はこの読み取った測温抵抗体の温度をヒーターの温度と見立て、所定の温度を維持するようにエネルギー制御を行う。

ヒーターの駆動電圧は24Vまたは12Vと定まっている。よって、エネルギー制御は時間軸によるPWM (Pulse Width Modulation)を採用している。比例制御で割り当てられたDutyによりフィードバックを行い、パルス幅を可変することで平均電流量を制御する。当社では、図5のような専用制御ボードを開発して製品の特性評価を行っている。

 

図5