JPH0139355B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は非衝撃印字器の印字ヘツド内の電極の
配列に関する。さらに具体的には本発明は改良さ
れた動作及び摩耗特性を有する改良印字ヘツド装
置に関する。

〔従来技法の説明〕

電気的に発生される印字の概念は1840年代来急
激に興味が高まつて来た。多くの試みは電気的に
開始される印字反応に100乃至250ボルト程度の相
対的に高い電圧、飽和もしくは部分的に湿潤され
た紙及び／もしくは消耗性の電極を必要とする。
従来のシステムのすべては乾式もしくは湿式印字
を達成するのに相対的に高い振幅もしくは長い電
圧パルスを使用している。当然の事ながら乾式及
び湿式方法の両方の欠点を調和および／もしくは
補償しようと試みる混合システム及び記録媒体が
存在した。しかしながら、多くの折衷案にみられ
る如く、これ等の努力は商品化するには高価に過
ぎ、性能は満足すべきものではなかつた。

従来技法の電気的に誘導される印字システムの
異なる部面を改良する種々の努力がはらわれて来
た。この努力を印字を行うのに25ボルトを越えな
い程度の比較的低い電圧を使用する電解に基く印
字器の使用に導いた。今日の高密度集積回路チツ
プと両立出来る大きさの低エネルギ印字レベルで
動作する１つの印字システムは1981年12月24日出
願の米国特許出願第237560号（1981年９月１日公
開の欧州特許出願公開第58855号）に説明されて
いる。この印字配列体においては、使用される記
録媒体の表面に存在するロイコ染料が低エネル
ギ・パルスの印加によつて可視的にされている。
ここで記録媒体の表面層の厚さ、印字電極の接触
表面積及び電極間の間隔はすべて予定の値にセツ
トされている。

多重電極の印字ヘツドの特定の構造がこの型の
印字器において全体的性能に重要な役割を果して
いる事が知られている。同様に電極の特定材料及
び印字ヘツドを形成するのに使用される製造方法
も重要な事が知られている。この様な電解印字器
において使用される印字ヘツドは、印字電圧の電
圧の低さにも拘らす、激しい電解及び電気化学的
摩耗力に耐えなければならない。この摩耗力は印
字器ヘツドの通常の機械的、主に摩擦力を加え
て、印字器の寿命に影響を与えている。さらに、
適切な電極構造及び絶縁が後方の電極による副次
的即ち影の印字の防止に役立つ事が知られてい
る。

この型の印字に関しては、適切に使用されるも
のとしてすべての摩耗特性に対して優れている或
る電極材料が存在する事が知られている。白金が
この様な電極材料の例である。白金は電気化学的
及び電解応力の下では優れたヘツド摩耗特性を有
するが、正しく使用されなければならない。特
に、白金の優れた摩耗特性は少なく共部分的に電
極の表面に形成される受動態化層もしくは障壁層
に帰する事が出来る。白金電極が電解印字器にお
いて使用される時に電極の摩耗を減少するのに大
いに役立つのはこの層である。しかしながら、白
金電極が電気的に絶縁されていない場合には、白
金電極は予想を越える異常な速度で摩耗する事が
使用中に明らかになつた。この問題の実際の原因
は、印字サイクルの特定の部分で或る電極が印字
を行つているかどうかに依存して、電極が陽極も
しくは陰極の両方になり得る様な場合の、印字ヘ
ツドの電極反転による事が発見された。この電極
の反転から生ずる電流の変化は白金電極上の受動
態化層を薄くするか、破壊するという好ましくな
い結果を生ずる。上記発明の解決法及び基本は印
字ヘツド電極が永久的に反転しない様にする事で
あつた。

この問題への一つの解決法は明瞭にではないが
米国特許第3898674号に開示されている。

この発明の印字ヘツドは個々の電極を共通の接
地電位から隔離する働きを有する環状の絶縁体リ
ングによつて夫々取巻まかれている多くの電極を
使用している。印字を行う場合には、絶縁体リン
グが特定の電極への電流の流れを防止しており、
電極が印字スタイラスもしくは陰極としての役割
を反転するのを防止している。不幸にしてこの発
明の原理を使用して印字ヘツドを構成する事はか
なり困難である事が発見された。例えば各電極を
取巻く絶縁体リングは完全に電気的封止を与え、
すべての逆方向電流を防止しなければならない。
さもないと電極は過度の摩耗を示し、ほどなく故
障してしまう。この様な完全で一様な絶縁リング
を有する印字ヘツドは製造が困難であり高価につ
く。従つてこの様な電極の摩耗の問題に対する理
論的解決法は知られているが、実際には具体化さ
れないままで終つている。

〔本発明の目的及び概要〕

本発明の目的はマトリツクス電解印字器におい
て電解もしくは電気化学的に誘導される印字電極
の摩耗を減少する、もしくは除去する装置を与え
る事にある。

本発明に従えば印字ヘツドが経済的に具体化さ
れ、電極の摩耗が減少される装置が与えられる。

本発明に従えば、印字器の印字ヘツドの解像力
もしくはスループツト率に悪影響を与える事な
く、印字ヘツドの構造によつて電極の摩耗を抑制
する装置が与えられる。

本発明に従えば、特に白金電極を使用する時
に、電解印字プロセス及び使用される材料と両立
可能な印字ヘツド構造によつて電極摩耗を抑制す
る装置が与えられる。

本発明の目的は印字ヘツドのすべての電極間に
介在する電極を置く事によつて達成される。介在
電極即ち追加の電極は恒久的に接地され、常に接
地素子として働く。印字電極は印字素子に接続さ
れ、必要に応じて印字素子として使用される。印
字電極は垂直印字方向に30乃至50％の重なりを有
する様に印字ヘツド内に配置される。

〔好ましい実施例の説明〕

従来技法の説明のところで明らかにされた如
く、電解印字は印字電極から適切な記録媒体１０
に与えられる印字信号もしくはパルスの振幅もし
くはパルス幅を制御する事によつて達成される。
上述の米国特許第237560号に詳細に開示され、本
願第１図に示された如く、記録媒体１０は表面層
１２、導電層１４及び支持層１６より成る。これ
等の層は周知の技法によつて互に結合されてい
る。記録媒体１０は図示されていない適切な輪送
機構によつて印字電極（陽極）１８の下にもたら
される。接地電極（陰極）２０が印字電極１８か
ら予定の距離のところに与えられている。説明を
簡単にするために、印字及び接地電極の各１つだ
けが示されている。この分野の専門家にとつては
多数のこの様な各型の電極が与えられる事は明ら
かであろう。或る印字ヘツド設計においては、接
地電極に加えて接地平面が与えられる。この様子
は第２図及び第３図に明らかに示されている。

制御回路２２が印字電源（＋Ｖ）２１と印字電
極１８間に接続されている。通常の設計のもので
あり得る制御回路２２は米国特許第4434432号に
開示された制御回路に従つて具体化され得る。こ
れ等の回路は印字情報ケーブル２８によつて印字
電極１８に適切な振幅及び／もしくは幅の電圧パ
ルスを形成して与える働きを有する。制御回路２
２は勿論情報源（図示されず）からバス２４を介
して受取られる情報に従い、どの様な型の文献、
テキストもしくはグラフであるかに従つてパルス
を形成する。

印字を行うためには、液体供給源２６が与えら
れる。この液体供給源２６及び液体計量システム
は米国特許第4335967号に開示されている。液体
供給源２６は記録媒体１０の表面層１２が印字電
極１８の下を通過する直前に表面層１２上に極め
て少量の液体、好ましくは水を与える様に適合さ
れている。この液体は２重の目的を有する。第１
の電極と記録媒体の表面間の摩擦力を減少し、第
２の各印字電極１８の下の印字領域の導電率を高
めて、電解印字過程を促進する。

本実施例で述べられている型のマトリツクス印
字器即ち記録媒体１０が一定の速さで移動される
ものでは、代表的な書込みサイクル時間は500マ
イクロである。これは印字器の印字ヘツド中に含
まれる複数個の印字電極１８の各１つを付勢する
のに要する時間である。印字ヘツド３０は第１図
の矢印によつて示された、記録媒体の移動方向を
横切つて取付けられていて、行印字器の場合の如
く、記録媒体と同じ幅のもの、もしくは印字ヘツ
ドが記録媒体の表面を横切つて移動される印字器
の場合の如き幅の１部を覆うものである。記録媒
体自体は代表的には毎秒15.24cmの速度で移動す
る。この速度は、各印字サイクルに特定の印字電
極に印字パルスが印加される持続時間を制御する
のに十分な時間を与える。印字電極が付勢される
度に、記録媒体１０の表面上に可視的マークが残
される。所定の印字サイクルにおいて印字電極１
８が印加されるパルスを変化させる事によつて記
録媒体１０上に異なる強度のマークを残す事がで
きる。印字パラメータを変化させるこの様な能力
によつてグレー・スケール制御が可能になる。

従来技法の印字ヘツド３０が第２図に示されて
いる。ヘツド３０は絶縁材料より成る支持ブロツ
ク３４中に固定された複数個の電極１８（時に２
０の働きもする）並びに接地平面３２より成る。
保持ブロツク３４は、同じでないまでも印字回路
板の製造に使用されたものと類似のガラス、樹
脂、エポキシもしくはこれ等の混合物より成る。
各層３６は複数個の白金線電極１８及び２０が埋
込まれたガラス、樹脂、エポキシもしくは絶縁性
複合材料より成る。各層３６は少なく共その１つ
の表面上に接地平面３２を形成する様に、通常白
金である導電性材料のシートが接している。電解
過程及び化学的相互作用と両立可能な場合には、
接地平面材料は白金に代つてニツケルが使用され
得る。本発明の目的にニツケルもしくは白金を使
用する事は中間層材料として銅が使用される印刷
回路技法の場合と異なつている。銅は電解動作環
境で使用される印字ヘツドと共に使用されるのに
は適していない。

形成された後、層３６はその最終状態に硬化さ
れ互に適切な数だけ接合される。白金電極１８
（２０）を含む点を除き、層３６は多重層印刷回
路板の製造に使用されるのと同じ方法によつて制
造される。この技法は米国特許第4030190号、第
4201616号に見出される。

第２図に示された如く、層３６の各々は予定の
数の電極１８（２０）を含んでいる。一層中に存
在する電極の数は印字コピーの所望の解像力の関
数である。電極１８は制御回路にケーブル２８を
介して結合されていて、これから印字即ち文字セ
グメント情報を受取る。電極２０は同様にケーブ
ル２８を介して接地される。代表的な場合とし
て、2.54cm当り240ペル（単位長当りの印字素子
数）の高い解像力の印字ヘツドを得るためには、
第２図の２層印字ヘツドの各層当り120個の電極
が使用される。電極は互い違いになつているが、
電極の直径の略30乃至50％に相当する約5.08×
10^-3cm乃至12.7×10^-3cmが重畳は通常のドツト・
マトリツクスで形成された文字と異なり完全に形
成された文字により近い外観の完全な線の文字を
与える。この様な値の重畳及び解像力が必要とす
る接近した電極の配置は所与の印字サイクル中に
印字に使用されている印字電極から印字に使用さ
れていない印字電極に流れて、電極機能の反転を
生ずる如き漂遊電流をかなり減少するものである
事に注意されたい。

上述の如く、白金電極は電解動作環境中におけ
るその性能が良好なために使用され得る。この相
対的な良好さは主に最も外部の電解もしくは電気
化学的力から電極をシールドするのに働くこの金
属の表面の外部表面上に形成された受動態化層の
形成によるものである。結論を述べると、第２図
の従来の印字ヘツド及びその関連制御回路では１
つの印字サイクルでは電極は印字素子即ち陽極と
して機能し、他の印字サイクルでは接地電極もし
くは陰極として機能している。この電極機能の反
転が受動態化層を破壊して、その電解印字動作環
境に耐える能力を破壊する。

第３図に示された印字ヘツド４０はこの問題を
解決するものである。予定の数の電極２０は恒久
的に接地されている。これ等の電極は機能を変化
し得ない。これ等の電極は記号×で示されてい
る。残りの電極１８が印字電極であり、印字のた
めにのみ使用される。印字電極１８は任意の印字
サイクル中に印字を行つているか、使用されない
状態にある。この電極は接地電極もしくは陰極と
して使用される事なく、その役割りを変える事も
ない。使用される特定の電解過程の化学物質と両
立する場合には、もともと経済上に目的のために
使用された白金電極に代つてニツケル電極が使用
され得る。

印字電極１８及び接地電極２０の好ましい配列
及び構造は第３図に示されている。この構造では
印字ヘツド４０の接地電極２０は印字電極１８の
間及びまわりに介在している。従つて各電極の行
中で、２つの陽極は互に隣接する事はない。陽極
間には常に水平方向に陰極が存在する。ここで水
平方向とは印字ヘツド４０の垂直方向によつて決
定される。この配置は接地平面３２の役割と関連
して、各印字電極１８を隔離する働きをし、漂遊
もしくは漏れ電流が印字電極１８に導入してその
保護受動態化層を損うのを防止している。接地平
面３２は垂直方向の漂遊電流を阻止するために各
電極の行間に位置付けられている。標準層３６中
の電極の半分は印字が禁止されているので、同じ
240ペルの解像力を得るためには第２図の従来の
印字ヘツドに使用された２倍の層が使用されなけ
ればならない。この結果、２倍の印字ヘツド層３
６が使用される。介在する接地電極２０の隔離効
果は接地電極線に代つて垂直接地平面を使用する
ことによつて増大され得る。この互換実施例は共
通電極を使用する程経済的に魅力のあるものでは
ないが、漂遊電流がさらに減少される事を約束す
る。本発明に従つて具体化された印字ヘツドは動
作寿命を著しく改良する。

【図面の簡単な説明】

第１図は代表的な従来の電解印字システムの概
略図である。第２図は第１図の印字システムに使
用され得る印字ヘツドの概略図である。第３図は
本発明に従う電極構造を有する電解印字ヘツドの
概略図である。 １０……記録媒体、１２……表面層、導電性
層、１６……支持層、１８……印字電極、２０…
…接地電極、２１……印字電圧源、２２……制御
回路、２６……液体供給源、３２……接地板、３
４……支持ブロツク、３６……絶縁層、４０……
印字ヘツド。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 制御回路により供給される電気パルスを記録
   媒体に印加するとき記録媒体の表面に含まれるロ
   イコ染料が可視状態に変化することによつて印刷
   が生じる電解印刷器用の印刷ヘツドに於て、 (a) 絶縁材料より成るブロツクと、 (b) 上記絶縁ブロツク中に相互に所定の間隔で配
   され、且つ陽極としてのみ働くため上記制御回
   路に恒久的に接続された第１の複数個の電極
   と、 (c) 上記絶縁ブロツク中に１つの電極列を形成す
   るための上記第１の電極と交互に且つ所定の間
   隔で配設され、且つ陰極としてのみ働くため恒
   久的に接地された第２の複数個の電極と、 (d) 上記絶縁ブロツク中に上記の電極列を複数列
   形成するため上記電極列相互間に設けられ、且
   つ陰極として働くため接地された少なくとも１
   つの導電材料の面と より成る、電解印刷器用の印刷ヘツド。