JPS6018353A - 磁歪プリンタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 交亙圀！ 本発明は、通信あるいは情報処理において使用されるプ
リンタに属する磁歪プリンタに関する。

糺釆且遺 プリンタは通信および情報処理の分野では出力装置とし
て不可欠のデバイスであって、従来、活字式、ドツトイ
ンパクト、サーマル式、インクジェット式、あるいは電
子写真式などが採上げられて来た。これらは高速化、低
コスト化、字形選択の融通性および取扱いの簡単化など
の要求に応じるために研究されて来たものである。これ
らの方法のうちで活字式は早くから普及している。これ
は低コストである」ニに取扱いが容易であることによる
が特定字形の印字ハンマとそのだめの構造物機構を必要
とし高速化と字形選択上の融通性がなく日本文を取扱う
上では殆んど役に立たなかった。また、活字式のシリア
ルプリンタは情報処理が普及する以前から普及している
もので金属製の複雑な構造物に代って大幅にエレクトロ
ニクス技術が適用されるに従って無駄のない構造配分に
なっている。特に、インクリボンによる発色方式は他方
式のプリンタに比して長い経験と取扱い易さをもってい
る。

ルー−面 本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、
特に、前記活字式プリンタの欠点を除き、日本文だけで
なく多くの国語の字形を作ることを可能とし、もって印
字あるいは字形選択のための運動部分をなくすものであ
る。また、上述のごとき活字式シリアルプリンタに対し
て集積回路を作るのに用いられる微細加工技術の高い制
御性を活字構造を作るのに応用すると共に独特の物理特
性をもつ超音波を利用することによって発色を行うもの
である。

東−一差 本発明の構成について、以下、実施例に基づいて説明す
る。

第１図は、本発明による活字式シリアルプリンタの構成
を示す図で、図中、ＢＵＳ　、ＰＵ、ＭＰＸ、ＲＥＳか
らなる部分は、■〜０なるシリアルプリンタの構造部分
を駆動し、かつ、連動のセンシングを行う処理部分であ
り、ＰＵはシリアルプリンタの機能を構成するプログラ
ムを実行する処理機である。このプログラムの最終命令
は割込クロック特命令を実行して休止している。プリン
タの構造の各部を直接駆動するドライバはＤＩ、Ｄｚ、
Ｄ３．Ｄ４であり、Ｓは構造の運動を検出するセンサで
ある。これらのデバイスは１〜４からナルＢ　Ｕ　Ｓ　
回路にＪｌ：つてＰＵ　、ＭＰＸ、ＲＥＳに接続されＰ
Ｕからの指示とＰＵへのセンス信号の転送を行う。ＲＥ
ＳはＰＵと上記各デバイスをもち、それぞれのエリアの
アドレスは記録された順に読出されるようになっている
。ＰＵはドライバＤ＋　、Ｄｚ　、Ｄ３　、Ｄ４に対応
づけされた各部分アドレスエリアをアドレスして記録し
、ＳおよびＬはＰＵの部分アドレスエリアをアドレスし
て記録する。Ｄｚ　、Ｄｚ　、Ｄ３　、Ｄ４はそれぞれ
自己の部分アドレスエリアから読取ってそれぞれ受持っ
ている構造を駆動する。Ｍ　Ｐ　’ＸはＰＵおよび各デ
バイスにＲＥＳをアクセスする権利を時分割スロットの
形で配分する。この系のクロックはＬデバイスに接続さ
れたデータ源から供給されるクロックと同期をとるもの
である。

第１図に示した構造部分■〜０は、■なる用紙にプリン
トするための基本的な構成要素を示し、■はインクリボ
ンとそのカセットに対して印字面を■なる用紙に向けた
印字機構を合体したものであって■なる構造はこの印字
部を運ぶ■なるキャリッジ送りネジに連結し、■なるガ
イドシャフトに支えられて運動する。■と■からなる部
分にはＬＳＩによって構成された印字情報を用紙面に発
色するための処理部分を含んでおり、Ｄ４を経てＰＵか
ら情報が転送されてくる。■はキャリッジ送りネジの駆
動モータ、■は■なるベルトを介して■）なるプラテン
ノブによって動作するものである。

第２図は、第１図の■と■からなる印字機構を詳細にし
たもので、（ａ）は側面図であり、（ｂ）は平面図であ
る。第２図においてのはインクリボンを繰り出すリボン
カセットであり、０．［相］、ノ。

Ｃからなる部分は後述のように印字に際して飛散するイ
ンク小滴を吸収する系で、のと■は印字面１対して下と
上に位置する吸入口である。０と［相］の空気はＯなる
部分で合流してＯなる凝縮器に入る。この空気流の動力
は［相］なる送風機によって与。

えられて［相］の方向に放出される。この間のにおいて
空気に含まれるインク小滴は凝縮され液化して［相］な
るインクリボンカセットのインク溜りにもどる。りは印
字用紙であってインクリボンは（ｂ）図ののなる状態で
対向し、インクリボンを挟んで［相］なる印字機構が位
置している。０なる印字機構からは［相］なる用紙に向
けて印字字形をなして超音波で伝送されるものであって
、次に、この超音波源について説明する。

第２図の［相］なる面ばのと０の方向に超音波を伝送す
る超音波振動デバイスからなる画素を分布させることに
よって構成されている。のなるインクリボンは［相］か
ら送出される超音波に励振されて振動する。のなる用紙
は超音波には感応しないような物理的な条件をもつよう
にする。これらの物理条件については後述する。０が振
動することによって飛散するインク小滴は静止した用紙
のに付着し、残ったインク小滴は第２図のりと［相］に
よって吸収される。

第３図は、第２図の［株］なる面に分布する超音波振動
デバイスの一つの構成を示すもので多層にわたって集積
回路を加工する場合に用いる材料の成長とエツチング法
を適用することによってなるものである。第３図の左側
の数字は層番号を示すものであって第２図の［相］なる
平面に垂直な振動デバイスの断面を示す。第３図のＦｌ
とＦ２は鉄を成長させた部分であってこれにＮなるニッ
ケルなどの磁歪振動子となる材料を成長させである。Ｆ
１＋Ｆ２＋Ｎなる部分は磁束の通る通路を形成するもの
であってＣ，ｔ　、Ｃ２、、Ｃ３にはＦ２に磁気偏極を
発生させる直流を流し、これに交流を重畳することによ
ってＦ２に磁束変化を発生させ、Ｆ２に連結して磁歪特
性をもつニッケルからなるＮを振動させる。

第３図において、右傾斜の斜線の部分は絶縁物を成長さ
せてなる部分でＣＩ　＋　Ｃ２、Ｃ３を駆動する回路を
形成する電子回路は２と３なる層に形成され５なる層で
以上の回路動作に必要な配線を行う。この配線のために
他の層から５なる層への接続線を通すには接続線をなす
導体の周囲は各層において絶縁物で融離する必要がある
。

また、第３図において、Ｎなるニッケルなどの磁歪振動
子は各振動デバイスごとに分離して形成されており、こ
れら振動デバイスに別々に励振力を加えてそれぞれが独
自の振動を行うことができる。この励振力を与える交流
を通す回路は２と３なる層に作られる電子回路であるフ
リップ−フロップ、および切替トランジスタによって作
られる。そして、振動デフへイス対応のフリップ−フロ
ップはすべてシフトレジスタの形に連結されていて、こ
のシフトレジスタは要素であるフリップ−フロップのＯ
ＮとＯＦＦの配列が文字を形成するように駆動される。

第４図乃至第６図は、コイルｃｌ　、Ｃ２＋Ｃ３の構造
を説’Ｊｌするための図であるが、これらの構造は同じ
であるので、以下、Ｃ１について説明することによって
、これらコイルの構成法を明らかにする。

第４図はコイルＣ１の構造を第２図の［相］なる平面に
垂直方向から各層を重ねて見たものであってコイルの最
下層の構造は第５図のようになっている。第５図の［相
］は第４図の■と同じ部分を示すもので第５図のＯなる
コイルを次の層のコイルに接続するために上層にむけて
成長された導体部分で次の層のコイルは■に接続されて
左回りに構成され、第４図の０）と■の間のギャップを
残して（簡のさらに一ヒ層のコイルに接続するための導
体を形成する。第５図のｅなる部分は最下層コイルの終
端であって０の部分とは絶縁されたギャップを保つ。こ
の・なる部分にはさらに下層へのびる導体に接続される
第３図の５なる層の配線に接続される。

第６図は、コイルの最下層を示すものでりなる部分にお
いて最下層の直下コイルから導体が成長されこれに０が
成長されこれを左回りにたどるとのなる部分に至る。こ
の層においてＣ１の外側のコイル、即ち、第３図の０２
への接続を行うために＠なる部分を成長させ０なる部分
で０２に接続される。Ｏと＠なる部分は第４図のＯと＠
に相当し、Ｃ２コイルはＣ１コイルとは逆向きに巻かれ
るようにたどってのなるギャップを残し、最下層から２
番目のコイルに接続されるから右回りにたどってＯなる
ギャップを残して０において終り、０は第３図の５なる
層における配線から成長された導体に接続される。第３
図の９番目から１４番目の層まではＦｌ、Ｆ２なる磁路
に磁束を発生させるもので磁歪振動子は１４層の上部に
形成される。第３図のＮはニッケルなどの磁歪効果をも
つ材料によって成るもので各振動デバイスごとに分離し
て形成されるものであってそれぞれ独自の振動を行うこ
とができる。

第７図は、」二連のごとき構造を形成するための工程を
説明するための図で、（ａ）で第３図の１４番の層にあ
るＳなる絶縁物とＦ２なる鉄からなる部分にＮなるニッ
ケルの金属蒸着を行い、（ｂ）においてＦ２に接続され
る部分をマスクするマスクパターンを用いたエツチング
処理を行う。（ｅ）では全面にシリコンからなる材料Ｇ
を形成し、（ｂ）のＮの部分以外をマスクするマスクパ
ターンによって（ｃ）のＧをＣＦ４．ＣＦ４　＋０２　
、ＣＦ４　＋Ｎ２などのエツチングガスを利用してエツ
チングし、（ｄ）なる材料分布を作る。以後（ａ）から
（ｄ）までをくり返すことによて（ｅ）なる構造を作る
。

次に、（ｆ）に示すように、Ｇなる半導体部分を上記の
ガスを用いてＳなる絶縁材料層までエツチング除去しＮ
なるニッケル部分を独立させるものである。Ｓが、例え
ば、５ｉ０２であれば１−記エッチングガスの影響は殆
んどない。

第３図は、第２図（ｂ）の０なるリボンに関し■なる用
紙面と反対側にある印字面において印字面に分布する画
素デバイスの構成を示すものであって上記の材料形成と
エツチング処理は、第３図の構造が印字面にくり返し形
成されるようにマスクパターンを作るものである。この
ようにして作られる画素デバイスごとの磁歪振動子の磁
励回路を描くと第８図のようになる。この回路は第３図
の２と３なる層においてｐ形とｎ形の不純物半導体、絶
縁物、および導体を層平面に交わる平面に相互に接する
ような空間分布をアモルファス材料を形成する手法によ
って作られるものである。第８図においてＦはフリップ
−フロップ回路であって相隣る画素デバイスの同様の回
路と端子ｓｉ　、Ｒ。

およびＳ２．Ｒ２によってシフトレジスタの様式で接続
されシフトパルスによってＦが駆動される。ＡとＢなる
トランジスタはＦによって駆動されて振動子Ｎの超勤コ
イルＣ１、Ｃ２、Ｃ３の回路を接続するものである。接
続状態においては外部共通回路であるＯ２０なる発振器
から交流が供給され−Ｅなる電源による直流成分によっ
てＮに生ずるパーマネントな磁気偏極に変化を起こすこ
とによってＮに機械的な振動を起こさせるものである。

第８図のＦによって構成されるシフトレジスタにＦなど
がＯＦＦとなることによって印字面に形成されるパター
ンを日本文の文字の形に制御することが可能となるが、
この場合、印字面からは上記文字形をなして超音波を発
生させることができる。

印字面から発生される文字形をなす超音波の場には第２
図（ｂ）の０なるインクリボンとのなる用紙がある。文
字形をなす超音波場のある部分のみインクリボンのイン
クを小滴にし飛散させこれを０なる用紙に付着させ上記
の文字形に発色させる必要がある。このためには用紙は
静止しインクリボンは振動する必要がある。このような
状態になれば超音波によって液体中に起るキャビテーシ
ョンに似た現像によってインクリボンのインクは小滴化
して飛散し用紙面に付着する。用紙面を超音波に感応し
ないようにするには第１図の［相］なるプラテンに密着
させプラテンを超音波に感応しないようにすればよいが
用紙は必ずしもプラテン面に密着するとはかぎらないの
であり、空隙が生ずる。この状態において用紙が静止で
きる条件を見出す必要がある。

第９図において、ａとＣなる部分は空気であって共に固
有音響インピータンスがρＩＣＩであるとする。ｂなる
部分が用紙などの空気と異なる材料からなる障壁である
とする。このときの超音波の透過率βｔは β１＝−一一一−−−−−−−−−−−−−−−４ｃ　
ｏ　ｓ　ｋ　ｌ　＋　（シ」土＋”　’±）２ｓｉｎ２
ｋｉｐＩＣＩ　Ｒ２Ｃ２ となる。ここでｋＱは に＝２πｆ／Ｃ２ で与えられるものであってｆは超音波の周波数である。

従って、ｃｏｓ２ｋＱ＝１とすることもｃｏｓ２ｋ１７
＝ｏとすることも、超音波周波数、壁の厚さ、および媒
質の定数０２を選ぶことによって実現できる。ｃｏｓ２
ｋＱ＝１では透過率が１で障壁は超音波と共に振動し、
ＣＯ５２ｋＱ−〇では５ｉｎ２ｋＯ＝１となっていてρ
２Ｃ２が空気に比して大きくなるのが通常であってβｔ
はほぼＯになって壁は静止している。用紙はｃｏｓ２ｋ
Ｑ、＝０ であり、リボンは ｃｏｓ２に’　Ｑ’　＝１ となるように選定を行うものとする。

印字直後は用紙に付着しない小滴は飛散し、汚れの原因
となるがこれは第２図の［相］なる送風器によって吸収
されＣなる凝縮器によって液化しキャビネットのインク
留りにもどるものとする。

次に、印字面に分布する磁歪デバイスを励起する機能を
構成するための情報処理方式について述べる。

用紙に日本文の文字を印字するには印字面における画素
の泥度を充分にとる必要がある。今、第２図のＯの用紙
に面した方にある印字面が２０２５個からなる画素によ
って構成されているものとする。従って、これら２０２
５個の画素ごとにメモリデバイスを設け、これが２０２
５個タンデムに接続されてシフトレジスタを形成する。

日本文のアルファベットは約２０００字と考えるものと
すると各文字を符号化することによって２０００字を識
別するには１１ビツト必要になる。そして、２１１個の
符号のそれぞれに対して２０２５個の画素の配置を定め
る必要がある。印字面の画素数を２１１とすると２１１
個の索引文字に対して２１１ビツトからなる符号系列を
出力する辞書の役割をもつメモリシステムを必要とする
。このようなメモリシステムは第１図ではＤ４であると
すると第１図のＰＵなる処理ユニットからＤ４に対して
索引文字を転送することによってＤ４出力にはその索引
文字でアドレスされた２１１ビツトからなるエリアから
順次にビットシリアルにメモリ内容が現われる。従って
、Ｄ４なるメモリシステムはアドレスバスが２２ビツト
からなり出力が１ビツトからなるものでアドレスバスの
上位１１桁はＰＵから転送されて来た索引文字、即ち、
印字文字であって下位１１桁は一つの計数器を形成して
Ｄ４で内蔵しているクロックによって最高値まで計数し
て停止するものである。このようなアドレッシングに従
ってＤ４から出力される符号系列が印字部に転送された
ときに同期を取り易いように何等かの伝送フレーム形成
をとるようにＤ４なるメモリ内容を定めておくことがで
きる。

印字パターン辞書は読取専用メモリなどによって構成す
るのが適当である。低速用のマスクＲＯＭは容量が１Ｍ
ビットでアクセス時間が数ｐｓとなるが、このメモリに
よって２″ビツトなるメモリを作るには４個のＲＯＭを
必要とする。このメモリから２１１ビツトをビットシリ
アルに読出すこＩ　Ｉイ１）−灼１０ｍ５の時間で印字
部への転送する。このようなＲＯＭを作るには、先づ、
マスクパターンを作る必要があるがこのためにはマスク
パターンのアートワークを制御する計算機において４個
のＲＯＭからなるシステムをシミュレーションすること
になる。印字パターン辞書を作るための方式をより詳細
に述べる。第２図（ｂ）のＯに示す印字面は４５Ｘ４５
＝２０２５個のマス目がある用紙に字形を描く。この図
面はアルファベット数である約２０００字分作ることと
なる。各図面について次のような操作を行い計算機シス
テムへの入力データを作る。先づ、図面マス目の各行の
ランレングスを測定してその行を符号化する。

次に、符号化内容をキーボードで打鍵して計算機のファ
イルに記録する。

計算機処理のプログラムはファイル内容を読取って各字
、各行の符号化を復号してビット系列を作りビットを計
数するごとに辞書メモリのアドレスを歩進させる。この
場合、辞書メモリが４個のＲＯＭで構成されるために、
このアドレス論理をシミュレーションする。そして、各
ＲＯＭのアドレスに対応した値とそのときの上記復号ビ
ットによってＲＯＭデ／入／へのデータベースを索引し
集積回路作成用のアートワークデータを作るものである
。

第１０図は辞書メモリシステム、即ち、第１図のＤ４の
内部構成を示すものである。ＲＯＭＩ〜ＲＯＭ４はそれ
ぞれ約ＩＭｂの読取専用メモリでこの記録内容は上述の
方法によって集積回路作成用のマスクを定める方法によ
って定められる。Ｃなる端子には印字キャラクタの符号
が１１ビツトを用いて印加されＲ２なるレジスタに記録
される。Ｒ１とＲ２はＲＯＭ、〜ＲＯＭ　ａなるメモリ
のアドレッシングを行うレジスタをなすものであり、Ｒ
１なる部分桁はバイナリカウンタをなすものであり、Ｃ
Ｌなるクロック端子からＧなる信号でゲートされたパル
スを計数する。Ｒ，Ｒ２なるアドレスレジスタの上位２
桁はＤＥＣによってデコードされてＲＯＭＩ〜ＲＯＭ４
のうちの一つを指定しＲＩ　Ｒ２のその他のビットによ
って指定されたＲＯＭのアドレスを行うものである。ア
ドレス内容はＯＵＴ端子から出力される。

作−−課 以上の説明から明らかなように、本発明によれば空間を
占有する構造の分布においてむだな点をなくし、約２０
００字のアルファベットからなる日本発の文章をプリン
トすることができ、印字速度は毎秒２０字程度となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の位置ずけを行うための装置の全体構
成図、第２図は、本発明部分の全体構成図、第３図乃至
第７図は本発明の部品構造を形成するための材料形成と
エツチング処理を示す図、第８図及び第９図は、本発明
部分の動作原理を説明するための図、第１０図は、本発
明の一部をなす電子回路部の構成図を示す。 ■・・・モータ、■・・・キャリッジ送りネジ、■・・
・キャリッジ、■・・・インク溜り、０・・・印字用紙
、［相］・・・送風機、［相］・・・印字機構、０・・
・インクリボン、［相］・・・超音波振動デバイス。 第６図 第７図 第８図 第９図 ｆｌＣＩＰ２Ｃ２ＰＩＣｌ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）、磁歪振動子が平面に分布されて印字ヘッドが構
   成されていることを特徴とする磁歪プリンタ。
2. （２）０層をなす平面に交叉する平面を境界として相互
   に接するように導体、半導体、絶縁物、および磁歪材料
   を成長させることによって超音波発生デバイスを構成す
   ることによって前記印字ヘッドが構成されていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の磁歪プリンタ。
3. （３）、前記印字ヘッドはインクリボンを挟んで用紙と
   対向されることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は
   第２項記載の磁歪プリンタ。
4. （４）、前記印字ヘッドの磁歪振動子を文字形に選択し
   て励振させるようにしたことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の磁歪プリンタ。
5. （５）、前記文字形が超音波発生デバイスに対応する電
   子回路デバイスによって選択されることを特徴とする特
   許請求の範囲第４項記載の磁歪プリンタ。
6. （６）、複数個の読取専用メモリのそれぞれのアドレス
   バスと読取出力が、上位桁が印字文字の符号化ビットに
   より、また、下位桁がクロックのカウント数を表わすレ
   ジスタによってなるアドレスレジスタによって選択、お
   よびアドレスすることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の磁歪プリンタ。
7. （７）、ランレングス法によって字形を符号化して計算
   機ファイルに記録し、前記読取専用メモリをアドレスす
   る論理によって該読取専用メモリの記録内容を定めるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第６項記載の磁歪プリン
   タ。