JPS59185662A - 電解印刷器用の印刷ヘッド - 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】 本発明は非衝撃印字器の印字ヘッ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ッド装置に関する。

〔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
興味が高まって来た。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った。

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れれて来た。この努力は
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ッ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・
パルスの印加によっ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
の間隔はすべての予定の値にセットされている。

多重電極の印字ヘッ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ッドを形成す
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ッドは、
印字電圧の電圧の低さにも拘らず、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
字器ヘッドの通常の機械的、主に摩擦力に加えて、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成る電極材料が存
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
ヘッ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った。この問題の実
際の原因は、印字サイクルの特定の部分で成る電極が印
字を行っ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、印字ヘッドの電極
反転による事が発見さ九た。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ット電極が永久的に反転しない様
にする事であった。

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。

この発明の印字ヘッドは個々の電極を共通の大地電位か
ら隔離する働きを有する環状の絶縁体リングによって夫
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ッ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、はどなく故障して
しまう。この様な完全で一様な絶縁リングを有する印字
ヘットは製造が困難であり高価につく。従ってこの様な
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っている。

〔本発明の目的及び概要〕 本発明の目的はマトリッ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及び方法を与える事にある。

本発明に従えば印字ヘッドが経済的に具体化され、電極
の摩耗が減少される装置及び方法が与えられる。

本発明に従えば、印字器の印字ヘッ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ッドの構
造によって電極の摩耗を抑制する装置及び方法が与えら
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ッド
構造によって電極摩耗を抑制する装置及び方法が与えら
れる。

本発明の目的は印字ヘッドのすべての電極間に介在する
電極を置く事によって達成される。介在電極即ち追加の
電極は恒久的に大地に接続され、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ッド内に配置さ
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１ｏに与えられる印字
信号もしく鵜パルスの振幅もしくはパルス幅を制御する
事によって達成される。上述の米国特許出願第２３７５
６０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っ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輸送機構によっ
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
にとっ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。成る印字ヘッド設計においては、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は米国特許出願第３９１７７７号に開示された制
御回路に従って具体化され得る。これ等の回路は印字情
報ケーブル２８によって印字電極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２２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ってパルスを形
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４
３３５９６７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に電極と記録媒体の表面間の摩擦力を減少し、第２
に各印字電極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ックス印字器即ち
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マイクロ秒である。こ
九は印字器の印字ヘッ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
ッド３０は第１図の矢印によって示された、記録媒体の
移動方向を横切っ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、もしくは印字ヘッド
が記録媒体の表面を横切っ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］、５．２４ｃｍ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】０の表面上に
可視的マークが残される。所与の印字サイクルにおいて
印字電極１８に印加されるパルスを変化させる事によっ
て記録媒体１０上に異なる強度のマークを残す事が出来
る。印字パラメータを変化させるこの様な能力によって
グレー・スケール制御が可能になる。

従来技法の印字ヘッド３０が第２図に示されている。ヘ
ッド３０は絶縁材料より成る支持プロツり３４中に固定
された複数個の電極１８（時に２０の働きもする）並び
に接地平面３２より成る。

保持ブロック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
面材料は白金に代ってニッケルが使用され得る。

本発明の目的にニッ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
なっている。銅は電解動作環境で使用される印字ヘッド
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
のと同し方法によって構造される。この技法は米国特許
第４．０３０１９０号、第４２０］６１６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ンを含んでいる。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
同様しこケーブル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ッドを得るためには
、第２図の２層印字ヘッドの各層当り１２０個の電極が
使用される。電極は段違いになっているが、電極の直径
の略３０乃至５０％に相当する約５゜０８Ｘ１０”ｃｍ
乃至１２．７Ｘ１０−３ｃｍが重畳は通常のドツト・マ
トリッ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図の従来の印字ヘッ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電極の受
動化層を破壊して、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ッド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Ｘ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
を行っているか、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５Ｎ。

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
に代ってニッ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ッド４０
の接地電極２０は印字電極１３の間及びまわりに介在し
ている。従って各電極の行中で、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ッド４０の垂直方向によ
って決定される。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
層を害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
図の従来の印字ヘッドに使用された２倍の層が使用され
なければならない。この結果、２倍の印字ヘッド層３６
が使用される。介在する接地電極２０の隔離効果は接地
電極線に代って垂直接地平面を使用することによって増
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。本発明に従って具体化された印
字ヘッ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
ヘッドの概略図である。第３図は本発明に従う電極構造
を有する電解印字ヘッドの概略図である。 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、３４・・・・支持ブロック、３６・・・・絶縁層
、４０・・・・印字ヘッド。 出願人　インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・
コーポレーション 代理人　弁理士　　山　　本　　仁　　朗（外１名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 制御回路によって供給される予定の持続時間及び振幅の
   電気的パルスを記録媒体に印加し、記録媒体の上方表面
   に含まれるロイコ染料が可視光領域にシフトされる事に
   よって印字が行われる電解印字器のための印字ヘッドで
   あって、 （、）　　絶縁材料より成るブロックと、（ｂ）　　上
   記制御回路に恒久的に接続され、陽極としてのみ付勢さ
   れる、予定の間隔で上記絶縁ブロック中に埋込まれてい
   る複数個の第１の電極と、（Ｃ）　　上記絶縁ブロック
   の垂直方向に関して上記複数個の第１の電極のどの２つ
   も水平方向で互に隣接することのない様に、上記絶縁ブ
   ロック中にあって、互に及び上記複数個の第１の電極か
   ら予定の距離前れて上記絶数個の第１の電極の隣接する
   電極間に位置付けられていて、陰極としてのみ働く電気
   的ドレインに常時接続されている複数個の第２の電極と
   、 （ｄ）　　上記印字ヘッド中で使用される上記第１及び
   第２の電極の行が形成する各対の間の絶縁ブロック中に
   介在して同様に陰極として働く上記電気的ドレインに接
   続されている少なく共−個の導電材料の平面より成る印
   字ヘッド。