CN1118195A

CN1118195A - 信息的记录和读出方法

Info

Publication number: CN1118195A
Application number: CN94191213A
Authority: CN
Inventors: 松田昌幸; 藤原昭信
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-12-17
Filing date: 1994-12-12
Publication date: 1996-03-06
Also published as: EP0685810A4; CA2155436A1; AU1199995A; KR960700486A; WO1995016972A1; TW281749B; JPH07175877A; EP0685810A1

Abstract

本发明提供一种通过将离子化倾向不同的二种电极作为触头的传感器读出被电解质墨水记录的信息码的信息码的记录和读出方法及其装置。

由用电解质记录的信息码组成，该电解质有将离子化倾不同的二种电极作为一对的触头和离子传导性。

提供一种不受温度、湿度、明暗、尘埃等的外部环境影响且小型轻量的传感器。

Description

信息的记录和读出方法

本发明涉及信息卡、信息检索卡、博奕机用费用卡、POS系统、FA系统、贷签、印刷物、收件人姓名、各种费用表、有价证券、入场券、出版物、密码信息、展示会用费用卡片等的技术领域。

众所周知，今日的社会受到高度科学技术发展的极大支持，没有信息、流通、自动化就不会形成已经组成的社会构造。

在支持这些的自动认识技术中，条形码、数据载体、机器视觉、OCR、磁条、声音认识等多样技术已被实用化。

可是，即使这些技术能满足某种程度的社会需要，但迫切希望改善和改良信息容量不足、成本低但操作性和携带性不好等的问题。

解决这些的最重要的关键技术是数据的记录方法和检测方法。

这些记录检测技术所要求的条件非常苛刻，对所有的环境都必须能稳定工作。例如，即使极寒的寒冷地、沙漠等的高温地和赤道上的高温高湿地也没有差错。

即使黑暗场所或尘埃多的场所、狭窄场所都能使用，这在实用上是很必要的。又，对于纸币类，必须采取预防措施，以便不能伪造、涂改。

为了解决这些问题，发表了许多办法和发明，例如，特开昭48-101836「用光导纤维的光学读出装置」、特开昭47-45537「有凸出的卡片的读出方法和读出器」、特开昭54-54049「电阻抗的印刷装置」、特开平3-278987「记录剂、记录材料、记录读出方法及装置」、特开平4-338598「记录体及记录体的记录方法」、特开昭60-83184 「条形码读出方法」等。

为解决以上问题，本发明的目的是提供一种小型、低成本、即使在黑暗场所或高湿高温的恶劣环境下也能精度良好正确地检测并读出数据码的接触型读出方法和记录方法。

为了完成上述目的，用含有电解质的墨水记录数据码，用电池的阴极和阳极组成的传感器使墨水与由电解质记录的数据码接触。检测由此产生的电动势，读出数据。

本发明的数据记录是这样形成的，即用适当粘结剂稀释水溶性或油性电解质，在纸、合成纸、合成树脂、陶瓷、皮革、布类、木类、玻璃、生物等上涂敷、印刷、粘上或刻印根据一定规则编码的数据。

已有实用化的数据码的写入和读出是从外部给与磁记录、电能、热能、光能、声能、远红外能、电磁能、紫外线能、放射线能，等等各种能量，通过检测对这些能量的反射、反应、磁力变化来检测并读出被记录的信息，但本发明是不从外部给与任何能量而能读出信息信号的能量自备型传感器。

以前，受污染、伤痕、外部环境例如明暗、高温、湿度、其它外部环境影响较大。其原因大部分是输出信号能量小。

本发明认为使输出信号能量变大就能解决这些问题，结果是利用自古以来作为能量贮存器，即大家都知的电池的原理。

大部分信息的记录读出往往是在将极薄的纸、塑料等作为基本材料的纸带或卡片上进行。因而，信息的记录是要求非常薄的。

本发明研制成是考虑到：用即使在通常生活环境的干燥程度也有离子传导性的墨水以其各种各样的形状印刷信息，若将使墨水与电位计连接的阳极电极和阴极电极放在该信息上，则就能测定因阳极和阴极的离子化倾向而产生的电位差。

本发明的惯性是必须开发即使在干燥状态也有离子传导性的离子传导墨水。

试验许多组成后的结果，判明表1～表4是实用的离子传导墨水。

这些组成中最重要的是氯化锂无水盐和高氯酸锂，特别是带有高氯酸锂等那样的结晶水的盐更为重要。

并且，对于证券等的纸币等，采取了各种方法作为预防伪造、涂改等的措施，但最终的解决方法还没有确立，这是永久的课题。不管是否永久解决，但实施预防措施的场合透明是非常有利。

当用透明的墨水时，由于简单地目视不能解读代码的规则，从保密上来说也是有利的，所以是实用的方法。并且，在想记录着色信息标记时，也可以混合墨水的着色材料。

本发明的离子传导墨水大致是透明的，表1、表2、表3的离子传导墨水由于具有很好的透明度，能着色成各种各样颜色，所以很容易地利用它来记录色彩丰富的信息或记录无色透明的信息标记，应用很广泛。

由于电解质有LiCl₄·3H₂O等水溶性和聚乙烯吡咯烷酮等油性，所以根据记录信息标记的基体材料性质可以适当地选择。

又，当稀释LiCl₄·3H₂O等水溶性及聚乙烯吡咯烷酮等无色透明电解质并在纸或其它的基体材料上印刷、涂敷、刻印时，也能透明地记录并读出。

高氯酸锂由于有结晶水，所以即使用100℃高温加热、干燥后，在常温也有足够离子传导。

又，β-Al₂O₂(β-氧化铝)、ZrO₂(氧化锆)、AgI等固体电解质或溶融盐等，由于在高温有离子传导，所以若使用这些电解质，也能应用在高温状态使用的用途上。例如，应用在玻璃、陶瓷、磁性等的陶瓷的生产管理和质量管理。

图面的简单说明

图1是从传感器来的信号处理基本电子线路图；

图2是电位读出的方框图；

图3是本发明的读出基本实施例的结构图；

图4是本发明的读出基本实施例的结构图；

图5是本发明的读出基本实施例的结构图；

图6是本发明的读出基本实施例的结构图；

图7是本发明的读出基本实施例的结构图；

图8是本发明的读出基本实施例的结构图；

图9是本发明的读出基本实施例的结构图；

图10是本发明的读出基本实施例的结构图；

图11是表示离子传导墨水的信息记录例的说明图；

图12是表示本发明的传感器端子实施例的说明图；

图13是表示本发明的传感器端子其它实施例的说明图；

图14是表示离子传导墨水的信息记录的其它实施例的说明图；

图15是表示防水处理过的离子传导墨水的信息记录的其它实施例的说明图；

图16是表示本发明的传感器装置一例的说明图。

实施发明的最好形式

以下说明本发明的实施例

离子传导墨水的实施例

表1～表4表示记录本发明信息的离子传导墨水的具体组成。

表1离子传导墨水的实施例

第一实施例的离子传导墨水：A

聚乙烯醇8％(wt)(PVA) … … … … … … … 100g(聚合度1.900～2.100)氯化锂(LiCl)无水盐 … … … … … … … 15g酢酸钠(防霉剂) … … … … … … … … … 0.01g聚甲基硅氧烷(消泡剂) … … … … … … … 0.001g聚乙二醇#1200(稳定剂·分散剂) … … … … 0.5g硅酸铝(分散剂) … … … … … … … … … 1g滑石微粉末(消光剂)… … … … … … … … 0.5g尿素(保湿剂) … … … … … … … … … 3g

表2

第二实施例的离子传导墨水：B

聚乙烯醇8％(wt)(PVA) … … … … … … … 50g(聚合度1.900～2.100)聚乙烯吡咯烷的10％乙醇溶液(平均分子量10000) … … … … … … 100g高氯酸锂(LiClO₄·3H₂O) … … … … … … 20g酢酸钠(防霉剂) … … … … … … … … … 0.01g聚甲基硅氧烷(消泡剂) … … … … … … … 0.001g聚乙二醇#1200(稳定剂·分散剂) … … … … 0.5g硅酸铝(分散剂) … … … … … … … … … 1g滑石微粉末(消光剂)… … … … … … … … 0.5g

表3

第六实施例的离子传导墨水：C

水性丙烯酸树脂乳胶 … … … … … … … 100g高氯酸锂(LiClO₄·3H₂O) … … … … … … 15g酢酸钠(防霉剂) … … … … … … … … … 0.01g聚甲基硅氧烷(消泡剂) … … … … … … … 0.001g聚乙二醇#1200(稳定剂·分散剂) … … … … 0.5g硅酸铝(分散剂) … … … … … … … … … 1g滑石微粉末(消光剂) … … … … … … … … 0.5g

表4

第三实施例的离子传导墨水：D
第三实施例的离子传导墨水：D	环氧化物(第一制药株式会社的商品名的离子传导性聚合物的锂盐溶液。)
第四实施例的离子传导墨水：E	环氧化物(第一制药株式会社的商品名的离子传导性聚合物的锂盐溶液。)
第四实施例的离子传导墨水：E	将在溶剂中稀释的环氧化物的液体低聚物印刷在布织物上后加热，复盖UV、EB等并交联。
第五实施例的离子传导墨水：F	将在溶剂中稀释的环氧化物的液体低聚物印刷在布织物上后加热，复盖UV、EB等并交联。
第五实施例的离子传导墨水：F	用有机溶剂稀释テタノグル(积水化成品工业株式会社·商标)制成的溶液。

电解质墨水检测传感器

对于上述表1～表4的离子传导墨水来说，传感器用离子化倾向不同的二种或三种以上的电极材料是本发明的电解质墨水检测传感器的基本。

最基本的是使用不同离子化倾向的二种电极材料是本发明电解质墨水检测传感器。

阴极

作为阴极若列举具体能使用什么样的材料，则阴极(阳极)可以离子化倾向小的次序表示，如下述那样组成。构成Au＜Pt＜Hg＜Pd＜Ag＜Te＜Cu＜Bi＜As＜Sb＜H，但从电位差、电极表面的活性度和机械强度的观点来看，其中Au、Pt、Pd、Ag等适宜作为阳极材料。

阳极

作为阳极若列举具体能使用什么样的材料，则阳极(阴极)可以离子化倾向小的次序表示，如下述那样组成。构成Li＞Cs＞Rb＞K＞Ba＞Sr＞Ca＞Na＞La＞Mg＞Ti＞Be＞Al＞Mn＞Zn＞Cr＞Ga＞Fe＞Cd＞In＞Co＞Ni＞Sn＞H，但从电位差、电极表面的活性度和机械强度的观点来看，其中Al、Zn、Cr、Co、Ni等适宜作阴极材料。

电位(电动势)的实测

读出信息信号的输出不必要将其作为动力而利用，与此相反，为了得到稳定的输出电位希望离子传导墨水内部的阻抗大。

通过用FET运算放大器2处理从图1的传感器装置的传感器端子来的输入信号1的基本电子电路处理电位的测定，在图2的方框图表示的测定装置中用100MΩ以上的高输入阻抗保持放大器5进行实际测定。

用温度补偿器6补偿过的高输入阻抗放大器5使传感器端子来的输入信号1放大，再将其与基准电压7进行比较，然后再用差动放大器8放大该差，并将其输入至读出判别装置9，与显示装置10显示该值的同时输入到控制装置11并作为输出信号4来利用。在仅接受一定(范围)幅度电位的信号场合还可连接为了设定必要电位的可变阻抗12。

表5列举了结果。

在将第1至第4实施例的离子传导墨水作为电解质而印刷时，使以下各种阴极和阳极组合成的装置接触而形成电池电路，测定的电位差如以下那样。

表5

阳极/阴极	离子传导墨水	电位差
阳极/阴极	离子传导墨水	电位差	1. (-)Al/Ag(+)	ADBEFC	600～ 700mV850～ 900mV1000～1200mV
2. (-)Zn/Cu(+)	ADEFBC	200～300mV600～650mV800～850mV	1. (-)Al/Ag(+)	ADBEFC	600～ 700mV850～ 900mV1000～1200mV
2. (-)Zn/Cu(+)	ADEFBC	200～300mV600～650mV800～850mV	3. (-)Ni/Ag(+)	ABDCEF	50～100mV150～200mV200～300mV
4. (-)黄铜/Ag(+)	AFBDCE	150～200mV200～250mV250～300mV	3. (-)Ni/Ag(+)	ABDCEF	50～100mV150～200mV200～300mV
4. (-)黄铜/Ag(+)	AFBDCE	150～200mV200～250mV250～300mV	5. (-)Ti/Ag(+)	ABCDEF	100～150mV150～200mV300～350mV
6. (-)SUS/Ag(+)	ABCDEF	50～100mV100～200mV300～350mV	5. (-)Ti/Ag(+)	ABCDEF	100～150mV150～200mV300～350mV
6. (-)SUS/Ag(+)	ABCDEF	50～100mV100～200mV300～350mV	7. (-)Ni/Pt(+)	ADEBFC	50～80mV100～200mV300～400mV
8. (-)Zn/Pt(+)	AFBCDE	200～300mV500～600mV800～900mV	7. (-)Ni/Pt(+)	ADEBFC	50～80mV100～200mV300～400mV

这儿，在(3，11，19)、Ni/Pt(7，15，23)、Zn/Pt(8，10，24)的组合场合，电极表面会生成惰性物质，使电位急速下降，因而不能稳定地测定。在Ag的场合，由于在表面形成使氧化膜或氧化物等盐类组成比喻电极反应那样的活物质(去极剂)，因此电压难以下降。还有，理论电位差Al/Ag是2460mV，Zn/Cu是1100mV，Ni/Ag是1049mV，但实测值变成相当小的值，这是由于离子传导墨水的阻抗值大于3MΩ～20MΩ/mm的原因。

在实际使用的场合，由于会发生污染、湿润、其它无用的涂改等，对此必需有对策和预防的措施。具体地说，设置第三电极作为能判断是否真性信息的比较电极，但第三电极的离子化测向有与上述二种任一方的离子化侧向相同的场合和不同的场合，根据用途、状况能适当选择地灵活运用。

下面，对根据用途、状况适当选择的各种灵活运用的具体例子进行叙述。

图3的3-a对于在纸等基体材料13上涂敷表1～表4的离子传导墨水14来说，是表示由阴极电极15和阳极电极16组成的传感器装置17，3-b表示使阴极电极15、阳极电极16与涂敷过的离子传导墨水14接触的状态。因此，表示信息记录和读出方法，其特征是，用离子化倾向不同的阴极电极15、阳极电极16和离子传导墨水14形成电池电路，通过用电位计检测在2个电极间生成的电位差读出信息。

图4的4-a表示具有由与在基体材料1上涂敷表1～表4的离子传导墨水14上涂敷或印刷阴极电极15和阳极电极16的物体相同金属组成的传感器端子17的传感器装置18，4-b表示使传感器装置18的传感器端子17与阴极电极15和阳极电极16接触的状态。因此，和上述相同，表示信息记录和读出方法，其特征是，用离子化倾向不同的阴极电极15和阳极电极16和离子传导墨水14形成电池电路，通过用电位计检测在2个电极间生成的电位差读出信息。

图5的5-a表示通过在基体材料13上涂敷或印刷离子传导墨水和阳极电极在规定位置进行记录和用阳极电极材料构成与阴极相反侧的传感器端子的传感器装置18，同时5-b表示使传感器装置接近地接触基体材料13的状态，表示信息记录和读出方法，其特征是，由此形成电池电路，通过用电位计检测在2个电极间生成的电位差读出信息。

图6的6-a与图5相反，表示通过在基体材料上涂敷或印刷离子传导墨水和阳极电极在规定位置进行记录和用阴极电极材料构成与阳极相反侧的传感器端子的传感器装置18，同时6-b表示使传感器装置接近地接触基体材料的状态，表示信息记录和读出方法，其特征是，由此形成电池电路，通过用电位计检2个极间生成的电位差读出信息。

图7的7-a表示通过在基体材料上涂敷或印刷能组成阳极的电极材料和能组成阴极的电极材料在规定位置进行记录和在传感器装置侧除了传感器外还有包含电解质的离子传导墨水的传感器装置，同时7-b表示信息记录和读出的方法，其特征是使传感器端子与在基体材料上涂敷或印刷的阳极、阴极接触，同时使离子传导墨水与阳极和阴极相连接。因此形成电池电路，通过检测由此形成的电位差读出信息。

图8的8-a表示通过在基体材料上涂敷或印刷能组成阴极的电极材料在规定位置记录的状态和在端子侧有能组成阳极的电极材料和离子传导墨水的传感器装置，8-b表示信息记录和读出的方法，其特征是使阳极接近阴极，通过离子传导墨水在阳极和阴极间形成电池电路，通过检测由此生成的电位关差读出信息。

图9的9-a表示涂敷或印刷能组成阳极的电极材料在规定位置上记录的状态和在端子侧有能组成阴极的电极材料和离子传导墨水的传感器装置，9-b表示信息和读出方法，其特征是使阴极电极接近阳极电极，通过离子传导墨水在阳极和阴极间形成电池电路，通过检测由此产生的电位差读出信息。

图10表示传感器装置，其特征是将除了阳极电极16和阴极电极15以外的第三电极20作为检测电极，在用离子传导墨水14记录的信息之间形成电池电路，通过检测由正规信息以外的原因产生的电位差来提高信息记录和读出的精度。

图11表示本发明对预付费卡的应用例。

图11中的11-a、11-b是次数卷的一例，沿预付费卡21上的箭头(→)方向插入卡片。卡片中的点点部分是被离子传导墨水印刷了的信息码22，S是起动确认码，E是结束确认码，梳形和前端圆梳形模样是费用码，使传感器端子与前端和根部接触时，在未使用的场合产生电位差。使用卡片时，如11-a、11-b的9号所示那样用冲床冲孔，切断导通。反复进行该项工作直至0号冲孔的卡片变成全部使用过。

11-c表示条形码的应用例，11-d表示在二元码的代表卡鲁拉码(カルラコ-ド)的应用例。

图12表示本发明实施例中读出图3所示的实施例式样的信息码22的传感器端子的一例。

图12中的12-a是其剖面图，阴极电极端子23、阳极电极端子24是以车轮状回转的传感器端子，是阳极输出电缆25、负极输出电缆26、支座27、布毯等制造的电极吸尘器28的剖面。

12-b是表示12-a使用状态的示意图，传感器边在箭头方向使回转端子转动边读出被离子传导墨水记录的信息22。

图13中的13-a是读出图3所示实施式样的梳形信息码22的其它传感器端子的一例，由于同时检测信息码0-9的信号，所以表示由阵列状排列的阴极电极端子23、检测水湿润的第三电极20、阴极母线29和阴极端30组成的读出传感器阵列装置。

13-b是读出传感器阵列装置的剖面，表示印刷配线基片32、铜箔模型33、阴极母线30、阳极输出端子23、弹簧34、阳极端子23、阴极端子16。

再表示其它应用例。图14的14-a是答案的回答检验的应用例，在Yes下面的四角范围内预先印刷无色透明的离子传导墨水。在其上面即使用铅笔检验，离子传导也不受任何影响，一接触传感器就能检测电位差。

14-b表示选择其一问题解答用的应用例。14-b的3下面的四角范围内预先用无色透明离子传导墨水印刷，成为解答者看不见的样子。同样，14-c是在印刷上印刷无色透明离子传导墨水的例子。

下面，在考察实际使用时的各种使用式样场合，最担心的是在雨、汗等湿润时也必须无问题。作为对策，在图15所示的离子传导墨水14上涂染聚乙烯醇缩甲醛油性墨水膜35，也能进行防水、防湿处理。涂覆该防水、防湿膜时有必要使传感器端子的前端磨尖成锐角状地使用。

同样，图16表示实际使用图14、图15的传感器的具体传感器装置36。该传感器装置36将阴极电极端子15和阳极电极端子16作为传感器端子，与用离子传导墨水印刷的信息码接触时，使LED37点灯表示判定是否合格。通知合格和不合格的蜂鸣器38、图2的方框图所示的电子电路39和电池都收纳在壳体中，表示适宜于装备与个人计算机等连接的接口用端子40的解答检验的传感器装置36。

又，反复记录、消除信息也是可能的，下面表示具体的方法。在基体材料上用含有传导电解质的离子传导墨水记录的信息上涂敷绝缘性墨水或电子传导性墨水，使离子传导性丧失不能检测记录的信息，从而能消除信息。

在用上述方法消除的信息上再涂敷或印刷离子传导墨水，就能再次记录信息，使信息再生。

本发明作为实际的使用形态提供电解质墨水检测传感器，在配列多个电解质墨水检测传感器的同时，能检测多个记录信息。

对于在此配列的多个电解质墨水检测传感器的电极是5个的场合，如5个电极的离子化倾向全部不同时，能得到5个电位的电动势，在记录信息瞬时能得到5个电平的检测电动势，在谋求提高检测速度的同时也谋求使检测机构简略化。

Claims

1.一种信息记录和读出的方法，其特征是，在基体材料上用含有离子传导电解质的离子传导墨水记录信息，用将阳极电极和阴极电极分别作为传感器端子的传感器端子使该墨水与各个的电极接触后形成电池回路，通过检测由此产生的电位差记录和读出信息。

2.如权利要求1所述的信息记录和读出方法，其特征是，在基体上用含有离子传导电解质的离子传导墨水记录信息的同时，以规定的间隔配设阳极电极和阴极电极，使传感器端子与其接触，形成电池电路，通过检测由此产生的电位差记录和读出信息。

3.如权利要求1所述的信息记录和读出方法，其特征是，在基体材料上用含有离子传导电解质的离子传导墨水和阴极电极材料记录信息，将阳极电极本身作为传感器端子的传感器端子并使其与离子传导墨水接触，同时使另一传感器端子与阴极电极接触从而形成电池电路，通过检测由此产生的电位差来记录和读出信息。

4.如权利要求1所述的信息记录和读出方法，其特征是，在基体材料上用含有离子传导电解质的离子传导墨水和阳极电极材料记录信息，并且使阴极电极本身作为传感器端子的传感器端子与离子传导墨水接触，同时使另一个传感器端子与阳极电极接触从而形成电池电路，通过检测由此产生的电位差来记录和读出信息。

5.如权利要求1所述的信息记录和读出方法，其特征是，在基体材料上以规定的间隔配设和记录阳极电极和阴极电极，使离子传导墨水与阳极电极和阴极电极双方连接，并且使传感器端子与阳极电极和阴极电极接触从而形成电池电路，通过这样构成的传感器装置检测在阳极电极和阴极电极之间生产的电位差，由此记录和读出信息。

6.如权利要求1所述的信息记录和读出方法，其特征是，在基体材料上配设和记录阴极电极材料，一个传感器端子是阳极电极本身，通过离子传导墨水使与离子传导墨水接触的端子与阴极电极接触从而形成电池电路，通过这样构成的传感器装置检测阳极电极和阴极电极间生成的电位差，从而记录和读出信息。

7.如权利要求1所述的信息记录和读出方法，其特征是，在基体材料上配设和记录阳极电极材料，一个传感器端子是阴极电极本身，通过离子传导墨水使与离子传导墨水接触的端子与阳极电极接触从而形成电池电路，通过这样构成的传感器装置检测在阴极电极和阳极电极间生产的电位差，由此记录和读出信息。

8.一种实施权利要求1所述方法的传感器，其特征是，该传感器将除了阳极电极和阴极电极以外的第三电极作为检测端子，在被离子电解质记录的信息之可形成电池电路，通过检测由此生产的电位来记录和读出信息。

9.一种实施权利要求1所述方法的电解质，该电解质有离子传导性，其特征是，有离子传导的电解质有结晶水。

10.一种消除记录的消除方法，其特征是，在基体材料上用含有离子传导电解质的离子传导墨水记录信息的记录方法中，在该记录上涂敷绝缘性材料或电子传导材料，通过丧失离子传导性消除记录。

11.一种信息再生方法，其特征是，在用权利要求10的方法消除的信息上，再次通过涂敷含有离子传导电解质的离子传导墨水来再次记录信息。