JPS59104951A - 磁気インクプリンタ - 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】 本発明は磁気インクを使用した普通紙直接記録方式で磁
気力の熱スィッチによりインクの飛翔を制御する熱磁気
スイッチプリンタに関する。

ＯＡ機器が普及し、その用途が多様化することによって
情報出力端末としてのプリンタにも、高精細、高速であ
ること、低価格であり、ランニングコストが安いこと、
またメンテが容易なことが要求されている。以上の要求
を満たす記録方式として、インクジェット記録方式、熱
転写記録方式、通電転写記録方式等があり、各所で開発
研究。

商品化が進められている。しかし各方式共に、一長一短
があり、商品化に際して解決すべき問題がある。インク
ジェットは信頼性、特にノズルの目詰まりに問題があり
、熱転写においては感熱ヘッドの立ち下りに時間がかか
り、現行では、くり返し周期２　ｍ５ｅｃｌ　６　ａ　
を程度が限界であること、また熱転写１通電転写共にイ
ンクシートが比較的コスト高につくこと、解像度に問題
があることが、商品の普及化の障害になっている。この
うち、インクジェット方式の欠点である目詰まりをなく
したものとして、ノズルレスのマグネトフルイドグラフ
ィ一方式がある。（昭和５５年度画像電子学会第８回全
国大会予稿１０）この方式は磁化したスタイラス先端に
磁気インクを供給させ、メニスカスを形成させ、静電引
力のスイッチングによりインクを飛翔させるものである
が、信号電圧が数百ボルトと高いため、ＩＯ駆動は不可
能である。このため、ヘッドの実装が複雑となり、安価
でコンパクトなものをつくることは難しい。

本発明の目的は、上述の問題点を解決し、低電圧駆動で
磁気インクの飛翔が制御できる熱磁気スイッチプリンタ
を提供することにある。

本発明による熱磁気スイッチプリンタの装置の模式図を
第１図に示す。図中、１０１は対向電極、１０２は磁性
スタイラスで、対向電極、磁性スタイラス間には直流電
圧がバイアスとして印加されている。１０３は永久磁石
、１０４は発熱体で、発熱体は画信号に応じてスタイラ
スをキューリ一温度付近まで加熱する。１０５はヨーク
、１０６は磁束バイパスとしての磁性体、１０７は磁気
インク、１０８は記録紙である。磁気インクはスタイラ
スが加熱されると、対向電極方向に飛翔し、記録紙上に
ドツト形成する。またヨークは、永久磁石からの洩れ磁
束を減らすものであり、バイパスとしての磁性体は、ス
タイラス加熱時と非加熱時の、スタイラス先端の磁束密
層Ｏ８Ｎ比を上げるために設けられたものである。

次にインク飛翔のメカニズムを第１図における、磁気イ
ンクに作用する各種の力を基に説明する。第２図はその
力を示したものである。図中、ＦＯは対向電極方向に働
く静電引力、ＦＭは磁石方向に働く磁気力、　Ｆｉｌは
スタイラスへの付着力（主に表面張力）であり、ＦＯ，
ＦＭは次式で表わされる。

ＦＯ＝ｑ−Ｅ ＦＭ：Ｍ・Ｍ−ｄＨ／ｄｔ （式中、ｑは磁気インク滴の電荷、Ｅは電界強度、■は
該インク滴や体積、Ｍは磁化の強さ、（１Ｎ（／ｄ、、
は磁場勾配を表わす）非加熱時にはＦ　ｏ　（Ｆ　Ｍ　
＋　ｙ　ｓであり、スタイラスに付着しているが、加熱
時には前式中、Ｍ−ｄＨ／ｄｔカ減少シ、ｙ　ａ　）　
Ｆ　Ｍ　＋　ｙ　ｓ　トナリインクは電界方向にひがれ
、飛翔する。インク飛翔の原理は以上述べた通りである
が、プリンタ完成体にする場合のポイントを次に掲げる
。

１、電圧変動、対向電極−スタイラス間距離の変動に対
して、マージンを広くとるために、゛′加熱時と非加熱
時の磁気力のＳＮ比を大きくとる。

２　磁気インクの飛翔速度を上げるため、加熱時におけ
る静電引力と磁気力の差を大きくとる。

五　スタイラスヘッドを熱応答性の良い構造にする。

以上の点について検討を加え、ヘッドの構造を工夫する
ことで、問題を解決することができた。

まず上述ポイント１．２については、磁束バイパスとし
ての磁性体（ｐＲ１図中、１ｏ６）を設けることで、改
良することができた。その考え方を第３図を用いて説明
する。図において、σ）はスタイラス非加熱時における
、ｂ）はスタイラス加熱時における、永久磁石がら発す
る磁力線のスタイラス先端への集中の様子をモデル化し
たものである。２０１は磁性スタイラス、２０２は、磁
束バイパスとしての磁性体、２０３は永久磁石、２０４
は磁力線を表わす。スタイラス加熱時には、磁力線はバ
イパスにひがれ、加熱時と非加熱時のスタイラス先端で
の磁束密度のＳＮ比は大きくとれる。しかし、この磁束
バイパスとしての磁性体の透磁率は、磁性スタイラスの
透磁率より大きすぎないことが望ましい。大きすぎると
スタイラス非加熱時においても、磁力線の多くが磁性体
にひがれ、スタイラス先端での磁束密度がとれなくなる
がらである。また、加熱時と非加熱時でのスタイラス先
端の磁束密度の差をとるか、あるいは比をとるかで、磁
石とスタイラス、及び磁性体の形状及び設定位置を変え
ることで、差及び比をある程度任意にコントロールでき
る。

次に上述ポイント３については、スタイラスの熱容量を
小さくするためにスタイラスを小型化し、また放熱基板
を設けることで、熱応答性を改善することができた。

以上、上述ポイン）１，２．３についての改善点を述べ
た。これらを踏まえ、十分実用的な磁気インクプリンタ
を作ることができた。以下に実施例を掲げて詳しく説明
する。

実施例 第４図α）にマルチスタイラス化したヘッドの上面図を
、また同図ｂ）にヘッドの断面図を示す。

図α）で３０１は磁性スタイラス部、３０２は基板、６
０３は磁性体、３０４は磁石を表わす。また図ｂ）で４
０１は絶縁保護層、４０２は発熱体、４０３は磁性スタ
イラス、４０４は電極、４ｏ５は放熱基板である。磁性
スタイラスは、第５図の如くの熱−磁気特性をもつ、キ
ューリ一温度６０℃のＭ　ｎ　　Ｚ　ｎ　、％フェライ
トを用いた。磁気インクは、マグネタイトのコロイド粒
子をオレイン酸で被覆し、ケロシン溶媒中に分散させた
磁性流体に、染料を添加したものを用いた。第６図は、
磁気インクの磁気特性を示したものである。スタイラス
対向電極間距＃４００μ常に設定し、直流電圧８００ｖ
を印加し、印加電力２０Ｗ／−の発熱体で室温−６０℃
の温度スイッチを行なったところくり返し周期１ｍ５ｅ
ｃで、磁気インクが断続的に飛翔した。

以上述べた如く、本発明による熱磁気スイッチプリンタ
は、低電圧駆動、コンパクト、安価、メンテが容易、等
の点で普及型プリンタとして非常に優れており、実用大
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による熱磁気スイッチプリンタの構成を
示す。図中、 １０１・・・・・・対向電極 １０２・・・・・・磁性スタイラス １０３・・・・・・永久磁石 １０４・・・・・・発熱体 １０５・・・・・・ヨーク １０６・・・・・・磁性体 １０７・・・・・・磁性インク １０日・・・・・・記録紙 を示す。 第２図は、磁性インクに働く各押力を示したものである
。図中 ＦＣ・・・・・・静電引力 ＦＭ・・・・・・磁気力 Ｆ８・・・・・・スタイラス付着力 を示ず。 第３図α）はスタイラス非加熱時における、ｈ）は力１
順、〜時における、永久９石から発する磁力線の発散、
集中の様子をモデル化したものである。 第４図は本発明による熱磁気スイッチプリンタの、マル
チスタイラス化したヘッド部を表わす。 図中、３０１・・目・・スタイラス部 ３０２・・・・・・基　板 ３０３・・・・・・磁性体 ３０４・・・・・・永久磁石 ４０１・・・・・・絶縁保り層 ４０２・・・・・・発熱体 ４０３・・・・・・磁性スタイラス ４０４・・・・・・電極 ４０５・・・・・・放熱基板 を示す。 第５図は、磁性スタイラスの熱磁気特性を示す第６図は
、磁気インクの磁気特性を示す。 以　　上 出願人　株式会社諏訪精工舎 代理人　弁理士　最上　　務

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）超常磁性を有する磁気インクに静電引力をバイアス
   として印加し、該引力と逆向きに働く磁気力を熱により
   スイッチングすることにより、磁気インクの飛翔を制御
   する熱磁気スイッチプリンタにおいて、該インクを保持
   する磁性スタイラスを一列あるいは二列以上に並べてマ
   ルチ化したことを特徴とする熱磁気スイッチプリンタ。 ２）磁性スタイラス先端と、永久磁石の間に、磁性体を
   磁束バイパスをして設置し、永久磁石より発する磁束を
   スタイラスの非加熱時に集めることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の熱磁気スイッチプリンタ。 ３）磁束バイパスとして設置された磁性体の透磁率が、
   磁性スタイラスの透磁率より小さいことを特徴とする特
   許請求の範囲第２項に記載の熱磁気スイッチプリンタ。 ４）磁束バイパスとして設置された磁性体の一部或いは
   全体に加熱することにより、バイパスの磁気抵抗を変化
   させることを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の
   熱磁気スイッチプリンタ。