JPS6027575B2 - 画像記録装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は記録面に対向した磁性マルチスタィラス上に、
磁力により磁性流動体トナーを隆起させ、その隆起扮部
分より画像信号に対応して前記流動体トナーを記録面へ
飛翻あるいは泳動させる画像記録装置に関するものであ
る。 この種の記録装置は〔ｉ）解像力、コントラストがよい
画像が得られる。 （ｉｉ）インク、トナーの補給以外の補修を基本的に必
要としない。′ｉｉｉ｝マルチスタィラスによる高速、
高密度の記録が可能である。４の流動体トナーの磁力に
よる自己供給が可能であり、必ずしもトナー補給につい
ての可動機械部を必要としない。 Ｍ流動体トナーが磁性流体等の液体インクの場合、定着
工程が不要であり、記録後、即時乾燥する・・・・・・
等の優れた特長を有している。本発明は特にこの記録法
におけるマルチスタィラスヘッドに関するもので、磁性
流動体トナーの磁力による隆起形状を改善し、本記録法
における流動体トナーの飛翻、泳動を容易ならしめ、画
像コントラストを大幅に向上させ、さらには流動体トナ
ーのヘッドへの供給にも容易にするものであり、高密度
のマルチスタィラスヘツドによる高速かつ高密度の記録
を可能ならしめるものである。 さらに詳しく述べれば本記録法による画像品質および記
録条件は、流動体トナーの隆起形状に非常に大きく依存
し、隆起の起状の大きい形状（すなわち隆起のＳ／Ｎの
高い形状）ほどすぐれた画像を得ることができ、本記録
法において、この隆起形状は、最も重要な因子である。
言いかえれば、この流動体トナーの隆起形状をＳ／Ｎの
高い望ましい形状とすることによって、はじめて容易な
記録条件での鮮明な画像の記録を可能とするものである
。本発明はこのように非常に重要な磁性流動体トナーの
隆起形状を望ましい形に具現し「かつ流動体トナーの安
定供給を実現する磁石の形状及び磁気構造に関するもの
である。従来、記録面に対向する面に磁力により流動体
トナーを隆起させ、そこよりトナーを飛糊、あるし・は
泳動させ画像を得る試みはなされておらず、本発明者ら
は、トナーを隆起させるためには、磁力線を集中すれば
よく、その具体的方法として磁性材料のマルチスタィラ
スに磁石を付着して用いればよいことを既に特豚昭５２
−８８７１２号（特開昭５４−２３５３４号）の明細書
によって明らかにした。 しかしながら、その後、磁性流動体トナーの隆起を詳し
く検討した結果、マルチスタィラスヘッドの磁路構成が
大きく関与していることを見し、出し、本発明に至った
ものである。本発明における磁性流動体トナーとは、抗
固体磁性粒子と…磁性微粒子と液体分散媒とのコロイド
液を包含するものである。 抗の固体磁性粒子とは、マグネタイトやフェライトなど
を含む粒子であって、静電記録用の一成分系のマグネト
ナーもこれに属する。この粒子は黒色度や導電性を増す
ために、カーボンブラックや他の導電剤（金属粉、高分
子電解質等）が加えられ、結着剤を用いて造粒されたも
のが使用できる。｛ィーのコロイド液は一般に磁性硫体
と呼ばれるもので、マグネタィト（Ｆｅ３０４）の微粒
子（粒径約１００Ａ）が界面活性剤とともに分散媒中に
懸濁された液体であり、黒色を呈し、長期間安定で沈降
も凝集も起らない液体である。この磁性流体の分散煤と
してはパラフィン、水、ェステルオィル、シリコンオイ
ル等があり、界面活性剤としてはオレィン酸、リノール
酸等のカルボン酸のほか、カチオ系活性剤、ノニオン系
活性剤等が使用される。仇のトナーが強磁性を示すのに
対し、‘ィ）の磁性流体は超常磁性を示すと言われ、磁
気ヒステリシスをもたない磁性体である。本発明におい
ては、以下、上記（ィ）の磁性流体をトナー（インク）
として用いた場合を例にとり詳細に述べる。なお、本記
録装置において、画像信号に対応して流動体を飛糊ある
いは泳動させる方法としては、風画像信号を電圧に変え
クーロン力を加える方法、ｔＢ）、画像信号を電磁石に
加え磁力を加える方法、

【Ｃ｝、上記帆，｛Ｂ｝を組合
せた方法。 等があるが本発明は上記■，‘Ｂ｝，｛Ｃ｝のどの方法
でも用いることができる。次に本発明に用いたマルチス
タィラスヘッドの磁気構造について詳細に述べ、流動体
トナ−として上記｛ィ｝の磁性流体を用いた場合を例に
とり、磁性流体の隆起との関係を説明する。 マルチスタィラス材料の磁気特性は、第１図のようにＭ
−Ｅ曲線によって表わされる。 Ｂ＝Ｈ＋４汀Ｍ（Ｂ：磁束密度、Ｈ：磁場）であり、Ｍ
（ガウス）は材料の真性の磁化を表わす。用いるマルチ
スタィラス材料としては、磁性流体トナーより高い磁化
を有する第１図に示したような磁性材料であり、薄板を
短冊状にエッチングあるいはカットしたりードフレーム
やワイヤを用いることができる。またスタィラスの構造
としては、芯材とこれをお）う被覆材とで構成でき、こ
の場合（ａｌ芯材に磁性材料を用いる方法ｂ被覆材に磁
性材料を用いる方法‘ｃー前記‘ａ）と‘ｂ’とを組合
せる方法とがある。流動体トナーの飛糊あるし、は泳動
を画像信号に対応したクーロン力でおこなう場合、スタ
イラスは導電性と強磁性を共に有することが必要である
。この場合、【ａーでは鉄、ステンレス、パーマロィ等
の導電性ワイヤを高分子で被覆したものが適し、【ｂ｝
では銅、アルミニウムなどの汎用導電性ワイヤに各種フ
ェライト、マグネタィト、鉄粉等の磁性粉を混入した樹
脂組成物を被覆したものがよい。この｛ｂ｝の場合には
流動体トナーが隆起したスタイラス先端から導電性の芯
材が露出し‘こくいため、記録時に放電が少ないという
特徴をもつ。このようなスタィラスに用いる磁性材料は
ほとんど軟磁性体であり、それ自身では強い磁石となら
ない。それ故、このスタイラスを磁石と組合わせること
によって磁化させ、すぐれたスタイラスヘッドを構成す
ることができる。一方、硬磁性金属材料は、加工性に乏
しく、細いスタィラス状にできる材料はほとんどない。
上記の軟磁性スタィラスに磁石を付着し磁化し、磁性流
動体トナーを隆起する磁気回路については本発明者らが
既に持顕昭５３−４３職１号（特開昭５４−１３６３３
び号）により提案した。上記特許出願の明細書において
、マルチスタィラスヘッドの１つの磁気構造として第２
図に示すようにワイヤからなるスタイラス１の磁石２を
組み合わせた構造があげられていた。しかしながら、磁
性流動体トナー３は第３図のごとく付着し、スタィラス
１の先端部で隆起部４を形成するが、同時に磁石２の形
状からなる突起部５ができ、隆起部４との区別が出来に
くく、記録のノイズの原因となっていた。また、磁性流
動体の磁石への付着量も多くそれに伴なう付着量の大き
な変動に際して、隆起部４の形状が大きく変化するとい
う欠点があった。本発明の装置ではこれらを解決するた
めに１つの磁極面に対し鋭角部を有する永久磁石６を用
いたヘッドを構成した。 すなわち、前記磁石の鋭角部の稜線がスタィラス先端の
最も近くなるような配置でスタィラスの側部に結合する
ものである。その一例の側面図を第４図に示す。これに
よりマルチスタィラスーの先端の磁力は強められ、Ｓ／
Ｎの高い隆起形状７を得ることができる。この場合、磁
性流動体トナーが十分担持されている場合には第５図｛
ａ）のような隆起を示し、この隆起形状は、磁石６の接
着層８の厚みがスタィラスーの直径の２倍以下の場合に
は、磁性流動体トナ−が少なくなった枯渇状態に近づい
ても第５図｛ｂ｝のような非常にＳ／Ｎの高い隆起形状
を示し、トナーが枯渇するまで、スタィラス先端へトナ
ーは供給される。 一方、接着層８の厚さがスタィラス直径の２倍以上ある
場合には、その厚さの増加につれて、第５図（ｃ｝のよ
うな状態を磁性流動体トナー３の枯渇時に示す。この状
態は、磁性流動体トナ−３がスタィラス先端と磁石６の
間でとぎれているため、スタィラス先端の磁性流動体ト
ナー３が記録によって消費されると磁性流動体トナーは
それ以上先端に供給されない。すなわち、【ｂ】の場合
には、磁性流動体トナー３の担持量多少にかかわらず隆
起が安定し、鮮明な画像が得られるのに対し、【ｃーの
場合には、隆起が不安定なため、鮮明な画像が得られず
、また空中に露出したマルチスタイラスは放電の原因と
もなる。上記実施例の磁気構造を磁気回路の面より説明
すると、その磁気回路の概略は第６図に示されるように
なる。 第６図の【ａ｝の構造が最もよく、これは磁石６がスタ
ィラス１に密着した場合であり、【ｂ）‘ま、スタィラ
スの２倍以下の厚みの接着層８をもつ場合でこれも比較
的よい。しかし、第６図｛ｃ｝は接着層８の厚みが厚い
場合でトナー不足時に第５図ｃーのような状態を形成す
る。第６図肌ま台形磁石６′を用いた場合で図の高さｔ
が小さい時はよいが、大きくなると第６図‘ｃーと同様
に不都合である。本発明における１つの磁極面に対し鋭
角面を有する磁石とは、この第６図ｄ｝のような磁石の
形で厚さｔの小さいものも含む。これは、ｔが小さい時
、その磁石の鋭角面が大きな効果として働いているため
当然である。また本発明の磁石としては、その鋭角を含
む断面が、直角三角形、台形等が最も簡便であることは
、第４図、第６図をみてもわかり鋭角面は平面でなく曲
面であってもよい。また、第４図、第６図に示すような
マルチスタィラスーと磁石６との接着層８としては、一
般接着剤を用いればよいが、磁性粉と接着剤の混合物等
からなる磁性接着剤を用いれば、磁石６の磁力線をスタ
ィラスーに効率的に伝えることができる。本発明に用い
る永久磁石６としては、いずれの磁石でもよいが、例え
ば１本／側以上の高密度のマルチスタィラスヘッドを構
成する場合には磁石も５肋角以下程度の微少な磁石とな
り、金属製磁石の加工は非常に困難でもある。 それ故本発明に用いる磁石は、プラスチック磁石、ゴム
磁石等の加工性のよい磁石が好適である。さらにこれら
のゴムあるいはプラスチック磁石材料は微小な棒状成形
物に容易に成形して本発明に用いることができるほか、
市販の異方性磁石シートを切断、加工して容易に本発明
の磁石形状とすることができる。例えば１〜２脚厚のゴ
ム磁石シートは、面に垂直方向にＮＳに磁化されており
、それの１辺を斜めに切断すれば本発明の磁石を容易に
得ることが可能である。次に本発明における磁石の鋭角
面についてのべる。磁石の１つの磁極面に対する鋭角面
は、その角度が０→９０ｏと増加するに従い、磁力は強
くなると共に、トナーを隆起させる力は増加する。角度
が３０度以下では磁力が弱く、スタィラス先端の磁化が
十分に強くならないと同時に、角度の小さい程、切断に
よる寸法精度が出なくなる欠点がある。一方６０度以上
の場合は９０度に近くなるにつれ、磁力は強くなるが、
第３図ｂ｝と同機に突起部５が生ずることがある。した
がって、この角度は３０〜６０度であることが好ましい
。本発明に用いる磁石の強さ、大さは、スタィラス磁化
Ｍや、用いる磁性流動体トナーの磁化とも相互に関係す
るが、市販の１００〜２０００ガウス程度の一般の磁石
材料を用い、それを（０．５肋）２ 〜（５側）２程度
の大きさに加工した磁石を用いることにより本発明は容
易に実現することができる。その磁石による磁場の強さ
は隆起のＳ／Ｎを最も高くする磁場で用いるのがよく、
これは、スタィラスの磁化Ｍが飽和する磁場程度かそれ
以下の磁場の時にそのＳ／Ｎの最も高い適切値がある。
また、第４図に示すような磁石６を、スタィラス１に対
して上下に対称に二つ接着して、上下に対称にトナーの
隆起したスタィラスヘツドとすることも可能であること
は言うまでもない。 この場合、マルチスタィラスヘッドの製作は、その二つ
の磁石の同極（例えばＮ−Ｎ）の反溌で多少難しくなる
が、隆起が上下対称形状を有るため、飛翻、泳動が安定
化し、すぐれた画像がえられる利点を有している。本発
明の記録装置において、磁性流動体トナーのマルチスタ
ィラスヘッドへの供聯合路、およびマルチスタィラスヘ
ッド‘こおける磁性流動体トナーの担持量（付着量）は
、鮮明な画像を連続させて得る際に非常に重要な因子で
ある。 トナーの供給路は棒状の磁石にトナーを付着させて吸い
上げ、ヘッド‘こ供給することができる。このトナー供
給路に、本発明のヘッドの磁石を接続することにより磁
性流動体トナーをタンクよりヘッドに供給するのである
が、その際、その磁石６の１つの磁極面り鋭角をなして
なる斜面の上方部に、第７図のように磁性材層９を設け
ると、図のように多くの磁性流動体トナーがその層９の
下側および周辺に担持され、スタィラス先端の隆起形状
を乱すことなく、先端のトナーの消費にすばやく応答し
てトナーをスタィラス先端に供給することができる。そ
してこのトナーの坦持量は磁性材層９の厚みを変えるこ
とにより調整できる。この磁性材層９としては第１図に
示すような一般の磁性材料を用い、それの板あるいは網
を接着すればよいが、板の方が実際的で絹の場合そのト
ナー損持量は増し、網目を通してトナーが供給されるこ
とは好ましいが、微細加工には向いていない難点がある
。この磁性材層９は、上に述べたトナー担持量を増す効
果の他に、磁性材層９のエッジに沿ってトナーが敏速に
磁力によって動き、トナーがすばやく供給路より補給さ
れるという利点を有している。ただしこの磁性材層９を
斜面の下方、すなわちスタィラス１に近い位置にした場
合には、スタィラス先端の隆起形状に大きな影響を及ぼ
し、隆起のＳ／Ｎ化が低下するとともに、第６図ｄ｝‘
こ近いような磁気回路となり、本記録装贋においては好
ましくない。一方この磁石６と磁性材層９を一体化した
形状の磁石を例えばプラスチック磁石の押出成形によっ
て作ってもよいことは言うまでもない。次に本発明の具
体的な実施例を示す。 〔実施例〕 ６０仏径の被覆鉄線を８本／脚の密度で６４０本一列に
配列きたマルチスタィラス上の先端より３００Ａｍの位
置に、断面が三角形の三角柱磁石をＮ磁極面を下にして
第７図のように接着した。 このニ角柱磁石は断面が１×１×ノ２柵の直角三角形で
直角と４５度にはさまれた一辺がＮ極になり、その刃に
垂直方向にＮＳに磁化されており、１肋厚さの異方性ゴ
ム磁石シートを切断して作った。接着剤はシアノクリレ
ート樹脂を用い、その接着層８の厚みは約２０山であっ
た。これに、１５０仏厚のコバールの板９を８仇舷×０
．７肋に切断し、磁石断面の直角三角形の斜辺の中心よ
り上方部に第７図のごとく接着した。こうして得たマル
チスタィラスヘツドのリードワイヤを十電極とし、第８
図に示すような袋直にマウントした。そして、そのマル
チスタィラスヘッドの三角柱磁石６の一端をトナータン
ク１０より導かれた供給路用磁石１１に接続した。トナ
ーとして飽和磁化４００ガウスのパラフィン系磁性流動
体（ｐ＝１ぴ○の）を使用した。隆起を観察したところ
、第５図ａのようであった。このスタィラスヘッドの背
面電極１２に対し、１．３肌の距離をおいて対向させ、
その背面電極上に、記録体１３を接して配置した。そし
てスタィラス１と背面電極１２の間に磁性流動体トナ−
３を飛翻させるための直流バイアス電源１４とパルス電
源１５を直列に接続した。この装置を用い、バイアス電
圧を５００〜２．球Ｖ、パルス電圧を６００〜ＩＫＶ（
パルス幅３００山ｓ）にて記録実験をしたところ、磁性
流動体トナー３が隆起先端部より飛翻し、鮮明な画像が
得られた。そしてさらに連続記録をさせたところ、３■
ご以上の間磁性流体トナ−は安定に供給され、連続記録
が達成できた。本発明はこのようにヘッドのマルチスタ
ィラスの磁力源として、一つの磁極面に対して鋭角面を
有する磁石を用いることにより、トナーの隆起形状、供
給性を改善し、鮮明な画像の連続記録を可能にしたもの
である。なお本発明は、ファクシミリ、プリンタ、レコ
ーダ、複写機器等の記録装置に全く同様に適用でき、そ
の工業的価値は大なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明において磁性マルチスタィラスおよび磁
性材層に用いられる磁性材料の一例の磁気特性曲線図、
第２図は、従釆例におけるマルチスタィラスの構造を示
しａは平面図、ｂは側面図、第３図は第２図の従来例に
おける磁性流動体トナーの隆起形状を示すものでａは平
面図、ｂは側面図、第４図は本発明の一実施例を示し、
その要部であるマルチスタィラスヘッドの側面図、第５
図は本実施例の動作状態を示す平面図、第６図は本実施
例における磁気回路を説明するための側面図、第７図は
他の実施例を示す要部側面図、第８図は本実施例装置の
概略構成図である。 １…・・・スタィラス、３…・・・磁性流動体トナー、
６・・・・・・磁石、８・・・・・・接着層、９・・・
・・・磁性材層、１０・・・・・・トナータンク、１
１・・・・・・供給用磁石、１２・・・・・‘背面電極
、１３…・・・記録体、１４・・・・・・直流バイアス
電源、１５・・・…パルス電源。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 記録面に対向せる直線上に配列された磁性マルチス
   タイラス上に磁性流動体トナーを配し、磁力によつて磁
   性流動体トナーを隆起させ、画像信号に対応して前記磁
   性流動体トナーを記録面に飛翔あるいは泳動させて画像
   を得る画像記録面装置において、前記磁力を１つの磁極
   面に対し少くとも１つの鋭角面を有する磁石から得、前
   記磁石をその鋭角部の稜線が前記スタイラス先端に最も
   近くなるような配置で前記スタイラス側部に結合させた
   ことを特徴とする画像記録装置。 ２ 磁極面と鋭角面とのなす鋭角が３０度以上６０度以
   下である特許請求の範囲第１項記載の画像記録装置。 ３ 磁石の前記鋭角を含む断面が直角三角形あるいは台
   形である特許請求の範囲第１項または第２項記載の画像
   記録装置。 ４ 磁石がプラスチツク磁石あるいはゴム磁石である特
   許請求の範囲第１項記載の画像記録装置。 ５ 磁石の一端が永久磁石で構成された前記磁性流動体
   トナーの供給路に連結された特許請求の範囲第１項記載
   の画像記録装置。 ６ 磁石の磁極面とマルチスタイラスとが接着層を介し
   て接着されている特許請求の範囲第１項記載の画像記録
   装置。 ７ 接着層の厚みがマルチスタイラスの直径の２倍以下
   である特許請求の範囲第６項記載の画像記録装置。 ８ 接着層が、磁性接着剤よりなる特許請求の範囲第６
   項記載の画像記録装置。 ９ 磁石の１つの磁極面から鋭角をなしている鋭角面の
   上方部に、磁性流動体より磁化の高い磁性材層を設けた
   特許請求の範囲第１項記載の画像記録装置。 １０ 磁性材層を、軟磁性材料よりなる板もしくは網で
   形成した特許請求の範囲第９項記載の画像記録装置。