JPS6054877B2 - 磁性流動体記録装置 - 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イラス上に、
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
翔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）マルチスタイラスによる高速、
高密度の記録が可能である。゛（ｌｖ）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。（り）流動体ト
ナーが磁性流動体等の液体インクの場合、定着工程が不
要てあり、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方
法におけるマルチスタイラスヘッドに関るもので、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翔、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も容易にするものであり、高密度の
マルチスタイラスヘッ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、隆状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つて、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翔、あるいは泳
動させ画像を得る具体的方法として磁性材料のマルチス
タイラスに磁石を付着して用いればよいことが既に特開
昭５４−２３５３４号の明細書によつて明らかになつて
いる。

ここて、本発明における磁性流動体トナーとは、（力固
体磁性粒子と（イ）磁性微粒子と液体分散媒，とのコロ
イド液を包合するものである。

（７１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つて、静電記録用の一成分系マグネ
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。（イ）のコロイド液は一般に磁性
流動体と呼ばれるもので、マグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）
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５あり、黒色を呈し、長時間安
定で沈降も凝集も起らない液体である。この磁性流動体
の分散媒としてはパラフィン、水、エステルオイル、シ
リコンオイル等があり、界面活性剤としてはオレイン酸
、リノール酸等のカルボン酸のほか、カチオン４，系活
性剤、ノニオン系活性剤等が使用される。（７１のトナ
ーが強磁性を示すのに対し、（イ）の磁性流動体は超常
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（イ）の磁性
流動体をトナー（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翔あるいは泳動させる方法として７
は、（４）画像信号を電圧に変えクーロンカを加える方
法、（Ｂ）画像信号を電磁石に加え磁力を加える方法、
（Ｃ）上記（４）、（Ｂ）を組合せた方法。

等があるが本発明は上記囚、（Ｂ）、（Ｃ）のどの方法
ても用いることができる。ク 次に本発明に用いたマル
チスタイラスヘッドの磁気構造について詳細に述べ、流
動体トナーとして上記（イ）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
スタイラス材料一例の磁気特性は、第１７図のようにＭ
−Ｈ曲線によつて表わされる。

Ｂ＝Ｈ＋４７ｒＭ（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
チスタイラス材料としては、磁性流動体トナーより高い
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リードフレ
ームやワイヤを用いることができる。またスタイラスの
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（ａ）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）前記（ａ）と（
ｂ）とを組合せる方法とがある。流動体トナーの飛翔あ
るいは泳動を画像信号を対応したクーロンカでおこなう
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）では鉄、ステンレス、パ
ーマロイ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、マグネタイト、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にくいため、記録時に放電が少な
いという特徴をもつ。このようなスタイラスに用いる磁
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つ
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、
細いスタイラス状にできる材料はほとんどない。上記の
軟磁性スタイ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既に特開昭５４−１
３６３頷号により提案されている。上記特許公開公報に
おいて、マルチスタイラスヘッドの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に磁
石２を組合わせた構造があげられていた。さらに、特開
昭５５−６９４印号の公報には、磁石を第３図のような
鋭角形状をもつ磁石４にすることによりさらによい磁性
流動体トナー３の隆起形状を形成させることができるこ
とが示されている。これらの磁気構造を、トナーの隆起
形状、磁石からスタイラス１の先端へのトナー供給およ
びトナー供給路から隆起磁石へのトナーの供給性の面よ
りさらに深く検討した結果、本発明に至つたものである
。本発明は第４図ａ−ｆに示すように第１の磁石５（ス
タイラス上に隆起を作るうえで主となるものであるため
以下隆起用磁石と呼ぶ）の片方の磁極面（第４図の場合
にはＮ極）をスタイラス１に接着すると共に第２の磁石
６（以下補助磁石と呼ぶ）のＮ極からＳ極に向う磁極の
方向ベクトル（以後、磁極のスピンと呼ぶ）が隆起用磁
石５の磁極のスピンと一定の角度を持ち、しかも、スタ
イラス１に接着された隆起用磁石の磁極（第４図の場合
にはＮ極）と同磁極が、インクを付着、隆起させるスタ
イラス先端の方向に向くように、隆起用磁石５上に接着
することによつて構成されるものてある。

ここで、本発明の磁路構成による磁性流動体トナーの隆
起原理について説明する。

第５図ａは従来の磁気構成であり、ｂは第４図ａに示し
た本発明による磁気構成の一例である。磁性流動体トナ
ーは磁力線の集中個所に多量に付着するという性質を持
つ。第５図ａに示す従来の構成では隆起用磁石４上のス
タイラス先端近傍の磁性流動体トナー補給個所Ｆでは端
部であるＡ部１か所にしか磁力線は集中せず、他の個所
では磁力線はまばらである。それに比べ第５図ｂに示し
た本発明による構成ては隆起用磁石５及び補助磁石６上
のスタイラス先端近傍の磁性流動体トナー補給個所Ｆで
はＢ部及びＣ部の２か所で磁力線が集中し、しかもその
磁力線集中個所Ｂ，Ｃ部の磁束密度は、スタイラス先端
から出る磁力線の磁束密度を一定とした場合、従来の構
成における磁力線集中個所Ａ部の磁束密度に比べてはる
かに高い。従つて、同一の隆起高さを形成する場合、本
発明の磁気構成（第５図ｂ）は、従来の磁気構成（第５
図ａ）に比べ、スタイラス先端近傍の磁性流動体トナー
補給個所の磁性流動体トナーの保持量がはるかに多く、
磁性流動体を飛翔、または泳動させることによつて行な
われる記録の持続性は、本発明の磁路構成（第５図ｂ）
の方が極めてすぐれている。従つて、第６図に示される
ごとく、磁石による磁性流動体トナーの供給路８を連結
すれば、この供給路８によつてスタイラス先端への磁性
流動体トナーの供給を容易に行なうことができ、磁性流
動体トナーを飛翔、泳動させて記録を続けても隆起形状
は非常に安定しており、品質の高い印字を安定して得る
ことができる。また本発明における磁路構成によれば、
磁性流動体トナーの隆起形状についても大幅に改善する
ことができる。

マルチスタイラスを配列する場合、その密度は６〜８本
／７０７７！というような高密度が必要な場合が多く、
又、配列幅（記録幅）をできるだけ長くとるように要求
されることが多い。第７図に示されるように隆起の高さ
は、一定量の磁性流動体トナーをスタイラス先端近傍に
補給した場合スタイラス先端と隆起用磁石先端との距離
Ｉによつて定まり、しかもスタイラス先端近傍の磁性流
動体補給個所の磁性流動体トナーの保持量が少ない程こ
の距離１のばらつきによつて隆起高さが大きくばらつく
。従つて従来の構成では第５図ａで示したように、スタ
イラス先端近傍の磁性”流動体補給個所の磁性流動体ト
ナーの保持量が少なく、よつて、隆起用磁石４の真直性
が悪い場合には、（上記距離１がばらつくため）隆起高
さのスタイラス配列方向の均一性、つまり、印字のスタ
イラス配列方向の均一性が悪くなる。そのため従来の構
成では、隆起用磁石４の真直性に高精度が要求され、磁
石加工の面でむずかしい点があつた。しかし、第５図ｂ
の本発明の構成においては、スタイラス先端近傍の磁性
流動体トナー補給個所の磁性流動体トナーの保持量が多
く、しかも・磁束集中個所Ｃが、スタイラス先端に非常
に近い位置に発生し、つまりスタイラス先端に近い位置
で磁性流動体トナーが多量に保持される。従つて、隆起
用磁石５の先端精度が悪く、距離１が多少ばらついても
個々の隆起高さはあまり変化せず、結果としてスタイラ
ス配列方向に均一性の非常に良い隆起を実現でき、印字
のスタイラス配列方向の均一性を大幅に改善することが
できる。これまて本発明の磁気構成における磁性流動体
トナーの隆起原理を説明するに当り、第５図、第６図、
第７図において、隆起用磁石の磁極のスピンと補助磁石
６の磁極のスピンを直角にした場合の第４図ａに示した
実施例を挙げたが、第４図ｃに示されるように、スピン
の角度を９０第以上にしても、またはｆに示されるよう
に９００以下にしても良い。さらに本発明に用いる隆起
用磁石５は第４図に示されるように直角もしくは鋭角状
にして用いることができるが、隆起用磁石５を鋭角状に
して用いた場合、第４図Ｃ，ｄに示されるように隆起用
磁石の鋭角状の斜面Ｐと補助磁石６のスタイラス先端に
近い方の磁極面、図中ではＮ極面を同一面とした方がよ
り良い磁性流動体トナーのスタイラス先端への供給性を
実現することができる。また第８図Ａ，ｂに示されるよ
うに、補助磁石６のスタイラス先端に近い方の磁極面に
溝形状を形成すれば、第８図中の矢印の方向への磁性流
動体トナーの移動及び供給性がさらに良くなり、より良
好なスタイラス先端への磁性流動体トナーの供給を実現
することができる。

また第４図ｅのように軟磁性板７を間に入れると磁力線
が板の面方向にスムーズに流れ、磁石５と６の接着ムラ
が磁気むらとなつて現われないため、磁力の均一な隆起
磁石部をつくることができる。

また、このｅの形のように中間に軟磁性板７を入れた場
合、ゴム磁石のようなフレキシブルな材料て構成すると
、上下方向はフレキシブルでその直角方向（面方向）は
剛性をもち、磁石の加工精度が上昇するとともに、スタ
イラスへの密着性はそのフレキシビリテイにより達せら
れるため、実用上、好適な隆起磁石となり、精度よくマ
ルチスタイラスヘッドをつくることができる。この軟磁
性板としては第１図に示すような磁気特性の材料を用い
ることができる。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イラスヘッドへの供給路、および
マルチスタイラスヘッドに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。

トナーの供給路は捧状の磁石にトナーを付着させて吸い
上げ、ヘッドに供給することができる。第９図に示され
るようにこのトナー供給路８に、本発明のヘッドの磁石
５，６を接することにより、磁性流動体トナー３をタン
ク９よりヘッドに供給するのであるが、その際、スタイ
ラス上の１つの磁極面より鋭角をなしてなる磁石５の上
に、第４図ｅのように軟磁性板７を設けると、図のよう
に多くの磁性流動体トナーがその板７の周辺に担持され
、スタイラス先端の隆起形状を乱すことなく、先端の磁
性流動体トナーの消費にすばやく応答して磁性流動体ト
ナーをスタイラス先端に供給することができる。そして
この磁性流動体トナーの担持量は軟磁性板７の厚みを変
えることによつても調整できる。この軟磁性板７は先に
述べた磁石のフレキシビリテイを保つたまま加工精度を
上げる効果や、トナー担持量を増す効果のほかに、軟磁
性板のエッヂに沿つてトナーが敏速に磁力によつて動き
、第９図ｂの破線の矢印の方向にも磁性流動体トナーが
すばやく供給されるという利点を有している。次に本発
明に用いる磁石材料としては、いずれの磁石でもよいが
、例えば１本／Ｔｎ以上の高密度のマルチスタイラスヘ
ッドを構成する場合には磁石も５ｍ角程度の微小な断面
の柱状の磁石となり、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１〜２Ｔｎ！ｎ
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隆起
用磁石の鋭角面についてのべる。隆起用磁石のスタイラ
スに密着させる磁極面に対する鋭角面は、その角度が０
→９０磁と増加するに従い、磁力は強くなると伴に、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、スタイ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、スタイラスとの貼
り合せ部に磁性流動体の突起部が生じ記録ノイズの原因
となることがある。したがつて、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、
大きさは、スタイラスの磁化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１００〜２０
００ガウス程度の一般の磁石材料を用い、それを断面が
１Ｔｎ！ＮＸｌＴｆｎ〜１０ｗＬ×２瓢程度の大きさに
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、スタイラスの磁化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１０図に示すように
磁石５，６を、スタイラス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イラスヘ
ッドとすることも可能であることは言うまでもない。

この楊合、マルチスタイラスヘッドの製作は、その二つ
の磁石の同極（例えばＮ−Ｎ）の反撥で多少難しくなる
が、隆起が上下対称形状を有するたノめ、飛翔、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。

以上説明してきたことく、本発明の磁性流動体記録装置
によれば、磁性流動体トナーの隆起形状、供給性を改善
し、鮮明な画像の連続記録を可能とすることができる。

図面の簡単な説明第１図は磁性スタイラスおよび軟磁性
板に用いられる磁性材料の磁気特性曲線図、第２図に従
来例におけるマルチスタイラスヘッドの構造を示す図、
第３図は従来例における隆起用磁石の一例を示す側面図
、第４図は本発明の各実施例における要部を示す側面図
、第５図及び第７図は従来例と本発明の実施例の磁力線
および磁性流動体の付着状態を比較するための図、第６
図は供給用磁石を有する実施例の側面図、第８図は補助
磁石に溝部を設けた実施例を示す斜視図、第９図は本発
明の一実施例の要部構成図、第１０図は他の実施例を示
す要部の側面図である。

１・・・・・・スタイラス、３・・・・・・磁性流動体
トナー、５・・・・・・隆起用磁石、６・・・・・・補
助磁石、７・・・・・・軟磁性板、８・・・・・・供給
路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 記録面に対向して直線上に配列した磁性マルチスタ
   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
   得る磁性流動体記録装置において、前記磁力を、マルチ
   スタイラス配列面上に、その一方の磁極面を向けて配置
   した第一の磁石と前記第一の磁石のもう一方の磁極面上
   に配置した第二の磁石とにより発生させ、前記第二の磁
   石を、その磁極のスピンが前記第一の磁極のスピンに対
   し、一定の角度を持つよう、前記マルチスタイラス後端
   側に回転させて配置すると共に、前記第一の磁石のマル
   チスタイラス配列面上に向けて配置した磁極と同一の磁
   極がマルチスタイラスの先端方向に向けられたことを特
   徴とする磁性流動体記録装置。 ２ 第一と第二の磁石が軟磁性金属板を介して貼り合わ
   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
   の磁性流動体記録装置。 ３ 前記第一の磁石のマルチスタイラス先端側端面を、
   マルチスタイラス配列面上の磁極面に対し、鋭角にした
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の磁性流動
   体記録装置。 ４ 鋭角が３０〜６０度であることを特徴とする特許請
   求の範囲第３項記載の磁性流動体記録装置。 ５ 前記第二の磁石のマルチスタイラス先端の方向へ向
   く磁極面に、前記マルチスタイラスの方向に多数の溝部
   が設けられていることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の磁性流動体記録装置。 ６ 第一および第二の磁石がプラスチック磁石もしくは
   ゴム磁石であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の磁性流動体記録装置。 ７ 第一および第二の磁石が、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項記載の磁性流動体記録装
   置。