JPS6216824B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、磁石により磁性流動体トナーの隆起
を生ぜしめ、この隆起した磁性流動体トナーを画
信号に応じて記録面に飛翔させて画像を得る画像
形成装置に関するもので、頻度の高い記録に対し
ても磁性流動体トナーを適正隆起部分まで速やか
に供給し、高品質の画質が得られる画像形成装置
を提供することを目的とする。

従来、インクジエツト法による記録では、イン
クを飛翔させる手段としてノズルを使つていたた
め、その精密な加工技術やノズルの目づまり防止
装置を要し、またマルチノズルの構成にすること
はコスト、製作上の問題があつた。

これらの問題を解決するものとして、１本の針
（スタイラス）の場合について、磁石により磁性
流動体トナーを隆起させ、画信号に対応して隆起
の先端部を記録面に飛翔させて記録画像を得る方
法（特願昭52−88712号）が既に本発明者らによ
り提案されている。

更に複数の針（マルチスタイラス）の場合につ
いても、第１図のように磁性体から成るマルチス
タイラスを構成するスタイラス１部分と、その間
隔部分との磁力の差が磁性流動体トナーの隆起の
差Ｓを生ぜしめ、画像信号と前記隆起とを対応せ
しめることによつてマルチスタイラスによる記録
画像を得ることを可能にした例えば特願昭53−
43981号が提案されている。この方法を用いれば
ノズルのような精密な加工技術や目詰り防止装置
を必要とせず安いコストでしかも簡単な構成のも
のが製作できるものである。

しかしこの記録方式による記録に際しては、画
像品質及び記録条件は、磁性流動体トナーの隆起
形状に大きく依存し、例えば第２図のような隆起
の状態になるとスタイラス１本１本の区別がつか
なくなり、全く記録できなかつたり、記録状態が
大きく乱れることになる。また、第３図のような
隆起形状となると、隆起の先端から飛翔する磁性
流動体トナーの粒子が小さくなり、記録濃度が低
下すると共に隆起先端部に対する磁性流動体トナ
ーの供給が不十分となりかすれや記録ぬけを生じ
るに至つていた。

この様に隆起の形状は記録品質に大きな影響を
与えるため、常時隆起の形状を適正に保ち、かつ
記録に伴うスタイラス周辺の磁性流動体トナーの
消費に対して適正な量の磁性流動体トナーを供給
してやる必要があつた。

これに対して従来は、第４図ないし第６図に示
す様な提案を行なつてきたが、なお以下に説明す
る様な問題点を残したままであつた。

第４図において、スタイラス１′は、複数本配
列されてマルチスタイラス１を形成している。マ
ルチスタイラス１の先端近傍にはスタイラス１′
を磁化させるための磁石２が配設されており、該
磁石２の端部には供給用磁石３の一端が接続され
ている。供給用磁石３の他端は磁性流動体トナー
５の貯蔵部であるタンク４に至り、中に蓄えられ
ている磁性流動体トナー５の液面下に配設されて
いる。６は補給タンクであり、前記貯蔵タンク４
にパイプ８を通してポンプ７によつて送り込まれ
る磁性流動体トナー５が蓄えられている。貯蔵タ
ンク４の液面は、前記ポンプ７の制御により常時
一定に保たれている。このため前記スタイラス先
端部には供給用磁石３、隆起用磁石２を通して常
時一定量の磁性流動体トナー５が付着しており、
適正な隆起状態を保つて記録部を構成している。
また記録時にスタイラス部で磁性流動体トナー５
が消費されると、磁性流動体トナー５は磁石３を
伝わつて供給される。これは、磁性流動体トナー
５が磁石に付着する特性を利用したものであり、
磁性流動体トナー５は自動的に供給される。しか
し、スタイラスの本数が多くなつたり、記録頻度
が高くなつたりすると供給用磁石３による補給で
は間に合わなかつたり、また供給可能な場合にお
いても供給用磁石３から遠くなるに従つてスタイ
ラス先端部の磁性流動体トナー５の保持量が少な
くなり、端の方では第３図に示す様な隆起状態と
なりマルチスタイラスの各部で記録濃度が異なる
といつた欠点を有していた。

これは、スタイラス上に設けた磁石に付着する
磁性流動体トナー５の量が、前述する様な最適隆
起を保つ為に一定量で管理されているとともに、
第４図に示す様な面状の磁石においては、その稜
部分の磁力が強くなる傾向をもつているため、磁
性流動体トナーは第５図に示す様に磁石の面２Ａ
上には付着せず磁石の稜２Ｂ部分に付着すると同
時に流動供給されるためである。従つて、結果的
にはスタイラス部分へ磁性流動体トナー５の供給
路の大きさが限定されることになり、スタイラス
全体にわたつて十分な供給ができていなかつた。

また第６図に示す様に、隆起用磁石２を取付け
た後方に、複数の供給用磁石３をマルチスタイラ
スの幅方向に配設して供給を行う場合において
は、磁性流動体の供給はうまくいくものの、供給
用磁石３により供給された磁性流動体トナー５を
スタイラス先端まで供給するためには隆起用磁石
２を越えさせる必要があり、このため隆起用磁石
２の形状寸法を小さくしなければならない。しか
し従来から隆起用磁石２は、マルチスタイラス面
との密着性を高めるため、その材質がフエライト
含有ゴム又はフエライト含有プラスチツク等の軟
性部材で作られているため、前述の様な形状寸法
のものを小さくかつ精度よく作ることは困難であ
つた。特に、スタイラス先端の磁性流動体トナー
５の隆起に影響を与える磁石取付寸法を精度良く
保つために、隆起用磁石先端部エツヂの真直度を
精度良く仕上げる必要があるが、上述した様に形
状寸法が小さく軟性材質の磁石を精度よく加工す
ることが困難であるばかりでなく、マルチスタイ
ラスへの取付も非常にむづかしいものであつた。

本発明は、上述の様な欠点を解決するもので、
特に隆起用磁石の形状の精度を出しやすく、かつ
加工性もよい大きな磁石を用いた場合でも、前述
した隆起用磁石が小さい場合と同じ磁性流動体ト
ナー供給方式をとることを可能にし、さらに磁性
流動体トナーの担持量を適切にして同時にマルチ
スタイラス全体に均等に供給可能とした画像形成
装置を提供するものである。

ところで本発明における磁性流動体トナーと
は、磁性微粒子と液体分散媒とのコロイド液であ
る。このコロイド液は一般に磁性流体と呼ばれる
もので、マグネタイト（Fe₃O₄）の微粒子（粒径
約100Å）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
分散媒としてはパラフイン、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、カチオン系活性剤、ノニオン系活性剤等が使
用される。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。

以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明す
る。ここで第６図までに示した部材と同じものは
一の番号を付して示す。

第７図は本発明にかかわる画像形式装置の要部
の構成を示すものである。記録部は、記録面９と
対向して配列された磁性体から成る複数の針線
（マルチスタイラス）１１と、前記マルチスタイ
ラス１１面上に当接して設けられた隆起用磁石１
２及びマルチスタイラス１１と隆起用磁石１２を
固定する固定板１３とより構成されている。供給
用磁石３は、前記記録部に磁性流動体トナー５を
供給するもので、その一端は隆起用磁石１２に固
定され、他端は磁性流動体トナー５を貯蔵するサ
ブタンク４内に設けられている。

サブタンク４にはメインタンク（図示せず）か
らポンプ７及びパイプ８を通して磁性流動体トナ
ー５が送られてくる。サブタンク４の液面は、ホ
ール素子等を用いた検出手段１４から液面位検出
信号を得てポンプ７を駆動することによつて常時
一定液位に保たれている。マルチスタイラス１１
には、マルチスタイラス１１先端部に、隆起用磁
石１２によつて隆起せしめた磁性流動体トナー５
を画信号に対応して記録面９に飛翔または泳動さ
せる駆動手段１５が連結されている。また駆動手
段１５と背面電極１０との間にはバイアス電圧が
電源１６によつて印加されている。

マルチスタイラス１１先端近傍に当接させて設
けた隆起用磁石１２には第８図に示すように補助
磁石１７が設けられている。前記補助磁石１７
は、供給用磁石３と前記隆起用磁石先端部１８と
の間に設けられており、１本のスタイラスと平行
にＮ極・Ｓ極を交互に少なくとも１組以上着磁し
た、スタイラスの幅方向に細長い磁石のひとつま
たは複数個の組み合わせとなつている。なお前記
補助磁石１７の厚みは前記隆起用磁石１２の厚み
の約1/2以下である。また交互に着磁する磁極の
幅ｌは磁性流動体トナー５が前記磁極の端部を流
動するに適当な寸法（補助磁石の厚みと略同一寸
法で、実験によれば約0.5〜1.5mm）になる様着磁
されている。すなわち、従来例の項で述べた様
な、単なる上下にNS極をもつ面状の磁石では磁
性流動体トナー５は、磁石の稜部分のみに付着し
てしまうが、磁石の面を少さくしていくと磁性流
動体トナー５は稜から稜へ流動しやすく、また磁
石の面上で磁極の変化する部分には磁性流動体ト
ナー５が付着し流動するという特性を持つてい
る。本実施例はこれらの特性を十分利用できる構
成となつており、従つて供給用磁石３から供給さ
れた磁性流動体トナー５は、第９図に示す様に補
助磁石１７の面上に構成された磁極の変化部分を
通つて速やかに隆起用磁石１２の先端１８からス
タイラス部分へ供給されるのである。

第１０図、第１１図は補助磁石の別の構成例で
ある。補助磁石１９は隆起用磁石１２の先端部に
設けた先端部磁石２０と、前記先端部磁石２０と
供給磁石３との間に設けた磁石２１から構成され
ている。

前記先端部磁石２０は第１０図に示される様に
スタイラス単体の長手方向に対し直角方向に配置
された磁石であり、磁石２１はスタイラス単体の
長手方向と同方向にＮ極又はＳ極を着磁し、かつ
前記Ｎ極Ｓ極が交互に着磁された磁石である。

隆起用磁石１２と上記補助磁石１９は、接着又
は圧着等の方法にて一体化されるが、一体化した
ときに、補助磁石１９の磁極構成の影響を前記隆
起用磁石１２に与えないように、前記隆起用磁石
１２で補助磁石１９との間に磁気シールドを目的
とした軟磁性材料板２２を設けている。

本発明実施例における、画信号に対応して磁性
流動体トナー５を飛翔させる方法として、画信号
を電圧に変えクーロン力を加える方法について説
明する。

磁性流動体トナー５は、磁性流動体トナー５の
もつ磁石に付着し流動するという特性を利用して
供給用磁石３により、サブタンク４から吸い上げ
られ、隆起用磁石１２に供給される。これは厚み
方向に着磁された供給用磁石３の綾部に集中した
磁力と磁性流動体トナー５の表面張力及び濡れ性
により、磁性流動体トナー５が供給用磁石３を伝
つて隆起用磁石１２に向つて流動していくためで
ある。なお、このとき、実験によれば供給用磁石
３の断面形状は正方形の方が磁石の大きさに対す
る供給能力の点から効率が高くなる結果が得られ
ている。

隆起用磁石１２に供給された磁性流動体トナー
５は隆起用磁石１２の補助磁石１９部分から斜面
を通つて、マルチスタイラス１１に供給されると
共に、隆起用磁石１２によつて保持される。この
ときマルチスタイラス１１は、前記隆起用磁石１
２によつて磁化されているため、第１図に示すも
のと同様にマルチスタイラス１１先端部付近を頂
点とする隆起を形成する。前述の隆起形状は、マ
ルチスタイラス１１の形状・寸法、隆起用磁石１
２の大きさ形状及びマルチスタイラス１１先端か
らの取付寸法等（特に取付寸法のばらつきはマル
チスタイラス先端磁力、ひいては隆起のばらつき
となるため、マルチスタイラス及び隆起用磁石１
２の先端部エツヂの真直度が重要となる。）の条
件によつて大きく変化するが、本実施例において
は、第１図における隆起の高さＳが約20〜50μｍ
程度になる様設定されている。

上述の様な状態で、駆動手段１５と背面電極１
０との間に500V〜2.5KVの直流バイアス電圧を
与えると共に、画信号に対応した500〜1KVのパ
ルス電圧を駆動手段１５によりマルチスタイラス
１１に印加するとマルチスタイラス１１の先端か
ら磁性流動体トナー５がクーロン力により飛翔す
る。飛翔した磁性流動体トナー５は記録面９に付
着し、所望の画像を形成する。

磁性流動体トナー５の消費に伴つて、供給磁石
３を通じて磁性流動体トナー５は隆起用磁石１２
に補給される。このとき磁性流動体トナー５は、
隆起用磁石１２面上に設けた補助磁石１９の磁極
変化部分を通つて磁石先端部に至り、斜面の先端
１８からマルチスタイラス１１に供給される。す
なわち、従来第５図ａ，ｂに示すように隆起用磁
石の稜部を通してマルチスタイラスに磁性流動体
トナー５を供給していた場合と異なり、第９図に
示す様に補助磁石面上に配設された磁極の変化部
分を磁性流動体トナー５が流動するため早く供給
することが可能となる。

マルチスタイラス１１先端に適正な隆起形状を
有する隆起を生ぜしめるためには、前述した様に
マルチスタイラス１１及び隆起用磁石１２の真直
度精度の高いことが重要である。特にマルチスタ
イラス面に密着よく当接するためにフエライトを
含むゴムやフエライトを含む軟らかいプラスチツ
ク等で、隆起用磁石１２が構成されている場合、
前述する精度を維持するには加工上ある程度の大
きさが必要であるが、隆起用磁石１２が大きく、
かつ適正隆起を得るための磁性流動体トナー５の
量が制限されても、本実施例によれば、従来の隆
起用磁石の周囲稜からのみの供給と異なり、マル
チスタイラス１１に対応する補助磁石１７の磁極
変化部分から斜面を通して供給されるため、従来
発生していた供給手段３から離れるに従つて隆起
高さＳが変化するといつたことがなく、すなわち
かすれや印字濃度の低下がなく常に安定したトナ
ー供給による品質の高い印字を得ることができる
のである。

以上のように、本発明は、一定の間隔を保つて
固定板上に複数の磁性スタイラスを配列したマル
チスタイラスと、前記マルチスタイラス配列面に
臨みかつ前記マルチスタイラス先端近傍に当接し
て設けた隆起用磁石と、前記隆起用磁石のマルチ
スタイラス当接面と対向する主平面上に重ねて設
けた補助磁石と、前記隆起用磁石上に液状の磁性
流動体トナーを供給する供給手段と、前記マルチ
スタイラスの先端に磁力によつて隆起する磁性流
動体トナーを画信号に対応して記録面に飛翔又は
泳動させる駆動手段とを備え、前記補助磁石を、
補助磁石の厚みと略同一の間隔をもつて、Ｎ極、
Ｓ極を交互に着磁することにより、前記隆起用磁
石の形状が大きい場合においても簡単な構成でか
つ高速印字に対しても十分磁性流動体トナーの供
給を追従させることができ、印字品質の安定した
画像形成装置を提供することができるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図はマルチスタイラスで
の磁性流動体トナーの隆起状態を示す上面図、第
４図は従来の画像作成装置の要部の構成を示す斜
視図、第５図は同従来例における磁性流動体トナ
ーの状態を示しａは側面図、ｂは上面図、第６図
は他の従来例の要部の構成を示しａは斜視図、ｂ
は側面図、第７図は本発明の一実施例を示す構成
図、第８図はその要部の斜視図、第９図は要部側
面図、第１０図は他の実施例の要部を示す斜視
図、第１１図はその要部側面図である。 ３……供給用磁石、４……サブタンク、５……
磁性流動体トナー、９……記録面、１０……背面
電極、１１……スタイラス、１２……隆起用磁
石、１３……固定板、１５……駆動手段、１７，
１９……補助磁石。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一定の間隔を保つて固定板上に複数の磁性ス
   タイラスを配列したマルチスタイラスと、前記マ
   ルチスタイラス配列面に臨みかつ前記マルチスタ
   イラス先端近傍に当接して設けた隆起用磁石と、
   前記隆起用磁石のマルチスタイラス当接面と対向
   する主平面上に重ねて設けた補助磁石と、前記隆
   起用磁石上に液状の磁性流動体トナーを供給する
   供給手段と、前記マルチスタイラスの先端に磁力
   によつて隆起する磁性流動体トナーを画信号に対
   応して記録面に飛翔又は泳動させる駆動手段とを
   備え、前記補助磁石を、補助磁石の厚みと略同一
   の間隔をもつて、Ｎ極、Ｓ極を交互に着磁したこ
   とを特徴とする画像形成装置。 ２ 隆起用磁石と補助磁石の間に軟磁性体層を設
   けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の画像形成装置。