JPS6330153B2 - - 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。
(iv)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。(v)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イ
ラスヘツドに関するもので、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
トナーのヘツ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、隆起の起伏の大きい形状（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試みはなされておらず、
本願の発明者らは、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イラスに磁石を付着し
て用いればよいことを既に特開昭４―23534号の
明細書によつて明らかにした。

ここ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。

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
は、(A)画像信号を電圧に変えクーロン力を加える
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(A)，(B)を組合せた方法、等があるが本
発明は上記(A)，(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イラスヘツドの
磁気構造について詳細に述べ、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１
図のようにＭ―Ｈ曲線によつて表わされる。Ｂ＝
Ｈ＋4πM（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、薄板を短冊状にエツチングあるいは
カツ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)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
性ワイヤに各種フエライト、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
ヘツ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本発明者らが既に特
願昭53―43981号（特開昭54―136330号）により
提案した、上記特許出願の明細書において、マル
チスタイラスヘツドの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、特願昭53―143700号の（特開昭55―69469号）
明細書に、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
を示した。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。

本発明はその実施例を第４図ａ〜ｅに示すよう
に、複数の磁石を互いに同磁極同士向いあわせて
貼り合わせることにより構成されることを特徴と
するものである。これらは磁石を反撥方向で接着
するため、接着し難いが、磁性流動体トナー３の
隆起は非常に好適になる。またｄ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
ズに流れるため磁石５と６の反撥は極度に弱ま
り、接着は容易であり、磁石５と６の接着ムラが
磁気ムラとなつて現われないため、磁力の均一な
隆起磁石をつくることができる。また、このｄ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で構成すると、
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ツド
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。

ここで本発明の同極同志を貼り合わせた磁石の
トナー隆起の原理について説明する。

第５図ａは従来の磁気構造であり、ｂは本発明
における磁気構造であり、ａに比べ、ｂは同一の
隆起高さを形成する時の磁石上のインクの担持量
が多く、トナーの飛翔、泳動による記録の持続性
は、このｂの方がきわめてすぐれている。そして
このことはｃのように磁石によるインクの供給路
８を連結した場合にこの供給路８よりスタイラス
先端へのインクの供給を容易におこなえることに
なる。

さらに本発明に用いる磁石５，６は第４図のよ
うに直角もしくは鋭角状に用いることができる
が、スタイラスに接着しない側の磁石６を第６図
ａ，ｂのような形状にすると、矢印で示すように
インクの均一な供給を最も容易におこなわしめる
ことができる。すなわち、第６図ａの磁石を第４
図ｄのように磁性板７を介して貼り合わせ、これ
に供給路８を接続すると、第６図ｃのように、非
常に容易かつ均一にタンク１０より針先にインク
を供給することができる。

また、本発明における磁石形状は、トナーの隆
起形状においてもまた好適な結果を与える。なぜ
なら、本発明においてマルチスタイラスを配列す
る時、その密度は６〜８本／mmというような高密
度が必要な場合が多い。そのため、スタイラス径
は50〜100μm程度の細いスタイラスを使う必要が
ある。この場合、１mm角程度の小さな磁石が必要
となるが、加工精度面より、このような小さな角
柱（例えば１mm×１mm×21cm（A4版用））の精度
より加工は難しい。そのため（５mm〜10mm）×２
mm程度の断面の第５図ａのような磁石２を用いる
とスタイラスが強く磁化されすぎ、逆にトナーの
隆起が連なりＳ／Ｎをよくすることがむずかしい
という欠点を有する。しかし本発明のような磁石
構成においては、磁石５と６の磁力が反撥により
相殺されるため、第５図ｂの場合のスタイラスの
磁化は、同一形状のａにおける磁石２の磁化より
非常に小さくなり、トナーの隆起のＳ／Ｎを適度
にかつ任意に保つことができる。

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／mm以上の高密度
のマルチスタイラスヘツドを構成する場合には磁
石も５mm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、プラスチツク磁石、
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ツク磁石材料
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１〜２mm厚のゴム磁石シー
トは、面に垂直方向にNSに磁化されてり、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０〜90゜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、スタイラス端先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、貼り
合せ部に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100〜2000ガウス
程度の一般の磁石材料を用い、それを断面が１mm
×１mm〜10mm×２mm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４図に示すような磁石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、マルチスタイラスヘツドの製作は、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
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。

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ツドへの供給路、およびマ
ルチスタイラスヘツ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
路は棒状の磁石にトナーを付着させて吸い上げ、
ヘツドに供給することができる。このトナー供給
路８に、本発明のヘツドの磁石５，６を接するこ
とにより、磁性流動体トナー３をタンク１０より
ヘツ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ｄ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、先端のトナーの消費にすばやく
応答して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、軟磁性板のエツヂに
沿つてトナーが敏速に磁力によつて動き、第６図
ｃの矢印の破線の方向にもトナーがすばやく供給
されるという利点を有している。

次に本発明の具体的な実施例を示す。

60μ径の被覆鉄線を８本／mmの密度で1280本一
列に配列したマルチスタイラス１上の先端より
300μmの位置に、第４図ｄのように、上底４mm下
底５mmの台形磁石５を接着し、100μm厚の鉄板７
を貼つた３mm×１mmのミゾ付き磁石６を同じく、
磁石５の上に第４図ｄのように同磁極が向かい合
う方向に接着した。これに第６図ｃに示すような
トナーの供給路８を５cmおきに接着した。こうし
てできたマルチスタイラスヘツドにタンク１０よ
りパラフイン系磁性流体トナー（ρ＝10⁸Ω・cm）
を供給して、スタイラス先端にトナーの隆起を形
成させた。このマルチスタイラスヘツドのスタイ
ラスをプラス電極とし、第７図に示すような装置
構成で、このスタイラスヘツドを背面電極１１に
対し、300μmの距離をおいて対向させ、その背面
電極上に60μm厚の記録体１２を接して配置した。
そしてスタイラス１と背面電極１１の間に、トナ
ーを飛翔させるための駆動手段である直流バイア
ス電源１３とパルス電源１５，１６を直列に接続
した。この装置を用い、バイアス電圧１KV、パ
ルス電圧各々400Vにて記録実験をしたところ、
トナーが隆起先端部より飛翔し、鮮明な画像が得
られた。そしてさらに連続記録させたところ、30
分以上の間トナーは安定に供給され、連続記録が
達成できた。

本発明はこのようにヘツドのマルチスタイラス
の磁力源として、少くとも二つの磁石の同極を向
い合わせて貼り合わせた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、
本発明はフアクシミリ、プリンタ、レコーダ、複
写機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図は従来
例におけるマルチスタイラスの構造を示し、ａは
平面図、ｂは側面図、第３図は従来例における鋭
角磁石の一例を示す側面図、第４図ａないしｅは
それぞれ本発明の一実施例の要部側面図、第５図
ａは従来例におけるトナーの付着状態の側面図、
ｂは本発明における付着状態を示す側面図、ｃは
本発明の一実施例におけるトナーの付着形状を示
す側面図、第６図ａ，ｂは上段の磁石の他の実施
例を示す斜視図、ｃはその要部の上面図、第７図
は本実施例の全体構成を示す側面図である。 １……スタイラス、３……磁性流動体トナー、
５，６……磁石、７……軟磁性板、８……供給
路、１０……タンク、１１……背面電極、１２…
…記録面、１３……バイアス電源、１５，１６…
…パルス電源。

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された磁性マ
   ルチスタイラスと、前記マルチスタイラス上に配
   した液状の磁性流動体トナーを前記マルチスタイ
   ラス先端に隆起させる隆起用磁石と、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上に隆起した磁性
   流動体トナーを画信号に対応して記録面に飛翔あ
   るいは泳動させる駆動手段とを備え、前記隆起用
   磁石を厚み方向に着磁した少なくとも二つの磁石
   の同極を向い合わせて貼り合わせた磁石で構成
   し、かつ前記磁石の一方の磁極面をマルチスタイ
   ラス配列面上に向けて設置した画像形成装置。 ２ 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
   載の画像記録装置。 ３ マルチスタイラスの先端に最も近い前記磁石
   の面が、マルチスタイラス配列面上の磁極面に対
   し鋭角をなしていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の画像記録装置。 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項記載の画像記録装置。 ５ 磁石がプラスチツク磁石もしくは磁石である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の画
   像記録装置。 ６ 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ことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の画像記録装置。