JPH0318592B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は磁性トナーを記録媒体に選択的に付着
せしめて可視像を得る記録方法に関する。

信号電気入力に応じて画像を形成する方法とし
ては従来多くのものが提案されており、すでに実
用化されているものとしては感熱記録方法、転写
型静電記録方法等が挙げられる。

感熱記録方法は加熱により発色する感熱記録紙
を用い、長尺に亘り抵抗加熱により発熱する発熱
素子を並べたサーマルヘツドを記録紙に接触させ
て行なうものである。

転写型静電記録方法は、長尺に配した記録電極
により誘電体などの中間記録体に空気放電により
静電潜像を形成し、これを現像・転写して記録画
像を得るものである。

これらの技術は前者の場合には最終画像担体に
直接画像を形成するので直接型、後者の場合には
一旦別の担体に画像を形成して後に普通紙などに
転写するので間接型と呼ばれる。

これらの技術に共通な特徴は１画素に１つの発
熱体或いは電極が対応する為に画像密度を高めた
高品位な画像を得るには高密度に素子を配した長
尺のヘツドが必要なことである。これを実現させ
るために高密度で長尺に素子を並べる手段として
はフオトエツチング法などが知られている。サー
マルヘツドの場合には発熱素子が直接感熱紙に触
れずに適当な熱伝導性を有するガラス、セラミツ
クス等の保護層を介しても動作するので、接触に
よる摩耗等に弱いフオトエツチングによる方法で
も作成することができる。しかし、感熱記録では
最終記録担体として、感熱紙を使用している為に
長期保存性、改ざん性、アルコール等に対する化
学的安定性に劣る欠点がある。

一方、転写型静電記録方法の場合には普通紙に
画像を形成できる長所があるが、記録電極により
空気放電を生じさせる程度の高エネルギーが付与
されるために、記録電極間の絶縁等を充分注意す
る必要があり、ひいては記録電極が高価格なもの
になつてしまつたり、寿命が短いなどの欠点を有
している。

ところで信号電気入力に対応した記録画像を形
成する方法として粉体を直接制御して画像を形成
する粉体コントログラフイーと呼ばれる技術も提
案されている。この技術は直接型、間接型共に普
通紙を用いることが可能であるという利点を有す
るが、前述の記録方法と同じく発熱素子を高密度
に配した長尺電極を要し、又印加電圧も数百Ｖと
比較的高電圧を必要とする。

粉体コントログラフイーの一つの変形として磁
性体電極を用いる方法も、例えば特開昭50−
31827号および同50−81338号などに提案されてい
る。この方法は粉体として磁性トナーを用い、記
録部において電極上に磁性トナーの穂立ちを形成
することにより、記録電極に印加する信号電圧を
数10Vの低電圧にするものである。

この方法に於いては信号電圧が小さくなり、従
つて電極相互の絶縁等に対する要求は軽減される
が、磁性体電極上で磁性トナーの穂立ちを形成さ
せるために、電極はブロツク状の突起の形をして
いなければならず、フオトエツチングなどのエツ
チング技術や巻線で作成することが困難である。

更に、従来提案されている磁性体電極を用いる
粉体コントログラフイーでは第１図に示す如く表
面に磁性体電極３が並べられたシリンダー５を固
定し、シリンダー内部で多数の磁極を有するマグ
ネツトロール２を回転し、磁性体電極上にトナー
穂立ち４が形成されたタイミングに信号６を印加
するものである。従つて、記録速度を早めるため
にはトナー穂立ち形成を早めにする必要があり、
そのためにマグネツトロールを非常に高速に回転
させる必要があるので装置の大型化、大電力化、
などを招く欠点を有する。

本発明の目的は上述のような従来技術の欠点を
排除し、長尺・高密度化が容易に実現できる磁性
記録電極を用いることができて、かつマグネツト
ロールを高速で回転する必要がなく低電圧で動作
する記録方法を提供することである。

すなわち、本発明は、非磁性電気絶縁性基体の
先端近傍に複数の磁性電極を配置した平板状磁性
電極アレイと内部に磁石を有し回転可能なシリン
ダー上に形成される磁性トナー層と記録体とを有
し、前記シリンダーと前記記録体との最近接部に
形成される磁性トナー層の穂の長さｈを前記シリ
ンダーと前記記録体との最近接部の距離d₁よりも
小さくし、前記最近接部に形成される磁性トナー
層の穂を前記記録体に非接触状態に形成し、前記
最近接部の両側の２つの磁極のうちの１つの磁極
上近傍で前記シリンダー上の磁性トナーの穂の長
さが最近接部に形成される磁性トナー層の穂の長
さｈよりも長い部分に前記平板状磁性電極アレイ
を設け、前記シリンダー上の磁性トナーを前記平
板状磁性電極アレイに転移させ、前記平板状磁性
電極アレイ上に磁性トナーの穂を形成し、次いで
前記平板状磁性電極アレイに電気信号を印加して
前記平板状磁性電極アレイ上の磁性トナーを前記
記録体に選択的に付着させてトナー像を形成する
ことを特徴とする記録方法を提供するものであ
る。

以下、本発明を図面に従つて説明する。

第２図は本発明の一実施例を説明するための図
である。接地された導電層１ａ上に絶縁層又は誘
電層１ｂを有する記録体１に対して、固定された
永久磁石ロール２の周囲を回転する導体５ａ、表
面絶縁層５ｂから成るシリンダー５が近接して配
置され、シリンダー５の回転により磁性トナー７
が搬送されている。この永久磁石ロールと回転す
るシリンダーからなるトナー搬送装置８と記録体
１が近接する位置に平板状磁性電極アレイ９が配
置される。平板状磁性電極アレイ９を第３図を用
いて説明する。第３図は第２図の斜視図であり、
説明の為に磁性トナーを省略してある。平板状磁
性電極アレイの非磁性電気絶縁性基体９ｂ上に微
細なストライプ状の磁性電極９ａが並べられてお
り、９ａは導線９ｄにより外部電気信号源に接続
される。一方、電極９ａ上には電気絶縁層９ｃが
設けられている。この電気絶縁層は磁性電極９ａ
の先端部が一部露出するように設けられるのが好
ましい。

このようにして構成される記録装置の動作につ
いて第４図を用いて説明する。第４図Ａはトナー
搬送装置から発生する磁束が磁性電極付近で変化
する様子を模式的に表わしたものである。９ａ−
１，９ａ−２で示される磁極では磁極の長手方向
と直交する方向の磁束の変化を、また９ａ−３で
は磁極の長手方向の磁束の変化を示した。このよ
うな磁界の乱れが存在すると、磁性トナーに対し
磁性トナーを磁束の向きに並ばせようとする力の
外に、磁束密度のより大きな方向に磁性トナーを
動かせようとする力が加わるので、磁極先端付近
では第４図Ｂの９ａ−１，９ａ−２の磁極に対し
て述べたような力が付加され、その結果同図９ａ
−３に示したような磁性トナーの穂が形成され
る。これらの穂は９ａ−１および９ａ−２の磁極
にも形成されるが図示してはない。

第４図Ｃはこのような状態を平板状磁性電極ア
レイ９の上方から眺めた図である。ここで９ａ−
２の磁性電極に信号電極Ｖが印加されたとする
と、図中に示すように記録体の接地導体１ａに向
かう電界が形成される。磁性トナーの穂はこの電
界に従い記録体へ向かい、周囲へ広がつている穂
を記録体へ向かうように配列し直すように移動す
ると共に、記録体１ｂに近接する位置にある磁性
トナーは静電的に記録体１ｂへ付着する。このよ
うな現象を磁性電極の横面から模式的に図示した
ものが第４図ＤおよびＥであり、それぞれ信号が
印加されている電極および印加されていない電極
に対応する。この第４図ＤおよびＥはトナー搬送
装置中のシリンダー５の作用を説明する為のもの
である。シリンダー５の導体層５ａには磁性電極
に印加される信号電圧Ｖと同極性のバイアス電圧
V′が印加されていることが好ましい。更に通常
V′は信号電圧Ｖと同程度の大きさであることが
好ましい。

第４図Ｄの如く磁性電極９ａ−２に信号電圧Ｖ
が印加されると、磁性トナーには記録体１へ向か
う方向の電界だけが形成されるので、磁性トナー
は記録体へ向かつて移動する。一方第４図Ｅの如
く磁性電極に信号が印加されていないときには、
磁性トナーにかかる電界が搬送装置のシリンダー
へ向かうので磁性電極上に形成された穂は記録体
１へは向かわないために非信号箇所での磁性トナ
ーの付着が抑えられる。

第２図、第３図、第４図Ａに於いては磁性電極
は搬送装置内の固化マグネツトロール２内の磁極
に対応する部分の直上に配置されている例が図示
されているが、直上でない位置に配置されていて
も同様な動作が可能である。例えば、第５図に示
した如く、磁性電極の先端がマグネツトロール２
内の磁極２ａ，２ｂの間に位置する場合であつて
も磁束Φは磁性電極の存在に依り、Φ′，Φ″のよ
うに変化するので、この場合には磁性トナーは磁
束の方向に沿つて配列しようとする力で並ぶ他に
磁性電極９ａ−１のある方へ向かう磁束により、
より磁性電極に近い方へ磁性トナーは集まり（９
ａ−２）、第４図Ｂと同じように磁性トナーの穂
が形成される（９ａ−３）。

トナー搬送装置内に置かれるマグネツトロール
は以上説明した如く磁性電極へ磁界へ作用せさて
磁性トナーの穂を形成させる働きをする他に、磁
性トナーを磁気力に依り回転するシリンダーに向
かうように拘束し、そしてシリンダーの回転によ
り磁性トナーを移動させる作用もする。従つてマ
グネツトロールに着磁される磁極パターンとして
は種々のものが考えられるが、特に好ましいもの
としては、第６図Ａに図示したように磁性電極先
端位置付近に磁極N₁を有し、N₁が他極よりも強
い磁束密度を発生するようにしたもの、第６図Ｂ
に図示したように磁性電極に対応する領域で同極
性の磁極N₂，N₂′が並べられているもの、第６図
Ｃに図示したように磁性電極先端部が隣接する異
極N₃，S₃の間にあるようなものがあげられる。
これらの磁極パターンに於いては搬送装置と記録
体が最も近接する領域（図中で斜線を施した領
域）に於いては磁極は存在しないかまたは存在し
ても弱い磁束密度を発生するような磁極であるこ
とが好ましい。

以上説明したマグネツトロールは、磁性電極部
へ作用する磁界を大きくするために対応する磁極
から発生する磁束が遠方迄作用するようにし、一
方搬送用シリンダー上の磁性トナーが記録体へ付
着せぬように近接部での長い磁性トナーの穂の形
成を抑えるように構成される。上記の例ではロー
ル形状のマグネツトを説明したが、棒磁石等で構
成することもできる。

次にトナー搬送用のシリンダーについて説明す
る。該シリンダーは回転して磁性トナーを移動さ
せ、磁性電極に対し磁性トナーを次々に補給し磁
性電極での磁性トナーの穂の形成を補助する他
に、記録信号のオン・オフに対し磁性トナーの穂
にかかる電界が記録体へ向かうかまたはシリンダ
ーへ向かうかの変調を与える作用もする。第４図
ＤおよびＥを用いて説明した例では、シリンダー
に記録信号と同極性、同程度のバイアス電圧を与
えることにより、この作用が実現されている。又
シリンダーの表面を絶縁性の保護層で覆うことに
より、記録信号のない場合に磁性電極からシリン
ダーへ向かつて電流が常に流れることを防止して
いる。

同様な記録時の電界変調を実現する方法として
は上記以外にも考えられる。例えば磁性トナーが
シリンダーとの摩擦帯電などにより電位が生ずる
ような場合には、磁性トナー層はそれ自身でバイ
アス電圧が印加された効果を有するので、絶縁層
を設けたりせずに動作させることができる。

次に平板状磁性電極アレイについて説明する。
平板状磁性電極アレイは非磁性かつ電気絶縁性の
基板上に微細な導電性の磁性電極を並べて構成さ
れている。このような磁性電極アレイは種々の方
法で作ることができる。例えばセラミツクやガラ
スなどの基体上に適当な接着層を介し磁性薄板を
接着し、これをフオトエツチングで微細なストラ
イプにする等の方法が用いられる。使用される磁
性材料としてはパーマロイなどの高透磁率磁性材
料などが挙げられる。その他、絶縁性の高分子樹
脂フイルムを円筒状に形成し、その周囲にニツケ
ル等の磁性ワイヤを適当なピツチで巻線した後、
これを高分子樹脂等で保護、固定した後に裁断し
て平板状磁性電極アレイとすることもできる。

平板状磁性電極アレイは先端部から磁性トナー
へ電流を注入させるためにその先端部は注入電極
としてむき出しにされる。先端部以外は保護のた
めに絶縁層で被覆することが好ましい。

以上説明したように、本発明に於いては平板状
磁性電極アレイ上に形成される磁性トナーの穂は
搬送用装置内の磁石から発生する磁界と平板状磁
性電極アレイとで形成されるが、従来技術のよう
に磁界を変化させることにより磁性トナーの穂の
形成、消滅を繰り返さないで記録を行なうので、
高速で磁界を変化させる必要がない。

記録体への磁性トナーの付着は次のように制御
される。すなわち前述の平板状磁性電極アレイ付
近での磁束密度分布により磁性トナーの穂が形成
されるが、平板状磁性電極アレイ記録体、および
トナー搬送装置の３者で形成される電界を平板状
磁性電極アレイへ入力する信号電圧により変調
し、信号が印加された場合には、磁性トナーの穂
が記録体へ向かう電界で更に強調されて記録体に
電気的に接続され静電的付着を生ずるのに対し
て、信号が印加されない場合には磁性トナーの穂
にはトナー搬送装置へ向かう電界が形成されて磁
性トナーの記録体への付着が阻止される。

平板状磁性電極アレイの配置を示す第２〜４図
には、トナー搬送装置と逆の側に平板状磁性電極
アレイを配置する例が示されているが、磁性トナ
ーが搬送されている側に平板状磁性電極アレイを
設けてもよく、そのような例を第７図に示す。こ
こで記録体１の表面とシリンダー５の表面との間
の最近接部の距離をd₁、その最近接部での磁性ト
ナーの穂の長さをｈとする。

本発明によればマグネツトロールを高速で回転
することなく良好な記録を行うことができ、また
製造の容易な平板状磁性電極アレイを使用するこ
とができるので経済的にも極めて有利な複写物が
得られる。

以下の実施例によつて本発明を更に具体的に説
明する。

実施例 直径80μｍのNi製磁性ワイヤを１mm当り６本の
密度で巻線を形成したものを平板状磁性電極アレ
イとした。すなわち平板状磁性電極アレイの基体
としては厚さ１mmのベークライト板を用い、巻線
法により厚さ100μｍのマイラー円筒上に１mm当
り６本のピツチで巻かれた磁性ワイヤ円筒を適当
な長さに切断し、円筒内にベークライト板を通
し、ベークライト板にマイラー面を装着した。切
断の片端部から信号入力用の導線をひきだし、他
端には先端を500μｍ残し、磁性電極面側をポリ
ウレタンで厚さ約20μｍ被覆して平板状磁性電極
アレイとした。

磁性トナー搬送装置８は外径40mm、肉厚２mm
で、表面がシリコン樹脂で約20μｍ被覆されたス
テンレス製のシリンダー５のなかに直径34mmのマ
グネツトロール２を挿入して構成した。記録体１
は直径150mmのアルミニウム製パイプの表面に
Sb₂O₃微粉をポリウレタン樹脂中に分散した記録
層を厚さ5μｍに設けて構成した（第８図参照）。

次にこれらの装置の作用を第８図により説明す
る。マグネツトロール２は45゜間隔でＮ，Ｓ交互
に着磁され図中N₁極の表面磁束密度を1400G、
S₁極を400Gとし、それ以外の磁極は800Gになる
ようにした。そしてS₁からN₁側へ15゜回転した位
置が記録体ドラム１の中心とマグネツトロール２
の中心を結ぶ線上にくるようにマグネツトを固定
し、記録体表面と搬送用シリンダ表面の距離d₁が
５mmになるようにした。次に平板状磁性電極アレ
イの先端がN₁極の中心に来るようにし、マグネ
ツトロールの中心とN₁極の中心を結ぶ線に直交
する方向に平板状磁性電極アレイを設置し、平板
状磁性電極アレイのベークライト面とシリンダー
表面との間の距離d₂を２mmになるように設定し
た。

このようなトナー搬送装置に一成分磁性トナー
を供給し、シリンダーを時計方向に回転した。
N₁，S₁以外の磁極でのトナー層厚は約３mmであ
り、最近接部での磁性トナーの穂の長さｈは記録
体表面と搬送用シリンダー表面の距離d₁より小さ
く、記録体に接触することはなかつた。

平板状磁性電極アレイに30V、１ｍsecの信号
電圧を印加し、シリンダーのステンレス部に30V
の定常バイアス電圧を印加したところ記録体上に
良好な画像を得ることができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の磁性電極コントログラフイーを
説明するための概略図であり、第２図および第３
図は本発明を説明するための図であり、第４図
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅおよび第５図は本発明の原理
の説明図であり、第６図はマグネツトロールの構
成の一例を示す図であり、第７図は他の例を示す
図であり、第８図は本発明の実施例を説明するた
めの図である。 図中符号：１……記録体、２……マグネツトロ
ール、３……記録電極、４……磁性トナーの穂、
５……シリンダー、６……信号、７……磁性トナ
ー、８……トナー搬送装置、９……平板状磁性電
極アレイ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 非磁性電気絶縁性基体の先端近傍に複数の磁
   性電極を配置した平板状磁性電極アレイと内部に
   磁石を有し回転可能なシリンダー上に形成される
   磁性トナー層と記録体とを有し、前記シリンダー
   と前記記録体との最近接部に形成される磁性トナ
   ー層の穂の長さｈを前記シリンダーと前記記録体
   との最近接部の距離d₁よりも小さくし、前記最近
   接部に形成される磁性トナー層の穂を前記記録体
   に非接触状態に形成し、前記最近接部の両側の２
   つの磁極のうちの１つの磁極上近傍で前記シリン
   ダー上の磁性トナーの穂の長さが最近接部に形成
   される磁性トナー層の穂の長さｈよりも長い部分
   に前記平板状磁性電極アレイを設け、前記シリン
   ダー上の磁性トナーを前記平板状磁性電極アレイ
   に転移させ、前記平板状磁性電極アレイ上に磁性
   トナーの穂を形成し、次いで前記平板状磁性電極
   アレイに電気信号を印加して前記平板状磁性電極
   アレイ上の磁性トナーを前記記録体に選択的に付
   着させてトナー像を形成することを特徴とする記
   録方法。