JPH0683246A - 印刷装置および磁気記録方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コンピュータ等の外部出力装置として使用さ
れる印刷装置，特に磁気印刷装置において高速で高印字
品質の印刷装置と高密度の磁気潜像形成が可能な磁気記
録方法を提供することにある。 【構成】 超音波振動子，超音波ホーンおよび記録針か
らなる超音波ヘッドと圧残留磁気が大きい材料からなる
記録媒体により構成された印刷装置である。また一様な
磁界中で前記超音波ヘッドを適当な圧力で前記記録媒体
に押圧し，記録周波数にしたがって前記超音波ヘッドを
走査しながら励振して前記記録媒体の加圧減磁を引き起
こし，磁化反転部分を形成することを特徴とする磁気記
録方法である。さらに前記超音波ヘッドを駆動する周波
数と前記超音波ヘッドを前記記録媒体に押圧する圧力を
変化させて階調記録することもできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はコンピュータ等の外部出
力装置として使用される印刷装置に関し，特に磁気印刷
装置と磁気印刷装置に用いる磁気記録方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来，コンピュータ等の外部出力装置と
して使用される印刷装置，例えば磁気印刷装置は図２の
ようにドラム状の支持体の上に形成された記録媒体の周
辺にドラムの表面を消磁する潜像消去装置と磁気ヘッド
等を用いてドラム上に磁気潜像を記録する磁気潜像形成
装置と磁気潜像に磁性トナーを付着させて顕像化する現
像装置と顕像化された像を用紙に転写する転写装置とド
ラム上に残った残留トナーを清掃する清掃装置を配設す
る。これらの基本構成は特公昭５０−４０６２２号公
報，特公昭５５−１７３８２号公報，特公昭５７−４６
７９５号公報などに開示されている。この中で磁気潜像
の形成には一般的に磁気ヘッドを用いる。磁気ヘッドは
図３のようにフェライト等の高透磁率材料からなるコア
がリング状をしており，記録媒体に近接する部分が突き
合わせギャップ部を形成している。コアに巻いたコイル
に電流を流すとコア内に磁束が誘導され，部分的にギャ
ップ部から漏れる漏洩磁束を利用して媒体に記録を行
う。また磁気ヘッドは解像度から求めた印字ドットの数
だけ用紙の幅方向にヘッドを並べたフルラインヘッドか
あるいは複数個のヘッドで構成した多チャンネルヘッド
が考えられる。

【０００３】フルラインヘッドの場合，例えば解像度３
００ＤＰＩとするとＡ４サイズの紙の幅方向の記録幅を
カバーするためには実に２５００個のヘッドが必要であ
る。それらを並べてフルライン化すればヘッドを走査す
る必要がなく極めて高速な記録が可能になる。しかしフ
ルラインヘッドはヘッド製造そのものが難しくコストも
膨大であるという問題点がある。したがって現実的には
数十から数百チャンネルのヘッドを走査して記録する方
法がとられる。さらに磁気潜像形成の別な方法として記
録媒体の磁気特性の温度依存性を利用する熱磁気記録も
検討されている。特公昭５７−１８６７８３号公報には
厚さ方向に導電性の良い異方導電体上に磁性体層を形成
してなる磁性シートを一様に磁化した後，制御電極とス
タイラス電極で選択的に通電し加熱消磁して磁気潜像を
形成する方法が開示されている。同様に特公昭５７−１
３６６７３号公報，特公昭５８−１１１７８号公報など
には針電極を使用する方法が，また特公昭６０−４２７
８２号公報，特公昭６０−６８３６８号公報，特公平３
−７５７５５号公報などには熱ヘッドを使用する方法が
開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら印刷装置
の高機能化が進むと，当然ながら高品質な印字が要求さ
れる。そのためには解像度を高める必要がある。現在ペ
ージプリンタ等で一般的に用いられている解像度３００
ＤＰＩに対して，もっと解像度を高めた場合，磁気潜像
形成においても高密度な記録が要求される。従来の磁気
印刷装置に用いられている磁気潜像形成方法では磁気ヘ
ッドと記録媒体が接触記録をしているため，ある円筒度
を持ったドラム状媒体が高速回転すると磁気ヘッドとの
間にスペーシングが出来てしまい，そこでは磁気潜像が
部分的に弱く記録されるいう問題点があった。これは記
録を高密度化していくにしたがい顕著になる。また熱磁
気記録の場合にもスペーシングの影響があるため媒体へ
の伝熱が不十分であったり，伝熱スピードに限界があり
非常に高速な記録はできないという問題点もあった。

【０００５】本発明はこのような問題点を解決するもの
で，その目的とするところはコンピュータ等の外部出力
装置として使用される印刷装置，特に磁気印刷装置にお
いて高速で高印字品質の印刷装置と高密度の磁気潜像形
成が可能な磁気記録方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の印刷装置は超音
波振動子，超音波ホーンおよび記録針からなる超音波ヘ
ッドと圧残留磁気が大きい材料からなる記録媒体により
構成されたことと，前記超音波振動子は積層圧電アクチ
ュエータまたは超磁歪材料よりなることと，前記超音波
ホーンは少なくとも二段構成になっており，超音波振動
子から発生した超音波を少なくとも二段に分けて増幅す
ることと，前記記録針の直径は１０〜２００μｍである
ことと，前記記録媒体はドラム状またはフィルム状また
は板状の支持体の上に形成されていることを特徴とす
る。また本発明の磁気記録方法は一様な磁界中で前記超
音波ヘッドを適当な圧力で前記記録媒体に押圧し，記録
周波数にしたがって前記超音波ヘッドを走査しながら励
振して前記記録媒体の加圧減磁を引き起こし，磁化反転
部分を形成することと，前記超音波ヘッドを駆動する周
波数と前記超音波ヘッドを前記記録媒体に押圧する圧力
を変化させて階調記録することを特徴とする。

【０００７】

【実施例】以下本発明について，実施例に基づき詳細に
説明する。図１は本発明の印刷装置に用いる超音波ヘッ
ドの構造を示す図である。１は超音波振動子，２は超音
波ホーン，３は記録針，４は振動子取付板である。通常
超音波ヘッドは数百ＫＨｚの共振周波数で動作する。超
音波振動子には縦振動に対する電気−機械変換係数が大
きく，しかも低い駆動電圧で大きな振幅が得られる積層
圧電アクチュエータを使用する。ただし大きな振幅が得
られるのであれば，ＴｂＦｅ系等の超磁歪材料から構成
してもよい。振動子によって発生した超音波は超音波ホ
ーンによって振幅が増幅される。図のように超音波ホー
ンは二段構成になっており，それぞれの増幅率を任意に
設定することができる。二段構成にした理由は一段構成
にしてその増幅率を大きく設定し過ぎると，超音波ホー
ンにおける縦振動のエネルギー損失が大きくなる。その
ため一段当りの増幅率は数倍にして二段構成にした。こ
の増幅率を変化させることにより記録針の振幅を調節し
媒体への加圧力を変化させることができる。記録針は硬
度が大きく加工性のよい極細鉄線を用いる。

【０００８】図２は従来の磁気印刷装置の構成を示す図
である。各構成部材と磁気潜像形成から定着までのプロ
セスを簡単に説明する。まず磁気ドラム６の表面を消磁
器１３により消磁する。次に磁気ドラムを定速で回転さ
せておき，磁気ヘッド５をドラムに対して接触あるいは
浮上させながら走査し，ドラム上に磁気潜像を形成す
る。形成された磁気潜像に現像器７により現像剤８，具
体的には磁性トナーを付着させて顕像化する。次に顕像
化された像を転写ローラ１０により図の右から挿入され
た記録紙９に転写する。転写された像は定着器１１によ
り記録紙に熱定着される。あとは磁気ドラム上に残った
残留トナーをクリーナ１２により除去する。図２におけ
る磁気ヘッド部分を拡大した図が図３である。図のよう
に磁気ヘッドは通常リング型をしている。実際は数十か
ら数百チャンネルにマルチチャンネル化されているが，
図３では１チャンネルの場合を示している。ヘッドコア
１４にコイル１５を巻き，所定の電流を流すと磁気ギャ
ップ１６から漏洩磁束が出る。その漏洩磁束により媒体
磁性層１７に磁気記録を行い，磁気潜像を形成する。図
の中で記録媒体の磁性層の厚さと磁気ヘッドのギャップ
長はいずれも数μｍから数十μｍである。

【０００９】次に本発明の印刷装置に用いられる超音波
ヘッドによる磁気潜像の形成について説明する。図４は
本発明の印刷装置における磁気潜像の形成を説明する図
である。通常磁気記録は媒体に記録される磁化の方向に
より水平記録と垂直記録に分けられるが，ここでは水平
記録の場合を考える。まず潜像を形成する前に媒体を一
様な向きに磁化しておく。次に消去時の磁化方向２１と
逆方向の磁界２２をかけながら１９の超音波ヘッドを媒
体に接触加圧する。超音波ヘッドからの微小振動が媒体
に加えられ，加圧力がある一定の値以上になるとその部
分で加圧減磁現象が起こる。減磁した部分は磁化が小さ
くなっており，そこに逆方向の磁界がかかっているので
加圧するのをやめると磁化の向きが反転し逆方向に大き
な残留磁化を有するようになる。こうして磁化反転部分
を記録し磁気潜像を形成することができる。実際はドラ
ム状の媒体の回転方向と主軸方向に走査しながら，ヘッ
ドをパルス的に励振し文字等の磁気潜像を形成する。ド
ラム状媒体はいくら高精度に作っても実際はある円筒度
を有する。したがって高速回転すると振れのために磁気
ヘッドとの間に少なくとも数μｍのスペーシングができ
る。従来の磁気印刷装置の場合，磁気ヘッドと記録媒体
が接触記録をしているとスペーシングのために磁気潜像
が部分的に弱く記録される場合があり，結果として印字
品質が低下するという問題点があった。これは記録を高
密度化していくにしたがい顕著になる。また仮にヘッド
を浮上させて記録したとしてもスペーシングの影響があ
ることは言うまでもない。本発明の超音波ヘッドを用い
るとヘッド先端の振動振幅を大きくすることができるの
で，従来に比べヘッドと媒体間のスペーシングの影響を
受けにくくなり高速で記録しても高品質印字が得られ
る。以上の説明は水平記録の場合であるが，垂直記録の
場合も同様に考えることができる。また数百ＫＨｚの超
音波振動を利用しているので加圧減磁するスピードは高
速であり，ヘッド駆動時の騒音は小さい。さらに媒体に
おいて加圧減磁する部分は記録針が接触する面積により
決まるので，記録針の直径を変えることにより解像度を
上げることが容易にできる。例えば解像度３００ＤＰＩ
では１画素の大きさが８４．７μｍであるので，記録針
の直径は５０μｍ前後で十分である。また記録針の材質
は硬度が大きく超音波振動をよく伝えるものであれば，
極細鉄線でなくてもよい。ただし高解像度を考慮してそ
の直径は１０〜２００μｍに設定する。

【００１０】図５は本発明の印刷装置における記録媒体
の加圧減磁特性を示す図である。横軸は単位面積当りの
圧力を，縦軸は圧力の有無に対する残留磁化の比を示
す。図のように種々の記録媒体材料の中でＣｏ−γＦｅ
₂Ｏ₃は他の記録媒体に比べ加圧減磁が大きい。これはつ
まり磁界中で加圧し，後に磁界を取り除いたときに生じ
る残留磁気が大きいことを示している。したがってある
一定以上の圧力をかけると，上記で説明したように加圧
減磁により媒体に磁化反転部分を形成することができ
る。また超音波振動を用いているので加圧減磁に必要な
圧力を容易に媒体にかけることができる。

【００１１】図６は本発明の磁気記録方法を用いた階調
記録を説明する図である。（ａ）はヘッドに流す記録電
流を，（ｂ）は記録された媒体の磁化状態を，（ｃ）は
（ａ）の記録電流で媒体に記録し，紙に印字した後の光
学濃度をＯＤ値で示した図である。印刷装置において階
調記録を行う場合，その方法としては濃度階調法と面積
階調法がある。磁気印刷装置では一般的に周波数変調に
よる濃度階調法が行われている。そこで濃度階調法につ
いて説明する。例えば（ａ）の左側に示すようなある周
波数の記録電流をヘッドに流して媒体に磁気潜像を形成
したとすると，媒体の磁化状態は（ｂ）の左側に示すよ
うになる。これに対し（ａ）の右側のように周波数を上
げて記録すると媒体へ記録した磁化反転間隔が（ｂ）の
ように狭くなり内部反磁界が大きくなる。そうすると媒
体からの漏洩磁束２４は２３に比べ少なくなるので，現
像時にトナー付着量が減り結果として印字濃度が低下す
る。印字濃度を光学濃度であるＯＤ値で示したとする
と，（ｃ）のように高周波記録ではＯＤ値がかなり小さ
くなる。このように高周波記録では淡い画像が得られ，
低周波記録を行えば濃い画像が得られるので階調表現が
可能となる。本発明の場合超音波ヘッドをドラムに対し
て走査しながら，パルス的に励振して記録を行う。その
駆動周波数を上げれば上記のように記録周波数を上げる
ことと同じになるので階調記録ができる。またさらに細
かい階調表現をするには超音波ヘッドを記録媒体に押圧
する圧力を変化させ，媒体の磁性層厚み方向の加圧減磁
する領域を調整して媒体に未飽和記録部分をつくり，そ
の後駆動周波数による階調記録を行えばよい。

【００１２】上記の実施例では記録媒体についてはドラ
ム状の支持体の上に形成された記録媒体の場合を説明し
たが，これはフィルム状または板状の支持体の上に形成
されたものであってもよい。また媒体磁性層の材質は現
在のところＣｏ−γＦｅ₂Ｏ₃が最もよいが圧残留磁気が
大きい材料であればこの限りではない。さらにこの超音
波ヘッドを搭載したキャリッジ駆動機構については，特
に複雑で高価な部品の追加はなく従来とほぼ同じシステ
ムで構成できる。また超音波ヘッドを利用する技術は本
発明の印刷装置に限らず他の製品に応用できることは言
うまでもない。

【００１３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば，超
音波振動を利用したヘッドを用いるので媒体への加圧が
高速ででき，したがって高速記録が可能である。またヘ
ッド先端の振幅を大きくすることができるので，従来に
比べヘッドと媒体間のスペーシングの影響を受けにくく
なり高速で記録しても高品質印字が得られる。さらに超
音波ヘッドの記録針の直径を狭めることにより容易に解
像度を上げることができる。また超音波ヘッドを駆動す
る周波数と記録針の振動振幅を変化させることができる
ので比較的簡単に階調記録ができる。さらにこの超音波
ヘッドを搭載したキャリッジ駆動機構については，特に
複雑で高価な部品の追加はなく従来とほぼ同じシステム
で構成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の印刷装置に用いる超音波ヘッドの構
造を示す図。

【図２】 従来の磁気印刷装置の構成を示す図。

【図３】 従来の磁気印刷装置における磁気ヘッドの構
造を示す図。

【図４】 本発明の印刷装置における磁気潜像の形成を
説明する図。

【図５】 本発明の印刷装置における記録媒体の加圧減
磁特性を示す図。

【図６】 （ａ）から（ｃ）は本発明の磁気記録方法を
用いた階調記録を説明する図。

【符号の説明】

１ 超音波振動子 ２ 超音波ホーン ３ 記録針 ４ 振動子取付板 ５ 磁気ヘッド ６ 磁気ドラム ７ 現像器 ８ 現像剤 ９ 記録紙 １０ 転写ローラ １１ 定着器 １２ クリーナ １３ 消磁器 １４ ヘッドコア １５ コイル １６ 磁気ギャップ １７ 媒体磁性層 １８ 媒体下地層 １９ 記録針 ２０ 媒体磁性層 ２１ 消去時の磁化方向 ２２ 外部磁界 ２３ 漏洩磁束 ２４ 漏洩磁束

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超音波振動子，超音波ホーンおよび記録
   針からなる超音波ヘッドと圧残留磁気が大きい材料から
   なる記録媒体により構成されたことを特徴とする印刷装
   置。
2. 【請求項２】 前記超音波振動子は積層圧電アクチュエ
   ータまたは超磁歪材料よりなることを特徴とする請求項
   １記載の印刷装置。
3. 【請求項３】 前記超音波ホーンは少なくとも二段構成
   になっており，超音波振動子から発生した超音波を少な
   くとも二段に分けて増幅することを特徴とする請求項１
   記載の印刷装置。
4. 【請求項４】 前記記録針の直径は１０〜２００μｍで
   あることを特徴とする請求項１記載の印刷装置。
5. 【請求項５】 前記記録媒体はドラム状またはフィルム
   状または板状の支持体の上に形成されていることを特徴
   とする請求項１記載の印刷装置。
6. 【請求項６】 一様な磁界中で前記超音波ヘッドを適当
   な圧力で前記記録媒体に押圧し，記録周波数にしたがっ
   て前記超音波ヘッドを走査しながら励振して前記記録媒
   体の加圧減磁を引き起こし，磁化反転部分を形成するこ
   とを特徴とする磁気記録方法。
7. 【請求項７】 前記超音波ヘッドを駆動する周波数と前
   記超音波ヘッドを前記記録媒体に押圧する圧力を変化さ
   せて階調記録することを特徴とする請求項６記載の磁気
   記録方法。