JPS6216193B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、磁力により複数の針電極先端に磁性
流体の隆起を生ぜしめ、この隆起の先端から記録
信号に応じて磁性流体を記録面に飛翔させて画像
を得る磁性流体記録装置に関するもので、補助電
極を用いることにより記録する針電極先端のイン
ク隆起の形状をを他の隆起より飛翔し易い形状に
変形することにより記録品質を向上せしめようと
するものである。

従来の微細孔を有するノズルを用いたインクジ
エツト記録法は、微細孔の加工が面倒であり、微
細孔が目詰りし易く、また、マルチ化が困難であ
る等の問題があつた。これに対して、磁性体の針
電極を磁石により磁化し、針電極先端に磁性流体
を付着させて隆起を形成し、記録信号に対応して
隆起先端部を記録面に飛翔させて記録する方法が
すでに提案されている。

この方法は、ノズル式のような精密加工技術や
目詰り防止装置が不要で、簡易構成，低コストの
記録装置が製作可能である。

第１図に、複数針電極を用いた従来の磁性流体
記録装置の概略構成を示す。

第１図において、針電極２は、磁石３によつて
磁化されており、先端に磁性流体を付着せしめて
いる。

磁石３は供給機能をも兼ね備えており、磁力で
磁性流体４を入れたタンク５から磁性流体４を吸
い上げ針電極２先端に供給する。

針電極２には、針電極制御回路１０で制御され
た高圧スイツチング回路９から正のパルス電圧が
印加され、針電極２先端の磁性流体４の表面が滞
電する。

一方、記録紙６を介して針電極２に対置させた
対向電極１には、記録信号制御回路８によつて制
御された高圧スイツチング回路７から負のパルス
電圧が印加され、対向電極１に接触している記録
紙６表面に電荷が誘導される。

この針電極２先端の磁性流体４の表面の電荷と
記録紙６の表面の電荷が形成する電界がある一定
値を超すと磁性流体がクーロン力によつて飛翔
し、記録紙６表面に達する。尚、１１，１２は
各々針電極２，対向電極１用の電源である。針電
極２と対向電極１との間にはバイアス電圧が電源
１３によつて予め加えられていて、これを基準と
して、パルス電圧が加えられる。

第２図に、記録時の針電極２と対向電極１の電
位関係を示す。図中、Ｖ_Sは針電極２に加わる電
圧であり、また、Ｖ_Gは対向電極１に加わる電圧
である。さらにＶ_Bはバイアス電圧である。

第３図に従来の対向電極１の構成及び形状を示
す。対向電極１は、ポリイミド等のフイルム（図
示せず）上に等ピツチで配列してある。

第４図に、対向電極１と針電極２との位置関係
を示す。S₁〜S₃₂が針電極２，G₀〜G₄が対向電
極，６が記録紙および４は磁性流体である。

対向電極１１ケに対して、複数の針電極が対応
している。以上の関係において針電極２と対向電
極１とでマトリツクス走査を行なう。例えば、針
電極２に走査信号を、対向電極１に記録信号を印
加して、選択的に針電極２先端から磁性流体４を
飛翔させて画像を形成する。

以下、マトリツクス走査記録について説明す
る。

マルチスタイラス記録においては、通常回路構
成を簡略化するためにマトリクスドライブ走査す
る。例えば第４図の様に針電極３２本（S₁〜
S₃₂）を１くくりにし、対向電極をこれに対向して
G₁〜G₃とする。１つの対向電極例えばG₃の中央
部分に対向する針電極例えばS₂₅〜S₂₈を記録する
場合は、対向電極G₃と針電極S₂₅〜S₂₈に信号を印
加すれば良い。しかし、対向電極G₂とG₃の境に
対応する針電極S₁₉を記録する場合には、G₂，G₃
のどちらかの対向電極に信号を加えると、飛翔す
る方向はまつすぐ前に飛翔せずに信号を加えた対
向電極の方へ斜め飛びをする。これを防ぐために
対向電極の境目を記録する場合は、G₂，G₃の両
方の対向電極に電圧を加え、まつすぐ前に飛翔す
る様にしている。また、対向電極と針電極との位
置合せにも余裕を持たせるために、対向電極
G₂，G₃の境目に対向する針電極S₁₉を記録する時
のみG₂，G₃の両方の対向電極に信号を加えるの
ではなく、周辺の数本を記録する際にも両方の対
向電極に信号を加える。例えば、対向電極G₂，
G₃の境目では、S₁₇〜S₂₁を記録する時に行なう。
対向電極G₁，G₃の境目を記録する時にも同様に
考えて、S₁〜S₅の針電極を記録する際にG₁，G₂
の両対向電極に信号を印加する。

この場合の対向電極の信号波形と針電極の信号
波形を第５図に示す。S₁′〜S₂₇′は第１図に示す針
電極S₁〜S₃₂に対応した針電極の信号波形でS₁か
らS₃₂へと順次記録した場合の例である。

G₁′〜G₃′は、第１図の対向電極G₁〜G₃に対応し
た対向電極の信号波形である。針電極S₁〜S₅を記
録する際はG₁，G₂の対向電極に信号を、針電極
S₆〜S₁₆を記録する際はG₂の対向電極に信号を、
S₁₇〜S₂₁を記録する際はG₂，G₃の両方の対向電極
に信号を、S₂₂〜S₃₂を記録する際はG₃の対向電極
に信号を加える。

次に、磁性流体の隆起について説明する。

第６図は、針電極２先端付近の拡大図である。

磁石３によつて針電極２を磁化することによ
り、針電極２と針電極間隙との間に磁力の差が生
じる。その結果、磁力の強い針電極２先端には多
くの磁性流体４が付着し、間隙部には付着しにく
くなり、同図の様な隆起が形成される。

隆起形状は、磁石３に付着する磁性流体４の量
を制御したり、磁石３から針電極２先端までの距
離を適度に保つこと、磁石３を適当な強さ、形状
にすること、また適度の磁化の磁性流体を使用す
ることによつて、制御される。具体的には、針電
極２の直径50〜100μｍ、針電極２のピツチ125〜
250μｍ，磁石３の厚み１〜３mm，磁石３から針
電極２先端までの距離l0.2〜0.5mmであり、磁性流
体の磁化は30〜60ガウス／100エルステツドであ
る。

隆起形状は、記録品質に影響を与える重要な要
因である。第７図ａ，ｂ，ｃは隆起の拡大図であ
る。

同図ａは、適切な隆起形状の例で、先端半径
ｒ，隆起高さεが適値の場合である。具体的に
は、針電極２の直径50μｍ，針電極２間ピツチ
125μの時 ε≒30μｍ，ｒ≒45μｍ が適値である。

同図ｂは、磁石３に付着する磁性流体を多くし
た場合であり、先端半径が大きく、隆起高さが低
くなる。この場合は、同図ａの場合に比べて飛翔
しにくく、飛翔に要する電圧も高くなり、飛翔し
ても飛翔すべきでない谷部からの飛翔も起り易く
記録品質が低下する。

また、同図ｃは磁石３に付着する磁性インク量
が少ない場合であり、先端半径が小さく、隆起高
さが大きくなる。この場合は、同図ａの場合に比
べて飛翔し易いが、記録ドツト径が小さすぎ、濃
度の薄い記録となり、これも不都合である。

同図ａの様な最適隆起を静的に形成しても記録
品質を低下させるノイズがあり、それは選択しな
い針電極２の隆起から磁性流体が飛翔するという
非選択点ノイズと呼ばれるものである。

この種の非選択点ノイズは、以下の２種類あ
る。

記録信号ノイズ： 選択した針電極２に記録信号を加える対向電極
１と対応する非選択針電極群の一部から磁性流体
４が飛翔するノイズであり、例えば第４図におい
て、針電極２のS₁₁に走査信号が、対向電極１の
G₂に記録信号が加つた時に、G₂に対応するS₄〜
S₁₈（S₁₁を除く）から磁性流体が飛翔する現象で
ある。

走査信号ノイズ（ゴースト）： 各ブロツク（前述32本単位）の同順位の針電極
２に走査信号が加わる時、非選択針電極２から磁
性流体が飛翔するノイズであり、、記録信号が印
加された対向電極１に対応しない針電極２から磁
性流体が飛翔するノイズのことである。

これは、例えば第４図において、針電極２の
S₁₁に走査信号、対向電極G₂に記録信号が加わつ
た時に、他のブロツクのS₁₁から磁性流体が飛翔
する現象である。

以下、これら両ノイズが発生する理由を説明す
る。

記録信号ノイズについて： 第４図に示す様に、対向電極11個に対して複数
個の針電極２が対応しているため、対向電極１に
記録信号を印加すると、それに対応している複数
個の針電極２全てにその影響が及ぶ。この時の記
録する針電極と対向電極との間に加わるトータル
電圧をＶ_T、記録しない針電極と対向電極との間
に加わるトータル電圧をＶ_T′とし、第２図で説明
すると、 Ｖ_T＝Ｖ_S＋Ｖ_B＋Ｖ_G Ｖ_T′＝Ｖ_B＋Ｖ_G となる。Ｖ_TとＶ_T′との差は、Ｖ_Sのみである。

具体的にはＶ_S≒400V，Ｖ_B≒800V，Ｖ_G≒
500Vの値を用いている。ここで、Ｖ_Bを大きく取
るのは、高圧スイツチング回路に異常な高電圧を
用いると、回路の複数化，精度低下，コストアツ
プになるためである。

この様に、Ｖ_T≒1700V，Ｖ_T′≒1300V，Ｖ_T／
Ｖ_T′≒1.3であり記録する針電極２と記録しない
針電極との比いわゆるＳ／Ｎが小さい。加工，組
立上の条件から形成された隆起間に形状上のばら
つきが生じるので、この隆起形状のばらつきのた
め、飛翔し易い形状になつている隆起からは、そ
の下の針電極２に走査信号が印加されていなくと
も飛翔することがある。

走査信号ノイズについて： 基本的には、前記記録信号ノイズの場合と同様
の理由による。

記録する針電極と対向電極との間に加わるトー
タル電圧をＶ_T、記録する針電極と同順位で、ブ
ロツクの異なる針電極と対向電極との間に加わる
トータル電圧をＶ_T′とし第２図で説明すると、 Ｖ_T＝Ｖ_S＋Ｖ_B＋Ｖ_G Ｖ_T′＝Ｖ_S＋Ｖ_B となる。Ｖ_TとＶ_T′との差は、Ｖ_Gのみである。具
体的には前述の様にＶ_S≒400V，Ｖ_B＝800V，Ｖ_G
＝500Vの値であり、Ｖ_T≒1700V，Ｖ_T′≒
1200V，Ｖ_T／Ｖ_T′≒1.4で、(1)の場合と同様Ｓ／
Ｎが小さい。

加えて、加工，組立等で発生する隆起形状のば
らつきがあるので、非選択の針電極の隆起の中で
飛翔し易い形状になつている隆起もあり、それら
の隆起から対応する対向電極１に記録信号が印加
されなくとも磁性流体４が飛翔することがある。

走査信号ノイズは、記録信号ノイズに比べて発
生頻度が少ないノイズであるが、両ノイズ共、記
録品質を著しく低下せしめるものである。

本発明は、以上の非選択点ノイズを解決するも
のであり、多少の信号の加わらない状態での静的
な隆起形状のばらつきであつても、確実に記録す
べき針電極先端の隆起からのみ磁性流体を飛翔せ
しめて、良好な記録品質の磁性流体記録装置を得
ようとするものである。

以下、本発明の一実施例を第８図ないし第１２
図を用いて説明する。

第８図は本発明の一実施例である磁性流体記録
装置の概略構成図、第９図は同装置の部分拡大
図、第１０図ないし第１２図は同装置の動作説明
図である。図中１から１３までは第１図，第３図
および第４図に示すものと同じであり、かつ同様
に構成すると共に同様に配設する。

記録方法も前述した様にマトリツクス走査方式
である。

図中１４は、補助電極であり、少くとも針電極
配列幅全域に渡つてかつ針電極の隆起磁石３側の
近傍に配置してある。針電極２の基準電位と同電
位になる様に接続してある。材質は、磁性体，非
磁性体のどちらでも良いが針電極先端への磁気的
影響の観点から非磁性体の方がより望ましい。ま
た、表面の絶縁被覆はあつても良いが効果が減少
するので、絶縁被覆をしない露出電極の方が望ま
しい。

補助電極１４の形状は、線状でも、または平板
状でも良く、後述する理由から針電極２側の一定
以上の表面積が得られることが望ましい。

また、補助電極１４は、図示しない保持器によ
つて針電極２を接着している基板、あるいは、針
電極系全体（ヘツド）の取付け部材等に取付けて
いる。

第９図は、針電極２と隆起用の磁石３と補助電
極１４との位置関係を示す。図の様に補助電極１
４は、針電極２及び隆起用の磁石３と離れて保持
されている。

磁性流体４表面とは、第１０図の様に非常に接
近させ、かつ離した状態、又第１１図の様に一部
が接触させた状態のいずれでも良い。しかし、効
果としては後述する理由により磁性流体４にその
表面の一部が接触している方が良い。

次にその動作を第１０図〜第１２図を用いて説
明する。図中S₁〜S₄は針電極２の各々を表わす。
また各図はS₂に走査信号が加わつた状態を示す。

第１０図において、これは、針電極２に走査信
号が加わらない状態で補助電極１４を磁性流体４
表面に接近させたものである。走査信号をS₂に加
えた時の状態を斜線部分で示す。走査信号をS₂に
加えるとS₂と補助電極１４との間に走査信号電圧
分の静電界が形成される。S₂と補助電極１４との
間の磁性流体は誘電体として働き、上記静電界に
よつて保持される。そのため磁性流体４は、図中
斜線部分の様に補助電極１４表面に付着する。こ
の現象は、補助電極の表面積が大きい程顕著であ
る。尚、磁性流体は一般に誘電率２〜20の誘電体
である。以上の理由により磁性流体が移動し、隆
起部分では、山部，谷部共に下方向に吸引力が働
く。ここで隆起の山部は、磁力による磁性流体４
の保持力が強く、一方谷部は磁力による保持力が
弱い。その結果、谷部の磁性磁体４がより多く吸
引される。その状態を第１２図に示す。上記した
理由により走査信号が加つた針電極S₂先端の隆起
のみが、一点鎖線で示すような形状になり、他の
隆起と比べてより飛び易い形状となる。

よつて、走査信号を加えない時の隆起を飛びに
くい形状、例えば第６図ｂに示すような形状にし
ておけば、走査信号が加つた隆起のみを適正隆起
形状、例えば第６図ａに示すような形状にするこ
とができる。

よつて、前述した記録信号ノイズを解消するこ
とができる。

第１１図は、針電極２に走査信号を加えない状
態で補助電極１４の表面の一部を磁性流体４表面
に接触させる場合を示す。実線が走査信号が加わ
らない時の状態、斜線部分はS₂に走査信号が加つ
た時の状態を示す。第１０図の場合と同様の理由
で、走査信号が加わつた時、磁性流体の移動が起
り、同様な効果が得られる。

補助電極１４が磁性流体４に接触している場合
の方が磁性流体４の移動が起り易く、応答性が良
く、離れている場合に比べて、より大きい効果を
発揮できる。

次に、本発明の他の実施例を、第１３図，第１
４図を用いて説明する。

基本的な構成は、第８図に示す前記実施例と同
様である。

補助電極１４は、前記実施例と同様の位置に配
置され、また形状等に関しても前記実施例と同様
である。そして、スイツチング回路１５を経て、
記録信号制御回路８と接続し、かつ針電極２の基
準電位と同電位にしている。

第１４図は、針電極２と補助電極１４の対応関
係を示すもので、第４図に示す対向電極１と針電
極２の関係と同じにしてある。

補助電極１４は、互いに電気的に独立な複数個
で構成し各々１体の絶縁体からなる基板（図示せ
ず）に取付けてあり、補助電極群として、針電極
基板、ヘツド取付基板（いずれも図示せず）等に
取付ける。各々の補助電極C₀，C₁〜C₄……を対
向電極、G₀，G₁〜G₄と各々対応させており記録
信号に同期してスイツチング回路１５によつて
各々の補助電極C₀〜C₄〜を針電極２の基準電位
と同電位にする様に構成している。各々の補助電
極は、１つの補助電極１４例えばC₂の中央の針
電極２例えばS₉で記録する場合には、対向電極
G₂に記録信号を加えるから、これと同期させ
て、補助電極C₂を針電極２の基準電位と同電位
にする。

また、補助電極１４の間にある針電極２例えば
S₁₉で記録する場合は、前述した対向電極１の場
合と同様に両側の補助電極C₂，C₃を針電極２の
基準電位と同電位にする。

この様に構成することにより、マトリツクス走
査方式においても、記録させたい針電極２先端の
隆起のみを形状補正して適正形状にすることがで
きる。つまり、前述の記録信号ノイズ、更に走査
信号ノイズをも解消することができる。

尚、実施例においては、対向電極１は記録紙６
を介して針電極２と対置する構成を示したが、記
録紙６の針電極２側に対向電極を配置した構成で
も本発明が適用できる。

以上のように本発明によれば、記録電極の先端
近傍に補助電極を設けることにより、非選択点ノ
イズを解消したＳ／Ｎの高い良質な画像を安定し
て得られる磁性流体記録装置を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の磁性流体記録装置の概略構成
図、第２図は同装置の針電極と対向電極との電位
関係を示す説明図、第３図は同装置の対向電極を
示す部分平面図、第４図は同装置の対向電極、対
向電極と針電極との位置関係の説明図、第５図は
同装置のマトリツクス走査方式を説明するための
各部出力のタイミングチヤート図、第６図，第７
図は同装置の磁性流体の隆起状態を示す説明図で
あり、第６図イは部分平面図、同ロは断面図であ
る。第８図は本発明の一実施例である磁性流体記
録装置の概略構成図、第９図は同装置の針電極付
近の拡大図であり、同イは平面図、同ロは断面図
である。第１０図，第１１図，第１２図は同装置
の動作説明図であり、同イは部分正面図、同ロは
同断面図である。第１３図は本発明の他の実施例
である磁性流体記録装置の概略構成図、第１４図
は同装置の補助電極と針電極との位置関係を示す
説明図である。 １……対向電極、２……針電極、３……磁石、
４……磁性流体、５……タンク、６……記録紙、
１４……補助電極。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数本の磁性体よりなる針電極を、その先端
   部を直線状に配列して構成した記録電極と、前記
   記録電極を磁化させ先端に磁性流体を付着せしめ
   て隆起を形成する隆起磁石と、前記記録電極先端
   に磁性流体を供給する供給手段と、前記記録電極
   の前方に配置した対向電極と、前記記録電極の先
   端近傍でその配列方向とほぼ平行に延在せしめた
   補助電極と、前記記録電極と前記対向電極との間
   に記録信号に応じて電圧を印加する電圧印加手段
   とを備え、かつ前記補助電極を前記記録電極の基
   準電位と同電位にする様構成したことを特徴とす
   る磁性流体記録装置。 ２ 前記補助電極を少なくともその一部が磁性流
   体に接触する様構成したことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の磁性流体記録装置。 ３ 前記補助電極を一体の電極で構成したことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項若しくは第２項
   記載の磁性流体記録装置。 ４ 前記補助電極を複数の電極で構成したことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項若しくは第２項
   記載の磁性流体記録装置。