JP2994673B2 - 粒状物体の搬送方法とそれを用いた現像方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は粒子状物体を搬送する方法に関する。更には
静電潜像の現像方法に関する。

〔従来技術〕

従来、微小な粒子状物体を搬送させるには空気流をこ
の粉体に当てるか、この空気流にこの粉体を巻き込ん
で、微小な粒子状物体群を空気流とともに搬送させる方
法や、搬送基体に帯電した微小な粒子状物体を静電的に
付着させて移動する搬送基体とともに搬送する方法等が
知られている。更には斜めに配置させた大きく振動する
振動版上に大きな粒子状物体を載せてこの傾斜に沿って
滑り落ちるのを振動によって助ける搬送方法が知られて
いる。

しかしこのような方法では送り込む空気のために微小
な粒子状物体の搬送密度は空気で薄められて疎になり、
低効率な搬送方法であった。また振動によって搬送を助
ける搬送方法では、大きな振動を起こさせるために大き
なエネルギーが必要であったり、大きな振動音が発生し
たりして不都合が生じていた。また更には、搬送基体に
帯電した微小な粒子状物体を静電的に付着させて移動す
る搬送基体と共に搬送する方法を用いて、静電潜像を現
像するために現像部に上記帯電された記録用の顕画粒
子、所謂トナーを供給すると、この顕画粒子が搬送基体
（通常現像ローラ）に静電的に強く付着しているため
に、静電潜像に引っ張られて現像されにくくなってしま
う不都合が生じた。この現象は、特に低温・低湿度の環
境下で顕著となった。これは、低い絶対湿度の環境下で
顕画粒子の帯電量が著しく高くなってしまい、静電的鏡
映力により、この顕画粒子が搬送基体に静電的に強く付
着してしまい、もはや静電潜像に引っ張られて現像され
にくくなってしまったことによる。これにより現像画像
の濃度、諧調性、線画像再現性が低下する。また顕画粒
子の帯電量によって搬送基体に静電的に付着する付着量
が変化してしまう。すなわち、環境変化により湿度が変
化し、一定の速度で移動する搬送基体上に静電的に付着
して搬送される帯電した微小な粒子状物体の量（帯電し
た微小な粒子状物体の付着した層厚）そのものが変動し
てしまい、如上の画像品質が変動する等の不都合があっ
た。

更には、従来は機械的駆動部をなくすことができず、
この機械的駆動部の摩耗や振動負荷変動等による故障が
発生しやすかった。

〔発明の目的〕

本発明は前述した従来の方法の欠点を解決し、少な
いエネルギーで粒子状物体を高密度で効率良く搬送で
き、静かで、粒子状物体の搬送量の環境依存性もな
く、安定して搬送でき、静電潜像を現像する際、静電
的鏡映力の影響が少なく、機械的駆動による故障発生
確率も著しく低い、従来にない粒子状物体の搬送方法の
提供を目的とする。

〔発明の概要〕

主たる本発明によれば、第１音波伝播部材と第２音波
伝播部材を対向させ、片方もしくは両方の部材を超音波
振動させて該部材に横波の進行波を与えて、前記第１音
波伝播部材の前記第２音波伝播部材に対向する面と、前
記第２音波伝播部材の前記第１音波伝播部材に対向する
面との間に粒状物体を浮揚させながら該粒状物体を所定
方向へ搬送するから、少ないエネルギーで粒状物体を高
密度で効率よく搬送することができる。

また、「第１の音波伝播部材と第２の音波伝播部材
の、片方もしくは両方の部材を超音波励振させ該部材に
横波の進行波を与える」には、例えば次のようにすれば
良い。進行波の与え方として、 音波伝播部材の一端に、横波の超音波励振発振手段を
設ける。

音波伝播部材にsin（wt）とcos（wt）の横波の超音波
励振をそれぞれに与える超音波励振発振手段を設け、共
振周波数を接近させて励振させる。

片方の音波伝播部材にsin（wt）とcos（wt）の横波の
超音波励振をそれぞれに与える超音波励振発振手段を設
け、もう一方の伝播部材にそれぞれに対向したsin（w
t）とcos（wt）の横波の超音波励振をそれぞれに与える
超音波励振発振手段を設け、sin（wt）とcos（wt）のい
ずれかの振動が対向部材に対向するそれぞれの振動に対
し、その一方が対称モードで他方が非対称モードで、か
つ共振周波数を接近させて励振させる。

なお、片方の音波伝播部材に前述した横波の超音波励
振をさせ、進行波を与え、これに対向させて、他方の音
波伝播部材を接近させたときの効果は、他方の音波伝播
部材を接近させたことにより、この部材による反射効果
によって、浮揚させようとする２つの音波伝播部材間の
空間の音圧を高めることができ、少ない音波のエネルギ
ーで粒子状物体を容易に浮揚搬送させることができる効
果がある。

また両方の音波伝播部材に進行波を与えたときは、こ
の二つの部材間の音圧分布は部材間の中心部が低くな
り、空気の粒子速度（部材間隔方向の粒子速度）は部材
間の中心部が大となる。これにより、この部材間の中心
部に粒子状物体は集まり、有効に浮揚搬送させることが
できる効果がある。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を図面とともに説明する。

第１図〜第６図は本発明の実施例を示す。第１図は２
枚の近接して相対向する板状の音波伝播部材の内、片方
の音波伝播部材を超音波励振させ該部材に横波の進行波
を与えて、該２枚の部材間に定常波音場を移動させるこ
とにより、この部材間に粒子状物体を搬送させる搬送方
法（実施例１）の説明図である。第２図は、２枚の近接
して相対向する板状の音波伝播部材の両方の音波伝播部
材を超音波励振させ該部材に横波の進行波を与えて、該
２枚の部材間に定常波音場を移動させることにより、こ
の部材間に粒子状物体を搬送させる搬送方法（実施例
２）の説明図である。第３図は第２図に示した実施例に
おける、音波伝播部材の超音波励振方法の代わりに別の
方法で励振させて、２枚の音波伝播部材間に定常波音場
を移動させることにより、この部材間に粒子状物体を搬
送させた搬送方法（実施例３）の説明図である。また第
４図（ａ）、（ｂ）は、第３図の２枚の音波伝播部材間
の様子を示す、この部分の側面図である。第５図は静電
潜像を現像するために、粒子状物体として帯電した記録
用の顕画粒子を用いて、この粒子を本発明の別の搬送方
法の例により現像部に搬送して現像した、搬送方法及現
像方法と現像装置のしめした例（実施例４）である。さ
らに第６図は、第５図とは異なる搬送方法により、帯電
した記録用の顕画粒子を用いて静電潜像を現像するため
に、この粒子を現像部に搬送して現像した搬送方法及現
像方法と現像装置を示した例（実施例５）である。

〔実施例１〕 第１図で、１と２は平板状の音波伝播部材で互いに近
接して対向配置されている。３は音波伝播部材２を支持
している支持部材である。４は超音波励振手段で、圧電
性の振動素子５とこれを駆動する高周波電源６とホーン
７より構成されている。８は超音波励振手段４による振
動を板状の音波伝播部材１の一端に、この音波伝播部材
１の幅方向に対して均一に伝えるための伝達手段であ
る。10は細長い穴である。この細長い穴10は音波伝播部
材１の幅方向に対して中央部とその両端に相当する部分
に対応する伝達手段８の位置にそれぞれ異なる形状の穴
を設け、超音波励振手段４による振動を板状の音波伝播
部材１に、この音波伝播部材１の幅方向に対して均一に
伝えられるように工夫されている。９は付加振動体で、
さらに音波伝播部材１の幅方向に対して超音波励振手段
４による振動が均一に伝えられるように、付加振動体９
が第１図のように伝達手段８の背後に設けて振動調整を
している。

11は機械電気変換手段で、機械振動を電気エネルギー
に変換するためのものである。音波伝播部材１の上記と
反対側の一方（第１図では音波伝播部材１の右側）に、
上記と同様に伝達手段８と付加振動体９とを設け、伝達
手段８の背後にこの機械電気変換手段11が設けられてい
る。12は７と同様のホーンである。13は圧電素子であ
る。14は電気抵抗負荷で、圧電素子13により機械振動を
電気エネルギーに変換したエネルギーをこの電気抵抗負
荷で熱エネルギーに変換して、機械振動をエネルギー吸
収してしまうものである。機械電気変換手段11は、この
ホーン12と圧電素子13と電気抵抗負荷14とで構成されて
いる。これらの目的は音波伝播部材１を通じて伝播して
きた機械振動を伝達手段８で受け、さらに機械電気変換
手段11によりこの機械振動をエネルギー吸収してしまう
ためである。15はガイドで、音波伝播部材１、２の間隙
を通って搬送されてきた粒子状物体17を容器18に回収す
るためのガイドである。16はこの粒子状物体17を貯蔵し
ておく貯蔵容器である。

伝達手段８を通じて超音波励振手段４による振動を板
状の音波伝播部材１の一端に伝えて超音波励振させ、音
波伝播部材１に横波の進行波を与えている。このときに
音波伝播部材１に、音波伝播部材２を近接接近して配置
させることによって、音波伝播部材２の超音波反射効果
により、音波伝播部材１、２間の部材間の浮揚させよう
とする空間音圧を高めることができ、効率よく定常波音
場を移動させることができる。このことにより該部材間
に粒子状物体を浮揚させながら該粒子状物体を搬送させ
ることができた。粒子状物体17としては、ほとんど帯電
していないアルミニウムの微粉でも、松の花粉でも、平
均粒径が３ミクロンから30ミクロンの熱可塑性樹脂をバ
インダー成分とした電子写真用（記録用）の帯電した顕
画粒子（トナー）でも、アルミニウム板からなる音波伝
播部材１、２にこの帯電した粒子が、静電的鏡映力に強
く静電付着してしまうことなく、充分に高速でかつ高密
度で搬送することが出来た。低湿等の厳しい環境下にお
いても搬送性は変動することなく安定して搬送できた。
なお高周波電源６の周波数を20kHz〜30kHzの間の周波数
で超音波励振させた。近接接近して配置させる音波伝播
部材１、２間の部材間隙長は例えば数十マイクロメータ
〜数ミリメータ程度であるが、超音波励振のパワーにも
依存することは言うまでもない。超音波伝播部材１と伝
達手段８はホーン７とホーン12の励振の節の部分を固定
支持していることにより支えられている。

〔実施例２〕 第２図は、実施例１の第１図における超音波伝播部材
２にも、超音波伝播部材１を超音波励振させたと同様に
超音波励振させた実施例である。すなわち超音波伝播部
材２の一端から超音波励振手段４により実施例１と同様
に超音波伝播部材２を励振させ、音波伝播部材２の上記
と反対側の一方（第２図では音波伝播部材２の右側）
に、上記と同様に伝達手段８と負荷振動体９とを設け、
伝達手段８の背後にこの機械電気変換手段11を設けるこ
とによって、音波伝播部材２を通じて伝播してきた機械
振動を伝達手段８で受け、さらに機械電気変換手段11に
よりこの機械振動をエネルギー吸収する。このことによ
り、安定した進行波を音波伝播部材２に与えることがで
きる。

２枚の板状の音波伝播部材１、２の同一方向のそれぞ
れの一端を超音波励振させ、音波伝播部材１、２に横波
の進行波を与える。このときに音波伝播部材１と音波伝
播部材２とを近接接近して配置させることによって、音
波伝播部材１、２のそれぞれの超音波反射効果も重なっ
て、音波伝播部材１、２間の部材間に強い定常波音場を
移動させることができる。このことにより該部材間に粒
子状物体を浮揚させながら該粒子状物体を搬送させるこ
とが出来た。実施例１の効果に加えて、より安定して両
方の音波伝播部材１、２の部材間のほぼ中央に沿って粒
子状物体を搬送することができた。

〔実施例３〕 第３図は、実施例１及実施例２で用いた超音波励振手
段４による伝播部材の超音波励振方法とは異なる方法
で、音波伝播部材に進行波を与える方法で、粒子状物体
を搬送する別の実施例を示す。101、102はジユラルミン
やステンレス鋼等の材質からなる平板状音波伝播部材で
ある。103、104、105、106は音波伝播部材101、102を屈
曲振動の超音波励振をさせ、横波の進行波を与えるため
の圧電性の振動素子である。この圧電性の振動素子10
3、104、105、106に表示されている＋、−の表示は圧電
性の振動素子の厚み方向の分極配向方向の違いを示して
いる。板状の圧電性の振動素子103、104、105、106の広
い両面には電極が設けられていて、103と105、104と106
がそれぞれ対向するように音波伝播部材101、102の背面
に接合されている。圧電性の振動素子103、105はsinモ
ードの振動を与える素子で、圧電性の振動素子104、106
はcosモードの振動を与える素子である。107は圧電性の
振動素子103、104、105、106を駆動するための高周波電
源である。108はカプラーで、圧電性の振動素子103、10
5のsinモードの振動に対しては振動の腹の部分に相当
し、圧電性の振動素子104、106のcosモードの振動に対
しては振動の節の部分に相当する音波伝播部材101、102
の位置に、圧電性の振動素子103、104、105、106を挟む
ようにして四隅に四本の棒状のカプラーを介して音波伝
播部材101、102を互いに固く接合している。近接接近し
て配置させる音波伝播部材１、２間の部材間隙長は超音
波励振のパワーにも依存するが、例えば数十マイクロメ
ータ〜数ミリメータ程度で設定すれば良い。109は粒子
状物体110を貯蔵しておくための貯蔵容器である。圧電
性の振動素子103と104、105と106の共振周波数を出来る
だけ接近させることが好ましく、このことにカプラー10
8の使用は有効である。

第４図（ａ）は第３図の二枚の音波伝播部材間の様子
を示す、この部分の側面からみた図である。第４図
（ａ）の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は音波伝播部
材101、102の横波の屈曲振動の様子を分かり易く示した
屈曲振動模様を示す。（Ａ）と（Ｂ）とはsinモードの
振動で、互いに対称モードで相対して振動している様子
を示している。これに対して（Ｃ）と（Ｄ）とはcosモ
ードの振動で、互いに非対称モードで相対して従動する
ように振動している様子を示している。また粒子状物体
110は相対向する音波伝播部材101、102の間隙のほぼ中
央に沿って浮揚搬送される様子を示している。但し音波
伝播部材101、102の間隙長が100マイクロメータ以下だ
とあたかも両方の音波伝播部材101、102に沿って時々そ
れぞれの部材に接触しながら、粒子状物体110が搬送さ
れるように見える。第４図（ｂ）は音波伝播部材101、1
02の間隙の間隙長に対する間隙方向の空気の粒子速度ｖ
と音圧ｐの大きさを模式的に表わした図である。すなわ
ち。両方の音波伝播部材に進行波を与えたときは、この
２つの部材間の音圧分布は部材間の中心部が低くなり、
空気の粒子速度（部材間隔方向の粒子速度）は部材間の
中心部が大となる。これにより、この部材間の中心部に
粒子状物体は集まり、静電的鏡映力等により静電的に付
着してしまうことなく有効に浮揚搬送させることができ
た。

〔実施例４〕 第５図は静電潜像を現像するために、粒子状物体とし
て、熱可塑性樹脂をバインダー成分として、それを着色
した平均粒径が３乃至40μｍ帯電した記録用の顕画粒子
（トナー）を用いて、この粒子を本発明の別の搬送方法
の例により現像部に搬送して現像した現像装置を示した
図である。201、202、203は音波伝播部材で、板状音波
伝播部材203は静電潜像保持体に対向して配置された現
像電極も兼ねて接地されていて（または電源に接続して
もよい）、超音波反射効果も有している。204は板状音
波伝播部材201、202を横波振動させて進行波を与えるた
めの超音波励振手段で、圧電性の振動素子205と、これ
を駆動するための高周波電源206と、ホーン207より構成
されている。208はカバーで、支持部209によって全体が
支持固定さされている。210は粒子状物体である。この
粒子状物体210は実施例１と同様に、それぞれ近接配置
された音波伝播部材201と203との間隙中を、また音波伝
播部材202と203との間隙中を浮揚搬送される。211は円
筒状の静電潜像保持ドラムで、背面電極212と静電潜像
保持層（光導電体層、または絶縁体層）213とから形成
されている。214は静電潜像保持層213上の静電潜像を示
し、音波伝播部材201と203との間隙中を超音波浮揚搬送
されてきた粒子状物体210は、現像電極も兼ねた電気導
電性を有する音波伝播部材203の先端部において、背面
電極212とこの音波伝播部材203の先端部との間隙（Ｇ）
で形成される静電潜像電界に従って潜像方向に引っ張ら
れ、付着し現像される。この付着現像された可視像は、
図において（Ｉ）で表現してある。現像に寄与しなかっ
た粒子状物体210は音波伝播部材202と203との間隙中を
超音波浮揚搬送されて戻される。使用した粒子状物体21
0は帯電した電子写真用の、非磁性現像剤を用いた。平
均粒径は約７マイクロメータであった。厳しい低温・低
湿下の環境下において。粒子状物体210の帯電電荷量が
増加しても、静電的鏡映力によって音波伝播部材203に
静電付着することなく十分に安定して、常に一定の現像
剤層の厚みと密度で搬送されるようになったから、常に
安定した現像濃度で現像ができるようになった。なお音
波伝播部材203の先端と静電潜像保持層213の表面との間
隙長は約50マイクロメータ〜1mm程度に設定すれば良
く、好ましくは100マイクロメータ〜500マイクロメータ
程度が画質的にエツジ効果等の点で好ましい。

〔実施例５〕 第６図は〔実施例４〕とは異なる別の搬送方法及現像
方法と現像装置により粒子状物体からなるトナーを現像
部に超音波浮揚搬送して現像した現像装置を示した図で
ある。図において220、222、223は板状超音波伝播部材
で、221は超音波伝播部材220を支持している支持手段で
ある。超音波伝播部材220は少なくとも表面が導電性の
部材である。超音波伝播部材220は超音波励振手段204に
よって、横波振動の進行波が与えられる。これに近接し
て配置された超音波伝播部材222、223はカバーの役の他
に超音波の反射効果も兼ねた部材で、全体を支持してい
る支持手段224によって超音波伝播部材222、223を支持
固定している。帯電した電子写真用の現像剤の粒子状物
体210は音波伝播部材220と223との間隙中を超音波浮揚
搬送され、現像電極も兼ねた電気導電性を有する音波伝
播部材220の先端部において、背面電極212とこの音波伝
播部材220の先端部との間隙（Ｇ）で形成される静電潜
像電界に従って潜像方向に引っ張られ、付着し現像され
る。現像に寄与しなかった粒子状物体210は音波伝播部
材220と222との間隙中の超音波浮揚搬送されて戻され
る。これらの効果は実施例４と同様の効果が得られた。

〔効果〕

主たる本発明によれば、第１音波伝播部材と第２音波
伝播部材を対向させ、片方もしくは両方の部材を超音波
振動させて該部材に横波の進行波を与えて、前記第１音
波伝播部材の前記第２音波伝播部材に対向する面と、前
記第２音波伝播部材の前記第１音波伝播部材に対向する
面との間に粒状物体を浮揚させながら該粒状物体と所定
方向へ搬送するから、少ないエネルギーで粒状物体を高
密度で効率よく搬送することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例、 第２図は第２実施例、 第３図、第４図（ａ），（ｂ）は第３実施例、 第５図は第４実施例、 第６図は第５実施例、の説明図である。 １、２、102、101、201、202、203、220、222、223は音
波伝播部材である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03G 15/08,13/08 G03G 15/05,13/05 B65G 54/00 B65G 27/00 ＪＯＩＳ

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１音波伝播部材と第２音波伝播部材を対
   向させ、片方もしくは両方の部材を超音波振動させて該
   部材に横波の進行波を与えて、前記第１音波伝播部材の
   前記第２音波伝播部材に対向する面と、前記第２音波伝
   播部材の前記第１音波伝播部材に対向する面との間に粒
   状物体を浮揚させながら該粒状物体を所定方向へ搬送す
   る粒状物体の搬送方法。
2. 【請求項２】前記粒状物体が記録用の顕画粒子であるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の搬送方法。
3. 【請求項３】第１音波伝播部材と第２音波伝播部材を対
   向させ、片方もしくは両方の部材を超音波振動させて該
   部材に横波の進行波を与えて、前記第１音波伝播部材の
   前記第２音波伝播部材に対向する面と、前記第２音波伝
   播部材の前記第１音波伝播部材に対向する面との間に粒
   状物体を浮揚させながら該粒状物体を所定方向へ搬送し
   て、静電潜像を保持した像保持体に供給し、該静電潜像
   を現像する現像方法。