JP3544011B2 - 転写促進装置及び静電写真式プリンタ - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、一般には静電写真式プリンタにおいて像支持表面間で荷電トナー粒子を転写する装置、より詳細には静電写真式プリンタにおいて像支持表面へ振動エネルギーを加えてトナーの転写を促進する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
通常の静電写真式プリンタにおいては、感光体などの第１像支持表面からコピーシートまたは中間転写ベルトなどの第２像支持表面へ荷電トナー粒子を転写する処理は、トナー粒子を像支持表面に保持する付着力に打ち勝つことによって可能になる。一般に、像支持表面間のトナー像の転写は、コロナ発生装置を使用する静電誘導によって行われてきた。トナー粒子が転写される第２像支持表面は第１像支持表面上の現像されたトナー像に密着して置かれ、第２像支持表面の裏側にコロナ放電が浴びせられる。このコロナ放電はトナー粒子の極性とは反対の極性をもつイオンを発生するので、トナー粒子が静電気力で引き寄せられて第１像支持表面から第２像支持表面へ転写される。典型的なコロトロンイオン放出式転写装置が米国特許第２，８３６，７２５号に開示されている。
【０００３】
転写処理の重要な特徴は、トナー粒子に作用する付着力に打ち勝つため転写領域内に非常な強い静電界と（または）その他の力を加えて維持することに集約される。現像剤をまき散らす、すなわち現像剤で汚すことなく、荷電トナー粒子の物理的な解放および移転を起こさせるには、これらの静電界とその他の力を注意深く制御する必要がある。まずいことに、第１像支持表面と第２像支持表面との境界は常に最適とは限らない。詳しく述べると、既に定着処理（たとえば、加熱と（または）加圧による定着）を受けたコピーシート、ミシン目付きシート、あるいは何らかの理由でしわがついたシートのように、完全に平坦でないシートは、第１像支持表面と一様に接触せず、第１像支持表面との間に隙間が生じる。トナーはそれらの隙間を越えて移転しないので、移転の欠如と呼ばれるコピー品質の欠陥が生じる傾向がある。
【０００４】
移転の欠如に関する問題を解決するためにいろいろな手段が考案された。たとえば、第２像支持表面を押して第１像支持表面に完全に密着させる機械的装置が転写装置に組み入れられた。たとえば米国特許第４，９４７，２１４号に、ブレレードを使用して、転写領域の入口で第２像支持表面の裏側のすみからすみまで掃引する装置が開示されている。上記の代わりに、振動エネルギーの使用など、第１像支持表面からのトナーの解放を促進する方法が、たとえば米国特許第３，８５４，９７４号に開示されている。最近では、第１像支持表面に一様な振動エネルギーを加えるため、第１像支持表面の裏側に沿って配置され、集中した振動エネルギーを発生するのに適した共振器を備えた転写装置が開示されている。第１像支持表面から第２支持表面へトナーを引きつける転写区域内の静電荷が不十分でも、上記の転写装置によってトナーは第１像支持表面から解放される（たとえば、米国特許第５，０８１，５００号参照）。振動を第１像支持表面に加えることができるように、共振器を第１像支持表面に結合するいろいろな構造が米国特許第４，９８７，４５６号に提案されている。
【０００５】
上記米国特許第４，９８７，４５６号に開示されているように、集中した振動エネルギーを発生するのに適した共振器の先端は、一般に、像支持ベルトにぴんと張った状態で接触し、共振器が与える振動を像支持ベルトへ結合する。しかし、ベルトと共振器の先端が直かに接触するので、多くの問題が生じる。たとえば、共振器の先端と連続して移動するベルトとの摩擦作用によって先端が過度に磨耗し、漸減する。その結果、共振器の共振振動数が変わるので、この周波数の変動に適応するため、共振器はトラッキング電源または広い帯域幅を必要とする。またベルトの継ぎ目が共振器の先端に当たって通過するとき、著しいトルクの急上昇が発生し、ベルトの表面に沿って突然の振動を引き起こす。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上に述べたように、像支持ベルトが共振器の先端に直かに接触することによって起きる問題を解決することである。
【課題を解決するための手段】
本発明は、第１に、像支持部材からのトナーの解放を容易にするため像支持部材に振動エネルギーを付与する手段と、該振動エネルギー付与手段に向かって像支持部材を吸引する十分な力を与える真空手段と、振動エネルギー付与手段と像支持部材の間に取り付けられ、振動エネルギー付与手段を像支持部材に結合するカバーから成るトナー転写促進装置を提供する。
【０００７】
本発明は、第２に、トナー転写促進装置を備えた転写装置で像支持部材から像支持シートへ現像されたトナー像を転写する形式の静電写真式プリンタを提供する。該プリンタのトナー転写促進装置は、像支持部材からのトナーの解放を容易にするため像支持部材に振動エネルギーを付与する共振器と、該共振器を実質上取り囲み、像支持部材に隣接する開口を形成している真空室（真空プリナム）を有し、像支持部材を共振器に向かって吸引するため真空室の開口に十分な力を与える真空源と、真空室の開口に整列させて該真空室に取り付けられて、共振器を像支持部材に結合するカバーから成っている。
【０００８】
本発明は、更に、柔軟な平坦部材に振動エネルギーを付与する共振器手段と、該共振器手段を実質上取り囲み、前記柔軟な平坦部材に隣接する開口を形成している真空室を有し、柔軟な平坦部材を共振器手段に向かって吸引するため真空室に十分な力を与える真空手段と、前記真空室の開口に整列させて真空室に取り付けられて、共振器手段を柔軟な平坦部材に結合するカバー手段から成る、振動を柔軟な平坦部材に付与する装置を提供する。
【０００９】
【実施例】
図４に示すように、静電写真分野で周知のように、感光体ベルト１４の像形成面１２上に静電潜像が露光ステーションＢで形成され、その静電潜像が現像ステーションＣでトナー粒子で現像されてトナー像が形成されたあと、感光体ベルトは現像されたトナー像を転写ステーションＤへ移動する。転写ステーションにおいて、給紙装置５８によって運ばれてきた紙または他の材料のコピーシート５６が現像されたトナー像に同期して接触する。
【００１０】
次に、コピーシートが転写用コロナ発生装置４４から放出されるコロナイオンによって感光体ベルトのトナー像をコピーシート５６へ引き寄せられ、そのトナー像をコピーシートへ転写させる。本発明によれば、感光体ベルトの裏側を振動させるために、交流電源によって駆動され比較的高い周波数の音響共振器すなわち超音波共振器１００が転写用コロナ発生装置４４に対応する位置に配置されている。その後、コピーシートは定着ステーションＥを通ってトレイ６８に送られる。本発明に使用される超音波共振器１００は、振動エネルギーを感光体ベルトに加えて、像の形状で現像されたトナーを規則的に動かし、トナー粒子を感光体ベルトの表面から機械的に解放する。上記の振動エネルギーは、トナー粒子と感光体ベルト間の引付力を解放することによって、トナーの転写を促進する。また共振器で与えられた振動で支援された転写は、通常以下の転写電界で高い転写効率を与える。そのような高い転写効率は満足できるコピー品質を生み出すばかりでなく、トナー使用量を改善し、また清掃装置にかかる負担を減らす。典型的な振動エネルギー支援式転写装置が、米国特許第４，９８７，４５６号、同第５，０１６，０５５号、および同第５，０８１，５００号に記載されている。音響支援式トナー転写のこれ以上の詳細は、The Society for Imaging Science and Technology(IS&T)Final Program and Proceedings,8th International Congress on Advances in Non-Impact Printing Technologies, October 25-30, 1992 in an article entitled “Acoustically Assisted Xerographic Toner Transfer”by Crowley,et al. を参照されたい。
【００１１】
次に、上に述べた振動エネルギー支援式転写装置によるトナーの解放を促進する原理を詳しく説明する。図１に示すように、交流電源９８で駆動される圧電素子を含む比較的高い周波数の音響共振器すなわち超音波共振器１００は、一般に、２０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚ、通常は約６０ｋＨｚの周波数で作動する。共振器１００は、感光体ベルトの裏側を振動させるため、転写部と一直線に並んだ近い位置に配置されている。感光体ベルトの振動は、感光体ベルト上に像の形状で現像されたトナーを規則的に動かし、ベルトの表面からトナーを機械的に解放させるので、転写処理中トナーはより効率的にコピーシートへ引き寄せられる。好ましい実施例の場合、共振器は、振動面がベルトと平行で、かつベルトの移動方向を横切って、ベルトの幅とほぼ同延の長さをもつように設計されている。ここに記載したベルトは、非剛体すなわち共振器１００の振動運動によって影響を受けることができる程度に柔軟であるという特徴を有する。
【００１２】
本発明に従って、共振器１００は、図１に示すように、真空供給口１０２（真空源は示してない）と、交換可能な共振器結合カバー１１０とを有する真空プリナム（すなわち真空室：本書では真空室という）１０１の構造として形成されている。この構造は共振器１００と感光体ベルト間に確実な接触関係を与える。この接触関係は共振器１００から感光体ベルトへ振動エネルギーを伝えるため感光体ベルトの通常の平面に入り込んでいることもあるし、そうでないこともある。交換可能な共振器結合カバー１１０は、利点として、振動エネルギー支援式転写装置によってトナーの解放を支援して転写しているとき共振器の磨耗を保護し、かつ減衰効果を生み出すことによりベルトの継ぎ目が当たって生じるベルトのトルクの急上昇を最小限度にし、転写領域の外側の振動エネルギーの擾乱によって生じる画質の欠陥を除去する。次に、交換可能な共振器結合カバー１１０の個々の特徴およびそれによって得られる付加的利益について詳細に説明する。
【００１３】
図１および図３は、プリンタの感光体ベルトの裏側に接触して真空結合されるように構成された共振器装置の特定の実施例の横断面図と斜視図である。図１に示すように、共振器１００は、支持板９４上にいっしょに支持された指向性ホーン９２と圧電トランスジューサ素子９０で構成することができる。ホーン９２はベース基台９６と、共振器１００からの振動エネルギーを放出する丸い先端９９をもつホーン本体９７とから成っている。米国特許第４，９８７，４５６号に記載されているように、ホーン９２については、いろいろな形状および構造が検討されている。支持板あるいは他の機械的結合装置を使用しないで、装置の諸要素を接着エポキシと導電性メッシュ層を用いて接着することができる。支持板が無いので、共振器を製造する際に要求される公差が緩和され、特に圧電素子の厚さにより大きな公差が許される。
【００１４】
指向性ホーン９２は上流壁１０４と下流壁１０６によって形成された気密真空室１０１で取り囲まれている。真空室１０１は、中央側および外側で、感光体ベルトの周辺縁に沿って両側面がシールされており（図示せず）、取付け用ブロックが壁１０４，１０６に結合されている。ホーン本体９７と真空室１０１間の境界はエラストマーシール部材１０３でシールされている。エラストマーシール部材１０３はホーン本体９７の振動を壁１０４，１０６から隔離する役目も果たす。壁１０４，１０６は共に、ホーン本体９７にほぼ平行で、共通平面まで延びて、感光体ベルトに隣接する真空室１０１の開口を形成している。本発明の交換可能な共振器結合カバー１１０は、この開口に取り付けられていて、ホーン本体９７の丸い先端９９と感光体ベル間の境界面を作っている。ホーン本体９７の先端９９は、後で説明するように、壁１０４，１０６によって形成された平面と同一直線上にあって、あるいは共振器結合カバー１１２がほぼ平坦でわずかに弓形に曲がるように前記平面を越えて少し延びていて、感光体ベルトとの境界で、同一直線上の断面形または凹形の断面形を生成することができる。
【００１５】
真空室１０１は、上流壁１０４または下流壁１０６の全長にわたって１つ以上の場所に作られた出口すなわち真空供給口１０２を通してダイヤフラムポンプまたは送風機（図示せず）などの真空源すなわち負空気圧源に接続されている。出口１０２を通して負空気圧が真空室１０１に加えられると、感光体ベルトが吸引されて交換可能な共振器結合カバー１１０と接触するので、ホーン本体９７は共振器１００の振動エネルギーを共振器結合カバー１１０を介して感光体ベルトへ与えることができる。この構成は、共振器ホーン９７の先端９９が平坦か、丸いか、あるいは分割されているか、またはそれらの組合せであるかに関係なく、共振器１００を感光体ベルトに確実に接触させると同時に、共振器１００と感光体ベルトとの接触領域にわたって連続性を維持する。本発明の共振器結合カバー１１０は、さらに、感光体ベルトの寿命ばかりでなく共振器１００、詳細にはホーンの機能的寿命を延ばす交換可能な保護結合アタッチメントになる。
【００１６】
本発明の交換可能な共振器結合カバー１１０は、多くの異なる形式と形態で具体化することができ、また多くの材料から作ることができる。図１および図３に特に機能的に示した一実施例においては、結合カバー１１０は柔軟な耐磨耗性材料たとえば厚さが約 0.004インチの青銅ストリップから作られている。この金属ストリップには、真空室１０１の壁１０４，１０６に形成された受入れ軌道１０５，１０７に挿入する弾力性のある取付け要素を結合カバーの周辺縁に沿って生成するため、典型的な金属曲げ技術を用いて折曲げ翼部分１１２が作られている。また結合カバーの周辺縁を受入れ軌道１０５，１０７内に支持するため取付けクリップ（図示せず）を取り付けることができる。好ましい実施例においては、結合カバーの表面断面形が凹形であって、感光体ベルトとの接触領域に向かって少し突き出し、同時に共振器ホーン９２の先端９９と接触した状態に維持されるように、結合カバーを真空室壁１０４，１０６によって形成された平面より少し上に突き出させると有益であることが判った。この凹形の表面断面形は、動的ベルトと共振器ホーン９２および壁１０４，１０６の内側縁との間に起きる「ベルトの巻きつき」（本発明の結合カバーを含まない形態の場合に起こることが知られている）を除くことによって、感光体ベルトと共振器１００との接触領域における摩擦を減らす幾何学的形状を提供することが判った。それに加えて、この幾何学的形状は、利点として、ベルト継ぎ目との接触領域における表面擾乱を減らし、それによってベルト継ぎ目に当たって起きる運動トルクの急上昇（従来の振動エネルギー支援式転写装置に付随する）を最小限度にすることが判った。しかし、結合カバーと共振器／真空室構造の全表面断面形が実質上平坦であるうように、ホーン９２の先端９９が壁１０４，１０６によって形成された開口と同一平面内にあってもよいことは理解されるであろう。上記の代わりに、必要なときは、ホーンの先端９９に隣接する谷を作るため、前記表面断面形を凸面にすることができる。
【００１７】
結合カバー１１０は、さらに、ホーン９２に隣接して取り付けられたときホーン９２の先端９９の両側に位置するように、金属ストリップの全長にわたって複数の孔の形の一連の真空ポート１１４が形成されている。真空ポート１１４は結合カバー１１０を通って空気が流れることを許し、共振器１００と感光体ベルトとの間に有益な結合関係を生み出す働きをする。真空ポート１１４を形成する孔は、ベルトの磨耗を減らすため、たとえば接線方向に形作られた一連の孔として作ってもよいことを理解すべきである。また、この実施例の共振器結合カバーはいろいろな材料（金属に限定されない）から作ることができる。その材料は、カバー１１０と感光体ベルト間の摩擦力を減らすため、いろいろな被覆材料、たとえば少ない表面エネルギーを与えることができる金属クロムの電着層で被覆してもよいことは理解されるであろう。
【００１８】
図２に、実例として、同様に機能的に図示したもう１つの実施例を示す。この実施例においては、真空室１０１の上流壁１０４に形成された単一溝の中に、厚さが約 0.005インチのマイラーまたは他の柔軟なエラストマー材料の薄いストリップが取り付けられている。このマイラーストリップの幅は、壁１０４，１０６によって形成された開口の寸法より狭いので、結合カバー１１０と下流壁１０６の間にエアギャップが生じ、そのエアギャップを通って真空ポートへ空気が流れることができる。明らかに、この実施例は、結合カバー１１０に多数の孔を設ける必要がなく、また真空は結合カバー１１０と真空室１０１の壁の間のエアギャップに沿って空気を吸い込むことができる。この代替実施例は、共振器／真空室構造の表面断面形が前述のように実質上平坦な形態の一例である。
【００１９】
上に述べた真空結合共振器構造を使用すれば、転写電界が加わる区域内で（転写用コロトロンに近い区域内が好ましい）、高い周波数の音響エネルギーすなわち超音波エネルギーが感光体ベルトへ付与される。転写電界のすみからすみまで高い周波数の音響エネルギーすなわち超音波エネルギーを付与すれば、転写効率が向上するように思われるが、共振器１００は転写用コロトロンの中心線のほぼ反対側の限定された領域内に振動エネルギーを与えることが望ましいと思われる。従って、振動が転写電界の外側で起こらないように、振動エネルギーの付与を決められた領域内に限定することが好ましい。明らかに転写電界の外側へ振動エネルギーが付与されると、電子機械的にベルト表面により多くトナーが付着する傾向があって、そのあとの転写または清掃のとき問題が生じることが判った。また本発明の交換可能な共振器結合カバー１１０は、転写領域（振動を与えることが望ましい）の外側のベルトの振動を減衰させる傾向があり、その結果、規則的な動きが集中した区域が生じるので、感光体ベルトに与えた振動エネルギーによって、シートの付着または分離の力学的プロセスが乱されたり、最適転写領域の前に画像が乱されたり、あるいは転写後の領域において裏転写が起きることはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る交換可能な共振器結合カバーを組み入れた真空室構造の一実施例の横断面図である。
【図２】本発明に係る交換可能な共振器結合カバーを組み入れた真空室構造の別の実施例の横断面図である。
【図３】図１に示した真空室構造と結合カバーの斜視図である。
【図４】本発明に係る共振器を組み入れた静電写真式プリンタの概略図である。
【符号の説明】
９０ 圧電トランスジューサ素子
９２ 指向性ホーン
９４ 支持板
９６ ベース基台
９７ ホーン本体
９８ 交流電源
９９ ホーンの先端
１００ 共振器
１０１ 真空室
１０２ 真空供給口
１０３ シール
１０４ 上流壁
１０５ 受入れ軌道
１０６ 下流壁
１０７ 受入れ軌道
１１０ 交換可能な共振器結合カバー
１１２ 折曲げ翼部分
１１４ 真空ポート

Claims (2)

1. 像支持部材からのトナーの転写を促進する装置であって、
   像支持部材からのトナーの解放を容易にするため像支持部材へ振動エネルギーを付与する手段と、
   該振動エネルギー付与手段と像支持部材の間に置かれたカバーと、
   像支持部材に隣接する開口を形成している真空室を有し且つ像支持部材を前記カバーに向かって吸引する十分な力を前記真空室の開口に与える真空手段と
   から成ることを特徴とする転写促進装置。
2. 像支持部材からのトナーの転写を促進する転写促進装置を含む転写装置によって、現像されたトナー像を像支持部材から支持体へ転写する形式の静電写真式プリンタであって、
   前記転写促進装置が、
   像支持部材からのトナーの解放を容易にするため像支持部材へ振動エネルギーを付与する共振器と、前記共振器と像支持部材の間に置かれた結合カバーと、前記共振器を実質上取り囲み、像支持部材に隣接する開口を形成している真空室を有し、像支持部材を前記結合カバーに向かって吸引する十分な力を前記真空室の開口に与える真空源とから成る
   ことを特徴とする静電写真式プリンタ。

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