JPH03223874A - 粒状物体の搬送方法とそれを用いた現像方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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〒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
りして不都合か生じていた。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か
著しく高くなってしまい、静電的鏡映力により、この顕
画粒子か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〈〈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、線画像再現性か低
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、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か発
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
的鏡映力の影響か少なく、■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］ 本発明によれば、対向した第１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
の進行波を与えて、該部材間に定常液音場を移動させる
ことにより、該部材間に粒子状物体を浮揚させなから該
粒子状物体を搬送させるようにしたから、■少ないエネ
ルギーて　■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
映力の影響力か少なく、■機械的駆動による故障発生確
率も著し、く低く、安定して搬送できる。

また本発明によれば、上記粒子状物体として、記録用の
顕画粒子を用いることにより、上記■〜■、■・の効果
をもたせて記録用の顕画粒子を搬送できる。さらに、上
記記録用の顕画粒子として帯電された顕画粒子を用いた
ときは、上記効果に加えて持に■、■の効果をもたして
帯電された顕画粒子を搬送できる。本発明によれば「対
向した第１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て
、該部材間に定常液音場を移動させることにより、該部
材間に粒子状物体を浮揚させなから該粒子状物体を搬送
させる」か、「対向した第１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（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、ｓｉ
ｎ（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トで、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
かある。

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ｌ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ｌ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１
１は、このホーン１２と圧電素子１３と電気抵抗負荷１
４とて構成されている。これらの目的は音波伝播部材Ｉ
を通して伝播し、てぎ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はガイドて、音
波伝播部材１．２０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。１
６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ｌ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、はとんど帯電
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か、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−タル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ｌと伝達手段８はホーン７とホーン１２
の振動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て受け、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ｌ、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て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はジュ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１０３．１０４．１０５．１０６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（７）広い両面ニハ電
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１０３．１
０５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モートの振動を与える素
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。１
０８はカプラーで、圧電性の振動素子１０３．１０５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モートの振
動に対しては振動の節の部分に相当する音波伝播部材１
０１．１０２の位置に、圧電性の振動素子１０３．１０
４．１０５．１０６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−タル数ミリメータ程
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１０
３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１０８
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１０
１．１０２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ＣＯ
ｓモートの振動で、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１
０１．１０２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１０１．１０２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か低くなり、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Ｓこ付着してしまうこ
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で、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。

２０１．２０２．２ｏ３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２０
５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２０
３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２０＋と２０３との間隙中を超音波ｉ
・７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）で表現しである
。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２１０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の帯電電荷量か増加しても、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５
０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４１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
表面か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２２
２．２２３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２
２０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］ 以上の実施例で示したように、本発明は、超音波浮揚さ
せながら粒子状物体を搬送する方法により、■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；替像を現像する際、静電
的鏡映力の影響が少なく常に安定した現象が得られ、■
機械的駆動による故障発生確率も著しく低い、効果な得
ることかできる。

【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。 １．２．１０２．１０１．２０１．２０２．２０３．２
２０．２２２．２２３は音波伝播部材である。 、？／３

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）対向した第１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
   与えて、該部材間に定常波音場を移動させることにより
   、該部材間に粒子状物体を浮揚させながら搬送する搬送
   方法。
2. （２）上記粒子状物体が記録用の顕画粒子であることを
   特徴とする請求項第１項に記載の搬送方法。
3. （３）対向した第１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
   を与えて、該部材間に定常波音場を移動させることによ
   り、該部材間に帯電した顕画粒子を浮揚させながら搬送
   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。