JPH0553453A - 電子写真結像用の高周波振動エネルギー発生装置の周波数掃引励起装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】本発明は、複写機、特に静電写真に用いられる
結像表面に高周波振動エネルギーを均一に加えるための
装置である。 【構成】電子写真装置の感光ベルト１０部材上の結像表
面からのトナーの離脱を促進するために、振動エネルギ
ーを発生するのに適した共振器１００がベルト部材１０
の背面に接触するように線状に配置され、部材に振動を
均等に与える。共振器１００は、線形列状のセグメント
に分割されたホーンと、それぞれが少なくとも一つのホ
ーンセグメントに連結され高周波振動応答を発生するた
めの電圧で駆動される振動発生素子の列とを有してい
る。各ホーン素子の共振周波数が変化することにより生
じる応答変化の問題を避けるため、振動発生素子は、そ
れぞれ必要とされる共振周波数を有する周波数範囲にわ
たって、比較的短時間だけ駆動される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、複写機、特に静電写真に用いら
れる結像表面に高周波振動エネルギーを均一に加えるた
めの装置に関するものである。

【０００２】〔発明の背景〕ゼログラフィー等の電子写
真に用いる場合、帯電表面は静電的に帯電させ、複写し
ようとする原稿像の光パターンに当てることによって、
それに従って表面を選択的に放電させる。それによって
得られたその表面上の帯電部分と放電部分とからなるパ
ターンが、原稿像に一致した静電電荷パターン（静電潜
像）を形成する。静電潜像は、「トナー」と呼ばれる微
細砕されて静電的に引き寄せられる粉または粉懸濁材と
接触することによって現像される。トナーは、表面上の
静電荷によって像部分上に保持される。このため、複写
中の原稿の光像に一致したトナー像が形成される。次
に、トナー像は基材（例えば用紙）に転写され、像はそ
れに定着されて、複写しようとする像の永久的記録がで
きる。現像後、帯電表面上に残っている余分なトナーは
表面から清掃される。この工程は公知であって、原稿か
ら光レンズ複写する場合にも、電子的に発生させる、す
なわち記憶されている原稿から印刷する場合にも使用で
き、帯電表面は様々な方法で像通りに放電させることが
できる。電荷を帯電基材上に像通りに付着させるイオン
投射装置も同様に作用する。わずかに異なった構造とし
て、トナーを中間表面に転写した後、最終基材に転写す
るようにしてもよい。

【０００３】帯電表面から最終基材へのトナーの転写
は、一般的に静電的に実施される。現像されたトナー像
は、静電力及び機械力で帯電表面上に保持されている。
最終基材（例えばコピー用紙）を帯電表面と密に接触さ
せ、その間にトナーを挟む。コロトロン等の静電転写帯
電装置が用紙の裏面に電荷を加えて、トナー像を用紙に
引き付けることができるようにする。

【０００４】残念ながら、用紙と帯電表面との間の接合
面は常に最適状態とは限らない。特に非平坦用紙、例え
ばすでに加熱及び／または加圧定着等の定着工程を通過
した用紙や、穿孔用紙、または帯電表面と不完全に接触
するように送り込まれた用紙等の場合、用紙と帯電表面
との間の接触が不均一になり、接触しない隙間が発生す
る。トナーはこれらの隙間を越えては転写されない傾向
がある。転写欠損と呼ばれるコピー品質不良が発生す
る。

【０００５】転写欠損の問題は、用紙を帯電表面に対し
て必要とされる密で完全な接触状態に押し付ける機械装
置では十分に対処されていない。用紙の裏面を掃引する
ブレード構造体も提案されているが、文書間期間中はブ
レードをカム操作で帯電表面から離しておかない場合、
または頻繁に清掃しない場合、トナーを補集しやすい。
バイアスローラ転写装置が提案されているが、この場合
には静電転写帯電装置が、用紙及び帯電表面と接触して
いるバイアスローラ部材である。しかし、この場合もロ
ーラを清掃しなければならない。両方の構造はコスト及
び機械的複雑さを増大させる。

【０００６】特公昭６２ー１９５６８５号公報は、印刷
装置において像通りに放電させた感光トナーのトナー保
持表面から基材への像通りの転写が、トナー保持表面の
裏側に振動エネルギーを加えることによって促進される
ことを示唆している。サトウ他の米国特許第３，８５
４，９７４号は、圧力係合表面間での転写と同時の振動
を開示している。しかし、この特許は、コロトロン転写
に関連した欠損の問題には言及していない。

【０００７】〔発明の概要〕本発明によれば、電子写真
装置の非剛体像支持部材に振動エネルギーを均一に加え
ることによってトナーを帯電表面から機械的に離脱させ
て後続する静電転写を促進する共振器が提供されてお
り、共振器には、それぞれの共振周波数を備えて個別に
応答する複数の素子が設けられ、ある期間において各素
子で最大速度が得られるようにする方式に従って駆動さ
れるようになっている。

【０００８】本発明の１つの特徴によれば、本発明で考
えられる形式の電子写真装置では、帯電表面を備えた非
剛体部材が、帯電表面上に潜像を形成し、その像をトナ
ーで現像し、転写部で用紙または他の転写部材を帯電表
面に密に接触させることによってトナーを帯電表面から
用紙に静電的に転写する一連の処理部を、無端経路に沿
って移動する。転写後、帯電表面から残留トナー及び汚
染物が清掃される。処理部のいずれかにおいてトナーを
表面から離脱しやすくするため、振動エネルギーを発生
するのに適した共振器が、非剛体部材の裏側に線接触し
てそれに振動エネルギーを均一に加えることができるよ
うに配置される。共振器は、支持部材と、複数のセグメ
ントに分割されたホーンとを有し、ホーンには一体状の
プラットフォーム部分が設けられ、ホーンと接触部分と
によって各ホーンセグメントが形成されており、さらに
ホーンの各セグメントを共振周波数で駆動してベルトに
振動エネルギーを加える複数の振動発生素子を有してい
る。振動発生素子は、ある期間の周波数掃引中のある時
点で最大先端速度となるようにホーンセグメントを励起
できるように選択された周波数範囲を有する電圧信号で
駆動される。

【０００９】本発明の別の特徴によれば、ホーンセグメ
ント間で応答が異なる原因となる共振器の横方向に沿っ
た共振周波数の差を補償するため、振動発生素子は各ホ
ーンセグメントに対して予想される共振周波数を含む周
波数範囲で駆動され、これによって各ホーンセグメント
で所望の応答が発生する。

【００１０】本発明は、クリーニング前処理にも利用で
きる。

【００１１】本発明のこれらの特徴及び他の特徴は、添
付の図面を参照した以下の説明から明らかになるであろ
う。

【００１２】〔図面の簡単な説明〕図１は、本発明を組
み込んだ電子写真印刷装置の概略的立面図である。

【００１３】図２は、転写部とそれに関連した本発明の
超音波転写促進装置との概略図である。

【００１４】図３は、超音波共振器を結像面と結合させ
るための一つの構造体の概略図である。

【００１５】図４は、超音波共振器を結像面と結合させ
るための他の構造体の概略図である。

【００１６】図５は、本発明による一つの真空結合アセ
ンブリの断面図である。

【００１７】図６は、本発明による他の真空結合アセン
ブリの断面図である。

【００１８】図７は、本発明に使用するのに適した２形
式のホーンの断面図である。

【００１９】図８は、共振器の説明図及びある周波数で
の先端部の横方向に沿った共振器応答グラフである。

【００２０】図９は、別の共振器の説明図及びある周波
数での先端部の横方向に沿った共振器応答グラフであ
る。

【００２１】図１０は、さらに別の共振器の説明図及び
ある周波数での先端部の横方向に沿った共振器応答グラ
フである。

【００２２】図１１は、別の共振器の説明図及びある周
波数でのそれからの応答グラフである。

【００２３】図１２は、単一の周波数で励起された場合
に得られる共振器駆動応答のグラフである。

【００２４】図１３は、周波数範囲に渡って励起された
場合に得られる共振器駆動応答のグラフである。

【００２５】図１４は、セグメントが最適応答を発生で
きるように選択された電圧で個別に励起されるようにし
た図１１の共振器の説明図である。

【００２６】図１５は、セグメントが最適応答を発生で
きるように選択された電圧で個別に励起されるようにし
た図１１の共振器において単一の電圧で励起された場合
と多数の電圧で励起された場合の応答の比較グラフであ
る。

【００２７】添付の図面は本発明の好適な実施例を説明
するためのものであって、本発明を制限するものではな
い。図１に示されている複写機に用いられている様々な
処理部について簡単に説明する。様々な処理素子は、電
子的に記憶されている原稿から電子写真印刷する場合に
も利用できることは理解されるであろう。

【００２８】本発明を好都合に使用できる複写機は感光
ベルト１０を用いている。ベルト１０は矢印１２の方向
へ移動して、ベルトの連続部分がその移動経路の周囲に
配置された様々な処理部を順次通過できるようにする。

【００２９】ベルト１０はストリッピングローラ１４、
テンションローラ１６、アイドラローラ１８及び駆動ロ
ーラ２０に掛けられている。駆動ローラ２０はベルト駆
動部等の適当な手段によってモータ（図示せず）に連結
されている。

【００３０】ベルト１０は、所望のばね力でテンション
ローラ１６をベルト１０に弾性的に押し付ける１対のば
ね（図示せず）によって緊張状態に維持されている。ス
トリッピングローラ１８及びテンションローラ１６は回
転可能に取り付けられている。これらのローラは、ベル
ト１０が矢印１２の方向へ移動する時に自在回転するア
イドラローラである。

【００３１】引き続き図１を参照しながら説明すると、
ベルト１０の一部分は最初に帯電部Ａを通過する。帯電
部Ａでは、１対のコロナ発生装置２２及び２４が感光ベ
ルト１０を比較的高くほぼ均一の電位に帯電させる。

【００３２】露光部Ｂでは、原稿文書が表面を下にして
透明プラテン３０上に載せられて、フラッシュランプ３
２で照明される。原稿文書から反射された光線はレンズ
３４を通って感光ベルト１０の帯電部分上に投射される
ことによって、その上の電荷が選択的に散逸する。これ
によって、原稿文書内に含まれている情報領域に対応し
た静電潜像がベルト上に記録される。

【００３３】その後、ベルト１０は静電潜像を現像部Ｃ
へ進める。現像部Ｃでは、現像剤ユニット３８が、単色
または多色の混合現像剤（すなわちトナー及びキャリヤ
粉粒）を静電潜像と接触する位置へ進める。静電潜像が
トナー粒子をキャリヤ粉粒から引き寄せることによっ
て、感光ベルト１０上にトナー像が形成される。ここで
使用するトナーとは、微細砕乾燥インク及びトナー懸濁
液のことである。

【００３４】その後、ベルト１０は現像された潜像を転
写部Ｄへ進める。転写部Ｄでは、コピー用紙等の支持材
シートがベルト１０上の現像済み潜像と接触する位置へ
送り込まれる。まず、ベルト１０上の潜像をランプ（図
示せず）からの転写前光で露光して、感光ベルト１０と
その上のトナー像との間の吸引力を低減させる。次に、
コロナ発生器４０でコピー用紙を適当な電位に帯電させ
ると、それが感光ベルト１０に付着してトナー像が感光
ベルト１０から用紙へ引き付けられる。転写後、コロナ
発生器４２がコピー用紙をベルト１０から離脱できる逆
の極性に帯電させることによって、用紙がストリッピン
グローラ１４でベルト１０から引き離される。支持材は
中間表面または部材にして、それが最終基材へ転写する
後続の転写部へトナー像を搬送するようにしてもよい。
これらの形式の表面も本来帯電性である。さらに、ここ
ではベルト形部材で説明したが、その他の実質的な非剛
体すなわち柔軟性のある部材を本発明に使用することも
できることは理解されるであろう。

【００３５】支持材用紙は、様々な量、サイズ及び種類
の支持材を収容することができる供給トレー５０、５２
及び５４から転写部Ｄへ進められる。用紙は、コンベヤ
５６及びローラ５８に沿って転写部Ｄへ進められる。転
写後、用紙は矢印６０の方向へコンベヤ６２上に移動
し、コンベヤは用紙を定着部Ｅへ送る。

【００３６】定着部Ｅには定着アセンブリ７０が設けら
れており、これは転写されたトナー像を用紙に永久的に
付着させる。好ましくは、定着アセンブリ７０に加熱定
着ローラ７２を設けて、トナー像が定着ローラ７２に接
触した状態で定着ローラ７２をバックアップローラ７４
と圧力係合させる。このようにして、トナー像は用紙に
永久的に付着する。

【００３７】定着後、定着像を支持しているコピー用紙
はくせ取り器７６へ送られる。シュート７８が前進中の
用紙をくせ取り器７６から受けトレー８０へ、または綴
じ、ステープリング、照合等を行う仕上げ部へ送り、オ
ペレータが印刷装置から取り出すことができるようにす
る。あるいは、用紙を両面印刷ゲート９２から両面印刷
トレー９０へ送り、そこから処理器及びコンベヤ５６へ
戻して裏側の印刷を行うようにしてもよい。

【００３８】残留トナー及び汚染物（以下の説明では集
合的にトナーと呼ぶ）にコロナを当てることによってそ
の上の電荷分布を狭くしてクリーニング部Ｆでの除去作
業の効果を高めるクリーニング前コロナ発生器９４が設
けられている。転写後に感光ベルト１０上に残る残留ト
ナーは、幾つかの公知の回収装置のいずれかによって以
下に説明する構造に従って回収されて現像部Ｃへ戻され
ると考えられるが、非回収形式を選択することもでき
る。

【００３９】前述したように、本発明による複写機は幾
つかの公知の装置のいずれでもよい。本発明に影響を与
えることなく特定の処理、用紙送り及び制御装置に変更
を加えることもできる。

【００４０】次に図２を参照しながら、トナー離脱を促
進する基本的原理を説明すると、交流電源１０２によっ
て駆動されて２０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚの周波数ｆで作
動する比較的高周波の音響または超音波共振器１００
が、ベルト１０が転写部Ｄを通過する位置に隣接した位
置でベルト１０の内側すなわち裏側を振動させることが
できるように配置されている。ベルト１０の振動は、ベ
ルト１０上に像の形状に現像されているトナーを揺り動
かすため、それがベルト１０から機械的に離脱すること
によって、用紙とベルト１０との接触が不完全なために
隙間が生じていても、転写段階でトナーを静電的に用紙
に引き付けることができる。また、この構造によって、
通常用いられるものよりも低い転写電界で転写効率を高
めることができるように思える。空気絶縁破壊（像品質
不良の別の原因である）の発生が減少するため、低い転
写電界が望ましい。トナー転写効率の増加は、用紙とベ
ルト１０との接触状態が最適である領域でも予想され、
トナーの使用効率も向上し、クリーニング部Ｆに対する
負担も軽減する。好適な構造では、共振器１００は、ベ
ルト１０に平行でベルト移動方向１２に直交する方向の
振動表面を備えており、その長さは一般にベルト幅とほ
ぼ同じである。ここに記載したベルトは、共振器の振動
運動に追従することができる程度の非剛体である、すな
わち幾分可撓性を備えている。

【００４１】図３及び図４を参照しながら説明すると、
共振器１００の振動エネルギーは様々な方法でベルト１
０に伝達される。図３の構造では、共振器１００は圧電
変換素子１５０とホーン１５２とを有しており、それら
は共に後板１５４上に支持されている。ホーン１５２に
は、プラットフォーム部分１５６と、ホーン先端部１５
８と、ベルト１０に接触してそれに共振器の音響エネル
ギーを与える接触先端部１５９とが設けられている。こ
の構造を一体化するため、後板１５４、圧電変換素子１
５０及びホーン１５２を貫通する留め具（図示せず）を
設けてもよい。あるいは、エポキシ接着剤及び導電性メ
ッシュ層を用いてホーンと圧電変換素子とを接着させる
こともでき、この場合には後板やボルトが不要となる。
後板をなくせば、共振器の構成に必要な許容差が減少
し、特に圧電素子の厚さの許容差を大きくすることがで
きる。

【００４２】ホーン１５２の接触先端部１５９がベルト
１０に対して緊張接触すなわち貫入接触することによっ
て、先端部の動きがベルト１０を振動運動させる。貫入
度は、ホーン先端部がベルトの基準位置から突出する距
離で測定でき、１．５〜３．０ｍｍにすることができ
る。貫入度が大きい場合には貫入位置で傾斜角が生じる
ことに注意する必要がある。特に硬い用紙の場合、その
ような角度は用紙の後縁部で浮き上がりを発生し易い。

【００４３】図４に示されているように、共振器１００
から感光体１０へ振動エネルギーを伝達するための結合
構造を提供するため、共振器を真空箱構造体１６０及び
真空出口１６２（真空源は図示されていない）と組み合
わせて設けてもよく、感光体の基準平面から貫入するこ
となく共振器１００を感光体１０に係合させることがで
きる。

【００４４】図５に示されているように、共振器１００
は圧電変換素子１５０とホーン１５２とを有しており、
これらは共に後板１５４上に支持されている。ホーン１
５２には、プラットフォーム部分１５６と、ホーン先端
部１５８と、ベルト１０に接触してそれに共振器の音響
エネルギーを与える接触先端部１５９とが設けられてい
る。これらの部材を接合するために接着剤を用いてもよ
い。

【００４５】図５に示されているアセンブリは、図１に
示されている装置の感光体の裏側と結合接触するように
配置されており、重要な間隔の関係を示している。従っ
て、ホーン先端部１５８はほぼ気密状態の真空箱１６０
を貫通しており、この真空箱１６０はその上流側または
下流側の壁１６４、１６６の長手方向に沿った１つまた
は複数の位置に形成された出口１６２を介してダイヤフ
ラムポンプまたはブロワ等の真空源（図示せず）に連結
している。壁１６４及び１６６はホーン先端部１５６に
ほぼ平行であって、接触先端部１５９とほぼ同一平面ま
で延出しており、感光ベルト１０に近接した位置に真空
箱１６０の開口を形成し、その位置で接触先端部が感光
体に接触する。真空箱は（装置の内側及び外側の）いず
れの端部（図示せず）でも密封されている。真空箱１６
０に入るホーン先端部１５８の入口は弾性シール部材１
６１で密封されており、これにはホーン先端部１５８の
振動を真空箱１６０の壁１６４及び１６６から遮断する
機能もある。真空箱１６０に出口１６２を介して真空を
加えると、ベルト１０が引き寄せられて壁１６４及び１
６６とホーン先端部１５８とに接触するため、ホーン先
端部１５８は共振器の音響エネルギーをベルト１０に与
えることができる。興味深いことに、真空箱１６０の壁
１６４または１６６も、振動が望まれる領域以外のベル
ト部分の振動を減衰する傾向があるので、振動が用紙の
付着または離脱工程の動力学、または現像された像の完
全性に悪影響を与えることはない。

【００４６】図６は、共振器を感光体１０の裏側に結合
させるための同様な実施例を示しているが、この場合に
は真空箱の壁１６４ａ及び１６６ｂとホーン先端部１５
８とが感光体１０の表面に対してほぼ直角に配置されて
いる。また、１組の留め具１７０を共振器１００に取り
付けたブラケット１７２と組み合わせて用いて、真空箱
１６０ａを共振器１００に接合している。

【００４７】高周波音響または超音波エネルギーは、転
写電界の適用領域内で、好ましくは転写コロトロン４０
の下側の領域内でベルト１０へ加えられる。共振器１０
０の位置決めに対して最適位置を決定する際に、転写電
界全体に高周波音響または超音波エネルギーを加えるこ
とによって転写効率の向上が得られるように思えるが、
転写効率は少なくとも部分的にはホーン先端部１５８の
速度の関数であることがわかっている。先端速度が増加
すると、共振器の所望位置が転写コロトロンの中心線に
ほぼ向き合うように思える。この位置に対して、３００
〜５００ｍｍ／秒の範囲の先端速度で最適の転写効率が
得られた。先端速度が０ｍｍ／秒〜４５ｍｍ／秒の非常
に低速である場合、変換器の位置は転写特性に与える影
響が比較的小さい。振動エネルギーを加える範囲を制限
して転写電界以外では振動が発生しないようにすること
が好ましい。転写電界以外に振動エネルギーが加えられ
ると、表面に対するトナーの電子機械的付着力が大きく
なるため、後続の転写またはクリーニングに問題が生じ
易くなる。

【００４８】ホーンについては少なくとも２つの形状が
考えられている。図７（ａ）に断面が示されているホー
ンは台形であって、ほぼ矩形の基部１５６と、ほぼ三角
形の先端部１５８とを備えており、三角形の先端部の基
部は基部とほぼ同じ大きさである。あるいは図７（ｂ）
に断面が示されているように、ホーンはいわゆる段差形
にして、ほぼ矩形の基部１５６’と、段差ホーン先端部
１５８’とを設けてもよい。台形ホーンは、励起固有周
波数の高い振動を発生する一方、段差ホーンは振幅が大
きい振動を発生するようである。ホーンの高さＨは、周
波数及び振幅応答に影響を与えるようであり、先端部か
ら基部までの長さが短い場合、周波数が高く振幅の限界
が大きい振動を発生する。望ましくは、ホーンの高さＨ
は約１〜１．５インチ（２．５４〜３．８１ｃｍ）の範
囲内とするが、それ以上または以下の長さでもよい。先
端幅Ｗ_T に対する基部幅Ｗ_B の比も応答の振幅及び周波
数に影響し、比が大きいほど、周波数が高く振幅の限界
が大きい振動を発生する。望ましくはＷ_T に対するＷ_B
の比は、約３：１〜約６．５：１にする。ベルト１０を
横切る方向のホーンの長さＬも振動の均一性に影響し、
長いホーンほど均一性が低い応答を発生する。ホーンに
望ましい材料はアルミニウムである。バーニトロン（Ve
rnitron ）社（米国オハイオ州、ベッドフォード）が商
標ＰＺＴを付けて販売しているジルコン酸鉛−チタン酸
鉛混合物を含む満足できる圧電材はＤ₃₃値が高い。変位
定数は一般的に４００〜５００ｍ／Ｖ×１０^-12 であ
る。本発明には他の振動エネルギー源を用いることもで
き、磁気ひずみ及び電気力学装置が含まれるが、それら
に限定されることはない。

【００４９】ホーン１５２の長さＬ方向の構造を考える
際に、幾つかの点を検討しなければならない。ホーンは
その長さ方向に沿って均一の応答を生じることが非常に
望ましく、それが達成されなければ不均一な転写特性が
発生する。また、製造及び使用上の必要から、一体構造
であることが非常に望ましい。

【００５０】図８（ａ）には、溶接分野において公知の
共振器に従って部分的に分割されたホーンが示されてお
り、ホーン１５２の先端部１５８ａは結像面の平面に直
角で、結像面の移動方向にほぼ平行に切られているが、
ホーンの接触先端部１５９までは切られておらず、連続
状の圧電変換素子１５０及び連続状の後板１５４が維持
されている。一列に並んだホーンセグメント１〜１９を
形成するこのような構造は、図８（ｂ）に示されている
ようなホーン先端部に沿った応答を示し、図８（ｂ）は
６１．１ｋＨｚの周波数で励起した時にホーン先端部に
沿った列状のホーンセグメント１〜１９に沿った速度応
答が約０．１８インチ／秒／Ｖから０．４１インチ／秒
／Ｖ（０．４６ｃｍ／秒／Ｖから１．０４ｃｍ／秒／
Ｖ）まで変動することを示している。接触先端部を横切
る方向において応答が均一化する傾向があるが、依然と
してホーンの先端部を横切る方向に振動の可変固有周波
数が示されている。分割したホーン先端部の方が分割し
ていないホーン先端部よりも速度応答が大きく、望まし
い結果が得られることがわかる。

【００５１】ホーン１５２を完全に分割した場合、各ホ
ーンセグメントは個別のホーンとして作用する傾向があ
る。図９（ａ）に示されているようにホーンを完全に分
割した場合、ホーン１５２は結像面の平面に直角で、結
像面の移動方向にほぼ平行に切られており、ホーンの接
触先端部１５９ａも先端部１５８ｂも切られているが、
連続状のプラットフォーム部分１５６が維持されてい
る。ホーンを先端部まで分割して、端部が開放したスロ
ットが形成された場合、各セグメントは応答の点で多少
なりとも個別に作用する。ホーン先端部に沿って一列に
並んだホーンセグメント１〜１９に沿った速度応答を示
している図９（ｂ）に示されているように、６１．１ｋ
Ｈｚの周波数で励起した時に速度応答は約０．１１イン
チ／秒／Ｖから０．４１インチ／秒／Ｖ（０．２８ｃｍ
／秒／Ｖから１．０４ｃｍ／秒／Ｖ）まで変動する。分
割したホーン先端部の方が分割していないホーン先端部
よりも速度応答が大きく、望ましい結果が得られること
がわかる。応答は先端部の横方向に沿ってさらに均一化
される傾向があるが、ある程度のクロスカップリングが
まだ見られる。曲線全体ではさらに均一化した応答が示
され、特にセグメント列に沿った隣接セグメント間では
顕著である。セグメントの正確な数は、ここに示されて
いる実施例の１９セグメント以外にすることができるこ
とは理解されるであろう。いずれのセグメントの長さＬ
_S も、ホーンの高さＨに合わせて、Ｌ_S に対するＨの比
が１：１以上、好ましくは約３：１になるように選択さ
れる。

【００５２】図１０（ａ）には、ホーンの接触先端部１
５９ａ及び先端部１５８ｂを切り離して完全に分割した
ホーン１５２が示されており、プラットフォーム部分１
５６及び圧電素子１５０は連続しているが、後板１５４
ａも分割されている。ホーン先端部に沿って一列に並ん
だホーンセグメント１〜１９に沿った速度応答を示して
いる図１０（ｂ）に示されているように、６１．３ｋＨ
ｚの周波数で励起した時に速度応答は約０．０９インチ
／秒／Ｖから０．３８インチ／秒／Ｖ（０．２３ｃｍ／
秒／Ｖから０．９７ｃｍ／秒／Ｖ）まで変動し、ホーン
の先端部を横切る方向に振動の可変固有周波数を示す傾
向がある。曲線全体ではセグメント列に沿った隣接セグ
メント間で良好な応答均一性が示されている。

【００５３】図１１（ａ）には、ホーンの接触先端部１
５９ａ及び先端部１５８ｂを切り離して完全に分割した
ホーン１５２が示されており、プラットフォーム部分１
５６は連続しているが、圧電素子１５０ａは分割され、
後板１５４ａも分割されている。図１１（ｂ）に示され
ているように、セグメント間の応答の均一性は後板を分
割しない場合よりも低下しているが、全体として応答が
さらに均一化されていることがわかる。各セグメントは
応答の点で完全に個別に作用する。隣接セグメント間に
は高度の均一性が認められる。

【００５４】以上の共振器構造体には後板が示されてい
るが、クロスカップリングを制限する分割の原理は、後
板を設けていない構造にも適用できる。

【００５５】本発明によれば、図２に示されているよう
に、交流電源１０２がホーン１６０の固有励起周波数に
基づいて選択された周波数ｆで圧電変換器１５０を駆動
する。図８（ａ）〜１１（ａ）に示されているようにホ
ーンが横方向に分割されている場合、セグメントは複数
のホーンとして作動し、各々は共通の均一応答でなく、
個別の応答を示す。最適トナー離脱を得るためにはホー
ン先端速度は最大であることが望ましいが、励起周波数
は装置の固有励起周波数から変動するため、先端速度応
答は急激に降下する。図１２は、不均一性の影響を示し
ており、サンプルホーンを５９．０ｋＨｚの単一の周波
数で励起した時のサンプル分割ホーンに沿った位置に対
する先端速度をｍｍ／秒で示している。本例では、先端
速度が励起周波数においてサンプルホーンに沿って１０
０ｍｍ／秒以下から１０００ｍｍ／秒以上まで変動す
る。従って、図１３は、交流電源１０２がホーンセグメ
ントの予想固有励起周波数に基づいて選択された周波数
範囲で圧電変換器１５０を駆動した場合の結果を示して
いる。圧電変換器は、中心をすべてのホーンセグメント
のほぼ平均固有周波数においた５８ｋＨｚから６１ｋＨ
ｚまでの３ｋＨｚ幅の周波数範囲の掃引正弦波信号で励
起した。図１３では応答の均一性が向上しており、応答
は２００ｍｍ／秒よりわずかに低い値から約６００ｍｍ
／秒まで変動するだけである。

【００５６】周波数掃引の所望期間、すなわち掃引数／
秒は感光体の速度に基づいており、感光体の各点で最大
先端速度が見られ、トナー転写を促進できる大きさの振
動が得られるように選択される。少なくとも３つの方法
の周波数帯励起が可能である。すなわち周波数帯のすべ
ての周波数をランダムに連続的に励起する周波数帯限定
ランダム励起と、ある周波数帯での個々のホーンのそれ
ぞれの共振のすべての同時励起と、単一の正弦波励起が
一定の周波数帯に渡って掃引される掃引正弦励起法とが
ある。もちろん、正弦波以外の多くの他の波形を用いる
こともできる。これらの方法により、すべてのホーンに
対して単一すなわち同一の拡張モードが得られる。

【００５７】また、図１２及び１３や他の共振器応答曲
線８（ｂ）〜１１（ｂ）から、装置の連続的機械的行動
のために分割ホーンセグメントの応答がホーンの縁部で
低下する傾向があることがわかる。しかし、結像面の幅
方向を横切るように配置された装置全体に沿った均一の
応答が必要である。エッジロールオフ効果を補償するた
め、共振器の圧電変換素子を一連の装置に分割して、そ
の各々をホーンセグメントの少なくとも１つと対応さ
せ、別個の駆動信号を少なくとも縁部の素子に送るよう
にしてもよい。図１４に示されているように、図１１
（ａ）の共振器にはエッジロールオフ効果を補償するた
めの別の駆動構造体を設け、共振器の圧電変換素子を一
連の装置に分割して、その各々をホーンセグメントの少
なくとも１つと対応させ、別個の駆動信号を少なくとも
縁部の素子に送るようにしてもよい。図１５に示されて
いるように、測定のために一続きになった１９個の対応
圧電変換素子及びホーンが用いられているこの構造の１
つの可能な実施例において、曲線Ａは各圧電変換素子１
〜１９に１．０ボルトをかけた装置の応答を示してい
る。曲線Ｂは、図１４に示されているように圧電変換素
子３〜１７に１．０ボルトを、圧電変換素子２及び１８
に１．５ボルトを、圧電変換素子１及び１９に３．０ボ
ルトをかけた場合の曲線である。その結果、曲線Ｂは曲
線Ａに比べて大幅に平坦化しており、応答がさらに均一
化される。加えられる信号の各々は同相であり、本実施
例の構造では対称的であるため、共振器を横切る方向に
対称的な応答が得られる。もちろん各ホーンセグメント
に対して圧電素子を設ける代わりに、最も外側のホーン
セグメントに対して別の圧電素子を設けてもよく、その
場合には共振器の中央部分は連続素子となるが、同じ効
果が得られる。

【００５８】再び図１を参照しながら説明すると、本発
明の共振器及び真空結合構造体は、わずかな変更を加え
るだけで電子写真装置のクリーニング部にも同様に適用
できることは理解されるであろう。従って、図１に示さ
れているように、共振器及び真空結合構造体２００をク
リーニング部Ｆに近接するように配置すれば、クリーニ
ング前にトナーを表面から機械的に離脱させることがで
きる。また、クリーニング前電荷平滑化と同時に振動エ
ネルギーを加えることによってクリーニング前処理が向
上すると考えられる。本発明は、この用途においても同
様に適用される。

【００５９】可撓性部材からトナーを離脱させるために
可撓性部材に加える振動エネルギーの均一性を向上させ
る手段として、上記共振器は電子写真技術において様々
な使い方をすることができる。その一例は、潜像の現像
位置に配置されたトナー支持ドナーベルトからトナーを
離脱させる際に使用できる。トナーをドナーベルト表面
から機械的に離脱させてトナーを像に静電的に引き付け
ることによって現像の促進を図ることができる。

【００６０】以上に本発明を好適な実施例について説明
してきた。図面を参照しながら明細書を読んで理解すれ
ば、変更を考えることができるであろう。この実施例は
単なる一例にすぎず、特許請求の範囲に定められた教示
から当業者であれば様々な変更、変化または改良を行う
ことができるであろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明を組み込んだ電子写真印刷装置の概略
的立面図である。

【図２】 転写部とそれに関連した本発明の超音波転写
促進装置との概略図である。

【図３】 超音波共振器を結像面と結合させるための一
つの構造体の概略図である。

【図４】 超音波共振器を結像面と結合させるための他
の構造体の概略図である。

【図５】 本発明による一つの真空結合アセンブリの断
面図である。

【図６】 本発明による他の真空結合アセンブリの断面
図である。

【図７】 本発明に使用するのに適した２形式のホーン
の断面図である。

【図８】 共振器の説明図及びある周波数での先端部の
横方向に沿った共振器応答グラフである。

【図９】 別の共振器の説明図及びある周波数での先端
部の横方向に沿った共振器応答グラフである。

【図１０】 さらに別の共振器の説明図及びある周波数
での先端部の横方向に沿った共振器応答グラフである。

【図１１】 別の共振器の説明図及びある周波数でのそ
れからの応答グラフである。

【図１２】 単一の周波数で励起された場合に得られる
共振器駆動応答のグラフである。

【図１３】 周波数範囲に渡って励起された場合に得ら
れる共振器駆動応答のグラフである。

【図１４】 セグメントが最適応答を発生できるように
選択された電圧で個別に励起されるようにした図１１の
共振器の説明図である。

【図１５】 セグメントが最適応答を発生できるように
選択された電圧で個別に励起されるようにした図１１の
共振器において、単一の電圧で励起された場合と多数の
電圧で励起された場合の応答の比較グラフである。

【符号の説明】

１０ 感光ベルト、１００ 共振器、１０２ 交流電
源、１５０ 圧電変換素子、１５２ ホーン、１５４
後板、１５６ プラットフォーム部分、１５８ホーン先
端部、１５９ 接触先端部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウイリアム・ジエイ・ノワツク アメリカ合衆国 ニユーヨーク州 14580 ウエブスター ラークストン ドライブ 1074 (72)発明者 アンソニー・エイ・アターデイ アメリカ合衆国 ニユーヨーク州 14622 ロチエスター タイタス アベニユー 2804 (72)発明者 ダニエル・ダブリユー・コスタンザ アメリカ合衆国 ニユーヨーク州 14580 ウエブスター メイドストーン ドライ ブ 291

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 無端経路に沿って移動する帯電表面を備
   えた非剛体部材と、帯電表面上に潜像を形成する手段
   と、潜像をトナーで像通りに現像する手段と、現像され
   たトナー像をコピー用紙に静電的に転写する手段と、比
   較的高周波の振動エネルギーを発生し、一部分が、可撓
   性のベルト部材をその移動方向にほぼ直交するように横
   切って接触する、帯電表面からのトナーの離脱を促進す
   る共振器とを設けた結像装置において、共振器がプラッ
   トフォーム部分と、ホーン部分と、接触部分とを備え、
   非剛体部材に高周波振動エネルギーを加えるホーン部材
   であって、 前記ホーン部材が前記ベルト部材を横切る方向に線形列
   に並んだホーンセグメントに分割されており、各ホーン
   セグメントがホーン部分と接触部分とを備えているホー
   ン部材と、 前記ホーンプラットフォーム部分に連結されて、前記ホ
   ーン部材を駆動するために必要な高周波振動エネルギー
   を発生する振動エネルギー発生手段と、 各ホーンセグメントの共振周波数を含む範囲の周波数応
   答で前記振動エネルギー発生手段を駆動する電圧源とを
   有している結像装置。