(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動方向に移動中の可撓性の平坦な像形成部材を有する装置において、
前記像形成部材の表面に隣接して配置された第１電極部材であって、前記像形成部材を該第１電極部材に係合するように静電気的に引き付けるのに十分な静電力を与える第１電極部材と、
前記第１電極部材に前記静電力を生成するように接続された電源と、
前記第１電極部材から離れた位置に設けられた第２電極部材と、
前記第１電極部材と前記第２電極部材の間に設けられて、前記像形成部材に振動を付与する共振器と、
を有することを特徴とする装置。
【請求項２】
移動方向に動くように構成された実質上非剛性の部材の上に可視像が形成されており、該可視像が受像部材へ転写されるプリント装置において、
比較的高い振動数の振動エネルギーを発生する共振器であって、前記非剛性部材の移動方向に対してほぼ横断する方向の両側に渡って接触するようになっている部分を有する共振器と、
前記共振器部分に隣接した電極部材であって、前記非剛性部材を該電極部材に係合するように静電気的に引き付けるのに十分な静電力を与える電極と、
前記共振器を駆動して比較的高い振動数の振動エネルギーを発生させる駆動手段と
を備えていることを特徴とするプリント装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、複製装置、より詳細にはエネルギーを最適に転移して電子写真式装置の像形成表面へ高周波振動エネルギーを均一に印加する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
静電潜像は、トナーと呼ばれる静電気的に吸引可能な微細粉末または粉末懸濁液を接触させることによって現像される。トナーは像形成表面上の静電荷によって像領域の上に保持され、複製する原稿の光像に一致するトナー像が像形成表面に形成される。次に、トナー像は支持体（例えば、紙）へ転写され、支持体へ定着されて、トナー像が永久的に記録される。現像後、電荷保持表面に残っている余分のトナーが表面から清掃される。この方法は周知であり、原稿からの光学レンズ複写にも、電子的に生成した原稿または電子的に記憶した原稿からのプリントすなわち印刷にも使用できる。帯電した表面はいろいろなやり方で像の形状に放電させることができる。電荷保持表面に電荷を像の形状に堆積させるイオン投射装置も同様に作用する。トナーを中間表面へ転写したあと、最終的支持体へ再転写する若干異なる装置もある。
【０００３】
電荷保持表面から最終的支持体への転写は一般に静電気的に行われる。現像されたトナー像は静電力と機械的力によって電荷保持表面上に保持される。運ばれてきた支持体（例えば、コピー用紙）は電荷保持表面と密着して、両者の間にトナーがはさまれる。静電転写用荷電装置（例えば、コロトロン）は用紙の裏側に電荷を付与し、トナー像を用紙へ引き付ける。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
都合の悪いことに、用紙と電荷保持表面の境界は常に最適とは限らない。特に、すでに加熱および（または）加圧融着などの定着処理を受けた用紙、あるいは穴明け用紙、あるいは電荷保持表面に不完全に接触した用紙などの平らでない用紙の場合、用紙と電荷保持表面の接触が均一でなく、特徴として接触していない箇所に隙間がある。トナーはこれらの隙間を越えて転移しない傾向があるので、コピーの品質に欠陥が生じる。
【０００５】
米国特許第４，１１１，５４６号に記載されているように、表面の超音波動揺（振動）は表面からのトナーの離脱を助長することが知られている。
【０００６】
真空を使用して光導電性部材を連結する装置が知られている。真空は、真空室の囲み面として光導電性部材で超音波トランスジューサを取り囲む真空室を形成して印加される。真空連結装置は２つの主な機能を果たす。第１に、超音波トランスジューサから光導電性部材へ超音波エネルギーを印加できるように、十分な垂直力で光導電性部材を超音波トランスジューサに接触した状態に保つことである。第２に、トナー像の乱れを防止するため、振動エネルギーがゼログラフィー転写区域内のトナーのみを振動させるように振動エネルギーを隔離する必要がある。これは、トランスジューサから処理方向上流に配置された真空室の壁の表面上の光導電性部材に垂直力を加えることによって達成される。この真空連結法はうまく機能するが、必要なハードウェアと真空ポンプの費用は超音波転写支援装置のハードウェアの費用に比べてかなり高い。加えて、真空連結によって、機械的騒音、占有場所、および潜在的な信頼性の弱みが増す。これらの理由で、光導電性部材を連結し、減衰させる別の方法が要望されている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、エンドレス通路に沿って処理方向に移動する、絶縁支持層と内側表面を有する可撓性の平坦な像形成部材を連結し、減衰させる装置を提供する。本装置は、可撓性の平坦な像形成部材の内側表面に隣接して配置された第１電極部材を有し、第１電極部材は像形成部材を静電気的に引き付けて共振器と電極部材に接触させる十分な静電力を与える。
【０００８】
【実施例】
図１は、転写機能、剥離機能、および予備清掃機能を有する複製装置の少なくとも一部の略部分図である。図１は、改善トナー解放の基本的原理を示す。２０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚの周波数ｆで動作する交流電源１０２によって駆動される比較的高い周波数の音響（すなわち超音波）共振器１００は、像形成ベルト１０が転写部を通過する所に近い位置で、ベルト１０の内側（すなわち裏側）を振動させるように配置されている。転写処理の際に、用紙がベルト１０に不完全に接触して生じた隙間があっても、ベルト１０の振動はベルト１０上に像の形状で現像されたトナーを動揺させることによってベルト１０からトナーを機械的に解放し、トナーが静電力で引き付けられるようにする。さらに、この実施例の場合、一般に使用される転写電界より低い転写電界で、転写効率を向上させることができると思われる。空気絶縁破壊（画質欠陥のもう１つの原因）の発生が減るので、転写電界は低いほうが望ましい。またトナーの転写効率の向上は用紙とベルト１０の接触が最適である領域において期待される。トナーの転写効率が向上すれば、トナー使用効率が向上し、かつ清掃装置にかかる負担も減少する。好ましい実施例の場合、共振器１００の振動面は、ベルト１０と平行で、ベルト移動方向１２を横断して配置され、一般にベルト幅とほぼ同延の長さを有する。ここに記載したベルト１０は剛体でない、すなわち共振器の振動に追従することができる程度な可撓性があるという特徴を有する。ある種の光導電性像形成部材は一般に多層であり、基層、導電性層、接着層（オプション）、ホールブロッキング層（オプション）、電荷発生層、電荷移送層、およびカール防止裏打ち層（一部の実施例の場合）で構成されている。
【０００９】
図１および図２に示すように、共振器１００の振動エネルギーはいろいろなやり方でベルト１０へ印加することができる。図示した実施例の場合、共振器１００は支持板１５４上に一緒に支持された圧電トランスジューサ素子１５０とホーン１５２で構成することができる。ホーン１５２はプラットフォーム部１５６と、ホーン先端部１５８と、共振器の超音波エネルギーを与えるためベルト１０に接触する接触先端１５９から成っている。ホーン１５２と圧電トランスジューサ素子１５０を保持するため、エポキシなどの接着剤と導電性メッシュ層を使用してホーン１５２と圧電トランスジューサ素子１５０を接合することができる。実例の場合、メッシュは  Ｔｅｔｋｏ，  Ｉｎｃ．製のニッケルメッキした単フィラメントポリエステル繊維である。メッシュの厚さは  ０．００３インチ程度であり、０．００５  インチ（  圧縮及び加熱前）  の厚さの熱可塑性エポキシで包まれている。燐青銅や  Ｍｏｎｅｌの金属メッシュを含む、その他のメッシュも満足できるものであるかも知れない。さらに２成分冷却硬化エポキシ、その他の接着剤も使用することができる。
【００１０】
連結装置を製造する際には、ホーンと圧電材料の間にエポシキと導電性メッシュ層をはさみ、エポキシが確実にメッシュを通ってすべての表面へうまく流れるように、ぎゅっと締める。ＰＺＴの最高温度露出をそのキュリー点の約５０％にすることが重要であると思われる。１４０°のキュリー温度をもつエポキシは入手可能であり、１９５°〜３５０°のキュリー温度をもつ圧電材料も入手可能である。従って、エポキシとＰＺＴの組合せはこの制限内に入るように選択することが好ましい。
【００１１】
接触先端１５９をベルト１０に張力状態で（すなわち、めり込み）接触させて、ホーン１５２の接触先端１５９の動きでベルト１０を振動させることができる。めり込みは、接触先端１５９がベルトの通常位置を越えて突き出る距離で測定することができ、  １．５    〜  ３．０  ｍｍ  にすることができる。めり込みが増えると、めり込み箇所に傾斜角が生じることに注目すべきである。特に硬い用紙の場合、上記の傾斜角は用紙の後縁を持ち上げる傾向がある。
【００１２】
連結装置は共振器１００からベルト１０へ振動エネルギーを伝達する。共振器１００は、本発明の電極６０と一緒に、ベルト１０の通常の平面をめり込まさずにベルト１０と接触するようになっている。
【００１３】
ホーン先端部１５８は、高電圧源に接続された電極１６０を通って延びている。電極１６０はホーン先端部１５８と平行に、接触先端１５９との共面まで延びていて、接触先端１５９が感光体１０と接触する箇所の近くに開口を形成している。高電圧源（図示せず）から電極１６０に電圧が加えられると、ベルト１０が引き付けられて電極１６０と接触先端１５９に接触するので、接触先端１５９が共振器１００の超音波エネルギーをベルト１０に与えることができる。興味のあることに、電極１６０は振動を必要とする領域の外側のベルトの振動を減衰させる傾向があるので、振動によって、用紙を付着または分離する過程のダイナミックスは乱されない、すなわち転写電界に先立って現像されたトナー像の完全性は保たれる。
【００１４】
ベルト裏側の本体への静電界を助成するため、直流または交流バイアスを使用して静電付着力を加えることができる。これはベルトの像形成機能に影響を及ぼさずに生じることができる。ベルトの構造は共振器と接触する絶縁性カール防止裏打ち層と、次のマイラー（  Ｍｙｌａｒ）基層を含んでいることが好ましい。これらの絶縁層はベルト構造内のアース面の前に出現して、静電付着機能とベルト像形成機能とを電気的に隔離する作用をする。電極および（または）直接に接触先端１５９へバイアスを印加して、連結効果を増強することができる。また電極は例えば導電性ローラーとして具体化し、ベルト１０と同じ方向に回転させ、ベルト１０と同じ接線速度を持たせることができる。また真空室壁に似たシューを使用することもできる。もし所望ならば、磨耗を防止し、かつ（または）抗力を減らすため、電極を被覆することができる。例えば、テフロン被覆、あるいは導電性を付与すため均質カーボン添加テフロン、金属または導電性ポリマー、あるいはポリマー複合材料を使用することができる。
【００１５】
図３〜図５に示すように、必要な連結機能および減衰機能を実現するため、いろいろな方法を使用することができる。第１の方法は、隣接して配置された２つの電極または一方の電極と接触先端に交番極性直流バイアスを加えることである。これは像形成部材の基層内の横方向および法線方向の静電界成分を助長する。別の実施例においては、処理方向の上流側に配置された一方の電極が、用紙へトナーを転写の前に、振動を減衰させる。この実施例は像形成部材上の摩擦抗力を容易に低下させる。さらに電極と（または）接触先端または像形成部材のアース面に直流バイアスを加えて、像形成部材の基層の本体を横切って電界を誘起することにより、像形成部材の上の共振器に向かう法線方向の電界成分を助長している。
【００１６】
電極と（または）共振器先端部に加えた交流バイアスは、さらに連結および減衰に必要な垂直力を与えるために利用できることは明らかであろう。交流バイアスの周波数は絶縁性支持層の緩和時間に基づいて選択される。交流バイアスは直流バイアスと一緒に加えてもよいし、そうしなくてもよい。交流バイアスはさらに像形成部材モジュール内のどこかに抗力が生じないように像形成部材の裏側に生じたすべての残留電荷を中和する作用もできる。もし所望ならば、像形成部材の裏側に蓄積した電荷を消去するため、例えば中和用ブラシを設置してもよい。残留電荷の除去により、確実に一貫する垂直力が加えられる。静電力は距離の自乗に依存するので、ベルトを電極に密着させることが好ましい。
【００１７】
ベルト１０への高周波超音波エネルギーの印加は、転写電界を加える領域内（転写コロトロン４０の下の領域内が好ましい）で起きる。共振器１００の最適位置を決定する場合、転写電界の全域に高周波超音波エネルギーを加えれば、転写効率が向上するように思われるが、転写効率の向上は接触先端１５９の速度の関数であることが判った。共振器の望ましい位置は転写コロトロンの中心線上のほぼ反対側である。この場所で、接触先端１５９の速度が  ３００    〜  ５００  ｍｍ／ｓｅｃ  のとき、最適の転写効率が得られた。０  〜  ４５  ｍｍ／ｓｅｃ    の非常に低い先端速度では、共振器の位置は転写特性にほとんど影響を及ぼさなかった。転写電界の外側に振動が生じないように、振動エネルギーの印加を制限することが好ましい。転写場所の外側に振動エネルギーが加わると、トナーがベルト表面に電気機械的により強く付着するので、次の転写または清掃のとき問題を起こす傾向がある。
【００１８】
ホーンについては少なくとも２つの形状を検討した。図６の断面図に示すように、ホーンは全体的に長方形のベース部１５６と、全体的に三角形の先端部１５８（三角形の先端部の底辺はベース部とほぼ同じ寸法をもつ）から成る台形にすることができる。代わりに、図７の断面図に示すように、ホーンは全体的に長方形のベース部１５６′と、段付きホーン先端部１５８′から成る段付き形ホーンにすることができる。台形ホーンはより高い自然周波数の振動を伝達するように思われるのに対し、段付き形ホーンはより大きな振幅の振動を発生する。ホーンの高さＨは応答の振動数および振幅に影響を及ぼすように思われる。ホーンの高さＨは約１〜  １．５    インチ（  ２．５４    〜  ３．８  ｃｍ  ）  にすることが望ましいが、もっと長くてもよいし、短くてもよい。またベース幅ＷＢ  と先端幅ＷＴ  の比は、応答の振幅と振動数に影響を及ぼし、この比が大きくなると、より大きな振幅のより振動数の高い振動が発生する。ＷＢ  とＷＴ  の比は約３：１〜１０：１が望ましい。またベルト１０を横切るホーンの長さＬは振動の一様性に影響を及ぼし、より長いホーンは不均一な応答を発生する。ホーンの望ましい材料はアルミニウムである。  Ｖｅｒｎｉｔｒｏｎ，  ｉｎｃ．からＰＺＴの商標で市販されているジルコン酸鉛−チタン酸鉛の複合材料を含む、満足できる圧電材料は高いＤ３３値を有する。そのほか、  Ｍｏｔｏｒｏｌａ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ  から適当な圧電材料を入手することができる。変位定数は一般に  ４００    〜  ５００  ｍ／ｖ    ×  １０  −１２  である。磁気歪み装置や電気力学的装置を含む（これらに限定されない）、本発明を明らかに支援する他の振動エネルギー源が存在するかも知れない。
【００１９】
共振器と可撓性像形成部材との連結をより一層改善するため、例えば真空連結を含む、他の連結方法と一緒に静電的連結装置を具体化することが可能なことは明らかであろう。
【００２０】
疑いなく、構造を少し変更すれば、本発明の共振器／静電的連結装置を電子写真式装置の清掃部にも応用できることは理解されるであろう。
【００２１】
可撓性部材からトナーを解放するため可撓性部材に対する振動エネルギーの均一な印加を改善する手段として、上記の共振器は電子写真式装置において多くの用途を見出すことができる。用途の一例は、潜像を現像する位置に配置されたトナー分与ベルトからトナーを解放することである。分与ベルトからトナーを機械的に解放し、トナーを潜像へ静電吸引させることにより、現像を促進することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】複製装置の転写部と、本発明の超音波転写支援装置の略正面図である。
【図２】本発明の静電連結装置の断面図である。
【図３】本発明の静電連結装置の第１の実施例の略図である。
【図４】本発明の静電連結装置の第２の実施例の略図である。
【図５】本発明の静電連結装置の第３の実施例の略図である。
【図６】本発明の装置に適した第１の型のホーンの断面図である。
【図７】本発明の装置に適した第２の型のホーンの断面図である。
【符号の説明】
１０  光導電性ベルト
１２  ベルトの移動方向
１００  超音波共振器
１０２  交流電源
１５０  圧電トランスジューサ素子
１５２  ホーン
１５４  支持板
１５６  プラットホーム部
１５８  ホーン先端部
１５９  接触先端
１６０  電極
【図１】
0003553211.tif 000002
【図２】
0003553211.tif 000003
【図３】
0003553211.tif 000004
【図４】
0003553211.tif 000005
【図５】
0003553211.tif 000006
【図６】
0003553211.tif 000007
【図７】
0003553211.tif 000008