(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動エネルギーを発生する振動エネルギー発生要素と、振動エネルギー発生要素に連結されて振動エネルギーを伝達する導波部材であって、長手方向の軸を有して、長手方向の軸に沿って複数の導波セグメントへ分割される導波部材と、を備えるトランスデューサと、
前調整部と、を含むドランスデューサを調整するシステムであって、
前記前調整部は、インピーダンスアナライザ及びアドミタンスアナライザのいずれか一と、トランスデューサの２モード応答をインピーダンスアナライザ又はアドミタンスアナライザの分析したインピーダンス又はアドミタンスに基づいて検出する２モード応答検出器と、個々の前記導波セグメントに力を付与する力付与装置とを備え、
検出された２モード応答に基づき、前記力付与装置がいずれか１つの導波セグメントに力を付与し、力の付与は２モード応答が検出されなくなるまで導波セグメントに対して次々に行われる、トランスデューサを調整するシステム。
【請求項２】
更に、各導波セグメントの速度を示す速度信号を出力する速度計と、不均一セグメント検出器と、を備え、前記速度信号から各導波セグメントの速度プロファイルが導出され、前記不均一セグメント検出器は、前記２モード応答が検出されなくなったときに力が付与されている導波セグメント、又は前記速度プロファイルに基づき他の導波セグメントと異なる速度を有する導波セグメントを、不均一速度を有する導波セグメントとして識別し、識別された導波セグメントの質量が変更される、請求項１に記載のトランスデューサを調整するシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トランスデューサを調整する方法及びシステムに関し、また、そのような方法及びシステムによって製作されたトランスデューサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
典型的な電子写真印刷プロセスにおいて、光導電部材は、最初実質的に均一の電位へ帯電され、光導電部材の帯電された部分は、複製されている原稿の光像へ露光される。帯電された光導電部材の露光は、照射領域における光導電部材の電荷を選択的に放散させる。こうして、光導電部材を露光するために使用された原稿内に含まれた情報領域に対応して、光導電部材の上に静電潜像を記録することができる。静電潜像が光導電部材の上に記録された後、現像剤を光導電部材と接触させることによって、潜像が現像される。一般的に、現像剤は、キャリヤ細粒へ摩擦電気で付着するトナー粒子から作られる。トナー粒子は、キャリヤ細粒から潜像へ引き寄せられ、現像された画像が光導電部材の上に形成される。次に、現像された画像は、光導電部材からコピー基体、例えば紙のシートへ転写される。
【０００３】
その後で、熱処理又は或る他の処理が、現像された画像へ適用され、トナー粒子をコピー基体へ永久的に付着する。最後のステップで、光受容部材はクリーニングされ、次の画像形成サイクルに備えて光導電面上の残存現像剤が取り除かれる。
【０００４】
前述した電子写真印刷プロセスは良く知られており、原稿の光レンズによるコピーで普通に使用される。類似のプロセスは、他の静電グラフィック印刷応用例、例えば、変調されたレーザビームによって潜像が作成されるディジタル印刷、又は電子的に生成又は記憶された画像に応じて電荷が電荷保持面に蓄積されるイオノグラフィック印刷及び複製にも存在する。
【０００５】
典型的には、画像支持面、例えば受光体から第２の支持面、例えばコピーシート又は中間転写ベルトへ、帯電されたトナー粒子を転写するプロセスは、トナー粒子を画像支持面へ保持する付着力に打ち勝つことによって可能となる。通常の静電グラフィック印刷機械では、トナー画像は、コロナ生成装置を使用する静電誘導によって支持面の間を転写される。このプロセスでは、第２の支持面が、画像支持面上の現像されたトナー画像と直接接触するように置かれ、その一方で、第２の支持面の背面がコロナ放電を浴びせられる。コロナ放電は、トナー粒子の極性と反対の極性を有するイオンを発生する。この静電作用は、トナー粒子を引き付け、画像支持面から第２の支持面へ転写する。
【０００６】
転写プロセスの重要な局面は、トナー粒子に作用している付着力に打ち勝つため、強力な静電場及び／又は他の力を転写領域で付与及び維持することに集中する。これらの静電場及び他の力は、注意深く制御されることによって、現像剤を散乱又は塗布することなく、帯電されたトナー粒子が物理的に分離して第２の支持面へ転写するように誘導しなければならない。
【０００７】
画像支持面からの静電トナーの分離を向上するため、最近のシステムは、画像支持面の背面に沿って配列されるトランスデューサを組み込んでいる。このトランスデューサは、画像支持部材の背面へ均一に付与できる集中振動エネルギーを発生することができる。そのようなシステムでは、トナー粒子が画像支持面から機械的に分離されるために、トナーの転写が向上する。その結果、転写領域内の静電荷がそれ自身では不十分で、画像支持面から第２の支持面へトナー粒子を引き付けることができない場合でも、トナー粒子は第２の支持面へ効果的に転写するであろう。
【０００８】
この性質の例示的システムは、Ｓｎｅｌｌｉｎｇらへの米国特許４，９８７，４５６、Ｓｔｏｋｅｓらへの米国特許５，００５，０５４、Ｎｏｗａｋらへの米国特許５，０１０，３６９、Ｐｉｅｔｒｏｗｓｋｉらへの米国特許５，０１６，０５５、Ｓｎｅｌｌｉｎｇらへの米国特許５，０８１，５００、Ｎｏｗａｋへの米国特許５，２１０，５７７に開示されている。これらの特許の各々は、参照してその全体をここに組み込まれる。米国特許４，９８７，４５６に開示されるように、集中振動エネルギーを発生することのできるトランスデューサ即ち「共振器」は、一般的に、共振導波部材へ結合されたトランスデューサ要素を含む。導波部材は振動運動を画像支持ベルトへ結合するため、画像支持ベルトへ伸張又は侵入接触する接触先端を有する。均一の振動エネルギーを受光体へ付与するトランスデューサを組み込んでいる幾つかのシステムでは、トランスデューサ導波部の長さに沿って、幅方向のスロットが設けられ、トランスデューサが個別の振動部分へ区分される。これは、導波部を横切る速度応答を増大し、速度の均一性を改善する。そのような区分は、特に、前記の組み込まれた参照に開示されている。これらの参照において、導波部分は、画像支持面の平面に対し垂直にカットされ、一般的に画像支持面の移動方向と平行である。これは各々のセグメントの間に開口スロットを作り出し、各々のセグメントは、トランスデューサに応答して、多かれ少なかれ個別的に動作する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、共振器装置の連続した機械的動作の結果として、区分された導波セグメントの応答は、トランスデューサの１方のエッジで上昇し、及び／又は対向するエッジに沿って下降する傾向がある。トランスデューサのエッジは、光導電部材の末端領域に対応する。これらの現象は、通常、集合的に「エッジ効果」と呼ばれる。しかし、光導電部材の画像形成面の幅全体を横切って配列された装置では、その全体に沿った均一の応答が望ましい。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、トランスデューサが、許容可能な均一の応答性を有するように、トランスデューサを調整するシステム及び方法を提供する。もしトランスデューサをこのように調整できれば、かなりのコスト節約を実現することができる。なぜなら、事実上、製造された全てのトランスデューサが動作するよう、指定された標準作業時間内に調節することができ、非常に良好な歩留まりを生じるからである。
【００１１】
従って、幾つかの例示的な実施形態において、本発明は、振動エネルギーを発生する振動エネルギー発生要素、及び振動エネルギー発生要素へ結合された導波部材を含むトランスデューサを提供する。導波部材は、振動エネルギーを伝達する。導波部材は、長手方向の軸を有し、長手方向軸に沿って複数のウェイブガイドセグメントへ分割される。導波セグメントの各々は、ほぼ同じサイズ及び形状を有する。トランスデューサは、少なくとも１つの導波セグメントの質量を、他の導波要素の質量に対して変更することによって調整される。変更される質量は、質量の増加又は質量の削減のいずれでもよい。
【００１２】
他の例示的な実施形態において、本発明は、トランスデューサを調整する方法及び／又はシステムを提供する。本発明の方法及びシステムにおいて、起動されたトランスデューサの速度プロファイルが作られ、許容不可能な速度均一性の偏差を生じた少なくとも１つの導波セグメントが、速度プロファイルに基づいて検出される。これに応じて、少なくとも１つの導波セグメントの質量が、前述したようにして変更される。
【００１３】
更に、本発明に従ってトランスデューサを調整する方法及び／又はシステムは、起動されたトランスデューサのインピーダンス又はアドミタンスを監視すること、監視されたインピーダンス又はアドミタンスに基づいて２モード応答を検出すること、２モード応答が消滅するまで個々の導波セグメントへ力を連続的に加えること、２モード応答が消滅したときに力が加えられたウェイブガイドセグメントが、質量を変更されるべき導波セグメントであると決定することを更に含んでよい。
【００１４】
本発明に従えば、トランスデューサをこのように調整することができるので、かなりのコスト節減を実現することができる。なぜなら、実際に、製造された全てのトランスデューサが動作するよう、指定された標準作業時間内に調節することができ、非常に良好な歩留まりを生じるからである。
【００１５】
本発明のこれら及び他の特徴及び利点は、例示的な実施形態の次の詳細な説明に記述され、明らかにされている。
【００１６】
本発明の例示的実施形態は、図面を参照して詳細に説明されるであろう。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明は、トランスデューサの速度均一性偏差が指定された限度内において共振するよう調整されるトランスデューサに関し、また、そのようなトランスデューサを調整する方法及びシステムに関する。本発明のシステム、方法、及びトランスデューサの様々な例示的実施形態では、大きな速度均一性偏差を生じている１つ又は複数のトランスデューサ導波セグメントへ、質量が加えられる。本発明のシステム、方法、及びトランスデューサの他の例示的実施形態では、大きな速度均一性偏差を生じている１つ又は複数のトランスデューサ導波セグメントから、質量が差し引かれる。更に、他の例示的実施形態では、少なくとも１つの導波セグメントへ質量が加えられ、少なくとも１つの他の導波セグメントから質量が差し引かれる。
【００１８】
図１は、従来のトランスデューサ１００の例を示す。このトランスデューサは、参照してここに全体を組み込まれる米国特許５，５１５，１４８で更に詳細に説明されている。
【００１９】
トランスデューサ１００は、圧電トランスデューサブロックのような振動エネルギー発生要素１４０を含む。振動エネルギー発生要素１４０は、ＡＣ電源によって駆動される。振動エネルギー発生要素１４０は、一般的に２０ｋＨｚから２００ｋＨｚまでの周波数で作動され、典型的には約６０ｋＨｚで作動される。導波部材１２０は、振動エネルギー発生要素１４０によって発生した振動エネルギーをベルト２００へ伝達するため、振動エネルギー発生要素１４０へ結合される。振動エネルギー発生要素１４０は、単一の圧電トランスデューサブロックとして示されるが、複数の別々の圧電トランスデューサブロックによって形成されてよい。例えば、米国特許５，５１７，２９１に説明されるような粘着エポキシ導電メッシュ層又は他の材料が、追加の機械的結合装置を必要とすることなく、トランスデューサとウェイブガイド要素とを接着するために使用されてよい。この米国特許の開示は、参照によってその全体をここに組み込まれる。
【００２０】
１つの例示的実施形態において、ウェイブガイド部材１２０はアルミニウムから作成される。導波部材１２０は、プラットフォーム部分１２６、及び振動エネルギー発生要素１４０の振動エネルギーをベルト２００へ与えるためベルト２００と接触する接触先端１２４を有する。米国特許４，９８７，４５６で説明されるように、導波部材１２０の様々な形状及び構造が考えられてきた。従って、図１は「段つきホーン」導波部材１２０を示すが、他の形状、例えば指数形、円錐形なども導波部材１２０として使用されてよいことは理解されるであろう。
【００２１】
更に、静電写真印刷技術で使用される既知のトランスデューサに従えば、導波部材１２０の一部分が、光導電面の平面と垂直に、また、光導電面の移動の処理方向とほぼ平行にカットされる。しかし、カットはプラットフォーム部分１２６まで延長されない。従って、この配列は、トランスデューサ１００の長手方向軸に沿って導波セグメント１２２のアレイを生じる。更に、理解すべきは、図１の区分された先端形状を横切る速度応答は、区分されない先端のそれよりも大きいことである。これは望ましい結果である。
【００２２】
トランスデューサ１００は、導波部材１２０の両端に配置された「動かない」即ち不作動の端部セグメント１２８を含んでよい。不作動端部セグメント１２８は、米国特許５，５１５，１４８で説明されているように、「エッジロールオフ効果」を減ずる助けとなる。更に、不作動端部セグメント１２８は、相互に作用しない取り付け点として使用されてよい。
【００２３】
図２は、図１に示されたトランスデューサ１００を組み込むことができる従来の画像複製装置１０の例を示す。具体的には、図２に示された画像複製装置１０は、自動電子写真複製機である。
【００２４】
本発明のトランスデューサは、図２に示されるような自動電子写真複製機械の転写サブシステムで特に有用である。更に、本発明のトランスデューサは、非常に多様な静電写真処理機、及び多くの他の既知の印刷システムで使用するのにも適している。更に、本発明の調整トランスデューサは、その応用を必ずしも転写サブシステムに限定されず、粒子付着／密着力の減少が望まれる他のサブシステム、例えば現像又はクリーニングサブシステムでも有用であることが理解されるであろう。
【００２５】
図２で示されるように、電子写真複製装置１０は、ベルト２００を使用する。ベルト２００は、電気的に接地された導電性基体２４０の上に載せられた光導電面２２０を含む。駆動ローラＲ−１は、適切な手段、例えば駆動ベルトによってモータ（図示されていない）へ結合され、更に矢印Ａで示される処理方向にベルト２００を駆動するため、ベルト２００と係合する。処理方向Ａは、駆動ローラＲ−１、及び回転可能に取り付けられたテンションローラＲ−２並びにＲ−３によって画定された曲線パスである。ローラＲ−１、Ｒ−２、及びＲ−３のこの系は、光導電面２２０の連続部分を様々な処理ステーションを通過して進行させるために使用される。これらの様々な処理ステーションは、ベルト２００の移動パスの周りに配置されている。
【００２６】
最初、ベルト２００のセグメントは、帯電ステーション４００を通過する。帯電ステーション４００では、コロナ生成装置４２０、又は他の既知又は後に開発された帯電装置が、光導電面２２０を、比較的に高く、実質的に均一の電位へ帯電する。
【００２７】
一度帯電されると、光導電面２２０は、画像形成ステーション５００へ進む。そこでは、表を下にして透明なプラテン５２０の上に置かれた原稿Ｄが、光源５４０へ露光される。光源５４０からの光線は、原稿Ｄから反射され、レンズ５６０を透過し、原稿Ｄの光像を光導電面２２０の帯電された部分の上に形成する。光像は、原稿Ｄ上の非画像領域に対応する領域で、光導電面２２０の電荷を選択的に放散させる。これは、光導電面２２０上に原稿Ｄの静電潜像を形成する。
【００２８】
帯電された光導電面２２０を選択的に放電するために使用される情報の光像を形成する光学画像形成システムが示され説明されたが、適切に変調されたエネルギー走査ビーム、例えばレーザビーム又は他の手段が、光導電面２２０の帯電された部分を照射して静電潜像を形成するために使用されてよいことを理解すべきである。
【００２９】
静電潜像が光導電面２２０上で形成された後、ベルト２００は現像ステーション６００へ進む。現像ステーションでは、磁気ブラシ現像システム６２０が、粒状トナー物質を静電潜像の上に付着する。図２に示される画像複製装置１０の例示的実施形態では、磁気ブラシ現像システム６２０は、現像ハウジング６６０の中に配置された現像ロール６４０を含む。トナー粒子は、現像ハウジング６６０の中でキャリヤビーズと混合され、トナー粒子をキャリヤビーズに付着させる静電荷を発生する。磁気現像ロール６４０は、トナービーズを引き付けるために、現像ハウジング６６０の中で回転される。これは、キャリヤビーズがトナー粒子と一緒に現像ロール６４０へ磁気的に付着される「ブラシ」を形成する。現像ロール６４０が回転を継続するにつれて、ブラシはベルト２００と接触し、トナー粒子が光導電面２２０と接触させられる。静電潜像は、トナー粒子を現像ロール６４０から引き付け、静電潜像を可視画像へ現像する。トナー粒子ディスペンサー６８０は、追加のトナー粒子をハウジング６６０へ供給する。
【００３０】
トナー粒子が、現像されたトナー画像を作成するため静電潜像の上に付着された後、ベルト２００は、現像された画像を転写ステーション７００へ進める。転写ステーション７００では、支持材料のシートＳ、例えば紙又は或る他のタイプのコピーシート即ち基体が、ベルト２００上の現像されたトナー画像と接触するように移動する。この移動は、現像されたトナー画像と接触するようにシートＳを同期的に配置するシート給送装置７２０及びシュート７２６を使用して行われる。様々な例示的実施形態において、シート給送装置７２０は給送ローラ７２２を含む。給送ローラ７２２は、支持材シートＳをシュート７２６へ進めるため、スタック７２４の最上部のシートと摩擦的に接触しながら回転する。シュート７２６は、支持材シートＳをベルト２００の光導電面２２０と接触するように導く。それによって転写ステーション７００では、光導電面２２０上の現像された画像が、正確に計時されたシーケンスで前進中の支持材シートＳと接触する。コロナ生成装置７４０は、支持材Ｓを或る電位へ帯電する。従って、支持材Ｓも受光体ベルト２００へ静電的に付着する間に、トナー画像が受光体ベルト２００の光導電面２２０から支持材Ｓへ引き付けられる。
【００３１】
図２に示される例示的転写ステーション７００は、図１の振動エネルギー発生装置又はトランスデューサ１００を含む。トランスデューサ１００は、コロナ生成装置７４０の位置に対応する場所で、ベルト２００の背面との振動関係に配列され、ベルト２００へ振動エネルギーを加えて、現像された画像のトナー粒子を動揺させ、ベルト２００の光導電面からトナー粒子を機械的に分離する。トランスデューサ１００によって与えられた振動エネルギーは、トナー粒子とベルト２００との間の引力を放散することによって、トナーの転写を高める。トランスデューサ１００の様々な例示的実施形態において、トランスデューサ１００の振動面は、受光体ベルト２００に平行であり、ベルトの移動方向Ａを横切っている。ベルト２００は十分に柔軟であるから、それはトランスデューサ１００の振動運動によって影響を受けるであろう。
【００３２】
更に、トランスデューサ１００によって提供されるような振動により補助された転写は、通常より低い転写電界で、増大した転写効率を提供する。そのような増大した転写効率は、より良好なコピー品質をもたらすだけでなく、トナーの使用を改善し、クリーニングシステムの負荷を低減する結果となる。
【００３３】
転写ステップが完了した後、コロナ発生器７６０は、ベルト２００から支持材Ｓを分離するため、支持材Ｓを逆極性で帯電する。その結果、支持材Ｓをベルト２００から取り除くことができる。続いて、支持材Ｓはベルト２００から分離され、定着ステーション８００へ運搬される。理解すべきは、支持材Ｓも、トナー画像を最終支持面へ転写するために、トナー画像を次の転写ステーションへ搬送する、中間面又は部材であってよいことである。これらのタイプの面も、性質として電荷を保持する。更に、ここで説明される例示的実施形態はベルト型の光導電部材を使用するが、実質的に柔軟又は迎合的な他の部材も、本発明に従った調整トランスデューサと一緒に使用されてよいことが分かるであろう。
【００３４】
定着ステーション８００は定着アセンブリ８２０を含む。定着アセンブリ８２０は、支持材シートＳを受け取るため相互に間隔を空けられた加熱定着ロール８２２及び支持ロール８２４を含む。トナー画像を支持材Ｓへ永久的に付着するため、トナー画像は、定着ロール８２２及び８２４によって、支持材Ｓと接触させられる。定着の後、シュート８４０は、前進している支持材シートＳを受け取りトレイ８６０へ導き、続いてオペレータは完成コピーを取り除く。
【００３５】
支持材Ｓがベルト２００から分離された後、通常、いくらかの残存トナーが、光導電面２２０に付着したまま残る。従って、光導電面２２０から残存トナー粒子を取り除くため、クリーニングステーション９００が設けられる。クリーニングステーション９００は、残存トナー粒子を取り除くため光導電面２２０と物理的に係合する繊維質ブラシ９２０を回転可能に取り付けられている。取り除かれたトナー粒子は、クリーニングハウジング室（図示されていない）に貯蔵される。更に、クリーニングステーション９００は、光導電面２２０を投光照明して光導電面の上に残っている残存静電荷を放散するため、放電ランプ（図示されていない）を含むことができる。クリーニングステーション９００も、ベルト２００からのトナー粒子の除去を助けるため、トランスデューサ１００と同じような態様で配列された振動共振器を含んでよい。
【００３６】
図３は、本発明に従った調整トランスデューサ３００の１つの例示的実施形態を示す。トランスデューサ３００は、導波セグメント３２２の１つ又は複数が、導波セグメント３２２の他のものと比較して、変更された質量を有することを除いて、図１に示されるトランスデューサ１００と同じである。
【００３７】
具体的には、図３に示される例示的実施形態では、３０の導波セグメント３２２−１から３２２−３０がトランスデューサ３００に設けられる。２つの導波セグメント３２２−２及び３２２−２９は、他の導波セグメント３２２に関して、変更された質量を有する。具体的には、導波セグメント３２２−２は、質量増加部材３４０及び３６０を取り付けられており、導波セグメント３２２−２９は、質量削減キャビティ３８０を形成されている。
【００３８】
質量増加部材３４０及び３６０は、多くの異なった形式で設けられてよい。例えば、粘着性テフロンテープを使用して、良好な結果が得られた。他の良好な可能性のある形式は、硬化可能接着剤である。この場合、様々な例示的実施形態において、硬化可能接着剤は、低い温度感受性を有する。言い換えれば、硬化可能接着剤の性能特性は、温度と共に大きくは変動しない。例えば、２４ＬＶ触媒を１００：１６．５の混合比で含むエマソンアンドカミングスタイキャストＡ２４エポキシのようなエポキシが使用されてよい。
【００３９】
他の形式は、適切な方法で導波セグメント３２２へ取り付けられる鉛などの質量増加材料を含む。例えば、もし質量増加材料が導波セグメント３２２の材料よりも大きな密度を有するならば、各々の目標導波セグメント３２２で、先ずキャビティが形成されてよい。次に、歯への歯科充填のように、質量増加材料がキャビティへ接着されるかパッキングされる。
【００４０】
図３に示される調整トランスデューサ３００の例示的実施形態において、質量増加部材３４０及び３６０は、異なったサイズを有する。しかし、質量増加部材３４０及び３６０は、所望されるか適切であれば、同じサイズを有してよい。図３に示される調整トランスデューサ３００の例示的実施形態では、質量増加部材３４０及び３６０は、最大の効果を得るため導波セグメント３２２−２の末端近傍に配置される。しかし、質量増加部材３４０及び３６０は、導波セグメント３２２−２上の他の場所に配置されてよい。
【００４１】
質量削減キャビティ３８０は、穴あけ、研削、導波部材３２０を形成するために使用される成形プロセスにおけるキャビティの形成など、適切な方法によって形成されてよい。更に、質量削減キャビティ３８０は、所望又は適切な形状又は構成であってよい。質量削減キャビティ３８０は、最大の効果を得るため導波セグメント３２２−２９の末端近傍に配置される。しかし、質量削減キャビティ３８０は、ウェイブガイドセグメント３２２−２９上の他の場所に配置されてよい。
【００４２】
図３に示されるトランスデューサ３００は、質量増加部材３４０、質量増加部材３６０、及び質量削減キャビティ３８０を含む。しかし、所与の調整トランスデューサ３００のためには、質量増加部材３４０、質量増加部材３６０、及び質量削減キャビティ３８０のうちの１つ、又は質量増加部材３４０、質量増加部材３６０、及び質量削減キャビティ３８０のうちの２つを必要とするのみであることを理解すべきである。例えば、１つの調整トランスデューサ３００は、質量削減キャビティ３８０のみを使用して調整されてよく、他の調整トランスデューサ３００は、質量増加部材３４０又は３６０のうちの１つのみを使用して調整されてよく、更に他の調整トランスデューサ３００は、質量削減キャビティ３８０と、質量増加部材３４０及び３６０の一方又は他方、又は双方と、を使用して調整されてよい。質量増加部材３４０及び／又は３６０及び質量削減キャビティ３８０の適切な組み合わせは妥当であり、本発明の範囲内にある。
【００４３】
更に、図３の調整トランスデューサの例示的実施形態では、ウェイブガイドセグメント３２２−２及び３２２−２９のみが、変更された質量を有するが、他の導波セグメント３２２も、変更された質量を有してよいことを理解すべきである。
【００４４】
図４は、本発明に従って調整される前後の、トランスデューサの速度プロファイルの例を示す。速度プロファイルは、非接触型速度計、例えばポリテックレーザ振動計を使用して得ることができる。しかし、速度プロファイルを得るためには、他のシステム及び方法も使用できることを理解されたい。図４に示されるグラフの例示的実施形態では、速度は、各々の導波セグメントの先端で測定された。
【００４５】
調整される前では、図４のグラフを生成するために使用されたトランスデューサは、６７％の速度均一性偏差を有した。調整された後では、このトランスデューサは、１５％だけの速度均一性偏差を有した。図２に示されるタイプの画像複製装置に応用されたとき、２０％以下の速度均一性偏差が許容可能である。他の応用例では、より大きいか、更に制限された速度均一性偏差が許容可能であり得る。
【００４６】
調整されないトランスデューサでは、多重共振装置を示す２つのモードの周波数応答を度々観測することができる。そのような２モード応答は、電源が単一の共振周波数を正確に追跡してトランスデューサを駆動すること、言い換えれば、トランスデューサが駆動されるべき周波数を決定することを不可能にする。調整プロセスの１つの目的は、そのような２モード応答を除去することである。
【００４７】
図５は、トランスデューサの２モード応答を示す。曲線５００はアドミタンスを示し、その一方で、曲線６００はトランスデューサを駆動する電流と電圧との間の位相を示す位相トレースである。２モード応答は、アドミタンス曲線５００で２つのピーク５１０及び５２０として表示される。
【００４８】
図６は、図５のグラフを生成するために使用されたトランスデューサが、ここで説明されたように、２モード応答を除去しないまでも、低減するために、調整又は操作された後の応答を示す。図６では、１つのピーク、即ちピーク５３０のみが存在する。従って、２モード応答は、このトランスデューサでは、もはや存在しない。
【００４９】
調整プロセスを容易にするため、及び／又は「前調整（Pre-balancing）」ステップを提供するため、トランスデューサはアドミタンスアナライザによって分析されることができる。アドミタンスアナライザは、図５に示されるような２モード応答を識別するため、アドミタンス曲線を分析する。アドミタンスがモニタされている間に、導波セグメント３２２の１つへ小さな力を加えることができる。力が加えられている間に、もし２モード応答が消えるならば、力が加えられた特定の導波セグメントは、その質量を変更される必要がある。
【００５０】
具体的には、２モード応答が存在するとき、トランスデューサが図３に示されるような３０個の導波セグメントを有して、約１５インチの長さであれば、２番目の導波セグメント３２２−２又は２９番目の導波セグメント３２２−２９のいずれかに力を加えることによって、典型的に２モード応答を低減することができる。もしも３０よりも多数又は少数の導波セグメントが存在するか、長さが異なるか、異なった材料が使用されるか、及び／又は、導波セグメントの形状が異なっていれば、２番目又は２９番目のセグメント以外の導波セグメントへ力を加えて、２モード応答を除去する必要があり得る。しかし、同じトランスデューサのグループの中で、２モード応答を除去するために力を加えなければならない導波セグメントの位置は、グループ内で全てのセグメントについて一致していなければならない。
【００５１】
力を加えて２モード応答を低減するために、オペレータは、その指で導波セグメントを単に軽く押してよい。あるいは、自動システムが使用されてよい。例えば、機械的な力付与メカニズムが電子コントローラによって作動され、電子コントローラがアドミタンスアナライザへ電気的に接続されてよい。コントローラは力付与メカニズムを制御して、或る導波セグメント、例えば導波セグメント３２２−２に力を加える。次に、コントローラは、アドミタンスアナライザが２モード応答の観測を止めたかどうかを検出する。もしアドミタンスアナライザが２モード応答の観測を止めていなければ、コントローラは力付与メカニズムを制御して、他の導波セグメント、例えば導波セグメント３２２−２９に力を加える。必要に応じて、２モード応答が低減されるか除去されるまで、このプロセスが反復される。
【００５２】
一度、２モード応答が低減されるか除去され、質量を変更されなければならない目標の導波セグメント３２２が、このようにして検出されると、前述のように、その導波セグメント３２２の質量に加えるか、質量から減ずることによって、質量が変更される。質量は、所望の量だけ増加又は減少することができる。しかし、様々な例示的実施形態において、これは単に前調整ステップであるから、質量は所定量だけ変更される。例えば、目標の導波セグメントに１ｍｍの穴をあけることによって、目標の導波セグメントの質量を低減することは、有効である。
【００５３】
前述した様々な例示的実施形態は、アドミタンスを使用して、２モード応答を観測するが、アドミタンスの逆であるインピーダンスを使用して、２モード応答を観測してよいことを理解すべきである。
【００５４】
前述したように、目標の導波セグメント３２２の質量を変更することによってトランスデューサを前調整した後、速度プロファイルが作成される。
【００５５】
図７は、本発明に従ってトランスデューサを調整する様々な段階における速度プロファイルを示す。具体的には、曲線７００は、調整が実行される前の、特定のトランスデューサの初期速度プロファイルを示す。図７に示されるように、速度プロファイルの左側に対応するトランスデューサの一方の端は、約８００ｍｍ／秒の速度を有し、その一方で、他の端は約２００ｍｍ／秒の速度を有する。この点におけるこのトランスデューサの速度均一性偏差は、６２．６％であった。これは、大半の応用例で、許容不可能である。
【００５６】
曲線７１０は、セグメント３２２−２９で初期の質量除去が実行された後の、同じトランスデューサの速度プロファイルを示す。具体的には、この場合、１ｍｍ直径の穴が、２９番目の導波セグメント３２２−２９へあけられ、その質量が減少した。その結果、曲線では、トランスデューサの左側の速度が７５０ｍｍ／秒を若干上回るまで減少し、その一方で、右側の速度は約２７５ｍｍ／秒まで増加した。この点における速度均一性偏差は、５５．４％であり、改善ではあるが、依然として大半の応用例で、許容可能な範囲の外にある。
【００５７】
曲線７２０は、更なる調整が実行された後の、同じトランスデューサの速度プロファイルを示す。具体的には、約１５０ｍｇの質量が２番目の導波セグメント３２２−２へ加えられた。これはトランスデューサの左側の速度を約４００ｍｍ／秒まで下げ、右側の速度を約４００ｍｍ／秒まで上げた。この点における速度均一性偏差は、１９．８％であり、ほぼ許容可能範囲内にある。しかし、曲線は、１２番目の導波セグメント３２２−１２が、他のウェイブガイドセグメントに関して、顕著に均一性を欠いていることを示す。
【００５８】
１２番目の導波セグメント３２２−１２の応答を改善するため、１２．８ｍｇの質量が導波セグメント３２２−１２へ加えられる。結果の速度プロファイルは、曲線７３０に示される。速度均一性偏差は、今や１６．６％にすぎない。
【００５９】
図８は、本発明に従ったトランスデューサ調整システム９００の１つの例示的実施形態の機能ブロック図である。トランスデューサ調整システム９００は、少なくとも速度計９１０、メモリ９２０、速度プロファイル生成装置９３０、不均一セグメント検出器９４０、質量変更システム９５０、及びコントローラ９６０を含む。速度計９１０、メモリ９２０、速度プロファイル生成装置９３０、不均一セグメント検出器９４０、質量変更システム９５０、及びコントローラ９６０は、データ／制御バス９０２によって電気的及び／又は機能的に相互接続される。
【００６０】
速度計９１０は、トランスデューサ３００の個々の導波セグメント３２２の速度を走査する。これらの個々の速度は、メモリ９２０に記憶される。次に、速度プロファイル生成装置９３０は、メモリ９２０に記憶された速度に基づいて速度プロファイルを生成する。
【００６１】
速度プロファイル、及び／又は以下で説明する前調整システム９７０からの情報に基づいて、不均一セグメント検出器９４０は、他の導波セグメント３２２に関して不均一速度を有する少なくとも１つの導波セグメント３２２を識別する。
【００６２】
次に、質量増加システム及び質量減少システムのいずれか又は双方を含んでよい質量変更システム９５０は、速度プロファイル、及び／又は以下で説明する前調整システム９７０からの情報に基づいて、少なくとも１つの識別された不均一導波セグメント３２２の１つ又は複数の質量を変更する。
【００６３】
コントローラ９６０は、必要に応じて制御を行い、速度計９１０、メモリ９２０、速度プロファイル生成装置９２３、不均一セグメント検出器９４０、及び質量変更システム９５０に、それぞれの機能を達成させる。
【００６４】
更に、トランスデューサ調整システム９００は、前調整システム９７０、速度均一性決定システム９８０、及び／又は質量変更量決定システム９９０を含んでよい。これらも、データ／制御バス９０２を介してトランスデューサ調整システム９００の他の要素と相互接続されてよい。
【００６５】
前調整システム９７０は、アドミタンスアナライザ、又は代替的にインピーダンスアナライザ９７１、２モード応答検出器９７２、及び力付与装置９７３を含んでよい。アドミタンス／インピーダンスアナライザ９７１は、リンク９０４を介してデータ／制御バス９０８へ接続されてよいが、必ずしもその必要はない。アドミタンス／インピーダンスアナライザ９７１は、起動されたトランスデューサ３００へ接続され、起動されたトランスデューサ３００のアドミタンス又はインピーダンスを分析する。
【００６６】
アドミタンス／インピーダンスアナライザ９７１の出力に基づいて、２モード応答検出器９７２は、起動されたトランスデューサ３００に２モード応答が存在するかどうかを検出する。２モード応答検出器９７２は、リンク９０６によってアドミタンス／インピーダンスアナライザ９７１へ接続されてよいが、必ずしもその必要はない。２モード応答検出器９７２は、２モード応答が検出されたかどうかを、データ制御バス９０２へ出力してよく、コントローラ９６０及び／又は不均一セグメント検出器９４０によってアクセスされる。
【００６７】
２モード応答検出器９７２が、２モード応答が存在することを検出すると、力付与装置９７３は、小さな制動力、例えばゼロより大きく約５ポンドまでの力を、導波セグメント３２２の１つへ加える。力付与装置９７３は、リンク９０８を介してデータ／制御バス９０２へ接続されてよいが、必ずしもその必要はない。もし２モード応答が消えれば、２モード応答検出器９７２の出力は、２モード応答が検出されないことを示す出力へ変化する。次に、不均一セグメント検出器９４０は、力付与装置９７３が現在力を加えている導波セグメント３２２を、その質量を変更される必要のある目標導波セグメント３２２として識別する。次に、質量変更システム９５０は、その目標導波セグメントの質量を変更する。
【００６８】
２モード応答検出器９７２が、力付与装置９７３が力を特定の導波セグメント３２２へ加えた後でも、２モード応答を検出し続けるとき、不均一セグメント検出器９４０は、現在の導波セグメント３２２が、この時点でその質量を変更される必要はないことを決定する。その場合、力付与装置９７３は、力を他の導波セグメントへ加える。このプロセスは、目標の導波セグメントが識別されるまで反復される。
【００６９】
前述したように、前調整システム９７０、及び／又は前調整システム９７０の個々の構成要素は、データ／制御バス９０２へ電気的及び／又は機能的に接続されても接続されなくてもよい。従って、リンク９０４，９０６、及び９０８はオプションである。例えば、アドミタンス／インピーダンスアナライザ９７１、２モード応答検出器９７２、及び／又は力付与装置９７３は、システム内の他の要素から独立して動作してよい。例えば、人間のオペレータが、アドミタンス／インピーダンスアナライザ９７１の出力を目で観測し、２モード応答を目で検出し、その指で力を個々の導波セグメントへ選択的に加え、情報をトランスデューサ調整システム９００へマニュアルで入力して、トランスデューサ調整システム９００にトランスデューサを調整させ、及び／又はトランスデューサ調整システム９００によってトランスデューサが調整可能なように、トランスデューサを適当な場所に置くことによって、少なくとも２モード応答検出器９７２及び力付与装置９７３の機能を実施してよい。
【００７０】
あるいは、例えば、力付与装置９７３は、トランスデューサ調整システム９００内のコントローラ９６０及び／又は他の要素からのコマンド及び／又はフィードバックに基づいて、前もって決定された力付与シーケンスで動作するように自動化及び／又は予めプログラムされてよい。
【００７１】
速度均一性決定システム９８０は、速度計の出力に基づいて、速度均一性，又は速度均一性偏差を決定する。トランスデューサが速度均一性偏差の許容可能な範囲の中にあるかどうかを決定するため、速度均一性決定システム９８０の出力を使用することができる。更に、速度均一性決定システム９８０の出力は、質量変更量決定システム９９０によって使用されることができる。
【００７２】
質量変更量決定システム９９０は、速度計９１０及び／又は速度均一性決定システム９８０の出力に基づいて、質量を変更されるべき目標とされた特定の導波セグメントの質量変更量を決定する。次に、質量変更量決定システム９９０によって決定された質量変更量は、質量変更システム９５０へ出力される。質量変更システム９５０は、目標導波セグメントの質量を、指定された量だけ変更することによって応答する。質量変更量決定システム９９０は、その場で質量変更量を決定するか、ルックアップテーブルなどを使用して質量変更量を決定してよい。
【００７３】
質量変更量決定システム９９０は、質量変更システム９５０に設けられた自動接着剤ディスペンサーなど（図示されていない）を有するトランスデューサ調整システム９００で使用するのに特に適している。この場合、目標のウェイブガイドセグメントへ質量が加えられるとき、接着剤ディスペンサーは、質量決定量決定システム９９０から受け取られた信号に従って、接着剤の正確な量を測って導波セグメントの表面へ分配する。
【００７４】
前述したトランスデューサ調整システム９００の様々な要素は、ソフトウェア及び／又はハードウェアの任意適切な組み合わせによって実施されてよいことを理解すべきである。更に、力付与装置９７３と関連して説明したように、例えば、人間のオペレータが制御及び／又は他の機能の幾つかを実行してよい。
【００７５】
更に、図８に示されるトランスデューサ調整システム内の構造の２つ以上が、単一の装置に組み込まれてよいことを理解すべきである。例えば、速度計９１０、メモリ９２０、及び／又は速度プロファイル生成装置９３０は、単一の装置の中へ組み込まれてよい。更に、トランスデューサ調整システムは、様々な構造を組み込んだ単一のシステムとして示されるが、構造の様々な１つ又は組み合わせが、外部でシステムから独立して動作してよいことを理解すべきである。例えば、前調整システムは、外部で他の構造から独立して動作してよい。
【００７６】
図９は、本発明に従ったトランスデューサを調整する方法の１つの例示的実施形態を示すフローチャートである。ステップＳ１００から始まって、制御はステップＳ２００へ続く。ステップＳ２００で、トランスデューサは起動される。次に、ステップＳ３００で、トランスデューサは前調整される。次に、ステップＳ４００で、トランスデューサの速度プロファイルが作成される。次に、制御はステップＳ５００へ続く。前述したように、トランスデューサの前調整はオプションであることを理解すべきである。従って、もしトランスデューサの前調整が必要でないか望ましくないならば、ステップＳ３００を省略することができる。この場合、ステップＳ４００がステップＳ２００に続く。
【００７７】
ステップＳ５００で、不良の導波セグメント、即ちトランスデューサにおいて許容不可能又は望ましくない応答を生じているセグメントがあるかどうかの決定がなされる。もし不良のセグメントがなければ、制御はステップＳ７００へジャンプする。しかし、もし不良のセグメントがあれば、制御はステップＳ６００へ続く。
【００７８】
ステップＳ６００で、不良セグメントの質量が、確定している速度プロファイルに少なくとも部分的に基づいて変更される。次に、制御はステップＳ７００へ続き、ここで方法は終了する。
【００７９】
図１０は、図９のステップＳ３００のトランスデューサを前調整する方法の１つの例示的実施形態のフローチャートである。ステップＳ３００から始まって、制御はステップＳ３１０へ続く。ステップＳ３１０で、起動されたトランスデューサのアドミタンス又はインピーダンスがモニタされる。次に、ステップＳ３２０で、トランスデューサが２モード応答を示しているかどうかの決定がなされる。もし２モード応答が観測されなければ、制御はステップＳ３６０へジャンプする。そうでなければ、制御はステップＳ３３０へ続く。
【００８０】
ステップＳ３３０で、導波セグメント３２２へ力が加えられる。次に、ステップＳ３４０で、２モード応答が依然として観測されるかどうかのもう１つの決定がなされる。もし２モード応答が依然として観測されるならば、制御はステップＳ３３０へ戻り、異なった導波セグメント３２２へ力を加えることができる。そうでなければ、制御はステップＳ３５０へ続く。
【００８１】
ステップＳ３５０で、現在のセグメント３２２、即ち直前に力を加えられたセグメントの質量が変更される。次に、制御はステップＳ３６０へ続く。ステップＳ３６０で、制御は図９のステップＳ４００へ戻る。
【００８２】
図１０に示されるステップＳ３００の例示的実施形態の変形例では、ステップＳ３５０の後で、２モード応答がトランスデューサに残っているかどうかの決定を行うことができるよう、ステップＳ３６０へ続くのではなく、制御はステップＳ３２０へジャンプする。
【００８３】
図１１は、図９のステップＳ６００の１つ又は複数の不良セグメントの質量を変更する方法の１つの例示的実施形態を詳細に示すフローチャートである。ステップＳ６００で始まり、制御はステップＳ６１０へ続く。ステップＳ６１０で、速度プロファイルに基づいて質量の変更量が決定される。質量の変更量は、その場で決定されるか、ルックアップテーブルなどを使用して得られてよい。次に、ステップＳ６２０で、１つ又は複数の不良セグメントの１つ又は複数の質量が、決定された質量変更量に基づいて変更される。次に、ステップＳ６６０で、制御はステップＳ７００へ戻る。
【００８４】
図１２は、図９のステップＳ６００の１つ又は複数の不良導波セグメントの質量を変更する方法の他の例示的実施形態を詳細に示すフローチャートである。ステップＳ６００で始まって、制御はステップＳ６３０へ続く。ステップＳ６３０では、初期速度均一性又は速度均一性偏差が決定される。制御手順のこの時点で決定される代わりに、初期速度均一性は、任意のより前の時点、例えば図９のステップＳ４００の直後に決定されていてよいと理解されるべきである。この場合、ステップＳ６３０は、実際には２つのサブステップへ分割されてよい。最初のサブステップでは、初期速度均一性が決定される。最初のサブステップは、次のステップによりも前の任意の適切な時点で実行されてよい。第２のサブステップでは、調整された（又は部分的に調整された）トランスデューサの速度均一性が検出される。第２のサブステップは、以下で説明するように、ステップＳ６５０の後で実行される。次に、制御はステップＳ６３０からステップＳ６４０へ続く。
【００８５】
ステップＳ６４０で、速度均一性が許容可能又は望ましい範囲にあるかどうかの決定がなされる。もし速度均一性が許容可能な範囲にあれば、制御はステップＳ６６０へジャンプする。そうでなければ、制御はステップＳ６５０へ続く。
【００８６】
ステップＳ６５０で、１つ又は複数の不良導波セグメントの１つ又は複数の質量が所定量だけ変更される。所定の変更量は、例えば基準となる量であるか、速度均一性偏差あるいは１つ又は複数の他の基準に基づいて決定あるいは近似されたものであってよい。次に、制御はステップＳ６３０へ戻り、速度均一性を再決定することができる。このプロセスは、速度均一性が許容可能な範囲内にあることが、ステップＳ６４０で決定されるまで反復される。
【００８７】
ステップＳ６５０の２回目以後の反復では、付加又は除去される質量の量は、最初の反復の間に付加された量と同じであってもなくてもよいことを理解されたい。例えば、最初の反復で、１００ｍｇの質量が付加又は除去されてよく、２番目の反復では、５０ｍｇの質量が付加又は除去されてよい。あるいは、質量は、例えば５０ｍｇの一律の増分で付加又は除去されてよい。
【００８８】
トランスデューサ調整システム９００は、好ましくはプログラムされた汎用コンピュータで実施される。しかし、トランスデューサ調整システム９００は、特殊目的コンピュータ、プログラムされたマイクロプロセッサ又はマイクロコントローラ、及び周辺集積回路要素、ＡＳＩＣ又は他の集積回路、ディジタル信号プロセッサ、個別素子回路のようなハードワイヤード電子又は論理回路、ＰＬＤ、ＰＬＡ、ＦＰＧＡ、又はＰＡＬのようなプログラム可能論理デバイスなどで実施することもできる。一般的に、有限状態機械を実施することのできる任意の装置であって、有限状態機械が図９〜図１２に示されるフローチャートの少なくとも幾つかの部分を実施することのできるような装置を、トランスデューサ調整システム９００を実施するために使用することができる。
【００８９】
本発明は、前記の特別の実施形態に関連して説明されたが、一度この開示が与えられた以上、多くの同等の代替、修正、及び変形が当業者に明らかになるであろう。従って、これまでに示された本発明の好ましい実施形態は、例示的及び非限定的であると考えられる。本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、説明された実施形態への様々な変更がなされてよい。
【００９０】
例えば、本発明は、説明を効果的にするために、画像複製装置との関連で説明された。しかし、このタイプの細長いトランスデューサは、多くの分野で多くの応用を有する。例えば、ビニール袋などを密封するために使用される超音波溶接機は、この出願で開示及びクレイムされるようなトランスデューサを効果的に使用してよい。特に、本発明の実施によって得られる予想コスト削減を考慮すると、他の分野における業者も、そのようなトランスデューサについて多くの他の用途を見出すであろう。
【００９１】
更に、これまで説明した特別使用との関連では、画像複製システムの転写ステーションに関連して動作するトランスデューサが提供された。しかし、このタイプのトランスデューサは、他のステーション又はプロセス、例えばクリーニングステーションなどとの関連で使用されてもよいことを、当業者は理解するであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のトランスデューサの例を示す図である。
【図２】図１のトランスデューサを組み込んだ従来の画像複製システムの例を示す図である。
【図３】本発明に従ったトランスデューサの例示的実施形態を示す図である。
【図４】本発明に従って調整される前後の、トランスデューサの例示的速度プロファイルを示す図である。
【図５】調整されていないトランスデューサにおける２モード応答の例を示す位相／周波数／アドミタンスのプロット図である。
【図６】本発明に従って調整されたトランスデューサにおける２モード応答がないことを示す位相／周波数／アドミタンスのプロット図である。
【図７】本発明に従ってトランスデューサを調整する様々な段階の速度プロファイルを示す図である。
【図８】本発明に従ったトランスデューサ調整システムの１つの例示的実施形態を示す機能ブロック図である。
【図９】本発明に従ったトランスデューサを調整する方法の１つの例示的実施形態を示すフローチャートである。
【図１０】図９に示される方法の他のステップを実行する前にトランスデューサを前調整する方法の１つの例示的実施形態を示すフローチャートである。
【図１１】図９の不良セグメントの質量を変更するステップを実行する方法の１つの例示的実施形態を詳細に示すフローチャートである。
【図１２】図９の不良セグメントの質量を変更するステップを実行する方法の他の例示的実施形態を詳細に示すフローチャートである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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