JP2003057928A - 粉体攪拌装置 - Google Patents
粉体攪拌装置Info
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Abstract
ができる粉体攪拌装置を提供すること。 【解決手段】 リザーブタンク1内の攪拌フィン3は、
フィン部3a,3bを備え、中空形状になっている。攪
拌フィン3が回転すると、リザーブタンク1内のトナー
は、フィン部3a,3bによって攪拌される。このと
き、トナーはフィン部3a、3b間の中空部分に散乱し
て、空気と共に充分に攪拌されて粉体状のトナーとな
る。攪拌された粉体状のトナーは、飛散によってリザー
ブタンク1の全体に行き渡る。また、粉体状のトナーは
補給ローラ5より図示しない現像ユニットへ供給され
る。
Description
などの画像形成装置に用いられるトナーを攪拌する粉体
攪拌装置に関する。
おいては、原稿の画像を光学的に読みとって感光体表面
に静電画像を形成し、粉体状のトナーを静電画像上に付
着させて紙面に転写することにより画像の現像を行って
いる。この一連の現像処理は、画像形成装置が備えるい
わゆる現像ユニットで行われる。
リッジに大量に充填されており、自重により押し固めら
れた状態となっている。このため、トナーをトナーカー
トリッジからトナー補給用のリザーブタンクに一旦移
し、このリザーブタンク内で、粉体攪拌装置により攪拌
した後、粉体状となったトナーを現像ユニットに供給し
ている。このような構成の画像形成装置は、例えば特開
平3−217879号公報などに開示されている。尚、
トナーカートリッジとリザーブタンクは一体型のものも
あれば、別体型のものもある。
面構造図である。同図において、トナーカートリッジ3
1に充填されているトナーは、リザーブタンク32に補
給されて攪拌されながら粉体状となり、リザーブタンク
32の補給ローラ33より現像ユニット34へ供給され
る。これによって、現像ユニット34のドラムに形成さ
れた静電画像に微粒子となったトナーが付着され、最終
的に用紙などに画像として転写される。
形成された静電画像に均一にトナーを付着させるために
は、リザーブタンク32内のトナーを空気と攪拌させて
粉体状(微粒子)にすると共に、リザーブタンク32内
のトナーを補給ローラ33の長手方向に均一に行き渡ら
せてトナー量を一定値に制御する必要がある。このた
め、リザーブタンク32内には、トナーを攪拌したり長
手方向に搬送したりするための粉体攪拌装置が内蔵され
ている。
タンクの構造図である。図9において、トナーカートリ
ッジ41の下面側に形成されたトナー排出口42より、
リザーブタンク43の上面側に形成されたトナー補給口
44へ粒子状のトナーが補給されると、2本の攪拌スク
リュー45、46によってトナーが空気と攪拌されてさ
らさらした粉体となる。
によって、粉体状のトナーは、図の矢印で示すように、
リザーブタンク43の長手方向を往復するように循環
し、リザーブタンク43に均一に行き渡る。そして、現
像するときには、補給ローラ47より図示しない現像ユ
ニットへ粉体状のトナーが送り込まれる。また、リザー
ブタンク43内のトナー量は、圧電振動子などからなる
トナーセンサ48によって計量され、現像に必要とされ
るトナー量が常にリザーブタンク43に確保されるよう
になっている。
従来の粉体攪拌装置のような構造においては、攪拌スク
リューの表面にトナーが付着し、トナーを効率的に攪拌
することができないという問題がある。特に、プリンタ
などの小型の画像形成装置の場合、リザーブタンクの容
量が極めて小さく、タンク内の空気量も少ないため、ト
ナーが攪拌スクリューの表面に付着する頻度が高まり、
有効にトナーを攪拌することが困難となる。また、攪拌
スクリューは、その構造が複雑でコストが高くなる上、
小型化が困難であるという問題もある。
ンクの容量が小さい場合、トナーの減少が速いため、短
いサイクルでトナー量を把握しておく必要がある。しか
しながら、従来からトナーセンサとして用いられている
圧電センサは、その表面に付着するトナーの量に応じて
変化する振動周波数からトナー量を検出する原理となっ
ているため、リアルタイムにトナー量を検出することが
できない。このため、プリンタなどのような小型の画像
形成装置の場合、印刷速度が速いわりにはリザーブタン
クが小さいので、トナー量の検出速度が遅いと、リザー
ブタンク内のトナー量を適切に維持することができなく
なるという問題がある。
たものであり、その第1の目的は、簡単な構造でトナー
を効果的に攪拌することができる粉体攪拌装置を提供す
ることにある。また、第2の目的は、リザーブタンク内
のトナー量をリアルタイムに検出して制御することがで
きる粉体攪拌装置を提供することにある。
めに、本発明の粉体攪拌装置は、画像形成装置の現像ユ
ニット側に供給される粉末状のトナーを攪拌する粉体攪
拌装置であって、前記トナーを一時的に貯蔵するリザー
ブタンク内に回転自在に支持され、回転軸または該回転
軸の近傍を除けて配置された攪拌用の部材(例えば後述
する攪拌フィン3のフィン部3a,3b、攪拌フィン1
1、12,13、攪拌フィン15のフィン部15a,1
5bに相当する構成要素)を備えたことを特徴とする。
部材は、例えば、棒状に形成され、前記回転軸と並行を
なすようにして回転自在に支持されたことを特徴とする
(例えば後述する攪拌フィン3のフィン部3a,3bに
相当する構成要素)。前記粉体攪拌装置において、前記
攪拌用の部材は、クランク状に形成されたことを特徴と
する(例えば後述する攪拌フィン11,12に相当する
構成要素)。前記粉体攪拌装置において、前記攪拌用の
部材は、スパイラル状に形成されたことを特徴とする
(例えば後述する攪拌フィン13に相当する構成要
素)。
部材は、前記回転軸と並行をなすようにして該回転軸に
関して対象に配置された1対の棒状部分(例えば後述す
るフィン部15a,15bに相当する構成要素)と、前
記1対の棒状部分の回転外周面に沿って形成され、前記
回転軸に対して斜交するように前記1対の棒状部分の間
を接続するリブ部(例えば後述するスパイラルリブ16
a,16b,16cに相当する構成要素)と、からなる
ことを特徴とする。
タンク内のトナーの残量を検出する検出手段を備え、前
記検出手段は、前記攪拌用の部材による攪拌領域を透過
する光量を検出する光学式センサ(例えば後述する発光
素子22および受光素子23に相当する構成要素)であ
ることを特徴とする。前記粉体攪拌装置において、前記
攪拌手段の近傍には、前記現像ユニットへトナーを供給
するための補給ローラ(例えば後述する補給ローラ27
に相当する構成要素)が設けられ、前記攪拌用の部材
(例えば後述する攪拌フィン24に相当する構成要素)
は、その回転外周面が前記補給ローラに接触するように
配置されたことを特徴とする。
粉体攪拌装置について説明する。 <第1の実施の形態>図1は、本発明の第1の実施の形
態に係る粉体攪拌装置が内蔵されたリザーブタンクの構
造図である。このリザーブタンク1は、前述の図8に示
すリザーブタンク32に対応するもので、現像ユニット
34に装着され、図8に示すトナーカートリッジ31か
ら補給されたトナーを攪拌しながら一時的に貯蔵するた
めのものである。
方形の容器であり、その長手方向の両端側には、それぞ
れ、回転自在にシャフト2a、2bが取り付けられてい
る。これらのシャフト2a、2bを回転軸としてリザー
ブタンク1内には攪拌フィン3が回転自在に支持されて
取り付けられている。攪拌フィン3は、棒状に形成され
たフィン部3a,3bを有し、これらフィン部3a,3
bは、回転軸(即ちシャフト2a,2b)と並行をな
し、かつその回転軸をよけるようにして取り付けられ
る。従って、攪拌フィン3は、その回転軸を含む中心部
分が中空に形成されている。フィン部3aとフィン部3
bの間には適当な間隔で補給用のリブ4a、4bが取り
付けられている。モータなどによってシャフト2a,2
bを回転駆動すると、攪拌フィン3がリザーブタンク1
内で回転し、フィン部3a,3bによってリザーブタン
ク内のトナーを攪拌するようになっている。
て攪拌フィン3の近傍には、図示しない現像ユニットに
トナーを供給するための補給ローラ5が設けられてい
る。補給ローラ5はスポンジなどの弾力性のある材質を
用いて構成されていて、この補給ローラ5が回転するこ
とにより、リザーブタンク1内で攪拌されたトナーが図
示しない現像ユニットに補給されるようになっている。
さらに、リザーブタンク1の底面側には、リザーブタン
ク1内のトナー量を検出するためのトナーセンサ7が設
けられている。この例では、トナーセンサ7として圧電
振動子などの圧電センサが用いられ、トナーの残量に応
じて変化する圧電振動子の振動周波数から残量を検出す
るようになっている。尚、光学式のトナーセンサを用い
た場合の実施の形態は後述する。
体攪拌装置を内蔵するリザーブタンク1において、攪拌
フィン3は、図示しないモータの回転駆動によってシャ
フト2a、2bと共に回転し、攪拌フィン3の外周部に
設けられたフィン部3a、3bがリザーブタンク1内の
トナーを攪拌する。このとき、攪拌されたトナー粒子
は、フィン部3aとフィン部3bとの間の中空部分で散
乱する結果、トナー粒子の間に空気の層が有効に入り込
み、トナーがさらさらの粉体状となる。
bとの間の中空部分が面で構成され、即ち攪拌フィン3
が板状に形成されているとした場合、攪拌によってフィ
ンに付着したトナー粒子が板状のフィンの表面を滑り落
ちるだけであるので、空気と充分に攪拌しない。しか
し、図1のように中空部分のある攪拌フィン3によれ
ば、攪拌によってトナー粒子が攪拌フィン3の中空部分
を自在にくぐり抜けるので、トナーが空気と攪拌される
確率が高まる。このため、リザーブタンク1内のトナー
は、タンク内の空気と充分に混合され、さらさらした粉
体状となる。
の場合、リザーブタンクのサイズが比較的小さいので、
前述の図9に示すような攪拌スクリューを用いなくて
も、図1に示すような中空形状の攪拌フィン3によって
攪拌することにより、トナーをリザーブタンク1の長手
方向へ充分に行き渡らせることができる。即ち、中空部
分を有する攪拌フィン3によれば、トナー粒子が攪拌さ
れることにより、トナーがあらゆる方向に飛散するの
で、攪拌されたトナーがリザーブタンク1の長手方向に
均等に行きわたる。このようにしてリザーブタンク1内
で攪拌されたトナーは、補給ローラ5により図示しない
現像ユニットに供給され、画像の現像が行われる。
とし、回転軸を除けてトナーを攪拌するように攪拌フィ
ン3を形成したが、回転軸上にシャフト2a,2bを延
在させ、そのシャフト(回転軸)の近傍を除けてフィン
2a,2bを配置してもよい。要するに、フィン部2
a,2bの回転軌道の内側に、トナーが自由に散乱し得
る空間が有効に形成されていれば、回転軸上にシャフト
が存在していてもよい。また、シャフト2a,2bを回
転駆動する図示しないモータの回転速度を可変し、攪拌
フィン3の回転速度を制御するようにすれば、フィン部
3a、3bによる攪拌力や、トナー粒子の飛散力を調節
することができる。また、リザーブタンク内のトナーの
残量に応じてモータの回転速度を2段階あるいは3段階
に制御し、攪拌の度合いを可変するようにしてもよい。
の実施の形態を説明する。図2は、本発明の第2の実施
の形態における攪拌フィン11の形状を示す図である。
本実施の形態に係る粉体攪拌装置を内蔵するリザーブタ
ンクは、図1に示す構成において、攪拌フィン3に代え
て攪拌フィン11を備えて構成される。尚、リザーブタ
ンク内のその他の構成は、図1と同じである。
ンク状に形成されており、その両端部分がシャフト2
a,2bに固定される。そして、攪拌フィン11の両端
部分を回転軸として回転させることにより、リザーブタ
ンク1内のトナー粒子は、クランク部分によって効果的
に攪拌されて粉体状のトナーとなる。第2の実施の形態
によれば、上述の第1の実施の形態に比較して攪拌力は
劣るものの、構成が簡単となり、より小型のリザーブタ
ンクに収納することが可能となる。
3の実施の形態に係る攪拌フィン12の形状を示す図で
ある。図3に示すように、この攪拌フィン12は、図2
に示す攪拌フィン11の変形であり、複数段に亘ってク
ランクが形成されている。したがって、この第3の実施
の形態によれば、図2に示す第2の実施の形態の攪拌フ
ィン11に比較して攪拌力や搬送力に優れた粉体攪拌装
置を小型に実現できる。
4の実施の形態に係る攪拌フィン13の形状を示す図で
ある。図4に示すように、この攪拌フィン14はスパイ
ラル状(螺旋状)に形成されていて、両端を回転軸とし
て回転させると、上述の第1ないし第3の実施の形態の
ような攪拌力が発生すると共に、搬送力も同時に発生す
る。従って、この実施の形態によれば、大きなリザーブ
タンクであっても、トナーを有効に攪拌しながら均一に
行き渡らせることができる。尚、螺旋のピッチは必要と
する攪拌力や搬送力に応じて適切に設定すればよい。
5の実施の形態に係る攪拌フィン15の形状を示す2面
図(正面図および側面図)である。図5に示すように、
この攪拌フィン15は、図1に示す補強用リブ4a、4
bを半円状かつスパイラル状に変形したものであり、ス
パイラルリブ16a,16b,16c,…を備える。
の近傍が中空になっており、外周部分の長手方向に亘っ
て棒状のフィン部15a、15bが形成されている。ま
た、フィン部15aとフィン部15bの間には所定のピ
ッチ間隔でスパイラルリブ15a、16b、16cが設
けられている。この実施の形態によれば、前述の第1の
実施の形態と同様に、フィン部15a,15bによって
攪拌力が発生し、上述の第4の実施の形態と同様に、ス
パイラルリブ16a,16b,16c,…により搬送力
も発生する。従って、攪拌と搬送を一層有効に行うこと
ができる。
5の実施の形態では、トナーセンサとして圧電センサが
用いられているので、トナー量を検出するのにタイムラ
グを生じる場合がある。従って、トナー量の制御を精度
よく行うことができない場合がある。この実施の形態で
は、以下に説明するように、リザーブタンク内のトナー
の残量を検出する検出手段として、攪拌フィンによる攪
拌領域を透過する光量を検出する光学式センサを用い
る。これにより、リアルタイムにトナーの残量を検出す
る。
サを用いる場合の概念図である。光学式センサとして
は、発光素子と受光素子より構成される照射型フォトセ
ンサ、または発光素子と受光素子が一体となり対向面に
光の反射板を備えた反射型フォトセンサを用いる。図6
の例を照射型フォトセンサについて説明すると、リザー
ブタンク21内の内壁面であって対向する位置に発光素
子22と受光素子23とが配置される。発光素子22の
光軸は略水平状に設定される。また、リザーブタンク2
1内の中心付近に回転軸を有した攪拌フィン24は、上
述の第1ないし第5の実施の形態に係る攪拌フィンのよ
うに、回転軸を含むその近傍が中空に形成されている。
このため、発光素子22から放出された光は、攪拌フィ
ン24で遮られることなく受光素子23に受光される。
ブタンク21内のトナーの残量が把握される。即ち、リ
ザーブタンク21内のトナー25の量が適量である場合
は、攪拌フィン24によってトナー25が攪拌される
と、発光素子22から照射される光26がトナーによっ
て散乱されて、受光素子23のが受光量が減少する。ま
た、リザーブタンク21のトナー25の量が少ない場合
は、攪拌フィン24によってトナー25が攪拌されて
も、発光素子22から放出された光26の散乱が少なく
なるので、受光素子23の受光量が増加する。この受光
量からリザーブタンク21内のトナーの残量が把握され
る。
拌する攪拌フィンに中空部分を設けたことに着目し、こ
の中空部分を透過する光量から、リザーブタンク内のト
ナーの残量をリアルタイムに検出するものである。一般
に、小型のリザーブタンクの場合、トナーの貯蔵量が比
較的少ないために、トナーの残量が急激に減少する傾向
がある。しかし、この実施の形態によれば、トナーの残
量をリアルタイムに検出することができるので、トナー
カートリッジからリザーブタンクへの補給を適切なタイ
ミングで行うことができ、トナーの急激な減少に対応す
ることが可能となる。しかも、トナーの残量に応じて攪
拌フィンの回転数を最適に制御することが可能となり、
トナーの攪拌や搬送を精度よく制御することが可能とな
る。尚、図6において、反射型フォトセンサを用いて
も、トナー量の検出動作は、上述の照射型フォトセンサ
の場合と同じである。
攪拌フィンと補給ローラとの位置関係を調整可能な構成
とする。図7は、攪拌フィン24と補給ローラ27との
位置関係を示す概念図である。これら攪拌フィン24と
補給ローラ27は、上述の各実施の形態における攪拌フ
ィンおよび補給ローラに相当する。
には、現像ユニットにトナーを供給するための補給ロー
ラ27が設けられる。攪拌フィン24は、その回転外周
面が補給ローラ27の外周面に接触するように配置され
る。この構成によれば、攪拌フィン24の回転によっ
て、攪拌フィン24の先端部分がトナーの補給ローラ2
7に接する。従って、攪拌フィン24により補給ローラ
25の表面に付着したトナーが払拭され、常に新たなト
ナーが補給ローラ25により現像ユニット側に補給され
続け、トナーの補給が滞ることがなくなる。
よれば、以下のような効果を得ることができる。 (a)プリンタなどの小型の画像形成装置においてトナ
ーの攪拌と搬送を効率的に行うことができる。したがっ
て、リザーブタンクなどの粉体攪拌装置の構造が簡素化
されて、プリンタなどの更なる小型化とコストダウンを
図ることができる。特に、カラープリンタなどにおいて
は、リザーブタンクを多数使用するので、小型化及びコ
ストダウンに一層の効果がある。さらには、複写機やプ
リンタの小型化が必須となってきている現状において
は、リザーブタンクの構造の簡素化によって、電子写真
式現像装置の小型化、低コスト化に大いに貢献すること
ができる。
いては、リザーブタンクの機構部をトナーカートリッジ
に組み込んでいたため、カートリッジ機構が複雑で高価
なものとなっており、カートリッジの交換リサイクルに
かなりの手間がかかっていた。しかし、リザーブタンク
を本発明のような簡単な構造にすることにより、カート
リッジ機構が簡素化できるため、カートリッジを安価に
実現することが可能となる。
圧電センサを用いていたので、トナー量の検出にタイム
ラグがあり、小型のプリンタなどには適していなかっ
た。しかし、本発明のように、トナーを攪拌および搬送
するための攪拌フィンを中空形状にすることにより、ト
ナーセンサとして光学式トナーセンサを用いることが可
能となり、トナー量の検出速度を高速化することが可能
となる。従って、プリンタなどの小型の画像形成装置に
おいて、トナー量を精度良くリアルタイムに検出するこ
とができ、リザーブタンク内のトナーの残量を最適に制
御することが可能となり、しかも、トナーの残量に応じ
て攪拌力や搬送力を適切に調節することが可能となる。
るための一例であり、本発明は、上記の実施の形態に限
定されるものではなく、発明の要旨の範囲で種々の変形
が可能である。例えば、トナーを攪拌したり搬送したり
する攪拌フィンの形状は、前述の各実施の形態で述べた
形状に限定されるものではなく、1個の攪拌フィンであ
って、トナーが自在に飛散できるような中空部分が形成
されているような攪拌フィンであれば、どのような形状
の攪拌フィンであってもよい。
リザーブタンク内に回転自在に支持され、回転軸を除け
てトナーを攪拌するように形成された攪拌用の部材を備
えたので、簡単な構造でトナーを効果的に攪拌すること
が可能となる。また、上記の攪拌用の部材と組み合わせ
て、光学式のトナーセンサを用いたので、リザーブタン
ク内のトナー量をリアルタイムに検出することが可能と
なる。
ンクの構造を示す図である。
の形状を示す図である。
の形状を示す図である。
の形状を示す図である。
の形状を示す図であり、(a)は正面図、(b)は側面
図である。
サの概念図である。
と補給ローラとの位置関係を示す図である。
に示す図である。
る。
Claims (7)
- 【請求項1】 画像形成装置の現像ユニット側に供給さ
れる粉末状のトナーを攪拌する粉体攪拌装置であって、 前記トナーを一時的に貯蔵するリザーブタンク内に回転
自在に支持され、回転軸または該回転軸の近傍を除けて
配置された攪拌用の部材を備えたことを特徴とする粉体
攪拌装置。 - 【請求項2】 前記攪拌用の部材は、棒状に形成され、
前記回転軸と並行をなすようにして回転自在に支持され
たことを特徴とする請求項1に記載された粉体攪拌装
置。 - 【請求項3】 前記攪拌用の部材は、クランク状に形成
されたことを特徴とする請求項1に記載された粉体攪拌
装置。 - 【請求項4】 前記攪拌用の部材は、スパイラル状に形
成されたことを特徴とする請求項1に記載された粉体攪
拌装置。 - 【請求項5】 前記攪拌用の部材は、 前記回転軸と並行をなすようにして該回転軸に関して対
象に配置された1対の棒状部分と、 前記1対の棒状部分の回転外周面に沿って形成され、前
記回転軸に対して斜交するように前記1対の棒状部分の
間を接続するリブ部と、 からなることを特徴とする請求項1に記載された粉体攪
拌装置。 - 【請求項6】 前記リザーブタンク内のトナーの残量を
検出する検出手段を備え、前記検出手段は、前記攪拌用
の部材による攪拌領域を透過する光量を検出する光学式
センサであることを特徴とする請求項1〜請求項5の何
れかに記載の粉体攪拌装置。 - 【請求項7】 前記攪拌手段の近傍には、前記現像ユニ
ットへトナーを供給するための補給ローラが設けられ、 前記攪拌用の部材は、その回転外周面が前記補給ローラ
に接触するように配置されたことを特徴とする請求項1
〜請求項6の何れかに記載の粉体攪拌装置。
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JP2001239155A JP4089864B2 (ja) | 2001-08-07 | 2001-08-07 | 粉体攪拌装置 |
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JP (1) | JP4089864B2 (ja) |
Cited By (5)
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