JPH07157043A

JPH07157043A - 粉体搬送装置

Info

Publication number: JPH07157043A
Application number: JP5340264A
Authority: JP
Inventors: Takashi Osawa; 敬士大沢
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-12-08
Filing date: 1993-12-08
Publication date: 1995-06-20

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、低消費電力、低騒音であっても搬
送効率もよく、かつ大面積平板上の粉体を搬送できる粉
体搬送装置を提供することを目的としている。【構成】粉体担持体２は、振動を吸収する部材、例え
ばアクリル樹脂で形成し、円筒パイプ４とＷ方向で接触
接着させる。また、円筒パイプ４は、金属またはセラミ
ック等のパイプを用い、該円筒パイプ４端部に円筒の圧
電素子３を挟み込む。そして、円筒の圧電素子３により
超音波振動を発生させ、円筒パイプ４に屈曲振動が励振
すると、接着部の粉体担持体２に屈曲振動が励振され、
粉体担持体２のＬ方向に屈曲振動が伝播する。さらに粉
体担持体２は振動を吸収する部材で構成されており、一
方の端面での屈曲振動の反射が抑えられ、屈曲進行波が
粉体担持体２上に形成されるため、粉体担持体２上の現
像剤１が搬送される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、粉体を平面的に搬送す
る装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、粉体を搬送する方法として最も一
般的な技術は、スクリュー、搬送ベルト、回転バスケッ
ト、あるいは撹拌棒等を、全てモータ等を用いて回転さ
せることにより間接的に粉体を搬送する技術であり、電
子写真にもそれらが応用されている。

【０００３】また、新しい技術として超音波の楕円振動
モードを用いた超音波モータや、特開平０４−１２５２
１５号公報に開示されているように振動吸収するパイプ
中を粉体搬送するものがある。

【０００４】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、上
記従来例では、以下のような問題点が生じる。

【０００５】（１）先ず、スクリュー、搬送ベルト、回
転バスケット、あるいは撹拌棒等の搬送手段を用いた場
合には、構成が複雑な部材とモータが必要になり、スペ
ース及び回転音も大きくなり、コスト的にも高くなって
しまう。

【０００６】さらに、メカ的な力が粉体に強くかかるた
め、粉体の劣化、破壊、あるいは摩擦熱により溶融が生
じてしまうことがある。また、一般に粉体は帯電し易
く、搬送中に粉体が帯電して、搬送担持体に付着するこ
とが多く、ひどい場合は搬送不良が発生するという問題
点もあった。

【０００７】（２）次に、超音波搬送手段の場合には、
超音波モータの構成が複雑ではあるが、スペース及び音
が小さくなり有望である。しかし、剛体の搬送には適し
ているが、粉体では楕円振動モードも形成する超音波発
生部材に粉体が入り込み、粉体の劣化、破壊、あるいは
溶融が生じてしまい搬送出来ない。つまり、超音波モー
タは上記従来例と同様に間接的に粉体を搬送するしかな
い。

【０００８】一方、振動吸収するパイプ中を超音波振動
によって粉体搬送する方法は、構成が単純でスペース及
び音が小さくなり、最も優れた技術である。しかも、メ
カ的な力が粉体に強くかからないため、粉体の劣化、破
壊、あるいは摩擦熱により溶融が生じることもなく、粉
体搬送が可能となる。しかし、円筒パイプ状の粉体搬送
のため、広い範囲の平面搬送が難しかった。本発明は、
上記問題点を解決し、低消費電力、低騒音であっても搬
送効率もよく、かつ大面積平板上の粉体を搬送できる粉
体搬送装置を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記目
的は、粉体担持体と、振動発生手段または振動励起手段
とを備え、該粉体担持体上の粉体を搬送する粉体搬送装
置において、上記粉体担持体の振動を吸収する手段を備
え、上記振動発生手段または振動励起手段を上記粉体担
持体に当接せしめ、該当接部で定在波を形成して粉体搬
送方向に進行波を形成することにより達成される。

【００１０】

【作用】本発明によれは、粉体担持体の粉体搬送方向の
直角方向に振動発生手段または振動励起手段を配置する
ことで粉体搬送方向の直角方向に定在波を発生させ、粉
体担持体との当接部で振動が伝わり、粉体担持体が振動
する。ここで、粉体担持体は粉体搬送方向にも進行波が
発生するが、粉体担持体の振動を吸収する手段により、
粉体担持体端部での反射波の発生が抑えられて進行波同
士の干渉を防ぐ。これにより、進行波が一方向にのみ進
むことになり、粉体担持体上の粉体は進行波の方向とは
逆方向に搬送されることになる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。

【００１２】〈実施例１〉先ず、本発明の実施例１を図
１ないし図４に基づいて説明する。図１は、本発明の粉
体搬送装置の一実施例を示す概略図である。図１におい
て、１は粉体として二成分現像剤の所謂非磁性トナーと
キャリアの混合物を用い、粉体担持体２上に配置する。
該粉体担持体２は、振動を吸収する部材であり、本実施
例ではアクリル樹脂（Ｗ＝２００ｍｍ、Ｌ＝３００ｍ
ｍ、ｔ＝２ｍｍ）を用いた。そして、該粉体担持体２
は、円筒パイプ４とＷ方向で接触接着されている。円筒
パイプ４は、金属またはセラミックパイプであり、本実
施例では黄銅（外径８ｍｍ、内径５ｍｍ、長さ２５０ｍ
ｍ）を用いた。円筒パイプ４端部には円筒の圧電素子３
を挟み込んでおり、円筒の圧電素子３により超音波振動
を発生させ、円筒パイプ４に屈曲振動が励振される。

【００１３】具体的に圧電素子は、図３（ｂ）に示すよ
うに、外径３０ｍｍ、内径８ｍｍ、厚み２ｍｍの円環二
枚を分割分極し、電極を挟み込んで接着している。セラ
ミックスの共振周波数は約５８ｋＨｚであり、分割分極
して電圧を印加することで、図３（ｂ）に示す振動方向
に振動する((１，１))モードが励振される。これは非軸
対象振動であり、径方向対称振動と同様に大きな変位力
を発生させる。

【００１４】この時、円筒パイプ４を振動損失の小さい
材料を用いることで円筒パイプ４に定在波が生じ、より
強く屈曲振動が励振される。図２（ｂ）に円筒パイプ４
に生じる定在波の模式図を示す。

【００１５】これにより、接着部の平板搬送担持体２に
屈曲振動が励振され、平板搬送担持体２のＬ方向に屈曲
振動が伝播する。ここで平板搬送担持体２は振動を吸収
する部材で構成されており、一方の端面での屈曲振動の
反射が抑えられ、屈曲進行波が平板搬送担持体２上に形
成される。図２（ａ）に平板搬送担持体の屈曲進行波の
模式図を示す。

【００１６】この結果、粉体は図２（ａ）で上方から下
方に搬送されることになる。実際に非磁性トナーとキャ
リアの混合物を平板搬送担持体上に置いて超音波振動に
より移動した量と圧電素子に入力ワッテージの特性図を
図４に示す。これにより、充分な搬送力を発生すること
が確認できた。さらに、平板搬送担持体上の非磁性トナ
ーとキャリアの混合物が移動時に分離してしまう可能性
が心配されたが、非磁性トナーはキャリアに保持された
まま移動可能であることも確認できた。そして、図４か
ら２０ｍｍ幅の場合には最大１．５（ｇｒ／ｓｅｃ）で
搬送可能なため、全幅３００ｍｍにした場合、最大で２
２．５（ｇｒ／ｓｅｃ）となり、現像器内への現像剤搬
送装置としてだけでなく、現像器内の循環装置にも適用
可能な値である。

【００１７】このように、平板搬送担持体に振動減衰の
大きい材料を用い、一部を連続的に屈曲振動させること
で屈曲振動進行波を形成し、大面積平板上の粉体の移動
搬送が可能となった。

【００１８】〈実施例２〉次に、本発明の実施例２を図
５及び図６に基づいて説明する。なお、実施例１との共
通箇所には同一符号を付して説明を省略する。

【００１９】実施例１においては、定在波を発生させる
円筒パイプ４を連続的に平板搬送担持体２に接着させ、
平板搬送担持体２に屈曲振動進行波を形成し、粉体の移
動搬送を行った。しかし、円筒の圧電素子３により円筒
パイプ４に定在波が発生すると円筒パイプ４に屈曲振動
の節及び腹部が生じ、節部では振動が抑えられるため粉
体の移動搬送が生じにくい。これにより、逆に、平板搬
送担持体２上の定在波の様子を知ることができ、波長は
２５ｍｍであった。そのため、実施例２では図５に示す
ように屈曲振動の副部に対応する円筒パイプ４の凸部５
を２５ｍｍ間隔として平板搬送担持体２に接触接着させ
た。これで、パイプ軸方向で平板搬送担持体２に位相の
一致した屈曲振動が励振され、単一モードの屈曲進行波
が平板搬送担持体２上に形成されることとなる。

【００２０】この結果、粉体は大面積平板搬送担持体２
上のパイプ軸方向で略均一搬送が可能となった。

【００２１】実際に非磁性トナーとキャリアの混合物を
平板搬送担持体上に置いて超音波振動により移動した量
は２０ｍｍ幅の場合、最大０．５（ｇｒ／ｓｅｃ）であ
った。ただし、円筒パイプ４と平板搬送担持体２の接触
面積が減少するため、屈曲振動の励振振幅が小さくな
り、搬送量も減少してしまうため、大量に搬送したい場
合は、接触面積を増やす方が望ましい。

【００２２】このように、平板搬送担持体に振動減衰の
大きい材料を用い、振動の位相が一致する部分を非連続
または、等間隔に接着することで単一モードの屈曲振動
進行波を形成し、大面積平板上の粉体の移動搬送が可能
となった。

【００２３】これまで、振動励起手段として円筒パイプ
４を用いたが、共振部材の形状は平板状でも櫛歯状でも
なんでも良く、そのときは圧電素子の形状を適時変える
ことが好ましい。図６に平板の共振部材を用いた時の模
式図を示す。

【００２４】〈実施例３〉次に、本発明の実施例３を図
７に基づいて説明する。なお、実施例１との共通箇所に
は同一符号を付して説明を省略する。

【００２５】本実施例は、図７に示すように単一モード
の屈曲振動進行波を形成するために平板搬送担持体の下
面に円筒パイプ４の当接部と平行な溝を等間隔に形成す
る。そして、単一モードの屈曲振動進行波の波長と平行
な溝の間隔を一致させることで、単一モードのみ平板搬
送担持体に形成されるようにしたものである。

【００２６】ここで、屈曲進行波の波長はその固体の音
速度と共振周波数で決まり、大体金属と樹脂では約倍違
う。しかし、音速度はその固体の弾性率と密度及び形状
にも依存するため、実際は測定する必要がある。

【００２７】本実施例では、平板搬送担持体の溝の間隔
を５ｍｍにすることで、２０ｍｍ幅の場合、最大２．０
（ｇｒ／ｓｅｃ）と搬送量も増加し、かつＷ方向もＬ方
向も共に大きくでき、また全域に亘る搬送性も安定し
た。

【００２８】〈実施例４〉次に、本発明の実施例４を図
８ないし図１０に基づいて説明する。なお、実施例１と
の共通箇所には同一符号を付して説明を省略する。

【００２９】本実施例は、図８に示すように圧電素子自
体で共振振動するように構成すれば、振動励起手段の円
筒パイプ４を用いずに、直接圧電素子をＷ方向に接触接
着させることでも平板搬送担持体上に屈曲振動進行波を
形成可能であり、粉体の搬送を確認できた。

【００３０】図８に示す圧電素子は、Ｗ＝２５０ｍｍ、
Ｌ＝５０ｍｍ、ｔ＝２ｍｍのＰＺＴセラミックを用い
た。特に、Ｌ方向に定在波を発生させるべく、平板搬送
担持体との接触接着部分を一方端のＷ＝２５０ｍｍ、Ｌ
＝５ｍｍとすることで、図８に示す矢印のように接触接
着部分で共振する屈曲振動が励振可能となった。

【００３１】実際のＰＺＴセラミックの共振周波数は約
３０ｋＨｚであり、この時の粉体搬送量は、２０ｍｍ幅
の場合、最大１．０（ｇｒ／ｓｅｃ）であり、ほぼ実施
例１と同じレベルの搬送量を示し、充分圧電素子のみで
粉体搬送が可能であり、構成も単純でスペースも必要な
い利点が生じる。

【００３２】また、図９に示すように、圧電素子を共振
し易い形状（コの字または音叉状等）にすることで、平
板搬送担持体上の屈曲振動進行波を強力にし、粉体の搬
送量の増加が期待できる。

【００３３】また、図１０に示すように、圧電素子を定
在波の波長に合う間隔で配置しても構わない。

【００３４】これまで平板搬送担持体としてアクリル樹
脂を用いたが、振動を吸収する部材なら何でも良く、樹
脂、ゴム弾性体と金属またはセラミックとの複合体を用
いることでさらに大面積平板搬送ができる可能性があ
る。

【００３５】さらに、平板搬送担持体がある程度曲率を
有する場合でも、屈曲振動進行波による粉体搬送力で搬
送可能である。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
平板搬送担持体に振動減衰の大きい材料を用い、一部を
連続的または間欠的に屈曲振動させねることで屈曲振動
進行波を形成し、大面積平板上の粉体の移動搬送が可能
となった。

【００３７】これにより、構成が複雑な部材とモータが
必要なくなり、スペースも回転音も小さくでき、コスト
的にも安くできる。低消費電力、低騒音であって搬送効
率もよく粉体の劣化、破壊、あるいは摩擦熱によって溶
融してしまうことも防止でき、粉体の混合物の分離も発
生しない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１における粉体搬送装置の概略
図である。

【図２】本発明の実施例１における粉体搬送装置の上面
及び正面模式図である。

【図３】本発明の実施例１における円筒パイプ及び圧電
素子の概略図である。

【図４】本発明の実施例１における入力パワーと粉体搬
送力の特性図の一例である。

【図５】本発明の実施例２における粉体搬送装置の上面
及び正面模式図である。

【図６】本発明の実施例２を示す別の粉体搬送装置の上
面及び正面模式図である。

【図７】本発明の実施例３における粉体搬送装置の上面
及び正面並びに断面模式図である。

【図８】本発明の実施例４における粉体搬送装置の上面
及び断面模式図である。

【図９】本発明の実施例４における別の粉体搬送装置の
上面及び正面並びに断面模式図である。

【図１０】本発明の実施例４における別の粉体搬送装置
の上面及び正面模式図である。

【符号の説明】

１粉体２平板搬送担持体（粉体担持体、振動を吸収する手
段）３圧電素子（振動発生手段）４円筒パイプ（振動励起手段）６平板共振体（振動励起手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】粉体担持体と、振動発生手段または振動
励起手段とを備え、該粉体担持体上の粉体を搬送する粉
体搬送装置において、上記粉体担持体の振動を吸収する
手段を備え、上記振動発生手段または振動励起手段を上
記粉体担持体に当接せしめ、該当接部で定在波を形成し
て粉体搬送方向に進行波を形成することを特徴とする粉
体搬送装置。
【請求項２】振動発生手段または振動励起手段を、粉
体搬送方向の直角方向に連続的あるいは離散的に配置す
ることとする請求項１に記載の粉体搬送装置。
【請求項３】粉体担持体は、該粉体担持体の粉体搬送
方向に形成される進行波の、振動発生手段または振動励
起手段により粉体担持体当接部で励起される振幅が、進
行波進行方向の粉体担持体端部で１／２以下になるよう
に形成されていることとする請求項１または請求項２に
記載の粉体搬送装置。
【請求項４】振動発生手段は圧電素子を用いることと
する請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の粉体搬
送装置。
【請求項５】振動励起手段は金属またはセラミックの
共振部材を用いることとする請求項１ないし請求項３の
いずれかに記載の粉体搬送装置。
【請求項６】粉体担持体に等間隔または離散的な凹凸
を形成することとする請求項１ないし請求項３のいずれ
かに記載の粉体搬送装置。
【請求項７】粉体担持体は、樹脂、ゴム弾性体と金属
またはセラミックとの複合体を用いる略平面体であるこ
ととする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の粉
体搬送装置。