搅拌器及装配有该搅拌器的色粉卡盒 本发明涉及一种用于搅拌粉末例如色调剂的搅拌器以及装配有该搅拌器的色粉卡盒。
在静电复印机、静电打印机和静电传真机中，首先在静电光敏材料上形成静电潜像，然后再显影为色调剂图像。一种将静电潜像显影为色调剂图像的显影装置包括一个容纳为仅由所述的色调剂组成的所谓的单组分显影剂或是由所述的色调剂和载体颗粒组成的所谓双组分显影剂的显影室，一个将容纳于所述的显影室中的显影剂输送到一个显影区地显影剂施加装置以将显影剂加到静电光敏材料上，以及一个将色调剂补充到所述的显影室中的色调剂补充装置。所述的色调剂补充装置通常包括一个可拆卸安装的色粉卡盒。一个典型的色粉卡盒包括一个具有色调剂排出口的容器，色调剂装于该容器中，以及一个搅拌器，该搅拌器搅拌容器中的色调剂以防止附聚。在许多情况下，除了具有搅拌色调剂的功能外，搅拌器还具有将所述的色调剂按所需要的方向输送色调剂的功能。此种类型的搅拌器由一个可转动地安装并在所述的容器的两个侧壁之间延伸的转动轴、多个以固定的距离在轴向方向上设置并沿所述的转动轴的径向方向延伸的臂以及多个在所述的臂之间设置的搅棒(paddle)构成。所述的搅棒设置在单一角度的位置或是设置在两个角度的位置，该两个角度的角度差为180度。所述的搅拌器的转动轴的一端向外突出到所述的容器的侧壁之外，并且有一个输入齿轮连接到所述的突出端。当将所述的色粉卡盒安装于显影装置的所需要的位置时，连接在所述的搅拌器的转动轴上的输入齿轮通过一个传动齿轮链被偶联到一个电动机上，由此使得所述的搅拌器的转动轴、所述的臂和搅棒被电动机所驱动。
但是，上述常规的色粉卡盒存在以下一些需要解决的问题。这就是，由于搅拌器的多个搅棒是以集中的方式设置在单一角度的位置或是设置在两个互成180度的角度的位置，因此转动搅拌器的转动轴所需的转矩变化很大。换句话来说，需要非常大的转矩。因此，需要一种能产生很大的输出转矩的电动机，而这种电动机也是很昂贵的。除此之外，所述的搅拌器也应如此设计以使得其具有较高的刚性。尽管所需要的最大转矩可以通过减小搅棒对色调剂的有效作用面积而降低，但是搅棒对色调剂的搅拌和输送效果也不可避免地降低。
本发明的第一个目的是为了提供一种新颍和改进的搅拌器，其所需要的最大转动力矩大大小于常规的搅拌器所需要的最大转动力矩，同时不降低搅棒对粉末例如色调剂的搅拌和输送效果。
本发明的第二个目的是为了提供一种新颍和改进的色粉卡盒，其所需要的最大转动力矩大大小于常规的色粉卡盒所需要的最大转动力矩，同时不降低搅棒对色调剂的搅拌和输送效果。
为了完成本发明的上述第一个和第二个目的，所述的搅拌器具有不少于四个臂和不少于三个搅棒，所述的搅棒的设置不少于三个角度位置，并且所述的三个角度相互不同，并沿圆周方向相互间隔设置。
为了完成本发明第一个方面的第一个目的，提供了一种搅拌器，其包括一个转动轴，多个沿所述的转动轴的轴向方向以固定的间隔设置并沿转动轴的径向方向延伸的臂，以及多个设置于所述的臂端之间的搅棒，其中所设置的臂的数量不少于四个，所设置的搅棒的数量不少于三个，所述的搅棒的设置不少于三个角度位置，并且所述的三个角度相互不同，并沿圆周方向相互间隔设置。
为了完成本发明第二个方面的第二个目的，提供了一种色粉卡盒，其包括一个具有色调剂排出口的容器，色调剂装于该容器中，以及一个搅拌所述的容器中的色调剂的搅拌器，所述的搅拌器包括一个可转动地安装并在所述的容器的两个侧壁之间延伸的转动轴、多个以固定的距离在轴向方向上设置并沿所述的转动轴的径向方向延伸的臂以及多个在所述的臂端之间设置的搅棒，其中，在所述的搅拌器中设置的臂的数量不少于四个，所设置的搅棒的数量不少于三个，所述的搅棒的设置不少于三个角度位置，并且所述的三个角度相互不同，并沿圆周方向相互间隔设置。
希望使所述的搅棒与所述的转动轴平行延伸，所述的搅棒与所述的转动轴之间的间距基本相同，并且所述的搅棒在径向方向上的长度进本相同；希望使所述的搅棒以相同的角度间隔设置在不同的角度位置；所述的搅棒的横截面可以是半圆形状；希望所述的转动轴、臂和搅棒用合成树脂形成为一体结构。所述的搅棒可以设有一合成树脂膜的板片，其从搅棒上延伸出来以将其与所述的转动轴分离开来。
图1为按照本发明的一个优选实施方案得到的色粉卡盒沿轴向方向的截面图，但是省略了容器中所含有的色调剂；
图2为说明图1所示的色粉卡盒平面图，但是省略了容器的顶盖和容器中所含有的色调剂；
图3为沿图2中的A-A线的横截面图；
图4为说明图1所示的色粉卡盒的容器的输送器的转动轴的一端与容器的不通孔之间的关系的局部剖面图；
图5为说明图1所示的色粉卡盒中的搅拌器的透视图；
图6为说明图1所示的色粉卡盒中的搅拌器的侧视图；
图7为按照本发明的改进的实施方案得到的色粉卡盒沿轴向方向的剖面图，但是省略了容器中所含有的色调剂；
图8为说明图7所示的色粉卡盒平面图，但是省略了容器的顶盖和容器中所含有的色调剂；
图9为沿图8中的B-B线的横截面图；
图10为说明图7所示的色粉卡盒中的搅拌器的透视图；
图11为说明图7所示的色粉卡盒中的搅拌器的侧视图。
下面将参照描述本发明的色粉卡盒的优选实施方案的附图对本发明进行详细说明。
参照图1-3，图示出的色粉卡盒设置有一个容器，用标号2表示。容器2由主件4和密封件6构成。主件4可由合适的合成树脂制成，其具有盒子的形状并且上表面是敞开的。参照图3可以很清楚地看出，主件4的底壁由两个拱形部分，即一个相对较小的拱形部分8和一个相对较大的。拱形部分10构成，从横截面图上看，它们为平行设置。类似地，密封件6也可以合适的合成树脂制成，并具有平板形状，其下表面有一突出部12，其形状与主件4的上部表面所形成的矩形开口相对应。密封件6位于主件4的上表面并且其突出部12伸入到主件4的内部，并采用合适的方法例如超声波焊接的方法固定于主件4上以使其密封。在底壁的拱形部分8，形成有一个向下突出的矩形开口部分14，在开口部分14中形成有一个色调剂排出口16。开口部分14设置有一个开关部件18，其在使色调剂排除口16关闭的关闭位置和使色调剂排除口16打开的打开位置之间滑动(开关部件18可以制成为已知的形状，其详细情况在本说明书中不作进一步的说明)。
容器2的主件4具有两个侧壁20和22。在侧壁20上形成有两个突出部24和26，突出部24和26的内部限定了不通孔28和30。不通孔28和30的形状为截去顶端的圆锥体，其内径向内逐渐增大(请参照说明不通孔28的图4)。在另一侧壁22上形成有贯穿孔32和34(图2)，其分别与不通孔28和30相对应。不通孔28和贯穿孔32位于底壁的拱形部分8的弯曲中心位置，而不通孔30和贯穿孔34位于底壁的拱形部分10的弯曲中心位置。在侧壁20上进一步设有一个相对较大的环形开口36(图2)。经开口36，使容器2充填有所需要量的色调剂38(图3)。在容器2充填有色调剂38后，通过焊接、粘结等方式将一密封件40固定于侧壁20上，由此将开口36封闭。
请进一步参照图1-3，容器2包括一个设置于底壁的拱形部分8上的色调剂输送器42。输送器42包括一个转动轴44。如图4所清楚显示出，转动轴44的一端46几乎为球形，其直径介于不通孔28的最小内径和最大内径之间。在转动轴44的另一端附近设有一个环形法兰48。进一步地，在环形法兰48的外侧，有一个环形密封件50固定于转动轴44上。密封件50可以由软海绵制成。将转动轴44的近乎球形的一端46插入到在容器2的侧壁20上形成的不通孔28(如图4所示)中，而整个转动轴44(其可发生某种程度的弹性变形)经其另一端穿过在容器2的侧壁22上形成的贯穿孔32，由此使得转动轴可转动地安装在侧壁20和22之间。参照图4可以很清楚地看出，不通孔28具有截去顶部的圆锥形形状，并且转动轴44的一端46为近似于球形。因此，转动轴44一端46的外表面与不通孔28的内表面的接触是线接触而不是面接触并与机器误差无关，因此，决不会因不通孔28与转动轴44一端46之间的摩擦接触而产生过大的转动阻力。当转动轴44的另一端穿过孔32时，环形法兰48位于接近侧壁22的内表面的位置，而密封件50在环形法兰48和侧壁22之间受到某种程度的挤压。因此，密封件50防止了色调剂38经孔32从容器中泄漏出来。所述的转动轴44的另一端向外穿过侧壁22，并有一输入齿轮(图中未示出)固定在其突出端上。当色粉卡盒安装在一显影装置(图中未示出)的所需要的位置上时，该输入齿轮通过一传动齿轮链(图中未示出)与一电动机(图中未示出)偶联。当电动机启动时，转动轴44按图3所示的顺时针方向转动。参照图1和2可以看出，在转动轴44上设有一对排料轮叶52和螺旋形轮叶54，56。排料轮叶对52为板片，其沿转动轴44的径向方向突出，相互之间的角度为180度，并位于在底壁的拱形部分8上形成的色调剂排出口16的上方。螺旋形轮叶54设置于侧壁20和排料轮叶52之间，而螺旋形轮叶56设置于侧壁22和排料轮叶52之间。螺旋形轮叶54的螺旋方向与螺旋形轮叶56的螺旋方向相反。当转动轴44按如图3所示的顺时针方向转动时，螺旋形轮叶54带动色调剂38向右朝排料轮叶52的方向运动(如图1和2)，而螺旋形轮叶56带动色调剂38向左朝排料轮叶52的方向运动(如图1和2)。排料轮叶52使色调剂38通过打开的色调剂排出口16从容器2中落下。由此，可将色调剂38从色粉卡盒供给显影装置(图中未示出)。希望用合适的合成树脂将输送器42的转动轴44、法兰48、排料轮叶52和螺旋形轮叶54，56模塑制成一体结构。
容器2进一步包括一个位于底壁的拱形部分10的搅拌器58。参照图2以及图5和6，搅拌器58包括一个转动轴60。与输送器42的转动轴48的一端相似，转动轴60的一端62也几乎为球形，其直径介于不通孔30的最小内径和最大内径之间。在转动轴60的另一端附近设有一个环形法兰64，在环形法兰64的外侧，有一个环形密封件66固定于转动轴60上。密封件66可以由软海绵制成。与输送器42的转动轴44一样，将转动轴60的近乎球形的一端62插入到在容器2的侧壁20上形成的不通孔30(如图4所示)，而整个转动轴60(其可发生某种程度的弹性变形)经其另一端穿过在容器2的侧壁22上形成的贯穿孔34，由此使得转动轴可转动地安装在侧壁20和22之间。与图4所示的转动轴44的一端46与不通孔28的关系一样，不通孔30具有截去顶部的圆锥形形状，而转动轴60的一端62为近似于球形。因此，转动轴60一端64的外表面与不通孔30的内表面的接触是线接触而不是面接触并与机器误差无关，因此，决不会因不通孔30与转动轴60一端64之间的摩擦接触而产生过大的转动阻力。当转动轴60的另一端穿过孔34时，环形法兰64位于接近侧壁22的内表面的位置，而密封件66在环形法兰64和侧壁22之间受到某种程度的挤压。因此，密封件66防止了色调剂38经孔34从容器中泄漏出来。转动轴60的另一端向外穿过侧壁22，并有一输入齿轮(图中未示出)固定在其突出端上。输入齿轮与固定在输送器42的转动轴44的突出端上的齿轮(图中未示出)相啮合。当电动机启动而带动输送器42的转动轴44按图3中所示的顺时针方向转动时，搅拌器58的转动轴60也按图3中所示的顺时针方向转动。
参照图2以及图5和6，在搅拌器58的转动轴60上设置有八个沿径向方向上延伸并且在轴向方向上为等距离的臂68，70，72，74，76，78，80和82。臂68，70，72，74，76，78，和80沿转动轴60的外表面向径向方向延伸，而臂82则沿设置在转动轴60上的环形法兰66的外表面延伸。臂68和82位于转动轴60的两端，臂74和76位于转动轴60的中间，它们为沿径向方向延伸的条状片，其宽度几乎等于转动轴60的外径。从图5和6可以看出，臂68，74，76和82是如此设置的，以使得它们在圆周方向上的角度距离为60度。位于臂68和74之间的臂70和72和位于臂76和82之间的臂78和80为扇形，其宽度沿径向方向向外逐渐增大。臂70和72在圆周方向上按预定的角度距离设置。臂70在圆周方向上的一侧与臂68相匹配，臂70在圆周方向上的另一侧与臂72在圆周方向上的一侧相匹配，臂72在圆周方向上的另一侧与臂74相匹配。类似地，臂78和80在圆周方向上按预定的角度距离设置。臂78在圆周方向上的一侧与臂76相匹配，臂78在圆周方向上的另一侧与臂80在圆周方向上的一侧相匹配，臂80在圆周方向上的另一侧与臂82相匹配。臂68，70，72，74，76，78，80和82在径向方向上的长度相同。搅棒90，92，94，96，98和100分别固定在臂68与70、臂70与72、臂72与74、臂76与78、臂78与80以及臂80和82端部之间。从图6可以很清楚地看出，这些搅棒是如此设置的：沿图6所示的反时针方向，搅棒92与搅棒90的角度距离为30度；沿图6所示的反时针方向，搅棒94与搅棒92的角度距离为30度；沿图6所示的反时针方向，搅棒96与搅棒94的角度距离为30度；沿图6所示的反时针方向，搅棒98与搅棒96的角度距离为30度；沿图6所示的反时针方向，搅棒100与搅棒98的角度距离为30度。搅棒90，92，94，96，98和100具有基本相同的长度，其横截面为半圆形。搅棒90，92，94，96，98和100中的每一个基本上是相对于转动轴60平行延伸。当搅棒96处于图6所示的角度位置时，搅棒的扁平表面成为几乎是向上的水平表面。希望采用合适的合成树脂将搅拌器58的转动轴60、法兰64、臂68，70，72，74，76，78，80和82以及搅棒90，92，94，96，98和100模塑成为一体结构。
参照图6和3可以很清楚地看出，当搅拌器58按图3所示的反时针方向转动时，搅棒90，92，94，96，98和100的扁平表面作用于容器2中所含有的色调剂38以将其搅拌，并将存在于底壁的拱形部分10中的色调剂38输送到拱形部分8的上部，即设置有输送器42的部分。搅棒90，92，94，96，98和100不是设置在同一角度位置，而是设置在沿圆周方向上相互之间有角度距离的六个不同的角度位置。因此，搅棒90，92，94，96，98和100以相互之间不同的角度位置以及在不同的条件下对色调剂38起作用。当搅棒90，92，94，96，98和100的扁平表面向下运动以使得色调剂38向下移向容器2的底壁时，将有较大的阻力作用于搅棒90，92，94，96，98和100；而当搅棒90，92，94，96，98和100的扁平表面向上运动以使得色调剂38向上移动时，则作用于搅棒90，92，94，96，98和100的阻力较小。由于搅棒90，92，94，96，98和100设置于六个不同的角度位置，因此与搅棒以集中的方式设置于一个或两个角度位置相比较，转动搅拌器58所需要的转动力矩大大降低，并且所需要的最大力矩也大大降低。
图7-11说明了按照本发明的一个改进的实施方案的色粉卡盒。通过对比图3和9可以很清楚地看出，底壁的一侧的110部分不是呈拱形，而是为基本上水平延伸的线性部分，其两侧为拱形，其宽度大于容器2的拱形部分10。
请参照图8，10和11，容器102中所含有的搅拌器158包括一个转动轴160，其在底壁的上述的侧边部分110延伸。转动轴160的构成及转动轴160在容器102的两个侧边120，122上的安装方式基本上与图1-6所示的色粉卡盒的那些相同。但是，搅拌器158的臂和搅棒的构成与图1-6所示的搅拌器58的臂68，70，72，74，76，78，80和82以及搅棒84，86，88，90，92和94的构成不同。具体来说，搅拌器158有20个臂，即臂168，169，170，171，172，173，174，175，176，177，178，179，180，181，182，183，184，185，186和187，它们在轴向方向上等距离设置。臂168，169，170，171，172，173，174，175，176，177，178，179，180，181，182，183，184，185和186从转动轴160的外表面向径向方向上延伸，而臂187从设置于转动轴160上的环形法兰164的外边缘向径向方向上延伸。从转动轴160的轴心到臂168，169，170，171，172，173，174，175，176，177，178，179，180，181，182，183，184，185，186和187的端部的长度基本上相同。臂168和169位于相同的角度位置，并在臂168和169的两端之间设置有搅棒190。臂170和171位于相同的角度位置，并在臂170和171的两端之间设置有搅棒191。臂170和171位于与臂168和169相距180度的角度距离的位置。因此，搅棒191与搅棒190之间的角度距离为180度。臂172和173位于相同的角度位置，并在臂172和173的两端之间设置有搅棒192。按照图11所示的反时针方向，臂172和173位于与臂168和169相距36度的角度距离的位置。因此，按照图11所示的反时针方向，搅棒192与搅棒190之间的角度距离为36度。臂174和175位于相同的角度位置，并在臂174和175的两端之间设置有搅棒193。臂174和175位于与臂172和173相距180度的角度距离的位置。因此，搅棒193设置在与搅棒192相距180的角度距离的位置。臂176和177位于相同的角度位置，并在臂176和177的两端之间设置有搅棒194。按照图11所示的反时针方向，臂176和177位于与臂172和173相距36度的角度距离的位置。因此，按照图11所示的反时针方向，搅棒194设置在与搅棒192相距36度的角度距离的位置。臂178和179位于相同的角度位置，并在臂178和179的两端之间设置有搅棒195。臂178和179位于与臂176和177相距180度的角度距离的位置。因此，搅棒195设置在与搅棒194相距180的角度距离的位置。臂180和181位于相同的角度位置，并在臂180和181的两端之间设置有搅棒196。按照图11所示的反时针方向，臂180和181位于与臂176和177相距36度的角度距离的位置。因此，按照图11所示的反时针方向，搅棒196设置在与搅棒194相距36度的角度距离的位置。臂182和183位于相同的角度位置，并在臂182和183的两端之间设置有搅棒197。臂182和183位于与臂180和181相距180度的角度距离的位置。因此，搅棒197设置在与搅棒196相距180的角度距离的位置。臂184和185位于相同的角度位置，并在臂184和185的两端之间设置有搅棒198。按照图11所示的反时针方向，臂184和185位于与臂180和181相距36度的角度距离的位置。因此，按照图11所示的反时针方向，搅棒198设置在与搅棒196相距36度的角度距离的位置。臂186和187位于相同的角度位置，并在臂186和187的两端之间设置有搅棒199。臂186和187位于与臂184和185相距180度的角度距离的位置。因此，搅棒199设置在与搅棒198相距180的角度距离的位置。所以，搅棒190，192，194，196，198，191，193，195，197和199以36度的角度距离连续设置。搅棒190，191，192，193，194，195，196，197，198和199的长度基本上相同，并且其横截面为半圆形。搅拌桨190，191，192，193，194，195，196，197，198和199以与转动轴160基本上平行的方式延伸，并且它们是如此设置的，以使得当它们被带到如图11所示的搅棒196所处的角度位置时，它们的扁平表面基本上为向上的水平表面。希望采用合适的合成树脂材料，将搅拌器158的转动轴160、法兰164、臂168，169，170，171，172，173，174，175，176，177，178，179，180，181，182，183，184，185，186和187以及搅棒190，191，192，193，194，195，196，197，198和199模塑制成一体结构。
参看图10和11，搅拌器158的搅棒190，191，192，193，194，195，196，197，198和199分别设有板片200，201，202，203，204，205，206，207，208和209。板片200，201，202，203，204，205，206，207，208和209由合适的合成树脂膜例如聚对苯二甲酸乙烯酯制成。板片200，201，202，203，204，205，206，207，208和209从其被固定的基部处延伸，它们是通过采用合适的方法例如粘结的方法从一个方向上固定到搅棒190，191，192，193，194，195，196，197，198和199的扁平表面上，以将转动轴160与搅棒190，191，192，193，194，195，196，197，198和199的扁平表面平行分开。片板200，201，202，203，204，205，206，207，208和209的主体部分的宽度(转动轴60的轴向方向上)基本上等于搅棒190，191，192，193，194，195，196，197，198和199的长度。这里，板片200，201，202，203，204，205，206，207，208和209在其端部具有朝其两侧突出的一对突出部分。该突出部分的长度稍大于支撑搅棒190，191，192，193，194，195，196，197和198的臂168，169，170，171，172，173，174，175，176，177，178，179，180，181，182，183，184，185，186和187的厚度。
参照图11和9，可以理解图6-11所示的色粉卡盒：当搅拌器158按图9所示的反时针方向转动时，搅棒190，191，192，193，194，195，196，197，198和199的扁平表面作用于容器102中的色调剂138以搅拌色调剂138，从而使得存在于底壁的110部分的色调剂138被输送到拱形部分108的上部，即，被输送到设置有输送器142的部分。搅棒190，191，192，193，194，195，196，197，198和199的板片200，201，202，203，204，205，206，207，208和209沿容器102底壁的110部分的内表面和后壁的内表面(位于图9的右端的壁)滑动从而防止色调剂停留在所述的内表面。在片板的端部所形成的突出部分被相邻的片板所覆盖。因此，板片200，201，202，203，204，205，206，207，208和209沿转动轴160的轴向方向连续作用于容器102的内表面。搅棒190，191，192，193，194，195，196，197，198和199不是设置于相同的角度位置，而是设置在10个不同的角度位置，相互间的角度距离为36度。因此，搅棒190，191，192，193，194，195，196，197，198和199以及板片200，201，202，203，204，205，206，207，208和209以相互不同的角度位置和不同的条件作用于色调剂138。当搅棒190，191，192，193，194，195，196，197，198和199的扁平表面向下运动以使得色调剂138向下移向容器102的底壁时，将有较大的阻力作用于搅棒190，191，192，193，194，195，196，197，198和199；而当搅棒190，191，192，193，194，195，196，197，198和199的扁平表面向上运动以使得色调剂138向上移动时，则作用于搅棒190，191，192，193，194，195，196，197，198和199的阻力较小。由于搅棒190，191，192，193，194，195，196，197，198和199设置在十个不同的角度位置，因此与搅棒以集中的方式设置于一个或两个角度位置相比较，转动搅拌器158所需要的转动力矩大大降低，并且所需要的最大转矩也大大降低。
上面结合附图对按照本发明的优选实施方案得到的色粉卡盒进行了说明。但是，应该理解的是，本发明并不仅仅限于这些实施方案，并且在不偏离本发明的范围的情况下，可以对本发明进行许多改进。尽管在上面详细描述了色粉卡盒的实施方案，但是本发明的搅拌器不仅仅可以用于搅拌色粉卡盒中的色调剂，也可以用于搅拌显影装置中的显影室中的显影剂以及用于搅拌一不是处理色调剂或显影剂粉末的装置中的粉末。