JP2001139152A - 粒子システムのための機械的なバルブを備えた高速エアノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ホッパから粒子物質を供給する装置及び方法
の提供。 【解決手段】 コンジット３６がホッパ１４に機能的に
接続され、粒子物質１２の流れを可能にする。ノズル３
４は、粒子物質１２をコンジット３６から受け取るため
の入口と、粒子物質１２をノズル３４から分配するため
の出口を有する。コンジット３６内のコンベヤ４０が、
粒子物質１２の流れ助ける。ノズル３４は多孔性であ
り、多孔性のノズル３４の圧縮率を最大化し粒子物質１
２がノズル３４を通って移動する時に動かなくならない
様にするための、入口断面積と出口断面積との比を持つ
ようにその寸法が選択する。ノズル３４は機械的バルブ
を含み、コンジット３６に対して滑動可能に支持され、
バルブの開閉により、粒子物質１２のノズル３４からの
流れを制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、容器を物質で充填
することに関し、特に充填チューブからトナー容器への
トナーなどの粒子物質の流れを制御するために空気境界
層を備える充填ノズルに関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】現状で
は、例えばトナーなどの粒子物質をトナー容器に充填す
る場合、トナーはトナー供給ホッパから回転オーガによ
って容器へと移動される。オーガとは、螺旋形状の機械
的な部品であり、直接の機械的接触によってトナーの粒
子を充填チューブ内へと押す。この機械的接触処理の性
質により、トナー充填作業の正確さ及び生産性にかなり
の制限が発生する。充填チューブ内のトナーの動きの速
度は、オーガの回転速度に比例し、オーガ／トナー／じ
ょうごの摩擦による熱の発散によって制限される。オー
ガ速度が高い場合、特にマハバディ等による米国特許出
願第５，２２７，４６０号（US-A 5,227,460 to Mahaba
di et al.）に記載されたような低温溶解トナーでは、
トナーが溶解する。なおこの米国特許出願第５，２２
７，４６０号の関連する部分をここに参照のために編入
する。

【０００３】生産的に効率的なトナー容器を提供するた
めに典型的には、トナーをホッパから移動させるために
使われる回転オーガは比較的大きい。大きなオーガは、
多量のトナーの流れを可能にし、したがって、充填ライ
ンでの生産性を向上させる。このような充填ラインを、
小さく低コストな複写機及びプリンタに使う場合、この
ような小さな複写機及びプリンタが使うトナー容器の開
口部が小さなトナー充填開口部を含むが、この充填開口
部が変則的な形状を持っていることや、充填開口部が容
器の中央に配置されていないことなどの問題が生じる。
よって問題点は、大きな充填チューブ及びオーガを小さ
なトナー充填開口部に一致させることに関連する。

【０００４】小さく低コストなコピーがより多く作成さ
れ、非常に効率的なトナー充填作業が必要とされている
ため、トナーによる容器の充填に関する問題は悪化す
る。

【０００５】効率的なトナー充填に関する問題はまた、
低コスト及び中コストの多色ハイライト又はフルカラー
プリンタ及び複写機においても見られる。カラートナー
のトナー容器は典型的には、黒色トナーの容器よりも小
さく、また典型的には、より変則的な形状を有する。更
にカラートナーは、例えば７ミクロン以下などの小さな
粒子サイズで開発されてきた。これらの小さなトナー
は、トナーホッパ内に流すことがより困難であり、オー
ガに沿って運ぶこともより困難である。

【０００６】小さく低コストなプリンタ及び複写機のト
ナー容器は典型的には、トナーを足すための開口部が小
さい。更に、トナー容器はしばしば、複写機械内で割り
当てられた空間に適合するため、変則的な形状を有す
る。したがって、小さなトナー容器開口部と一致させる
ために必要となる小さなチューブのため、トナー容器を
充填することが困難になり、容器が充満する前に、容器
内の全てのトナーが、完全に容器の遠隔部分を満たすこ
とが困難になる。

【０００７】トナー容器の充填を制御することに関する
問題は、主にトナーの性質に起因する。トナーは、現像
薬内で像を形成する物質であり、静電的な電荷の場によ
って堆積すると可視の記録となる。一成分システム（on
e-component system）と二成分システム（two-componen
t system）との二つの現像システムが知られている。

【０００８】一成分現像システムでは、現像物質は、通
常鉄などの磁性物質の粒子が黒色プラスチック樹脂に埋
め込まれたトナーである。鉄により、トナーが磁気を帯
びることを可能にする。二成分システムでは、現像物質
は、小さなポリマ又は樹脂粒子及び色薬品から成るトナ
ーと、およそ球形の鋼鉄の粒子又はビーズから成るキャ
リアとを含む。トナーとキャリアビーズとの間の静電電
荷が、現像処理においてトナーをキャリアにくっつかせ
る。これらの小さく、摩耗性を有し、容易に電荷を帯び
る粒子の制御は非常に難しい。

【０００９】一成分システム及び二成分システムは、流
すことが非常に困難なトナーを使用する。これは特に二
成分システムで使われるトナーに当てはまるが、単一成
分システムのトナーにも当てはまる。トナーは、ホッパ
内で固まりつながる傾向がある。これにより、トナー容
器の開口部を通じてトナーを追加するために必要な小さ
なチューブを通るトナーの流れが制限される。また、こ
の固まりつながる傾向は、容器内で空気のギャップを引
き起こす場合がありその結果、容器の部分的な充填を引
き起こす。

【００１０】トナーの流れを向上させる試みはまた、外
部振動装置を使いホッパー内のトナーをゆるめる試みを
含む。これらの振動装置は、エネルギ集約型で、高価で
あり、全体的に非効率的で、堅実ではない。更にこれら
の振動装置は、トナーを曇らせ、充填作業の周辺に埃を
蓄積させる傾向がある。

【００１１】また、高速生成充填作業において、トナー
によって容器を充填する際のホッパからのトナーの流れ
をすばやく開始したり停止することにおいても問題が発
生していた。米国特許第５，６８５，３４８号や第５，
８３９，４８５号に開示されるように、電磁トナーバル
ブが開発された。この電磁バルブの使用は、一成分現像
システムでの使用に説明されたトナーのような、磁気を
帯びることのできるトナーに制限される。

【００１２】トナー充填オーガの端部に配置されたアダ
プタを使い、小さなトナー充填開口部を有するトナー容
器を充填するための試みも行われた。このアダプタは、
入口がオーガの大きさに対応し、出口がトナー容器の開
口部に対応する。トナーの詰まり、特にトナーの流率を
増やそうとした場合や、例えば７ミクロン以下の粒子の
大きさを持つカラートナーなど小さな粒子の大きさのト
ナーを使用しようとした場合のトナーの詰まりが、やや
こしい問題として発見された。よって、オーガと一致し
たアダプタは、トナーにより詰まる傾向がある。このよ
うなアダプタを通る流率は、容認できないほどに低い。

【００１３】更に、これらのアダプタの使用は、充填作
業においてトナーの埃がないきれいな環境の保持に関す
る問題を引き起こす場合がある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、粒子物質の供
給をホッパから移動させる装置に関する。この装置は、
ホッパに機能的に接続されホッパから下に伸びるコンジ
ット（導管：ｃｏｎｄｕｉｔ）であって、ホッパ内でホ
ッパ嵩密度を持つ粒子物質がその中に流れることを可能
にするように適合されたコンジットと、コンジットに機
能的に接続されそこから下方向に伸びるノズルアセンブ
リであって、ノズルアセンブリ入口及びノズルアセンブ
リ出口を備えるノズルアセンブリと、ノズルアセンブリ
内の多孔性ノズルであって、粒子物質をコンジットから
受け取るための入口と粒子物質を多孔性ノズルから分配
する出口と内部周辺層とを備え、入口が入口断面積を有
し出口が出口断面積を有し、入口断面積が出口断面積よ
りも大きい多孔性ノズルと、内部周辺層と粒子物質流と
の間の空気層であって、圧縮空気源によって供給される
空気層と、を有し、空気層が粒子物質と内部周辺層との
間の摩擦を低減し、粒子物質がノズルアセンブリ出口を
出る時に出口嵩密度を有する。少なくとも一部がコンジ
ット内に設けられたコンベヤが配置され、粒子物質の流
れを提供することを助ける。粒子供給作業中に、粒子物
質流がノズルアセンブリ内を通る時に動かなくならない
よう、またホッパ嵩密度と出口嵩密度が実質上等しくな
るような入口断面積と出口断面積との比率を有するよう
に多孔性ノズルの寸法が選択され空気層が制御される。
機械的なバルブが、粒子物質のノズルアセンブリからの
流れを制御する。

【００１５】本発明のもう一つの態様は、所定量の粒子
物質をホッパから供給する方法に関する。この方法は、
ホッパ内で粒子物質がホッパ嵩密度をもつホッパから伸
びるコンジットを配置するステップと、粒子物質をホッ
パからコンジットに取付けられ、入口断面積を有する入
口と出口断面積を有する出口と内部周辺層とを含む多孔
性ノズルを備えるノズルアセンブリに向かってコンベヤ
で運び出すステップと、入口断面積を出口断面積よりも
大きくするステップと、を含む。空気境界が、多孔性ノ
ズルの圧縮率を増加させ、粒子物質流がノズルアセンブ
リを通って進む時に動かなくならないようにするため
に、多孔性ノズルの内部周辺層に適用され、ノズルアセ
ンブリを出る時に出口嵩密度を有する粒子物質が供給作
業中にコンジットを通じてコンベヤによってノズルアセ
ンブリを通じて分配され、粒子物質ホッパ嵩密度が出口
嵩密度と実質上等しく、ノズルアセンブリからの粒子物
質の流れが機械的なバルブによって制御される。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明は、好適な実施形態に関し
て説明されるが、本発明をこれらの実施形態に制限する
意図はないことを理解されたい。これに対しこの説明
は、付随する請求項に定義された本発明の精神及び範囲
内に含まれるであろう全ての代案、変更、及び同等のも
のにわたるものと意図される。

【００１７】本発明によれば、図２において、粉末充填
援助装置１０を示す。粉末充填援助装置１０は、トナー
の形状の粉末１２を複写機又はプリンタにおいて使用す
るためにホッパ１４から容器１６に運ぶために使われ
る。粉末充填装置１０は、好適には大量生産される容器
１６の充填を可能にするため、充填ライン２０に搭載さ
れ、容器１６は好適には運搬装置２２に搭載される。装
置２２は、矢印２４又は矢印２６のいずれの方向にも移
動可能である。運搬装置２２は、容器の中央線３０を装
置の中央線３２と整列させる役割を果たす。

【００１８】粉末充填援助装置１０は、ノズル３４を含
み、ノズル３４は、粉末１２を容器１６へと向けるため
に使われる。ノズル３４はコンジット３６によってホッ
パ１４に接続され、このコンジット３６は好適には中空
のチューブ又はじょうごの形をしている。

【００１９】図２に示すように、ホッパ１４は容器１６
の上に配置され、粉末１２の容器１６への流れが、重力
によって助けられる。粉末１２の容器１６への流れを最
適化するために、粉末充填装置１０は更に、コンベヤ４
０を少なくとも一部をコンジット３６内に配置して含
み、粉末１２の流れを助ける。コンベヤ４０は好適には
螺旋状のコンベヤ又はオーガである。例えばオーガ４０
は、直線又は先細はすばねじ（ｈｅｌｉｃａｌ ｓｃｒ
ｅｗ）などの様々な外形を含む螺旋形状のオーガであっ
てもよい。好適には、オーガはコンジットにぴったりと
適合する。

【００２０】好適にはノズル３４は、容器１６の開口部
４２に挿入可能である。ノズル３４の開口部４２への挿
入は、適切な方法のいずれによって達成されてもよい。
例えば、運搬装置２２及びその結果として容器１６が矢
印４４の方向にノズル３４との係合のために上へ移動可
能であってもよく、矢印４６の方向に開口部４２からの
係合解除のために下へ移動可能であってもよい。装置２
２及び容器１６の上下への移動によって、容器１６が矢
印２４及び矢印２６の方向へ割出されることを可能にす
る。

【００２１】複数の容器１６の充填を可能にするため
に、充填された容器１６を充填位置から割出（排出）し
ている間と、充填されていない容器１６を充填位置へと
割出（搬入）している間とは、粉末１２のホッパ１４か
らの流れを休止させる必要がある。図２に示すように、
粉末１２の流れは、コンジット３６内のオーガ４０の停
止によって休止させられてもよい。オーガ４０は、いず
れかの適切な方法によって回転させられてもよく、すな
わち、オーガ４０に機能的に接続されたモータ５０によ
って回転させられてもよい。モータ５０はコントローラ
５２に接続され、コントローラ５２は、運搬装置２２の
割出しの間、オーガ４０の回転を停止させるための信号
を送る。しかしながら、粉末１２のコンジット３６を通
じての流れを、バルブ（図示せず）を使って更に制御し
てもよいことを理解されたい。

【００２２】好適には、空気伝送粉末（空気で運ばれる
粉末）１２が存在しない充填ライン２０を確実にするた
めの準備がなされる。この空気伝送粉末１２は、充填作
業の間、特に充填されていない容器１６を粉末充填装置
１０に差し出すための運搬装置の割出しの間、ノズル３
４と容器１６の開口部４２との間で漏れ出る場合があ
る。装置１０に使われる洗浄充填システム５４を図２に
示す。洗浄充填システム５４は好適にはハウジング５６
を含む。ハウジング５６は、充填ライン２０とコンジッ
ト３６とにしっかりと固定される。

【００２３】ハウジング５６は、いくつかの役割を果た
してもよい。例えば、ハウジング５６は、スライド６０
を支持するために使われてもよい。スライド６０は、ト
レイ６１（図３参照）に接続され、トレイ６１は、ノズ
ル３４と開口部４２との間に滑動可能に合わせられる。
トレイ６１は、いずれかの適切な形態であってよく、図
２に示すようにトナー滴下プレートの形態であってもよ
い。トレイ６１は、粉末１２がノズル３４から出ること
を防止する第一位置を有する。この伸長位置では、トレ
イ６１が容器１６の割出し中の粉末１２の流出を防止す
る。トレイ６１はまた、充填の際に粉末１２の容器１６
への流れを可能にする第二の収縮位置を有する。ハウジ
ング５６はまた、好適には第二の目的を提供する。すな
わちコンジット３６及びノズル３４を支持する。

【００２４】図３に示すように、ハウジング５６はま
た、ノズル３４を囲み、トレイ６１が閉じ位置にある時
には密閉される空洞又はチャンバ（chamber）６２を設
ける。チャンバ６２は好適には真空に保たれる。チャン
バは、いずれかの適切な方法で真空に保たれてもよく、
例えばトナー埃真空ライン６４によって真空源６６に接
続されてもよい。真空源６６はトナー回収ブースの形態
であってもよい。

【００２５】ハウジング５６はまた、好適には追加の機
能を提供する。ハウジング５６は、ノズル３４を開口部
４２に導くための見当合わせガイドとしての役割も果た
す。図２に示すように、ハウジング５６は、面取られた
端部７０を含み、この端部７０は、容器１６が矢印４４
の方向に移動するにしたがって、開口部４２に接触し、
粉末充填援助装置１０を容器１６に見当をあわせ整列さ
せる。好適には、ハウジング５６は滑動可能にコンジッ
ト３６に搭載され、矢印７２の方向に上へと移動でき矢
印７４の方向に下へと移動ができる。ハウジング５６の
滑動移動は、重力又はばね、モータやその他の機構によ
って達成できることを理解されたい。例えばハウジング
５６は、容器１６が矢印４４の方向に上へ動くことによ
り、矢印７２の方向に上へ移動してもよい。ノズル３４
はその結果、開口部４２に入り、充填を可能にする。

【００２６】容器１６のノズル３４への係合のための上
昇と同時に、トレイ６１が矢印７６の方向に左へと移動
され、粉末１２がノズル３４を通り容器１６へと流れる
ことを可能にする。トレイ６１はどのような方法で始動
してもよく、例えば、モータ又は他の機構によって始動
してもよいが、図２に示すようにトレイ６１は好適には
カム機構８０によって機能されることを理解されたい。
このカム機構８０は、ハウジング５６が矢印７２の方向
に移動した時に、トレイ６１が矢印７６の方向へ移動
し、チャンバ６２を容器１６との連絡のために開くよう
に、ハウジング５６に相互接続される。

【００２７】図２において、粉末充填援助装置１０が、
容器１６の充填を可能にするための、容器が上がった位
置にあるものを示す。ノズル３４は、容器の開口部４２
に位置し、トレイ６１は矢印７６の位置へと収縮され、
トナー１２の流れを許す。

【００２８】図３において、粉末充填援助装置１０を、
運搬装置２２の割出しを可能にするための、容器が下が
った位置に示す。運搬装置２２は、充填された容器を充
填位置から割出（排出）し、充填されていない容器を充
填位置へと割出す（搬入する）。この位置ではノズル３
４は、容器１６の開口部４２から取り外される。トレイ
６１はチャンバ６２へと伸ばされ、滴下するトナー残留
物を捕獲する。

【００２９】図１において、ノズル３４をより詳しく示
す。ノズル３４は、いずれかの適切な耐久性のある物質
から成り、例えば粉末１２と化学的に反応しないプラス
チック又は金属から成る。例えばノズル３４は、ステン
レス鋼から成ってもよい。

【００３０】ノズルは、いずれかの適切な形状であって
よいが、コンジット３６に隣接する入口８２と、入口８
２と対向する出口８４と、を含む。ノズル３４は、いず
れかの適切な方法によって、コンジット３６にしっかり
と固定される。例えば図１に示すように、ノズル３４
は、コンジット３６に押圧適合（圧入）されてもよい。
ノズルはコンジットに、留め金具やのりや溶接によって
しっかりと固定されてもよいことを理解されたい。好適
には、出口８４から内部に向かって伸びるガイドタブ８
６によってノズル３４を容器１６の開口部４２へと導
く。ノズル３４の入口８２と出口８４との間には、ノズ
ルの中央部分９０がある。中央部分９０は好適には、中
空の実質的なコノフラストリカル（ｃｏｎｏｆｒｕｓｔ
ｒｉｃａｌ）又はじょうご状の形状をしている。

【００３１】粉末１２のノズル３４内部での流れを助け
るために、ノズル３４の中央部分９０は好適には、ノズ
ル３４の内部周辺層９２上にコーティング９４によって
被覆される。コーティング９４は好適には、低い摩擦係
数の物質から成る。０．２５以下の摩擦係数が好適であ
る。ポリテトラフルオロエチレンが特にこの応用法に適
している。

【００３２】オーガ４０は、コンジット３６内で回転可
能に固定される。オーガ４０は、コンジット３６内で浮
いていてもよく、またはその末端部において、コンジッ
ト３６に支持されていてもよい。オーガ４０は、いずれ
の特定の構成でもよいが、好適には螺旋オーガである。
オーガ４０は、適切な速度で回転し粉末１２のノズル３
４を通じての流れを最適化する。

【００３３】例えば、直径Ｂが約３．１７５センチメー
トル（１．２５インチ）のコンジット３６の場合、オー
ガ４０は好適には、約２．５４センチメートル（約１イ
ンチ）のオーガ直径Ａを有する。オーガ直径Ａが約２．
５４センチメートル（１インチ）のオーガの場合、オー
ガ４０は、約５００ｒｐｍの回転速度で回転してもよ
い。オーガ直径Ａが約２．５４センチメートル（１イン
チ）のオーガの場合、オーガ４０は、ピッチＰ又はオー
ガの隣接する羽根の間の距離が約２．５４センチ（約１
インチ）であってもよい。オーガ４０の最適な回転速度
は、ピッチＰの値によることを理解されたい。

【００３４】図１に示すように、オーガ４０は、ノズル
の入口８２において終わっていてもよい。本発明は、空
の空洞又はチャンバ９６を含むノズル３４の中央部分９
０によって実施してもよい。

【００３５】ノズル３４は、入口８２における入口直径
ＩＮＤが出口直径ＯＵＤよりも大きくなり、これによ
り、与えられたオーガ及び回転速度における粉末の流れ
が最大化されるように設計される。異なる粉末は異なる
密度を持つため、ＩＮＤ及びＯＵＤの寸法は、粉末の最
適な流れのために変動させられる必要があることを理解
されたい。例えば、図１に示すような、約７ミクロンの
粒子の大きさを持つトナーに、回転速度が５００ｒｐｍ
のオーガ４０を使う場合、入口直径ＩＮＤは約３．１７
５センチメートル（約１．２５インチ）であり、出口直
径ＯＵＤは、約２．２２２５センチメートル（約０．８
７５インチ）である。入口と出口の間の距離又は中央部
分の高さＨが、約１．７７８センチ（約０．７インチ）
のノズルの場合、ノズル３４の内部周辺層９２に含まれ
た角度αは約２０度である。

【００３６】ノズル３４を使い、容器と同心でない開口
部を持つ容器を充填する場合、デフレクタ１００の使用
が好適である。好適には、デフレクタ１００は機械的に
オーガ４０に接続され、共に回転する。図１に示すよう
に、デフレクタ１００は、ホルダ１０２に接続される。
ホルダ１０２は、オーガ４０にいずれかの適切な手段に
よって固定される。例えばホルダ１０２は、細線部材１
０４によってオーガ４０に固定される。

【００３７】デフレクタ１００は、いずれの適切な物質
からできていてもよい。例えばデフレクタは、プラスチ
ック又は金属から成っていてもよく、デフレクタ１００
は、ステンレス鋼から成っていてもよい。図１，２に示
すように、デフレクタ１００は、デフレクタ羽根の形態
である。デフレクタ１００は、単一の羽根からできてい
てもよいが、好適にはデフレクタ１００は、複数の等間
隔に配置された羽根をホルダ１０２の周囲に有する。図
１に示すように、デフレクタ羽根の幅Ｗは、ノズル３４
のＯＵＤが約２．２２２５センチメートル（０．８７５
インチ）の時、約１．５２４センチメートル（約０．６
０インチ）である。

【００３８】好適には、出口８４は、矢印１０３の方向
に軸３２に沿って、約０．５０８センチメートル（０．
２インチ）の距離Ｌ伸び、ノズル３４と容器１６の開口
部４２との係合を可能にする（図２を参照）。

【００３９】ここで図４において、トナー充填援助装置
１０を、トナー容器１６と係合させ示す。図４に示すよ
うにノズル３４は、トナー容器１６に開口部４２を通じ
て挿入されている。デフレクタ１００は、容器１６のチ
ャンバ１０６内に配置される。デフレクタ１００は、容
器１６内の粉末１２を偏向させ、容器の上部に空気伝送
トナー（浮遊トナー）１０８の領域を提供する役目を果
たす。空気伝送トナー（浮遊トナー）１０８が安定する
にしたがって、安定したトナー１１０が容器１６内に均
一に形成され、容器１６の完全な充填を確実にする。

【００４０】ここで図７及び図８において、デフレクタ
１００の使用による利点を示す。図７では、デフレクタ
１００が配置されていないノズル３４を示す。ノズル３
４は、ノズル中央線３２を中心とした山を形成するよう
に粉末１２を方向付けてしまう。図７から理解できるよ
うに、空気のギャップ１１２が、トナー容器１６内に形
成され、部分的に充填されたトナー容器１６を作り出
す。

【００４１】ここで図８において、デフレクタ１００が
固定されたノズル３４を示す。デフレクタ１００は、ト
ナーを空気伝送トナー（浮遊トナー）１０８になるよう
にばらまくよう働き、この空気伝送トナー（浮遊トナ
ー）１０８は、しばらくすると安定トナー１１０に安定
し、その後トナー容器１６内で均一に分散した状態で安
定する。

【００４２】ここで図５において、ノズル３４に対して
割出しコンベヤ１７０に沿って移動する容器１６の側面
図を示し、これは全ての実施形態に関連する。各々の容
器は、パック（ｐｕｃｋ）としても知られる運搬装置２
２内に位置する。各パックは、各種類のトナー容器のた
めに特別に設計され造られ、異なる容器の幅及び高さに
対応する。異なるトナー容器の種類に対しても同一の運
び出し及び持ち上げシステムを使えるように、パックが
使われる。容器が充填チューブの下に位置した時に、持
ち上げ機構１７４が容器を含むパックを、持ち上げ機構
が完全に伸び切るまで上に押す。持ち上げ機構が完全に
伸び切った時は、容器が充填チューブと正しい充填位置
関係になる。特に充填ラインが専用ラインの場合や、容
器が簡単に倒れないような自重を支えられる形状の場合
に、容器をパック無しでコンベヤに配置することも可能
なことを理解されたい。

【００４３】図６において、充填チューブと正しい充填
関係にある容器を示し、ここでは容器開口部４２がノズ
ル３４の端部を受ける。容器に装填されるトナーの量
は、容器の大きさによって予め定められており、トナー
の流れは、高速充填機の特定のサイクル数によって制御
される。一旦所定量のトナーが充填チューブを、高速充
填機の特定サイクル数通ると、容器は充填され、容器が
充填チューブの下から移動できるよう充填処理が停止さ
れる。

【００４４】ここで図９において、本発明によるノズル
の第一の代替実施形態をノズル２３４として示す。ノズ
ル２３４は、図１から図７におけるノズル３４と同様の
ものである。ノズル２３４は、コンジット２３６に固定
される。コンジット２３６は、図１から図７におけるコ
ンジット３６と同様のものである。オーガ２４０が、コ
ンジット２３６内に回転可能にはめ込まれ、粉末１２を
矢印２２０の方向へ軸２３２に沿って進ませる役目を果
たす。オーガ２４０は、円筒形部分２２２を含み、この
円筒形部分２２２はコンジット２３６にかみ合わせ、は
め込まれる。円筒形部分２２２は、ＤＬの直径を有し、
この直径ＤＬはコンジット２３６の直径ＤＣよりも少し
小さい。オーガ２４０の先細部分２２４が、オーガ２４
０の円筒形部分２２２から下に伸びる。先細部分２２４
は、少なくとも一部が、ノズル２３４の中央部分２９０
の内部周辺層２９２内に形成された空洞２９６内にはめ
込まれる。ノズル２３４は、入口２８２においてコンジ
ット２３６に固定される。出口２８４がノズル２３４の
中央部分２９０から下に伸びる。入口２８２及び出口２
８４は、図１から図７に示すノズル３４の入口８２及び
出口８４と同様のものである。

【００４５】ここで図１０において、オーガ２４０がノ
ズル２３４内に位置し示される。オーガ２４０の円筒形
部分２２２がコンジット２３６内にはめ込まれ、オーガ
２４０の先細部分２２４が、部分的に空洞２９６にはめ
込まれる。図１から図７に示すノズル３４と同様のノズ
ル２３４は、ＤＩの入口直径とＤＯの出口直径とを有す
る。直径が約３．１７５センチメートル（約１．２５イ
ンチ）のオーガ２４０の場合、好適には入口直径ＤＩが
約３．１７５センチメートル（約１．２５インチ）であ
り、出口直径ＤＯが約２．２２２５センチメートル（約
０．８７５インチ）である。入口と出口は、中央線２３
２の方向に距離を置かれ、この距離ＮＬは約１．７７８
センチメートル（約０．７インチ）である。中央部分２
９０の内部周辺層２９２はしたがって、約２０度の含有
角βを形成する。好適には、オーガ２４０の先細部分２
２４は、ノズル２３４の中央部分２９０の内部周辺層２
９２の角度βに等しい、含有角θを有する。好適には、
ノズル２３４の内部周辺層２９２は、コーティング２９
４をその上に含み、このコーティング２９４は、ノズル
３４のコーティング９４と同様のものである。オーガ２
４０の先細部分２２４は好適には、コーティング２９４
から距離Ｃを離れて配置され、この距離Ｃは、その間に
作業隙間を提供するのに十分な距離である。約０．１２
７センチメートル（約０．０５インチ）の距離Ｃが十分
である。

【００４６】追加として、オーガ２４０は突出部２２６
を含んでいてもよく、この突出部２２６は、オーガ２４
０の先細部分２２４から下に伸びる。突出部２２６は、
ノズル２３４の下部表面２３０の下に距離ＢＢ伸びる。
約０．５０８センチメートル（約０．２インチ）の距離
ＢＢが十分であることがわかっている。突出部２２６
は、粉末がノズル２３４内で詰まることを防止し、同時
に、容器を均一に充填するようにトナー粒子を偏向させ
る方法を提供する役目を果たす。

【００４７】ここで図１１において、本発明によるノズ
ルの第二の代替実施形態をノズル３３４として示す。ノ
ズル３３４は、コンジット３３６に固定され、そこから
下へと伸びる。コンジット３３６は、図１から図７に示
すコンジット３６と同様のものである。オーガ３４０
は、好適には回転可能にコンジット３３６内にはめ込ま
れる。オーガ３４０は、図１から図７に示すオーガ４０
と同様のものである。図１１に示すようにノズル３３４
は、コンジット３３６から下へと伸びる。ノズル３３４
は、先細部分３９０を含み、この先細部分３９０が、お
よそコノフラストリカル（ｃｏｎｏｆｒｕｓｔｒｉｃａ
ｌ）の中空形状である。図１１に示す先細部分３９０
は、凹状又は茶碗のような形状をしている。先細部分３
９０が同様に、凸状又は中立形状（neutral shape）で
あってもよいことを理解されたい。先細部分３９０は、
ノズル入口３８２において直径ＤＮＩを、ノズル出口３
８４において、ノズル入口直径ＤＮＩよりも小さな直径
ＤＮＯを有する。図１１に示すノズル３３４は多孔性の
物質から成る。ノズル３３４は、いずれかの適切な耐久
性のある物質、例えば多孔性のプラスチック物質から成
っていてもよい。このような多孔性プラスチック物質
は、米国ジョージア州フェアバーンのポレックステクノ
ロジーズ社（Porex Technologies Corporation, Fairbu
rn, Georgia, USA）から入手可能であり、ポレックス
（登録商標）多孔性プラスチックとして売られている。
高密度ポリエチレンを、約２０マイクロメートルの孔の
大きさと共に使うことが、この適用法では適切である。

【００４８】トナー１２の流れを助け、ノズル３３４の
内部周辺層３９２を、すばやく（容易に）摩耗する傾向
があるコーティングによって被覆することを避けるため
に、ノズル３３４は流れる空気の境界層３３２をノズル
３３４の内部周辺層３９２の内部に配置して備える。流
気境界層３３２は、いずれかの適切な方法によって達成
できる。例えば、図１１に示すように、ノズル３３４が
ハウジング３３０によって囲まれる。ハウジング３３０
は、コンジット３３６及びノズル３３４の底部に固定さ
れる。よってハウジング３３０が、ハウジング３３０と
ノズル３３４との間に外部空洞３６２を形成する。好適
には外部空洞３６２は、圧縮空気源３６４に接続され、
これにより圧縮空気が、多孔性ノズル３３４を通じて押
し通される。よって、圧縮空気源３６４はノズル３３４
と粉末１２との間に流気境界層を提供するように働く。
圧縮空気源は、バルブ（図示せず）を含み空気量を規制
し、正しい流気境界層３３２を形成しトナー１２のノズ
ル３３４を通じての流れを最適化してもよい。

【００４９】図１２は、本発明の一実施形態を示し 、
この実施形態は図１１に示すものと同様のものである。
ノズルアセンブリ４３０がコンジット４３６に固定さ
れ、そこから下へと伸びる。コンジット４３６は、コン
ジット３３６と同様のものであり、オーガ４４０はオー
ガ３４０と同様のものである。図２及び図３に示すハウ
ジング５６はこの実施形態では不要である。

【００５０】コンジット４３６の内部表面の少なくとも
一部が、低い摩擦係数を持ち粒子物質に接触する面の表
面張力が低い物質から成るライナ４３８によって被覆又
は線引きされる。例えば、ライナ４３８の粒子物質に接
触する面は、約０．１０から約０．２５の範囲内の摩擦
係数を有する場合もある。好適なライナ物質の例は、ポ
リテトラフルオロエチレンやナイロンや同様の固着しな
い物質などを含む。好適な実施形態では、低摩擦スリー
ブ、ライナ、または被覆が、コンジット４３６の内部表
面の一部にノズルアセンブリ４３０に隣り合い存在す
る。これは、図示するように好適にはコンジット４３６
の円筒形部分の長さ方向に渡る。トナーの場合などのよ
うに静電的な粒子物質が使われる場合、静電粒子がコン
ジット４３６に固着しないようにライナもまた低い摩擦
電気の電荷物質から造ることが望ましい。ライナ４３８
は、従来技術の装置のいくつかでは流れを復帰させるた
めに必要とされていた、更なる振動機器を不必要にす
る。ライナ４３８はまた、粒子物質がオーガ４４０によ
って動かされた時の摩擦力による熱の発生を低減する。

【００５１】図１２に示すように、ノズルアセンブリ４
３０は、コンジット４３６から下へと伸びる。ノズルア
センブリ４３０はノズル３３４と同様のものであるが、
先細部分又は多孔性ノズル４９０は、ノズル３３４の凹
形状の代わりに、直線的フラストロコニカル（ｆｒｕｓ
ｔｒｏｃｏｎｉｃａｌ）な円錐側面を持つ。先細部分４
９０は、ノズル入口４８２において直径ＤＮＩを有しノ
ズル出口４８４において、ノズル入口直径ＤＮＩよりも
小さな直径ＤＮＯを有する。好適な実施形態では、ノズ
ル入口４８２におけるＤＮＩは、ノズル出口ＤＮＯにお
ける直径ＤＮＯの少なくとも倍の直径である。図１２に
示す多孔性ノズル４９０は、先細部分３９０と同様の多
孔性物質から成る。

【００５２】ノズルアセンブリ４３０の寸法は、入口断
面積と出口断面積の比率が、粒子物質の流れが、オー
ガ、ライナ、及びノズルアセンブリの作業と関連して装
置内を進む時に動かなくならないよう、同時に粒子物質
の運搬を最大化するように選択される。オーガ４４０の
作業中に、粒子１２の充填チューブ４３６及び多孔性ノ
ズル４９０内での流れが実質上一定に保たれるように、
充填チューブ（コンジット）４３６及びオーガ４４０に
対しての多孔性ノズル４９０の寸法及び形状が定められ
る。オーガ４４０は、充填チューブ４３６内で特定の体
積Ｖ_４４０を有し、粒子１２が、体積Ｖ_４４２を有する
充填チューブ粒子領域４４２を通って移動することを可
能にする。この充填チューブ粒子領域４４２は、充填チ
ューブ４３６内のオーガ４４０が存在しない領域であ
る。充填チューブ４３６内の粒子１２の体積は、オーガ
４４０の体積Ｖ_４４０を充填チューブ４３６の体積Ｖ
_４３６から引くことで求められる。

【００５３】充填処理中の、粒子１２が多孔性ノズル４
９０に届けられる率は、使われるオーガの種類、オーガ
の速度、粒子物質の嵩密度、オーガの体積、及び充填チ
ューブ４３６の体積Ｖ_４３６を考慮し計算できる。嵩密
度は、単位体積当たりの粉末状又は粒状固体物質の質量
と定義される。

【００５４】オーガの一回転当たりに届けられる粒子物
質 BDpart × (V_４３６ - V_４４０) = (BDpart ×
V_４４２)/回転 一分間当たりに届けられる粒子物質 (BDpart × V_４４２)/回転 × (回転/分)=(BDpart × V
_４４２)/分 であり、ここでBDpartは粒子物質の嵩密度である。

【００５５】ノズルアセンブリ４３０の入口直径ＤＮＩ
は、充填チューブ４３６の出口直径と等しい。ノズルア
センブリ４３０の出口直径ＤＮＯは、粒子１２の嵩密度
を増加させるために必要な圧縮量によって決定され、容
器開口部１８の直径よりは大きくない。多孔性ノズル４
９０は、粒子１２がノズル入口４８２に入る率が、ノズ
ル出口４８４を出る粒子１２の率と実質上等しい率とな
るように、その大きさ及び形状が定められる。ノズルア
センブリ４３０の底部は好適にはノズル端部４９６（後
に説明する）を含む。粒子物質１２のノズルアセンブリ
４３０から出る時の嵩密度を最大化し、単位時間当たり
の容器１６へ届けられる粒子物質１２の質量を最大化す
ることが望ましい。粒子物質１２の最大嵩密度は、粒子
物質の流れを保つことにより制限される。

【００５６】多孔性ノズル４９０は、流れる空気の境界
層４３２を内部周辺層４９２の内部に配置し含む。空気
境界層４３２の目的は、実質上摩擦の無い表面を提供し
粒子物質１２が多孔性ノズル４９０の内部表面に固着し
ないようにすることである。流気境界層４３２は、いず
れかの適切な方法で達成してもよいが、空気境界層４３
２を超えて流れる粒子物質１２の嵩密度が、空気境界層
４３２によって影響を受けないことが重要である。これ
により、粒子物質の最大嵩密度が容器１６に届けられる
ことを保証する。

【００５７】例えば図１２に示すように、多孔性ノズル
４９０はノズルハウジング４９４に囲まれる。ノズルハ
ウジング４９４は、コンジット４３６及びノズルアセン
ブリ４３０の底部に固定される。ハウジング４９４は、
ハウジング４９４と多孔性ノズル４９０の間にノズルプ
レナム（ｐｌｅｎｕｍ）４６２を形成する。好適にはノ
ズルプレナム４６２は、圧縮空気源４６４にノズル入口
４６６を介して接続され、圧縮空気は多孔性ノズル４９
０を押し通される。よって圧縮空気源４６４は、流気境
界層４３２を多孔性ノズル４９０と粒子物質１２との間
に提供するように働く。圧縮空気源４６４は、バルブ
（図示せず）を含んでいてもよく、これにより空気量を
規制し、ノズルアセンブリ４３０を通じての粒子物質１
２の流れを最適化するために適切な流気境界層４３２を
形成する。例えば、粒子物質１２がトナーの場合、使わ
れる好適な流気境界層は一般的には約５００から３００
０ｍｌ／分で連続して適用される。粒子物質１２の流れ
及び空気の流れは調整され、空気境界４３２が粒子物質
１２に浸透せず、空気を含ませないことを保証する。好
適には圧縮空気源４６４は、連続して運転され空気境界
層４３２を提供する。充填作業中は、コンベヤ４４０が
運転している時は、圧縮空気の連続した供給が、ノズル
アセンブリ４３０を通じての望まれる粒子の流れを確実
にし、コンベヤ４４０が運転していない時は、圧縮空気
の連続した供給によって、粒子物質１２が多孔性ノズル
周辺層４９２に固着しないことを確実にし、ノズルアセ
ンブリ４３０内での粒子物質１２のつまりを防止する。

【００５８】粒子物質１２の嵩密度は、ホッパ１４にお
いてもノズル端部４９６においても実質上等しい。例え
ば、７マイクロメートルの磁性トナーを使った充填作業
の間、ホッパ内のトナーの嵩密度を測定したところ、１
立方センチメートル当たり０．８０グラムであり、トナ
ーがノズルアセンブリ４３０から出る際のノズル端部４
９６におけるトナーの嵩密度を測定したところ、１立方
センチメートル当たり０．７８グラムであった。好適に
は粒子物質１２は、ノズル端部４９６を出る時は、液状
の状態ではなく固形状の状態である。出てくる粒子物質
１２は、ペースト状であり、粒子物質１２が一表面上に
置かれた時に、その形を保ち流れないという点におい
て、半固形形態である。

【００５９】ノズルアセンブリ４３０の下端部は好適に
は、ノズル端部４９６と、真空源４７２に係合するため
の真空ポート４７０とを含み、これにより、ノズルアセ
ンブリ４３０が容器と係合している間に、容器１６が連
続的に空気を抜かれることを可能にする。真空源４７２
からの真空は、充填処理の際の、容器内における正の圧
力の蓄積を除去することにより、充填率を促進する。真
空はまた、ノズル端部４９６から粒子物質１２と共に出
る境界層空気４３２を除去する目的を持ち、これにより
境界層空気が容器１６に入らないようにする。真空ポー
ト４７０は、真空源４７２からの負の真空圧力を容器１
６に伝達する。真空源４７２は、容器充填率を加速し、
同時に残存又は漂遊空気伝送粒子を除去し、これにより
粒子汚染及び追加の洗浄ステップの必要性を除去する。
真空源４７２からの真空圧力は、例えば水柱約０．２５
センチメートルから約２５．４センチメートル（約０．
１インチから約１０インチ）であってもよい。装置は真
空の助け無しでも、十分な働きをするが、好適な実施形
態では、真空が水柱約７．６２センチメートルから１
２．７センチメートル（約３から約５インチ）の負の圧
力で使われる。真空源４７２からの負の圧力は調整さ
れ、真空が粒子物質の流れを妨げない様にし、容器１６
に届けられる粒子物質１２の嵩密度を保つ。

【００６０】ノズル端部４９６は、多孔性ノズル４９０
の下端部に取付けられる。ノズル端部４９６は円筒形
で、無孔性である。ノズル端部４９６は好適には、その
形状が円筒形でありこれにより粒子の流れを容器１６へ
下方向に向けることを助ける。ノズル端部４９６は多孔
性でないため真空源４７２は、ノズル端部４９６から出
るまで、粒子１２とは影響し合わない。真空源４７２
は、ノズルプレナム４６２から隔離され、ノズルプレナ
ム４６２とは連通しない。

【００６１】例えば樹脂と着色料を含むトナーの場合
や、磁性又は非磁性トナーと磁性キャリヤ粒子の混合物
を含む現像薬の場合などの、粒子物質１２が磁性粒子を
含む一つの実施形態では、電磁バルブを使い粒子物質１
２の流れを止めることができる。米国特許第５，８３
９，４８５号に記載されているように、電磁バルブアセ
ンブリ４９８は、ノズルアセンブリ４３０の上に載せら
れ、コンジット４３６に外接する。電力を供給されると
電磁バルブ４９８は、粒子に働く重力を超えるために十
分な磁力を適用し、磁性粒子１２をその場に保持する。
電磁バルブ４９８は、容器を充填する前と容器が充填さ
れた後とに電力を供給され、容器がノズルアセンブリ４
３０から取り外される時に、磁性粒子物質１２が容器１
６の外に落ちたり外を汚染したりすることを防止する。
充填作業の間は、電磁バルブは電力を供給されず、磁性
粒子４１２がコンジット４３６及びノズルアセンブリ４
３０を通じて容器１６へと移動することを可能にする。
電磁バルブ４９８は、充填装置４１０を通る粒子物質の
流れの迅速な開始と停止とを可能にする。

【００６２】図１３は、図１２に示すものと同様の本発
明の一つの実施形態を示し、この実施形態では、ノズル
／容器ギャップ４５０がノズルアセンブリ４３０と容器
開口部１８との間に存在する。図５や図６に示すように
容器をコンベヤベルトから充填関係へと、また充填関係
からコンベヤベルトへと移動させる代わりに、容器１６
は充填作業中、コンベヤ１７０の上にとどまることがで
きる。ギャップ４５０は、粒子物質がノズルアセンブリ
４３０を後にする時の密集度によって、ノズルアセンブ
リと容器開口部１８との間に存在できる。粒子物質１２
がトナーの場合、粒子物質１２はノズルアセンブリ４３
０を後にする時には、ペースト状の硬さを持ち、これは
粒子物質１２が、ギャップ４５０で拡散するのではな
く、容器１６へと下方向の移動を続けることを意味す
る。容器１６がコンベヤ１７０にとどまることを可能に
することは、充填処理を簡略化し、その結果、より速い
充填作業につながる。

【００６３】この実施形態では、真空源４７２の使用は
任意であるが、粒子物質１２が容器１６の外の領域又は
装置４１０を囲む領域を汚染しないために、その使用が
好適である。電磁バルブ４９８の使用もまた任意である
が、磁性粒子物質の場合、装置４１０からの粒子物質１
２の流れを更に制御することにより、より速い充填を可
能にする。

【００６４】図１４及び図１５に示す実施形態は、図１
２及び図１３に示す実施形態と同様のものであり、電磁
バルブ４９８の代わりに機械的なバルブ５００が使わ
れ、粒子供給作業の間、粒子物質の流れを止める。機械
バルブ５００は、磁性及び非磁性の両方の粒子物質にお
いて、低摩擦圧縮ノズルを使う際に、粒子の流れに対し
て正の遮断を提供する。また、圧縮ノズルの下に流れ制
御装置を配置することにより、供給サイクルの最後の粒
子物質の放出をなくす。

【００６５】図１４において、機械バルブ５００をその
閉じ位置に示す。機械バルブ５００は、滑動ノズルハウ
ジング５１０を含み、このハウジング５１０はじょうご
チューブ４３６を囲み、チューブ４３６に対して機能的
に上下に滑動する。滑動ノズルハウジング５１０は、ノ
ズルハウジング支持物５２０によって支持される。ノズ
ルハウジング支持物５２０は、可動支持物５２２を滑動
ハウジング５１０に取付けて備え、固定支持物５２４を
チューブ４３６に対し固定して備え、可動支持物５２２
と固定支持物５２４とを接続する接続支持物５２６を備
える。図示する実施形態では、ばね５３０が接続支持物
５２６を囲み、閉じバルブ位置では、可動支持物５２２
を固定支持物５２４から離れて付勢するために使われる
が、いずれかの既知の同様の付勢支持物で接続支持物５
２６及びばね５３０を代用してもよい。

【００６６】粒子流制御装置５４０は、粒子コンベヤ４
４０の下端部に取付けられる。粒子流制御装置は、流れ
制御支持物５４２と流れ制御部材５４４とを含む。図１
４に示す閉じ位置では、粒子コンベヤ４４０は動かず、
ばね５３０が滑動ノズルハウジング５１０を流れ制御部
材５４４に向かって移動させるために十分な力を提供
し、粒子物質を滑動ノズルハウジングに含ませ、封じ込
める。

【００６７】図１５において、開き位置にある機械バル
ブ５００を示す。この位置では、滑動ノズルハウジング
５１０が、固定支持物５２４に向かって上方向に移動さ
れている。この上方向への移動により、流れ制御素子５
４４と滑動ノズルハウジング５１０との間に開口部／隙
間ができ、粒子物質がチューブ４３６から流れることを
可能にする。図示する実施形態では、容器１６が充填位
置に移動するに従って、容器の上端部が滑動ノズル５１
０を押し、可動支持物５２２を上方向に押すために十分
な力を提供し、機械バルブ５００を開ける。バルブを開
けるための上方向の力を供給する容器が不在の場合は、
その他同様の多くの力機構を使い可動支持物５２２を上
方向に移動させてもよい。

【００６８】機械バルブ５００が開き位置にある時に、
粒子供給作業は始まる。コンベヤ４４０が回転され粒子
物質をホッパから容器１６へ供給する。流れ制御装置５
４０はコンベヤに取付けられているため、流れ制御装置
もまた回転する。回転する流れ制御部材５４４の遠心力
により、トナーを均一に容器１６内へと分配する。好適
には、流れ制御部材５４４は円錐形状をしており、それ
により粒子物質の開き位置における分散を助け、閉じ位
置における正の遮断を提供するが、流れ制御部材は、粒
子物質のチューブ４３６からの流れを止められるもので
あればいずれの形状であってもよい。機械バルブ５００
はまた、空気ノズルアセンブリの不在時において使用さ
れてもよく、粒子物質の流れを止める。

【００６９】図１６及び図１７に示す本発明は、図１４
及び図１５に示すものと同様であるが、流れ制御装置５
４０を粒子コンベヤ４４０の端部に取付けて備える代わ
りに、流れ制御装置５４０’は、チューブ４３６に対し
て固定されている。図１４及び図１５と同様の構成には
同様の符号を付する。

【００７０】図１６において、機械バルブ５００’を閉
じ位置に示し、この機械バルブ５００’は図１４に示す
機械バルブと同様であり、流れ制御装置５４０’が違っ
ている。この実施形態では、流れ制御装置５４０’は、
チューブ４３６に対して固定されており、すなわち、コ
ンベヤに取付けられていない。流れ制御装置５４０’
は、流れ制御支持物５４２’を含み、流れ制御支持物５
４２’は、搭載部材５４３’を有する。好適には、搭載
部材５４３’は、各々の支持支柱が、粒子物質の流れを
妨げないように水平面においては十分に細く、強度のた
めに垂直面においては広い、三つの支持支柱を有する
が、搭載部材５４３’は、粒子物質を通し同時に流れ制
御部材５４４’をチューブ４３６に対して固定し支持す
るものであればどのような形態であってもよい。

【００７１】図１７において、流れ制御装置５４０’を
備える機械バルブ５００’を開き位置に示す。流れ制御
部材５４４’は、搭載部材５４３’から十分な距離を置
いて配置され、流れ制御部材５４４’がノズルアセンブ
リとの係合から解除されるように滑動ノズルアセンブリ
５１０が上方向に移動されることを可能にする。この流
れ制御部材５４４’とノズルアセンブリとの係合解除に
よって、粒子物質がチューブ４３６を通って容器１６に
流れることを可能にする。流れ制御部材５４４’の円錐
形状により、流れ制御部材５４４’の不在時に起きるよ
うな供給作業においての容器内での山の形成ではなく、
粒子物質の容器１６の外部内辺への均一な分散を可能に
する。このように流れ制御部材５４４’を固定すること
により、供給作業関における粒子の漏れだし問題を解決
し、粒子物質１２が容器１６内で、空気混和されること
無く均一に分散することを可能にする。この実施形態
は、回転する流れ制御部材の潜在的な問題を除去する。
この問題は例えば、３０００ｒｐｍまで速度を上げるこ
とにより粒子コンベヤ４４０を曲げることもできる大き
な慣性力及び振動力のような潜在的なダメージ、容器１
６が収容できる粒子物質の量に負の影響を与える粒子物
質への空気混和、または多少曲った粒子コンベヤ４４０
を有することにより、取付けが完全に垂直でなくこれに
より流れ制御部材５４４’が不正確に位置づけられ粒子
物質をもらすことなどを含む。

【００７２】本発明は、数多くの粒子供給、放出、及び
充填作業に適用でき、例えば、トナー充填作業や、トナ
ーと同様の構成物質とを例えば押し出し予備作業又は押
し出し作業において確実に結合させることができる。よ
って、受取り部材は例えば、押し出し成形機、溶解混合
機、分級器、配合機、濾光器、変率トナー充填機、瓶、
カートリッジ、粒子トナー又は現像物質の容器、または
同様の静的又は動的な粒子貯蔵所などから選択できる。
本発明は、トナー及び現像物質に制限されるものではな
く、例えば、セメント、小麦粉、ココア、除草剤、農
薬、ミネラル、金属、医薬などのような、いかなる粉末
又は粒子物質においても適切であることを直ちに理解さ
れたい。

【００７３】本発明の方法及び装置は、トナーを含む粒
子物質が、従来のシステムよりも、より正確により迅速
に、分配され、混合され、運ばれることを可能にし、例
えば、溶解混合装置又はトナー容器が正確に、すばや
く、きれいに、全体的に、正確な割合で充填されること
を確実にできる。

【００７４】本発明の方法及び装置は、トナー／現像薬
カートリッジが例えば、磁性トナー物質によって実質上
完全に、すなわちその最大限の収容力まで充填されるこ
とを可能にする。これは充填装置が、分配されるトナー
の量に対して高いレベルのオペレータ又は自動制御が可
能な、密集したトナー質量の運搬を提供するからであ
る。本発明により提供される完全に充填されたトナーカ
ートリッジは多くの利点を与え、この利点は例えば、向
上した顧客の満足度及び向上した製品認知、充填された
カートリッジに、より多くの物資が含まれるためのカー
トリッジ廃棄物の蓄積の減少、中空体積の減少による輸
送費の低減などを含む。容器に充填できる粒子の体積は
ほぼ一定であり、すなわち例えば、約０．１から約０．
２重量パーセントよりも低い充填重量分散で、各容器へ
同じ量充填できる。本発明の装置及び方法は、トナー質
量と容器及びクロージャ（ｃｌｏｓｕｒｅ）との間に少
量の中空体積又は中空体積無しに、実質上容器をその最
大限の収容力まで充填できる。容器は例えば、約１０か
ら約１００００グラムまでの粒子物質によって、１秒間
に約１０から約１０００グラムの率で充填でき、実施形
態では好適には、１秒間に約２０から約５２５グラムの
率で充填できる。容器は、所定値の約０．０１から約
０．１重量パーセントの範囲内、好適には約１重量パー
セント以内、より好適には所定の目標又は仕様値の約
０．１重量パーセント以内で確実に充填できる。所定目
標仕様値は、例えば利用可能な体積、選択された容器の
体積変化性、望まれる充填重量と利用可能な体積との関
係などによって直ちに確かめられる。分配される粒子物
質の量は、目標値の付近に、例えばオーガモータ制御回
路と関連して制御アルゴリズムを使い、例えばオーガの
速度を規制することによって設定又は調節することもで
きる。オーガコンベヤ速度は例えば、一分間に約５００
から約３０００回転（ｒｐｍ）であってもよい。

【００７５】例えばトナー又は現像薬充填及び包装作業
に使うための、源からの粒子物質の分配では、重量又は
重量測定によって分配及び充填することが好適である。
その代わりに、源からの粒子物質の分配を連続的及び不
連続的の両方から選択し、例えばトナー押し出し又は溶
解混合適用法に使ってもよい。

【００７６】概括として、現像物質の高速トナー充填機
が、小さな窓を持つトナー容器を充填するためのトナー
の流れを最大化する向上された方法として説明された。
この方法は、従来のシステムよりもトナーが、より正確
により迅速に移動することを可能にし、トナー容器がす
ばやく完全にきれいに充填されることを確実にする。

【００７７】したがって、本発明によれば、前述の目的
及び利点を最大限に満たす、高速粒子物質供給作業が提
供されたことは明らかである。本発明は、特定の実施形
態に関連して説明されたが、数多くの代案、改修、及び
変更が当業者には明らかであろう。したがって、本発明
の説明は、付随する請求項の精神及び広い範囲内に属す
るそのような代案、改修、及び変更の全てを含むことを
意図するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による現像物質のための高速ノズルの
第一の実施形態の図であり、現像物質を分散させるため
に使われるデフレクタを示す概略断面図である。

【図２】 図１のノズルを使う容器充填システムを部分
的に示す図であり、充填システムが充填位置にある状態
を示す部分正面図である。

【図３】 図１のノズルを使う容器充填システムを部分
的に示す図であり、充填システムが割出し位置にある状
態を示す部分正面図である。

【図４】 図２の容器充填システムの側面図である。

【図５】 容器が充填された後の、図１に示す現像物質
のための高速ノズルと共に使われる容器充填システムを
部分的に示す部分正面図である。

【図６】 容器を充填する前の、図１に示す現像物質の
ための高速ノズルと共に使われる容器充填システムの部
分正面図である。

【図７】 容器の充填を示す図であり、デフレクタが無
い図１の高速ノズルで充填を行った状態を説明する説明
図である。

【図８】 容器の充填を示す図であり、現像物質を分散
させるためのデフレクタを有する図１の高速ノズルを使
って充填を行った状態を説明する説明図である。

【図９】 本発明の現像物質のための高速ノズルの、先
細オーガを使う代替実施形態の図であり、ノズルからオ
ーガが取外された状態を示す概略説明図である。

【図１０】 本発明の現像物質のための高速ノズルの先
細オーガを使う代替実施形態の図であり、オーガがノズ
ルに設置された状態を示す概略説明図である。

【図１１】 本発明の現像物質のための高速ノズルの第
二代替実施形態の図であり、摩擦を低減するために空気
境界を有するノズルを使う例を説明する概略断面図であ
る。

【図１２】 図１１に示すものと同様の実施形態の図で
あり、磁性粒子の流れを止めるための電磁バルブを備え
る構成を説明する概略断面図である。

【図１３】 図１２に示すものと同様の実施形態の図で
あり、充填の際にノズルと容器との間にギャップが形成
される構成を説明する概略断面図である。

【図１４】 図１２に示すものと同様の実施形態の図で
あり、流れ制御装置が粒子コンベヤに取付けられた機械
的なバルブが閉じ位置にある状態を説明する概略断面図
である。

【図１５】 図１３に示すものと同様の実施形態の図で
あり、機械的なバルブが開き位置にある状態を説明する
概略断面図である。

【図１６】 図１４に示すものと同様の実施形態の図で
あり、流れ制御装置をチューブに対して固定された機械
的なバルブが閉じ位置にある状態を説明する概略断面図
である。

【図１７】 図１５に示すものと同様の実施形態の概略
断面図であり、機械的なバルブが開き位置にある状態を
説明する概略断面図である。

【符号の説明】

１０ 粉末充填援助装置、１２ 粉末（粒子物質）、１
４ ホッパ、１６ 容器、２０ 充填ライン、２２ 運
搬装置、２４，２６，４４，４６，７２，７４，７６
矢印、３０ 容器中央線、３２ 装置中央線、３４ ノ
ズル、３６ コンジット、４０ コンベヤ、４２ 開口
部、５０ モータ、５２ コントローラ、５４ 洗浄充
填システム、５６ ハウジング、６０ スライド、６１
トレイ、６２ チャンバ、６４ トナー埃真空ライ
ン、６６ 真空源、７０ 面取りされた端部、８０ カ
ム機構、８２ 入口、８４ 出口、８６ ガイドタブ、
９０中央部分、９２ 内部周辺層、９４ コーティン
グ、１００ デフレクタ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ６５Ｂ 39/04 Ｂ６５Ｂ 39/04 Ｇ０３Ｇ 15/05 Ｇ０３Ｇ 15/00 １１５ (72)発明者 ミカエル バインシュテイン アメリカ合衆国 ニューヨーク州 ロチェ スター アシュレイ ドライブ 250 (72)発明者 ティモシー エル ハス アメリカ合衆国 ニューヨーク州 ウォル ウォース リンカーン ロード 5255

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ホッパからの粒子物質の供給を移動する
   ための装置であって、 前記ホッパに機能的に接続されそこから下方向に伸びる
   コンジットであって、前記ホッパ内でホッパ嵩密度を有
   する粒子物質がその中に流れるように適合されたコンジ
   ットと、 前記コンジットに機能的に接続されそこから下方向に伸
   びるノズルアセンブリであって、ノズルアセンブリ入口
   及びノズルアセンブリ出口を有するノズルアセンブリ
   と、 前記ノズルアセンブリ内の多孔性ノズルであって、前記
   コンジットから粒子物質を受け取るための入口と、多孔
   性ノズルから粒子物質を分配するための出口とを備え、
   前記入口が入口断面積を有し前記出口が出口断面積を有
   し、前記入口断面積が前記出口断面積よりも大きく、さ
   らに内部周辺層を備える多孔性ノズルと、 前記内部周辺層と前記粒子物質の流れとの間の空気の層
   であって、圧縮空気源から供給され、ノズルアセンブリ
   出口から出る時に出口嵩密度を有する粒子物質と内部周
   辺層との摩擦を低減する空気の層と、 少なくとも一部が前記コンジットの中に配置され、前記
   粒子物質の流れを提供することを助けるコンベヤであっ
   て、前記多孔性ノズルの寸法が、前記粒子物質の流れが
   粒子供給作業中にノズルアセンブリを進む時に動かなく
   ならないように及び前記ホッパ嵩密度と前記出口嵩密度
   が実質上等しくなるように、前記入口断面積と前記出口
   断面積との比率を提供し前記空気の層を制御するよう選
   択されるコンベヤと、 ノズルアセンブリからの粒子物質の流れを制御するため
   の機械的なバルブと、 を有することを特徴とする装置。
2. 【請求項２】 所定量の粒子物質をホッパから供給する
   方法であって、 前記ホッパ内の粒子物質がホッパ嵩密度を有するような
   ホッパから伸びるコンジットを配置するステップと、 コンジットに取付けられ、入口断面積を有する入口と出
   口断面積を有する出口と内部周辺層とを備える多孔性ノ
   ズルを有するノズルアセンブリに向かって前記ホッパ内
   の粒子物質をコンベヤによって運ぶステップと、 前記入口断面積を前記出口断面積よりも大きくするステ
   ップと、 多孔性ノズルの圧縮率を増加させ、粒子物質の流れが前
   記ノズルアセンブリを通って進む時に動かなくならない
   ようにするために、空気境界を前記多孔性ノズルの内部
   周辺層に設けるステップと、 供給作業中に、ノズルアセンブリを出る時の出口嵩密度
   を有し、この出口嵩密度が実質上前記ホッパ嵩密度と等
   しい粒子物質をコンジットを通じてコンベヤによってノ
   ズルアセンブリを通じて分配するステップと、 機械的なバルブによって前記ノズルアセンブリからの粒
   子物質の流れを制御するステップと、 を含むことを特徴とする方法。
3. 【請求項３】 ホッパから現像物質を供給する方法であ
   って、 前記ホッパ内の現像物質がホッパ嵩密度を有するホッパ
   からコンジットを伸ばすステップと、 コンジットに取付けられ、出口断面積よりも大きい入口
   断面積と出口断面積を有する出口と内部周辺層とを含む
   多孔性ノズルを有するノズルアセンブリに向け、ホッパ
   からオーガを使って前記現像物質を運ぶステップと、 前記多孔性ノズルの内部周辺層に空気の境界を適用し、
   前記現像物質の流れが前記ノズルアセンブリを進む時に
   動かなくならないように多孔性ノズルの圧縮率を増加さ
   せるステップであって、供給作業中及び各供給作業の
   間、前記空気境界層が連続的に前記多孔性ノズルの内部
   周辺層に適用されるステップと、 粒子物質がコンジットを通って移動する率が粒子物質が
   前記ノズルを出る率と実質上等しくなるように、コンジ
   ットに対しての大きさを定められたオーガを使って前記
   コンジットを通って、前記ノズルアセンブリを通じて現
   像物質を供給するステップであって、前記ノズルアセン
   ブリを出る際に前記現像物質が出口嵩密度を持ち、前記
   現像物質ホッパ嵩密度が実質上前記出口嵩密度に等しい
   ステップと、 前記ノズルアセンブリがその一部でありコンジットに対
   して滑動可能に支持されている機械的なバルブによっ
   て、前記コンジットからの現像物質の流れを制御するス
   テップと、 を含むことを特徴とする方法。