JPH11139412A - 粉末供給源を備えたホッパから容器を充填するのを援助する装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 粉末をホッパから迅速適格に容器に充填する
のを援助するための装置を得る。 【解決手段】 装置は、ホッパに動作自在に結合され、
そこから下向きに延在し内部に粉末が流れるコンジット
３６を備え、そこから下向きに延在するノズル３４をさ
らに備える。ノズル３４は、コンジット３６から粉末を
受けるためのインレット８２、容器に粉末を分配するた
めのアウトレット８４を有する。粉末の流れに対して垂
直なインレット断面積は、粉末の流れに対して垂直なア
ウトレット断面積よりも大きい。装置は、前記コンジッ
ト内の少なくとも一部に配置された粉末が流れるように
援助するコンベヤをさらに備える。粉末の流れが前記ノ
ズルを通過して進むにつれて止まることのないような、
インレット断面積のアウトレット断面積に対する割合
を、ノズル３４の寸法として選択する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般に容器に材料
を充填することに関し、特に、トナー等の粉末の、充填
管からトナー容器への流れを制御する充填ノズルに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】米国特許第５，３３７，７９４号は、容
器に粉末を充填する粉末充填装置および方法を開示して
いる。トナー容器は、端部に弁を備えたノズルを介して
供給ホッパからトナーを搬送することにより充填され
る。この弁は、ノズルの底部開口部に配置され、弁エレ
メントの垂直移動によりノズルの開口部を開閉する。

【０００３】米国特許第５，４３８，３９６号は、トナ
ー抗滴下装置に関するものである。このトナー抗滴下装
置は、垂直充填管および回転自在オーガを備えたトナー
容器に装着され、トナー容器にトナーを給送するもので
ある。トナー抗滴下装置はまた、充填管と係合自在なス
リーブ部材を有する。複数個の可撓性挿入ワイヤが、ス
リーブ部材を介してトナー容器に挿入され、トナーの挿
入方向に対して実質的に垂直に配置される。ワイヤを配
置することにより、充填速度に比例して曲がるほど十分
に可撓性があっても、充填中にトナーが滴下するのを確
実に防止し、それによって、ワイヤ上でトナーが溶融し
ないように防止する。

【０００４】米国特許第５，０９５，３３８号は現像装
置を教示しており、この現像装置は、磁気弁を用いて、
使用した担体粒子を排出する。現像ハウジングからの現
像材の排出は、現像ハウジング内の出口に隣接して配置
された電磁石および永久磁石によって制御される。永久
磁石は、出口領域に磁束を発生し、現像材カーテンを形
成する。この現像材カーテンは、出口からの現像材の通
過を妨害する。電磁石が付勢されると、磁束を発生し、
この磁束は現像材カーテンから現像材を引き付ける。電
磁石が減勢されると、引き付けられた現像材が排出され
る。

【０００５】米国特許第４，９７７，４２８号は、コン
ベヤを駆動するためのパルスモータを備えた電送写真印
刷機を開示している。コンベヤは、現像装置に内蔵され
ている。コンベヤは、装置の初期化工程の間、モータを
始動して、モータの回転速度をより低いレベルに設定す
ることにより制御される。速度が遅いことによって、ト
ナーの凝固を防ぐために高いトルクが必要となる。

【０００６】米国特許第４，９３２，３５５号は、現像
ステーションにおける排出口付近の磁気閉鎖装置を用い
て、現像ステーションから現像混合物を除去する方法を
開示している。磁気閉鎖装置は、その付勢された状態で
磁界を生成し、この磁界は、現像混合物に作用して、排
出口領域で現像混合物のプラグを形成する。磁気閉鎖装
置は、減勢された状態で、現像混合物のプラグをリリー
スする。

【０００７】米国特許第４，６５０，３１２号は、トナ
ー除去および収集システムのオーガのフライト（羽）で
のトナーのブリッジングやパッキングを最小限にする構
造を開示している。トナー抗ブリッジング構造は振り子
を備えており、この振り子は、周期的にオーガをたたき
つけてオーガ構造を振動させる。

【０００８】米国特許第４，５６１，７５９号は、供給
容器からトナーを充填し、フィルタリングする装置を開
示している。充填開口部の領域には、フィルタバスケッ
トが設けられており、充填開口部は、フィルタメッシュ
と、充填動作の初めに自動的にトリガ可能なリンク仕掛
けによってフィルタメッシュに接続された電気振動装置
とによって給送容器から閉ざされている。

【０００９】米国特許第５，５３１，２５３号は、容器
の内部および外部から均等に空気を抜き、容器の外部で
圧力を上昇させると同時に、ノズル部を介して容器内に
粉末を落下させて粉末充填装置のノズル部を洗浄するた
めの洗浄装置を開示している。

【００１０】ウェグマン（Ｗｅｇｍａｎ）他の「電磁弁
および減磁回路」と題し、本出願と同一の譲受人に譲渡
された１９９５年１０月１２日出願の米国特許出願第０
８／５４０，９９３号は、電磁弁および減磁回路を用い
て容器に磁気材料を充填し、材料の流れおよび特性を制
御する方法および装置を教示している。充填工程では、
充填管の内側に位置するオーガが回転し、充填管を介し
て材料を移動させる。容器が充填されると、オーガが回
転を停止し、電磁弁が作動する。電磁弁は、磁界を供給
する。この磁界は、材料を所定位置に保持し、容器を取
り外し、新しい容器を配置して充填する際には、充填管
を材料で塞ぐ。電磁弁がオフに切り換わると、減磁弁が
作動する。材料が減磁された後、オーガをオンに切り換
えると、材料が再度流れて容器を充填する。

【００１１】本出願と同一の譲受人に譲渡された米国特
許出願第０８／６９０，４１２号は、一連の移動磁界を
用いて容器をトナーで充填し、トナー供給源から容器へ
のトナーの流れを制御する方法および装置を教示してい
る。まず最初に、充填管の下に空の容器を置く。この充
填管を通って、トナーが容器に供給される。充填工程で
は、一連のソレノイドをオン、オフして供給される移動
磁界と重力とによって、トナー供給源からのトナーを充
填管を通って移動させる。ソレノイドがオンされると、
トナー粒子がその磁界に引き付けられ、そこでトナーの
プラグが形成される。ソレノイドが制御され、それによ
って別々の特定量のトナーがソレノイドの各オン／オフ
サイクルで供給される。ソレノイドオン／オフサイクル
は、容器がトナーで充填されるまで繰り返される。容器
が充填されると、適当なソレノイドが作動し、その結
果、トナーのプラグが充填管内のトナーの流れを停止す
る。充填された容器は充填管から取り外されて空の容器
がその場所に置かれ、それによってソレノイドオン／オ
フサイクルを再開することができる。

【００１２】ウェグマン（Ｗｅｇｍａｎ）他の「粉末用
振動弁」と題し、本出願と同一の譲受人に譲渡された１
９９７年４月１日出願の米国特許出願第０８／８２９，
９２５号は、粉末容器を充填する方法を教示している。
この方法は、器内の排出機構に対して充填関係で充填さ
れる第１の粉末容器を配置する工程と、器内の粉末を器
内の少なくとも一部に配置された部材に向かわせる工程
とから成り、前記部材は、粉末がその内部で詰まるよう
に制限範囲を定め、さらに、その制限範囲に少なくとも
隣接した粉末を機械的に励起させて、制限範囲内で粉末
を詰まらせないように粉末の流動特性を改良する工程
と、制限範囲および排出機構を通って第１の容器内に粉
末を分配する工程と、制限範囲を粉末で詰まらせるよう
に粉末の機械的励起を停止する工程と、第１の容器を器
から取り外す工程と、器に対して充填関係で充填される
第２の容器を配置する工程とから成る。

【００１３】ウェグマン（Ｗｅｇｍａｎ）他の「粉末用
振動充填装置」と題し、本出願と同一の譲受人に譲渡さ
れた１９９７年４月１日出願の米国特許出願第０８／８
２３，０３４号は、粉末容器を充填する方法を教示して
いる。この方法は、器内の粉末供給源に対して充填関係
で充填される第１の粉末容器を配置する工程と、器内の
粉末を機械的に励起し、その流動特性を改良する工程
と、器から第１の容器に粉末を分配する工程と、器から
第１の容器を取り外す工程と、器に対して充填関係で充
填される第２の容器を配置する工程とから成る。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上記の通り、従来か
ら、粉末供給により容器を充填する装置又は方法では、
トナーの流れを迅速とし、またつまりを生じさせない装
置、方法が要望されてきた。しかし、迅速適格な充填を
行うことはなかなか困難であった。本発明では迅速、適
格にトナー移動及び充填が可能な装置と方法を提供する
ことを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、粉末供給源を備えるホッパから容器を充填
するのを援助する装置を提供する。前記装置は、前記ホ
ッパに動作自在に結合され、そこから下向きに延在する
コンジットを備える。前記コンジットは、その内部で粉
末が流れるようにする。前記装置は、前記コンジットに
動作自在に結合され、そこから下向きに延在するノズル
をさらに備える。前記ノズルは、前記コンジットから粉
末を受けるためのインレットを定め、前記ノズルから前
記容器まで粉末を分配するためのアウトレットを定め
る。前記インレットは、前記粉末の流れに対して垂直な
インレット断面積を定め、前記アウトレットは、前記粉
末の流れに対して垂直なアウトレット断面積を定める。
前記インレット断面積は、前記アウトレット断面積より
も大きい。前記装置は、前記コンジット内の少なくとも
一部に配置されたコンベヤをさらに備える。前記コンベ
ヤは、前記容器から粉末が流れるように援助する。前記
粉末の流れが前記ノズルを通過して進むにつれて止まる
ことのないような前記インレット断面積の前記アウトレ
ット断面積に対する割合に前記ノズルの寸法が選択され
る。

【００１６】さらに、本発明は、粉末容器を充填する方
法を提供する。前記方法は、前記ホッパから下向きに延
在するコンジットに対して充填関係で充填される第１の
粉末容器を配置する工程と、前記ホッパ内の少なくとも
一部に配置されたノズルに前記ホッパ内の粉末を向かわ
せる工程とを備え、前記ノズルはそこに制限範囲を定
め、さらに、前記粉末の流れに対して垂直なインレット
断面積と、前記粉末の流れに対して垂直なアウトレット
断面積とを定める工程と、前記アウトレット断面積より
も大きい前記インレット断面積を選択する工程と、前記
粉末の流れが前記ノズルを通過して進むにつれて止まる
ことのないような前記インレット断面積の前記アウトレ
ット断面積に対する割合に前記ノズルの寸法を選択する
工程と、前記コンジットおよび前記ノズル機構を通って
前記第１の容器内に粉末を分配する工程と、前記ホッパ
から前記第１の容器を取り外す工程と、前記ホッパに対
して充填関係で充填される第２の容器を配置する工程と
を含む。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明において、図２を参照する
と、粉末充填援助装置１０が示されている。粉末充填援
助装置１０を用いて、複写機または印刷機で使用するた
めのトナー形状の粉末１２をホッパ１４から容器１６ま
で搬送する。粉末充填援助装置１０は、充填ライン２０
に取り付けられ、大容量の容器１６を充填するのが好ま
しい。容器１６は、搬送装置２２に取り付けるのがよ
い。装置２２は、矢印２４または２６の方向に移動自在
である。搬送装置２２は、装置中心線３２と一直線に容
器中心線３０を位置決めするものである。

【００１８】粉末充填援助装置１０はノズル３４を備え
ており、このノズル３４を使用して、粉末１２を容器１
６に向かわせる。ノズル３４は、好ましくは中空管また
は漏斗形状のコンジット（導管）３６により、ホッパ１
４に結合される。

【００１９】図２に示すように、ホッパ１４は容器１６
の上方に位置決めされ、それによって、重力が、容器１
６に向かう粉末１２の流れを援助する。容器１６に向か
う粉末１２の流れを最適化するために、粉末充填援助装
置１０はコンベヤ４０をさらに備え、このコンベヤ４０
は、粉末１２の流れを援助するためにコンジット３６内
の少なくとも一部に位置決めされている。コンベヤ４０
は、スパイラルコンベヤまたはオーガ形状（らせん形の
キリ形状）であるのが好ましい。例えば、オーガ４０
は、スパイラル形状のオーガであってもよい。

【００２０】ノズル３４は、容器１６の開口部４２に挿
入自在であるのが好ましい。開口部４２へのノズル３４
の挿入は、いかなる好適な方法で行ってもよい。例え
ば、搬送装置２２および容器１６は、ノズル３４と係合
するために矢印４４の方向に上向きに、また開口部４２
から係合解除するために矢印４６の方向に下向きに移動
自在であってもよい。装置２２および容器１６の上下運
動により、容器１６の矢印２４および２６の方向への指
示（移動）を可能としている。

【００２１】多数の容器１６を充填するために、充填さ
れた容器１６を充填位置から指示する間、また充填され
ていない容器１６を充填位置に向けて指示する間、ホッ
パ１４からの粉末１２の流れを停止しなければならな
い。図２に示すように、粉末１２の流れは、コンジット
３６内でオーガ４０を止めて停止してもよい。オーガ４
０は、いずれかの好適な方法により、すなわちオーガ４
０に動作自在に結合されたモータ５０により回転可能で
ある。モータ５０は、コントローラ５２に結合され、こ
のコントローラ５２は、モータ５０に信号を送り、搬送
装置２２を指示する間、オーガ４０の回転を停止する。
しかし、コンジット３６を通過する粉末１２の流れは弁
（図示せず）を使用してさらに制御可能である。

【００２２】充填ライン２０には空気伝送される粉末１
２が確実に入らないようにするのが好ましい。空気伝送
される粉末１２は、充填動作の間、特に充填されていな
い容器１６を粉末充填援助装置１０に与えるための搬送
装置を指示する間、ノズル３４と容器１６の開口部４２
との間から漏れ出る可能性がある。図２には、装置１０
と共に使用するための清浄充填システム５４が示されて
いる。清浄充填システム５４は、ハウジング５６を備え
るのが好ましい。ハウジング５６は、充填ライン２０お
よびコンジット３６に固定される。

【００２３】ハウジング５６は、いくつかの目的をかな
えることが可能である。例えば、ハウジング５６はスラ
イド６０を支持するために使用可能である。スライド６
０はトレイ６１（図２では図示せず。図３参照）に結合
され、トレイ６１はノズル３４と開口部４２との間に摺
動自在に取り付けられる。トレイ６１は、いかなる好適
な形状であってもよく、図３に示すようにトナー滴下板
形状であってもよい。トレイ６１は第１の位置を有し、
その位置で粉末１２がノズル３４から出ないように防止
する。この伸びた位置で、トレイ６１は、容器１６を指
示する間に粉末１２がこぼれないように防止する。トレ
イ６１は、充填する際に粉末１２が容器１６に流れ込む
ための第２の引っ込み位置も有する。ハウジング５６は
また、第２の目的、すなわちコンジット３６およびノズ
ル３４を支持することが好ましい。

【００２４】さらに、ハウジング５６はノズル３４を包
囲し、キャビティまたは室６２（図３参照）を設ける。
このキャビティまたは室６２は、トレイ６１が閉じた位
置にある時、封止される。室６２は、真空のままである
のが好ましい。室６２は、いかなる好適な方法で真空状
態に維持されてもよい。例えば、室６２はトナー粉末真
空ライン６４により真空源６６に結合されてもよい。真
空源６６は、トナー回収ブース形状であってもよい。

【００２５】ハウジング５６はまた、さらに他の機能を
提供することが好ましい。ハウジング５６は、ノズル３
４を開口部４２に案内するための位置合わせガイドとし
て機能する。図２に示すように、ハウジング５６は面取
りした端部７０を備える。この面取りした端部７０は、
容器１６が矢印４４の方向に移動すると、開口部４２に
接触して、粉末充填援助装置１０を容器１６と位置合わ
せして整列させる。ハウジング５６は、矢印７２の方向
に上向きに、また矢印７４の方向に下向きに移動できる
ように、コンジット３６に摺動自在に取り付けられる。
ハウジング５６の摺動は、重力またはバネおよびモータ
または他の機構によって行うことが可能である。例え
ば、ハウジング５６は、矢印４４の方向に上向きに移動
する容器１６によって、矢印７２の方向に上向きに移動
可能である。それによって、ノズル３４が開口部４２に
入り、充填を行う。

【００２６】容器１６を持ち上げてノズル３４と係合す
ると同時に、トレイ６１が矢印７６の方向に左に移動さ
れ、粉末１２がノズル３４を通って容器１６に流れ込む
ようにする。トレイ６１は、いずれかの方法で、例えば
モータまたは他の機構によって作動できるが、図２に示
すように、ハウジング５６が矢印７２の方向に移動する
時、トレイ６１が矢印７６の方向に移動して、室６２を
開いて容器１６に通じるように、ハウジング５６に相互
連結したカム機構８０によりトレイ６１を作動するのが
好ましい。

【００２７】図２は、容器１６の充填を可能にするため
に容器１６が上昇位置にある粉末充填援助装置１０を示
す。ノズル３４は、容器１６の開口部４２に位置決めさ
れており、トレイ６１は、矢印７６の位置に引っ込み、
トナー１２の流れを与える。

【００２８】図３を参照すると、搬送装置２２の指示を
可能にするために容器１６が下降位置にある粉末充填援
助装置１０が示されている。搬送装置２２は、充填され
た容器を充填位置から外へと移動し、充填されていない
容器を充填位置へと移動する。ノズル３４は、この位置
で容器１６の開口部４２から取り外される。トレイ６１
は、室６２内に延在して、滴下するトナー残留物を捕ら
える。

【００２９】図１を参照すると、ノズル３４がより詳細
に示されている。ノズル３４は、好適な耐久性材料、例
えば粉末１２と化学的に反応しないプラスチックまたは
金属で形成してもよい。例として、ノズル３４は、ステ
ンレス鋼で形成してもよい。

【００３０】図１に示すように、ノズル３４は、いかな
る好適な形状であってもよいが、コンジット３６に隣接
するインレット８２と、このインレット８２に対向する
アウトレット８４とを備える。ノズル３４は、いずれか
の好適な方法でコンジット３６に固定される。例えば、
図１に示すように、ノズル３４はコンジット３６上にプ
レスして取り付けられる。ノズル３４は、ファスナ、に
かわまたは溶接によってコンジット３６に取り付けるこ
とができる。アウトレット８４から内側に向かってガイ
ドタブ８６が延在しており、このガイドタブ８６は、容
器１６の開口部４２にノズル３４を案内する働きをする
のが好ましい。ノズル３４のインレット８２とアウトレ
ット８４との間には、ノズル３４の中心部９０が設けら
れている。中心部９０は、中空で実質的に切頭(conofru
strical)形状または漏斗形状であるのが好ましい。

【００３１】ノズル３４の内部での粉末１２の流れを援
助するために、ノズル３４の中心部９０がノズル３４の
内側周縁部９２においてコーティング９４で被覆される
のが好ましい。コーティング９４は、摩擦係数の低い材
料から成るのが好ましい。摩擦係数は、０．２５未満で
あるのが好ましい。本件の適用には、ポリテトラフルオ
ロエチレンが特に好適である。

【００３２】コンジット３６内には、オーガ４０が回転
自在に固定される。オーガ４０は、コンジット３６内を
浮動するか、またはその末端部がコンジット３６に支持
されてもよい。オーガ４０は、特定の形状であってもよ
いが、スパイラルオーガであるのが好ましい。オーガ４
０は、好適な速度で回転し、ノズル３４を通過する粉末
１２の流れを最適化する。

【００３３】例えば、直径Ｂが３．１７５ｃｍ（１．２
５インチ）のコンジット３６に対し、オーガ４０は、お
よそ２．５４ｃｍ（１．０インチ）のオーガ直径Ａを有
するのが好ましい。オーガ直径Ａが２．５４ｃｍ（１．
０インチ）のオーガに対し、オーガ４０は、およそ５０
０ｒｐｍの回転速度で回転可能である。オーガ直径Ａが
２．５４ｃｍ（１．０インチ）のオーガに対して、オー
ガ４０は、その隣接するブレード間のピッチＰまたは距
離がおよそ２．５４ｃｍ（１．０インチ）であってもよ
い。オーガ４０の最適回転速度がピッチＰの値によって
左右されることを認識するべきである。

【００３４】図１に示すように、オーガ４０はノズル３
４のインレット８２部分で終端となってもよい。本発明
は、ノズル３４の中心部９０が空のキャビティまたは室
９６を備えた状態でも実施可能である。

【００３５】ノズル３４は、所与のオーガおよび回転速
度に対する粉末の流れが最大限になるように、アウトレ
ット直径ＯＵＤよりも大きいインレット直径ＩＮＤをイ
ンレット８２に有するように設計される。異なる粉末は
異なる密度を有するため、ＩＮＤおよびＯＵＤの寸法が
粉末の最適な流れを求めて変化する必要があることを認
識するべきである。例えば、図１に示すように、粒径が
およそ７μｍ（７ミクロン）であるトナーに対して、回
転速度５００ｒｐｍのオーガ４０を利用すると、インレ
ット直径ＩＮＤはおよそ３．１７５ｃｍ（１．２５イン
チ）であり、アウトレット直径ＯＵＤはおよそ２．２２
２５ｃｍ（０．８７５インチ）である。インレットとア
ウトレットとの距離または中心部の高さＨがおよそ１．
７７８ｃｍ（０．７インチ）であるノズルに対して、ノ
ズル３４の内側周縁部９２の開先角度αはおよそ２０度
である。

【００３６】ノズル３４を利用して、容器と同一中心で
ない開口部を有する容器を充填する際、デフレクタ１０
０を使用するのが好ましい。デフレクタ１００は、オー
ガ４０に機械的に結合され、それと共に回転するのが好
ましい。図１に示すように、デフレクタ１００はホール
ダ１０２に結合される。ホールダ１０２は、いずれかの
好適な手段によってオーガ４０に固定される。例えば、
ホールダ１０２はねじ山１０４によってオーガ４０に固
定される。

【００３７】デフレクタ１００は、いずれかの好適な材
料で形成することが可能である。例えば、デフレクタ１
００はプラスチックまたは金属から形成してもよい。デ
フレクタ１００は、ステンレス鋼で形成してもよい。図
１に示すように、デフレクタ１００はデフレク・タブレ
ード形状である。デフレクタ１００は、１個のブレード
で形成してもよいが、ホールダ１０２の周囲に複数個の
均等に間隔を置いたブレードを備えるのが好ましい。図
１に示すように、デフレクタ・ブレードは、ノズル３４
が２．２２２５ｃｍ（０．８７５インチ）のＯＵＤを有
する際に使用するために、およそ１．５２４ｃｍ（０．
６０インチ）の幅Ｗを有する。

【００３８】アウトレット８４は、矢印１０３の方向に
軸３２に沿って０．５０８ｃｍ（０．２インチ）の距離
Ｌだけ延在し、ノズル３４が容器１６の開口部４２と係
合可能となるのが好ましい（図２参照）。

【００３９】図４を参照すると、トナー充填援助装置１
０がトナー容器１６と係合した状態で示されている。図
４に示すように、ノズル３４は開口部４２を通過してト
ナー容器１６に浸漬される。デフレクタ１００は、容器
１６の室１０６内に配置される。デフレクタ１００は、
容器１６内で粉末１２を偏向させて、容器１６の上方部
分において空気伝送トナー１０８の領域を設ける働きを
する。空気伝送トナー１０８が落ち着くと、落ち着いた
トナー１１０が容器１６内で均一に形作られ、容器１６
を完全に充填することが保証される。

【００４０】図７および図８を参照して、デフレクタ１
００を利用する際の利点を説明する。図７においては、
デフレクタ１００が所定位置にない状態でのノズル３４
が示されている。ノズル３４は、ノズル中心線３２に沿
ってセンタリングされた堆積物に粉末１２を向かわせ
る。図７から認識できるように、カートリッジ１６内に
エアギャップ１１２が形成され、部分的に充填されたト
ナー容器１６を形成することになる。

【００４１】図８を参照すると、デフレクタ１００が固
定された状態のノズル３４が示されている。デフレクタ
１００は、空気伝送トナー１０８にトナーを散乱させる
働きをし、空気伝送トナー１０８は固まって、固まった
トナー１１０となり、この固まったトナー１１０はトナ
ー容器１６内で均等に分散される。

【００４２】図５を参照すると、ノズル３４に関して指
示コンベヤ１７０に沿って容器１６を移動させる状態を
側面図で示しており、これは、実施の形態全てに関連す
るものである。各容器は、パックとしても知られている
搬送装置２２に位置決めされている。各パックは特別に
設計されており、各型式のトナー容器のために形成さ
れ、異なる容器の幅および高さを考慮している。パック
を使用する結果、トナー容器の型式を変化させながら同
一の搬送持上げシステムを使用することができる。容器
１６が充填管の下の所定位置にある時、持上げ機構１７
４が、十分に伸びるまで、容器１６の入ったパックを押
し上げる。持ち上げ機構１７４が十分に伸びると、容器
１６が充填管と適当な充填関係になる。特に充填ライン
が専用ラインである場合、また容器１６が容易には傾か
ないような自立形状である場合、容器１６をパックのな
い状態でコンベヤに配置してもよい。

【００４３】図６は、充填管と適当な充填関係にある容
器１６を示しており、容器開口部４２は、ノズル３４の
端部を受ける。容器１６に装填されるトナーの量は容器
１６の大きさに基づいて予め定められており、トナーの
流れは高速充填装置の特定数のサイクルによって制御さ
れる。所定量のトナーが高速充填装置の特定数のサイク
ルの間に充填管を一旦通過すると、容器１６が充填さ
れ、充填工程が停止され、それによって容器１６が充填
管の下から移動可能となる。

【００４４】図９を参照して、本発明の第１の実施の形
態によるノズルをノズル２３４で示している。ノズル２
３４は、図１ないし図７のノズル３４と同様である。ノ
ズル２３４は、コンジット２３６に固定されている。コ
ンジット２３６は、図１ないし図７のコンジット３６と
同様である。オーガ２４０は、コンジット２３６に回転
自在に嵌合され、軸２３２に沿って矢印２２０の方向に
粉末１２を進める働きをする。オーガ２４０は円筒部２
２２を備えており、この円筒部２２２はコンジット２３
６に適合されている。円筒部２２２は直径ＤＬを有し、
この直径ＤＬはコンジット２３６の直径ＤＣよりも僅か
に小さい。オーガ２４０の円筒部２２２から下向きに、
オーガ２４０の先細部分２２４が延在している。先細部
分２２４は、ノズル２３４の中心部２９０の内側周縁部
２９２内に形成されたキャビティ２９６内の少なくとも
一部に嵌合される。ノズル２３４は、インレット２８２
においてコンジット２３６に固定されている。ノズル２
３４の中心部２９０から下向きに、アウトレット２８４
が延在している。インレット２８２およびアウトレット
２８４は、図１ないし図７のノズル３４のインレット８
２およびアウトレット８４と同様である。

【００４５】図１０は、オーガ２４０がノズル２３４内
の所定位置にある状態を示している。オーガ２４０の円
筒部２２２はコンジット２３６に嵌合され、オーガ２４
０の先細部分２２４はキャビティ２９６内の一部に嵌合
される。図１ないし図７のノズル３４と同様のノズル２
３４は、インレット直径ＤＩおよびアウトレット直径Ｄ
Ｏを有する。直径がおよそ３．１７５ｃｍ（１．２５イ
ンチ）のオーガ２４０に対しては、インレット直径ＤＩ
がおよそ３．１７５ｃｍ（１．２５インチ）であり、ア
ウトレット直径ＤＯがおよそ２．２２２５ｃｍ（０．８
７５インチ）であるのが好ましい。インレットおよびア
ウトレット直径は、中心線２３２の方向におよそ１．７
７８ｃｍ（０．７インチ）の距離ＮＬだけ間隔を置く。
このように、中心部２９０の内側周縁部２９２は、およ
そ２０度の開先角度βを形成する。オーガ２４０の先細
部分２２４は、ノズル２３４の中心部２９０の内側周縁
部２９２の角度βに等しい開先角度θを有するのが好ま
しい。ノズル２３４の内側周縁部２９２はコーティング
２９４を備えており、このコーティング２９４は、ノズ
ル３４のコーティング９４と同様であるのが好ましい。
オーガ２４０の先細部分２２４が、その間の動作クリア
ランスに備えるのに十分な距離Ｃだけコーティング２９
４から間隔を置くのが好ましい。直径Ｃは、およそ０．
１２７ｃｍ（０．０５インチ）であれば十分である。

【００４６】オーガ２４０は、その先細部分２２４から
下向きに延在する突出し部２２６を備えることも可能で
ある。突出し部２２６は、ノズル２３４の下面２３０の
下方に距離ＢＢだけ延在する。距離ＢＢは、およそ０．
５０８ｃｍ（０．２インチ）であれば十分であることが
分かっている。突出し部２２６は、ノズル２３４内での
粉末の詰まりを防止し、さらにトナー粒子を偏向させて
容器を均等に充填する方法を提供するものである。

【００４７】図１１を参照すると、本発明の第２の実施
の形態によるノズルをノズル３３４で示している。ノズ
ル３３４はコンジット３３６に固定されており、そこか
ら下向きに延在する。コンジット３３６は、図１ないし
図７のコンジット３６と同様である。オーガ３４０は、
コンジット３３６に回転自在に嵌合されるのが好まし
い。オーガ３４０は、図１ないし図７のオーガ４０と同
様である。図１１に示すように、ノズル３３４はコンジ
ット３３６から下向きに延在する。ノズル３３４は先細
部分３９０を備えており、この先細部分３９０は、一般
に切頭中空形状である。図１１に示す先細部分３９０
は、凹形状またはくぼみ形状である。先細部分３９０
は、同様に凸形状または中立形状であってもよい。先細
部分３９０は、ノズルインレット３８２で直径ＤＮＩを
有し、ノズルアウトレット３８４で直径ＤＮＯを有し、
この直径ＤＮＯは、ノズルインレット直径ＤＮＩよりも
小さい。図１１に示すノズル３３４は、多孔性材料から
形成される。ノズル３３４は、好適な耐久性材料、例え
ば多孔性プラスチック材料から形成されてもよい。この
ような多孔性プラスチック材料は、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・コーポレ
ーション（Ｐｏｒｅｘ ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓＣｏ
ｒｐｏｒａｔｉｏｎ）から入手可能であり、Ｐｏｒｅｘ
（登録商標）多孔性プラスチックとして販売されてい
る。本件の適用には、孔径がおよそ２０μｍ（２０ミク
ロン）の高密度ポリエチレンを使用するのが良い。

【００４８】トナー１２の流れを援助し、迅速に摩耗す
る傾向のあるコーティングでノズル３３４の内側周縁部
３９２をコーティングしないために、ノズル３３４は、
その内側周縁部３９２の内部に、流動する空気の境界層
３３２を配置している。流動する空気の境界層３３２
は、いずれかの好適な方法で達成できる。例えば、図１
１に示すように、ノズル３３４はハウジング３３０によ
って囲まれている。ハウジング３３０は、コンジット３
３６と、ノズル３３４の底部に固定されている。このよ
うに、ハウジング３３０は、ノズル３３４との間に外部
キャビティ３６２を形成する。外部キャビティ３６２
は、圧縮空気源３６４に結合され、それによって圧縮空
気が強制的に多孔性ノズル３３４を通過させられるのが
好ましい。このように圧縮空気源３６４は、ノズル３３
４と粉末１２との間に、流動する空気の境界層３３２を
設ける働きをする。圧縮空気源３６４は、適当な流動す
る空気の境界層３３２を形成して、ノズル３３４を通過
するトナー１２の流れを最適化するために、空気量を調
節する弁（図示せず）を備えても良い。

【００４９】高速ノズル内部の流れを最適化するために
選択されたインレットおよびアウトレットの直径比を与
えることにより、内部の流れを最適化するノズルが設け
られる。

【００５０】低摩擦材料のコーティングを有する内側周
縁部を高速充填ノズルに設けることにより、ノズル内の
流れを最大限にすることも可能である。

【００５１】ノズルの内側周縁部とそこを流れるトナー
との間に空気の境界層を設けることにより、ノズル内の
トナーの流れを最大限にすることも可能である。

【００５２】ノズルのアウトレットにデフレクタを設け
ることにより、容器がより完全に充填され、容器内にボ
イド（中空部）が存在しないように、ノズルを通過する
粉末の流れを容器内に均等に分散することも可能であ
る。

【００５３】先細オーガが位置決めされた高速ノズルを
設けることにより、オーガを通過するトナーの流れを最
大限にすることが可能であり、同時に、通常は充填重量
と呼ばれる分配粉末量の調節を最大限にすることも可能
である。

【００５４】多孔性材料を備えた高速ノズルを設けるこ
とにより、空気の層を設けてノズルと粉末との間の摩擦
を低減して、ノズル内の流れを最大限にすることも可能
である。

【００５５】要するに、現像材用の高速トナー充填装置
を、小さな孔を有するトナー容器を充填するためにトナ
ーの流れを最大限にする改良された方法として上で述べ
た。この方法により、従来のシステムよりも正確に、し
かも迅速にトナーが移動でき、さらにトナー容器が急速
に、完全に、しかも手際よく充填されることが保証され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施の形態による現像材用高
速ノズルを示す略断面図である。

【図２】 充填システムが充填位置にある状態で現像材
を分散させるために使用する際のデフレクタを示してい
る図１のノズルを用いた容器充填システムの部分的に断
面をとった立面図である。

【図３】 充填システムが指示位置にある状態で現像材
を分散させるために使用する際のデフレクタを示してい
る図１のノズルを用いた容器充填システムの部分的に断
面をとった立面図である。

【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における、図１の現像材
用高速ノズルと共に使用するための容器充填システムの
部分立面図である。

【図６】 容器を充填する前における、図１の現像材用
高速ノズルと共に使用するための容器充填システムの部
分立面図である。

【図７】 デフレクタが存在しない図１の高速ノズルと
共に使用するための容器の立面図であり、容器の充填を
示す。

【図８】 現像材を分散させるために使用する際のデフ
レクタを示している図１の高速ノズルと共に使用するた
めの容器の立面図である。。

【図９】 テーパードオーガをノズルから取り外した状
態の、本発明の他の実施の形態による現像材用高速ノズ
ルを示す略断面図である。

【図１０】 テーパードオーガをノズルに設置した状態
の、本発明の他の実施の形態による現像材用高速ノズル
を示す略断面図である。

【図１１】 摩擦低減用空気境界を有するノズルを利用
した、本発明の第２の実施の形態による現像材用高速ノ
ズルを示す略断面図である。

【符号の説明】

１０ 粉末充填援助装置、１２ 粉末、１４ ホッパ、
１６ 容器、２０ 充填ライン、２２ 搬送装置、３
４，２３４，３３４ ノズル、３６，２３６，３３６
コンジット、４０，２４０，３４０ オーガ、４２ 開
口部、５０ モータ、５４ 清浄充填システム、５６，
３３０ ハウジング、６０ スライド、６１ トレイ、
６２，１０６ 室、６６ 真空源、８０ カム機構、８
２，２８２，３８２ インレット、８４，２８４，３８
４ アウトレット、８６ ガイドタブ、９４，２９４
コーティング、１００ デフレクタ、１０２ ホール
ダ、１０４ ねじ山、１０８ 空気伝送トナー、１１０
固まったトナー、１１２ エアギャップ、１７０ 指
示コンベヤ、１７４ 持ち上げ機構、２９６ キャビテ
ィ、３６４ 圧縮空気源。

フロントページの続き (72)発明者 フミイ ヒグチ カナダ オンタリオ州 ミッシサウガ ウ ェスターダム ロード 1188 (72)発明者 ジョセフ シー バービサン カナダ オンタリオ州 ミッシサウガ ス ウィートウォーター クレッセント 801 (72)発明者 ポール エム ウェグマン アメリカ合衆国 ニューヨーク州 ピッツ フォード ランカシャー ウェイ ２

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粉末供給源を備えるホッパから容器を充
   填するのを援助するための装置において、前記装置は、 前記ホッパに動作自在に結合され、そこから下向きに延
   在するコンジットを備え、前記コンジットは、その内部
   で粉末が流れるようにし、 前記コンジットに動作自在に結合され、そこから下向き
   に延在するノズルを備え、前記ノズルは、前記コンジッ
   トから粉末を受けるためのインレットを定め、前記ノズ
   ルから前記容器まで粉末を分配するためのアウトレット
   を定め、前記インレットは、前記粉末の流れに対して垂
   直なインレット断面積を定め、前記アウトレットは、前
   記粉末の流れに対して垂直なアウトレット断面積を定
   め、前記インレット断面積は、前記アウトレット断面積
   よりも大きく、 前記コンジット内の少なくとも一部に配置されたコンベ
   ヤを備え、前記コンベヤは、前記ホッパから粉末が流れ
   るように援助し、前記粉末の流れが前記ノズルを通過し
   て進むにつれて止まることのないような前記インレット
   断面積の前記アウトレット断面積に対する割合となるよ
   うに前記ノズルの寸法が選択されることを特徴とする、
   粉末供給源を備えるホッパから容器を充填するのを援助
   するための装置。
2. 【請求項２】 ホッパ内の粉末供給源を用いて粉末容器
   を充填する方法において、 前記ホッパから下向きに延在するコンジットに対して充
   填関係で充填される第１の粉末容器を配置する工程と、 前記ホッパ内の少なくとも一部に配置されたノズルに前
   記ホッパ内の粉末を向かわせる工程、前記ノズルはそこ
   に制限範囲を定める、と、 前記粉末の流れに対して垂直なインレット断面積と、前
   記粉末の流れに対して垂直なアウトレット断面積とを定
   める工程と、 前記アウトレット断面積よりも大きい前記インレット断
   面積を選択する工程と、 前記粉末の流れが前記ノズルを通過して進むにつれて止
   まることのないような前記インレット断面積の前記アウ
   トレット断面積に対する割合を与えるように前記ノズル
   の寸法を選択する工程と、 前記コンジットおよび前記ノズル機構を通って前記第１
   の容器内に粉末を分配する工程と、 前記ホッパから前記第１の容器を取り外す工程と、前記
   ホッパに対して充填関係で充填される第２の容器を配置
   する工程とを含む、ホッパ内の粉末供給源を用いて粉末
   容器を充填する方法。