Устройство для дозирования материала

 

Устройство (10) для дозирования тонкодисперсного материала (T) может быть использовано для заправки тонера в фотокопировальных устройствах и лазерных принтерах. Устройство содержит бункер (23) для хранения тонкодисперсного материала (Т), выпускной патрубок (12), имеющий раздаточную насадку (13), и средство подачи (25), предназначенное для переноса тонкодисперсного материала (Т) из бункера в выпускной патрубок (12). Подачу тонкодисперсного материала регулируют средством измерения тонкодисперсного материала (Т) для регулирования количества тонкодисперсного материала (Т), переносимого средством подачи (25) в выпускной патрубок (12). Материал (Т) переносят в заправляемый контейнер (С), устанавливая его у раздаточной насадки, так что средство подачи (25) переносит заранее заданное количество тонкодисперсного материала (Т) из бункера (23) в выпускной патрубок (12). Вытесняемый из контейнера (С) воздух, засоренный тонкодисперсным материалом, выходит в осаждающий патрубок (15), где материал, содержащийся в вытесняемом воздухе, осаждается и падает под действием силы тяжести в контейнер (С). Этим предотвращается засорение атмосферы тонкодисперсной средой и обеспечивается автоматизация процесса заправки картриджей тонером. 9 з.п.ф-лы, 3 ил.

Настоящее изобретение относится к устройству для дозирования и, более конкретно, к устройству для дозирования мелкодисперсного материала, например тонера для фотокопировальных устройств и лазерных принтеров.

Термин "тонер" используется в области репродуцирования для обозначения электростатической смеси, действующей как "чернила" при формировании изображения на плоских бумажных копиях.

Известно, что мелкодисперсный материал трудно транспортировать при автоматизированных процессах. Это, в частности, справедливо в случаях, когда приходится перемещать материал из одного контейнера в другой. При перемещении материала из одного контейнера в другой вытесняемый воздух уносит с собой некоторое количество мелкодисперсного материала. Такая компоновка часто неудовлетворительна, поскольку создает засоренную частицами атмосферу, которая может быть опасной для дыхания. Кроме того, скопившийся материал может оказать негативное влияние на оборудование, и очистка от него может оказаться трудной.

В известном полуавтоматизированном процессе, таком, пример которого реализован в устройстве Пер-Фил (фирма "Префил Индастриз, Инк." (Per-Fil Inductries, Inc.), Риверсайд, 08075 штат Нью-Джерси, США), мелкодисперсный материал дозируют из бункера для хранения в готовые к применению картриджа. Материал является тонером для лазерных принтеров, фотокопировальных устройств и т.п. и используется для заправки картриджей, которые встраивают в конкретное оборудование. От устройства для дозирования требуется, чтобы оно отмеряло заранее заданное количество тонера в некотором диапазоне типоразмеров картриджа для тонера, и оно содержит бункер, вертикально расположенный шнек и раздаточную насадку. При таком процессе наполнения пустой картридж удерживают под раздаточной насадкой и вращают шнек на заданное количество оборотов для подачи требуемого количества материала в насадку. Здесь также вытесняемый воздух уносит с собой некоторое количество тонера. Кроме того, из-за наличия потока мелкодисперсного материала, подобного потоку жидкости, количество тонера, подаваемого от шнека, может претерпевать нежелательные изменения.

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы попытаться преодолеть вышеуказанные недостатки и разработать усовершенствованное устройство для дозирования мелкодисперсного материала, например тонера.

Поэтому настоящее изобретение касается устройства для дозирования мелкодисперсного материала, содержащего: бункер для хранения дозируемого материала; выпускной патрубок, имеющий раздаточную насадку; по существу, горизонтально расположенное средство подачи, предназначенное для переноса хранящегося материала из бункера в выпускной патрубок; Средство измерения мелкодисперсного материала, предназначенное для регулирования количества материала, переносимого средством подачи в выпускной патрубок, и отклоняющие средства, приводимые в действие для принудительного введения контейнера, заправляемого материалом, в герметичный контакт с раздаточной насадкой, вследствие чего при эксплуатации контейнер герметизирован у раздаточной насадки, средство подачи переносит заранее заданное количество материала из бункера в выпускной патрубок, и вытесняемый воздух, засоренный материалом, из контейнера выходит в осаждающий патрубок, где материал, содержащийся в вытесняемом воздухе, осаждается и падает под действием силы тяжести в контейнер.

Предпочтительно, средство подачи содержит, по существу, горизонтально расположенный шнек.

Преимущественно, шнек расположен так, что мелкодисперсный материал, переносимый с его помощью, смещается, оставаясь в шнеке или возвращаясь в бункер, вследствие чего течение материала прекращается, когда шнек останавливается.

Как правило, средство измерения содержит переключающее средство на основе таймера для регулирования количества оборотов шнека, так что измерение подаваемого через него материала осуществляется точно и соответствующим образом.

В предпочтительном конкретном варианте осуществления выпускной патрубок и патрубок осаждения образуют часть вертикально расположенной трубы, подача в которую осуществляется шнеком через соединение, удаленное от верхнего конца трубы. Материал падает через соединение в раздаточную насадку на нижнем конце трубы, а вытесняемый воздух выходит вверх по выпускному патрубку в патрубок осаждения, где материал, переносимый вытесняемым воздухом, получает возможность осаждения и падения под действием силы тяжести в контейнер, расположенный непосредственно под раздаточной насадкой.

Преимущественно, контейнер герметизирован у раздаточной насадки пластиной, имеющей отклоняющие средства.

Как правило, раздаточная насадка имеет конический профиль для облегчения герметичного контакта с отверстиями для заправки контейнеров в некотором диапазоне типоразмеров.

Предпочтительно, имеется средство для перемещения материала в бункере.

Преимущественно, средство перемешивания приводится в действие от средства подачи.

Устройство предпочтительно содержит один бункер, несколько средств подачи и соответствующие выпускные патрубки.

Теперь изобретение будет описано более конкретно со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых - только в качестве примера - изображен один вариант устройства для дозирования, соответствующего изобретению. На чертежах: на фиг. 1 представлен вертикальный вид спереди устройства для дозирования; на фиг. 2 представлен вертикальный вид сбоку устройства для дозирования; и на фиг. 3 представлен вертикальный разрез устройства вдоль линий III-III, показанных на фиг. 1.

Обращаясь к чертежам и сначала - к фиг. 1 и 2, отмечаем, что устройство 10 для дозирования имеет два выхода, каждый из которых содержит выпускной патрубок 12, имеющий раздаточную насадку 13 на его конце. Над выпускным патрубком 12 находится осаждающий парубок 15, который имеет открытый конец для обеспечения возможности выхода воздуха.

Устройство 10 также включает в себя корпус 20, который содержит бункер 23 и шнек 25 для каждого раздаточного канала, как подробно показано на фиг. 3. При эксплуатации контейнер, например картридж C для тонера, подлежащий заправке тонером T, помещают на подпружиненную пластину 30.

Пластина имеет пенопластовое основание 32 для защиты картриджа C от случайного повреждения. Картридж C имеет заправочное отверстие, которое вводят в контакт с раздаточной насадкой 13, имеющей конический профиль для обеспечения, по существу, герметичного контакта между насадкой и заправочным отверстием картриджа. Для каждого выпускного канала предусмотрен пульт управления 35. Каждый пульт управления 35 имеет светодиодный (СД) или жидкокристаллический (ЖК) индикатор 36, заранее программируемые функциональные клавиши 37 и клавиши 38 ввода чисел. Когда нужно заправить картридж C, потребитель выбирает функцию c пульта 35 и нажимает одну из соответствующих клавиш 37, 38. Электродвигатель 40 вращает шнек 25 с постоянной скоростью в течение периода времени, определяемого выбранным входным сигналом. Когда шнек 25 вращается, тонер T из бункера 23 подается по шнеку 25 и затем падает под действием силы тяжести в выпускной патрубок 12. Тонер T течет через насадку 13 в картридж C. Когда картридж C наполняется тонером T, вытесняемый воздух нагнетается обратно через насадку 13. Вытесняемый воздух, несущий с собой частицы T' тонера, проходит вверх по выпускному патрубку 12 в патрубок осаждения 15. Когда вытесняемый воздух становится менее турбулентным, частицы T' тонера начинают осаждаться и падать обратно в выпускной патрубок 12. По существу чистый вытесненный воздух выходит через открытый верхний конец патрубка осаждения 15.

Отклоняемые пружинами пластины 30 и конический профиль раздаточной насадки 13 позволяют заправить картриджи в некотором диапазоне типоразмеров. Картриджи большой или малой вместимости можно заполнить до достижения заранее заданного веса путем приведения в действие шнека 25 на период времени, пропорционально соответствующий требуемому весу или объему требуемого тонера.

Точность количеств дозируемого тонера зависит от постоянной скорости вращения шнека 25 в течение точно регулируемых периодов времени, а также зависит от ориентации шнека 25. Поскольку шнек расположен горизонтально, то, как только вращение шнека прекращается, прекращается и подача тонера в раздаточную насадку. Если, как в известном устройстве, раздаточный конец шнека находится значительно ниже, чем выходной торец бункера, питающего шнек, характеристики потока тонера негативно влияют на точность, поскольку при прекращении вращения шнека течение тонера продолжается случайным образом в течение короткого периода времени. В альтернативном конкретном варианте осуществления настоящего изобретения раздаточный конец шнека значительно выше, чем подающий торец бункеров. Этот конкретный вариант осуществления (не показан) позволяет получить большую вместимость бункера и сохраняет точность подачи дозируемого материала.

Хотя настоящее изобретение посвящено устройству для дозирования тонера, используемого в принтерах, например лазерных, и в фотокопировальных устройствах, должно быть видно, что предлагаемое устройство пригодно для дозирования любого мелкодисперсного материала.

Для предотвращения "скопления" тонера T в бункере 23 предусмотрена необязательная мешалка (не показана). Мешалка приводится в действие непосредственно от шнека 25 или электродвигателя 40.

Конкретный вариант осуществления настоящего изобретения можно приспособить для эксплуатации в модульной форме, вследствие чего можно собирать блоки устройств для дозирования.

Конечно, должно быть понятно, что изобретение не сводится к конкретным подробностям, описанным здесь, которые приведены только в качестве примера, и возможны различные модификации и изменения в пределах объема притязаний, определяемого предлагаемой формулой изобретения.

Формула изобретения

1. Устройство (10) для дозирования тонкодисперсного материала (Т), содержащее бункер (23) для хранения тонкодисперсного материала (Т), выпускной патрубок (12), имеющий раздаточную насадку (13), по существу горизонтально расположенное средство подачи (25), предназначенное для переноса тонкодисперсного материала (Т) из бункера в выпускной патрубок (12), средство (35) измерения тонкодисперсного материала (Т), для регулирования количества тонкодисперсного материала (Т), переносимого средством подачи (25) в выпускной патрубок (12), осаждающий патрубок (15) и средство смещения, приводимое в действие для принудительного приведения контейнера (С), заправляемого тонкодисперсным материалом, в герметичный контакт с раздаточной насадкой, вследствие чего при эксплуатации контейнер прижат к раздаточной насадке (13), средство подачи переносит заранее заданное количество тонкодисперсного материала (Т) из бункера (23) в выпускной патрубок (12), и вытесняемый из контейнера воздух, засоренный тонкодисперсным материалом, выходит в осаждающий патрубок (15), где материал, содержащийся в вытесняемом воздухе, осаждается и падает под действием силы тяжести в контейнер.

2. Устройство для дозирования по п.1, отличающееся тем, что в нем средство подачи (25) выполнено в виде расположенного по существу горизонтально шнека.

3. Устройство для дозирования по п.2, отличающееся тем, что в нем шнек смонтирован так, что переносимый через него тонкодисперсный материал (Т) имеет тенденцию остаться в шнеке или вернуться в бункер (23), вследствие чего течение тонкодисперсного материала (Т) прекращается, когда шнек останавливается.

4. Устройство для дозирования по п.2 или 3, отличающееся тем, что средство (35) измерения тонкодисперсного материала содержит переключающее средство на основе таймера для регулирования количества оборотов шнека с возможностью точного и воспроизводимого измерения подаваемого тонкодисперсного материала.

5. Устройство для дозирования по любому из пп.2 - 4, отличающееся тем, что в нем выпускной патрубок (12) и осаждающий патрубок (15) образуют часть вертикально расположенной трубы, с которой выходной конец шнека связан через соединение, удаленное от верхнего конца трубы.

6. Устройство для дозирования по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что оно оснащено пластиной (30), имеющей средство смещения, выполненное с возможностью обеспечения герметизации контейнера (С) относительно раздаточной насадки (13).

7. Устройство для дозирования по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что раздаточная насадка (13) имеет конический профиль для облегчения герметичного контакта с заправочными отверстиями контейнеров в некотором диапазоне их типоразмеров.

8. Устройство для дозирования по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что включает в себя средство перемешивания тонкодисперсного материала (Т) в бункере (23).

9. Устройство для дозирования по п.8, отличающееся тем, что средство перемешивания установлено с возможностью приведения в действие от средства подачи (25).

10. Устройство для дозирования по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что содержит один бункер (23) и несколько средств подачи (25), каждое из которых связано с соответствующим выпускным патрубком (12).

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3