(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒状物質を収容する容器の内側表面の一部において可視度を向上させる機構であって、
（ａ）駆動機構であり、その機構によって前記容器の内側表面に沿って移動するよう配置された可動部材を含む駆動機構と、
（ｂ）前記可動部材に連結し、前記可動部材が移動する際に前記容器の内側表面に近接して移動するよう配置されたクリーニング部材と、
（ｃ）前記駆動機構と協働し、前記駆動機構による前記可動部材の移動を実施させるスイッチ機構と、
を有し、
前記スイッチ機構が、ロック機構と、解放機構を含む、
機構。
【請求項２】
請求項１の機構であって、前記容器に収容される前記粒状物質が印字材料を構成することを特徴とする、機構。
【請求項３】
請求項１の機構であって、前記駆動機構が主に前記容器内に位置することを特徴とする、機構。
【請求項４】
請求項１の機構であって、前記駆動機構は、蓄積されたポテンシャルエネルギによって動力を得ることを特徴とする、機構。
【請求項５】
請求項１の機構であって、前記クリーニング部材は、前記容器の内側表面に近接した位置に維持されるように、移動中に変形することを特徴とする、機構。
【請求項６】
粒状物質を収容する容器の内側表面の一部において可視度を向上させる方法であって、
（ａ）クリーニング部材を、駆動機構の可動部材に連結するステップと、
（ｂ）前記可動部材が移動する際に前記連結されたクリーニング部材が前記容器の内側表面に近接して移動するよう、前記可動部材を配置するステップと、
（ｃ）ロック機構と解放機構のかみ合いを解いて前記駆動機構を作動させて前記可動部材を移動するステップと、
を有する方法。
【請求項７】
内側表面を有し、印字材料を保管するカートリッジであって、
（ａ）駆動機構であり、その機構によって前記カートリッジの内側表面に沿って移動するよう配置された可動部材を含む駆動機構と、
（ｂ）前記可動部材に連結し、前記可動部材が移動する際に前記カートリッジの内側表面に近接して移動するよう配置されたクリーニング部材と、
（ｃ）前記駆動機構と協働し、前記駆動機構による前記可動部材の移動を実施させるスイッチ機構と、
を有し、
前記スイッチ機構は、ロック機構と、解放機構を含む、
カートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、容器の内側壁部に付着しやすく容器の内容物を見えなくするような材料の、パッケージングおよびその後の取り出しに関する。本発明は、主に静電力に起因して粒子が容器の壁に付着する場合に、特に適用可能である。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
多くの粒状材料は、プラスチック、ガラス、またはそれらに類似の滑らかな面を有する容器内にパッケージングされて出荷される。人間のユーザが、ほぼ透明の出荷容器を逆さにするなどして粒状内容物を取り出す場合、容器の中を見てどれくらいの量の内容物が出されたかを目視したいと思うことが多々ある。内容物をすべて出すことを意図する場合、そのような目視によってすべての内容物が出たかを確認する。しかし、粒子の薄層が容器の内壁に付着してしまう場合、そのような目視は難しく、不可能なこともある。粒状物質が軽量であり、したがって内容物が取り出されたかどうかを重量感から推定できない場合に、問題はさらにいらだたしさを増す。内容物を取り出す前に、その容器を受け容器に最初に取り付ける場合は、またさらにいらだたしい。容器が固定されているので、重量感は簡単には検出できない。
【０００３】
【課題を解決するための手段】
本発明の一つの実施形態は、粒状物質を収容する容器の内側表面の一部において可視度を向上させる機構であって、（ａ）駆動機構であり、その機構によって容器の内側表面に沿って移動するよう配置された可動部材を含む駆動機構と、（ｂ）可動部材に連結し、可動部材が移動する際に容器の内側表面に近接して移動するよう配置されたクリーニング部材と、（ｃ）駆動機構と協働し、駆動機構による可動部材の移動を実施させるスイッチ機構と、を有し、前記スイッチ機構がロック機構と解放機構を含む、機構である。
【０００４】
本発明の他の実施形態は、粒状物質を収容する容器の内側表面の一部において可視度を向上させる方法であって、（ａ）クリーニング部材を、駆動機構の可動部材に連結するステップと、（ｂ）可動部材が移動する際に、連結されたクリーニング部材が容器の内側表面に近接して移動するよう、可動部材を配置するステップと、（ｃ）ロック機構と解放機構のかみ合いを解いて駆動機構を作動させて可動部材を移動するステップと、を有する方法である。
【０００５】
本発明のさらに他の実施形態は、内側表面を有し、印字材料を保管するカートリッジであって、（ａ）駆動機構であり、その機構によってカートリッジの内側表面に沿って移動するよう配置された可動部材を含む駆動機構と、（ｂ）可動部材に連結し、可動部材が移動する際にカートリッジの内側表面に近接して移動するよう配置されたクリーニング部材と、（ｃ）駆動機構と協働し、駆動機構による可動部材の移動を実施させるスイッチ機構と、を有し、前記スイッチ機構がロック機構と解放機構を含む、カートリッジである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明の実施形態の一つを示す。本発明による代表的なトナーカートリッジ１０を示すこの立面断面図において、カートリッジ１０は、印刷機（図示せず）側でカートリッジ１０に結合する受け容器装置１２の上方に位置している。（ポリ塩化ビニル）が、通常同じく熱可塑性樹脂から成る容器キャップ１４によって密閉されている。図２に、容器キャップ１４の拡大立面図を示す。この実施形態では、容器キャップ１４のベース部に近接してフランジ１６が形成されている。フランジ１６は、容器キャップ１４の円周部の、全体ではないが大部分を囲む。そのようにしてフランジ１６には、少なくとも一つの間隙が設けられている。このフランジ１６およびその間隙の役割は、結合装置１２に関する以下の説明との関連で説明する。
【０００７】
再度図１を参照すると、結合装置１２の断面図が示されている。結合装置１２は、以下の二つの機能を有する：１）印刷システムの現像ステーションへの移送前にトナーが保管される印刷機のトナー受け容器１１において、受け口２０を形成する；そして２）トナーカートリッジ１０と堅く結合することで、トナー粒子を空中または印刷システムの周辺表面上にこぼしたり漏らしたりせずに、トナーをカートリッジ１０から受け容器１１へ移すことを可能にする。結合装置１２は、様々な形態で実施され得る。図２に、結合装置１２の実施形態の一つの立面斜視図を示す。この図において結合装置１２は、トナー受け容器１１への開口２０に加え、下方に傾斜した張り出し表面１３を有する少なくとも一つの結合取付具１７を含む。トナーカートリッジ１０を結合装置１２上の所定位置にしっかりと押しつけるには、フランジ１６の間隙１８が下方傾斜結合取付具１７に整列するよう、トナーカートリッジ１０のフランジ１６を配置しなければならない。そうすれば容器キャップ１４は、結合取付具１７を避けて進入でき、開口２０の縁上にしっかりと載置される。そのようにしてトナーカートリッジ１０が整列され開口２０の縁上に配置された後、作業者は、カートリッジをその位置で時計回りに（図２の矢印参照のこと）回転させる。その回転の際に、容器キャップ１４のフランジ１６は、下方に傾斜した結合取付具１７の前縁にかみ合う。カートリッジ１０をさらに回転すると、結合取付具１７の下方傾斜部がフランジ１６を下方へ押さえつける。この下向きの圧力が、容器キャップ１４をさらに堅く開口２０の縁に押しつけ、それによりカートリッジ１０とトナー受け容器１１との間の密封が確実になる。
【０００８】
トナーボトル１５内の装置およびその容器キャップ１４について、図１を参照しながら説明する。従来のトナーカートリッジと同様に、ボトル１５の体積の大部分は、図１で符号１９が付されるトナー粒子によって充填されている。粒子１９は、ペレット化した蝋質インク材料、他の印字材料、および熱可塑性樹脂ペレットなどのペレット化材料を限定することなく含む、いずれかのペレット化または粒状化物質から成ることが可能である。図１は、移送および保管中にトナー粒子が沈降し、ボトル１５の体積のかなりの部分において粒状物質が空になった状態を示す。また上述のとおり、トナーなどの粒子は、トナーカートリッジ内で塊りや橋状になることも多いため、均一に沈降しないことがあり、不均一な密度で塊りを形成する場合もある。
【０００９】
図１に、駆動機構３０に取り付けられたトナークリーニング部材４０を示す。以下に説明するようにクリーニング部材４０は、駆動機構３０が解放されると、ボトル１５の内部表面に沿って移動する。クリーニング部材４０は、その移動の過程で、経路に沿ってトナー粒子を掃きのけてきれいにするよう設計されている。このクリーニングは、いくつかの相互作用によって実施され得る。第一に、クリーニング部材が経路に沿ってトナーを掃く。第二に、クリーニング部材は吸収性材料から成ることが可能であり、それによりいくらかのトナー粒子が吸収される。第三に、多くのトナー粒子がクリーニング部材４０に付着する。最後に、最も重要であると思われるが、クリーニング部材４０は静電中性剤(electrostatic neutralizer)でドープされていることが可能であり、それにより、掃いたボトル１５の壁領域４１が非帯電されるか、もしくはトナー粒子と反対の極性に帯電される。その結果、トナー粒子はこの領域４１に誘引されなくなる。したがって領域４１は、クリーニング部材４０によって掃かれた後に透明に維持されるので、作業者はカートリッジ１０内を覗いてどのくらいのトナーが容器から流れ出たかを確認できる。
【００１０】
駆動機構３０の実施形態の一つとして、単純なコイル状圧縮ばねを、完全に圧縮した位置にて図１に示す。駆動機構３０は、ネゲータばね(negator spring)、引張りばね、圧縮フォーム、板ばね、ゴムバンドなどを含む、多くの形態をとることができる。またそれらの形態には、ポテンシャルエネルギを蓄積し、それが解放されたときにクリーニング部材４０をボトル１５の壁に沿って素早く移動させることが可能な、他のいずれの機械式または電気機械式デバイスをも限定することなく含む。図１では、駆動機構ばね３０が容器キャップ１４に近接して圧縮された解放前位置にて示されているが、駆動機構ばね３０は、ボトル１５の上部に配置されることも可能であることに留意すべきである。また、図６に示すように駆動機構３０は、完全に伸長され張力がかかる位置でポテンシャルエネルギを蓄積するものでもよい。そのようなデバイスは、解放時に収縮することで必要な駆動運動を生じさせ、クリーニング部材４０を領域４１において移動させる。
【００１１】
クリーニング部材４０がボトル１５の壁の領域４１に近接して維持されるように、クリーニング部材４０は通常、ばね３０と領域４１との間隙を埋める状態にされる。駆動機構が、ばね３０のようにボトル１５の形状にそったものであるとは限らないので、その場合にはクリーニング部材４０自体が、移動経路上において自身の表面の少なくとも一部が領域４１に近接する形状に形成されることが考えられる。もしくは、クリーニング部材４０が移動経路上で領域４１に近接して維持されるのであれば、駆動機構３０はいずれのどのような設計であることも可能である。要望があれば、領域４１にボトル１５の円周部全体を含んでもよい。領域４１の必要最小サイズは、可視度のために要求されるサイズおよび形状によって決まる。
【００１２】
図１はさらに、駆動機構３０を作動させる時点の制御に使用する、スイッチまたはロック機構３１を示す。図示する実施形態においてこのロック機構は、コイル状駆動機構３０の上部に延伸する単純な金属バーを含む。ロック機構３１の少なくとも一部分３２は、結合装置１２に含まれる取付具３３にかみ合うよう設計されている。図示する実施形態ではロック機構３１は、端部が配置およびロックピン３２になっているバーである。この配置ピン３２は、容器キャップ１４の下方に延伸する。取付具３３は、比較的小さな受けポートであり、ロックピン３２に合った形状によって機能する。このようにしてピン３２および取付具３３は、カートリッジ１０を受け開口２０の縁上に正確に配置させる作業において、フランジ１６の間隙１８の補助をする。さらに、以下で説明するが、ピン３２が取付具３３にいったん挿入されると、容器１０の回転運動の際にピン３２はスライドしないようになっている。
【００１３】
機構３１のロック機能に関する追加情報を、図３に示す。図３は、圧縮位置にある駆動機構３０の上部を示す立面斜視図である。明確に示すため、図３ではカートリッジ１０は取り払われ、ロック機構３１と駆動機構３０との関係をよりわかりやすく示している。図示のとおり、ロック機構３１の上端部はＬ字形ベンドになっており、実質的に水平方向に延伸する延伸部３４を含む。延伸部３４は、クロス部材ワイヤ３５にかみ合う。クロス部材ワイヤ３５は、解放機構の一つの実施形態を構成し、ロック機構３１と組み合わせると一種のスイッチを形成する。図示する実施形態ではクロス部材３５は単に、ばねで構成されている駆動機構３０の端部セグメントである。クロス部材３５は、ばね３０の円周部を実質的に二分する状態に曲げられている。この実施形態では、ロック機構３１がばねの直径の略中心において垂直方向に配置されているので、延伸部３４は、駆動機構ばね３０の略中央にてクロス部材３５にかみあう。
【００１４】
図２に関連して上述したように本発明のこの実施形態では、容器を開口２０に堅く押しつけるために、作業者が容器１０を回転させる必要がある。上述のとおりその回転の際に、配置ピン３２は取付具３３にかみ合うため、ロック機構３１は回転できない。クロス部材３５が駆動機構ばね３０に取り付けられ、ばね３０が容器キャップ１４に固定されているため、ロック機構３１の延伸部３４に対するクロス部材３５の配置方向は、容器１０の回転の間に変化する。
【００１５】
図４に、容器１０を約９０°回転させた後の、クロス部材３５と延伸部３４との配置関係の変化を示す。図示のとおり延伸部３４は、もはやクロス部材３５にかみ合わない。その結果、駆動機構ばね３０に蓄積されたポテンシャルエネルギが解放される。図示する実施形態では、ばね３０は伸長位置まで自由に伸びきることができる。駆動機構３０は、伸長位置まで移動する際に、領域４１上にクリーニング部材４０を引きずることでクリーニングを実行する。
【００１６】
続いて図５に、ロック機構３１から解放された後の伸長位置にある駆動機構３０を示す。図示する実施形態では、駆動機構３０を構成する金属のコイル状圧縮ばねは、完全な伸長状態まで拡張する。このようなコイル状金属ばねは通常、蓄積されたポテンシャルエネルギの解放によって、図５に示す最終的な静止位置を超えてめいっぱい伸長する。その結果、図５に示す最終的な静止位置に至るまで減衰する、有益な振動運動が生じる。この振動運動は、クリーニング部材４０を領域４１にさらに係合させるため、クリーニング部材４０のクリーニングの機会を増やす。結果的に、本発明の上述の実施形態のデバイス機構では、蓄積されたポテンシャルエネルギが単一の一次的ストロークにおいて解放され、その単一ストロークには二次的な振動運動が伴い、すべてのポテンシャルエネルギが消費されるまでその振動運動がクリーニング部材４０のクリーニング動作を継続させる。
【００１７】
クリーニング部材４０の特徴を以下に説明する。基本的特徴は、クリーニング部材４０がトナーを領域４１から除去しなければならないということである。上述のとおりそのようなクリーニング部材は、掃き動作、トナー粒子の吸収、クリーニング部材へのトナー粒子の付着、ならびに最も効果的である、領域４１をトナー粒子に対して静電的に中性または反発性にすることのいずれか、あるいはそれらすべてによって機能できる。掃き動作は、掻く運動にて作動する単純な可撓性ブレードによって実施可能であるがそれに限定されず、あるいは修正モードにて実施してもよい。トナー粒子の吸収も同様に、掃きブレードによって上方向に掃かれたトナーを受けるスポンジおよびホッパを用いるなどの、多くの方法で実施可能である。また、領域４１においてクリーニング部材４０が移動するにつれてトナー粒子を付着させる、いずれの材料を用いてクリーニングを実施してもよい。たとえば、粘着性のローラ部材を用いてもよい。さらに、トナー粒子に対する静電的中性あるいは反発性を得る方法としても、様々なものが可能である。大体において中性は、接地された（おそらくは駆動機構３０を通じて）導電性材料を用いて、クリーニング部材４０を形成することで実現できる。反発性は、摩擦電気的に帯電されたトナー粒子と同じ電荷を有するイオンを領域４１内に誘導することで実現できる。たとえばトナーがマイナス電荷を帯電する場合、家庭用の洗濯用柔軟剤に一般的に使用されるカチオン性のアンモニウム化合物が十分に役立つ。ワールら(Wahl et al.)に発行された米国特許第５，５７４，１７９号およびそれが引用する従来技術を、一例として参照されたい。トナーがプラス電荷を帯電する場合、アニオン性化合物で拭うことにより、電子を領域４１から追い出し反発性のプラス電荷を誘導できる。
【００１８】
図１および図３〜図５に示すクリーニング部材４０の実施形態は、カチオン性またはアニオン性化合物でドープされたスポンジスワッブを含む。スポンジスワッブの一次的なクリーニング作用は反発性電荷の生成によるものであるが、ある程度の掃きおよび付着動作も実施される。スポンジが多孔性である場合、ある程度の吸収も実施される。図示する実施形態では、領域４１の幅は約０．５インチ（約１．２７ｃｍ）である。これは、作業者が中を覗くのに十分な幅である。上述のとおり領域４１は、意図する可視度の達成に十分な大きさであれば、いずれの高さおよび幅に形成されてもよく、その幅が円周全体に及ぶことも可能である。図１と図５とを比較する際、ボトルが太くなるにつれて、領域４１と駆動機構３０との間隔が広がっていることに留意すべきである。したがって、クリーニング部材４０は最初は、下方に押し曲げられた圧縮位置に保管されているが、それを駆動機構３０が領域４１に沿って移動させると拡張して伸長する。結果的に、クリーニング部材４０がその全動程の間に領域４１に接触し続けるという効果が得られる。
【００１９】
図６に、圧縮力ではなく張力がかかる状態でポテンシャルエネルギを蓄積する駆動機構による、本発明の実施形態を示す。この実施形態は、図１〜図５の実施形態に極めて類似するが、図６の駆動機構５０が張力下でエネルギを蓄積するコイルばねである点のみが異なる。ロックデバイス５１は、トナーボトル５５の可塑性構造の一部として形成された単純なフックである。コイルばねの端部は、図３に示す解放機構３５と同一の解放機構５９になっている。解放機構５９は、ばね５０の端部であり、ばね５０の円周部を二分する状態に曲げられている。図１の実施形態とは異なり、ロック機構５１が回転しないのではなく、ばね５０およびその端部の解放機構５９が回転しないようになっている。ばね５０のこの固定配置は、図１のロックピン３２と同様に機能するロックピン５２によって定められる。ボトル５５を上述のように回転させると、ボトル５５と一体的に固定成形されたロックデバイス５１は、固定解放機構５９に対して回転する。その結果、ボトル５５およびそれに固着したロック機構５１が十分に回転された後に、解放機構５９はロック機構５１からはずれて自由になり、ばね５０は、容器キャップ５４方向への急速な圧縮運動によってポテンシャルエネルギを解放する。図１〜図５に示す実施形態と同じく、ポテンシャルエネルギ蓄積デバイス５０内のポテンシャルエネルギの解放によって、クリーニング部材６０が移動される。図１〜図５に示す実施形態と同様にこの実施形態でも、クリーニング部材６０は、アニオン性またはカチオン性化合物でドープされ、圧縮されやや曲げられたスポンジから成る。ばね５０のコイルが容器キャップ５４に向けて引っ張られると、クリーニング部材６０が領域４１を掃き、そこからトナーを吸収する。さらに重要なことに、クリーニング部材６０が領域４１を掃くまたは拭ってきれいにすると同時に、アニオン性またはカチオン性化合物が、容器内のトナー粒子と反対の電荷を領域４１に帯電させる。その結果、領域４１はクリーニングされ、その表面がトナーに対して反発性に維持される間はきれいなままになる。図１〜図５の実施形態と比べて図６の実施形態が有利であり得る点は、ばね５０およびクリーニング部材６０の運動が主に、容器キャップ５４および受け容器１１の開口２０の方向であることである。それにより材料が、通過すべき開口部へ押し進められる。
【００２０】
図１〜図５および図６の実施形態から理解されるように、本発明には多くのバリエーションが存在し得る。上述のとおり、図１〜図５のスポンジ４０および図６のスポンジ６０などのクリーニング部材の移動のために、ポテンシャルエネルギを蓄積可能ないずれのデバイスを作動させてもよい。駆動機構が張力下でポテンシャルエネルギを蓄積する図６においては、ゴムバンドなどの弾性のあるデバイスが、本発明での使用に特に適する。また上述のとおりクリーニング部材４０および６０は、どのような形状であってもよく、幅広い種類の物質から成ることが可能である。本発明の駆動機構およびクリーニング部材の両者とも、必要であれば、様々な容器形状、および電荷特性を含む粒状特性に対して適合可能である。
【００２１】
総括すると、本発明の自浄機構は、粒状物質を保持する容器または他のうつわの内部で解放可能なポテンシャルエネルギを蓄積する駆動機構を含む。解放時に駆動機構は、クリーニング部材を容器の側面に沿って推進させる。その結果、少なくとも小さな領域が十分にクリーニングされ、容器内に粒状物質があるとしたらどのくらい残っているかを作業者が中を覗いて確認できるようになる。トナーを収容するカートリッジに本発明を適用した場合、比較的低いコストで本発明を実現でき、それにより顧客満足度を向上させ、少なくともいくらかの保証およびアフターサービスの実施回数を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  圧縮ばねを用いた本発明の代表的な実施形態を示す、立面断面図である。
【図２】  容器キャップと、そのキャップに結合する印刷システム側受け容器とを示す、拡大立面斜視図である。
【図３】  運動デバイスである本発明の実施形態の上部を示す、立面斜視図である。運動デバイスは、印刷システムに結合する容器キャップに固定されている。
【図４】  解放機構に対して配置方向を変化させた後の、本発明のロック機構を示す立面斜視図である。
【図５】  ロック機構から解放された後の伸長位置にある、本発明の運動デバイスを示す立面側面図である。
【図６】  引張りばねを用いた本発明の代表的な実施形態を示す、立面斜視図である。
【符号の説明】
１０  カートリッジ、１５  ボトル、１９  トナー粒子、３０  駆動機構、３１，５１  ロック機構、３５，５９  解放機構、４０  クリーニング部材、４１壁領域。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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