(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第一空気モジュールと第二空気モジュールとを備えるフィルム媒体を輸送するモジュール型輸送システムであって、第一空気モジュールの出口が第二空気モジュールの入口に近接して一線に配置され、第一空気モジュールが、
第一板と、
第二板と、
第一板と第二板との間に規定されており、入口と第一空気モジュールの出口に相当する輸送用出口とを備える輸送用チャンネルと、
加圧空気ソースに接続されており、前記出口に向かって第一の主流方向へ輸送用チャンネルを流れる空気流を形成する少なくとも一本の空気ジェット導管とを備え、
輸送用チャンネルの出口近くの第一板の下流側部分が第一曲率半径を有する第一コーナーを形成し、輸送用チャンネルの出口近くの第二板の下流側部分が第一曲率半径より大きい第二曲率を有する第二コーナーを形成し、第二コーナーの端と第二モジュールの入口との間に第１ギャップがあり、第一板の前記第一コーナーの端と第二モジュールの入口との間に第２ギャップが規定され、輸送用チャンネルを通過する空気がコアンダ効果によって第一コーナーの所で第一板から剥離し、第二コーナーの所を追従して流れ、ある量の空気流が第二空気モジュールの入口へ流入することを回避することを特徴とするフィルム媒体を輸送するモジュール型輸送システム。
【請求項２】
前記第１ギャップが少なくとも０．８５ｃｍ（１／３インチ）であることを特徴とする請求項１記載のモジュール型輸送システム。
【請求項３】
前記フィルム媒体が前記第一空気モジュールと前記第二空気モジュールとの間にあり、空気流の相当程度の量が前記フィルム媒体の通路に従って流れ、前記第二空気モジュールの入口に入ることを特徴とする請求項１記載のモジュール型輸送システム。
【請求項４】
前記第一板と前記第二板とのうち少なくとも一枚の板の下流側の部分の一端が、前記第二空気モジュールへ向いて延びる格子部材を備えることを特徴とする請求項１記載のモジュール型輸送システム。
【請求項５】
前記第２ギャップの大きさを調節し、第二モジュールの入口へ流入することを回避する空気流の量を制御することを特徴とする請求項１記載のモジュール型輸送システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に空気ジェットモジュールアレイの減結合（デカップリング：decoupling）に関する。特に本発明は、近接に配置されたモジュール間の空気をコアンダ(Coanda)効果を用いて行う減結合に関する。
【０００２】
【従来の技術および課題】
空気ジェットモジュールは、紙などの物体をある場所から他の場所へ輸送する駆動力を与えるものとして知られている。しかし、纏まった非セル構造（区画に分かれていない）のソースを用いる空気ジェットモジュールでは、下流側に向けて顕著に排気流が生起する。上流側のモジュールの排気によって下流側のモジュールが影響を受け、制御が困難になったり不安定になったりする恐れがある。
【０００３】
空気ジェット排気を出すモジュールを隣接の下流側のモジュールの入口の前で減結合するデバイスまたは構造が必要である。必要に応じて自由に減結合できるように接続したり切り離したりできるデバイスまたは構造も必要である。更に、紙などの媒体のモジュール間の移動を妨げないデバイスまたは構造が必要である。つまり、該デバイスまたは構造は、媒体の移動方向を逸らしてはならない。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、空気ジェット排気を出すモジュールを隣接の下流側のモジュールの入口の前で減結合する（本明細書における減結合とは、空気流がモジュールの入口へ流入することを回避する意味である。）デバイスまたは構造を提供する。
【０００５】
本発明は更に、空気ジェット排気の下流側モジュールからの減結合を必要に応じて行ったり、行わなかったりして、減結合と結合とを切り替えできるデバイスまたは構造を提供する。
【０００６】
本発明はまた、上流側と下流側モジュールとの間を移動する媒体の運動を妨げないデバイスまたは構造を提供する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面に関連して本発明を説明する。図面では同じ参照番号は、同じような構成部品を示す。
【０００８】
図１と図２とを参照する。モジュール型ペーパーハンドリング装置１０は、第一モジュールＡと、これに近接して配置された第二モジュールＢとを備えるものとして示される。本実施形態では、下流側の第二モジュールＢは第一モジュールＡとは構造が異なる。しかし、簡単であって適用が便ならば、モジュールは双方とも同じ構造でも差し支えない。ここにはモジュールは２個しか示されていないが、本発明の概念は、そのようなモジュールのペアが何個あっても適用される。第一モジュールＡは、頂板１４と底板１６との間に規定されるチャンネル１２を備える。空気ジェットアレイ１８がチャンネル１２に連なるように設けられ、チャンネル入口２０からチャンネル出口２２へチャンネル１２を通過する媒体、例えば、紙またはフィルムや透明原稿紙などの薄いフィルム媒体を駆動する力が空気ジェットアレイによって与えられる。図には簡単のために、３×３要素の空気ジェットアレイを示しているが、好ましい例示的な空気ジェットアレイは、８行×８列のアレイを頂板１４と底板１６双方に設けたものである。空気ジェットアレイ１８は、加圧された空気のソースに連結している。しかし、空気ジェットを具体的にどのように配置するかは、本発明にとって重要ではなく、特定のシステム要求次第で変えることができる。空気ジェットアレイに要求されることは、所望の物体をチャンネルの中を駆動して以降の下流のモジュールに送るのに十分な空気流を供給することである。好ましい空気モジュールは、例えば、ジャクソンらの米国特許第５，６３４，６３６号に見出すことができる。
【０００９】
各モジュールの入口２０の箇所の前端部は、好適な構造であるならばどのような構造でもよく、例えば、平坦な端壁２４を頂板１４と底板１６双方に設けることができる。第一モジュールＡの後端部は、チャンネル１２を出る空気流に「コアンダ効果」を起こすように設計される。「コアンダ効果」とは、直線路を流れる空気流が曲面に至ると、直線状に流れるのを止めてこの曲面に付着するように流れることである。
【００１０】
チャンネル出口の上部である第一端２６の曲率半径をチャンネル出口の下部である第二端２８の曲率半径より大きくすることによって、周囲が閉じられたチャンネルから空気流が出る際に「コアンダ効果」が得られる。第一端２６と第二端２８とがそれぞれ頂板１４と底板１６とにあるように図示されているけれども、コアンダ効果は第一端２６と第二端２８とを逆にしても同じく発生する。この場合排気流は、図示のように上方向でなく下方向になる。このようにできることは、本発明の排気方法を具体的に適用する場合に好都合である。更に、所与のモジュールのジェットを調整して正味の流れをどちらの方向にも選択的に起こすことができる。また、同じコアンダ効果発生機構をモジュールの端部各個に用いることもできる。
【００１１】
本実施形態では、第二端２８は、チャンネルに直角な９０°コーナーとして示され、端が切り立っており、曲率半径はゼロである。第一端２６の曲率半径は、ピーク空気速度５０ｍ／ｓ未満に対しては例示的には約１／４インチ（約０．６４ｃｍ）である。第一モジュールＡの末端部と第二モジュールＢの始端部の間に、第１空気ギャップＧがある。この第１空気ギャップＧは少なくとも１／３インチ（約０．８５ｃｍ）が好ましく、そうすれば排気を適当に曲げてモジュール間の減結合を行うことができる。チャンネル高さは約１／８インチ（約０．３２ｃｍ）が好ましいが、変えることもできる。
【００１２】
この構造が空気流を減結合するのにどのように有効であるかを明確にするためにテストを行った。表１〜表４は、図３に示す空気ジェットモジュール構造を用いて行ったテストの結果を示す。ここでテストした空気モジュールは、図１に示す第一モジュールＡと同じである。空気モジュールから出る排気の速度を確実に知るために、先端に矢印がある垂直線ｙの各位置に風速計センサワイヤを取り付けた。風速計センサは空気モジュールの末端からプロセス流れ方向に１インチ（約２．５４ｃｍ）下流の箇所に設置した。多くの位置の流速を測定し、隣接する空気モジュールから流出する排気を減結合するコアンダ効果がどのように好適であるかを決定した。
【００１３】
図３に示されるように、第一プロセス流、つまり、主流方向の面に対応する垂直位置ｙの値はゼロｃｍである。従って、ｙの値がゼロより大きい箇所は、プロセス流れ方向の面より上に位置し、ゼロ以下の箇所は、プロセス流れ方向の面より下に位置する。データが示すように、流量が多ければ多いほど空気流は逸れて流れる。例えば、表１ではチャンネル流量が１０ｓｃｆｍ（標準立方フィート／分）の場合、排気のピーク流速はプロセス流れ方向の面より上１０．８ｃｍのところであることが示される。しかし、表４に示されるように、チャンネル流量が１．２５ｓｃｆｍに減少すると、排気のピーク流量はプロセス流れ方向の面より上０．４ｃｍのところに起こる。従って、このような低流量では空気流の大部分がプロセス方向面と実質的に平行のままである。
【００１４】
これらのテストで確実に分かったことは、本発明の空気モジュール端部構造によって、モジュールからの排気流は効果的に逸れて流れるということである。このような効果があるので、この構造は、下側の板から空気流を剥離して上側の板の曲面に沿って流すことによって、モジュールの一つから出る排気を隣接の下流側のモジュールの入口の前で減結合することができる。従って、チャンネルに実質的に平行な方向の第一プロセス流方向に運動する排気は、これに平行でない第二の方向に流れ方向を変え、下流のモジュールに入るのが防止される。空気を出来るだけ多く逸らして流すことが好ましい一方では、空気流全部を方向変化させる必要は必ずしもない。つまり、ほんの一部の量を方向変化させればよい場合もある。
【００１５】
【表１】
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【００１６】
【表２】
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【００１７】
【表３】
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【００１８】
【表４】
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【００１９】
第二のテストは、図４に示すテストモジュールを用いて行った。図３と図４に示す装置の間の主な差は、上部板の曲率半径が１／４インチ（約０．６４ｃｍ）でなく１／２インチ（約１．２８ｃｍ）を用いたことである。更には、図５に示すように、平坦な底部板の代りに曲率半径が１／４インチ（約０．６４ｃｍ）の凹曲面を底部板の末端に用いたものもテストした。凹曲面に底部板を取り替えたこの最後のケースでは、変化は何も起こらなかった。図４、図５の構造を用いた結果は表５〜７に記載されるが、高流量ではピークが二つ出現する可能性が示される。しかし、流れの逸れは、流量が極端に少ない所では起こらない。流速が十分に低いと切り立ったコーナーからでも流れの剥離が起き難いからである。しかし、低速度では上流の空気を下流のモジュールから減結合する必要性はもともとない。
【００２０】
【表５】
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【００２１】
【表６】
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【００２２】
【表７】
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【００２３】
より好ましい第二の態様は、図６〜図７を参照して説明する。この態様では、格子部材３０を設けて、紙の移動を助けるようにしているが、第１空気ギャップと第２空気ギャップとは第一態様と同じように作動できるようになっている。格子部材３０各々には、空気モジュールＡとＢのプロセス流方向に延びる薄い指状エレメント３１を数本設けることができる。端部２６の端と格子部材３０の端との間には０．４インチ（約１．０２ｃｍ）のギャップＦが設けられる。指状エレメント３１は幅が約１／１６インチ（約０．１６ｃｍ）で、該エレメント間には約１／４インチ（約０．６４ｃｍ）の開口３３が規定される。端部２８は、負の曲率半径約１／４インチ（約０．６４ｃｍ）を有するが、あるいは真っ直ぐな場合と傾斜している場合とがある。唯一の本質的な機能は、壁の方向が急変することであり、この急変によって流れの剥離が容易となる。従って、逸らされた空気は、端部２６と指状エレメント３１との間に形成された開口３３を通過して流れる。
【００２４】
紙が第一モジュールＡから第二モジュールＢの方向へ移動する時、紙は指状エレメント３１でガイドされる。この構造は、紙の供給を容易にするのに役立つ。特に反り返った紙には有効である。更に、下流側のモジュールＢの入口２０に、外側に開いた入口壁３２を設けると、反り返った紙も第二モジュールＢに上手くガイドすることができ、紙を誤供給する機会が少なくなる。
【００２５】
コアンダ効果を達成できるのは、第一モジュールＡの底板と第二モジュールＢとの間に第２空気ギャップ３６がある時だけである。従って、逸らされた空気流を形成するのを助けるには、底板に第２空気ギャップが必要であると考えられる。排気流を十分に方向変化できるためには、底板にある第２空気ギャップ３６は少なくとも１／８インチ（約０．３ｃｍ）の大きさが必要である。
【００２６】
図８に示すように、紙が、第一モジュールＡの出口２２の近くのチャンネルにある時、コアンダ効果が自然に減殺されてしまうことが見出された。紙がモジュールＡとモジュールＢの間にあるこのような遷移状態では、空気流は紙に付着し、凸の半径の曲面の壁から剥離する。従って、紙が第一、第二モジュールＡとＢ間に供給されている状態ではモジュールＡとＢの間の空気流の結合は保持される。これは、紙の適切な移動には望ましい。しかし、紙が完全に第二モジュールＢに入ってしまうと、第一モジュールＡからの排気は再び第二モジュールＢから減結合される。従って、紙を移動する時、本発明の減結合構造によって、紙がモジュールＡとＢの何処に存在するかに依存して排気流を結合または減結合にする受動的な切り換えが自動的に得られる。紙シートの好ましい付着は、ライスペーパーより剛い媒体には全て成功裏に得られる。極めて柔らかくて軽い媒体では、シートがコアンダ流に追従しがちである。しかし、逆にこのような効果を用いれば、非常にふわふわした薄い媒体を剛さのある媒体から分けることもできる。更に、格子構造を用いれば、そのようなふわふわした媒体を下流のモジュールへガイドすることができる。
【００２７】
別法としては、底板１６上の第２空気ギャップ３６の大きさを調節することによって、他の適用に対して能動的な減結合を行うことができる。これは、例えば、底部側のベント作用を調節する弁を用いて行うことができる。これは、例えば、空気のベント寸法を物理的に変えることによって機械的に行うこともできよう。別法としては、能動的な切り換えは、流体アンプに用いられる構造と同じような構造を用いて空気のベントを調節することによっても行うことができる。
【００２８】
他の等価の切り換え手段も考えられる。例えば、図９に示される付加的な空気ノズルがその一つである。この態様では、端部２６の近くに一個または複数個の空気ジェットノズル３４を設けることによって能動的切り換えを行うことができる。空気ノズル３４を作動させると、空気圧が働いて、空気流は、端部２６の曲面に沿って流れるのではなく、第一プロセス方向に向かって押し戻される。従って、ノズル３４が作動すると、二個のモジュールＡとＢとの結合が保持される。ノズル３４の作動を停止すると、排気の減結合がコアンダ効果によって行われるのは前の態様と同じである。
【００２９】
本発明は、特定の態様に関して説明したが、これらの態様は説明が目的であり、全部を包含しているものではない。本発明の精神と範囲を逸脱することなく多くの部分的改変が可能である。
【００３０】
特に、第二モジュールＢは、もう一個の空気モジュールとして示しているが、これは必ずしもその必要はない。この第二モジュールＢは他の機械的モジュールの形を取ることも可能である。コピー機環境で紙を移動するという意味では、第二モジュールＢとしては、紙を下流側に移動する一対のローラーまたはエンドレスベルトを備える通常の紙供給装置モジュールとすることができる。更に、下流側の第二モジュールＢとしては、第一モジュールＡからの排気の適応減結合の利点を有効利用できるフォトレセプタ、定着デバイスや他の同様なコピー機部品などがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の空気ジェットモジュールアレイの側面の断面図であり、図２の線１−１に沿って切断した図である。
【図２】 図１の空気ジェットモジュールアレイのチャンネルを示す図であり、線２−２に沿って切断した図である。
【図３】 本発明の有効性を試験するために用いられた空気ジェットモジュールアレイの側面の断面図である。
【図４】 本発明の有効性を試験するために用いられた第二の空気ジェットモジュールアレイの側面の断面図である。
【図５】 本発明の有効性を試験するために用いられた部分的に改変された第二の空気ジェットモジュールアレイの側面の断面図である。
【図６】 本発明の第二態様の空気ジェットモジュールアレイの側面の断面図であり、モジュールの出口端に格子板を付けた構造について図７の線６−６に沿って切断した図である。
【図７】 図６の空気ジェットモジュールアレイのチャンネルを示す図であり、線７−７に沿って切断した図である。
【図８】 図５の空気ジェットモジュールアレイを第一モジュールとして用いる図であり、紙がモジュール間にある時の空気流路を示す図である。
【図９】 空気流を選択的に減結合するのに用いられる能動的スイッチデバイスを示す図である。
【符号の説明】
１０ モジュール型ペーパーハンドリング装置、１２ チャンネル、１４ 頂板、１６ 底板、１８ 空気ジェットアレイ、２０ 入口、２２ 出口、２４端壁、２６ 第一端、２８ 第二端、３０ 格子部材、３１ 指状エレメント、３２ 前部拡大型入口、３３ 開口、３４ 空気ノズル、３６ 第２空気ギャップ。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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