JP2005029186A - 粉体充填装置及び粉体充填方法 - Google Patents

Abstract

【課題】周辺への汚染が少なく、自動化が容易でかつ取扱い性に優れ、また、大型容器内に貯蔵されている粉体を流動化させ、小型容器に迅速かつ正確に分取するための粉体充填技術を提供する。
【解決手段】大型容器１０内の粉体を小型容器３０に充填する粉体充填装置であって、大型容器１０は内壁に通気性部材５１を有するとともに、吐出部１１に流路の大きさが異なる２以上の吐出開口部１２、１３を有し、通気性部材５１を介して大型容器１０内に加圧気体を導入させることで粉体を流動化させる流動化手段５０と、大型容器１０から排出された粉体を一時的に蓄積し、所定量蓄積した粉体を前記小型容器３０に排出する排出口２３を有するロート状の計量槽本体２１と、重量計測手段２２を有する計量槽２０と、重量計測手段２２からの計測データに基づき、大型容器１０の各吐出開口部１２、１３の吐出量制御を行う吐出量制御手段４０を具備する粉体充填装置。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、平均粒径がミクロン単位（通常、体積平均粒径０．２μｍ〜２０μｍ）の超微細な静電潜像現像用トナーの如き粉体の所望量を過不足なく大型容器から小型容器に充填する粉体充填装置及び粉体充填方法に関し、特に粉体に特段のストレスを与えることなく、作業環境及び作業者を汚すことなくかつ危険なく、所望量を迅速に、小型容器に充填する粉体充填装置及び粉体充填方法に関する。このような充填方法及び充填装置は、例えば静電潜像現像用トナーを例にすると、その製造工程で一時的に貯蔵する大型容器から分割保管や出荷のための小分けの際にも、また例えば極端には、エンドユーザのもとにおける小型トナー容器へのオンデマンド充填の際にも用いることができる。
【０００２】
【従来の技術】
従来、静電潜像現像用トナーを大型容器から小分けして他の容器に充填することは、しばしば行われている。例えば、特開平９−１９３９０２号公報（特許文献１）には、内部にトナー撹拌用オーガーを具備し底部にロータリーバルブを具備したトナー供給用容器からトナー受け容器にトナー粉体を充填する方法が開示されている。この充填方法は、トナー供給用容器内で撹拌下にあるトナーに気体を導入して、トナーの流動性を高める工程と、該トナーを搬送配管を用いてトナー受け容器に搬送し、トナー受け容器に搬送されたトナーを圧縮して高密度化充填する工程を有し、その際に、前記搬送配管の途中とトナー供給用容器との間に設けた循環用排気管により気体分を分離し、分離気体中に随伴されるトナーを該気体とともに前記トナー供給用容器に再度返送することを特徴とするものである。
【０００３】
しかしながら、静電潜像現像用トナーは、極く小粒径の粉体であって、セラミック材料等の他の粉体に比べ密度比重が比較的小さい割に流動性が悪く、凝集性が高いものである。特に最近では、トナーは、現像された画像の解像度上昇の要求に応えるためますます小粒径化が進み、また、省エネルギー化及び瞬時高速定着の要求に応えるためますます低温溶融性の樹脂が採用される傾向にある。そのため、凝集性及び他物体表面への付着性やフィルミング性が問題となっている。したがって、これら性質を改善し、流動性低下及び凝集を避けるため、多くの場合、トナー粒子表面に流動性向上剤や凝集防止剤等の超微粒子を担持させたり、帯電特性改善のための電荷調節剤超微粒子を担持させた形で用いられたりしている。ところが、トナー表面に担持させたこれら超微粒子の分離、脱落を防ぎつつ、帯電特性、流動性及び耐凝集を保持するという観点からは、トナーに過剰なストレスを与えるオーガーやスクリュコンベアのような手段による撹拌や移送は望ましくない。
【０００４】
特に、カラー用のトナーは、高い解像性を得るために粒径が小さく、表面に流動性向上剤や帯電調節剤、流動化剤、凝集防止剤及び融着防止剤などの成分を担持しているため、粒子相互が絡み合って流動性が悪く、その上、強い外力が加わるとトナーの特性を損なう危険性があり、ロータリーバルブやオーガーのような装置を用いた従来の機械的処理は好ましくない。
【０００５】
また、トナーのニューマチック処理のため、トナーと空気を混合すると、超微細なトナーの浮遊によるトナー雲（トナーと気体との混合により形成される雲状のトナー浮遊物）が生じて取り扱うべき容積が膨張してしまうが、このトナー雲から気体を速やかに分離して取扱いを容易にすることが必要である。ところが、トナー雲からの気体の速やかな分離は、分離配管の構造形状や位置等のみによってはその達成が難しく、したがってこのような配管手段を用いた移送用気体の分離によりトナーの圧縮量をコントロールすることは困難である。また、極く微細なトナーを対象にした場合、供給空気量が多過ぎると、流動相が急速に拡大して容易に粉塵相に移行し、かつ一旦生成した粉塵相からトナーを回収するのに長時間を要したり、周辺を粉塵で汚染したりすることがある。例えば、一旦トナー雲が形成すると、トナーのみを自然落下によって底面に堆積させるには数時間から数十時間の静置を要する。大きなトナー雲の生成を抑制するために、空気の供給を緩やかにコントロールしながら、堆積しているトナーを流動化させて小分け用の小型容器に移動させる操作を行うことは容易ではない。
【０００６】
また、トナーを大型の貯蔵容器から多数の小分け容器に分取すると、当初均一に混合していたトナーが、貯蔵容器内へ供給する空気の影響で、しだいに成分むらを発生することがあり、その対策を講じる必要もある。
【０００７】
【特許文献１】
特開平９−１９３９０２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明は、上記の従来技術の問題点に鑑みて、トナーの如き粉体の諸物性並びに配合性を損なわずに、周辺への汚染が少なく、自動化が容易でかつ取扱い性に優れ、また、大型容器内に貯蔵されている粉体を流動化させ、小型容器に迅速かつ正確に分取するための粉体充填装置及び粉体充填方法を提供することをその課題とする。
また、本発明は、一時貯蔵容器からの切出しばかりではなく、製造ラインの途中における粉体の移送用装置としても利用できる粉体充填装置及び粉体充填方法を提供することを別の課題とする。
さらに、本発明は、静電潜像現像用トナーの如き粉体の所望量を過不足なく大型容器から小型容器に充填でき、特に特段のストレスを与えることなく、作業環境及び作業者を汚すことなくかつ危険なく、所望量を迅速に、小型容器に充填する充填装置及び充填方法を提供することをさらに別の課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上記課題は、下記の技術的手段により解決される。
（１）大型容器内の粉体を小型容器に充填する粉体充填装置であって、
前記大型容器は、その内壁に通気性部材を有するとともに、粉体を前記小型容器に吐出、充填させるための吐出部に流路の大きさが異なる少なくとも２以上の吐出開口部を有し、
前記通気性部材を介して前記大型容器内に加圧気体を導入させることで粉体を流動化させる流動化手段と、
前記大型容器と前記小型容器の間に設けられ、前記大型容器から排出された粉体を一時的に蓄積し、所定量蓄積した粉体を前記小型容器に排出する排出口を有するロート状の計量槽本体と、少なくとも粉体が蓄積した前記計量槽本体の重量を計測する重量計測手段を有する計量槽と、
前記重量計測手段からの計測データに基づき、前記大型容器の各吐出開口部の吐出量制御を行う吐出量制御手段を具備し、
所定量の粉体を前記小型容器に充填することを特徴とする粉体充填装置。
（２）前記吐出量制御手段は、各吐出開口部に対し、充填される粉体の吐出を大量吐出、少量吐出及び吐出停止からなる少なくとも２段以上段階的に吐出制御するものであることを特徴とする前記（１）に記載の粉体充填装置。
（３）前記吐出量制御手段は、各吐出開口部の実質的な開口度を変化させる吐出規制手段を有することを特徴とする前記（１）又は（２）に記載の粉体充填装置。
（４）前記吐出規制手段は、吐出規制杆とその先端に取り付けられた吐出規制部材からなることを特徴とする前記（３）に記載の粉体充填装置。
（５）前記吐出規制手段は、各吐出開口部に隣接して設けられた、開口度を変化させることのできる部材からなることを特徴とする前記（３）に記載の粉体充填装置。
（６）前記吐出規制手段は、各吐出開口部に、粉体中の気体を抜くことで粉体をブリッジさせ吐出を制限し、また逆に気体を入れることでブリッジを破壊する第１の気体分離手段からなることを特徴とする前記（３）に記載の粉体充填装置。
（７）前記大型容器は、傾斜した内壁部分を少なくとも一部に有し、この傾斜した内壁部分により、内部に収納された粉体の各吐出開口部までの排出が円滑化されることを特徴とする前記（１）〜（６）のいずれかに記載の粉体充填装置。
（８）前記傾斜した内壁部分が、前記大型容器下部のホッパ状の構造部分の一部であることを特徴とする前記（７）に記載の粉体充填装置。
（９）前記小型容器に直接挿入した上で、前記小型容器中の粉体から気体を分離除去する第２の気体分離手段を有することを特徴とする前記（１）〜（８）のいずれかに記載の粉体充填装置。
（１０）前記第２の気体分離手段は、前記小型容器中の気体を吸引するための前記小型容器中に挿入される吸引管を有し、前記吸引管の挿入開口端は、充填された粉体は通過させず気体のみを通過させるメッシュ材を装着したものであることを特徴とする前記（９）に記載の粉体充填装置。
（１１）前記流動化手段が、気体を噴出するための多数の微細孔を有し各微細孔は内部で相互に連通している多孔体へ加圧気体を導入する気体導入管を付設していることを特徴とする前記（１）〜（１０）のいずれかに記載の粉体充填装置。
（１２）前記気体導入管が、送気停止し、送気開始し、かつ送気量調節する送気調節弁を有することを特徴とする前記（１１）に記載の粉体充填装置。
（１３）前記大型容器に、内部気圧を増減させる圧力調節手段を設けたことを特徴とする前記（１）〜（１２）のいずれかに記載の粉体充填装置。
（１４）前記吐出量制御手段が、前記重量計測手段により計測された、少なくとも粉体が蓄積された前記計量槽本体の重量を表示するモニタ部を有することを特徴とする前記（１）〜（１３）のいずれかに記載の粉体充填装置。
（１５）前記吐出量制御手段が、前記計量槽本体の空重量と粉体が蓄積された前記計量槽本体の総重量とから、充填済み粉体重量を演算する演算処理部を有することを特徴とする前記（１）〜（１４）のいずれかに記載の粉体充填装置。
（１６）前記演算処理部が、入力手段を有し、該入力手段により、粉体の充填予定重量の入力、及び、入力された充填予定重量の変更を可能とすることを特徴とする前記（１５）に記載の粉体充填装置。
（１７）前記演算処理部の演算結果に基いて、前記吐出規制手段の規制動作が制御されることを特徴とする前記（１５）又は（１６）に記載の粉体充填装置。
（１８）前記演算処理装置の演算結果に基いて、前記送気調節弁の開閉動作が制御されることを特徴とする前記（１５）〜（１７）のいずれかに記載の粉体充填装置。
（１９）大型容器内の粉体を小型容器に充填する粉体充填方法であって、
前記大型容器として、内壁に通気性部材を有するとともに、粉体を前記小型容器に吐出、充填させるための吐出部に流路の大きさが異なる少なくとも２以上の吐出開口部を有するものを用い、
前記大型容器と前記小型容器の間に、前記大型容器から排出された粉体を一時的に蓄積し、所定量蓄積した粉体を前記小型容器に排出する排出口を有するロート状の計量槽本体と、少なくとも粉体が蓄積した前記計量槽本体の重量を計測する重量計測手段を有する計量槽を設け、
前記通気性部材を介して前記大型容器内に加圧気体を吐出させることで粉体を流動化させ、
前記重量計測手段の重量計測データに基づき、前記大型容器の各吐出開口部の吐出量制御を行う吐出量制御を行い、
所定量の粉体を前記小型容器に充填することを特徴とする粉体充填方法。
（２０）前記吐出量制御は、各吐出開口部に対し、充填される粉体の吐出を大量吐出、少量吐出及び吐出停止からなる少なくとも２段以上段階的に吐出制御するものであることを特徴とする前記（１９）に記載の粉体充填方法。
（２１）前記吐出量制御は、各吐出開口部の実質的な開口度を変化させる吐出規制手段を用いて行うことを特徴とする前記（１９）又は（２０）に記載の粉体充填方法。
（２２）前記吐出規制手段として、吐出規制杆とその先端に取り付けられた吐出規制部材からなるものを用いることを特徴とする前記（２１）に記載の粉体充填方法。
（２３）前記吐出規制手段として、各吐出開口部に隣接して設けられた、開口度を変化させることのできる部材を用いることを特徴とする前記（２１）に記載の粉体充填方法。
（２４）前記吐出規制手段として、各吐出開口部に、粉体中の気体を抜くことで粉体をブリッジさせ吐出を制限し、また逆に気体を入れることでブリッジを破壊する第１の気体分離手段を用いることを特徴とする前記（２１）に記載の粉体充填方法。
（２５）前記大型容器として、傾斜した内壁部分を少なくとも一部に有するものを用い、この傾斜した内壁部分により、内部に収納された粉体の各吐出開口部までの排出を円滑化させることを特徴とする前記（１９）〜（２４）のいずれかに記載の粉体充填方法。
（２６）前記大型容器として、前記傾斜した内壁部分が、前記大型容器下部のホッパ状の構造部分の一部であるものを用いることを特徴とする前記（２５）に記載の粉体充填方法。
（２７）前記小型容器に直接挿入した上で、前記小型容器中の粉体から気体を分離除去する第２の気体分離手段を有することを特徴とする前記（１９）〜（２６）のいずれかに記載の粉体充填方法。
（２８）前記第２の気体分離手段として、前記小型容器中の気体を吸引するための前記小型容器中に挿入される吸引管を有し、前記吸引管の挿入開口端は、充填された粉体は通過させず気体のみを通過させるメッシュ材を装着したものを用いることを特徴とする前記（２７）に記載の粉体充填方法。
（２９）前記流動化が、気体を噴出するための多数の微細孔を有し各微細孔は内部で相互に連通している多孔体へ加圧気体を導入するために付設されている気体導入管を用いて行われる付設していることを特徴とする前記（１９）〜（２８）のいずれかに記載の粉体充填方法。
（３０）前記気体導入管として、送気停止し、送気開始し、かつ送気量調節する送気調節弁を有するものを用いることを特徴とする前記（２９）に記載の粉体充填方法。
（３１）前記大型容器として、内部気圧を増減させる圧力調節手段を設けたものを用いることを特徴とする前記（１９）〜（３０）のいずれかに記載の粉体充填方法。
（３２）前記吐出量制御が、少なくとも粉体が充填された前記小型容器の重量の計測データを表示するモニタ部を用いて行われることを特徴とする前記（１９）〜（３１）のいずれかに記載の粉体充填方法。
（３３）前記吐出量制御が、前記小型容器の空重量と粉体が充填された前記小型容器の総重量とから、充填済み粉体重量を演算する演算処理部を用いて行われることを特徴とする前記（１９）〜（３２）のいずれかに記載の粉体充填方法。
（３４）前記演算処理部として、入力手段を有し、該入力手段により、粉体の充填予定重量の入力、及び、入力された充填予定重量の変更を可能とするものを用いることを特徴とする前記（３３）に記載のトナー充填方法。
（３５）前記演算処理部の演算結果に基いて、前記吐出規制動作が制御されることを特徴とする前記（３３）又は（３４）に記載の粉体充填方法。
（３６）前記演算処理部の演算結果に基いて、前記送気調節弁の開閉動作が制御されることを特徴とする前記（３３）〜（３５）のいずれかに記載の粉体充填方法。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
本明細書中において、充填対象となる「粉体」としては、静電潜像現像用トナー、薬品、化粧品、食品等の各種粉体が包含され、特に平均粒径がミクロン単位の超微細な粉体が好適な対象とされ、さらにこのような平均粒径の静電潜像現像用トナーが最も好ましい対象とされる。
【００１１】
本発明は、大型容器内の粉体を機械的ストレスをかけることなく小型容器に所定量、過不足なしに迅速に充填する粉体充填技術に係るものである。
本発明においては、粉体を収納又は貯蔵する大型容器から直接、小型容器に粉体を充填する際に遭遇する諸問題が解決される。粉体は特異の流動特性を有するので、粉体にストレスを加えることなく、常時一定の割合で大型容器から排出させることは難かしいが、一方、常時一定の割合で排出させず、脈を打ちながら排出したり、排出が途絶えたり或いはボタ落ち排出させると、小型容器に所望量のみを的確に充填させるのが困難である。さらに、粉体の流出割合を変化させることも必要であって、例えば、小型容器へ充填された量が予定値に近づいたときには、予定値に達したか否かを確認しつつ或いは、残りどの程度の充填で予定値に達するかを予測しながら粉体を少しずつ充填する場合が時としてあるように、調節しながら充填作業を行うことも多い。本発明の充填技術によれば、充填を迅速、簡単、的確に行うことができる。
【００１２】
本発明においては、大型容器と小型容器の間に計量槽を配置し、大型容器から粉体を一旦計量槽へ蓄積し、次に小型容器に所望量のみを充填するが、これら蓄積、充填を並行的に行うようにしてもよい。
【００１３】
大型容器としては、その内壁に通気性部材を有するとともに、粉体を計量槽を介して小型容器に吐出、充填させるための吐出部に流路の大きさが異なる少なくとも２以上の吐出開口部を有するものを使用する。通気性部材は、空気の如き気体を通過させ大型容器内に導入できるものであればよく、少なくとも吐出部付近に設けることが好ましい。本発明では、流動化手段を設け、通気性部材を介して大型容器内に加圧気体を吐出させることで粉体を流動化させる。すなわち、大型容器の通気性部材が設けられている付近で粉体の流動床を形成し、大型容器内の粉体に気体吹き込みを行い、大型容器内の粉体層をわずかに膨張ないし浮動化させて、粉体に機械的ストレスを与えることなる粉体を吐出開口部に導くようにする。吐出部に設けられる吐出開口部は２つでもよいし、３つ以上でもよい。これら吐出開口部は全開状態でその流量、従って流路の大きさ（開口面積）が異なっていることが必要である。全開状態での開口面積は、充填対象となる粉体や小型容器の大きさ等によって適宜設定されるが、典型的には、充填対象が静電潜像現像用トナーであり、吐出開口部が２つの場合、大量流路の吐出開口部（例えば内径１〜４ｍｍ）の流量が、少量流路の吐出開口部の流量の１．５〜２０倍となることが好ましく、３〜１０倍となることがより好ましい。これら吐出開口部は、例えば後述の構成例に示すように管状体とすることができる。また、これら吐出開口部は、その開口面積が調整可能であることが必要である。
【００１４】
計量槽は、大型容器から排出された粉体を一時的に蓄積し、所定量蓄積した粉体を小型容器に排出する排出口を有するロート状の計量槽本体と、少なくとも粉体が蓄積した計量槽本体の重量を計測する重量計測手段を有する。排出口の開閉は、例えば粉体から空気を脱気してブリッジを形成して閉じ、開く時は空気を吐出してブリッジを破壊して開く方法を用いることができる。もちろん、これに限定されるものではない。
吐出量制御手段は、重量計測手段からの計測データに基づき、大型容器の各吐出開口部の吐出量制御を行う。重量計測手段は、粉体が蓄積されていない空の計量槽本体の重量を計測して、そのデータを吐出量制御手段に伝えてもよいし、空の計量槽本体の重量が予め判っている場合には前もって吐出量制御手段にそのデータを入力しておいてもよい。吐出量制御手段により、蓄積された粉体の量に基づいて、吐出開口部の開口面積が調整され、粉体にストレスをかけることなく、充填量に応じたきめ細かな充填作業が迅速かつ正確に行えるようになる。
【００１５】
本発明においては、吐出量制御手段は、各吐出開口部に対し、充填される粉体の吐出を大量吐出、少量吐出及び吐出停止からなる少なくとも２段以上段階的に吐出制御するものであることが好ましく、また、無段階すなわち連続的に吐出量を制御するものであってもよい。
吐出量制御手段は、各吐出開口部の実質的な開口度を変化させる吐出規制手段を有するようにすることができる。吐出規制手段としては、下記のものが例示できるが、吐出量が調整できるものであれば適宜のものが使用でき、これらに限定されるものではない。
（１）吐出規制杆とその先端に取り付けられた吐出規制部材からなるもの。
（２）各吐出開口部に隣接して設けられた、開口度を変化させることのできる部材からなるもの（例えば、面方向に所定距離スライド又は進退する板状部材）。
（３）各吐出開口部に、粉体中の気体を抜くことで粉体をブリッジさせ吐出を制限し、また逆に気体を入れることでブリッジを破壊する気体分離手段。
【００１６】
本発明において、大型容器は、傾斜した内壁部分を少なくとも一部に有していることが好ましく、この傾斜した内壁部分により、内部に収納された粉体の各吐出開口部までの排出が円滑化される。典型的には、前記傾斜した内壁部分は、大型容器下部のホッパ状の構造部分の一部とすることができる。
また、大型容器は、内部気圧を増減させる圧力調節手段を備えていてもよい。このような圧力調節手段は、流動化手段から気体吹き込みが行われた大型容器内の圧力状態やトナー雲の調節に資する。
【００１７】
本発明において、流動化手段は、気体を噴出するための多数の微細孔を有し各微細孔は内部で相互に連通している多孔体へ加圧気体を導入する気体導入管を付設しているものとすることができる。前記気体導入管は、送気停止し、送気開始し、かつ送気量調節する送気調節弁を有していることが好ましい。
【００１８】
本発明において、吐出量制御手段が、重量計測手段により計測された、少なくとも粉体が蓄積された計量槽本体の重量を表示するモニタ部を有することが好ましく、また、計量槽の空重量と粉体が蓄積された計量槽本体の総重量とから、蓄積済み粉体重量を演算する演算処理部を有することが好ましい。
この演算処理部は、キーボードやデジタルスイッチ等の従来公知の入力手段を有し、該入力手段により、粉体の充填予定重量の入力、及び、入力された充填予定重量の変更を可能できることが好ましい。この演算処理部の演算結果に基いて、前記吐出規制手段の規制動作の制御を行うことができる。
また、この演算処理装置の演算結果に基いて、前記流動化手段の送気調節弁の開閉動作の制御を行うことができる。
【００１９】
また、本発明では、小型容器に直接挿入した上で、小型容器中の粉体から気体を分離除去する別の気体分離手段を設けてもよい。このようにすると、充填作業をより円滑にすることができる。この別の気体分離手段としては、例えば、小型容器中の気体を吸引するための小型容器中に挿入される吸引管を有し、前記吸引管の挿入開口端は、充填された粉体は通過させず気体のみを通過させるメッシュ材を装着したものを用いることができる。
【００２０】
本発明においては、大型容器から計量槽への排出は多量粉体の迅速排出に適し、一方、計量槽から小型容器への充填は所望量のみの粉体の的確な充填に適しており、したがって、両者を組み合わせることによって充填作業が改良される。本発明においては計量槽自体の容量を充填単位量として充填を行うのではなく、計量槽中の粉体のうち所望量のみを充填量規制手段により充填することができる。
【００２１】
次に、本発明を好ましい構成例に基いてさらに詳しく説明する。
図１に、本発明による粉体充填装置の一構成例を模式的に示す（大型容器の下半分は断面で示されている）。ここでは粉体として、平均粒径数ミクロン静電潜像現像用トナーを充填対象として説明する。
【００２２】
図１の充填装置例において、大型容器１０内の微粉体トナーは、一旦計量槽２０に蓄積され、所定量の蓄積後、下方の小型トナー容器３０に充填される。
大型容器１０は下方に微粉体トナーの吐出部１１を有し、この吐出部１１は大量流路の第１のトナー吐出管（吐出開口部）１２と、少量流路の第２のトナー吐出管（吐出開口部）１３からなる。本例の装置では、第１のトナー吐出管１２の開口面積は、第２のトナー吐出管１３の開口面積の１０倍に設定されているが、これはトナーの種類や小型トナー容器３０の大きさ等に応じて適当な値に設定することができる。これらトナー吐出管１２、１３は、吐出量制御手段４０によりその開口面積が調整可能となっている。
【００２３】
大型容器１０はホッパ状であり、その内壁部分１４は内部に収容したトナーの滑落を妨げないように傾斜しており、トナー吐出管１２、１３までの排出が円滑化される。大型容器１０には流動化手段５０が設けられている。この流動化手段５０は、大型容器１０の下方壁に設けられた通気性部材５１と、該通気性部材５１を介して大型容器１０の内部に空気を供給するための加圧空気供給手段５２と、該加圧空気供給手段５２と該通気性部材５１を連結する空気導入管５３から構成されている。通気性部材５１は、例えば空気を噴出するための多数の微細孔を有し、各微細孔は内部で連通している多孔体から構成することができる。通気性部材５１は所要の高トナー吐出能を得るため、この例の装置では円周の全周にわたって設けられている。通気性部材５１における孔部の多少は供給空気量にも多いに関係する。本例の装置では、大型容器１０はトナー吐出管１２、１３に向かって断面が狭くなっているので、トナーによる架橋現象を防止するために、円周面に沿って空気の吹き出し口を数段階連続的に設けたり、螺旋方向へ空気が吹き出すような吹き出し構造としてもよい。このような流動化手段５０により、トナー流出の中断あるいはボタ落ちを防止することができ、また、送気量を加減することによっても、トナー吐出量を調節することができ、送気された空気との混合により形成されるトナー雲の大きさを調節することができる。
【００２４】
計量槽２０は、大型容器１０と小型トナー容器３０の間に設けられ、ロート状の計量槽本体２１と重量計測手段２２からなる。計量槽本体２１は、大型容器１０から吐出されたトナーを一旦蓄積し、所望量蓄積したトナーを小型トナー容器３０に排出する。このため、計量槽本体２１には、トナー排出口２３が形成され、該トナー排出口２３は粉体から空気を脱気してブリッジを形成し、開く時は空気を吐出してブリッジを破壊する方法により開閉されるようになっている。重量計測手段３１には、慣用の各種重量計測機器を用いることができ、その計測データ（空の計量槽本体２１の重量及びトナーが蓄積された計量槽本体２１の総重量）は通信線２４を介して、吐出量制御手段４０の演算処理装置４１に送られるようになっている。
【００２５】
本発明において、吐出量制御手段４０は、演算処理装置４１と、図示しない吐出規制手段と、両者を接続する通信線４２からなる。演算処理装置４１は、例えば重量計測手段３１で計測された、計量槽本体１２の空重量とトナーが充填された計量槽本体２１の総重量から、蓄積済みトナー重量を演算し、それに基づいて吐出規制手段の規制動作を制御する。この演算処理装置４１は、キーボード等の入力手段を有し、該入力手段により、粉体の充填予定重量の入力、及び、入力された充填予定重量の変更を可能とするようにしてもよい。吐出規制手段としては、演算処理装置４１から指令信号に基づいて、トナー吐出管１２、１３の実質的な開口面積（流量）を制御できるものであれば、前述したものを含め、各種のものを用いることができる。吐出規制手段は、例えば、各トナー吐出管１２、１３のトナー吐出を大量吐出、少量吐出及び吐出停止に制御できるものとすることができる。また、それ以上の複数段階に制御できるものでもよく、大量吐出から吐出停止まで連続的に無段階制御できるものでもよい。
【００２６】
また、小型トナー容器３０はロードセルの如き慣用の重量計測手段６０の上に載置され、小型トナー容器３０中のトナー３１の充填量がわかるようになっている。なお、７０は図示しない大量トナー保管場所より大型容器１０へトナーを供給するための供給口である。
【００２７】
図１の装置により、トナーが収容されている大型容器１０から小型トナー容器３０にトナー充填を行う場合、先ず、重量計測手段２１により空の計量槽本体３１の重量を計測し、計測データを通信線２３を介して演算装置４１に送信する。ここで、加圧空気供給手段５２を作動させて空気供給管５３を通して圧縮空気を通気性部材５１に供給する。すると空気は通気性部材５１の多数の孔を通って大型容器１０内に吹き出し、その中に収容されたトナーを流動化させ、流動床状態とする。一方、演算処理装置４１の指示によりトナー吐出管１２、１３はともに全開状態となり、計量槽２０の排出口２３は閉状態となり、トナーの充填が開始される。トナーは一旦計量槽２０に蓄積され、重量計測手段２２は、蓄積中の計量槽本体２１の総重量の計測データを通信線２４を介して演算処理装置４１に送信する。演算処理装置４１では、例えば予め小型トナー容器３０の種類やトナーの種類と、充填トナー量とに応じて、トナー吐出量を決めて内部メモリに記憶しておく。そして、現在の蓄積トナー量を求めて、信号線４２を介してトナー吐出管１２、１３に設けられた吐出規制手段を動作させて、所定の蓄積量に近づくにつれて、吐出量を少なくし、最終的には第１の吐出管１２を閉じ、第２の吐出管１３のみにより少流量の供給を行い、所定量に達すると第２の吐出管１３を閉じる。その後、計量槽２０の排出口２３が開状態となり、トナーが小型トナー容器３０に排出、充填される。従って、平均粒径がミクロン単位の超微細なトナーの所望量を過不足なく迅速に、かつ特段のストレスを与えることなく計量槽２０に蓄積することが可能となる。なお、トナー吐出管１２、１３からのトナー吐出は、最初は大流量のトナー吐出管１２のみ全開して、充填量が増えるにつれてトナー吐出管１２の吐出量を調整し、次いでトナー吐出管１２を閉じ、トナー吐出管１３のみによる吐出とし、そのトナー吐出管１３の吐出量を調整しつつ、最終的にはトナー吐出管１３を閉じる等、少なくとも２段階以上の適宜の組合せによるトナー吐出制御を行うようにしてもよい。
【００２８】
以上、本発明を一構成例に基づいて説明してきたが、本発明はこの構成例に限定されるものではなく、前述したように、種々の変形、変更が可能である。
例えば、上記構成例において、吐出量制御手段にモニタ部を設け、重量計測手段で計測した重量計測データ等を表示するようにしてもよい。また、このモニタ部には小型トナー容器が載置される重量計測手段の重量計測データ等を表示するようにしてもよい。
また、上記構成例では、トナーの流動層形成に空気を用いたが、アルゴン等の適宜の気体を用いることができる。不活性ガス等例えば、上記充填装置においては、大型容器に、内部気圧を増減させる圧力調節手段を設けるようにしてもよい。
さらに、流動化したトナーの粉塵爆発を防止するため、発生した静電気を除電するための除電手段が設けるようにしてもよい。
【００２９】
【発明の効果】
以上、詳細かつ具体的な説明から明らかなように、本発明によれば前記技術的手段を採用したので、大型容器から小型容器に直接粉体を充填する場合の問題を回避でき、平均粒径がミクロン単位の超微細な粉体の所望量を過不足なく大型容器から小型容器に充填する装置及び方法を提供することができる。そして、粉体に特段のストレスを与えることなく、粉体の諸物性並びに配合性を損なわずに、作業環境及び作業者を汚すことなくかつ危険なく、所望量を迅速に、小型容器に充填することができる。本発明の充填装置及び充填方法は、粉体の製造工程で一時的に貯蔵する大型容器から分割保管や出荷のための小分けの際にも、また例えば極端には、エンドユーザのもとにおける小型容器へのオンデマンド充填の際にも用いることができるという極めて優れた効果が発揮される。特に、本発明の充填方法及び充填装置は静電潜像現像用トナーの充填に適用した場合、その効果は極めて顕著である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による粉体充填装置の一構成例を説明する模式的正面図（一部断面としてある）である。
【符号の説明】
１０ 大型容器
１１ 吐出部
１２ 第１のトナー吐出管
１３ 第２のトナー吐出管
２０ 計量槽
２１ 計量槽本体
２２ 重量計測手段
２３ 排出口
２４ 通信線
３０ 小型トナー容器
３１ トナー
４０ 吐出量制御手段
４１ 演算処理装置
４２ 通信線
５０ 流動化手段
５１ 通気性部材
５２ 加圧空気供給手段
５３ 空気供給管
６０ 重量計測手段

Claims (36)

1. 大型容器内の粉体を小型容器に充填する粉体充填装置であって、
   前記大型容器は、その内壁に通気性部材を有するとともに、粉体を前記小型容器に吐出、充填させるための吐出部に流路の大きさが異なる少なくとも２以上の吐出開口部を有し、
   前記通気性部材を介して前記大型容器内に加圧気体を導入させることで粉体を流動化させる流動化手段と、
   前記大型容器と前記小型容器の間に設けられ、前記大型容器から排出された粉体を一時的に蓄積し、所定量蓄積した粉体を前記小型容器に排出する排出口を有するロート状の計量槽本体と、少なくとも粉体が蓄積した前記計量槽本体の重量を計測する重量計測手段を有する計量槽と、
   前記重量計測手段からの計測データに基づき、前記大型容器の各吐出開口部の吐出量制御を行う吐出量制御手段を具備し、
   所定量の粉体を前記小型容器に充填することを特徴とする粉体充填装置。
2. 前記吐出量制御手段は、各吐出開口部に対し、充填される粉体の吐出を大量吐出、少量吐出及び吐出停止からなる少なくとも２段以上段階的に吐出制御するものであることを特徴とする請求項１に記載の粉体充填装置。
3. 前記吐出量制御手段は、各吐出開口部の実質的な開口度を変化させる吐出規制手段を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の粉体充填装置。
4. 前記吐出規制手段は、吐出規制杆とその先端に取り付けられた吐出規制部材からなることを特徴とする請求項３に記載の粉体充填装置。
5. 前記吐出規制手段は、各吐出開口部に隣接して設けられた、開口度を変化させることのできる部材からなることを特徴とする請求項３に記載の粉体充填装置。
6. 前記吐出規制手段は、各吐出開口部に、粉体中の気体を抜くことで粉体をブリッジさせ吐出を制限し、また逆に気体を入れることでブリッジを破壊する第１の気体分離手段からなることを特徴とする請求項３に記載の粉体充填装置。
7. 前記大型容器は、傾斜した内壁部分を少なくとも一部に有し、この傾斜した内壁部分により、内部に収納された粉体の各吐出開口部までの排出が円滑化されることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の粉体充填装置。
8. 前記傾斜した内壁部分が、前記大型容器下部のホッパ状の構造部分の一部であることを特徴とする請求項７に記載の粉体充填装置。
9. 前記小型容器に直接挿入した上で、前記小型容器中の粉体から気体を分離除去する第２の気体分離手段を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の粉体充填装置。
10. 前記第２の気体分離手段は、前記小型容器中の気体を吸引するための前記小型容器中に挿入される吸引管を有し、前記吸引管の挿入開口端は、充填された粉体は通過させず気体のみを通過させるメッシュ材を装着したものであることを特徴とする請求項９に記載の粉体充填装置。
11. 前記流動化手段が、気体を噴出するための多数の微細孔を有し各微細孔は内部で相互に連通している多孔体へ加圧気体を導入する気体導入管を付設していることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の粉体充填装置。
12. 前記気体導入管が、送気停止し、送気開始し、かつ送気量調節する送気調節弁を有することを特徴とする請求項１１に記載の粉体充填装置。
13. 前記大型容器に、内部気圧を増減させる圧力調節手段を設けたことを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の粉体充填装置。
14. 前記吐出量制御手段が、前記重量計測手段により計測された、少なくとも粉体が蓄積された前記計量槽本体の重量を表示するモニタ部を有することを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の粉体充填装置。
15. 前記吐出量制御手段が、前記計量槽本体の空重量と粉体が蓄積された前記計量槽本体の総重量とから、蓄積済み粉体重量を演算する演算処理部を有することを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載の粉体充填装置。
16. 前記演算処理部が、入力手段を有し、該入力手段により、粉体の蓄積予定重量の入力、及び、入力された蓄積予定重量の変更を可能とすることを特徴とする請求項１５に記載の粉体充填装置。
17. 前記演算処理部の演算結果に基いて、前記吐出規制手段の規制動作が制御されることを特徴とする請求項１５又は１６に記載の粉体充填装置。
18. 前記演算処理装置の演算結果に基いて、前記送気調節弁の開閉動作が制御されることを特徴とする請求項１５〜１７のいずれかに記載の粉体充填装置。
19. 大型容器内の粉体を小型容器に充填する粉体充填方法であって、
    前記大型容器として、内壁に通気性部材を有するとともに、粉体を前記小型容器に吐出、充填させるための吐出部に流路の大きさが異なる少なくとも２以上の吐出開口部を有するものを用い、
    前記大型容器と前記小型容器の間に、前記大型容器から排出された粉体を一時的に蓄積し、所定量蓄積した粉体を前記小型容器に排出する排出口を有するロート状の計量槽本体と、少なくとも粉体が蓄積した前記計量槽本体の重量を計測する重量計測手段を有する計量槽を設け、
    前記通気性部材を介して前記大型容器内に加圧気体を吐出させることで粉体を流動化させ、
    前記重量計測手段の重量計測データに基づき、前記大型容器の各吐出開口部の吐出量制御を行う吐出量制御を行い、
    所定量の粉体を前記小型容器に充填することを特徴とする粉体充填方法。
20. 前記吐出量制御は、各吐出開口部に対し、充填される粉体の吐出を大量吐出、少量吐出及び吐出停止からなる少なくとも２段以上段階的に吐出制御するものであることを特徴とする請求項１９に記載の粉体充填方法。
21. 前記吐出量制御は、各吐出開口部の実質的な開口度を変化させる吐出規制手段を用いて行うことを特徴とする請求項１９又は２０に記載の粉体充填方法。
22. 前記吐出規制手段として、吐出規制杆とその先端に取り付けられた吐出規制部材からなるものを用いることを特徴とする請求項２１に記載の粉体充填方法。
23. 前記吐出規制手段として、各吐出開口部に隣接して設けられた、開口度を変化させることのできる部材を用いることを特徴とする請求項２１に記載の粉体充填方法。
24. 前記吐出規制手段として、各吐出開口部に、粉体中の気体を抜くことで粉体をブリッジさせ吐出を制限し、また逆に気体を入れることでブリッジを破壊する第１の気体分離手段を用いることを特徴とする請求項２１に記載の粉体充填方法。
25. 前記大型容器として、傾斜した内壁部分を少なくとも一部に有するものを用い、この傾斜した内壁部分により、内部に収納された粉体の各吐出開口部までの排出を円滑化させることを特徴とする請求項１９〜２４のいずれかに記載の粉体充填方法。
26. 前記大型容器として、前記傾斜した内壁部分が、前記大型容器下部のホッパ状の構造部分の一部であるものを用いることを特徴とする請求項２５に記載の粉体充填方法。
27. 前記小型容器に直接挿入した上で、前記小型容器中の粉体から気体を分離除去する第２の気体分離手段を有することを特徴とする請求項１９〜２６のいずれかに記載の粉体充填方法。
28. 前記第２の気体分離手段として、前記小型容器中の気体を吸引するための前記小型容器中に挿入される吸引管を有し、前記吸引管の挿入開口端は、充填された粉体は通過させず気体のみを通過させるメッシュ材を装着したものを用いることを特徴とする請求項２７に記載の粉体充填方法。
29. 前記流動化が、気体を噴出するための多数の微細孔を有し各微細孔は内部で相互に連通している多孔体へ加圧気体を導入するために付設されている気体導入管を用いて行われる付設していることを特徴とする請求項１９〜２８のいずれかに記載の粉体充填方法。
30. 前記気体導入管として、送気停止し、送気開始し、かつ送気量調節する送気調節弁を有するものを用いることを特徴とする請求項２９に記載の粉体充填方法。
31. 前記大型容器として、内部気圧を増減させる圧力調節手段を設けたものを用いることを特徴とする請求項１９〜３０のいずれかに記載の粉体充填方法。
32. 前記吐出量制御が、少なくとも粉体が蓄積された前記計量槽本体の重量の計測データを表示するモニタ部を用いて行われることを特徴とする請求項１９〜３１のいずれかに記載の粉体充填方法。
33. 前記吐出量制御が、前記計量槽本体の空重量と粉体が蓄積された前記計量槽本体の総重量とから、蓄積済み粉体重量を演算する演算処理部を用いて行われることを特徴とする請求項１９〜３２のいずれかに記載の粉体充填方法。
34. 前記演算処理部として、入力手段を有し、該入力手段により、粉体の蓄積予定重量の入力、及び、入力された蓄積予定重量の変更を可能とするものを用いることを特徴とする請求項３３に記載のトナー充填方法。
35. 前記演算処理部の演算結果に基いて、前記吐出規制動作が制御されることを特徴とする請求項３３又は３４に記載の粉体充填方法。
36. 前記演算処理部の演算結果に基いて、前記送気調節弁の開閉動作が制御されることを特徴とする請求項３３〜３５のいずれかに記載の粉体充填方法。

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