JP2005067648A - 粉体充填方法および粉体充填装置 - Google Patents

Abstract

【課題】流動層状態の粉体を粉体容器に、粉体塵埃が生じることなく、高密度に充填することができ、そのうえ運転操作および構造が簡単な粉体充填方法・装置を提供する。
【解決手段】粉体充填装置１を、大気開放された粉体流動化装置１０、密閉容器２０、密閉容器２０内を減圧する真空ポンプ２２、粉体流動化装置１０内の流動状態の粉体を粉体容器３０に充填するための粉体導出管３１、導管３２および充填用ノズル３３などにより構成する。粉体充填に際しては、粉体容器３０を密閉容器２０内にセットし、充填用ノズル３３を粉体容器３０に挿入する。圧縮空気の供給により流動化した粉体流動化装置１０内の粉体を、密閉容器内を減圧することにより、粉体導出管および導管を介して、充填用ノズルから粉体容器に吸引充填する。充填操作の停止に際しては、大気開放弁２３を開放する。
【選択図】図１

Description

本発明は、粉体充填方法および粉体充填装置に関し、より詳しくは、圧縮気体の供給により流動化した微小粉体（例えば静電潜像現像用トナー）を粉体容器に充填するための方法および装置において、粉体塵埃が生じることなく、かつ高密度に粉体を粉体容器に充填することができる方法および装置に関するものである。

従来、粉体充填装置としてロータリーバルブ、スクリューフィーダ、オーガ式充填機などが知られている。これらの粉体充填装置から粉体容器（粉体充填容器）に粉体を充填する場合、粉体充填装置の直下に粉体容器をセットし、該粉体充填装置内で粉体の嵩密度を上げ、切り出された粉体を自重により粉体容器に充填する方法が採用される。

また、粉体充填方法として、粉体供給装置内の粉体に圧縮気体を導入して粉体の流動性を高めた状態に維持し、従属する配管により粉体供給装置から粉体容器近傍に粉体を輸送し、脱気用配管により輸送管中の粉体から脱気した後、これを粉体容器に高密度充填する方法（下記特許文献１）が提案されている。

しかしながら、これらの従来技術では、粉体充填用の管体に脱気用配管を同軸状に正確に取り付けなければならず製作が難しい上に、重量が大で持ち運びに難がある。また、粉体容器の粉体充填口径が大きく、充填装置直下に粉体容器が位置するときには有効であるが、小口径の粉体容器や、内部に様々な構造物のある粉体容器では、粉体充填装置あるいは粉体輸送管を離れた粉体が粉体容器内部の空気と置換され難く、粉体充填口からの吹き上げやが生じたり、粉体の動きが粉体容器内の構造物で阻害されたりして、所望の量を充填できないなどの問題が生じていた。

また、複写機やプリンタで使用されるトナーを、機械が設置されている一般のオフィスでトナーボトルや、機械の現像部に直接補給しようとすると、粉塵が舞うことや、たとえ補給できたとしても、空気を多く含んだ低密度の状態での充填となったり、複雑な現像部に直接入れる場合には、トナーが入る部分と入らない部分とで、画像形成上の問題が発生したりする不具合があった。

さらに、別の粉体充填装置として、図２に示す構造のものが提案されている（下記特許文献２）。この粉体充填装置１００では、粉体流動化装置５０において、粉体を収納した密閉型容器内に圧縮気体を導入することで粉体の流動層５１を形成し、粉体容器６０には充填用ノズル７１を挿入するとともに、上記粉体流動層５１に挿入した粉体導出管７２と上記充填用ノズル７１とを導管７３で連絡し、粉体流動層５１を形成する粉体を圧縮気体流に乗せて、上記導管７３を介して、充填用ノズル７１から粉体容器６０内に充填する構造となっている。

この粉体充填装置では、粉体充填操作が簡単で、充填後の粉体からの脱気が確実となり、高密度・無粉塵で充填できるという利点があるものの、装置構造が必ずしも簡単ではなく、コストが高くなるという難点があった。

特開平９−１９３９０２号公報 特開２００２−２９３３０１号公報

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みなされたもので、その目的は流動層状態の粉体を粉体容器に、粉体塵埃が生じることなく高密度に充填することができる、運転操作および構造が簡単な、粉体充填方法およびその装置を提供することにある。

請求項１に係る発明は、粉体を粉体容器に充填する方法において、粉体容器を密閉容器に入れて、粉体容器内を密閉容器内と連通させ、粉体流動化装置では、圧縮気体により粉体を流動層状態にして収納し、粉体充填用導管の一端部を粉体流動化装置内の粉体流動層に挿入するとともに、該粉体充填用導管の他端部に取り付けられた充填用ノズルを粉体容器に挿入し、密閉容器内を減圧することにより、粉体流動化装置内の流動化粉体を、粉体充填用導管および充填用ノズルを介して粉体容器に吸引充填することを特徴とする粉体充填方法である。

請求項２に係る発明は、前記減圧操作を停止し、密閉容器内を大気圧に戻すことにより、流動化粉体の前記吸引充填操作を停止することを特徴とする請求項１に記載の粉体充填方法である。

請求項３に係る発明は、粉体を粉体容器に充填する装置において、圧縮気体により粉体を流動層状態にして収納する粉体流動化装置と、粉体容器が収容される密閉容器と、一端部が粉体流動化装置内の粉体流動層に挿入され、他端部に充填用ノズルが取り付けられた粉体充填用導管と、密閉容器内を排気する減圧手段とを備え、密閉容器は、充填用ノズルを挿入した状態で密閉しうるものであることを特徴とする粉体充填装置である。

請求項４に係る発明は、記密閉容器に大気開放用の開閉弁を設けたことを特徴とする請求項３に記載の粉体充填装置である。

請求項１に係る粉体充填方法では、圧縮気体供給により流動化した粉体を、減圧吸引により粉体容器に充填するようにしたから、流動状態の粉体を単に圧縮気体流で搬送・充填する従来技術に比べて、より簡便な操作で、粉体塵埃が生じることなく、かつ高密度に粉体を粉体容器に充填することができる。

請求項２に係る粉体充填方法では、密閉容器内を大気圧に戻すことにより、粉体充填操作を停止するようにしたから、この粉体充填操作を簡便に停止することができる。

請求項３に係る粉体充填装置では、圧縮気体供給により流動化した粉体を、減圧吸引により粉体充填用導管および充填用ノズルを介して粉体容器に充填するようにしたから、請求項１の発明に係る効果に加えて、流動状態の粉体を単に圧縮気体流で搬送・充填する従来の粉体充填装置に比べて、より簡単な構造とすることができる。

請求項４に係る粉体充填装置では、密閉容器に大気開放用の開閉弁を設けたので、簡単な構造により簡便に、粉体充填操作を停止することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面をもとに説明する。
図１は、粉体充填装置の全体構造を示す概略断面図である。この粉体充填装置１は、大気開放された粉体流動化装置１０（通常、取外し容易な図略の蓋体が装着される）と、粉体容器３０が収容される密閉容器２０および、粉体流動化装置１０内の流動状態の粉体を粉体容器３０に充填するための粉体導出管３１、導管３２および充填用ノズル３３などにより構成する。上記導管３２は、例えばウレタンチューブなど、軟質プラスチック製の管体とする。

上記粉体流動化装置１０では下部に、粉体流動層１１を形成するための圧縮空気の通気多孔板２として気体・粉体分離篩と、気体分配板４と、空気ヘッダ３とをこの順に設ける。この空気ヘッダ３の空気導入側にはエアポンプ６を、通気管７を介して接続し、この通気管７の上流側に逆止弁８と、下流側に導入気体調節弁９とを設ける。符号６ａはエアポンプ６の保持枠、符号６ｂはエアポンプ駆動用のモータ、符号６ｃは電源プラグである。

密閉容器２０は、例えば透明ガラス製または透明プラスチック製とし、下方部にモータ２１で駆動される真空ポンプ２２と、適所に大気開放用の開度調節自在な自動制御弁（大気開放弁）２３とを設ける。また、密閉容器２０の上端部には蓋体２５を、取外し容易に、かつ気密状態に付けられるように構成する。この蓋体２５の適所に貫通孔（図略）を形成し、この貫通孔の内周面に軟質材料（たとえばシリコーンゴム）からなるパッキン２６を固着する。粉体が充填される粉体容器３０は、例えば透明または半透明のプラスチック製とする。上記自動制御弁２３は、コントローラ２４からの信号により、開度調節が可能なものとする。

導管３２の一端部に粉体導出管３１を接続して、これを粉体流動化装置１０内（粉体流動層１１内）に挿入し、この導管３２の他端部を、蓋体２５に形成された上記貫通孔を介して密閉容器２０内に挿入するとともに、導管３２の端部に粉体充填用ノズル３３を接続する。

上記粉体充填装置１において、粉体流動化装置１０内の粉体（例えば、平均体積粒経０．２〜２０μｍの静電潜像現像用トナー）を、粉体容器３０（例えばトナーボトル）に充填する操作は、以下のように行う。

充填するべき粉体を粉体流動化装置１０に投入する。密閉容器２０内に開栓状態（粉体供給口３０ａを開放）の粉体容器３０をセットし、粉体充填用ノズル３３を粉体容器３０に、その粉体供給口３０ａから挿入し、ついで密閉容器２０に蓋体２５を取り付ける。この場合、粉体充填用ノズル３３の外径を粉体供給口３０ａのそれよりも十分小さくして、粉体容器３０内を密閉容器２０内と連通させる。エアポンプ６を駆動し、圧縮空気を、通気管７を介して通気多孔板２から、粉体流動化装置１０の底部に継続して導入する。これにより、粉体流動化装置１０内に粉体流動層１１が形成維持される。

ついで、真空ポンプ２２を駆動し、密閉容器２０内および粉体容器３０内を減圧状態に維持する。粉体流動化装置１０内で粉体流動層１１を形成する粉体は、粉体導出管３１および導管３２を介して、充填用ノズル３３から粉体容器３０に充填される。この充填粉体に同伴する空気は、真空ポンプ２２により密閉容器２０外に排出される。

上記粉体充填操作においては初期の段階、特に粉体容器３０内が殆ど空である場合には、大気開放弁２３を適度の開度で開放し、粉体流動化装置１０からの粉体導入速度を控え目にすることで、充填された流動性粉体の、粉体容器３０内でのアバレや拡散を避けることが好ましい。そして、やがて粉体容器３０内に滞留する粉体雲（雲状に流動する粉体）の量が、充填用ノズル３３から吐出される流動状態の粉体層をほぼ囲繞できる程度に増した後には、大気開放弁２３を閉鎖するか、または適度な開度として、充填操作を続けるのが好ましい。

本発明に係る粉体充填装置の構造を示す概略断面図である。 従来の粉体充填装置の構造を示す概略断面図である。

符号の説明

１ 粉体充填装置
２ 通気多孔板
３ 空気ヘッダ
４ 気体分配板
６ エアポンプ
６ｂ エアポンプ駆動モータ
７ 通気管
８ 逆止弁
９ 導入気体調節弁
１０ 粉体流動化装置
１１ 粉体流動層
２０ 密閉容器
２１ モータ
２２ 真空ポンプ
２３ 大気開放弁（自動制御弁）
２４ コントローラ
２５ 蓋体
２６ パッキン
３０ 粉体容器
３１ 粉体導出管
３２ 導管
３３ 充填用ノズル

Claims (4)

1. 粉体を粉体容器に充填する方法において、
   粉体容器を密閉容器に入れて、粉体容器内を密閉容器内と連通させ、
   粉体流動化装置では、圧縮気体により粉体を流動層状態にして収納し、
   粉体充填用導管の一端部を粉体流動化装置内の粉体流動層に挿入するとともに、該粉体充填用導管の他端部に取り付けられた充填用ノズルを粉体容器に挿入し、
   密閉容器内を減圧することにより、粉体流動化装置内の流動化粉体を、粉体充填用導管および充填用ノズルを介して粉体容器に吸引充填することを特徴とする粉体充填方法。
2. 前記減圧操作を停止し、密閉容器内を大気圧に戻すことにより、流動化粉体の前記吸引充填操作を停止することを特徴とする請求項１に記載の粉体充填方法。
3. 粉体を粉体容器に充填する装置において、
   圧縮気体により粉体を流動層状態にして収納する粉体流動化装置と、
   粉体容器が収容される密閉容器と、
   一端部が粉体流動化装置内の粉体流動層に挿入され、他端部に充填用ノズルが取り付けられた粉体充填用導管と、
   密閉容器内を排気する減圧手段とを備え、
   密閉容器は、充填用ノズルを挿入した状態で密閉しうる
   ことを特徴とする粉体充填装置。
4. 前記密閉容器に大気開放用の開閉弁を設けたことを特徴とする請求項３に記載の粉体充填装置。
   
   

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