JP2005075359A - Method and apparatus for filling powder - Google Patents
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Description
本発明は、たとえば粒経20μm以下の静電潜像現像用トナーのような微小粉体を、粉体容器に高速度で充填する粉体充填方法及び装置に関し、特に、電子写真方式の複写機内のトナーカートリッジあるいは複写機現像部に、乾式トナーを直接充填するのに好適な粉体充填方法及び装置に関するものである。 The present invention relates to a powder filling method and apparatus for filling a powder container with a fine powder such as a toner for developing an electrostatic latent image having a particle size of 20 μm or less at a high speed, and particularly in an electrophotographic copying machine. The present invention relates to a powder filling method and apparatus suitable for directly filling dry toner in a toner cartridge or a copier developing unit.
従来、一定容積の充填容器に粉体を効率良く充填するための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ー、オーガー式充填装置などが知られている。これらの充填装置により粉体を受け容器(粉体容器)に充填する場合、充填装置の直下に粉体容器を置き、充填装置内で粉体の嵩密度を上げ、切り出された粉体を重力(自重)により粉体容器に充填する方法をとるのが一般的である。 Conventionally, a rotary valve, a screw feeder, an auger type filling device, and the like are known as powder filling devices for efficiently filling powder into a fixed volume filling container. When filling a container (powder container) with powder using these filling devices, place the powder container directly under the filling device, increase the bulk density of the powder in the filling device, and remove the extracted powder by gravity. In general, the powder container is filled with (self-weight).
また、下記特許文献1には、粉体供給機中の粉体に気体を導入して流動性を高めた後、従属する配管により粉体供給機から受け容器近傍に粉体を輸送し、脱気配管により輸送管中の粉体から脱気した後、これを受け容器に高密度充填する方法が提案されている。
Also, in
さらに、下記特許文献2には、粉体中に均一に気体を導入し最少の気体量で制御された粉体の流動状態を得て、小口径充填容器や複雑な形状の充填容器の奥または底部に流動粉体を流入し、小型で持ち運びができ、操作が簡単で、充填後の粉体から脱気させ、高密度、無粉塵で充填できる粉体充填技術が開示されている。 Further, in Patent Document 2 below, gas is uniformly introduced into the powder to obtain a flow state of the powder controlled with a minimum amount of gas, and the depth of a small-diameter filling container or a complicated-shaped filling container or A powder filling technique is disclosed in which fluidized powder flows into the bottom, is small and portable, is easy to operate, and can be degassed from the filled powder and filled with high density and no dust.
この粉体充填技術では、粉体流動化装置に粉体流動化用気体を導入するための気体導入部および、粉体容器に粉体を充填するための充填ノズル下流側の気体排出部のそれぞれに、気体を通過させるが粉体は通過させない粉体−気体分離篩を設け、上記気体導入部における粉体−気体分離篩の開口面積を、上記気体排出部における粉体−気体分離篩の開口面積の1.002倍以上とすることにより、上記気体排出部の気体の流速を上記気体導入部の気体の流速よりも高く維持することで、流動化粉体を粉体流動化装置から流動化粉体の経路及び充填ノズルを経由して充填用容器(粉体容器)に自然排出するように構成されている。 In this powder filling technique, each of a gas introduction part for introducing a powder fluidizing gas into a powder fluidizer and a gas discharge part downstream of a filling nozzle for filling a powder container with powder In addition, a powder-gas separation sieve that allows gas to pass but does not allow powder to pass therethrough is provided, and the opening area of the powder-gas separation sieve in the gas introduction part is defined as the opening of the powder-gas separation sieve in the gas discharge part. The fluidized powder is fluidized from the powder fluidizer by maintaining the gas flow rate of the gas discharge unit higher than the gas flow rate of the gas introduction unit by setting the area to 1.002 times or more of the area. It is configured to spontaneously discharge to a filling container (powder container) via a powder path and a filling nozzle.
しかしながら、上記各種の粉体充填技術においては、粉体を高密度・無粉塵で充填することは比較的容易であるものの、粉体を安定的に高速度で充填するのが難しいという不具合があった。 However, the various powder filling techniques described above have the disadvantage that it is relatively easy to fill the powder with high density and no dust, but it is difficult to stably fill the powder at a high speed. It was.
すなわち、下記特許文献2に記載された粉体充填装置においては、粉体充填操作が以下のように行われる。粉体流動化装置内に所定量の粉体を投入し、該装置を密閉する。ついで、該装置の下方からエアーを連続的に供給して流動層を形成し、この状態において、該装置の上方から加圧エアーを供給して所定圧に昇圧した後、加圧エアーの供給を停止し、このまま導管を介して粉体容器に粉体を充填する。この充填操作では、粉体流動化装置内の加圧エアーは粉体と共に粉体容器に搬送される。また、この充填操作の間、粉体流動化装置には、残留粉体量が所定値に減少するまで、加圧エアーの供給は行わない。さらに、粉体流動化のためのエアー量は、上記加圧エアー量に比べて相当に少なく、このためこの粉体流動化用のエアーには、粉体を粉体容器に搬送する機能は殆どない。以上の結果、粉体充填操作の継続とともに、粉体流動化装置内の気圧が低下し、粉体容器への粉体充填速度が次第に低下する問題があった。 That is, in the powder filling apparatus described in Patent Document 2 below, the powder filling operation is performed as follows. A predetermined amount of powder is put into the powder fluidizing apparatus, and the apparatus is sealed. Next, air is continuously supplied from the lower side of the device to form a fluidized bed. In this state, pressurized air is supplied from the upper side of the device to increase the pressure to a predetermined level, and then the pressurized air is supplied. The operation is stopped and the powder container is filled with the powder through the conduit. In this filling operation, the pressurized air in the powder fluidizer is transported to the powder container together with the powder. Also, during this filling operation, pressurized air is not supplied to the powder fluidizer until the amount of residual powder is reduced to a predetermined value. In addition, the amount of air for powder fluidization is considerably smaller than the amount of pressurized air. Therefore, the air for powder fluidization has almost no function of conveying powder to a powder container. Absent. As a result, as the powder filling operation is continued, the air pressure in the powder fluidizing device is lowered, and the powder filling rate into the powder container is gradually lowered.
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、粉体容器に充填するべき粉体を粉体流動化装置内で流動化させるとともに、この流動化粉体を高密度・無粉塵で、かつ安定的に高速度で充填することができる粉体充填方法およびその装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art. The purpose of the present invention is to fluidize a powder to be filled in a powder container in a powder fluidizer and to increase the fluidized powder. It is an object of the present invention to provide a powder filling method and apparatus capable of stably filling at high speed with high density and no dust.
請求項1に係る発明は、
粉体流動化装置に粉体を投入し、気体を前記粉体流動化装置にその下方部から導入して粉体流動層を形成維持し、この状態で前記粉体流動層の上方から加圧気体を供給し、該加圧気体の圧力により前記粉体流動層を形成する粉体を、導管を介して粉体容器に充填する方法であって、
前記粉体流動化装置内の粉体流動層上方の気圧を適宜範囲内に制御することにより、前記粉体容器への粉体充填速度(単位時間当たりの粉体充填量)を所望範囲内に維持することを特徴とする粉体充填方法である。
The invention according to
Powder is introduced into the powder fluidizer and gas is introduced into the powder fluidizer from the lower part to form and maintain the powder fluidized bed. In this state, pressure is applied from above the powder fluidized bed. A method of filling a powder container with a powder through a conduit by supplying a gas and forming the powder fluidized bed by the pressure of the pressurized gas;
By controlling the pressure above the powder fluidized bed in the powder fluidizer within the appropriate range, the powder filling rate (powder filling amount per unit time) in the powder container is within the desired range. It is a powder filling method characterized by maintaining.
請求項2に係る発明は、前記粉体流動化装置内の粉体流動層上方の気圧(ゲージ圧)を4.0〜20.0kPaの範囲内に制御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。 The invention according to claim 2 is characterized in that the pressure (gauge pressure) above the powder fluidized bed in the powder fluidizer is controlled within a range of 4.0 to 20.0 kPa. It is the powder filling method described.
請求項3に係る発明は、
粉体流動化装置と、粉体流動層形成用の気体を前記粉体流動化装置の下方部から導入するための気体導入手段と、前記粉体流動化装置内の上方部位に加圧気体を供給するための加圧気体供給手段と、一端部が前記粉体流動化装置内に開口し、他端部に粉体充填用ノズルが設けられた粉体搬送導管とを備えた粉体充填装置であって、
前記加圧気体供給手段は、一端部が前記粉体流動化装置内の上方部位に開口し、他端部が加圧気体供給源に連なり、かつ自動制御弁(加圧気体供給弁)を備えた加圧気体供給配管と、前記自動制御弁の開度を制御する制御手段と、圧力検出端が前記粉体流動化装置内の上方部位に挿入された圧力センサーとを備え、前記圧力センサー、制御手段および自動制御弁により、前記粉体流動化装置内の上方部位の気圧を適宜範囲内に制御することができるフィードバック制御系が構成されていることを特徴とする粉体充填装置である。
The invention according to claim 3
A powder fluidizing device, a gas introducing means for introducing a gas for forming a powder fluidized bed from a lower portion of the powder fluidizing device, and a pressurized gas in an upper part of the powder fluidizing device. A powder filling apparatus comprising: a pressurized gas supply means for supplying; and a powder conveying conduit having one end opened in the powder fluidizing apparatus and the other end provided with a powder filling nozzle. Because
The pressurized gas supply means has one end opened to an upper portion in the powder fluidizer, the other end connected to a pressurized gas supply source, and an automatic control valve (pressurized gas supply valve). A pressurized gas supply pipe, a control means for controlling the opening degree of the automatic control valve, and a pressure sensor having a pressure detection end inserted in an upper part in the powder fluidizer, the pressure sensor, The powder filling apparatus is characterized in that a feedback control system capable of appropriately controlling the pressure of the upper part in the powder fluidizer within a range by the control means and the automatic control valve.
請求項1の発明に係る粉体充填方法では、粉体流動化装置内の粉体流動層上方の気圧を適宜範囲内に制御し、粉体流動化装置内の粉体を、この圧力制御された加圧気体で圧送するように構成したから、粉体容器への粉体充填速度を所望の高速度範囲に維持することができるうえ、粉体容器に粉体を高密度・無粉塵で充填することができる。 In the powder filling method according to the first aspect of the present invention, the pressure above the powder fluidized bed in the powder fluidizer is controlled within a suitable range, and the powder in the powder fluidizer is pressure controlled. Because it is configured to pump with pressurized gas, the powder filling speed in the powder container can be maintained within the desired high speed range, and the powder container is filled with powder with high density and no dust. can do.
請求項2の発明に係る粉体充填方法では、粉体流動化装置内の粉体流動層上方の気圧を4.0kPa以上に制御することにより、粉体を円滑かつ高速度で粉体容器に充填することができる。また、上記粉体流動化装置は、他の構成要素と同様に構造簡単で安価もの(例えばプラスチックの成形品)にすることが好ましいが、この場合、粉体流動化装置の耐圧性は約20.0kPaが限度となる。このため、上記気圧が20.0kPaを超えると破損したり、エアー漏れが発生したりしやすくなる。 In the powder filling method according to the second aspect of the present invention, by controlling the pressure above the powder fluidized bed in the powder fluidizing apparatus to 4.0 kPa or more, the powder is smoothly and rapidly put into the powder container. Can be filled. In addition, the powder fluidizing device preferably has a simple structure and a low cost (for example, a plastic molded product) like other components. In this case, the pressure resistance of the powder fluidizing device is about 20%. 0.0 kPa is the limit. For this reason, when the atmospheric pressure exceeds 20.0 kPa, breakage or air leakage is likely to occur.
請求項3の発明に係る粉体充填装置では、圧力センサー、制御手段および自動制御弁で構成されたフィードバック制御系によって、粉体流動化装置内の上方部位の気圧を所望範囲内に制御することができるから、簡単・安価な構成により、粉体容器への粉体充填速度を高い値に維持することができるうえ、粉体容器に粉体を高密度・無粉塵で充填することが可能となる。 In the powder filling apparatus according to the third aspect of the present invention, the atmospheric pressure in the upper part of the powder fluidization apparatus is controlled within a desired range by a feedback control system including a pressure sensor, a control means, and an automatic control valve. Therefore, with a simple and inexpensive configuration, it is possible to maintain the powder filling rate in the powder container at a high value and to fill the powder container with powder with high density and no dust. Become.
なお、この粉体充填装置では、粉体流動化装置内の上方部位の加圧気体を外部に排出するための圧力開放弁(リリーフ弁)を設けることが好ましく、粉体流動化装置内の上方部位の気圧が不測の原因で異常に上昇した場合のトラブルを回避することができる。 In this powder filling device, it is preferable to provide a pressure release valve (relief valve) for discharging the pressurized gas at the upper part in the powder fluidizing device to the outside. Troubles can be avoided when the atmospheric pressure at the site rises abnormally due to unforeseen reasons.
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示す概略説明図である。
まず、この粉体充填装置の構造について説明する。粉体充填装置10を粉体流動化装置11と、その周辺に配備した種々の付属手段とにより構成する。粉体流動化装置11は、例えば軟質プラスチックの成形品とし、圧力開放弁(リリーフ弁)12を取り付けた蓋体13の開閉により密閉/開放自在とする。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic explanatory view showing the overall structure of the powder filling apparatus.
First, the structure of this powder filling apparatus will be described. The
すなわち、上記付属手段として、(1)粉体流動化装置11内にその底部から粉体流動層形成用気体を導入するための気体導入手段21と、(2)粉体流動化装置11内の上方空間に加圧気体を供給するための加圧気体供給手段31と、(3)導管42の一端部に粉体導出管43を接続し、他端部に粉体充填用ノズル(以下充填ノズル)44を設けた粉体搬送導管(以下導管)42からなる粉体搬送手段41とを配備する。上記粉体導出管43は粉体流動化装置11内に挿入し、その開口端を粉体流動化装置11内の底部近傍に位置させる。
That is, as the attachment means, (1) gas introduction means 21 for introducing a powder fluidized bed forming gas from the bottom into the
上記気体導入手段21では、モーター22で駆動されるエアーポンプ23と、上流側(エアーポンプ23の吐出側)に逆止弁24および下流側に導入気体調節弁25をそれぞれ設けた通気管26と、それぞれ粉体流動化装置11内の下方部に配備された空気ヘッダ27、気体分配板28および気体−粉体分離篩(通気多孔板)29とを配備する。この通気多孔板29は、気体は通過させるが粉体を通過させない通気孔を多数形成したもの、例えば焼結金属板、焼結樹脂板あるいは目の細かい金網とする。
In the
上記加圧気体供給手段31では、一端部が粉体流動化装置11内の上方部位に開口し、他端部が図略の加圧気体供給源(例えばエアーコンプレッサーまたはブロワー)に連なり、かつ自動制御弁としてのエアー供給弁32を備えた加圧エアー供給配管33と、エアー供給弁32の開度を制御するコントローラー34と、圧力検出端が粉体流動化装置11内の上方部位に挿入された圧力センサー35とを配備する。そして、圧力センサー35、コントローラー34およびエアー供給弁32により、粉体流動化装置11内の上方部位の気圧を適宜範囲内に制御することができるフィードバック制御システムを構成する。
In the pressurized gas supply means 31, one end opens to an upper part in the
上記粉体搬送手段41を構成する導管42は、例えばポリウレタンチューブ等の可撓性に富むものとする。充填ノズル44は導管42の先端部に着脱自在に連結する。また、この充填ノズル44における導管42側の先端部には、気体−粉体分離篩(通気多孔板)44aと、その外周面を包囲するように設けたプラスチック製のリング状軟質パッキン44bとを取り付ける。この軟質パッキン44bの外径は、粉体充填容器(以下、粉体容器)51の口部に嵌合しうる大きさとする。また、上記通気多孔板44aは通気多孔板29と同じく、気体は通過させるが粉体を通過させない通気孔を多数形成したもの、例えば焼結金属板、焼結樹脂板あるいは目の細かい金網とする。
The
つぎに、上記構成の粉体充填装置により粉体を粉体容器51に充填する操作方法の一例について、図1を参照して説明する。
(a)図1に示すように、充填ノズル44を粉体容器51に挿入する。
(b)粉体流動化装置11の蓋体13を開け、所定量の粉体を投入する。ついで蓋体13を閉めて粉体流動化装置11内を密閉状態とする。
(c)エアーポンプ23からのエアーにより、粉体流動層11aを形成維持する。
(d)エアー供給弁32から粉体流動化装置11内に加圧エアーを供給することにより、粉体流動化装置11内の粉体(正確には粉体・エアー混合物)を、粉体導出管43、導管42を介して、充填ノズル44から粉体容器51に充填する。粉体容器51には粉体・エアー混合物が充填されるが、エアーの大部分は気体−固体分離篩44aを通過して外部に排出される。
(e)粉体容器51に所定量の粉体が充填されたなら、エアー供給弁32からのエアー供給を停止し、別の粉体容器に充填ノズル44を挿入し、上記と同じ粉体充填操作を繰り返す。
Next, an example of an operation method for filling the powder container 51 with powder by the powder filling apparatus having the above-described configuration will be described with reference to FIG.
(A) The filling nozzle 44 is inserted into the powder container 51 as shown in FIG.
(B) The
(C) The powder
(D) By supplying pressurized air from the
(E) When the powder container 51 is filled with a predetermined amount of powder, the air supply from the
なお、このエアー供給停止にも拘わらず、粉体流動化装置11内の粉体が充填ノズル44から吐出されるときには、導入気体調節弁25を閉めるか、または開度を小さくして、エアーポンプ23からのエアー供給を停止するか、またその供給量を低下させる。
In spite of this air supply stop, when the powder in the
上記粉体充填操作においては、粉体流動化装置11内の上方部位の気圧を圧力センサー35で検出し、この検出気圧をコントローラー34に出力する。そして、上記検出気圧が所定範囲内(例えば4.0〜20.0kPa)にあるように、コントローラー34からの信号に基づいて、エアー供給弁32の開度を適度に制御するか、または適宜のタイミングで適宜時間、全開または全閉させる。
また、上記粉体充填操作を繰り返すことで、粉体流動化装置11内の粉体量が所定量に低下したら、これに新たに粉体を追加投入し、粉体充填操作を再開する。
In the powder filling operation, the air pressure at the upper part in the
When the amount of powder in the
以上のように、本実施の形態に係る粉体充填装置および粉体充填方法では、エアーポンプ23は、専ら粉体流動層形成用に使用し、エアー供給弁32からの加圧エアーにより粉体流動化装置11内の流動化粉体を導管42内に導入し、圧送するとともに、この圧送機能が所定範囲内にあるように、エアー供給弁32から加圧エアーを適宜補充するように構成したものである。したがって、流動化装置11内の流動化粉体を高密度・無粉塵で、かつ安定的に高速度で充填することができる。
As described above, in the powder filling apparatus and the powder filling method according to the present embodiment, the air pump 23 is used exclusively for forming the powder fluidized bed, and the powder is generated by the pressurized air from the
なお、上記導管42の下流側端部をサイクロン集塵装置(図略)に連絡して粉体・エアー混合物からエアーを分離し、該集塵装置を構成する倒立円錐体の下端部から粉体を回収するように構成することもできる。また、上記エアーポンプ23および、図略の上記加圧気体供給源に替えてそれぞれ、減圧弁を備えたボンベを用意し、該ボンベから窒素ガスなど粉体に対し不活性なガスを粉体流動化装置11に供給するようにしても良い。
The downstream end of the
10:粉体充填装置
11:粉体流動化装置
11a:粉体流動層
12:圧力開放弁
13:蓋体
21:気体導入手段
22:モーター
23:エアーポンプ
24:逆止弁
25:導入気体調節弁
26:通気管
27:空気ヘッダ
28:気体分配板
29:気体−粉体分離篩
(通気多孔板)
31:加圧気体供給手段
32:エアー供給弁
(自動制御弁)
33:加圧エアー供給配管
34:コントローラー
35:圧力センサー
41:粉体搬送手段
42:導管
43:粉体導出管
44:充填ノズル
44a:気体−粉体分離篩
(通気多孔板)
44b:軟質パッキン
51:粉体容器
10: Powder filling device 11:
31: Pressurized gas supply means 32: Air supply valve (automatic control valve)
33: Pressurized air supply piping 34: Controller 35: Pressure sensor 41: Powder conveying means 42: Conduit 43: Powder outlet tube 44: Filling nozzle 44a: Gas-powder separation sieve (ventilated porous plate)
44b: Soft packing 51: Powder container
Claims (3)
前記粉体流動化装置内の粉体流動層上方の気圧を適宜範囲内に制御することにより、前記粉体容器への粉体充填速度を所望範囲内に維持することを特徴とする粉体充填方法。 Powder is introduced into the powder fluidizer and gas is introduced into the powder fluidizer from the lower part to form and maintain the powder fluidized bed. In this state, pressure is applied from above the powder fluidized bed. A method of filling a powder container with a powder through a conduit by supplying a gas and forming the powder fluidized bed by the pressure of the pressurized gas;
The powder filling rate is characterized in that the powder filling speed in the powder container is maintained within a desired range by controlling the air pressure above the powder fluidized bed in the powder fluidizer within a suitable range. Method.
前記加圧気体供給手段は、
一端部が前記粉体流動化装置内の上方部位に開口し、他端部が加圧気体供給源に連なり、かつ自動制御弁を備えた加圧気体供給配管と、
前記自動制御弁の開度を制御する制御手段と、
圧力検出端が前記粉体流動化装置内の上方部位に挿入された圧力センサーとを備え、
前記圧力センサー、制御手段および自動制御弁により、前記粉体流動化装置内の上方部位の気圧を適宜範囲内に制御することができるフィードバック制御システムが構成されている、
ことを特徴とする粉体充填装置。
A powder fluidizing device, a gas introducing means for introducing a gas for forming a powder fluidized bed from a lower portion of the powder fluidizing device, and a pressurized gas in an upper part of the powder fluidizing device. A powder filling apparatus comprising: a pressurized gas supply means for supplying; and a powder conveying conduit having one end opened in the powder fluidizing apparatus and the other end provided with a powder filling nozzle. Because
The pressurized gas supply means includes
One end opened to an upper part in the powder fluidizer, the other end connected to a pressurized gas supply source, and a pressurized gas supply pipe provided with an automatic control valve;
Control means for controlling the opening of the automatic control valve;
A pressure detection end, and a pressure sensor inserted in an upper part of the powder fluidizer;
The pressure sensor, the control means, and the automatic control valve constitute a feedback control system that can control the atmospheric pressure of the upper part in the powder fluidizer within the appropriate range.
A powder filling apparatus characterized by that.
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