JP2007045498A - 粉粒体充填装置及び計量混合機 - Google Patents

Abstract

【課題】充填された粉粒体が飛散することを防止することができる粉粒体充填装置及び計量混合機を提供する。
【解決手段】計量混合機１は粉粒体充填装置２と測定部３と制御装置４とを備えている。粉粒体充填装置２は計量カップ５とホッパー１５と供給部６と帯電手段７とを備えている。計量カップ５は外側と連通した開口部１４が設けられている。供給部６は収容筒１６とスクリュー１７とを備えている。供給部６はスクリュー１７を回転させてホッパー１５内の粉粒体を収容筒１６内を通って開口部１４から計量カップ５内に供給するとともにプラスかマイナスのどちらかに帯電させる。帯電手段７は粉粒体が帯電される磁性と逆極性に計量カップ５を帯電させて粉粒体を計量カップ５の内面に吸着させる。測定部３は計量カップ５を載置して計量カップ５の重量を測定する。制御装置４は測定部３の測定した値が一定値になると供給部６が粉粒体を供給することを停止させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、複写機、プリンター、ファクシミリ等に用いられるトナー等の粉粒体をトナー容器等のカップに充填するための粉粒体充填装置及び計量混合機に関する。

複写機、プリンター、ファクシミリ等の電子写真式の画像形成装置に用いられるトナーに代表される粉粒体は、計量混合機により計量されるとともに混合される。この種の計量混合機は、粉粒体を受けるカップを天秤に載せ、粉粒体を貯蔵するホッパーからスクリュー等を介して供給される粉粒体を該カップに受け、該カップ内に供給される粉粒体及び該カップの重量を天秤で計測し、所望の重量になったら粉粒体の供給を停止して、前記カップ内に粉流体を充填している。

従って、該カップと、粉粒体を供給するスクリューなどと、を固定連結してしまうと、天秤で、粉粒体及びカップの重量を正確に測定することができなくなるため、該カップの粉粒体の受け口と、粉粒体を供給するスクリュー等の粉粒体出口と、の間には、隙間を設ける必要がある（例えば、特許文献１参照）。しかし、比重が１．２程度の粉粒体では、カップ内に供給された粉粒体が、粉粒体を供給する際に生じる空気の対流に乗って、該隙間からカップの外へ飛散するという問題があった。

この問題の解決手段として、特許文献２に示された計量混合機は、装置全体の中に、天秤及び該カップの粉粒体の受け口と、粉粒体を供給するスクリュー等の粉粒体出口と、を配置している。
特開２００４−１５５４３７号公報 実公平６−４７５５２号公報

しかしながら、特許文献２に示された計量混合機は、カップ自体も装置の中に入ってしまうので、計量後にカップを取り出して使用する場合には、適用できないという問題があった。また、天秤が装置内にあるので、該カップから天秤への飛散はなくならず、しかも、量精度が低下するという問題があった。

本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであって、充填された粉粒体が飛散することを防止することができる粉粒体充填装置及び計量混合機を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、請求項１に記載の粉粒体充填装置は、粉粒体が充填されるカップと、粉粒体を貯蔵するホッパーと、該ホッパーから該カップ内に粉粒体を供給する供給部と、該供給部により該カップに供給される粉粒体が帯電される電荷と逆の極性の電荷を該カップに与える帯電手段と、を備えたことを特徴としている。

請求項２に記載の本発明の粉粒体充填装置は、請求項１に記載の粉粒体充填装置において、前記供給部の前記カップ内に挿入される端部には、該カップの奥側に向かうにしたがって徐々に内外径が拡がる鍔部が設けられていることを特徴としている。

請求項３に記載の本発明の粉粒体充填装置は、請求項２に記載の粉粒体充填装置において、前記カップには、該カップを貫通し、かつ前記供給部の端部に挿通される開口部が設けられ、前記鍔部と、該開口部と、の間には、前記粉粒体を通りにくくするオリフィス部が設けられていることを特徴としている。

請求項４に記載の本発明の粉粒体充填装置は、請求項３に記載の粉粒体充填装置において、前記オリフィス部が、前記鍔部の外周面から前記カップの内周面に向かって伸びた第一の邪魔板と、前記第一の邪魔板から間隔をあけて配置されかつ前記カップの内周面から前記鍔部の外周面に向かって伸びた第二の邪魔板と、を備えたことを特徴としている。

請求項５に記載の本発明の計量混合機は、粉粒体充填装置と、前記粉粒体充填装置のカップの重量を測定する測定部と、前記測定部で測定した値が一定値になると、前記粉粒体充填装置の供給部がカップ内へ粉粒体を充填することを停止させる制御部と、を少なくとも備えた計量混合機において、該粉粒体充填装置として、請求項１ないし請求項４のうちいずれか一項に記載の粉粒体充填装置を備えたことを特徴としている。

以上説明したように、請求項１に記載の本発明によれば、供給部によってカップ内に供給される際に、粉粒体の種類によってプラスかマイナスのどちらかに帯電した粉粒体が、粉粒体の帯電される電荷と逆の極性の電荷が与えられたカップの内面に引き寄せられるので、充填された粉粒体が、該カップの内面に吸着するので、粉粒体の飛散を防止できる。

請求項２に記載の本発明によれば、供給部のカップ内に挿入される端部には、カップの奥側に向かうにしたがって徐々に内外径が拡がる鍔部が設けられているので、供給部から鍔部を通ってカップ内に排出される粉粒体が、粉粒体供給時の空気の対流に乗っても、鍔部に遮られて、拡散することを防止できる。

請求項３に記載の本発明によれば、鍔部と開口部との間に粉粒体を通りにくくするオリフィス部が設けられているので、鍔部からカップ内に充填された粉粒体が、粉粒体を供給する際に生じる空気の対流に乗っても、オリフィス部に遮られ、開口部からカップの外側に飛散することを防止できる。

請求項４に記載の本発明によれば、オリフィス部が、互い違いに配された複数の邪魔板を備えているので、鍔部からカップ内に充填された粉粒体が、複数の邪魔部に確実に遮られて、カップの外側に飛散することを防止できる。

請求項５に記載の本発明によれば、前述した粉粒体充填装置を備えているので、充填された粉粒体を正確に計測することができ、所定量の粉粒体を充填することができる。

以下、本発明の第１の実施形態にかかる粉粒体充填装置及び計量混合機を、図１に基づいて説明する。

計量混合機１は、図１に示すように、粉粒体充填装置２と、測定部３と、制御部としての制御装置４と、を備えている。粉粒体充填装置２は、カップとしての計量カップ５と、ホッパー１５と、供給部６と、帯電手段７と、を備えており、該計量カップ５内に粉粒体としてのトナーを充填する。

計量カップ５は、導体で構成されたカップ本体８と、蓋９と、を備えている。カップ本体８は、平面形状が円周状の底壁１０と、底壁１０の外縁から立設した筒部１１と、を備え、有底筒状に形成されている。また、筒部１１の底壁１０から離れた端部の内周面には、ねじ溝が設けられている。ねじ溝は、筒部１１の内周面から凹状に形成されている。ねじ溝は、筒部１１の底壁１０から離れた端部から底壁１０に向かって筒部１１の軸を中心に螺旋状に延びている。

蓋９は、平面形状が円周状の天井壁１２と、天井壁１２の外縁から立設した筒部１３と、を備え、有底筒状に形成されている。また、筒部１３の天井壁１２から離れた端部（カップ本体８側の端部）の外周面には、前述したねじ溝と螺合するねじ溝が、設けられている。ねじ溝は、筒部１３の外周面から凹状に形成されている。ねじ溝は、筒部１３の天井壁１２から離れた端部から天井壁１２に向かって筒部１３の軸を中心に螺旋状に延びている。ねじ溝が、カップ本体８のねじ溝に螺合すると、カップ本体８と蓋９とが互いに固定される。

また、計量カップ５は、開口部１４を設けている。開口部１４は、天井壁１２を貫通して形成されている。即ち、開口部１４は、計量カップ５の内側と外側とを連通する。開口部１４は、平面形状が円状に形成されている。開口部１４は、天井壁１２の中央に配置されている。開口部１４内には、後述する供給部６の計量カップ５側の端部が離間した状態で挿通される。

ホッパー１５は、箱状に形成されており、内側に粉粒体を収容している。即ち、ホッパー１５は、粉粒体を貯蔵している。ホッパー１５は、後述する供給部６の収容筒１６と連結されている。また、ホッパー１５は、後述する供給部６のスクリュー１７を収容している。

供給部６は、収容筒１６と、スクリュー１７と、モータ３０とを備えている。収容筒１６は、筒状に形成された連結部１８及びガイド部１９を備え、略Ｌ字状に形成されている。連結部１８は、一端が前述したホッパー１５に連結し、他端がガイド部１９に連結している。また、連結部１８は、ホッパー１５内から伸びた後述するスクリュー１７を収容している。ガイド部１９は、長手方向が床に対して垂直に配置されている。ガイド部１９は、連結部１８から離れた端部が、計量カップ５の開口部１４を挿通して計量カップ５内に位置付けられる。

スクリュー１７は、前述した互いに連結されたホッパー１５内から連結部１８内に亘って収容されている。スクリュー１７は、軸芯と、軸芯に沿って該軸芯の外周を螺旋状に伸びた翼と、を備えている。スクリュー１７が、翼を軸芯周りに回転すると、ホッパー１５内の粉粒体が、収容筒１６の連結部１８内からガイド部１９内へ搬送されて、さらに計量カップ５内へ供給される。モータ３０は、スクリュー１７を軸芯周りに回転させる。

また、スクリュー１７即ち供給部６は、粉粒体を計量カップ５内に供給する際に、粉粒体を、該粉粒体の種類によってプラスかマイナスのどちらかに帯電させる。つまり、スクリュー１７即ち供給部６は、粉粒体に摩擦を与えて、該粉粒体にプラスの電荷又はマイナスの電荷の静電気を帯びさせる。なお、粉粒体の種類に応じて、該粉粒体が帯電される電荷の極性は、予め定められている。

また、供給部６は、スクリュー１７の回転によって、収容筒１６内の粉粒体を搬送する際に、収容筒１６内に気体の対流を生じせる。このため、収容筒１６内には、粉粒体とともに気体が、計量カップ５へ向かって流動する。

帯電手段７は、電源ボックス２０と、電極２１と、ＳＷ（図示せず）と、を備えている。電源ボックス２０は、直流電源である。電源ボックス２０のプラスの電極とマイナスの電極とのうちの前記粉粒体が帯電される電荷と逆の極性の一方は、電極２１を介してカップ本体８に接続している。電源ボックス２０のプラスの電極とマイナスの電極とのうちの他方は、アースされている。電源ボックス２０は、ＳＷがオンにされると、電極２１介してカップ本体８に電圧即ち前記粉粒体が帯電される電荷と逆の極性の電荷を与える。

電極２１は、計量カップ５のカップ本体８に取り付けられている。電極２１は、電源ボックス２０から供給された計量カップ５のカップ本体８に、前述した供給部６によって該カップ本体８内に供給される粉粒体が帯電される電荷と逆の極性の電荷を与える。

帯電手段７は、計量カップ５のカップ本体８に、帯電した粉粒体と逆の電荷を与えることで、電界を形成して、粉粒体をカップ本体８の内面に引き寄せる。このように、帯電手段７は、カップ本体８の内面に粉粒体を吸着させて、粉粒体の飛散を防止する。

測定部３は、例えばフロア上などに水平に設置される。測定部３は、計量カップ５を載置する。測定部３は、載置した計量カップ５及び計量カップ５内に充填された粉粒体の重量を測定する。測定部３は、測定した値が一定値になると、制御装置４に信号を送る。

制御装置４は、周知のＲＡＭ、ＲＯＭ、ＣＰＵなどを備えたコンピュータである。制御装置４は、前述した測定部３と供給部６のモータ３０などと接続して、これらの動作を制御して、計量混合機１全体の制御をつかさどる。制御装置４は、計量カップ５内に充填された粉流体の重量が、所望（一定）の重量になると、計量カップ５への粉流体の供給を停止する。即ち、制御装置４は、測定部３で測定した値が一定値になると、供給部６が計量カップ５内へ粉粒体を充填することを停止させる。

前述した構成の計量混合機１は、以下に示すように、粉粒体を計量し混合する。まず、図１に示すように、粉粒体を貯蔵するホッパー１５に粉粒体を入れる。次に、測定部３上に計量カップ５を載せる。そして、計量カップ５に、電荷を与えるための帯電手段７の電極２１を取り付け、該電極２１に前述した電源ボックス２０の一方の電極を接続する。さらに、モータ３０を動作されて粉粒体を供給するスクリュー１７を軸芯周りに回転し、該ホッパー１５内の粉粒体を該計量カップ５へ供給するとともに、帯電手段７のＳＷを入れ、計量カップ５内に供給される際に帯電する粉粒体と逆の電荷を計量カップ５に与える。

この時、該粉粒体の、ホッパー１５から、スクリュー１７等を介して計量カップ５に供給される際の帯電量が小さく、粉粒体供給時の空気の対流に乗って該粉粒体が上昇しても、粉粒体がカップ本体８に引き寄せられる。このように、カップ本体８に粉粒体を引き寄せて、計量カップ５の開口部１４から外部へ粉粒体が飛散することを防ぐことができる。

本実施形態によれば、供給部６によって計量カップ５内に供給される際に、粉粒体の種類によってプラスかマイナスのどちらかに帯電した粉粒体が、粉粒体の帯電される電荷と逆の極性の電荷が与えられた計量カップ５の内面に引き寄せられる。このため、充填された粉粒体が、該計量カップ５の内面に吸着するので、粉粒体の飛散を防止できる。

また、計量混合機１は、前述した粉粒体充填装置２を備えているので、充填された粉粒体を正確に計測することができ、所定量の粉粒体を計量カップ５内に充填することができる。

次に、本発明の第２の実施形態にかかる計量混合機を図２を参照して説明する。なお、前述した第１の実施形態と同一構成部分には、同一符号を付して重複する説明を省略する。

本実施形態では、図２に示すように、供給部６の計量カップ５内に挿入される端部には、鍔部２２が設けられている。

鍔部２２は、平面形状が円形で、かつ外観が裁頭円錐状に形成された円筒状に形成されている。鍔部２２の内外径は、供給部６から離れる（供給部６の奥側に向かう）にしたがって徐々に拡がっている。鍔部２２の内面には、供給部６から計量カップ５内に排出されて、拡散しようとする粉粒体が当接する。このため、鍔部２２は、内面に粉粒体を当接させて、粉粒体が拡散することを防止する。

本実施形態によれば、供給部６の計量カップ５内に挿入される端部には、計量カップ５の奥側に向かうにしたがって徐々に内外径が拡がる鍔部２２が設けられているので、供給部６から鍔部２２を通って計量カップ５内に排出される粉粒体が、粉粒体供給時の空気の対流に乗っても、鍔部２２に遮られて、拡散することを防止できる。

次に、本発明の第３の実施形態にかかる計量混合機を図３を参照して説明する。なお、前述した第１及び第２の実施形態と同一構成部分には、同一符号を付して重複する説明を省略する。

本実施形態では、図３に示すように、鍔部２２と、開口部１４との間には、粉粒体を通りにくくするオリフィス部２３が設けられている。

オリフィス部２３は、鍔部２２の収容筒１６から離れた端部の外周面に設けられた第一の邪魔板２４と、蓋９のカップ本体８側の端部の内周面に設けられた第二の邪魔板２５と、鍔部２２の収容筒１６に近づいた端部の外周面に設けられた第一の邪魔板２６と、を備えている。第一の邪魔板２４，２６と、第二の邪魔板２５とは、円環状に形成されている。第一の邪魔板２４，２６は、鍔部２２の外周面から計量カップ５の蓋９の内周面に向かって伸びているとともに、該計量カップ５の蓋９の内周面と間隔をあけている。第二の邪魔板２５は、第一の邪魔板２４，２６から間隔をあけ、かつ計量カップ５の蓋９の内周面から鍔部２２の外周面に向かって伸びているとともに、該鍔部２２の外周面と間隔をあけている。第二の邪魔板２５は、第一の邪魔板２４，２６間に配置されている。第一の邪魔板２４，２６と、第二の邪魔板２５とは、互いに平行に伸びているとともに、それぞれが、底壁１０と平行である。即ち、第一の邪魔板２４，２６と、第二の邪魔板２５とは、底壁１０の長手方向に沿う方向に対して交差する方向（筒部１３の長手方向に沿う方向）に互いに間隔をあけて配されており、それぞれが、互い違いに配されている。このため、オリフィス部２３は、計量カップ５内に粉粒体が充填された際に、計量カップ５内に生じる空気の対流の抵抗となり、該計量カップ５の開口部１４から外部へ粉粒体が飛散することを防ぐ。

本実施形態によれば、鍔部２２と開口部１４との間に粉粒体を通りにくくするオリフィス部２３が設けられているので、鍔部２２から計量カップ５内に充填された粉粒体が、粉粒体を供給する際に生じる空気の対流に乗っても、オリフィス部２３に遮られ、開口部１４から計量カップ５の外側に飛散することを防止できる。

また、オリフィス部２３が、それぞれが互い違いに配された、第一の邪魔板２４，２６と、第二の邪魔板２５と、を備えているので、鍔部２２から計量カップ５内に充填された粉粒体が、第一の邪魔部２４，２６及び第二の邪魔部２５に確実に遮られて、計量カップ５の外側に飛散することを防止できる。

また、前述した実施形態では、供給部６の計量カップ５側の端部が、計量カップ５の開口部１４内に挿通されているが、本発明の計量混合機１は、供給部６が、計量カップ５の開口部１４内に挿通されていなくても良い。即ち、本発明の計量混合機１は、帯電手段７が形成した電界によって、充填された粉粒体を計量カップ５に吸着させることができれば、供給部６の計量カップ５側の端部が、計量カップ５の開口部１４の外側に位置していても良い。

また、本発明の計量カップ５は、開口部１４が、設けられていなくても良い。即ち、計量カップ５が、板状をなしており、帯電手段７が形成した電界によって、充填された粉粒体を計量カップ５に吸着させても良い。

また、本発明の帯電手段７は、計量カップ５内に電界を形成して、充填された粉粒体を計量カップ５の内面に吸着させることができれば、計量カップ５に直接電極２１を接続しなくても良い。即ち、電極２１を計量カップ５に隣接させて配置して、形成された電界によって、充填された粉粒体を計量カップ５の内面に吸着させても良い。

なお、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

本発明の第１の実施形態にかかる計量混合機を一部断面で示す正面図である。 本発明の第２の実施形態にかかる計量混合機を一部断面で示す正面図である。 本発明の第３の実施形態にかかる計量混合機を一部断面で示す正面図である。

符号の説明

１ 計量混合機
２ 粉粒体充填装置
３ 測定部
４ 制御装置（制御部）
５ 計量カップ（カップ）
６ 供給部
７ 帯電手段
１４ 開口部
１５ ホッパー
２２ 鍔部
２３ オリフィス部
２４ 第一の邪魔板（邪魔板）
２５ 第二の邪魔板（邪魔板）
２６ 第一の邪魔板（邪魔板）

Claims (5)

1. 粉粒体が充填されるカップと、粉粒体を貯蔵するホッパーと、該ホッパーから該カップ内に粉粒体を供給する供給部と、該供給部により該カップに供給される粉粒体が帯電される電荷と逆の極性の電荷を該カップに与える帯電手段と、を備えたことを特徴とする粉粒体充填装置。
2. 前記供給部の前記カップ内に挿入される端部には、該カップの奥側に向かうにしたがって徐々に内外径が拡がる鍔部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の粉粒体充填装置。
3. 前記カップには、該カップを貫通し、かつ前記供給部の端部に挿通される開口部が設けられ、そして、
   前記鍔部と、該開口部と、の間には、前記粉粒体を通りにくくするオリフィス部が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の粉粒体充填装置。
4. 前記オリフィス部が、前記鍔部の外周面から前記カップの内周面に向かって伸びた第一の邪魔板と、前記第一の邪魔板から間隔をあけて配置されかつ前記カップの内周面から前記鍔部の外周面に向かって伸びた第二の邪魔板と、を備えたことを特徴とする請求項３に記載の粉粒体充填装置。
5. 粉粒体充填装置と、前記粉粒体充填装置のカップの重量を測定する測定部と、前記測定部で測定した値が一定値になると前記粉粒体充填装置の供給部がカップ内へ粉粒体を充填することを停止させる制御部と、を少なくとも備えた計量混合機において、
   該粉粒体充填装置として、請求項１ないし請求項４のうちいずれか一項に記載の粉粒体充填装置を備えたことを特徴とする計量混合機。

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