JP2016132472A - 充填装置及び粉体が充填された容器の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
以下、発明を実施するための形態(以下、実施形態という。)である4つの実施形態(第1〜第4実施形態)について、図面を参照しつつ説明する。以下の説明において、図面における矢印H方向を高さ方向とする。
以下、本実施形態について図面を参照しつつ説明する。まず、本実施形態の充填装置10の構成について説明する。次いで、本実施形態の充填装置10を用いての、後述するトナーカートリッジ100の製造工程について説明する。次いで、本実施形態の作用について説明する。
充填装置10は、一例として電子写真方式の画像形成装置(図示省略)で用いられるトナーTを、カートリッジ本体90(以下、容器90という。)内に充填するためのものである。充填装置10は、図1に示されるように、充填装置10の下端の開口(後述する搬送部24の開口24C)からトナーTを排出し、下側に配置されている容器90内に充填するようになっている。そのため、容器90の上側には、開口90Aが形成されている。なお、開口90Aは、円形とされている。ここで、トナーTは、粉体の一例である。なお、本実施形態において、トナーTとは、トナーTを構成するトナー粒子の集合体を意味する。
ホッパー20は、収容部22と、搬送部24とを有している。
収容部22は、トナーTを収容する機能を有する。収容部22は、円錐台状の筒体であって、上側及び下側にそれぞれ開口22A、開口22Bが形成され、上端から下端に亘って径が徐々に小さくなる内周面を有している。ここで、開口22Bは穴の一例である。なお、収容部22には、開口22Aからトナータンク(図示省略)内のトナーTが送り込まれるようになっている。
搬送部24は、筒状であって、上側及び下側にそれぞれ開口24A、開口24Bが形成され、上端から下端に亘って径が同等の内周面を有している。本実施形態の搬送部24は円筒とされており、搬送部24の軸は図中の軸Cと重なっている。搬送部24は、収容部22の下側に配置されている。開口24Bの径は、収容部22の開口22Bの径と同等とされている。また、開口24Bの径は、容器90の開口90Aの径よりも小さい。そして、搬送部24は、開口24Aの縁で収容部22の開口22Bの縁に繋がって、収容部22内に収容されているトナーTを下側に搬送する搬送路24Cを形成している。
オーガ30は、自軸(自らの軸をいう。)の周りに正回転して搬送部24内のトナーTを下側に搬送させ、自軸の周りに逆回転して搬送部24内のトナーTを上側に搬送させる機能を有する。オーガ30は、制御部80に制御される駆動源60に駆動されて後述する自軸の周りに正回転又は逆回転するようになっている。本実施形態における正回転方向とは、図3の矢印R1方向のことである。また、逆回転方向とは、矢印R2方向のことである。
突起120は、オーガ30が自軸の周りに逆回転してオーガ30が搬送部24内のトナーTを上側に移動させる際、トナーTを引っ掛ける機能を有する。オーガ30の螺旋部34の上面110には、図3及び図5に示されるように、突起120が設けられている。突起120は、図4に示されるように、回転軸32の自軸方向から見ると、螺旋部32の径方向に沿って直線を成している。そして、突起120は、螺旋部34における内周(螺旋部34における径方向の内側端部)から外周(螺旋部34における径方向の外側端部)に亘って設けられている。換言すれば、突起120は、螺旋部34における内周側から外周側に延びている部位を有している。また、突起120は、複数個(本実施形態では一例として10個)設けられている。各突起120は、周方向に同等の位相分ずれた状態で配置されている。
伝達軸40は、オーガ30を自軸周りに回転させる駆動源60のトルクをオーガ30に伝達する機能を有する。伝達軸40の自軸は、図2〜図4に示されるように、軸Cに重なっている。伝達軸40は、図1及び図2に示されるように、一部が収容部22の上端からはみ出して、一部が収容部22内に配置されている。そして、伝達軸40における収容部22の上端からはみ出した側の端部には、駆動源60が繋がっている。また、伝達軸40における収容部22内に配置されている側の端部には、オーガ30の回転軸32が固定されている。
アジテータ50は、収容部22内に収容されているトナーTを攪拌しながら、トナーTを収容部22内の下側の部分に移動させる機能を有する。アジテータ50は、図2に示されるように、支持棒52と、羽根54と、を有している。支持棒52の一部は収容部22内に配置され、支持棒52の一部は収容部22の上端からはみ出している。そして、支持棒52における収容部22内に配置されている側の端部には羽根54が固定され、支持棒52における収容部22の上端からはみ出している側の端部は収容部22の上側に備えられている駆動源(図示省略)に取り付けられている。羽根54は、下側端部よりも上側端部が軸Cに離れるように軸Cに傾斜した状態で支持棒52に固定されている。
駆動源60は、伝達軸40及びアジテータ50を軸Cの周りに回転させる機能を有する。
移動装置70は、トナーカートリッジ100の製造工程の際、容器90を矢印R4方向に移動させる機能を有する。移動装置70は、図1に示されるように、容器90を載せて容器90を移動させるためのベルト70Aを有している。本実施形態の移動装置70は、一例としてベルトコンベア方式の装置とされている。
充填装置10は、以上説明した構成要素以外に、秤(図示省略)と、高さセンサ(図示省略)と、を有している。秤は、トナーカートリッジ100の製造工程の際、トナーTが充填されている容器90の質量を測定する機能を有する。秤は、ベルト70Aの下側であって、後述する位置B(図1参照)に配置されている。また、高さセンサは、トナーカートリッジ100の製造工程の際、収容部22内に収容されているトナーTの収容高さ(収容部22内において、開口22B(基準)からのトナーTが収容されている位置までの高さ)を測定する機能を有する。本実施形態の高さセンサは、一例として光検出方式のセンサとされている。
制御部80は、トナーカートリッジ100の製造工程の際、充填装置10を構成する構成要素等を制御する機能を有する。前述したオーガ30を駆動させる駆動源は前述の構成要素の一例であるが、具体的な説明は、後述するトナーカートリッジ100の製造工程の説明とともに行う。
〔補足1〕
充填装置10は、トナーカートリッジ100の製造工程の際、収容部22内に収容されるトナーTが開口22Bからの収容部22の高さに対し一例として80%以上85%以下の高さ(以下、基準高さという。)で収容されている状態(図3参照)で用いられる。また、収容部22内のトナーTの高さは、後述する準備工程においてトナーTが収容部22内に送り込まれる際及び後述する充填工程において容器90内にトナーTが充填されている際、高さセンサにより測定されるようになっている。そして、制御部80は、高さセンサが測定した測定値に基づいて収容部22内のトナーTが基準高さとなるように、トナータンク内のトナーTを収容部22内に送り込むようなっている。
図2以外の図面では、アジテータ50の図示が省略されている。
以上、充填装置10について説明したが、本実施形態の充填装置10は、下端に穴22Bが形成され、上端側から下端に亘って径が徐々に小さくなる内周面を有し、粉体Tを収容する収容部22と、筒状で、収容部22と穴22Bの縁で繋がって粉体Tを下側に搬送する搬送路24Cを形成している搬送部24と、搬送部24内に配置され、軸32と軸32の周りに形成されている螺旋部34とを有し、軸32の周りに正回転して搬送部24内の粉体Tを下側に搬送させ、逆回転して搬送部24内の粉体Tを上側に搬送させたオーガ30であって、螺旋部34の上面110に突起120が設けられているオーガ30と、を備えているといえる。
次に、充填装置10を用いたトナーカートリッジ100の製造工程(以下、本実施形態の製造工程という。)について図面を参照しつつ説明する。本実施形態の製造工程は、準備工程と、配置工程と、移動工程と、充填工程と、を含んでいる。
準備工程では、制御部80が、収容部22内にトナータンク(図示省略)内のトナーTを基準高さとなるように送り込む。次いで、制御部80が一方向に駆動源60を駆動させると、アジテータ50が軸Cの周りに正回転され、伝達軸40によりオーガ30にトルクが伝達され、オーガ30が軸Cの周りに正回転されて、収容部22内のトナーTが搬送部24内に移動される。次いで、制御部80が駆動源60を他方向に駆動させると、伝達軸40によりオーガ30に逆向きのトルクが伝達され、オーガ30が軸Cの周りに逆回転されて、搬送部24内のトナーTが上側に移動される。以上で準備工程は終了する。
配置工程では、作業者が、移動装置70のベルト70A上の定められた位置に、複数の容器90を配置する。以上で配置工程は終了する。なお、配置工程は終了すると、複数の容器90は、ベルト70Aの移動方向に沿って1列に等間隔(同等のピッチ)で配置される。
移動工程では、制御部80が、移動装置70を用いてベルト70A上の位置A上に配置されている容器90を、充填装置10を構成する搬送部24の下側であって高さ方向から見て開口90Aの軸が軸Cに重なる位置Bに移動させる(図1参照)。以上で移動工程は終了する。なお、移動工程は、配置工程及び充填工程の後に行われる。
充填工程では、移動工程の後、制御部80が、充填装置10を用いて、トナーTを容器90内に充填させる。
以上、本実施形態の製造方法について説明したが、本実施形態の充填装置10を用いたトナーカートリッジ100の製造方法は、本実施形態の充填装置10を用いて、収容部22内にトナーTを送り込み、搬送部24の下側に容器90を配置し、オーガ30を正回転させて搬送部24の下端からトナーTを押し出し、容器90内にトナーTを充填し、オーガ30を逆回転させて搬送部24内のトナーTを上側に搬送させるものである。
次に、本実施形態の作用について図面を参照しつつ説明する。以下の説明では、本実施形態と、以下に想定する比較形態とを比較して行う。なお、比較形態において、本実施形態の充填装置10と同様の部品等を用いる場合その部品等の符号をそのまま用い、本実施形態の製造工程と同様の工程を行う場合その工程の名称をそのまま用いて説明する。
次に、第2実施形態について図10を参照しつつ説明する。なお、本実施形態において、第1実施形態の充填装置10と同様の部品等を用いる場合その部品等の符号をそのまま用い、第1実施形態の製造工程と同様の工程を行う場合その工程の名称をそのまま用いて説明する。
本実施形態の充填装置10Bは、第1実施形態の充填装置10との関係において、突起120Bの断面形状が異なる。具体的には、本実施形態の充填装置10Bの突起120Bは、図10に示されるように、軸Cと直交する方向(螺旋部34の径方向)及び突起120Bの長手方向から見ると、直角三角形とされている。そして、突起120Bは、回転軸32の逆回転方向下流側に螺旋部34の上面110に対して上側を向いて傾斜する面(傾斜面122B)を有している。別の見方をすると、傾斜面122Bは、回転軸32の逆回転方向上流側から下流側にかけて螺旋部34の上面110からの高さが徐々に低くなっている。なお、螺旋部34の螺旋角度(軸Cに直交する方向を基準とした角度)をα°、傾斜面122Bの傾斜角(傾斜面122Bにおける螺旋部34の上面110を基準とした角度)をβ°とした場合、(α+β)°は、90°よりも小さい。そして、螺旋部34の上面110に対して上側を向くとは、(α+β)°が90°よりも小さいことを意味する。本実施形態の充填装置10Bは、上記以外の点は、第1実施形態の充填装置10と同様とされている。また、本実施形態の充填装置10Bを用いたトナーカートリッジ100の製造工程(以下、本実施形態の製造工程という。)は、第1実施形態の充填装置10に換えて本実施形態の充填装置10Bを用いて行われる点以外は、第1実施形態の製造工程と同様とされている。
以下、本実施形態の充填装置10Bの作用について、本実施形態と第1実施形態とを比較して説明する。以下、図面を参照して説明する。
次に、第3実施形態について図11を参照しつつ説明する。なお、本実施形態において、第1及び第2実施形態の充填装置10、10Bと同様の部品等を用いる場合その部品等の符号をそのまま用い、第1及び第2実施形態の製造工程と同様の工程を行う場合その工程の名称をそのまま用いて説明する。
本実施形態の充填装置10Cは、第1実施形態の充填装置10との関係において、回転軸32の自軸方向から見ると(平面視にて)、突起120Cの形状が異なる。具体的には、本実施形態の充填装置10Cの突起120Cは、図11に示されるように、回転軸32の自軸方向から見ると、突起120Cにおける外周側の端部120C1以外の部位は、外周側の端部120C1と軸C(軸心C)とを結ぶ仮想直線Lよりも回転軸32の逆回転方向(矢印R2方向)上流側に設けられていることで、中心から外周に行くに従って鉛直上方に配置されていることになる。ここで、突起120Cの高さ及び幅は、第1実施形態の突起120と同等である。すなわち、突起120Cの断面形状は突起120と同等である。本実施形態の充填装置10Cは、上記以外の点は、第1実施形態の充填装置10と同様とされている。また、本実施形態の充填装置10Cを用いたトナーカートリッジ100の製造工程(以下、本実施形態の製造工程という。)は、第1実施形態の充填装置10に換えて本実施形態の充填装置10Cを用いて行われる点以外は、第1実施形態の製造工程と同様とされている。
以下、本実施形態の充填装置10Bの作用について、本実施形態と第1実施形態とを比較して説明する。以下、図面を参照して説明する。
次に、第4実施形態について図12を参照しつつ説明する。なお、本実施形態において、第1〜第3実施形態の充填装置10、10B、10Cと同様の部品等を用いる場合その部品等の符号をそのまま用い、第1及び第2実施形態の製造工程と同様の工程を行う場合その工程の名称をそのまま用いて説明する。
本実施形態の充填装置10Dは、第1実施形態の充填装置10との関係において、螺旋部34の上面110よりも上側に張り出している張り出し部130が螺旋部34の外周部に沿って設けられている。張り出し部130における上面110よりも上側に張り出している部分は、回転軸32側を向く面(内周面130A)と、外周面130Bと、上面130Cと、が形成されている。内周面130Aは、軸Cを向いており、上面130Cの上面110からの高さは、突起120の上面110からの高さと同等とされている。すなわち、張り出し部130における上面110から張り出している部分の高さは、一例として本実施形態のトナーTの平均粒径(体積平均粒径)よりも大きい。なお、張り出し部130の下面は、螺旋部34の下面112と同等の位置とされている。また、張り出し部130は、内周面130Aの下側の面で螺旋部34の外周面114に固定されている。本実施形態の充填装置10Dは、上記以外の点は、第1実施形態の充填装置10と同様とされている。また、本実施形態の充填装置10Cを用いたトナーカートリッジ100の製造工程(以下、本実施形態の製造工程という。)は、第1実施形態の充填装置10に換えて本実施形態の充填装置10Dを用いて行われる点以外は、第1実施形態の製造工程と同様とされている。
以下、本実施形態の充填装置10Bの作用について、本実施形態と第1実施形態とを比較して説明する。以下、図面を参照して説明する。
なお、図16に示される充填装置10Eは、第1実施形態の充填装置10との関係において、螺旋部34に突起120が備えられておらず、張り出し部130が設けられている点で異なる。そのため、充填装置10Eは、第1実施形態の充填装置10の作用を有することはないが、第4実施形態の充填装置10Dのように、螺旋部34の外周部に沿って張り出し部130が設けられていることの作用を有する。
10B 充填装置
10C 充填装置
10D 充填装置
10E 充填装置
22 収容部
22B 開口(穴の一例)
24 搬送部
24C 搬送路
30 オーガ(螺旋体の一例)
32 回転軸(軸の一例)
34 螺旋部
110 上面
114 外周面
120 突起
120B 突起
120C 突起
120D 突起
130 張り出し部
T トナー(粉体の一例)
Claims (7)
- 下端に穴が形成され、上端側から下端に亘って径が徐々に小さくなる内周面を有し、粉体を収容する収容部と、
筒状で、前記収容部と前記穴の縁で繋がって粉体を下側に搬送する搬送路を形成している搬送部と、
前記搬送部内に配置され、軸と前記軸の周りに形成されている螺旋部とを有し、前記軸の周りに回転して前記搬送部内の粉体を搬送させる螺旋体であって、前記螺旋部の上面に突起が設けられている螺旋体と、
を備えた充填装置。 - 前記突起は、前記螺旋部における内周側から外周側に延びている部位を有する、
請求項1記載の充填装置。 - 前記突起は、前記螺旋部における内周から外周に亘って設けられている、
請求項1又は2記載の充填装置。 - 前記突起における前記外周側の部位は、前記外周側の端部と前記軸の軸心とを結ぶ仮想直線よりも前記軸の逆回転方向上流側に設けられている、
請求項3記載の充填装置。 - 前記突起は、前記軸の逆回転方向下流側の面が上側を向いている、
請求項1〜4の何れか1項記載の充填装置。 - 前記螺旋部には、前記上面よりも上側に張り出している張り出し部が前記螺旋部の外周部に沿って設けられている、
請求項1〜5の何れか1項記載の充填装置。 - 請求項1〜6の何れか1項記載の充填装置を用いて、
前記収容部内に粉体を送り込み、
前記搬送部の下側に容器を配置し、
前記螺旋体を回転させて前記搬送部の下端から粉体を押し出し、前記容器内に粉体を充填する、
粉体が充填された容器の製造方法。
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