JP3907918B2 - 粉体充填装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は粉体充填装置に関し、詳細には形状が任意に変わる容器にトナー等の粉体を充填する粉体充填装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
サプライ製品の一般的な傾向として、リサイクル性あるいは廃棄性に優れた形態が要求されている。その反面、複写機、ＦＡＸ、プリンタ等のマシン関連のサプライ製品の容器は、図８の（ａ），（ｂ）に示すようなプラスチックを中心とした硬質容器８１，８２が大多数を占めており、上記の要求に遅れをとっているのが実状である。しかし、複写機、ＦＡＸ、プリンタ等のマシンに使われているトナー等の粉体は平均粒径が７〜１０μｍと超微粒子であり、図８に示すような硬質容器に充填するのが生産側から見た場合最も効率が良く、マシン内での使用についても効率の良い形態であるのも又事実である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のようにリサイクル性あるいは廃棄性に優れた容器を提供するためには減容可能であることが重要になる。そこで、従来紙質又はフィルム質の袋状容器に粉体を充填することが提案されているが、袋の容積が常に一定にならず規定量を安定して充填することが困難であった。
【０００４】
本発明はこれらの問題点を解決するためのものであり、リサイクル性あるいは廃棄性に優れ、容器形状が任意に変わる軟質の容器に、規定量の粉体を安定して高速に充填できる粉体充填装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記問題点を解決するために、トナー等の粉体を容器に充填する、本発明に係る粉体充填装置は、形状が任意に変わる軟質の容器内に粉体を切出して少なくとも１つの充填ノズルを介して充填する充填器と、充填器によって粉体を容器に充填しながら容器の外部から圧力を加えて容器の容積を減容させて容器内に充填した粉体を充填器側に押し出す容器減容器とを有することに特徴がある。よって、充填器と容器の接合部分で滞留した粉体の詰まりを回避でき、かつ容器形状が任意に変わる軟質の容器に粉体を充填しながら粉体含有の空気を脱気することで、規定量の粉体を安定して高速に充填できる。
【０００６】
また、粉体を容器に充填する前に、形状が任意に変わる軟質の容器内にエアを充填して所定の容積に膨らませる容器エア充填器を具備することにより、粉体の自重だけでなく、粉体充填前に強制的に容器を膨らませることで容器に粉体を確実に充填できる。
【０００７】
更に、容器減容器による減容を解除又は動作時に、粉体含有のエアを脱気する脱気器を更に具備することにより、容器内の粉体嵩密度が向上し、余すことなく規定量の粉体を安定に充填できる。
【０００８】
また、容器はフィルム樹脂を熱溶着して袋状に形成したもの又は紙質の袋状のものであることにより、リサイクル性あるいは廃棄性に優れている。
【０００９】
更に、充填ノズルに振動を間欠的に又は連続的に加えて充填ノズルに滞留した粉体をふるい落とす充填ノズル粉体詰り防止装置を具備することにより、規定量の粉体を安定に充填できる。
【００１０】
また、容器減容器の動作時間を減容量に応じて任意に設定可能とし、又は脱気器の動作時間を脱気量に応じて任意に設定可能とすることにより、粉体の種類に対応でき、規定量の粉体を安定して高速に充填できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の粉体充填装置は、形状が任意に変わる軟質の容器内に粉体を切出して少なくとも１つの充填ノズルを介して充填する充填器と、容器の外部から圧力を加えて容器の容積を減容させる容器減容器とを有する。
【００１２】
【実施例】
図１は本発明の一実施例に係る粉体充填装置の全体構成を示す断面図である。なお、本実施例は１ヘッドの粉体充填装置を例として説明するものとする。同図において、本実施例の粉体充填装置１は、トナー等の粉体１２を容器に充填するオーガー式の充填器１１と、後述する搬送用袴１４を各工程に搬送する搬送コンベア１３と、容器を各工程へ搬送するために容器を設置し固定する搬送用袴１４と、容器内にエアを充填する容器エア充填器１５と、容器に外圧力を加えて容器の容積を減少させる容器減容装置１６と、充填機１１からの粉体１２を容器に注入する充填ノズル１７と、充填ノズル１７に振動等を加えて充填ノズル１７に付着した粉体１２をふるい落とす充填ヘッド粉体詰り防止装置１８と、容器内のエアを脱気する脱気器１９と、容器に充填ノズル１７を装填するために充填ノズル１７を昇降させる容器‐充填ノズル密着装置２０とを含んで構成されている。本実施例において用いられる容器は、フィルム状の樹脂を熱溶着して袋状に形成したもの又は紙質の袋状のものであり、充填口径がφ５ｍｍ〜φ３０ｍｍのものである。
【００１３】
次に、図１に示す本実施例の粉体充填装置１の充填工程について各工程の様子を示す図２〜図５に基づいて説明する。
図２に示すように、搬送用袴１４に装填された、容器形状が任意に変わる軟質の容器２１は搬送コンベア１３によってエア充填工程エリアまで順次搬送されてくる。先ず、粉体を充填する前に容器２１は容器エア充填器１５によって所定の容積に膨らまされる。なお、エア充填工程を行わず、しぼんだままの容器に粉体の自重を利用して充填することも可能である。そして、膨らんだ容器２１は粉体充填工程エリアまで搬送され、図３の（ａ）に示すように、容器２１には容器‐充填ノズル密着装置２０によって下降する充填ノズル１７がセットされる。次に、図３の（ｂ）に示すように、予め設定された充填条件に従い充填器１１からトナー等の粉体１２が切出される。この時の充填量が少ないと切出しは一回で完了させることが可能であり、充填量が多いと小分け充填となる。切出された粉体１２は充填ノズル１７を介して自重により容器２１に充填される。充填される粉体１２は空気を含んでおり、容器２１に全量の粉体１２が入らず一部充填ノズル１７に粉体が滞留した状態になるので、図４の（ａ），（ｂ）に示すように、容器減容装置１６を駆動させることにより、容器２１の容積を減少させて容器内の空気や粉体１２を充填ノズル１７側に押し出す。粉体１２は再度自重により容器２１内に入り、空気は外部に放出される。
【００１４】
そして、図５の（ａ）に示すように、容器減容装置１６を解除することにより、容器２１は粉体１２の自重により元の状態（膨らんだ状態）に戻り、充填ノズル１７に戻されていた粉体１２は自重により容器２１内に入る。そして、図５の（ｂ）に示すように、脱気器１９の脱気ノズルが容器２１内に挿入し、決められた条件下にて脱気を行うことにより、粉体２１含有のエアは脱気ノズルにより吸引され、容器２１内から抽出される。よって、容器２１内の粉体嵩密度が上がり、充填ノズル１７に残った粉体１２が容器２１内に充填され得る。ここで、充填ノズル粉体詰り防止装置１８を間欠的に又は連続的に作動させることにより、充填ノズル１７に付着した粉体１２が滞留することなく容器２１に充填され、結果容器２１と充填ノズル１７が離れた時のボタ落ちも軽減できる。上述の容器減容装置１６の駆動回数、脱気条件の最適条件取りを行うことにより、高速高密度充填が可能となる。なお、これは充填量により何回に分けて行うこともあるが一連の動作は基本的には同じである。所定量の充填が完了したら、図５の（ｃ）に示すように、脱気ノズルは容器内で逆洗し、脱気ノズルに吸着された粉体を剥離させ、脱気ノズルを上昇させ容器２１から引き出される。脱気ノズルの上昇確認後、図５の（ｄ）に示すように、容器‐充填ノズル密着装置２０によって充填ノズル１７を上昇させ、充填ノズル１７と容器２１が離れて、１回の充填サイクルが完了する。
【００１５】
次に、本実施例の粉体充填装置を用いた実験例について説明する。下記の条件及び結果を図６及び図７に示す。各実験例では、１ヘッド充填機にてトナーを３００ｇ切出し、軟質の容器に充填した例である。切出し量は１００ｇ／３ｓｅｃで切出しと同時に３００ｇ充填する秒数を測定したものとしてである。なお、容器の容積は最大７００ｃｃである。その際の充填率は０．４６ｇ／ｃｃである。また、実験で使用したトナーの体積平均粒径はマルチサイザーで測定した結果７．０μｍで、トナー嵩密度はパウダーテスターで測定して０．３３２ｇ／ｃｃであった。
【００１６】
図６及び図７に示すように、条件によっては３００ｇ充填するに５分以上要したが本発明の最終段階（実験１０）では安定して２６秒で充填することが可能であった。容器が最初から膨らんでいない実験１，２では容器が充填時、トナー自重にて順調に膨らめば更に短時間で充填可能であったが、容器が膨らんでいない状態あるいは膨らんでも脱気により容器がしぼんだ場合、所定の３００ｇが充填できないこともあり、量産機として使うには信頼性を得ることができないという結果となった。
【００１７】
本発明は充填前に予め容器を膨らませて充填ノズルにトナーが詰まったときに容器減容装置により容器を押して容器内の空気を充填ノズル側に押し出すことにより、容器容積は最大のまま充填ノズル内に滞留しているトナーを自重にて容器に充填することができ、容器内がトナーで満たされても容器を若干押すことにより容器内のトナーが減容によって充填ノズル側に押し出されて充填ノズルのトナーが閉塞することなく容器に充填が可能である。また、このような状態で容器内を脱気しても容器がしぼまない条件が存在し（実験７〜１０）、高速かつ確実に充填を完了することが可能である。
【００１８】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内の記載であれば多種の変形や置換可能であることは言うまでもない。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、トナー等の粉体を容器に充填する、本発明に係る粉体充填装置は、形状が任意に変わる軟質の容器内に粉体を切出して少なくとも１つの充填ノズルを介して充填する充填器と、充填器によって粉体を容器に充填しながら容器の外部から圧力を加えて容器の容積を減容させて容器内に充填した粉体を充填器側に押し出す容器減容器とを有することに特徴がある。よって、充填器と容器の接合部分で滞留した粉体の詰まりを回避でき、かつ容器形状が任意に変わる軟質の容器に粉体を充填しながら粉体含有の空気を脱気することで、規定量の粉体を安定して高速に充填できる。
【００２０】
また、粉体を容器に充填する前に、形状が任意に変わる軟質の容器内にエアを充填して所定の容積に膨らませる容器エア充填器を具備することにより、粉体の自重だけでなく、粉体充填前に強制的に容器を膨らませることで容器に粉体を確実に充填できる。
【００２１】
更に、容器減容器による減容を解除又は動作時に、粉体含有のエアを脱気する脱気器を更に具備することにより、容器内の粉体嵩密度が向上し、余すことなく規定量の粉体を安定に充填できる。
【００２２】
また、容器はフィルム樹脂を熱溶着して袋状に形成したもの又は紙質の袋状のものであることにより、リサイクル性あるいは廃棄性に優れている。
【００２３】
更に、充填ノズルに振動を間欠的に又は連続的に加えて充填ノズルに滞留した粉体をふるい落とす充填ノズル粉体詰り防止装置を具備することにより、規定量の粉体を安定に充填できる。
【００２４】
また、容器減容器の動作時間を減容量に応じて任意に設定可能とし、又は脱気器の動作時間を脱気量に応じて任意に設定可能とすることにより、粉体の種類に対応でき、規定量の粉体を安定して高速に充填できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る粉体充填装置の全体構成を示す断面図である。
【図２】本実施例の粉体充填装置の充填工程について各工程の様子を示す図である。
【図３】本実施例の粉体充填装置の充填工程について各工程の様子を示す図である。
【図４】本実施例の粉体充填装置の充填工程について各工程の様子を示す図である。
【図５】本実施例の粉体充填装置の充填工程について各工程の様子を示す図である。
【図６】本実施例の粉体充填装置を用いた実験結果を示す図である。
【図７】本実施例の粉体充填装置を用いた実験結果を示す図である。
【図８】従来の容器を示す斜視図である。
【符号の説明】
１；粉体充填装置、１１；充填器、１２；粉体、１３；搬送コンベア、
１４；搬送用袴、１５；容器エア充填器、１６；容器減容装置、
１７；充填ノズル、１８；充填ヘッド粉体詰り防止装置、
１９；脱気器、２０；容器‐充填ノズル密着装置、２１；容器。

Claims (7)

1. トナー等の粉体を容器に充填する粉体充填装置において、
   形状が任意に変わる軟質の容器内に粉体を切出して少なくとも１つの充填ノズルを介して充填する充填器と、
   該充填器によって粉体を前記容器に充填しながら前記容器の外部から圧力を加えて前記容器の容積を減容させて前記容器内に充填した粉体を前記充填器側に押し出す容器減容器と
   を有することを特徴とする粉体充填装置。
2. 粉体を前記容器に充填する前に、前記容器内にエアを充填して所定の容積に膨らませる容器エア充填器を具備する請求項１記載の粉体充填装置。
3. 前記容器減容器による減容を解除又は動作時に、粉体含有のエアを脱気する脱気器を具備する請求項１記載の粉体充填装置。
4. 前記容器はフィルム状の樹脂を熱溶着して袋状に形成したもの又は紙質の袋状のものである請求項１〜３のいずれかに記載の粉体充填装置。
5. 前記充填ノズルに振動を間欠的に又は連続的に加えて前記充填ノズルに滞留した粉体をふるい落とす充填ノズル粉体詰り防止装置を具備する請求項１記載の粉体充填装置。
6. 前記容器減容器の動作時間を減容量に応じて任意に設定可能とする請求項１記載の粉体充填装置。
7. 前記脱気器の動作時間を脱気量に応じて任意に設定可能とする請求項１記載の粉体充填装置。

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