JP5013026B1 - 粉体充填装置、粉体入り容器の製造方法 - Google Patents

粉体充填装置、粉体入り容器の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】粉体充填装置を用いて粉体を粉体収容器に充填する際に、粉体収容器と粉体充填装置との間で生じるスパークの発生を防止した上で、粉体収容器に充填される粉体が外部に漏れるのを抑制することができる粉体充填装置及び粉体入り容器の製造方法を得る。
【解決手段】筒部材32Eでアジテータ24を接地させた後に、トナーTを充填するための挿入部材34Aの一部をトナーカートリッジ20の受入口22Bからトナーカートリッジ20に挿入する。これにより、アジテータ24と挿入部材34Aとの間で生じるスパークの発生を防止した上で、充填されるトナーTが外部に漏れるのが抑制される。
【選択図】図1

Description

本発明は、粉体充填装置及び粉体入り容器の製造方法に関する。
特許文献1には、固定配設されるホッパーに対して充填容器を垂直方向に上下動させることにより、充填容器に粉体を充填する技術が記載されている。
特開2005−67634
本発明の課題は、粉体充填装置を用いて粉体を粉体収容器に充填する際に、粉体収容器と粉体充填装置との間で生じるスパークの発生を防止した上で、粉体収容器に充填される粉体が外部に漏れるのを抑制することである。
本発明の請求項1に係る粉体充填装置は、内部に金属部材を備える粉体収容器が載置される載置部と、前記載置部に対して相対移動可能に支持され、前記載置部に対して相対移動させることで前記載置部に載置された前記粉体収容器に形成された受入口を通して前記金属部材に接触して前記金属部材を接地する接地部と、前記載置部に対して相対移動可能に支持され、前記載置部に対して相対移動されることで前記金属部材が前記接地部により接地された状態の前記粉体収容器の前記受入口から少なくとも一部が前記粉体収容器へ挿入される金属製の挿入部材を備え、前記挿入部材を通して前記粉体収容器に粉体を充填する粉体充填部と、を備えることを特徴とする。
本発明の請求項2に係る粉体充填装置は、請求項1に記載の粉体充填装置において、前記挿入部材は、円柱状とされ、前記接地部には、円状の貫通孔が形成され、前記挿入部材の少なくとも一部は、前記貫通孔の孔壁に沿って案内されることで前記受入口に挿入されることを特徴とする。
本発明の請求項3に係る粉体充填装置は、請求項1又は2に記載の粉体充填装置において、駆動源を稼動させることで前記載置部と前記接地部とを相対移動させて前記金属部材に前記接地部を接触させた後、さらに、前記駆動源を稼動させることで前記載置部と前記挿入部材とを相対移動させて前記受入口に前記挿入部材の少なくとも一部を挿入させる制御部を備えることを特徴とする。
本発明の請求項4に係る粉体入り容器の製造方法は、内部に金属部材を備える粉体収容器を載置台に載置する載置工程と、電気的に接地されている接地部と、前記載置台とを相対移動させて、前記接地部を前記金属部材に接触させる接地工程と、粉体を充填可能な金属製の挿入部材と、前記載置台とを相対移動させて、前記接地部によって前記金属部材が接地された状態の前記粉体収容器の受入口から前記挿入部材の少なくとも一部を前記粉体収容器に挿入する挿入工程と、前記挿入部材の少なくとも一部が、前記受入口から前記粉体収容器に挿入された状態で、前記挿入部材から前記粉体収容器に粉体を充填する充填工程と、を備えることを特徴とする。
本発明の請求項5に係る粉体充填装置は、内部に金属部材を備える粉体収容器が載置される載置部と、前記載置部に対して相対移動可能に支持され、前記載置部に対して相対移動させることで前記載置部に載置された前記粉体収容器に形成された受入口から前記粉体容器に挿入されて前記金属部材に接触して前記金属部材を接地する筒状の接地部と、前記載置部に対して相対移動可能に支持され、前記載置部に対して相対移動されることで前記金属部材が前記接地部により接地された状態で筒状とされた前記接地部の貫通孔へ少なくとも一部が挿入される金属製の挿入部材を備え、前記挿入部材を通して前記粉体収容器に粉体を充填する粉体充填部と、を備えることを特徴とする。
本発明の請求項1の粉体充填装置によれば、挿入部材と受入口とを離間させた状態で、粉体を粉体収容器に充填する場合と比して、粉体収容器と粉体充填装置との間で生じるスパークの発生を防止した上で、粉体収容器に充填される粉体が外部に漏れるのを抑制することができる。
本発明の請求項2の粉体充填装置によれば、円柱状の挿入部材を案内する円状の貫通孔の孔壁が備えられていない場合と比して、粉体を粉体収容器に充填する際に、挿入部材の周囲から外部に漏れる粉体の量を少なくすることができる。
本発明の請求項3の粉体充填装置によれば、一連の動作で粉体が粉体収容器に充填されない場合と比して、簡易な制御で粉体を粉体収容器に充填することができる。
本発明の請求項4の粉体入り容器の製造方法によれば、挿入部材と受入口とを離間させた状態で、粉体を粉体収容器に充填する場合と比して、粉体を粉体収容器に充填する際に、粉体収容器と粉体充填装置との間で生じるスパークの発生を防止した上で、充填される粉体が外部に漏れるのを抑制することができる。
本発明の請求項5の粉体充填装置によれば、挿入部材と受入口とを離間させた状態で、粉体を粉体収容器に充填する場合と比して、粉体収容器と粉体充填装置との間で生じるスパークの発生を防止した上で、粉体収容器に充填される粉体が外部に漏れるのを抑制することができる。
本発明の実施形態に係る粉体充填装置を示した側面図である。 本発明の実施形態に係る粉体充填装置を示した側面図である。 本発明の実施形態に係る粉体充填装置を示した側面図である。 本発明の実施形態に係る粉体充填装置を示した側面図である。 本発明の実施形態に係る粉体充填装置を示した側面図である。 本発明の実施形態に係る粉体充填装置を示した側面図である。 本発明の実施形態に係る粉体充填装置を用いて内部に粉体(トナー)が充填されるトナーカートリッジを示した斜視図である。 本発明の実施形態に係る変形例についての粉体充填装置を示した拡大側面図である。
本発明の実施形態に係る粉体充填装置10及び粉体入り容器の製造方法の一例、並びに粉体充填装置10によって粉体が充填される粉体収容器の一例について図1〜図7に従って説明する。なお、図中に示す矢印UPは、鉛直方向の上方を示す。
(全体構成)
先ず、粉体充填装置10によって内部に粉体の一例としてのトナーTが充填される粉体収容器の一例としてのトナーカートリッジ20について説明し、次に、粉体充填装置10について説明する。
〔トナーカートリッジ〕
図7に示されるように、トナーカートリッジ20は、有底円筒状とされたハウジング22と、ハウジング22の内部に配置された金属部材の一例としての螺旋状のアジテータ24とを備えている。
このトナーカートリッジ20は、画像形成装置(図示省略)に対して着脱自在とされおり、画像形成装置に装着された状態で、内部に充填されたトナーTが画像形成装置の現像器に供給可能とされる。
[ハウジング]
有底円筒状とされるハウジング22は、円筒の中心線に沿って延びている。具体的には、ハウジング22の長手方向(以下単に「容器長手方向」と記載することがある)の一端部(図中下端)は、底板22Aにて閉止され、他端部(図中上端)は、外部からトナーTを受け入れる受入口22Bを通して外部に開放されている。
また、ハウジング22において、容器長手方向の一端側には、内部を開放する開口22Cが形成されている。さらに、容器長手方向の一端側には、この開口22Cを開閉する開閉部材22Dが備えられている。
この構成において、トナーカートリッジ20の画像形成装置への装着動作に伴って、開閉部材22Dは、開口22Cを閉止する閉止状態から開口22Cを開放する開放状態へ移行するようになっている。つまり、トナーカートリッジ20が、画像形成装置から離脱された状態では、開口22Cは、開閉部材22Dによって閉止される。一方、トナーカートリッジ20が画像形成装置に装着された状態では、開閉部材22Dは、開口22Cを開放するようになっている。
さらに、トナーカートリッジ20には、ハウジング22の内部にトナーTが充填された後、受入口22Bを閉止する閉止蓋(図示省略)が備えられている。
[アジテータ]
ハウジング22の内部には、螺旋状のアジテータ24が容器長手方向に沿って、一端側から他端側にかけて備えられている。また、アジテータ24を回転させるための図示せぬ駆動源は、画像形成装置内に備えられている。
この構成において、容器長手方向を水平にしてトナーカートリッジ20を画像形成装置に装着させることで、画像形成装置内の駆動源からアジテータ24に回転力が伝達可能となる。また、アジテータ24を回転させることで、ハウジング22に充填された(収容された)トナーTが、開放された開口22Cに向かって搬送されるようになっている。
〔粉体充填装置〕
次に、トナーカートリッジ20に粉体を充填する粉体充填装置10について説明する。
図6に示されるように、粉体充填装置10は、トナーカートリッジ20が載置される載置部30と、トナーカートリッジ20のアジテータ24に接触してアジテータ24を接地させる接地部32とを備えている。さらに、粉体充填装置10は、載置部30に載置されたトナーカートリッジ20の受入口22BからトナーTを充填する充填部34と、各部を制御する制御部36とを備えている。尚、本発明において「載置」とは、ある物の上に特定物が置かれることをいう。
[載置部]
載置部30は、受入口22Bを上方に向けたトナーカートリッジ20が載置される載置台30Aと、載置台30Aに下端部が固定され、載置台30Aに載置されたトナーカートリッジ20の側面と接触してトナーカートリッジ20の載置位置を決める位置決め部材30Bとを備えている。
さらに、載置台30Aの下側には、トナーカートリッジ20に充填されたトナーTの質量を測定するために用いられる板状のロードセル30Cが備えられている。また、ロードセル30Cの下側には、鉛直方向に延びて先端部にロードセル30Cが固定される円柱状の昇降ロッド30Dと、昇降ロッド30Dを介してロードセル30Cを上下動させる駆動モータ30Eと、駆動モータ30Eが収容される基台30Fとが備えられている。
ロードセル30Cが最も下降した状態(最下降状態)で、ロードセル30Cの下面と基台30Fの上端部とは接触し、基台30Fの内部に昇降ロッド30Dが収納されるようになっている。
さらに、基台30Fの下端部は、板部材30Gに固定されている。
[接地部]
次に、トナーカートリッジ20のアジテータ24に接触してアジテータ24を接地させる接地部32について説明する。
接地部32は、板部材30Gに下端部が固定された支柱32Aと、支柱32Aに基端部が支持され、水平方向に延びて載置台30Aの上方に張り出す張出部材32Bとを備えている。
また、支柱32Aの内部には、張出部材32Bの基端部を鉛直方向に移動可能に支持するレール部材32Cが備えられている。さらに、レール部材32Cによって鉛直方向に移動可能とされる張出部材32Bの下側の移動範囲を規制するストッパ部材32Dが支柱32Aに固定されている。
また、この張出部材32Bの先端側には、載置台30Aに載置されたトナーカートリッジ20(図7参照)を上方に移動させることで、受入口22Bからトナーカートリッジ20へ挿入される筒部材32Eが、一体的に形成されている。そして、筒部材32Eには、上下方向が貫通した貫通孔38が形成されている。つまり、筒部材32Eの外径寸法は、受入口22Bの内径寸法より小さくされている。
この構成において、筒部材32Eが受入口22Bからトナーカートリッジ20に挿入されることで、筒部材32Eがアジテータ24に接触してアジテータ24が図示せぬアース線により接地されるようになっている(図2参照)。
[充填部]
次に、トナーTをトナーカートリッジ20に充填する充填部34について説明する。
充填部34は、トナーカートリッジ20の受入口22Bからトナーカートリッジ20に挿入される金属製の挿入部材34Aと、トナーTが充填されたタンク34Bとを備えている。さらに、タンク34Bと挿入部材34Aとを接続する接続ホース34Cが備えられ、タンク34BのトナーTは、接続ホース34Cを通って挿入部材34Aに送られるようになっている。
挿入部材34Aは、円柱状(円筒状)とされ、位置決め部材30Bで位置決めされたトナーカートリッジ20の鉛直方向の上方に配置されている(図1参照)。そして、トナーカートリッジ20の受入口22Bから筒部材32Eがトナーカートリッジ20に挿入された状態で、トナーカートリッジ20及び筒部材32Eを鉛直方向の上方へ移動させる。そうすると、挿入部材34Aの少なくとも一部は、筒部材32Eの貫通孔38の孔壁38Aに沿って案内されてトナーカートリッジ20の受入口22Bからトナーカートリッジ20に挿入されるようになっている(図3参照)。つまり、挿入部材34Aの外径寸法は、貫通孔38の内径寸法よりも小さくされている。
この状態で、孔壁38Aと挿入部材34Aとの隙及び隙差は、一定値内に収まるように、挿入部材34Aの外径寸法及び貫通孔38の内径寸法及び夫々の寸法の公差等は決められている。
また、接続ホース34C及びタンク34Bの内部には、トナーTを搬送する搬送スクリュー(図示省略)が備えられ、この搬送スクリューに回転力を付与する駆動モータ34Dが、タンク34Bの側方に備えられている。
[制御部]
各部を制御する制御部36は、図示せぬ操作パネルに入力された指示に基づいて駆動モータ30Eを制御し、さらに、ロードセル30Cから受け取るトナーカートリッジ20の質量情報に基づいて駆動モータ34Dを制御するようになっている。なお、制御部36が各部を制御する構成については、後述する作用と共に説明する。
(作用)
次に、粉体充填装置10を用いてトナーカートリッジ20にトナーTを充填して、トナー入りのトナーカートリッジ20を製造する粉体入り容器の製造方法について説明する。
図1に示されるように、ロードセル30Cは最下降状態とされており、ロードセル30Cの下面と基台30Fの上端部とは接触している。
この状態で、空のトナーカートリッジ20を、受入口22Bが鉛直方向の上方を向くように、載置台30Aに載置する(載置工程)。トナーカートリッジ20を載置台30Aに載置する際には、トナーカートリッジ20の側面を位置決め部材30Bに接触させてトナーカートリッジ20の載置位置を位置決めする。
この状態では、トナーカートリッジ20と、張出部材32B及び筒部材32Eと、挿入部材34Aとは、鉛直方向に離間している。
操作パネルに入力された指示に基づき、図2に示されるように、制御部36は、駆動モータ30Eを駆動させて昇降ロッド30Dを介してロードセル30Cを上昇させる。
ロードセル30Cを上昇させることで、受入口22Bから筒部材32Eがトナーカートリッジ20に挿入される。そして、筒部材32Eがアジテータ24に接触して、アジテータ24が接地される(接地工程)。
ここで、粉体充填装置10の設置場所までフォークリフト等で搬送されてきた空のトナーカートリッジ20については、搬送中に梱包材等との摩擦により静電気が生じることがある。そして、この静電気により、アジテータ24が帯電してしまうことがある。
しかし、このように、アジテータ24が接地されることで、アジテータ24に帯電した電荷が放電される。
次に、筒部材32Eがトナーカートリッジ20の受入口22Bからトナーカートリッジ20に挿入された状態で、図3に示されるように、制御部36は、駆動モータ30Eを駆動させて昇降ロッド30Dを介してロードセル30Cをさらに上昇させる。ロードセル30Cをさらに上昇させることで、トナーカートリッジ20がさらに上昇する。
トナーカートリッジ20がさらに上昇することで、ハウジング22の上端部で張出部材32Bが上方に持ち上げられる。これにより、トナーカートリッジ20の上昇に伴って、張出部材32Bがレール部材32Cに沿って上昇する。つまり、受入口22Bから筒部材32Eがトナーカートリッジ20に挿入された状態で、トナーカートリッジ20が上昇する。
筒部材32Eが受入口22Bからトナーカートリッジ20に挿入された状態のトナーカートリッジ20が上昇することで、停止されている挿入部材34Aの少なくとも一部が、筒部材32Eの貫通孔38の孔壁38Aに沿って案内されてトナーカートリッジ20の受入口22Bからトナーカートリッジ20に挿入される(挿入工程)。
挿入部材34Aの一部が、トナーカートリッジ20の受入口22Bからトナーカートリッジ20に挿入されるようにトナーカートリッジ20を持ち上げると、制御部36は、駆動モータ30Eの駆動を停止させる。これにより、ロードセル30Cがその場で保持される。この状態で、貫通孔38の孔壁38Aと挿入部材34Aの周面とが全周に亘って対向している。また、制御部36は、ロードセル30Cから空のトナーカートリッジ20の質量(質量データA)を取得する。
次に、挿入部材34Aの一部が、トナーカートリッジ20の受入口22Bからトナーカートリッジ20に挿入された状態で、図4に示されるように、制御部36は、駆動モータ34Dを駆動させて、搬送スクリュー(図示省略)を回転させる。
搬送スクリューを回転させることで、タンク34BのトナーTが、挿入部材34Aを通してトナーカートリッジ20に充填される(充填工程)。制御部36は、ロードセル30Cからトナーカートリッジ20の質量(質量データB)を取得する。トナーTの質量(質量データB−質量データA)が規定値に達した際には、制御部36は、駆動モータ34Dの駆動を停止させて、トナーTのトナーカートリッジ20への充填を停止する。
次に、図5に示されるように、トナーカートリッジ20にトナーTが充填された状態で、制御部36は、駆動モータ30Eを駆動させて昇降ロッド30Dを介してロードセル30Cを下降させ、ロードセル30Cを最下降状態とする。
そして、受入口22Bを閉止蓋で閉止して粉体入り容器を製造する。
以上説明したように、筒部材32Eでアジテータ24を接地させた後に、挿入部材34Aの一部をトナーカートリッジ20の受入口22Bからトナーカートリッジ20に挿入する。これにより、アジテータ24と挿入部材34Aとの間で生じるスパークの発生を防止した上で、充填されるトナーTが外部に漏れるのが抑制される。つまり、帯電したアジテータと挿入部材とを近づけると、この間でスパークが発生してしまうが、本実施例の場合には、アジテータ24が接地されているため、スパークは生じない。
また、円柱状の挿入部材34Aは、筒部材32Eの貫通孔38の孔壁38Aに沿って案内されてトナーカートリッジ20の受入口22Bからトナーカートリッジ20に挿入される構成となっている。これにより、筒部材32Eがトナーカートリッジ20の受入口22Bからトナーカートリッジ20に挿入された状態では、貫通孔38の孔壁38Aと挿入部材34Aの周面とが全周に亘って対向する。このため、孔壁と挿入部材の周面とが全周に亘って対向していない場合と比して、トナーTをトナーカートリッジ20に充填する際に、挿入部材34Aの周囲から外部に漏れるトナーTの量が少なくなる。
また、制御部36が、駆動モータ30Eを駆動させることで、アジテータ24が接地した後に受入口22Bからトナーカートリッジ20に挿入部材34Aの少なくとも一部を挿入させる構成となっている。このように、一連の動作でトナーTがトナーカートリッジ20に充填される。
また、トナーカートリッジ20へのトナーTの充填作業を機械化することにより、省人化される。
なお、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は係る実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、上記実施形態では、ロードセル30Cを昇降させたが、挿入部材34A及び張出部材32Bを昇降させてもよい。
また、上記実施形態では、粉体としてのトナーを用いて説明したが、特にトナーに限定されることなく、例えば、カーボン、小麦粉、石灰粉等であってもよい。
また、上記実施形態では、挿入部材34Aを受入口22Bからトナーカートリッジ20に挿入させることで、トナーTの外部への漏れを抑制したが、図8に示されるように、筒部材80に挿入部材34Aを挿入し、筒部材80によってトナーTの漏れを抑制してもよい。
また、張出部材32Bおよび筒部材32Eの全体をアルミニウム等の金属製とし、張出部材32Bがアース線等により接地されていても良い。この場合、挿入部材34Aの一部が貫通孔38の孔壁38Aに沿って案内される際に、挿入部材34Aが張出部材32Bに接触するので、挿入部材34Aをも接地することができる。このため、アジテータ24と挿入部材34Aとの間で生じるスパークの発生をさらに高い確度で防止できる。
10 粉体充填装置
20 トナーカートリッジ(粉体収容器の一例)
22B 受入口
24 アジテータ(金属部材の一例)
30 載置部
30E 駆動モータ(駆動源の一例)
32 接地部
34 充填部
34A 挿入部材
36 制御部
38 貫通孔
38A 孔壁

Claims (5)

  1. 内部に金属部材を備える粉体収容器が載置される載置部と、
    前記載置部に対して相対移動可能に支持され、前記載置部に対して相対移動させることで前記載置部に載置された前記粉体収容器に形成された受入口を通して前記金属部材に接触して前記金属部材を接地する接地部と、
    前記載置部に対して相対移動可能に支持され、前記載置部に対して相対移動されることで前記金属部材が前記接地部により接地された状態の前記粉体収容器の前記受入口から少なくとも一部が前記粉体収容器へ挿入される金属製の挿入部材を備え、前記挿入部材を通して前記粉体収容器に粉体を充填する粉体充填部と、
    を備える粉体充填装置。
  2. 前記挿入部材は、円柱状とされ、
    前記接地部には、円状の貫通孔が形成され、前記挿入部材の少なくとも一部は、前記貫通孔の孔壁に沿って案内されることで前記受入口に挿入される請求項1に記載の粉体充填装置。
  3. 駆動源を稼動させることで前記載置部と前記接地部とを相対移動させて前記金属部材に前記接地部を接触させた後、さらに、前記駆動源を稼動させることで前記載置部と前記挿入部材とを相対移動させて前記受入口に前記挿入部材の少なくとも一部を挿入させる制御部を備える請求項1又は2に記載の粉体充填装置。
  4. 内部に金属部材を備える粉体収容器を載置台に載置する載置工程と、
    電気的に接地されている接地部と、前記載置台とを相対移動させて、前記接地部を前記金属部材に接触させる接地工程と、
    粉体を充填可能な金属製の挿入部材と、前記載置台とを相対移動させて、前記接地部によって前記金属部材が接地された状態の前記粉体収容器の受入口から前記挿入部材の少なくとも一部を前記粉体収容器に挿入する挿入工程と、
    前記挿入部材の少なくとも一部が、前記受入口から前記粉体収容器に挿入された状態で、前記挿入部材から前記粉体収容器に粉体を充填する充填工程と、
    を備える粉体入り容器の製造方法。
  5. 内部に金属部材を備える粉体収容器が載置される載置部と、
    前記載置部に対して相対移動可能に支持され、前記載置部に対して相対移動させることで前記載置部に載置された前記粉体収容器に形成された受入口から前記粉体容器に挿入されて前記金属部材に接触して前記金属部材を接地する筒状の接地部と、
    前記載置部に対して相対移動可能に支持され、前記載置部に対して相対移動されることで前記金属部材が前記接地部により接地された状態で筒状とされた前記接地部の貫通孔へ少なくとも一部が挿入される金属製の挿入部材を備え、前記挿入部材を通して前記粉体収容器に粉体を充填する粉体充填部と、
    を備える粉体充填装置。
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