JP5359559B2 - トナー充填装置及びトナー充填方法 - Google Patents

Description

本発明は、トナー充填装置及びトナー充填方法に関する。

従来、電子写真用粉体トナーをトナー充填容器に充填する方法が、種々提案されている。
例えば、粉体が貯留された粉体貯留容器の内部に気体を供給して筐体内部の粉体を流動化させる粉体流動化手段により流動化されたトナー粉体を、導管内を通して粉体吐出ノズルに向けて搬送する粉体搬送手段を具備する粉体充填装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、気体を送ることで粉体を流動化して粉体を移送する方法だけでは、粉体移送の効率性が悪く、また、移送量の精度が十分でないという問題がある。
充填効率と充填時間とは、充填精度を高めようとすると充填時間が長くなり、充填時間を優先すると充填精度が低くなるといった相反する特性を有しており、特に、充填精度が低いと以下の不具合が生じる。
即ち、販売量として表示された充填量に対して、充填精度のばらつきにより表示された充填量よりも少ない場合は、顧客にとっては不利益となるばかりか、表示した量よりも少ないものを販売したということで企業の信用が損なわれるおそれがある。
充填効率としては、充填精度が高く充填時間が短いことが常に求められる。

こうしたことから、トナー充填容器に脱気管を配し、充填済みのトナー中から空気を抜く脱気を行って、充填を速やかに完了させる方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
しかしながら、充填と脱気を同時に行うと脱気機構の周辺にトナーが吸い寄せられ、正しい重量が計測できず、充填精度が低いという問題がある。
また、容積が限定された容器にトナーを密度高く短時間に充填する方法として、トナー容器上にホッパーをかぶせ、トナー容器とホッパー容積を連結して所定重量のトナーを該連結容器中にオーバーフローさせて充填を終了した後に連結を解く方法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
また、流動化された粉体を移送及び充填する目的で、粉体トナーにストレスを与えずに移送及び容器に充填する方法及び装置が提案されている（例えば、特許文献４参照）。具体的には、粉体トナーにストレスを与えることなく移送することのできるポンプと、脱気管とを使用し、容器に高密度に効率よく、粉体トナーの飛散を抑制して容器内に粉体トナーを充填する方法および装置が提案されている。この提案によると、流動化されたトナー粉体を、高密度に粉体充填容器に効率的に充填することができる。

しかしながら、今までのロート若しくはホッパー及び脱気管を用いて充填する装置では、充填容器及びロート若しくはホッパーに規定量の粉体を一時的に貯蔵し、その後、脱気管を充填容器内に挿入し容器内を負圧にしロート若しくはホッパーの粉体を容器内に引き込む方式であるため、装置が複雑で、また、粉体吐出中の発塵や、ロート若しくはホッパーを充填容器と切り離す際や、粉体の中に埋没した脱気管を引き上げる途中で、トナーが飛散し充填容器及び周辺を著しく汚す問題があった。

本発明は、前記従来における諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、ロート若しくはホッパー及び脱気管を用いず、簡易な構成で、充填効率及び充填精度が高く、高密度にトナーを充填することができ、かつ、充填中の発塵及び周辺部の汚れがないトナー充填装置及びトナー充填方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決するための手段としては以下の通りである。即ち、
＜１＞ トナーを移送するトナー移送ポンプと、該トナー移送ポンプから送出されるトナーを吐出すとともに、トナーが充填されるトナー充填容器に挿入される長尺状のトナー吐出管と、前記トナー充填容器に充填されるトナー量に応じて、前記トナー吐出管の吐出口位置を変更する吐出口位置変更手段と、を備えることを特徴とするトナー充填装置である。
＜２＞ 吐出口位置変更手段が、トナー吐出管の吐出口位置を段階的に変更可能とし、トナー移送ポンプが、前記トナー吐出管の挿入深さが浅い段階において、前記トナー吐出管の挿入深さが深い段階よりも低い流速でトナーを送出する前記＜１＞に記載のトナー充填装置である。
＜３＞ 吐出口位置変更手段が、トナー吐出管を移動させる手段及びトナー充填容器を移動させる手段のいずれかである前記＜１＞から＜２＞のいずれかに記載のトナー充填装置である。
＜４＞ トナー吐出管を移動させる手段が、ブラケットを介してトナー吐出管の一端側に連結され、前記トナー吐出管の移動方向に駆動されるロボシリンダを有する前記＜３＞に記載のトナー充填装置である。
＜５＞ トナー充填容器を移動させる手段が、トナー充填容器を支持する支持部に配され、前記トナー充填容器の移動方向に弾性変形する弾性部材を有する前記＜３＞に記載のトナー充填装置である。
＜６＞ 更に、トナー充填容器に充填されるトナー量を計測するトナー量計測手段を有し、前記トナー量計測手段により計測されるトナー量情報に基づき、トナー吐出管の吐出口位置が変更される前記＜１＞から＜５＞のいずれかに記載のトナー充填装置である。
＜７＞ トナー量計測手段が、トナー充填容器の支持部に配される計量器である前記＜６＞に記載のトナー充填装置である。
＜８＞ トナー量計測手段が、トナー充填容器に充填されるトナーの粉面位置を計測する静電容量式粉面計である前記＜６＞に記載のトナー充填装置である。
＜９＞ 静電容量式粉面計がトナー吐出管に配される前記＜８＞に記載のトナー充填装置である。
＜１０＞ トナー量計測手段が、トナー充填容器の口部外方に配され、該トナー充填容器に充填されるトナーの粉面位置の変位を検出する非接触式変位センサである前記＜６＞に記載のトナー充填装置である。
＜１１＞ 非接触式変位センサが、光学式測距離センサである前記＜１０＞に記載のトナー充填装置である。
＜１２＞ 更に、トナー量計測手段により計測されるトナー量情報に基づき、トナー移送ポンプから送出されるトナーの流速を制御するトナー流速制御手段を有する前記＜１＞から＜１１＞のいずれかに記載のトナー充填装置である。
＜１３＞ トナー吐出管を洗浄する集塵部が配される前記＜１＞から＜１２＞のいずれかに記載のトナー充填装置である。
＜１４＞ トナー移送ポンプによりトナーを移送するトナー移送ステップと、該トナー移送ポンプから送出されるトナーを吐出すとともに、前記トナーが充填されるトナー充填容器に挿入される長尺状のトナー吐出管から前記トナーを吐出し、前記トナー充填容器に前記トナーを充填する充填ステップと、前記トナー充填容器に充填されるトナー量に応じて、前記トナー吐出管の吐出口位置を変更する吐出口位置変更ステップと、を有することを特徴とするトナー充填方法である。
＜１５＞ 吐出口位置変更ステップが、吐出口がトナー充填容器に充填されるトナーに埋没された状態で、前記吐出口位置を変更することを含む前記＜１４＞に記載のトナー充填方法である。
＜１６＞ 吐出口位置変更ステップが、トナー吐出管の吐出口位置を段階的に変更させるステップであり、トナー移送ステップが、前記吐出口位置が高い段階において、前記トナー吐出口位置が低い段階よりも低い流速でトナーを送出させるステップである前記＜１４＞から＜１５＞のいずれか記載のトナー充填方法である。
＜１７＞ 更に、トナー充填容器に充填されるトナー量を計測するトナー量計測ステップを有し、前記トナー量計測ステップにより計測されるトナー量情報に基づき、トナー吐出管の吐出口位置が変更される前記＜１４＞から＜１６＞のいずれかに記載のトナー充填方法である。
＜１８＞ 更に、トナー量計測ステップにより計測されるトナー量情報に基づき、トナー移送ポンプから送出されるトナーの流速を制御するトナー流速制御ステップを有する前記＜１４＞から＜１７＞のいずれかに記載のトナー充填方法である。

本発明によれば、前記従来における諸問題を解決し、前記目的を達成することができる。即ち、本発明は、ロート若しくはホッパー及び脱気管を用いず、簡易な構成で、充填効率及び充填精度が高く、高密度にトナーを充填することができ、かつ、充填中の発塵及び周辺部の汚れがないトナー充填装置及びトナー充填方法を提供することができる。

図１は、図１は、本発明の一の実施形態に係るトナー充填装置１００の概要を示す概念図である。 図２Ａは、吐出管の吐出口位置を段階的に変更して吐出する第１段階の状態を示す概念図である。 図２Ｂは、吐出管の吐出口位置を段階的に変更して吐出する第２段階の状態を示す概念図である。 図２Ｃは、吐出管の吐出口を段階的に変更して吐出する第３段階の状態を示す概念図である。 図３は、本発明のトナー充填プロセスの一例を示すフローチャートである。 図４は、本発明のトナー充填装置１００の外観を示す側面図である。 図５は、本発明のトナー充填装置１００の外観を示す正面図である。

（トナー充填装置）
本発明のトナー充填装置は、トナー移送ポンプと、トナー吐出管と、吐出口位置変更手段とを有してなり、更に、トナー量計測手段と、トナー流速制御手段とを有することが好ましい。

−トナー移送ポンプ−
前記トナー移送ポンプは、トナーを移送するものであり、気体を導入して流動化された粉体状のトナーを吸引し、該吸引されたトナーをトナー送出管を通じて送出する。
前記トナー移送ポンプは、トナーを一次的に貯留するトナー流動化容器と、トナー吸引管を通じて接続され、該トナー流動化容器に貯留されるトナーを吸引可能とされる。
前記トナー流動化容器に貯留されるトナーは、該トナー流動化容器内に導入される気体により粉体状に流動化される。
この状態のトナーに対して吸引駆動を行い、前記トナー移送ポンプに粉体状のトナーが吸引される。

前記トナー送出管は、一端側が前記トナー移送ポンプと接続される。
また、前記トナー送出管の他端側にはトナー吐出管が配され、該トナー吐出から吐出されるトナーを充填させるトナー充填容器と接続される。
前記トナー移送ポンプに吸引された粉体状のトナーは、該トナー移送ポンプの送出駆動により、前記トナー送出管を通じて送出され、前記トナー吐出管からトナー充填容器に吐出され、トナー充填容器に移送される。

前記トナー移送ポンプとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択され、ベローズポンプ、ダイヤフラムポンプ、ピストンポンプ、プランジャーポンプ、チュービングポンプ、モーノポンプなどを挙げることができるが、トナーにストレスを与えることなく、トナーの充填を効率よく行う観点からは、ベローズポンプが好ましい。

前記ベローズポンプは、間欠駆動ポンプとして、ベローズ（ベロフラム）の伸縮により粉体状のトナーを脈打ちながら、粉体状のトナーを吸引、送出するものである。
即ち、前記ベローズポンプは、駆動源と、トナー吸引管に接続される入口弁と、トナー送出管に接続される出口弁（吐出弁）と、前記入口弁と出口弁との間に配され周期的に口径を変化させた蛇腹状のベローズとを有し、該ベローズは、駆動源の駆動に基づき、圧縮及び伸長の往復運動を可能とされる。
このベローズポンプにおいて、圧縮されたベローズが伸長される際には入口弁が開に、出口弁（吐出弁）が閉になり、粉体状のトナーを入口弁から減圧状態下の洞内に吸引し、ベローズが圧縮される際には入口弁が閉に、出口弁が開になり、洞内の粉体トナーが出口弁から排出される。

前記ベローズポンプの間欠駆動条件としては、特に制限はなく、ベローズの口径によるが、小口径ベローズの場合には、３〜１３０ストローク毎分が好ましく、４０〜１００ストローク毎分がより好ましい。また、大口径ベローズの場合には、６〜７０ストローク毎分が好ましく、４０〜６０ストローク毎分がより好ましい。
また、前記ベローズの容量が大きいほど一回の吸引能力が高くなるので、ストローク数が少なくても対応でき、ポンプの、ストロークとストローク数を調整することで移送量を調整することが可能となる。
この場合、ベローズ容量とストローク数とは、脈流を緩衝化させる脈流緩衝部における緩衝容量に基づき、律則されることが好ましい。
このようなベローズポンプを用いると、間欠駆動であるために、前記流動化されたトナーが前記トナー移送ポンプと、トナー吸引管及びトナー送出管で構成される移送経路とで、変化する速度で動かされるので、トナーが攪拌され、前記移送経路内でのトナーの沈降が抑制され、トナー移送異常に基づく、画像形成時の画像異常（黒ぽち）を解消することができる。

また、前記ベローズポンプは、ベローズが入口弁、出口弁より上方に位置されるように配されることが好ましい。このようにベローズが配されることで、該ベローズ内のトナー滞留及び弁内への粉体トナーの詰まりが改善される。
また、入口弁、出口弁にダックビルバルブ（あひるの口嘴状をなすバルブ）を用いることで流れが一方方向になるとともに管内のトナーと空気からなる固−気混合流中のトナーへのストレスを減じることができる。
ダックビルバルブとベローズポンプを組み合わせることで、前記トナー充填装置内に残存されるトナーは、該ダックビルバルブの出口部とポンプとの隙間のごく一部のみとなり、前記トナー充填装置の清掃作業が極めて容易とされる。

一方、前記ベローズポンプを用いる場合、粉体トナーの吸引、送出が間欠的に行なわれることからトナー飛散の原因となることがある。そのため前記トナー送出管には、一時的に粉体を留保すると共に過剰圧力を解放する脈動化緩衝部が配されることが好ましい。
前記脈動化緩衝部により、トナー吐出の際の脈動がなくなり、トナー飛散を回避することができる。また、トナーが受けるストレスを軽減させることができる。

前記トナー吸引管及びトナー送出管で構成される前記移送経路の内壁における抵抗としては、トナーの品質低下防止、トナー移送性の観点から、なるべく低いことが好ましい。 したがって、前記移送経路の内壁面は、平滑面として形成されることが好ましい。特に前記トナー移送ポンプとの繋ぎ部分における凹凸を極力なくすることが好ましい。

−トナー吐出管−
前記トナー吐出管は、前記トナー移送ポンプから送出されるトナーを吐出すとともに、トナーが充填されるトナー充填容器に挿入され、一端側を前記トナー送出管に接続され、他端側から前記トナー充填容器に抜差し可能に挿入される。
また、前記トナー吐出管は、他端側に前記トナー充填容器にトナーを吐出す吐出口を有する長尺状の管として形成され、前記トナー充填容器の口部から底部に向けて挿入される。
前記トナー吐出管の長さとしては、特に制限はないが、該トナー充填容器の深さに対して、略同等の長さを有することが好ましい。

前記トナー充填容器としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、公知のトナーボトル、トナーカセット、トナーカートリッジが挙げられる。
また、前記トナー充填容器としては、前記トナー充填容器の底部に配される支持部により、安定した状態で支持されることが好ましい。
前記支持部としては、前記トナー充填容器の底部近傍の外周を覆う容器袴と、該容器袴を支持するサポートプレートとで形成されることが好ましい。このような支持部であると、前記トナー充填容器が安定した状態で支持可能とされる。

−吐出口位置変更手段−
前記吐出口位置変更手段は、前記トナー充填容器に充填されるトナー量に応じて、前記トナー吐出管の吐出口位置を変更するものであり、前記吐出口が前記トナー充填容器に充填されるトナーに埋没された状態で変更可能とされる。

前記吐出口位置変更手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、前記トナー吐出管を移動させる手段及び前記トナー充填容器を移動させる手段のいずれかが好ましい。

前記トナー吐出管を移動させる手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、一例として、ブラケットを介して前記トナー吐出管に連結され、トナー吐出管の移動方向（トナー充填容器に対する吐出部の挿入方向）に駆動されるロボシリンダ（吐出管移動装置）が挙げられる。
前記トナー吐出管においては、前記ブラケットが前記トナー吐出管におけるトナー充填容器外方の位置に配され、該トナー吐出管に外設されるロボシリンダ（吐出管移動装置）の移動運動に伴い、前記トナー充填容器に対して移動可能とされる。

前記トナー充填容器を移動させる手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、一例として、前記トナー充填容器を支持する前記支持部に配され、前記トナー充填容器の移動方向に弾性変形する弾性部材が挙げられる。
前記弾性部材としては、特に制限はなく、公知のバネ、スプリング等を用いることができる。
なお、弾性部材を１種から数種組合せることにより、前記トナー吐出管の吐出口位置を段階的に変更できる。

前記吐出口位置変更手段としては、前記トナー吐出管の吐出口位置を段階的に変更できることが好ましい。
この場合、前記トナー移送ポンプが、前記トナー吐出管の挿入深さが浅い段階において、前記トナー吐出管の挿入深さが深い段階よりも低い流速でトナーを送出することが好ましい。
このような吐出口位置変更手段の構成によれば、以下のように、トナーの充填効率及び充填精度と、発塵及び周辺部の汚れの防止とを両立させることができる。なお、下記では、前記トナー吐出管の吐出口位置を３段階に変更することとしている。

先ず、前記トナー充填容器に挿入される前記吐出部の吐出口位置を、初期状態において、前記トナー充填容器の底部側に設定しておき、この段階では、前記トナー移送ポンプから大きな流速ｖ_１でトナーを送出させ、前記吐出部からトナーを高速で吐出すようにする（第１の段階）。
次に、前記吐出口位置を、前記トナー充填容器の中間部近傍に変更し、この段階では、前記トナー移送ポンプから流速ｖ_１よりも小さい流速ｖ_２でトナーを送出させ、前記吐出部からトナーを中速で吐出すようにする（第２の段階）。この際、前記吐出口位置は、充填されたトナーに埋没させた状態とする。
更に、前記吐出口位置を、前記トナー充填容器の頂部側に変更し、この段階では、前記トナー移送ポンプから流速ｖ_２よりも小さい流速ｖ_３でトナーを送出させ、前記吐出部からトナーを低速で吐出すようにする（第３の段階）。

この場合、吐出口位置の初期状態において、前記吐出口からトナーを吐出した直後から、前記吐出口が充填されるトナーに埋没され、大きな流速で充填を行っても、トナーがトナー充填容器の口部まで吹き上がらず、発塵及び周辺部の汚れをなくすことができる。
また、前記吐出口位置が、前記トナー充填容器の中間部近傍に変更された状態において、前記吐出口が充填されるトナーに埋没されているので、流速を大きく下げることなく充填を行っても、トナーが前記トナー充填容器の口部まで吹き上がらず、発塵及び周辺部の汚れをなくすことができる。
更に、前記吐出口位置が、前記トナー充填容器の頂部側に変更された状態において、前記吐出口から吐出されるトナーの流速が小さいので、流速を大きく下げることなく充填を行っても、トナーが前記トナー充填容器の口部まで吹き上がらず、発塵及び周辺部の汚れをなくすことができる。なお、この場合、吐出口は、必ずしも充填されるトナーに埋没される必要はなく、トナー吐出管の埋没部分の容積を考慮することなく、所望の充填量でトナーをトナー充填容器に充填することができる。
最終吐出位置で吐出口がトナーに埋没しないようにすることで、トナーの計量を正確に行うことができるため、最終吐出位置では吐出口は容器内のトナーに触れていないようにすることが好ましい。
したがって、ロート若しくはホッパー及び脱気管を用いずとも、充填中の発塵及び周辺部の汚れがなく、優れた充填効率及び充填精度で、高密度にトナーを充填することができる。
なお、この実施形態では、３段階の段階的構成を説明したが、本発明は、このような実施形態に限られず、２段階、４段階といった複数段階的な構成としてもよく、また、連続的に吐出口位置と、トナー移送ポンプが送出するトナーの流速とを変更するものであってもよい。

前記トナー充填容器に充填されるトナー量に応じて、前記トナー吐出管の吐出口位置に制御する手段としては、特に制限はないが、例えば、後述するトナー量計測手段により計測されたトナー量情報に基づき、前記トナー吐出管の吐出口位置をフィードバック制御する制御部が挙げられる。

−トナー量計測手段−
前記トナー量計測手段は、前記トナー充填容器に充填されるトナー量を計測する。
前記トナー量計測手段としては、目的に応じて適宜選択することができ、前記トナー充填容器に充填されるトナー量を計測することのできる手段であれば特に制限はないが、計量器、静電容量式粉面計、非接触式の変位センサなどが好ましい。

前記計量器は、前記トナー充填容器の支持部に配され、前記トナー充填容器に充填されるトナー質量を計量とする。

前記静電容量式粉面計は、前記トナー充填容器内に挿入され、該トナー充填容器に充填されるトナーの有無により、粉面計の検出電極と接地電極間の静電容量の変化（導電度）に基づきトナーの粉面を検出する。
前記静電容量式粉面計としては、特に制限はないが、簡易な装置構成とする観点からは、前記トナー吐出管に配されることが好ましい。

前記非接触式変位センサは、前記トナー充填容器の上方に配され、該トナー充填容器に充填されるトナーの粉面位置の変位を検出するものである。
前記非接触式変位センサとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、光学式測距離センサが好ましい。

−トナー流速制御手段−
前記トナー流速制御手段は、前記トナー量計測手段により計測されるトナー量情報（トナー質量、粉面位置等）に基づき、トナー移送ポンプから送出されるトナーの流速を制御する。
このようなトナー流速制御手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、トナー量情報の入力に基づき、トナー移送ポンプの駆動をフィードバック制御する演算部を有するポンプ制御部が挙げられる。

また、本発明のトナー充填装置は、前記吐出部を洗浄する集塵部が配されていることが好ましい。このような集塵部を有すると、前記トナー充填容器に対するトナーの充填が完了後、前記吐出部を前記トナー充填容器から抜出したとき、前記吐出部に付着したトナーが存在する場合でも、該付着トナーを前記吐出部から取り除くことができ、付着トナーによる周辺部の汚れをなくすことができる。

このようにして構成される本発明のトナー充填装置の一実施形態を、図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るトナー充填装置１００のの概要を示す概念図である。
該トナー充填装置１００は、大きくトナー充填容器２と、トナー移送ポンプ２０と、流動化容器３２とで、構成される。
流動化容器３２には、トナー５０が一次的に貯留されている。該流動化容器３２において、気体が導入されトナー５０が流動化される。流動化された粉体状のトナー５０は、流動化容器に挿入されたトナー吸引部３１が一端側に配されたトナー吸引管３０を介してトナー移送ポンプ２０の吸引駆動により、トナー移送ポンプ２０に吸引される。
また、トナー移送ポンプ２０に吸引されたトナー５０は、トナー移送ポンプ２０の送出駆動により、トナー送出管１０を通じて、トナー充填容器２に挿入されるトナー吐出管１（トナー吐出管）の先端部に形成された口部から吐出され、トナー充填容器２内に充填される。
トナー充填容器２は、容器袴６で底部近傍を覆うように支持され、該容器袴６はサポートプレート５で支持されている。
サポートプレート５の底部には、計量器４が配され、トナー充填容器２に充填されるトナー量が計測可能とされている。

トナー吐出管１の吐出口は、前記吐出口位置変更手段として、トナー吐出管１を移動させるか、計量器４を移動させるかにより、トナー充填容器２内での位置を変更可能とされている。
トナー吐出管１の吐出口は、前記吐出口位置変更手段により、段階的に変更するように構成されている。ここでは、３段階に位置変更を行ってトナー充填容器２にトナー５０が充填される様子を、吐出管の位置を段階的に変更して吐出する状態を示す概念図である図２Ａ〜図２Ｃを用いて説明する。
先ず、トナー充填容器２に挿入されるトナー吐出管１の吐出口４の挿入深さ位置を、初期状態において、前記トナー充填容器の底部側に設定しておく。この段階では、トナー移送ポンプ２から大きな流速ｖ_１でトナー５０を送出させ、トナー吐出管１からトナーを高速で吐出すようにする（第１段階；図２Ａ参照）。
次に、吐出口３の挿入深さ位置を、充填されたトナー５０に埋没させたまま、トナー充填容器２の中間部近傍に変更する。この段階では、トナー移送ポンプ２０から流速ｖ_１よりも小さい流速ｖ_２でトナー５０を送出させ、トナー吐出管１からトナー５０を中速で吐出すようにする。この際、吐出口３は、充填されたトナー５０に埋没させた状態とする（第２段階；図２Ｂ）。
そして、吐出口の挿入深さ位置を、トナー充填容器２の頂部側に変更する。この段階では、トナー移送ポンプ２０から流速ｖ_２よりも小さい流速ｖ_３でトナー５０を送出させ、トナー吐出管１からトナー５０を低速で吐出すようにする。この際、トナー充填容器２に充填される残りのトナー量は、数ｇから数十ｇであるため、吐出口３はトナー５０上に露出されている（第３段階；図２Ｃ）。
なお、これら各段階において、トナー５０はトナー吐出管１から継続して吐出される。

更に、図３に基づき、このときのトナー充填プロセスの詳細を説明する。図３は、本願発明のトナー充填プロセスの一例を示すフローチャートである。ここでは、吐出口位置変更手段として、トナー吐出管１を移動させることとしている。
先ず、トナー吐出管１の位置制御手段の充填スタートスイッチをＯＮにし、トナー吐出管１をトナー充填容器２の底部側に下降させる。
トナー移送ポンプ２０を駆動させ、トナー充填容器２内にトナー５０の充填を開始する。このときのトナー移送ポンプ２０は、高速運転とする。
予め設定されたトナー量（第１段階の設定量）がトナー充填容器２内に充填されると、トナー吐出管１を上昇させる。このとき、予め設定された吐出管設定位置まで上昇させることとし、吐出口３がトナー充填されたトナー５０の粉面を超えて上昇させず、トナーに埋没された状態を維持する。
同時に、トナー５０を連続して送出させながら、トナー移送ポンプ２０のトナー送出駆動を中速運転に切り替える。
予め設定されたトナー量（第２段階の設定量）がトナー充填容器２内に充填されると、トナー吐出管１を再度上昇させる。このとき、予め設定された吐出管設定位置まで上昇させることとし、吐出口３がトナー充填容器２から抜けないようにする。吐出口３は、充填されるトナー５０の粉面を超える位置で固定し、粉面から露出させている。
同時に、トナー５０を連続して送出させながら、トナー移送ポンプ２０のトナー送出駆動を低速運転に切り替える。
予め設定されたトナー量（第３段階の設定量；目的とするトナー充填量）がトナー充填容器２に充填されると、粉体プラグがＯＮとされ、トナー移送ポンプ２０の駆動が停止される。即ち、トナー移送ポンプ２０の停止と同時に粉体プラグ生成用のエジェクターが動作し、吐出管最下部に設置した焼結金属多孔質体・焼結樹脂多孔質体及び金網により吐出管を流れる粉体が多孔質体及び金網に吸い寄せられ堆積し、さらに余剰エアを吸い取り粉体プラグが形成される。
また、トナー送出管１を、トナー充填容器から抜出されるように、予め設定された吐出管設定位置まで上昇させることとし、充填を完了する。

このように本発明のトナー充填装置は、ロート若しくはホッパー及び脱気管を用いず、充填効率に優れ、高密度にトナーを充填することができ、かつ、充填中の発塵及び周辺部の汚れをなくすことができる。

また、本発明のトナー充填装置の全体構成の一例を図４、図５を用いて説明する。
図４は、本願発明のトナー充填装置１００の外観を示す側面図であり、図５は、トナー充填装置１００の外観を示す正面図である。なお、本例では、吐出口位置変更手段として、トナー吐出管を移動させることとしている。
図４に示すように、トナー充填装置１００は、トナー吐出管１が、トナー充填容器２に対して挿入可能に構成される。トナー充填容器２は、容器袴６とサポートプレート５とにより支持され、これらは、充填機架台７上に配されている。
また、図５に示すように、トナー吐出管１は、該トナー吐出管１のブラケット部と連結され吐出管取付けアーム９を矢印Ａ方向に移動させる吐出管移動装置１１（ロボシリンダー）により移動可能とされる。
このトナー吐出管１は、図示しない送出管により、移送ポンプ架台１３に支持されるトナー移送ポンプ２０と接続され、トナー移送ポンプ２０から送出されるトナー５０をトナー充填容器２に充填するように構成される。
なお、図５中の符号１２は、集塵管を開口させる集塵管開口調整駒を示す。集塵管開口調整駒１２の回転により集塵管としての吐出管洗浄管８が開口され、充填が完了したトナー吐出管１に付着したトナーを吐出管洗浄管８に捕集してトナー吐出管１を洗浄することができる。

なお、前記トナー充填装置１００と、前記トナー充填装置１００において、トナー吐出管と、トナー吐出口変更手段とを用いる構成に代えて、ロート若しくはホッパー及び脱気管を用いた従来のトナー充填装置との特性の比較を下記表１に示す。

（トナー充填方法）
本発明のトナー充填方法は、トナー移送ステップと、トナー充填ステップとを含むこととしてなる。

前記トナー移送ステップでは、トナー移送ポンプによりトナーを移送し、前記トナー移送ポンプにより、気体を導入して流動化された粉体状のトナーを吸引し、該吸引されたトナーをトナー送出管を通じて送出されるようにする。
前記トナー充填ステップでは、前記トナー移送ポンプから送出されるトナーを吐出すとともに、前記トナーが充填されるトナー充填容器に挿入される長尺状のトナー吐出管から前記トナーを吐出し、前記トナー充填容器に前記トナーを充填する。
具体的には、一端側を前記トナー送出管に接続され、トナーが充填されるトナー充填容器に対して他端側から抜差し可能に挿入される長尺状のトナー吐出管から前記トナーを吐出し、前記トナー充填容器内にトナーを充填させるようにする。
また、前記トナー充填ステップは、吐出口位置変更ステップを有し、該吐出口位置変更ステップでは、トナー充填容器に充填されるトナー量に応じて、前記トナー吐出管の吐出口位置を変更させるようにする。
このとき、前記吐出口は、前記トナー充填容器に充填されるトナーに埋没された状態で位置変更されることを含むことが好ましい。トナーに埋没された状態で前記吐出口からトナーを吐出させることにより、トナー飛散を抑制することができる。

また、前記吐出口位置変更ステップでは、前記トナー吐出管の吐出口位置を段階的に変更させることが好ましい。
この場合、前記トナー移送ポンプにより、前記トナー吐出口の挿入深さが浅い段階において、前記トナー吐出口の挿入深さが深い段階よりも低い流速でトナーが送出させるようにすることが好ましい。

また、本発明のトナー充填方法は、トナー量計測ステップと、トナー流速制御ステップを含むことが好ましい。
前記トナー量計測ステップでは、前記トナー充填容器に充填されるトナー量を計測することとし、前記トナー量計測ステップにより計測されるトナー量情報に基づき、トナー吐出管の吐出口位置を変更させるようにする。
また、前記トナー流速制御ステップでは、前記トナー量計測ステップにより計測されるトナー量情報に基づき、トナー移送ポンプから送出されるトナーの流速を制御させるようにする。

本発明のトナー充填方法における前記トナー移送ステップ、前記トナー充填ステップ、前記吐出口位置変更ステップ、前記トナー量計測ステップ、前記トナー流速制御ステップを実行する具体的な構成としては、前記本発明のトナー充填装置において説明した事項と同様であるため、説明を省略する。

本発明のトナー充填装置及びトナー充填方法は、ロート若しくはホッパー及び脱気管を用いず、充填効率に優れ、高密度にトナーを充填することができ、かつ、充填中の発塵及び周辺部の汚れをなくすことができるため、トナーの製造工程において、製造されたトナーをトナーボトル、トナーカセット、トナーカートリッジ等のトナー充填容器に充填させるのに好適に用いることができる。

１ トナー吐出管（トナー吐出管）
２ トナー充填容器
３ 吐出口
４ 計量器
５ サポートプレート（支持部）
６ 容器袴（支持部）
７ 充填機架台
８ 吐出管洗浄管
９ 吐出管取付けアーム
１０ トナー送出管
１１ 吐出管移動装置（ロボシリンダー）
１２ 集塵管開口調整駒
１３ 移送ポンプ架台
１５ 充填機制御盤
２０ トナー移送ポンプ
３０ トナー吸引管
３１ トナー吸引部
３２ トナー流動容器
５０ 粉体トナー
１００ トナー充填装置

特開２００５− ６７６５１号公報 特開２００５− ６７６５２号公報 特開２００５− ７５３７２号公報 特開２００７− ２５６２５号公報

Claims (15)

1. トナーを移送するトナー移送ポンプと、
   該トナー移送ポンプから送出されるトナーを吐出すとともに、トナーが充填されるトナー充填容器に挿入される長尺状のトナー吐出管と、
   前記トナー充填容器に充填されるトナー量に応じて、前記トナー吐出管の吐出口位置を変更する吐出口位置変更手段と、を備え、
   前記吐出口位置変更手段が、前記トナー吐出管の吐出口位置を段階的に変更可能とし、
   トナー充填時の初期状態において、前記トナー充填容器に挿入される前記トナー吐出管の吐出口の挿入深さ位置を前記トナー充填容器の底部側に設定して、前記トナー移送ポンプから流速ｖ _１ でトナーを送出させて前記トナー吐出管からトナーを吐出する第１の段階と、
   次いで、前記トナー吐出管の吐出口を充填されたトナーに埋没させた状態で、前記トナー吐出管の吐出口の挿入深さ位置を前記トナー充填容器の底部と頂部との間の位置に移動した後又は移動させつつ、前記トナー移送ポンプから前記流速ｖ _１ よりも小さい流速ｖ _２ でトナーを送出させて前記トナー吐出管からトナーを吐出する第２の段階と、
   次いで、前記トナー吐出管の吐出口の挿入深さ位置を前記トナー充填容器の頂部側に移動し、前記トナー吐出管の吐出口がトナー上に露出した状態で、前記トナー移送ポンプから前記流速ｖ _２ よりも小さい流速ｖ _３ でトナーを送出させて前記トナー吐出管からトナーを吐出する第３の段階とを行うことを特徴とするトナー充填装置。
2. 吐出口位置変更手段が、トナー吐出管を移動させる手段及びトナー充填容器を移動させる手段のいずれかである請求項１に記載のトナー充填装置。
3. トナー吐出管を移動させる手段が、ブラケットを介してトナー吐出管の一端側に連結され、前記トナー吐出管の移動方向に駆動されるロボシリンダを有する請求項２に記載のトナー充填装置。
4. トナー充填容器を移動させる手段が、トナー充填容器を支持する支持部に配され、前記トナー充填容器の移動方向に弾性変形する弾性部材を有する請求項２に記載のトナー充填装置。
5. 更に、トナー充填容器に充填されるトナー量を計測するトナー量計測手段を有し、前記トナー量計測手段により計測されるトナー量情報に基づき、トナー吐出管の吐出口位置が変更される請求項１から４のいずれかに記載のトナー充填装置。
6. トナー量計測手段が、トナー充填容器の支持部に配される計量器である請求項５に記載のトナー充填装置。
7. トナー量計測手段が、トナー充填容器に充填されるトナーの粉面位置を計測する静電容量式粉面計である請求項５に記載のトナー充填装置。
8. 静電容量式粉面計がトナー吐出管に配される請求項７に記載のトナー充填装置。
9. トナー量計測手段が、トナー充填容器の口部外方に配され、該トナー充填容器に充填されるトナーの粉面位置の変位を検出する非接触式変位センサである請求項５に記載のトナー充填装置。
10. 非接触式変位センサが、光学式測距離センサである請求項９に記載のトナー充填装置。
11. 更に、トナー量計測手段により計測されるトナー量情報に基づき、トナー移送ポンプから送出されるトナーの流速を制御するトナー流速制御手段を有する請求項１から１０のいずれかに記載のトナー充填装置。
12. トナー吐出管を洗浄する集塵部が配される請求項１から１１のいずれかに記載のトナー充填装置。
13. トナー移送ポンプによりトナーを移送するトナー移送ステップと、
    該トナー移送ポンプから送出されるトナーを吐出すとともに、前記トナーが充填されるトナー充填容器に挿入される長尺状のトナー吐出管から前記トナーを吐出し、前記トナー充填容器に前記トナーを充填する充填ステップと、
    前記トナー充填容器に充填されるトナー量に応じて、前記トナー吐出管の吐出口位置を変更する吐出口位置変更ステップと、を有し、
    前記吐出口位置変更ステップが、トナー吐出管の吐出口位置を段階的に変更させるステップであり、
    トナー充填時の初期状態において、前記トナー充填容器に挿入される前記トナー吐出管の吐出口の挿入深さ位置を前記トナー充填容器の底部側に設定して、前記トナー移送ポンプから流速ｖ _１ でトナーを送出させて前記トナー吐出管からトナーを吐出する第１の段階と、
    次いで、前記トナー吐出管の吐出口を充填されたトナーに埋没させた状態で、前記トナー吐出管の吐出口の挿入深さ位置を前記トナー充填容器の底部と頂部との間の位置に移動した後又は移動させつつ、前記トナー移送ポンプから前記流速ｖ _１ よりも小さい流速ｖ _２ でトナーを送出させて前記トナー吐出管からトナーを吐出する第２の段階と、
    次いで、前記トナー吐出管の吐出口の挿入深さ位置を前記トナー充填容器の頂部側に移動し、前記トナー吐出管の吐出口がトナー上に露出した状態で、前記トナー移送ポンプから前記流速ｖ _２ よりも小さい流速ｖ _３ でトナーを送出させて前記トナー吐出管からトナーを吐出する第３の段階とを行うことを特徴とするトナー充填方法。
14. 更に、トナー充填容器に充填されるトナー量を計測するトナー量計測ステップを有し、前記トナー量計測ステップにより計測されるトナー量情報に基づき、トナー吐出管の吐出口位置が変更される請求項１３に記載のトナー充填方法。
15. 更に、トナー量計測ステップにより計測されるトナー量情報に基づき、トナー移送ポンプから送出されるトナーの流速を制御するトナー流速制御ステップを有する請求項１３から１４のいずれかに記載のトナー充填方法。