JP6507663B2 - 充填装置及び粉体が充填された容器の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、充填装置及び粉体が充填された容器の製造方法に関する。

特許文献１には、ホッパ３内に粉体２を供給して粉体２内の空気を吸引除去した後に容器４側へ粉体２の導入が行われることで、容器４内へ粉体２を高密度に充填する方法が記載されている。

特許文献２には、螺旋状の羽根を備えたオガー６４を有し、オガー６４の回転によって粉体を送りながら粉体の充填量を計量する計量部２０と、計量部２０の内壁およびオガー６４に設けられた通気性部材とを有する粉体充填機が記載されている。そして、特許文献２の粉体充填機は、これら通気性部材を介して計量部２０内に加圧空気を吐出させる粉体充填機が記載されている。

特許文献３には、粉体１１を排出する粉体排出口１４ａ近傍に設けられた脱気機構２６によって気体を含む粉体１１を脱気した後に包装材３４に所定量充填する充填装置１０の運転方法が記載されている。そして、特許文献３の充填装置１０の運転方法では、充填装置１０の充填運転の開始と同時に脱気を開始し、開始後全充填時間の３０〜７０％の時間で脱気を停止することが記載されている。

特許文献４には、粉体Ｐを貯留するタンク１と、タンク１の底部１ａに連続する排出通路筒１０と、底部１ａと排出通路筒１０内に跨がって挿通され且つ外周面に螺溝２３を形成した棒状体２と、を備えた粉体微量供給装置が記載されている。そして、特許文献４の粉体微量供給装置には、棒状体２が空気の通過を許容し粉体Ｐの通過を阻止し得る多孔質材で中空に形成され、棒状体２の中空部２１に真空吸引装置６と圧縮空気供給装置７とが選択的に連通されることが記載されている。

特開２００１−９７３０２号公報 特開平８−７２８２１号公報 特開平８−２３１０５１号公報 特開平８−２１７２５３号公報

本発明は、下端が収容部内であって螺旋部の上側に配置され、両端が開口している筒体を備えていない充填装置に比べて、収容部内に収容されている粉体の嵩密度のうち搬送部の上側の粉体の嵩密度を局所的に高くする充填装置の提供を目的とする。

第１態様に係る充填装置は、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と、少なくとも下端が前記収容部内であって前記螺旋部の上側に配置され、両端が開口している筒体と、を備えている。

第２態様に係る充填装置は、第１態様に係る充填装置において、前記筒体における下端の開口には、多孔質部材が設けられている。

第３態様に係る充填装置は、第２態様に係る充填装置において、前記多孔質部材は、前記筒体における下端の開口から前記螺旋部側に突出している。

第４態様に係る充填装置は、第３態様に係る充填装置において、前記多孔質部材は、前記開口から前記螺旋部側に亘って徐々に径が小さくなるように構成されている。

第５態様に係る充填装置は、第１態様から第４態様の何れか１態様に係る充填装置において、前記筒体には、前記筒体内に流入する空気の量を調整する調整手段が設けられている。

第６態様に係る粉体が充填された容器の製造方法は、第１態様から第５態様の何れか１態様に係る充填装置を用いて、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させる。

第７態様に係る粉体が充填された容器の製造方法は、第５態様に係る充填装置を用いて、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、前記容器内へ充填する粉体の体積平均粒径及び比重の少なくとも一方の値が基準値よりも小さい場合に、前記値が前記基準値以上である場合よりも前記調整手段によって前記筒体内に流入する空気の量を大きくして、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て前記容器内に粉体を充填させる。

第８態様に係る粉体が充填された容器の製造方法は、第６態様又は第７態様に係る粉体が充填された容器の製造方法において、前記容器内に粉体を充填させた後、前記螺旋体を逆回転させて前記螺旋体の逆回転を停止する。

第１態様に係る充填装置は、下端が収容部内であって螺旋部の上側に配置され、両端が開口している筒体を備えていない充填装置に比べて、収容部内に収容されている粉体の嵩密度のうち搬送部の上側の粉体の嵩密度を局所的に高くすることができる。

第２態様に係る充填装置は、筒体の下端が開口のままの充填装置に比べて、粉体及び空気のうち空気を選択的に筒体内に送り込み易い。

第３態様及び第４態様に係る充填装置は、筒体における下端の開口に平板状の多孔質部材が設けられている充填装置に比べて、粉体を劣化させ難い。

第５態様に係る充填装置は、収容部内の粉体の嵩密度を調整することができる。

第６態様に係る粉体が充填された容器の製造方法は、下端が収容部内であって螺旋部の上側に配置され、両端が開口している筒体を備えていない充填装置を用いた方法に比べて、搬送部内を搬送される粉体の嵩密度を高くすることができる。

第７態様に係る粉体が充填された容器の製造方法は、筒体に調整手段が設けられていない充填装置を用いた方法に比べて、体積平均粒径及び比重の少なくとも一方の値が基準値よりも小さい粉体を容器内へ充填する場合、前記粉体の嵩密度と体積平均粒径及び比重の少なくとも一方の値が基準値とされる粉体の嵩密度との差を同等又は小さくすることができる。

第８態様に係る粉体が充填された容器の製造方法は、下端が収容部内であって螺旋部の上側に配置され、両端が開口している筒体を備えていない充填装置を用いた方法に比べて、充填動作の流量後、搬送部からこぼれる粉体の量を低減することができる。

第１実施形態の充填装置を用いて容器にトナーを充填している状態を示す概略図(正面図)である。 第１実施形態の充填装置を示す概略図（正面図）である。 第１実施形態の充填装置がトナーを下側に搬送している状態を示す概略図（正面図）である。 比較形態の充填装置がトナーを下側に搬送している状態を示す概略図（正面図）である。 有限体積法を用いた収容部内のトナーの嵩密度のシミュレーション結果を示す図（模式図）であって、比較形態の充填装置の収容部内にトナーを収容させた瞬間（０秒時）のシミュレーション結果を示す図である。 有限体積法を用いた収容部内のトナーの嵩密度のシミュレーション結果を示す図（模式図）であって、比較形態の充填装置の収容部内にトナーを収容させて２秒経過時のシミュレーション結果を示す図である。 有限体積法を用いた収容部内のトナーの嵩密度のシミュレーション結果を示す図（模式図）であって、第１実施形態の充填装置の収容部内にトナーを収容させた瞬間（０秒時）のシミュレーション結果を示す図である。 有限体積法を用いた収容部内のトナーの嵩密度のシミュレーション結果を示す図（模式図）であって、第１実施形態の充填装置の収容部内にトナーを収容させて２秒経過時のシミュレーション結果を示す図である。 第２実施形態の充填装置がトナーを下側に搬送している状態を示す概略図（正面図）である。 第３実施形態の充填装置がトナーを下側に搬送している状態を示す概略図（正面図）である。 第２実施形態の充填装置を構成するバルブと第３実施形態の充填装置を構成するポンプとを組み合わせた形態の充填装置がトナーを下側に搬送している状態を示す概略図（正面図）である。

≪概要≫
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３つの実施形態（第１〜第３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。

≪第１実施形態≫
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。

＜構成＞
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２４Ｂ）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。

トナーＴは、画像形成装置において消耗品とされている。そのため、トナーＴが充填された容器９０（トナーカートリッジ１００）は、画像形成装置の交換部品として用いられる。

充填装置１０は、図２に示されるように、ホッパー２０と、オーガ３０と、伝達軸４０と、筒部５０と、アジテータ６０と、移動装置７０と、秤（図示省略）と、トナーＴの収容高さセンサ（以下、高さセンサという。図示省略）と、制御部８０と、を含んで構成されている。ここで、オーガ３０は、螺旋体の一例である。

［ホッパー］
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〕
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〕
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とされている。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の径と同程度とされている。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。

なお、ホッパー２０は、軸Ｃに対し対称に構成されている。また、軸Ｃは、高さ方向に沿っている。

［オーガ］
オーガ３０は、自軸（自らの軸をいう。）に対して正回転して搬送部２４内のトナーＴを下側に搬送させ、自軸に対して逆回転して搬送部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（図示省略）に駆動されて後述する回転軸３２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。そして、逆回転方向とは、矢印Ｒ１方向の逆方向のことである。

オーガ３０は、図２及び図３に示されるように、回転軸３２と、螺旋部３４と、を有している。ここで、回転軸３２は、軸の一例である。オーガ３０の自軸は、軸Ｃに重なっている。螺旋部３４は、回転軸３２の外周に螺旋状に形成され、自軸方向に向く面を有している。オーガ３０は、搬送部２４内と収容部２２内とに配置されている。具体的には、オーガ３０（回転軸３２及び螺旋部３４）の一部は搬送部２４内に配置され、オーガ３０の一部は搬送部２４の上端からはみ出している。そして、オーガ３０における搬送部２４の上端からはみ出している部分は、収容部２２内の下側の部分に配置されている。なお、オーガ３０を自軸方向から見ると、螺旋部３４の外周は、軸Ｃを中心とし、搬送部２４の内周面の縁と離間した円を形成している。

［伝達軸］
伝達軸４０は、オーガ３０を駆動させる駆動源のトルクをオーガ３０に伝達する機能を有する。伝達軸４０の自軸は、図２及び図３に示されるように、軸Ｃに重なっている。伝達軸４０は、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。

［筒部］
筒部５０は、図２及び図３に示されるように、筒体５２と、フィルター５４と、を有している。ここで、フィルター５４は、多孔質部材の一例である。

〔筒体〕
筒体５２は、トナーカートリッジ１００の製造工程の際、収容部２２内にトナーＴが収容された状態で（図３参照）、収容部２２内のトナー粒子同士の隙間に存在する空気Ｇを流入させ、収容部２２内の空気Ｇを収容部２２外に排出する機能を有する。筒体５２は、上側及び下側にそれぞれ開口５２Ａ、開口５２Ｂが形成され（両端が開口し）、上端から下端に亘って径が同等とされている。筒体５２は、自軸が軸Ｃに重なってその内周面が伝達軸４０と離間した状態で、収容部２２内に配置されている。筒体５２を自軸方向と直交する方向から見ると、筒体５２は、その両端から伝達軸４０がはみ出した状態で伝達軸４０を囲んでいる。また、筒体５２の自軸は、軸Ｃと重なっている。そのため、筒体５２は、オーガ３０の真上に配置されている。

筒体５２の下端（開口５２Ｂの縁）は、収容部２２の開口２２Ｂ（基準）から収容部２２の高さに対し１／２以下の高さに位置することが好ましく、更には１／３以下の高さに位置することが好ましい。本実施形態では、筒体５２の下端（開口５２Ｂの縁）は、収容部２２の開口２２Ｂ（基準）から収容部２２の高さに対し一例として１／５（２０％）の高さに位置している。また、筒体５２の上端（開口５２Ａの縁）は、収容部２２の開口２２Ｂから収容部２２の高さに対し一例として９／１０（９０％）の高さに位置している。

〔フィルター〕
フィルター５４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及び空気Ｇのうち筒体５２内に空気Ｇを選択的に通過させる機能を有する。フィルター５４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５４Ａ、開口５４Ｂ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メッシュ状の壁Ｍを有している。開口５４Ａの径は、筒体５２の開口５２Ｂの径と同等とされている。また、開口５４Ｂの内径は、伝達軸４０の下側の外径と同等とされている。そして、フィルター５４は、開口５４Ａの縁で筒体５２の開口５２Ｂの縁に接着されている。また、フィルター５４は、開口５４Ｂの縁で伝達軸４０の下側に密着されている。以上のことから、フィルター５４は、筒体５２の開口５４Ｂに設けられている。また、フィルター５４は、オーガ３０（螺旋部３４）側に突出している。なお、本実施形態のフィルター５４は、一例としてボンメッシュ（株式会社ニチダイ製）とされている。

［アジテータ］
アジテータ６０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内における筒部５０の下側の部分に移動させる機能を有する。アジテータ６０は、図２に示されるように、支持棒６２と、羽根６４と、を有している。支持棒６２の一部は収容部２２内に配置され、支持棒６２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６２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６４が固定され、支持棒６２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６４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６２に固定されている。

支持棒６２は、トナーカートリッジ１００の製造工程の際、駆動源により駆動されて、軸Ｃを軸として矢印Ｒ２方向に回転するようになっている。これに伴い、羽根６４は、軸Ｃを軸として矢印Ｒ２方向に回転してトナーＴを攪拌しながら、トナーＴを収容部２２内における筒部５０の下側の部分に移動させるようになっている。なお、アジテータ６０は、軸Ｃを軸として回転する際、収容部２２内に配置されているオーガ３０、伝達軸４０及び筒部５０と接触せず、かつ、筒部５０の下側の部分を通過せずに、回転するようになっている。図中において、白い太線の矢印はトナーＴの流れを、黒い太線の矢印は空気Ｇの流れを示している。

［移動装置］
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Ｒ３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。

［その他の構成］
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とされている。

［制御部］
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］
以下、充填装置１０の構成について、補足する。

〔補足１〕
収容部２２内には、収容部２２内に収容されているトナーＴを攪拌するためにアジテータ（図示省略）の羽根（図示省略）が備えられている。この羽根は、トナーカートリッジ１００の製造工程の際、収容部２２の上側に備えられている駆動源（図示省略）により駆動されて、軸Ｃを回転軸として軸Ｃ周りを矢印Ｒ２方向（図３参照）に回転しながらトナーＴを攪拌するようになっている。なお、この羽根は、収容部２２内に配置されているオーガ３０、伝達軸４０及び筒部５０と接触せずに回転するようになっている。

〔補足２〕
充填装置１０では、収容部２２内に収容されるトナーＴが、筒体５２の下端（開口５２Ｂの縁）よりも高く、筒体５２の上端（開口５２Ａ）よりも低い高さで収容されている状態で使用されるようになっている。そのため、収容部２２内にトナーＴが収容されている状態において、筒体５２の下端はトナーＴ内に配置され、筒体５２の上端はトナーＴの外（トナーＴが収容されていない部分）に配置されるようになっている。

〔補足３〕
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。

〔補足４〕
収容部２２内のトナーＴの嵩密度の分布等を理解しやすくすることから、図２以外の図面において、アジテータ６０の図示が省略されている。

本実施形態の充填装置１０の構成の説明は、以上である。

＜カートリッジの製造工程＞
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］
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。以上で準備工程は終了する。

なお、収容部２２内に収容されているトナーＴは、収容部２２の内周面の形状、トナーＴの自重、開口２２Ｂの位置、筒部５０が配置されていること等の関係により、下端（開口２２Ｂ）の近くであって筒部５０の下側ほど、嵩密度が高い状態とされている。ここで、図３では、便宜上、収容部２２内及び搬送部２４内のトナーＴの嵩密度を４水準の網点（網点の密度が高い方が嵩密度が高い）で示しているが、実際の収容部２２内のトナーＴの嵩密度は、前述のとおり、下端（開口２２Ｂ）に近くであって筒部５０の下側ほど高い。また、準備工程は、制御部８０が、収容部２２内にトナータンク内のトナーＴを基準高さとなるように送り込んだ後、約２秒後に終了する。

［配置工程］
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］
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］
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６０内に充填させる。

具体的に充填工程では、制御部８０が、図３に示されるように、駆動源（図示省略）を駆動させてアジテータ６０の羽根６４を矢印Ｒ２方向に回転させながら、制御部８０が、オーガ３０を正回転させる（矢印Ｒ１方向に回転させる）。

オーガ３０の正回転に伴い、収容部２２内の下側に収容されているトナーＴであって収容部２２内にはみ出しているオーガ３０の軸方向に隣り合う螺旋部３４間のトナーＴは、収容部２２内から搬送部２４内に移動される。次いで、搬送部２４内に移動されたトナーＴは、下側に搬送されて開口２４Ｂに到達した後、その上側のトナーＴによって搬送部２４の下端から押し出される。次いで、搬送部２４の下端から押し出されたトナーＴは、自重により下側に落下し、位置Ｂに配置されている容器９０内に充填される。そして、容器９０内に充填されたトナーＴの量が予め定められた量に達すると、制御部８０は、駆動源の駆動を停止しオーガ３０の回転を停止する。なお、制御部８０は、秤（図示省略）が測定する容器９０の質量の測定値に基づいて、予め定められた量に達したことを判断する。また、本実施形態では、制御部８０は、一例として約６０秒オーガ３０を正回転させる。

次いで、充填工程では、制御部８０が、定められた期間、駆動源を駆動させ、オーガ３０を逆回転させる（矢印Ｒ１方向の逆方向に回転させる）ことで、搬送部２４内のトナーＴを上側に移動させる。以上で充填工程が終了する。なお、収容部２２内であって筒部５０の下側の部分に収容されているトナーＴは、搬送部２４内のトナーＴが上側に移動されることに伴い、オーガ３０を逆回転させる直前に比べて、嵩密度が高くなる。また、本実施形態における定められた期間とは、一例として２秒とされている。

なお、充填工程において、充填装置１０が容器６０内にトナーＴを充填している期間中、収容部２２内のトナーＴの収容高さは高さセンサにより測定されている。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。その結果、収容部２２内には、充填装置１０が容器６０内に充填した分のトナーＴがトナータンク内から収容部２２内に補充される。

以上、本実施形態の製造工程に含まれる準備工程、移動工程、配置工程及び充填工程について説明した。本実施形態の製造工程では、充填工程の後、制御部８０が、トナーＴが充填された容器９０を位置Ｂから移動させ、別の容器９０を位置Ｂに配置する。そして、本実施形態の製造工程は、移動工程と充填工程とが交互に行われ、ベルト７０Ａの定められた位置に配置されたすべての容器９０内へトナーＴの充填がされて、最後にトナーＴが充填された容器９０がベルト７０Ａの搬送方向下流側に搬送されて終了する。なお、トナーＴが充填された容器９０の開口９０Ａの形成された部分には別の工程で蓋（図示省略）が取り付けられて、トナーカートリッジ１００となる。

本実施形態の製造方法の説明は、以上である。

＜作用＞
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（第１〜第３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。

［筒体を備えていることに基づく作用］
以下、本実施形態の充填装置１０が筒体５２を備えていることに基づく作用について、本実施形態と以下に説明する第１比較形態とを比較して図面を参照しつつ説明する。

第１比較形態の充填装置１０Ａは、図４に示されるように、筒部５０を備えていない。第１比較形態の充填装置１０Ａは、筒部５０を備えていない点以外は、本実施形態の充填装置１０と同様とされている。また、第１比較形態の充填装置１０Ａを用いたトナーカートリッジ１００の製造工程（以下、第１比較形態の製造工程という。）は、本実施形態の充填装置１０に換えて第１比較形態の充填装置１０Ａを用いて行われる点以外は、本実施形態の製造工程と同様とされている。

第１比較形態の製造工程の場合、充填工程後の移動工程の期間中、換言すれば、充填工程終了後別の容器９０への充填工程が開始されるまでの期間中、充填装置１０Ａの搬送部２４の開口２４Ｂから下側にトナー粒子がこぼれる虞がある。そして、トナー粒子がこぼれると、容器９０の外壁に付着して容器９０を汚してしまう。また、こぼれたトナー粒子は、ロスとなる。

上記のように第１比較形態の製造工程でトナー粒子がこぼれる理由は、図４に示されるように、収容部２２内における下端（開口２２Ｂ）付近に収容されているトナーＴ及び搬送部２４内のトナーＴの嵩密度ではトナー粒子同士に働く力よりトナー粒子に働く重力の方が大きいためと推認される。

これに対して、本実施形態の充填装置１０は、筒部５０を備えている。そのため、本実施形態の製造工程の場合、準備工程でトナーＴとともに送り込まれトナー粒子同士の隙間に存在する空気Ｇは、図３に示されるように、筒体５２の開口５２Ｂから流入した後、開口５２Ａから排出される。

したがって、本実施形態の製造工程（充填装置１０）によれば、第１比較形態の製造工程（充填装置１０Ａ）に比べ、収容部２２内における下端（開口２２Ｂ）付近に収容されているトナーＴ及び搬送部２４内のトナーＴの嵩密度を高くすることができる。これに伴い、本実施形態の製造工程によれば、第１比較形態の製造工程に比べ、充填工程終了後、搬送部２４からこぼれるトナー粒子を低減することができる。

また、前述のとおり、本実施形態の製造工程によれば、第１比較形態に比べ、搬送部２４内を搬送されるトナーＴの嵩密度が高い状態でトナーＴを搬送することができる。

したがって、本実施形態の製造工程によれば、第１比較形態の製造工程に比べ、容器９０内に嵩密度の高いトナーＴを充填することができる。別の見方をすれば、本実施形態の製造工程によれば、第１比較形態の製造工程に比べ、容積の小さい容器９０に対して同等の量のトナーＴを充填することができる。すなわち、本実施形態の製造工程によれば、第１比較形態の製造工程に比べ、同等のトナーＴの量が充填されている状態であって小型のトナーカートリッジ１００を製造することができる。

また、本実施形態の充填装置１０では、筒体５２の下端（開口５２Ｂが形成されている部分）がオーガ３０の螺旋部３４の上側となるように、収容部２２内に筒体５２が配置されている。そのため、本実施形態の充填装置１０では、収容部２２内における下側であって筒体５２の下側の部分に存在する空気Ｇが筒体５２の開口５２Ｂ内に流入される。

したがって、本実施形態の充填装置１０によれば、第１比較形態の充填装置１０Ａに比べて、収容部２２内における上側の部分及び収容部２２の内周面に近い部分に収容されているトナーＴの嵩密度を同等にしたまま、筒体５２の下側に収容されているトナーＴの嵩密度を局所的に高くすることができる（図３及び図４参照）。これに伴い、本実施形態の充填装置１０によれば、第１比較形態の充填装置１０Ａに比べて、アジテータ６０の回転時の負荷を同等にしたまま、搬送部２４内を搬送されるトナーＴが嵩密度のばらつきが小さくすることができる。すなわち、本実施形態の充填装置１０によれば、第１比較形態の充填装置１０Ａに比べて、アジテータ６０の回転時の負荷を同等にしたまま、容器９０内に充填されるトナーＴの充填速度（単位時間当たりに充填されるトナーＴの質量）を安定させることができる。なお、本実施形態の充填装置１０では、第１比較形態の充填装置１０Ａに比べて、搬送部２４内を搬送されるトナーＴの嵩密度が高くかつトナーＴの嵩密度のばらつきを小さくできることから、充填工程でのオーガ３０の回転（正回転及び逆回転を含む）の停止の際に、搬送部２４からトナー粒子がこぼれ難くなる。そのため、本実施形態の充填装置１０では、第１比較形態の充填装置１０Ａに比べて、充填工程においてオーガ３０の回転を短時間で停止させることが可能となる。すなわち、本実施形態の製造工程によれば、第１比較形態の製造工程に比べて、トナーカートリッジ１００の製造効率（単位時間当たりのトナーカートリッジ１００の製造数）を向上することができる。

また、図５は第１比較形態の収容部２２内にトナーＴを収容させた瞬間のトナーＴの嵩密度の状態を、図６は第１比較形態の収容部２２内にトナーＴを収容させて２秒経過後のトナーＴの嵩密度の状態について、有限体積法を用いた解析結果の模式図である。これに対して、図７は本実施形態の収容部２２内にトナーＴを収容させた瞬間のトナーＴの嵩密度の状態を、図８は本実施形態の収容部２２内にトナーＴを収容させて２秒経過後のトナーＴの嵩密度の状態について、有限体積法を用いた解析結果の模式図である。

これらの解析結果の模式図を参酌すると、本実施形態の充填装置１０は、第１比較形態の充填装置１０Ａに比べ、収容部２２内のトナーＴのうち筒体５２の下側（搬送部２４の上側）の部分のトナーＴの嵩密度を短時間でかつ局所的に高くすることができる。そのため、本実施形態の製造工程によれば、第１比較形態の製造工程に比べ、準備工程にかかる時間を短くすることができる。

したがって、本実施形態の製造工程（充填装置１０）によれば、第１比較形態の製造工程（充填装置１０Ａ）に比べ、準備工程の時間が短い分、作業効率を向上させることができる。例えば、収容部２２内に色の異なるトナーＴを入れ替えて当該色の異なるトナーＴを容器９０に充填するような場合、準備工程の時間を短くすることができる。

［筒体の開口にフィルターが設けられていることに基づく作用］
以下、本実施形態の充填装置１０において筒体５２の開口５２Ｂにフィルター５４が設けられていることに基づく作用について、本実施形態と以下に説明する第２比較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。

第２比較形態の充填装置（図示省略）は、筒体５２の開口５２Ｂにフィルター５４が設けられていない。第２比較形態の充填装置は、フィルター５４が設けられていない点以外は、本実施形態の充填装置１０と同様とされている。また、第２比較形態の充填装置を用いたトナーカートリッジ１００の製造工程（以下、第２比較形態の製造工程という。）は、本実施形態の充填装置１０に換えて第２比較形態の充填装置を用いて行われる点以外は、本実施形態の製造工程と同様とされている。なお、第２比較形態の充填装置及び第２比較形態の製造工程は、本発明の技術的範囲に属する。

第２比較形態の充填装置の場合、筒体５２の開口５２Ｂにフィルター５４が設けられていないため、開口５２Ｂから筒体５２内にトナーＴが入り込む虞がある。

これに対して、本実施形態の充填装置１０の場合、図３に示されるように、筒体５２の開口５２Ｂにフィルター５４が設けられていることから、筒体５２内にトナーＴが入り込み難い。

したがって、本実施形態の充填装置１０によれば、第２比較形態の充填装置に比べ、筒体５２内にトナーＴ及び空気Ｇのうち選択的に空気Ｇを送り込み易い。

［フィルターが螺旋部側に突出していることに基づく作用］
以下、本実施形態の充填装置１０において筒体５２の開口５２Ｂに設けられているフィルター５４が螺旋部３４側に突出していることに基づく作用について、本実施形態と以下に説明する第３比較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。

第３比較形態の充填装置（図示省略）は、筒体５２の開口５２Ｂに開口５２Ｂを塞いでいるメッシュ状の壁Ｍを有する円盤状（平板状）のフィルター（図示省略）が設けられている。そのため、第３比較形態の充填装置は、第２比較形態の充填装置に比べ、本実施形態の充填装置１０のように、筒体５２内にトナーＴ及び空気Ｇのうち選択的に空気Ｇを送り込み易い。第３比較形態の充填装置は、開口５２Ｂにフィルター５４に換えて上記円盤状のフィルターが設けられている点以外は、本実施形態の充填装置１０と同様とされている。また、第３比較形態の充填装置を用いたトナーカートリッジ１００の製造工程（以下、第３比較形態の製造工程という。）は、本実施形態の充填装置１０に換えて第３比較形態の充填装置を用いて行われる点以外は、本実施形態の製造工程と同様とされている。なお、第３比較形態の充填装置及び第３比較形態の製造工程は、本発明の技術的範囲に属する。

第３比較形態の充填装置の場合、収容部２２内における円盤状のフィルター、すなわち、筒体５２よりも下側であってオーガ３０よりも上側の部分に収容されているトナーＴは、そのまま滞留し易い。そして、トナーＴが長期間滞留すると、トナーＴは劣化してしまう。

これに対して、本実施形態の充填装置１０の場合、フィルター５４は、図２及び図３に示されるように、オーガ３０（螺旋部３４）側に突出している。そのため、本実施形態の充填装置１０の場合、収容部２２内における筒体５２よりも下側であってオーガ３０よりも上側の部分には、トナーＴが滞留し難い。

したがって、本実施形態の充填装置１０によれば、第３比較形態の充填装置に比べ、トナーＴを劣化させ難い。

また、本実施形態の充填装置１０の場合、フィルター５４は、図２及び図３に示されるように、円錐台状の筒体であって、上端から下端に亘って径が徐々に小さく構成されている。すなわち、本実施形態のフィルター５４の径は、収容部２２の内周面のように、上側から下側に亘って徐々に小さくなっている。そのため、収容部２２内においてフィルター５４の外周に沿って移動されるトナーＴは、第３比較形態の円盤状のフィルターに沿って移動されるトナーＴに比べて、収容部２２の下側に移動し易い。そのため、本実施形態の充填装置１０の場合、収容部２２内における筒体５２よりも下側であってオーガ３０よりも上側の部分には、トナーＴが滞留し難い。

したがって、本実施形態の充填装置１０によれば、第３比較形態の充填装置に比べ、トナーＴを劣化させ難い。

≪第２実施形態≫
次に、第２実施形態について図９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。

＜構成＞
本実施形態の充填装置１０Ｂは、第１実施形態の充填装置１０の構成以外に、蓋５２Ｃと、バルブＶと、を備えている。蓋５２Ｃは、伝達軸４０の外周と筒体５２の開口５２Ａの縁とに接着されて開口５２Ａを塞ぐ円盤とされている。また、蓋５２Ｃには貫通穴５２Ｄが形成されており、貫通穴５２Ｄの縁には、バルブＶの一端が固定されている。そして、筒体５２内の空気Ｇは、バルブＶを介して排出されるようになっている。すなわち、バルブＶは、空気Ｇの流路の断面積を調整、すなわち、流路抵抗を調整できるように構成されている。そのため、バルブＶは、筒体５２内に流入する空気Ｇの量を調整する機能を有する。ここで、バルブＶは、調整手段の一例である。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。

＜作用＞
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。

第１実施形態の充填装置１０には、筒体５２にバルブＶが設けられていない。そのため、第１実施形態の充填装置１０は、筒体５２内に流入する空気Ｇの量を調整できない。

これに対して、本実施形態の充填装置１０Ｂは、筒体５２にバルブＶが設けられている。そのため、本実施形態の充填装置１０Ｂは、筒体５２における空気Ｇの流路抵抗を調整することができる。

したがって、本実施形態の充填装置１０Ｂによれば、収容部２２内のトナーＴの嵩密度を調整することが可能となる。例えば、トナー粒子の粒径（体積平均粒径）が異なる複数の水準のトナーＴをそれぞれ容器９０に充填する場合、一般的に粒径が小さいトナーＴほど嵩密度が低くなる傾向にある。そこで、トナー粒子の粒径の小さいトナーＴを容器９０に充填するときは、粒径の大きいトナーＴを容器９０に充填するときに比べて、バルブＶの流路抵抗を低くすれば（筒体５２内に流入する空気Ｇの量を大きくすれば）、何れの容器９０内にもトナーＴの嵩密度を同等又は同等に近い状態で充填することが可能となる。別言すれば、本実施形態の充填装置１０Ｂによれば、筒体５２にバルブＶが設けられていない充填装置に比べて、異なる粒径のトナーＴをそれぞれ容器９０内に充填する場合、粒径が小さいトナーＴの嵩密度と粒径が大きいトナーＴの嵩密度との差を同等又は小さくすることができる。ここで、異なる粒径のトナーＴのうち、粒径の大きいトナーＴの体積平均粒径の値を基準値とした場合、粒径の小さいトナーＴの体積平均粒径の値は基準値よりも小さいことを意味する。つまり、基準値とは、任意に定めることのできる値とされる。また、例えば、トナー粒子の比重が異なる複数の水準のトナーＴをそれぞれ容器９０に充填する場合、一般的に比重が小さいトナーＴほどトナー粒子の自重が小さいことから嵩密度が低い傾向にある。そこで、トナー粒子の比重の小さいトナーＴを容器９０に充填するときは、比重の大きいトナーＴを容器９０に充填するときに比べて、バルブＶの流路抵抗を低くすれば（筒体５２内に流入する空気Ｇの量を大きくすれば）、何れの容器９０内にもトナーＴの嵩密度を同等又は同等に近い状態で充填することが可能となる。別言すれば、本実施形態の充填装置１０Ｂによれば、筒体５２にバルブＶが設けられていない充填装置に比べて、異なる比重のトナーＴをそれぞれ容器９０内に充填する場合、比重が小さいトナーＴの嵩密度と比重が大きいトナーＴの嵩密度との差を同等又は小さくすることができる。ここで、異なる比重のトナーＴのうち、比重の大きいトナーＴの比重の値を基準値とした場合、比重の小さいトナーＴの比重の値は基準値よりも小さいことを意味する。つまり、基準値とは、任意に定めることのできる値とされる。また、本明細書にいう比重とは、トナーＴそのもの（すなわち、トナー粒子）の単位体積当たりの質量を意味する。本実施形態のその他の作用は、第１実施形態の作用と同様である。

≪第３実施形態≫
次に、第３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。

＜構成＞
本実施形態の充填装置１０Ｃは、第２実施形態の充填装置１０ＢのバルブＶに換えて、ポンプＰを備えている。そのため、筒体５２内の空気Ｇは、ポンプＰにより排出されるようになっている。ここで、本実施形態のポンプＰは、一例としてその排気速度が可変とされている。すなわち、ポンプＰは、筒体５２内を流れる空気Ｇの流量を調整できるように構成されている。そのため、ポンプＰは、筒体５２内に流入する空気Ｇの量を調整する機能を有する。ここで、ポンプＰは、調整手段の一例である。本実施形態の充填装置１０Ｃは、上記以外の点は、第２実施形態の充填装置１０Ｂ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２実施形態の充填装置１０Ｂ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２実施形態の製造工程と同様とされている。

＜作用＞
以下、本実施形態の充填装置１０Ｃ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。

第１実施形態の充填装置１０には、筒体５２にポンプＰが設けられていない。そのため、第１実施形態の充填装置１０は、筒体５２内に流入する空気Ｇの量を調整できない。

これに対して、本実施形態の充填装置１０Ｃは、筒体５２にポンプＰが設けられている。そのため、本実施形態の充填装置１０Ｃは、筒体５２に流入する空気Ｇの量を調整することができる。

したがって、本実施形態の充填装置１０Ｃによれば、収容部２２内のトナーＴの嵩密度を調整することが可能となる。本実施形態の充填装置１０Ｃでは、例えば、トナー粒子の粒径（体積平均粒径）が異なる複数の水準のトナーＴをそれぞれ容器９０に充填する場合やトナー粒子の比重が異なる複数の水準のトナーＴをそれぞれ容器９０に充填する場合、バルブＶにより空気Ｇの流路抵抗を調整することで、トナーＴの嵩密度を調整できる点で有効である。本実施形態のその他の作用は、第１及び第２実施形態の作用と同様である。

以上のとおり、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内にて他の実施形態が可能である。

例えば、各実施形態では、粉体はトナーＴであるとして説明した。しかしながら、粉体はトナーＴでなくてもよい。例えば、薬品用、食料用、工業材料用その他の用途に用いられる粉体であってもよい。

また、各実施形態の収容部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として説明した。しかしながら、収容部２２は、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ていれば、収容部２２の形状は各実施形態と異なる形状であってもよい。例えば、収容部は、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ており、上端側が円筒状であってもよい。

また、第２実施形態と第３実施形態とを組み合わせた形態、例えば、筒体５２にバルブＶとポンプＰとが設けられている形態も本発明の技術的範囲に含まれることはいうまでもない。この場合、バルブＶとポンプＰとをそれぞれ筒体５２の開口５２Ａを塞ぐ蓋５２Ｃに固定してもよい。また、直列に接続したバルブＶとポンプＰとを蓋５２Ｃに固定してもよい（図１１の充填装置１０Ｄ参照）。ここで、直列に接続したバルブＶとポンプＰとの組み合わせは、調整手段の一例である。このように、直列に接続したバルブＶとポンプＰとを蓋５２Ｃに固定することで、筒体５２にバルブＶ及びポンプＰの何れか一方を固定する場合に比べて、筒体５２内を流れる空気Ｇの量を広範囲に調整、つまり、広範囲にトナーＴの嵩密度を調整することが可能となる。

１０ 充填装置
１０Ｂ 充填装置
１０Ｃ 充填装置
１０Ｄ 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
５２ 筒体
５２Ｂ 開口（筒体における下側の開口の一例）
５４ フィルター（多孔質部材の一例）
Ｐ ポンプ（調整手段の一例）
Ｔ トナー（粉体の一例）
Ｖ バルブ（調整手段の一例）

Claims (8)

1. 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、回転軸と前記回転軸の周りに形成されている螺旋部とを有し、前記回転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と、
   前記収容部内で前記回転軸の上端に固定され、前記螺旋体を回転させる伝達軸と、
   両端が開口し、内周面が前記伝達軸と離間した状態で前記伝達軸を囲むとともに、少なくとも下端が前記収容部内であって前記螺旋部の上側に配置されている筒体と、
   を備えた充填装置。
2. 前記筒体における下端の開口には、多孔質部材が設けられている、
   請求項１記載の充填装置。
3. 前記多孔質部材は、前記筒体における下端の開口から前記螺旋部側に突出している、
   請求項２記載の充填装置。
4. 前記多孔質部材は、前記開口から前記螺旋部側に亘って徐々に径が小さくなるように構成されている、
   請求項３記載の充填装置。
5. 前記筒体には、前記筒体内に流入する空気の量を調整する調整手段が設けられている、
   請求項１〜４の何れか１項記載の充填装置。
6. 請求項１〜５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させる、
   粉体が充填された容器の製造方法。
7. 請求項５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、
   前記容器内へ充填する粉体の体積平均粒径及び比重の少なくとも一方の値が基準値よりも小さい場合に、前記値が前記基準値以上である場合よりも、前記調整手段によって前記筒体内に流入する空気の量を大きくして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て前記容器内に粉体を充填させる、
   粉体が充填された容器の製造方法。
8. 前記容器内に粉体を充填させた後、前記螺旋体を逆回転させて前記螺旋体の逆回転を停止する、
   請求項６又は７記載の粉体が充填された容器の製造方法。