JPH0219201A - 粉体の充填方法及びそのための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、体積平均粒径２０μｍ以下の微粉体を、容器
に定量充填する充填方法及び充填装置に関する。

［従来の技術］ 従来この種の粉体充填供給装置としては、往復式フィー
ダー　オーガーフィーダー、スクリューフィーダー　テ
ーブル式フィーダー　エンドレスベルト式フィーダー、
振動フィーダー等、種々の方式があった。しかし体積平
均粒径が２０μｍ以下の微粉体に適用しつるものは少な
く、特に樹脂粉体のように真比重、嵩密度が小さくて流
動性の極めてよい微粉体を、フラッシングさせることな
く定量的に充填供給するとなるとオーガーフィーダー　
テーブル式フィーダー、振動フィーダー等に限られてい
た。第２図に一般的なオーガーフィーダーの構造を示す
。スクリュー状のオーガー２１を回転することによって
、ホッパー２３内に貯蔵されている粉体を下方に排出し
て充填を行なう。この方式によれば流動性の極めて良い
微粉体でもフラッシングさせることなく供給でき、トナ
ーの充填機として最も広く利用されている。第３図にテ
ーブルフィーダーの一例を示す。テーブル３１が回転す
るとこの上に安定して粉体層が形成され、粉体層をスク
レーパ３２で掻取ることによって粉体を定量供給する。

テーブル上の粉体は、粉体の安息角を利用してシールさ
れる。

第４図に従来の振動フィーダーの使用例を示す。ホッパ
ー４２に貯留されていた粉体はゲート４３にによって量
規制されながら排出され、次に振動トラフ４１により一
定速度で水平に８動運搬される。

［発明が解決しようとしている問題点］近年、充填され
る粉体の製品品質として、特に微粉体の場合に凝集物や
夾雑物などの粗粒の存在を厳に避けたいというニーズが
高くなってきている。例えば静電式複写機及び静電式プ
リンターに用いられるトナーは、その画像品質保証上、
粗粒の存在を極端に嫌うものである。また、粉体の物性
も、より取り扱いにくいものが多くなってきている。二
成分非磁性トナーなどは、樹脂を主成分とし体積平均粒
径が２０μｍ以下（将来さらに細かくなる傾向がある）
であるため嵩密度がＩｇ／Ｃｍ３以下と小さく、このた
めブリッジングを起こしやすい。その一方６　トナーの
場合粒径が揃えてあって粒度分布がシャープであり、か
つシリカ等の流動性を付与する成分を加えることが多い
ために、フラッシングを起こしやすい性質も持つ。

このようにブリッジング、フラッシングしやすい微粉体
を、粗粒の発生、混入なくかつ高精度で定量供給充填し
ようとすると、前述した従来公知の装置ではいずれも困
難である。

第２図のオーガーフィーダーの場合には、ブリッジング
、フラッシングには強いが、粗粒を発生しやすい、すな
わちオーガー２１とケーシング２２との間のクリアラン
スは０．２ｍｍ〜２．０ｍｍ程°度しか無く、この部分
で粉体に強い剪断力と摩擦熱が加わって粉体を凝集させ
、粗粒を発生する。また軸シール部２４では、何らかの
シール部材を使フてオーガー軸を摺動していることが多
く、ホッパー内で飛散した粉体が摺動部に付着して粗粒
を発生することがある。またフラッシング性の粉体の場
合にはオーガー回転停止時の粉切れを良くする目的から
ケーシングの先端部にシャッターもしくは菊座と呼ばれ
る障害物を取り付けることが多く、これが粉体の流出に
対して抵抗となるため、この部分で粉体の圧力が加わっ
てしばしば粗粒を発生する。

第３図のテーブルフィーダーでは、ブリッジングには比
較的強く、またホッパー内の構造を工夫することにより
フラッシングも防止可能である。

しかし軸受の摺動部があったリスクレーバー３２とテー
ブル３１の間のようにクリアランスが極めて小さな部分
があるため、どうしても粗粒が発生する。またテーブル
フィーダーは、連続的に運転するときには良好な定量性
が得られるが、断続的に運転するときには、起動、停止
時の誤差があり定量性が悪い。これは粉体の安息角を利
用してシールしているためであり、フラッシング性の粉
体の場合特にひどい。

以上のようにオーガーフィーダー　テーブル式フィーダ
ーともに摺動部分、若しくはクリアランスの非常に小さ
い回転部分を有しているため粗粒が発生し易く、これを
防ぐために回転数を低く抑えて能力を落して使うなどの
処置が必要だった。

第４図の振動フィーダーにおいては、装置の問題ととも
に従来慣用のフローにも問題がある。第４図のフローで
はフラッシング性の粉体には通用できない。ホッパー４
２に相当量の粉体を貯留して粉体シールしたとしても、
ゲート４１をわずかに開いてトラフの振動を開始すると
、ホッパー下部が流動状態となりフラッシングを起こし
、トラフの振動を止めても粉体がホッパーから流出する
のを止めることができなくなるためである。

さらにフラッシングに対して何らかの対策をとったとし
ても、二成分非磁性トナーのように嵩密度の小さい粉体
の場合には別の問題がある。振動フィーダーにおいて能
力を出そうとするときには、トラフの幅を広げる、トラ
フ上の粉体層を厚くする、振幅及び振動数を増加する、
ことが考えられる。トラフの幅を広げると、トラフの全
幅にわたって層厚を一定にすることが難しくなり、停止
時の落差量のばらつぎが大きくなり精度が出なくなる。

層厚を厚くするとトラフの振動が粉体層の上部まで伝わ
らず、下層では振動により充分に脱気されて安定した搬
送が行われるが、上層では粉体が流動状態のままである
ためフラッシングぎみとなって、振動停止時の粉切れが
悪くなり精度が出ない。振幅及び振動数については装置
的にある限界がある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、電子写真用二成分非磁性トナーのような嵩密
通が小さくフラッシング、フラッシングしやすい、体積
平均粒径２０μｍ以下の微粉体を、粗粒を発生すること
なく、精度良く、しかも経済性のある能力で定量供給充
填するための充填方法、及びそのための装置を提供する
ことを目的とする。

以上の目的を達成するための本発明の充填装置は、粉体
を供給するための粉体定量供給手段、粉体から規定粒径
以上の凝集物、夾雑物を除去する篩分手段、供給された
粉体を輸送するための振動フィード輸送手段を経由した
粉体を計量するための計量手段、計量値に基づいて粉体
定量供給手段と篩分手段と振動フィード輸送手段とを制
御する制御手段を少なくとも有していることを特徴とす
るものである。

粉体定量供給手段から切り出された粉体は、篩分手段を
通過することによって凝集物、夾雑物などの粗粒を除去
されて振動フィード輸送手段に供給される。さらにこの
粉体は、振動フィード輸送手段により、脱気しながら搬
送されて、計量手段により計量しながら容器に充填され
る。制御手段は計量値に設定量に達すると信号を出して
粉体定量供給手段、篩分手段、振動フィード輸送手段の
すべてを停止する。

粉体が充填工程に至るまでに粗粒が完全に除去されてお
り、かつ粉体定量供給手段において粗粒発生がないとい
う保証があれば、篩分手段は省略することができる。

振動フィード輸送手段の振幅を二段階以上に変えられる
ようにしておき、制御手段によりあらかじめ適当に設定
した値に計量値が達するごとにしだいに小さな振幅に切
り換えることにより、さらに計量値の精度を高くするこ
とができ、より好ましい充填方法となる。なおこの時、
多段階制御のうち少なくとも一段階は振幅を１．０ｍｍ
以上とすることにより、トラフ上の粉体層の厚さを充分
に厚くしても安定した搬送ができ、より高い能力が得ら
れる。

篩分手段と振動フィード輸送手段の間には粉体が滞留し
ない方がトラフ上の粉体層層厚が一定となるためより高
い計量精度が得られる。従って、篩分手段はできるかぎ
り早く、好ましくは停止指令後２秒以内に完全に停止す
ることが望ましい。

また、篩分手段と振動フィード輸送手段とは直結されて
いて、しかもこの間の粉体の滞留を防止する構造とする
ことが望ましい。

［実施例］ 第１図及び第５図に示す実施例に基づいて本発明をさら
に詳細に説明する。第１図は本発明を実施した充填装置
のフロー図を示し、第５図は同じくその模式的な正面図
である。第５図において、５１は定量供給手段を示し、
粉研社製はオートフィーダー　ＦＳＲ−Ｑｌ−Ｓ詩聖の
如き定量供給機が例示される。５２は篩分手段を示し、
徳寿社製円形振動篩　ＴＭ−７０−２Ｓ型の如き篩分機
が例示される。５３は振動フィード輸送手段の振動体を
示し、日本エリーズ・マグネチックス社製振動フィーダ
ー　ＭＳ−２０の如き娠動機が例示される。５４は同じ
くそのトラフを示し、５５は容器を示す、５６は計量手
段を示し、大和装面社製ロードセル　ＤＰ−５０００の
如き計量手段が例示される。５７は制御手段を示し、大
和装面社製指示計　ＦＥＣ−１０ＯＲの如き制御手段が
例示される。５８は円形振動篩５２を速やかに停止する
ための停止手段を示し、安用電機社製ダイナミック・ブ
レーキ・ユニット　ＴＤＢ−Ｐ７５ＬＢ２の如き停止手
段が例示される。

被充填粉体として、電子写真用二成分非磁性トナーを上
述の装置を使用して容器５５に充填した例を示す。トナ
ー粉体をオートフィーダー５１のホッパーに約２０Ｋｇ
投入し、またホッパー内残量が５Ｋｇ以下になるたびに
約１０Ｋｇずつ補給した。オートフィーダーの能力はこ
の粉体を１９０Ｋｇ／ｈで切り出すように設定した。円
形振動篩５２には直径７００ｍｍ、目開き１４９μｍの
網を２段にセットした。振動フィーダー５３は指示計５
７からの信号５９により振幅を大小二段階に制御した。

大投入は振幅１．５ｍｍ、小投入は振幅０．２ｍｍ以下
とした。計量設定値は６００ｇとし、５７０ｇで計量手
段５６からの信号６０で大投入から小投入に切り換え、
５９６ｇ　（落差補正量を４ｇ見込む）で小投入及び円
形振動篩、オートフィダーを停止するように設定した。

以上の条件で充填テストを１００回繰り返して行りた。

その結果、目標計量値６００ｇに対して、平均６００．
１ｇ、最小５９８．５ｇ、最大６０１．５ｇであり、３
ａ＝２．０となり、極めて高精度な充填を安定して行う
ことができた。テスト中、充填装置内で被充填粉体がブ
リッジングしたりフラッシングしたりすることはなかっ
た。

なお容器１本当たりの充填時間は平均１４．５秒であり
、高い処理能力を示した。

さらに充填品から１本抜き取って直径 ７５ｍｍ、　　目開き１４９μｍの篩に通したところ、
篩上には何も残らず、凝集物や夾雑物が完全に除去され
たことが確認できた。

充填直後の被充填粉体の嵩密度を測定したところ、０．
３６ｇ／ｃｍ’であり、例えば従来のオーガー式の場合
の０．３０ｇ／ｃ０ｍ’に比して高かった。

［発明の効果］ （１）体積平均粒径２０μｍ以下の微粉体を高精度、高
能力で供給、充填できる。

（２）充填製品から凝集物、夾雑物等の粗粉を完全に除
去できる。

（３）充填後の粉体の嵩密度が他の充填方法に比して高
い。

（４）　　（３）により、粉体を充填する容器の容積を
小さくできる効果がある。

（５）　　（１）及び（３）により２つ以上の充填ステ
ーションを設置する必要がなくなり、充填装置の構成を
簡単にすることができる。

（６）充填装置内で、粉体のブリッジングやフラッシン
グが発生しない。

（７）能力は定量供給手段によってのみ決定されるため
、能力のコントロールが容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るフローチャート図を示し、第２
図は、オーガーフィーダーの構造を示す断面図を示し、
第３図は、テーブルフィーダーの構造を示す断面図を示
し、第４図は、振動フイー興国を示す。 １１・・・粉体定量供給手段、１２・・・篩分手段、１
３・・・振動フィード輸送手段、１４・・・容器、１５
・・・軽量手段、１６・・・制御手段、１７・・・停止
手段、２１・・・オーガー　２２・・・ケーシング、２
３・・・ホッパー　２４・・・軸シール、２５・・・シ
ャッターまたは菊座、３１・・・テーブル、３２・・・
スクレーバー　４１・・・トラフ、４２・・・ホッパー
　４３・・・ゲート、４４・・・振動体、５１・・・オ
ートフィーダー　５２・・・円膨振動篩、５３・・・振
動フィーダー　５４・・・トラフ、５５・・・容器、５
６・・・ロードセル、５７・・・指示計、５８・・・ダ
イナミック・ブレーキ・ユニット

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）体積平均粒径２０μｍ以下の粉体を、定量供給手
   段を介して、振動手段及び篩分手段を少なくとも具備し
   ている分級工程に供給して規定粒径以上の凝集物及び／
   または夾雑物を除去し、該分級工程を経由した該粉体を
   振動フィールドを使用した輸送工程に供給し、計量しな
   がら容器に該粉体を導入し、その計量値に基づいて定量
   供給手段及び分級工程、輸送工程を制御することを特徴
   とする粉体の充填方法。
2. （２）振動フィールド輸送手段の振幅を少なくとも２段
   階以上に変えて制御し、かつ最も弱い輸送を０．２秒以
   上２．０秒以下とする特許請求の範囲第１項の粉体充填
   方法。
3. （３）振幅の多段階制御の内少なくとも１段階は振幅を
   １．０ｍｍ以上とする特許請求の範囲第１項の粉体充填
   方法。
4. （４）粉体を供給するための粉体定量供給手段、供給さ
   れた粉体を輸送するための振動フィールド輸送手段を経
   由した粉体を計量するための計量手段、計量値に基づい
   て粉体定量供給手段と振動フィールド輸送手段とを制御
   する制御手段を少なくとも有していることを特徴とする
   粉体充填装置。
5. （５）粉体を供給するための粉体定量供給手段、粉体か
   ら規定粒径以上の凝集物、夾雑物を除去する篩分手段、
   供給された粉体を輸送するための振動フィールド輸送手
   段を経由した粉体を計量するための計量手段、計量値に
   基づいて粉体定量供給手段と篩分手段と振動フィールド
   輸送手段とを制御する制御手段を少なくとも有している
   ことを特徴とする粉体充填装置。
6. （６）篩分手段と振動フィールド輸送手段とを直結し、
   この間の粉体の滞留を防止する構造を有する特許請求の
   範囲第５項の粉体充填装置。
7. （７）篩分手段を停止指令後２秒以内に停止させる停止
   手段を具備する特許請求の範囲第５項または第６項の粉
   体充填装置。