JPH03176304A - 粉体充填方法 - 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、例えば画像形成装置に使用されるトナー等の
粉体を、所定の容器内に高速でかつ高密度に充填する粉
体充填方法に関する。

（従来の技術） 電子写真複写機等の画像形成装置に使用されるトナーは
、通常、ボトル状、あるいは円筒状の容器内に充填され
て、運搬や保管等が行われる。このような容器内へのト
ナーの充填は、従来、該容器をトナー供給器の下方に位
置させて、トナー供給器内のトナーを容器内に自然落下
させることにより行われていた。

このような方法では、容器内に存在する空気のためにト
ナーは高速で容器内へ落下されず、しかも、容器内へ落
人されるトナーは容器内の空気と混合されるため、嵩密
度が小さくなり、高密度に充填されない。このため、所
定量のトナーを一度の自然落下により容器内へ充填する
ことはできず、例えば、容器内に充填すべきトナー量の
半分程度のトナーを、自然落下により一旦充填して、ト
ナーが沈静する所定時間経過後に残りのトナーを充填す
るという方法が採用されている。このような方法では、
トナーを効率よく容器内に充填することができず、作業
効率が非常に悪かった。

そこで、本願本出願人は、例えば、特開平ｌ−１２４５
０３号公報に開示されているように、トナー等の粉体を
高速で、かつ高密度に充填することができ、しかも構成
が比較的簡素である粉体充填装置を提案した。

この粉体充填装置は、充填対象となる容器内を減圧状態
とし、容器内と粉体供給器との間に生じた圧力差を利用
して、粉体供給器から高密度の粉体を一度に容器内へ充
填できるようにしたものである。

（発明が解決しようとする課題） このような構成の粉体充填装置では、粉体供給器から落
人される粉体は、容器内が予め減圧状態とされているた
め、高速で容器内へ充填される。

しかも、容器内は略真空状態であるために、容器内へ落
人された粉体は空気を含まず、その嵩密度が減少するお
それがないという利点を有している。

しかし、その反面、容器内に落人する粉体の落人速度が
大きく、しかも、容器内の空気量が少ないために、容器
内に充填される粉体が圧縮され過ぎる傾向がある。特に
、粉体供給器内の圧力と容器内の圧力との差が大きい充
填初期には、容器内に落人した粉体が、容器の底面に激
しく衝突して、その粉体に大きな圧縮力が作用する。そ
の結果、粉体の粒径によっては、容器内の底部に、粉体
がブロック状の塊りに固まるおそれがある。容器内に充
填される粉体が電子写真複写機等の画像形成装置に使用
されるトナーである場合には、容器内のトナーが固まっ
た状態になっていると、その容器が画像形成装置に装着
されて使用される場合に、容器から画像形成装置にトナ
ーが円滑に補給されないおそれがある。

本発明は上記従来の問題を解決するものであり、その目
的は、トナー等の粉体を高速で、かつ高密度に充填し得
て、しかも、充填された粉体が、容器内にて固まること
を防止し得る粉体充填方法を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明の粉体充填方法は、粉体が充填される容器の内部
と外部とを減圧した状態から、該容器の内部および外部
を昇圧すると同時に、粉体を容器内に落下させることに
より、粉体を該容器内に充填する粉体充填方法であって
、容器が内部と外部との圧力差により変形するようにな
っており、該容器の当初の内部と外部との減圧度を比較
的小さくしておき、その状態から該容器内へ粉体が落下
される初期段階において、該容器の内部の圧力上昇にと
もなって、容器外部との圧力差が大きくなるように、該
容器外部の圧力上昇を抑制することを特徴としてなり、
そのことにより上記従来の問題が解決される。

（実施例） 以下に本発明を実施例について説明する。

本発明の粉体充填方法は、電子写真複写機等の画像形成
装置に使用されるトナーを容器に充填する際に実施され
る。

該粉体充填方法の実施に使用される容器は、第２図に示
すように、所定量のトナーが充填される円筒状の本体部
９１と、該本体部９１の上端面から上方へ突出する円筒
状の充填口９２とを有している。

該容器９０の本体部９１は、弾力性を有する軟質プラス
チック等により構成されており、該本体部９１の内部が
外部よりも低圧とされた場合には、第３図に示すように
、該本体部９１が内方へ窪んだ状態に変形して、内部の
容量が減少するようになっている。

本発明の粉体充填方法の実施に使用される粉体充填装置
は、第４図に示すように、微細な粉体であるトナーを所
定量ずつ供給し得るトナー供給器ＩＯと、該トナー供給
器ｌＯの下方に配設され、トナーが充填される容器９０
が内部に保持される減圧ケース２０とを具備する。

トナー供給器ｌＯは、例えば粉体貯留タンクから所定量
のトナーを切り出し得る図外のトナー切り出し器と、該
トナー切り出し器に連結され、該トナー切り出し器にて
切り出された所定量のトナーを貯留し得るトナーホ・ツ
バ−１１と、該トナーホッパー１１におけるトナー落下
口と減圧ケース２０内とを連通させる粉体供給管路１２
と、該粉体供給管路ｌ２に介装された開閉弁１３とを有
し、該開閉弁１３が解放されることにより所定量のトナ
ーがトナーホッパー１１から減圧ケース２０内へ落下さ
れるように構成されている。

減圧ケース２０は、上下に分割可能な上部半体２１と、
下部半体２２とから構成されている。下部半体２２は上
部半体２１に対して接合および隔離し得るように、エア
ーシリンダ７０にて昇降される。そして、該エアーシリ
ンダ７０により下部半体２２が上昇されることにより、
該下部半体２２は上部半体２１に接合される。両者が接
合する部分には、例えば軟質ゴムにて形成されるシール
部材２１ａおよび２２ａがそれぞれ固設されており、エ
アーシリンダ７０で上昇された下部半体２２が上部半体
２１に接合されることにより、各シール部材２１ａおよ
び２２ａが気密に係合し、該減圧ケース２０内は気密状
態とされる。

減圧ケース２０の上部半体２１は、前記粉体供給管路１
２の下部に固定的に取付けられている。上部半体２１の
上面部には、下方へ突出する粉体供給ノズル２４が固設
され、該粉体供給ノズル２４内に粉体供給管路１２の下
端部が挿通されている。粉体供給ノズル２４の上部外周
面には、軟質ゴム製のパツキン２５ａを係止する当接面
部２５が設けられている。該当接面部２５より下方は、
下方へ向かうに連れて順次縮径する逆円錐台状のノズル
部２６になっている。

ノズル部２６の下端面中心部には、粉体供給管路１２の
下端が粉体投入口２８として開口している。ノズル部２
６の上端における外径は、減圧ケース２０内に保持され
る容器９０の上端部に設けられた充填口９２の内径とほ
ぼ等しくされている。

減圧ケース２０の下部半体２２には、第２図に示す円筒
状の容器９０を保持して、この容器９０を昇降させる容
器昇降手段６０が設けられている。該容器昇降手段６０
は、下部半体２２内の下部内に略水平状態で昇降可能に
配設された昇降台６２と、該昇降台６２と下部半体２２
の底面との間に介装され、昇降台２６を常時上方へ付勢
する押しばね６３とを有している。

昇降台６２には、容器９０の下端部を保持する保持枠６
２ａが設けられており、該保持枠６２ａが、容器９０の
下端部に嵌合して、該容器９０を略鉛直状態に保持でき
るようになっている。そして、容器９０が昇降台６２に
載置された状態で、下部半体２２が上昇するようにエア
ーシリンダ７０を動作させると、容器９０が上昇してそ
の充填口９２内に粉体供給ノズル２４のノズル部２６が
挿入される。下部半体２２が上部半体２１に完全に接合
されると、容器９０は押ばね６３により上方へ付勢され
、その充填口９２上端がパツキン２５ａに気密に圧接さ
れる。

減圧ケース２０における上部半体２１の上面部には、減
圧ケース２０内を適宜減圧し得る減圧手段４０と、この
減圧状態から適宜圧力を上昇させ得る圧力上昇手段５０
とがそれぞれ備えられている。減圧手段４０は、真空ポ
ンプ４４と減圧ケース２０の内部とを連通状態で連結す
る第１減圧管路４１と、該第１減圧管路４１に介装され
た開閉弁４２および流量調整弁４３と、粉体供給管路３
０と真空ポンプ４４側の第１減圧管路４１との間に連結
された第２減圧管路４５と、該第２減圧管路４５に介装
された開閉弁４６および流量調整弁４７とを有している
。

このような構成の本発明の充填装置により、容器８０内
に、トナーが、次のように充填される。

まず、トナーホッパー１１の下方に配設された開閉弁１
３を閉じた状態で、図示しないトナーの切り出し器によ
り、トナーを、容器９０内に充填すべき所定量だけ切り
出して、トナーホッパー１１内に貯留する。トナーホッ
パー１１内に貯留されるトナー量は、容器９０内に充填
されるべきトナー量に相当する。

トナーホッパー１１内にトナーが貯留されると、減圧ケ
ース２０の下部半体２２を下降させるべくエアーシリン
ダ７０を動作させて、該下部半体２２を上部半体２１よ
り分離する。このような状態で、容器９０を、その充填
口９２が上側に位置するように昇降台６２の所定位置に
載置する。

次に、下部半体２２が上部半体２１に接合されるまで、
エアシリンダ７０を動作させる。下部半体２２が上部半
体２１に接合されると、減圧ケース２０内に保持された
容器９０は、押しばね６３により上方へ付勢され、その
充填口９２が粉体供給ノズル２４の粉体充填口２８に気
密に連結される。引き続き、大気導入管５１に介装され
た開閉弁５２を閉状態として、減圧ケース２０内を気密
に保持する。

このような状態で、第１減圧管路４１および第２減圧管
路４５に介装された開閉弁４２および４６をそれぞれ開
状態とし、真空ポンプ４４を駆動させる。これにより、
減圧ケース２０内における容器９０の外側の空気が、第
１減圧管路４１を介して真空ポンプ４４により、流量調
整弁４３にて規定される所定の流量ずつ吸引されると共
に、該減圧ケース２０内に保持された容器９０内の空気
が粉体供給管路１２の下部および第２威圧管路４５を介
して、真空ポンプ４４により流ｆｆｉ凋整弁４７にて規
定される所定の流量ずつ吸引される。

このとき、各流ｊｌ調整弁４３および４７の流量は、容
器９０を破損させない範囲内で、本体部９１内の圧力を
、該容器９０を取り囲む減圧ケース２０内の圧力より低
圧として、該容器９０の本体部９１が内方へ窪むように
調節されている。また、容器９０内の減圧度は、従来よ
りも低くされ、減圧された容器９０内へ落下される初期
において粉体が固まらないようにされる。

そして、真空ポンプ４４による減圧によって容器９０内
の圧力が所定の減圧度にされると、第１減圧管路４１に
介装された開閉弁４２を開状態とすると共に、トナーホ
ッパーＵの下方に配設された開閉弁１３を開状態にする
。そして、開閉弁１３が開状態にされることにより、ト
ナーホッパー１１内に貯留されていた所定１のトナーが
粉体供給管１２を介して容器９０へ落下される。このと
き、第２減圧管路４■に介装された開閉弁４６は、開状
態のままとして、容器９０を囲む減圧ケース２０内を、
第１図に示すグラフのように、開閉弁１３が開放された
充填初期には、減圧ケース２０内の圧力が比較的高い状
態としておいて、充填が完了する直前に該減圧ケース２
０内の圧力が比較的急激に上昇するように、真空ポンプ
４４が制御される。その結果、開閉弁１３が開状態にさ
れた時点の容器９０内の圧力は、容器９０内に充填され
る粉体が固まらない程度、例えば−４００１１ＩＩＩＨ
ｇ程度と、従来の充填方法における減圧状態の容器内の
圧力よりも高い圧力にされているために、容器９０内と
減圧ケース２０外との圧力差が大きい開閉弁１３開放当
初においても、容器９０内に充填されるトナーが固まる
おそれがない。

また、開閉弁１３の開放に伴って容器９０内に粉体が落
下されると、容器９０内の圧力が急激に増大しようとす
る。しかし、開閉弁１３が開状態とされた後も、真空ポ
ンプ４４の制御により、容器９０を取り囲む減圧ケース
２０内が減圧状態を維持しているために、開閉弁１３が
開放された初期において、容器９０の内部の圧力上昇に
伴い、該容器９０を取り囲む減圧状態の減圧ケース２０
内との圧力差が、大きくなり、それまで窪んだ状態の容
器９０の本体部９１が、元の円筒状に復元されて容器９
０の容積が増大する。

これにより、容器９０内が瞬間的に強制的に減圧された
状態になり、容器９０内への粉体流人に伴う容器９０内
の圧力上昇が緩和され、また、容器９０内に充填された
トナーが固まることも確実に防止される。従って、充填
開始時における容器９０内の圧力を、該容器９０内に充
填されるトナーが固まらない圧力（例えば−４００−〇
ｇ程度）まで高くしたにもかかわらず、従来と同程度の
粉体流人加速度が確保される。

容器９０の本体部９１が元の円筒状に復元されると、真
空ポンプ４４により、減圧ケース２０内の圧力が、順次
、高められると共に、大気導入管５１に介装された開閉
弁５２が、開状態にされる。これにより、粉体充填の途
中から、容器９０を取り囲む減圧ケース２０内に、大気
導入管５１から流量調整弁５３にて規定される所定流量
の大気が流入して、該減圧ケース２０内の圧力が、比較
的急激に上昇する。従って、容器９０の膨張による破損
が防止される。容器９ｏの本体部９１が元の円筒状に復
元された後も、容器９゜内への流体の流入は続き、トナ
ーホッパー１１内の全てのトナーが容器９０内へ充填さ
れて、容器９ｏ内の圧力は略大気圧まで上昇する。

従来の粉体充填方法では、第１図に破線で示すように、
容器への粉体充填開始直後より容器内の圧力が急激に増
大し、粉体充填に必要な容器内と減圧ケース外との圧力
差が粉体充填開始後の早い時期に失われてしまう。その
ため、粉体充填開始時における容器内の圧力を例えば−
６９０ｍｍＨｇ程度まで下げざるを得ず、これにより、
容器内に充填されるトナーが固まることは避けることが
できなかった。

トナーホッパー１１内のトナーが全て容器９０内へ充填
されると、エアーシリンダー７０が下部半体２２を下降
させるべく駆動される。これにより、容器９０が下降し
て、その充填口９２からノズル部２６が引き抜かれる。

そして、下部半体２２が上部半体２１から完全に分離す
ると、トナーが充填された容器９０が下部半体２２内か
ら取り出される。

（発明の効果） 本発明の粉体充填方法は、このように、内部と外部との
圧力差により変形する容器を、当初の減圧度を比較的小
さくした状態で、粉体の充填初期における内部の圧力上
昇に対して、外部の圧力上昇を抑制しているために、容
器内には粉体が固まることなく高密度で充填し得る。

４、　　　の、　な！Ｈ 第１図は本発明の粉体充填方法における容器内に粉体を
充填する際の容器外部の圧力変化を、従来の粉体充填方
法の場合と比較して示すグラフ、第２図は本発明の粉体
充填方法の実施に使用される容器の断面図、第３図はそ
の変形状態を示す断面図、第４図は本発明の粉体充填方
法の実施に使用される装置の概略図である。

ｌＯ・・・トナー供給器、２０・・・減圧ケース、４０
・・・減圧手段、５０・・・圧力上昇手段、６０・・・
容器上昇手段、９゜・・・容器。

以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、粉体が充填される容器の内部と外部とを減圧した状
   態から、該容器の内部および外部を昇圧すると同時に、
   粉体を容器内に落下させることにより、粉体を該容器内
   に充填する粉体充填方法であって、 容器が内部と外部との圧力差により変形するようになっ
   ており、該容器の当初の内部と外部との減圧度を比較的
   小さくしておき、その状態から該容器内へ粉体が落下さ
   れる初期段階において、該容器の内部の圧力上昇にとも
   なって、容器外部との圧力差が大きくなるように、該容
   器外部の圧力上昇を抑制することを特徴とする粉体充填
   方法。