JPH03176308A - 粉体充填方法、粉体充填装置、および粉体充填用容器 - 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、その方法の実施に使用Ｊｔ＋Ｉス悌Ｉ★＃
憧毬牌奴）ｒｆ沁仕零槽田Ｘ興ｌご簡する。

（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１−１２４５
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１．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およびその方法の実施に使
用される粉体充填装置を提供することにある。

に使用されて、粉体が固まることを容易かつ確実に防止
し得る粉体充填用容器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、粉体が充填される内部の粉体
充填空間が変形される粉体充填用容器を、内部と外部と
を減圧する工程と、該粉体充填用容器の内部および外部
を同時に昇圧しつつ、該粉体充填用容器内に粉体を落下
させる工程と、粉体充填空間内に粉体が所定量充填され
た状態で、該粉体充填空間を膨張させる工程と、を包含
してなり、そのことにより上記目的が達成される。

本発明の粉体充填装置は、粉体が充填される内部の粉体
充填空間が変形される粉体充填容器を、該粉体充填容器
の内部と外部とを減圧した状態から該粉体充填用容器の
内部と外部とを同時に昇圧すると同時に、該粉体充填用
容器内に粉体を落下させる粉体充填装置であって、該粉
体充填用容器の内部と外部との減圧時に、該粉体充填用
容器内有してなり、そのことにより上記目的が達成さか
る。

本発明の粉体充填容器は、内部と外部とを減Ｂした状態
から、内部と外部とを同時に昇圧すると同時に、内部に
粉体が落下されることにより粉付が充填される粉体充填
用容器であって、筒状の４体部と、該本体部の内面に沿
って、該本体部の一面とは気密状の間隙を形成するとと
もに内部に粉体充填空間を形成するように配設されてお
り、内部の粉体充填空間と前記間隙内との圧力差により
内部の粉体充填空間が収縮および膨張する弾性付と、を
具備してなり、そのことにより上記目的力；達成される
。

（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。

本発明の粉体充填方法の実施に使用される粉体充填用容
器は、第２図に示すように、所定量のトナーが充填され
得る円筒状の本体部８２と、該本体部８２の上面に、上
方へ突出するよう１＝設けられた充填口部８３が設けら
れている。該充填ロ部８３ノ外周面にはキャップをねじ
込むためのねじ部が設けられている。該粉体充填用容器
８ｏは、軟質プラスチック等の弾力性を有する材料によ
り構成されており、本体部８２に外部から圧力が付加さ
れることにより、第３図に示すように、該本体部８２は
圧縮された状態になる。

該粉体充填用容器８Ｇと共に、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１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ｔｏ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本発明の容器１が内部に保持され
る減圧ケース２ｏとを具備する。

トナー供給器１ｏ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ッパ
ー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１２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Ｚｌａ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
＠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２ｏ内に保持され
る粉体充填用容器８ｏの上端部に設けられた充填口部８
３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
状の粉体充填用容器８ｏを保持して、この粉体充填用容
器８ｏを昇降させる容器昇降手段６ｏが設けられている
。該容器昇降手段６ｏ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−界路台
フロｚ當曲トナへＩ叶執＋２抽ｉばね６３とを有してい
る。昇降台６２には、粉体充填用容器８０の下端部を保
持する保持枠６２ａと、該保持枠６２ａに保持された粉
体充填用容器８０における本体部８２の外周面を押圧す
ることにより、該本体部８２を圧縮させる充填空間収縮
手段３０とが設けられている。保持枠６２ａは、粉体充
填用容器８０の下端部に嵌合して、該粉体充填用容器８
０を略鉛直状態に保持できるようになっている。そして
、粉体充填用容器８０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、粉体充填用容器８０が上昇してその充填
口部８３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、粉体充填用容器８０は押ばね６３により上方へ付
勢され、その充填口部８３上端がパツキン２Ｓａに気密
に圧接される。

充填空間収縮手段３０は、保持枠６２ａに保持された粉
体充填用容器８０の本体部８２外周面にそれぞれが対向
された相互に対向する一対の押圧ヘッド３１および３１
と、該押圧ヘッド３１および３１を相互に接離するよう
に移動させる一対のエアーシリンダ３２および３２とを
有している。押圧ヘッド３１及び３１は、粉体充填用容
器８０の本体部８２における軸心方向中央部外周面に対
向している。エアーシリンダ３２および３２の駆動機構
は、下部半体２２の外部に配接されており、エアーシリ
ンダ３２および３２とは、下部半体２２を貫通するフレ
キシブル管３３および３３にてそれぞれ接続されている
。そして、押圧ヘッド３１および３１が相互に接近する
方向にエアーシリンダ３２および３２が駆動されること
により、保持枠６２ａに保持された粉体充填用容器８０
の本体部８２が、両押圧ヘッド３１および３１によって
両側から挟まれることにより機械的に圧縮される。押圧
ヘッド３１および３１が相互に離れる方向に駆動される
と、粉体充填用容器８０の本体部８２は、その弾性力に
よって元の円筒状に復元される。

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１１ｕ整弁４３と、粉体供給管路
３０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。

圧力上昇手段５０は、減圧ケース２０に取り付けられた
大気導入管５１と、該大気導入管５１に介装された開閉
弁５２および流ｆｆｉ調整弁５３とを有している。

本発明の粉体充填方法は、上記粉体充填用容器８０およ
び装置を使用して次のように実施される。

まず、トナーホッパー１１の下方に配設された開閉弁１
３を開状態としておき、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、粉体充填用容器８０を、その充填口
部８３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。次いで、押圧ヘッド３１および３１を押し出
すべくエアーシリンダ３２および３２を同期的に動作さ
せる。これにより、昇降台６２に載置された粉体充填用
容器８０は、その本体部８２が圧縮されて、該本体部８
２内の粉体充填空間が収縮される。

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内に保持された粉
体充填容器８０は、押しばね６３により上方へ付勢され
、その充填口部８３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。このとき、各減圧管路４１および
４５に介装された流ｆｆｉ調整弁４３および４７は、減
圧ケース２０内の容量および該減圧ケース２０内に保持
された粉体充填用容器８０の容量に対応させて、各管路
内を通流する気体の流量がそれぞれ予め設定されている
。

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内における粉体充填用容器８０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ｚ。

内に保持された粉体充填用容器ｓｏ内の空気が粉体供給
管路１２の下部および第２減圧管路４５を介して、真空
ポンプ４４により流量調整弁４７にて規定される所定の
流量ずつ吸引される。各流量調整弁４３および４７の流
量は、真空ポンプ４４による粉体充填容器８０の内部お
よび外部の減圧がほぼ平衡した状態で行われるように定
められる。そして、粉体充填用容器８０の内部と、該粉
体充填用容器８ｏを取り囲む減圧ケース２０内の圧力が
平衡状態で略真空状態になると、開閉弁４２および４６
は閉状態にされる。

次に、トナーホッパー１１の下方に配設された開閉弁５
２を開状態にする。これにより、トナーホッパー１１内
に貯留された所定量のトナーが、粉体供給管路１２を介
して粉体充填用容ａｇｏ内へ一括して落人される。この
とき、減圧状態に保持されていた粉体充填用容器８０内
へはトナーが高速で落人される。また、粉体充填用容器
８ｏは、第３図に示すように、その本体部８２が押圧ヘ
ッド３１および３１によって内方へ押し込まれた収縮状
態になっており、内周面が内方へ突出した状態になって
いる。従って、粉体充填用容器８０内へ高速で落人され
たトナーは、その一部が本体部８２内周面に衝突して減
速される。そして、トナーホッパー１１内のトナーの全
部または大部分が粉体充填用容器８ｏ内へ充填された時
点で、押圧ヘッド３１および３１が相互に離れるように
エアーシリンダ３２および３２を同期的に動作させる。

これにより、粉体充填用容器８ｏの本体部８２が、順次
、膨張されて、元の円筒状に復元される。その結果、す
でに粉体充填用容器８ｏ内へ充填されたトナーに加わる
押圧力が弛緩されるとともに振動が付加され、粉体充填
用容器８ｏ内のトナーにブロック状の塊が生じている場
合には、その塊が崩壊される。従って、本体部８２が圧
縮されていない状態に復元されることにより、粉体充填
用容器８０内には、トナーが塊状に固まることなく充填
されている。

このようにして、粉体充填用容器８ｏ内へのトナーの充
填が終わると、エアーシリンダ７０が下部半体２２を下
降させるべく駆動される。そして、下部半体２２が上部
半体２１から分離されると、トナーが充填された粉体充
填用容器８０が下部半体２２内から取り出される。

なお、上記実施例では、粉体充填用容器８０を圧縮させ
るために機械的な充填空間収縮手段３ｏを用いたが、こ
れ以外にも、例えば、第４図に示すように、減圧ケース
２０内で粉体充填用容器８０の内部と外部とに圧力差を
付与することによっても、粉体充填用容器８０を圧縮さ
せることができる。この場合には、粉体充填用容器８０
の内部および粉体充填用容器８０を囲む減圧ケース２０
内を減圧手段４０にて減圧する際に、粉体充填用容器８
０が破損しない範囲内で、粉体充填用容器８０内の圧力
を、減圧ケース２０内圧力よりも低くして粉体充填用容
器８０の本体部８２を収縮させる。そして、粉体充填用
容器８０内に粉体がほぼ充填され終えた時点で、該粉体
充填用容器８０内の圧力が、減圧ケース２０内の圧力に
対して瞬間的に増大するように、圧力上昇手段５０を介
して減圧ケース２０内に導入される外気の流量を制限す
る。こうすることによっても、粉体充填用容器８０内へ
粉体がほぼ充填され終えた後に、粉体充填用容器８０の
本体部８２が元の円筒状に復元され、容器８０内の粉体
が充填される空間が広がって、容器８０内に充填された
粉体が固まるおそれがない。

本発明の粉体充填方法に使用される粉体充填用容器とし
ては、上記実施例では、容器自体を変形させて、容器内
の粉体充填空間を狭める構成としたが、第５図に示すよ
うに、容器自体の変形を伴わずに、容器内の粉体充填空
間を収縮および膨張させ得る構成であってもよい。

該粉体充填容器９０は、比較的硬質のプラスチックより
なる円筒状の本体部９２と、該本体部９２の上面に設け
られた充填口部９３とを有している。充填口部９３の外
周面にはキャップをねじ込むためのねじ部が設けられて
いる。本体部９２の周壁には、通気孔９５が設けられて
いる。該本体部９２内には、内周面全体に沿って円筒状
になったシート状の弾性体９もが設けられている。該弾
性体９６は若干の弾力性と高気密性とを有するプラスチ
・ツクフィルム等により構成されており、その上端部お
よび下端部は、本体部９２内周面の上端部および下端部
にそれぞれ気密に接着されている。従って、弾性体９６
の外周面と本体部９２の内周面との間には、通気孔９５
を介してのみ外部に連通ずる気密性の間隙９７が形成さ
れている。そして、通気孔９５より該間隙９７に空気が
導入されると、該間隙９７が広がり、弾性体９６が内面
側へ膨張して、弾性体９６の内部における粉体充填空間
が収縮される。

このような構成の粉体充填用容器９０を使用する場合に
は、本発明の粉体充填方法は次のようζこ実施される。

まず、減圧ケース２０内に粉体充填用容器９０を封入し
、その本体部９２内周面と弾性体９６の外周面との間の
間隙９７に、通気孔９５から圧縮空気を導入する。これ
により、第６図に示すように、弾性体９６が全周にわた
って内面側へ膨張し、弾性体９６の内部の粉体が充填さ
れる空間が収縮される。このような状態で、粉体充填用
容器９０の内部と、該粉体充填用容器９０内を取り囲む
減圧ケース２０内を減圧する。この減圧により、弾性体
９６は内面側へ膨張した状態になる。次いで、減圧ケー
ス２０外より粉体充填用容器９０内へ粉体を供給する。

粉体充填用容器９０内へ供給された粉体は、弾性体９６
の内部の空間に充填される。このとき、粉体の一部は、
内面側へ突出した弾性体９６の内周面に衝突して減速さ
れる。そして、弾性体９６内に形成された粉体充填空間
に粉体の全部もしくは大部分が充填された時点で、弾性
体９６外面側の間隙９７が瞬間的に収縮されるように、
該間隙９７内の空気を通気孔９５から外部へ吸引する。

これにより、弾性体９６が元の円筒状に膨張して、弾性
体９６内に充填された粉体の圧縮が弛緩されて、該粉体
にブロック状の境部分が生じていても、該境部分が崩壊
される。従って、該粉体充填用容器９０を使用する場合
にも、粉体充填作業が完全に終わった段階では、充填さ
れた粉体には塊状に固まるおそれがない。

なお、上記実施例では、カートリ、ノジ内部および外部
の減圧を、２系統の減圧経路により行うようにしたが、
このような２系統の減圧経路に限らず、例えば、本願出
願人の出願である特開平１−１２４５０３号公報に開示
されているような１系統の減圧経路を使用してもよい。

（発明の効果） 本発明の粉体充填方法は、このように、容器内に形成さ
れる粉体充填空間を収縮させた状態で、該空間に粉体を
流入させることにより、該空間に流入された粉体が容器
内周面に衝突して減速される。そのため、該空間に充填
される粉体が塊状に固まるおそれがない。しかも粉体充
填後に該空間を膨張させているために、充填された粉体
が固まった状態になっていても、その固まった部分が確
実に崩壊される。

本発明の粉体充填装置は、内部の粉体充填空間が収縮す
るように変形可能な粉体充填用容器を、内部と外部とを
同時に減圧する際に、該粉体充填用容器の粉体充填空間
を確実に収縮させることができ、粉体充填空間に収容さ
れる粉体を、固まらせることなく、確実に高密度充填し
得る。

さらに、本発明の粉体充填用容器は、内部と外部とを減
圧した状態から同時に昇圧するとともに粉体を落下させ
ることにより、粉体を高密度に充填され、さらに外部を
減圧すると同時に内部に配設された弾性体が容易に収縮
されて、°粉体が該弾性体に衝突することにより、内部
に粉体が固まるおそれがない。

４、　　　　の　　　な！　Ｂ 第１図は本発明の粉体充填方法の実施に使用される粉体
充填装置の一例を示す概略図、第２図はその装置に使用
される粉体充填用容器の断面図、第３図はその変形状態
を示す断面図、第４図は粉体充填用容器の変形方法の他
の例を説明するための概略図、第５図は本発明の粉体充
填用容器の他の例を示す断面図、第６図はその変形状態
を示す断面図である。

ＩＯ・・・トナー供給器、２０・・・減圧ケース、３０
・・・充填空間収縮部、４０・・・減圧手段、５０・・
・圧力上昇手段、６０・・・容器昇降手段、８０．９０
・・・粉体充填容器、８２．９２・・・本体部、 ９６・・・弾性体、 ９７・・・間隙。

以 上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、粉体が充填される内部の粉体充填空間が変形される
   粉体充填用容器を、内部と外部とを減圧する工程と、 該粉体充填用容器の内部および外部を同時に昇圧しつつ
   、該粉体充填用容器内に粉体を落下させる工程と、 粉体充填空間内に粉体が所定量充填された状態で、該粉
   体充填空間を膨張させる工程と、 を包含する粉体充填方法。 ２、粉体が充填される内部の粉体充填空間が変形される
   粉体充填容器を、該粉体充填容器の内部と外部とを減圧
   した状態から該粉体充填用容器の内部と外部とを同時に
   昇圧すると同時に、該粉体充填用容器内に粉体を落下さ
   せる粉体充填装置であって、 該粉体充填用容器の内部と外部との減圧時に、該粉体充
   填用容器内の粉体充填空間を収縮させる充填空間収縮手
   段を有してなる粉体充填装置。 ３、内部と外部とを減圧した状態から、内部と外部とを
   同時に昇圧すると同時に、内部に粉体が落下されること
   により粉体が充填される粉体充填用容器であって、 筒状の本体部と、 該本体部の内面に沿って、該本体部の内面とは気密状の
   間隙を形成するとともに内部に粉体充填空間を形成する
   ように配設されており、内部の粉体充填空間と前記間隙
   内との圧力差により内部の粉体充填空間が収縮および膨
   張する弾性体と、を具備する粉体充填用容器。