JP2010052003A - 粉体の圧縮成型装置 - Google Patents

Abstract

【課題】粉体の種類等に応じて適切な圧縮成型を行うことができ、高品質の成型体を安定的に効率良く提供し得る粉体の圧縮成型装置を提供すること。
【解決手段】本発明の圧縮成型装置は、鉛直方向に延びる貫通口１０を有する臼体１１と、該貫通口１０に鉛直方向の下方側から挿入され且つ該貫通口１０内を上下動可能に配され且つ容器３の下面の一部と接触した状態で該容器３を下方から支持する容器支持体１２とを備え、貫通口１０と容器支持体１２とによって容器３の収容空間Ｓが画成可能になされている。本発明の圧縮成型装置は、更に、容器３内の粉体に超音波振動を付与する下杵２０ａと、上杵２０ｂとを備えている。容器支持体１２に、該容器支持体１２の鉛直方向の全長に亘って下杵２０ａの移動路１５が形成されており、該下杵２０ａが該移動路１５を移動して、容器３の下面の前記一部以外の部位に接触可能になされている。
【選択図】図２

Description

本発明は、容器内に収容された粉体化粧料等の粉体に超音波振動を付与しながら該粉体を圧縮成型する粉体の圧縮成型装置に関する。

従来、粉体の圧縮成型法として、粉体を所定の容器等に充填し加圧プレスして成型する、いわゆるプレス成型法が知られている。プレス成型法は、粉体を圧縮することにより、該粉体自体の凝集力及び／又は粉体中に含有されている油剤等の結合剤のバインダー効果を発現させ、これにより粉体を固化・成型する成型法である。しかし、プレス成型法は、粉体自体の物性や形状、複数種の粉体を併用している場合にはその成分組成等によっては、粉体の固化・成型が困難となる場合があった。

このようなプレス成型法の問題を解消すべく、加圧プレスに加えて粉体に超音波振動を付与する方法が提案されている。例えば特許文献１には、鉛直方向に延びる貫通孔が形成されたテーブルと、該貫通孔に鉛直方向の上方側から挿入される上杵及び下方側から挿入される下杵とを備えた圧縮成型装置を用い、該貫通孔と該下杵の上面とで画成される凹部に粉体原料を充填後、該上杵の下面を該凹部内に挿入し、該粉体原料の上下それぞれから超音波振動を与えながら該粉体原料を圧縮成型し、タブレットを製造する方法が記載されている。特許文献１に記載の方法によれば、主として超音波振動を用いることにより、粉体の種類によらず、欠陥が少なく且つ密度が均一な高品質の成型体が得られるとされている。

しかし、特許文献１に記載の圧縮成型装置においては、圧縮成型時に粉体を収容するための容器は使用されず、粉体は、前記凹部を画成する前記下杵の上面上に直接充填されるため、所定の圧縮成型後に前記凹部内に残留する粉体を完全に除去する作業等が必要となり、複数の成型体を連続的に製造し難く、生産性に問題がある。また特許文献１に記載の圧縮成型装置は、粉体を容器内で圧縮成型する場合、即ち容器付きの成型体を製造する場合には利用し難いものであった。

また特許文献２には、プレス成型法を利用した全自動的な粉体等の化粧料の圧縮成型装置として、粉体の圧縮空間を複数有するターンテーブル、及び各該圧縮空間内の粉体を上下方向からそれぞれ圧縮する上下一組の圧縮手段を備え、各該圧縮空間に容器を順次配置し、該容器内に粉体を充填し、該圧縮手段によって該粉体を容器ごと加圧プレスして成型する圧縮成型装置が記載されている。特許文献２に記載の圧縮成型装置においては、圧縮空間内において粉体が収容された容器を下方から支持する容器受けとして機能する、加圧体２７（特許文献２の図２等の記載参照）が上下動可能に配されているため、前記圧縮手段による粉体の下方から上方に向けての圧縮は、加圧体２７を介して間接的に行われる。特許文献２に記載の圧縮成型装置によれば、複数の成型体を連続的に製造することが可能であり、また、種々の化粧料に即応した最適な圧縮成型を極めて簡易且つ自在に行うことができるとされている。

ところで、特許文献２に記載の圧縮成型装置の如き成型体の連続製造装置においては、成型体の原料である粉体の品質や特性等（例えばかさ密度）のばらつき等により、成型体の品質にばらつきが生じたり、品質の低下を招いたりするおそれがある。このような、成型体の連続製造装置における粉体に起因する問題の解決には、粉体の種類等に応じて容器内への粉体の充填量を調整することが効果的であり、斯かる観点から、容器内で粉体を圧縮成型する成型体の連続製造装置は、粉体の充填量調整機構を備えていることが望ましい。特許文献２に記載の圧縮成型装置においては、圧縮空間において容器が載置される底部を形成する容器受けとしての加圧体２７が上下動可能に配されているため、該圧縮空間に設置された容器に粉体を充填する時に粉体の種類等に応じて加圧体２７を上下動させることにより、圧縮空間の容量を調整することができ、これにより容器内への粉体の充填量を調整することができると考えられる。

しかし、特許文献２に記載の圧縮成型装置において、より高品質の成型体を得る等の目的で特許文献１に記載の如く、容器の下方から該容器内の粉体に向けて超音波振動を付与しようとすると、該容器の直下に位置する容器受けとしての加圧体２７の存在により、超音波振動が容器内の粉体に伝わりにくく、超音波振動の効果が得られにくいという問題があった。成型体の連続製造に対応可能で、粉体の種類等に応じて粉体の充填量を調整でき、且つ超音波振動を用いた粉体の圧縮成型により粉体の種類等によらず高品質の成型体を提供し得る粉体の圧縮成型装置は未だ提供されていない。

特開２００７−２１０９８５号公報 特開昭６３−６０９１３号公報

従って本発明の目的は、粉体の種類等に応じて適切な圧縮成型を行うことができ、高品質の成型体を安定的に効率良く提供し得る粉体の圧縮成型装置を提供することにある。

本発明は、皿状の容器内に収容された粉体に超音波振動を付与しながら該粉体を圧縮成型する粉体の圧縮成型装置であって、鉛直方向に延びる貫通口を有する臼体と、該貫通口に鉛直方向の下方側から挿入され且つ該貫通口内を上下動可能に配され且つ前記容器の下面の一部と接触した状態で該容器を下方から支持する容器支持体とを備え、該貫通口と該容器支持体とによって該容器の収容空間が画成可能になされており、更に、前記容器支持体によって支持されている前記容器の下方において鉛直方向に上下動可能に配され且つ該容器内の前記粉体に超音波振動を付与する下杵と、該容器を挟んで該下杵と相対向する位置に鉛直方向に上下動可能に配された上杵とを備え、該下杵と該上杵とによって該粉体を該容器ごと圧縮可能になされており、前記容器支持体に、該容器支持体の鉛直方向の全長に亘って前記下杵の移動路が形成されており、該下杵が該移動路を移動して、該容器支持体によって支持されている前記容器の下面の前記一部以外の部位に接触可能になされている粉体の圧縮成型装置を提供することにより、前記目的を達成したものである。

本発明の粉体の圧縮成型装置によれば、成型体の原料である粉体の種類等に応じた適切な圧縮成型を行うことができ、粉体の種類等によらず、欠陥が少なく密度が均一な高品質の成型体を安定的に効率良く得ることができる。

以下、本発明をその好ましい実施形態に基づき図面を参照して説明する。図１には、本実施形態の粉体の圧縮成型装置（以下、圧縮成型装置ともいう）全体の概略上面図が示されている。本実施形態の圧縮成型装置は、皿状の容器３内に収容された粉体に超音波振動を付与しながら該粉体を圧縮成型して容器３付きの成型体５０を製造する装置であり、成型体の原料である粉体を圧縮成型する部位１（圧縮成型部）を複数（６個）有し且つ図示しない駆動源によって周方向に回転可能なターンテーブル２を備えている。本実施形態の圧縮成型装置は、ターンテーブル２をその周方向に回転させることによって、これら複数の圧縮成型部１がそれぞれ符号Ａ〜Ｆの位置を順次通過して所定の工程を経るようになされており、複数の成型体５０を連続的に製造することができる。

複数の圧縮成型部１は、平面視して円形形状のターンテーブル２の周縁に沿って等間隔で配されている。ターンテーブル２は、ベース体４上において図１の矢標方向に（時計回りに）回転可能に配されている。ベース体４における図１の符号Ａの位置には、粉体が入っていない複数の空の容器３をターンテーブル２へ搬送するコンベア５が接続されている。また、ベース体４における図１の符号Ｅと符号Ｆとの中間位置には、ターンテーブル２から排出された容器３付きの成型体５０を所定位置へ搬送するコンベア６が接続されている。

図２には、図１の符号Ｄの位置における圧縮成型部１の縦断面図が模式的に示されている。本実施形態の圧縮成型装置においては、後述するように図１の符号Ｄの位置で粉体の圧縮成型が行われる。複数の圧縮成型部１は、それぞれ図２〜図４に示すように、鉛直方向に延びる貫通口１０を有する臼体１１と、該貫通口１０に鉛直方向の下方側から挿入され且つ該貫通口１０内を上下動可能に配され且つ容器３の下面の一部と接触した状態で該容器３を下方から支持する容器支持体１２とを備えている。貫通口１０と容器支持体１２とによって容器３の収容空間Ｓが画成可能になされている。

本実施形態の圧縮成型装置は、図２に示すように、容器支持体１２によって支持されている容器３の下方において鉛直方向に上下動可能に配され且つ該容器３内の粉体に超音波振動を付与する下杵（下ホーン）２０ａと、該容器３を挟んで該下杵２０ａと相対向する位置に鉛直方向に上下動可能に配された上杵（上ホーン）２０ｂとを備え、該下杵２０ａと該上杵２０ｂとによって粉体を容器３ごと圧縮可能になされている。下杵２０ａ及び上杵２０ｂは、図１の符号Ｄの位置に成型圧縮部１を上下から挟むように配されている。下杵２０ａ及び上杵２０ｂは何れも、その長さ方向と直交する方向の断面形状が容器３の平面形状（容器３の底板の平面視における形状）と相似形で且つ容器３内に挿入可能な形状（本実施形態では角が丸みを帯びた四角柱状）の金属等の剛体からなり、粉体を圧縮成型する際に、該粉体に超音波振動を付与する役割、及び該粉体を圧縮するための成型用杵としての役割を有している。

下杵２０ａの下端には超音波振動素子２１ａが取り付けられており、該素子２１ａはエアシリンダ２２ａによって支持されており、これら三者は同一軸線上に位置している。エアシリンダ２２ａは図示しない支持部材に取り付けられている。これによって、下杵２０ａ及び素子２１ａはそれぞれ上下方向へ移動可能になっている。一方、上杵２０ｂの上端には超音波振動素子２１ｂが取り付けられており、該素子２１ｂはエアシリンダ２２ｂによって支持されており、これら三者は同一軸線上に位置している。エアシリンダ２２ｂは図示しない支持部材に取り付けられ、そこから垂下している。これによって、上杵２０ｂ及び素子２１ｂはそれぞれ上下方向へ移動可能になっている。尚、超音波振動素子の移動手段はエアシリンダに限定されず、他に油圧シリンダや、電動モータを用いたボールネジプレス等の機器を用いても良い。また、超音波振動素子の移動手段は、杵及び該超音波振動素子に対して同一線上に位置していなくても良い。

臼体１１は、図３及び図４に示すように、略円筒状の金属等の剛体からなり、平面視（上面視）して円形形状をしている。臼体１１の上端部は水平方向に張り出してフランジを形成しており、該フランジはターンテーブル２へボルト締め（図示せず）されている。貫通口１０は、臼体１１の鉛直方向と直交する水平方向の中央に位置し、図４に示すように鉛直方向の上方から見たときに（上面視において）、角が丸みを帯びた四角形（正方形）形状をしている。貫通口１０の開口径は、図３に示すように鉛直方向の上方側から下方側に向かう途中で一度変化しており、下方側の開口径の方が上方側の開口径よりもが大きくなっている。

臼体１１の下端部には、容器支持体１２の位置決め用部材１３が貫通口１０の壁面に露出するように配されている。本実施形態においては、図４に示すように４個の位置決め用部材１３が貫通口１０の壁面に沿って等間隔で配されており、これら４個の位置決め用部材１３によって容器支持体１２を貫通口１０内の所望の位置で固定できるようになされている。即ち、位置決め用部材１３は、その摩擦力により、貫通口１０に挿入され固定された容器支持体１２が自重により落下することを効果的に防止し得る。尚、位置決め用部材１３が配されていても、容器支持体１２は、後述する容器押し込み手段３０や圧縮後部７ｂ等により、貫通口１０内を上下に摺動可能である。位置決め用部材１３としては、例えばウレタンゴム、ニトリルゴム、エチレンゴム、ブチルゴム、フッ素ゴム、シリコンゴム等の弾性体、ゴム、スポンジ等を用いることができる。

容器３の収容空間Ｓを画成する貫通口１０の壁面は樹脂を含んで構成されており、図３に示すように、臼体１１の一部が樹脂からなる樹脂部１４となっている。このように、貫通口１０の壁面における、粉体が収容される容器３と接触する部位を樹脂で形成した理由は、超音波振動に起因する該部位（貫通口１０の壁面）と容器３との磨耗を緩和するためである。即ち、本実施形態においては、収容空間Ｓに収容された容器内の粉体に超音波振動を付与するため、該超音波振動により容器が振動する。このため、収容空間Ｓを構成する貫通口１０の壁面の材質によっては、該壁面と容器との接触部分が超音波振動により傷が発生することがある。この場合、磨耗して該接触部分に磨耗痕が発生するだけでなく、その磨耗粉による汚染や成形品の美観の低下等を招くおそれがある。そこで、本実施形態においては、容器の収容空間Ｓを画成する貫通口１０の壁面を樹脂部１４とすることにより、このような超音波振動に起因する磨耗の問題を解消している。通常、容器３はアルミ合金等の金属やポリエチレンテレフタレート等の樹脂から形成されており、このような容器３の材質と硬度が同等以下の樹脂を貫通口１０の壁面に用いることで、磨耗痕や磨耗粉の発生が特に効果的に抑制される。

樹脂部１４は実質的に樹脂からなる。該樹脂としては、例えばポリアセタール、ＭＣナイロン（登録商標）、硬質ポリエチレン、フッ素樹脂等の１種以上を用いることができる。これらの中でも特にポリアセタールは、上述した磨耗痕や磨耗粉の抑制効果が高く、本発明で好ましく用いられる。

容器支持体１２は、金属等の剛体からなり、貫通口１０の形状に合致した形状をしている。容器支持体１２は図５に示すように、角が丸みを帯びた四角柱状のベース部１２ａと、該ベース部１２ａ上に配され且つ収容空間Ｓ内の容器を下方から支持する支持部１２ｂとを有している。支持部１２ｂの上端部は、容器支持体１２の貫通口１０への挿入方向の先端部であると共に容器との接触部でもあり、圧縮成型時には該上端部上に粉体が収容される容器３が載置される。支持部１２ｂの上端部（容器支持体１２における容器との接触部）の水平方向（鉛直方向と直交する方向）視での形状は、図４に示すように放射状、より具体的には十字形状となっている。

容器支持体１２には、図５に示すように、該容器支持体１２の鉛直方向の全長に亘って下杵２０ａの移動路１５が形成されている。移動路１５は、容器支持体１２を構成するベース部１２ａを鉛直方向に貫通する貫通口１５ａと、該ベース部１２ａ上に配された支持部１２ｂを中心とする、該支持部１２ｂの周囲空間とからなり、両者は同一軸線上に位置している。これにより、下杵２０ａが移動路１５を移動して、容器支持体１２によって支持されている容器３の下面の前記一部（容器３の下面における容器支持体１２との接触部）以外の部位に接触可能になされている。

下杵２０ａは、移動路１５の形状に合致した形状をしており、移動路１５によって容器支持体１２の鉛直方向の全長に亘って移動可能になされている。具体的には下杵２０ａは、図６に示すように四角柱状をしており、且つその上端部（移動路１５への挿入方向の先端部）に、上端から下杵２０ａの長さ方向に延びる所定長さの切り込み部２３を有している。切り込み部２３は、下杵２０ａが移動路１５を移動する時に容器支持体１２の支持部１２ｂが挿入される空隙として機能する部位であり、下杵２０ａの水平方向視（長さ方向と直交する方向の断面視）において、支持部１２ｂの上端部の水平方向視での形状に対応した形状、即ち放射状（十字形状）をしている。切り込み部２３の鉛直方向に沿った長さは、支持部１２ｂの鉛直方向に沿った長さよりも長くなっており、これにより下杵２０ａの上端部が容器支持体１２（支持部１２ｂ）の上端部よりも鉛直方向の上方に突出し、容器支持体１２上に載置されていた容器を該下杵２０ａの上端部によって持ち上げることが可能になしてある。

十字形状の切り込み部２３を有する下杵２０ａの上端部は、図６に示すように、４本の四角柱を縦横に２本ずつ所定間隔を置いて配置した形態をなしている。下杵２０ａの上端部を構成するこれら４本の四角柱は、超音波振動を効率良く均一に粉体に付与する観点から、水平方向視における大きさが同じであることが好ましい。

下杵２０ａにおける容器３の下面との接触面積は、容器３内の粉体に下杵２０ａを通じて超音波振動を効率良く付与する観点から、容器３における粉体の収容部の底面積の５０％以上であることが好ましく、８０％以上であることが更に好ましい。ここで、「容器における粉体の収容部の底面積」とは、容器の内面において、粉体を下方から支持する底面の面積を意味する。

尚、容器３は、図２及び図９に示すようにバットの如き底の浅い箱形の容器であり、平らな底板と該底板を包囲し且つ鉛直方向に立設する壁部とを有している。容器３における粉体の収容部の底面積は、この底板の内面側の面積である。容器３は、その底板と直交する方向（鉛直方向）の上方から見たときに（上面視において）、収容空間Ｓを画成する貫通口１０の上面視における形状〔図４参照。角が丸みを帯びた四角形形状〕と略同形状をしており、且つ収容空間Ｓに収容された時における該収容空間Ｓを構成する貫通口１０の壁面とのクリアランス（間隙）が５０〜１５０μｍ程度となるような大きさを有している。容器３は、本実施形態の圧縮成型装置を構成する部材ではなく、該圧縮成型装置とは別体である。

本実施形態においては、上杵２０ｂ及び下杵２０ａを鉛直方向に移動させて両者を突き合わせた時に、図７に示すように、下杵２０ａにおける上杵２０ｂとの突き合わせ面の輪郭線２０ａａの少なくとも一部が、上杵２０ｂにおける下杵２０ａとの突き合わせ面の輪郭線２０ｂｂからはみ出している。より具体的には図７に示すように、上杵２０ｂと下杵２０ａとを突き合わせた時に、上杵２０ｂの輪郭線２０ｂｂの略全体（輪郭線２０ｂｂの全長の９０％以上）が、下杵２０ａの輪郭線２０ａａによって包囲されている。このように、上杵２０ｂと下杵２０ａとを突き合わせた時に、その突き合わせ面において下杵２０ａの輪郭線の少なくとも一部が上杵２０ｂの輪郭線からはみ出すようになされていることにより、下杵２０ａと上杵２０ｂとの間で粉体に超音波振動を付与しながら該粉体を容器３ごと圧縮する時に、各杵による剪断力や超音波振動等によって容器３が傷つくことが効果的に防止される。

本実施形態の圧縮成型装置は、容器支持体１２を鉛直方向に上下動させる昇降手段を備えており、該昇降手段によって容器支持体１２を貫通口１０内で上下動させることにより収容空間Ｓの容積が可変可能になされており、これにより粉体の容器３への充填量が調整可能になされている。図８には、前記昇降手段としての容量調整板７が示されている。容量調整板７は、金属等の剛体からなり、図８に示すように、ターンテーブル２を下方から支持するベース体４における該ターンテーブル２との対向面４ａ上に配されており、対向面４ａからターンテーブル２に向かって突出する凸部からなる。該凸部（容量調整板７）は、ターンテーブル２の周縁に沿って配されており、図１の符号Ａの位置から符号Ｄに亘って連続する所定幅の半円状の圧縮前部７ａと、図１の符号Ｄの位置から符号Ｆに亘って連続する所定幅の円弧状の圧縮後部７ｂとからなる。圧縮前部７ａと圧縮後部７ｂとは、図１の符号Ｄの位置及び符号Ｆと符号Ａとの間の２箇所において途切れており、連続していない。容量調整板７は、ターンテーブル２の周方向に回転する複数の容器支持体１２を下方から支持し且つ所定の位置に誘導するガイドレールとしての役割を有しており、前記凸部の上面に容器支持体１２が載置される。

圧縮前部７ａは、容器３のターンテーブル２への供給直後から粉体の圧縮成型直前までの工程に亘って容器支持体１２を下方から支持する部材であり、図示しない駆動源によって鉛直方向に上下動可能に配されている。圧縮前部７ａの前記対向面４ａからの突出高さはその全長に亘って一定となっている。図示しない駆動源を動作させて圧縮前部７ａを鉛直方向の下方側に移動させる、即ち圧縮前部７ａの対向面４ａからの突出高さを低くすると、圧縮前部７ａ上に位置している容器支持体１２も該下方側に移動するため、容器３の収容空間Ｓの容積が増加する。粉体の容器３への充填量を増加する場合は、斯かる操作によって容器３の収容空間Ｓの容積を増加させる。一方、粉体の容器３への充填量を減少する場合は、上述した操作とは逆に圧縮前部７ａを鉛直方向の上方側に移動させ、収容空間Ｓの容積を減少させる。

圧縮後部７ｂは、粉体を容器３ごと圧縮した直後から粉体の入った容器３をターンテーブル２から排出するまでの工程に亘って容器支持体１２を支持する部材であり、容器支持体１２の進行方向（ターンテーブル２の回転方向）に従って対向面４ａからの突出高さが高くなっている。即ち、圧縮後部７ｂにおける容器支持体１２が載置される上面は、その全長に亘って傾斜しており、図１の符号Ｄから符号Ｆに向かうにつれて容器支持体１２が鉛直方向の上方に移動し、これにより収容空間Ｓが減少するようになされている。本実施形態においては、図１の符号Ｅと符号Ｆとの中間位置において収容空間Ｓの容積が略ゼロとなるように圧縮後部７ｂの突出高さが調整されており、これにより該中間位置で、容器支持体１２によって支持されている容器３がターンテーブル２の表面と同一平面上に押し出されるようになされている。

以上の構成を有する本実施形態の圧縮成型装置を用いた粉体の圧縮成型方法（成型体の製造方法）を図１及び図９を参照しながら説明すると、先ず、図示しない駆動源を動作させてターンテーブル２を時計回りに回転させると共に、コンベア５を動作させて複数の空の容器３をターンテーブル２の近傍に搬送させ、回転状態のターンテーブル２の各圧縮成型部１における収容空間Ｓに、図１の符号Ａの位置で、図９（ａ）に示すように容器押し込み手段３０を用いて容器３を１個ずつ収容する。容器３は、その前記底板の外面が容器支持体１２（支持部１２ｂ）の上端と接触するように収容空間Ｓに収容される。容器押し込み手段３０は、コンベア５上の容器３を吸引又は把持して圧縮成型部１の上方に搬送した後、該圧縮成型部１における収容空間Ｓ内に進入して該容器３を押し込む。この容器押し込み手段３０による容器３の押し込みにより、容器支持体１２を圧縮前部７ａに接触させる。容器押し込み手段３０としては、このような機構を有する公知の技術を適宜利用することができる。

次いで、図１の符号Ｂの位置で、図９（ｂ）に示すように容器３内に粉体４０を充填する。粉体４０の容器３内への充填は、攪拌翼３２を備えたホッパー３３を用いて行われる。粉体４０は、ホッパー３３の上端開口部から投入され、攪拌翼３２によって攪拌されながらホッパー３３内を自然落下し、収容空間Ｓ内の容器３における前記底板の内面上に堆積される。上述したように、粉体４０の容器３への充填量は、収容空間Ｓの容積を調整することにより調整可能であり、また該収容空間Ｓの容積は、収容空間Ｓを画成し且つ容器支持体１２を下方から支持する圧縮前部７ａ（容量調整板７）を上下動させることにより、即ち圧縮前部７ａの前記対向面４ａからの突出高さを調整することにより調整可能である。圧縮前部７ａの該突出高さは、図１の符号Ｂの位置における収容空間Ｓの容積（容器３への粉体の充填量）が所定値となるように、粉体の充填前に予め調整されている。粉体４０の容器３への充填量は、粉体４０の種類等に応じて決定される。

次いで、図１の符号Ｄの位置で、図９（ｃ）に示すように下杵２０ａと上杵２０ｂとによって粉体４０を容器３ごと圧縮する。この圧縮を行うに際し、本実施形態においては、先ずエアシリンダ２２ｂを動作させて上杵２０ｂを所定の待機位置から下降させて所定の押圧位置に待機させると共に、超音波振動素子２１ｂを動作させて上杵２０ｂを超音波振動させる。また、超音波振動素子２１ａを動作させて下杵２０ａを超音波振動させ、この状態でエアシリンダ２２ａを動作させて下杵２０ａを所定の待機位置から上昇させ且つ移動路１５を移動させる。図１の符号Ｄの位置においては、図８に示すように容量調整板７が存在しておらず、下杵２０ａは符号Ｄの位置で上昇可能になされている。下杵２０ａを上昇させて、その上端部で容器支持体１２上に載置されている容器３を持ち上げ、上方で待機している上杵２０ｂの下面に粉体４０を押し付ける。こうして、容器３内の粉体４０は、下杵２０ａと上杵２０ｂとによって上下から超音波振動を付与されつつ圧縮成型され、成型体５０とされる。粉体４０は、超音波を受けることで振動し、流動化する。従って、本実施形態によれば、低密度で且つ高強度の成型体が得られる。下杵２０ａ及び上杵２０ｂの振動条件は同じでも良く、あるいは異なっていても良いが、一般的には同条件としておく。粉体４０を一定時間圧縮した後、超音波振動を停止し、エアシリンダ２２ｂを動作させて上杵２０ｂを上昇させて所定の待機位置に戻すと共に、エアシリンダ２２ａを動作させて下杵２０ａを下降させて移動路１５から後退させ、所定の待機位置に戻す。

尚、本実施形態においては、図９（ｃ）に示すように、上杵への粉体の付着防止や成型体の表面に模様を付す等の目的で、上杵２０ｂによる粉体４０の押圧時に該上杵２０ｂと該粉体４０との間に、布や紙や樹脂フィルム等からなるシート３４を介在させている。シート３４は、上杵２０ｂと臼体１１（ターンテーブル２）との間において、繰出装置３５から繰り出され、巻取装置３６によって巻き取られるようになされている。上杵２０ｂが図９（ｃ）に示す状態から上昇すると、シート３４は巻取装置３６によって容器３の幅でピッチ送りされ、粉体４０と接触する面が更新される。

図１の符号Ｄの位置で粉体４０を一定時間圧縮した後、図１の符号Ｅと符号Ｆとの中間位置で、図９（ｄ）に示すように、容器排出手段３７を用いて成型体５０が入った容器３をターンテーブル２上から排出し、コンベア６で所定位置へ搬送する。上述したように、図１の符号Ｄの位置よりも容器支持体１２の進行方向の後方においては、容器支持体１２は、該進行方向に従って対向面４ａからの突出高さが高くなされている圧縮後部７ｂ（容量調整板７）によって下方から支持されており、圧縮後部７ｂは、図１の符号Ｅと符号Ｆとの中間位置で収容空間Ｓの容積が略ゼロとなるように前記突出高さが調整されている。従って、図１の符号Ｅと符号Ｆとの中間位置においては、容器支持体１２の上端部（容器３との接触部）の表面は、ターンテーブル２の表面と略同位置にあり、これにより容器排出手段３７による容器３のターンテーブル２からの排出がスムーズに行なわれる。容器排出手段３７としては、このような機構を有する公知の技術を適宜利用することができる。こうして、目的とする成型体５０が、容器３内に収容された状態で得られる。

こうして容器３付きの成型体５０が排出された後、圧縮成型部１は再び図１の符号Ａの位置に戻り、上述した手順が繰り返される。図１の符号Ｅと符号Ｆとの中間位置で略ゼロとなっていた収容空間Ｓの容積は、容器支持体１２が容量調整板７の非存在領域である符号Ｆと符号Ａとの間を進むことによって下方に移動することにより増加し、符合Ａの位置においては容器３を収容可能に調整されている。

本実施形態の圧縮成型装置は、容器支持体１２の昇降手段である容量調整板７（圧縮前部７ａ）を具備しているため、粉体の種類等に応じて容器３内への粉体の充填量を調整することが可能であり、これにより、粉体の品質や特性等（例えばかさ密度）のばらつき等に起因する、成型体の品質のばらつきや低下を防止することができ、高品質の成型体を連続的に効率良く製造することができる。また、本実施形態の圧縮成型装置は、粉体に超音波振動を付与しながらこれを圧縮成型するため、粉体の種類によらず、欠陥が少なく且つ密度が均一な高品質の成型体を製造することができる。特に本実施形態においては、容器３を下方から支持する容器支持体１２に下杵２０ａの移動路１５が形成されていることにより、超音波振動する下杵２０ａを容器支持体１２上に載置されている容器３の下面に直接接触させることができるため、下杵２０ａの超音波振動が容器３内の粉体に効率良く付与され、これにより上述した超音波振動による効果を最大限に発揮させることができる。

本発明の圧縮成型装置は、種々の粉体の圧縮成型に用いることができ、例えば粉体化粧料の圧縮成型に用いることができ、この場合高品質の固形化粧料が得られる。該固形化粧料は、例えばアイシャドウ、チーク、ファンデーション等のメイクアップ化粧料の形態として好適に用いられる。粉体化粧料は、一般に体質顔料、着色顔料、光輝性顔料等の各種顔料及び油性成分を含有する。顔料の含有量は、通常、粉体化粧料中に５〜８０質量％程度である。

一方、前記油性成分は、固形粉体化粧料において固形形状を賦形するためのバインダーとしての役割を持つ。また、化粧料を塗布した際の化粧膜の肌への付着性の面でも重要である。油性成分としては、例えば、動物油、植物油、合成油等の起源や、固形油、半固形油、液体油、揮発性油等の性状を問わず、炭化水素、油脂、ロウ、硬化油、エステル油、脂肪酸、高級アルコール、シリコーン油、フッ素系油、ラノリン誘導体、油性ゲル化剤等を用いることができる。油性成分の含有量は、通常、粉体化粧料中に３〜２０質量％程度である。

以下、本発明の他の実施形態について説明する。後述する他の実施形態については、前記実施形態と異なる構成部分を主として説明し、同様の構成部分は同一の符号を付して説明を省略する。特に説明しない構成部分は、前記実施形態についての説明が適宜適用される。

図１０には、本発明に係る容器支持体の他の実施形態が示されている。図１０に示す容器支持体１２は、中空の四角柱状をしており、且つその中空部に、該容器支持体１２の上端から所定長さに亘って支持部１２ｂが配されており、該支持部１２ｂが、水平方向視〔容器支持体１２の長さ方向（鉛直方向）と直交する方向の断面視〕において十字形状をしている。図５に示す容器支持体と図１０に示す容器支持体との実質的な相違点は、容器３を下方から支持する支持部１２ｂを包囲する枠体の有無であり、図５に示すように該枠体が無い方が、１）超音波エネルギーを容器３の隅々まで伝えやすい点、及び２）上述したように、上杵２０ｂ及び下杵２０ａを突き合わせたときに該下杵２０ａの輪郭線２０ａａの一部が上杵２０ｂの輪郭線２０ｂｂからはみ出せる点で好ましい。

図１１（ａ）及び（ｂ）には、それぞれ本発明に係る容器支持体の更に他の実施形態が示されており、図１１（ｃ）には、図１１（ａ）及び（ｂ）に示す容器支持体と併用される下杵が示されている。図１１（ａ）に示す容器支持体１２は、円筒状のベース部１２ａと、該ベース部１２ａ上に配され且つ収容空間Ｓ内の容器を下方から支持する支持部１２ｂとを有し、該支持部１２ｂが、該容器支持体１２の水平方向視において、円筒状のベース部１２ａの中心を起点として３方向に延びる３枚の板状部材１２ｂａから形成されている。これら３枚の板状部材１２ｂａによって、円筒状のベース部１２ａは水平方向視において３つの円弧に３等分されている。また、図１１（ｂ）に示す容器支持体１２は、中空の円筒状をしており、且つその中空部に、該容器支持体１２の上端から所定長さに亘って支持部１２ｂが配されており、該支持部１２ｂが、図１１（ａ）に示す支持部１２ｂと同様に形成されている。図１１（ａ）に示す容器支持体と図１１（ｂ）に示す容器支持体との実質的な相違点は、支持部１２ｂを包囲する枠体の有無である。また、図１１（ｃ）に示す下杵２０ａは、円筒状をしており、その上端部（移動路１５への挿入方向の先端部）に、上端から下杵２０ａの長さ方向に延びる所定長さの切り込み部２３を有している。図１１（ｃ）に示す切り込み部２３は、図１１（ａ）及び（ｂ）に示す支持部１２ｂの水平方向視での形状に対応した形状となっている。

図１２（ａ）には、本発明に係る容器支持体の別の実施形態が示されており、図１２（ｂ）には、図１２（ａ）に示す容器支持体と併用される下杵が示されている。図１２（ａ）に示す容器支持体１２は、中空の円筒状をしており、図１２（ｂ）に示す下杵２０ａは、円筒状をしている。

以上、本発明をその好ましい実施形態に基づき説明したが、本発明は前記実施形態に制限されない。例えば前記実施形態では、下杵２０ａ及び上杵２０ｂの両方から粉体に対して超音波振動を付与していたが、下杵２０ａのみから又は上杵２０ｂのみから超音波振動を付与しても良い。但し、前記実施形態のように粉体の上下から超音波振動を付与した方が、より高品質の成型体が得られる。また、本発明の圧縮成型装置は、前記実施形態のようなターンテーブルを用いたロータリー式の成型体連続製造に制限されず、他の方式（例えばレシプロ式）による成型体連続製造にも適用することができる。

図１は、本発明の粉体の圧縮成型装置の一実施形態の全体の概略上面図である。 図２は、図１に示す装置の要部（図１の符合Ｄの位置における要部）の模式図である。 図３は、図１に示す装置における臼体及び該臼体の貫通口に挿入された容器支持体の概略縦断面図である。 図４は、図３に示す臼体及び容器支持体の概略上面図である。 図５は、図３に示す容器支持体の概略斜視図である。 図６は、図２に示す下杵の概略斜視図である。 図７は、図２に示す上杵と下杵とを突き合わせた時の突き合わせ面における両者の輪郭線の関係の説明図である。 図８は、図１に示す装置における容量調整板（昇降手段）の配置状態を示す概略上面図である。 図９は、図１に示す装置を用いた成型体の製造工程を示す図である。 図１０は、本発明に係る容器支持体の他の実施形態の概略斜視図である。 図１１（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ本発明に係る容器支持体の更に他の実施形態の概略斜視図であり、図１１（ｃ）は、図１１（ａ）及び（ｂ）に示す容器支持体と併用される下杵の概略斜視図である。 図１２（ａ）は、本発明に係る容器支持体の別の実施形態の概略斜視図であり、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）に示す容器支持体と併用される下杵の概略斜視図である。

符号の説明

１ 圧縮成型部
２ ターンテーブル
３ 容器
４ ベース体
４ａ ベース体におけるターンテーブルとの対向面
７ 容量調整板（昇降手段）
７ａ 圧縮前部
７ｂ 圧縮後部
１０ 貫通口
１１ 臼体
１２ 容器支持体
１２ａ ベース部
１２ｂ 支持部
１４ 樹脂部
１５ 移動路
２０ａ 下杵
２０ｂ 上杵
４０ 粉体
５０ 成型体
Ｓ 容器の収容空間

Claims (6)

1. 皿状の容器内に収容された粉体に超音波振動を付与しながら該粉体を圧縮成型する粉体の圧縮成型装置であって、
   鉛直方向に延びる貫通口を有する臼体と、該貫通口に鉛直方向の下方側から挿入され且つ該貫通口内を上下動可能に配され且つ前記容器の下面の一部と接触した状態で該容器を下方から支持する容器支持体とを備え、該貫通口と該容器支持体とによって該容器の収容空間が画成可能になされており、
   更に、前記容器支持体によって支持されている前記容器の下方において鉛直方向に上下動可能に配され且つ該容器内の前記粉体に超音波振動を付与する下杵と、該容器を挟んで該下杵と相対向する位置に鉛直方向に上下動可能に配された上杵とを備え、該下杵と該上杵とによって該粉体を該容器ごと圧縮可能になされており、
   前記容器支持体に、該容器支持体の鉛直方向の全長に亘って前記下杵の移動路が形成されており、該下杵が該移動路を移動して、該容器支持体によって支持されている前記容器の下面の前記一部以外の部位に接触可能になされている粉体の圧縮成型装置。
2. 前記下杵における前記容器の下面との接触面積が、該容器における前記粉体の収容部の底面積の５０％以上である請求項１記載の粉体の圧縮成型装置。
3. 前記下杵及び前記上杵を鉛直方向に移動させて両者を突き合わせた時に、該下杵における該上杵との突き合わせ面の輪郭線の少なくとも一部が、該上杵における該下杵との突き合わせ面の輪郭線からはみ出している請求項１又は２記載の粉体の圧縮成型装置。
4. 前記容器支持体における前記容器との接触部の水平方向視での形状が、放射状である請求項１〜３の何れかに記載の粉体の圧縮成型装置。
5. 前記容器の収容空間を画成する前記貫通口の壁面が、樹脂を含んで構成されている請求項１〜４の何れかに記載の粉体の圧縮成型装置。
6. 前記容器支持体を鉛直方向に上下動させる昇降手段を備え、該昇降手段によって該容器支持体を前記貫通口内で上下動させることにより前記収容空間の容積が可変可能になされており、これにより前記粉体の前記容器への充填量が調整可能になされている請求項１〜５の何れかに記載の粉体の圧縮成型装置。

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