JPH03176302A - 粉体充填装置 - 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、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し得る
粉体充填装置に関する。

（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Ｉ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、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。該粉体充填装置の概略
の構成を第４図に示す。

該粉体充填装置は、内部が減圧状態とされる減圧ケース
７１に、内部空間を減圧状態とする減圧手段７２及び減
圧状態から圧力を上昇させる圧力上昇手段７３がそれぞ
れ設けられている。この減圧ケース７１内には、減圧ケ
ース７１内に気密状に封入された容器１の充填口２内に
挿入される粉体供給ノズル７４が設けられており、該粉
体供給ノズル７４には、粉体役人ロアロに粉体供給管路
７７を介して粉体を所定量づつ供給し得る粉体供給！１
７５が設けられている。粉体供給管路７７には、該粉体
供給管路７７内を開閉するボール弁等の開閉弁７８が介
装されている。

減圧ケース７１内に気密状に封入された容器１は、容器
昇降手段８０により上方へ押し上げられており、充填口
２の先端が粉体供給ノズル７４のパツキン７９に圧接す
ることで、容器ｌの内部が密閉されるようになっている
。

上記構成の粉体充填装置は次のように動作する。

まず、減圧ケース７１内に、容器ｌの充填口２と粉体供
給ノズル７４との間に隙間が形成される状態で、該容器
ｌを配設する。次いで、粉体供給管路７７に設けられた
開閉弁７８を閉状態としておき、減圧ケース７１内を密
閉状態として減圧手段７２により減圧ケース７１内を減
圧状態とする。この減圧操作により、減圧ケース７１及
び容器１内はそれぞれ減圧状態となる。次に、容器１を
上昇手段８ｏにより上昇させて、その充填口２を粉体供
給ノズル７４のパツキン７９に密接させることにより容
器１内を気密化する。その後、粉体供給管路７７を開放
すると同時に、圧力上昇手段７３により減圧ケース７１
内の圧力を上昇させる。これにより、粉体供給器７５か
ら粉体供給管路７７を介して所定量の粉体が、容器ｌ内
へ勢い良く落人される。また、粉体の供給と同時に減圧
ケース７１内の圧力が上昇することにより、容器ｌの内
部と外部の圧力が平衡し、容器ｌは破損されない。

（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７５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１内へ充填される。しかも、容器
ｌ内は略真空状態であるために、容器ｌ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ｌ内に落人する粉体の落人速度
が大きく、しかも、容器１内の空気量が少ないために、
容器１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７５内の圧力と容器１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ｌの内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ｌ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ｌ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ｌ内のトナーが固まった状態になっていると、その
容器ｌが画像形成装置に装着されて使用される場合に、
容器ｌ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装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明の粉体充填装置は、粉体が充填される容器の内部
と外部とが平衡状態となるように減圧した状態から、該
容器の内部および外部を同時に昇圧し、さらにそれと同
時に、粉体の投入口から容器の開口部内に粉体を落下さ
せることにより、粉体を該容器内に充填する粉体充填装
置であって、粉体の投入口を開閉し得るように配設され
ており、粉体の投入口から投入される粉体が衝突するよ
うに、該容器の開口部より該容器内に進入する粉体緩衝
部材を有する粉体緩衝手段、を有してなり、そのことに
より上記目的が達成される。

（実施例） 以下に本発明を実施例について説明する。

本発明の粉体充填装置であるトナー充填装置は、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ｌＯ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１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１Ｇ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・ツバ−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
とを有し、所定量のトナーがトナーホッパー１１から粉
体供給管路１２を介して減圧ケース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とにより構成されている。下部半体２２は
、上部半体２１に対して接合および離隔し得るように、
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にて下部半体２２が上昇されることにより
、該下部半体２２が上部半体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がそれぞれ設けられており、
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。上部半体２１の下部外面には下部半体２
２が上昇されて接合される際に、該下部半体２２のシー
ル部材２２ａを上部半体２１のシール部材２１ａと接合
するように案内するガイド部材２３が設けられている。

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が設け
られており、該粉体供給ノズル２４内に粉体供給管路１
２の下端部が挿通している。粉体供給ノズル２４の上部
下面には、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
、下側になる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における下端面の中心部には、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２６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ｌの上端部に形成された充填口２の内径
とほぼ等しくされている。

減圧ケ５−ス２０の上部半体２！に固設された粉体供給
ノズル２４の軸心線上には、粉体緩衝手段３０が配設さ
れている。該粉体緩衝手段３０は、外周面が下側なるに
連れて、順次、拡径する円錐形状の粉体緩衝部材３１を
有する。粉体緩衝部材３１の下端における外径は、粉体
没入口２８の内径より大きく、減圧ケース２０内に保持
される容器ｌの充填口２の内径より小さくなっている。

従って、該粉体緩衝部材３１は、そのほぼ上半部が粉体
投入口２８に嵌入され、全体が容器ｌの充填口２より容
器ｌ内に挿入される。粉体緩衝部材３１外周面の軸心に
対する傾斜角度は、該外周面を粉体が流下して容器ｌ内
周面に衝突し得るようにな“うている。

該粉体緩衝部材３１は鉛直状の支持杆３２によって、粉
体供給ノズル２４の下方に同心状に支持されている。該
支持杆３２は、粉体供給管路１２およびトナーホッパー
１１を挿通しており、上端部がトナーホッパー１１の上
方に延出している。該支持杆３２の上端部は、トナーホ
ッパー１１より上方に配設された駆動装置３３に連結さ
れている。該駆動装置１３３は、粉体緩衝部材３１のほ
ぼ上半部が粉体投入口２８に気密状に嵌入されるように
、支持杆３２を軸心方向に上昇させると共に、上昇され
た支持杆３２を軸心方向に下降させて、粉体没入口２８
の下方に粉体緩衝部材３１を保持するようになっている
。従って、駆動装置３３による支持杆３２の昇降により
、粉体緩衝部材３１が粉体投入口２８を開放する状態と
、該粉体投入口２８を気密状に閉塞する状態とに切り換
えられる。そして、粉体緩衝部材３１が粉体投入口２８
に開放した状態では、粉体投入口２８から減圧ケース２
０内にトナーが落人して、そのトナーが、粉体緩衝部材
３１の円錐形状の外周面に衝突する。

減圧ケース２０の下部半体２２には、トナーが充填され
る、例えば円筒状の容器ｌを保持した状態で、この容器
ｌ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、該下部半体２２の底面に取付けら
れたエアーシリンダ６１と、該エアーシリンダ６Ｌのピ
ストンａ　ラド６１ａ先端に取付けられた昇降台６２と
を有する。エアーシリンダ６１は、ピストンロッド６１
ａの進出方向が上方となるように取付けられている。昇
降台６２には、容器ｌの下端部を保持する保持枠６２ａ
が設けられており、この保持枠６２ａが容器１の下部に
嵌合して、該容器１を略鉛直状態に保持するようになっ
ている。該容器ｌは、エアーシリンダ６１の昇降に伴っ
て昇降される。

容Ｈｘは下部半体２２が下降されて上部半体２１から分
離された状態で下部半体２２内に挿入され、該昇降台６
２上に載置される。

そして、該容器ｌが昇降台６２に載置され、減圧ケース
２０の上部半体２１と下部半体２２とを気密に接合した
状態で、エアーシリンダ６１をピストンロッド６１ａが
上方へ進出するように駆動すると、容器ｌの充填口２が
、上部半体２１上面部に設けられた粉体供給ノズル２４
のノズル部２６外周面に案内されながら、該容器ｌが上
昇する。さらに、容器１がエアシリンダー６１によって
上昇すると、充填口２の上端が、当接面部２５に係止さ
れたパツキン２５ａに弾性的に圧接して、容ｉｆの充填
口２と粉体投入口２８とが気密に当接される。

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、減圧ケ
ース２０内と真空ポンプ４４とを連通ずる減圧管路４１
と、該減圧管路４１に介装された開閉弁４２とを有して
いる。圧力上昇手段５０は、減圧ケース２０に取付けら
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ｔｇ整弁５３とを有している。

このような構成の粉体充填装置により、トナーは次のよ
うに容器１内に充填される。

まず、粉体緩衝手段３０における粉体緩衝部材３１が粉
体投入口２８を気密状に閉塞した状態になるように、駆
動装置３３によって支持杆３２を上昇させる。

このような状態で、トナーホッパー１１内に所定量のト
ナーが投入される。トナーホッパーＵ内に投入されたト
ナーは、トナーホッパー１１内および粉体供給管路１２
内に貯溜される。そして、減圧ケース２０の下部半体２
２を下降させる方向にエアシリンダ７０を動作させて、
該下部半体２２を上部半体２工から分離する。このよう
な状態で、容器１を、その充填口２が上側に位置するよ
うに昇降台６２上に載置する。次いで、エアーシリンダ
７０を動作させて、下部半体２２のシール部材２２ａと
上部半体２１のシール部材２１ａとを気密に接合させる
べく、下部半体２２を上昇させる。下部半体２２と上部
半体２１とが接合されると、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
状態とする。

この場合、下部半体２２内に保持された容器ｌは、その
充填口２が粉体供給ノズル２４とは離隔しており、該容
器ｌの内部は減圧ケース２０の内部と連通状態になって
いる。このような状態で、減圧管路４１に介装された開
閉弁４２を開状態とし、真空ポンプ４４を駆動させる。

これにより、減圧ケース２０内の空気が吸引され、減圧
ケース２０の内部が減圧されると同時に、容器１の内部
が減圧される。そして、容器ｌの内部と、該容器ｌを取
り囲む減圧ケース２０内のとが平衡して減圧され、両者
が略真空状態になると、減圧管路４１に介装された開閉
弁４２は開状態にされる。これにより、減圧ケース２０
内は気密状態になる。

このような状態で、減圧ケース２０内のエアーシリンダ
６１を動作させ、昇降台６２を上昇させる。これにより
、昇降台６２に保持された容器１の充填口２が、パッキ
ン２５ａ下面に当接して、充填口２と粉体膜入口２８と
が気密に結合される。また、粉体投入口２８にほぼ上半
部が嵌入された粉体緩衝部材３ｔは、そのは下半分が充
填口２より容器ｌ内に挿入される。

次に、支持杆３２が下降する方向に駆動装置３３を動作
させる。これにより、粉体緩衝部材３１は、第２図に示
すように、全体が容器１内に挿入されて、粉体投入口２
８を開放する。同時に、大気導入管５１に介装された開
閉弁５２も開状態にする。粉体投入口２８が開放される
ことにより、トナーホッパー１１内および粉体供給管路
１２内に貯溜されていたトナーが容器ｌ内に落人する。

このとき、容器１内は、トナーホッパー１１内に対して
減圧状態とされているので、容器ｌ内にはトナーが高速
で流入する。

容器ｌ内に高速で流入するトナーは、粉体投入口２８の
下方に鉛直状に保持された粉体緩衝部材３１の円錐形状
の外周面に激しく衝突して減速される〇粉体緩衝部材３
！の外周面に衝突したトナーは、周囲に飛散し、さらに
容器１の内周面に衝突して、−層、減速される。その結
果、粉体投入口２８の開放初期における容器ｌの内部と
外部との圧力差が大きい場合にも、トナーは、容器１内
に固まることなく充填される。

しかも、トナー充填に際して容器ｌ内の空気が排除され
ているので、容器１内に落人されるトナーの落人速度が
低下しても、容Ｉｔ内にトナーが高密度で充填される。

また、粉体投入口２８が開放されると同時に、大気導入
管５１から流ｊ［整弁５３にて規定される所定量の大気
が減圧ケース２０内に流入して、容器ｌを取り囲む減圧
ケース２０内の圧力が上昇するため、容器ｌ内にトナー
が流入することにより容器１内の圧力が上昇しても、容
器ｌの内部と外部との圧力が平衡しているために、容器
１の変形および破損が防止される。

トナーホッパー１１内のトナーが全て容ｉｌｌ内へ充填
されると、減圧ケース２０内のエアーシリンダ６１が駆
動されて、支持台６２が下降され、容器ｌの充填口２か
らノズル部２６が離脱する。次いで、エアーシリンダ７
０が、減圧ケース２０における下部半体２２を下降させ
るべく駆動される。下部半体２２が上部半体２１から分
離すると、トナーが充填された容器ｌが該下部半体２２
内から取り出される。

容器ｌの状態からノズル部２６が抜かれる前に、支持杆
３２が軸心方向に振動するように駆動装置３３を動作さ
せれば、・その振動による衝撃で粉体緩衝部材３１の外
周面に付着するトナーが容器１内に落下する。これによ
り、粉体緩衝部材３１の外周面から下部半体２２内にト
ナーが落下することが一防止される。その結果、トナー
による減圧ケース２０内の汚れが防止されると共に、別
の新しい容器をセットする際に、その上部がトナーで汚
れるという事態も防止される。さらに、容器ｌへの粉体
の充填量の歩留りの向上も図れる。

また、粉体緩衝部材３１が粉体供給管路１２の開閉弁を
兼ねているので、粉体供給管路１２からボール弁等の開
閉弁が排除され、装置が小型イ（される。

なお、本発明の粉体充填装置では、粉体緩衝手段３０の
粉体緩衝部材３１は、粉体投入口２８より下方に固定的
に配設することもできる。その場合には、粉体供給管路
１２にボール弁等の開閉弁が設置すられる。粉体供給管
路１２に開閉弁が設けられている場合には、減圧ケース
２０内を減圧する際に、予め容器１の充填口２と粉体投
入口ｚ８とを気密に結合し、粉体供給管路１２を介して
容器ｌの内部をその外部とは別に減圧するような操作も
可能になる。

粉体緩衝手段３０は、さらに、第３図に示すように、粉
体供給ノズル２４の直下に支持された平板状の粉体緩衝
部材３４を有するものであってもよい。

該粉体緩衝部材３４は、その−側部が粉体供給ノズル２
４の一側部に回動可能に支持されており、その回動によ
り、水平状態から、０〜９０°の範囲内の任意の傾斜角
度に変化させることができる。このような粉体緩衝部材
３４を有する粉体緩衝手段３０では、粉体緩衝部材３４
を所定の傾斜状態として、トナーが容器１内へと流入さ
れる。そして、傾斜状態の粉体緩衝部材３４に沿ってト
ナーが流下することにより、トナーが容器ｌの内面に衝
突され、トナーが固まることが防止される。また、この
場合には、トナー供給器２０内の圧力と容器１内の圧力
との差が大きいトナー充填開始時に、粉体緩衝部材３４
の傾斜角度を小さくし、その後は粉体緩衝部材３４の傾
斜角度を大きくすることにより、容器ｌ内に流入するト
ナーの速度が安定化され、容器ｌ内にトナーが全体にわ
たって比較的均一に充填される。

さらに、トナー充填後に、粉体緩衝部材３４を水平状態
とすれば、粉体緩衝部材３４の上面に付着するトナーの
落下が防止される。

なお、上記実施例では、カートリッ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、本
発明の充填装置は、このような実施例に限らず、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！系統の減圧経路を使用して
もよい。

（発明の効果） 本発明の粉体充填装置は、このように、粉体が充填され
る容器の内部と外部とが平衡状態となるように減圧した
状態から、両者を同時に昇圧して容器内に粉体を落下さ
せる充填装置において、容器内に高速で流入する粉体が
粉体緩衝部材に衝突して減速されるので、容器内に粉体
が固まることなく充填される。また、粉体は粉体緩衝部
材に衝突して容器の内面にも衝突するために、容器内に
て粉体が固まることが、さらに−層確実に防止される。

４、図　の、　な１日 第１図は本発明の粉体充填装置の一例であるトナー充填
装置の概略図、第２図はその動作を説明するための概略
図、第３図は同じくトナー充填装置の他の例の要部を拡
大して示す概略図、第４図は従来のトナー充填装置の概
略図である。

ｌ・・・容器、２・・・充填口、１０・・・トナー供給
器、２０・・・減圧ケース、２４・・・粉体供給ノズル
、２８・・・粉体没入口、３０・・・粉体緩衝手段、３
１．３４・・・粉体緩衝部材、４０・・・減圧手段、５
０・・・圧力上昇手段、６０・・・容器昇降手段。

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が平衡状態と
   なるように減圧した状態から、該容器の内部および外部
   を同時に昇圧し、さらにそれと同時に、粉体の投入口か
   ら容器の開口部内に粉体を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装置であって、 粉体の投入口を開閉し得るように配設されており、粉体
   の投入口から投入される粉体が衝突するように、該容器
   の開口部より該容器内に進入する粉体緩衝部材を有する
   粉体緩衝手段、 を具備する粉体充填装置。