JPH062481B2 - 粉体充填方法 - Google Patents

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
入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、充填対象となる容器内を大気圧よ
りも減圧した状態とし、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
入される粉体は、容器内が予め大気圧に対して減圧状態
にされているため、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、容器内へ落入さ
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、容器内に落入する粉体の落入速度が
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、底面に衝突して圧縮され過ぎる
傾向がある。特に、粉体供給器内の圧力と容器内の真空
圧力との差が大きい充填初期には、容器内に落入した粉
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、有底筒状をなし、鉛直姿勢で
載置され、上端に開口した充填口部を通して内部に粉体
が充填される容器の内部と外部とを平衡状態で、該粉体
の充填開始前に、大気圧以下であって、容器内に充填さ
れるべき粉体の全量を一括して容器内へ充填する場合よ
りも低い圧力に減圧する減圧工程と、 該粉体の充填が開始されると同時に、該容器の内部と外
部とを減圧工程で減圧された状態から同時に昇圧し、該
容器内に粉体を落下させることにより該粉体を充填する
充填工程と を包含する粉体充填方法であって、 前記減圧工程および充填工程からなる１サイクルを複数
回繰り返すことにより、該容器内への該粉体の充填作業
を終了することを特徴としており、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。

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10と、該トナー供給器
10の下方に配設され、トナーが充填される容器80が内部
に保持される減圧ケース20とを具備する。該容器80は、
例えば下端が閉塞された有底円筒状をしており、その上
部に上方へ突出する充填口部82を有している。従って、
該容器80は、充填口部82に対して底面が適当な間隔をあ
けられた状態になっている。

トナー供給器10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12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
製のパッキン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26の上端にお
ける外径は、減圧ケース20内に保持される粉体充填用容
器80の上端部に設けられた充填口部82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、円筒状の粉体充填用容
器80を保持して、この粉体充填用容器80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、粉体充填用容器80の下
端部を保持する保持枠62aが設けられており、該保持枠6
2aが、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80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82上端がパッキン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内を大気圧から適当に減圧し得る減圧手段40と、
この減圧状態から減圧ケース20の内部の圧力を上昇させ
て大気圧とし得る圧力上昇手段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および流量調整弁53とを有している。

このような構成の充填装置により、本発明方法は、次の
ように実施される。本発明方法では、容器80内に充填す
るべきトナーが、複数回に分けて充填される。すなわ
ち、以下に説明する減圧工程と充填工程からなる１サイ
クルを複数回繰り返すことによってトナーの容器80に対
する充填が行われるようになっている。

まず、トナーホッパー11の下方に配設された開閉弁13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80内に充填されるべきトナー量のほぼ半分とさ
れる。

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、粉体充填用容器80を、その充填口部
82が上側に位置するように昇降台62の所定位置に底面を
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内の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82
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に介装された流量調整弁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20内に保持された粉体充填用容器80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の内部および外部が
大気圧に対して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80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。

このときの容器80内および減圧ケース20内それぞれの大
気圧に対する減圧度は、容器80に充填されるべきトナー
の全量がトナーホッパー11内に貯留された状態で一括し
て容器80内に充填する場合よりも小さくされている。例
えば、容器80に充填されるべきトナーの全量が一括して
容器80内に充填される場合には、容器80内および減圧ケ
ース20内は、-660mmHg程度まで減圧されるとすれば、本
実施例のように、そのほぼ半分の量のトナーがトナーホ
ッパー11内に貯留されて容器80内に充填される場合に
は、容器80内および減圧ケース20内は、-400mmHg程度ま
で減圧される。

開閉弁42および46が閉状態にされると、次に、前記開閉
弁13を開状態にすると共に、大気導入管51に介装された
開閉弁52を開状態にする。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トナー
が粉体供給管路12を介して容器80内へ落入される。トナ
ーが容器80内に落入される前の容器80内の圧力は、容器
80内に充填されるべきトナーの全量を一括して容器80内
へ充填する場合よりも低い圧力になっているために、容
器80内へはトナーが比較的低速度で落入される。その結
果、容器80の充填口部82から内部に充填されたトナー
は、該充填口部とは適当な間隔をあけられた底面に衝突
しても、ブロック状に固まるおそれがない。また、容器
80にトナーが落入されるに際して、容器80内が減圧され
ているために、容器80内に落入されたトナーは空気をほ
とんど含まない。しかも、容器80内に落入されるトナー
は、容器80内に充填されるべきトナーのほぼ半分とされ
ているために、容器80内に落入されるトナーの速度が低
下しても、容器80内にはトナーが高密度で充填される。
さらに、開閉弁13の開放と同時に、大気導入管51に介装
された開閉弁52が開状態にされるので、減圧ケース20内
には、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内の圧力が減
圧状態から大気圧にまで上昇する。このため、容器80内
にトナーが落入することにより、容器80内の圧力が上昇
しても、容器80の内部と外部の圧力が平衡しているの
で、容器80が破損されるおそれがない。

トナーホッパー11内のトナーが容器80内へ充填される１
サイクルが終了すると、開閉弁13を再び閉状態にし、こ
の状態で、図外のトナー切り出し器によりトナーを切り
出してトナーホッパー11内に貯留する。このときにトナ
ーホッパー11内に貯留されるトナーの量は、容器80内に
最終的に充填されるトナーの量から、先に充填されたト
ナーの量を差し引いた残量とされる。そして、大気導入
管51に介装された開閉弁52を閉状態にすると共に、第１
減圧管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内に保持された容器80の
内部と、該容器80を取り囲む減圧ケース20内とが平衡状
態で、再度、大気圧よりも低い圧力となるように減圧さ
れる。このときの減圧度も、先の減圧のときと同様に、
容器80内に充填されるべき全トナーを一括して充填する
場合よりも小さくされる。そして、容器80の内部および
減圧ケース20内が大気圧に対して所定の減圧度まで減圧
されると、開閉弁42および46を閉状態とした後に、開閉
弁13を開状態にすると共に、大気導入管51に介装された
開閉弁52を開状態にする。

これにより、トナーホッパー11に貯留されていたトナー
が粉体供給管路12を介して容器80内へ落入される。その
結果、先に充填されたトナーと合わせて、容器80内には
所定量のトナーが充填される。今回の充填においても、
容器80内の大気圧に対する減圧度が、容器80に充填され
るべき全トナーを一括して充填する場合に比べて小さく
されているので、容器80内にトナーが比較的低速で落入
する。従って、容器80に充填されるトナーがブロック状
に固まるおそれがない。しかも、２回目の充填に際し
て、容器80内が再度減圧され、容器80内の空気が十分に
排除されているために、容器80内を大気圧に対して減圧
状態としているにもかかわらず、容器80内には高い嵩密
度でトナーが充填される。さらに、容器80内にトナーが
落入されるとともに、減圧ケース20内の圧力が上昇され
るために、容器80が破損されるおそれもない。

このようにして、２回のサイクルによって容器80内に所
定量のトナーが充填されると、エアーシリンダ70が、下
部半体22を下降すべく駆動される。これにより容器80の
充填口部82から粉体供給ノズル24のノズル部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80が下部半体22内か
ら取り出される。

このように、本発明の粉末充填方法では、画像形成装置
に使用されるトナーを、容器80内に、２回のサイクルに
分けて高密度充填しているために、容器80内にてトナー
が、ブロック状に固まるおそれがない。例えば、それぞ
れのサイクルにおける充填時において、容器80内の減圧
度を-400mmHgとして、トナーを２回に分けて充填した場
合には、容器内の減圧度を、-660mmHgとして、容器80内
にトナーを一括充填した場合に比べて、ブロック発生率
が抑制された。しかも、本発明方法では、２回目の充填
時に１回目に充填されたトナーが、いわゆる緩衝体とな
るためにブロックの発生を効果的に抑制できる。

なお、上記実施例は、容器80内へトナーを２回のサイク
ルに分けて充填しているが、３回以上のサイクルに分け
て充填を行うようにしてもよい。

さらに、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、
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、有底筒状をな
し、鉛直姿勢で載置された容器の内部を、粉体の充填開
始前に、大気圧以下であって、容器内に充填されるべき
粉体の全量を一括して容器内へ充填する場合よりも低い
圧力に減圧した状態として行われる粉体の高密度充填
を、減圧工程およびこれに後続する充填工程からなる１
サイクルを複数回繰り返すことによって行うために、大
気圧に対して比較的小さい減圧度によって粉体充填を行
うことができる。従って、容器内に流入する粉体の流入
速度が抑制されて、粉体が充填される充填口部と対向す
る底面が適当な間隔をあけられた状態になっていても、
容器内に充填される粉体がブロック状に固まることは、
確実に抑制される。しかも、粉体が容器内に充填される
たびに容器内が前記圧力に減圧されて容器内の空気が排
除されるために、粉体の流入速度が抑制されても、容器
内に充填された粉体の嵩密度が低下するおそれはない。
さらに、１回当りの粉体充填量が少なくなるために、粉
体充填装置を小型化することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の粉体充填方法の実施に使用されるトナ
ー充填装置の一例を示す概略図である。 10…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…容器昇降手段、80…容器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】有底筒状をなし、鉛直姿勢で載置され、上
   端に開口した充填口部を通して内部に粉体が充填される
   容器の内部と外部とを平衡状態で、該粉体の充填開始前
   に、大気圧以下であって、容器内に充填されるべき粉体
   の全量を一括して容器内へ充填する場合よりも低い圧力
   に減圧する減圧工程と、 該粉体の充填が開始されると同時に、該容器の内部と外
   部とを減圧工程で減圧された状態から同時に昇圧し、該
   容器内に粉体を落下させることにより該粉体を充填する
   充填工程と を包含する粉体充填方法であって、 前記減圧工程および充填工程からなる１サイクルを複数
   回繰り返すことにより、該容器内への該粉体の充填作業
   を終了することを特徴とする粉体充填方法。