(57)【要約】【課題】本発明は、粉体中に気体を導入して得られた流動状態の粉体を容器内に流入させて充填する際に、粉体を変質させずに、容器への粉体の送流を瞬時に停止させる制御が可能な充填ノズル、該充填ノズルを用いた充填装置及び充填方法を提供することを課題とする。【解決手段】本発明の粉体充填用ノズルにおいては、特定の第１管状体が、特定の第２管状体内に挿入設置されて二重管構造を形成し、第１管状体の内部が粉体の送流路として形成され、且つ第１管状体の外周面と第２管状体の内周面との間の第１空間部が気体の第１送流路として形成されていると共に、該第１空間部が第２管状体の両端部で封止されており、前記第１管状体の粉体排出用開口部側の封止されている部分の近傍に、気体を通過させるが粉体を通過させない第１フィルタ部が設けられ、第２管状体のに外部の気体吸引手段に連結可能な第１気体排出口が設けられ、該第１気体排出口から気体を吸引することにより、前記第１管状体内の気体を第１フィルタ部を通過させ、次に第１送流路を介して第１気体排出口から排出する機能を有する。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端に開口部を有する筒状の第１管状体が、筒状の第２管状体内に挿入設置されて二重管構造を形成し、第１管状体の内部が、一方の粉体導入用開口部から流入する粉体を、他方の粉体排出用開口部から排出する粉体の送流路として形成され、且つ第１管状体の外周面と第２管状体の内周面との間の第１空間部が気体の第１送流路として形成されていると共に、該第１空間部が第２管状体の両端部で封止されており、前記第１管状体の第１送流路を構成する部分の内の少なくとも粉体排出用開口部側の封止されている部分の近傍に、気体を通過させるが粉体を通過させない第１フィルタ部が設けられ、第２管状体の第１送流路を構成する部分に外部の気体吸引手段に連結可能な第１気体排出口が設けられ、該第１気体排出口から気体を吸引することにより、前記第１管状体内の気体を第１フィルタ部を通過させ、次に第１送流路を介して第１気体排出口から排出する機能を有することを特徴とする粉体充填用ノズル。
【請求項２】
請求項１に記載の粉体充填用ノズルが、筒状の第３管状体内に挿入設置されて三重管構造を形成し、第２管状体の外周面と第３管状体の内周面との間の第２空間部が気体の第２送流路として形成されていると共に、該第２空間部が第３管状体の両端部で封止されており、第３管状体の第２送流路を構成する部分の内の少なくとも粉体排出口側の封止されている部分の近傍に、気体を通過させるが粉体を通過させない第２フィルタ部が設けられていると共に、第３管状体の第２送流路を構成する部分に外部の気体吸引手段に連結可能な第２気体排出口が設けられ、第２気体排出口から気体を吸引することにより、ノズル外部の気体を第２フィルタ部を通過させ、次に第２送流路を介して第２気体排出口から排出させる機能を有することを特徴とする粉体充填用ノズル。
【請求項３】
該第２フィルタ部が、第３管状体の粉体排出用開口部近傍に設けられた貫通孔と、該貫通孔を覆うように第３管状体周囲に巻かれたフィルタ材料とからなることを特徴とする請求項２に記載の粉体充填用ノズル。
【請求項４】
該第１管状体が、フィルタ材料で形成される管状体とフィルタ性のない材料で形成される管状体とを接合したものであり、該フィルタ材料で形成される管状体が、第１フィルタ部であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の粉体充填用ノズル。
【請求項５】
該第１フィルタ部及び／又は第２フィルタ部が、綾畳織のフィルタ材料で構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の粉体充填用ノズル。
【請求項６】
該第１フィルタ部及び／又は第２フィルタ部が、メッシュの異なる２枚以上のフィルタ材料の積層体で構成されていることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の粉体充填用ノズル。
【請求項７】
該積層体が、ノズルの内部側になるに従いメッシュが細かくなるフィルタ材料で構成されていることを特徴とする請求項６に記載の粉体充填用ノズル。
【請求項８】
該第１フィルタ部の幅が、第１管状体の粉体排出用開口部の内径の０．３倍以上であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の粉体充填用ノズル。
【請求項９】
密閉可能な粉体流動化装置と、請求項１〜８のいずれかに記載の粉体充填ノズルとを有し、該粉体流動化装置で流動化状態にされた粉体を送流経路を介して充填ノズルに送流し、粉体を該充填ノズルの粉体排出用開口部から粉体充填容器内に排出し充填する粉体充填装置。
【請求項１０】
該粉体充填ノズルが請求項１、請求項４〜８のいずれかに記載の粉体充填ノズルであり、該粉体充填ノズルの粉体導入用開口部が粉体の送流経路となる粉体輸送管を介して該粉体流動化装置と連結され、気体吸引ノズルが粉体充填容器内の粉体間に存在する気体を吸引可能に設けられていることを特徴とする請求項９に記載の粉体充填装置。
【請求項１１】
粉体充填ノズルを構成する第１気体排出口が第１気体吸引手段と連結され、気体吸引ノズルが第２気体吸引手段と連結されていることを特徴とする請求項１０に記載の粉体充填装置。
【請求項１２】
粉体充填ノズルが請求項２〜８のいずれかに記載の粉体充填ノズルであり、該充填ノズルの粉体導入用開口部が該送流経路となる流動粉体輸送管を介して該粉体流動化装置と連結されていることを特徴とする請求項９に記載の粉体充填装置。
【請求項１３】
該粉体充填ノズルを構成する第１気体排出口が第１気体吸引手段と連結され、第２気体排出口が第２気体吸引手段と連結されていることを特徴とする請求項１２に記載の粉体充填装置。
【請求項１４】
粉体充填ノズルが、粉体充填容器の蓋部材に形成された穴に挿着されており、該蓋部材が開口部と嵌合可能であると共に、蓋部材の少なくとも一部が通気性多孔材料からなることを特徴とする請求項１０〜１３のいずれかに記載の粉体充填装置。
【請求項１５】
該粉体流動化装置に、導入気体の流速を加減可能な導入気体調節弁と、該送流経路内の送流粉体の流速を調節可能な送流粉体流速調節弁とが設けられていることを特徴とする請求項１０〜１４のいずれかに記載の粉体充填装置。
【請求項１６】
該粉体流動化装置が、前記粉体流動化のための気体導入手段を有し、該気体導入手段が、気体を前記粉体流動化手段に送出可能に収納する圧力容器であることを特徴とする請求項１０〜１５のいずれかに記載の微細粉体の充填装置。
【請求項１７】
該粉体流動化装置が、前記粉体流動化のための気体導入手段を有し、該気体導入手段が、逆止弁付きの送気ポンプであることを特徴とする請求項１０〜１６のいずれかに記載の粉体充填装置。
【請求項１８】
該粉体流動化装置と粉体流動化のための気体導入手段との間に、気体を該粉体流動化装置内に均一に導入するための気体分配手段が設けられていることを特徴とする請求項１０〜１７のいずれかに記載の粉体充填装置。
【請求項１９】
該粉体が、静電潜像現像用トナーであることを特徴とする請求項１０〜１８のいずれかに記載の粉体充填装置。
【請求項２０】
請求項１０〜１９のいずれかに記載の粉体充填装置を用いて、密閉可能な粉体流動化装置中に粉体を収納し、該粉体を気体によって流動化させた後、該流動化させた粉体を該粉体流動化装置から送流経路を介して粉体充填用ノズル内を送流させ、該粉体充填用ノズルから粉体を粉体充填容器内に排出し充填することを特徴とする粉体充填方法。
【請求項２１】
粉体と気体とが封入され密閉された粉体流動化装置内への追加気体の導入により、粉体の流動化を行うことを特徴とする請求項２０に記載の粉体の充填方法。
【請求項２２】
粉体と気体とが封入され密閉された粉体流動化装置を振動させることにより、気体による粉体の流動化を行なうことを特徴とする請求項２０又は２１に記載の粉体の充填方法。
【請求項２３】
送流中の粉体の嵩密度が０．１〜０．２ｇ／ｍＬであることを特徴とする請求項２０〜２２のいずれかに記載の粉体の充填方法。
【請求項２４】
該粉体流動化装置から充填ノズルまでの粉体の送流を、該粉体流動化装置に外部圧力を加えて該粉体流動化装置の内容積を減容させることにより行なうことを特徴とする請求項２０〜２３のいずれかに記載の粉体の充填方法。
【請求項２５】
該粉体流動化装置から充填ノズルまでの粉体の送流を、粉体流動化装置内の圧力を昇圧させることにより行なうことを特徴とする請求項２０〜２３のいずれかに記載の粉体の充填方法。
【請求項２６】
請求項１４に記載の蓋部材と該蓋部材の孔に挿着された粉体充填ノズルを用いて、該蓋部材を粉体充填容器内の開口部に嵌合させてから、粉体を粉体流動化装置から送流経路を介して充填ノズルに送流し、該充填ノズルから排出し充填することを特徴とする請求項２０〜２５のいずれかに記載の粉体の充填方法。
【請求項２７】
流動化粉体の排出量及び排出速度を、第１気体吸引手段の稼働による気体吸引圧の調節によって制御することを特徴とする請求項２０〜２６のいずれかに記載の粉体の充填方法。
【請求項２８】
第１気体吸引手段を稼働することによって、粉体流動化手段によって流動化された粉体の送流を停止させることを特徴とする請求項２０〜２６のいずれかに記載の粉体の充填方法。
【請求項２９】
粉体の送流停止時における粉体充填容器内の粉体の嵩密度が０．４〜０．５ｇ／ｍＬであることを特徴とする請求項２８に記載の粉体の充填方法。
【請求項３０】
第１気体吸入手段による気体吸引圧が−１０〜−６０ｋＰａであることを特徴とする請求項２７〜２９のいずれかに記載の粉体の充填方法。
【請求項３１】
流動化粉体の排出量及び排出速度を、粉体流動化装置に設けられた導入気体調節弁の開閉程度の調節又は／及び粉体流速調節弁の開閉程度の調節により制御することを特徴とする請求項２７〜３０のいずれかに記載の粉体の充填方法。
【請求項３２】
請求項１、請求項４〜８のいずれかに記載の粉体充填ノズルと気体吸引ノズルを併用し、該気体吸引ノズルの先端が、粉体充填容器内の粉体内に囲繞されるように設置し、第２気体吸引手段を稼働することによって、充填ノズルから粉体充填容器内に排出された粉体間に存在する気体を排出することを特徴とする請求項２０〜３１のいずれかに記載の粉体の充填方法。
【請求項３３】
請求項２〜８のいずれかに記載の充填ノズルの先端が粉体充填容器内の粉体内に囲繞されるように設置し、第２気体吸引手段を稼働することによって、充填ノズルから粉体充填容器内に排出された粉体間に存在する気体を排出することを特徴とする請求項２０〜３１のいずれかに記載の粉体の充填方法。
【請求項３４】
第２気体吸入手段による気体吸引圧が−１０〜−６０ｋＰａであることを特徴とする請求項３２または３３に記載の粉体の充填方法。
【請求項３５】
粉体充填容器内に所定量の粉体が充填された時点で、粉体の送流を停止して該粉体充填容器から蓋部材を取り外すことを特徴とする請求項２７〜３４のいずれかに記載の粉体の充填方法。
【請求項３６】
粉体が、静電潜像現像用トナーであることを特徴とする請求項２０〜３５のいずれかに記載の粉体の充填方法。
【請求項３７】
請求項２０〜３６のいずれかに記載の充填方法によって、粉体が充填された粉体充填容器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式による画像形成用のトナーに代表される微小の粉体を容器に充填するための粉体充填用ノズル、粉体充填装置及び微細粉体の充填方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真用トナー粉等のような粉体の充填方式として、粉体の自重によって充填機からその真下に配置した容器に落下させて充填する方式がある。該方式として、例えばロータリーバルブ、スクリューフィーダーあるいはオーガー式などが挙げられる。これらの中でも、特にオーガー式は一定容積の容器に粉体を効率よく充填することができることから、一般的に知られ実用化されているものである（特許文献１、特許文献２）。
【０００３】
上記オーガー式は、円錐形のホッパーの排出口近傍内部に設けられたスクリュー状のオーガーを回転させることによって、ホッパー内のトナー粉を排出口から下方に排出し、排出後搬送ベルト上に配置され搬送される複数の容器内に順次トナー粉を収納する方式である。
【０００４】
しかしながら、これらの充填方式によって容器内に粉体を収納すると、収納直後は、粉体間に多量の空気が存在し嵩密度が小さいので、容器内に多量の粉体を高密度状態で収納することができないという不都合がある。この問題を解決するために、容器内に先端が粉体内に埋没するように吸引管を挿入して脱気することにより、短時間で高密度状態で収納することが行なわれている（特許文献３）。
【０００５】
一方、電子写真方式による画像形成に対して、高速化、高精細化および高画質化等の要望が高まり、それに伴い、トナー粉の粒径を微小化し、表面に金属酸化物微粒子を固着させて（外添剤という）流動性を高め、あるいは融点の低い結着剤樹脂を用いて低温定着性を確保するなど、トナー粉について様々な検討がなされ、実用化されている。
しかしながら、このような流動性が高められたトナー粉を前記のオーガー式で容器に充填すると、オーガーの回転によってトナー粉を加圧することになるために、トナー粉の外添剤が表面から脱離あるいは遊離し、さらにトナー粉中に埋没し、流動性を高めるという外添剤の本来の機能を軽減あるいは消失させてしまうという問題が生じている。
【０００６】
また、低融点の結着剤樹脂が用いられた低温定着トナー粉は、オーガーの回転による加圧によってトナー粉同士が付着したり凝集体をつくりやすくなり、時としてその凝集体が元に戻らないほどに固化してしまうことがある。その結果ホッパーの出口でトナー粉が詰って、排出が停止することになり、トナーの充填作業に支障をきたすといった問題も発生している。
【０００７】
また、トナー粉は、その粒径が微小になればなるほど、材質に関係なく気体中でブラウン運動をして噴霧状態を作りやすくなる性質がある。従って、ホッパーから容器に落下したトナー粉は、多量の気体を粉体間に含有することになるので、この多量の気体を排出しなければ、トナー粉を高密度で容器に充填することができないという問題も発生している。
【０００８】
さらに、オーガー式は、上述のように、複数の容器を載せて搬送するベルトとホッパーを主体とした充填機を少なくとも必要とするので、装置が大掛りなものになる。また充填機の真下に容器を配置して充填しなければならないので、装置が固定的で制約があるものとなるといった欠点を有する。
【０００９】
また、粉体の流動性を高めるために、粉体を貯留した充填機内に気体を導入した後、攪拌機を回転させながら、充填機に設けられた排出口から粉体を搬送配管を通して容器に向けて搬送することが行なわれている。この場合も粉体間に多量の空気が含まれるので、容器を搬送する間に脱気配管を通して粉体間にある気体を排出することによって、粉体を効率良く供給して容器に高密度に充填することが提案されている（特許文献４）。
【００１０】
しかしながら、特許文献４の充填方式は、充填管に同軸状に脱気用配管を正確に設けなければならず、製作が難しい上に、重量が大きくなって装置全体が大掛りなものになるという問題がある。加えて、充填機と容器とを離間して配置するために、特に容器が小口径のものとか、内壁が螺旋凸状のような様々な構造の容器等を用いる場合に、粉体の動きが阻害され、粉体が容器内部の空気と置換され難い。また容器が搬送される途中で脱気しなければならないため粉体の搬送を難しくする上に、攪拌機を用いて充填機から排出するため、オーガー式と同じようにトナー粉体上の外添剤の脱離や凝集体の生成が生じるので、所望の充填ができないなどの問題がある。
【００１１】
さらに、医薬品とか食料品のような粉状体をビニール袋などの容器に詰めるためのオーガー式の充填装置であって、ホッパー下部に連なるオーガーを囲む筒状壁にフィルタ層が設けられ、該フィルタ層を通して脱気し負圧にすることによって、オーガー回転によって袋に落下する粉状体を瞬時に停止することが提案されている（特許文献５）。
【００１２】
しかしながら、特許文献５の提案はオーガー式であるために、依然として先述の特有の問題がある。加えて、外添剤が固着したトナー粉体の場合には、回転するオーガー中を粉体が通過すると外添剤が粉体から脱離しやすくなるために、粒径が小さい外添剤がフィルタ層を通して吸引されると、フィルタに目詰まりが起きやすくなって、フィルタ層の所期の停止効果が十分発揮されない等の問題がある。
【００１３】
一方、複写機やプリンターなどの画像形成装置が設置されている一般のオフィス内で、トナー容器あるいは装置の現像部に直接補給しようとすると、トナーの粉塵が舞う上に、たとえ補給できたとしても、空気を多く含んだ低密度状態のものになるという問題がある。
また、特に複雑な構造の現像部に直接トナーを補給すると、充填状態が均一でなく空隙ができてしまうことがあったりして、得られる画像は品質の悪いものになるという問題がある。
【００１４】
さらに、トナーの販売は、トナーを充填した容器を販売員がユーザに届けるやり方が従来一般的であったが、最近販売員が訪問販売でトナーを計り売りするやり方が考えられている。しかしながら、上記のようにトナー充填が不均一なものになると、正確な計量が出来ずに、充填量から請求金額を計算することが難かしいことになって、トナーの新しい販売のやり方の障害となっている。
このトナーの新しい販売のやり方を実現させるための提案は、従来なされていなかった。
【００１５】
本発明者等は、トナー充填方法における前述の諸問題を解決し、かつトナー販売の新しいやり方を実現させるための提案を先に行なった（特許文献６）。
この提案内容は、オーガー式のような攪拌と落下によって充填装置から粉体を容器に収納するやり方とは異なり、粉体流動化装置内で粉体中に均一に気体を導入し最少の気体量で制御された粉体の流動状態を得た後、加圧によって流動化状態のまま、粉体流動化装置と離間して設置された容器に流入させ、充填することを骨子とするものである。
以下に、この提案内容を図１および図２に例示する粉体充填装置に基づいて説明する。なお、図１および図２において、同一符号番号に対応するものは同一の意味を持つものとする。
【００１６】
特許文献６記載の粉体充填装置は、底部に粉体流動化のために用いられる空気導入部が設けられた粉体流動化装置（１０）がその主たる機能を発揮するものである。
該充填用粉体流動化装置（１０）内には、予め粉体導出管（２４）が挿入され、粉体導出管の一方の先端は流動粉体輸送管（１２）に連らなり、該流動粉体輸送管（１２）の他方先端は充填ノズルとしての充填管（１７）に連らなっている。
さらに該流動粉体輸送管（１２）の他方の先端は、充填ノズルとしての充填管（１７）に連らなっている。該充填管（１７）の流動粉体輸送管（１２）に連らない他方の先端は、粉体容器（１８）の底面に密着しないように、粉体充填用容器（１８）の内部に挿入されている。
【００１７】
この粉体充填装置を稼働するにおいては、先ず、充填しようとする粉体を閉鎖弁付き粉体投入口（１１）から粉体流動化装置（１０）内に投入し、内部圧力の開放及び密封のための圧力開放弁（１３）を開放しておく。一方、圧力微調整用の粉体流速調節弁（１５）の操作は人力または電磁弁などで自動化されても良い。
【００１８】
粉体投入後、圧力開放弁（１３）を閉じ、気体導入手段としての加圧空気溜である空気ヘッダ（３）に通気管（７）から気体を導入する。この気体の流入は圧力調整、流量調整としての第１減圧弁（２５）、第２減圧弁（２６）によって調整されても良く、装置の運転中は流入を継続する。導入された気体は、通気多孔板（２）を通して、均一に粉体中に分散されて、粉体を流動化する。
流動化した粉体は、圧力開放弁（１３）が閉じた状態で、その流動化に使用した気体の圧力で充填用粉体流動化装置（１０）内から粉体輸送管（１２）に押出され、先端を粉体充填用容器（１８）の内部に挿入された管状の充填ノズル（１７）の先端から粉体充填用容器（１８）内に排出される。
【００１９】
流動粉体輸送管（１２）は、可撓性の材質のものを用いることができ、しかもその長さは機能を発揮しさえすれば限定されないので、粉体流動化装置（１０）と充填用容器（１８）とは離間して配置することができる。
【００２０】
このような粉体充填装置においては、充填の最初、特に、粉体充填用容器（１８）の内部が完全に空である場合には、最初、充填用粉体流動化装置（１０）の粉体流速調節弁（１５）の開閉度を加減して、充填用粉体流動化装置（１０）からの粉体排出速度を控え目にして、充填された流動性の粉体の粉体充填用容器（１８）内部でのアバレ、拡散を避け、次に、容器（１８）中に滞留する微粉体雲の量が、管状充填ノズル（１７）の先端から吐出される流動化済み粉体流をほぼ囲繞できる程度に増した後、粉体流速調節弁（１５）をより開にして、充填操作を続けることができる。
【００２１】
特許文献６記載の粉体充填方式によると、オーガー式のようにオーガーの回転によって発生する、トナー粉体の外添剤の脱離や凝集体の生成等が発生しない。しかも充填装置が小型で持ち運びが容易で、操作が簡単で利便性が高く、小口径粉体充填容器や複雑な形状の容器にも十分な充填ができる等の理由から、先述の諸問題の解決に極めて有効である。
【００２２】
しかしながら、この特許文献６記載の粉体充填方式によると、粉体流動化装置内で流動化された粉体が、流動化し加圧されているがために極めて高速で輸送管を通って容器内に勢い良く流れ込み、粉体と気体が直ぐに容器内に充満しやすい。従って、複数の容器の１つ１つに所望量の粉体を順次充填していくには、１つの容器に所望量の粉体が充填されたら瞬時にその流入を止めて、すなわち切れ良く粉体の流入を止めることができて、また送流を再開して次の容器に充填できるように、制御できる方法が重要な技術的事項となる。この制御が十分できないと、粉体が充填装置周辺に霧散するなどして、作業汚れとなってしまう。
【００２３】
本発明者等は、図１に示される、粉体流動化装置（１０）に設けられた圧力開放弁（１３）を調節して流送圧の制御を行なったが、容器内への粉体流入を瞬時に停止させることについては不十分であった。これは粉体流動化装置から容器までの流送距離が長いためではないかと考えられる。
さらに、本発明者等は、容器内に挿入する充填ノズルの先端部に、バルブあるいはシャッター等の機械的な停止手段を設けて制御手段としたが、充填作業を繰り返し行なうにつれて、粉体の凝集体が形成されることがあって、所期の制御が十分行なわれないことを確認した。これは、機械的手段によって粉体が加圧されるためではないかと考えられる。
【００２４】
【特許文献１】
特開平４−８７９０１号公報
【特許文献２】
特開平６−２６３１０１号公報
【特許文献３】
特開平９−１９３９０２号公報
【特許文献４】
特開２００１−３１００２号公報
【特許文献５】
特開２０００−２４７４４５号公報
【特許文献６】
特開２００２−２９３３０１号公報
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、粉体中に気体を導入して得られた流動状態の粉体を容器内に流入させて充填する際に、粉体を変質させずに、容器への粉体の送流を瞬時に停止させる制御が可能な充填ノズル、該充填ノズルを用いた充填装置及び充填方法を提供することを課題とする。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、以下に示す微細粉体の充填方法、充填装置及び粉体充填用ノズルが提供される。
〔１〕両端に開口部を有する筒状の第１管状体が、筒状の第２管状体内に挿入設置されて二重管構造を形成し、第１管状体の内部が、一方の粉体導入用開口部から流入する粉体を、他方の粉体排出用開口部から排出する粉体の送流路として形成され、且つ第１管状体の外周面と第２管状体の内周面との間の第１空間部が気体の第１送流路として形成されていると共に、該第１空間部が第２管状体の両端部で封止されており、前記第１管状体の第１送流路を構成する部分の内の少なくとも粉体排出用開口部側の封止されている部分の近傍に、気体を通過させるが粉体を通過させない第１フィルタ部が設けられ、第２管状体の第１送流路を構成する部分に外部の気体吸引手段に連結可能な第１気体排出口が設けられ、該第１気体排出口から気体を吸引することにより、前記第１管状体内の気体を第１フィルタ部を通過させ、次に第１送流路を介して第１気体排出口から排出する機能を有することを特徴とする粉体充填用ノズル。
〔２〕前記〔１〕に記載の粉体充填用ノズルが、筒状の第３管状体内に挿入設置されて三重管構造を形成し、第２管状体の外周面と第３管状体の内周面との間の第２空間部が気体の第２送流路として形成されていると共に、該第２空間部が第３管状体の両端部で封止されており、第３管状体の第２送流路を構成する部分の内の少なくとも粉体排出口側の封止されている部分の近傍に、気体を通過させるが粉体を通過させない第２フィルタ部が設けられていると共に、第３管状体の第２送流路を構成する部分に外部の気体吸引手段に連結可能な第２気体排出口が設けられ、第２気体排出口から気体を吸引することにより、ノズル外部の気体を第２フィルタ部を通過させ、次に第２送流路を介して第２気体排出口から排出させる機能を有することを特徴とする粉体充填用ノズル。
〔３〕該第２フィルタ部が、第３管状体の粉体排出用開口部近傍に設けられた貫通孔と、該貫通孔を覆うように第３管状体周囲に巻かれたフィルタ材料とからなることを特徴とする前記〔２〕に記載の粉体充填用ノズル。
〔４〕該第１管状体が、フィルタ材料で形成される管状体とフィルタ性のない材料で形成される管状体とを接合したものであり、該フィルタ材料で形成される管状体が、第１フィルタ部であることを特徴とする前記〔１〕〜〔３〕のいずれかに記載の粉体充填用ノズル。
〔５〕該第１フィルタ部及び／又は第２フィルタ部が、綾畳織のフィルタ材料で構成されていることを特徴とする前記〔１〕〜〔４〕のいずれかに記載の粉体充填用ノズル。
〔６〕該第１フィルタ部及び／又は第２フィルタ部が、メッシュの異なる２枚以上のフィルタ材料の積層体で構成されていることを特徴とする前記〔１〕〜〔５〕のいずれかに記載の粉体充填用ノズル。
〔７〕該積層体が、ノズルの内部側になるに従いメッシュが細かくなるフィルタ材料で構成されていることを特徴とする前記〔６〕に記載の粉体充填用ノズル。
〔８〕該第１フィルタ部の幅が、第１管状体の粉体排出用開口部の内径の０．３倍以上であることを特徴とする前記〔１〕〜〔７〕のいずれかに記載の粉体充填用ノズル。
〔９〕密閉可能な粉体流動化装置と、前記〔１〕〜〔８〕のいずれかに記載の粉体充填ノズルとを有し、該粉体流動化装置で流動化状態にされた粉体を送流経路を介して充填ノズルに送流し、粉体を該充填ノズルの粉体排出用開口部から粉体充填容器内に排出し充填する粉体充填装置。
〔１０〕該粉体充填ノズルが、前記〔１〕、〔４〕〜〔８〕のいずれかに記載の粉体充填ノズルであり、該粉体充填ノズルの粉体導入用開口部が粉体の送流経路となる粉体輸送管を介して該粉体流動化装置と連結され、気体吸引ノズルが粉体充填容器内の粉体間に存在する気体を吸引可能に設けられていることを特徴とする前記〔９〕に記載の粉体充填装置。
〔１１〕粉体充填ノズルを構成する第１気体排出口が第１気体吸引手段と連結され、気体吸引ノズルが第２気体吸引手段と連結されていることを特徴とする前記〔１０〕に記載の粉体充填装置。
〔１２〕粉体充填ノズルが前記〔２〕〜〔８〕のいずれかに記載の粉体充填ノズルであり、該充填ノズルの粉体導入用開口部が該送流経路となる流動粉体輸送管を介して該粉体流動化装置と連結されていることを特徴とする前記〔９〕に記載の粉体充填装置。
〔１３〕粉体充填ノズルを構成する第１気体排出口が第１気体吸引手段と連結され、第２気体排出口が第２気体吸引手段と連結されていることを特徴とする前記〔１２〕に記載の粉体充填装置。
〔１４〕粉体充填ノズルが、粉体充填容器の蓋部材に形成された穴に挿着されており、該蓋部材が開口部と嵌合可能であると共に、蓋部材の少なくとも一部が通気性多孔材料からなることを特徴とする前記〔１０〕〜〔１３〕のいずれかに記載の粉体充填装置。
〔１５〕該粉体流動化装置に、導入気体の流速を加減可能な導入気体調節弁と、該送流経路内の送流粉体の流速を調節可能な送流粉体流速調節弁とが設けられていることを特徴とする前記〔１０〕〜〔１４〕のいずれかに記載の粉体充填装置。
〔１６〕該粉体流動化装置が、前記粉体流動化のための気体導入手段を有し、該気体導入手段が、気体を前記粉体流動化手段に送出可能に収納する圧力容器であることを特徴とする前記〔１０〕〜〔１５〕のいずれかに記載の粉体充填装置。
〔１７〕該粉体流動化装置が、前記粉体流動化のための気体導入手段を有し、該気体導入手段が、逆止弁付きの送気ポンプであることを特徴とする前記〔１０〕〜〔１６〕のいずれかに記載の粉体充填装置。
〔１８〕該粉体流動化装置と粉体流動化のための気体導入手段との間に、気体を該粉体流動化装置内に均一に導入するための気体分配手段が設けられていることを特徴とする前記〔１０〕〜〔１７〕のいずれかに記載の粉体充填装置。
〔１９〕該粉体が、静電潜像現像用トナーであることを特徴とする前記〔１０〕〜〔１８〕のいずれかに記載の粉体充填装置。
〔２０〕前記〔１０〕〜〔１９〕のいずれかに記載の粉体充填装置を用いて、密閉可能な粉体流動化装置中に粉体を収納し、該粉体を気体によって流動化させた後、該流動化させた粉体を該粉体流動化装置から送流経路を介して粉体充填用ノズル内を送流させ、該粉体充填用ノズルから粉体を粉体充填容器内に排出し充填することを特徴とする粉体充填方法。
〔２１〕粉体と気体とが封入され密閉された粉体流動化装置内への追加気体の導入により、粉体の流動化を行うことを特徴とする前記〔２０〕に記載の粉体の充填方法。
〔２２〕粉体と気体とが封入され密閉された粉体流動化装置を振動させることにより、気体による粉体の流動化を行なうことを特徴とする前記〔２０〕又は〔２１〕に記載の粉体の充填方法。
〔２３〕送流中の粉体の嵩密度が０．１〜０．２ｇ／ｍＬであることを特徴とする前記〔２０〕〜〔２２〕のいずれかに記載の粉体の充填方法。
〔２４〕該粉体流動化装置から充填ノズルまでの粉体の送流を、該粉体流動化装置に外部圧力を加えて該粉体流動化装置の内容積を減容させることにより行なうことを特徴とする前記〔２０〕〜〔２３〕のいずれかに記載の粉体の充填方法。
〔２５〕該粉体流動化装置から充填ノズルまでの粉体の送流を、粉体流動化装置内の圧力を昇圧させることにより行なうことを特徴とする前記〔２０〕〜〔２３〕のいずれかに記載の粉体の充填方法。
〔２６〕前記〔１４〕に記載の蓋部材と該蓋部材の孔に挿着された粉体充填ノズルを用いて、該蓋部材を粉体充填容器内の開口部に嵌合させてから、粉体を粉体流動化装置から送流経路を介して充填ノズルに送流し、該充填ノズルから排出し充填することを特徴とする前記〔２０〕〜〔２５〕のいずれかに記載の粉体の充填方法。
〔２７〕流動化粉体の排出量及び排出速度を、第１気体吸引手段の稼働による気体吸引圧の調節によって制御することを特徴とする前記〔２０〕〜〔２６〕のいずれかに記載の粉体の充填方法。
〔２８〕第１気体吸引手段を稼働することによって、粉体流動化手段によって流動化された粉体の送流を停止させることを特徴とする前記〔２０〕〜〔２６〕のいずれかに記載の粉体の充填方法。
〔２９〕粉体の送流停止時における粉体充填容器内の粉体の嵩密度が０．４〜０．５ｇ／ｍＬであることを特徴とする前記〔２８〕に記載の粉体の充填方法。
〔３０〕第１気体吸入手段による気体吸引圧が−１０〜−６０ｋＰａであることを特徴とする前記〔２７〕〜〔２９〕のいずれかに記載の粉体の充填方法。
〔３１〕流動化粉体の排出量及び排出速度を、粉体流動化装置に設けられた導入気体調節弁の開閉程度の調節又は／及び粉体流速調節弁の開閉程度の調節により制御することを特徴とする前記〔２７〕〜〔３０〕のいずれかに記載の粉体の充填方法。
〔３２〕前記〔１〕、前記〔４〕〜〔８〕のいずれかに記載の粉体充填ノズルと気体吸引ノズルを併用し、該気体吸引ノズルの先端が、粉体充填容器内の粉体内に囲繞されるように設置し、第２気体吸引手段を稼働することによって、充填ノズルから粉体充填容器内に排出された粉体間に存在する気体を排出することを特徴とする前記〔２０〕〜〔３１〕のいずれかに記載の粉体の充填方法。
〔３３〕前記〔２〕〜〔８〕のいずれかに記載の充填ノズルの先端が粉体充填容器内の粉体内に囲繞されるように設置し、第２気体吸引手段を稼働することによって、充填ノズルから粉体充填容器内排出された粉体間に存在する気体を排出することを特徴とする前記〔２０〕〜〔３１〕のいずれかに記載の粉体の充填方法。
〔３４〕第２気体吸入手段による気体吸引圧が−１０〜−６０ｋＰａであることを特徴とする前記〔３２〕〜〔３３〕に記載の粉体の充填方法。
〔３５〕粉体充填容器内に所定量の粉体が充填された時点で、粉体の送流を停止して該粉体充填容器から蓋部材を取り外すことを特徴とする前記〔２７〕〜〔３４〕のいずれかに記載の粉体の充填方法。
〔３６〕粉体が、静電潜像現像用トナーであることを特徴とする前記〔２０〕〜〔３５〕のいずれかに記載の粉体の充填方法。
〔３７〕前記〔２０〕〜〔３６〕のいずれかに記載の充填方法によって、前記粉体が充填された粉体充填容器。
【００２７】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の粉体充填ノズルの概略を説明する。
本発明において、流動化状態の粉体を容器に充填するために用いられる粉体充填ノズルは、管状体からなり、管状体内を粉体と共に送流する気体を吸引して、粉体の送流を停止する機能を有するものである。
通常、流動化状態の粉体は、充填ノズル出口から勢い良く排出するため、充填作業においては、容器に所望量の粉体が供給された時点で直ちに充填ノズルから粉体が排出されるのを止めなければならず、そのために粉体の送流を可能な限り瞬時に停止させる必要がある。
【００２８】
前記の機能を有する本発明の粉体充填ノズルを用いると、特に電子写真用トナー粉体を充填する場合、トナーに機械的な圧力をかけずに送流を止めることができるため、その外添剤の脱離や凝集体の生成等を発生させずに、流動化状態の粉体を送流させることなく瞬時に停止することができる。従って、効率的に、かつ高い充填量の精度で充填作業を進めることができる。
【００２９】
次に、本発明の粉体充填ノズル（以下、単に充填ノズルともいう。）を図を用いて説明する。但し、これらの図によって本発明は限定されるものではない。
本発明の充填ノズルには第一の態様の二重管構造を有するものと、第二の態様の三重管構造を有するものがある。まず、第一の態様の二重管構造の充填ノズル（以下、単に二重管構造ノズルともいう。）について説明する。図３に二重管構造ノズルの断面図の一例を示す。
二重管充填ノズルにおいては、両端に開口部を有する筒状の第１管状体３０が、筒状の第２管状体３１内に挿入設置されて二重管構造が形成されている。該第二管状体３１の長さは第一管状体３０の長さより多少短く形成されていることが好ましい。
【００３０】
第１管状体３０は、流動化状態の粉体を一方の粉体導入用開口部ａから導入し、他方の粉体排出用開口ｂに送流し、粉体充填容器内に排出する送流路としての機能を有する。
【００３１】
二重管構造ノズルにおいては、更に第１管状体３０の外周面と第２管状体内３１の内周面との第１空間部ｄが気体の第１送流路として形成されていると共に、該第１空間部ｄが第２管状体３１の両端部で封止されている。第１空間部ｄを第２管状体３１の両端部で封止する手段としては、例えば図３に示すように、第１管状体３０と第２管状体３１との間に固定部材３５、３６を設けることが挙げられる。該固定部材３５、３６に制限はないが、固定しかつ気体が漏れるのを防止するためにリング状の固定部材、接着材、ハンダ等が用いられることが好ましい。
尚、第２管状体の両端部で封止されているとは、厳密な意味での両端部ではなく、第２管状体の端部から内側に入った部分で封止されていることを含む意味である。
【００３２】
本発明の二重管構造ノズルにおいては、前記第１管状体３０の第１送流路（空間部ｄ）を構成する部分の内の少なくとも粉体排出用開口部側の封止されている部分の近傍に、気体を通過させるが粉体を通過させない第１フィルタ部３２が設けられている。第１フィルタ部３２は、例えば図３に示すように、貫通孔３３を設け、該貫通孔３３を覆うように第１管状体３０周囲にフィルタ材料を巻くことによって形成される。
【００３３】
このフィルタ部３２の設置箇所を示す「封止されている部分の近傍」とは、第１管状体内の粉体流の停止機能が十分発揮するためには、末端でない方が好ましいことを意味しており、排出口から５〜２５ｍｍ程度の位置に設けることが好ましい。
またこのフィルタ部３２の幅としては、第１充填管の粉体排出開口内径の０．３倍以上が好ましく、具体的には４〜２０ｍｍ程度であることが好ましい。
【００３４】
更に、第１送流路（空間部ｄ）を構成する第２管状体３１には、外部の気体吸引手段に連結可能な第１気体排出口３４が設けられている。該第１気体排出口３４は、粉体導入用開口部ａ側の第２管状体３１の端部近傍に設けられていることが好ましい。また、第１気体排出口３４は第１気体吸引手段に連結されることが好ましい。
このように構成されていると、第１気体排出口３４から気体を吸引することにより、粉体と共に第１管状体内を流れている気体を、第１フィルタ部３２を通過させ、次に第１送流路を通過させてから第１気体排出口３４から排出させることができる。
【００３５】
第１気体排出口３４を設ける位置は、特に限定されないが、第１管状体の粉体排出用開口部ｂの近傍に設置することが好ましい。
また、第１気体排出口３４の口径についても、限定的されないが、通常は４〜７ｍｍが好ましい。
【００３６】
本発明の二重管構造ノズルにおいては、第２管状体３１に設けられた第１気体排出口３４に連なる気体吸引手段を稼働させると、第１管状体３０の中を粉体と共に流れている気体は、粉体排出用開口部ｂまで流れなくなり、第１管状体３０を構成する第１フィルタ部３２を通って、第１管状体３０と第２管状体３１との間に形成される空間部ｄを第１送流路として流れ、第１気体排出口３４から排出される。このとき、第１フィルタ部３２が設けられている部分の第１管状体３０の内壁全周囲に粉体が吸引され、粉体が絞り状態になって瞬間的に粉体群からなる「栓」状態が形成されて、その結果第１管状体３０の中の粉体の送流が瞬時に停止する。
【００３７】
このように本発明の二重管構造ノズルを用いて粉体群からなる「栓」状態を形成しても、粉体粒子の特性に悪影響はなく、またトナー粉については凝集体を形成したり外添剤の脱離など起さずに、充填作業を進めることができる。
【００３８】
第１気体吸入手段による気体吸引圧としては、−１０〜−６０ｋＰａが好ましく、さらに−３０〜−４５ｋＰａであることがよりが好ましい。−１０ｋＰａ未満では、粉体の流れを止めるのに充分な「栓」状態を形成することができず、−６０ｋＰａを超えると、凝集体を形成する事があるので好ましくない。
また、第１管状体３０中を流れる粉体の嵩密度が０．１〜０．２程度になるように、内圧と送流速度を調整して、粉体を送流することが好ましいが、一方栓状態が形成された粉体の嵩密度が０．４〜０．５程度になるように、第１気体吸入手段によって吸引することが、粉体が品質を低下させずかつ送流を瞬時に停止させるために、特に好ましい。
【００３９】
本発明の二重管構造ノズルは、先に説明した特許文献６記載の充填方式に適用すれば、特に有効に機能する。
すなわち、図１および図２において、粉体流動化装置（１０）によって流動化され加圧されて排出される粉体は、気体と共に流動粉体輸送管（１２）内を通り、充填ノズルの第１管状体内を送流して、粉体容器（１８）に排出される。
この場合、本発明の二重管構造ノズルを構成する第１管状体３０の一方の粉体導入用開口部ａは、流動粉体輸送管（１２）に連結され、また他方の粉体排出用開口部ｂが粉体容器（１８）の底部近傍に位置するように、充填ノズルが設置される。
【００４０】
第１管状体３０内から粉体容器（１８）内に粉体ばかりでなく気体も排出されて、粉体と気体が混じりあった状態となっているため、排出された粉体は容器内で極めて低密度の充填状態となっている。
粉体が電子写真画像形成用のトナー粉である場合を例にとると、トナー粉を充填した容器製品の運送効率性のために、あるいは容器を可能な限り交換しないで多数枚の画像をとるためには、１つの容器に可能な限り多量の粉体を充填する必要があるが、一方でトナー粉の品質の変化を起さないで画像形成毎に容器からトナー粉がスムースに排出できるような高密度状態で充填されることも通常要求されている。
【００４１】
粉体容器内における粉体が、このような状態の「高密度」を形成されるように充填するためには、容器内の粉体間に存在する気体を排出する作業（脱気作業）を行うことが好ましい。本発明の二重管構造ノズルを用いる場合には、別途準備する気体吸引ノズルを併用して、その吸引口を粉体内に囲繞状態に設置して脱気作業を行うことが好ましい。
【００４２】
具体的には、粉体の一連の充填作業を次のように行なうことが好ましい。まず充填ノズルから粉体を容器内に排出する作業を先に開始し、気体吸引ノズルの吸引口が粉体で囲繞状態になったら脱気作業を開始し、一時的には容器への粉体の排出と気体の脱気とが並行に行ない、容器内の粉体が所望量の高密度状態になったタイミングで、第１気体吸引手段の稼働によって、充填ノズルからの粉体排出の停止を行なうことが好ましい。
【００４３】
この粉体排出の停止は瞬時に行なわれるが、前記第１気体吸引手段による吸引程度を調節することによって、粉体の排出量と排出程度を調節することができる。
【００４４】
本発明の二重管構造ノズルと気体吸引ノズルの２種類のノズルを用いる場合、粉体容器としては、２つの挿入口を設けて２つのノズルを別々に挿着できるもの、あるいは２つのノズルが纏めて挿着可能な広めの挿入口を設けたものが好ましい。
このような条件に合致しない容器に、先述の特許文献６記載の充填方式によって流動化粉体を充填するためには、本発明の第二の態様の三重管構造の充填ノズル（以下、単に三重管構造ノズルともいう。）を用いることが好ましい。次に、三重管構造ノズルについて以下に図４（ａ）（ｂ）に基づいて説明する。
尚、図４（ａ）は、三重管構造ノズルの断面図である。
【００４５】
本発明の三重管構造ノズルは、前記二重管構造ノズルを、第３管状体３７内に挿入設置した三重管構造を有する。該第３管状体３７の内径は、第２管状体３１の外径より大きい。また、第３管状体３７の長さは、前記第２管状体３１の長さより短いことが好ましい。
【００４６】
三重管構造ノズルにおいては更に、第２管状体３１の外周面と第３管状体の内周面との間の第２空間部ｅが気体の第２送流路として形成されていると共に、該第２空間部ｅが第３管状体３７の両端部で封止されている。第２空間部ｅを第３管状体３７の端部で封止する手段としては、例えば図４に示すように、第２管状体３１と第３管状体３７との間に固定部材４１、４２を設けることが挙げられる。該固定部材４１、４２に制限はないが、固定しかつ気体が漏れるのを防止するためにリング状の固定部材、接着材、ハンダ等が用いられることが好ましい。
尚、第３管状体の両端部で封止されているとは、厳密な意味での両端部ではなく、端部から内側に入った部分を含む意味である。
【００４７】
本発明の三重管構造ノズルにおいては、第３管状体３７の第２送流路（空間部ｅ）を構成する部分の内の、少なくとも粉体排出口側ｂの封止されている部分の近傍に、気体を通過させるが粉体を通過させない第２フィルタ部３９が設けられている。該第２フィルタ部３９としては、例えば図４（ａ）（ｂ）に示すように、第３管状体３７に複数の貫通孔３８を設け、該貫通孔３８を覆うように第３管状体３７周囲にフィルタ材料を巻くことが好ましく挙げられる。
【００４８】
第２フィルタ部３９の設置箇所を示す「封止されている部分の近傍」とは、粉体容器内の気体を吸入する機能が十分発揮するためには、末端でない方が好ましいことを意味しており、粉体排出口ｂの先端から５〜１５ｍｍ程度の位置に設けることが好ましく、また第２フィルタ部３９の幅は、多量の気体を排出する必要があるために第１管状体３０のフィルタ部３２の幅より広いことが好ましく、５０〜１５０ｍｍ程度であることが好ましい。
【００４９】
三重管構造ノズルには更に、第２送流路（空間部ｅ）を構成する第３管状体３７に、外部の気体吸引手段に連結可能な第２気体排出口４０が設けられている。このように構成されていると、第２気体排出口４０から気体を吸引することにより、粉体充填容器内の粉体間の気体を第２フィルタ部を通過させ、次に第２送流路を通過させてから第２気体排出口から排出させることができる。
【００５０】
第２気体排出口４０を設ける位置は、特に限定されないが、第１管状体の粉体排出用開口部ｂの近傍に、前記第１気体排出口３４と並べて設置することが好ましい。
また、第２気体排出口４０の口径についても、限定的されないが、通常は４〜７ｍｍが好ましい。
【００５１】
上記第２気体排出口４０は第２気体吸引手段に連結されているが、第２気体吸引手段は前記第１気体吸引手段とは切り離して作動可能であることが好ましい。このように構成されていると、前記第１管状対３０内に粉体群からなる「栓」状態を形成する気体の吸引とは別に、第２気体排出口４０から気体を吸引することにより、粉体充填容器内の気体を第２フィルタ部３９を通過させ、さらに第２送流路を通過させてから第２気体排出口４０を介して排出させることができる。
【００５２】
本発明の三重管構造ノズルにおける第１管状体と第２管状体の構成及び機能は、前述した二重管構造ノズルの場合と同じである。
【００５３】
本発明の三重管構造ノズルは、一方の端部の粉体導入用開口部ａを流動粉体輸送管に連結し、かつ他方の端部の粉体排出用開口ｂが粉体に囲繞されるように設置される。
【００５４】
粉体充填容器内に粉体が排出され、第３管状体の第２フィルタ部３９が粉体に囲繞状態になったら、第２気体吸引手段を稼働させて粉体間の気体を吸引し、第２管状体３１と第３管状体３７の間に形成された第２送粒路としての空間部ｅを通して、第２気体排出口４０から気体が排出される。一方粉体はフィルタ部３９を通らないので、粉体充填容器内に残るので、最終的に粉体が容器内に高密度状態で充填される。
【００５５】
第２気体吸入手段による気体吸引圧としては、−１０〜−６０ｋＰａが好ましく、さらに−２０〜−３５ｋＰａであることがよりが好ましい。−１０ｋＰａ未満では、粉体充填容器内の気体を充分に吸引することができず、−６０ｋＰａを超えると、凝集体を形成する事があるので好ましくない。
【００５６】
次に、本発明の粉体充填用ノズルを構成する第１管状体、第２管状体および第３管状体について、詳しく説明する。
それぞれの管状体としては、通常長尺のパイプ型のものが用いられ、ステンレス、チタン、アルミニウムなどのような金属製でもプラスチック製でも適用可能である。
それぞれの管状体の長さは、限定的でないが、第１管状体を一番長く、次に第２管状体を長くし、そして第３管状体を一番短くすることが、充填ノズルの機能性と加工性の面から通常好ましい。
それぞれの管状体の太さも、狙いとする機能が発揮できえすれば、限定されなないが、通常は第１管状体の外径は、６〜１２ｍｍが好ましい。
【００５７】
第１管状体、第２管状体および第３管状体のそれぞれの長さと太さ、および管状体の間に形成される空間部の間隙は、本発明の充填ノズルの機能を発揮させるために重要な要素であり、次のような条件（１）〜（５）を同時に満足するものであることが好ましい。
（１）第１管状体の長さ／第１管状体の外径；６５〜８５
（２）第２管状体の長さ／第２管状体の外径；５５〜７５
（３）第３管状体の長さ／第３管状体の外径；４０〜４６
（４）第２管状体の内径／第１管状体の外径；１．０５〜１．３
（５）第３管状体の内径／第２管状体の外径；１．０８〜１．５
【００５８】
次に、本発明における第１フィルタ部を形成するための、２つの好ましい方法（１）（２）について説明する。
（１）その一は、図３および図４に示されるように、第１管状体３０の粉体排出用開口部ｂ側の封止されている部分の近傍に複数の貫通孔を設け、貫通孔が設けられた第１管状体３０の周囲を覆うようにフィルタ材料を巻いて、第１フィルタ部とする方法である。
この第１管状体３０自体に貫通孔を設けるやり方は、ノズルの腰の強さ、フィルタ材料を巻くための加工性および真直ぐなノズルが形成できることによる操作性等を狙いとしたものである。
該貫通孔の大きさは制限されないが、第１管状体３０の内径の２／３以下であることが好ましく、また管状体の長さ方向に２個以上一列に設けることが好ましく、さらにこのような２個以上の列を２列以上設けることが好ましい。
【００５９】
（２）もう１つの方法は、フィルタ材料で形成される管状体とフィルタ性のない材料で形成される管状体とを接合して第１管状体を形成し、フィルタ材料で形成される管状体を第１フィルタ部とするものであって、フィルタ部の粉体づまりが少ないといった利点を狙いとしたものである。
【００６０】
前記第２フィルタ部の形成方法およびその材質等は、基本的に上記第１管状体と同じである。
但し、第１管状体と違って、第２フィルタ部を、第３管状体自体に貫通孔を設けて形成する場合、貫通孔はその径が第３管状体の内径の２／３以下であることが好ましく、また管状体の長さ方向に４個以上一列に設けることが好ましく、さらにこのような４個以上の列を２列以上設けることが好ましい。
【００６１】
第１フィルタ部及び／又は第２フィルタ部は、気体吸引手段で吸引すると、気体を通すが粉体を通さないものであることが基本的に必要であり、そのような機能を発揮するものでありさえすれば、フィルタ部を構成するフィルタ材料として特に制限されるものでない。
【００６２】
第１フィルタ部及び／又は第２フィルタ部を構成するフィルタ材料については、メッシュを選定することが重要であり、またメッシュの大きさの違うフィルタ材料を２種類以上積層したものを使用することができる。この積層体は外側を粗いメッシュで内側を細かいメッシュのフィルタで構成することが好ましい。また、この積層体は、腰が弱い欠点を有する前記の（２）の方法に、特に好ましく適用できるものである。
【００６３】
また、特に綾畳織のフィルタは、平畳織のフィルタよりも、微細なろ過粒度を有しかつ表面平滑度が高く緻密であるため、本発明に用いられる気体を通すが粉体を通さないフィルタ材料として最も好ましいものである。
また、第１管状体３０と第２管状体３１とで形成される空間部ｄの間隙が狭いことを考慮して、フィルタ材料の特に厚さを選定することが好ましい。
【００６４】
本発明における前記の第１気体排出口３４と第２気体排出口３４のそれぞれに連なる気体吸引手段としては、真空ポンプ吸引式、エジェクター吸引式などが用いられ、中でもエジェクター吸引式はメンテナンスがほとんど要らない点で好ましい。
【００６５】
次に、本発明の粉体充填装置、及び粉体充填方法について説明する。該粉体充填装置、粉体充填方法においては、以上述べた、二重管構造ノズル又は三重管構造ノズルが取付けられた装置が用いられる。
本発明においては、図１に示す態様の装置や、図２に示す態様の装置に二重管構造ノズル又は三重管構造ノズルを取付け、粉体を流動化状態にしてから送流することが好ましい。尚、図１、図２に示す装置、及びこれらを用いた粉体充填方法については、特許文献６に詳細に説明されている。
以下、本発明の粉体充填方式及び粉体充填装置について、図１および図２を用いて説明するが、本発明はこれらの図に示されるものに限定されるものではない。なお、図１および図２に記載される粉体充填装置において、同一符号番号に対応するものは同一の意味を持つものとする。
【００６６】
本発明の粉体充填装置は、図１、図２に示すように、密閉可能な粉体流動化装置（１０）と、前記二重管構造ノズル又は三重管構造ノズルとを有し、粉体流動化装置（１０）で流動化状態にされた粉体を送流経路を介して充填ノズルの粉体排出用開口部から粉体充填容器に排出し充填する装置である。
【００６７】
上記粉体流動化装置（１０）の底部には、粉体流動化のために用いられる空気導入部が設けられており、充填用粉体流動化装置（１０）内には、粉体導出管（２４）が挿入され、粉体導出管の一方の先端は流動粉体輸送管（１２）に連結し、さらに流動粉体輸送管（１２）の他方の先端は、充填管（１７）に連結している。該充填管（１７）として、本発明の二重管構造ノズル又は三重管構造ノズルが用いられる。
該充填管（１７）の流動粉体輸送管（１２）に連らない側の先端は、粉体容器（１８）の底面に密着しないように、粉体充填用容器（１８）の内部に挿入されている。
【００６８】
尚、流動粉体輸送管（１２）は、可撓性の材質のものを用いることができ、しかもその長さは機能を発揮しさえすれば限定されない。従って、粉体流動化装置（１０）と充填用容器（１８）とは離間して配置することができる。
【００６９】
空気ヘッダ（３）は、充填用粉体流動化装置（１０）内部の圧力を昇圧することができる程度の耐圧性を有し、空気ヘッダ（３）には第３圧力計（ｐ３）が設けられている。空気ヘッダ（３）に接続する圧縮空気配管（７）には順に、第１減圧弁（２５）、第２減圧弁（２６）、空気流量計（２７）が設けられ、第１減圧弁（２５）と第２減圧弁（２６）の間には第１圧力計（ｐ１）が、第２減圧弁（２６）と空気流量計（２７）の間には第２圧力計（ｐ２）がそれぞれ設けられている。
【００７０】
本発明の粉体充填装置を稼働するにおいては、先ず、充填しようとする粉体を閉鎖弁付き粉体投入口（１１）から粉体流動化装置（１０）内に投入する。このとき、内部圧力の開放及び密封のための圧力開放弁（１３）を開放しておく。尚、圧力微調整用の粉体流速調節弁（１５）の操作は人力または電磁弁などで自動化されても良い。
粉体投入後、圧力開放弁（１３）を閉じ、気体導入手段としての加圧空気溜である空気ヘッダ（３）に圧縮空気配管（７）から気体を導入する。この気体の流入は圧力調整、流量調整としての第１減圧弁（２５）、第２減圧弁（２６）によって調整しても良く、装置が運転中は流入を継続する。
導入された気体は、通気多孔板（２）を通して、均一に粉体中に分散されて、粉体を流動化する。
尚、圧縮空気配管（７）は、可撓性の材質のものを用いることができ、しかもその長さは機能を発揮しさえすれば限定されないので、粉体流動化装置（１０）と充填用容器（１８）とは離間して配置することができる。
【００７１】
導入された気体は、通気多孔板（２）で均一に粉体中に分散され粉体を流動化する。
流動化した粉体は、圧力開放弁（１３）が閉じた状態で、その流動化に使用した気体の圧力で充填用粉体流動化装置（１０）内から粉体輸送管（１２）に押出され、先端を粉体充填用容器（１８）の内部に挿入された管状の充填ノズル（１７）の先端から粉体充填用容器（１８）内に排出される。この充填ノズル（１７）として、本発明の二重管構造ノズル又は三重管構造ノズルが用いられ、充填ノズル（１７）の先端は、粉体容器の底面に密着しないように挿入される。
【００７２】
本発明の装置においては、上記のように、流動化した粉体は粉体流動化装置（１０）内から粉体輸送管（１２）に押出して、充填ノズル（１７）に輸送される。従って、充填ノズル（１７）として二重管構造ノズル又は三重管構造ノズルのどちらをを用いる場合であっても、充填ノズルの粉体導入用開口部ａは粉体の送流経路となる流動粉体輸送管（１２）を介して粉体流動化装置（１０）と連結されている。更に、充填ノズル（１７）として二重管構造ノズルを用いる場合は、気体吸引ノズルを粉体充填容器内の粉体間に存在する気体を吸引するために設けることが好ましい。その吸引口は粉体内に囲繞状態に設置して脱気作業を行うことが好ましい。この場合は、粉体充填容器として２つのノズルを別々に挿着できる２つの挿入口が設けられたもの、あるいは２つのノズルを纏めて挿着可能な広めの挿入口を設けたものが用いられる。このようにすると、容器内の粉体間に存在する気体を排出して、粉体を高密度の状態で充填することができる。
尚、気体吸引ノズルについては、例えば特許文献４に記載されているものを用いることができる。
【００７３】
上記のように吸引する場合、粉体充填ノズルを構成する第１気体排出口３４を第１気体吸引手段と連結し、気体吸引ノズルを第２気体吸引手段と連結し、粉体の送流の停止と、粉体充填容器内の気体の吸引を別に切り離して行なうことが好ましい。このようにすると、粉体充填容器内の気体の吸引と粉体の送流と停止を効率的に行なうことができる。
【００７４】
充填ノズル（１７）として三重管構造ノズルを用いる場合は、該ノズル自体が粉体充填容器内の気体を吸引する機能を有するので、気体吸引ノズルを別途用いる必要はない。但し、粉体充填ノズルを構成する第１気体排出口３４を第１気体吸引手段と連結し、第２気体排出口４０を第２気体吸引手段と連結し、粉体の送流の停止と、粉体充填容器内の気体の吸引を別に切り離して行なうことが好ましい。このようにすると、粉体充填容器内の気体の吸引と粉体の送流と停止を効率的に行なうことができる。
【００７５】
また、二重管構造ノズル又は三重管構造ノズルのどちらを用いる場合であっても、充填ノズルは、作業性、操作性を向上させる観点から、粉体充填容器の開口部と嵌合可能な蓋部材に形成された穴に挿着されていることが好ましい。更に、該蓋部材の少なくとも一部は通気性多孔材料からなることが好ましい。粉体充填容器内には粉体と共に排出される多量の気体が排出され、容器内は粉体と気体とが混ざり合った下層部分と、ほぼ気体のみの上層部分とに分かれるので、蓋部材が通気孔を有する材料で構成されていると、通気孔から上層部分の気体が排出されて、容器内の圧力が調節される。
尚、蓋部材の周囲が軟質パッキンで巻かれたものを用いて、嵌合性を高めることが好ましい。
【００７６】
尚、下層部分の粉体間に存在する気体については、三重管構造の充填ノズルの場合には、第３管状体に設けられた第２気体排出口と連なり外部に設置した第２気体吸引手段の稼働によって脱気が行なわれる。二重管構造の充填ノズルの場合には、例えば特許文献４に記載されているような、容器内の粉体中に挿入された気体吸引ノズルを用い、第２気体吸引手段の稼働によって脱気が行なわれる。
【００７７】
次に、本発明の粉体充填装置について更に詳しく説明する。
図２に示す態様の粉体充填装置（１）においては、軟質プラスチック等の可撓性材質で作成された充填用粉体流動化装置（１０）、充填用粉体流動化装置（１０）の下部に、フランジで取付取外し自在に結合され、粉体の流動層を形成するための空気の通気多孔板（２）（焼結金属板、焼結樹脂板、目の細かい金網など）を取外し自在に収納し、導入気体調節弁（２０）が付された通気管としての圧縮空気配管（７）、圧縮空気配管（７）が取付取外し自在に嵌め込まれた気体導入手段としての空気ヘッダ（３）、閉鎖弁付粉体の投入口（１１）、内部圧力の開放及び密封のための圧力開放弁（１３）、圧力微調整用の粉体流速調節弁（１５）、流動粉体導出管（２４）としてステンレス管、流動化された粉体の前記充填ノズル（１７）への排出路（移送路）（１２）としての取付取外し自在に接続されたウレタンチューブ、排出路（１２）（ウレタンチューブ）に取付取外し自在に接続されたステンレス製の充填ノズル（１７）の根本には粉体充填用の粉体容器（１８）の口部に嵌合する程度の大きさの、例えば、裁頭円錐形のポリプロピレン環からなる軟質パッキン（１９）で周囲が巻かれた形の気体粉体分離篩（１６）が設けられている。
【００７８】
本発明の粉体充填装置には、上記のように、導入気体の流速を加減可能な導入気体調節弁（２０）と、前記流動化粉体の送流経路の送流粉体の流速を調節可能な粉体流速調節弁（１５）とが、気体の均等導入手段として設けられていることが好ましい。このように構成されていると、密閉可能な充填用粉体流動化装置（粉体切出し装置）（１０）中に、導入気体調節弁（２０）で気体の導入量を調節しながら導入して、充填用粉体流動化装置（粉体切出し装置）（１０）内の圧力を調節、制御し、また、気体を均等に導入する手段によって、粉体を均一に流動化することができる。この気体の均等導入手段により、空気を緩やかに充填用粉体流動化装置に導入して必要最小限度の、したがって粉体の例えばブラウン運動を低く抑えた流動化が達成される。更に、流動化された後には粉体が高い流動性を有するため、導入気体調節弁と送流粉体流速調節弁のバランスを調整することにより、充填用粉体流動化装置内の圧力を外圧より僅かに高くするだけで、粉体を充填用粉体流動化装置外に排出でき、排出、移送路中を充填ノズル先端まで円滑にニューマティック輸送し、充填用容器中で余分な撹拌を伴うことなく充填することができる。
【００７９】
本発明で用いられる粉体流動化装置は、粉体流動化のための気体導入手段を有することが好ましい。該気体導入手段として逆止弁付きの送気ポンプが用いられている例を図２に示す。
図２に示す装置においては、気体出口に逆止弁（８）を有し小型電動機（５）により伸縮して空気ヘッダ（３）に空気を送る蛇腹構造のポンプ（６）を有する。ポンプ（６）は保持枠（９）中に取外自在に固定されており、小型電動機（５）によりポンプ（６）が伸縮すると、保持枠（９）を介して充填用粉体流動化装置（１０）が振動され、この振動により、充填用粉体流動化装置（１０）中の粉体が気体で流動化される。
【００８０】
図２に示す装置のように構成すると、充填用粉体流動化装置（１０）も空気ヘッダ（３）も加圧容器特有の肉厚材料で構成する必要がなく、装置全体の軽量化、小型化を一層促進することができ、小型電動機（５）のための動力線用プラグ（２１）を、例えば複写機に設けたコンセントに差し込むだけで、稼働させることができる。
【００８１】
図１、図２に示す装置においては、粉体の流動化のために粉体流動化装置（１０）内に気体を導入すると共に、該導入された気体で粉体流動化装置（１０）内の圧力を昇圧することにより、粉体が粉体流動化装置（１０）から充填ノズル（１７）まで排出される。
これに対して、気体導入手段として、気体を前記粉体流動化手段に送出可能に収納する圧力容器を用いることも好ましい。例えば、図示はしないが、配管接続口がついた密閉容器であって人力で容易に変形できる容器を、ポリエチレンなどの軟質プラスチックで形成し、該容器中に粉体と共に気体を充填し、外部から圧力を加えて該プラスチック容器を変形させ、内圧を高めて容器内の粉体を流動化させると共に、配管接続口に接続されたウレタンチューブなどを通して粉体を粉体充填容器の底部に導くことが挙げられる。または変形しない硬質プラスチック等の容器に少なくとも２本の配管接続口を設け、一本には０．２Ｍｐａ以下の圧縮空気を接続し、他の一本は粉体輸送管とし粉体をチューブを通して容器底部に導くようにしても良い。圧縮空気元としては通常のコンプレッサの他に、手動の例えば自転車の空気入れも代用できる。
【００８２】
上記のような装置を用いると、粉体流動化装置（１０）に外部圧力を加えて粉体流動化装置（１０）の内容積を減容させることにより、粉体を粉体流動化装置（１０）から充填ノズル（１７）まで排出することができる。これに対し図１、図２に示す装置においては、粉体流動化装置（１０）内の圧力を昇圧することにより、粉体が粉体流動化装置（１０）から充填ノズル（１７）まで排出される。
【００８３】
本発明の装置により気体を用いて粉体を流動化する場合、充填用粉体流動化装置（１０）内の気体のみを用いるのでなく、装置外から気体を導入することもできる。その場合には、装置外の気体を均一に導入することが重要であり、そのためには、例えばヘッド圧損をあまり激しく生じない目の細かい金網などの気体分配手段を通して気体を導入することが好ましく、該気体分配手段は、粉体流動化装置と粉体流動化のための気体導入手段との間に設けられていることがより好ましい。
【００８４】
流動化した粉体を排出し、粉体充填容器に充填するときの開始および終了の制御は、前述したように二重管構造ノズルや三重管構造ノズルが有する機能によって行なわれるが、充填用粉体流動化装置（１０）内の圧力を速やかに調節することによっても行なうことができる。この場合は、例えば充填用粉体流動化装置に設けた圧力開放弁（１３）によって行なうことができ、また、外部の加圧手段等によって補助することができる。
また、別に設けられ圧力微調整に適した粉体流速調節弁（１５）により、粉体充填操作中で充填用粉体流動化装置（１０）及び／又は粉体排出路中の圧力を変更することができ、さらに、粉体の流出状態を例えば粉体充填操作の最初と途中で変化させることにより、圧力を微調整することができる。
【００８５】
尚、本発明の粉体充填装置においては、分離篩（通気多孔板）（２）として焼結樹脂製のパネル（商品名：フィルタレン）をアクリル円筒と下部フランジ間に挟む構造のものを用いたときに最も良好な結果が得られた。従って、粉体の均質で安定的な流動状態を維持するために、焼結樹脂板（商品名：フィルタレン）を用いることが好ましい。通気多孔板としてはゴアテックス、焼結金属板などもあるが、焼結樹脂板（商品名：フィルタレン）を用いた場合、焼結樹脂板フィルタレンからの空気流入が一番均一であった。
【００８６】
粉体は流動化後送流され、充填ノズルの先端部から粉体充填粉体容器に排出される。本発明の装置においては、充填ノズルとして、前記二重管構造ノズルや三重管構造ノズルが用いられる。従って、二重管構造ノズルや三重管構造ノズルが有する機能によって、粉体の排出が瞬時に停止されるが、前述のように、充填用粉体流動化装置（１０）内の圧力を圧力開放弁（１３）で速やかに調節することによっても行なうことができる。又、この粉体の排出量と排出程度の調節は、充填ノズルの粉体排出停止機能に、前記充填用粉体流動化装置の導入気体調節弁を併用することによって行なうこともできる。
【００８７】
次に、本発明の粉体充填方法について説明する。
本発明の粉体充填方法においては、本発明の粉体充填装置を用いて、密閉可能な粉体流動化装置中に粉体を収納し、該粉体を気体によって流動化させた後、該流動化させた粉体を粉体流動化装置から送流経路を介して粉体充填用ノズル内を送流させ、粉体充填用ノズルから粉体を粉体充填容器内に排出して充填する。具体的には、図１、図２に示す装置に二重管構造ノズル又は三重管構造ノズルを取り付けた装置を用いて、密閉可能な粉体流動化装置（１０）中に粉体を収納し、装置（１０）の底部に設けられている空気導入部から空気を導入して粉体を流動化し、流動化させた粉体を粉体導出管（２４）、流動粉体輸送管（１２）内を送流させ、次に粉体充填用ノズル（１７）から粉体を粉体充填容器（１８）内に排出して充填する。尚、充填管（１７）の粉体排出用開口部ｂの先端は、粉体容器（１８）の底面に密着しないように、粉体充填用容器（１８）の内部に挿入する。かかる本発明方法によれば、粉体を高密度の状態で充填することができ、しかも粉体を変質させることなく、粉体の送流を瞬時に停止させることができる。
【００８８】
本発明方法においては、粉体流動化装置（１０）内への追加気体の導入により、粉体の流動化を行うことが好ましい。即ち、気体により粉体を流動化する際、充填用粉体流動化装置の気体のみを用いるのでなく、装置外から気体を導入することが好ましい。この場合には、気体を均一に導入することが重要であり、そのためには、例えばヘッド圧損をあまり激しく生じない目の細かい金網などの気体分配手段を通して気体を導入することが特に好ましい。
【００８９】
また、粉体と気体とが封入され密閉された粉体流動化装置（１０）を振動させることにより、気体による粉体の流動化を行なうことも好ましい。この場合、充填用粉体収納装置は、手で振ることができる大きさ、重さであってもよく、また、加圧空気導入用のポンプ動力により容易に振動又は揺動できる大きさ、重さであってもよい。
【００９０】
また、粉体と気体とが封入され密閉された粉体流動化装置に外部圧力を加えて該粉体流動化装置の内容積を減容させることにより、気体による粉体の流動化を行なうことも好ましい。また、本発明は、粉体と気体とが封入され密閉された充填用粉体収納装置を揺り動かすことで流動化した後、充填用粉体収納装置に外部圧力を加えて該粉体流動化装置の内容積を減容させることにより、気体による粉体の流動化を行なうことも好ましい。外部圧力により充填用粉体収納装置の内容積を減少させると粉体を流動化させることもできる上に、粉体を装置外に排出して、粉体流動化装置から充填ノズルまでの粉体の送流も行なうことができるので好ましい。
【００９１】
これらの方法によれば、粉体を流動化するための装置が不要又は少なくとも小型化でき、排出するための手段を可能な限り省略できる。充填用粉体収納装置は、小型化することにより、あらかじめ必要量を秤量しておくと、使い切りタイプの簡易充填機としても利用することができる。
【００９２】
また、粉体流動化装置から充填ノズルまでの粉体の送流は、粉体流動化装置内の圧力を昇圧させることにより行なうことも好ましい。
昇圧は、空気ヘッダ（３）を介して圧縮空気配管（７）から気体を送り込むことによって行なうことができる。
【００９３】
本発明方法においては、送流中の粉体の嵩密度が０．１〜０．２ｇ／ｍＬとなるように送流することが好ましい。該嵩密度が０．１ｇ／ｍＬ未満の場合は、空気量が多く効率が低い。一方、０．２ｇ／ｍＬを超える場合は、空気量が少なく送流中にブリッジを形成して閉塞する場合が有る。
この範囲に粉体の嵩密度を調整する方法としては、圧縮空気の圧力と流量を調節することで行なう。
【００９４】
流動化した粉体を排出し、容器に充填するときの開始の制御は、充填用粉体流動化装置内の圧力を速やかに調節することにより行なうことができ、これは、例えば充填用粉体流動化装置に設けた圧力開放弁によって行なうことができ、また、外部の加圧手段等によって補助することができる。
また、別に設けられ圧力微調整に適した粉体流速調節弁により、粉体充填操作中で充填用粉体流動化装置及び／又は粉体排出路中の圧力を変更することができ、さらに、粉体の流出状態を例えば粉体充填操作の最初と途中で変化させる圧力で微調整を行なうこともできる。
【００９５】
本発明方法において、図１、図２に示される例の充填装置を用いた場合、充填の最初、特に、粉体充填用容器（１８）の内部が完全に空である場合には、最初、充填用粉体流動化装置（１０）の粉体流速調節弁（１５）の開閉度を加減して、充填用粉体流動化装置（１０）からの粉体排出速度を控え目にして、充填された流動性の粉体の粉体充填用容器（１８）内部でのアバレ、拡散を避け、次に、容器（１８）中に滞留する微粉体雲の量が、管状充填ノズル（１７）の先端から吐出される流動化済み粉体流をほぼ囲繞できる程度に増した後、粉体流速調節弁（１５）をより開にして、充填操作を続けることが好ましい。
【００９６】
また、本発明においては、粉体充填容器（１８）の開口部と嵌合可能であると共に、少なくとも通気性多孔材料からなる蓋部材に孔を形成し、該孔に充填ノズル（１７）、即ち二重管構造ノズル又は三重管構造ノズルを、挿着し、該蓋部材を粉体充填容器（１８）内の開口部に嵌合させてから、粉体を充填ノズル内を送流させて排出し充填することが好ましい。このようにすると、作業性、操作性が向上させることができ、更に蓋部材の通気孔から容器（１８）内の気体を排出させることにより、容器内の圧力を調節することができる。
尚、充填ノズル（１７）は、粉体充填用容器（１８）内部に自動的に挿入してもよければ、手動で挿入しても良い。
【００９７】
また、蓋部材を該前記流動粉体輸送管（１２）と充填ノズル（１７）との連結部近傍に、充填ノズル（１７）が前記蓋部材の穴に挿入された状態で固定しておいて、容器を蓋部材に取付け、粉体充填後に容器を取り替え、多数の容器に順次粉体を充填することも、好ましい方法である。
【００９８】
本発明方法における粉体の一連の充填作業は、好ましくは、充填ノズル（１７）から粉体を粉体充填容器内に排出する作業を先に開始し、気体吸引ノズルの吸引口が粉体で囲繞状態になったら脱気作業を開始し、一時的には容器への粉体の排出と気体の脱気とを並行に行ない、容器内の粉体が所望量の高密度状態になったタイミングで充填を停止する。
この粉体排出の停止は瞬時に行なう必要があるので、第１気体吸引手段を稼働することによって、粉体流動化手段によって流動化された粉体の送流を停止させることが好ましい。また流動化粉体の排出量及び排出速度を、第１気体吸引手段の稼働による気体吸引圧の調節によって制御することが好ましい。
【００９９】
本発明方法においては、充填ノズル（１７）として二重管構造ノズル又は三重管構造ノズルを用いるので、第１気体吸引手段を稼働させて、第１管状体３０の内部に瞬間的に粉体群からなる「栓」状態を形成することにより、粉体の排出を瞬時に停止することができる。
【０１００】
尚、第１気体吸入手段を稼働させると、第１管状体（３０）内を送流する粉体と気体が吸引され、気体はフィルタ部（３２）を抜け、空間部（ｄ）を通って、気体排出口（３４）から排出されるが、一方粉体はフィルタ部（３２）を通らず第１管状体（１）全周囲に設けられたフィルタ部（３２）に引き付けられて、フィルタ部（３２）位で第１管状体（３０）が粉体によって詰った栓状態が形成され、こうして第１管状体（３０）内の粉体の送流は停止される。
【０１０１】
このように粉体排出の停止は瞬時に行なわれるが、第１気体吸引手段による吸引圧を調節することによって、粉体の排出量と排出速度を調節することができる。具体的には、第１気体吸入手段による気体吸引圧は−１０〜−６０ｋＰａが好ましい。気体吸引圧が−１０ｋＰａより弱いと、瞬間的に栓状態を形成することができない虞がある。一方、〜−６０ｋＰａより強すぎると、凝集体を形成する事があるので好ましくない。
【０１０２】
尚、粉体排出の停止は、上記第１気体吸引手段の稼働と並行して、充填用粉体流動化装置（１０）の圧力開放弁（１３）を開放することによっても行なうこともできる。圧力開放弁（１３）を多少開放することによって、粉体の輸送力となっていた充填用粉体流動化装置（１０）内の内圧を減じると、粉体送流停止を効果的に行なうことができる。
【０１０３】
粉体の送流停止時における粉体充填容器内の粉体の嵩密度は、０．４〜０．５ｇ／ｍＬであることが好ましい。該嵩密度が０．４ｇ／ｍＬ未満の、場合は、粉切れが悪く停止時間がばらつく事があるので好ましくない。０．５ｇ／ｍＬを超える場合は、凝集体を形成する事があるので好ましくない。
粉体の嵩密度は、第１気体吸入手段、第２気体吸入手段による気体吸引圧を制御することによって０．４〜０．５ｇ／ｍＬの範囲に調節することができる。
【０１０４】
上記流動化粉体の排出量及び排出速度は、粉体流動化装置（１０）に設けられた導入気体調節弁（２０）の開閉程度の調節又は／及び粉体流速調節弁（１５）の開閉程度の調節により制御することもできる。このように、圧力微調整に適した導入気体調節弁（２０）や粉体流速調節弁（１５）を用いることにより、粉体充填操作中であっても充填用粉体流動化装置及び／又は粉体排出路中の圧力を変更することができ、さらに、粉体の流出状態を例えば粉体充填操作の最初と途中で変化させることもできる。
【０１０５】
本発明方法においては、本発明の二重管構造ノズルと気体吸引ノズルを併用し、該気体吸引ノズルの先端が、粉体充填容器内の粉体内に囲繞されるように設置し、第２気体吸引手段を稼働することによって、充填ノズルから粉体充填容器内に排出された粉体間に存在する気体を排出することが好ましい。このように、気体吸引ノズルを設置し、第１気体吸引手段とは別に第２気体吸引手段を稼働させて、粉体充填容器内の粉体間に存在する気体を排出することにより、粉体を高密度に充填することができる。
【０１０６】
充填ノズル（１７）として三重管構造ノズルを用いる場合は、三重管構造ノズルの先端が粉体充填容器内の粉体内に囲繞されるように設置し、第２気体吸引手段を稼働することによって、充填ノズルから粉体充填容器内排出された粉体間に存在する気体を排出することが好ましい。このようにしても、粉体充填容器内の粉体間に存在する気体を排出することにより、粉体を高密度に充填することができる。
【０１０７】
第２気体吸入手段による気体吸引圧は−１０〜−６０ｋＰａであることが好ましい。気体吸引圧が−１０ｋＰａより弱いと、粉体間に存在する気体を排出することができない虞がある。一方、−６０ｋＰａより強すぎると、凝集体を形成する事があるので好ましくない。
【０１０８】
本発明方法においては、粉体充填容器内に所定量の粉体が充填された時点で、粉体の送流を停止して、粉体充填容器から蓋部材を取り外し、別の粉体充填容器に取り替えた後、粉体排出の停止を解除して、充填作業を継続することが好ましい。
【０１０９】
尚、本発明で用いられる粉体充填用容器（１８）は特に限定されず、例えば電子写真画像形成用の容器について言えば、ポリエチレン、ポリエステルル等の樹脂製でボトルタイプあるいはカートリッジタイプのものが好ましく用いられ、形状は、円筒形、多角形、その他異形等様々であり、円筒形容器を例にとると、直径が１０〜３００ｍｍ程度で長さが５０〜２０００ｍｍ程度のものが好ましく用いられる。
【０１１０】
また、本発明の充填ノズル、粉体充填装置、粉体充填方法が用いられる粉体は限定されないが、特に静電潜像現像用トナーに対して、その種類を問わず有効であり、平均体積粒径が０．２μｍ〜２０μｍの粉体に好ましく使用され、より好ましくは５μｍ〜１５μｍの粉体、さらに好ましくは７μｍ〜１２μｍの粉体を容器に充填するのに使用される。
【０１１１】
以上説明した、本発明における粉体の一連の充填作業は、好ましくは、本発明の充填ノズル（二重管構造ノズル、三重管構造ノズル）から粉体を容器内に排出する作業を先に開始し、気体吸引ノズルの吸引口が粉体で囲繞状態になったら脱気作業を開始し、一時的には容器への粉体の排出と気体の脱気とが並行に行われ、容器内の粉体が所望量の高密度状態になったタイミングで、本発明の充填ノズルの機能を用い第１気体吸引手段の稼働によって、充填ノズルからの粉体排出の停止を行なう。
【０１１２】
本発明の充填方式は、多数の粉体容器に連続的に行なう自動化工場において適用可能であるが、またサービスマンが顧客の画像形成装置の現像部にトナー粉を直接充填するような個別に行なう場合にも適用可能であり、その応用については制限されない。
【０１１３】
【実施例】
次に、本発明の充填ノズルが用いられた新規な粉体充填方式について、以下の実施例と比較例に基づいて説明する。但し、本発明はこの実施例によって限定されるものではない。
【０１１４】
１）本発明の充填ノズルが持つ粉体送流停止機能の確認
（１）実験に用いる粉体充填装置と粉体充填用容器
粉体充填装置について図１および図２に示される粉体充填装置（１）に基づいて説明する。
粉体流動化装置（１０）として、容量が２００リットルのほぼ円筒形で、底部には、樹脂製の空孔径２〜１０μｍ、気孔率３０％、厚さ５ｍｍの板状体の多孔質材料からなる通気多孔板（２）を設置されたものを用意し、該粉体流動化装置（１０）に設けた粉体導出管（２４）と二重管構造の充填ノズルの一端部とを流動粉体輸送管（１２）を介して連結させた。さらに該充填ノズルは、樹脂製の通気多孔板（１６）からなる蓋部材に設けた穴を通して、粉体充填容器１８内に挿入設置した。
【０１１５】
トナー粉体の充填容器としては、内容積が約１５６０ｃｃ、直径が約１００ｍｍ、長さが約２００ｍｍおよび充填ノズルが挿入される開口部の径が２０ｍｍのポリエステル樹脂製のものを用いた。
【０１１６】
（２）粉体容器へのトナーの排出
トナー粉体として、リコーカラーレーザープリンター用タイプ８０００トナー（平均体積粒径；約７μｍ．比重；約１．２）を準備し、粉体流動化装置（１０）に装着された粉体投入口（１１）から粉体流速調節弁（１５）を調節しながら、６０〜７０ｋｇの前記トナー粉体を粉体流動化装置（１０）に投入した。
次に粉体流動化装置（１０）の粉体投入口（１１）近傍に設けた圧力開放弁（１３）を調節して、圧縮空気源から第１減圧弁（２５）及び第２減圧弁（２６）の２段の減圧弁を介して送気圧を調節しながら、空気ヘッダ（３）に毎分３０リットルの割合で５〜１５分間送気して、粉体流動化装置（１０）中におけるトナー粉体雲の粉体層と空気層とをバランスさせ、上部粉体面を静止させて、トナー粉体の流動化状態を形成した。
【０１１７】
該容器の内部圧を１５ｋＰａになるように空気圧を印加し、粉体流動化装置（１０）内のトナー粉体を充填ノズル（１７）を介して、充填ノズルがトナー粉体に囲尭された状態にして、粉体充填容器（１８）に排出した。
この後の作業については、下記（３）および（６）に説明する。
【０１１８】
（３）本発明の充填ノズルを用いた場合のトナー粉体排出の停止
本発明の充填ノズル（後述する二重管構造ノズル、三重管構造ノズル）を用いて、前記（２）のようにトナー粉体を粉体容器に排出した。さらに、充填用容器（１８）の重量を秤（ロードセル・６ｋｇｆ）によって予計測しておいて、排出トナー粉体が所定の重量に到達したときに、気体吸引手段を吸引圧力が−２０ｋＰａになるように稼働させてると、空気が排出されると同時にノズルの出口が閉じ、瞬時にトナーの排出を停止することができた。
【０１１９】
（４）実験に用いた二重管構造ノズル
二重管構造ノズルを構成する第１管状体３０として、長さ約４００ｍｍ、内径６ｍｍおよび外径７ｍｍのステンレスパイプであって、その一端部から１２ｍｍの位置とそれより５ｍｍの位置に、さらに同様に交差方向の位置に、合計８箇所にそれぞれ直径３ｍｍの貫通孔３３を設けたものを用意し、その貫通孔を覆うようにその周りに約１０ｍｍの幅にステンレスメッシュ（綾畳織．５００／３５００）を貼りつけてフィルタ部３２を形成した。
【０１２０】
また、第２管状体３１として、長さ約４００ｍｍ、内径８ｍｍおよび外径９ｍｍのステンレスパイプであって、その一端部近傍に第１気体排出口３４を形成し、この第２管状体３１内部に前記第１管状体３０を挿入後、両端部を（ハンダ）によってシールして固定し、二重管構造ノズルを作製した。この第１気体排出口３４は、別途用意した第１気体吸引手段（コガネイ  ＭＥ６０）に連結した。
【０１２１】
（５）実験に用いた三重管構造ノズル
三重管構造のノズルを構成する第１管状体３０と第２管状体３１として、前記（４）の二重管構造ノズルと同じものを用い、同様に両端部をハンダによってシールして固定した。
さらに、第３管状体３７として、長さ約４００ｍｍ、内径１１ｍｍおよび外径１２ｍｍのステンレスパイプであって、その一端部から１５ｍｍの位置からピッチ８ｍｍで合計１１箇所にそれぞれ直径５ｍｍの貫通孔３８を設け、さらにその交差方向に同じ端部から１９ｍｍの位置からピッチ８ｍｍで合計１０箇所にそれぞれ直径５ｍｍの貫通孔３８を設けたものを用意し、その貫通孔を覆うように第３管状体３７の周りに約１００ｍｍの幅にステンレスメッシュ（綾畳織．５００／３５００）を貼りつけてフィルタ部３２を形成した。また、第３管状体３７の端部近傍に第２気体排出口４０を設けた。
【０１２２】
この第３管状体３７内部に、前記の第１管状体３０と第２管状体３１とを固定したものを挿入後、両端部をハンダによってシールして固定し、三重管構造ノズルを形成した。さらに、第２気体排出口４０を、別途用意した第２気体吸引手段（コガネイ  ＭＥ６０）に連結した。
【０１２３】
（６）比較用充填ノズルを用いた場合のトナー粉体排出の停止
比較用充填ノズルとして、長さ約４００ｍｍ、内径６ｍｍおよび外径７ｍｍのステンレスパイプを用いた。
この比較用充填ノズルを用いて、前記（２）のようにトナー粉体を粉体容器に排出し、この粉体充填容器１８の重量を秤（ロードセル・６ｋｇｆ）によって予め計測しておいて、排出トナー粉体が所定の重量に到達したときに、粉体流動化装置（１０）に設けられている導入気体調節弁（２０）によって空気圧の印加を停止し、同時に圧力開放弁（１３）によって粉体流動化装置（１０）内の圧力を開放して大気圧とバランスさせてトナーの排出を停止した。しかし、トナーの排出を停止することはできたが、瞬時に停止させることはできなかった。
【０１２４】
（７）充填ノズルの粉体送流停止機能の比較評価
容器へのトナー粉体排出停止についての上述のような一連の作業を、二重管構造ノズルを用いる場合（実施例１）、三重管構造ノズルを用いる場合（実施例２）および比較用の充填ノズルを用いる場合（比較例１）の各々について、リコーカラーレーザープリンター用タイプ８０００トナーを構成する４色（シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック）のトナーを、それぞれ５００本の容器（合計２０００本）に繰り返し充填した。各々の場合について、各容器内トナー粉体の目標充填量に対する不足量を標準偏差によって充填量の精度を確認して、粉体送流停止機能を評価した。その結果を表１に示す（ここで充填精度を３σで示す。σ：標準偏差（±３σで９９．６％の確率））。
【０１２５】
表１から、目標充填量が２７５ｇと５５０ｇとした場合に、不足量が、実施例１と２では１．１〜１．５ｇ、２．２〜２．３ｇであるのに対して、比較例では１１．５〜１４．２ｇ、２４ｇであり、本発明の充填ノズルが極めて優れた粉体送流停止機能を有していることが明らかである。
【０１２６】
【表１】
2005041501.tif 000003
【０１２７】
２）本発明の三重管構造充填ノズルが持つ高充填化機能の確認
（１）三重管構造ノズルによる高充填化
前記１）において、三重管構造ノズルを用いて容器内にトナー粉体を排出しながら、第２気体吸引手段を吸引圧が−３０ｋＰａになるように稼働させて、トナー粉体内に囲繞状態にある該ノズルから空気のみを吸引排出し、トナー粉体容積を減容しつつノズルを上昇させて、容器内でトナ粉体の高密度状態を形成した。
【０１２８】
（２）充填ノズルの粉体高充填化機能の比較評価
容器内のトナー粉体の嵩密度を、前記（１）の三重管構造ノズルを用いて高密度状態にした場合（ケース１）と、前記１）において三重管構造ノズルを用いて容器内にトナー粉体が排出されたままの場合（ケース２）について、リコーカラーレーザープリンター用タイプ８０００トナーを構成する４色（シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック）のトナーを、それぞれ５００本の容器（合計２０００本）に繰り返し充填して、（不足量）を測定し、５００本についての測定値の平均値を算出した。
【０１２９】
嵩密度の測定は、容器に容積の解る目印を付けておき、充填直後の容積レベルを記録して、充填トナー粉体重量と容積から算出した。なお、容器の容積の目印は、メスシリンダーで計量した水を用いて付けた。
その結果は、表２に示す。表２から分かるように、本発明の三重管構造充填ノズルが高充填化機能を十分有するものである。
【０１３０】
【表２】
2005041501.tif 000004
【０１３１】
（３）充填時間による充填方式の比較評価
前記１）において作製した二重管構造ノズルおよび比較用充填ノズルを用いて、容器中にトナー粉体を排出し、そのまま沈降させて充填するに要する時間（実施例３、比較例２）と、三重管構ノズルを用いて、容器中にトナー粉体を排出した後、空気を吸引して充填するに要する時間（実施例４）を測定した。前記ブラックトナー（５５０ｇ／本）について５００本繰り返して行ない、平均充填時間を測定した。
その結果、実施例３では３５．１秒、比較例２では４１．８秒であるのに対して、実施例４では１８．５秒であり、三重管構造充填ノズルを用いると、トナー粉体の送流停止機能であるばかりでなく、高充填化機能を十分に発揮して、充填時間の短縮に効果があることが確認された。
【０１３２】
【発明の効果】
以上、詳細かつ具体的な説明から明らかなように、本発明の充填ノズルによれば、粉体中に気体を導入して得られた流動状態の粉体を容器内に流入させて充填する際に、粉体を変質させずに、容器への粉体の送流を瞬時に停止させることができる。
また、本発明の充填ノズルを用いた充填装置及び充填方法によれば、多数の充填容器に所定量の粉体を高密度状態に順次効率的かつ精確に充填することができる。すなわち、本発明装置、方法によれば、粉体中に均一に制御された気体を導入することにより、粉体の流動状態を最少の気体量で実現し、小口径の粉体充填容器や複雑な形状の粉体充填容器の奥または底部であっても流動粉体を排出し、簡単に高密度、無粉塵で充填できる。しかも、正確な計量が可能な上に、小型で持ち運びができ、容易に操作できるので、誰でも、どんな場所でも粉体を充填することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における粉体充填装置の一例を示す概略図である。
【図２】本発明における粉体充填装置の他の一例を示す概略図である。
【図３】本発明の二重管構造充填ノズルの一例を示す断面図である。
【図４】（ａ）本発明の三重管構造充填ノズルの一例を示す断面図である。
（ｂ）複数の貫通孔が設けられた第３管状体の一例を示す図である。
【符号の説明】
１    粉体充填装置
２    気体−粉体分離篩（通気多孔板）
３    空気ヘッダ
４    気体分配板
５    小型電動機（モータ）
６    ポンプ
７    圧縮空気配管
８    逆止弁
９    保持枠
１０    充填用粉体流動化装置
１１    粉体投入口
１２    流動粉体輸送管（排出・移送路）
１３    圧力開放弁
１４    圧力計
１５    粉体流速調節弁
１６    気体−粉体分離篩（通気多孔板）
１７    充填用ノズル
１８    粉体容器
１９    軟質パッキン
２０    導入気体調節弁
２１    動力線用プラグ
２４    粉体導出管
２５    第１減圧弁
２６    第２減圧弁
２７    空気流量計
ｐ１    第１圧力計
ｐ２    第２圧力計
ｐ３    第３圧力計
３０  第１管状体
３１  第２管状体
３２  フィルタ部
３３  貫通孔
３４  気体排出口
３５  固定部材
３６  固定部材
３７  第３管状体
３８  貫通孔
３９  フィルタ部
４０  気体排出口
４１  固定部材
４２  固定部材
ａ  開口部
ｂ  開口部
ｃ  空間部
ｄ  空間部
ｅ  空間部
【図１】
2005041501.tif 000005
【図２】
2005041501.tif 000006
【図３】
2005041501.tif 000007
【図４】
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