(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホッパ内の粉体を容器内に高密度に充填する方法であって、前記粉体内の空気を吸引除去した後に前記容器側への前記粉体の導入が行われ、
前記吸引除去は、前記ホッパ中間部に接続された空気吸引手段によって行われ、
該空気吸引手段は、前記粉体との間にフィルタを介して吸引を行い、
該フィルタは、前記粉体を攪拌する粉体攪拌羽根の回転軌道に対向する位置に配置されていることを特徴とする粉体の高密度充填方法。
【請求項２】
前記粉体からの空気の吸引除去が、吸引される空気内に前記粉体が混在しない状態で行われることを特徴とする請求項１に記載の粉体の高密度充填方法。
【請求項３】
前記粉体内の空気の吸引除去が、前記容器側への前記粉体の導入以外の時に行われることを特徴とする請求項１に記載の粉体の高密度充填方法。
【請求項４】
ホッパ内の粉体を容器内に高密度に充填する充填装置であって、該装置は、前記ホッパと、該ホッパに連結される空気吸引手段と、前記ホッパ側に回転可能に支持され前記ホッパ内の粉体を容器側に送るオーガ及び前記ホッパ側に回転可能に支持され前記ホッパ内の粉体を攪拌する粉体攪拌羽根と、前記オーガ及び前記粉体攪拌羽根の駆動手段と、該駆動手段及び前記空気吸引手段の駆動制御を行う制御手段と有し、前記ホッパ側と前記空気吸引手段との間には吸引時に前記粉体を通過させない大きさのメッシュのフィルタが着脱可能に介設され、該フィルタは、前記粉体攪拌羽根の回転軌道に対抗する位置に配置され、前記空気吸引手段は、前記ホッパ中間部に接続されていることを特徴とする粉体の高密度充填装置。
【請求項５】
前記フィルタが、多層のものからなることを特徴とする請求項４に記載の粉体の高密度充填装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機，ＦＡＸ，プリンタ等の画像形成装置に使用されるトナーのような粉体を容器内に高密度に充填するための粉体の高密度充填方法及び高密度充填装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機，ＦＡＸ，プリンタ等の画像形成装置にはトナーが用いられ、このトナーはトナー用の容器に収納されて前記装置内に配設される。これ等の装置は小型化が要請されるため、サプライ製品である前記容器も極力小型のものが必要となる。
然し乍ら、容器が小型になると容器内に充填されるトナーの総量も低減し、トナーの交換頻度が大となり、装置の稼動率を低下させると共にメンテナンスコストが大となる問題点がある。このために、容器内に充填されるトナーを高密度で充填することが従来より要請されている。
【０００３】
図６は従来採用されている粉体の高密度充填方法を示すものであり、図７は特開平４−８７９０１号公報に開示される「粉体充填方法」を示すものである。
図６に示す粉体充填方法は、粉体を供給するためのヘッド１ａを２つ設け、１つのヘッド１ａで容器内に粉体２を供給すると同時にもう１つのヘッド１ａにより粉体２の充填を行うようにして粉体の充填時間の短縮を図るものである。
また、図７に示す公知技術は、所定の容器の他に補助容器２７を用いて１つのヘッド１ａで容器及び補助容器２７内に粉体を充填せしめ、補助容器２７内の粉体が自重によって容器内に導入されて高密度の充填が終了した後、補助容器２７を除去するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図６，図７に示す従来技術は夫々高密度充填が可能であるが、次のような問題点がある。即ち、図６に示すものは２ヘッドを必要とするため、その分だけ装置コスト高となる。また、２ヘッドの配列のための装置スペースが必要となり、省スペース化に反する問題点がある。
一方、図７に示した公知技術のものは補助容器２７を必要とするため容器の種類が異なる毎にこれに見合った補助容器２７が必要となり、品種の切替を必要とする多品種充填には不向きである。また、補助容器２７の取り外し時にその周辺をトナーで汚す問題点がある。また、補助容器２７を必要とする分だけコスト高となる。
【０００５】
本発明は、以上の事情に鑑みて発明されたものであり、１ヘッドで高密度の充填が効率的に行われ、省スペース化が図られ、多品種に対応でき、且つ比較的安価に実施できる粉体の高密度充填方法及び高密度充填装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以上の目的を達成するために、ホッパ内の粉体を容器内に高密度に充填する方法であって、前記粉体内の空気を吸引除去した後に前記容器側への前記粉体の導入が行われ、前記吸引除去は、前記ホッパ中間部に接続された空気吸引手段によって行われ、該空気吸引手段は、前記粉体との間にフィルタを介して吸引を行い、該フィルタは、前記粉体を攪拌する粉体攪拌羽根の回転軌道に対向する位置に配置されている粉体の高密度充填方法を特徴とする。また、前記粉体からの空気の吸引除去が、吸引される空気内に前記粉体が混在しない状態で行われることを特徴とし、前記粉体内の空気の吸引除去が、前記容器側への前記粉体の導入以外の時に行われることを特徴とするものである。
【０００７】
また、本発明は、ホッパ内の粉体を容器内に高密度に充填する充填装置であって、該装置は、前記ホッパと、該ホッパに連結される空気吸引手段と、前記ホッパ側に回転可能に支持され前記ホッパ内の粉体を容器側に送るオーガ及び前記ホッパ側に回転可能に支持され前記ホッパ内の粉体を攪拌する粉体攪拌羽根と、前記オーガ及び前記粉体攪拌羽根の駆動手段と、該駆動手段及び前記空気吸引手段の駆動制御を行う制御手段と有し、前記ホッパ側と前記空気吸引手段との間には吸引時に前記粉体を通過させない大きさのメッシュのフィルタが着脱可能に介設され、該フィルタは、前記粉体攪拌羽根の回転軌道に対抗する位置に配置され、前記空気吸引手段は、前記ホッパ中間部に接続されている粉体の高密度充填装置を構成するものである。また、前記フィルタが多層のものからなることを特徴とするものである。
【０００８】
粉体の供給されるホッパにはホッパ内の粉体内に含まれている空気を吸引除去する空気吸引手段が連結されているため、これにより容器側への粉体の導入に先立ってホッパ内の粉体の空気が除去されて嵩密度の向上した粉体がホッパ内に形成される。この状態で容器側に粉体が導入されるため、高密度の充填が１つのヘッドにより短時間に行われる。
また、ホッパと空気吸引手段として間に粉体が通過できないフィルタが介設されるため、フィルタを通った空気内には粉体が混入されない。
また、このフィルタは多層のもので、且つ着脱可能のものからなり、粉体の内容に見合ったものを採用することができると共に粉体の吸引空気側への混在によるロスを防止することができる。また、容器側への粉体供給時には空気の吸引が行われないため、容器側に導入される粉体の固化や凝集が防止される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の粉体の高密度充填方法及び高密度充填装置の実施の形態を図面を参照して詳述する。なお、粉体としては主にトナーであるが、以下の説明では粉体の表現を用いて行う。
【００１０】
図１は、本発明の粉体の高密度充填方法を説明するためのフローチャートである。
まず、ホッパ内に粉体が供給される（ステップ１００）。次に、ホッパ内に供給された粉体内に含まれる空気が吸引される（ステップ１０１）。所定時間空気の吸引を行うことによりホッパ内の粉体の嵩密度が向上する（ステップ１０２）。次に、嵩密度の向上した粉体を容器内に導入することにより粉体の容器への充填が行われる（ステップ１０３）。
【００１１】
図２は本発明の粉体の高密度充填方法を更に詳しく説明するためのフローチャートである。
まず、高密度充填選択が行われ（ステップ２００）、ホッパ内に粉体が供給される（ステップ２０１）。空気吸引手段であるエジェクタにより粉体内の空気の吸引が行われる（ステップ２０２）。なお、この場合、吸引空気の内に粉体が混在しないようにフィルタを介しての吸引が行われる。
次に、所定の吸引時間が経過したか否かが判断される（ステップ２０３）。なお、本実施の形態ではこの所定時間は９０秒としたが勿論これに限定するものではない。所定時間が経過したら（ｙｅｓの場合）は粉体充填開始の信号がＯＮとなる（ステップ２０４）。所定時間が経過しない場合（ｎｏの場合）はステップ２０２に戻る。
次に、エジェクタによる吸引が停止され（ステップ２０５）、停止後例えば１秒後にオーガが回転する（ステップ２０６）。これにより、空気を吸引されて高密度の向上したホッパ内の粉体が容器内に導入され（ステップ２０７）、容器内への粉体の充填が行われる（ステップ２０８）。オーガが回転停止し（ステップ２０９）し、繰返しを必要か否かが判断され（ステップ２１０）、必要とする場合（ｙｅｓの場合）にはステップ２００に戻り、繰返しを行わない場合（ｎｏの場合）には終了となる（ステップ２１１）。勿論、この間に容器の搬出，導入が行われる。以上により、高密度の充填が１つのヘッドにより短時間に効率的に行われる。
【００１２】
次に、図３により、本発明の粉体の高密度充填装置の実施の形態を説明する。粉体の高密度充填装置１は、大別して粉体２を収納するホッパ３と、ホッパ３内の粉体２を容器４に導入するためのオーガ５と、オーガ５の駆動手段の回転駆動部６と、ホッパ３内の粉体２内の空気を吸引除去する空気吸引手段７と、空気吸引手段７とホッパ３との間に介設されるフィルタ８と、回転駆動部６や空気吸引手段７の駆動制御を行う制御手段９等とからなる。
【００１３】
ホッパ３はホッパ中間部１０と、この上方に連結されるホッパ本体１１と、ホッパ中間部１０の下方に連結されるファネル１２等からなる。なお、ホッパ中間部１０は軸線方向の幅寸法ｂは本実施の形態では約１００ｍｍのものが採用されるがこれに限定するものではない。また、ファネル１２はオーガ５の外周を被包する筒体部１２ａを下端側に形成するものであり、オーガ５の外径と筒体部１２ａとの内径との間には隙間ｃが形成される。
【００１４】
オーガ５は筒体部１２ａ内に配設されるねじ軸部１３と回転駆動部６に連結する回転軸１４等とからなり、回転軸１４には粉体撹拌羽根１５が固定される。また、オーガ５にはオーガ５の冷却手段の水パイプ１６が連結され、水パイプ１６は水供給部１７に連結される。ファネル１２の筒体部１２ａとオーガ５のねじ軸１３の外径との間には前記のように隙間ｃが形成されているが、これはオーガ５とファネル１２との芯ズレによる干渉を防止するもので通常ｃの値は０．７５ｍｍ位であるが、本実施の形態では粉体３の容器４への導入速度を向上するため１．２ｍｍ程度としている。
なお、一般に隙間ｃを１．２ｍｍにするとオーガ５が停止していてもホッパ３内の粉体２が容器４側に排出されるフラッシング現象が発生するが、本発明では後に説明するように粉体２内の空気が吸引されて高密度が向上するためこの隙間寸法でも問題がない。また、図３に示すようにファネル１２の容器４側の下端にはスリット１８を有するキク座１９が設けられているが、これはシャッタ式（図略）のものでもよい。
【００１５】
次に、空気吸引手段７を説明する。ホッパ３のホッパ中間部１０には空気吸引用のチューブ２０が連結されるジョイント２１が固定される。チューブ２０はエジェクタ２２に連結し、エジェクタ２２は減圧弁２３や開閉弁２４を介し圧力源である元圧部２５に連結される。これ等の構成要素により、ホッパ３内の粉体２の空気を吸引することができる。
【００１６】
フィルタ８は図３及び図４に示すようにホッパ中間部１０の部分に着脱可能に装着される取り付け具２６に固定されるステンレスメッシュからなり、本実施の形態では図４に示すように３層の第１層フィルタ８ａ，第２層フィルタ８ｂ，第３層フィルタ８ｃからなるが、勿論更に多層のものでもよい。
なお、フィルタ８と粉体撹拌羽根１５との間には隙間ａが形成され、この隙間ａは本実施の形態では５ｍｍにセットされるが、勿論これに限定するものではない。
【００１７】
フィルタ８は、本実施の形態では前記のように第１層フィルタ８ａ，第２層フィルタ８ｂ及び第３層フィルタ８ｃからなるが、第１層フィルタ８ａと第３層フィルタ８ｃは空気吸引用の第２層フィルタ８ｂを補強するもので、例えば、５０メッシュのステンレスメッシュからなる。また、第２層フィルタ８ｂは本実施の形態では２５００乃至４０００メッシュ、例えば、３５００メッシュのステンレスメッシュからなるが勿論、これに限定するものではない。
【００１８】
制御手段９はオーガ５の回転駆動部６や空気吸引手段７側に連結され、これ等の駆動制御を行う。回転駆動部６を駆動することによりオーガ５が回転され、ホッパ３内の粉体２の容器４側への導入が行われる。また、空気吸引手段７の作動によりホッパ３内の粉体２はフィルタ８を介して吸引される。
前記の図１及び図２に示したフローチャートによる高密度充填方法により、ホッパ３内には空気を予め吸引された嵩密度の向上した粉体２が収納されると共に、粉体撹拌羽根により均一状態に保持された粉体２が保有される。従って、オーガ５の回転により嵩密度の向上した粉体２を容器４内に充填導入することができる。
【００１９】
図５は本発明の粉体の高密度充填方法によるものと従来の充填方法によるとの充填効果を表示した線図である。粉体２はトナーであり、トナー体積平均粒径は７．５μｍ（マルチサイザー測定器による）であり、トナー嵩密度は０．３２２ｇ／ｃｃ（パウダーテスタ測定器による）である。また、充填条件としてはオーガ５の回転数が２００ｒｐｍ（通常充填で約１４ｇ／ｓｅｃの切出し量）で行った。図５は横軸に容器４内にトナーが充填されるまでの充填時間（ｓｅｃ）をとり、縦軸に嵩密度ｇ／ｃｃを表示したものである。なお、充填時間が３０ｓｅｃ，４０ｓｅｃ，５０ｓｅｃの場合は２回充填で充填を行った。
図５においてＡは本発明の場合でありＢは従来技術の場合を示す。図示のように本発明は嵩密度０．３７ｇ／ｃｃの高密度粉体の場合に容器４への充填が完了するまでの充填時間が２０ｓｅｃであるのに対し、従来技術では約４０ｓｅｃがかかり、２倍の充填時間がかかることがわかる。また、従来のものは嵩密度０．３７８ｇ／ｃｃで頭打ちとなるが、本発明の場合は０．４１８ｇ／ｃｃまで充填可能となる。
【００２０】
【発明の効果】
以上の説明によって明らかなように、本発明によれば１つのヘッド（粉体の高密度充填装置）により、嵩密度の高い粉体を短時間で容器内に導入することができ、充填効率の向上が図られ、省スペース化が可能になると共に、装置構造が簡便であり、比較的安価に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の粉体の高密度充填方法を説明するためのフローチャート。
【図２】本発明の粉体の高密度充填方法のやや詳しい内容を説明するためのフローチャート。
【図３】本発明の粉体の高密度充填装置の全体構造を説明するための構成図。
【図４】本発明の粉体の高密度充填装置におけるフィルタまわりの詳細構造を示す部分断面図。
【図５】本発明の粉体の高密度充填方法と従来の充填方法による充填効果を比較するための、充填時間と嵩密度との関係を示す線図。
【図６】従来採用されている粉体の高密度充填方法を示す説明図。
【図７】特開平４−８７９０１号公報に開示される「粉体充填方法」を示す説明図。
【符号の説明】
１      粉体の高密度充填装置
２      粉体
３      ホッパ
４      容器
５      オーガ
６      回転駆動部
７      空気吸引手段
８      フィルタ
８ａ    第１層フィルタ
８ｂ    第２層フィルタ
８ｃ    第３層フィルタ
９      制御手段
１０    ホッパ中間部
１１    ホッパ本体
１２    ファネル
１２ａ  筒体部
１３    ねじ軸
１４    回転軸
１５    粉体撹拌羽根
１６    水パイプ
１７    水供給部
１８    スリット
１９    キク座
２０    チューブ
２１    ジョイント
２２    エジェクタ
２３    減圧弁
２４    開閉弁
２５    元圧部
２６    取り付け具
【図１】
0004001309.tif 000002
【図２】
0004001309.tif 000003
【図３】
0004001309.tif 000004
【図４】
0004001309.tif 000005
【図５】
0004001309.tif 000006
【図６】
0004001309.tif 000007
【図７】
0004001309.tif 000008