(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方がトナーの供給部につながり、他方が開口部である供給路を有し、前記トナーを前記供給部より前記供給路内を通過させて、前記開口部より容器に供給するトナー供給装置であって、
前記開口部に存在するトナーの少なくとも一部のトナー粒子間に存在する気体を脱気して前記開口部にトナーの蓋を形成し、更に、前記脱気の行われた箇所へ気体を供給して前記トナーの蓋を解砕して、トナーの前記開口部における通過を制御する通過制御手段を有し、
前記通過制御手段は、
トナー粒子の体積平均粒径よりも大きい孔径７０〜１５０μｍの焼結金属より形成された通気口部材、または、
トナーの体積平均粒径（Ｘμｍ）との関係において、Ｘ≦Ｙ≦３０Ｘ、３μｍ≦Ｘ≦２０μｍを満たす目開き（Ｙμｍ）を有する通気開口部材、を有することを特徴とするトナー供給装置。
【請求項２】
請求項１に記載のトナー供給装置であって、前記開口部の径が、前記トナーの供給路の径よりも小さいものであることを特徴とするトナー供給装置。
【請求項３】
請求項１に記載のトナー供給装置であって、前記開口部の下方に所定間隙を保持して、前記開口部を覆うように設けた開閉装置を有することを特徴とするトナー供給装置。
【請求項４】
請求項１に記載のトナー供給装置であって、
前記容器を所定位置に保持する容器保持手段と、
該容器保持手段を昇降可能にする容器昇降手段と、を有し、粒体供給時には、前記容器昇降手段を駆動して前記容器の開口部を、前記トナー供給装置の開口部に近接させる機構を有するものであることを特徴とするトナー供給装置。
【請求項５】
請求項４に記載のトナー供給装置であって、前記装置にセンサを設け、容器の有無及び前記容器内のトナー充填量を検知することを特徴とするトナー供給装置。
【請求項６】
供給路内にトナーを通過させ、開口部より前記トナーを容器に供給するトナー供給方法であって、
前記開口部に存在するトナーの少なくとも一部の密度の調整を、トナー粒子の体積平均粒径（Ｘμｍ）と下記関係を有する目開き（Ｙμｍ）の通気口部材を介して、トナー粒子間に存在する気体を脱気して前記開口部にトナーの蓋を形成し、更に、脱気の行われた箇所へ前記通気口部材を介して気体を供給して前記トナーの蓋を解砕して、トナーの前記開口部における通過を制御することを特徴とするトナー供給方法。
Ｘ≦Ｙ≦３０Ｘ      ３μｍ≦Ｘ≦２０μｍ
【請求項７】
請求項６に記載のトナー供給方法であって、前記開口部に存在するトナーの少なくとも一部の密度の調整を、トナー粒子の堆積平均粒径よりも大きい孔径７０〜１５０μｍの焼結金属より形成された通気口部材を介して行うことを特徴とするトナー供給方法。
【請求項８】
請求項６に記載のトナー供給方法であって、前記開口部の径が前記トナーの供給路の径よりも小さいものを介して、前記開口部より容器にトナーを供給することを特徴とするトナー供給方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粉体等の粒体を収納容器に供給する粒体供給装置に関し、更に詳しくは、電子写真現像用のトナー、感光材料処理用現像剤、化粧品、医薬品等における粒体の粒径や形状等に均一性を要求される粒体を供給源から収納容器に充填する粒体供給装置、粒体供給方法及び固体物体流動制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真現像用トナー等の粒体を収納容器に供給する粒体供給装置では、その排出開口部において、外部からの空気の流入により、排出開口部付近に存在する粒体の嵩密度が低下して、排出開口部より粒体が自然落下して、その際に粒体が飛散する。
【０００３】
落下して飛散した粒体は、供給装置や収納容器の周辺を汚染し、その結果、粒体の充填作業を行う場所の作業環境を悪くする問題がある。
【０００４】
排出開口部からの空気の流入、及びその結果発生する粒体の落下を防止するために、排出開口部にキャップ蓋や可動性のスライド蓋を設けることにより、粒体落下を防止する。また、制御装置により粒体を収納する収納容器が装置にセットされたことを自動的に確認し、スライド蓋が移動して収納容器内に粒体を収納させるという充填工程の効率化も可能である。
【０００５】
しかし、キャップ蓋やスライド蓋上に粒体が付着、残存することは避けられない。また、スライド蓋の摺動によりスライド蓋上に残存した粒体同士が固着し、粒体固着物が生成し、この粒体固着物が収納容器内に混入して製品の品質を劣化させる問題が発生する。
【０００６】
特に粒体の大きさに高精度の均一性を要求する電子写真現像用トナーでは、粒体固着物の混入により、電子写真画像の仕上り品質に直接大きな影響を与える。
【０００７】
このように、粒体供給装置にキャップ蓋やスライド蓋を用いることなく、排出開口部からの空気の進入による粒体の自然落下を防ぐ機能を有する粒体供給装置の開発が急務とされてきた。
【０００８】
粒子間に存在する空気を除去する技術は、既に、特開昭５７−１００１号、特許番号２７４８９３４号、実公昭４６−１５８３７号各公報等により開示されている。
【０００９】
しかしながら、これらの開示技術はいずれも、粒体中に存在する空気を吸気することによって、粉塵の発生を防止したり、収納容器に粒体を充填させる際に、粒体とともに容器内に流入する空気の量を減らして、粒子を収納容器内に入り易くさせたり、容器内の粒子の嵩を上げることについて記載したものであって、供給装置の開口部からの空気の進入防止や粒体の落下防止を解決させることを示唆するものではない。
また、上記の技術には、供給路内に定期的に空気を供給することにより、吸気箇所で発生する目詰まりを防止して、容器への粒体の収納を促進させるものが記載されているが、粒体自身に開口部における粒体の通過を制御する様な機能を付与させるものではなかった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、粒体供給路内を通過させた粒体を開口部より収納容器に供給する粒体供給装置において、キャップ蓋やスライド蓋といった開口部を遮閉可能にする開閉装置がなくても、開口部からの空気の流入を防ぎ、粒体の自然落下を防止して開口部を閉止する機能を有する粒体供給装置を提供することである。
【００１１】
また、本発明の第２の目的は、粒体供給路内を通過する粒体自身が、蓋となって、開口部における粒体の通過を可能或いは不可能に制御させる通過制御機能を有する粒体供給装置を提供することである。
【００１２】
本発明の第３の目的は、粒体製品内に粒体固着物混入のない高品質な粒体製品の供給方法を提供することである。
【００１３】
更に、本発明の第４の目的は、所望の分量の粒体を収納容器に供給できる粒体供給装置を提供することである。
【００１４】
そして、本発明の第５の目的は、粒体供給の計量の自動化を容易にする粒体供給装置を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決する本発明の粒体供給装置の要旨を以下に列挙する。
すなわち、本発明は、以下に記載の様に、供給路内を通過する粒体をその開口部において、粒体中の固体粒子間に存在する気体や液体の様な流体を、吸引、除去し、粒体粒子の凝集物をブリッジ状に形成して、粒体粒子の蓋を形成することにより開口部における粒体の通過を不可能にする。
更に、前述の蓋を形成した粒体粒子に流体を供給し、開口部にブリッジ状に形成された粒体粒子の凝集物を解砕して、開口部における粒体の通過を可能にする。  この様にして粒体自身に開口部における通過を制御させる機構を付与させた粒体供給装置、及び粒体供給方法を達成させたものである。
【００１７】
（１）一方がトナーの供給部につながり、他方が開口部である供給路を有し、前記トナーを前記供給部より前記供給路内を通過させて、前記開口部より容器に供給するトナー供給装置であって、前記開口部に存在するトナーの少なくとも一部のトナー粒子間に存在する気体を脱気して前記開口部にトナーの蓋を形成し、更に、前記脱気の行われた箇所へ気体を供給して前記トナーの蓋を解砕して、トナーの前記開口部における通過を制御する通過制御手段を有し、前記通過制御手段は、トナー粒子の体積平均粒径よりも大きい孔径７０〜１５０μｍの焼結金属より形成された通気口部材、または、トナーの体積平均粒径（Ｘμｍ）との関係において、Ｘ≦Ｙ≦３０Ｘ、３μｍ≦Ｘ≦２０μｍを満たす目開き（Ｙμｍ）を有する通気開口部材、を有することを特徴とするトナー供給装置（請求項１）。
【００２１】
（２）上記に記載のトナー供給装置であって、前記開口部の径が、前記トナーの供給路の径よりも小さいものであることを特徴とするトナー供給装置（請求項２）。
【００２２】
（３）上記に記載のトナー供給装置であって、前記開口部の下方に所定間隙を保持して、前記開口部を覆うように設けた開閉装置を有することを特徴とするトナー供給装置（請求項３）。
【００２５】
（４）上記に記載のトナー供給装置であって、
前記容器を所定位置に保持する容器保持手段と、
該容器保持手段を昇降可能にする容器昇降手段と、を有し、粒体供給時には、前記容器昇降手段を駆動して前記容器の開口部を、前記トナー供給装置の開口部に近接させる機構を有するものであることを特徴とするトナー供給装置（請求項４）。
【００２６】
（５）上記に記載のトナー供給装置であって、前記装置にセンサを設け、容器の有無及び前記容器内のトナー充填量を検知することを特徴とするトナー供給装置（請求項５）。
【００２７】
（６）供給路内にトナーを通過させ、開口部より前記トナーを容器に供給するトナー供給方法であって、
前記開口部に存在するトナーの少なくとも一部の密度の調整を、トナー粒子の体積平均粒径（Ｘμｍ）と下記関係を有する目開き（Ｙμｍ）の通気口部材を介して、トナー粒子間に存在する気体を脱気して前記開口部にトナーの蓋を形成し、更に、脱気の行われた箇所へ前記通気口部材を介して気体を供給して前記トナーの蓋を解砕して、トナーの前記開口部における通過を制御することを特徴とするトナー供給方法（請求項６）。
Ｘ≦Ｙ≦３０Ｘ      ３μｍ≦Ｘ≦２０μｍ
【００２８】
（７）上記に記載のトナー供給方法であって、前記開口部に存在するトナーの少なくとも一部の密度の調整を、トナー粒子の堆積平均粒径よりも大きい孔径７０〜１５０μｍの焼結金属より形成された通気口部材を介して行うことを特徴とするトナー供給方法（請求項７）。
【００２９】
（８）上記に記載のトナー供給方法であって、前記開口部の径が前記トナーの供給路の径よりも小さいものを介して、前記開口部より容器にトナーを供給することを特徴とするトナー供給方法（請求項８）。
【００３２】
【発明の実施の形態】
本発明に記載の粒体とは、微細粒状の粒子の集合体、顆粒、粉粒体等を称し、固体微粒子が気体中に分散した状態を有するもの、例えば電子写真現像用の粉体トナー、一成分現像剤、二成分現像剤、及び粉末状の食品、薬品、化粧品、鉱物の粉体等を含む。また、固体微粒子が気体以外の液体の様な流体中に分散した状態を有するもの、例えば、懸濁溶液やスラリーも含む。
【００３３】
本発明に記載の粒体を構成する固体微粒子の粒径は、例えば、電子写真現像用のトナーでは、３〜２０μｍのものが用いられている。
【００３４】
また、粒体供給装置に送気及び脱気される気体は、空気、窒素又は不活性ガス等であり、適用される粒体の特性に応じて最適の気体が選択される。流体が液体の場合も粒子を分散させるものであれば、供給、吸引される液体は適用される粒体の特性に応じて最適の粒体が選択される。
【００３５】
更に、本発明に記載の粒体の密度とは、ＪＩＳ規格で定義される、「粒体の質量を体積で除したもの」であり、体積は、固体微粒子間に存在する気体の体積も含むものである。固体微粒子間に存在する流体が液体の倍も同様である。また、本発明に記載の粒体は、例えば、キャリアとトナーからなる二成分現像剤の様に、異種粒子の混合物からなるものであってもよい。
【００３６】
なお、本発明の、「開口部に存在する粒体の少なくとも一部の密度を調整する」とは、前記開口部内に存在する粒体中の粒体粒子間に存在する気体を除去したり、除去した箇所へ気体を供給することによって、体積を変化、調整させて粒体の密度を変化させることを言う。
【００３７】
即ち、本発明で、粒体密度の高い状態とは、減圧等によって固体微粒子間に存在する気体を脱気して粒体中の気体の体積が減少した状態で、単位体積当たりの固体微粒子の密度の増大した凝集された状態をいう。
【００３８】
また、本発明で、粒体密度の低い状態とは、加圧気体の送入により、固体微粒子間に存在する気体の体積が増大した状態で、固体微粒子間の間隔が広がり、単位体積当たりの固体微粒子の密度が低下した拡散された状態をいう。
尚、本発明では粒体を構成する流体が、上記の気体以外の場合も同様である。
【００３９】
本発明の粒体供給装置の「供給路」とは、後述の粒体供給部と開口部の間にあり、供給部より供給された粒体を開口部に向けて通過させる箇所である。
本発明の粒体供給装置の「開口部」とは、粒体の容器への供給を行う箇所であるとともに、粒体の密度を調整して、粒体の蓋を形成して、粒体の通過を不可能にしたり、更に前述の粒体の蓋を解砕して粒体の通過を可能にさせる通過制御手段を有する箇所である。
【００４０】
また、本発明の「通過制御手段」とは、供給路内に存在する粒体を、供給装置の開口部を介して、容器内に供給を行ったり、その供給を停止させたりする制御手段を云うもので、開口部に存在するものである。この粒体の容器への供給や、供給停止は、好ましくは開口部に存在する粒体の密度を変化させることにより達成できるものである。
【００４１】
この粒体の密度変化に伴う通過制御手段の一連の動きは、例えば、装置に設置されたセンサにより、容器の装置への設置を読み取り、タイマによりセンサ稼働後、一定時間後に、粒体の密度変化を行い、容器への粒体の供給実施や供給停止を行うように設計されたプログラムによって、制御されるものである。
【００４２】
本発明の粒体供給装置は、開口部の径と粒体供給路の径とが異なるものであってもよく、特に、開口部の径が粒体供給路の径よりも小さいものであることが好ましい。供給路の径と開口部の径の異なるものは、具体的には、開口部においてテーパを設ける等によって、開口部内において円錐体状に、連続的に変化した形状のものである。
【００４３】
本発明の粒体供給装置の「供給部」とは、粒体を供給路内に供給するために、粒体を１ヶ所に集合させて集合させた粒体を貯留し、供給させるもので、例えば、ホッパーの様な形状を有するものがあげられる。
【００４４】
以下、本発明の粒体供給装置を添付図面に基づいて説明する。尚、以下説明では、供給路を粒体供給路、開口部を排出開口部、或いは通気口部材を有した排出開口部、供給部を粒体供給部ともいう。
図１は本発明の粒体供給装置の一例であるトナー供給装置の全体構成図である。
図２と図３は、本発明の粒体供給装置の一例であるトナー供給装置の部分断面図である。
【００４５】
図１に示すトナー供給装置の固定台１上に立設したコラムスタンド２の上部には、駆動手段を内蔵する筐体１１が固定されている。駆動手段は、駆動モータ１２、電磁ブレーキ１３、電磁クラッチ１４、駆動モータ１５、及びプーリＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４、ベルトＢ１，Ｂ２から成る駆動伝達手段等から構成されている。
【００４６】
駆動モータ１２は電源投入とともに連続回転を開始し、プーリＰ１，Ｐ２、ベルトＢ１を介して電磁ブレーキ１３を駆動させる。電磁ブレーキ１３は駆動モータ１２の回転を停止させたときの回転慣性を急速に低減させ、駆動手段を急停止させる。
【００４７】
プーリＰ２と同軸上のプーリＰ３は、ベルトＢ２を介してプーリＰ４に駆動を伝達する。プーリＰ４の同軸上に設けた電磁クラッチ１４は、オーガ手段２１の回転軸２１１を適時回転させる。
【００４８】
駆動モータ１５の駆動軸に固定された傘歯車１６は、傘歯車１７に噛合し、傘歯車１７と一体をなすアジテータ手段２２の回転軸２２１を回転させる。回転軸２２１の中心軸内は、中空状の円筒内面に形成され、回転軸２１１を貫通して回転可能に支持している。
【００４９】
オーガ手段２１の回転軸２１１の下部の先端部付近には、スクリュー２１２と撹拌部材２１３が固定され、回転軸２１１と一体に回転可能である。
【００５０】
アジテータ手段２２の回転軸２２１の下部の先端部付近には、撹拌部材２２２が固定され、回転軸２２１と一体に回転可能である。撹拌部材２２２と撹拌部材２１３とは互いに逆方向に回転し、ホッパ２３内に収容されたトナー（粒体）Ｔを撹拌して均一な密度にする。
【００５１】
オーガ手段２１の下部及びアジテータ手段２２の下部は、ホッパ２３内に収容されている。ホッパ２３は円錐状をなし、その下部は小開口の粒体供給路に形成され、粒体供給路２７に接続している。
【００５２】
ホッパ２３の上部は広口開口部に形成され、天蓋２４により密閉されている。天蓋２４の一部には、粒体補給口２５、センサ２６が設けられている。センサ２６はホッパ２３内に収容されたトナーＴの上面を検知する。
【００５３】
粒体供給路２７を構成する粒体供給管２８は、コラムスタンド２に保持されたアーム部材３の先端部に保持されている。粒体供給路２７の上部の入口開口部はホッパ２３に接続している。
【００５４】
ホッパ２３内に収容されたトナーＴは、粒体供給路２７内のスクリュー２１２により搬送され、排出開口部３０を介して排出口２９より外部に排出される。
【００５５】
複数の通気ダクト３２Ｄは配管に接続され、Ｔ字型の分岐管３４を経て、電磁弁３５からコンプレッサ３６に通じている。分岐管３４から分岐した配管は電磁弁３７から減圧ポンプ３８に通じている。
【００５６】
本発明の通気口部材を有した排出開口部３０を加圧状態（空気の供給）にするときには、電磁弁３７を閉じ、電磁弁３５を開き、コンプレッサ３６を駆動して加圧空気を送り込む。通気口部材を有した排出開口部３０を減圧状態（脱気）にするときには、電磁弁３５を閉じ、電磁弁３７を開き、減圧ポンプ３８を駆動して吸気、減圧する。
【００５７】
図１や図３に示す様に、本発明の供給路２７の下方には、シャッタ手段４０が配置されているものであってもよい。図３に示す様に、シャッタ手段４０はハウジング４１とスライド蓋４２から成る。ハウジング４１は、通気口部材３３の排出口２９の直下に、ハウジングの開口部４１Ａを有する。ハウジングの開口部４１Ａは、昇降可能な収納容器５１の開口部５１Ａを通過可能にする。
【００５８】
スライド蓋４２は図示しない駆動手段により移動されて、ハウジングの開口部４１Ａを開閉する。スライド蓋４２は、ハウジングの開口部４１Ａを閉じることで、排出開口部３０の排出口を覆う。
【００５９】
ハウジング４１の開口部４１Ａ周囲には、スライド蓋４２を移動可能に収容する収容室４１Ｂが形成されている。収容室４１Ｂには、排気ダクト４１Ｃが連通し、図示しない減圧ポンプに接続している。
【００６０】
減圧ポンプの駆動により減圧された空気は、排気ダクト４１Ｃ、収容室４１Ｂを経て、開口部３３Ａの下方に浮遊するトナーＴ、及びスライド蓋４２上に付着したトナーＴ等の粉塵を吸入して機外に排出する。
【００６１】
シャッタ手段４０の直下には、収納容器供給手段５０が配置されている。収納容器供給手段５０は、収納容器５１を保持する容器保持部材５２、容器保持部材５２を昇降させて収納容器５１の開口部を本発明の排出開口部２９に近接及び離間させる容器昇降手段５３、容器保持部材５２を昇降可能に保持する容器載置テーブル５４、収納容器５１の設置有無及び収納容器５１内のトナー充填量を検知するセンサ５５等から構成されている。なお、収納容器５１内のトナー充填終了は、タイマにより制御することも可能である。
【００６２】
収納容器５１は、本発明の粒体供給装置の排出開口部３０の先にある排出口２９より排出されたトナーＴを収容するもので、プラスチック成型品、ガラス、陶器等のように容器外壁が外力により変形しにくいもの、及び紙やフィルムのように容器外壁が可撓性で外力により変形し易いものも含む。
【００６３】
図２及び図３に示す様に、本発明の排出開口部３０は、ケーシング３１内の下方で粒体供給管２８と連通して配置され、排出口２９と排出口２９の近傍に固定された二重構造に形成された気密筒体３２から構成されている。
【００６４】
気密筒体３２の内部に中空状に形成された空洞部は、その上方が、粒体供給管２８内の粒体供給路２７に連通し、その下方にある排出口２９は収納容器５１の開口部５１Ａに対向している。
【００６５】
気密筒体３２の内部の空洞部の側壁に近接して中空筒状の通気口部材３３が固定されている。この空洞部は通気口部材３３により、空洞部内室３２Ｂと空洞部外室３２Ｃとに仕切られている。
【００６６】
空洞部内室３２Ｂは、その上方が粒体供給路２７に連通し、その下方に排出口２９を形成し、空洞部外室３２Ｃは通気ダクト３２Ｄを介して配管に連通している。なお、通気口部材３３の側壁面は、テーパ加工を施した円錐体形状をなし、下方の排出口部側の径が上方の粒体供給路側の径よりも小さいものである。通気口部材３３の大きさは、例えば上方の粒体供給路側の内径が５０ｍｍ、下方の排出口側の内径が３８ｍｍ、高さ５ｍｍの円錐体形状である。
【００６７】
ケーシング３１の底部と気密筒体３２底部周囲との間には、吸気穴３１１が形成され、ケーシング３１の室内に通じている。図示しない減圧ポンプを駆動して吸気、減圧すると、ケーシング３１の排気ダクト３１２からケーシング３１の室内が減圧され、吸気穴３１１は気密筒体３２下方に浮遊するトナーＴを吸引する。
【００６８】
次に本発明の排出開口部に用いられる通気口部材について説明する。
通気口部材３３には、各種通気性を有する部材が用いられ、本発明の好ましい態様として、焼結金属、ステンレス金網、繊維質の不織布フィルタ等が用いられ、適用される粒体粒子を殆ど透過させず、粒体間の空気のみを透過可能にするものである。以下、本発明で用いられる通気口部材として好ましく用いられる（ａ）燒結金属、（ｂ）ステンレス金網、（ｃ）繊維質の不織布フィルタについて説明する。
【００６９】
（ａ）先ず、焼結金属の場合、その公称濾過精度、即ち、焼結金属の孔径（焼結金属中のメッシュの径）について説明する。
【００７０】
体積平均粒径が約１０μｍのトナー粒子が集積された排出開口部３０に設置された通気口部材３３は、公称濾過精度が１０〜１５０μｍのものが好ましく、より好ましくは７０〜１５０μｍ、特に、１００〜１４０μｍの焼結金属が最適であった。
【００７１】
即ち、公称濾過精度が１０μｍ未満の場合には、焼結金属のメッシュが細かくなりすぎるため、空気の通りが悪くなるとともに、トナー粒子によってメッシュ内に目詰まりをおこすために、脱気の効率が大幅に低下してしまう。そのため、排出開口部３０内の通気口部材３３内において、トナー粒子の高嵩密度を有する凝集体、即ちトナー粒子の蓋の形成が困難となる。また、仮に凝集体を形成しても、非常にパッキングの不足したものとなるため、排出開口部３０の排出口２９よりトナー粒子の落下を招いてしまう。
【００７２】
また、公称濾過精度が１５０μｍを越えた場合には、メッシュの目が大きすぎるために、脱気時に空気とともにトナー粒子までもメッシュの目を通過してしまう。その結果、排出開口部３０内の通気口部材３３内において、トナー粒子の凝集体の形成が困難となる。また、仮に凝集体が形成されても、非常にパッキングの不足したものとなるため、排出開口部３０の排出口２９よりトナー粒子の落下を生じてしまう。
【００７３】
なお、上記の通気口部材３３の材質は、焼結金属で形成したものを用いたが、ＡＢＳ樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン等の有機合成樹脂粒子、あるいはガラス等の無機粒子を焼結成形したものも適用可能である。
【００７４】
（ｂ）次に、ステンレス金網を用いたものについて説明する。排出開口部３０に設置された通気口部材３３に、ワイヤメッシュ構造の平織りステンレス金網を使用した場合、金網の目開きＹ（ワイヤメッシュの開口幅）は、トナー粒子の体積平均粒径Ｘと、Ｘ≦Ｙ≦３０Ｘの関係を有するものであり、より好ましくは、Ｘ≦Ｙ≦１０Ｘの関係を有するものである。
【００７５】
具体的には、体積平均粒径Ｘが約１０μｍのトナー粒子を用いた場合は、該トナーＴが集積された排出開口部３０内に設置された通気口部材３３には、目開きＹが、１０〜３００μｍ、より好ましくは、２０〜１００μｍ、更に好ましくは、４０〜９０μｍであり、特に、７７μｍが最適であった。
【００７６】
金網の目開きＹがＸ未満の場合には、目開きが細かくなりすぎるために、空気の通りが悪くなってしまい、脱気の効率が大幅に低下してしまう。そのため、排出開口部３０下部の通気口部材３３内において形成されるトナー粒子の凝集体のパッキングが不足してしまい、すなわち、排出開口部においてトナー粒子の蓋の形成が困難で、排出口２９からトナー粒子が落下してしまう。
【００７７】
また、金網の目開きＹが３０Ｘを越えてしまうと、目開きが大きすぎるために、脱気時に空気とともにトナー粒子が目開きから流出してしまう。そのため、排出開口部３０下部の通気口部材３３内において、トナー粒子の凝集体の形成が困難となる。また、仮に凝集体が形成されても、非常にパッキングの不足したものとなるため、排出口２９からトナー粒子が落下してしまう。
【００７８】
なお、上記の通気口部材３３には、ステンレス金網を用いたが、ステンレス金網以外の軽量、耐腐食性、熱や圧力等に対して耐久性を有する金属や、ケブラー等の非金属材料（有機、無機材料）を用いた金網状物であってもよい。
【００７９】
（ｃ）次に、繊維質の不織布フィルタを用いたものについて説明する。繊維質の不織布フィルタを通気口部材３３に使用した場合は、５μｍ以下のトナーＴに対する捕集率が８５〜９９．５％のものが好ましく、より好ましくは捕集率が９５〜９９％のもので、特に９８．５％の捕集率を有する防塵マスクＮｏ．８７１０（米国スリーエム社製）用の不織布フィルタが好適であった。
【００８０】
繊維質の不織布フィルタを使用した場合、５μｍ以下のトナー粒子に対する捕集率が９９．５％を越えると、空気の通りが悪くなるとともに、トナー粒子により目詰まりを生じるため、脱気の効率が大幅に低下してしまう。そのため、排出開口部３０内の通気口部材３３内では、トナー粒子による高嵩密度を有する凝集体の形成が困難になり、すなわち、トナー粒子の蓋の形成が困難である。また、仮に凝集体が形成されても、非常にパッキングの不足したものとなるため、排出開口部３０の排出口２９からのトナー落下を生じてしまう。
【００８１】
また、捕集率が８５％未満の場合には、脱気時に空気とともにトナー粒子も繊維質間を抜けて流出してしまうため、通気口部材３３内でのトナー粒子の凝集体形成が困難となり、仮に凝集体が形成されても、非常にパッキングの不足したものとなるため、排出開口部３０の排出口２９からのトナー落下を生じてしまう。
【００８２】
なお、上記の通気口部材３３は、不織布フィルタを用いたが、スポンジ状部材、海綿状部材、濾紙等に使用されるパルプ等の捕集性を有する多孔質性の有機材料又は無機材料、及びスチールウール等の金属材料を用いても良い
【００８３】
図４は、排出開口部に存在する粒体を脱気した状態を示すトナー供給装置の部分拡大断面図である。
【００８４】
減圧ポンプ３８による脱気により、空洞部外室３２Ｃの気圧を低減し負圧にすると、通気口部材３３を粒体間の空気のみが透過して、空洞部内室３２Ｂ内のトナーＴの単粒子間の間隔が短くなり、トナーＴの密度が大きくなり、粒子が凝集した高嵩密度状態になって、ブリッジ状にトナー粒子の蓋が形成される。通気口部材３３の下方にある排出口２９は凝集したトナーＴにより封鎖され、排出口２９からの空気の進入を防ぐ結果、トナーＴの自然落下が防止される。
【００８５】
この脱気を行っている間は、オーガ手段２１の駆動回転は停止して、トナーＴの供給は行われない。
【００８６】
図５は、本発明の排出開口部３０からトナーＴを排出する状態を示す断面図である。
【００８７】
電磁弁３７を閉じ、電磁弁３５を開き、コンプレッサ３６を駆動して、加圧空気Ｇ１を通気ダクト３２Ｄから空洞部外室３２Ｃに送り込む。加圧空気Ｇ１は、通気口部材３３を透過して空洞部内室３２Ｂ内に進入し、空洞部内室３２Ｂ内に凝集、充填されて蓋を形成していたトナーＴの粒子間に吹き込まれ、トナーＴの密度は小さくなり、トナーＴの単粒子間の間隔は拡がることにより、トナーＴの粒子の移動を可能にする。
【００８８】
高嵩密度のトナーＴの凝集が解砕され、粒子間の移動が容易になったトナーＴは、通気口部材３３の下方にある排出口２９から排出され、収納容器５１内に供給、収容される。
【００８９】
図６は、排出開口部３０に存在するトナーＴを密封する脱気状態を示す断面図である。
【００９０】
電磁弁３５を閉じ、電磁弁３７を開き、減圧ポンプ３８を駆動して、減圧空気Ｇ２の流路を形成する。通気口部材３３を透過する減圧空気Ｇ２は、空洞部内室３２ＢのトナーＴの粒子間の密度を増大させることにより、通気口部材３３内に高嵩密度のトナーＴの凝集物を形成して、粒子によって、排出開口部３０の先端部をブリッジ状に密閉する。従って、高嵩密度のトナーＴにより排出開口部３０の先端部が蓋をされた状態に維持される。
【００９１】
減圧空気Ｇ２の吸引圧力（脱気圧力）は、焼結金属及び平織りステンレス金網の場合には、１００ｍｍＡｑ、繊維質の不織布フィルタの場合には、１０ｍｍＡｑである。なお、脱気の開始タイミングは、収納容器５１内にトナーＴを充填完了した時点とほぼ同時である。
【００９２】
吸引圧力は、マノメータ等の差圧計を用いて、大気圧との差圧を測定した。ｍｍＡｑは、差圧計の水中の高さを示す単位で、水柱ミリメートル（ｍｍＨ2Ｏとも記す）と呼ばれるものである。
【００９３】
排出開口部３０の先端部がトナーＴによる密閉された状態の時に、トナーＴを充填した収納容器５１を容器保持部材５２から取り出し、空の収納容器５１と交換する。
【００９４】
このようにして、脱気処理によりトナー粒子間に存在する気体が除去されて粒子が凝集して排出開口部３０は密封された状態を達成するが、粒子の凝集を達成させるためには、適時、通気口部材３３の清掃を行う必要がある。この清掃は、図６に示すように、加圧空気Ｇ１より高い圧力の加圧空気を瞬時に噴射させ、通気口部材３３の目に詰まっているトナーＴを吹き飛ばす（以下、この処理を逆洗と称す）ものである。
【００９５】
図７は、逆洗、即ち、脱気を行った粒体中に空気を強制供給する時の状態を示すトナー供給装置の断面図である。
【００９６】
収納容器５１にトナーＴの充填開始直前又は同時に逆洗を行う。電磁弁３７を閉じ、電磁弁３５を開き、コンプレッサ３６を駆動して、高圧空気Ｇ３を排出開口部３０の通気ダクト３２Ｄから空洞部外室３２Ｃに瞬時に送り込む。
【００９７】
逆洗圧力は１〜１．５ｋｇ／ｃｍ2をパルス状に瞬時に印加する。逆洗時間は、１ｓｅｃ以下の短時間で、タイマ３９により設定される。逆洗は通気口部材３３の機械的強度範囲内で、損傷を与えない範囲で実施する。
【００９８】
図８は、本発明の粒体供給装置の制御を示すブロック図である。
【００９９】
制御手段６０は、メインスイッチ、センサ２６、センサ５５、タイマ３９からの入力信号により、駆動モータ１２，１５から成る駆動源、電磁クラッチ１４、電磁ブレーキ１３から成る駆動制御部材、コンプレッサ３６、減圧ポンプ３８、電磁弁３５，３７から成る吸脱気手段、及びスライド蓋４１の開閉手段等を制御する。
【０１００】
また、制御手段６０は、排出開口部３０内に存在する粒体の少なくとも一部の密度を増大させ、及び密度を減少させるといった一連の動き、収納容器５１の装置への設置有無、設置された収納容器５１への収納量、設置時間から何分後に自動的に収納容器５１への供給停止等の制御を行う。
【０１０１】
図９は、本発明の粒体供給装置の作動シーケンスを示すタイミングチャートである。
【０１０２】
（１）減圧ポンプ３８の減圧駆動及び電磁弁３７の空気流路開放により、通気口部材３３内の空気が吸引され（脱気）、通気口部材３３内のトナー粒子の密度が増大し、通気口部材３３内はトナー粒子の凝集体により密閉状態に保持される。
【０１０３】
（２）所定時間経過後、スライド蓋４２が駆動され、排出開口部３０にある排出口２９の下方が開放状態にされる。
【０１０４】
（３）容器昇降手段５３が駆動され、収納容器５１が上昇される。
【０１０５】
（４）コンプレッサ３６の加圧駆動及び電磁弁３５の空気流路開放により、通気口部材３３内に加圧空気Ｇ１が送り込まれ（給気）、通気口部材３３内のトナー粒子の密度が低減し、通気口部材３３内のトナー粒子の凝集体は解砕されて、排出口２９から落下、排出され、下方の収納容器５１内に充填される。
【０１０６】
（５）センサ５５による検知、又はタイマ３９による時間設定による、収納容器５１内のトナーＴの充填完了の直前又は同時に（例えば、０〜１秒）に、減圧ポンプ３８による脱気処理を行い、通気口部材３３内のトナー粒子の凝集体により密閉状態に保持し、排出開口部３０を封鎖する。
【０１０７】
【実施例】
本発明の実施例として図１に示す装置を用い、比較例として図１に示す装置より粒体の密度を調整する手段を除いたもの、及び、代わりに従来技術で用いられる開閉蓋を有するものを用いた。
【０１０８】
粒体供給装置の実施例及び比較例を表１に示す。
【０１０９】
【表１】
0004099932.tif 000002
【０１１０】
表１において、Ｎｏ．１は開口部において粒体の密度変化を行わなかったものであり、Ｎｏ．２と３は、Ｎｏ．１同様、開口部において粒体の密度変化を行わず、開口部にキャップ蓋やスライド蓋を使用した従来の粒体供給装置の評価を示す。また、Ｎｏ．４〜１１は、通気口部材３３に焼結金属を使用した場合の実施例を示す。
【０１１１】
Ｎｏ．１２〜１９は、通気口部材３３にステンレス金網を使用した場合の実施例を示す。この実施例の場合のトナー粒径は約１０μｍである。
【０１１２】
Ｎｏ．２０〜２７は、通気口部材３３に不織布フィルタを使用した場合の実施例を示す。  更にＮｏ．２８〜３０は、調整手段を用いているが、開口部においてテーパを設けていないものである。
【０１１３】
実験結果を示す表１に示すように、容器外周汚染率は、焼結金属ではＮｏ．８とＮｏ．９が、ステンレス金網ではＮｏ．１５が、不織布フィルタではＮｏ．２４とＮｏ．２５が、何れも最良であった。その他の実施例でも、良好な結果が得られた。
【０１１４】
容器外周汚染率（％）のＡランクは、供給時にトナー汚れが皆無のもの、Ｂランクは、直径０．６ｍｍ以下のトナー汚れが発生したもの、Ｃランクは、直径０．６ｍｍ以上のトナー汚れが発生したものを示す。
【０１１５】
容器内への凝集物混入量は、１０グラムのトナーを３７５メッシュで吸引しながら、篩いに残った凝集物の重量（グラム）を計量したものである。比較例では、凝集物の混入が認められたが、本発明による焼結金属、ステンレス金網、不織布フィルタでは、凝集物混入量は皆無であった。
【０１１６】
【発明の効果】
本発明により、粒体自体に蓋としての機能を付与することにより、粒体の排出開口部からの自然落下を防止し、粒体供給装置に粒体の落下を防ぐための開口部を覆う開閉蓋の設置を不要とし、更に開閉蓋の摺動により生成する粒体凝集物の発生を防いでいる。その結果、供給装置周辺の作業環境向上と、粒体凝集物混入のない高品質の粒体製品の供給及び供給装置の簡易化、コンパクト化を達成した。
【０１１７】
更に、本発明は、開口部内に存在する粒体を脱気して、粒子を凝集させて粒体自体に蓋としての機能を付与し、更に脱気を行った結果凝集した粒子間に再度空気等を供給することにより、粒子の凝集物を解砕して、粒体の供給路内の通過を制御可能にした。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の粒体供給装置の一例であるトナー供給装置の全体構成図。
【図２】本発明の粒体供給装置の一例であるトナー供給装置の部分断面図である。
【図３】本発明の粒体供給装置の一例であるトナー供給装置の部分断面図で、排出開口部の下方にスライド蓋を併用したものである。
【図４】排出開口部に存在する粒体を脱気した状態を示すトナー供給装置の部分拡大断面図。
【図５】排出開口部からトナーを排出する状態を示す断面図。
【図６】排出開口部のトナーを密封する脱気状態を示す断面図。
【図７】逆洗時の状態を示すトナー供給装置の断面図。
【図８】本発明の粒体供給装置の制御を示すブロック図。
【図９】本発明の粒体供給装置の作動シーケンスを示すタイミングチャート。
【符号の説明】
１２，１５  駆動モータ
２１  オーガ手段
２２  アジテータ手段
２３  ホッパ
２７  粒体供給路
２８  粒体供給管
２９  排出口
３０  通気口部材を有した排出開口部
３１  ケーシング
３２  気密筒体
３３  通気口部材
３６  コンプレッサ
３８  減圧ポンプ
４０  シャッタ手段
５０  収納容器供給手段
５１  収納容器
６０  制御手段
Ｇ１  加圧空気
Ｇ２  減圧空気
Ｇ３  高圧空気
【図１】
0004099932.tif 000003
【図２】
0004099932.tif 000004
【図３】
0004099932.tif 000005
【図４】
0004099932.tif 000006
【図５】
0004099932.tif 000007
【図６】
0004099932.tif 000008
【図７】
0004099932.tif 000009
【図８】
0004099932.tif 000010
【図９】
0004099932.tif 000011