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発明の名称 粉体充填方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−30922(P2007−30922A)
公開日 平成19年2月8日(2007.2.8)
出願番号 特願2005−216239(P2005−216239)
出願日 平成17年7月26日(2005.7.26)
代理人 【識別番号】100090527
【弁理士】
【氏名又は名称】舘野 千惠子
発明者 川口 誠 / 小野 敬 / 一杉 晃男 / 鈴木 政由 / 木下 宣孝 / 天野 浩司 / 斉藤 智和
要約 課題
粉体が充填されている粉体容器を、大気圧が常圧よりも低い高地に輸送した場合に、容器内の気体が膨張しても、粉体容器からの粉体洩れが生じないように、粉体容器内の粉体・気体合計の容積を規定値に調整した状態で粉体を充填する。

解決手段
所定量の粉体pを倒立円錐状のホッパー11に用意しておき、これに粉体容器21の粉体充填口23を接続する。粉体容器を支持台25上に載せて粉体容器の底部22aと、周壁22bの一部または全体を支持しながら、ホッパー内の粉体全量を粉体容器に充填する。粉体充填では、ホッパー下端部に設けた開閉弁を開き、加圧空気供給管からホッパー下端部に加圧空気を供給する。これによりホッパー内の粉体が自重で加圧空気とともに粉体容器に充填されるが、粉体容器内の過剰量の空気は、ホッパーを介して排出され、最終的に粉体と常圧空気が充填された状態となる。
特許請求の範囲
【請求項1】
軟質プラスチックフィルム製の密閉容器である粉体容器に粉体を充填する粉体充填方法であって、前記粉体容器内に気体を供給して該粉体容器の容器壁を緊張させながら、粉体を充填することにより、容器壁が緊張状態にある粉体容器に所定容積の粉体と、所定容積の常圧気体とを充填することを特徴とする粉体充填方法。
【請求項2】
軟質プラスチックフィルム製の密閉容器である粉体容器に粉体を充填する粉体充填方法であって、予め前記粉体容器内に気体を供給して容器壁を緊張状態とし、その後この緊張状態を維持しながら粉体を充填することにより、容器壁が緊張状態にある粉体容器に所定容積の粉体と、所定容積の常圧気体とを充填することを特徴とする粉体充填方法。
【請求項3】
前記粉体容器に気体として常圧の空気を常圧雰囲気下で充填することを特徴とする請求項1または2に記載の粉体充填方法。
【請求項4】
前記粉体容器を支持台上に載せ、該粉体容器の底部と、周壁の少なくとも一部とを支持しながら前記粉体充填操作を行う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方法。
【請求項5】
前記粉体容器の周壁に、互いに対向する一対の真空吸着部材を密着させ、これら真空吸着部材間の距離が所定値に拡大するように移動操作を行うことで容器壁を直径方向に引っ張って拡径することにより粉体容器内を減圧状態として、粉体および常圧の空気を吸引しながら充填することを特徴とする請求項3に記載の粉体充填方法。
【請求項6】
前記粉体容器内に気体を供給することにより、あらかじめ粉体容器の容器壁を緊張状態とし、この状態において粉体容器に所定容積の粉体を充填した後、
前記粉体容器の粉体充填口に、気固分離機能を有するフィルタ手段を設け、
前記粉体容器の周壁を左右から挟圧して容器径を縮小し、前記フィルタ手段を介して粉体容器内の気体の一部を外部に排出することより、粉体容器に所定容積の粉体と所定容積の常圧気体とを充填することを特徴とする請求項2に記載の粉体充填方法。
【請求項7】
形状および容積が所定のものに設定された容器保持ケース内に前記粉体容器をセットし、該粉体容器に常圧の気体と所定容積の粉体とを充填して、粉体容器の容器壁の実質的全面を前記容器保持ケースの内面に接触させることを特徴とする請求項1に記載の粉体充填方法。
【請求項8】
形状および容積が所定のものに設定され、側壁に貫通孔が形成されることにより内部と外部が連通している構造の容器保持ケース内に前記粉体容器をセットし、前記貫通孔を真空系に接続して容器保持ケース内を減圧して粉体容器内に常圧の気体を充填することにより、粉体容器の容器壁の実質的全面を容器保持ケースの内面に接触させ、ついで粉体容器に充填ノズルおよび気体吸引管を挿入し、前記充填ノズルから所定容積の粉体を充填するとともに、粉体容器内の余分の空気を、前記空気吸引管を介して外部に排出することを特徴とする請求項2に記載の粉体充填方法。
【請求項9】
前記容器保持ケース内を、−5kPa〜−100kPaの圧力に減圧することを特徴とする請求項8に記載の粉体充填方法。
【請求項10】
形状および容積が所定のものに設定された容器保持ケース内に前記粉体容器をセットし、該粉体容器に常圧の気体と所定容積の粉体とを充填して、粉体容器の容器壁下半部を容器保持ケースの内面に接触させた後、粉体容器内に温度15℃〜35℃、より好ましく常温(20℃〜30℃)・常圧の気体を供給することにより、粉体容器の容器壁上半部を保持ケースの内面に接触させることを特徴とする請求項1に記載の粉体充填方法。
【請求項11】
前記気体として、常温(20℃〜30℃)・常圧の乾燥空気を充填することを特徴とする請求項10に記載の粉体充填方法。
【請求項12】
粉体容器の容器壁に一対の前後動自在の弾性部材を互いに対向させて、かつ真空吸着部材を介して密着させ、これら弾性部材の弾性に抗して真空吸着部材を適宜手段により粉体容器から後退させることにより、粉体容器内を減圧状態として、粉体および常圧の空気を吸引しながら充填するとともに、前記真空吸着部材の後退操作は、前記弾性部材の圧縮変形量が所定値に達した時点で停止させることを特徴とする請求項5に記載の粉体充填方法。
【請求項13】
前記粉体として電子写真形成用のトナーを粉体容器に乾燥空気とともに充填し、これらトナーと乾燥空気との合計容積を1000cc〜2000ccの範囲内に調整することを特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載の粉体充填方法。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置(複写機、プリンター、ファクシミリ等)に現像剤として使用されるトナー、カーボンブラック、微粉炭酸マグネシウム、食料品粉末(例えばコーヒー粉末、カレー粉)などの微細な粉体の所定量を、柔軟性に富む薄肉プラスチック製の袋に常圧の、空気等のガスとともに充填する方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、上記トナーを収納するためのトナー容器としては、プラスチック成形で製造された比較的硬質のトナーボトルなど、外力では容易に変形しない、いわゆるハードケースが使用されてきた。このような比較的硬質の容器では、トナー使用後にメーカーがユーザーから引き取り、再生・再利用したり、焼却処理したりするなどの処理が行われている。しかし、これら従来のトナー容器は、外力で簡単に折り畳んでコンパクトな形態にすることが難しく、回収・運搬が非効率であるため、コスト上昇の原因となっていた。
【0003】
そこで、最近ではトナー容器として、容器の廃棄が容易である軟質容器(プラスチック製の袋に類似した形態のもの)用いられる機会が増えているが、この場合、軟質容器にはトナーと常圧の空気が充填される。このため、トナー容器の輸送環境や使用環境が山地や高地など、外気圧が平地での常圧よりもかなり低い場合には、軟質容器が密閉構造であるときには、容器内の気体が膨張し、軟質容器の密閉性(シール性など)が劣化して、容器内からのトナー洩れが発生することがあった。
【0004】
このようなトナー漏れの問題を解決するために、軟質容器の環境が変わっても軟質容器の内容積が変化しないように軟質容器にフィルターを設け、エアーの出入りを自由にした軟質容器が考えられた。しかし、このフィルターは軟質容器の変形時に一部が剥離し、該剥離部分からトナーが洩れてしまう問題があった。
【0005】
また、このようなトナーを入れた軟質容器は通常、輸送時における保護のために、ハードケースに入れられ、トナーの使用に際しては、軟質容器ごとそのまま現像装置の所定部位にセット(マシンセット)される。
【0006】
ところで、粉体流動化装置(粉体の流動層形成装置)で調製した粉体・空気混合体を、配管を介して粉体容器に充填する方法および装置に関しては、下記の特許文献1〜3に記載されている。
【0007】
特許文献1(特開2002−293301号公報。これは、特許第3549051号公報に対応する。)に記載された発明は、粒径0μm以下の静電潜像現像用トナーのような微小粉体トナーの小口径容器、小容量容器への充填、あるいは従来の重力を利用した充填方法では充填不可能なトナー容器状部分への粉体充填方法及び粉体充填装置に関し、特に、複写機中のトナーカートリッジ、あるいは複写機現像部への乾式トナーの直接充填技術に関するものである。
【0008】
特許文献2(特開2002−337801号公報。これは、特許第3549053号公報に対応する。)に記載された発明は、特許文献1の発明と同様に、粒径20μm以下の静電潜像現像用トナーのような微小粉体を容器に充填する方法及び装置によれば関するものである。この特許文献2の発明では、粉体流動化装置内で気体により流動化した粉体を、粉体充填容器内に挿入された充填ノズルの先端から該容器内に導入する方法において、前記充填ノズルの先端が、前記容器内に滞留している粉体により囲繞された状態で、該粉体を該容器内に充填することを特徴としている。なお、上記「粉体により囲繞された状態」の一例として、充填ノズルの先端を、容器内に排出された粉体からなる粉体層の上面(粉体面)よりも下になる位置に維持しながら粉体を容器に充填する場合が挙げられている。
【0009】
特許文献3に記載された発明は、取扱いが容易であり,小型且つ安価な粉体充填装置および粉体充填方法を提供することを目的としている。そして、この粉体充填方法では、粉体を収納手段に密閉して収納する収納段階と、前記収納手段に気体を導入して前記粉体を流動化させる気体導入段階と、前記収納手段から前記流動化された粉体を吐出させて前記粉体充填用容器に充填すると共に、前記粉体充填用容器に充填した粉体の量を計量する粉体充填計量段階と、前記計量した粉体の量を記録手段に記録する記録段階とを有することを特徴としている。
【0010】
【特許文献1】特開2002−293301号公報
【特許文献2】特開2002−337801号公報
【特許文献3】特開2003−104301号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
ところが、上記特許文献1〜3に記載された発明は、柔軟性に富む薄肉プラスチック製の袋に粉体を充填する技術に関するものではない。
本発明が対象とする粉体容器としての軟質容器は、ガラス瓶やペットボトル、あるいは硬質紙製の容器と違って、(a)外力により簡単に変形しやすく、自己起立性を持たず、空にして内部の気体を排出すれば容易に折り畳むことができ、(b)皺がよった状態の、あるいは折り畳まれた状態の容器内に気体をすると、容易に膨らんで容器壁が緊張状態(紙風船を膨らませた状態に近い)になり、(c)この容器を平坦面上に載置して、例えば液体や、比重が比較的大きい粉体を充填したときに、これらの充填物が自重により容器内で外側に流れて広がってしまう(具体例として、ビニル袋に水をいれてテーブル上に載置したときの状態が挙げられる。)ような特性を有する袋状の容器である。
【0012】
図1は従来の粉体充填方法に係るもので、(A)は粉体充填方法を示す模式的説明図、(B)は粉体容器への粉体充填状態を示す模式的説明図である。この粉体充填方法では、倒立円錐状のホッパー111の下端部に設けた粉体供給部112に、薄肉プラスチック製の粉体容器(軟質容器)121の口金(粉体充填口)123を接続し、ホッパー111内に適宜量の粉体pを貯留しておく。このときの状態は図1(A)に示すとおりである。
上記粉体供給部112にロータリバルブ、ボールバルブ、スライドバルブなど適宜構造の開閉弁(図略)を設けるとともに、加圧空気供給管(図略)を接続する。粉体容器121は、容器本体122の上端部に上記口金123を設けて構成する。
【0013】
粉体充填に際しては上記開閉弁を開き、加圧空気供給管から加圧空気を供給する。これによりホッパー111内の粉体が自重で加圧空気とともに充填される。粉体充填操作終了後の状態は図1(B)に示すとおりである。
しかしながら、このような粉体充填操作は、単にホッパー内の粉体および加圧空気を充填するものにすぎず、何ら適正な条件のもとで充填操作を行うにものではない。このため、粉体容器121に粉体が過剰に充填されたり、粉体容器の適正充填容積に比べて少ない量の粉体が充填されたり、粉体充填後の粉体容器内が加圧状態になったりして、これらが上記した問題の原因となっていた。なお図1(B)中、符号125は粉体pによる底部垂れであり、符号131は粉体層、符号132は空気層である。
【0014】
本発明は、従来技術の上記問題点に鑑みなされたもので、その目的は、電子写真方式の画像形成装置に現像剤として使用されるトナー、カーボンブラック、微粉炭酸マグネシウムなどの微細な粉体の所定量(適正量)を、柔軟性に富む薄肉プラスチック製の袋に、常圧の空気等のガスとともに充填する方法を提供することにある。
【0015】
より具体的に説明すると、本発明の目的は上記皺がよった状態、または折り畳み状態の粉体容器(軟質容器)に粉体および気体を供給し、供給された気体で粉体容器を膨らませることにより、皺や折り目などを殆どなくし、かつ最終的に粉体容器内の気圧を常圧にした状態で粉体と気体を密封充填する方法を提供することにある。また、本発明の目的は、粉体充填後の粉体容器内の気圧を常圧にするべく、所定量の粉体を充填する際、過剰量の気体が供給される場合には、この過剰分の気体を排出して粉体容器内を常圧にすることができる粉体充填方法を提供することである。
言い換えると本発明は、粉体充填後の粉体容器を大気圧が常圧よりも低い高地に輸送した場合において容器内の気体が膨張しても、粉体容器からの粉体洩れが生じないように、粉体容器内の粉体・気体合計の容積を規定値に調整した状態で粉体を充填する方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0016】
請求項1に係る発明は、軟質プラスチックフィルム製の密閉容器である粉体容器に粉体を充填する粉体充填方法であって、前記粉体容器内に気体を供給して該粉体容器の容器壁を緊張させながら(緊張状態になるように、粉体容器を膨らませながら)、粉体を充填することにより、容器壁が緊張状態にある粉体容器に所定容積の粉体と、所定容積の常圧気体とを充填することを特徴とする粉体充填方法である。
【0017】
より具体的に説明すると、請求項1に係る発明は、軟質プラスチックフィルム製の粉体容器に粉体と気体を充填し、該充填後には前記粉体容器に粉体と常圧の気体を封入した状態とする粉体充填方法であって、
容器壁(フィルム)に皺および/または折り目があって、容器壁が非緊張状態となっている粉体容器内に所定容積の粉体と気体を充填するとともに、粉体容器の内径を適宜値に維持することにより、粉体容器の容器壁の少なくとも一部を緊張させた状態にこの粉体容器を膨らませながら(フィルムは緊張するが、延伸された状態にはない)、粉体容器に所定容積の粉体と所定容積の常圧気体とを充填することを特徴とする粉体充填方法である。
【0018】
なお、上記密閉容器の「密閉性」とは、粉体充填口(粉体供給口)以外には開口や通気孔などの開口が形成されていない状態をいう。また、上記「充填後には前記密閉容器に粉体と常圧の気体を封入した状態とする」とは、上記充填操作において密閉容器内を常圧に維持し、そのまま粉体と常圧の気体を封入する場合だけでなく、上記充填操作において密閉容器内を一時的に加圧状態とするが、排気操作により密閉容器内を常圧に調整し、この状態で粉体と気体を封入する場合を含む。いずれにしても充填操作が完了した時点で密閉容器内が常圧となっていることを意味する。
【0019】
本発明では、例えばホッパー内の粉体を自重により、あるいは粉体流動化装置内の粉体を気体流に乗せて管路および粉体充填ノズルを介して粉体容器に充填する。上記自重による充填操作には、粉体容器内を常圧に維持して行う場合と、粉体容器内を減圧して行う(吸引充填する)場合とがある。
【0020】
上記粉体容器は、これに所定の充填操作を行った後、粉体充填口に蓋をして密閉状態とし、適宜の梱包材料に梱包して搬送・保管する。粉体の使用に際しては、蓋を取り外し、粉体容器を倒立させた状態で使用相手の装置、機器にセット(マシンセット)する。
また、上記「粉体容器に所定容積の粉体と所定容積の常圧気体とを充填する」とは、粉体容器内の下半部に所定容積の粉体層を形成し、粉体容器の上半部に所定容積の気体層を形成するという意味である。
【0021】
請求項2に係る発明は、軟質プラスチックフィルム製の密閉容器である粉体容器に粉体を充填する粉体充填方法であって、予め前記粉体容器内に気体を供給して容器壁を緊張状態とし、その後この緊張状態を維持しながら粉体を充填することにより、容器壁が緊張状態にある粉体容器に所定容積の粉体と、所定容積の常圧気体とを充填することを特徴とする粉体充填方法である。
【0022】
請求項3に係る発明は、前記粉体容器に気体として常圧の空気を常圧雰囲気下で充填することを特徴とする請求項1または2に記載の粉体充填方法である。
請求項1〜3のいずれかに記載の粉体充填方法では、前記粉体容器に気体として常圧または加圧状態の乾燥空気を充填することが好ましく、充填後の粉体が吸湿するのを抑えることができる。
【0023】
請求項4に係る発明は、前記粉体容器を支持台上に載せ、該粉体容器の底部と、周壁の少なくとも一部とを支持しながら前記粉体充填操作を行う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方法である(図2を参照)。
【0024】
請求項5に係る発明は、前記粉体容器の周壁に、互いに対向する一対の真空吸着部材を密着させ、これら真空吸着部材間の距離が所定値に拡大するように移動操作を行うことで容器壁を直径方向に引っ張って拡径することにより粉体容器内を減圧状態として、粉体および常圧の空気を吸引しながら充填することを特徴とする請求項3に記載の粉体充填方法である(図3を参照)。
【0025】
請求項5の発明に係る粉体容器の拡径操作の具体例においては、以下の操作を行う。往復動作部に真空吸着部を取り付けたアクチュエータを2台配置し、これら2つの真空吸着部間にセットしたホッパーの下端部に折り畳み状態の粉体容器を接続する。2つの真空吸着部の前進操作により該真空吸着部を粉体容器の周壁に密着させる。ホッパー下端部の開閉弁を開き、ついで真空吸着部による吸引操作を行い、この状態でこれら真空吸着部の後退操作により粉体容器の周壁を直径方向に引っ張りながら、ホッパー内の粉体と空気を粉体容器内に吸引落下させる。なお、粉体容器への粉体落下を促進するために適宜、ホッパー下端部に加圧空気を供給してもよい。また、上記アクチュエータによる真空吸着部の後退操作は、粉体容器の内容積が所期値になった時点で自動的に停止させる。上記アクチュエータとしてはエアシリンダが使用できる。
【0026】
請求項6に係る発明は、前記粉体容器内に気体を供給することにより、あらかじめ粉体容器の容器壁を緊張状態とし(緊張状態になるように、粉体容器を膨らませる)、この状態において粉体容器に所定容積の粉体を充填した後、前記粉体容器の粉体充填口(粉体供給口)に、気固分離機能を有するフィルター手段を設け、前記粉体容器の周壁を左右から挟圧して容器径を縮小し、前記フィルター手段を介して粉体容器内の気体の一部を外部に排出することより、粉体容器に所定容積の粉体と所定容積の常圧気体とを充填することを特徴とする請求項2に記載の粉体充填方法である(図4を参照)。この場合、上記周壁を左右から挟圧するための挟圧装置のアクチュエータとしてエアシリンダが使用できる。
【0027】
請求項7に係る発明は、形状および容積が所定のものに設定された容器保持ケース内に前記粉体容器をセットし、該粉体容器に常圧の気体と所定容積の粉体とを充填して、粉体容器の容器壁の実質的全面を前記容器保持ケースの内面に接触させることを特徴とする請求項1に記載の粉体充填方法である(図5を参照)。
【0028】
請求項8に係る発明は、形状および容積が所定のものに設定され、側壁に貫通孔が形成されることにより内部と外部が連通している構造の容器保持ケース内に前記粉体容器をセットし、前記貫通孔を真空系に接続して容器保持ケース内を減圧して粉体容器内に常圧の気体を充填することにより、粉体容器の容器壁の実質的全面を容器保持ケースの内面に接触させ、ついで粉体容器に充填ノズルおよび気体吸引管を挿入し、前記充填ノズルから所定容積の粉体を充填するとともに、粉体容器内の余分の空気を、前記空気吸引管を介して外部に排出することを特徴とする請求項2に記載の粉体充填方法である(図6を参照)。
【0029】
請求項9に係る発明は、前記容器保持ケース内を、−5kPa〜−100kPaの圧力に減圧することを特徴とする請求項8に記載の粉体充填方法である。上記−5kPaとは、常圧に比べて5kPaだけ減圧されていること、つまり減圧度5kPaであることを意味する。保持ケース内の圧力を上記範囲内に維持することで、粉体容器の容器壁の実質的全面が保持ケースの内面に確実に接触する。
【0030】
請求項10に係る発明は、形状および容積が所定のものに設定された容器保持ケース内に前記粉体容器をセットし、該粉体容器に常圧の気体と所定容積の粉体とを充填して、粉体容器の容器壁下半部を容器保持ケースの内面に接触させた後、粉体容器内に温度15℃〜35℃、より好ましく常温(20℃〜30℃)・常圧の気体を供給することにより、粉体容器の容器壁上半部を保持ケースの内面に接触させることを特徴とする請求項1に記載の粉体充填方法である(図7を参照)。
上記温度範囲の気体を供給することで、粉体充填操作をより円滑に進めることができる。逆に、0℃近傍の気体を充填した場合には、フィルム材料によっては、容器壁の皺伸ばしや緊張化が円滑に行われないことがある。また、高温の気体を充填した場合には、容器壁が軟化したり、充填される粉体の物性が変化したりする不具合が生じるときがある。
【0031】
請求項11に係る発明は、前記気体として、常温(20℃〜30℃)・常圧の乾燥空気(0℃の温度下では発露しないもの)を充填することを特徴とする請求項10に記載の粉体充填方法である。この充填方法によれば、粉体容器をセットした装置を寒冷地で使用する場合においても、粉体容器内での発露に起因して粉体が湿気を帯びる心配がなくなる。
また、請求項10,11に係る発明では、粉体容器内に一定温度に制御された気体を充填することで、粉体容器に一定量の気体(一定重量の常圧気体)を、再現性良く充填することが可能となる。
【0032】
請求項12に係る発明は、粉体容器の容器壁に一対の前後動自在の弾性部材を互いに対向させて、かつ真空吸着部材を介して密着させ、これら弾性部材の弾性に抗して真空吸着部材を適宜手段により粉体容器から後退させることにより、粉体容器内を減圧状態として、粉体および常圧の空気を吸引しながら充填するとともに、前記真空吸着部材の後退操作は、前記弾性部材の圧縮変形量が所定値に達した時点で停止させることを特徴とする請求項5に記載の粉体充填方法である(図8、図9を参照)。請求項12の粉体充填方法では、前記弾性部材として例えばバネ、ゴムまたは内部に空気を封入したエアークッションが使用できる。
【0033】
請求項13に係る発明は、前記粉体として電子写真形成用のトナーを粉体容器に乾燥空気とともに充填し、そのトナーと乾燥空気との合計容積を1000cc〜2000ccの範囲内に調整することを特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載の粉体充填方法である。
トナーと乾燥空気との合計容積を上記範囲内に調整することにより、通常使用されている複写機等の画像形成装置における現像装置あるいは、プロセスカートリッジの所定部位に円滑・確実にセット(マシンセット)することができるうえに、粉体容器内に無駄な空間(気体層)を残すことなく、粉体容器のサイズに合った充分量の粉体を充填することができる。
【発明の効果】
【0034】
本発明の粉体充填方法によれば、軟質プラスチックフィルム製の粉体容器を皺や折り目などを殆どなくした状態として、所定量の粉体と常圧の気体とを充填することにより、粉体容器内に無駄な空間を残すことなく、かつ過剰量の粉体を充填することなく、粉体容器のサイズに合った充分量の粉体を充填することができる。また、粉体充填後の粉体容器を大気圧が常圧よりも低い高地に輸送した場合において容器内の気体が膨張しても、粉体容器壁に損傷を与えることなく、また粉体容器壁にシール部(溶着部等)がある場合にこのシール部が剥離したりするトラブルがないため、粉体容器からの粉体洩れ(トナー漏れ等)を確実に防止することができる。したがって、このような高地環境においても、粉体充填後の粉体容器を画像形成装置等に対し的確にマシンセットすることができるし、マシンからの取出し操作も容易に行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0035】
本発明の実施形態を、必要に応じて図面を参照しながら説明する。
[第1の実施形態]
図2(A)は粉体充填方法を、図2(B)は粉体充填操作終了後の状態(粉体容器への粉体充填状態。以下同じ)を、それぞれを模式的に示している。ホッパー11としては、図1と同様構造のものを使用する。所定量の粉体を倒立円錐状のホッパー11に用意しておき、これに粉体容器21の粉体充填口23を接続する。粉体容器を支持台25上に載せて粉体容器の底部22aと、周壁22bの一部または全体を支持することにより、粉体充填中の粉体重量による粉体容器の変形を抑えながら、ホッパー内の粉体全量を粉体容器に充填する。粉体充填では、ホッパー下端部に設けた開閉弁を開き、加圧空気供給管(図略)からホッパー下端部に加圧空気を、やや控えめに供給する。これによりホッパー内の粉体pが自重で加圧空気とともに粉体容器に充填されるが、粉体容器内の過剰の空気は。ホッパーを介して排出される結果、粉体充填操作終了後には、図2(B)に示すとおり、粉体と常圧空気が充填された状態となる。図2(B)において符号26は粉体層、符号27は空気層である。なお、加圧空気を供給するのに替えて、ホッパーに繰り返しの微小振動を付与することで、粉体容器への粉体落下を促進するようにしても良い。
【0036】
以上の充填操作によれば、粉体充填後の粉体容器を大気圧が常圧よりも低い高地に輸送した場合に、容器内の気体が膨張しても、粉体容器からの粉体洩れが生じないように、粉体容器内の粉体・気体合計の容積を規定値に調整した状態で粉体が充填される。なお、このような効果は、下記すべての実施形態においても得られるものである。
【0037】
本発明に係る軟質容器の形態例としては、
(I)薄肉プラスチック製で全体が円筒状の本体と、この本体上端部に取り付けたプラスチック、金属等からなる円筒状の粉体供給口とを備えたもの、
(II)上半部が円錐状、下半部が円筒状の薄肉プラスチック製本体と、この本体上端部に取り付けたプラスチック、金属等からなる円筒状の粉体供給口とを備えたものが挙げられる。
その他の形態として、(III)円筒状で蛇腹型に成形された薄肉プラスチック製の胴部と、この胴部の上部および下端部に比較的硬質のプラスチック製シート(または板体)を備え、この上部シートの上方に円筒状の粉体供給口を備えたものが挙げられる。
【0038】
また、これら粉体容器の粉体供給口は、例えば単に環状に、つまり円筒状または四角状に成形される。この場合、容器本体の上端部内周面を粉体供給口の外周面に溶着した構造としても良いが、図10に示す構造とすることが好ましい。図10(A)は粉体容器31の全体構造を示す概略斜視図、(B)はその断面図である。この粉体容器31では、硬質プラスチックからなる板状の粉体供給部33において、その外径と内径と差を比較的大きく設定して環状部33aの幅を大きくし、この環状部下端面に容器本体32上端部の内周面を接着または溶着した構造とする。また、この環状部33a上端部に剥離自在に蓋板41を貼り付ける。この蓋板41には、スリットにより舌片42,42を形成する。これらの舌片は開閉自在とし、該開放により粉体充填ノズル45および気体吸引管46を挿入するための挿入孔を形成することができるようにする。上記気体吸引管46の下方部には、粉体層から気体を分離吸引するためのフィルタ部材46aを設ける。
【0039】
粉体容器の容器本体を構成するためのプラスチックフィルムとしては、包装用フィルムとして使用されているものが採用でき、例えばポリエチレン、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレートまたは、ポリカーボネートからなるフィルムが挙げられる。また、フィルムの気密性を確保するために、これらから適宜に選択した複数のフィルムを積層してなるラミネートフィルムを用いることが好ましい。さらに、酸素透率の低い(酸素ガスバリヤー性が高い)フィルムが好ましく、具体例としてポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、セロハンが挙げられる。さらに、上記プラスチックフィルムとしては、フッ素樹脂フィルム、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの防湿性に富むフィルムが好ましい。なお、所望により、容器本体の酸素ガスバリヤー性および防湿性を高めるために、アルミを真空蒸着したプラスチックフィルムを採用することもできる。
【0040】
粉体容器への粉体供給方法は特に限定されるものではなく、以下の方法が採用できる。
(1)粉体排出部に開閉弁が設けられ、下半部が円錐状または角錐状に形成されたホッパーに粉体を貯留し、回転するオーガーでこの粉体を強制的に供給するもの。この場合、粉体容器を計量装置上にセットし、粉体充填量が所定値になったら、オーガーの駆動を停止し、上記開閉弁を閉める。このようにオーガーの回転で粉体充填を行う場合には、積極的にホッパー下端部または、その近傍に乾燥空気等の気体を供給することが好ましく、粉体充填と粉体容器への気体導入とを同時に、かつ、より確実に行うことができる。
【0041】
(2)所定量の粉体を貯留した、上記と同様構造のホッパーの直下に粉体容器をセットし、この粉体全量を自重により供給するもの。
この方法において、粉体容器内に円滑に落下供給されにくい粉体を取り扱う場合には、(2a)粉体容器に気体吸引管を挿入し、この気体吸引管により、ホッパーを介して粉体容器内に空気を吸引するとともに、粉体容器内に空気の一部を排出する。または、(2b)ホッパーの下端部、特に粉体容器への接続部を内外二重構造とし、内側の多孔質部から加圧乾燥空気等を供給しながら粉体供給を行う。あるいは、ホッパーに気体供給管を挿入し、この供給管から粉体容器の粉体供給口に向けて乾燥加圧空気等を導入する。この場合、粉体容器内の気圧を常圧に維持するために、必要に応じ、例えば上記気体吸引管を用いて粉体容器内の気体を排出する。この気体吸引管は減圧度の低い真空系に接続して積極的に排気することが望ましい。上記気体吸引管内の気圧は、通常−5〜−100kPaとするが、好ましくは−15〜−80kPa、特に好ましくは−30〜−60kPaである。
上記気体吸引管の気体吸引部であるフィルターは気体・固体混合物から気体のみを外部に排出するためのもので、例えば金属粉末等からなる多孔質焼結体、連続気泡を有する発泡樹脂からなるシート、あるいは後記する多孔性フィルムを用いて構成することができる。
【0042】
(3)粉体流動化装置内で粉体流動層(粉体・気体混合層)を形成し、それぞれの一部、つまり粉体・空気混合流を管路およびその先端に設けた充填ノズルを介して、図10に示す粉体容器31に充填するもの。この場合にも、粉体容器内の気体の排出する必要がある。そのために、図10に示すように粉体充填ノズル45および気体吸引管46を挿入し、粉体充填ノズル45から粉体・気体混合物を充填するとともに、充填された気体の一部を気体吸引管46により外部に排出する。
【0043】
なお、本発明では、粉体容器に供給する気体として、常温で圧力が常圧またはこれに近い加圧状態の空気を使用することが好ましく、粉体充填操作をより安価に行うことができる。また、この空気としては、除湿処理で得られた乾燥空気が好ましい。さらに、所望により乾燥状態の窒素ガスを用いることもできる。
【0044】
さらに、粉体充填方法として以下の方法を採用することもできる。この充填方法では、図10に示す蓋体41を貼着するのに替えて、プラスチック製のいわゆる多孔性フィルム(たとえば、特開2003−313356号公報、特開2005−162885号公報を参照)からなる蓋体の適宜部位に粉体充填ノズルを貫通・溶着し、この蓋体を粉体容器の粉体供給口の環状部に密着させた状態で、粉体・気体混合流を粉体容器に供給するとともに、粉体容器内の粉体・気体混合物中の気体を、上記多孔性フィルムを介して外部に排出する。
【0045】
また、本発明の別の実施形態により所定容積の粉体を粉体容器に充填するに際しては、あらかじめ粉体の重量と容積の関係を調べておく。そして、粉体容器を計量装置上にセットし、この粉体容器に充填された粉体の重量を測定しながら充填操作を継続し、該計量装置による充填粉体重量すなわち充填粉体容積が所定値に達したら、充填操作を終了する。
【0046】
[第2の実施形態]
図3(A)は粉体充填方法を、(B)は粉体充填操作終了後の状態を、それぞれ模式的に示している。この実施形態では、粉体容器21の容器壁(周壁)22bに、互いに対向する一対の真空吸着部材(吸着治具)51,51を密着させ、該真空吸着部材間の距離が所定値に拡大するように、エアシリンダ53で移動操作を行うことで容器壁22bを直径方向に引っ張って拡径することにより粉体容器21内を減圧状態として、粉体および常圧の空気を吸引しながら充填する。図3において符号52は真空系に接続されたエアー吸引ホース、符号54はエアシリンダ支持台である。
【0047】
[第3の実施形態]
図4(A)は粉体充填終了時の状態を、(B)は容器内容積調整操作後の状態すなわち粉体充填操作終了時の状態を、それぞれ模式的に示している。容器内容積調整操作とは、軟質容器内の粉体容積と常圧気体の容積との合計値を所定値に修正する操作を意味する。この実施形態では、粉体容器21内に常圧気体を供給することにより、あらかじめ粉体容器21の容器壁が緊張状態にあるように膨らませる。この状態において粉体容器に所定容積の粉体を充填した後、粉体容器の粉体充填口(粉体供給口)にフィルター手段としてエアフィルター56を取り付ける。そして、一対の押圧部材57,57により粉体容器の容器壁を左右から挟圧して容器径を縮小し、エアフィルター56を介して粉体容器21内の気体の一部を外部に排出することより、粉体容器内の常圧気体の容積を所定容積とする。この場合、上記容器壁を左右から挟圧するための挟圧装置のアクチュエータとしてエアシリンダが使用でき、図4に示すようにエアシリンダ53に設けたストッパリング53aを、位置を固定して設けたストッパ58に衝合させることで、上記挟圧操作を停止する。
【0048】
[第4の実施形態]
図5(A)は粉体充填前の状態を、(B)は粉体充填途中の状態を、(C)は充填操作終了後の状態を、それぞれ模式的に示している。この実施形態では、形状および容積が所定のものに設定された容器保持ケース61内に粉体容器21をセットし、この粉体容器内に充填ノズル62を挿入する。そして、この充填ノズルから粉体容器21に所定容積の粉体と所定容積の常圧の気体とを充填して、粉体容器の容器壁22bの実質的全面を容器保持ケース61の内面に接触させる。
【0049】
[第5の実施形態]
図6(A)は粉体充填前の状態を、(B)は粉体充填操作開始直前の状態を、(C)は粉体充填途中の状態を、(D)は充填操作終了後の状態を、それぞれ模式的に示している。この実施形態では、形状および容積が所定のものに設定され、側壁に貫通孔63が形成されることにより内部と外部が連通している構造の容器保持ケース61内に粉体容器21をセットする。上記貫通孔63に挿入した管体64を図略の真空系に接続して保持ケース61内を減圧し、粉体容器内に粉体供給口を介して常圧の気体を充填することにより、粉体容器21の容器壁22bの実質的全面を保持ケース61の内面に接触させる(図6(B))。ついで、粉体容器に充填ノズル65および空気吸引管66を挿入し、この充填ノズル65から所定容積の粉体を充填するとともに粉体容器内の余分の空気を、空気吸引管66を介して外部に排出する(図6(C),(D))。
【0050】
[第6の実施形態]
図7(A)は粉体充填前の状態を、(B)〜(D)は粉体充填途中の状態を、(E)は充填操作終了後の状態を、それぞれ模式的示している。この実施形態では、形状および容積が所定のものに設定された保持ケース61内に粉体容器21をセットするとともに、この粉体容器に粉体充填ノズル62を挿入する。そして、この粉体容器に常圧の気体と所定容積の粉体を粉体充填ノズル62から充填して、軟質容器の容器壁22b下半部を保持ケース61の内面に接触させる。ついで、ホッパー11に替えて空気供給部材68を粉体充填口23に取り付け、空気供給部材68を構成する空気供給管68aから粉体容器21内に常温・常圧の気体を供給することにより、粉体容器の容器壁上半部を保持ケース61の内面に接触させる。
【0051】
[第7の実施形態および、第8の実施形態]
図8(A)は第7の実施形態における粉体充填前の状態を、(B)は充填操作終了後の状態を、それぞれ模式的に示している。また、図9(A)は、第8の実施形態における粉体充填前の状態を、(B)は充填操作終了後の状態を、それぞれ模式的に示している。これらの実施形態では、粉体容器21の容器壁22bに一対の前後動自在の弾性部材71,71を互いに対向させて、かつ真空吸着部材51を介して密着させる。そして、これら弾性部材71の弾性に抗して真空吸着部材51を適宜手段により粉体容器21から後退させることにより、粉体容器内を減圧状態として、粉体および常圧の空気を吸引しながら充填する。真空吸着部材51の後退操作は、弾性部材71の圧縮変形量が所定値に達した時点で終了する。
【0052】
図8では、弾性部材71としてバネ(またはゴム)を使用し、これに設けた停止部材72が、位置が固定されたストッパ58に衝合した時点で、真空吸着部材51の後退操作を終了する。また、図9では、弾性部材71としてエアークッションを使用し、これに設けた停止部材72がストッパ58に衝合した時点で、真空吸着部材51の後退操作を終了する。このように図8、図9の粉体充填方法は、基本的には図3と類似している。
【図面の簡単な説明】
【0053】
【図1】従来の粉体充填方法に係るもので、(A)は粉体充填方法を示す模式的説明図、(B)は粉体容器への粉体充填状態を示す模式的説明図である。
【図2】本発明の第1の実施形態に係るもので、(A)は粉体充填方法を、(B)は粉体充填操作終了後の状態(粉体容器への粉体充填状態。以下同じ)を、それぞれを模式的に示している。
【図3】本発明の第2の実施形態に係るもので、(A)は粉体充填方法を、(B)は粉体充填操作終了後の状態を、それぞれ模式的に示している。
【図4】本発明の第3の実施形態に係るもので、(A)は粉体充填終了時の状態を、(B)は容器内容積調整操作後の状態を、それぞれ模式的に示している。
【図5】本発明の第4の実施形態に係るもので、(A)は粉体充填前の状態を、(B)は粉体充填途中の状態を、(C)は充填操作終了後の状態を、それぞれ模式的に示している。
【図6】本発明の第5の実施形態に係るもので、(A)は粉体充填前の状態を、(B)は粉体充填操作開始直前の状態を、(C)は粉体充填途中の状態を、(D)は充填操作終了後の状態を、それぞれ模式的に示している。
【図7】本発明の第6の実施形態に係るもので、(A)は粉体充填前の状態を、(B)〜(D)は粉体充填途中の状態を、(E)は充填操作終了後の状態を、それぞれ模式的に示している。
【図8】本発明の第7の実施形態に係るもので、(A)は粉体充填前の状態を、(B)は充填操作終了後の状態を、それぞれ模式的に示している。
【図9】本発明の第8の実施形態に係るもので、(A)は粉体充填前の状態を、(B)は充填操作終了後の状態を、それぞれ模式的に示している。
【図10】本発明で使用する粉体容器の一例に係るもので、(A)は全体構造を示す概略斜視図、(B)はその断面図である。
【符号の説明】
【0054】
11 ホッパー
12 粉体供給部
21 粉体容器(軟質容器)
22 容器本体
22a 底部
22b 周壁(容器壁)
23 口金(粉体充填口)
25 支持台
26 粉体層
27 空気層
31 粉体容器
32 容器本体
33 粉体供給部
33a 環状部
41 蓋板
42 舌片
45 粉体充填ノズル
46 気体吸引管
51 真空吸着部材(吸着治具)
52 エアー吸引ホース
53 エアシリンダ
53a ストッパリング
54 エアシリンダ支持台
56 エアフィルター
57 押圧部材
58 ストッパ
61 容器保持ケース
62 充填ノズル
63 貫通孔
64 管体
65 充填ノズル
66 空気吸引管
68 空気供給部材
68a 空気供給管
71 弾性部材
72 停止部材
111 ホッパー
112 粉体供給部
121 粉体容器(軟質容器)
123 口金(粉体充填口)
122 容器本体
125 粉体による底部垂れ
131 粉体層
132 空気層
p 粉体




 

 


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