JP4397640B2

JP4397640B2 - Powder filling nozzle, powder filling apparatus and powder filling method

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Publication number: JP4397640B2
Application number: JP2003200715A
Authority: JP
Inventors: 浩里天野
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2003-07-23
Filing date: 2003-07-23
Publication date: 2010-01-13
Anticipated expiration: 2023-07-23
Also published as: JP2005041501A

Description

【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。
本発明の第１は、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二重管構造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の粉体充填用ノズルを形成し、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三重管構造の粉体充填用ノズルに関する。
本発明の第２は、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１に記載の三重管構造の粉体充填用ノズルに関する。
本発明の第３は、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または２のいずれかに記載の三重管構造の粉体充填用ノズルに関する。
本発明の第４は、該第１フィルタ部又は第２フィルタ部、あるいは該第１フィルタ部と第２フィルタ部の両方が、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１〜３のいずれかに記載の三重管構造の粉体充填用ノズルに関する。
本発明の第５は、該第１フィルタ部又は第２フィルタ部、あるいは該第１フィルタ部と第２フィルタ部の両方が、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１〜４の何れかに記載の三重管構造の粉体充填用ノズルに関する。
本発明の第６は、密閉可能な粉体流動化装置と、請求項１〜５のいずれかに記載の三重管構造の粉体充填用ノズルとを有し、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該充填用ノズルに送流し、粉体を該充填用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に関する。
本発明の第７は、該粉体充填用ノズルが請求項３〜５のいずれかに記載の三重管構造の粉体充填用ノズルであり、該粉体充填用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６に記載の粉体充填装置に関する。
本発明の第８は、請求項７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三重管構造の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に関する。
本発明の第９は、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８に記載の粉体充填方法に関する。
本発明の第１０は、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８または９に記載の粉体充填方法に関する。
【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、本発明の粉体充填用ノズル（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。
【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】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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、限定されないが、通常は４〜７ｍｍが好ましい。
【００３５】
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。
【００３６】
このように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。
【００３７】
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。
【００３８】
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、本発明の三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。
【００３９】
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。
【００４０】
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、トナー粉を充壊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。
【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】
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る。
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。本発明の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フィルタ部や第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フィルタ部や第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、三重管構造ノズルが取付けれら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につながらない側の先端は、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。
【００７３】
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。
【００７４】
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、三重管構造ノズルを用いる場合、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や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、前記三重管構造ノズルが用いられる。従って、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や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ぱ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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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の開閉程度の調節や粉体流速調節弁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や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。
【０１０６】
充填ノズル１７として三重管構造ノズルを用いる本発明の場合は、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（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と三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）実験に用いた本発明の三重管構造ノズル
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−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ｌ００ｍｍの幅にステンレスメッシュ（綾畳織．５００／３６００）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（参考例１）、三重管構造ノズルを用いる場合（実施例１）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】

【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】

【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（参考例２、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２）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、参考例２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２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があるばかりでなく、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】参考例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−粉体分離節＋通気多孔板）
３空気ヘッダ
４気体分配板
５小型電動機（モ−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フイルタ部
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フイルタ部
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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a powder filling nozzle, a powder filling apparatus, and a fine powder filling method for filling a container with fine powder represented by toner for image formation by electrophotography.
[0002]
[Prior art]
As a filling method of powder such as toner powder for electrophotography, there is a method of filling the powder by dropping it from a filling machine into a container disposed just below it by its own weight. Examples of the method include a rotary valve, a screw feeder or an auger type. Among these, the auger type is generally known and put into practical use because it can efficiently fill a fixed volume container with powder (Patent Document 1, Patent Document 2).
[0003]
In the auger type, the toner powder in the hopper is discharged downward from the discharge port by rotating a screw-shaped auger provided in the vicinity of the discharge port of the conical hopper, and is disposed on the transport belt after discharge. In this method, toner powder is sequentially stored in a plurality of containers to be conveyed.
[0004]
However, when powder is stored in a container by these filling methods, immediately after storage, a large amount of air exists between the powders and the bulk density is small, so a large amount of powder is stored in the container in a high density state. There is an inconvenience that it cannot be done. In order to solve this problem, the suction tube is inserted and deaerated so that the tip is buried in the powder, and the container is stored in a high density state in a short time (Patent Document). 3).
[0005]
On the other hand, there is a growing demand for higher speed, higher definition and higher image quality for image formation by electrophotography, and as a result, the particle size of the toner powder is reduced and the metal oxide fine particles are fixed on the surface. Various studies have been made and put into practical use for toner powder, such as enhancing fluidity (referred to as an external additive) or securing low-temperature fixability using a binder resin having a low melting point.
However, when the toner powder with improved fluidity is filled in the container by the auger method, the toner powder is pressurized by the rotation of the auger, so that the external additive of the toner powder is detached from the surface. Alternatively, there is a problem that the original function of the external additive, which is liberated and further embedded in the toner powder to improve fluidity, is reduced or lost.
[0006]
In addition, low-temperature fixing toner powder using a binder resin having a low melting point makes it easy for the toner powder to adhere to each other or to form an aggregate due to the pressure applied by the rotation of the auger, and sometimes the aggregate does not return to its original state. It may solidify as much. As a result, the toner powder is clogged at the outlet of the hopper, and the discharge is stopped, which causes a problem that the toner filling operation is hindered.
[0007]
The toner powder has a property that the smaller the particle diameter, the easier it is to make a sprayed state by performing Brownian motion in the gas regardless of the material. Therefore, since the toner powder dropped from the hopper into the container contains a large amount of gas between the powders, the toner powder cannot be filled into the container at a high density unless this large amount of gas is discharged. There is also a problem.
[0008]
Further, as described above, the auger type requires at least a filling machine mainly composed of a belt and a hopper for carrying and transporting a plurality of containers, so that the apparatus becomes large. Further, since the container must be placed and filled directly under the filling machine, there is a drawback that the apparatus is fixed and restricted.
[0009]
In order to increase the fluidity of the powder, after introducing the gas into the filling machine storing the powder, the powder is directed from the discharge port provided in the filling machine to the container through the conveying pipe while rotating the stirrer. Is being transported. In this case as well, since a large amount of air is contained between the powders, by discharging the gas between the powders through the deaeration pipe while the container is being transported, the powder is efficiently supplied to the container at a high density. Filling has been proposed (Patent Document 4).
[0010]
However, in the filling method of Patent Document 4, it is necessary to accurately provide a deaeration pipe coaxially with the filling pipe, which is difficult to manufacture and increases in weight and makes the entire apparatus large. There's a problem. In addition, in order to place the filling machine and the container apart from each other, the movement of the powder is caused particularly when the container has a small diameter or has various structures such as a spiral convex inner wall. It is obstructed and the powder is difficult to replace with the air inside the container. In addition, it is difficult to transport the powder because it must be degassed while the container is being transported, and it is discharged from the filling machine using a stirrer. Detachment and formation of aggregates occur, and there is a problem that desired filling cannot be performed.
[0011]
Furthermore, it is an auger-type filling device for packing powdery substances such as pharmaceuticals and foodstuffs in containers such as plastic bags, and a filter layer is provided on a cylindrical wall surrounding the auger connected to the lower part of the hopper, the filter It has been proposed to instantaneously stop the powdery material that falls into the bag by rotating the auger by deaerating through the layer and creating a negative pressure (Patent Document 5).
[0012]
However, since the proposal of Patent Document 5 is an auger type, it still has the above-mentioned specific problems. In addition, in the case of toner powder to which the external additive is fixed, the external additive tends to be detached from the powder when the powder passes through the rotating auger. When sucked through the layer, the filter is easily clogged, and there is a problem that the desired stopping effect of the filter layer is not sufficiently exhibited.
[0013]
On the other hand, if you try to replenish the toner container or the developing part of the device directly in a general office where image forming devices such as copiers and printers are installed, the toner dust will fly and even if it can be replenished There is a problem that it becomes a low density state containing a lot of air.
In particular, when toner is directly supplied to a developing portion having a complicated structure, there is a problem that the filling state is not uniform and voids may be formed, resulting in poor quality images.
[0014]
Further, in the conventional toner sales, a method in which a salesperson delivers a container filled with toner to a user has been generally used. Recently, a method in which a salesperson measures and sells toner by door-to-door sales has been considered. However, if the toner filling becomes uneven as described above, accurate weighing cannot be performed, and it is difficult to calculate the amount charged from the filling amount. It has become.
There have been no proposals for realizing a new way of selling toner.
[0015]
The present inventors previously made a proposal for solving the above-mentioned problems in the toner filling method and realizing a new way of selling toner (Patent Document 6).
This proposal differs from the method of storing powder from the filling device in the container by agitation and dropping as in the auger type, and introduces gas uniformly into the powder in the powder fluidization device and minimizes the amount of gas. After obtaining the flow state of the powder controlled by the above, it is essential that the powder is kept in the fluidized state by pressurization and flows into a container placed apart from the powder fluidizer and filled. .
Hereinafter, the content of the proposal will be described based on the powder filling apparatus illustrated in FIGS. 1 and 2. In FIG. 1 and FIG. 2, it is assumed that those corresponding to the same reference numerals have the same meaning.
[0016]
In the powder filling device described in Patent Document 6, the powder fluidizing device (10) provided with an air introducing portion used for powder fluidization at the bottom exhibits its main function.
In the powder fluidizing device (10) for filling, a powder outlet pipe (24) is inserted in advance, and one end of the powder outlet pipe is connected to the fluid powder transport pipe (12), The other end of the fluidized powder transport pipe (12) is connected to a filling pipe (17) as a filling nozzle.
Further, the other tip of the fluid powder transport pipe (12) is connected to a filling pipe (17) as a filling nozzle. The other end of the filling tube (17) not connected to the fluidized powder transport tube (12) is inserted into the powder filling container (18) so as not to be in close contact with the bottom surface of the powder container (18). Has been.
[0017]
In operating this powder filling apparatus, first, the powder to be filled is introduced into the powder fluidizer (10) from the powder inlet (11) with a shut-off valve, and the internal pressure is released and sealed. Open the pressure relief valve (13) for. On the other hand, the operation of the powder flow rate adjustment valve (15) for fine pressure adjustment may be automated by human power or an electromagnetic valve.
[0018]
After the powder is charged, the pressure release valve (13) is closed, and gas is introduced from the vent pipe (7) into the air header (3) which is a pressurized air reservoir as a gas introduction means. This gas inflow may be adjusted by the first pressure reducing valve (25) and the second pressure reducing valve (26) as pressure adjustment and flow rate adjustment, and the inflow is continued during operation of the apparatus. The introduced gas is uniformly dispersed in the powder through the vent porous plate (2), and fluidizes the powder.
The fluidized powder is extruded from the filling powder fluidizer (10) into the powder transport pipe (12) with the pressure of the gas used for fluidization in a state where the pressure release valve (13) is closed. Then, the tip is discharged into the powder filling container (18) from the tip of the tubular filling nozzle (17) inserted into the powder filling container (18).
[0019]
The fluidized powder transport pipe (12) can be made of a flexible material, and its length is not limited as long as it exhibits its function. The container (18) can be spaced apart.
[0020]
In such a powder filling apparatus, at the beginning of filling, particularly when the inside of the powder filling container (18) is completely empty, the powder in the filling powder fluidizing apparatus (10) is first used. Adjusting the degree of opening and closing of the body flow rate control valve (15), conserving the discharge speed of the powder from the filling powder fluidizing device (10), and a powder filling container for filled fluid powder (18) Avoid flaking and diffusion inside, and then the amount of fine powder cloud staying in the container (18) is almost equal to the fluidized powder flow discharged from the tip of the tubular filling nozzle (17). After increasing to such an extent that it can be surrounded, the powder flow rate control valve (15) can be opened more and the filling operation can be continued.
[0021]
According to the powder filling method described in Patent Document 6, the external additive of toner powder, the generation of aggregates, and the like that occur due to the rotation of the auger as in the auger type do not occur. Moreover, the above-mentioned problems are solved because the filling device is small and easy to carry, easy to operate and highly convenient, and can fill even small-diameter powder-filled containers and containers with complex shapes. Is extremely effective.
[0022]
However, according to the powder filling method described in Patent Document 6, since the powder fluidized in the powder fluidizer is fluidized and pressurized, it passes through the transport pipe at a very high speed in the container. It flows in vigorously and easily fills the container with powder and gas. Therefore, in order to sequentially fill a container with a desired amount of powder one by one, once a container has been filled with a desired amount of powder, the flow is stopped instantaneously, that is, the powder is finely cut. A controllable method is an important technical issue so that the inflow of the body can be stopped and the flow can be resumed to fill the next container. If this control is not sufficient, the powder will be sprayed around the filling device, resulting in work dirt.
[0023]
The present inventors controlled the flow pressure by adjusting the pressure release valve (13) provided in the powder fluidizer (10) shown in FIG. It was insufficient to stop the inflow instantly. This is thought to be due to the long flow distance from the powder fluidizer to the container.
Furthermore, the present inventors provided a mechanical stop means such as a valve or a shutter at the tip of the filling nozzle to be inserted into the container and used it as a control means. However, as the filling operation is repeated, the powder is condensed. It was confirmed that the desired control was not performed due to the formation of aggregates. This may be because the powder is pressed by mechanical means.
[0024]
[Patent Document 1]
JP-A-4-87901
[Patent Document 2]
JP-A-6-263101
[Patent Document 3]
JP-A-9-193902
[Patent Document 4]
JP 2001-31002 A
[Patent Document 5]
JP 2000-247445 A
[Patent Document 6]
JP 2002-293301 A
[0025]
[Problems to be solved by the invention]
In the present invention, when a powder in a fluid state obtained by introducing a gas into the powder is poured into the container and filled, the powder is sent to the container without changing the powder. It is an object of the present invention to provide a filling nozzle that can be controlled to be stopped instantaneously, a filling device using the filling nozzle, and a filling method.
[0026]
[Means for Solving the Problems]
  According to the present invention, the following powder filling method, filling device, and powder filling nozzle are provided.
  In the first aspect of the present invention, a tubular first tubular body having openings at both ends is inserted and installed in a tubular second tubular body to form a double tube structure, and the interior of the first tubular body is The powder flowing in from one powder introduction opening is formed as a powder feed passage for discharging from the other powder discharge opening, and the outer peripheral surface of the first tubular body and the second tubular body The first space between the inner peripheral surface is formed as a first gas flow path, and the first space is sealed at both ends of the second tubular body, and the first tubular A first filter portion that allows gas to pass but does not allow powder to pass therethrough is provided at least in the vicinity of the sealed portion on the powder discharge opening side of the portion constituting the first feed passage of the body. A first gas discharge port connectable to an external gas suction means is provided at a portion of the second tubular body constituting the first feed passage, and the first gas discharge port By sucking Luo gas, has a function of discharging from the first tubular body of the gas is passed through the first filter portion, then the first gas outlet through the first OkuryuroDouble-powder powder filling nozzleTriple tube structure inserted and installed in cylindrical third tubular bodyNozzle for powder fillingAnd the second space between the outer peripheral surface of the second tubular body and the inner peripheral surface of the third tubular body is formed as a second gas flow path, and the second space is Sealed at both ends of the three tubular bodies, and the gas passes at least in the vicinity of the sealed portion on the powder outlet side of the portion constituting the second feed channel of the third tubular body. A second filter part that does not allow powder to pass through is provided, and a second gas discharge port that can be connected to an external gas suction means is provided in a portion of the third tubular body that constitutes the second feed channel. , Having a function of sucking gas from the second gas outlet, allowing the gas outside the nozzle to pass through the second filter part, and then discharging from the second gas outlet via the second feed channel. CharacterizeTriple tube structureThe present invention relates to a powder filling nozzle.
  In the second aspect of the present invention, the second filter portion is wound around the third tubular body so as to cover the through hole provided in the vicinity of the powder discharge opening of the third tubular body and the through hole. The filter material according to claim 1, comprising: a filter material.Triple tube structureThe present invention relates to a powder filling nozzle.
  In a third aspect of the present invention, the first tubular body is formed by joining a tubular body formed of a filter material and a tubular body formed of a material having no filter property, and the tubular body is formed of the filter material. 3. The body according to claim 1, wherein the body is a first filter part.Triple tube structureThe present invention relates to a powder filling nozzle.
  The fourth aspect of the present invention isThe first filter unit or the second filter unit, or both the first filter unit and the second filter unitIs made of a twilled woven filter material.Triple tube structureThe present invention relates to a powder filling nozzle.
  The fifth aspect of the present invention isThe first filter unit or the second filter unit, or both the first filter unit and the second filter unitIs composed of a laminate of two or more filter materials having different meshes.Triple tube structureThe present invention relates to a powder filling nozzle.
  6th of this invention is a powder fluidization apparatus which can be sealed, and in any one of Claims 1-5.Triple tube structurePowder fillingforA powder, which is fluidized by the powder fluidizer via a flow pathThefillingforFeed to nozzle and fill with powderforThe present invention relates to a powder filling apparatus that discharges and fills a powder filling container from a powder discharge opening of a nozzle.
  The seventh aspect of the present invention is the powder fillingforThe nozzle according to any one of claims 3 to 5.Triple tube structurePowder fillingforNozzle, filling the powderforThe powder introduction opening of the nozzle is connected to the powder fluidizing device via a powder transport pipe serving as a powder flow path, and a gas suction nozzle exists between the powders in the powder filling container. 7. The powder filling apparatus according to claim 6, wherein gas is suckable.
  The eighth of the present invention is the claimTermThe powder filling apparatus according to claim 7 is used to store powder in a sealable powder fluidizer, fluidize the powder with gas, and then fluidize the fluidized powder with the powder. From the body fluidizer via the flow pathTriple tube structureThe present invention relates to a powder filling method in which a powder filling nozzle is fed and powder is discharged from the powder filling nozzle into a powder filling container and filled.
  The ninth aspect of the present invention is that fluidization of powder is performed by introducing additional gas into a powder fluidization apparatus in which powder and gas are sealed and sealed. The present invention relates to a powder filling method.
  The tenth aspect of the present invention is that fluidization of powder by gas is performed by vibrating a powder fluidizing apparatus in which powder and gas are sealed and sealed. The present invention relates to a powder filling method.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
First, an outline of the powder filling nozzle of the present invention will be described.
In the present invention, the powder filling nozzle used for filling the fluidized powder into the container is formed of a tubular body, and sucks a gas that flows along with the powder in the tubular body to flow the powder. It has a function to stop.
Normally, powder in a fluidized state is discharged vigorously from the outlet of the filling nozzle, so in the filling operation, the powder is immediately discharged from the filling nozzle when a desired amount of powder is supplied to the container. Therefore, it is necessary to stop the powder flow as quickly as possible.
[0028]
When the powder filling nozzle of the present invention having the above-described function is used, particularly when filling toner powder for electrophotography, the flow can be stopped without applying mechanical pressure to the toner. Without causing agent detachment or aggregate formation, the fluidized powder can be stopped instantaneously without being fed. Therefore, it is possible to proceed with the filling operation efficiently and with high accuracy of the filling amount.
[0029]
  Next, the powder filling of the present inventionforA nozzle (hereinafter also simply referred to as a filling nozzle) will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited by these drawings.
[0030]
The first tubular body 30 introduces fluidized powder from one powder introduction opening a, sends it to the other powder discharge opening b, and discharges it into the powder filling container. As a function.
[0031]
  “Near the sealed portion” indicating the installation location of the filter portion 32 means that it is preferable that the filter portion 32 is not the end in order to sufficiently exhibit the function of stopping the powder flow in the first tubular body. It is preferably provided at a position of about 5 to 25 mm from the discharge port.
Further, the width of the filter portion 32 is preferably 0.3 times or more of the powder discharge opening inner diameter of the first filling tube, and specifically, it is preferably about 4 to 20 mm.
[0032]
  Further, the second tubular body 31 constituting the first feed channel (space portion d) is provided with a first gas discharge port 34 that can be connected to an external gas suction means. The first gas discharge port 34 is preferably provided in the vicinity of the end of the second tubular body 31 on the powder introduction opening a side. Moreover, it is preferable that the 1st gas exhaust port 34 is connected with a 1st gas suction means.
[0033]
  If comprised in this way, the gas which is flowing through the 1st tubular body with powder will be passed through the 1st filter part 32 by attracting | sucking gas from the 1st gas discharge port 34, and then the 1st The gas can be discharged from the first gas discharge port 34 after passing through the feed channel.
[0034]
  The position where the first gas discharge port 34 is provided is not particularly limited, but it is preferably installed in the vicinity of the powder discharge opening b of the first tubular body.
  Further, the diameter of the first gas discharge port 34 is not limited, but usually 4 to 7 mm is preferable.
[0035]
  In the double tube structure nozzle, when the gas suction means connected to the first gas discharge port 34 provided in the second tubular body 31 is operated, the gas flowing together with the powder in the first tubular body 30 is The space portion d formed between the first tubular body 30 and the second tubular body 31 through the first filter portion 32 constituting the first tubular body 30 is prevented from flowing to the powder discharge opening b. It flows as the first feed flow path and is discharged from the first gas discharge port 34. At this time, the powder is sucked around the entire inner wall of the first tubular body 30 at the portion where the first filter portion 32 is provided, and the powder is in a squeezed state, so that a “plug” consisting of a powder group instantaneously. A state is formed, and as a result, the flow of the powder in the first tubular body 30 stops instantaneously.
[0036]
  Even if a “plug” state consisting of a powder group is formed using a double tube structure nozzle in this way, there is no adverse effect on the characteristics of the powder particles, and the toner powder forms aggregates or external additives. The filling operation can proceed without causing detachment or the like.
[0037]
  The gas suction pressure by the first gas suction means is preferably −10 to −60 kPa, and more preferably −30 to −45 kPa. If it is less than −10 kPa, a “plug” state sufficient to stop the flow of the powder cannot be formed, and if it exceeds −60 kPa, aggregates may be formed.
  Moreover, it is preferable to feed the powder by adjusting the internal pressure and the feeding speed so that the bulk density of the powder flowing in the first tubular body 30 is about 0.1 to 0.2. On the other hand, the first gas suction means sucks so that the bulk density of the powder in which the plug state is formed is about 0.4 to 0.5. It is particularly preferable to stop the operation.
[0038]
  In FIG. 1 and FIG. 2, the powder fluidized, pressurized and discharged by the powder fluidizer 10 passes through the fluidized powder transport pipe 12 together with the gas, and is sent through the first tubular body of the filling nozzle. And discharged into the powder container 18.
  In this case, one powder introduction opening a of the first tubular body 30 constituting the triple tube structure nozzle of the present invention is connected to the fluidized powder transport pipe 12, and the other powder discharge opening b. Is placed in the vicinity of the bottom of the powder container 18.
[0039]
  Since not only the powder but also the gas is discharged from the first tubular body 30 into the powder container 18 and the powder and the gas are mixed, the discharged powder is extremely low in the container. It is in a packed state of density.
[0040]
  Taking the case where the powder is toner powder for electrophotographic image formation as an example, a large number of images can be printed for the efficiency of transporting a container product filled with toner powder or without replacing the container as much as possible. In order to achieve this, it is necessary to fill as much powder as possible into one container. On the other hand, toner powder can be smoothly discharged from the container every time an image is formed without causing a change in the quality of the toner powder. It is usually required to be filled in such a high density state.
[0041]
  In order to fill the powder in the powder container so as to form a “high density” in such a state, the work of removing the gas existing between the powders in the container (deaeration work) is required. Preferably it is done.
[0042]
Specifically, it is preferable to perform a series of powder filling operations as follows. First, the work of discharging the powder from the filling nozzle into the container is started first, and when the suction port of the gas suction nozzle is surrounded by the powder, the deaeration work is started. The discharge of the powder from the filling nozzle is stopped by the operation of the first gas suction means at the timing when the powder in the container is in a high density state of the desired amount at the same time as the discharge of the gas and the degassing of the gas are performed. It is preferable to do so.
[0043]
Although the powder discharge is stopped instantaneously, the discharge amount and discharge degree of the powder can be adjusted by adjusting the suction degree by the first gas suction means.
[0044]
  When two types of nozzles are used, a double tube structure nozzle and a gas suction nozzle, the powder container can have two insertion ports and can be inserted separately, or the two nozzles can be inserted together. A wide insertion slot that can be wornProvide.
  In order to fill the fluidized powder by the filling method described in Patent Document 6 described above in a container that does not meet such conditions,Triple tube structure of the present inventionIt is preferable to use a filling nozzle (hereinafter also simply referred to as a triple tube structure nozzle).Triple tube structure nozzle of the present inventionIs described below with reference to FIGS. 4 (a) and 4 (b).
  FIG. 4A is a cross-sectional view of a triple tube structure nozzle.
[0045]
The triple-pipe structure nozzle of the present invention has a triple-pipe structure in which the double-pipe structure nozzle is inserted and installed in the third tubular body 37. The inner diameter of the third tubular body 37 is larger than the outer diameter of the second tubular body 31. The length of the third tubular body 37 is preferably shorter than the length of the second tubular body 31.
[0046]
In the triple tube structure nozzle, a second space e between the outer peripheral surface of the second tubular body 31 and the inner peripheral surface of the third tubular body is formed as a second gas flow path, and The second space e is sealed at both ends of the third tubular body 37. As a means for sealing the second space e with the end of the third tubular body 37, for example, as shown in FIG. 4, fixing

members

41, 42 between the second tubular body 31 and the third tubular body 37. For example. Although there is no restriction | limiting in this fixing

member

41 and 42, In order to fix and prevent that a gas leaks, it is preferable that a ring-shaped fixing member, an adhesive material, solder | pewter etc. are used.
The term “sealed at both ends of the third tubular body” means not including both ends in a strict sense, but including a portion entering from the end to the inside.
[0047]
In the triple-pipe structure nozzle of the present invention, at least in the vicinity of the sealed portion on the powder discharge port side b of the portion constituting the second feed channel (space portion e) of the third tubular body 37. In addition, a second filter portion 39 that allows gas to pass but does not allow powder to pass therethrough is provided. As the second filter portion 39, for example, as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b), the third tubular body 37 is provided with a plurality of through holes 38 in the third tubular body 37 so as to cover the through holes 38. Preferably, the filter material is wrapped around.
[0048]
“Near the sealed portion” indicating the installation location of the second filter portion 39 means that it is preferable that the second filter portion 39 is not the end in order to sufficiently exhibit the function of sucking the gas in the powder container. It is preferable to provide at a position of about 5 to 15 mm from the tip of the powder discharge port b, and the width of the second filter portion 39 is required to discharge a large amount of gas. It is preferably wider than the width of the filter part 32, and preferably about 50 to 150 mm.
[0049]
The triple pipe structure nozzle is further provided with a second gas discharge port 40 that can be connected to an external gas suction means in the third tubular body 37 constituting the second feed channel (space part e). If comprised in this way, the gas between the powders in a powder filling container will pass the 2nd filter part by attracting | sucking gas from the 2nd gas discharge port 40, and then it will be 2nd sending flow path. Can be discharged from the second gas discharge port.
[0050]
The position at which the second gas discharge port 40 is provided is not particularly limited, but it is preferable that the second gas discharge port 40 be installed side by side with the first gas discharge port 34 in the vicinity of the powder discharge opening b of the first tubular body.
Further, the diameter of the second gas discharge port 40 is not limited, but usually 4 to 7 mm is preferable.
[0051]
Although the second gas discharge port 40 is connected to the second gas suction means, it is preferable that the second gas suction means can be operated separately from the first gas suction means. When configured in this manner, by sucking gas from the second gas discharge port 40 separately from the gas suction forming the “plug” state consisting of the powder group in the first tubular pair 30, The gas in the powder filling container can be discharged through the second gas discharge port 40 after passing through the second filter portion 39 and further passing through the second feed passage.
[0052]
The configurations and functions of the first tubular body and the second tubular body in the triple tube structure nozzle of the present invention are the same as those of the double tube structure nozzle described above.
[0053]
In the triple tube structure nozzle of the present invention, the powder introduction opening a at one end is connected to the fluidized powder transport pipe, and the powder discharge opening b at the other end is surrounded by the powder. Installed.
[0054]
When the powder is discharged into the powder filling container and the second filter portion 39 of the third tubular body is surrounded by the powder, the second gas suction means is operated to suck the gas between the powders, The gas is discharged from the second gas discharge port 40 through the space e as the second granulation path formed between the second tubular body 31 and the third tubular body 37. On the other hand, since the powder does not pass through the filter portion 39, it remains in the powder filling container, so that the powder is finally filled in the container in a high density state.
[0055]
The gas suction pressure by the second gas suction means is preferably −10 to −60 kPa, and more preferably −20 to −35 kPa. If it is less than −10 kPa, the gas in the powder-filled container cannot be sufficiently sucked, and if it exceeds −60 kPa, aggregates may be formed.
[0056]
Next, the first tubular body, the second tubular body, and the third tubular body constituting the powder filling nozzle of the present invention will be described in detail.
As each tubular body, a long pipe type is usually used, and it can be applied to a metal such as stainless steel, titanium, aluminum, or a plastic.
The length of each tubular body is not limited, but the function of the filling nozzle is to make the first tubular body longest, then the second tubular body long, and the third tubular body shortest. Usually preferred from the viewpoints of workability and workability.
The thickness of each tubular body is not limited as long as the intended function can be exhibited. Usually, the outer diameter of the first tubular body is preferably 6 to 12 mm.
[0057]
The length and thickness of each of the first tubular body, the second tubular body, and the third tubular body, and the gap in the space formed between the tubular bodies are important for exerting the function of the filling nozzle of the present invention. It is preferable that the following conditions (1) to (5) are simultaneously satisfied.
(1) Length of first tubular body / outer diameter of first tubular body; 65-85
(2) Length of second tubular body / outer diameter of second tubular body; 55 to 75
(3) Length of third tubular body / outer diameter of third tubular body; 40 to 46
(4) Inner diameter of second tubular body / outer diameter of first tubular body; 1.05-1.3
(5) Inner diameter of third tubular body / outer diameter of second tubular body; 1.08 to 1.5
[0058]
  Next, two preferable methods (1) and (2) for forming the first filter portion in the present invention will be described.
(1)One of them is shown in FIG.As shown in FIG. 1, a plurality of through holes are provided in the vicinity of the sealed portion of the first tubular body 30 on the powder discharge opening b side, and the periphery of the first tubular body 30 provided with the through holes The filter material is wound so as to cover the first filter portion. The first tubular body 30 itself is provided with a through hole aimed at the strength of the nozzle, workability for winding the filter material, operability by being able to form a straight nozzle, and the like.
  The size of the through-hole is not limited, but is preferably 2/3 or less of the inner diameter of the first tubular body 30, and is preferably provided in a row in the length direction of the tubular body. It is preferable to provide two or more rows.
[0059]
(2) Another method is to join a tubular body formed of a filter material and a tubular body formed of a non-filterable material to form a first tubular body, and to form the tubular body formed of the filter material. Is the first filter part, and aims at the advantage that there is little powder clogging of the filter part.
[0060]
The method for forming the second filter portion, the material thereof, and the like are basically the same as those of the first tubular body.
However, unlike the first tubular body, when the second filter portion is formed by providing a through hole in the third tubular body itself, the diameter of the through hole is 2/3 or less of the inner diameter of the third tubular body. It is preferable to provide four or more rows in the longitudinal direction of the tubular body, and it is preferable to provide two or more rows of four or more.
[0061]
  1st filter part and 2nd filter partBasically, it is necessary for gas to pass through but not through powder when sucked by the gas suction means. As long as such a function is exhibited, the filter constituting the filter unit The material is not particularly limited.
[0062]
  1st filter part and 2nd filter partIt is important to select a mesh with respect to the filter material constituting the, and it is possible to use a laminate of two or more types of filter materials having different mesh sizes. It is preferable that the laminated body is constituted by a filter having a coarse mesh on the outside and a fine mesh on the inside. Further, this laminate can be particularly preferably applied to the above method (2), which has the disadvantage of being weak.
[0063]
In particular, the twilled woven filter has finer filter particle size and higher surface smoothness and is denser than the plain woven filter, so that the gas used in the present invention is passed but the powder is not passed. Most preferred as a filter material.
In consideration of the narrow gap between the space portions d formed by the first tubular body 30 and the second tubular body 31, it is preferable to select the thickness of the filter material particularly.
[0064]
As the gas suction means connected to each of the first gas discharge port 34 and the second gas discharge port 34 in the present invention, a vacuum pump suction type, an ejector suction type, etc. are used, and among them, the ejector suction type requires almost no maintenance. It is preferable in that there is no.
[0065]
  Next, the powder filling apparatus and the powder filling method of the present invention will be described. In the powder filling apparatus and the powder filling method,Triple tube structure nozzle as described aboveA device to which is attached is used.
  In the present invention, the device shown in FIG. 1 or the device shown in FIG.Triple tube structure nozzle in the deviceIt is preferable to feed the powder after the powder is put into a fluidized state. The apparatus shown in FIGS. 1 and 2 and the powder filling method using them are described in detail in Patent Document 6.
  Hereinafter, although the powder filling system and the powder filling apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2, the present invention is not limited to those shown in these drawings. In addition, in the powder filling apparatus described in FIG. 1 and FIG. 2, the thing corresponding to the same code number shall have the same meaning.
[0066]
  As shown in FIGS. 1 and 2, the powder filling apparatus of the present invention includes a powder fluidizing apparatus 10 that can be sealed,The triple pipe structure nozzleThe powder fluidized by the powder fluidizer 10 is discharged from the powder discharge opening of the filling nozzle into the powder filling container via the flow path and filled.
[0067]
  An air introduction part used for powder fluidization is provided at the bottom of the powder fluidizer 10, and a powder outlet tube 24 is inserted into the powder fluidizer 10 for filling. One end of the powder discharge tube is connected to the fluidized powder transport tube 12, and the other end of the fluidized powder transport tube 12 is connected to the filling tube 17. As the filling tube 17,Triple tube structure nozzle of the present inventionIs used.
  The tip of the filling tube 17 that is not connected to the fluidized powder transport tube 12 is inserted into the powder filling container 18 so as not to be in close contact with the bottom surface of the powder container 18.
[0068]
The fluidized powder transport pipe (12) can be made of a flexible material, and its length is not limited as long as it exhibits its function. Therefore, the powder fluidizer (10) and the filling container (18) can be arranged apart from each other.
[0069]
The air header (3) has a pressure resistance enough to increase the pressure inside the filling powder fluidizer (10), and the air header (3) is provided with a third pressure gauge (p3). It has been. The compressed air pipe (7) connected to the air header (3) is provided with a first pressure reducing valve (25), a second pressure reducing valve (26), and an air flow meter (27) in order, and the first pressure reducing valve (25). ) And the second pressure reducing valve (26), and a first pressure gauge (p1) is provided between the second pressure reducing valve (26) and the air flow meter (27), respectively. It has been.
[0070]
In operating the powder filling apparatus of the present invention, first, the powder to be filled is charged into the powder fluidizing apparatus (10) from the powder inlet (11) with a closing valve. At this time, the pressure release valve (13) for releasing and sealing the internal pressure is opened. The operation of the powder flow rate control valve (15) for fine pressure adjustment may be automated by human power or an electromagnetic valve.
After supplying the powder, the pressure release valve (13) is closed, and gas is introduced from the compressed air pipe (7) into the air header (3) which is a pressurized air reservoir as a gas introduction means. This inflow of gas may be adjusted by the first pressure reducing valve (25) and the second pressure reducing valve (26) as pressure adjustment and flow rate adjustment, and the inflow continues while the apparatus is in operation.
The introduced gas is uniformly dispersed in the powder through the vent porous plate (2), and fluidizes the powder.
The compressed air pipe (7) can be made of a flexible material, and its length is not limited as long as it exhibits its function. The container (18) can be spaced apart.
[0071]
  The introduced gas is uniformly dispersed in the powder by the vent porous plate 2 and fluidizes the powder.
  The fluidized powder is extruded from the filling fluidizer 10 to the powder transport tube 12 with the pressure of the gas used for fluidization with the pressure release valve 13 closed, and the tip is powdered. The powder filling container 18 is discharged from the tip of a tubular filling nozzle 17 inserted into the filling container 18. As this filling nozzle 17,Triple tube structure nozzle of the present inventionThe tip of the filling nozzle 17 is inserted so as not to be in close contact with the bottom surface of the powder container.
[0072]
  In the apparatus of the present invention, as described above, the fluidized powder is extruded from the powder fluidizing apparatus 10 to the powder transport pipe 12 and transported to the filling nozzle 17.Therefore, the filling nozzleThe powder introduction opening a is connected to the powder fluidizing apparatus 10 through a fluidized powder transport pipe 12 serving as a powder flow path.
[0073]
  When a triple-pipe structure nozzle is used as the filling nozzle 17, the nozzle itself has a function of sucking the gas in the powder filling container, so that it is not necessary to use a gas suction nozzle separately.
[0074]
  However, the first gas discharge port 34 constituting the powder filling nozzle is connected to the first gas suction means, the second gas discharge port 40 is connected to the second gas suction means, and the powder flow is stopped. It is preferable to separate the suction of the gas in the powder-filled container separately. If it does in this way, the suction of the gas in a powder filling container, the sending and stop of powder can be performed efficiently.
[0075]
  When using a triple tube structure nozzle, the filling nozzle isFrom the viewpoint of improving workability and operability, it is preferably inserted into a hole formed in a lid member that can be fitted to the opening of the powder filling container. Furthermore, at least a part of the lid member is preferably made of a breathable porous material. A large amount of gas discharged together with the powder is discharged into the powder-filled container, and the container is divided into a lower layer part in which powder and gas are mixed and an upper layer part containing almost only gas. If it is made of a material having a vent hole, the gas in the upper layer portion is discharged from the vent hole, and the pressure in the container is adjusted.
  In addition, it is preferable to improve fitting property using what the circumference | surroundings of the cover member were wound with the soft packing.
[0076]
For the gas existing between the powders in the lower layer portion, in the case of a triple-tube structure filling nozzle, the second gas suction means installed outside is connected to the second gas discharge port provided in the third tubular body. Deaeration is performed by the operation. In the case of a double-tube structure filling nozzle, for example, as described in Patent Document 4, a gas suction nozzle inserted into the powder in the container is used, and degassing is performed by operating the second gas suction means. Is done.
[0077]
Next, the powder filling apparatus of the present invention will be described in more detail.
In the powder filling device (1) shown in FIG. 2, the filling powder fluidizing device (10) and the filling powder fluidizing device (10) made of a flexible material such as soft plastic are used. Attached to the lower part with a flange so as to be detachable, air-permeable porous plate (2) (sintered metal plate, sintered resin plate, fine wire mesh, etc.) for forming a fluidized bed of powder can be removed Compressed air pipe (7) as a vent pipe, and a compressed air pipe (7) as a gas inlet means fitted and detachably fitted therein. , A powder inlet with a shut-off valve (11), a pressure release valve (13) for releasing and sealing the internal pressure, a powder flow rate adjusting valve (15) for fine pressure adjustment, a fluidized powder outlet pipe (24) ) As a stainless tube, fluidized powder to the filling nozzle (17) Urethane tube detachably connected as an exit path (transfer path) (12), and a stainless filling nozzle (17) detachably connected to a discharge path (12) (urethane tube) at the root of the powder Gas powder having a size enough to fit into a mouth portion of a powder container (18) for body filling, for example, with a soft packing (19) made of a truncated cone-shaped polypropylene ring and wrapped around A separation sieve (16) is provided.
[0078]
In the powder filling apparatus of the present invention, as described above, the introduction gas control valve (20) capable of adjusting the flow rate of the introduction gas and the flow rate of the flow powder in the flow path of the fluidized powder are adjusted. A possible powder flow rate control valve (15) is preferably provided as means for evenly introducing the gas. When configured in this way, it is introduced into a sealable powder fluidizer (powder cutting device) (10) while adjusting the amount of gas introduced by the introduction gas control valve (20). The powder can be uniformly fluidized by means of adjusting and controlling the pressure in the filling powder fluidizing device (powder cutting device) (10) and introducing gas uniformly. By this uniform gas introduction means, air is gently introduced into the filling powder fluidizer to achieve the minimum necessary fluidization, and thus, for example, the powder motion is kept low. Furthermore, since the powder has a high fluidity after fluidization, the pressure inside the powder fluidizer for filling is adjusted to the external pressure by adjusting the balance between the introduction gas control valve and the feed powder flow rate control valve. The powder can be discharged to the outside of the powder fluidizer for filling only by making it slightly higher, and it is smoothly transported pneumatically to the tip of the filling nozzle in the discharge and transfer path, with extra stirring in the filling container. It can be filled without.
[0079]
The powder fluidizer used in the present invention preferably has a gas introduction means for powder fluidization. An example in which an air supply pump with a check valve is used as the gas introduction means is shown in FIG.
The apparatus shown in FIG. 2 has a bellows structure pump (6) having a check valve (8) at the gas outlet and extending and contracting by a small electric motor (5) to send air to the air header (3). The pump (6) is detachably fixed in the holding frame (9), and when the pump (6) expands and contracts by the small electric motor (5), the powder fluidizing device for filling through the holding frame (9). (10) is vibrated, and the powder in the filling powder fluidizer (10) is fluidized with gas by this vibration.
[0080]
When configured as in the apparatus shown in FIG. 2, neither the powder fluidizing apparatus for filling (10) nor the air header (3) need to be formed of a thick material peculiar to a pressurized container, and the entire apparatus is reduced in weight and size. For example, the power line plug (21) for the small electric motor (5) can be operated simply by being inserted into an outlet provided in the copying machine, for example.
[0081]
In the apparatus shown in FIGS. 1 and 2, gas is introduced into the powder fluidizer (10) for fluidization of the powder, and the powder fluidizer (10) is introduced into the powder fluidizer (10) with the introduced gas. By increasing the pressure, the powder is discharged from the powder fluidizer (10) to the filling nozzle (17).
On the other hand, it is also preferable to use a pressure vessel that stores gas so as to be delivered to the powder fluidizing means as the gas introducing means. For example, although not shown, a sealed container with a pipe connection port that can be easily deformed by human power is formed of a soft plastic such as polyethylene, and the container is filled with a gas together with powder, Applying pressure to deform the plastic container, increase the internal pressure to fluidize the powder in the container, and guide the powder to the bottom of the powder-filled container through a urethane tube connected to the pipe connection port Can be mentioned. Or, at least two pipe connection ports are provided in a container such as hard plastic that does not deform, one is connected with compressed air of 0.2 Mpa or less, the other is a powder transport pipe, and the powder is passed through the tube. You may make it guide to a bottom part. As a source of compressed air, in addition to a normal compressor, a manual air pump such as a bicycle can be substituted.
[0082]
When an apparatus as described above is used, an external pressure is applied to the powder fluidizer (10) to reduce the internal volume of the powder fluidizer (10), whereby the powder is fluidized by the powder fluidizer (10). 10) to the filling nozzle (17). On the other hand, in the apparatus shown in FIG. 1 and FIG. 2, by increasing the pressure in the powder fluidizer (10), the powder is discharged from the powder fluidizer (10) to the filling nozzle (17). Is done.
[0083]
When the powder is fluidized using the gas by the apparatus of the present invention, not only the gas in the filling powder fluidizer (10) is used, but also the gas can be introduced from outside the apparatus. In that case, it is important to introduce the gas outside the apparatus uniformly, and for that purpose, it is preferable to introduce the gas through a gas distribution means such as a fine wire mesh that does not cause the head pressure loss so severely, More preferably, the gas distribution means is provided between the powder fluidizer and the gas introduction means for powder fluidization.
[0084]
  Control of the start and end when the fluidized powder is discharged and filled into a powder filling container,As mentioned above, the triple tube structure nozzleAlthough it is performed by the function which it has, it can also carry out by adjusting the pressure in the powder fluidizing apparatus 10 for filling rapidly. In this case, for example, it can be performed by the pressure release valve 13 provided in the filling powder fluidizer, or can be assisted by an external pressurizing means.
  In addition, a powder flow rate adjusting valve 15 that is provided separately and suitable for fine pressure adjustment is used during powder filling operation.In powder fluidizing device 10 for filling and powder discharge passageFurther, the pressure can be finely adjusted by changing the outflow state of the powder, for example, at the beginning and midway of the powder filling operation.
[0085]
In the powder filling apparatus of the present invention, a separation resin (venting porous plate) (2) having a structure in which a sintered resin panel (trade name: filterlen) is sandwiched between an acrylic cylinder and a lower flange is used. Gave the best results. Accordingly, in order to maintain a homogeneous and stable flow state of the powder, it is preferable to use a sintered resin plate (trade name: filterlen). There are Gore-Tex and sintered metal plates as the perforated porous plate, but when a sintered resin plate (trade name: filterlen) was used, the air flow from the sintered resin plate filterlen was the most uniform. .
[0086]
  The powder is sent after fluidization and discharged from the tip of the filling nozzle to the powder-filled powder container. In the apparatus of the present invention, as a filling nozzle,The triple pipe structure nozzleIs used.Therefore, triple tube structure nozzleAlthough the discharge of the powder is stopped instantaneously by the function of the above, it can also be performed by quickly adjusting the pressure in the filling powder fluidizer 10 with the pressure release valve 13 as described above. . Further, the discharge amount and the discharge degree of the powder can be adjusted by using the powder discharge stop function of the filling nozzle together with the introduction gas control valve of the filling powder fluidizer.
[0087]
  Next, the powder filling method of the present invention will be described.
  In the powder filling method of the present invention, the powder filling device of the present invention is used to store the powder in a sealable powder fluidizing device, fluidize the powder with gas, The fluidized powder is fed from the powder fluidizer through the feed path through the powder filling nozzle, and the powder is discharged from the powder filling nozzle into the powder filling container and filled. . Specifically, it is shown in FIG. 1 and FIG.Triple tube structure nozzle in the deviceIs used to store the powder in the sealable powder fluidizing apparatus 10, fluidizes the powder by introducing air from an air introduction portion provided at the bottom of the apparatus 10, and flows The converted powder is fed through the powder outlet tube 24 and the fluidized powder transport tube 12, and then the powder is discharged from the powder filling nozzle 17 into the powder filling container 18 and filled. The tip of the powder discharge opening b of the filling tube 17 is inserted into the powder filling container 18 so as not to be in close contact with the bottom surface of the powder container 18. According to the method of the present invention, the powder can be filled in a high-density state, and the powder flow can be stopped instantaneously without altering the powder.
[0088]
In the method of the present invention, the powder is preferably fluidized by introducing an additional gas into the powder fluidizer (10). That is, when the powder is fluidized with gas, it is preferable to introduce the gas from the outside of the apparatus rather than using only the gas of the powder fluidizing apparatus for filling. In this case, it is important to introduce the gas uniformly, and for that purpose, it is particularly preferable to introduce the gas through a gas distribution means such as a fine metal mesh which does not cause the head pressure loss so severely.
[0089]
It is also preferable to fluidize the powder by gas by vibrating the powder fluidizer (10) in which the powder and gas are sealed and sealed. In this case, the powder storage device for filling may be a size and a weight that can be shaken by hand, and a size and a weight that can be easily vibrated or swung by the pump power for introducing pressurized air. It may be.
[0090]
Further, fluidization of powder by gas is performed by reducing the internal volume of the powder fluidizer by applying external pressure to the powder fluidizer sealed with powder and gas sealed. Is also preferable. Further, the present invention provides a powder fluidizing device by applying external pressure to the filling powder storage device after fluidizing by shaking the sealed powder storage device in which powder and gas are sealed and sealed. It is also preferable to fluidize the powder by gas by reducing the internal volume of the gas. When the internal volume of the powder storage device for filling is reduced by external pressure, the powder can be fluidized, and the powder is discharged from the device to the powder from the powder fluidizer to the filling nozzle. Is preferable because it can also be carried out.
[0091]
According to these methods, an apparatus for fluidizing powder is unnecessary or at least can be miniaturized, and means for discharging can be omitted as much as possible. The powder storage device for filling can be used as a single-use type simple filling machine by reducing the size and weighing the required amount in advance.
[0092]
It is also preferable that the powder flow from the powder fluidizer to the filling nozzle is performed by increasing the pressure in the powder fluidizer.
The pressure can be increased by sending gas from the compressed air pipe (7) through the air header (3).
[0093]
In the method of the present invention, it is preferable to feed the powder so that the bulk density of the powder being fed is 0.1 to 0.2 g / mL. When the bulk density is less than 0.1 g / mL, the amount of air is large and the efficiency is low. On the other hand, when it exceeds 0.2 g / mL, there is a case where the amount of air is small and a bridge is formed during the flow to block the air.
As a method for adjusting the bulk density of the powder within this range, the pressure and flow rate of the compressed air are adjusted.
[0094]
  Control of the start when the fluidized powder is discharged and filled into the container can be performed by quickly adjusting the pressure in the powder fluidizer for filling, for example, the powder for filling It can be performed by a pressure release valve provided in the fluidizing device, or can be assisted by an external pressurizing means or the like.
  In addition, a powder flow rate adjustment valve, which is provided separately and suitable for fine pressure adjustment, allows powder filling operations to be performed.In powder fluidizer and powder discharge path for fillingIn addition, fine adjustment can be performed with a pressure that changes the outflow state of the powder during, for example, the beginning and middle of the powder filling operation.
[0095]
In the method of the present invention, when the filling apparatus of the example shown in FIGS. 1 and 2 is used, at the beginning of filling, particularly when the inside of the powder filling container (18) is completely empty, The powder flow rate control valve (15) of the powder fluidizing device for filling (10) is opened and closed, and the powder discharge speed from the powder fluidizing device for filling (10) is conserved, so that the filling is performed. The amount of fine powder cloud that stays in the container (18) is the tip of the tubular filling nozzle (17). After the fluidized powder flow discharged from the reactor is increased to such an extent that it can substantially surround the powder flow rate control valve (15), the filling operation is preferably continued.
[0096]
  Further, in the present invention, a hole is formed in the lid member that can be fitted to the opening of the powder filling container 18 and at least made of a breathable porous material.That is, triple tube structure nozzleIt is preferable to insert and cover the lid member with the opening in the powder filling container 18, and then to feed and discharge the powder through the filling nozzle. If it does in this way, workability | operativity and operativity can be improved, and also the pressure in a container can be adjusted by discharging | emitting the gas in the container 18 from the vent hole of a cover member.
  The filling nozzle 17 may be automatically inserted into the powder filling container 18 or manually.
[0097]
The lid member is fixed in the vicinity of the connecting portion between the fluidized powder transport pipe (12) and the filling nozzle (17) with the filling nozzle (17) being inserted into the hole of the lid member. It is also a preferable method to attach the container to the lid member, replace the container after filling the powder, and sequentially fill the powder into many containers.
[0098]
The series of powder filling operations in the method of the present invention preferably starts the operation of discharging the powder from the filling nozzle (17) into the powder filling container first, and the suction port of the gas suction nozzle is made of powder. Deaeration work is started when it is in the Go state, and the discharge of the powder into the container and the deaeration of the gas are performed in parallel, and the timing when the powder in the container becomes a high density state of the desired amount To stop filling.
Since the powder discharge needs to be stopped instantaneously, it is preferable to stop the flow of the powder fluidized by the powder fluidizing means by operating the first gas suction means. Moreover, it is preferable to control the discharge amount and discharge speed of the fluidized powder by adjusting the gas suction pressure by operating the first gas suction means.
[0099]
  In the method of the present invention, the filling nozzle 17As triple tube structure nozzleTherefore, the discharge of the powder is stopped instantaneously by operating the first gas suction means and instantaneously forming the “plug” state consisting of the powder group inside the first tubular body 30. Can do.
[0100]
When the first gas suction means is operated, the powder and the gas that flow in the first tubular body (30) are sucked, and the gas passes through the filter portion (32) and passes through the space portion (d). The powder is discharged from the gas discharge port (34), but the powder is not attracted to the filter part (32) provided around the first tubular body (1) without passing through the filter part (32). At the position (32), a plug state in which the first tubular body (30) is clogged with the powder is formed, and thus the flow of the powder in the first tubular body (30) is stopped.
[0101]
Thus, although the powder discharge is stopped instantaneously, the discharge amount and discharge speed of the powder can be adjusted by adjusting the suction pressure by the first gas suction means. Specifically, the gas suction pressure by the first gas suction means is preferably −10 to −60 kPa. If the gas suction pressure is weaker than −10 kPa, the plug state may not be instantaneously formed. On the other hand, if it is stronger than -60 kPa, aggregates may be formed, which is not preferable.
[0102]
The powder discharge can also be stopped by opening the pressure release valve (13) of the filling powder fluidizer (10) in parallel with the operation of the first gas suction means. By slightly opening the pressure release valve (13), if the internal pressure in the filling powder fluidizer (10), which has been a powder transport force, is reduced, the powder flow can be effectively stopped. Can do.
[0103]
  It is preferable that the bulk density of the powder in the powder filling container at the time of stopping the flow of the powder is 0.4 to 0.5 g / mL. When the bulk density is less than 0.4 g / mL, it is not preferable because powder breakage is poor and the stop time may vary. If it exceeds 0.5 g / mL, aggregates may be formed, which is not preferable.
[0104]
  The bulk density of the powder can be adjusted to a range of 0.4 to 0.5 g / mL by controlling the gas suction pressure by the first gas suction means and the second gas suction means.
[0105]
  The discharge amount and discharge speed of the fluidized powder may be controlled by adjusting the opening / closing degree of the introduction gas control valve 20 provided in the powder fluidizing apparatus 10 or by adjusting the opening / closing degree of the powder flow rate adjustment valve 15. it can. As described above, by using the introduction gas control valve 20 and the powder flow rate control valve 15 suitable for fine pressure adjustment, even during the powder filling operation, the powder fluidizing device for filling and the powder discharge path The pressure can be changed, and furthermore, the outflow state of the powder can be changed, for example, at the beginning and during the powder filling operation.
[0106]
  A triple tube structure nozzle is used as the filling nozzle 17.Of the present inventionIn this case, the triple tube structure nozzle is placed so that the tip of the triple tube structure nozzle is surrounded by the powder in the powder filling container, and the second gas suction means is operated to move the nozzle from the filling nozzle into the powder filling container.InIt is preferable to discharge the gas existing between the discharged powder. Even in this case, the powder can be filled with high density by discharging the gas existing between the powders in the powder filling container.
[0107]
The gas suction pressure by the second gas suction means is preferably −10 to −60 kPa. If the gas suction pressure is weaker than −10 kPa, the gas present between the powders may not be discharged. On the other hand, if it is too strong, it is not preferable because aggregates may be formed.
[0108]
In the method of the present invention, when a predetermined amount of powder is filled in the powder filling container, the powder flow is stopped, the lid member is removed from the powder filling container, and another powder filling container is obtained. After the replacement, it is preferable to release the powder discharge stop and continue the filling operation.
[0109]
The powder filling container (18) used in the present invention is not particularly limited. For example, in the case of an electrophotographic image forming container, a bottle type or cartridge type made of a resin such as polyethylene or polyester is preferable. There are various shapes such as a cylindrical shape, a polygonal shape and other irregular shapes. Taking a cylindrical container as an example, a shape having a diameter of about 10 to 300 mm and a length of about 50 to 2000 mm is preferably used.
[0110]
Further, the powder for which the filling nozzle, the powder filling apparatus, and the powder filling method of the present invention are used is not limited, but it is effective for the toner for developing an electrostatic latent image regardless of the type, and has an average volume. It is preferably used for powder having a particle size of 0.2 μm to 20 μm, more preferably 5 μm to 15 μm, and even more preferably 7 μm to 12 μm.
[0111]
  The series of powder filling operations in the present invention described above is preferably the filling nozzle of the present invention.(Triple tube nozzle)The process of discharging the powder from the container into the container is started first, and when the suction port of the gas suction nozzle is surrounded by the powder, the deaeration process is started, and the powder is temporarily discharged into the container. At the timing when the gas deaeration is performed in parallel and the powder in the container is in a desired high density state, the filling nozzle is operated by the operation of the first gas suction means using the function of the filling nozzle of the present invention. The powder discharge is stopped.
[0112]
The filling method of the present invention can be applied in an automated factory that continuously performs a large number of powder containers, but is also performed individually such that a service person directly fills the developing portion of a customer's image forming apparatus with toner powder. The present invention is applicable to any case, and its application is not limited.
[0113]
【Example】
Next, a novel powder filling method using the filling nozzle of the present invention will be described based on the following examples and comparative examples. However, the present invention is not limited to the examples.
[0114]
1) Confirmation of powder feed stop function of the filling nozzle of the present invention
(1) Powder filling device and powder filling container used in the experiment
  The powder filling apparatus will be described based on the powder filling apparatus 1 shown in FIGS.
  The powder fluidizing device 10 has a substantially cylindrical shape with a capacity of 200 liters, and a bottom portion is a vent made of a plate-like porous material having a resin pore diameter of 2 to 10 μm, a porosity of 30%, and a thickness of 5 mm. A powder outlet pipe 24 provided in the powder fluidizing device 10 is prepared with a porous plate 2 installed thereon.Triple tube structureOne end of the filling nozzle was connected via a fluidized powder transport pipe 12. Further, the filling nozzle was inserted and installed in the powder filling container 18 through a hole provided in a lid member made of a resin-made vent porous plate 16.
[0115]
As the toner powder filling container, a container made of polyester resin having an internal volume of about 1560 cc, a diameter of about 100 mm, a length of about 200 mm, and an opening into which the filling nozzle is inserted has a diameter of 20 mm was used.
[0116]
(2) Toner discharge to powder container
As a toner powder, a type 8000 toner (average volume particle size; about 7 μm, specific gravity; about 1.2) for a Ricoh color laser printer was prepared, and a powder inlet (10) attached to the powder fluidizer (10) While adjusting the powder flow rate control valve (15) from 11), 60 to 70 kg of the toner powder was charged into the powder fluidizer (10).
Next, the pressure release valve (13) provided in the vicinity of the powder inlet (11) of the powder fluidizer (10) is adjusted, and the first pressure reducing valve (25) and the second pressure reducing valve ( 26) While adjusting the air pressure via the two-stage pressure reducing valve of 26), the air is fed to the air header (3) at a rate of 30 liters per minute for 5 to 15 minutes in the powder fluidizer (10). The powder layer of the toner powder cloud and the air layer were balanced, and the upper powder surface was kept stationary to form a fluidized state of the toner powder.
[0117]
Air pressure was applied so that the internal pressure of the container was 15 kPa, and the toner powder in the powder fluidizer (10) was surrounded by the toner powder via the filling nozzle (17). The state was discharged to a powder-filled container (18).
Subsequent operations will be described in (3) and (6) below.
[0118]
(3) Stopping toner powder discharge when the filling nozzle of the present invention is used
  Filling nozzle of the present invention(Triple tube structure nozzle described later)The toner powder was discharged into a powder container as in (2) above. Further, the weight of the filling container 18 is pre-measured by a scale (load cell 6 kgf), and when the discharged toner powder reaches a predetermined weight, the gas suction means is set so that the suction pressure becomes −20 kPa. When in operation, the nozzle outlet was closed at the same time as the air was discharged, and the toner discharge could be stopped instantaneously.
[0119]
(4) Double pipe structure nozzle used in the experiment
The first tubular body 30 constituting the double tube structure nozzle is a stainless pipe having a length of about 400 mm, an inner diameter of 6 mm, and an outer diameter of 7 mm, and the same at a position of 12 mm from one end thereof and a position of 5 mm therefrom. Are prepared with through holes 33 each having a diameter of 3 mm at a total of 8 positions in the crossing direction, and a stainless mesh (twilled weave. 500/500) having a width of about 10 mm so as to cover the through holes. 3500) is pasted to form the filter part 32.
[0120]
The second tubular body 31 is a stainless steel pipe having a length of about 400 mm, an inner diameter of 8 mm, and an outer diameter of 9 mm. A first gas discharge port 34 is formed in the vicinity of one end of the second tubular body 31, and the second tubular body 31 is formed inside the second tubular body 31. After inserting the first tubular body 30, both ends were sealed and fixed with (solder) to produce a double tube structure nozzle. The first gas discharge port 34 was connected to a separately prepared first gas suction means (Kogane ME60).
[0121]
(5) Used for experimentsOf the present inventionTriple tube structure nozzle
  As the first tubular body 30 and the second tubular body 31 constituting the triple tube structure nozzle, the same one as the double tube structure nozzle of the above (4) is used, and both ends are similarly fixed by soldering. did.
  Further, the third tubular body 37 is a stainless steel pipe having a length of about 400 mm, an inner diameter of 11 mm and an outer diameter of 12 mm, and through holes 38 having a diameter of 5 mm are provided at a total of 11 locations at a pitch of 8 mm from a position of 15 mm from one end thereof. The third tubular body 37 is provided with through holes 38 each having a diameter of 5 mm at a total of 10 positions at a pitch of 8 mm from a position 19 mm from the same end in the crossing direction, and covering the through holes. A filter part 32 was formed by attaching a stainless mesh (Taya Tatami mat. 500/3600) to a width of about 100 mm around.
  Further, the second gas discharge port 40 is provided in the vicinity of the end of the third tubular body 37.
[0122]
After inserting the first tubular body 30 and the second tubular body 31 into the third tubular body 37, both ends were sealed and fixed with solder to form a triple tube structure nozzle. Furthermore, the 2nd gas discharge port 40 was connected with the 2nd gas suction means (Kogane ME60) prepared separately.
[0123]
(6) Stopping toner powder discharge when a comparative filling nozzle is used
A stainless steel pipe having a length of about 400 mm, an inner diameter of 6 mm, and an outer diameter of 7 mm was used as a comparative filling nozzle.
Using this comparison filling nozzle, the toner powder is discharged into a powder container as described in (2) above, and the weight of the powder filling container 18 is measured in advance by a scale (load cell 6 kgf). When the discharged toner powder reaches a predetermined weight, the application of air pressure is stopped by the introduction gas control valve (20) provided in the powder fluidizer (10), and at the same time by the pressure release valve (13). The pressure in the powder fluidizer (10) was released to balance with the atmospheric pressure, and the toner discharge was stopped. However, although the toner discharge could be stopped, it could not be stopped instantaneously.
[0124]
(7) Comparative evaluation of powder feed stop function of filling nozzle
  When a double tube structure nozzle is used for the above-described series of operations for stopping toner powder discharge to the container (Reference example1) When using a triple tube structure nozzle (Example)1) And the case of using a comparative filling nozzle (Comparative Example 1), 500 containers each of four colors (cyan, magenta, yellow, black) of toner constituting the Ricoh color laser printer type 8000 toner (Total 2000) was repeatedly filled. In each case, the shortage of the toner powder in each container with respect to the target filling amount was confirmed by the standard deviation to confirm the accuracy of the filling amount, and the powder flow stopping function was evaluated. The results are shown in Table 1 (here, filling accuracy is indicated by 3σ. Σ: standard deviation (± 3σ is 99.6% probability)).
[0125]
From Table 1, when the target filling amount is 275 g and 550 g, the shortage amount is 1.1 to 1.5 g and 2.2 to 2.3 g in Examples 1 and 2, whereas the comparative example Thus, it is apparent that the filling nozzle of the present invention has an extremely excellent powder flow stopping function.
[0126]
[Table 1]

[0127]
2) Confirmation of the high filling function of the triple tube structure filling nozzle of the present invention
(1) High filling with triple pipe structure nozzle
In the above 1), while discharging the toner powder into the container using the triple tube structure nozzle, the second gas suction means is operated so that the suction pressure becomes −30 kPa, and the toner powder is in the surrounding state. Only air was sucked and discharged from the nozzle, the nozzle was raised while reducing the volume of the toner powder, and a high density state of toner powder was formed in the container.
[0128]
(2) Comparative evaluation of powder filling function of filling nozzle
When the bulk density of the toner powder in the container is set to a high density state using the triple tube structure nozzle of (1) (case 1), the toner is contained in the container using the triple tube structure nozzle in 1). In the case where the powder is discharged (Case 2), 500 containers (total of 2,000) of the four colors (cyan, magenta, yellow, black) of the 8000 toner for the Ricoh Color Laser Printer are used. ) Was repeatedly filled and (deficient amount) was measured, and the average value of the measured values for 500 pieces was calculated.
[0129]
The bulk density was measured by marking the container so that the volume was known, recording the volume level immediately after filling, and calculating the weight and volume of the filled toner powder. The container volume was marked with water measured by a graduated cylinder.
The results are shown in Table 2. As can be seen from Table 2, the triple tube structure filling nozzle of the present invention has a sufficiently high filling function.
[0130]
[Table 2]

[0131]
(3) Comparative evaluation of filling methods by filling time
  The time required for discharging the toner powder into the container using the double-pipe structure nozzle and the comparison filling nozzle prepared in 1), and allowing the toner powder to settle and fill as it is (Reference example 2Comparative Example 2) and the time required to suck and fill the air after discharging the toner powder into the container using a triple tube nozzle (Example)2) Was measured. The black toner (550 g / line) was repeated 500 times, and the average filling time was measured.
  as a result,Reference example 2Is 35.1 seconds and Comparative Example 2 is 41.8 seconds.2In 18.5 seconds, if a triple tube structure filling nozzle is used, the toner powder flow stop functionButNot only that, it was confirmed that the high filling function was fully exhibited and the filling time was shortened.
[0132]
【The invention's effect】
As described above, as is clear from the detailed and specific description, according to the filling nozzle of the present invention, when the powder in the fluidized state obtained by introducing the gas into the powder is caused to flow into the container for filling. In addition, it is possible to instantaneously stop the flow of the powder to the container without changing the powder.
Moreover, according to the filling apparatus and the filling method using the filling nozzle of the present invention, a predetermined amount of powder can be efficiently and accurately filled into a large number of filling containers sequentially. That is, according to the apparatus and method of the present invention, by introducing a uniformly controlled gas into the powder, the flow state of the powder is realized with a minimum amount of gas, and a powder filling container having a small diameter or a complicated Even at the back or bottom of a powder-filled container of a simple shape, the fluidized powder can be discharged and filled easily with high density and no dust. In addition, accurate weighing is possible, and it is compact, portable, and easy to operate. Anyone can fill the powder anywhere.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing an example of a powder filling apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic view showing another example of a powder filling apparatus according to the present invention.
[Fig. 3]Reference exampleIt is sectional drawing which shows an example of this double pipe structure filling nozzle.
FIG. 4A is a cross-sectional view showing an example of a triple tube structure filling nozzle of the present invention.
(B) It is a figure which shows an example of the 3rd tubular body provided with the several through-hole.
[Explanation of symbols]
  1 Powder filling equipment
  2 Gas-powder separation node + vent perforated plate)
  3 Air header
  4 Gas distribution plate
  5 Small electric motor
  6 Pump
  7 Compressed air piping
  8 Check valve
  9 Holding frame
  10 Filling powder fluidizer
  11 Powder inlet
  12 Fluid powder transport pipe (discharge / transfer path)
  13 Pressure release valve
  14 Pressure gauge
  15 Powder flow rate control valve
  16 Gas-powder separation sieve (ventilated perforated plate)
  17 Nozzle for filling
  18 Powder container
  19 Soft packing
  20 Introduction gas control valve
  21 Power line plug
  24 Powder outlet tube
  25 First pressure reducing valve
  26 Second pressure reducing valve
  27 Air flow meter
  p1 first pressure gauge
  p2 Second pressure gauge
  p3 Third pressure gauge
  30 First tubular body
  31 Second tubular body
  32 Filter section
  33 Through hole
  34 Gas outlet
  35 Fixing member
  36 Fixing member
  37 Third tubular body
  38 Through hole
  39 Filter section
  40 Gas outlet
  41 Fixing member
  42 Fixing member
  a Opening
  b Opening
  c Space
  d Space part
  e Space

Claims

A tubular first tubular body having openings at both ends is inserted and installed in the tubular second tubular body to form a double tube structure, and the inside of the first tubular body is one of the powder introduction openings. The powder flowing in from the portion is formed as a powder feed passage for discharging from the other powder discharge opening, and between the outer peripheral surface of the first tubular body and the inner peripheral surface of the second tubular body. The first space is formed as a first gas flow path, and the first space is sealed at both ends of the second tubular body, and the first tubular flow path of the first tubular body A first filter portion that allows gas to pass but does not allow powder to pass therethrough is provided at least in the vicinity of the sealed portion on the side of the powder discharge opening of the portion constituting the second tubular body, A first gas discharge port that can be connected to an external gas suction means is provided at a portion that constitutes one feed flow path, and gas is sucked from the first gas discharge port. By the first tubular body of the gas is passed through the first filter portion, then powder filling nozzle of the double pipe structure having the function of discharging from the first gas outlet through the first Okuryuro Is inserted and installed in the cylindrical third tubular body to form a powder filling nozzle having a triple tube structure , and the second space between the outer peripheral surface of the second tubular body and the inner peripheral surface of the third tubular body The portion is formed as a gas second feeding flow path, and the second space is sealed at both ends of the third tubular body, and constitutes the second feeding flow path of the third tubular body A second filter portion that allows gas to pass but does not allow powder to pass therethrough at least in the vicinity of the sealed portion on the side of the powder discharge port, and the second feed of the third tubular body A second gas exhaust port that can be connected to an external gas suction means is provided in a portion constituting the path, and gas is supplied from the second gas exhaust port. By pulling, the gas outside the nozzle is passed through a second filter unit, then the powder of the triple pipe structure characterized by having a function to discharge from the second gas outlet through the second Okuryuro Nozzle for filling.

The second filter section is composed of a through hole provided in the vicinity of the powder discharge opening of the third tubular body, and a filter material wound around the third tubular body so as to cover the through hole. The powder filling nozzle having a triple-pipe structure according to claim 1.

The first tubular body is formed by joining a tubular body formed of a filter material and a tubular body formed of a material having no filter property, and the tubular body formed of the filter material is a first filter portion. The powder filling nozzle having a triple-pipe structure according to any one of claims 1 and 2.

The first filter unit or the second filter unit, or both the first filter unit and the second filter unit, are made of a twilled woven filter material. A powder filling nozzle having a triple-pipe structure as described in 1.

The first filter unit or the second filter unit, or both of the first filter unit and the second filter unit are formed of a laminate of two or more filter materials having different meshes. The nozzle for powder filling of the triple pipe structure in any one of 1-4.

And the powder fluidization unit sealable, and a nozzle for the powder filling of the triple pipe structure according to any one of claims 1 to 5, which is in the fluidized state with the powder fluidizer powder the through flow sending path flow sent to the filling nozzle, the powder powder filling apparatus for discharging filled into the powder filling container from the powder particles discharge opening of the filling nozzle.

A powder filling nozzle of the triple pipe structure according the powder filling nozzle to claim 3, flow sending path of the powder introduction opening of the nozzle the powder filling powder The gas fluidizing device is connected to the powder fluidizing device via a powder transport pipe, and a gas suction nozzle is provided so as to be able to suck the gas existing between the powders in the powder filling container. Item 7. The powder filling apparatus according to Item 6.

Using a powder filling apparatus according to claim 7, the powder was stored in a sealable powder fluidization unit, after being fluidized by the gas to the powder, the powder obtained by the fluidized A powder filling nozzle having a triple-pipe structure is fed from the powder fluidizer through a feeding path, and the powder is discharged from the powder filling nozzle into a powder filling container and filled. The powder filling method characterized.

9. The powder filling method according to claim 8, wherein the powder is fluidized by introducing an additional gas into a powder fluidizing apparatus in which the powder and gas are sealed and sealed.

The powder filling method according to claim 8 or 9, wherein the powder is fluidized by gas by vibrating a powder fluidizer in which powder and gas are sealed and sealed.