(57)【要約】【課題】  外部からの負圧によって、収容する粉体を外部に排出し、その容積が減少する変形可能な粉体収容体を備えた粉体容器で、外部への粉体の排出し終えた状態での粉体の残量が少なく、消費されるべき粉体が無駄となる量を抑制することができる粉体容器を提供する。【解決手段】  略密閉に構成され、内部に粉体としてのトナーＴｐを収容する変形可能な粉体収容体としてのトナー収容体２１と、トナーＴｐをトナー収容体２１内から外部に排出する粉体排出口としてのトナー排出口２１ｃを備えた口金部材３０とを有し、外部からトナー排出口２１ｃに負圧が働くことによって、トナーＴｐを外部に排出し、トナー収容体２１の容積が減少する粉体容器としてのトナーボトル２０において、トナー収容体２１の容積Ｖ［ｃｍ３］、トナー収容体２１内のトナーＴｐの質量Ｔ［ｇ］、粉体のしまり嵩密度Ｄ［ｇ／ｃｍ３］について、０．５＜（Ｔ／Ｄ）／Ｖ＜０．９の関係を満たす。【選択図】  図４
2007155841.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略密閉に構成され、内部に粉体を収容する変形可能な粉体収容体と、
該粉体を該粉体収容体内から外部に排出する粉体排出口とを有し、
外部から該粉体排出口に負圧が働くことによって、該粉体を外部に排出し、該粉体収容体の容積が減少する粉体容器において、
該粉体を排出し始める前の該粉体収容体の容積Ｖ、該粉体収容体内の粉体の質量Ｔ、粉体のしまり嵩密度Ｄについて、
０．５＜（Ｔ／Ｄ）／Ｖ＜０．９
の関係を満たすことを特徴とする粉体容器。
但し、粉体のしまり嵩密度Ｄは、粉体をつき固めるなどして粉体粒子間の空気をできる限り除去した状態での粉体の密度である。
【請求項２】
請求項１の粉体容器において、
上記粉体収容体は柔軟な袋状部材であることを特徴とする粉体容器。
【請求項３】
請求項１または２の粉体容器において、
上記粉体はトナーであることを特徴とする粉体容器。
【請求項４】
トナーを収容するトナー収容器と、
該トナーを搬送するトナー搬送手段と、
該トナー収容器が収容するトナーに負圧を作用させ、該トナー搬送手段内を通して該トナーの搬送先へ該トナーを補給するトナーポンプとを有するトナー補給装置において、
該トナー収容器として請求項３に記載の粉体容器を用いることを特徴とするトナー補給装置。
【請求項５】
潜像担持体と、
現像剤収容部を備え、該現像剤収容部内の現像剤を用いて該潜像担持体上の潜像を現像する現像装置と、
該現像剤収容部にトナーを供給するトナー補給手段とを備えた画像形成装置において、
該トナー補給手段として、請求項４のトナー補給装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体容器、トナー補給装置及び画像形成装置に関するものである。詳しくは、容積が減少する粉体収容体と粉体排出口とを有し、負圧が働くことによって粉体を外部に排出する粉体容器、この粉体容器を備えたトナー補給装置及び画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の粉体容器は、様々な技術分野で使用されている。例えば、画像形成装置の分野においては、特許文献１に開示された粉体容器がある。この粉体容器は、粉体として現像装置に補給するためのトナーを収容するトナー収容器である。このトナー収容器の粉体収容体であるトナー収容部は、袋状の変形可能な柔軟な材料で形成されており、スクリューポンプの吸引力による負圧によってトナー収容部を収縮し、容積を減少させることができる。カートリッジやボトルといったハードボトルで形成されたトナー収容器は、そのトナー収容部の形状が変形せず、トナー収容器が使用済みとなったときでも、使用前と同じ大きさのままである。これに対し、特許文献１に開示のトナー収容器は、変形可能であり使用後には使用前よりも減容した状態となる。そのため、ハードボトルのトナー収容器に比べて、ユーザーの取り扱いが容易となる上、そのトナー収容器の交換に伴う使用済み容器の回収の際に、ユーザーからメーカーへの運搬するときのコストを低く抑えることができる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３２３０６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の変形可能なトナー収容器であっても、従来のハードボトルであっても、一度のトナー収容器の交換で形成可能な画像が多い方が好ましく、そのためには、できるだけ多くのトナーをトナー収容部内に入れておく必要がある。
しかしながら、変形可能なトナー収容器では、トナー収容部の容積いっぱいにトナーを詰め込むと、スクリューポンプ等の吸引ポンプを用いて吸引した際に、トナーの吸引量が不安定になったり、トナー残量が多くなったりする。これは、以下の理由による。
吸引ポンプはトナーをその周囲の空気とともに吸引するものである。このような吸引ポンプを用いた構成で、トナー収容体の容積いっぱいにトナーを詰め込んでトナー補給を行い、トナーとともに空気が吸引されると、トナー粒子間に空気がほとんどない状態となる。トナー粒子間に空気がなくなるとトナー粒子同士の接触面積が大きい状態となり、一つ一つのトナー粒子間に働く摩擦力が大きくなる。そして、摩擦力が大きくなるとトナー粒子を動かすために必要な力も大きくなり、吸引力が働いてもトナーが動きにくい状態となる。この状態で、吸引ポンプにより吸引し続けると、トナー収容部内でトナー粒子よりも空気の方が先になくなってトナー収容部の容積が減少してもトナーだけが残り、真空パックのような状態になってしまう。このように真空パックのような状態になるとトナー収容部からトナーを排出できなくなり、トナー残量が多いままでもトナー収容器を交換しなくてはならなくなり、残ったトナーは無駄となる。
また、このような問題は、トナーに限らず消費される粉体を収容し、外部からの負圧によって粉体を外部に排出し、その容積が減少する変形可能な粉体収容体を備えた粉体容器であれば生じうる問題である。
【０００５】
本発明は、以上の問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、次の粉体収容器を提供することである。すなわち、外部からの負圧によって、収容する粉体を外部に排出し、その容積が減少する変形可能な粉体収容体を備えた粉体容器で、外部への粉体の排出し終えた状態での粉体の残量が少なく、消費されるべき粉体が無駄となる量を抑制することができる粉体容器である。また、他の目的は、この粉体容器を備えたトナー補給装置及び画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、略密閉に構成され、内部に粉体を収容する変形可能な粉体収容体と、該粉体を該粉体収容体内から外部に排出する粉体排出口とを有し、外部から該粉体排出口に負圧が働くことによって、該粉体を外部に排出し、該粉体収容体の容積が減少する粉体容器において、該粉体収容体の容積Ｖ、該粉体収容体内の粉体の質量Ｔ、粉体のしまり嵩密度Ｄについて、０．５＜（Ｔ／Ｄ）／Ｖ＜０．９の関係を満たすことを特徴とするものである。
但し、粉体のしまり嵩密度Ｄは、粉体をつき固めるなどして粉体粒子間の空気をできる限り除去した状態での粉体の密度である。
また、請求項２の発明は、請求項１の粉体容器において、上記粉体収容体は柔軟な袋状部材であることを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１または２の粉体容器において、上記粉体はトナーであることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、トナーを収容するトナー収容器と、該トナーを搬送するトナー搬送手段と、該トナー収容器が収容するトナーに負圧を作用させ、該トナー搬送手段内を通して該トナーの搬送先へ該トナーを補給する吸引ポンプとを有するトナー補給装置において、該トナー収容器として請求項３に記載の粉体容器を用いることを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、潜像担持体と、現像剤収容部を備え、該現像剤収容部内の現像剤を用いて該潜像担持体上の潜像を現像する現像装置と、該現像剤収容部にトナーを供給するトナー補給手段とを備えた画像形成装置において、該トナー補給手段として、請求項４のトナー補給装置を用いたことを特徴とするものである。
【０００７】
上記請求項１乃至５の粉体容器においては、Ｔ／Ｄはつき固めた状態の粉体が占めるスペースの体積を示している。粉体が占めるスペースの体積Ｔ／Ｄの粉体収容体の容積Ｖに対する割合である（Ｔ／Ｄ）／Ｖが小さすぎると、粉体容器の粉体収容体が占めるスペースに対する粉体の量が少なくなり、効率が悪くなるため、実用的には、（Ｔ／Ｄ）／Ｖは０．５よりも大きいことが好ましい。
一方、（Ｔ／Ｄ）／Ｖが大きすぎると、粉体収容体内で空気が先になくなり、粉体収容体の容積が減少した際に粉体だけが残り、真空パックのような状態で粉体が排出できなくなった際に、多くの粉体が粉体収容体内に残った状態となる。図９、図１０、図１１及び図１２を用いて後述する本発明者らの実験の結果、（Ｔ／Ｄ）／Ｖが０．９以上となると粉体が排出できなくなったときに粉体収容体内に残る粉体の量が急激に増加することがわかった。よって、（Ｔ／Ｄ）／Ｖ＜０．９とすることで、粉体が排出できなくなったときの粉体収容体内に多くの粉体が残留すること抑制することができる。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１乃至５の発明によれば、外部への粉体の排出し終えた状態で粉体収容体内に多くの粉体が残留すること抑制することにより、消費されるべき粉体が無駄となる量を抑制することができるという優れた効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態例を図面に従って説明する。先ず、本発明に係る画像形成装置の一例を明らかにする。
図１は画像形成装置の一例であるカラー複写機（以下、プリンタ１００と呼ぶ）を示す概略図である。ここに示したプリンタ１００は、記録媒体上にトナー像を形成する作像手段１を有している。
【００１０】
図１に示した作像手段１は、ドラム状の感光体として構成された像担持体２Ｙ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｋを有し、その各像担持体上にイエロートナー像、シアントナー像、マゼンタトナー像及びブラックトナー像がそれぞれ形成される。像担持体２Ｙ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｋに対向して中間転写ベルト３が配置され、この中間転写ベルト３は、ローラ４、５、６に巻き掛けられ、そのローラの１つが図示していない駆動手段によって回転駆動することにより矢印Ａ方向に走行駆動される。
【００１１】
各像担持体２Ｙ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｋ上にトナー像を形成する構成と、その作用は実質的に全て同一であるため、イエロートナー像を作像する像担持体２Ｙにトナー像を形成する構成だけを説明する。この像担持体２Ｙは図１における反時計方向に回転駆動され、このとき帯電ローラによって像担持体表面が所定の極性に均一に帯電される。次いでその帯電面に、レーザ書き込みユニット７から出射する光変調されたレーザビームが照射される。これによって像担持体２Ｙ上に静電潜像が形成され、その静電潜像が現像装置によってイエロートナー像として可視像化される。中間転写ベルト３を挟んで、像担持体２Ｙにほぼ対向する位置には転写ローラ（図示せず）が配置され、その転写ローラに対し、像担持体２Ｙ上のトナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加され、これによって像担持体２Ｙ上のイエロートナー像が中間転写ベルト３上に転写される。中間転写ベルト３に転写されず、像担持体２Ｙ上に残された転写残トナーは、クリーニング装置によって除去される。
【００１２】
同様にして、他の色の潜像が形成される像担持体２Ｃ，２Ｍ，２Ｋ上にシアントナー像、マゼンタトナー像及びブラックトナー像がそれぞれ形成され、これらのトナー像が、イエロートナー像の転写された中間転写ベルト３上に順次重ね合されて転写される。
【００１３】
一方、作像手段１の下方に設けられた給紙部１０から、例えば転写紙又は樹脂シートや樹脂フィルムなどから成る記録媒体Ｐが給送され、その記録媒体Ｐが、矢印Ｂで示すように、中間転写ベルト３のローラ６へ向けて送り込まれる。中間転写ベルト３を挟んで、ローラ６にほぼ対向する位置には二次転写ローラ１１が配置され、記録媒体Ｐは中間転写ベルト３と二次転写ローラ１１間に送り込まれる。その二次転写ローラ１１に対し、トナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加され、これによって中間転写ベルト３上の重ねトナー像が記録媒体Ｐ上に転写される。転写後の記録媒体Ｐは、定着装置１２によりトナーが定着された後、排紙トレイ１３上に排紙される。
【００１４】
図２は、プリンタ１００が有するトナー補給装置２００の斜視図であり、図３はトナー補給装置２００を示す断面説明図である。また、図４は、トナーボトル２０の外観斜視図である。なお、図２中の符号Ｔｆはトナーの流れを示している。
タンデム方式の画像形成装置であるプリンタ１００は、図２のように機械前面に粉体容器の粉体として各色のトナーを収容するトナー収容器としてのトナーボトル２０が並んで配置される構成をとる。各色のトナーボトル２０はそれぞれトナー搬送手段であるトナー補給チューブ６５を介してサブホッパ６８、トナーポンプ６０等を備えた補給ユニットと接続し、現像装置１４を備える現像ユニットは補給ユニットの下方に接続している。トナーポンプ６０としては、内部に螺旋状溝を有する弾性部材のステータとステータ内部で回転することにより軸方向にトナーを移動させるロータを備えたスクリューポンプであるモーノポンプを用いている。トナーポンプ６０としては、特開２０００−９８７２１に記載のものを用いることができる。
トナーボトル２０は図３及び図４に示すように、粉体収容体であるトナー収容体２１と、唯一の粉体排出口であるトナー排出口２１ｃを備えた口金部材３０とで構成されている。このトナーボトル２０の具体的な構成については後に詳述する。
【００１５】
トナーボトル２０はプリンタ１００本体にセットされた状態で、トナーボトル２０内に、本体側補給部の口金部材３０に連結される連結部材としてのノズル８０の先端が挿入された状態となる。これにより、トナー排出口２１ｃとノズルのトナー受入口が連通する。このノズルにはチューブ接続用ジョイント形状部を有し、トナー補給チューブはサブホッパ部に設置されているモーノポンプ（スクリューポンプ）であるトナーポンプ６０に連通しており、さらに、トナーポンプ６０は、現像装置１４と連通している。このように、トナーボトル２０はプリンタ１００本体にセットされることで、現像装置１４と連通する。
【００１６】
現像装置１４は、そのケーシング内部に搬送オーガと呼ばれる螺旋状のフィンをもったスクリュー１５，１６が矢印Ｃ、Ｄ方向に回転しておりこの部分にはトナーとキャリアを混合した現像剤が入っている。
搬送オーガは、例えばスクリュー１５が現像剤を図中手前から奥側へ搬送し、スクリュー１６が現像剤を奥側から手前に搬送するように形成されていて、奥側と手前側には中央の仕切り１７の無い部分が設けられていることにより、現像剤が循環しながら攪拌される構成となっている。この循環する現像剤の一部が、現像ローラ１９によって磁力で吸い上げられて吸着され、ドクターブレード１８で均一が厚さに規制されてから、像担持体２に接することで像担持体上の静電潜像をトナーで現像してトナー像を形成する。ここで、像担持体２に付着するのはトナーのみであり、現像器内の循環する現像剤中のトナーの量を一定に保つために、トナーボトル２０のトナーが少量ずつ補給しながら現像が行われる。
【００１７】
トナーポンプ６０は、吸引型の一軸偏心スクリューポンプといわれているものであって、ロータ６１とステータ６２の２つの主要部品を備えている。ロータ６１は、硬質な断面円形の軸状部材が螺旋状にねじれた形状に形成されたものであって、駆動モータ６６とユニバーサルジョイント６４を介して連結されている。他方、ステータ６２はゴム状の柔軟な材料から作られて長円形の断面が螺旋状にねじれた形状の穴を有しており、また、ステータ６２の螺旋のピッチはロータ６１の螺旋のピッチの２倍の長さに形成されている。このような２つの部品を嵌合し、ロータ６１を回転することでロータ６１とステータ６２の間にできるスペースに入ったトナーを移送することができる。
なお、図３の説明図では、駆動モータ６６とユニバーサルジョイント６４とを直接接続している。図２の斜視図を用いて説明すると、駆動モータ６６からの動力は駆動シャフト６６ｂ及び駆動シャフトギヤ６６ａを解して、ユニバーサルジョイント６４に駆動が伝達される。
【００１８】
このように構成されたトナーポンプ６０は、ロータ６１が回転駆動されると、トナーボトル２０のトナーがトナー吸引口６３からトナーポンプ６０に入り、図３の左から右に吸引搬送されてトナー補給口６７からサブホッパ６８を介して下方の現像装置１４に供給される。
【００１９】
図４は、トナーボトル２０を示す外観斜視図である。
図４において、トナーボトル２０のトナーＴｐを収容するトナー収容体２１は軟包材と呼ばれる厚さ５０〜３００［μｍ］程度のシート状の樹脂を溶着して袋状に形成したものである。トナー収容体２１を構成するシート状の樹脂は、材質の異なる複数の樹脂のフィルムを積層して１枚のフィルムとしたものを使用している。具体的には袋状に形成したときに内側になる層から、溶着しやすい材料からなる溶着層、気密性に優れた材料からなる気密層、及び剛性に優れた剛性層の３層で構成する。
溶着層としては比較的低温で溶解する材質であるポリエチレン等が用いられ、気密層や剛性層には内容物の種類（固体、液体、粉体等）や目的（食品、医薬品等）等に合わせて、ＰＥＴ、ナイロン、アルミ、紙等が用いられる。
なお、プリンタ１００で用いるトナーボトル２０では、トナー収容体２１の内側から外側に向かってポリエチレン、ナイロン、ＰＥＴの３つの材質の複合材で構成されている。
【００２０】
ここで、トナー収容体２１の各層についてより詳しく説明する。
トナー収容体２１を袋状に形成したときに内側になる溶着層として比較的低温で溶解する材質を用いることにより、熱を加えたときに全体がむらなく溶けて、隙間なくシート状部材を貼り合わせることができる。
また、トナーＴｐを保管中に外気に触れるとトナーＴｐが劣化することがある。特に湿気が高い環境ではトナーＴｐが凝集してトナー補給不良の原因となることがある。これを防止するため、袋部材を構成するシート状部材に気密層を設けることでトナーボトル２０の気密性を高めている。
さらに、トナーボトル２０はユーザーが直接触れるため、持ちやすさを考慮する必要がある。袋部材を構成するシート状部材に、比較的剛性の高い材質を用いるとこの材質の厚みを変えることでトナーボトル２０の剛性を調整できるため、トナーボトル２０に望ましい剛性を持たせることができる。
なお、この３つの層以外の層をさらに備えても良い。
【００２１】
トナー収容体２１は、溶着層どうしが向かい合うようにシート状部材を折りたたんで溶着する、という工程を繰り返して袋を形成する。溶着しないトナー収容体２１の例としては、シート状部材を接着剤で貼り合わせたものがある。（例：紙袋状の袋部材）この場合は、容器を折って稜線を形成しているので、稜線の強度は他の部分と同じである。
それに対して、トナー収容体２１では、その稜線には溶着代２１ｂがあり、溶着代２１ｂでは２枚のシートが溶着されて、シートの厚みが他の部分の倍の厚みになっている。このため、容器の稜線が「柱」のような役割りを果たすため、容器全体の剛性が高くなる。これによって、輸送時の振動や落下時の衝撃で容器が座屈したり、トナー補給中にトナー排出口２１ｃの付近で面部分が変形してトナーボトル２０が閉塞したり、ということを防止することができる。
【００２２】
上述のようにトナー収容体２１はシートで形成されているため、内容物の形や量の多少等に応じて変形可能であり、例えば使い終わったトナーボトル２０は小さく丸めて回収することができる。
【００２３】
トナー収容体２１をトナー補給装置２００と固定するのは難しいため、硬質樹脂等で構成された口金部材３０にトナー収容体２１を取り付けておき、口金部材３０とトナー補給装置２００が勘合するように形成すると確実にトナーボトル２０をトナー補給装置２００にセットできる。
口金部材３０はトナー収容体２１に比べて非常に小さいもので剛性のある成形樹脂で構成されている。トナー収容体２１の内側層と口金部材３０の材質をポリエチレンで形成すると、溶着によって隙間なく取り付けることができる。口金部材３０の一部をトナー収容体２１の中に差し込んで加熱した溶着コテで荷重を加えると、口金部材３０とトナー収容体２１とを溶着できる。
【００２４】
また、袋状部材で形成されたトナー容器は、硬質樹脂等で形成されたトナー容器に比べると強度で劣る。特に、トナー交換時にユーザーが強くにぎると袋部がつぶれてしまい、トナー容器内のトナーの一部が残ってしまうことがある。よって、トナー収容体２１に補強部材を設けるようにしても良い。
図５は、トナー収容体２１に補強部材としての補強板２１ａを設けたトナーボトル２０の外観斜視図である。
図５に示すように、トナー収容体２１の正面と裏面（図中手前側の面と奥側の面）の平坦部外側に、ポリエチレンテレフタレートやアルミ等からなる補強板２１ａが固着されている。この補強板２１ａには図に示すように８つの孔が設けられている。作業者は、トナー収容体２１を把持するときにこれらの孔に指を引っかかることができる。また折り目ｆも形成されている。
このように、補強板２１ａ及び折り目ｆによって、補強板２１ａを設けた箇所は変形しづらく、折り目ｆに沿って変形するため、所望の形状になりながら容積が減少していくため、容積が減少した状態でのトナー残量を少なくすることができる。
【００２５】
補強板２１ａを容器外周面に設けることで、トナー交換時のトナー容器のつぶれや輸送中の座屈を防止することができる。また、トナー補給中にトナー排出口の付近で面部分が変形してトナー容器が閉塞することも防止できる。
補強部材は、剛性層と同じ材料の場合は剛性層より厚く、剛性層以下の厚みの場合は剛性層より剛性の高い材料により形成するとよい。
なお、図５で示すトナーボトル２０では、厚み０.２［ｍｍ］程度のＰＥＴや厚み０.２〜０.３［ｍｍ］程度のＰＳ等で構成された補強板２１ａを使用している。
【００２６】
袋状部材であるトナー収容体２１の周囲に溶着代２１ｂがあると、前述のようにトナーボトル２０全体の剛性が増す効果がある。さらに、溶着代２１ｂに重なるように補強板２１ａを設置することで、「柱」と「柱」の間に「梁」を渡したような役割りを果たすため、トナーボトル２０全体の剛性がいっそう増す効果がある。これによって、トナー補給中にトナー排出口２１ｃの付近で面部分が変形してトナーボトル２０が閉塞することを防止できる。
なお、図５で示すトナーボトル２０では、補強板２１ａの大きさは、溶着代２１ｂの半分程度まで重ねる程度になるようにし、トナー収容体２１の外周からはみ出さないように貼り付けている。
【００２７】
また、図５に示すように補強板２１ａには複数の穴が形成されていて、ユーザーがトナー交換をする際の指のすべり止めの役割りをする。補強板２１ａの材質にＰＥＴ等のシート材を使用すると、穴は打ち抜き工程で形成するため、穴の周囲にバリができる。穴周囲にバリがあっても、バリが容器内側に向くように取り付ければ、ユーザー操作時に指を傷つけるおそれがなくなる。
バリが容器外側に向くように取り付ければ補強部材と袋状部材が密着するため、接着・両面テープ等で貼り付ける補強部材がはがれにくくなる。また、穴周囲にバリがあっても、バリは外側に面しているので、袋状部材がバリにより破損する虞が防止される。また、打ち抜き工程で穴を形成した後にバリを除去する方法もある。
【００２８】
一方、補強部材の材質をＰＳ等にすると、成型で部材を作ることができる。このため、外形と穴を同時に成型すれば、穴の周囲にバリができない。さらに、成型工程によって穴の周囲の角が取れるため、穴に指を入れても痛くない。
【００２９】
図６は、トナーボトル２０をトナー補給装置２００にセットした状態での口金部材３０近傍の断面説明図である。
上述した口金部材３０は、図６に示すように、上側部材３１、内側部材４０及び外側部材５０の３つの部品を有する。上側部材３１には、トナー収容体２１が固着される。また外側部材５０が結合される。内側部材４０には、断面５角形のＯリング４２が係合される。外側部材５０には内側部材４０が装着され、Ｏリング４２も保持される。そして、円筒状の開閉弁としてのシャッタ部材２５の差し込まれ用のシャッタ孔が内側部材４０と外側部材５０に跨って形成されている。なお、トナーボトル２０を使用しないときは、シャッタ部材２５の外周に密着したシール部材としてのＯリング４２によって密閉される。また、上側部材３１と内側部材４０との接合部では、Ｏリング状のシール部材４３によって、上側部材３１と内側部材４０の気密性が保たれている。口金部材３０の取り付け部材３６は、誤った色のトナーボトル２０をセットするのを防止する（以下、色非互換という。）ためのスリットとなっており、各色のトナーボトル２０間で異なる形状をしている。
【００３０】
このような柔軟なトナー収容体２１と口金部材３０からなるトナーボトル２０において、情報記録部材であるＲＦタグ２２を口金部材３０の側面に設けている。ここで、ＲＦタグとは、電波（電磁波）を用いて、内蔵したメモリのデータを非接触で読み書きする情報媒体である。このＲＦタグ２２には、例えば、そのトナーボトル２０と該容器内に収納されているトナーに適合する画像形成装置の機種、トナーの色、製造日、トナー残量等の情報が記録されている。
【００３１】
次に、トナーボトル２０のプリンタ１００本体へのセット方法について説明する。
図７は、プリンタ１００の装置全体の斜視図である。
図示のように、プリンタ１００の筐体前面には、図示しない回転軸を中心に回動して開閉可能な４つのボトル収納装置としての容器支持ホルダ７５Ｙ，７５Ｍ，７５Ｃ，７５Ｋが設けられている。これらは、それぞれに対応する色用のトナー搬送装置の一部を構成しており、対応する色のトナーボトル２０を内部に収納して支持する。作業者は、例えばＹ用のトナーボトル２０Ｙを容器支持ホルダ７５Ｙにセットする場合、図示しないロックを外して、容器支持ホルダ７５Ｙを図示のように手前側に回動するように開ける。そして、作業者は、口金部材３０が鉛直方向下側となるようにトナー収容体２１Ｙを手で把持し、そのトナーボトル２０Ｙを容器支持ホルダ７５Ｙの内部に落し込むように挿入する。その後、容器支持ホルダ７５Ｙを閉めることでトナーボトル２０Ｙのプリンタ１００本体へのセットが完了する。
【００３２】
次に、トナーポンプ６０を用いたトナー補給によるトナー収容体２１内のトナーの消費について説明する。
図８は、トナー収容体２１からトナーが消費されていく様子の説明図である。図８（ａ）は、トナーと空気との比が適当である状態、図８（ｂ）は空気が多い状態、図８（ｃ）は空気が少ない状態を示している。
なお、各図のトナー消費を示す断面は、トナーが消費される際にはトナー収容体２１内の空気もともになくなっていく状態を示している。
【００３３】
トナーポンプ６０を駆動すると、トナーポンプ６０およびトナー補給チューブ６５内の気圧が低下して、トナーが周囲の空気とともにトナーボトル２０のトナー収容体２１内から吸引される。
図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、トナーが適量な状態や空気が多い状態ではトナーを消費しきった状態でのトナー残量が略なくなり、消費されるべき粉体であるトナーが無駄となることを防止することができる。しかし、図８（ｂ）の状態であると、トナー収容体２１がプリンタ１００内で占めるスペースに対して、補給可能なトナーの量が少なくなり、スペース利用の効率が悪い状態となる。
一方、図８（ｃ）に示すように、トナー粒子の隙間の空気が少ないとトナー粒子間の摩擦が大きくなって、トナーの吸引量が不安定になったり、トナー残量が多くなったりする。また、トナー中の空気がさらに少ないと、トナー粒子間の摩擦力がモーノポンプの吸引力を上回ってトナーを吸引できなくなる。
【００３４】
なお、開閉弁であるシャッタ部材２５の外周に設置したシールとしてのＯリング４２や、シール部材４３によって、使用中も含めてトナーボトル２０は常時密閉されている。このため、現像装置１４内にトナーを補給するにしたがって、トナーボトル２０のトナー収容体２１はしぼんでいく
トナー充填時にトナー収容体２１内に十分な量の空気を封入しておくと、トナーが残らず消費できるが、トナー充填時の空気量が不十分だと、空気が先に無くなってトナーだけが残って、いわゆる「真空パック」のような状態になってしまう。トナーポンプ６０はトナーと空気とを吸引するものでありトナーのみを吸引することはできないので、トナーがトナー収容体２１内に残ってしまう。
よって、トナー収容体２１内のトナーと空気とを適切な比率とすることによって、トナー残りを回避することを検討する。
なお、本発明においては、変形可能なトナー収容体２１の容積は、トナー充填時（またはトナー未使用状態）において、「トナーの占める体積」と「空気の体積」の和を指すこととする。そして、
トナー収容体の容量Ｖ＝「トナーの占める体積」＋「空気の体積」      （単位  ［ｃｍ３］）である。
【００３５】
［実験１］
実験１として、トナーボトル２０をトナー補給装置２００にセットした際の、トナー収容体２１の容積Ｖ［ｃｍ３］に対するトナーの質量［ｇ］を変えて、トナー補給量のばらつきと、トナーを消費しきった状態でのトナー残量とを測定した。その結果を図９及び図１０に示す。なお、実験１は各色トナーについて行い、図９及び図１０においては、Ａがブラックトナー、Ｂがマゼンタトナー、Ｃがイエロートナー及びＤがシアントナーを用いた場合のグラフとなっている。
【００３６】
図９は、Ｔ／Ｖ［ｇ／ｃｍ３］の値を変化させたときの、トナーの補給量のばらつきを示すグラフであり、図１０は、Ｔ／Ｖ［ｇ／ｃｍ３］の値を変化させたときの、トナー残量を示すグラフである。
図９に示す、トナーの補給量のばらつきは次のように求めるものである。
時間当りのトナー補給量［ｇ／ｍｉｎ］の測定データ  ｘ１、ｘ２、ｘ３、・・・ｘｎから平均値Ｘａｖｅ及び、標準偏差Ｘσを求める。求まった平均値Ｘａｖｅと標準偏差Ｘσとについて、２×Ｘσ／Ｘａｖｅ［％］が図９におけるばらつきの値となる。
トナーの補給量のばらつきは、トナー補給量が不安定になるトナーエンド付近を除いたトナー補給量の測定値から算出している。なお、トナー補給量は、平均［ｇ／ｍｉｎ］±３０［％］という形で平均とばらつきとの両方に規格を設けている。
図９及び図１０より、Ｔ／Ｖが大きくなればなるほど、補給量のばらつきやトナー残量が増加することがわかる。特に、Ｔ／Ｖが０.６［ｇ／ｃｍ３］を超えると、トナー補給量のばらつきやトナー残量が急激に大きくなる事がわかる。これは、トナー補給中にトナー容器内の空気量が不足してモーノポンプでトナーを吸引しにくくなっているための考えられる。
よって、Ｔ／Ｖ＜０．６［ｇ／ｃｍ３］であることが望ましい。また、Ｔ／Ｖが小さすぎると、一度のトナー補給で供給できるトナーの量が少なくなり、効率が悪くなるため、Ｔ／Ｖは、０．４［ｇ／ｃｍ３］よりも大きいことが好ましい。さらに、一度に補給できるトナーとの効率、トナー補給量のばらつき、及びトナー残量を鑑みて、
０．４５［ｇ／ｃｍ３］＜Ｔ／Ｖ＜０．５５［ｇ／ｃｍ３］の範囲内となることがより望ましい。このような範囲とすることにより、トナーボトル２０が占めるスペースに対する補給可能なトナー量の効率を維持しつつ、トナーを無駄なく使い切ることができる。
なお、図１０についてＡで示すブラックトナーのトナー残量が他の色にくらべて際立って多いのは、ブラックトナーのトナー収容体２１は他の色のものよりも大きいものを用いているためである。
【００３７】
また、実験１で用いたトナー補給装置２００が備えるトナーポンプの吸引力：４〜５０［ｋＰａ］のものであり、使用する時間が経つにしたがって、その吸引力は低下していく。
加速凝集度が高いトナーは流れにくく安定して補給することができず、トナー残量が多くなるため、使用するトナーの加速凝集度は、おおむね１５以下であることが望ましい。なお、実験１で用いたトナーの加速凝集度は９〜１１である。
また、加速凝集度を求める測定装置は、パウダテスタ  ＰＴ−Ｎ型［ホソカワミクロン株式会社製］を用いた。測定方法は、基本的には「パウダテスタ  ＰＴ−Ｎ型」の取り扱い説明書に従うが、以下の点は変更している。
（１）使用ふるい    ７５[μｍ]、４５[μｍ]、２２[μｍ]
（２）振動時間      ３０［秒］
【００３８】
図９及び図１０で用いたトナー収容体２１の容積Ｖ［ｃｍ３］におけるトナーの質量Ｔ［ｇ］では、トナー収容体２１内におけるトナーの占める体積とそこに含まれる空気の体積との割合とが不明である。そこで、トナーをつき固めてトナー粒子間の空隙を一定にした状態での単位体積あたりのトナーの質量を求めることで、ある質量Ｔ［ｇ］のトナーが占める体積を求めることができる。ここで、トナーをつき固めてトナー粒子間の空隙を一定にした状態での単位体積あたりのトナーの質量をしまり嵩密度Ｄ［ｇ／ｃｍ３］とする。
【００３９】
次に、しまり嵩密度Ｄ［ｇ／ｃｍ３］の測定条件を以下に示す。
（１）測定装置：蔵持科学器械製作所製  タッピングマシン  ＫＲＳ−４０９
（２）測定原理：トナーボトルに機械的な定常繰り返しの上下運動を与えることでトナーとトナーの間の空隙を均一化した後の体積を測定値としている。
（３）測定定手順：
（ア）シリンダー台の上にトナーボトルを振動動作で取れない程度に固定し、落下高さを２０［ｍｍ］〜６０［ｍｍ］程度に固定する。実施例では２０［ｍｍ］とした。
（イ）振動回数を１０００〜２０００［回］の範囲でプリセットする。実施例では１５００［回］とした。
（ウ）３０［回／分］の速度でシリンダー台を上下に往復させ、これを上記プリセット回数まで行う。
（エ）始動後のトナーの喫水線をマークし、ボトルの「底面積」×「喫水線までの高さ」でしまり嵩密度を算出する。
測定方法は、基本的には「タッピングマシン  ＫＲＳ−４０９」の取り扱い説明書に従うが、取り扱い説明書のシリンダーの部分をトナーボトルとする点で変更している。
【００４０】
本願発明においては、発明者はトナーボトル中の空気とトナーの比率（嵩密度）がトナーポンプの排出性能に影響することを発見し、その比率を規定することを開示している。その前提として上記比率を正確に検出する必要がある。単に容器にトナーを入れただけでは、トナー間の空隙の体積が場所によって不均一であるため、体積とトナーポンプの排出性の相関が小さくなるためである。そこで上記のような測定で得られるしまり嵩密度という特性値を用いることとした。
【００４１】
プリンタ１００で用いたトナーについて、上述のようにして測定されたしまり嵩密度は、Ｄ≒０．７［ｇ／ｃｍ３］であった。
トナーの質量Ｔ［ｇ］をしまり嵩密度Ｄ［ｇ／ｃｍ３］で除することで、ある質量Ｔ［ｇ］のトナーが占める体積Ｔ／Ｄ［ｃｍ３］を求めることができる。
さらに、トナーが占める体積Ｔ／Ｄ［ｃｍ３］をトナー収容体の容積Ｖ［ｃｍ３］で除することにより、トナー収容体内でのトナーが占める体積の比率（Ｔ／Ｄ）／Ｖを求めることができる。
図９の補給量のばらつきおよび図１０のトナー残量と、トナーのしまり嵩密度Ｄ＝０．７［ｇ／ｃｍ３］とから、補給量のばらつき及びトナー残量と（Ｔ／Ｄ）／Ｖとの関係を求め、その結果を図１１及び図１２に示す。
【００４２】
図１１は、（Ｔ／Ｄ）／Ｖの値を変化させたときの、トナーの補給量のばらつきを示すグラフであり、図１２は、（Ｔ／Ｄ）／Ｖの値を変化させたときの、トナー残量を示すグラフである。
なお、図９及び図１０と同様に、Ａがブラックトナー、Ｂがマゼンタトナー、Ｃがイエロートナー及びＤがシアントナーを用いた場合のグラフとなっている。
図１１及び図１２より、（Ｔ／Ｄ）／Ｖが大きくなればなるほど、補給量のばらつきやトナー残量が増加することがわかる。特に、（Ｔ／Ｄ）／Ｖが０.９を超えると、トナー補給量のばらつきやトナー残量が急激に大きくなる事がわかる。これは、トナー補給中にトナー容器内の空気量が不足してモーノポンプでトナーを吸引しにくくなっているための考えられる。
よって、（Ｔ／Ｄ）／Ｖ＜０．９であることが望ましい。また、（Ｔ／Ｄ）／Ｖが小さすぎると、一度のトナー補給で供給できるトナーの量が少なくなり、効率が悪くなるため、（Ｔ／Ｄ）／Ｖは、０．５よりも大きいことが好ましい。さらに、一度に補給できるトナーとの効率、トナー補給量のばらつき、及びトナー残量を鑑みて、
０．６５＜（Ｔ／Ｄ）／Ｖ＜０．７５の範囲内となることがより望ましい。このような範囲とすることにより、トナーボトル２０が占めるスペースに対する補給可能なトナー量の効率を維持しつつ、消費されるべきトナーを無駄なく使い切ることができる。
【００４３】
以上、本実施形態によれば、略密閉に構成され、内部に粉体としてのトナーを収容する変形可能な粉体収容体としてのトナー収容体２１と、トナーをトナー収容体２１内から外部に排出する粉体排出口としてのトナー排出口２１ｃを備えた口金部材３０とを有し、トナー補給装置２００のトナーポンプ６０からトナー排出口２１ｃに負圧が働くことによって、トナーをトナー補給チューブ６５に排出し、トナー収容体２１の容積が減少する粉体容器としてのトナーボトル２０において、トナー収容体２１の容積Ｖ［ｃｍ３］、トナー収容体２１内のトナーの質量Ｔ［ｇ］、粉体のしまり嵩密度Ｄ［ｇ／ｃｍ３］について、０．５＜（Ｔ／Ｄ）／Ｖ＜０．９の関係を満たしている。このような範囲とすることにより、トナーボトル２０が占めるスペースに対する補給可能なトナー量の効率を維持しつつ、消費されるべきトナーを無駄なく使い切ることができる。
また、トナーボトル２０のトナー収容体２１としてシート部材を袋状に形成したものを使用することで、トナーボトル２０に使用する樹脂の使用量を低減することで、省資源化を図ることができる。これは、トナー収容体２１は従来のハードボトルのような形状を維持する必要はなく、これにより必要とする強度が小さくてすむので、同じ表面積の容器であっても厚みを薄くすることが可能なためである。さらに使いおわったトナーボトル２０が自動的につぶれることで、使用済みトナーボトル２０の保管・回収にかかるコストを低減することができる。
また、トナー補給装置２００で用いるトナー収容器として、トナーボトル２０を用いることにより、バラツキの少ない、安定したトナー補給を行うことができ、また、トナー残量が少なく、トナーの無駄が少ないトナー補給を行うことができる。
また、画像形成装置としてのプリンタ１００のトナー補給手段としてトナー補給装置２００を用いることにより、安定したトナー補給を行うことができるので、現像装置１４内のトナー濃度が安定し、良好な画像形成を行うことができる。さらに、トナーボトル２０を交換する際のトナー残量が少なく、トナーの無駄が少ない画像形成装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本実施形態に係るトナー容器を使用するプリンタの概略構成図。
【図２】同プリンタが有するトナー補給装置の斜視図。
【図３】同トナー補給装置の断面説明図。
【図４】トナーボトルの外観斜視図。
【図５】補強板を備えるトナーボトルの外観斜視図。
【図６】口金部材近傍の断面説明図。
【図７】同プリンタの装置全体の斜視図。
【図８】トナーが消費されていく様子の説明図。（ａ）は、トナーと空気との比が適当である状態の説明図、（ｂ）は空気が多い状態の説明図、（ｃ）は空気が少ない状態の説明図。
【図９】Ｔ／Ｖの値を変化させたときの、トナーの補給量のばらつきを示すグラフ。
【図１０】Ｔ／Ｖの値を変化させたときの、トナー残量を示すグラフ。
【図１１】（Ｔ／Ｄ）／Ｖの値を変化させたときの、トナーの補給量のばらつきを示すグラフ。
【図１２】（Ｔ／Ｄ）／Ｖの値を変化させたときの、トナー残量を示すグラフ。
【符号の説明】
【００４５】
１      作像手段
２      像担持体
３      中間転写ベルト
７      レーザ書き込みユニット
１０    給紙部
１１    二次転写ローラ
１２    定着装置
１３    排紙トレイ
１４    現像装置
１７    中央の仕切り
１８    ドクターブレード
１９    現像ローラ
２０    トナーボトル
２１    トナー収容体
２１ａ  補強板
２１ｂ  溶着代
２１ｃ  トナー排出口
２２    ＲＦタグ
２５    シャッタ部材
３０    口金部材
３１    上側部材
４０    内側部材
４２    Ｏリング
４３    シール部材
５０    外側部材
６０    トナーポンプ
６１    ロータ
６２    ステータ
６３    トナー吸引口
６４    ユニバーサルジョイント
６５    トナー補給チューブ
６６    駆動モータ
６６ａ  駆動シャフトギヤ
６６ｂ  駆動シャフト
６７    トナー補給口
６８    サブホッパ
８０    ノズル
１００  プリンタ
２００  トナー補給装置
【図１】
2007155841.tif 000003
【図３】
2007155841.tif 000004
【図４】
2007155841.tif 000005
【図５】
2007155841.tif 000006
【図６】
2007155841.tif 000007
【図７】
2007155841.tif 000008
【図９】
2007155841.tif 000009
【図１０】
2007155841.tif 000010
【図１１】
2007155841.tif 000011
【図１２】
2007155841.tif 000012
【図２】
2007155841.tif 000013
【図８】
2007155841.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成18年1月18日(2006.1.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2007155841.tif 000015
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図８】
2007155841.tif 000016