(57)【要約】【課題】トナーカートリッジに所定量のトナーを精度よく充填することができるトナー充填装置及びトナー充填方法を提供する。【解決手段】少なくともトナーを搬送する搬送手段と前記搬送手段により搬送されてきたトナーをトナーカートリッジに充填する充填手段とを有し、充填手段内にトナー搬送を制御する搬送制御手段とトナーに空気を供給する空気供給手段とを有するトナー充填装置。【選択図】図２
2009086492.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、トナーを搬送する搬送手段と、前記搬送手段により搬送されてきたトナーをトナーカートリッジに充填する充填手段と、を有するトナー充填装置であって、
前記充填手段は、
前記搬送手段により搬送されてきたトナーと接触してトナー搬送を制御する搬送制御手段と、
前記搬送制御手段を通過したトナーに空気を供給する空気供給手段と、
を有することを特徴とするトナー充填装置。
【請求項２】
前記トナー充填装置によりトナーが充填されるトナーカートリッジは、内部の空気を排出する空気抜き口を有するものであることを特徴とする請求項１に記載のトナー充填装置。
【請求項３】
搬送手段により搬送されてきたトナーをトナーカートリッジに充填する時に、
前記搬送手段により搬送されてきたトナーを搬送制御手段に接触させ、
前記搬送制御手段を通過したトナーに空気を供給して流動性を変化させたトナーを前記トナーカートリッジに充填させることを特徴とするトナー充填方法。
【請求項４】
前記トナー充填方法によりトナーが充填されるトナーカートリッジには、空気を排出させる空気抜き口が設けられていることを特徴とする請求項３に記載のトナー充填方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置にトナーを供給するトナーカートリッジにトナーを充填するトナー充填装置、及び、トナー充填方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ等に代表される電子写真方式の画像形成装置は、像担持体上に形成された静電潜像を、通常、トナーにより顕像化し、形成されたトナー画像を用紙等の媒体上に転写、定着することにより、プリント作製を行うものである。画像形成装置へのトナー供給は、トナーカートリッジと呼ばれるトナー収納容器の画像形成装置への装填により行われ、カートリッジ装填による安定したトナー供給により、メンテナンス性の向上やプリント物の画質維持を実現する。
【０００３】
トナーカートリッジは、トナーを収納するトナー収納部のみから構成されるものの他に、トナー収納部に加えて現像ローラや像担持体等の部材を組み込んだプロセスカートリッジとかイメージングカートリッジと呼ばれるユニット形態のものがある。このタイプは、画像形成装置への着脱により、トナー補充と部品更新が同時に行えるので画質の性能維持がいっそう行い易くなっている。その反面、カートリッジ内部が複数の部屋に仕切られ、現像ローラ等の部品が装填されているため、トナー充填に手間がかかるという問題を有していた。
【０００４】
この様な背景から、カートリッジへのトナー充填を効率よく行う技術の検討が行われてきた。たとえば、脱気部材により吸引脱気を行いながらトナー充填を行う技術（たとえば、特許文献１参照）や、振動や空気等の作用でトナーに流動性を付与して充填を行う技術（たとえば、特許文献２、３参照）等が挙げられる。また、内部が複数の室に仕切られた構造を有するカートリッジに対し、トナー充填口側の隔壁に切欠部を設けることにより、１回の充填作業で複数の室にトナーを充填できる様にした技術もある（たとえば、特許文献４参照）。
【特許文献１】特開平８−３０５１４４号公報
【特許文献２】特開平９−３９９０３号公報
【特許文献３】特開２００２−３３７８０１号公報
【特許文献４】特開平５−６０９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、プリンタをはじめとする画像形成装置はオフィスの他に一般家庭にも普及しており、この様な動向から装置の小型軽量化が進められ、これに伴ってトナーカートリッジも小型化してきている。そして、トナーカートリッジが小さくなるほど、カートリッジのトナー収納スペースや収納口が小さくなるため、これまで以上に作業効率と作業精度が求められる様になってきた。
【０００６】
前述した特許文献３等、気体を添加して流動状態にしたトナーをカートリッジに充填する方法は、充填時の作業効率を向上させる面で効果的であるが、かさ密度の増大したトナーを充填するため、所定量のトナーを精度よく充填することが困難だった。
【０００７】
本発明は、トナーカートリッジへのトナー充填作業時の作業効率を低下させることなく、しかも、トナーカートリッジに所定量のトナーを精度よく充填することができるトナー充填技術を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題は、下記に記載の構成により解消されることが確認された。
【０００９】
請求項１に記載の発明は、
『少なくとも、トナーを搬送する搬送手段と、前記搬送手段により搬送されてきたトナーをトナーカートリッジに充填する充填手段と、を有するトナー充填装置であって、
前記充填手段は、
前記搬送手段により搬送されてきたトナーと接触してトナー搬送を制御する搬送制御手段と、
前記搬送制御手段を通過したトナーに空気を供給する空気供給手段と、
を有することを特徴とするトナー充填装置。』というものである。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、
『前記トナー充填装置によりトナーが充填されるトナーカートリッジは、内部の空気を排出する空気抜き口を有するものであることを特徴とする請求項１に記載のトナー充填装置。』というものである。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、
『搬送手段により搬送されてきたトナーをトナーカートリッジに充填する時に、
前記搬送手段により搬送されてきたトナーを搬送制御手段に接触させ、
前記搬送制御手段を通過したトナーに空気を供給して流動性を変化させたトナーを前記トナーカートリッジに充填させることを特徴とするトナー充填方法。』というものである。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、
『前記トナー充填方法によりトナーが充填されるトナーカートリッジには、空気を排出させる空気抜き口が設けられていることを特徴とする請求項３に記載のトナー充填方法。』というものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明では、搬送手段により搬送されてきたトナーを搬送制御手段に接触させることにより、すなわち、トナーの接触状態を制御することにより、搬送状態のままトナーをカートリッジ収容量に相当する量に計量できる様になった。そして、搬送制御手段を通過してきたトナーに空気供給手段より空気を供給することにより、搬送状態にあるトナーのかさ密度をより低減させて流動状態を促進させることができる様になった。この様に、搬送制御手段と空気供給手段を設けることにより、カートリッジ収納分相当のトナーの流動化を促進させ、所定量のトナーを迅速かつ精度よく充填できる様になった。
【００１４】
この様に、本発明によれば、トナーカートリッジ収容量に相当する量のトナーの流動状態を促進させて充填することができるので、トナー充填時の作業効率が低下することなく、しかも、トナーカートリッジへの充填を精度よく行うことができる。近年は、画像形成装置の小型化に伴いトナーカートリッジも小型化され、収納スペースが狭く、充填口が小さなトナーカートリッジも多く出回っているので、この様なカートリッジへのトナー充填作業の精度と効率を向上させる上で好ましいものである。
【００１５】
また、トナーカートリッジにトナー充填口に加えて空気抜き口を設けることにより、トナー充填時に流動化促進のために加えた空気がトナーカートリッジに入っても、空気は空気抜き口から出ていくので、空気の進入による充填作業効率の低下を起こさない。また、空気によるトナー充填口からのトナー噴出の発生を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明に係るトナー充填装置は、少なくとも、トナーを搬送する搬送手段と、搬送手段により搬送されてきたトナーをカートリッジに充填する充填手段と、を有するものである。そして、本発明に係るトナー充填装置を構成する充填手段は、搬送手段により搬送されてきたトナーと接触してトナー搬送を制御する搬送制御手段と、搬送制御手段を通過したトナーに空気を供給する空気供給手段とを有するものである。なお、本発明でいうトナーとは、トナーのみから構成されるもの（一成分現像剤の形態をとるもの）の他に、キャリアを混在させるもの（二成分現像剤の形態をとるもの）も含まれるものである。
【００１７】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００１８】
最初に、本発明の効果を発現させることが可能なトナー充填装置の具体例を図を用いて説明する。図１は、本発明の効果を発現させることが可能なトナー充填装置の全体構成図である。トナー充填装置Ａは、内部に複数の室を有し担持体や搬送部材等の部品が配置された現像装置やプロセスカートリッジと呼ばれる形態のトナーカートリッジにトナーをムラなく、しかも効率よく充填できる様に設計されている。
【００１９】
トナー充填装置Ａは、固定台上に立設したコラムスタンド上部に駆動手段を内蔵する駆動部Ａ１が固定されている。駆動部Ａ１は、駆動モータＭ１、電磁ブレーキＥＢ、電磁クラッチＥＣ、及びプーリＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、ベルトＢ１、Ｂ２などの駆動伝達手段から構成される。
【００２０】
駆動モータＭ１は電源投入とともに連続回転を開始し、プーリＰ１，Ｐ２、ベルトＢ１を介して電磁ブレーキＥＢを駆動させる。電磁ブレーキＥＢは駆動モータＭ１の回転を停止させたときの回転慣性を急速に低減させて駆動を急停止させる。
【００２１】
プーリＰ２と同軸上のプーリＰ３は、ベルトＢ２を介してプーリＰ４に駆動を伝達する。プーリＰ４の同軸上に設けた電磁クラッチＥＣは、オーガ手段Ａ２の回転軸Ａ２１を適時回転させる。
【００２２】
オーガ手段Ａ２の回転軸Ａ２１の下部の先端部付近には、スクリューＡ２２が固定され、回転軸Ａ２１と一体に回転可能である。
【００２３】
オーガ手段Ａ２の下部は、ホッパＡ３内に収容されている。ホッパＡ３は円錐状をなし、その下部は小開口のトナー供給路Ａ４と接続している。ホッパＡ３の上部は広口の開口部を形成し、天蓋Ａ３１により密閉されている。天蓋Ａ３１の一部は、現像剤補給口Ａ３２、センサＡ３３が設けられている。センサＡ３３はホッパＡ３内に収容された現像剤Ｔの上面を検知する。
【００２４】
ホッパＡ３内のトナーＴは、駆動モータＭ１の駆動によりオーガ手段Ａ２のスクリューＡ２２の回転により、後続のトナー供給路Ａ４に搬送される。図１のトナー充填装置Ａを構成する駆動部Ａ１とオーガ手段Ａ２及びホッパＡ３が、本発明でいう「トナーを搬送する搬送手段」に該当するものである。また、後続のトナー供給路Ａ４が、「搬送手段により搬送されてきたトナーをカートリッジに供給、充填する充填手段」に該当する。
【００２５】
トナー供給路Ａ４は、駆動部Ａ１とオーガ手段Ａ２により搬送されてきたトナーＴを通過させてトナーカートリッジ５０に供給するもので、図１に示す様に、コラムスタンドに保持されたアーム部材先端部に保持され、その上部はホッパＡ３に接続する。ホッパＡ３より搬送されてきたトナーＴは、スクリューＡ２２により付与された搬送力と後述する空気供給部４３からの空気により、トナー供給路Ａ４を構成する供給管Ａ４１内を通過する。また、トナーＴは、供給管Ａ４１内に設けられている搬送制御部材４２に接触することにより、供給管Ａ４１内の通過量が制御される。そして、トナー供給路Ａ４の末端にある排出開口部Ａ４４より排出されてトナーカートリッジ５０に充填される。
【００２６】
トナー供給路Ａ４を構成する供給管Ａ４１内には、スクリューＡ２２の回転時間により予め搬送量が制御された状態で搬送されてきたトナーの搬送をさらに制御する搬送制御部材Ａ４２が設けられている。本発明でいう「トナー搬送を制御する搬送制御手段」に該当する搬送制御部材Ａ４２は、ホッパＡ３より搬送されてきたトナーと接触する様に配置されている。すなわち、搬送されてきたトナーが搬送制御部材Ａ４２に接触することにより、供給管Ａ４１内にトナーカートリッジ収容量に相当する分のトナーを搬送する様に制御している。この様に、本発明では、供給管Ａ４１内に搬送制御部材Ａ４２を設けることにより、予めオーガ手段Ａ２により搬送量が制御されて搬送されてきたトナーの搬送をさらに制御することにより、トナーカートリッジ収容量分のトナーが供給管Ａ４１内を通過する様にしている。
【００２７】
また、トナー供給路Ａ４を構成する供給管Ａ４１内の搬送制御部材Ａ４２の下方に、本発明でいう「搬送制御手段を通過したトナーに空気を供給する空気供給手段」に該当する空気供給ノズルＡ４３が設けられている。空気供給ノズルＡ４３は、搬送制御部材Ａ４２を通過したトナーＴに空気を供給し、搬送されるトナーのかさ密度を低減させることにより、供給管Ａ４１内でのトナー搬送性を促進させるものである。
【００２８】
この様に、供給管Ａ４１内には、スクリューＡ２２の作用で搬送されてきたトナーＴの搬送量を制御する搬送制御部材Ａ４２と、搬送制御部材Ａ４２を通過したトナーに空気を供給する空気供給ノズルＡ４３が設けられている。つまり、搬送制御部材Ａ４２はスクリューＡ２２の作用で搬送されてきたトナーＴと接触することにより、供給管Ａ４１内におけるトナーＴの通過量を制御している。また、空気供給ノズルＡ４３は、搬送制御部材Ａ４２を通過したトナーに空気を供給してトナーＴのかさ密度を低減させることにより、トナーカートリッジ５０への収納分にあたる量のトナーに流動性を付与している。
【００２９】
本発明では、供給管Ａ４１内にこれらの構成を設けることにより、トナーカートリッジ５０の収容量に相当する量のトナーが計量され、計量されたトナーがトナーカートリッジ５０にスムーズに充填される。その結果、トナー充填時の作業効率を低下させずに、しかも、トナーカートリッジに所定量のトナーを精度よく充填することができる。特に、トナーの収納スペースが狭く、充填口の小さなトナーカートリッジにも、所定量のトナーを効率よく、かつ、精度よく充填することができる。なお、図１に示すトナーカートリッジ５０は、後述する図７（ｂ）に示す現像装置タイプのトナーカートリッジを想定しているが、図１のトナー充填装置によりトナー充填されるトナーカートリッジはこれに限定されるものではない。
【００３０】
トナー供給路Ａ４について、さらに説明する。図２は、トナー供給路Ａ４の概略図で、スクリューＡ２２により供給管Ａ４１に搬送されてきたトナーＴが、搬送制御部材Ａ４２を通過し、空気供給ノズルＡ４３により流動化されて、排出開口部Ａ４４よりトナーカートリッジ５０に充填される様子を示している。
【００３１】
搬送制御部材Ａ４２は、たとえば、図２に示す４枚の板状部材（以下、フィンともいう）Ａ４２１ａ〜Ａ４２１ｄで構成され、スクリューＡ２２の回転により搬送されてきたトナーＴはこの板状部材面に接触すると粗く解砕されてかさ密度を低下させる。すなわち、搬送制御部材Ａ４２には、トナーＴの搬送方向に対して３０°ほど傾斜させた状態で４枚のフィンＡ４２１が配置され、トナーＴはフィンＡ４２１に接触することにより、トナーカートリッジ容量に対応する量のトナーが搬送される様になっている。
【００３２】
図３は、４枚のフィンを用いた搬送制御部材Ａ４２の斜視図、上面図及び側面図であり、図３（ｃ）のθはフィンＡ４２１の角度を示す。４枚のフィンを用いた搬送制御部材Ａ４２では、フィンＡ４２１の枚数や角度θを変えることにより、トナー搬送量を制御することができる。具体的には、フィンＡ４２１の枚数は２枚〜６枚が好ましく、トナー搬送量を多くしたい時にはフィンＡ４２１の枚数を少なくし、また、搬送量を少なくしたい時にはフィンＡ４２１の枚数を多めにすることで対応できる。また、角度θは２０°〜４０°が好ましく、トナー搬送量を多くしたい時には角度θを低めに設定しておき、トナー搬送量を少なくしたい時には角度θを高めに設定することで対応可能である。
【００３３】
図３の搬送制御部材Ａ４２は、上方から見て４枚のフィンＡ４２１が直交方向に配置されている。これは、オーガ部Ａ２より搬送されてきたトナーＴがスクリューＡ２２の回転の作用により、渦を巻く様に回転しながら搬送されてくるので、トナーＴの回転方向に沿ってフィンＡ４２１を配置している。この様に、フィンＡ４２１をトナーＴの回転方向に沿って配置させることにより、搬送制御部材Ａ４２ではトナーがつまることなくスムーズに搬送される。
【００３４】
空気供給ノズルＡ４３は、図２に示す様に、搬送制御部材Ａ４２の下方に配置され、搬送制御部材Ａ４２を通過してきたトナーＴに空気を吹き付けることにより、供給管Ａ４１内でのトナーのかさ密度をさらに下げて、搬送性を向上させるものである。図４は、供給管内での空気供給ノズルＡ４３の配置例を示すもので、図４（ａ）は供給管Ａ４１を上方から見た時、４つの空気供給ノズルＡ４３がお互いにほぼ直交する様に配置されたものを示す。また、図４（ｂ）は、供給管Ａ４１を側面より見た時、空気供給ノズルＡ４３の先端が供給管Ａ４１の下斜め方向に向けて配置されたものを示す。
【００３５】
また、図４には供給管Ａ４１内における空気の流れが破線の矢印で示されているが、空気供給ノズルＡ４３を図４（ａ）に示す様に配置することで、供給管Ａ４１内には渦巻き状の、すなわち、回転しながら下方に移動する空気の流れが形成される。本発明では、オーガ部Ａ２より供給管Ａ４１に搬送されてきたトナーＴがスクリューＡ２２の作用で渦を巻く様に回転しながら供給管Ａ４１内を移動する。渦巻き状の流れの空気を形成することにより、トナーの移動方向に沿った方向に空気を供給するので、搬送中のトナーのかさ密度を効率よく下げることができる。
【００３６】
供給管Ａ４１内における空気の速度（風速）は１〜５ｍ／ｓが好ましく、１〜２ｍ／ｓがより好ましい。風速がこの範囲の時、トナーのかさ密度が適度に下がり良好な搬送性が得られるとともに、トナーカートリッジ内に空気が入っても充填したトナーを噴出させる様なことはない。供給管Ａ４１内における空気の風速は、たとえば、風速計で測定することが可能である。図５はホットワイヤ方式のデジタル風速計を用いて供給管Ａ４１内の風速測定を行う様子を示した模式図である。このデジタル風速計７０は、伸縮自在のプローブハンドル７２の先端に設けられたセンサ７２１（ガラスビーズタイプサーミスタ等）を供給管Ａ４１内の孔Ａ４３３近傍（１０ｍｍ）に配置し、センサ７２１により孔Ａ４３３より供給される空気の風速を検知する。センサ７２１により検知された風速はプローブハンドル７２末端のプローブ入力プラグ７２３より測定装置本体７１の表示部７１１に表示される。測定装置本体７１の表示部７１１の下方に設けられたボタンは、測定条件等の入力や表示部７１１に表示された風速の記録等の操作を行う際に使用されるものである。デジタル風速計の具体例としては、たとえば、「デジタル風速計  Ｍｏｄｅｌ  ＣＷ−６０（カスタム株式会社製）」があり、この風速計によれば、温度０〜５０℃、風速０．２〜２０．０ｍ／ｓの空気を測定することが可能である。
【００３７】
なお、風速からのかさ密度は、予め設定しておいたプログラムを搭載したコンピュータを用いることにより算出される。具体的には、風速の他にトナーの粒径や密度、孔Ａ４３３の大きさ、充填時の温度や湿度等のデータを入力して、演算処理により算出される。その結果、風速が０．２〜０．６ｍ／ｓの時に０．３５前後のかさ密度が得られ、０．７〜１．６ｍ／ｓで０．３０前後、１．７〜２．５ｍ／ｓで０．２７前後、風速が２．６ｍ／ｓ〜３．２ｍ／ｓの時に０．２５前後のかさ密度が得られる傾向がある。
【００３８】
なお、本発明でいう「トナーのかさ密度」とは、既知体積の容器にトナーを充填した時に、充填されたトナーの質量をその容器の体積で除して得られる値のことで、単位体積あたりのトナー質量のことをいうものである。すなわち、本発明で「かさ密度を下げる」とは、既知体積中に存在するトナーの量を減少させることを意味するもので、かさ密度を低くするほど、体積あたりに占める空間の比率は高くなる。
【００３９】
流動状態のトナーのかさ密度測定は以下のように行う。
（１）図６に示す様に、排出開口部Ａ４４の下端部に内部が複数の室に分けられたステンレス管を配置し、その直下に、排出開口部Ａ４４より排出されるトナーを充填する透明の５００ｍｌメスシリンダーを用意する。
（２）５００ｍｌメスシリンダー内に、ステンレス製の充填管をセットする。この充填管は、開口部下端部Ａ４４に設けられたステンレス管に直結、あるいは、可撓性のチューブを介して接続される。
（３）充填管先端の高さは、メスシリンダーの底部を０とし０．１ｍｍから２５５ｍｍの範囲で任意の高さを保つように支持する。
（４）充填管より、メスシリンダー内に現像剤を充填する。
（５）充填量は５００ｍｌ（メスシリンダー上限）とする。具体的には、流動化されて雲状になったトナーがメスシリンダーの５００ｍｌの目盛りに到達したとき、メスシリンダーより充填管を抜いて、これを５００ｍｌの充填量とする。
（６）充填管を抜いた後、充填されたトナーの質量を測定し、かさ密度を算出する。
【００４０】
なお、図６のかさ密度測定装置は、測定精度を高めるためにステンレス製の充填管内を２つに仕切り、２本のメスシリンダーを用いて測定を行うものであるが、かさ密度測定装置は図６のものに限定されるものではない。
【００４１】
次に、本発明に使用可能なトナーカートリッジについて説明する。ここで、本発明でいうトナーカートリッジとは、トナーを収容した状態で画像形成装置にそのまま装填し、装填したカートリッジより直接画像形成装置にトナー供給を行うものである。具体的な形態例としては、たとえば、次の様なものが挙げられる。
（１）トナーボトル
ボトル形状のトナー収納容器で、画像形成装置にそのまま装填して収納したトナーを供給するタイプである。
（２）現像装置
トナーを収納する収納部の他に、現像ローラ等の現像剤担持体や現像層規制部材等の部品より構成される現像部を有し、画像形成装置への装填が可能なユニットタイプのもので、現像装置とも呼ばれる。
（３）プロセスカートリッジ
トナーを収納する収納部の他に、現像部や感光体ドラム、さらには、クリーニング手段等のトナー画像形成に必要な部品が搭載された一体型のユニットタイプのもので、イメージングカートリッジ等とも呼ばれる。画像形成装置にそのまま装填して使用される。
【００４２】
図７に、上記トナーカートリッジの外観例を示す。すなわち、図７（ａ）はトナーボトルの一例、図７（ｂ）は現像装置の一例、さらに、図７（ｃ）はプロセスカートリッジの一例である。
【００４３】
本発明では、トナーカートリッジの形態を特に限定するものではないが、内部に画像形成使用部品が収納され、かつ、複雑な構造を採ることの多い、図７（ｂ）や（ｃ）に示す様な現像装置やプロセスカートリッジに対するトナー充填で特に効果を発現できる。
【００４４】
また、図２に示す様に、トナーカートリッジ５０は、トナー充填口５０１に加えて空気抜き口５０２を設けたものが好ましく、空気抜け口５０２を設けることにより、トナー充填時、トナー充填口５０１からのトナー噴出の発生を防ぐことができる。すなわち、トナー充填時、トナーカートリッジ５０にはトナー粒子とともにトナーのかさ密度の低減に寄与した空気も入ってくる。空気抜け口５０２を設けることにより、空気をトナーカートリッジ外にゆっくり逃すことができるので、トナー充填口からのトナー噴出の発生を抑制することができる。また、空気を逃がしながらトナー充填を行うので、空気がトナー充填を阻害することがなく、スムーズなトナー充填が行える。
【００４５】
次に、本発明に係るトナー充填装置に使用可能なトナーカートリッジの代表的な形態である現像装置とプロセスカートリッジについて説明する。
【００４６】
図８は、本発明の効果を発現するトナー充填が行えるトナーカートリッジの代表的な形態の１つである現像装置の外観図と断面構成図である。図８に示す現像装置５０は、非磁性１成分系トナー（非磁性１成分現像剤）を用いて現像を行うことが可能である。現像装置５０は、たとえば、図８（ａ）に示す様な外観を有するもので、内部に現像ローラ等の部品が配置されるとともに所定量のトナーが収納されてなるものである。現像装置５０は、画像形成装置内の所定位置に装填後、収納されている現像剤を感光体ドラムに供給して現像を行い、所定枚数の画像形成に供されて現像剤がなくなると、装置より取り外し、新しいものに交換される。
【００４７】
現像装置５０は、図示しないモータにより図中反時計回り方向に回転駆動され、画像形成装置に組み込んだ状態で図示しない像担持体に接触または近接する現像ローラ５１と、現像ローラ５１の左側に設けられたバッファ室５２と、バッファ室５２に隣接するホッパ５３とを有する。
【００４８】
現像ローラ５１は、導電性の円柱基体と、基体の外周にシリコーンゴム等の硬度の高い物質を用いて形成した弾性層を有する。
【００４９】
バッファ室５２にはトナー規制部材であるブレード５４が現像ローラ５１に圧接させた状態で配置されている。ブレード５４は、現像ローラ５１上のトナーの帯電量及び付着量を規制するものである。また、現像ローラ５１の回転方向に対してブレード５４の下流側に、現像ローラ５１上のトナー帯電量・付着量の規制を補助するための補助ブレード５５をさらに設けることも可能である。
【００５０】
現像ローラ５１には供給ローラ５６が押圧されている。供給ローラ５６は、図示しないモータにより現像ローラ５１と同一方向（図中反時計回り方向）に回転駆動する。供給ローラ５６は、導電性の円柱基体と基体の外周にウレタンフォームなどで形成された発泡層を有する。
【００５１】
ホッパ５３には一成分現像剤であるトナーＴが収容されている。また、ホッパ５３にはトナーＴを攪拌する回転体２７が設けられている。回転体５７には、フィルム状の搬送羽根が取付けられており、回転体５７の矢印方向への回転によりトナーＴを搬送する。搬送羽根により搬送されたトナーＴは、ホッパ５３とバッファ室５２を隔てる隔壁に設けられた通路５８を介してバッファ室５２に供給される。なお、搬送羽根の形状は、回転体５７の回転に伴い羽根の回転方向前方でトナーＴを搬送しながら撓むとともに、通路５８の左側端部に到達すると真っ直ぐの状態に戻るようになっている。このように羽根はその形状を湾曲状態を経て真っ直ぐに戻るようにすることでトナーＴを通路５８に供給している。
【００５２】
また、通路５８には通路５８を閉鎖する弁５８１が設けられている。この弁はフィルム状の部材で、一端が隔壁の通路５８右側面上側に固定され、トナーＴがホッパ５３から通路５８に供給されると、トナーＴからの押圧力により右側に押されて通路５８を開けるようになっている。その結果、バッファ室５２内にトナーＴが供給される。
【００５３】
また、弁５８１の他端には規制部材５８２が取り付けられている。規制部材５８２と供給ローラ５６は、弁５８１が通路５８を閉鎖した状態でも僅かな隙間を形成する様に配置される。規制部材５８２は、バッファ室５２の底部に溜まるトナー量が過度にならないように調整するもので、現像ローラ５１から供給ローラ５６に回収されたトナーＴがバッファ室５２の底部に多量に落下しないように調整される。
【００５４】
現像装置５０では、画像形成時に現像ローラ５１が矢印方向に回転駆動するとともに供給ローラ５６の回転によりバッファ室５２のトナーが現像ローラ５１上に供給される。現像ローラ５１上に供給されたトナーＴは、ブレード５４、補助ブレード５５により帯電、薄層化された後、像担持体との対向領域に搬送され、像担持体上の静電潜像の現像に供される。現像に使用されなかったトナーは、現像ローラ５１の回転に伴ってバッファ室５２に戻り、供給ローラ５６により現像ローラ５１から掻き取られ回収される。
【００５５】
次に、感光体や現像器等の画像形成に使用される構成要素を内蔵した構造を有するトナーカートリッジであるプロセスカートリッジについて説明する。図９は、プロセスカートリッジ５０が画像形成装置１に着脱自在に装填することが可能なことを示す模式図である。図９（ａ）は、プロセスカートリッジ５０の断面構造を示すもので、プロセスカートリッジ５０は、像担持体であるドラム状の感光体３１、感光体３１の表面を一様に帯電する帯電装置３２、感光体３１の外周面に形成された静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像部４０、トナー像を記録媒体Ｓに転写した後に感光体３１の外周面に残量したトナーを回収するクリーニング装置３３等により構成される。
【００５６】
現像部４０内には図示していないが、本発明に係るトナー充填方法によりトナーが充填されている。また、現像部４０内には、時計回りに回転して感光体３１と接触または近接する現像ローラ５１、現像ローラ５１にトナーを供給する供給ローラ５６、現像ローラ５１上にコートされたトナー層の厚みを規制しつつ摩擦によりトナーを帯電させるブレード５４、現像部４０内のトナー粒子を撹拌しつつ供給ローラ５６に向けて搬送する回転部材５７を有する。
【００５７】
図９（ａ）に示すプロセスカートリッジ５０は、図９（ｂ）に示す様に、画像形成装置であるカラープリンタ１の装置本体２内に装填される。図中、装置本体２内にはプロセスカートリッジ５０が４個装填されているが、これは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色トナーが充填されたプロセスカートリッジを装填するものである。
【００５８】
図９（ｂ）のカラープリンタ１は、光書込装置７（７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋ）より各色の画像情報に応じて感光体３１が露光され、感光体３１の外周面に静電潜像が形成される。この静電潜像に対して現像部４０からトナーが供給され、静電潜像がトナー像として可視化される。トナー画像の形成とタイミングを図って搬送ベルト４に吸着された記録媒体Ｓが収納部６より搬送され、転写ローラ５の作用により感光体３１上のトナー像が記録媒体Ｓ上に次々と転写される。トナー像が転写された記録媒体Ｓは定着装置８に搬送されてトナー画像が定着され、定着の終了した記録媒体Ｓは装置本体２の上面部に形成されている排紙トレイ１４上に排紙される。
【００５９】
また、図９（ｃ）に示す様に、プロセスカートリッジ５０は、搬送ベルト４を開放位置へ回動させた後に、装置本体２外へ取り出し可能に装填されている。図９（ｃ）では、黒色トナーを充填したプロセスカートリッジ５０Ｋとイエロートナーを充填したプロセスカートリッジ５０Ｙを装置本体２の外へ取り外した状態を示している。
【実施例】
【００６０】
以下、実施例を挙げて本発明の実施態様を具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
１．「評価用試料１〜１０（実施例１〜６、比較例１〜４）」の作製
以下の手順で「評価用試料１〜１０」を作製し、本発明の構成を満足する「評価用試料１〜６」を「実施例１〜６」、本発明の構成を有さない「評価用試料７〜１０」を「比較例１〜４」とした。
【００６１】
市販の透明樹脂を用いて図８に示す現像装置タイプのトナーカートリッジ５０の筐体を成形した。筐体には図８に示す位置にトナー充填口５０１を設け、成形した筐体内に現像ローラ等の所定構成部材を装填した。所定構成部材を装填後、トナーカートリッジ５０を長方向に立て、筐体の所定位置にマジックペンで線を引いて印をつけた。この所定位置とは、Ａ４サイズで画素率６％のプリントを４０００枚作製するのに必要なトナー量を充填した時に、充填トナーの先端がくる位置である。
【００６２】
印を付けたトナーカートリッジに、市販の体積基準メディアン径（Ｄ５０ｖ）が６．５μｍの黒色トナーを充填した。トナー充填は、図１に示すトナー充填装置１を用い、表１に示す充填条件の下で行った。なお、図１のトナー充填装置１は、１つのトナーカートリッジにＡ４サイズで４０００枚分のプリント作製を行う分のトナーがホッパＡ５３より搬送される様に設定し、評価用試料１件につき２０本のトナーカートリッジを作製する様にトナー充填を行った。各充填条件により得られるトナーのかさ密度は図４に示す方法により測定したものである。
２．評価実験
評価は、トナー充填時間とトナー収容量精度、及び、トナー充填口からのトナー噴出発生の有無を評価した。各評価項目は以下の様に定義付ける。
【００６３】
〈トナー充填時間〉
上記枚数分のトナーの充填時間を、比較例１（測定用試料７）の充填時間を基準（＝１００％）にして評価した。つまり、各試料における充填時間を比較例１の充填時間で除し、これを１００倍して得られた値（％）をトナー充填時間の評価とした。値が低いものほど、迅速なトナー充填が行えるものと判断し、充填時間が比較例１の８０％以下のものを合格とした。
【００６４】
〈充填量精度〉
評価用試料１件につき２０本のトナーカートリッジについて、前述したトナーカートリッジ筐体上のマジックペンでつけた印を基準線にし、充填したトナーの先端が基準線の±１ｍｍ以内にあるものと、基準線の±３ｍｍ以内にあるものの比率を評価した。基準線±１ｍｍ以内にあるものの比率が高いほど、精度の高いトナー充填が行えるものと判断し、基準線±３ｍｍが１００％であり、かつ、基準線±１ｍｍが８０％以上のものを合格とした。倍率が１０倍のルーペを用いて目視により評価した。
【００６５】
〈トナー噴出発生の有無〉
トナー充填したトナーカートリッジのトナー充填口を目視で観察し、トナー噴出の発生の有無を評価した。評価用試料１件につき２０本のトナーカートリッジに対し、全てのトナーカートリッジにトナー噴出の発生が見られなかったものを合格とし、表１では○で示した。一方、トナー噴出が１つでも発生したものは不合格とし、表１では×で示した。
【００６６】
結果を表１に示す。
【００６７】
【表１】
2009086492.tif 000003
【００６８】
表１に示す様に、本発明の構成要件を満足する実施例１〜６では、搬送制御手段と空気供給手段を用いない比較例１のトナー充填に比べ、作業効率の大幅な向上が実現されることが確認された。特に、トナー充填口が小さくなっても迅速かつ精度のよい充填が行えることが確認され、本発明の構成が小型のトナーカートリッジへのトナー充填に効果的であることが確認された。また、実施例２や３の結果から確認される様に、トナーカートリッジに空気抜き口を設けることにより、作業時間がいっそう短くなり、トナー噴出による汚染が起きないことも確認された。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の効果を発現可能なトナー充填装置の全体構成図である。
【図２】本発明に係るトナー充填装置を構成するトナー供給路の概略図である。
【図３】４枚のフィンを用いた搬送制御部材の斜視図、上面図及び側面図である。
【図４】空気供給ノズルの配置例と供給管内での空気の流れを示す模式図である。
【図５】デジタル風速計を用いた風速測定の様子を示す模式図である。
【図６】トナーのかさ密度測定装置の概略図である。
【図７】トナーカートリッジの外観例を示す模式図である。
【図８】現像装置の外観図と断面構成図である。
【図９】画像形成装置に装填可能なプロセスカートリッジを示す模式図である。
【符号の説明】
【００７０】
Ａ  トナー充填装置
Ａ１  駆動部
Ａ２  オーガ手段
Ａ３  ホッパ
Ａ４  トナー供給路
Ａ４１  供給管
Ａ４２  搬送制御部材
Ａ４２１  板状部材（フィン）
Ａ４３  空気供給ノズル
Ａ４４  排出開口部
５０  トナーカートリッジ（現像装置、プロセスカートリッジ）
５０１  トナー充填口
５０２  空気抜き口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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