(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー充填口及びエアー吸引管挿入口を有する容器に、先端部にエアー吸引部を有するエアー吸引管を容器底部近傍まで挿入し、トナー充填口からエアーを吹き込みながらトナー粉を容器内に投入するとともに、該エアー吸引管により容器内のエアーを吸引し、トナー粉の投入量に応じて該エアー吸引管のエアー吸引部の高さ位置を変化させてトナー充填を行うことによって製造され、
充填密度／飽和嵩密度＞１．０、平均針入度≧５．０ｍｍでかつ針入度の標準偏差が平均針入度の１／５を越えない状態でトナー粉が充填されていることを特徴とする、画像形成装置用充填トナー補給容器。
【請求項２】
トナー粉の体積平均粒径が４．０〜１２．０μｍである、請求項１の充填トナー補給容器。
【請求項３】
トナー粉の体積平均粒径が９．０μｍ以下である、請求項１の充填トナー補給容器。
【請求項４】
針入度≧１０．０ｍｍである請求項１の充填トナー補給容器。
【請求項５】
充填密度／飽和嵩密度≧１．１である、請求項１の充填トナー補給容器。
【請求項６】
トナー粉が体積平均粒径５．０〜９．０μｍの一成分系磁性トナーであって、充填密度／飽和嵩密度＞１．１２５である、請求項１の充填トナー補給容器。
【請求項７】
トナー粉の真比重が１．５５〜１．７５である請求項１の充填トナー補給容器。
【請求項８】
粒径４．０μｍ以下のトナー粉の個数が全体の２０％以下で、かつ粒径１２．７μｍ以上のトナー粉の重量が全体の３．０％以下である、請求項２又は５の充填トナー補給容器。
【請求項９】
充填されたトナーのほぐし作用をする回転部材が内設されている、請求項１の充填トナー補給容器。
【請求項１０】
トナー吐出口とは別個にトナー充填口と、エアー吸引口もしくはエアー吸引管挿入口を有している、請求項１の充填トナー補給容器。
【請求項１１】
請求項１の充填トナー補給容器を現像ユニットに装着することを特徴とする、電子写真画像形成方法。
【請求項１２】
請求項１の充填トナー補給容器をトナー補給手段として使用することを特徴とする、電子写真画像形成装置。
【請求項１３】
エアー吹き込みを、エアー流量３０〜２００ｃｃ／分で間欠的に行う、請求項１の充填トナー補給容器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置の現像ユニットに粉体トナーを供給するための、トナーが充填された充填トナー補給容器及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光導電性感光体に静電潜像を形成し、この潜像を粉体トナーによって現像し、得られた像を転写紙へ転写する電子写真法を利用する複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置は広く使用されている。このような画像形成装置においては、内蔵する現像ユニットに粉体トナーを供給するために、トナー吐出口を有しトナーを充填した補給容器が通常装着される。このトナー補給容器は、トナーが充填された状態で、画像形成装置本体とは別個の独立した商品として通常販売され、顧客に供給されている。このトナーが充填された状態のトナー補給容器を、以後「充填トナー補給容器」と称する。
【０００３】
一方、電子写真法による画像形成に用いられる粉体トナーとしては、磁性体を含有させた通称一成分系磁性トナー、及び磁性体を含有しない粉体であって別途用意された磁性体粉と混合して使用される二成分系トナーが一般に知られている。一成分系磁性トナーは、磁性体粉を別途用意する必要がないため、下記のような画像形成装置本体の小型化の要求には、有効である。
【０００４】
最近、黒色のみならず各種の色あるいはフルカラーの画像の形成可能な装置の開発と商品化が盛んに行われており、それに使われる粉体トナーについても同様に開発、商品化が行われている。
【０００５】
現在販売されている充填トナー補給容器の多くは、充填量が容器の容量に比べて少なく、形成できる画像枚数が少ないため、補給容器を頻繁に交換しなければならない。
例えば一成分系磁性トナーの充填トナー補給容器の充填状態について言えば、その多くは平均体積粒径７．５〜１１．５μｍ程度のトナーが充填密度０．３０〜０．３６ｇ／ｃｃ程度で充填されたものであり、これは飽和嵩密度の０．４７〜０．５６倍である。
なお、「充填密度」及び「飽和嵩密度」は後に定義するとおりである。
【０００６】
充填トナー補給容器内の充填密度が低くなるのは、主にその充填方法に起因している。従来、特に一般的に実用化され多用されている充填方法は、棒状の回転軸にらせん翼を付けたオーガーをホッパーの内側に設け、このホッパーを補給容器の開口部に設置した上で、オーガーを回転しながらホッパー内の粉体トナーを容器内に押出し充填するものである。
この方法によるトナーの充填工程では、トナーは空気と混ざって投入され、場合によっては完全に自然沈降するのを待たずに、空気と混ざったトナーが容器内を満たした時点で投入を停止し、封をする。そのため、充填トナー補給容器のトナー充填密度が上記のように低くなってしまう。
【０００７】
なお、このような充填方法においては、時にはオーガーの回転摩擦によって熱が発生する。この熱が、複数のトナー粉が軟化してブリッジ化し、塊を形成する原因の１つになっているものと考えられている。塊状のトナーいわゆる２次粒子が画像形成装置の現像ユニットに入ると、トナーづまりが起きたり、現像不良を発生させるなど、諸々の不具合をもたらすことになる。
【０００８】
近年、市場のニーズから、これらの画像形成装置本体の小型化が進み、それに伴い充填トナー補給容器自体の小型化も併せて必要となっている。また補給容器がカートリッジ方式の場合には、容器の長寿命化とか操作性の向上も併せて求められている。ところが補給容器が小型になると、容器１個あたりのトナー充填量が少なくなるために、必然的に１つの容器で形成できる画像枚数が少なくなって、補給容器を頻繁に交換しなければならなくなるという作業性の問題がでてくる。
【０００９】
充填トナー補給容器の小型化に付随して出てきたこれらの問題の解決策として、考えられているのが、補給容器にトナーを多量にすなわち高密度状態で充填すること、いわゆる「トナーの高充填化」である。
しかしながら、高充填化を達成しさえすれば、その充填トナー補給容器が商品として顧客に満足されるわけではない。顧客に期待されているものは、高充填化されたトナーが現像ユニットに連続的に均一かつスムーズに供給され、供給された後にトナーづまり等が起きずに、結果として充填トナー量に見合った複写画像枚数が得られる性能を有する充填トナー補給容器である。得られた画像の質が高いものであることは言うまでもない。
さらに最近、より高精細な画像に対する要望が強まっており、そのためにはより小粒径のトナー粉が必要となってくる。しかしながら、粒子が小さくなる程、充填化すると粒子が互いに固着しやすくなるため、「高充填トナー補給容器」の商品化は困難になる。
【００１０】
多量のトナー粉を補給容器に充填する方法については、特開平４−３１１４０３号公報において、容器内に設けたエアー吸引管からエアを積極的に吸引する方法が提案され、また特開平４−８７９０１号公報において、先述のオーガー方式でトナー粉を容器に投入した後、時間をかけて自然沈降させる方法等が提案されている。
しかし、これらの方法は、トナーの現像ユニットへの補給性とか、得られる画像の枚数と画像の質さらに高精細画像を課題として取り上げているわけではなく、勿論この提案方法によって得られるトナー補給容器がこれらの課題を解決しているものでもない。
従ってこれらの要求を充足する「高充填トナー補給容器」について、従来提案はなされておらず、当然、製品化もされていない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上のような従来技術の実情に鑑み、次のような新規な課題を解決しようとしてなされたものである。
（１）現像ユニットにトナー粉を連続的に均一かつスムーズに供給して、充填トナー量に見合った枚数の画像を形成できる、高充填トナー補給容器を提供すること。
（２）質の高い画像を形成できる、高充填トナー補給容器を提供すること。
（３）高精細な画像を形成できる、高充填トナー補給容器を提供すること。
（４）質の高い画像を形成できる、画像形成方法を提供すること。
（５）質の高い画像を形成できる、画像形成装置を提供すること。
（６）以上の高充填トナー補給容器を製造しうる新規な方法を提供すること。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記課題を解決すべく、補給容器内のトナー粉の充填状態、充填密度、針入度及びそのばらつき等に着目し、鋭意検討を行った結果、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明によれば、充填密度／飽和嵩密度＞１．０、平均針入度≧５.０ｍｍでかつ針入度の標準偏差が平均針入度の１／５を越えない状態でトナー粉が充填されていることを特徴とする、画像形成装置用充填トナー補給容器が提供される。
また、本発明によれば、上記充填トナー補給容器を現像ユニットに装着することを特徴とする、電子写真画像形成方法が提供される。
さらに、本発明によれば、トナー充填口及びエアー吸引管挿入口を有する容器に、先端部にエアー吸引部を有するエアー吸引管を容器底部近傍まで挿入し、トナー充填口からエアーを吹き込みながらトナー粉を容器内に投入するとともに、該エアー吸引管により容器内のエアーを吸引し、トナー粉の投入量に応じて該エアー吸引管のエアー吸引部の高さ位置を変化させてトナー充填を行うことを特徴とする、上記充填トナー補給容器の製造方法が提供される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明者等は、本発明の充填トナー補給容器を、後述する新規な方法によって実現した。
以下本発明を詳述するが、先ず、本発明の説明に先だって、従来の充填トナー補給容器の検証結果について述べる。本発明者等は、補給容器内のトナー粉の充填状態が、現像ユニットへのトナー粉の補給にどう影響するのか、その結果形成される画像の量と質をどう左右させるのかについて検証した。
トナーを高充填化するため、例えば特開平４−３１１４０３号公報に提案されているように、容器内に延出させて設けたエアー吸引管からエアーを積極的に吸引してみたところ、エアー吸引部周辺部分の充填の密度は高くなるものの、エアーが完全に分離されないために充填の密度が全体的に予期したほど高くならず、その上空洞部分や、大きく押し固められたような部分ができて、不均一な充填状態が作り出されてしまうことが判明した。
【００１４】
このように補給容器内におけるトナーの充填状態が均一でないと、容器から現像ユニットに補給されるトナーの量がばらついて、一度に大量に補給されたり、全体として過剰に補給されたり、逆に補給不足が起きたりする。
トナーが押し固められた状態のまま、一度に大量に補給されると、帯電不良のトナーが増えて、複写画像一枚当たりに多量のトナーが消費され、結果として容器のトナー充填量が多くても、それに見合った枚数の複写画像が得られないことになる。トナーが特に強く押し固められた部分があると、塊状の２次粒子を形成しやすくなって、これも複写画像枚数の低下の原因になる。
また、トナーが過剰に補給されると、トナーの目詰まりとか画像の地汚れを発生したり、塊状の２次粒子を形成しやすくなる。この２次粒子は、目詰まりと画像の地汚れの発生をはげしくするばかりでなく、すじ状のぬけのある画像を形成し、いわゆる現像不良の原因になる。
一方、トナーの補給量が不足すると、画像濃度が低下し、現像ユニットの稼動不良の原因になる。
【００１５】
本発明者等は、このような検証事実に基づいて研究を重ねた結果、充填トナーを特定の充填密度と針入度にすると、均一な充填状態をつくりだして、本発明の課題の解決につながることを確認して、本発明に至ったのである。
【００１６】
本発明の充填トナー補給容器は、充填密度／飽和嵩密度＞ １．０、平均針入度 ≧ ５.０ｍｍでかつ針入度の標準偏差が平均針入度の１／５を越えない状態でトナー粉が充填されていることを特徴とする。
ここで「充填密度」とは、容器内の充填トナーの重量を容器の容積で割った値をいう。
「飽和嵩密度」とは容器内にトナーを投入した後、２４時間自然沈降させて充填を行った時の、単位容積当たりのトナー重量をいう。
「針入度」は、ＪＩＳ−Ｋ２２０７に準じて算出される。本発明においては、１つの容器に関し、隣接する測定位置から４ｃｍ離れた５箇所以上の針入度を測定し、その値の平均値を「平均針入度」とする。測定箇所の数は、容器の大きさと形状により選定する。測定は、トナー充填状態を崩さないように、測定箇所にあたる容器部分に穴をあけても行ってもよいし、測定箇所にあたる容器の一部を切り開いてもあるいは切断して行ってもよい。容器に穴を開ける方法としては、例えば容器をクランプした状態でハンドドリルを用いて穴を開ける方法を使用することができる。また、容器の一部を切り開いたり切断する方法としては、例えばプラスチック製容器の場合には、超音波カッター等を用い、紙製容器の場合には、通常市販されているカッターを用いることができる。
「標準偏差」は、下記算定式により算出される。
【数１】
標準偏差＝√[｛ｎΣｘn2 - (Σｘn)2}／ｎ（ｎ−１）]
但し、ｘは測定値、ｎは測定個数である。
【００１７】
本発明のように、充填密度／飽和嵩密度＞１．０、平均針入度 ≧５.０ｍｍでかつ針入度の標準偏差が平均針入度の１／５を越えない、トナーの充填状態になると、従来の充填トナー補給容器の２倍以上の量のトナーが充填され、しかも充填量が多いにもかかわらず、この充填トナー補給容器を現像ユニットに装着して画像形成装置を稼動させると、同じ充填トナー重量に対する形成される画像枚数の割合が、従来の充填トナー補給容器を用いた場合と同等以上であり、さらに濃度むら及び地肌汚れのない高品質の画像が得られる。
すなわち本発明の充填トナー補給容器は、容器内であるいは画像形成の過程の中で、ブロッキングとか２次粒子の形成を起こさずに、充填トナーのほとんど全てが１次粒子のまま画像形成に結びつく性能を有している。
このような性能を有する本発明の充填トナー補給容器は、本発明者等が先に提案した、後述する新規な方法により製造される。
【００１８】
本発明の充填トナー補給容器において、充填密度／飽和嵩密度は１．０より大きくなければならず、好ましくは１．１以上である。充填密度／飽和嵩密度が１．０以下では「トナーの高充填化」は達成できない。一成分系磁性トナーの場合には、真比重が高いために飽和嵩密度が高くなりやすく、二成分系トナーと比較すると高充填化の効果が現れにくいため、充填密度／飽和嵩密度は１．１２５より大きいことが好ましい。
平均針入度が５.０ｍｍ未満になると、標準偏差が平均針入度の１／５を超えなくても、ブロッキング状態がでてくるので、好ましくない。さらに、より高い品質の画像を得るには、平均針入度が１０.０ｍｍ以上であることが好ましく、特に小粒径のトナー粉を用いる高精細画像の形成にはこの傾向が強くなる。
針入度の標準偏差が平均針入度の１／５を越えると、ブロッキング状態がでてくるので、好ましくない。
【００１９】
本発明の充填トナー補給容器において、トナー粉の体積平均粒径は４．０〜１２．０μｍ、好ましくは５．０〜９．０μｍである。トナー粉の体積平均粒径が４．０μｍより小さくなると、画像形成装置内で現像工程後の転写工程とかクリーニング工程がうまく行われないことがあり、１２．０μｍを越えると画像の解像度を高く維持することが難しくなる。画像の高精細化ためには、トナー粉の体積平均粒径は９．０μｍ以下の小粒径であることが望ましい。
また、トナー粉の粒度分布については、粒径４．０μｍ以下のトナー粉の個数が全体の２０％以下で、かつ粒径１２．７μｍ以上のトナー粉の重量が全体の３．０％以下であることが好ましい。トナー粉の粒度分布が上記範囲内にあると、充填状態が均一になって、補給性と画質の向上に良い。
【００２０】
本発明において使用する実際のトナーの粒度分布の例を示す。なお、トナー粉の個数と重量はコールター(Coulter)社製の粒度分布測定器（コールターＴＡ−２）を用いて測定した。
(1)体積平均粒径７．５μｍのトナー
４．０μｍ以下の微粉の個数が全体の１８％
１２．７μｍ以上の粗粉の重量が全体の１．５％
(2)体積平均粒径９．０μｍのトナー
４．０μｍ以下の微粉の個数が全体の１５％
１２．７μｍ以上の粗粉の重量が全体の２．０％
【００２１】
本発明に用いられるトナー粉としては、特に限定されるわけではなく、電子写真画像形成方法に用いられるあらゆるものが使用可能である。
トナー粉は、スチレン系樹脂、ポリエステル系樹脂などのようなバインダー樹脂と着色材及び必要に応じて電荷制御剤のような添加剤から構成されるが、特にこれらに限定されない。一成分系磁性トナーの場合は、さらにフェライト系あるいはマグネタイト系の磁性材料が添加される。二成分系トナー粉と混ぜて用いる磁性粉としても、同様な磁性材料が用いられる。
トナー粉は、黒色のみならず、フルカラープロセスに用いられる有彩色のものも使用可能である。
【００２２】
トナー粉は現像ユニットを構成する現像ローラーに引きつけられる強さが大きすぎても小さすぎても、現像はうまく行かず、一成分系トナー粉の場合には含有する磁性体量がそれを左右する。従って、特に一成分系のトナー粉の場合、真比重が１．５５〜１．７５であるものが好ましい。
【００２３】
トナー粉の製造法としては、これらの構成成分を混錬した後、粉砕し、所望の粒径に分級する方法が一般的であるが、最近用いられている、樹脂を構成するモノマーからスタートさせて重合し、後に着色する方法も使用可能である。
【００２４】
本発明に用いられる補給容器は、少なくともトナー吐出口を有するものであるが、その機構、形状、大きさ等は特に限定されるものではなく、該容器が装着される現像ユニット及び画像形成装置の機構、大きさ等により変化しうる。容器の材質としては、プラスチック，紙等が使用可能である。
【００２５】
以下に補給容器の具体例を示すが、これらに本発明は限定されない。
図１及び図２は、本発明に用いる小型化された容器を示すもので、図中１は容器、２はトナー吐出口、３は回転軸、４はほぐし板、５は掻き出し板、６は可撓性部材である。
トナーの充填状態が良好な本発明の補給容器から現像ユニットへトナーをより安定に補給するために、この容器には回転軸３にほぐし板４を取付けてある。即ち、容器１内部に回転可能に配設された回転軸３の中央領域には、半径方向に延在するほぐし板４が、両側近傍には、螺旋状に延在する掻き出し板５が、それぞれ一体的に設けられ、軸３の回転に伴い、ほぐし板４が、容器１の周面長手方向に設けられたトナー吐出口２から、トナーを現像ユニット（図示せず）へ送り出すようになっている。
なお図示していないが、該容器にトナー吐出口とは別に、トナーを充填するためのトナー充填口と、トナー充填用エアー吸引口あるいは後述するエアー吸引管挿入口を、必要により設けても良い。
【００２６】
次に本発明に用いる他の補給容器の例について図３と図４を用いて説明する。
この例の補給容器２１には、トナー吐出口とは別に、トナー充填時にトナーを充填するためのトナー充填用の充填口３８と、トナー充填用エアー吸引のためのトナー充填用エアー吸引口３９が設けられている。充填口３８の大きさが大きすぎると時間当りのトナーの送り出し量が多くなりすぎ、トナーが十分に沈降しなくなる。トナーを十分に沈降させるためには、充填口３８は大きさは直径５ｍｍ以下であることが好ましい。また、エアー吸引口３９の大きさが大きすぎるとエアーの送り込み量に対してエアーの排出量が大きくなりすぎ、充填がスムーズに行われなくなる。送り込まれるエアーの量に見合ったエアーの排出量とするためには、エアー吸引口３９の大きさは直径５ｍｍ以下であることが好ましい。
【００２７】
図３、図４は、このトナー容器が装着された現像ユニット並びに感光体など画像形成に関わるユニットを示している。ただし、転写ユニット並びに定着ユニットは省略してある。
図中２１は補給容器、２２は感光体、２３は帯電ローラ、２４はクリーニングブレード、２５はトナー回収ローラ、２６はアジテータ、２７は現像ローラ、２８は中間ローラ、２９はトナー吐出口、３０は補給ローラ、３１はほぐし部材、３２は軸受、３３は支持ピン、３４はギアー（ほぐし部材３１に連結）、３５はギアー（駆動系に連結）、３６はトーリントン、３７はつまみ、３８はトナー充填口、３９はトナー充填用エアー吸引口、４０はキャップ、４１はトナーである。
【００２８】
感光体２２の上方にクリーニングユニットが配置され、当該ユニットに覆われるように帯電ローラ２３が感光体２２に接して配置される。クリーニングユニットには、感光体２２表面の残トナーを掻き取るクリーニングブレード２４、掻き取られた残トナーを回収するためのアジテータ２６、トナーを摩擦帯電して感光体２２へ送るための現像ローラ２７と中間ローラ２８が備えられ、収容されたトナーの量が減少した場合には、補給ローラー３０が回転することにより、開放されているトナー吐出口２９より容器２１からトナー３１が補給される。
【００２９】
容器２１内には、容器内壁に先端を接触するほぐし部材３１が、その両端軸受部で軸受３２に支持されている。容器２１両端上部には現像ユニットへの装着を正確かつ安定させるための支持ピン３３が突設されている。容器２１内のほぐし部材３１とこれと平行に延在する補給ローラ３０は、相互に係合するギアー３４、３５によって回転駆動される。
【００３０】
以上示した２種類の容器は、トナー吐出口へのトナーの送りを容器内に設けた回転部材で行なう方式であるが、容器自体を回転させてトナー送りを行なう例を、図５、図６により説明する。
図５、図６に示す補給容器５１は円筒状であり、その一端壁には本体部の径より小さな径のトナー吐出口５２が、かつ本体部の周壁内面には螺旋状の突状部５３が各々設けられている。トナーを充填させたこの容器を、別途設けた容器ホルダー(図示してない)上にトナー吐出口５２が横を向くようにほぼ水平に保持した状態で、容器を回転させ、螺旋状の突状部５３の作用によって容器底部の周壁内面上に存在するトナーをトナー吐出口５２に送り、現像ユニットに補給する。
該容器の場合、トナーの充填はトナー吐出口５２から行なうが、エアー吸引方式を用いる場合には、トナー吐出口とは別にトナー充填口と、トナー充填用エアー吸引口もしくは後述するエアー吸引管挿入口を設けて、トナーを充填することができる。
【００３１】
本発明者等は、本発明の充填トナー補給容器を新規な方法によって実現した旨、先に述べたが、その内容について、次に説明する。但し、本発明の充填トナー補給容器の製造方法は、この方法のみに限定されるものではない。
【００３２】
該新規な方法により本発明の充填トナー補給容器を製造するのに用いた装置の概要を図７と図８に示す(トナーの吐出口は図示してない)。
補給容器６１の図中上端にはトナーを投入するためのトナー充填口(口径：５.０ｍｍ)６２とエアー吸引管挿入口(口径：５.０ｍｍ)６３が設けてある。補給容器６１のトナー充填口６２にはホッパー６４がシリコーンゴム製のパッキンを介して接続されている。接続部におけるホッパー内径は２.１ｍｍである。このホッパー６４はステンレス鋼製で、その内壁の底部と一部側面６５には平均孔径２７μｍの細孔を有する銅製材料が配置され通気性になっており、外部エアー加圧源(図示せず)から通気管６６を介して、通気性内壁６５を通してエアーがホッパー６４内部に送りこまれる構造になっている。ホッパー６４の傾斜内壁面のトナーの落下方向に対する角度は約３０度である。
一方、エアー吸引管挿入口６３から内径４.２ｍｍのステンレス鋼製エアー吸引管６７が補給容器６１内に挿入され、その先端には３０００メッシュの多孔質ステンレス鋼製のフィルターよりなる外径５.０ｍｍ、長さ６０ｍｍのエアー吸引部６８が設けられている。エアー吸引管６７は公知の手段により上下動可能に取り付けられている。また、エアー吸引管６７の他方末端は減圧源(図示せず)に接続されている。
【００３３】
次に、この装置を用いた製造手順を説明する。
適量のトナー粉を入れたホッパー６４内に、通気性内壁６５からエアーを吹き込みながらトナー粉の補給容器６１内への投入を開始する。このエアー吹き込みは、エアー流量を３０〜２００ｃｃ／分、好ましくは５０〜７０ｃｃ／分で間欠的に行われる。一方、エアー吸引管６７のエアー吸引部６８から補給容器６１内のエアーを吸引する。そしてトナー粉の投入量に応じてエアー吸引管６７のエアー吸引部６８の高さ位置を変化させる。トナー粉の投入量に応じてエアー吸引部６８の高さ位置を変化させる方法としては、初期位置とそれより高い少なくとも１以上の位置に段階的に変化させる方法をとってもよいし、初期位置から連続的に上昇させるようにしてもよい。エアー吸引管６７による吸引圧は、−６００ｍｍＨｇ〜−５０ｍｍＨｇ、好ましくは−２５０〜−１００ｍｍＨｇ程度に設定する。
トナーの充填完了後、エアー吸引管６７を引き抜き、ホッパー６４を取外し、ホッパー取付口（トナー充填口）６２とエアー吸引管挿入口６３を密閉し、本発明による充填トナー補給容器とする。
【００３４】
上記方法によれば、通気性内壁６５からエアーを吹き込んで、対流を起してトナー粉の流動性を増加させることによって、２次粒子等の生成につながる、ホッパー取付口付近でのトナー粉のブロッキング等を効果的に防止できて、トナー粉を容器内へさらさら状態でスムーズに投入することができる上、エアー吸引管６７のエアー吸引部６８の高さを徐々に引き上げて各高さ位置においてエアーを吸引するため、トナー粉が部分的に固まる等、充填密度のバラツキの発生を防止することができる。
また、上記方法においては、特にエアーの吹込みと吸引圧力及びエアー吸引部の引き上げ方を相互に調整、変化させることにより、所期のトナー充填状態が実現できる。
【００３５】
次に本発明の充填トナー補給容器を実施例により説明する。但し、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
【００３６】
先ず充填トナー補給装置の製造条件及び各種物性値の測定条件と評価基準を示す。
１．飽和嵩密度の測定
温度２０℃、湿度４０％の恒温環境室で実施する。器材とサンプルは、約３.５時間同環境においた後、使用する。一定量(３００ｇ)のトナーをビーカーにとる。１リットルのメスシリンダー〔柴田科学社製、外径７０ｍｍ、品目コード2350-1000A〕の重量を計量した後、これを静置し、漏斗を用いてビーカー内のトナーを静かにトナーが飛散しないように、該メスシリンダーに投入した後、ポリエチレンラップで蓋をし、静置する。
２４時間後にトナーの上面位置のメスシリンダーの目盛を読みとって、トナーの容量を求めるとともに、メスシリンダーとの重量差から投入したトナーの重量を得て、次式により飽和嵩密度を算出する。
【数２】
投入したトナーの重量／トナーの容量＝飽和嵩密度
【００３７】
２．充填トナー補給容器のサンプルの作成
１）使用する補給容器の種類
（１）容器の種類  トナー供給口と吸引管挿入口を備えたものを使用する。
（ｉ）一成分系磁性トナー用容器（容器Ａ）
図３と図４に示したものと同じタイプのポリスチレン製容器を用いる。
長さ２６．５ｃｍ、厚さ８．０ｃｍ、幅５．５ｃｍの立方体形（容量３８５ｃｃ）
（ｉｉ）二成分系トナー用容器（容器Ｂ）
図５、図６に示したものと同じタイプで、トナー吐出口とは別にトナー充填口とエアー吸引管挿入口を設けたポリエチレン製容器を用いる。
長さ４２．０ｃｍ、直径１０．３ｃｍの円筒形（容量２８１０ｃｃ）
（２）針入度測定用の穴の形成
画像形成装置に装着して上になる面に、直径約４ｍｍの穴を、容器Ａの場合には６個、容器Ｂの場合には１０個、それぞれ長さ方向に４ｃｍの等間隔であけ、その後エアー洗浄する。
２）使用するトナー粉の種類
（１）一成分系磁性トナー
・リコー社製リファックス１００Ｌ用トナー（平均粒径７．３μｍ）とその粒径を変化させたトナー３種類（平均粒径５．０μｍ、６．０μｍ、９．０μｍ）［トナー種ａ、ｂ、ｃ、ｄ］
・リコー社製レーザープリンターＬＰＳ−２０用トナー（平均粒径１１．５μｍ）とその粒径を変化させたトナー（平均粒径１０．０μｍ）［トナー種ｅ、ｆ］
（２）二成分系トナー
・リコー社製複写機ＳＰＩＲＩＯ６０００用トナー（平均粒径９．１μｍ）［トナー種ｇ］
・リコー社製複写機ＦＴ３３００用トナー（平均粒径１１．５μｍ）［トナー種ｈ］
各トナーの粒度分布を表１に示す。
【表１】
0003784454.tif 000002
３）トナー粉の充填
（１）サンプルＮｏ．１〜１５（本発明の実施例）
図１の装置を用い、かつ先述の方法に従い、次のようにしてトナーを充填する。
通気性内壁からエアーを、トナー粉が落下する方向に対してほぼ直交する向きに、エアー流量５５ｃｃ／分で間欠的に毎秒１回づつ、吹き込む。一方、−２５０〜−１００ｍｍＨｇの負圧でエアーを吸引し、エアー吸引管のエアー吸引部を、充填開始時には容器の底から１／４の高さに維持し、ホッパー中のトナー粉の１／２が投入された時点で３／４の高さに引上げ、充填完了時までその高さを維持して、充填を行う。エアー吸引管を引き上げる際にはエアーの放出と吸引を中断する。充填時間は６秒である。
容器Ｂの場合にはエアー吸引管のエアー吸引部を、トナー充填開始時には容器の底から１／６の高さに維持し、ホッパー中のトナー粉の１／３が投入された時点で１／２の高さに引上げ、ホッパー中のトナー粉の２／３が投入された時点で５／６の高さに引上げ、充填完了時までその高さを維持して、充填を行う。エアー吸引管を引上げる際にはエアーの放出と吸引を中断する。充填時間は４０秒である。
（２）サンプルＮｏ．１６、２０（比較例）
エアー吸引の負圧を−３５０ｍｍＨｇで行なう以外は、上記サンプルＮｏ．１〜１５と同様にして充填する。
（３）サンプルＮｏ．１７（比較例）
エアー吸引管の引き上げを行わない以外は、サンプルＮｏ．１〜１５と同様にして充填する。
（４）サンプルＮｏ．１８、１９（比較例）
エアーの吸引を行わず、トナーの容器への充填をオーガー式ホッパーを用いて行う。
【００３８】
３．針入度の測定
トナーを充填した補給容器のテープをはがし、ＪＩＳ−Ｋ２２０７に基づき、針入度計として日科機社製のＰＥＮＥＴＲＯＭＥＴＥＲを用いて穴から針を挿入して針入度を測定する。
穴の縁に接触せず、かつ縁寄りに針を通し、穴の上方から懐中電灯などで光を差し込み、針の影を見ながらトナー層の表面に針の先端を接触させる。
針の補治具上端に針入度測定用のラックを接触させ、ダイヤルゲージの針を０に合わせる。留め金を操作し、針を落下させる。ラックを再び静かに保持具上端に移動させ、ダイヤルゲージの指示を読み取る。
上記各サンプルについての針入度の測定値と平均値を表２に示す。
【００３９】
４．複写画像枚数の測定（トナーイールドの測定）
１）充填トナー補給容器１本当たりの画像形成枚数をトナーイールドという。画像複写形成装置として、一成分系磁性トナーを用いる場合にはリコー社製ＲＩＦＡＸ−ＴＹＰＥ２４００Ｌを、二成分系トナーの場合にはリコー社製ＳＰＩＲＩＯ６０００を用いる。
まず、現像部内部の残トナーの影響を軽減するために、次の作業を行う。
電子写真式画像形成装置に十分なトナーを補給し、Ａ４普通紙に文字と網点画像の混在した面積率６％のテストパターンで、トナー補給を行わずに連続で画像形成を行う。
トナーエンド検知が表示されるか、画像濃度が低下し始めたところで画像を終了する。
次の手順で測定を行う。
トナー補給容器を取り出し、試験用のトナー補給容器を所定の場所に設定し、Ａ４普通紙に前記テストパターンを用いて、連続で画像形成を行う。
トナーエンド検知が表示されるか、画像濃度が低下し始めたところで画像形成を終了する。
トナー補給容器中にトナーの残留がないことを確認して、終了する。
試験用のトナー補給容器が連続で形成した画像の枚数を計数する。１００枚以下は切り捨てる。
充填量（ｇ）に対する画像形成枚数を算出する。
【００４０】
５．画像品質の評価
下記１）、２）、３）の画像品質の評価を、形成された画像を１００枚目毎に取り出して、倍率１５倍のルーペを用いて目視により行う。
１）地肌汚れ
汚れのレベルを４段階評価する。
◎；画像形成全般に渡って発生せず
○；よく見ると発生している
△；１割程度に発生が見られた
×；明らかに発生していた
２）画像濃度むら
むらの有無の２段階評価をする。
３）精細画像の品質
＜文字再現性＞
文字部分のシャープネス、解像度を次のように４段階評価する。文字を構成する線が欠ける、太る、ゆがむ、隙間が潰れる等を不良と判断する。
◎；形成画像全般に渡って良好
○；よく見ると欠けたりにじんでいる
△；得られた画像の１割以上に発生していた
×；明らかに再現不良
＜網点再現性＞
写真部分の階調性、均一性を次のように４段階評価する。網点により形成されたハーフトーン部の滑らかさが損なわれ、むらが出来たり、画像がゆがんでいると不良と判断する。
◎；形成画像全般に渡って良好
○；よく見ると濃度むらゆがみがある
△；得られた画像の１割以上に不良が見られた
×；明らかに再現不良
【００４１】
以上の条件で行った実験の結果を表２、表３及び表４に示す。
充填トナー補給容器のサンプルNo.１〜１５は本発明の実施例、サンプルNo.１６〜２０は比較例であり、またサンプルNo.１〜１０及びNo.１６〜１８は１成分系磁性トナーに関するもので、サンプルNo.１１〜１５及びNo.１９、２０は２成分系トナーに関するものである。
表２は、各サンプルの充填条件及び容量と嵩密度等を示すものである。
表３は、各サンプルの針入度の測定結果と標準偏差を示すものである。
表４は、各サンプルを用いて得られた複写画像枚数とその画像品質評価結果を示すものである。
【００４２】
【表２】
0003784454.tif 000003
【００４３】
【表３】
0003784454.tif 000004
【００４４】
【表４】
0003784454.tif 000005
【００４５】
表２〜表４より以下のことが明らかとなる。
容器種類がＡである実施例１〜１０と比較例１〜３を比べると、実施例１〜１０は、充填密度／飽和嵩密度＞１．０、平均針入度≧５．０ｍｍ、及び針入度の標準偏差が平均針入度の１／５を越えないことのいずれの条件も満足しており、トナーイールド、画像品質、トナー消費量の少なさ、コピー可能枚数のいずれも優れた結果を示している。
とりわけ、体積平均粒径が５．０〜９．０μｍの範囲内にあるトナーを用いた実施例１〜７では、体積平均粒径がこの範囲を越えるトナーを用いた実施例８〜１０に比べ、文字再現性、網点再現性等の画像品質がより優れたものとなり、高精細化に十分適応していることがわかる。
これに対して、比較例１は、充填密度／飽和嵩密度は１．０より大きいが、平均針入度が２．９ｍｍとかなり小さいため、トナーイールドは比較的良好であるが、画像品質に劣る上、コピー可能枚数も少ない。
また、比較例２は、充填密度／飽和嵩密度が１．０より小さく、平均針入度は５．０ｍｍより大きいが針入度の標準偏差が平均針入度の１／５を大幅に越えていることから、トナーイールドが劣る上、画像品質もやや劣り、トナー消費量は多く、コピー可能枚数は少ない。
さらに、比較例３は、充填密度／飽和嵩密度が大幅に小さいため、画像品質、トナー消費量の少なさ、コピー可能枚数は問題ないが、トナーイールドが大幅に劣っている。
以上のことから、本発明の実施例１〜１０の優位性が明らかである。
【００４６】
容器種類がＢである実施例１１〜１５と比較例４、５を比べると、実施例１１〜１５は、充填密度／飽和嵩密度＞１．０、平均針入度≧５．０ｍｍ、及び針入度の標準偏差が平均針入度の１／５を越えないことのいずれの条件も満足しており、トナーイールド、画像品質、トナー消費量の少なさ、コピー可能枚数のいずれも優れた結果を示している。
これに対して、比較例４は、充填密度／飽和嵩密度が大幅に小さいため、画像品質、トナー消費量の少なさ、コピー可能枚数は問題ないが、トナーイールドが大幅に劣る。
また、比較例５は、充填密度／飽和嵩密度は１．０より大きいが、平均針入度が３．１ｍｍと大幅に小さいため、トナーイールドは良好なものの、画像品質が著しく劣っている。
以上のことから、本発明の実施例１１〜１５の優位性が明らかである。
【００４７】
また、上記の各実施例及び比較例の充填トナー補給容器につき、トナー充填後の熱履歴の影響を以下のようにして調べた。
(1)充填後１２時間放置し、針入度を測定。
(2)充填後１２時間放置し、１０回左右に手で振ってから針入度を測定。
(3)充填後５０℃の恒温槽に静置し、取り出して２時間後室温に戻ったところで針入度を測定。
(4)充填後５０℃の恒温槽に静置し、取り出して２時間後室温に戻ったところで針入度を測定。
その結果、トナー充填後の熱履歴はほとんど影響ないことが確認された。
【００４８】
また、上記サンプルNo.２を作製する際の充填する過程とサンプルNo.２に用いた同じトナー粉を容器に入れて長時間放置して沈降させ、ほぼ飽和状態に充填させる過程を図９に示す。この図から、本発明では充填密度が０．７２ｇ／ｃｃであるのに対して、放置沈降させる方法では飽和嵩密度が０．６４ｇ／ｃｃでありかなり少なく、しかも形成できる画像の枚数は本発明の場合の方が大幅に多く、画像品質も同等以上である。
【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば、前記構成を採用したので、現像ユニットにトナー粉を連続的に均一かつスムーズに供給して、充填トナー量に見合った枚数の画像を形成できる、高充填トナー補給容器を提供できるようになる。即ち、本発明によれば、従来の同じタイプ、同じ容積の補給容器に比べ、トナーイールドを２倍以上にすることが可能となる。
また、本発明によれば、「トナーの高充填化」を行っても、高品質、高精細な画像を維持することが可能である。
なお、本発明の充填トナー補給容器の保管条件は、従来の低充填トナー補給容器の場合と同様の温度と湿度の環境で良いが、室温以下及びより低湿度の環境下で保管することが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】補給容器の構成例の一部切欠斜視図である。
【図２】補給容器の構成例の断面図である。
【図３】補給容器の別の構成例の補給容器が装着された現像ユニット並びに感光体など画像形成に関わるユニットの一部切欠斜視図である。
【図４】補給容器の別の構成例の補給容器が装着された現像ユニット並びに感光体など画像形成に関わるユニットの断面図である。
【図５】容器自体を回転させてトナー送りを行う補給容器の構成例の分解斜視図である。
【図６】容器自体を回転させてトナー送りを行う補給容器の構成例の斜視図である。
【図７】新規な方法により本発明の充填トナー補給容器を製造するのに用いる装置の説明図である。
【図８】図７の装置の拡大詳細図である。
【図９】サンプルNo.２を作製する際の充填する過程とサンプルNo.２に用いた同じトナー粉を容器に入れて長時間放置して沈降させ、ほぼ飽和状態に充填させる過程を示す図である。
【符号の説明】
１  容器                              ２  トナー吐出口
３  回転軸                            ４  ほぐし板
５  掻き出し板                        ６  可撓性部材
２１  補給容器                        ２２  感光体
２３  帯電ローラ                      ２４  クリーニングブレード
２５  トナー回収ローラ                ２６  アジテータ
２７  現像ローラ                      ２８  中間ローラ
２９  トナー吐出口                    ３０  補給ローラ
３１  ほぐし部材                      ３２  軸受
３３  支持ピン                        ３４、３５  ギアー
３６  トーリントン                    ３７  つまみ
３８  トナー充填口                    ３９  エアー吸引口
４０  キャップ                        ４１  トナー
５１  補給容器                        ５２  トナー吐出口
５３  突状部                          ６１  補給容器
６２  ホッパー取付口（トナー充填口）  ６３  エアー吸引管挿入口
６４  ホッパー                        ６５  通気性内壁
６６  通気管                          ６７  エアー吸引管
６８  エアー吸引部
【図１】
0003784454.tif 000006
【図２】
0003784454.tif 000007
【図３】
0003784454.tif 000008
【図４】
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【図５】
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【図６】
0003784454.tif 000011
【図７】
0003784454.tif 000012
【図８】
0003784454.tif 000013
【図９】
0003784454.tif 000014