JP5591003B2 - 現像剤収容器、現像装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式のプリンタ等の現像剤収容器、現像装置および画像形成装置に関する。

一般に、電子写真方式のプリンタは、光導電性絶縁層を一様に帯電させる帯電工程、次いでその層を露光させ、その露光された部分上の電荷を消滅させる事により静電潜像を形成する露光工程、更に静電潜像に少なくとも着色剤を含むトナーを付着させることによって可視化させる現像工程、得られた可視像であるトナー像を用紙上に転写させる転写工程、加熱および加圧、またはその他の定着法によりトナー像を媒体上に定着させる定着工程によって、用紙に画像を形成している。なお、前記現像工程を担う現像装置には、現像ローラおよび現像ローラにトナーを供給する供給ローラが含まれる。

このような、現像装置の内部にトナーを供給する従来のトナーカートリッジは、外筒部材の円筒部に形成された下部排出口を開閉する円筒状のシャッタ部の内部に、攪拌部材を設け、攪拌部材を、その軸部の中心を円筒部内で変えながら回転させて、トナーカートリッジ内に使用されずに残ってしまうトナー残留量の低減を図っている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００９−１７５３０９号公報（主に、段落００２７−００２９、００４８、第９図、第１３図）

しかしながら、上述した従来の技術においては、トナーカートリッジ内に攪拌部材を設けているため、その攪拌部材を回転させるための駆動機構や駆動源を必要とし、構造が複雑になるという問題がある。
また、構造を簡素化するために、攪拌部材を省略すると、トナーカートリッジからトナーが円滑に現像装置に供給されないという問題が生じる。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、簡素な構造で、現像剤としてのトナーを円滑に現像装置に供給して、現像剤残留量としてのトナー残留量の低減を図る手段を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するために、アウタケースと、前記アウタケースの円弧面からなる底部に形成され前記アウタケースの軸方向を長手方向とした長方形の排出口とを備え、内部に充填された現像剤を自重により前記排出口から排出する現像剤収容器であって、前記現像剤の凝集度μ（単位：％）は、振動台の上に目開き２５０μｍの篩、目開き１５０μｍの篩、目開き７５μｍの篩をセットして、総重量Ｗｔ（単位：ｇ）の現像剤を前記目開き２５０μｍの篩にのせ、振幅１．０ｍｍで９５秒間振動させた後に各篩上の現像剤の重量を測定し、凝集度μ＝（目開き２５０μｍの篩上の現像剤重量／Ｗｔ）×１００＋（目開き１５０μｍの篩上の現像剤重量／Ｗｔ）×（３/５）×１００＋（目開き７５μｍの篩上の現像剤重量／Ｗｔ））×（１/５）×１００として算出し、前記現像剤の固め密度ｄ（単位：ｇ／ｍｍ^３）は、タッピング台上に容器を置き、そこに所定の体積となる量の現像剤を２５０μｍの篩を通過させながら入れ、その状態からタッピング距離１８ｍｍで２０００回タッピングを行った後の現像剤の体積とその重量を測定し、前記タッピング後の重量を前記タッピング後の体積で除して算出し、前記現像剤の初期の充填量をＭ（単位：ｇ）とし、前記排出口の面積をＳ（単位：ｍｍ^２）としたときに、Ｓ／μｄＭで算出される値を、０．７９以上とし、前記アウタケースの軸直角断面における、前記アウタケースの軸芯と、前記排出口の短手方向の両側の端点とを結ぶ２つの線の挟み角θを２６．５度以上、７２．０度以下としたことを特徴とする。

これにより、本発明は、現像剤の製造方法に関わらず、簡素な構造で、現像剤収容器から現像装置へ円滑に現像剤を供給して、カスレ発生時の現像剤残留量の低減を図ることができるという効果が得られる。

実施例のプリンタの概略構成を示す説明図 実施例の現像装置の概略構成を示す説明図 実施例のトナーカートリッジの現像装置への取付状態を示す説明図 実施例のトナーカートリッジを示す説明図 実施例のトナーカートリッジの排出口の寸法を示す説明図 実施例の重合法によるトナーを用いた連続印刷試験の評価結果を示す表 実施例の粉砕法によるトナーを用いた連続印刷試験の評価結果を示す表 実施例の連続印刷試験の評価結果を示すグラフ

以下に、図面を参照して本発明による現像剤収容器の実施例について説明する。

図１において、１は画像形成装置としての電子写真方式のプリンタであり、その装置本体内には、印刷用の媒体である用紙Ｐを収容する給紙カセット２、給紙カセット２から用紙Ｐを１枚毎に繰出すホッピングローラ３、ホッピングローラ３により繰出された用紙Ｐの搬送姿勢を整えながら搬送するレジストローラ４ａ、４ｂ、用紙Ｐへ転写する現像剤像としてのトナー像を形成する現像装置５、現像装置５で形成されたトナー像を用紙Ｐ上に転写する転写ローラ６、転写されたトナー像を用紙Ｐに定着するヒートローラ７およびバックアップローラ８を備える定着部９、ホッピングローラ３およびレジストローラ４ａ、４ｂとともに図１に破線で示す搬送経路に沿って、用紙Ｐを挟持して搬送する搬送ローラ１０、搬送ローラ１０により搬送された用紙Ｐをスタッカ１１上へ排出する排出ロ−ラ１２が、搬送経路に沿って順に配置されている。なお、図１に示す矢印は、用紙Ｐの搬送方向を示している。

現像装置５は、図２に示すように、現像剤担持体である現像ローラ１５、現像剤供給手段である供給ローラ１６、薄層形成手段である現像ブレード１７、表層に静電潜像を形成する像担持体である感光体ドラム１８、感光体ドラム１８に静電潜像を形成するための露光を行う露光手段であるＬＥＤヘッド１９、感光体ドラム１８を帯電させる帯電手段である帯電ローラ２０、転写されずに残ったトナーを感光体ドラム１８上から除去するためのクリーニングローラ２１等からなり、現像装置５の上部には、現像剤であるトナーを収容した現像剤収容器であるトナーカートリッジ２３が、着脱自在に装着されている。

供給ローラ１６の周囲には、トナーカートリッジ２３から自重により排出されたトナーが供給され、感光体ドラム１８と現像ローラ１５、帯電ローラ２０、クリーニングローラ２１は接触し、現像ローラ１５と供給ローラ１６は接触し、現像ブレード１７と現像ローラ１５は接触している。
感光体ドラム１８は、アルミニウムの素管に有機化合物による感光層が形成されており、その外径はφ２９．９５ｍｍである。

現像ローラ１５は、表面にニッケルめっきを施した鋼を芯金とし、芯金の周囲にウレタンゴムで形成される弾性層と、弾性層の表面に形成されるイソシアネートによる表面層を備え、その外径はφ１９．６ｍｍであり、ＬＥＤヘッド１９により感光体ドラム１８上に形成された静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する機能を有している。

供給ローラ１６は、芯金の周囲にセル目の径が３００〜５００μｍであるシリコーン発泡ゴムを備え、その外径は中央φ１５．５ｍｍ、端部φ１４．８ｍｍであり、トナーを現像ローラ１５へ供給する機能を有している。

現像ブレード１７は、０．０８ｍｍの厚みのステンレス（ＳＵＳ３０４Ｂ−ＴＡ）板を折曲げて、図２に示すように現像ローラ１５の回転方向から見て折曲げた短辺が上流側に長辺が下流側になるように配置され、ある程度の線圧（４０〜７０ｇｆ／ｃｍ程度）をもって撓むように現像ローラ１５の外周面を押圧しており、現像ローラ１５の表面上のトナーを所定の厚さに薄層化する機能を有している。

なお、図２には図示していないが、以下の説明においては、各ローラおよびドラムにはそれぞれに駆動力を伝えるためのギヤが圧入その他の方法で固定されており、感光体ドラム１８に固定されたギヤをドラムギヤ、現像ローラ１５に固定されたギヤを現像ギヤ、供給ローラ１６に固定されたギヤを供給ギヤ、帯電ローラ２０に固定されたギヤを帯電ギヤ、現像ギヤと供給ギヤ間に配置されたギヤをアイドルギヤと称する。

本実施例のトナーカートリッジ２３は、図３に示すように、現像装置５の上部に形成されたカートリッジ取付部２５に着脱自在に装着されており、この半円弧状の湾曲したカートリッジ取付部２５の底部にはトナー供給口２６が形成され、このトナー供給口２６を通してトナーカートリッジ２３からトナーが現像装置５の内部へ供給される。

また、トナーカートリッジ２３は、略直方体の底面を略半円弧面とした外観形状からなり、図４に示すように、その底部に設けられたアウタケース３１の内部に、その軸芯Ｏを同軸とした円筒状のシャッタ３２が回動自在に支持されており、シャッタ３２は、レバー３３に連動して回動する。本実施例のシャッタ３２の円筒部外周の半径Ｒ１は１５．５ｍｍ、アウタケース３１の外周の半径Ｒ２は１７．５ｍｍ、アウタケース３１の軸芯Ｏからの直方体部外側の高さｈは６５ｍｍである。

更に、トナーカートリッジ２３のアウタケース３１の底部には、排出口３５が形成されており、シャッタ３２は、通常は図４（ａ）に示す、閉鎖状態（内部に充填されたトナーが漏れない状態）で輸送、販売されているが、現像装置５に装着する際には、レバー３３を回してシャッタ３２の開口部３６と、アウターケース３１の底部にある排出口３５との位置を合わせた開放状態とすることにより、トナーカートリッジ２３の内部に充填されたトナーを現像装置５に供給する。

なお、シャッタ３２の開口部３６およびトナー供給口２６は、排出口３５と同等以上の開口であるので、トナーカートリッジ２３内のトナーが現像装置５内へ円滑に移動することができる。

本実施例のトナーカートリッジ２３の排出口３５は、図５（ａ）に示すように、排出口３５の長手方向の長さをＬ１（単位：ｍｍ）とし、短手方向の長さをＬ２（単位：ｍｍ）とした、アウタケース３１の軸方向を長手方向とした矩形に形成されている。
上記の構成のプリンタ１による印刷動作について、以下に説明する。

図１に示したプリンタ１において、利用者が、図示しないパーソナルコンピュータ等の上位装置から印刷すべき画像の画像データをプリンタ１へ送信すると、この画像データを受信したプリンタ１の図示しない制御部は、装置本体にある図示しないモータの回転を開始し、装置本体にある図示しない数個のギヤを介してドラムギヤに駆動力を伝えて感光体ドラム１８を回転させ、ドラムギヤから現像ギヤに駆動力が伝わることにより現像ローラ１５が、現像ギヤからアイドルギヤを経て供給ギヤヘ駆動力が伝わることにより供給ローラ１６が、ドラムギヤから帯電ギヤヘ駆動力が伝わることにより帯電ローラ２０がそれぞれ回転する。

この場合の現像装置５の各ローラおよび感光体ドラム１８の回転方向は、図２に示す通りであり、供給ローラ１６は現像ローラ１５との当接部においては、互いに逆方向に移動するように回転している。

また、装置本体にあるモータの回転によりその駆動力が、装置本体にある図示しない別系統の数個のギヤを介して転写ローラ６および定着部９へ伝えられる。
更に、モータが回転を始めるのとほぼ同時に、現像装置５の各ローラや感光体ドラム１８、転写ローラ６、定着部９のヒートローラ７には、装置本体にある図示しない電源部から、それぞれに予め設定された電圧が印可される。

そして、現像工程において、帯電ローラ２０に印加された電圧とその回転により感光体ドラム１８の表層は一様に帯電され、感光体ドラム１８の帯電された部分がＬＥＤヘッド１９の下方に到達すると、制御部は、制御部内の露光制御部によって印刷すべき画像の画像データに従ってＬＥＤヘッド１９を発光させて感光体ドラム１８上に静電潜像を形成し、感光体ドラム１８上の静電潜像が形成された部分が、現像ローラ１５にまで到達すると、感光体ドラム１８上の静電潜像と現像ローラ１５との電位差により、現像ブレード１７によって薄層化された現像ローラ１５上にあるトナーが感光体ドラム１８上に移動してトナー像が形成される。

転写工程においては、用紙Ｐが感光体ドラム１８と転写ローラ６の間を通過することにより用紙Ｐ上に感光体ドラム１８上のトナー像が転写され、そのトナー像は定着工程で定着部９のヒートローラ７からの熱とバックアップローラ８からの圧力により、用紙Ｐ上に定着される。

一方、転写されずに感光体ドラム１８上に残った一部のトナーは、クリーニングローラ２１で除去され、印刷動作の終了後、制御部は、決められたシーケンスに従って、クリーニングローラ２１上のトナーを、感光体ドラム１８を経由して現像ローラ１５に回収し、現像ローラ１５に回収されたトナーは再利用される。

このような印刷動作を行うプリンタ１の現像装置５に、試験品として作製した複数のトナーカートリッジ２３をそれぞれ装着して、常温常湿下で、Ａ４用紙２５％濃度画像（Ａ４用紙の印刷可能範囲の全てを１００％としたとき、その１/４の範囲に黒ベタを印刷した画像をいう。）の印刷を連続して行い、その印刷された画像にカスレが発生するまで印刷を継続するという、連続印刷試験を行った。

この連続印刷試験は、トナーカートリッジ２３の排出口３５の形状を主に変化させた４種類のトナーカートリッジ２３（ＴＣ−α、ＴＣ−β、ＴＣ−γ、ＴＣ−δと記す。）に、製造方法および凝集度μ（単位：％）、固め密度ｄ（単位：ｇ／ｍｍ^３）を変化させたトナーＡ〜Ｃ、Ｄ〜Ｆを、充填量Ｍ（単位：ｇ）を変化させて充填した２８種の試験品のトナーカートリッジ２３を、それぞれプリンタ１の現像装置５に装着して実施した。

本試験におけるトナーカートリッジ２３の排出口３５は、図５（ａ）に示したように、排出口３５の長手方向の長さをＬ１（単位：ｍｍ）とし、短手方向の長さをＬ２（単位：ｍｍ）とした矩形に形成され、以下の説明においては、それらの積を排出口３５の面積Ｓ（＝ＬＩ×Ｌ２）（単位：ｍｍ^２）とし、図５（ｂ）に示すように、アウタケース３１の軸芯Ｏを中心とし、排出口３５の短手方向の両側の端点とを結ぶ２つの線の挟み角をθ（単位：度）として説明する。

なお、図５（ａ）は、トナーカートリッジ２３の下面図であり、図５（ｂ）は、トナーカートリッジ２３のアウタケース３１の軸方向と直交する方向の断面（軸直角断面という。）を図５（ａ）の右側から見た断面図である。

試験品に用いたＴＣ−αの排出口３５はＬ１＝１５０ｍｍ、Ｌ２＝４ｍｍ、挟み角θ＝１３．１度、ＴＣ−βの排出口３５はＬ１＝１５０ｍｍ、Ｌ２＝８ｍｍ、挟み角θ＝２６．５度、ＴＣ−γの排出口３５はＬ１＝１９０、Ｌ２＝１１、挟み角θ＝３６．７度、ＴＣ−δの排出口３５はＬ１＝１８０、Ｌ２＝２１、挟み角θ＝７２．０度である。

なお、挟み角θは、ＴＣ−δの挟み角θ（＝７２．０度）以上にすることは、トナーカートリッジ２３の構造上の理由、例えば、強度不足により輸送中にトナー漏れが発生する等の理由から好ましくない。
また、試験品のトナーカートリッジ２３に充填したトナーＡ〜Ｃは、いわゆる重合法で作製し、トナーＤ〜Ｆは、いわゆる粉砕法で作製したトナーを用いた。

重合法によるトナーの作製は、水溶媒中で、スチレン、アクリル酸、メチルメタクリル酸より、スチレンアクリル共重合樹脂を得て一次粒子とする。また、着色剤としてカーボンブラックを用いる。更に、ワックスとしては、高級脂肪酸エステル系ワックスとしてステアリン酸ステアリルを用いる。これらを混合、凝集し、ベーストナーを得た。

ベーストナー１００重量部に、疎水性シリカ徴粉末「Ｒ−９７２」（日本アエロジル社製）０．７重量部と疎水性シリカ徴粉末「ＲＹ−５０」（日本アエロジル社製）１．７重量部とを加えてヘンシェルミキサー（三井鉱山株式会社製）で混合した後、篩（ふるい）をかけてトナーＡを、また、徴粉末量を変更することによりトナーＢを作製した。さらに、印刷上のかぶりやカスレに効果のある正帯電性微粒末のメラミンを添加することによりトナーＣを得た。

このようにして作製したトナーＡ〜Ｃの凝集度μを、マルチテスター（セイシン企業ＭＴ−１００１）を用いて測定した。
すなわち、マルチテスターの振動台の上に目開き２５０μｍの篩、目開き１５０μｍの篩、目開き７５μｍの篩をセットして新品のトナー２．０ｇ（凝集度測定用トナーの総重量Ｗｔと記す。）を静かに目開き２５０μｍの篩にのせ、振幅１．０ｍｍで９５秒間振動させた。そして、各篩上のトナーの重量を測定して、以下の式でトナーの凝集度μを計算した。

凝集度μ＝（目開き２５０μｍの篩上のトナー重量／Ｗｔ）×１００＋（目開き１５０μｍの篩上のトナー重量／Ｗｔ）×（３/５）×１００＋（目開き７５μｍの篩上のトナー重量／Ｗｔ））×（１/５）×１００（単位：％）
前記と同様の測定を３回行い、その平均値を凝集度μとした。測定の結果、トナーＡの凝集度μは１６．７％、トナーＢの凝集度μは３３．２％、トナーＣの凝集度μは５１．７％であった。

この凝集度μに関して、トナーＡ以下にすることは可能だが、印刷品質上の問題が発生する可能性が高い、例えば、摩擦帯電が十分に行われなくなり、いわゆる、かぶりが発生するので、今回は行わなかった。また、メラミンを追加すると凝集度μは高くなる傾向（およそ４０％以上）にある。

また、トナーＡ〜Ｃの固め密度ｄを、同じマルチテスターを用いて測定した。
すなわち、マルチテスターのタッピング台の上に１００ｍｍ^３のメスシリンダを置き、そこに体積が１００ｍｍ^３となる量のトナーを２５０μｍの篩を通過させながら入れ、その状態から、タッピング距離１８ｍｍで２０００回タッピングを行った後のトナーの体積とその重量から固め密度ｄを求めた。

測定の結果、トナーＡの固め密度ｄは０．６５１ｇ／ｍｍ^３、トナーＢの固め密度ｄは０．６４０ｇ／ｍｍ^３、トナーＣの固め密度ｄは０．６３６ｇ／ｍｍ^３であった。

なお、ベーストナーと混合する微粉末（いわゆる外添剤と呼ばれるもの）としては、例えばシリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ベンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素などを挙げることができる。

また、シリカの微粉末は、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を有する微粉末であり、乾式法および湿式法で製造されたもののいずれであってもよい。また、無水二酸化ケイ素の他、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸亜鉛などいずれであってもよい。また、シラン系カップリング剤、チタン系カップリング剤、シリコンオイル、側鎖にアミンを有するシリコンオイルなどにより表面処理されたシリカの微粉末などを用いることができる。

上記したＴＣ−α〜δに、作製したトナーＡ〜Ｃを組合せ、そのトナーの充填量Ｍを変化させて、試験品１〜１４を作製した。

すなわち、試験品１はＴＣ−αにトナーＡを８０ｇ充填し、試験品２はＴＣ−βにトナーＡを８０ｇ充填し、試験品３はＴＣ−βにトナーＢを８０ｇ充填し、試験品４はＴＣ−βにトナーＣを８０ｇ充填し、試験品５はＴＣ−γにトナーＡを８０ｇ充填し、試験品６はＴＣ−γにトナーＡを１６０ｇ充填し、試験品７はＴＣ−γにトナーＡを２４５ｇ充填し、試験品８はＴＣ−γにトナーＢを８０ｇ充填し、試験品９はＴＣ−γにトナーＢを１６０ｇ充填し、試験品１０はＴＣ−γにトナーＣを８０ｇ充填し、試験品１１はＴＣ−γにトナーＣを１６０ｇ充填し、試験品１２はＴＣ−δにトナーＡを２４５ｇ充填し、試験品１３はＴＣ−δにトナーＢを１６０ｇ充填し、試験品１４はＴＣ−δにトナーＣを１６０ｇ充填した。

また、粉砕法によるトナーの作製は、結着樹脂としてポリエステル樹脂（数平均分子量３７００、ガラス転移点Ｔｇ＝６２℃）１００重量部、帯電制御剤としてサリチル酸錯体１重量部、着色剤としてカーボンブラック３重量部、離型剤（Ｔｇ＝１００℃）１０重量部からなる組成混合物を混合機（三井三池化工機株式会社製ヘンシェルミキサー）中で十分攪拌混合した後、得られた混合物をオープンロール型連続混練機（三井鉱山株式会社製ニーデックス）により１００℃の温度で約３時間加熱溶融混練し室温まで冷却後、得られた混練物についてジェット気流を用いた衝突版粉砕機（日本ニューマチックエ業株式会社製ディスパージョンセパレーター）を用いて粉砕した。その後、遠心力を利用した風力ロータ回転型乾式気流分級機（ホソカワミクロン社製ミクロンセパレータ）にて分級を行い、ベーストナーを得た。ベーストナー１００重量部に、疎水性シリカ微粉末「Ｒ−９７２」（日本アエロジル社製）１．０重量部と疎水性シリカ微粉末「ＲＹ−５０」（日本アエロジル社製）１．５重量部と正帯電性微粒末であるメラミンとを加えてヘンシェルミキサー（三井鉱山株式会社製）で混合した後、篩をかけてトナーＤを作製した。また、メラミンの添加量を変化させることにより、トナーＥ、トナーＦを得た。

このようにして作製したトナーＤ〜Ｆの凝集度μと固め密度ｄを、上記と同様の方法で測定したところ、トナーＤの凝集度μは２２．４％、固め密度ｄは０．５５３ｇ／ｍｍ^３、トナーＥの凝集度μは３８．０％、固め密度ｄは０．５２０ｇ／ｍｍ^３、トナーＦの凝集度μは５１．５％、固め密度ｄは０．５４１ｇ／ｍｍ^３であった。

このようにして作製したトナーＤ〜Ｆを上記したＴＣ−α〜δと組合せ、そのトナーの充填量Ｍを変化させて、試験品１５〜２８を作製した。

すなわち、試験品１５はＴＣ−αにトナーＤを７８ｇ充填し、試験品１６はＴＣ−βにトナーＤを７８ｇ充填し、試験品１７はＴＣ−βにトナーＥを７８ｇ充填し、試験品１８はＴＣ−βにトナーＦを７８ｇ充填し、試験品１９はＴＣ−γにトナーＤを７８ｇ充填し、試験品２０はＴＣ−γにトナーＤを１７０ｇ充填し、試験品２１はＴＣ−γにトナーＤを２４０ｇ充填し、試験品２２はＴＣ−γにトナーＥを７８ｇ充填し、試験品２３はＴＣ−γにトナーＥを１７０ｇ充填し、試験品２４はＴＣ−γにトナーＦを７８ｇ充填し、試験品２５はＴＣ−γにトナーＦを１７０ｇ充填し、試験品２６はＴＣ−δにトナーＤを２４０ｇ充填し、試験品２７はＴＣ−δにトナーＦを１７０ｇ充填し、試験品２８はＴＣ−δにトナーＦを２４０ｇ充填した。

上記のようにして作製した試験品１〜２８を用いて、上記した連続印刷試験を実施した。 この場合の連続印刷試験の評価は、カスレが発生したときのトナーカートリッジ２３内のトナー残留量が、１０ｇ未満であったものを「○」、１０ｇ以上であったものを「×」として評価した。

トナー残留量の評価において、１０ｇを基準値としたのは、トナーカートリッジ２３の内壁に静電気力等で一層程度付着したトナーの総重量が１０ｇだったからである。つまり、トナー残留量がゼロとなるまでトナーを全て使い切ることは、現実的に不可能であると考えるからである。

連続印刷試験の内、重合法により作製したトナーＡ〜Ｃを用いた試験品の評価結果およびそれぞれに使用したトナーおよびトナーカートリッジ２３の諸条件を図６に示す。
また、粉砕法により作製したトナーＤ〜Ｆを用いた試験品の評価結果およびそれぞれに使用したトナーおよびトナーカートリッジ２３の諸条件を図７に示す。

図６に示すように、試験品１ではトナー残留量が１０ｇ以上、試験品２ではトナー残留量が１０ｇ未満、試験品３、４ではトナー残留量が１０ｇ以上、試験品５、６ではトナー残留量が１０ｇ未満、試験品７ではトナー残留量が１０ｇ以上、試験品８では、トナー残留量が１０ｇ未満、試験品９では、トナー残留量が１０ｇ以上、試験品１０では、トナー残留量が１０ｇ未満、試験品１１では、トナー残留量が１０ｇ以上、試験品１２、１３では、トナー残留量が１０ｇ未満、試験品１４では、トナー残留量が１０ｇ以上であった。

また、図７に示すように、試験品１５ではトナー残留量が１０ｇ以上、試験品１６ではトナー残留量が１０ｇ未満、試験品１７、１８ではトナー残留量が１０ｇ以上、試験品１９、２０ではトナー残留量が１０ｇ未満、試験品２１ではトナー残留量が１０ｇ以上、試験品２２ではトナー残留量が１０ｇ未満、試験品２３ではトナー残留量が１０ｇ以上、試験品２４ではトナー残留量が１０ｇ未満、試験品２５ではトナー残留量が１０ｇ以上、試験品２６、２７ではトナー残留量が１０ｇ未満、試験品２８ではトナー残留量が１０ｇ以上であった。

このような評価結果から、カスレ発生時のトナー残留量が１０ｇ未満となる場合の指標を得るために、以下のような考察を行った。
すなわち、トナーの残留量に関係するパラメータとして考えられるのは、トナーの凝集度μおよび固め密度ｄ、トナーカートリッジ２３の排出口３５の面積Ｓ、トナーカートリッジ２３ヘのトナーの充填量Ｍである。

トナーカートリッジ２３からの自重落下のしやすさとそれぞれのパラメータとの関係を考えた場合、トナーの凝集度μは、大きい方が流動性が悪い（サラサラしていない）ので、自重落下のしやすさとは反比例の関係にある。
トナーの固め密度ｄは、大きい方が詰まりやすい（圧縮されやすい）ので、自重落下のしやすさとは反比例の関係にある。

トナーカートリッジ２３の排出口３５の面積Ｓは、大きい方が出口が広いということなので、自重落下のしやすさとは比例関係にある。
トナーカートリッジ２３ヘのトナーの充填量Ｍは、大きい方が排出口３５の面積Ｓを一定とした場合に詰まりやすいので、自重落下のしやすさとは反比例の関係にある。

上記した自重落下のしやすさと比例関係にあるものを分子に、反比例の関係にあるもの分母にしたトナー排出指標Ｔｈを、Ｔｈ＝Ｓ／μｄＭ（単位：μｍ^５／ｇ^２％）と定義し、試験品１〜１４および試験品１５〜２８についてトナー排出指標Ｔｈ＝Ｓ／μｄＭを計算した結果を図６および図７に示す。

また、試験品１〜２８の評価結果、つまり異なる製造方法のトナーを用いた評価結果を、トナーの充填量Ｍを横軸とし、トナー排出指標Ｔｈ＝Ｓ／μｄＭを縦軸としてプロットしたグラフを図８に示す。なお、図８の各プロット点は、その評価結果の記号を示したものである。

図８から明らかなように、カスレ発生時のトナー残留量が１０ｇ未満のもの、つまり評価結果が「○」のものは、トナー排出指標Ｔｈ＝０．７９以上となっていることが判る。
従って、トナーを円滑に現像装置に供給して、カスレ発生時のトナー残留量を１０ｇ未満とするためには、トナーの製造方法に関わらず、トナー排出指標Ｔｈ＝Ｓ／μｄＭを０．７９以上とすればよいことが判る。

また、図６または図７から明らかなように、挟み角θが２６．５度未満の場合は、必ず、カスレ発生時のトナー残留量が１０ｇ以上、つまり評価結果が「×」になっていることが判る（試験品１、試験品１５参照）。
従って、トナーを円滑に現像装置に供給し、かつ強度不足による輸送中におけるトナー漏れを防止するためには、挟み角θが、２６．５度以上、７２．０度以下の範囲であることが望ましい。

以上のように、アウタケース３１の排出口３５の面積Ｓ、トナーの凝集度μ、固め密度ｄ、充填量Ｍを用いたトナー排出指標Ｔｈ＝Ｓ／μｄＭが、０．７９以上となるように、トナーおよびトナーカートリッジ２３を設計すれば、トナーカートリッジ２３内に攪拌機構を設けなくても、トナーの製造方法に関わらず、簡素な構造でトナーカートリッジ２３から現像装置５へ円滑にトナーを供給して、カスレ発生時のトナー残留量を１０ｇ未満にすることができる。

また、これに加えて、トナーカートリッジ２３内に攪拌機構を設けなければ、その攪拌機構から受ける物理力によりトナー表面の外添剤が脱離したり、トナー内に埋没したりすることによる印刷品質の経時劣化を防止することができる。

以上説明したように、本実施例では、トナーカートリッジにおいて、トナーの凝集度をμ、固め密度をｄ、トナーの充填量をＭ、アウタケースの排出口の面積をＳとしたときに、Ｓ／μｄＭで算出される値を、０．７９以上としたことによって、トナーの製造方法に関わらず、簡素な構造で、トナーカートリッジから現像装置へ円滑にトナーを供給して、カスレ発生時のトナー残留量の低減を図ることができる。

なお、上記実施例においては、本発明のトナーカートリッジをプリンタに適用した場合を例に説明したが、トナーカートリッジを設ける装置はプリンタに限定されるものではなく、電子写真方式を用いたファックスやコピー機等にも適用可能である。

また、上記実施例であげたベーストナーの原材料（例えば、結着樹脂、帯電制御剤、着色剤）の種類およびその量、ベーストナーと混合する微粉末（例えば、シリカ、メラミン）の種類およびその量、トナーカートリッジの排出口３５の面積の値等はあくまで一例であり、他の条件を用いたとしても、トナー排出指標Ｔｈ＝Ｓ／μｄＭが、０．７９以上であれば、その効果に影響を与えるものではない。

１ プリンタ
２ 給紙カセット
３ ホッピングローラ
４ａ、４ｂ レジストローラ
５ 現像装置
６ 転写ローラ
７ ヒートローラ
８ バックアップローラ
９ 定着部
１０ 搬送ローラ
１１ スタッカ
１２ 排出ローラ
１５ 現像ローラ
１６ 供給ローラ
１７ 現像ブレード
１８ 感光体ドラム
１９ ＬＥＤヘッド
２０ 帯電ローラ
２１ クリーニングローラ
２３ トナーカートリッジ
２５ カートリッジ取付部
２６ トナー供給口
３１ アウタケース
３２ シャッタ
３３ レバー
３５ 排出口
３６ 開口部

Claims (11)

1. アウタケースと、前記アウタケースの円弧面からなる底部に形成され前記アウタケースの軸方向を長手方向とした長方形の排出口とを備え、内部に充填された現像剤を自重により前記排出口から排出する現像剤収容器であって、
   前記現像剤の凝集度μ（単位：％）は、振動台の上に目開き２５０μｍの篩、目開き１５０μｍの篩、目開き７５μｍの篩をセットして、総重量Ｗｔ（単位：ｇ）の現像剤を前記目開き２５０μｍの篩にのせ、振幅１．０ｍｍで９５秒間振動させた後に各篩上の現像剤の重量を測定し、凝集度μ＝（目開き２５０μｍの篩上の現像剤重量／Ｗｔ）×１００＋（目開き１５０μｍの篩上の現像剤重量／Ｗｔ）×（３/５）×１００＋（目開き７５μｍの篩上の現像剤重量／Ｗｔ））×（１/５）×１００として算出し、
   前記現像剤の固め密度ｄ（単位：ｇ／ｍｍ^３）は、タッピング台上に容器を置き、そこに所定の体積となる量の現像剤を２５０μｍの篩を通過させながら入れ、その状態からタッピング距離１８ｍｍで２０００回タッピングを行った後の現像剤の体積とその重量を測定し、前記タッピング後の重量を前記タッピング後の体積で除して算出し、
   前記現像剤の初期の充填量をＭ（単位：ｇ）とし、前記排出口の面積をＳ（単位：ｍｍ^２）としたときに、Ｓ／μｄＭで算出される値を、０．７９以上とし、
   前記アウタケースの軸直角断面における、前記アウタケースの軸芯と、前記排出口の短手方向の両側の端点とを結ぶ２つの線の挟み角θを２６．５度以上、７２．０度以下としたことを特徴とする現像剤収容器。
2. 請求項１に記載の現像剤収容器であって、
   前記Ｓ／μｄＭで算出される値が、０．７９以上、２．４０以下であることを特徴とする現像剤収容器。
3. 請求項１または請求項２のいずれか一項に記載の現像剤収容器であって、
   前記排出口を開閉するシャッタ部材が設けられることを特徴とする現像剤収容器。
4. 請求項３に記載の現像剤収容器であって、
   前記シャッタ部材は、前記軸芯を回動中心とする円筒状であることを特徴とする現像剤収容器。
5. 請求項３または請求項４に記載の現像剤収容器であって、
   前記シャッタ部材は、開口部を有することを特徴とする現像剤収容器。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の現像剤収容器であって、
   前記現像剤収容器は、トナーを収容することを特徴とする現像剤収容器。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の現像剤収容器を備えたことを特徴とする現像装置。
8. 請求項７に記載の現像装置であって、
   前記現像剤収容器が、着脱自在に設けられていることを特徴とする現像装置。
9. 請求項７または請求項８に記載の現像装置であって、
   前記現像剤収容器が、上部に配置されていることを特徴とする現像装置。
10. 請求項８に記載の現像装置であって、
    前記現像剤収容器は、現像剤収容器取付部に着脱自在に装着されることを特徴とする現像装置。
11. 請求項７ないし請求項１０のいずれか一項に記載の現像装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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