JP2007293000A - トナーコンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】レーザプリンタ、複写機、ファクシミリ等の静電式画像形成装置の現像装置に用いられるトナーコンテナに関するもので、内部に収納するトナーが外部の熱によって高温にさらされ、品質が劣化することを防止すること。
【解決手段】トナーコンテナを、トナーを直接収容する第１の容器（２）と、当該第１の容器との間に所定の間隔をおいて該第１の容器の外側に設けられた第２の容器（３）とを備えた二重構造の容器として形成する。第１の容器（２）と第２の容器（３）の間隔部（１０）には、保冷剤等を入れておくのが好ましい。
【選択図】図２

Description

本発明は、レーザプリンタ、複写機、ファクシミリ等の静電式画像形成装置において、静電潜像をトナー像に現像するための現像装置に用いられるトナーコンテナに関するものである。

レーザプリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置において、像担持体である感光体ドラム上に形成された静電潜像をトナー像とに現像するための現像装置には、トナーを収容する容器としてトナーコンテナが設けられている。図３は従来のトナーコンテナを例示するもので、このトナーコンテナ１００は、平面視長方形で、横断面は下に凸な底部を有する概略Ｕ字状に形成されている。このトナーコンテナの一方の端部には、トナー充填口１０１が設けられている。

なお、この種の現像装置用トナーコンテナとしては、上記図３に示すものの他にも種々のものがある（例えば、特許文献１、特許文献２等参照）。特許文献１に記載のものは、トナー補給容器とトナー回収容器を、内周面に螺旋状突起を有する円筒形容器とし、前記トナー補給容器内にこれよりも小さなトナー回収容器を配置して、回転中心がほぼ一致した二重構造としたものである。また、特許文献２に記載のものは、現像装置のハウジングに着脱自在に装着されるトナーコンテナであって、トナー受入開口に対向してその上方に位置するように形成されたトナー排出開口と、該トナー排出開口に対応するように形成された仕切り壁と、該開口よりコンテナ内のトナーを供給するため、該開口と該仕切り壁との間に配置したトナー供給手段を備えたものである。
特開平６−２５８９４３号公報 特開２００４−１２６３８６号公報

しかしながら、従来のトナーコンテナの内部に収容されるトナーは、種々の成分を含んだ粉体であるが、外部からの熱の影響により表面特性が変化して、トナーが本来持っている品質が害されることがある。例えば、海外へコピー機を船で輸出する場合のように、トナーコンテナの保管環境が４０℃近くになる場合は、徐々に熱の影響を受けてトナー品質が変化し、形成される画像の濃度が低下したり、いわゆるかぶり等の品質劣化をもたらすことがあった。

特に、近年のトナーは、定着温度を下げて省電力化を図るため、低融点化されているので、温度上昇により、粉状のトナーが若干軟化して互いにくっつきあうことにより、粒子が大きくなり、画像形成に悪影響を与えることがあるが、従来のトナーコンテナで、内部に収納されているトナーの温度上昇を防止する工夫のなされたものはなかった。

すなわち、従来、トナーの温度上昇を防ぐ配慮がなされたコンテナはなかったため、トナーは外部から熱を受けると軟化して画像品質を劣化させるという課題があった。

本発明は、上記従来のトナーコンテナの課題を考慮して、周囲温度が高い環境下でも、トナーの品質が劣化することを抑制できるトナーコンテナ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、次のような構成を採用した。

すなわち、第１の本発明のトナーコンテナは、トナーを直接収容する第１の容器と、当該第１の容器との間に所定の間隔をおいて該第１の容器の外側に設けられた第２の容器とを備えた二重構造の容器として形成されていることを特徴としている。

また、第２の本発明のトナーコンテナは、上記第１の本発明のトナーコンテナにおいて、前記第１の容器と第２の容器の底部にそれぞれ排出開口が設けられ、当該第１の容器の排出開口と第２の容器の排出開口を連結するホッパジョイントが設けられているものである。

また、第３の本発明のトナーコンテナは、上記第１の容器と第２の容器の間隔部が水密構造である、上記第１又は第２の本発明のトナーコンテナである。

さらに、第４の本発明のトナーコンテナは、前記間隔部は、前記間隔部の全容積の６０〜８０％の保冷剤が充填可能である、上記第３の本発明のトナーコンテナである。

以上述べたことから明らかな様に、本願発明に係るトナーコンテナは、内側の容器（第１の容器）と外側の容器（第２の容器）の二重構造となっており、内側の容器にトナーを収容するようになっていて、しかも、該内側の容器を取り囲む外側の容器との間に空間が設けられているので、外部からの熱が内部のトナーに伝わりにくい。このため、極端な温度上昇が防止され、トナーが劣化しない状態に保たれるので、高品質の画像が得られるのである。上記空間内に、保冷剤もしくは水（以下、これらをまとめて「保冷剤等」という）を入れておけば、高温化防止効果はさらに向上する。

本発明は、周囲温度が高い環境下でも、トナーの品質が劣化することを抑制できるという効果を発揮する。

以下、本発明の実施形態について具体的に説明する。図１乃至図２は、本発明に係るトナーコンテナを例示するもので、このトナーコンテナ１は、第１の容器２と第２の容器３とで構成される。第１の容器は、内部に直接トナーを収容する内側容器であり、平面視長方形で、横断面視では概略Ｕ字状で、底部が下に凸な円弧状となっている。第１の容器２の底部には、内部のトナーを排出する平面視長方形の排出開口５が設けられている。なお、第１の容器２の内部には、収容されているトナーを上記排出開口５に向かって搬送するための螺旋翼等のトナー搬送手段（図示を省略）が設けられている。

第２の容器３は、前記第１の上記２とほぼ相似形であるが、外形寸法が第１の容器２よりは大きく形成されている。この第２の容器３も断面形状が概略Ｕ字状であり、その底部には前記第１の容器の排出開口５と同寸法で平面視長方形の排出開口７が設けられている。また、この第２の容器３の上縁部には、保冷剤等を注入するための注入口９が設けられている。

第１の容器２は、第２の容器３の内側に取り付けられ、両者で二重構造のコンテナとして構成される。第１の容器２と第２の容器３との間には、全周にわたって所定幅の間隔部（空間）１０が設けられている。この間隔部１０は、外側の容器である第２の容器３から内側の容器である第１の容器２への熱伝導を抑制するためのものであるが、この間隔部１０に保冷剤等Ｃを充填しておけば、内側の第１の容器２内に収容されているトナーの温度上昇を効果的に防止することができる。

保冷剤等としては、例えば天然高分子吸収体を主成分とする液体またはゲル状の保冷剤を使用することができる。無味無臭の天然の保冷剤は、人体にも無害であるので好ましい。保冷剤等として精製水を使用してもよく、この場合は、腐食を防ぐために、防腐剤を混入しておくのが好ましい。また、漏れに対しても漏洩しにくいゲル状であればさらに好ましい。従って、通常のトナーコンテナの構造でも保冷剤の漏れが生じない場合であれば、第１の容器と第２の容器の間隔部の底面や内周面の接合部を水密構造にしなくても良い。

第１の容器２は、上記のとおり第２の容器３内に配置されるが、両者の底部に形成されている排出開口５，７の部分には互いを連結するホッパジョイント１５が取り付けられている。トナーＴは、このホッパジョイント１５を通ってその下側に設けられている排出口１７から排出され、その下側に配置されている現像器３０に供給されるようになっている。排出口１７には、当該排出口１７を開閉するホッパシャッタ（図示を省略）が設けられている。このトナーコンテナ１の上側は広く開口しているが、この開口部は、着脱自在なカバー２０によって覆蓋される。なお、このカバー２０の一方の側縁部には、前記第２の容器３に設けられている注入口９の上側を覆う注入口カバー２１が設けられている（図１参照）。カバー２０により、間隔部１０に封入された保冷剤等や、トナーコンテナ内部に収容されたトナーが、領域外に漏れ出さないように完全に蓋をすることが出来る。

現像器３０には、図２に示すように、上に前記トナーコンテナ１の排出開口１７と対向する供給口３１が設けられている。この供給口３１には、現像室シャッタ３２が取り付けられていて、この供給口３１を開閉できるようになっている。現像器３０の側部には、内部のトナーＴを表面に保持して所定量づつ送り出すローラ３３が設けられている。このローラ３３は、内部に供給されたトナーＴを攪拌するとともに、当該トナーＴを表面に付着させて送り出すもので、ローラ３３で送り出されたトナーは、画像形成装置に設けられている感光体ドラムの表面の帯電している部分に付着させられる。これによりトナー画像が得られるのである。

このトナーコンテナ１は、前記注入口９から第１の容器２と第２の容器３の間隔部１０に保冷剤等を注入・充填するとともに、第１の容器２内にトナーＴを入れ、カバー２０で蓋をして使用する。場合によっては、保冷剤等を用いず、間隔部１０内を単なる空間としておいてもよい。このトナーコンテナ１は、内部に直接トナーを収容する第１の容器と、該第１の容器を囲むように所定間隔をおいて配置される第２の容器との二重構造の容器として形成されているので、トナーを直接収容する容器の外面が大気中に露出している従来の容器に比べて、外部からの熱が伝達しにくく、トナーの温度が上昇しにくい。このため、高品質のトナー画像が得られるのである。

図１に示すトナーコンテナを用いて、内部に収納されているトナーＴの温度変化を実際に測定した。保冷剤等Ｃとしては、精製水を用いた。トナーＴと、保冷剤等としての精製水を容れたトナーコンテナ１を４０℃のオーブンに入れ、２００時間保持した。保持温度を４０℃とした理由は、国内の夏場でトナーコンテナの市場での保存温度を実際に調べた結果、保存最高温度が３８℃であったことから、安全のためそれに２℃だけ上乗せしたものである。

トナー温度はトナーコンテナ１の上部からレーザー式非接触温度計（（株）カスタム社製「ＣＵＳＴＯＭ ＣＴ−３１００Ｎ」）で測定した。実験に使用したトナーは、京セラ（株）社製プリンタ「ＦＳ−３８００」に通常使用されているトナーコンテナＴＫ−６０用のトナー（磁性トナー）である。

上記保存時間を経過したトナーＴを京セラ（株）製プリンタ（エコシスＦＳ−３８００）に収容し、ソリッドブラックパターンをプリントして、マクベス濃度計（マクベス社製反射型濃度計 ＲＤ９１４）を用いて初期画像濃度を測定した。

また、上記保存期間を経過したトナーＴを用いて１０Ｋ（１０，０００）枚の連続耐久評価を行った。原稿印字率は４％のテキストパターンである。得られたプリンタ用磁性トナーＴを京セラ（株）製プリンタ（エコシスＦＳ−３８００）に収容し、画像評価用パターンをプリントし、マクベス濃度計（マクベス社製反射型濃度計 ＲＤ９１４）で耐久後の画像濃度を測定した。

さらに、トナー表面のＳＥＭ観察を行った。使用した機器は日本電子ＪＯＥＬ社製のＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｍｉｃｒｏｍｅｔｅｒ）であり、トナー表面の外添剤の存在状態を３万倍で観察した。この観察結果は、次のようにレベル分けして評価した。

レベル５：外添剤の埋め込みはまったくない（画像品質ＯＫ）。

レベル４：外添剤の埋め込みがやや見られるが殆ど埋め込まれていない（ＯＫ）。

レベル３：外添剤の埋め込みが見られるが少し埋め込まれている（画像品質ＮＧ）。

レベル２：外添剤の埋め込みが見られるが埋め込まれているものが多い（ＮＧ）。

レベル１：外添剤の殆どが埋め込まれている（ＮＧ）。

（実施例１）保冷剤等Ｃを第１の容器２と第２の容器３の空間部１０の容積の８０％まで注入した。保冷剤等Ｃの量を空間部の容積の８０％としたのは、第１の容器２内に充填されるトナーＴの量を、当該第１の容器２の高さの８０％までとしたことと関連している。

（実施例２）保冷剤等の充填率を上記第１の容器２と第２の容器３に挟まれた空間部１０の容積の１００％としたほかは、上記実施例１と同じとした。

（実施例３）保冷剤等の充填率を上記空間部１０の容積の１０％としたほかは上記実施例１と同じとした。

（実施例４）保冷剤等の充填率を上記空間部１０の容積の６０％としたほかは上記実施例１と同じとした。

（実施例５）保冷剤等の充填率を上記空間部１０の容積の７０％としたほかは上記実施例１と同じとした。

（比較例１）
上記第１の容器２を設けず、第２の容器３のみで従来と同じ一重構造のコンテナを構成した。したがって、上記空間部１０に相当するものはなく、保冷剤等はまったく使用しなかった。その他の条件は、上記実施例１と同じである。

以上の測定結果は、表１のとおりであった。

表１からわかるとおり、４０℃で２００時間という周囲環境下では、実施例１〜２は、トナー表面のＳＥＭ観察の結果が４以上であり、トナー投入直後と１万枚コピー後との画像濃度の比較においても、何れも低下傾向を示さず良好な結果が得られた。実施例３〜５は、同環境下では、トナー表面のＳＥＭ観察の結果が２〜３であり、画像濃度についても何れも２〜３％の低下傾向を示しており、良好な結果とは言えないが、上記の周囲環境条件とは異なり、例えば、４０℃で１００時間であれば、実施例１〜２と同レベルの良好な結果が得られている。しかし、比較例１では、上記の何れの周囲条件下でも、トナー表面のＳＥＭ観察はレベル１であり、画像濃度の評価は、４％という最も大きな減少傾向を示した。従って、近年の船便では、実質１週間を要するという航海はほとんどないことを考慮すれば、上記実施例１〜５及び比較例１の結果から見て、本発明の二重構造のコンテナの有効性が証明された。

尚、表１からも明らかな様に、上記実施例１〜２の条件として示した様に、保冷剤等の充填率が８０％以上であることがより好ましい。

なお、実施例１、２では、比較例１に比べてトナー温度が２℃ほど低かった。画像濃度については、実施例１、２は初期画像から１万枚プリント後でも画像濃度を保持しており、良好な結果が得られた。一方、保冷剤等が少ない場合は、熱的ストレスから耐久濃度が初期画像濃度よりも低下する傾向を示した。

トナーコンテナを４０℃で２００時間保持した後の表面温度には２℃しか差がないが、画像濃度に有意差が生じた理由は、オーブンに入れて保存を開始した直後からトナー表面温度が安定するまでの時間が関係すると思われる。通常、船等での輸送で、実際に過酷な条件で保存される場合でも、その過酷な状態での保存時間は、平均２００時間は上回らないと推測される。また、コンテナはインナーカートン、アウターカートンに梱包されるため、温度も４０℃を越えることはまずないと考えられる。

保冷剤等の封入によりトナーへの熱の伝わり速度が緩和される理由として、外気に対して単純に空気層や断熱層を設けることの効果が考えられる。保冷剤等としては、熱伝導性が低い樹脂等の材料を使用するか、放熱作用の大きいものを使用するのが効果的である。保冷剤等を封入することで、単なる空気による断熱効果よりもさらに第１の容器２に収容したトナーの熱的影響を防ぐことができる。また、熱伝導性の低い材質を用いて第１の容器２と第２の容器３を製作した場合よりも、保冷剤等を注入するほうが熱的影響を抑えられる。

本発明に係るトナーコンテナは、電子写真方式による複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置用の現像装置に使用するトナー容器として利用することができる。

トナーコンテナの平面図である。 トナーコンテナと現像器の模式的横断面図である。 従来のトナーコンテナの外観図である。

符号の説明

１ トナーコンテナ
２ 第１の容器（内側容器）
３ 第２の容器（外側容器）
５ 排出開口
７ 排出開口
９ 注入口
１０ 間隔部
２０ カバー
３０ 現像器
Ｃ 保冷剤等
Ｔ トナー

Claims (4)

1. トナーを直接収容する第１の容器と、当該第１の容器との間に所定の間隔をおいて該第１の容器の外側に設けられた第２の容器とを備えた二重構造の容器として形成されていることを特徴とするトナーコンテナ。
2. 前記第１の容器と第２の容器の底部にそれぞれ排出開口が設けられ、当該第１の容器の排出開口と第２の容器の排出開口を連結するホッパジョイントが設けられている、請求項１に記載のトナーコンテナ。
3. 前記第１の容器と第２の容器の間隔部が水密構造である、請求項１又は２に記載のトナーコンテナ。
4. 前記間隔部は、前記間隔部の全容積の６０〜８０％の保冷剤が充填可能である、請求項３に記載のトナーコンテナ。

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