JP2011093546A - 粉体収納容器及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】少ないスペースで大量の保管を可能とした粉体収納容器の提供、及び画像品質の低下を防止可能な画像形成装置の提供。
【解決手段】粉体を収納する粉体収納部の内部に、ガスを発生するガス発生器を有することを特徴とする粉体収納容器。
【選択図】図２

Description

粉体を収納可能な粉体収納容器、及び該粉体収納容器を使用可能な画像形成装置に関する。

粉体を収納保管する収納容器として、粉体収納部が剛体の粉体収納容器が知られている（例えば特許文献１参照）。しかし、粉体収納部が剛体であることから容器の容積を小さくして嵩密度を上げることができず、粉体収納容器の保管時に保管スペースを多く必要とする問題点があった。

上記保管スペースを多く必要とする問題点を解決するものとして、粉体を収納する粉体収納部の容積を可変可能とした粉体収納容器において、粉体充填後に容器内部を減圧して容器を縮小させ、容器容積に対する内容物の質量の比である嵩密度を上げることにより、多くの粉体収納容器を保管可能とし、且つ粉体収納容器の使用時に常圧に戻すことにより元の容器形状に戻す（嵩密度を下げる）ことが可能な粉体収納容器が知られている（例えば特許文献２及び特許文献３参照）。

特開平１０−２６０５７４号公報 特開２００３−２８５８８７号公報 特開２００３−３４１７６０号公報

しかし、特許文献１に記載された粉体収納容器は前述したように保管スペースを多く必要としてしまう問題点があった。

また、特許文献２及び３に記載された粉体収納容器は、粉体充填後に容器内部を減圧することにより容器容積を小さくした状態で、特に高温下で長期間保管したような場合に粉体の凝集が発生してしまい、粉体の使用時に容器内部を常圧に戻して容器容積を元に戻しても凝集が戻らない可能性があった。

そしてこのような問題点は、例えば粉体がトナーで、画像形成装置に用いるような場合において、特に低い定着温度で画像形成を行う省エネ対応画像形成装置に使用されるトナーは、従来の装置よりも低温で溶融してトナー像の定着を行なうため、ガラス転移点の温度も５０℃前後という低い樹脂粒子が使用され、この様な低ガラス転移点の樹脂粒子は一度凝集すると凝集の解除が難かしく、凝集したトナーにより画像品質（例えば転写抜け、白点抜け、スポット状のトナー汚れ等）が低下してしまう可能性があるという問題点があった。

本発明は上記問題点に鑑み、少ないスペースで大量の保管を可能とし、且つ粉体収納容器使用時に粉体（トナー）の凝集を解除可能な粉体収納容器、及び該粉体収納容器を使用することにより画像品質の低下を防止可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的は、下記の構成によって達成される。

１．粉体を収納する粉体収納部の内部に、ガスを発生するガス発生器を有することを特徴とする粉体収納容器。

２．前記粉体収納部は内部の減圧により縮み、減圧の解除により元の形状に伸びることを特徴とする前記１項に記載の粉体収納容器。

３．前記粉体収納部の内部の減圧を維持する封止部材を有することを特徴とする前記１又は２項に記載の粉体収納容器。

４．前記ガス発生器で発生したガスを案内し、前記粉体収納部の内部に渦流を発生させる渦流発生部材を有することを特徴とする前記１〜３のいずれか１項に記載の粉体収納容器。

５．前記粉体がトナーであることを特徴とする前記１〜４のいずれか１項に記載の粉体収納容器。

６．前記１〜５のいずれか１項に記載の粉体収納容器の、前記ガス発生器のガス発生をトリガーする、トリガー機構を有することを特徴とする画像形成装置。

７．前記３〜５のいずれか１項に記載の粉体収納容器の、前記封止部材を開封し内部の減圧状態を解除する解除機構を有することを特徴とする前記６項に記載の画像形成装置。

８．前記５に記載の粉体収納容器から供給されるトナーにより画像を形成することを特徴とする前記７項に記載の画像形成装置。

上記手段により、少ないスペースで大量の粉体収納容器を保管可能とし、且つ画像品質の低下を防止可能な画像形成装置の提供が可能となる。

トナー収納容器を使用可能な画像形成装置の断面図である。 トナー収納容器の１例を示す概念図である。 トナー収納容器の形態変化に関する説明図である。 他の形態のトナー収納容器の概念図である。 ガス発生器の概念図である。 トナー収納容器に収納されたトナーを現像装置に補給するトナー補給装置の断面図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。なお、本発明の構成は以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲内において適宜変更可能である。

以下の説明において、粉体収納容器に収納される粉体は特に限定されないが、保存期間中に外部環境の影響で品質劣化し易い性質を有する粉体には特に有効である。具体的には、澱粉やきな粉等の食料製粉、粉薬、電子材料用粉体、粉体塗料や粉体染料、顔料、おしろい等の化粧品用粉体、カーリット等の粉状爆薬、粉体接着剤、ラインひき用石灰が挙げられる。

又、上記粉体よりも粒径の大きい粒状物にも使用可能で、具体的にはプラスチックペレット、ザラメ糖、錠剤薬、フリーズドライ加工したコーヒーや乾燥米、粒状接着剤等が挙げられる。

なお、保存期間中に外部環境の影響で品質劣化し易く、特に高温下、加圧された状態で長期間保管されたような場合に粉体の凝集が発生する可能性がある粉体として画像形成装置（電子写真方式）に使用されるトナーが挙げられ、トナーの収納容器に好ましく使用される。

そして、近年環境規制の運動が高まり、画像形成装置においてもトナーの低温定着化が求められてきている。

しかし、低温定着用のトナーを使用した場合、コンパクトに形成した保管容器に収納・保管するときは凝集が起こりやすく、特にトナーのガラス転位点の温度（Ｔｇ）の低いトナーの収納・保管の場合には、凝集に対して十分な注意が必要であり、トナーの使用時に凝集がないような状態にする為に、後述する本願のような容器であることが好ましい。

以下、粉体の収納容器としてトナーを収納するトナー収納容器を例に取り、又粉体（トナー）を用いる装置として電子写真方式の画像形成装置を例に取り説明する。

以下、粉体をトナーと称し、粉体を収納する粉体収納容器をトナー収納容器と称す。

図１はトナー収納容器を使用可能な画像形成装置の断面図である。

図１において、画像形成装置１は、原稿画像を読み取る画像読取部２と、画像読取部２で読み取った原稿画像情報に基づいて潜像を形成する画像形成部３と、潜像を顕像化する現像部４と、記録紙を収納・供給する給紙部５と、を有し、画像形成装置１の上部に原稿を画像読取部２に向けて搬送する自動原稿搬送装置６が裁置されている。

原稿Ｇは自動原稿搬送装置６の原稿給紙台６１上に載置されており、送り出しローラの作動により一枚ずつ送り出され、排紙台６２に向けて搬送され、搬送される過程で画像読取部２により画像面の読取が行われる。

画像読取部２において読取られた原稿の画像情報は図示しない画像処理部にて画像処理が行われデジタル画像データとして格納される。

画像形成のスタートにより画像形成部３が作動開始し、前記のデジタル画像データに基づいて変調されたレーザービームにより露光を行う露光装置３１によって感光体ドラム３２に対して副走査が行われ、原稿画像に基づく静電潜像を形成する。

そして、前記静電潜像は現像部４により反転現像されトナー像とされる。

これに並行して記録紙Ｐを収容する給紙部５の給紙カセット５１の何れかが作動して記録紙Ｐが搬出され、搬出された記録紙Ｐは搬送ローラ５２、５３、５４、５５及びレジストローラ５６により搬送され、感光体ドラム３２の前記トナー像に同期して感光体ドラム３２の下部に給紙される。

感光体ドラム３２上の前記トナー像は転写器３３により記録紙Ｐに転写され、トナー像を担持した記録紙Ｐは除電器３４により除電されて感光体ドラム３２より分離され、搬送ベルトにより定着装置３５に搬送される。

次いで、定着装置３５における圧着・加熱により記録紙Ｐのトナー像が定着され、記録紙Ｐは排紙トレイ５７に排出される。また、感光体ドラム３２はクリーニング装置３６により残留トナーが除去清掃されて次なる画像形成のプロセスに入る。

画像形成により消費されたトナーは、トナー（粉体）を収納した粉体収納容器であるトナー収納容器７から必要に応じてトナー補給装置４１を経由して現像装置４２へ補給される。トナー補給装置４１は、現像装置４２の上部に位置しており、トナー収納容器７から供給されたトナーを一時的に貯蔵して必要に応じて現像装置４２に補給する。

また、トナー収納容器７はトナー補給装置４１に着脱可能に支持されている。そして、例えばトナーが無くなったような場合は使用者によりトナー収納容器７を交換できるようになっている。

以下、粉体（トナー）を現像装置内部のトナー量に応じて現像装置に供給する補給装置をトナー補給装置４１と称す。

トナーは、少なくとも結着樹脂と着色剤と必要に応じて使用されるその他の添加剤とを含有した着色粒子から構成され、その平均粒径は体積平均粒径で通常１〜３０μｍ、好ましくは２〜８μｍである。着色粒子を構成する結着樹脂としては特に限定されず、従来公知の種々の樹脂が使用される。

例えば、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン／アクリル系樹脂、ポリエステル樹脂等が挙げられる。着色剤としては特に限定されず、公知の有機顔料、無機顔料が使用される。具体的には、例えば黒トナーとしてはカーボンブラックやニグロシン染料等が使用され、イエロー、マゼンタ、シアントナーに必要な顔料としては、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：３、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：６、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー６８、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド４８：１、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１２２、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド２１２、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド５７：１、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１７、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー８１、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１５４等の顔料を好適に使用することができる。

その他の添加剤としては、例えばサリチル酸誘導体・アゾ系金属錯体等の荷電制御剤、低分子量ポリオレフィン、カルナウバワックス等の定着性改良剤等が挙げられる。

本発明に用いられるトナーは、その投影面積が最大となる方向から見た時の、下式で示される形状係数の値が０．９〜１．０の範囲内にあることが好ましい。

形状係数＝（円相当径から求めた円の周囲長）／（粒子投影像の周囲長）
さらに、上記形状係数の分布がシャープであることがより好ましく、円形度の標準偏差が０．１０以下で、下式で算出される形状係数のＣＶ値が１０％未満であることが好ましい。

ＣＶ値＝（円形度の標準偏差）／（平均円形度）×１００なお上記形状係数は、５００個のトナー粒子について、走査型電子顕微鏡により５００倍に拡大した樹脂粒子の写真を撮影し、画像解析装置「ＳＣＡＮＮＩＮＧ ＩＭＡＧＥ ＡＮＡＬＹＳＥＲ」（日本電子社製）を使用して写真画像の解析を行って円形度を測定し、その算術平均値を求めることにより算出することができる。また簡便な測定方法としては「ＦＰＩＡ−１０００」（東亜医用電子株式会社製）により測定可能である。

本願のトナー収納容器を使用する場合特に効果の大きいトナーとしては、ガラス転位点の温度Ｔｇ）が低く、トナー粒子同士が密着して保管された場合に凝集しやすいトナーであり、例えばガラス転位点の温度（Ｔｇ）が６０℃未満のトナーのように特に凝集しやすいトナーが挙げられる。

以下、このようなトナーを収納・保管する場合に好適な、トナーの使用時に凝集がないような状態にする手段（例えば凝集したトナーを解除するガス発生器）を有し、良好な画像の形成が可能なトナー収納容器について説明する。

図２は、トナー収納容器の１例を示す概念図である。

図２において、実線はトナー収納容器７が開封される前の状態を示し、破線は開封された状態を示している。

粉体を収納する円筒状の粉体収納部７１は可撓性を有する材料で形成され、周囲が蛇腹状の形状をしており伸縮自在となっている。

そして、粉体収納部７１は所定の弾性を有し、内部を減圧すると大気により縮小し、減圧を解除し内部を大気圧に戻すと縮小状態から減圧前の形状に拡大するようになっている。

粉体収納部７１は所定の弾性を有し、内部を減圧すると大気により縮小し、減圧を解除し内部を大気圧に戻すと縮小状態から減圧前の形状に拡大するような形状であればどのような形状であっても良い。

以下、円筒状の粉体収納部７１を有するトナー収納容器７についてその１例を説明する。

トナー収納容器７は、トナーＴ（斜線部）を収納する蛇腹状をした粉体収納部７１と、トナーＴを取り出す取出口７２と、トナーＴが取出口７２から不用意にこぼれ出してしまう漏れだしを防止する封止部材７３と、ガスを発生するガス発生器７４と、を有している。

粉体収納部７１は一方の端面７１１にトナーＴを取り出す取出口７２が配設され、他方の端面７１２は塞がれている。取出口７２は粉体収納部７１の成形時に同時に成形しても良く、別部材で形成して粉体収納部７１に接着或いは溶着して一体化しても良い。

取出口７２は外周に不図示のキャップと螺合するネジ（不図示）が形成されており、トナー収納容器７の保管時等は該ネジに該キャップを螺嵌し、該キャップにより例えば保管中における封止部材７３の破損を防止可能とする。

ガス発生器７４は後述するトリガー機構４３４（図５）に対応する位置に設けられており（例えば他方の端面７１２）、発生したガスが粉体収納部７１の周壁に沿って噴出する方向にガス排出孔７４５１があけられている。

粉体収納部７１を構成する材料としては、通常知られた可撓性を有するフィルム状の樹脂材料で、ポリエステルフィルムやポリエチレンフィルム、ポリエチレンとポリエステルとをラミネートしたもの、ポリプロピレンとポリエステルとをラミネートしたもの、アルミ箔にポリエチレン又はポリプロピレンをラミネートしたもの等可撓性を有し、且つ折曲や破断等に対して強度を有するものが挙げられる。そして前述した所定の弾性を持たせるため２０〜５００μｍ程度の厚さを持っている。

剛性を有する取出口７２を構成する材料としては、成形可能な熱可塑性樹脂であれば特に限定されるものではないが、具体的にはポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ＡＢＳ樹脂、ハイインパクトポリスチレン（ＨＩＰＳ）等が挙げられるが、ポリプロピレン、ポリエチレン、及びハイインパクトポリスチレンが好ましい。

封止部材７３は後述の解除機構４３３（図６）の作動により孔が形成された時、すぐに孔が大きく拡がるように、延伸された高分子フィルムより作製することが好ましく、具体的には比較的低分子量からなるポリエチレンやポリプロピレンの高分子フィルムが挙げられる。

孔が形成された時にすぐに孔が大きく拡がる材料で封止部材７３を形成することにより、粉体収納部７１を短時間で常圧状態（大気圧）に戻すとともに、トナーＴの取り出しが容易に可能となる。

なお、粉体収納部７１の内部に渦流を効率的に発生させる渦流発生部材である、粉体収納部７１の周壁から内側に向け突き出した帯状且つ螺旋状の螺旋部材７５を設けるとなお良い。螺旋部材７５は発生したガスを案内するために、粉体収納部７１でヒケ等の成形異常を起こさない範囲で幅が広く厚い方が良く、例えば幅５〜２０ｍｍ厚さ１０〜２００μｍとなっている。

図は断面を示しているが、螺旋部材７５が上記螺旋状態をしていることが分かりやすいように、円筒部の全周に亘って示している。

以下トナー収納容器７が螺旋部材７５を有するものとして説明する。

粉体収納部７１の製造方法としては例えば中空成形方法が挙げられ、螺旋部材７５を一体として成形する。また、取出口７２の製造方法としては例えば射出成形方法が挙げられる。取出口７２と粉体収納部７１との良好な接着性が要求されることから、上記材料としてはメルトインデックスや密度等の物性値がある程度の範囲内の値を有するものを使用することが好ましい。

以上説明した構成により、ガス発生器７４によって粉体収納部７１の周壁の接線方向に噴き出したガスは粉体収納部７１の周壁内側に沿って流れ、粉体収納部７１の内部に渦流を発生し、容器内部で凝集したトナー粒子を効果的にバラバラにすることができる。

なお螺旋部材７５を設けることにより、粉体収納部７１の周壁の接線方向に噴き出したガスは、粉体収納部７１の周壁内側を螺旋部材７５に案内されて、ガス発生器７４が配設された一方の端面７１１から他方の端面７１２に向けて粉体収納部７１の内部全体に効率的に渦流を発生し、容器内部で凝集したトナー粒子をより効果的にバラバラにすることができる。

トナーＴを収納する可撓性を備えた粉体収納部７１と、粉体収納部７１内部にガスを放出するガス発生器７４と、粉体収納部７１内に発生したガスの渦流を形成する螺旋部材７５とを有することにより、例えば一度凝集すると凝集の解除が難しい、ガラス転移点の温度が５０℃前後という低い樹脂粒子を用いたトナーおいても、凝集の解除が可能となり、画像品質（例えば転写抜け、白点抜け、スポット状のトナー汚れ等）の低下防止が可能となる。

図３は、トナー収納容器の形態変化に関する説明図である。

図３（ａ）はトナーを充填前の状態を示し、図３（ｂ）はトナーを充填後の状態を示し、図３（ｃ）はガスの発生中の状態を示し、図３（ｄ）はトナーが無くなった状態を示している。

なお、トナー収納容器７を図３（ａ）と図３（ｂ）では通常保管されるように横向きで示し、図３（ｃ）と図３（ｄ）では実際に画像形成装置で使用される縦向きで示してある。

図３（ａ）において、トナー収納容器７の粉体収納部７１にはトナーＴが充填されておらず、粉体収納部７１を減圧していないために、粉体収納部７１は縮小しておらず製造時の形を保っている。

図３（ｂ）において、トナー収納容器７の粉体収納部７１にはトナーＴが充填され、真空ポンプ等によって粉体収納部７１は減圧され、減圧後に取出口７２が封止部材７３で封止されている。このため、粉体収納部７１は大気により圧縮されて縮小し、図示横方向の長さが短くなっている。

従って、トナー収納容器７はトナーＴの質量と粉体収納部７１の容積との比である嵩密度が高い状態で保管可能となっている。

なお、保管中は封止部材７３により減圧状態が維持されるため粉体収納部７１が縮小しトナーが常時圧縮（加圧）状態におかれている。このため、トナー粒子同士が密接しており、特に高温下に長時間おかれるような場合はトナーが凝集してしまう場合がある。

図３（ｃ）において、トナーＴを排出可能とする後述の解除機構４３３（不図示）により封止部材７３に孔があけられ、封止部材７３はすぐに孔が大きく拡がり、減圧された粉体収納部７１を大気圧に戻す（解除する）と共にトナーＴとガスＧ_Ｓの排出が容易になる。

そして開封した後、所定時間ｔ１後例えば０．１〜０．５秒後に行われるガス発生器７４のトリガにより、ガス発生器７４はガスＧ_Ｓを発生させる。

発生したガスＧ_Ｓは螺旋部材７５に案内されて（矢印Ａ）粉体収納部７１内に渦流を発生する。この渦流に粉体収納部７１内に凝集されていたトナーＴも巻き込まれて、凝集した固まり同士、或いは凝集した固まりと粉体収納部７１が衝突しあって凝集状態が解除される。

そして、発生したガスＧ_ＳとトナーＴとは、トナー収納容器７の下方にある不図示のトナー補給装置４１に向けて（矢印Ｂ方向）取出口７２から排出される。

このようにして、発生したガスＧ_ＳとトナーＴとが混在した状態で取出口７２から排出されるため、取出口７２の開口面積は極力広い方が好ましく、このため封止部材７３は取出口７２の開口面積同様に孔が大きく拡がることが好ましい。なお、排出部分の開口面積が狭いとガスＧ_ＳとトナーＴは噴出状態となってしまい画像形成装置内部に散逸してしまう問題を発生しやすい。

図３（ｄ）において、トナー収納容器７の粉体収納部７１からはトナーＴ及びガスＧ_Ｓが排出し終わり、且つ粉体収納部７１内の圧力は大気圧に戻っている。このために粉体収納部７１はその弾性により元に戻って、図３（ａ）と同様なトナーを充填前の形状となっている。

なお凝集の解除とは、市場で画像品質（例えば転写抜け、白点抜け、スポット状のトナー汚れ等）が問題とならない程度まで、凝集状態にあるトナーをバラバラにして、トナーを形成する小粒径粒子を独立状態にすることを意味する。

以上説明したように、トナー収納容器のトナー収納部を縮小させ嵩密度を上げた状態での保管が可能となり、結果として少ないスペースで大量の保管を可能としたトナー収納容器の提供が可能となる。

図４は、他の形態のトナー収納容器の概念図である。

図４を参照して、他の形態のトナー収納容器である、蛇腹状のトナー収納容器：図４（ａ）、袋状のトナー収納容器：図４（ｂ）、複数の粉体収納部を有するトナー収納容器：図４（ｃ）について説明する。

図４（ａ）は図２及び図３に示した粉体収納部が蛇腹状をしたトナー収納容器７ａであり、膜厚２００μｍのアルミ蒸着コートした低圧ポリプロピレン樹脂性のフィルムで蛇腹部を構成し、内部に、幅５ｍｍの渦流発生部材を有する。

取出口７２ａはＰＢＴを別途成型したものを溶融接着させて構成している。ガス発生器７４ａは、取出口７２ａに対して反対側最深部に設置され、接点部（不図示）を外部に露出させ収納部７１ａに接着されている。

トナーが収納され収納部７１ａが減圧により縮小したトナー収納容器７ａが画像形成装置に装着されると、接点部（不図示）が画像形成装置側に配置されていた接点（不図示）と接触し、トナー収納容器７ａがセットされたことが検知される。

トナー補給の信号が画像形成装置から出力されると、密閉されていたトナーの開封及びそれに引き続いたガスの発生によりトナーを補給する。例えば図２及び６で説明したように取出口７２ａに設けた封止材（不図示）を解除機構で孔をあけ、ガス発生器７４ａをトリガー機構（不図示）でトリガーしガスを発生させる。このとき、容器の体積は縮小状態〔図３（ｃ）〕から若干膨張する〔図３（ｄ）〕。

図４（ｂ）は、粉体収納部が袋状をしたトナー収納容器７ｂであり、粉体を収納する収納部７１ｂの一部が突出した取出口７２ｂとガス発生器７４ｂとを有し、ガス発生器７４ａは、取出口７２ｂに対して反対側に設置され、接点部（不図示）を外部に露出させ収納部７１ｂに接着されている。

収納部７１ｂの外周部に設置された接点部（不図示〕を通じて、トナー収納容器７ｂが本体にセットされたことが検知される。その後の開封、ガス発生の動作は図４（ａ）と同様である。

図４（ｃ）は粉体を収納する収納部７１ｃを複数有するトナー収納容器７ｃであり、粉体を収納する複数の収納部７１ｃと、取出口７２ｃと、ガス発生器７４ｃと、複数の収納部７１ｃを仕切る仕切り部材７６ｃとを有し、ガス発生器７４ｃは各収納部７１ｃにそれぞれ設けられており、接点部（不図示）を外部に露出させ収納部７１ｂに接着されている。なお、螺旋部材は有していない。

収納部７１ｃの外周部に設置された接点部（不図示）を通して、トナー収納容器７ｃが本体にセットされていることが検知され、その後、開放すべき収納部７１ｃのガス発生器７４ｃを駆動させる。

具体的には、画像形成装置に設けられた解除機構が棒状をなし、現像剤の消費に応じて棒状の解除機構が前進し、現像剤を補給する収納部７１ｃの仕切り部材７６ｃに穴をあけた後ガス発生器７４ｃをトリガーし、該収納部７１ｃ内にガスを発生させる。

図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すトナー収納容器においても図２及び図３で説明したトナー収納容器と同様、トナー収納容器のトナー収納部を縮小させ嵩密度を上げた状態での保管が可能となり、結果として少ないスペースで大量の保管を可能としたトナー収納容器の提供が可能となる。

図５は、ガス発生器の概念図である。

ガス発生器７４はトリガにより、前述した渦流を発生可能な量のガスを粉体収納部７１内部に短時間で発生できるものであれば良く、以下、ガス発生器の１例について説明する。ここでトリガとは何らかのきっかけによりガス発生器７４のガス発生を発動することを意味する。

ガス発生器７４は、点火器７４１、伝火剤７４２、ガス発生剤７４３、フィルタ７４４、及びこれらを収納するハウジング７４５を有している。

ハウジング７４５は、金属製の容器で、発生したガスにより破壊されない程度の強度を有し、ガス発生剤７４３の燃焼により発生したガスを粉体収納部７１の内周壁に沿って噴出するガス排出孔７４５１を有している。

またハウジング７４５は、中央部に円筒部材７４５２が固定され、円筒部材７４５２に点火器７４１と伝火剤７４２とが収納されている。なお、円筒部材７４５２は一方が開口しており開口側に点火器７４１が収納され、開口側と反対側に伝火剤７４２が収納されている。

点火器７４１は、画像形成装置に設けられたトナー補給装置のトリガー機構４３４によりトリガーされるトリガー部７４１１を有し、トリガーによりトリガー部７４１１内部の点火剤が燃焼し、燃焼ガスが伝火剤７４２を着火する。

なお、トリガー部７４１１としては、僅かなエネルギーで伝火剤７４２を着火できるものであれば良く、例えばニクロム線の白熱（トリガー）で燃焼する点火剤（火薬）、或いは衝撃（トリガー）で燃焼する銃器の雷管等の技術を応用することができる。

伝火剤７４２は、点火器７４１の点火剤の燃焼をガス発生剤７４３に伝えるもので、トリガー部７４１１の点火剤の発火により伝火剤７４２が燃焼し、円筒部材７４５２に設けられた複数の孔７４５３を通過した燃焼ガスがガス発生剤７４３を着火する。

ガス発生剤７４３は伝火剤７４２によって着火され、ガス発生剤７４３の燃焼により発生したガスが粉体収納部７１内部に渦流を発生させ、トナーＴの凝集状態を解除できるだけの体積のガスＧ_Ｓを発生する。

ガス発生剤７４３は、短時間で上記体積のガスを発生させるため（総表面積を大きくするため）に複数の錠剤状をなし、且つガス発生剤収納部７４３１に適度な密度で収納されている。

ガス発生剤７４３は各種燃料成分と、これを燃焼させる酸化剤とを主成分とするもので、アジ化系ガス発生剤の有害性に鑑み、窒素を含有する有機化合物を燃料とし、これに適宜の酸化剤を配合した非アジ化系ガス発生剤が使用される。

フィルタ７４４は、メリヤス織り金網を筒状に圧縮成形したもの或いは金網を積層して焼結したもの等が使用され、ガス発生剤７４３の燃焼により発生する高温のガスＧ_Ｓの冷却とスラグ補集とを行うものである。

ガス排出孔７４５１は、アルミ箔等で構成されるバーストプレート７４５４で閉塞され、ガス発生器７４内部へのトナーＴの侵入を防止する。

以下、ガス発生器７４の動作を説明する。

トリガー機構４３４の作動によって点火器７４１が点火されると、発生した燃焼ガス（以下燃焼ガスを火炎とも称す）は、上部の伝火剤７４２を点火して火炎を拡大させる。この拡大された火炎は孔７４５３を通ってガス発生剤７４３を燃焼させ、多量のガスを瞬時に発生させる。

多量のガスはフィルタ７４４を通過する間に冷却され且つ含有スラグが除去されて清浄なガスとなり、且つ均圧化される。ガスＧ_Ｓはガス排出孔７４５１から、粉体収納部７１内に噴出する。

ガス排出孔７４５１はガスＧ_Ｓを粉体収納部７１の内周壁の接線方向に噴き出す向きに開口しているために、噴出したガスＧ_Ｓは粉体収納部７１の周壁内側に沿って流れ、粉体収納部７１の内部に渦流を発生し、容器内部で凝集したトナー粒子をバラバラにする。

なおガス発生器７４は、例えば自動車のステアリング等に設置されるエアバック用のガス発生装置等を小型化したものが応用できる。

図６は、トナー収納容器に収納されたトナーを現像装置に補給するトナー補給装置の断面図である。

以下トナー補給装置４１について説明する。

トナー補給装置４１は、トナー収納容器７を着脱可能に支持する支持部４３と、現像装置４２内部のトナー量に応じてトナーＴを現像装置４２に供給するホッパー部４４と、を有している。

そして、支持部４３はホッパー部４４の上側に位置しており、トナー収納容器７を略垂直に支持する支持部４３１と、トナー収納容器７から排出されたトナーＴをホッパー部４４のトナー受入口４４１に案内する案内部４３２と、封止部材７３を突き破ることにより減圧された粉体収納部７１を大気圧に戻す（解除する）と共にトナーＴを排出可能とする解除機構４３３と、支持部４３に支持されたトナー収納容器７が脱落することを防止するための保持部材（不図示）と、を有している。

解除機構４３３は、支点４３５を中心に回動可能なＬ字状部材４３６と、Ｌ字状部材４３６を駆動して回動させる駆動器４３７（例えばソレノイド）を有し、駆動器４３７の作動によりＬ字状部材４３６は待機位置（図示実線）から時計方向に回動して（図示破線）その先端部４３８が封止部材７３を突き破る。

トナー収納容器７の図示上部に位置するトリガー機構４３４はガス発生器７４をトリガーするトリガー器４３９を有しており、トリガー機構４３４はトナー収納容器７の伸縮を阻害しない位置且つ、トナー収納容器７のガス発生器７４に対応する位置、に設けられている。

図ではわかりやすいようにトリガー機構４３４がトナー収納容器７の真上に記載されているが、トリガー機構４３４及びガス発生器７４はトナー収納容器７の伸縮を阻害しないようにトナー収納容器７の伸縮領域から外れた位置に配置されている。

なお、トリガー器４３９はガス発生器７４をトリガーし、ガスを発生させることができるものであればどのような形態でも良い。

具体的にはガス発生器７４のトリガー部７４１１の点火が、例えば銃器の雷管のように衝撃で行われるようなものであれば、銃器の撃鉄のような打撃機構を備え、例えばニクロム線の白熱（トリガー）で行われるものであれば、通電により白熱するニクロム線のような加熱（着火）機構を備えている。

支持部４３の下側に位置するホッパー部４４は、トナー受入口４４１と、トナーを攪拌する螺旋形状をした１対の攪拌部材４４２と、現像装置４２内部のトナー量に応じて攪拌されたトナーを現像装置４２に向けて排出する螺旋形状をした排出部材４４３と、攪拌部材４４２と排出部材４４３とを回転駆動する不図示の駆動部と、トナーＴを現像装置４２に向けて排出する排出口４４４と、を有している。

なお、トナー収納容器７はトナー補給装置４１の上側に位置するように支持され、且つ取出口７２が下を向くように支持部４３に支持されており、取出口７２はホッパー部４４のトナー受入口４４１の上に位置するようになっている。このため、トナー収納容器７に収納されたトナーＴは封止部材７３が突き破られることによって支持部４３を通過してホッパー部４４のトナー受入口４４１に向けて（図示矢印方向）排出される。

トナー受入口４４１から供給されたトナーＴは１対の攪拌部材４４２の回転によりホッパー部４４の内部を循環して搬送され、この循環搬送によりトナーＴは帯電する。そして帯電したトナーＴは排出部材４４３の回転により排出口４４４を通過して現像装置４２に向けて排出される。

トナー補給装置４１の作用について説明すると、使用者によってトナー収納容器７が支持部４３に装着されると、駆動器４３７が所定時間後に作動してＬ字状部材４３６が待機位置（実線）から解除位置（破線）に移動する。この移動によってＬ字状部材４３６は封止部材７３を突き破り、減圧された粉体収納部７１を大気圧に戻す（解除する）と共にトナーＴを排出可能とする。

なお、封止部材７３を突き破ったことを開封と称する。

開封により減圧が解除され粉体収納部７１内部が大気圧に戻ることにより、大気により圧縮され縮小していたトナー収納容器７（図示実線）は粉体収納部７１の弾性によって元の形状（トナーの充填前の形状）に戻る（図示破線）。即ちトナーＴの質量と粉体収納部７１の容積との比である嵩密度が低下する。

そして開封した後、所定時間ｔ１後、例えば０．１〜０．５秒後にトリガー機構４３４のトリガー器４３９がガス発生器７４をトリガーして粉体収納部７１内にガスを発生させる。

ガスの発生により粉体収納部７１内に渦流が発生しトナーの凝集を解除し、発生したガスと共に凝集が解除されたトナーをホッパー部４４に向けて排出する。

ホッパー部４４のトナー受入口４４１から供給されたトナーＴは前述したように１対の攪拌部材４４２の回転によりホッパー部４４の内部を循環して搬送され帯電する。そして帯電したトナーＴは排出部材４４３の回転により現像装置４２に排出される。

以上説明したように、開封した後、所定時間ｔ１後にガス発生器７４によるガスの発生を行わせることにより、粉体収納部７１と外部とを確実に連通させ大気圧に戻った後にガスの発生が可能となり、ガスの発生により粉体収納部７１の内圧が異常に高まり、内部のトナーＴが噴き出して周囲にトナーを散逸させてしまうことを防止することができる。

以下、トナー収納容器に関する効果の評価について説明する。

ガラス転移点の温度Ｔｇは、ＤＳＣ−７示差走査カロリーメーター（バーキンエルマー社製）及びＴＡＣＴ／ＤＸ熱分析装置コントローラ（バーキンエルマー社製）を用いて測定された値である。

測定手順としては、トナー４．５ｍｇ〜５．０ｍｇを小数点以下２桁まで精秤し、アルミニウム製パン（ＫＩＴＮＯ．０２１９−００４１）に封入し、ＤＳＣ−７サンプルホルダーにセットする。なお、リファレンスは空のアルミニウム製パンを使用した。

測定条件としては、測定温度０℃〜２００℃、昇温速度１０℃／分、降温速度１０℃／分で、昇温−降温−昇温の温度制御を行い、２回目の昇温におけるデータを元に解析を行った。

ガラス転移点は、第１の吸熱ピークの立ち上がり前のベースラインの延長線と、第１のピークの立ち上がり部分からピーク頂点までの最大傾斜を示す接線を引き、その交点をガラス転移点とした。

後述の表に示すトナーは以下のトナーを使用した。

〔着色粒子の製造〕
（製造例１）
〈着色剤の表面処理方法〉内容積５００ｍｌの円筒型セパラブルフラスコにｎ−ヘキサン２００ｍｌとカーボンブラック２０ｇを添加し、表面処理剤を着色剤に対して２質量％添加して、窒素気流下２００ｒｐｍの撹拌速度で撹拌しつつ、フラスコ内を６８℃まで昇温させた。この状態で２時間反応を継続し反応を終了する。処理した着色剤は濾過し減圧下１２０℃で乾燥させる。

〈着色剤分散液の調製〉カーボンブラック２６．６７ｇに対してドデシル硫酸ナトリウム３．６３３５ｇ、脱気イオン交換水２５０ｍｌを混和した後、加圧型分散器（Ｒａｎｎｉｅ社製Ｍｏｄｅｌ ＭＩＮＩ−ＬＡＢ、ｔｙｐｅ８．３０Ｈ）を用い、顔料の１次粒子径の１０倍以下の分散粒径に分散した顔料分散液を調整した。着色剤の分散粒径は電気泳動光散乱光度計ＥＬＳ−８００（大塚電子（株）製）を用いて測定した。

〈着色重合体１次粒子の合成〉撹拌装置、温度センサー、冷却管、窒素導入装置を付けた５００ｍｌのセパラブルフラスコに脱気済みイオン交換蒸留水２３５ｍｌに上記のカーボンブラック分散液１５ｍｌを添加し、更にスチレン２３．１１ｇ、アクリル酸ノルマルブチル６．９７ｇ、メタクリル酸１．５８ｇ、ｔ−ドデシルメルカプタン０．２ｇを加え、窒素気流下５００ｒｐｍの撹拌速度で撹拌しつつ、内温を７０℃に昇温させた。

そして内温が７０℃になった時点で、過硫酸カリウム０．７６ｇを脱気済みイオン交換蒸留水５０ｍｌに溶解した重合開始剤水溶液を添加し、７時間重合させた後室温まで冷却した。生成した粒子を電気泳動光散乱光度計ＥＬＳ−８００（大塚電子株式会社製）を用いて測定した。上記方法により粒径１５０ｎｍの着色剤複合重合体粒子分散液を得た。

〈着色粒子の調製〉撹拌装置、温度センサー、冷却管、窒素導入装置を付けた５００ｍｌのセパラブルフラスコに上記のカーボンブラック複合重合体粒子分散液を１５０ｍｌ入れ、室温下２５０ｒｐｍで撹拌する。ここに塩化カリウム１１．８６ｇを蒸留水に溶解した塩化カリウム水溶液を添加し、次いでイソプロパノール３５ｍｌを添加した。この混合液を８５℃まで昇温し、６時間反応を行い室温まで冷却した。

この反応液をレーザー回折粒度分布測定装置ＳＡＬＤ−１１００（島津製作所（株）製）を用い粒径を測定した結果、体積平均粒子径５．４２μｍの非球形粒子を得た。更に非球形粒子を濾過後、蒸留水に懸濁分散後、１Ｎの水酸化ナトリウム水溶液を用いｐＨ＝１３まで調整し、カルボン酸を完全解離状態にした後、洗浄を繰り返し電解質等の夾雑物を除去した後、濾過、乾燥を行い着色粒子１を得、これを着色粒子１とした。

（製造例２）製造例１に於いて、スチレンを２１．５３ｇ、アクリル酸ノルマルブチル８．５５、メタクリル酸１．５８ｇにした他は製造例１と同様にして、体積平均粒子径５．３９μｍ、Ｔｇ＝４４℃の着色粒子を得、これを着色粒子２とした。

（製造例３）製造例１に於いて、スチレンを２５．０１ｇ、アクリル酸ノルマルブチル５．３０、メタクリル酸１．２７ｇにした他は同様にして、体積平均粒子径５．２０μｍ、Ｔｇ＝６３℃の着色粒子を得、これを着色粒子３とした。

〔添加微粒子の製造例〕
（微粒子の製法）乾式シリカ（数平均一次粒子径７０ｎｍ）１００ｇに、ヘキサメチルジシラザン１５ｇをメタノール中で３０分撹拌、濾過、乾燥後、解砕して作製した。

〔トナーの製造例〕
上記製造例１〜３によって製造した着色粒子１、着色粒子２、及び着色粒子３のそれぞれ１００ｇに対して、微粒子の製法で説明した製法により製造した微粒子５ｇをヘンシェルミキサー（ＦＭ−１０Ｂ）にて混合し、本実施例で使用するトナー１〜３を得た。

評価はトナー収納容器１〜５に各種トナーを所定の方法で充填し減圧後５０℃８０％ＲＨの環境条件下に１ヶ月保管した後Ｋｏｎｉｃａ７０５０改造機にセットして、下記オリジナル画像をＡ４で１枚間欠モードにて１０万枚複写を行った後、更に続けて同オリジナル画像と全面ハーフトーン画像（印字率７０％）とを１０枚画像形成した。

そして１０枚のプリント画像について転写抜け、白点状画像不良、スポット状トナー汚れの目視評価を行った。

なお、画像は画素率が１％の文字画像、人物顔写真、ベタ白画像、ベタ黒画像がそれぞれ１／４等分にある画像をオリジナル画像として使用した。

評価項目の、転写抜けに関してはオリジナル画像を目視により評価した。１０枚とも転写ぬけの全くないものを「○」とし、転写ぬけが１〜３個あるものが数枚あるが実用レベルにあるものを「△」とし、転写ぬけが多く実用的に問題のあるものを「×」とした。

又、白点状の画像不良に関しては、ハーフトーン画像を目視により評価した。

白点発生が１枚以下のものを「○」とし、白点発生が２〜５枚あるが実用レベルにあるものを「△」とし、白点発生が６枚以上で実用的に問題のあるものを「×」とした。

又、スポット状トナー汚れに関しては、白地画像を形成し目視により評価した。１０枚中、画像全面の中にトナー凝集体の飛散による直径０．５μｍ以上の黒点が発生するものを「×」、発生しないものを「○」とした。

先ず表１を参照して、トナー収納容器の各種形態における転写抜け等に対する効果について説明する。

表１において、実施例１〜３に示すトナー収納容器１〜３はトナー収納容器内部にガス発生器７４を有する本発明の実施例で、トナー収納容器１は粉体収納部が図２に示すように蛇腹状の形状をしており、トナー収納容器２は粉体収納部が図４（ｂ）に示すように袋状の形状をしており、トナー収納容器３は粉体収納部を図４（ｃ）に示すように複数有している。

そして、比較例１に示すトナー収納容器４は図４（ｃ）に示す収納部を複数有す容器からガス発生器７４を除いたもので、比較例２に示すトナー収納容器５は図４（ｂ）に示す袋状の容器からガス発生器７４を除いたものである。

表１に示すように、本発明の実施形態である粉体収納部７１内部にガス発生器７４を有するトナー収納容器１〜３では、転写抜け、白点状画像不良、スポット状トナー汚れのいずれもその発生が無く良好であるが、粉体収納部７１内部にガス発生器７４を有しない比較例のトナー収納容器４では転写抜けについては実用レベルにあるが白点状画像不良、及びスポット状トナー汚れについては実用レベルにないことが確認され、比較例のトナー収納容器５では転写抜け、白点状画像不良、及びスポット状トナー汚れ全てについて実用レベルにないことが確認された。

以上説明したように少なくともガス発生器７を配設することで、ガラス転移点の温度Ｔｇが５３℃と低いトナーを使用しても、容器内部で凝集したトナー粒子をバラバラにすることが可能となり、転写抜け、白点状画像不良、スポット状トナー汚れが防止できる粉体収納容器の提供が可能なことが確認できた。

次に表２を参照して、開封からガス発生までの時間に対する転写抜け等の効果について説明する。

なお、トナー収納容器は本発明の実施形態であるトナー収納容器１を用いて評価した。

開封からガス発生までの時間において、マイナス（−）は開封以前にガス発生を行うことを意味し、０は同時を意味し、プラス（−符号無し）は開封後にガス発生を行うことを意味している。

表２において、実施例４と５に示すように開封からガス発生までの時間が−０．２秒〜０秒の間は転写抜け、白点状画像不良、及びスポット状トナー汚れはなく良好であった。なお、ガス発生を容器開封前に設定した場合は、容器の膨張により容器の接着部から僅かなトナー漏れを認めたが、機内の汚損としては問題のないものであった。

また、実施例１と７〜９に示すように開封からガス発生までの時間が０．１秒〜０．５秒の間では転写抜け、白点状画像不良、スポット状トナー汚れ、及びトナーの漏れも無く良好であることが確認された。

また、実施例１０に示すように開封からガス発生までの時間が０．７秒では白点状画像不良及び、スポット状トナー汚れは良好であったが、転写ぬけが実用可能レベルではあるが数枚あることが認められた。

また、実施例１１に示すように開封からガス発生までの時間が２秒ではスポット状トナー汚れは良好であったが、その他については実用可能レベルではあるが問題があることが確認された。

以上説明したように、トナー収納容器に封止材とガス発生器を設け、開封からガス発生器のガス発生を０．１秒〜０．５秒遅らせることにより、容器内部で凝集したトナー粒子を解除可能とし、転写抜け、白点状画像不良、スポット状トナー汚れ、及びトナーの漏れも無く良好な画像品質を得る粉体収納容器の提供が可能なことが確認できた。

又このために、画像形成装置に封止材を開封する解除機構とガス発生器のガス発生をトリガーするトリガー機構を設け、開封からガス発生器のトリガーを０．１秒〜０．５秒遅らせることにより、転写抜け、白点状画像不良、スポット状トナー汚れ、及びトナーの漏れも無く良好な画像品質を得る画像形成装置を提供可能なことが確認できた。

また、以上説明したように、ガラス転位点の温度Ｔｇが５３°Ｃと低いトナーであっても、少ないスペースで大量の保管を可能とし、且つ粉体収納容器使用時に粉体（トナー）の凝集を解除可能な粉体収納容器、及び該粉体収納容器を使用することにより画像品質の低下を防止可能な画像形成装置を提供することが可能なことが確認できた。

次に表３を参照して使用トナーのガラス転移点に対する各種トナー収納容器の効果について説明する。

表３において、実施例７と１２と１４に示すトナー収納容器１は図２を参照して説明したトナー収納容器であり、比較例１と３と５に示すトナー収納容器４は収納部を複数有する収納容器からガス発生器を除いたものである。

比較例の１、３、５から明らかな様に、比較例であるガス発生器を除いたトナー収納容器４においては、使用トナーのガラス転移温度Ｔｇが４４℃の場合（比較例５）では転写抜け、白点状の画像不良、及びスポット状トナー汚れの全てが×レベルとなってしまう。

又、使用トナーのガラス転移温度Ｔｇが５３℃の場合（比較例１）でも転写抜けは△レベルとなるが、白点状の画像不良、及びスポット状トナー汚れが×レベルとなってしまい、６３℃の場合（比較例３）でも転写抜けと白点状の画像不良は△レベルとなるが、スポット状トナー汚れが×レベルとなってしまう。

それに対して、ガス発生器を有する実施例１２、７、１４に示すトナー収納容器１においては、使用トナーのガラス転移温度Ｔｇが、比較例であるトナー収納容器４で問題だった６３℃（実施例１２）、５３℃（実施例７）、更に４４℃（実施例１４）でも転写抜け、白点状の画像不良、及びスポット状トナー汚れの全てにおいて問題はなく○レベルとなって、非常に大きな効果をもたらしていることが確認された。

以上説明したように、トナー収納容器に少なくともガス発生器を設け、容器内部で凝集したトナー粒子を解除可能とすることにより、凝集しやすいガラス転移温度Ｔｇが、６３℃、５３℃、更に４４℃のトナーを使用しても転写抜け、白点状画像不良、スポット状トナー汚れ、及びトナーの漏れも無く、良好な画像品質を得る粉体収納容器及び画像形成装置の提供が可能なことが確認できた。

１ 画像形成装置
７ トナー収納容器
４１ トナー補給装置
４２ 現像装置
４３ 支持部
４４ ホッパー部
７１ 収納部
７３ 封止材
７４ ガス発生器
７５ 螺旋部材
４３３ 解除機構
４３４ トリガー機構
７４１ 点火器
７４３ ガス発生剤
Ｇ_Ｓ ガス
Ｔ トナー

Claims (8)

1. 粉体を収納する粉体収納部の内部に、ガスを発生するガス発生器を有することを特徴とする粉体収納容器。
2. 前記粉体収納部は内部の減圧により縮み、減圧の解除により元の形状に伸びることを特徴とする請求項１に記載の粉体収納容器。
3. 前記粉体収納部の内部の減圧を維持する封止部材を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の粉体収納容器。
4. 前記ガス発生器で発生したガスを案内し、前記粉体収納部の内部に渦流を発生させる渦流発生部材を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の粉体収納容器。
5. 前記粉体がトナーであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の粉体収納容器。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の粉体収納容器の、前記ガス発生器のガス発生をトリガーする、トリガー機構を有することを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項３〜５のいずれか１項に記載の粉体収納容器の、前記封止部材を開封し内部の減圧状態を解除する解除機構を有することを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 請求項５に記載の粉体収納容器から供給されるトナーにより画像を形成することを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。

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