稠密地裝填著調色劑的容器及其製造方法
2023-05-19 01:53:46
專利名稱：稠密地裝填著調色劑的容器及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種稠密地充填著調色劑的調色劑容器，該容器再裝進複印機，傳真裝置，印刷機或類似的圖像成形裝置的顯像單元中，以及涉及生產該容器的方法。
如今，複製機，傳真裝置，印刷機或類似的電子照相圖像成形裝置已被廣泛應用。這種類型的靜電裝置在光電導元件上形成潛象，用粉末形式的調色劑使之顯像，並且把所得到的調色圖像轉換到紙上。該裝置包括一個填充有調色劑的調色劑容器可拆裝地固定在其上的顯像單元。調色劑藉助於設在容器中的調色劑出口從容器中引出裝滿顯像單元。通常，填充有調色劑的容器作為裝置主體的一種可單獨提供的供應品在市場上有售。
作為電子照相圖像成形，使用方法由含一種磁性材料的單一組分類型的磁性調色劑或不含磁性材料，但與調色劑的單獨配製的磁性粉末在使用時混合的兩種組分類型的調色劑組成。因為不必分離磁性粉末，單一組分形式的調色劑促進了裝置主體的小型化。
不僅能夠形成黑色圖像而且也能形成所需顏色或全色的圖像的圖像成形裝置近來得到發展，並且投入實踐應用。使用用於這種裝置上的調色劑也成為現實。
市場上買來的許多調色劑容器存在一個問題，那就是不能為達到其生產率提供足夠的被填充調色劑的量。由於使用這樣的調色劑容器而得到的圖像數量少，容器必須頻繁更換。例如，單一組分類型的磁性調色劑，在多數情況下，是以其體積平均顆粒大小約為7.5μm到11.5μm和填充密度約從0.30克/釐米3到0.36克/釐米3填充於容器中。該填充密度是飽和容積密度的0.47到0.56倍。術語「填充密度」和「飽和容積密度」將在下面定義。
調色劑容器的低填充密度主要由於裝填的方法。主要的填充方法使用一個漏鬥，在該漏鬥中，螺旋鑽裝在一個長形轉動軸上，並且其上設有螺旋葉片。在漏鬥安裝在容器的口部之後，螺旋鑽轉動迫使漏鬥內的調色劑進入容器。該方法的問題在於調色劑和空氣一起被引入容器內。由於在調色劑與空氣一起填充進容器之後，要密封容器的口部，容器內的裝填密度會如上所述的低。
另外，螺旋鑽在轉動時由於摩擦力容易產生熱。這種熱，以及其它因素，被認為會引起大量調色劑顆粒變軟以及以塊狀形式橋接。當調色劑塊或所謂的次級粒子進入圖像成形裝置的顯像單元中，將產生包括調色劑結塊和不良顯像的各種麻煩。
隨著裝置主體小型化發展，對小型化調色劑容器的需求日益增長。此外，當容器用於膠捲時，也需要其使用壽命長且易於使用。然而，容器大小的縮小直接轉化為填充於容器裡的調色劑數量的減少，結果是由其生產的圖像數量也減少。這就需要頻繁更換容器。
為解決上述由於小型化而帶來的問題，調色劑可能大量填充在容器中，即，以高密度填充在容器中。然而，並不是所有顧客的需要都能夠通過調色劑簡單的稠密裝填於容器中而被滿足的。用調色劑稠密裝填的容器需要把調色劑連續且流暢地裝填進顯像單元中，而避免在該單元中出現調色劑結塊及其它問題，並由此生產出與調色劑數量相當的圖像數量。當然，容器必須保證圖像的高質量。
另外，需要較小顆粒大小的調色劑來滿足對較高清晰度圖像的需要。然而，較小顆粒大小的調色劑導致在裝填在容器中時產生顆粒較易於粘結的問題。這就造成難以出售稠密裝填調色劑的容器。
過去提出過填充大量調色劑在容器中的一些不同的方法。例如，日本專利特許公開號4-311403提出一種方法，該方法是藉助一個吸管把容器中的空氣正向抽出。日本專利特許公開號487901公開了一種方法，該方法通過預先設置螺旋鑽，然後引起調色劑經過一段時間自然沉澱把調色劑填充進容器中。然而，這些裝置(沒有考慮到使調色劑流暢地裝填進顯像單元中以及沒有考慮到利用調色劑得到的圖像的數量和質量或高清晰度圖像。當然，針對這些裝置的容器不能解決上述問題。
因此，滿足上述各種需要的稠密裝填調色劑的容器沒有被提出來或在市場上出售。
因此，本發明的一個目的就是提供一種稠密裝填著調色劑的容器。以及其生產方法，該容器能夠連續，均勻和流暢地把調色劑裝填進圖像成形裝置的顯像單元中並且由此能生產與裝在容器的調色劑量相當的圖像數。
本發明的另一個目的是提供一種用於圖像成形裝置並且能夠形成優質圖像的稠密填充著調色劑的容器和其生產方法。
本發明還有一個目的就是提供一種用於圖像成形裝置並且能夠形成高清晰度圖像的稠密填充著調色劑的容器和其生產方法。
本發明還有一個目的就是提供一種使用稠密填充著調色劑的容器。生產優質及高清晰度圖像的圖像成形方法。
本發明還有一個目的就是提供一種用稠密填充著調色劑的容器可運行的圖像成形裝置。
根據本發明，在把調色劑裝填到圖像成形裝置的調色劑容器中，裝填在調色劑容器中的調色劑其裝填密度與飽和容積密度之比大於1.0，平均滲透度大於5.0mm包括5.0mm在內，以及滲透度的標準偏差不超過平均滲透度的1/5。
再根據本發明，製造用於把調色劑裝填到圖像成形裝置中的調色劑容器的方法包括如下步驟把在其端部有抽吸部分的空氣吸管插到調色劑容器中，該容器有用於裝填調色劑的調色劑入口和用於插入空氣吸管的孔，空氣吸管插到接近調色劑容器底部的位置，藉助調色劑進口在把空氣吹進調色劑容器的同時把調色劑引入調色劑容器，並藉助空氣吸管把調色劑容器裡的空氣吸出，根據連續注入調色劑容器裡的調色劑的量改變抽吸部分的水平位置。裝填進調色劑容器裡的調色劑其裝填密度與飽和容積密度的比例大於1.0，平均滲透度大於5.0mm，包括5.0mm在內，滲透度的標準偏差不超過平均滲透度的1/5。
此外，根據本發明，製造用來把調色劑裝填到圖像成形裝置的調色劑容器的方法包括如下步驟把在其端部有抽吸部分的空氣吸管插入調色劑容器中接近該調色劑容器底部的位置，該容器有用於填充調色劑的調色劑進口和用來插空氣吸管的孔，當通過調色劑進口把空氣以30釐米3/分鐘到200釐米3/分鐘的速度間斷地吹進調色劑容器中時把調色劑引入調色劑容器，通過空氣吸管把空氣從調色劑容器中吸出，根據連續引入調色劑容器中的調色劑的量來改變抽吸部分的水平位置。
另外，根據本發明，在一種以用調色劑裝填的調色劑容器形式的調色劑裝填機構運行的電子照相圖像成形裝置中，裝填在所述調色劑容器中的調色劑，其填充密度與飽和容積密度之比大於1.0，平均滲透度大於5.0mm包括5.0mm在內，以及滲透度的標準偏差不超過平均滲透度的1/5。
另外，根據本發明，在一種使用裝填著調色劑並安裝在顯像單元上的調色劑容器的電子照相圖像成形方法中，裝填於調色劑容器中的調色劑，其裝填密度與飽和容積密度之比大於1.0，平均滲透度大於5.0mm，包括5.0mm在內，以及滲透度的標準偏差不超出平均滲透度的1/5。
通過下述結合附圖的詳細描述將進一步說明本發明的上述以及其它的目的，特徵和優點，其中
圖1是部分地除去的透視圖，表示一種調色劑容器的特殊結構；圖2是圖1所示的調色劑容器的斷面圖；圖3是圖像成形裝置的斷面圖，該裝置包括有一個顯像單元，光電導元件和參與圖像成形的其它單元以及應用於圖像成形的調色劑容器的另一個特殊結構；圖4是表示調色劑容器的另一個結構的透視圖；圖5和圖6是表示整體可旋轉灌注調色劑的調色劑容器的透視圖；圖7和圖8表示體現本發明的稠密填充的調色劑容器是如何製造的以及用於製造的一種裝置；以及圖9分別表示用調色劑填充本發明的一個特別樣品的過程的代表性曲線和表示通過使調色劑經過一長段時間達到真正飽和狀態而自然沉澱用相同的調色劑填充容器的過程。
我們進行了一系列用傳統的調色劑容器的研究和實驗來觀察調色劑在容器中的填充狀況是如何影響調色劑填滿顯像單元的以及由此引起的最終所得到的圖像的數量和質量。
例如，日本專利特許公開號4-311403提出一種粉末填充設備，該設備有一粉末容器和一個設在容器內的吸管。我們通過實驗使粉末填充設備通過吸管正向吸收填充在容器中粉末內的空氣。實驗表明管的抽吸部分周圍填充密度增大。然而，由於空氣並未完全從粉末中分離出來所以總的填充密度並未達到所希望的那麼高。此外，導致粉末形成中空部分和擠壓在容器內的部分，最終造成不均勻填充狀況。
如果調色劑容器中的調色劑填充狀況不均勻，很可能一時調色劑大量填充進顯像單元中，或超出總數，或少於總數。
當擠壓在一起的調色劑部分一時大量填充進顯像單元中時，提高了顯影單元中不良裝填的調色劑的數量以及提高由此引起的用於單張圖像的調色劑的消耗量。結果是，儘管容器填充有大量的調色劑，可利用調色劑的照片數量還是減少。此外，緊密擠壓部分容易形成塊狀物或次微粒，它們也會減少可利用調色劑的複製品數目。
當調色劑超量填充時，容易產生結塊和形成次微粒。次微粒不僅加劇調色劑結塊和背景汙染，而且，也導致產生以條紋形式部分丟失的不合格的圖像。
當調色劑供應量不足時，圖像密度依次減弱，使顯像單元的工作不合格。
進一步研究和實驗表明本發明的前述目的在具有特殊填充密度和特殊滲透性的調色劑填充在容器內的情況下是可以實現的。
根據本發明的調色劑容器，其特徵在於緻密裝填於容器內的調色劑裝填密度與飽和容積密度的比例大於1.0，平均滲透度大於5.0毫米包括5.0毫米在內，滲透率的標準偏差不超出平均滲透率的1/5。
術語「填充密度」是指將填充在容器內的調色劑的重量除以該容器的體積時得出的數值。術語「飽和容積密度」是指當調色劑填充進容器內然後經24小時自然沉澱所測得的單位體積的調色劑重量。滲透性是根據JIS(日本工業標準)K2207計算的。術語「平均滲透度」是指單個調色劑容器的彼此相隔4cm的5個點或更多點測得的滲透度的平均值。點的數目依據容器的大小和形狀而定，至於滲透度的測量，容器的上述點可能以不影響調色劑的填充狀況這樣的方式切開或切斷而被打孔。為了給容器打孔，可以夾住容器然後用一手鑽打孔。為切開或切斷容器，對塑料容器可以用超聲波切削刀或對紙制容器用普通切削刀。
術語「標準偏差」是指由以下公式得出的值
其中x和n分別表示測量值和測量的次數。
根據本發明，填充在容器內的調色劑其填充密度與飽和容積密度之比大於1.0平均滲透度大於5.0mm包括5.0mm在內，滲透度的標準偏差不超出平均滲透度的1/5，如前所述。在這種情形下，容器內裝填有至少二倍於一般數量的調色劑。此外，當用裝在其顯像單元上的容器操作圖像成形裝置時，以所給定的調色劑重量計，利用該容器的圖像數量比得上或甚至多於利用傳統容器而得到的圖像數量，儘管在傳統容器中，用大量調色劑也是如此。而且，可以得到沒有不均勻密度分布和沒有背景汙染的優質圖像。
在上述調色劑填充狀況下，本發明的容器實質上使得全部調色劑以基本微粒形式用於圖像成形而不會在容器中或在圖像成形過程中出現結塊或形成次微粒。有這種性能的容器由一種新方法生產，它已由我們在特許公開號為10910的日本專利中提出。下面將特別描述該新方法。
根據本發明，填充密度與飽和容積密度比應大於1.0，優選為大於1.1包括1.1在內。如果該比例大於1.0，調色劑就不能緻密裝填在容器中。至今單一組分類型的磁性調色劑，真比重高，以便易於提高飽和容積密度。因此，比兩組分類型的調色劑較少考慮上述調色劑對緻密填充的影響。基於這些，上述比例應當優選大於1.125。
平均滲透度大於5.0是不合乎要求的，因為即使標準偏差不超出平均滲透度的1/5也發生結塊。為更進一步提高圖像質量，要求平均滲透度大於10.0mm包括10.0mm在內。當由細小調色劑粉末形成的高清晰度圖像時，這一點就更加實際了。
因為會發生結塊，所以超出平均滲透度的1/5的滲透度的標準偏差是不合乎要求的。
根據本發明，要填充進容器中的上色劑的容積平均顆粒大小為4.0μm～12.0μm，優選為5.0μm到9.0μm。小於4.0μm大小的顆粒容易妨礙圖像轉換和隨後的從以預定方式得來的圖像成形的清潔處理，顆粒大小大於12.0μm則很難保持圖像高水平清晰度。對於高清晰圖像，優選的體積平均顆粒大小小到9.0μm或更小。
至於顆粒大小分配，優選少於就顆粒數量而言總上色劑的20％的顆粒大小為4.0μm或更少，包括20％在內就重量而言少於總調色劑的30％的顆粒大小為12.7μm或更高，包括30％在內。這樣的顆粒大小分布範圍使得上色劑均勻地填充進容器中並且有助於達到需要的裝填和圖像質量。
根據本發明的特定顆粒大小分布如下(1)體積平均顆粒大小為7.5μm的調色劑4.0μm或更細小粉末就顆粒數量而言佔全部調色劑總數量的18％。
12.7μm或更粗糙的粉末按重量計佔15％。
(2)體積平均顆粒大小為9.0μm的調色劑4.0μm或更細小粉末佔顆粒數量的15％。
12.7μm或更粗糙的粉末按總重量計佔2.0％。
顆粒數量和調色劑重量由從Coulter買到的顆粒大小測量儀(COULTER TA-2(商標名)測量。
本發明用任何種類適用於電子照相圖像成形方法的調色劑均能切實可行。此時調色劑由苯乙烯樹脂，聚酯樹脂或類似粘合劑樹脂和著色劑以及，如果需要，還有填充控制劑組成，本發明並不限於此。至於單一組分類型的磁性調色劑，加入以鐵氧體-或四氧化三鐵鏽為主的磁性材料。與雙組分類型的調色劑混合的磁性粉末也用上述磁性材料補充。調色劑使用在全色工藝中可能是黑色或任何彩色。
如果吸引調色劑朝向包括在顯像單元中的顯像輥子吸過去的力過大或小都不會得到所希望的顯像。在單一組分類型的調色劑情況下，上述的力根據調色劑的磁性材料的含量而定。所以，對於單一組分類型的調色劑，真比重應該優選為1.55～1.75。
通常通過把上述組分混合在一起，研磨所得到的混合物，然後將所得到的粉末分選出所需的顆粒大小來生產調色劑。新近引進了一種替換方法，該方法在於聚合物構成樹脂的單體，並且給最終的聚合物著色。
本發明的容器至少有一個調色劑出口，它的機械，形狀，大小等等都有選擇的餘地，即它們取決於顯像單元和圖像成形裝置的機械，大小等等。該容器可能由例如塑料或紙製得。
下文將描述本發明的容器的特殊結構。
圖1和圖2表示的是小型調色劑容器。如圖所示，容器1通常有調色劑出口2，轉動軸3，活動板4，傾斜板5和柔性部件6。活動板4裝在軸3上以便於將調色劑更為平穩地從其中裝填有預定的所需狀態的調色劑的容器中取出裝填進顯像單元中。尤其是活動板4從轉動地設在容器1中的軸3的中間部分徑向延伸。傾斜板5裝在軸3的二端，每一個都是螺旋形構形。調色劑出口2做成槽，它穿過容器1的壁在縱向成形。當軸3轉動時，活動板4藉助槽2把調色劑由容器1中引出。調色劑被裝填進顯像單元，圖中未示出。
儘管在圖1和2中未示出，但是容器1也可能另外帶有一個調色劑入口，用於將調色劑填充於容器1中，和帶有一個吸口或吸管，以促進調色劑的填充。
圖3表示一種圖像成形裝置，它包括一個顯像單元，光電導元件和其它參與圖像成形的單元；一個圖像轉換單元和一個固定單元，圖上均未示出。根據本發明的容器的另一個特殊構形(configuration)應用於圖3的裝置中。圖4是容器的外部示意圖。圖3和圖4中所表示的是調色劑容器21，一鼓形光電導元件22，一裝填輥23，一清潔葉片24，一調色劑收集輥25，一攪拌器26，一顯像輥28，一位於顯像輥28和攪拌器26之間的中間輥27，一調色劑出口29，一裝填輥30，一活動部件31，軸承32，支撐螺栓33，一齒輪34運轉地與活動部件31連接，一傳動地連接到驅動源的齒輪35，一個連接部件36，一翼形件37，一調色劑入口38，一吸口39，一蓋帽40和調色劑41。
如圖3所示，一清潔單元設在鼓形件22上面。裝填輥23與鼓形件22接觸並被清潔單元所封閉。在清潔單元中，清潔葉片24擦去殘留在鼓形件22表面上的調色劑。調色劑收集輥25從葉片24上收集調色劑。一顯像裝置有攪拌器26用於在向中間輥27供調色劑時攪拌調色劑。該中間輥27和顯像輥28共同把調色劑在用摩擦力裝填的同時供給鼓形件22。當裝在容器21中的調色劑41的數量下降時，裝填輥30就通過出口29從容器21中轉動地把調色劑41填充進去。
如圖4所示，除調色劑出口29外還有用於把調色劑填充到容器21的調色劑入口38和用於在調色劑填充時間抽吸空氣的吸口39設在容器21中。除調色劑出口29外如果調色劑入口38過大，在單位時間裡供給容器21的調色劑將過量並將不能足夠地沉澱。為了使調色劑達到足夠沉澱，入口38的直徑應該優選小於5mm，包括5mm在內。如果吸口39過大，從容器21中抽出的空氣量就比將加入到容器21中的量大，妨礙了調色劑的流暢填充。為了使空氣流進和流出的量相等，優選吸口39的直徑要小於5mm，包括5mm在內。
活動部件31設在容器21中並且轉動地由軸承32在其二端上支撐。部件31的邊保持與容器21的內周邊相接觸。支撐螺栓33布置在容器21的二端的上部，為的是保證容器21準確穩定地裝到顯像單元上。活動部件31和裝填輥30彼此平行由彼此嚙合的齒輪34和35轉動。
在上述特定結構中，調色劑通過轉動部件流向調色劑出口29。圖5和圖6表示另一種特定結構，其中容器在裝填的過程中本身可轉動。
如圖5和圖6所示，中空圓筒形調色劑容器51有主體部分和直徑比主體部分小，並且從主體的一端突出的口部分。調色劑出口52設在口部分。螺紋53成形在容器51的內圓周壁上。裝有調色劑的容器51基本水平放置在一個支架上，未示出，以便於調色劑出口52橫向定位。接著容器51主體轉動。結果是，螺紋53使得在容器51底部的調色劑流向出口52。
藉助於調色劑出口52將調色劑裝填到容器51中。另一方面，當使用空氣抽吸方案時，容器51配製有調色劑進口和吸口還有調色劑出口52。吸口可能用可插入吸管的孔來代替，如以後所述。
下文將描述根據本發明生產緻密裝填調色劑容器的特殊方法。
圖7和圖8表示的是一種生產本發明的緻密填充調色劑容器的裝置。要指出的是容器的調色劑出口並未在圖7和8中表示出來。如圖所示，調色劑容器61有調色劑進口62和用於在其頂部插吸入管67的孔63。調色劑進口62和孔63的直徑均為5.0mm。一漏鬥64藉助一個矽酮橡膠製得的密封件與調色劑進口62相連。漏鬥64由不鏽鋼製得，在鄰接調色劑進口62部分處漏鬥的內部直徑為2.1mm。漏鬥64的底部和側壁65部分是由銅製的可滲透空氣的部件做成的，並且該滲透部件上有平均直徑為27μm的微孔。壓縮空氣是來自於壓縮源，藉助於漏鬥64的管66和壁65被加入到漏鬥64中，圖上未表示。漏鬥64的傾斜的內表面相對於調色劑注入方向傾斜約30度角。
吸入管67的內徑為4.2mm並通過孔63插入容器61中。管67在其端部有一個吸入部分68，其外徑為5.0mm長度為60mm。吸入部分68由3000個由多孔不鏽鋼形成的網篩製成。管67由普通機構驅動向上移動或向下移動，圖中未示出。管67的另一端與一減壓源連接，圖中未示出。
容器61由上述裝置製得，如下所述。漏鬥64裝填有適當數量的調色劑。當空氣通過可滲透空氣的壁65吹進漏鬥64時，調色劑開始從漏鬥64加入容器61。準確地說，空氣以30cm3/分鐘到200cm3/分鐘，優選為50cm3/分鐘到70cm3/分鐘的速度間斷地加入漏鬥64。同時，空氣通過管67的吸入部分68從容器61中釋放出來。吸入部分68的水平或高度改變是根據調色劑連續地加入容器61的量而改變的。吸入部分68的水平可能在最初水平和高於最初水平的一個或更多的水平之間逐步改變，或者可能從最初水平均勻改變。通過管67的吸引壓力為-600毫米汞柱到-50毫米汞柱，優選為-250毫米汞柱到-100毫米汞柱。在容器61填充完調色劑之後，管67從容器61中拔出，漏鬥64從容器61中移開。隨後，將調色劑進口62和孔63封閉住。
通過可滲透空氣的壁65進入漏鬥64的空氣在漏鬥64中發生對流。對流加速了調色劑的流動，並且由此有效地避免了在調色劑進口62附近會產生次微粒的調色劑結塊。最後，調色劑就能在疏鬆狀態下從漏鬥64中順暢地加入容器61。此外，由於管67的吸入部分68逐步提高或均勻提高吸入空氣的每一個水平位置，裝填密度沒有出現由於例如調色劑的粘結而導致的不均勻。
在上述方法中，所需的調色劑填充狀況可以通過調整或改變空氣的流速，吸引壓力和管67彼此之間有關的高度來完成的。
下文將描述根據本發明的調色劑容器的實施例。
首先，將描述調色劑容器的生產狀況和用於各種物理性能的測量和計算的情況。
1.飽和容積密度的測量測量是在溫度為20℃，溼度為40％的恆溫箱中進行的。測量的儀器和樣品是在相同環境中放置約3.5小時後使用。預選量的調色劑(300克)放在燒杯內。1升量筒(由Shibata Kagaku(日本)生產的市場上可買到的代號為2350A-1000A的量筒，其外徑為70mm)被稱重，然後待用。燒杯中的調色劑通過漏鬥緩慢注入量筒中以使得它不濺出。然後，量筒的頂部由聚乙烯包裝材料封閉。經過24小時，可以讀出與調色劑頂部齊平的量筒的刻度，以便於確定調色劑的體積。量筒中的調色劑重量是根據重量差來確定。飽和容積密度由公式得出量筒內調色劑重量/調色劑的體積＝飽和容積密度。
2.調色劑容器樣品1)容器的種類(1)使用每一個有一個調色劑進口和一個用於吸入管的孔的容器(i)用於單一組份類型的磁性調色劑的容器(容器A)使用一個與圖3和4所使用的容器相同類型的聚乙烯容器。該容器為26.5釐米長，8.0釐米厚，5.5釐米寬(385釐米3體積)的一個立方體構形。
(ii)用於二組份類型的磁性調色劑容器(容器B)使用一個與圖5和6所示的容器相同類型的和具有調色劑進口和用於吸入管的孔的聚乙烯容器，該容器為42.0釐米長，10.3釐米直徑(2810釐米3體積)的圓筒構形。
(2)滲透度的測量，容器A和B在裝到一個圖像成形裝置上時，分別在它們朝上部分形成有6個孔和10個孔。這些孔在容器的縱向上每4釐米彼此間隔開，每一個的直徑約為4毫米。然後，容器被空氣清潔。
2)調色劑的種類(1)至於單一組分類型的調色劑，有用於傳真機RIFAX100L(商品名，從Ricoh(日本)可買得到；平均顆粒大小為7.3μm)(調色劑a)使用的單一組分的調色劑，它的三種衍生出的顆粒大小是有差別的(平均顆粒大小為5.0μm，6.0μm和9.0μm)(調色劑b，c和d)，有用於雷射印表機LPS-20(商品名，從Ricoh可買得到，平均顆粒大小為11.5μm)(調色劑e)使用的單一組分的調色劑，其衍生出的顆粒大小是有差別的(平均顆粒大小為10.0μm)(調色劑f)。
(2)至於二組份類型的調色劑，有用於複印機SPIRIO 6000(商品名，從Ricoh可買得到；平均顆粒大小為9.1μm)(調色劑g)的調色劑，有用於複印機FT3300(商品名，從Ricoh可買得到，平均顆粒大小為11.5μm)(調色劑h)的調色劑。
下面的表1列出了上述調色劑的顆粒大小分布情況。
表1
3)調色劑裝填(1)樣品號1-15(本發明的例子)是由圖7所示的裝置生產出來的。空氣通過壁65在與調色劑注入方向基本垂直的方向間斷地吹進漏鬥64。具體地說空氣是以55釐米3/分鐘速度，每秒一次地供給漏鬥。另一方面，空氣被-250毫米汞柱到-100毫米汞柱的真空吸出。管67的吸入部分68最初設在從容器的底部量起佔容器高度的1/4高度處。當調色劑的1/2從漏鬥64注入容器時，吸入部分68就提升到容器高度的3/4處。吸入部分68處在這個高度直到調色劑裝填結束。當管67提升時，空氣的供給和吸入就中斷了。該裝填時間為6秒。
對於容器B，吸入部分68最初處於從容器底部量起為容器高度的1/6處。當調色劑的1/3從漏鬥64注入容器時，吸入部分68提升到容器高度的一半高度處。然後，當調色劑的2/3從漏鬥64轉移到容器時，吸入部分68提升到容器高度的5/6高度處。吸入部分68處在這個高度直到調色劑裝填結束為止。此處，當管67提升時，空氣的供給和吸入中斷。該裝填時間為40秒。
(2)樣品號16和20(對照的例子)用與樣品號為1-15同樣的方式生產，只是空氣吸入的真空為-350毫米汞柱與樣品1-15有所不同。
(3)樣品號17(對照例子)除了管67不提升之外，用與樣本號1-15相同的方式生產。
(4)樣品號18和19(對照例子)不用空氣吸入而生產。調色劑使用螺旋鑽從漏鬥填充進容器中。
3.滲透度的測量一個磁帶從填充有調色劑的容器中移開。一個透度計PENETROMETER(商標名，從Nikkaki可買得到(日本)用於根據JISK2207通過孔把一個針插進容器中，由此來測量滲透度。具體地說，針是插進容器的孔，鄰近但不接觸孔的邊。針通過孔藉助例如手電筒被照亮。針的尖端接觸到帶有目測到的針陰影的調色劑層的表面。使得用於滲透性測量的支架與針夾具的頂部接觸，然後刻度盤指示器的指針轉到0。手操作扣環使針下移。接著，支架緩慢提升到針夾具的頂部，然後對刻度盤指示器進行讀數。
表4列出了用各種樣品所確定的滲透度和它們的平均值。
4.圖像數(調色劑生產率)測量了可利用單個調色劑容器的圖像數目，即調色劑生產率。至於單一組份類型的調色劑，使用了由RIFAX-TYPE2400L(商品名，從Ricoh可買得到)提供使用的電子照相圖像成形裝置。至於二組份類型的調色劑，則使用SPIRIO6000。
首先，進行下述操作為的是減少殘留在圖像成形裝置的顯像部分中的調色劑的影響。從調色劑容器中取足夠量的調色劑供給該裝置。然後，由特徵(chaiactei)和網格圖像組成的並且有6％面積比率的測試樣品連續成形在A4大小的單色紙上，而不用調色劑的再補給。當調色劑末端狀況被顯示或當圖像密度開始衰減時，圖像成形工作結束。
對於調色劑生產率的測量，將上述容器從裝置中移走，然後把測試的調色劑容器放在預選位置上。在這種情況下，上述測試樣品連續成形在A4大小的單色紙上。當調色劑末端狀況被顯示時或圖像密度開始衰減時圖像成形工作結束。在確認容器內缺少調色劑後過程才結束。
可以計算出用試驗容器在紙上連續形成試驗圖形的紙張。100以下的數值被忽略。調色劑(g)量的紙張數可以計算得出。
5圖像質量的鑑定挑出每個第100張紙或圖像，使用X15的放大鏡來鑑定關於背景汙染，圖像密度不均勻和高清晰圖像的質量問題如下所述1)在四個並列樣品中鑑定背景沾汙的情況。一個雙環形，一個圓形，一個三角形和一個十字形分別表示在圖像成形的整個過程中沒有出現沾汙現象，當仔細觀察紙時，會出現一些沾汙，有約10％的紙有沾汙現象，很顯然，紙張被沾汙了。
2)在二個並列樣品中評價圖像密度的不均勻性。
3)按照特徵再現性和網格再現性來評價高清晰度圖像的質量。在四個並列樣品中來評定關於特徵再現性，特徵的清晰度和分辨力。局部的省略，線的加粗和變形和線之間空間的模糊不清被確認為有缺陷。一個雙環形，一個圓形，一個三角形和一個十字形分別表示在圖像成形的整個過程中有再現性好的特性，當仔細觀察紙時出現局部省略和模糊現象，這些現象發生在大於10％的紙張上，這種再現性顯而易見是不行的。
關於網格再現性，在四個並列樣品中評價像片部分的色調和光滑度。不均勻的半色調部分和變形的像片確認為不合格。一個雙環形，一個圓形，一個三角形和一個十字形分別表示在圖像成型的整個過程中有好的網格再現性，當目測紙張時，會發現有不均勻的密度和變形產生，約有大於10％的紙不合格，顯而易見，再現性差。
上述實驗的結果記錄在表2、3和4中。在表2中，樣品號1-15和樣品號16-20分別是本發明的代表性例子和對照例子。樣品1-10和樣品號16-18涉及到單一組分類型的調色劑，而樣品號11-15，19和20涉及到雙組分類型的調色劑。準確地說，表2表示每一個樣品的填充狀況，體積，容積密度，而表3表示從每一個樣品得到的複製品數量和評定的結果。
表2
表3
表4
表2-4清楚地表示下文。例子1-10和對照例子1-3都使用容器A，它們用來對照。例子1-10符合所有必要的條件，即，裝填密度/飽和容積密度之比大於1.0，平均滲透度大於5.0mm，包括5.0mm在內，滲透度的標準偏差不超出平均滲透度的1/5。因此，例子1-10具有極好的調色劑生產率，圖像質量，調色劑消耗，複製品數目。尤其是，在使用其體積平均顆粒大小為5.0μm到9.0μm的調色劑的例子1-7中，圖像質量的再現性特性，網格再現性和其它要素都比例子8-10更符合要求。因此，例子1-7足以適用於高清晰度的應用。
相反，儘管填充密度/飽和容積密度之此大於1.0，但是，對照例1可達到的滲透度小到2.9mm，因此，對照例1不僅在圖像質量上，而且在複製品數量上都低。對照例2的裝填密度/飽和容積密度之比小於1.0，平均滲透度大於5.0mm。然而，由於滲透度的平均偏差遠大於平均滲透度的1/5，雖然大量消耗調色劑但對照例2有低的調色劑生產率，略低的圖像質量和複製品數量少。進一步，雖然圖像質量，調色劑消耗和複製品數量令人滿意，但是裝填密度/飽和容積密度之比遠小於其它的對照例子3有非常低的調色劑生產率。
從上述可以看出本發明的例1-10優於對照例子1-3。
例11-15和對照例子4和5都使用容器B，對照如下。例子11-15滿足所有必要的條件，即，裝填密度/飽和容積密度之比大於1.0，平均滲透度大於5.0mm，包括5.0mm在內，滲透度標準偏差不超過平均滲透度的1/5。因此，例子11-15在調色劑生產率，圖像質量，調色劑消耗，和複製品數量方面都是令人滿意的。
相反，儘管在圖像質量，調色劑消耗和複製品數量方面令人滿意，但有非常小的裝填密度/飽和容積密度之比的對照例子4在調色劑生產率上遠低於其它例子。對照例子5的裝填密度/飽和容積密度之比大於1.0，但其滲透度小到3.1mm。因此，雖然調色劑生產率令人滿意，但對照例子5圖像質量非常低。
上面的對照表明，本發明的例子11-15優於對照例子4和5。
裝填調色劑後的熱滯後的影響通過下述過程由每一個例子和對照例子來確定(1)使得容器在填充後單獨放置12小時，然後測量其滲透度；(2)讓容器在裝填後單獨放置12小時，用於左右搖動10次，然後測量其滲透度，以及(3)把容器在裝填後放入50℃恆溫浴中(bath)，把它從該浴中取出，然後在2小時內，即，當它恢復到室溫時測量其滲透度。
可以發現，在裝填完調色劑後的熱滯後基本沒影響。
圖9分別表示代表針對2號樣品的裝填程序和同樣的調色劑在容器中裝滿並將其單獨放置一般時間直到它基本上達到飽和的程序的曲線。如圖所示，用本發明可達到的裝填密度為0.72克/釐米3，而對於自然沉澱法的飽和容積密度低到0.64克/釐米3。另外，本發明比自然沉澱法的複製品數目大得多，至於圖像質量方面也比得上後者或甚至超過後者。
總之，根據本發明，稠密裝填調色劑容器能夠連續，均勻和順暢地將調色劑裝填到顯像單元中，以便能生產出與填充在容器中的調色劑量相當的複製品數量。本發明的容器的調色劑生產率兩倍於同型號和同體積的普通調色劑容器的調色劑生產率。
不管調色劑的稠密填充，本發明的容器確保圖像高質量和高清晰度圖像。
儘管本發明的稠密填充的容器可能貯存在與普通低密度容器相同的溫度和溼度環境中，但應該優選貯存在低於室溫的溫度和低溼度的情況下。
本領域普通技術人員，在接收了本發明公開的技術後，可能進行多種變更，也沒有超出本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種把調色劑裝填到一個圖像成形裝置的調色劑容器，其特徵在於所述調色劑裝填進所述調色劑容器中，其填充密度與飽和容積密度之比大於1.0，平均滲透度大於5.0毫米，包括5.0毫米在內，滲透度的標準偏差不超出所述平均滲透度的1/5。
2.根據權利要求1所要求的調色劑容器，其特徵在於所述調色劑體積平均顆粒大小為4.0μm到12.0μm。
3.根據權利要求1所要求的調色劑容器，其特徵在於所述調色劑體積平均顆粒大小小於9.0μm，包括9.0μm在內。
4.根據權利要求3所要求的調色劑容器，其特徵在於就顆粒數目來說所述調色劑的小於20％，包括20％在內的調色劑顆粒大小小於4.0μm，包括4.0μm在內，就重量而言所述調色劑的小於3.0％，包括3.0％在內的調色劑顆粒大小大於12.7μm，包括12.7μm在內。
5.根據權利要求1所要求的調色劑容器，其特徵在於滲透度大於10.0mm，包括10.0mm在內。
6.根據權利要求1所要求的調色劑容器，其特徵在於填充密度與飽和容積密度之比大於1.1，包括1.1在內。
7.根據權利要求1所要求的調色劑容器，其特徵在於所述的調色劑包括單一組分類型的磁性調色劑，該調色劑的體積平均顆粒大小為5.0μm到9.0μm，以及其中裝填密度與飽和容積密度之比大於1.125。
8.根據權利要求7所要求的調色劑容器，其特徵在於就顆粒數而言，少於20％的所述調色劑其顆粒大小小於4.0μm，包括4.0μm在內，就重量而言，少於3.0％，包括3.0％在內的所述調色劑其顆粒大小大於12.7μm，包括12.7μm在內。
9.根據權利要求1所要求的調色劑容器，其特徵在於所述調色劑的真比重為1.55到1.75。
10.根據權利要求1所要求的調色劑容器，其特徵在於用於疏鬆所述調色劑的轉動部件設在所述調色劑容器中。
11.根據權利要求1所要求的調色劑容器，其特徵在於所述的調色劑容器由一用來再補充所述調色劑的調色劑出口，一用於把所述調色劑裝填進所述調色劑容器的調色劑入口和一個空氣吸入孔和一個用來插空氣吸入管的孔其中之一所組成。
12.一種生產用來把調色劑補充給圖像成形裝置的調色劑容器的方法，包括以下步驟把在其一端有吸入部分的空氣吸入管插進所述的調色劑容器內，該容器有一個用來裝填所述調色劑的調色劑進口，和一個用來插所述空氣吸管的孔，空氣吸管一直插到接近所述調色劑容器的底部；將所述調色劑引進所述調色劑容器，此時將空氣藉助所述調色劑進口吹進所述調色劑容器內，並且藉助所述空氣吸入管將空氣從所述調色劑容器中抽出；以及根據連續注入所述調色劑容器的所述調色劑的量來改變所述空氣吸入部分的水平位置。
13.根據權利要求12所要求的方法，其特徵在於空氣以30釐米3/分種到200釐米3/分種的速度間斷地吹進所述調色劑容器內。
14.一種以調色劑裝填的調色劑容器形式，可用裝滿調色劑的機構來運行的電子照相圖像成形裝置，其特徵在於所述的調色劑裝填在所述的調色劑容器中，其填充密度與飽和容積密度之比大於1.0，平均滲透度大於5.0mm，包括5.0mm在內，以及滲透度的標準偏差不超過所述平均滲透度的1/5。
15.一種使用裝填有調色劑並裝在顯像單元上的調色劑容器的電子照相圖像成形方法，其特徵在於所述的調色劑裝填在所述的調色劑容器內，其填充密度與飽和容積密度之比大於1.0，平均滲透度大於5.0mm，包括5.0mm在內，以及滲透度的標準偏差不超過所述平均滲透度的1/5。
全文摘要
本發明公開了一種稠密裝填著調色劑的調色劑容器及其生產方法，該容器設在圖像成型裝置內的顯像單元中。該容器內裝填著調色劑，其填充密度與飽和容積密度之比大於1.0，平均滲透度大於5.0mm，包括5.0mm在內，滲透度的標準偏差不超過平均滲透度的1/5。調色劑能流暢連續地補充進入顯像單元中，以便形成與其數量相當的圖像數量。
文檔編號G03G15/08GK1146020SQ96108040
公開日1997年3月26日 申請日期1996年4月7日 優先權日1995年4月7日
發明者市川秀男, 池田須那夫, 卷田信廣, 成島通晴, 寺澤誠司, 中田正和, 梅村和彥 申請人:株式會社理光