(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー供給口を備える円筒状容器を有し且つ現像機に装着前のトナーカートリッジにフルカラー用トナーを充填する際のトナー充填量上限値の設定方法であって、
前記円筒状容器に充填されるフルカラー用トナーが、軟化点が１２０℃以下のワックスを含有し、かつ以下の式（１）及び（２）を満たすようにトナーを充填させたことを特徴とするトナー充填量上限値の設定方法。
Ａ／（Ｂ×Ｄ×π）≦Ｃ  （Ｃ＝６５）    式（１）
Ｂ≧０．５                              式（２）
（上記式（１）及び（２）中、Ａはトナーの充填量（ｇ）、Ｂはトナーのかため見掛け密度（ｇ／ｃｍ3）、Ｄは円筒状容器の内径（直径：ｃｍ）、πは円周率を示す。）。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真法を利用した複写機、プリンター、ファクシミリ等に利用可能なトナー充填量上限値の設定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現像装置に新規なトナーを補給する方法として、その取り扱いが簡便で周囲にトナーを飛散させることなく容易にトナーの補給を行なうことができることから、トナーカートリッジが広く用いられている。このトナーカートリッジは、現像装置に装着されるまではトナーの搬送用容器として機能するほか、現像装置に装着された後にはトナーの補給槽として機能する。
【０００３】
このトナーカートリッジは、一般に図１及び図２に示されているように、カートリッジ本体１と、螺旋状のアジテーター（攪拌搬送部材）２と、カップリング部材３と、シール部材４とを備えてなる。
【０００４】
カートリッジ本体１は、両端が側壁１ｂ及び１ｂ’で閉塞された円筒状容器を備え、左右いずれか一方の側壁１ｂ’近傍の周壁にトナーの搬出口１ｃを有する。
螺旋状のアジテーター２は、カートリッジ本体１内に回転可能に配設されて現像時に回転してトナーを攪拌しながら搬出口１ｃに向けてトナーを搬送するように配置されている。
【０００５】
カップリング部材３は、カートリッジ本体１の一方の側壁１ｂを回転可能に貫通する軸部３ａとこの側壁１ｂの外側に位置して図示外の回転駆動源に接続されるカップリング部３ｂとを有して上記アジテーター２と連結されてこのアジテーター２に回転力を伝達するように配置される。
さらに、シール部材４は、カートリッジ本体１の側壁１ｂ内面に固着され、カップリング部材３の軸部３ａがそのシール領域で気密にかつ回転可能に貫通する貫通孔４ａを有し、軸部３ａとこの軸部３ａが貫通するカートリッジ本体１の側壁１ｂとの間を密閉するように配置されている。
【０００６】
また、従来、黒トナーにおいては定着の耐オフセット性を得るためにポリエチレン、ポリプロピレンなどの比較的高融点のワックスが使われていた。しかしながら、フルカラートナーにとって、高融点ワックスは、ＯＨＰ画像の透明性が損なわれたり、比較的高温で定着させることが必要になり、好ましくない。このため、フルカラーのトナーにはワックスを添加せず、その代わりに、オフセット防止の目的で、加熱ローラー表面にシリコーンオイルなどを液体で供給する方法が採られている。この方法は、オフセットさせずに離型するには極めて有効な手段であるが、装置を大型化させたり、定着後のプリントがべたべたするなどの不具合がある。
【０００７】
そこで、フルカラーにおいてもワックスを含有させるオイルレスフルカラートナーが望まれている。
ところで近年、トナーカートリッジが複雑な構造を要してコストがかさむため、プリント１枚当たりのコストを下げるためにトナーの充填量をできるだけ多くするようになされている。このため、カートリッジ容積を大きくする設計がなされてきている。
【０００８】
しかしながら、トナー充填量を多くしたりカートリッジの径を大きくすると、カートリッジ内の粉体圧が増大する。特に、高温高湿化に長時間放置すると、トナーの接触面積が増大し、トナーのブロッキングという好ましくない状況が発生する。このブロッキングがカートリッジ内で発生すると、現像機にトナーが搬送されなかったり、搬送されてもトナーのかたまりがほぐれきらず、トナーの色点や色筋といった画質欠陥が生じることにつながる。特に、低融点ワックスを内包したフルカラートナーでは、この低融点ワックスの影響でトナーの凝集性が高く、カートリッジ内において容易にブロッキングが生じてしまう。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上述したような問題を解決することにある。即ち、カートリッジ内でトナーがブロッキングせず、安定した画質の画像を提供することができるトナー充填量上限値の設定方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、鋭意検討の結果、以下の発明＜１＞〜＜４＞により、上記課題を解決することを見出した。
【００１１】
即ち、＜１＞  トナー供給口を備える円筒状容器を有し且つ現像機に装着前のトナーカートリッジにフルカラー用トナーを充填する際のトナー充填量上限値の設定方法であって、
前記円筒状容器に充填されるフルカラー用トナーが、軟化点が１２０℃以下のワックスを含有し、かつ以下の式（１）及び（２）を満たすようにトナーを充填させたことを特徴とするトナー充填量上限値の設定方法。
Ａ／（Ｂ×Ｄ×π）≦Ｃ  （Ｃ＝６５）    式（１）
Ｂ≧０．５                              式（２）
（上記式（１）及び（２）中、Ａはトナーの充填量（ｇ）、Ｂはトナーのかため見掛け密度（ｇ／ｃｍ3）、Ｄは円筒状容器の内径（直径：ｃｍ）、πは円周率を示す。）。
【００１４】
＜２＞  上記＜１＞のトナー充填量上限値の設定方法において、トナーは、i)結着樹脂、並びにii)着色剤及び上記ワックスを含有する樹脂粒子を含有し、所望により、さらにiii)外添剤を有するのがよい。
＜３＞  上記＜２＞において、トナーがさらに無機微粒子を内部含有しているのがよい。
【００１５】
＜４＞  上記＜３＞において、無機微粒子は無機酸化物微粒子であるのがよく、特に酸化ケイ素（ＳｉＯ2）、酸化チタン（ＴｉＯ2）、Ａｌ2Ｏ3 、ＭｎＯ、ＺｎＯ、ＭｇＯ、ＣａＯ、Ｋ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、ＳｎＯ2、ＺｒＯ2、ＴｉＯ（ＯＨ）2、ＣａＯ・ＳｎＯ2及びＫ2Ｏ・（ＴｉＯ2）nからなる群から選ばれるのがよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明に用いられるフルカラー用カートリッジは、トナー供給口を有する円筒状容器を備え、かつ現像機に脱着可能であれば、いかなる形態のものも用いることができる。
カートリッジを構成する材料は、種々のものを用いることができる。例えば、ＡＢＳ、ＰＯＭ、ＰＳなどの各種樹脂を用いることができる。なお、最近ではＡＢＳ樹脂が好ましく用いられている。
【００１７】
本発明に用いられるフルカラー用カートリッジは、トナー供給口を有する円筒状容器を備える。この容器は、トナー搬送用として機能する。また、この容器に備えられたトナー供給口から現像機にトナーを供給することができ、トナーの補給槽として機能する。なお、トナー供給口は、例えば図１に示す搬出口１ｃと同様に配置することができる。
【００１８】
この円筒状容器は、トナーを攪拌する攪拌手段を備える。攪拌手段として、例えば図１に示した、螺旋状のアジテーター（又はオーガー）が挙げられるが、これに限定されるものではない。このような攪拌手段の材料は、ステンレス材などの金属材などを主に用いることができるが、これに限定されない。
【００１９】
本発明に用いられるフルカラー用カートリッジは、現像機から脱着可能に構成されている。脱着可能な構成としては、公知の手段を用いることができる。
【００２０】
本発明に用いられるフルカラー用カートリッジに充填されるトナーについて、以下に説明する。
本発明に適用されるトナーは、i)結着樹脂、並びにii)着色剤及びワックスを含有する樹脂粒子を含有する。さらに、トナーは、所望により、iii)外添剤を有するのがよい。また、トナーがさらに無機微粒子を内部含有してなるのがよい。
【００２１】
本発明に適用されるトナーに含めることができる結着樹脂として、スチレン、クロロスチレンなどのスチレン類；エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレンなどのモノオレフィン類；酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、安息香酸ビニル、酪酸ビニルなどのビニルエステル類；アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸オクチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸フェニル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ドデシルなどのαーメチレン脂肪族モノカルボン酸のエステル類；ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルブチルエーテルなどのビニルエーテル類；ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、ビニルイソプロペニルケトンなどのビニルケトン類；などの単独重合体および共重合体を例示することができる。
【００２２】
特に代表的な結着樹脂として、ポリスチレン、スチレン−アクリル酸アルキル共重合体、スチレン−メタクリル酸アルキル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレンを挙げることができる。さらに、ポリエステル、ポリウレタン、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミド、変性ロジン、パラフィンワックスなどをあげることができる。
【００２３】
上述のトナー中に含まれる着色剤として、カーボンブラック、アニリンブルー、カルコイルブルー、クロムイエロー、ウルトラマリンブルー、ヂュポンオイルレッド、キノリンイエロー、メチレンブルークロリド、銅フタロシアン、マラカイトグリーンオキサレート、ランプブラック、ローズベンガル、C.I.Pigment Red 48:1、C.I.Pigment Red 122、C.I.Pigment Red 57:1、C.I.Pigment Red 81:1、C.I.Pigment Yellow 97、C.I.Pigment Yellow 12、C.I.Pigment Yellow 17、C.I.Pigment Blue 15:1、C.I.Pigment Blue 15:3などを挙げることができる。
【００２４】
上述のトナー中に含まれるワックスとして、次のようなワックス由来のものが挙げられる。即ち、パラフィンワックス及びその誘導体、モンタンワックス及びその誘導体、マイクロクリスタリンワックス及びその誘導体、フィッシャートロプシュワックス及びその誘導体、ポリオレフィンワックス及びその誘導体等である。なお、誘導体とは、酸化物、ビニルモノマーとの重合体、グラフト変性物を含む意である。この他に、アルコール、脂肪酸、植物系ワックス、動物系ワックス、鉱物系ワックス、エステルワックス、酸アミド等も利用できる。
【００２５】
ワックスは、８０〜１２０℃、好ましくは８０〜１００℃、より好ましくは８０〜９０℃の間で溶融することが望ましい。ワックスの溶融温度が低すぎると、耐ブロッキング性が劣ったり、複写機内温度が高まった時に現像性が悪化したりする傾向にある。また、ワックスの溶融温度が高すぎると、高温での定着を行えばいいが、省エネルギーの観点で望ましくない。
【００２６】
上述のii)の樹脂粒子は、無機微粒子を含有してなるのがよい。このような無機微粒子として一般に、無機酸化物微粒子が好ましく用いられる。例えば、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＭｎＯ、ＺｎＯ、ＭｇＯ、ＣａＯ、Ｋ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、ＳｎＯ2、ＺｒＯ2、ＴｉＯ（ＯＨ）2、ＣａＯ・ＳｎＯ2、Ｋ2Ｏ・（ＴｉＯ2）nなどの微粒子を挙げることができる。
【００２７】
これらの無機微粒子は、単独で用いても、２種以上混合して用いてもよい。
特に、ＴｉＯ2、ＳｉＯ2を用いるのが好ましい。
これらの無機微粒子の粒径、特に無機酸化物微粒子の粒径は、３ｎｍ〜１μｍ、好ましくは５ｎｍ〜１００ｎｍであるのがよい。
【００２８】
本発明に適用されるトナーには、上述のiii)として外添剤を含めることができる。
該外添剤として、上述ii)の樹脂粒子に含めることができる無機微粒子、特に無機酸化物微粒子と同じものを挙げることができる。iii)の外添剤と、ii)の樹脂粒子内に含めることができる無機微粒子とは、同じ種類のものであっても異なっていてもよい。
【００２９】
また、外添剤の粒径は、ii)の樹脂粒子に含めることができる無機微粒子と同じであり、例えば３ｎｍ〜１μｍ、好ましくは５ｎｍ〜１００ｎｍであるのがよい。
外添剤として、上記無機微粒子の他に、有機微粒子も用いることができる。但し、有機微粒子を単独で用いると、トナーの粉体流動性が悪化し搬送不良を生じる傾向にあるので、無機微粒子と併用することが望ましい。
【００３０】
本発明のトナーは、必要に応じて、その他の成分を含有することができる。その他の成分として、例えば帯電制御剤、クリーニング助剤を挙げることができる。
【００３１】
本発明に用いるトナーは、所定のかため見掛け密度（ｇ／ｃｍ3）を有するのがよい。
本発明において、かため見掛け密度（ｇ／ｃｍ3）とは、タッピング法による嵩密度測定器によって、以下のようにして求めた値をいう。即ち、容積（ｃｍ3）が既知である容器に測定するトナーを入れ、高さ１８ｍｍでタッピングを１８０回行い、該容器に入るトナーの重量（ｇ）を測定し、この重量と上記容積とから、トナーのかため見掛け密度を求めることができる。
本発明においては、以下の式を満たすのがよい。
【００３２】
Ａ／（Ｂ×Ｄ×π）≦Ｃ  （Ｃ＝６５）    式（１）
Ｂ≧０．５                              式（２）
【００３３】
上記式（１）及び（２）中、Ａは円筒状容器内のトナー量、即ちトナーの充填量（ｇ）、Ｂはトナーのかため見掛け密度（ｇ／ｃｍ3）、Ｄは円筒状容器の内径（直径：ｃｍ）、πは円周率を示す。
【００３４】
上記式（１）の不等号の左辺は、カートリッジ内部にかかる粉体圧を表記している。この値が、Ｃの値、即ち６５よりも大きくなると粉体圧が高いことを示している。粉体圧が高いと、トナーがブロッキングを起こす傾向にある。一方、６５以下であればブロッキングを起こしにくくなる。
また、トナーのかため見掛け密度は、０．５（ｇ／ｃｍ3）より大きいことがよく、好ましくは０．５〜０．８、より好ましくは０．６〜０．８であるのがよい。トナーのかため見掛け密度が低すぎると、トナーの流動性が悪くなる。したがって、上記式（１）をたとえ満たしていたとしても、ブロッキングが生じる傾向にある。
【００３５】
【実施例】
以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、以下の実施例は本発明を限定するものではない。
（実施例１）
１−１．トナーの調製：
下記材料をエクスロルーダーで混練し、ジェットミルで粉砕、風力分級して体積平均粒子径７．５μｍの着色粒子を得た。
【００３６】
線状ポリエステル樹脂*1                                    １００重量部
マゼンタ顔料（C.I.Pigment RED 57：1）                        ６重量部
カルナバＷＡＸ（Tm ８５℃：ＤＳＣピーク）                    ７重量部
（*1：テレフタル酸／ビスフェノールＡエチレンオキサイド付加物／シクロヘキサンジメタノールより得られた線状ポリエステル：Ｔｇ＝６５℃、Ｍｎ＝５，０００、Ｍｗ＝３０，０００）
【００３７】
得られた粒子にチタニア（ルチル型（平均粒径２０ｎｍ）１００部をデシルトリメトキシシラン１６部で処理したもの）１部とシリカ（処理前比表面積５０ｍ2／ｇ、ジメチルシリコーンオイル、１００ｃｓ）１部添加してヘンシェルミキサーにより混合しトナーとした。なお、トナーのかため見掛け密度は０．６（ｇ／ｃｍ3）であった。
【００３８】
１−２．キャリアおよび現像剤の調製：
フェライト粒子を除く下記成分を分散し、被覆層形成液を調製した。
【００３９】
フェライト粒子                                        １００重量部
（Ｃｕ−Ｚｎフェライト：平均粒径３５μｍ）
トルエン                                                ２０重量部
フッ素含有アクリル樹脂                                    ３．２重量部
（Ｍｎ＝１５，０００、Ｍｗ＝４５，０００）
カーボンブラック                                          ０．４４重量部
（平均粒径３０ｎｍ：商品名ＶＸＣ７２：キャボット社製）
メラミン樹脂微粒子                                        ０．３重量部
【００４０】
得られた被覆層形成液とフェライト粒子とを真空脱法型ニーダに入れて、６０℃で３０分間攪拌後、脱溶媒してキャリアを得た。
【００４１】
１−３．現像剤の調製：
トナー濃度が８重量部になるように、Ｖブレンダーを用いて、現像剤を調製した。
【００４２】
１−４．トナーカートリッジの準備：
材料がＡＢＳである円筒型容器（内径：４．２ｃｍ、円筒の長さ：３２ｃｍ）を用意し、該容器内部にスパイラル形状のトナー攪拌オーガーを装備し、トナーカートリッジを準備した。このトナーカートリッジの容器内に、トナーを１６０ｇ充填した。
【００４３】
（実施例２）
チタニア（ルチル型（平均粒径２０ｎｍ）１００部をデシルトリメトキシシラン１６部で処理したもの）２部とシリカ（処理前比表面積５０ｍ2／ｇ、ジメチルシリコーンオイル、１００ｃｓ）２部添加した以外は実施例１と同様にした。
この時のトナーのかため見掛け密度は０．６３（ｇ／ｃｍ3）であった。
【００４４】
（実施例３）
トナーの体積平均径を６．５μｍにした以外、実施例２と同様にした。この時のトナーのかため見掛け密度は０．５５（ｇ／ｃｍ3）であった。
【００４５】
（実施例４）
トナーの体積平均径を６．５μｍにした以外、実施例１と同様にした。この時のトナーのかため見掛け密度は０．５（ｇ／ｃｍ3）であった。
【００４６】
（実施例５）
カートリッジの内径を６．５ｃｍにしたものを用い、トナーの充填量を５５０ｇにした以外、実施例１と同様にした。
【００４７】
（実施例６）
実施例４のトナーを用い、トナーの充填量を６００ｇにした以外、実施例５と同様にした。
【００４８】
（実施例７）
トナーに無機酸化物微粒子としてＲ９７２（疎水性シリカ（日本アエロジル（株）社製）３重量部を樹脂粒子内部に添加した以外、実施例１と同様にした。
【００４９】
（比較例１）
トナーの体積平均径を６μｍにした以外、実施例１と同様にした。この時、トナーのかため見掛け密度は０．４５（ｇ／ｃｍ3）であった。
【００５０】
（比較例２）
トナー充填量を６５０ｇにした以外、実施例６と同様にした。
【００５１】
（比較例３）
カートリッジ内の容器の内径を８ｃｍにしたものを用い、トナー充填量を１，０００ｇにした以外、実施例６と同様にした。
【００５２】
（評価）
実施例および比較例のトナーカートリッジにおいて、トナー充填後、１日放置したもの及び１ヶ月放置したものを、径の異なるカートリッジが装着できるように改造した富士ゼロックス社製ＣＬＷ３３００改造機にてＡ３紙を用いて１，０００枚のコピーテストを実施した。このテストは２８℃、８５％の環境下で行った。
【００５３】
なお、色点の評価において、画像面積率５０％の画像をＡ３紙でプリントし、２００枚毎に発生個数をカウントした。色点は大きさにも依るが、５個までが許容レベル、それを超えるものは許容できないものである。
【００５４】
色筋の評価も同様のプリントを２００枚毎に１０枚抜き取り、Ｇ１（良い）からＧ４（悪い）までを４段階の見本により評価した。Ｇ３及びＧ４は許容できないものである。
【００５５】
表１に、実施例及び比較例の評価を示す。なお、表中、Ａはトナー充填量（ｇ）、Ｂはトナーのかため見掛け密度（ｇ／ｃｍ3）、Ｄは容器内径（ｃｍ）、Ｃ値はＡ、Ｂ及びＤの値を式（１）の左辺に代入して得られた値を示す。また、Ｎiは初期色点個数、ＮAは放置後色点個数、Ｇiは初期色筋グレード、ＧAは放置後色筋グレードを示す。さらに、Ex１〜Ex７は実施例１〜実施例７を意味し、Comp１〜Comp３は比較例１〜比較例３を意味する。
表１からわかるように、実施例によって、優れた画質を有する画像を提供することができる。
【００５６】
【表１】
0003941313.tif 000002
【００５７】
【発明の効果】
本発明により、カートリッジ内でトナーがブロッキングせず、安定した画質の画像を提供することができるトナー充填量上限値の設定方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  円筒状容器を備えるトナーカートリッジの概略断面図を示す。
【図２】  図１のシール部材とカップリング部材との配置を詳細に説明する図である。
【符号の説明】
１  カートリッジ本体、２  アジテーター部材、３  カップリング部材、
４  シール部材。
【図１】
0003941313.tif 000003
【図２】
0003941313.tif 000004