JP2012058569A - トナー容器 - Google Patents

Abstract

【課題】環境に対する負荷が小さいトナー容器を提供すること。
【解決手段】トナー容器は、樹脂により形成されてなり、当該樹脂が、放射性同位体¹⁴Ｃ濃度が１０ｐＭＣ以上のものであることを特徴とする。また、このトナー容器においては、放射性同位体¹⁴Ｃ濃度が１０ｐＭＣ以上の樹脂により形成されている表示を有することが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、バイオマス樹脂を含有する樹脂により形成されているトナー容器に関する。

近年、地球温暖化防止の観点から、成長過程において二酸化炭素を吸収する植物由来のものを原料とすることにより、廃棄時に焼却した場合においても大気中の二酸化炭素量の増減が殆どないというカーボンニュートラルの考え方に基づいて、植物由来の樹脂、いわゆるバイオマス樹脂が注目を集めている。
例えば特許文献１には、電子写真方式による画像形成装置に用いられるトナーの結着樹脂として、バイオマス樹脂を用いる技術が提案されている。

一般に、画像形成装置に用いられるトナー容器は、化石資源を原料とする樹脂により形成されており、このようなトナー容器は、トナー容器内のトナーの残存量が少なくなると、トナーが充填された新たなトナー容器と交換される。そして、使用済みのトナー容器は、通常、焼却などにより廃棄される。
従って、トナー容器においても、環境に対する負荷が小さいものが求められている。

特開２００９−２８８７３９号公報

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、環境に対する負荷が小さいトナー容器を提供することにある。

本発明のトナー容器は、樹脂により形成されてなり、
当該樹脂が、放射性同位体¹⁴Ｃ濃度が１０ｐＭＣ以上のものであることを特徴とする。

本発明のトナー容器においては、放射性同位体¹⁴Ｃ濃度が１０ｐＭＣ以上の樹脂により形成されている表示を有することが好ましい。

本発明のトナー容器によれば、当該トナー容器を形成する樹脂が、放射性同位体¹⁴Ｃ濃度が１０ｐＭＣ以上のものであることにより、化石資源を原料とする樹脂（以下、「化石資源由来樹脂」ともいう。）の使用量が低減されて、大気中の二酸化炭素量の増加が抑制されることから、環境に対する負荷を小さくすることができる。

本発明のトナー容器の一例を示す説明用概略図である。 本発明のトナー容器の他の例を示す説明用概略図である。

以下、本発明について詳細に説明する。

本発明のトナー容器は、放射性同位体¹⁴Ｃ濃度が１０ｐＭＣ以上、より好ましくは２５ｐＭＣ以上１１０ｐＭＣ以下である樹脂により形成されているものである。この放射性同位体¹⁴Ｃは、その半減期が５７３０年であることから、堆積層に埋没した古代生物中の有機物に由来する石油などの化石資源中には存在せず、一方、現代の植物に由来するバイオマス樹脂中には存在する。従って、放射性同位体¹⁴Ｃ濃度は、バイオマス度を示す指数となる。
本発明において、放射性同位体¹⁴Ｃ濃度は、加速器質量分析法（ＡＭＳ法）により、ＡＳＴＭ「Ｄ６８６６／Ｍｅｔｈｏｄ Ｂ」に準拠して測定されるものであり、単位としては「ｐＭＣ（ｐｅｒｃｅｎｔ ｍｏｄｅｒｎ ｃａｒｂｏｎ）」が用いられるものである。

本発明のトナー容器を形成する樹脂において、放射性同位体¹⁴Ｃ濃度が１０ｐＭＣ以上であることにより、化石資源由来樹脂の使用量が低減されて、大気中の二酸化炭素量の増加が抑制されることから、環境に対する負荷が小さくすることができる。
放射性同位体¹⁴Ｃ濃度が１０ｐＭＣ未満である場合においては、バイオマス樹脂の使用量が少ない、すなわち化石資源由来樹脂の使用量が多いことから、環境に対する負荷を十分に小さくすることとならない。
なお、放射性同位体¹⁴Ｃ濃度は、１１０ｐＭＣ程度が最大の値となる。すなわち、バイオマス樹脂のみによりトナー容器が形成されている場合においては、放射性同位体¹⁴Ｃ濃度は、１１０ｐＭＣ程度となる。

本発明においては、トナー容器を構成する部品の少なくとも１つが、放射性同位体¹⁴Ｃ濃度が１０ｐＭＣ以上である樹脂により形成されているものであれば、本発明の効果が達成される。

本発明のトナー容器においては、放射性同位体¹⁴Ｃ濃度が１０ｐＭＣ以上の樹脂により形成されている表示を有することが好ましい。
表示方法としては、例えば、文字による表示、マークによる表示などが挙げられるが、放射性同位体¹⁴Ｃ濃度が１０ｐＭＣ以上の樹脂により形成されたものであることが認識されるものであれば特に限定されない。

本発明のトナー容器を形成する樹脂に用いられるバイオマス樹脂としては、例えば、ポリ乳酸、バイオポリエチレン、バイオポリプロピレン、ポリブチレンサクシネート、３−ヒドロキシ酪酸と３−ヒドロキシヘキサン酸との共重合ポリエステルなどが挙げられる。
本発明のトナー容器においては、当該トナー容器を形成する樹脂として、上記のようなバイオマス樹脂を１種単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができ、さらに、化石資源由来樹脂と組み合わせて用いることもできる。
バイオマス樹脂の含有割合としては、放射性同位体¹⁴Ｃ濃度が１０ｐＭＣ以上となるような割合で含有されれば特に限定されない。

〔ポリ乳酸〕
本発明のトナー容器を形成する樹脂に用いられるポリ乳酸は、バイオマス資源から酵素などのバイオ変換プロセスを経て得られたモノマーを化学合成法によりポリマー化されたものである。
このバイオマス資源としては、例えば、とうもろこし、じゃがいも、大豆、米などのでんぷん質を用いることが一般的であるが、近年においては非可食原料から製造される方法も確立されつつある。
本発明のトナー容器を形成する樹脂にポリ乳酸が用いられる場合においては、その他の樹脂を併用することができる。併用する樹脂としては、例えば、ポリカーボネート系樹脂、ポリオレフィン系樹脂などが挙げられる。

ポリカーボネート系樹脂としては、特に限定されないが、例えば、脂肪族ポリカーボネート、芳香族ポリカーボネートなどが挙げられる。また、ポリオレフィン系樹脂は、具体的には、超低密度ポリエチレン（ＶＬＤＰＥ）、線状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、エチレン・プロピレンゴム（ＥＰＭ）、エチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレン・アクリル酸エステル共重合体（ＥＥＡ）などが挙げられる。特に、ポリ乳酸と併用される樹脂が芳香族ポリカーボネートであることが好ましい。

ポリ乳酸のメルトインデックス（以下、「ＭＩ」ともいう。）としては、１〜２０（ｇ／１０ｍｉｎ）であることが好ましく、より好ましくは１．５〜１０（ｇ／１０ｍｉｎ）である。
ポリ乳酸のＭＩが過小である場合においては、溶融粘度が高いものとなることから、トナー容器として成形しにくくなるおそれがある。一方、ポリ乳酸のＭＩが過大である場合においては、溶融粘度が低いものとなることから、トナー容器の肉厚が均一に成形されないおそれがある。
本発明において、ポリ乳酸のＭＩは、ＡＳＴＭ Ｄ−１２３８（１９０℃／２．１６ｋｇ）に準拠してメルトインデクサーを用いて測定されるものである。

本発明のトナー容器を形成する樹脂としてポリ乳酸を用いる場合においては、必要に応じて、下記一般式（１）で表わされるグリセリン誘導体および下記一般式（２）で表わされるグリセリン誘導体の特性改良剤を添加することが好ましい。このような特性改良剤の添加により、トナー容器の保管時において、当該トナー容器内に収容されるトナーの帯電状態が良好に維持される。

〔一般式（１）において、Ｒ¹ 、Ｒ² およびＲ³ は、各々独立に、アシル基を示す。Ｒ¹ 、Ｒ² およびＲ³ は同一のものであっても異なるものであってもよい。〕

〔一般式（２）において、Ｒ⁴ は、炭素数１〜１８の直鎖状または分岐鎖状のアルキル基を示し、Ｒ⁶ およびＲ⁷ は、各々独立に、炭素数２〜１８の直鎖状または分岐鎖状のアシル基を示す。Ｒ⁶ およびＲ⁷ は、同一のものであっても異なるものであってもよい。Ｒ⁵ は、炭素数２〜３のアルキレン基を示し、合計ｍ＋ｎ個のＲ⁵ は、同一のものであっても異なるものであってもよい。ｍおよびｎは、各々、オキシアルキレン基の平均付加モル数を示す数で、０≦ｍ≦５０、０≦ｎ≦５０であり、かつ、０≦ｍ＋ｎ≦５０を満たす数である。〕

この特性改良剤の含有割合としては、ポリ乳酸１００質量部に対して、１〜５０質量部であることが好ましく、より好ましくは２〜３０質量部である。特性改良剤の含有割合が過多である場合には、柔軟性が高いものとなることから、トナー容器としての自己保形性が不足するおそれがある。一方、特性改良剤の含有割合が過少である場合には、柔軟性が不十分なものとなることから、トナー容器が耐衝撃性の不足するおそれがある。

この特性改良剤をポリ乳酸に添加させる方法としては、例えば、通常の混錬機を用いて、ポリ乳酸および必要に応じて用いられる他の樹脂と混錬する方法などが挙げられる。

〔バイオポリエチレンおよびバイオポリプロピレン〕
本発明のトナー容器を形成する樹脂に用いられるバイオポリエチレンおよびバイオポリプロピレンは、発酵法により得られた原料から得られるものである。
発酵法により得られた原料としては、例えばバイオエタノールが挙げられ、このバイオエタノールは、糖、でんぷんを多く含むとうもろこしやさとうきび、あるいは、セルロースなどの植物資源から、糖質を抽出し、酵母によるエタノール発酵により生成される。そして、バイオポリエチレンは、発酵法により得られたバイオエタノールを適正な触媒下で加熱させ、脱水反応により、エチレンと水とを生成し、得られたエチレンを重合させることにより得られる。また、バイオポリプロピレンについても、上記と同様にしてバイオエタノールを生成し、このバイオエタノールからプロピレンと水とを生成し、得られたプロピレンを重合させることにより得られる。

バイオポリエチレンのＭＩとしては、０．２〜１．０（ｇ／１０ｍｉｎ）であることが好ましく、より好ましくは０．２〜０．６（ｇ／１０ｍｉｎ）である。
バイオポリプロピレンのＭＩとしては、０．８〜３．０（ｇ／１０ｍｉｎ）であることが好ましく、より好ましくは０．８〜２．５（ｇ／１０ｍｉｎ）である。
バイオポリエチレンおよびバイオポリプロピレンのＭＩが過小である場合においては、流動性の低いものとなることから、成形機における押出性の悪いものとなるおそれがある。一方、バイオポリエチレンおよびバイオポリプロピレンのＭＩが過大である場合においては、流動性の高いものとなることから、トナー容器の肉厚が均一に成形されないおそれがある。

本発明において、バイオポリエチレンおよびバイオポリプロピレンのＭＩは、ＡＳＴＭ Ｄ−１２３８（バイオポリエチレン；１９０℃／２．１６ｋｇ、バイオポリプロピレン；２３０℃／２．１６ｋｇ）に準拠してメルトインデクサーを用いて測定されるものである。

バイオポリエチレンの密度としては、０．９４０〜０．９８０（ｇ／ｃｍ³ ）であることが好ましく、より好ましくは０．９４３〜０．９６８（ｇ／ｃｍ³ ）である。
バイオポリプロピレンの密度としては、０．８９０〜０．９５０（ｇ／ｃｍ³ ）であることが好ましく、より好ましくは０．８９０〜０．９２０（ｇ／ｃｍ³ ）である。
バイオポリエチレンおよびバイオポリプロピレンの密度が上記範囲であることにより、トナー容器に高い強度が得られる。

本発明において、バイオポリエチレンおよびバイオポリプロピレンの密度は、ＡＳＴＭ Ｄ−７９２に準拠して測定されるものである。

〔ポリブチレンサクシネート〕
ポリブチレンサクシネートは、コハク酸と１，４−ブタンジオールとの脱水重縮合により得られるものである。

ポリブチレンサクシネートのＭＩとしては、１〜３０（ｇ／１０ｍｉｎ）であることが好ましく、より好ましくは１〜２０（ｇ／１０ｍｉｎ）である。
ポリブチレンサクシネートのＭＩが過小である場合においては、溶融粘度が高いものとなることから、トナー容器として成形しにくくなるおそれがある。一方、ポリブチレンサクシネートのＭＩが過大である場合においては、溶融粘度が低いものとなることから、トナー容器の肉厚が均一に成形されないおそれがある。
本発明において、ポリブチレンサクシネートのＭＩは、ＡＳＴＭ Ｄ−１２３８（１９０℃／２．１６ｋｇ）に準拠してメルトインデクサーを用いて測定されるものである。

〔３−ヒドロキシ酪酸と３−ヒドロキシヘキサン酸との共重合ポリエステル〕
本発明のトナー容器を形成する樹脂に用いられる３−ヒドロキシ酪酸と３−ヒドロキシヘキサン酸との共重合ポリエステル（以下、「ＰＨＢＨ」ともいう。）は、例えば特定の微生物を炭素源存在下で増殖させることにより、微生物体内に生分解性ポリエステルを蓄積させて得られるものである。炭素源としては、糖、天然油脂などを用いることができる。

ＰＨＢＨにおける３−ヒドロキシ酪酸と３−ヒドロキシヘキサン酸との組成比としては、３−ヒドロキシ酪酸が５０〜９８モル％、３−ヒドロキシヘキサン酸が５０〜２モル％であることが好ましく、より好ましくは、３−ヒドロキシ酪酸が７５〜９５モル％、３−ヒドロキシヘキサン酸が２５〜５モル％である。ＰＨＢＨにおける３−ヒドロキシ酪酸の組成比が、５０モル％未満である場合においては、ＰＨＢＨの生産性が著しく低下するおそれがある。一方、３−ヒドロキシ酪酸の組成比が９８モル％を超える場合においては、ＰＨＢＨの機械的物性が低下するおそれがある。

本発明のトナー容器においては、例えば２種以上の樹脂による樹脂層からなる積層体により形成されていてもよい。このような積層体としては、例えばバイオマス樹脂による樹脂層と、ポリグリコール酸による樹脂層とからなる積層体などが挙げられる。積層体を構成する樹脂層のうち、少なくとも１層の樹脂層を構成する樹脂としてポリグリコール酸を用いることにより、トナー容器に高いガスバリア性が得られる。

ポリグリコール酸は、下記式（１）で表わされるグリコール酸繰り返し単位のみからなるグリコール酸単独重合体（グリコール酸の２分子間環状エステルであるグリコリドの開環重合物を含む）からなるもの、または、上記グリコール酸繰り返し単位を５５質量％以上含むグリコール酸共重合体からなるものである。
式（１）：−（−Ｏ−ＣＨ₂ −Ｃ（Ｏ）−）−

上記グリコリドなどのグリコール酸モノマーと共に、グリコール酸共重合体を与えるコモノマーとしては、例えば、シュウ酸エチレン（１，４−ジオキサン−２，３−ジオン）、ラクチド類、ラクトン類（例えば、β−プロピオラクトン、β−ピバロラクトン、γ−ブチロラクトン、β−バレロラクトン、β−メチル−δバレロラクトン、ε−カプロラクトンなど）、カーボネート類（例えば、トリメチリンカーボネートなど）、エーテル類（例えば、１，３−ジオキサンなど）、エーテルエステル類（例えばギオキサノンなど）、アミド類（例えばεカプロラクタムなど）などの環状モノマー；乳酸、３−ヒドロキシプロパン酸、３−ヒドロキシブタン酸、６−ヒドロキシカプロン酸などのヒドロキシカルボン酸またはそのアルキルエステル；エチレングリコール、１，４−ブタンジオールなどの脂肪族ジオール類と、こはく酸、アジピン酸などの脂肪族ジカルボン酸類またはそのアルキルエステル類との実質的に等モルの混合物などが挙げられる。

ポリグリコール酸において、上記グリコール酸繰り返し単位は５５質量％以上であり、好ましくは７０質量％以上、特に好ましくは９０質量％以上である。グリコール酸繰り返し単位の割合が過小である場合においては、ガスバリア性を十分に有さないものとなるおそれがある。

ポリグリコール酸の溶融粘度としては、温度２７０℃およびせん断速度１２２ｓｅｃ^-1の条件下において、１００〜１０，０００Ｐａ・ｓｅｃであることが好ましく、より好ましくは３００〜８，０００Ｐａ・ｓｅｃ、特に好ましくは４００〜５，０００Ｐａ・ｓｅｃである。

積層体を構成する樹脂層としてポリグリコール酸を用いる場合においては、ポリグリコール酸による樹脂層は最内層または最外層以外に用いることが好ましい。具体的には、積層体が３層構造である場合においては、ポリグリコール酸による樹脂層は中間層として用いることが好ましい。

本発明のトナー容器は、トナーを収容することのできるものであれば、形状は特に限定されないが、例えば、図１に示すようなトナーボトル形状のものや図２に示すようなトナーカートリッジ形状のものなどが挙げられる。

図１において、トナーボトル１０は、トナーボトル本体１１の外周面に螺旋状の溝１２と、トナーボトル本体１１の長手方向に沿った直線状の溝１３とを有し、この直線状の溝１３と、画像形成装置のトナー容器格納空間に設けられた突起部とを嵌合し、挿入することにより、画像形成装置内に装着される。トナーボトル本体１１の一端には、画像形成装置にトナーを補給するトナー補給口としての排出部１７が設けられており、トナー容器保管時にはキャップ１４により封止され、トナー容器格納空間に装着される場合においてはキャップ１４が取り外された状態とされる。

図２において、トナーカートリッジ２０は、断面がＵ字形状のハウジング２１を備え、ハウジング２１の上面側には、蓋２２が設けられており、この蓋２２はビス２３によりハウジング２１に固定されている。ハウジング２１の下面側には、画像形成装置にトナーを補給するトナー補給口としての排出部２７が設けられている。ハウジング２１の前面側には、トナーカートリッジ２０にトナーを充填するための充填口（図示せず）が形成されている。この充填口は、トナーの充填時を除いては、キャップ２９により封止されている。ハウジング２１の背面側にはトナーカートリッジ内のトナーを撹拌するためのミキサ（図示せず）を回転させるミキサギア２４の回転軸を挿入する挿入孔（図示せず）が設けられている。

本発明のトナー容器の製造方法は、特に限定されないが、例えば、ブロー成形法、インジェクション成形法、押し出し成形法などが挙げられる。特に、トナー容器が図１に示すトナーボトル形状のものである場合においては、ブロー成形法によって製造されることが好ましく、また、トナー容器が図２に示すトナーカートリッジ形状のものである場合においては、インジェクション成形法によって製造されることが好ましい。

ブロー成形法とは、可塑化した円筒状の樹脂を成形用金型に注入し、金型で挟み込んだ状態で円筒状の樹脂の中空部に空気を吹き込み、樹脂を膨らませて金型に密着させて、冷却して固化することにより成形する方法をいう。
また、インジェクション成形法とは、加熱溶融され流動化した樹脂を射出プランジャーまたはスクリューにより金型中に圧力によって注入し、冷却して固化することにより成形する方法をいう。

本発明のトナー容器によれば、当該トナー容器を形成する樹脂が、放射性同位体¹⁴Ｃ濃度が１０ｐＭＣ以上のものであることにより、化石資源由来樹脂の使用量が低減されて、大気中の二酸化炭素量の増加が抑制されることから、環境に対する負荷を小さくすることができる。

以下、本発明の具体的な実施例について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

＜バイオマス樹脂の製造例１＞
植物から発酵法により得られたバイオエタノールを原料として、バイオポリエチレン〔１〕を製造した。このバイオポリエチレン〔１〕は、ＭＩが０．３５（ｇ／１０ｍｉｎ）、密度が０．９５７（ｇ／ｃｍ³ ）であった。

＜バイオマス樹脂の製造例２＞
植物から発酵法により得られたバイオプロパノールを原料として、バイオポリプロピレン〔１〕を製造した。このバイオポリプロピレン〔１〕は、ＭＩが１．５１（ｇ／１０ｍｉｎ）、密度が０．９０７（ｇ／ｃｍ³ ）であった。

＜化石資源由来樹脂の製造例１＞
石油を原料とする化石資源由来ポリエチレン〔１〕を製造した。この化石資源由来ポリエチレン〔１〕は、ＭＩが０．３５（ｇ／１０ｍｉｎ）、密度が０．９５１（ｇ／ｃｍ³ ）であった。

〔実施例１〕
バイオポリエチレン〔１〕の含有割合を１００質量％として、ブロー成形法により図１に示すトナー容器本体（１１）とキャップ（１４）よりなるトナー容器〔１〕を作製した。

〔実施例２〜４〕
バイオマス樹脂および化石資源由来樹脂の含有割合を表１に従って変更したことの他は、実施例１と同様にしてトナー容器〔２〕〜〔４〕を作製した。

得られたトナー容器〔１〕〜〔４〕について、¹⁴Ｃ濃度を上述した方法により測定した。結果を表１に示す。

１０ トナーボトル
１１ トナーボトル本体
１２ 螺旋状の溝
１３ 直線状の溝
１４ キャップ
１７ 排出部
２０ トナーカートリッジ
２１ ハウジング
２２ 蓋
２３ ビス
２４ ミキサギア
２７ 排出部
２９ キャップ

Claims (2)

1. 樹脂により形成されてなり、
   当該樹脂が、放射性同位体¹⁴Ｃ濃度が１０ｐＭＣ以上のものであることを特徴とするトナー容器。
2. 放射性同位体¹⁴Ｃ濃度が１０ｐＭＣ以上の樹脂により形成されている表示を有することを特徴とする請求項１に記載のトナー容器。