JP2012242724A - 現像剤、現像剤収容体、画像形成ユニット及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像剤を十分に消費することができるようにする。
【解決手段】少なくとも結着樹脂から成る一次粒子と着色剤とを混合することによって作成されたトナー母粒子、及び該トナー母粒子の表面に添加される外添剤を有する。かさ密度が０．３００〔ｇ／ｍｌ〕以上、かつ、０．４２０〔ｇ／ｍｌ〕以下である。凝集度が１０〔％〕以上、かつ、４５〔％〕以下である。現像剤のかさ密度が０．３００〔ｇ／ｍｌ〕以上、かつ、０．４２０〔ｇ／ｍｌ〕以下であり、現像剤の凝集度が１０〔％〕以上、かつ、４５〔％〕以下であるので、現像剤の流動性を適正にすることができる。したがって、現像剤収容体内の現像剤を十分に消費することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、現像剤、現像剤収容体、画像形成ユニット及び画像形成装置に関するものである。

従来、プリンタ、複写機、ファクシミリ、複合機等の画像形成装置、例えば、プリンタは、画像形成ユニット、ＬＥＤヘッド、転写ローラ、定着器等を備え、画像形成ユニットは、画像形成ユニットの本体、すなわち、画像形成ユニット本体、及び現像剤としてのトナーを収容する現像剤収容体としてのトナーカートリッジから成る。そして、前記画像形成ユニット本体内には、感光体ドラム、帯電ローラ、現像ローラ、トナー供給ローラ、クリーニング部材等が配設される。

前記プリンタにおいて、帯電ローラによって均一に帯電させられた感光体ドラムの表面がＬＥＤヘッドによって露光されて静電潜像が形成され、現像ローラによって、前記静電潜像に前記トナーカートリッジから供給されたトナーが付着させられて、感光体ドラムの表面に現像剤像としてのトナー像が形成される。そして、該トナー像は、転写ローラによって媒体としての用紙に転写され、定着器において定着させられるようになっている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００４−３４１１２２号公報

しかしながら、前記従来のプリンタにおいては、トナーカートリッジ内でトナーが詰まりやすく、トナーを十分に消費することができない。

本発明は、前記従来のトナーの問題点を解決して、現像剤収容体内の現像剤を十分に消費することができる現像剤、現像剤収容体、画像形成ユニット及び画像形成装置を提供することを目的とする。

そのために、本発明の現像剤においては、少なくとも結着樹脂から成る一次粒子と着色剤とを混合することによって作成されたトナー母粒子、及び該トナー母粒子の表面に添加される外添剤を有する。

そして、かさ密度が０．３００〔ｇ／ｍｌ〕以上、かつ、０．４２０〔ｇ／ｍｌ〕以下である。

また、凝集度が１０〔％〕以上、かつ、４５〔％〕以下である。

本発明によれば、現像剤においては、少なくとも結着樹脂から成る一次粒子と着色剤とを混合することによって作成されたトナー母粒子、及び該トナー母粒子の表面に添加される外添剤を有する。

そして、かさ密度が０．３００〔ｇ／ｍｌ〕以上、かつ、０．４２０〔ｇ／ｍｌ〕以下である。

また、凝集度が１０〔％〕以上、かつ、４５〔％〕以下である。

この場合、現像剤のかさ密度が０．３００〔ｇ／ｍｌ〕以上、かつ、０．４２０〔ｇ／ｍｌ〕以下であり、現像剤の凝集度が１０〔％〕以上、かつ、４５〔％〕以下であるので、現像剤の流動性を適正にすることができる。したがって、現像剤収容体内の現像剤を十分に消費することができる。

本発明の第１の実施の形態におけるトナーカートリッジの断面図である。 本発明の第１の実施の形態におけるプリンタの概略図である。 本発明の第１の実施の形態における画像形成ユニットの概略図である。 本発明の第１の実施の形態におけるかさ密度及び凝集度を変化させたときのトナーの評価結果を示す図である。 本発明の第２の実施の形態における角度α、βを変化させたときのトナーカートリッジの評価結果を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。この場合、画像形成装置としてのプリンタについて説明する。

図２は本発明の第１の実施の形態におけるプリンタの概略図である。

図に示されるように、プリンタ１０は、プリンタ１０の本体、すなわち、装置本体Ｂｄ、及び該装置本体Ｂｄに対して着脱自在に配設された画像形成ユニット２０を備え、該画像形成ユニット２０内に像担持体としての感光体ドラム２１が配設される。本実施の形態においては、ブラックの画像を形成するための画像形成ユニット２０が一つだけ配設されるようになっているが、カラーの画像を形成するために、ブラック、イエロー、マゼンタ及びシアンの各画像形成ユニットを配設することができる。

そして、前記装置本体Ｂｄには、前記感光体ドラム２１と当接させて転写部材としての転写ローラ１７が配設されるとともに、前記感光体ドラム２１と対向させて露光装置としてのＬＥＤヘッド２３が配設される。なお、前記画像形成ユニット２０、転写ローラ１７及びＬＥＤヘッド２３によって画像形成部が構成される。

前記ＬＥＤヘッド２３は、感光体ドラム２１の表面を露光して潜像としての静電潜像を形成する。

また、前記転写ローラ１７は、導電性を有する材料、本実施の形態においては、ゴム等によって形成され、感光体ドラム２１の表面に形成された現像剤像としてのトナー像を媒体としての用紙Ｐに転写する。そのために、転写ローラ１７には、図示されない転写用の電源によって、感光体ドラム２１の表面電位と転写ローラ１７の表面電位との電位差を形成するための電圧が印加される。

前記装置本体Ｂｄにおける画像形成ユニット２０の下方には、媒体収容部としての用紙カセット１１が配設され、該用紙カセット１１に複数の用紙Ｐが収容される。そして、用紙カセット１１の前端には、媒体供給部材としての、かつ、繰出部材としてのホッピングローラ１２が配設され、該ホッピングローラ１２によって用紙Ｐが１枚ずつ分離させて搬送路Ｒｔに繰り出される。用紙Ｐの搬送方向におけるホッピングローラ１２より下流側には、ピンチローラ１３及び搬送ローラ１５から成る第１の搬送ローラ対が、該第１の搬送ローラ対より下流側には、ピンチローラ１４及びレジストローラ１６から成る第２の搬送ローラ対が配設される。用紙Ｐは、前記第１の搬送ローラ対において、ピンチローラ１３及び搬送ローラ１５によって挟まれて第２の搬送ローラ対に送られ、該第２の搬送ローラ対において、ピンチローラ１４及びレジストローラ１６によって挟まれて斜行が矯正され、前記画像形成部における感光体ドラム２１と転写ローラ１７との間に送られる。なお、前記ホッピングローラ１２、搬送ローラ１５及びレジストローラ１６は、図示されない第１の駆動源からギヤ等を介して回転が伝達されて回転させられる。

そして、用紙Ｐの搬送方向における画像形成ユニット２０より下流側には定着装置としての定着器３１が配設される。該定着器３１は、第１の回転体としての、かつ、加熱部材としてのヒートローラ３２、及び該ヒートローラ３２の下方においてヒートローラ３２に圧接させて配設された第２の回転体としての、かつ、加圧部材としてのバックアップローラ（加圧ローラ）３３を備え、用紙Ｐ上のトナー像を加熱し、加圧することによって定着させる。

前記ヒートローラ３２は、アルミ素管の表面をＰＦＡ、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂によって被覆することにより形成された円筒体から成り、内部に熱源としてのハロゲンランプ３４が配設され、前記バックアップローラ３３は、弾性体によって形成された円筒体から成る。

さらに、用紙Ｐの搬送方向における定着器３１より下流側には、ピンチローラ３５及び排出ローラ３６から成る第１の排出ローラ対が、該第１の排出ローラ対より下流側には、ピンチローラ３７及び排出ローラ３８から成る第２の排出ローラ対が配設される。用紙Ｐは、前記第１の排出ローラ対において、ピンチローラ３５及び排出ローラ３６によって挟まれて第２の排出ローラ対に送られ、該第２の排出ローラ対において、ピンチローラ３７及び排出ローラ３８によって挟まれてスタッカ部３９に排出される。前記ヒートローラ３２、排出ローラ３６、３８等は、図示されない第２の駆動源からギヤ等を介して回転が伝達されて回転させられる。

次に、前記画像形成ユニット２０について説明する。

図３は本発明の第１の実施の形態における画像形成ユニットの概略図である。

図に示されるように、画像形成ユニット２０は、画像形成ユニット２０の本体、すなわち、画像形成ユニット本体２０ａ、及び該画像形成ユニット本体２０ａに対して着脱自在に配設された現像剤収容体としての、かつ、現像剤カートリッジとしてのトナーカートリッジ２６を備え、該トナーカートリッジ２６内に現像剤としてのトナーＴを収容するための現像剤収容室としてのトナー収容室５２が形成される。なお、本実施の形態においては、トナーカートリッジ２６が画像形成ユニット本体２０ａに対して着脱自在に配設されるが、画像形成ユニット本体２０ａ及びトナーカートリッジ２６を一体に形成することができる。

そして、前記トナーカートリッジ２６には、前記トナー収容室５２内のトナーＴの残量を検出するための現像剤量検出部としての図示されないトナーセンサが配設される。図示されない制御部の現像剤量検出処理手段は、現像剤量検出処理を行い、トナーセンサのセンサ出力を読み込み、トナー収容室５２内のトナーＴの残量が閾値以下になると、前記制御部の表示処理表示手段は、表示処理を行い、前記装置本体Ｂｄ（図２）の所定の箇所に配設された図示されない表示部に、トナーＴの残量が閾値以下になったことを表すトナーロウを表示する。そして、トナー収容室５２内のトナーＴの残量が０になると、前記表示処理手段は、前記表示部に、トナーＴの残量が０になったことを表すトナーエンプティを表示し、前記制御部の停止処理手段は、停止処理を行い、プリンタ１０を停止させる。

また、前記画像形成ユニット本体２０ａには、前記感光体ドラム２１、該感光体ドラム２１と当接させて配設され、感光体ドラム２１の表面を一様に帯電させる帯電装置としての帯電ローラ２２、前記感光体ドラム２１に当接させて配設され、感光体ドラム２１の表面にトナーＴを付着させてトナー像を形成（現像を行う。）する現像剤担持体としての現像ローラ２４、スポンジローラから成り、前記現像ローラ２４に当接させて配設され、現像ローラ２４にトナーＴを供給する現像剤供給部材としてのトナー供給ローラ２５、前記現像ローラ２４と当接させて配設され、現像ローラ２４の表面のトナーＴを薄層化する現像剤規制部材としての現像ブレード２７、前記感光体ドラム２１と当接させて配設され、トナー像が感光体ドラム２１に転写された後に現像ローラ２４上に残留したトナーＴを掻き取るクリーニング部材としてのクリーニングローラ２８等が配設される。なお、該クリーニングローラ２８には、図示されないクリーニング用の電源によって正又は負の極性の電圧が印加される。

前記帯電ローラ２２は、導電性を有するシャフト、及び該シャフト上に形成された導電性弾性層を備え、該導電性弾性層は、エピクロルヒドリンゴム（ＥＣＯ）を主成分とするイオン導電性のゴムから成る。この場合、導電性弾性層に、イソシアネート（ＨＤＩ）成分を含む表面処理液を浸透させることによる表面処理が行われ、表面が硬化させられる。したがって、帯電ローラ２２の表面の離型性を高くすることができるので、帯電ローラ２２の表面にトナーＴ、該トナーＴに添加された外添剤等が付着するのを防止することができ、感光体ドラム２１がトナーＴ、外添剤等によって汚れるのを防止することができる。

なお、前記帯電ローラ２２の硬度は、硬度計（高分子計器社製）によって測定され、アスカーＣで７３〔°〕にされ、抵抗値は６．３〔ｌｏｇΩ〕にされる。帯電ローラ２２の抵抗値を測定するに当たり、感光体ドラム２１と同じ外径及び表面粗さを有する導電性金属ドラムを使用し、温度が２０〔℃〕、相対湿度が５０〔％〕である環境条件下で、画像形成ユニット２０に組み付けられるときと同じ圧力で帯電ローラ２２を前記導電性金属ドラムに押し付け、帯電ローラ２２に５００〔Ｖ〕の直流電圧を印加した。

また、前記現像ローラ２４は、導電性を有するシャフト、該シャフト上に形成され、紫外線処理が行われた半導電性シリコーンゴムから成る弾性体層、及び該弾性体層の表面にウレタン系樹脂を塗布し、シランカップリング剤によって表面処理を行うことにより形成された表面コーティング層（コート層）を備える。

該表面コーティング層の厚さは、７〔μｍ〕以上、かつ、１３〔μｍ〕以下にされる。また、前記ウレタン系樹脂にシリカの粒子が混合され、表面コーティング層は、表面粗さＲｚが、３〔μｍ〕以上、かつ、１２〔μｍ〕以下（ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４による。）になるように研磨される。なお、印字濃度を確保するために、できる限り表面粗さＲｚを大きくすることが好ましい。

前記現像ローラ２４の抵抗値は、１００〔ＭΩ〕以上、かつ、５０００〔ＭΩ〕以下にされる。現像ローラ２４の抵抗値を測定するに当たり、幅が２．０〔ｍｍ〕、直径が６．０〔ｍｍ〕のステンレス鋼材製のボールベアリングを２０〔ｇｆ〕の力で現像ローラ２４に押し付け、シャフトとボールベアリングとの間に１００〔Ｖ〕の直流電圧を印加した。

また、前記トナー供給ローラ２５は、導電性を有するシャフト、及び該シャフト上に形成され、半導電性発泡シリコーンゴムから成る弾性体層を備え、該弾性体層の表面は、トナー供給ローラ２５が所定の外径になるように研磨される。

前記半導電性発泡シリコーンゴムを形成するためのシリコーンゴムコンパウンドは、ジメチルシリコーン生ゴム、メチルフェニルシリコーン生ゴム等の各種の生ゴムに、補強材としてのシリカから成る充填剤、加硫硬化に必要な加硫剤、及び発泡剤を添加することによって作成される。該発泡剤としては、重炭酸ナトリウム等の無機発泡剤、又はＡＤＣＡ等の有機発泡剤が使用される。

そして、前記トナー供給ローラ２５の硬度は、アスカーＦで４８±５〔°〕にされ、画像形成ユニット本体２０ａ内において、トナー供給ローラ２５は現像ローラ２４に１．０〔ｍｍ〕±０．１５〔ｍｍ〕の押込量だけ押し付けられる。

前記トナー供給ローラ２５の抵抗値は、１〔ＭΩ〕以上、かつ、１００〔ＭΩ〕以下にされる。前記トナー供給ローラ２５の抵抗値を測定するに当たり、前記現像ローラ２４の抵抗値を測定するときと同じボールベアリングを２０〔ｇｆ〕の力でトナー供給ローラ２５に押し付け、シャフトとボールベアリングとの間に３００〔Ｖ〕の直流電圧を印加した。

また、前記クリーニングローラ２８は、直径が６〔ｍｍ〕の金属製の芯金、及び該芯金上にプライマーを介してＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエンゴム）を主材として接着することによって形成された導電性発泡層を備える。実体顕微鏡を用いて測定した前記導電性発泡層の発泡セル径の平均は、１００〔μｍ〕以上、かつ、３００〔μｍ〕以下にされる。

前記クリーニングローラ２８の硬度は、加重４．９〔Ｎ〕を与えた状態で、アスカーＣで３５〔°〕以上、かつ、４５〔°〕以下にされる。

なお、前記クリーニングローラ２８の両端には、付勢部材としての図示されないばねが配設され、各ばねの付勢力によってクリーニングローラ２８は感光体ドラム２１に押し付けられる。

また、クリーニングローラ２８の抵抗値（全面抵抗）は、２．０×１０⁶ 〔Ω〕以上、かつ、２．０×１０⁷ 〔Ω〕以下にされる。前記クリーニングローラ２８の抵抗値を測定するに当たり、クリーニングローラ２８を直径が３０〔ｍｍ〕の感光体ドラム２１に０．２５〔ｍｍ〕押し付けて回転させ、４００〔Ｖ〕の直流電圧を印加した。

なお、転写ローラ１７、感光体ドラム２１、帯電ローラ２２、現像ローラ２４、トナー供給ローラ２５及びクリーニングローラ２８は、図示されない第３の駆動源から回転が伝達されて回転させられる。そのために、転写ローラ１７に図示されない転写ギヤが、感光体ドラム２１に図示されないドラムギヤが、帯電ローラ２２に図示されないチャージギヤが、現像ローラ２４に図示されない現像ギヤが、トナー供給ローラ２５に図示されないトナー供給ギヤが、クリーニングローラ２８に図示されないクリーニングギヤが、圧入又はその他の方法で固定される。また、前記現像ギヤとトナー供給ギヤとの間に図示されないアイドルギヤが配設される。

そして、現像ローラ２４及びトナー供給ローラ２５には、図示されない現像用の電源によって所定のバイアス電圧が印加される。

次に、前記トナーカートリッジ２６について説明する。

図１は本発明の第１の実施の形態におけるトナーカートリッジの断面図である。

図において、２６はトナーカートリッジ、５１は筐体であり、該筐体５１は、上半部に第１の収容部５３を、下半部に第２の収容部５４を備え、前記第１の収容部５３は、断面がほぼ矩形の形状を有する天頂部５５、及び該天頂部５５の下端から前記第２の収容部５４にかけて形成され、断面が楔形の形状を有するくびれ部５６を備える。

前記第２の収容部５４内には、断面が円形の形状を有する円筒状のシャッタ５８が、第２の収容部５４の内周面に対して摺動自在に、かつ、回動自在に配設される。そして、前記第２の収容部５４の下端の近傍に供給口６１が、前記シャッタ５８の所定の部分に開口６２が形成され、操作者が前記トナーカートリッジ２６に配設された操作部としての図示されないレバーを操作し、シャッタ５８を回動させ、供給口６１と開口６２とを連通させると、トナー収容室５２内のトナーＴは、自重で開口６２及び供給口６１を通り、画像形成ユニット本体２０ａ内に供給される。

ところで、トナーカートリッジ２６は、前記トナー収容室５２におけるくびれ部５６の領域ＡＲ１、並びに供給口６１及び開口６２の領域ＡＲ２において、下方になるほど狭くなるので、領域ＡＲ１、ＡＲ２でトナーＴが詰まると、該トナーＴを十分に消費することができない。

そこで、領域ＡＲ１、ＡＲ２においてトナーＴが詰まるのを抑制するために、前記第２の収容部５４の円形（円形部分）の中心Ｃｎと供給口６１の下端における内側縁ε１、ε２とを結ぶ線Ｌ１、Ｌ２の成す角度αが４０〔°〕に、前記中心Ｃｎとくびれ部５６の下端における内側縁ε３、ε４とを結ぶ線Ｌ３、Ｌ４の成す角度βが１００〔°〕になるようにトナーカートリッジ２６が形成される。

次に、前記構成の画像形成ユニット２０の動作について説明する。

まず、前記制御部において印字指示が発生させられると、前記第３の駆動源が駆動され、図示されない数個のギヤを介して前記ドラムギヤに回転が伝達され、感光体ドラム２１が矢印ａ方向（図３）に回転させられる。そして、前記ドラムギヤから現像ギヤに回転が伝達され、現像ローラ２４が矢印ｂ方向に回転させられ、前記現像ギヤからアイドルギヤを介してトナー供給ギヤに回転が伝達され、トナー供給ローラ２５が矢印ｃ方向に回転させられる。また、ドラムギヤから前記チャージギヤに回転が伝達され、帯電ローラ２２が矢印ｄ方向に回転させられ、ドラムギヤからクリーニングギヤに回転が伝達され、クリーニングローラ２８が矢印ｅ方向に回転させられ、ドラムギヤから転写ギヤに回転が伝達され、転写ローラ１７が矢印ｆ方向に回転させられる。

前記帯電ローラ２２に電圧が印加されることによって、感光体ドラム２１の表面は一様に帯電させられ、表面電位が、例えば、６００〔Ｖ〕にされる。そして、回転に伴って感光体ドラム２１の帯電させられた部分がＬＥＤヘッド２３と対向する部分に到達すると、ＬＥＤヘッド２３は前記制御部から送られた画像データに基づいて作動させられ、感光体ドラム２１上に静電潜像を形成する。このとき、トナー供給ローラ２５には、例えば、−３００〔Ｖ〕のバイアス電圧が、現像ローラ２４には、例えば、−２００〔Ｖ〕のバイアス電圧が印加される。

続いて、回転に伴って感光体ドラム２１上の静電潜像が形成された部分が、現像ローラ２４と対向する位置に到達すると、前記静電潜像が形成された部分の電位（例えば、−２０〔Ｖ〕）と現像ローラ２４との電位差によって、現像ブレード２７によって薄層化された現像ローラ２４上のトナーＴが感光体ドラム２１上に移動し、トナー像が形成される。

そして、感光体ドラム２１上のトナー像が形成された部分が、転写ローラ１７と対向する部分に到達すると、トナー像は転写ローラ１７によって用紙Ｐに転写させられる。

続いて、用紙Ｐが定着器３１に送られると、トナー像は、ハロゲンランプ３４によって加熱されたヒートローラ３２からの熱によって溶融させられ、バックアップローラ３３によって加圧され、用紙Ｐに定着させられる。このようにして、用紙Ｐ上に画像が形成される。

一方、トナー像が用紙Ｐに転写された後、感光体ドラム２１の表面に残留したトナーＴはクリーニングローラ２８によって掻き取られ、印刷動作が終了した後、前記制御部によって設定されたシーケンスに従って回収される。

次に、本実施の形態においてプリンタ１０に使用される非磁性１成分トナーから成るトナーＴの製造方法について説明する。

該トナーＴの製造方法において、まず、乳化重合法によって、溶媒（水溶媒）中でトナーＴの結着樹脂である重合体、本実施の形態においては、スチレンアクリル共重合樹脂の一次粒子を作成した。続いて、前記溶媒中で、前記一次粒子と、乳化剤（界面活性剤）によってエマルジョン化させた着色剤とを混合し、必要に応じて更にワックス、帯電制御剤等を混合し、混合によって得られた混合物を凝集させることにより、溶媒中にトナー粒子としてのベーストナーを作成した。そして、該ベーストナーを溶媒から取り出し、洗浄及び乾燥させることによって溶媒成分及び副生成成分を除去し、体積平均粒径が７．０〔μｍ〕のトナー母粒子（未外添トナー）とした。

続いて、該トナー母粒子の表面にシリカ微粉末、酸化チタン微粉末、アクリル樹脂微粒子等の外添剤を添加し、ミキサーで混合することによってトナーＴを作成した。

本実施の形態において、前記スチレンアクリル共重合樹脂は、スチレン、アクリル酸、メチルメタクリル酸等によって生成される。また、ブラックのトナーＴの着色剤として、カーボンブラックが、ワックスとして、高級脂肪酸エステル系ワックスであるステアリン酸ステアリルが使用される。

次に、前記トナー母粒子の体積平均粒径を、細胞計数分析装置「コールターマルチライザー３」（ベックマンコールター社製）を使用し、アパチャー径を１００〔μｍ〕として３００００カウント測定することによって算出した。また、トナー母粒子の円形度ρを、フロー式粒子像分析装置「ＦＰＩＡ−２１００」（シスメックス株式会社製）を使用し、粒子投影像の面積と同じ面積を有する円の周囲長Ｌ１及び粒子投影像の周囲長Ｌ２を測定することによって、次の式（１）に基づいて算出した。

ρ＝Ｌ１／Ｌ２ ……（１）
なお、円形度ρは、粒子の形状を数値によって表すものであり、１．００である場合、粒子は真球の形状を有し、１．００より小さくなるにつれて、粒子の形状は不定形になる。続いて、１０個のトナー母粒子の円形度ρの平均、すなわち、平均円形度ａρを算出した。本実施の形態において、トナー母粒子の平均円形度ａρは０．９７であった。

ところで、トナーＴの流動性が低いと、前記領域ＡＲ１、ＡＲ２でトナーＴが詰まりやすい。

そこで、トナーＴの流動性が高いかどうかの評価を行うために、平均円形度ａρが０．９７のトナー母粒子をＡとし、該トナー母粒子Ａにシリカ微粉末、酸化チタン微粉末、アクリル樹脂微粒子等のうちの所定の外添剤を加え、所定の外添時間だけ、トナー母粒子Ａと外添剤とを混合してトナーＡ−１〜Ａ−３２を作成した。

なお、本実施の形態においては、前記シリカ微粉末として「アエロジルＲＸ５０」（日本アエロジル社製）を、前記酸化チタン微粉末として粒径が３０〔ｎｍ〕の「ＴＴＯ−５５」（石原産業社製）を、前記アクリル樹脂微粒子として「ポリメチルメタクリレートＭＰ−１０００」（日本綜研製）を使用した。

まず、トナー母粒子Ａ１００〔重量部〕にシリカ微粉末０．５〔重量部〕を加え、１５〔分〕間混合してトナーＡ−１を作成した。

同様に、トナー母粒子Ａ１００〔重量部〕にシリカ微粉末０．５〔重量部〕を加え、２０〔分〕間混合してトナーＡ−２を、２５〔分〕間混合してトナーＡ−３を、３０〔分〕間混合してトナーＡ−４を作成した。

また、トナー母粒子Ａ１００〔重量部〕にシリカ微粉末０．７〔重量部〕を加え、１５〔分〕間混合してトナーＡ−５を、２０〔分〕間混合してトナーＡ−６を、２５〔分〕間混合してトナーＡ−７を、３０〔分〕間混合してトナーＡ−８を作成した。

そして、トナー母粒子Ａ１００〔重量部〕にシリカ微粉末０．９〔重量部〕を加え、１５〔分〕間混合してトナーＡ−９を、２０〔分〕間混合してトナーＡ−１０を、２５〔分〕間混合してトナーＡ−１１を、３０〔分〕間混合してトナーＡ−１２を作成した。

さらに、トナー母粒子Ａ１００〔重量部〕にシリカ微粉末１．１〔重量部〕を加え、１５〔分〕間混合してトナーＡ−１３を、２０〔分〕間混合してトナーＡ−１４を、２５〔分〕間混合してトナーＡ−１５を、３０〔分〕間混合してトナーＡ−１６を作成した。

また、トナー母粒子Ａ１００〔重量部〕にシリカ微粉末１．３〔重量部〕を加え、１５〔分〕間混合してトナーＡ−１７を、２０〔分〕間混合してトナーＡ−１８を、２５〔分〕間混合してトナーＡ−１９を、３０〔分〕間混合してトナーＡ−２０を作成した。

そして、トナー母粒子Ａ１００〔重量部〕にシリカ微粉末１．５〔重量部〕を加え、１５〔分〕間混合してトナーＡ−２１を、２０〔分〕間混合してトナーＡ−２２を、２５〔分〕間混合してトナーＡ−２３を、３０〔分〕間混合してトナーＡ−２４を作成した。

さらに、トナー母粒子Ａ１００〔重量部〕にシリカ微粉末０．７〔重量部〕及び酸化チタン微粉末０．４〔重量部〕を加え、１５〔分〕間混合してトナーＡ−２５を、２０〔分〕間混合してトナーＡ−２６を、２５〔分〕間混合してトナーＡ−２７を、３０〔分〕間混合してトナーＡ−２８を作成した。

また、トナー母粒子Ａ１００〔重量部〕にシリカ微粉末１．３〔重量部〕及びアクリル樹脂微粒子０．６〔重量部〕を加え、１５〔分〕間混合してトナーＡ−２９を、２０〔分〕間混合してトナーＡ−３０を、２５〔分〕間混合してトナーＡ−３１を、３０〔分〕間混合してトナーＡ−３２を作成した。

続いて、各トナーＡ−１〜Ａ−３２についてかさ密度δを算出した。そのために、マルチテスター（セイシン企業製）を使用し、２５０〔μｍ〕の篩の上にトナーＡ−１〜Ａ−３２を載せ、篩を振幅１〔ｍｍ〕で振動させたときに篩から落ちるトナーＡ−１〜Ａ−３２を容積が１００〔ｍｌ〕のメスシリンダーで受け、メスシリンダーがトナーＡ−１〜Ａ−３２で満たされたときの重量からメスシリンダー自体の重量を減算して、トナーＡ−１〜Ａ−３２の重量を算出した。そして、かさ密度δを、前記トナーＡ−１〜Ａ−３２の重量をトナーの容積で除算することによって算出した。

次に、パウダテスタ（ホソカワミクロン社製）を使用して、前記トナーＡ−１〜Ａ−３２の流動性を表すパラメータとして凝集度ηを測定した。前記パウダテスタにおいては、目開きが１５０〔μｍ〕、７５〔μｍ〕及び４５〔μｍ〕の各篩が上から順に３段に重ねられ、トナーを一番上の篩の上に２〔ｇ〕置き、各篩を所定の時間、例えば、９５〔秒〕間、振幅を０．８±０．０５〔ｍｍ〕にして振動させた。そして、振動後に目開きが１５０〔μｍ〕の篩の上に残ったトナーの重量をＭ１〔ｇ〕とし、目開きが７５〔μｍ〕の篩の上に残ったトナーの重量をＭ２〔ｇ〕とし、目開きが４５〔μｍ〕の篩の上に残ったトナーの重量をＭ３〔ｇ〕とし、最初に一番上の篩の上に置いたトナーの重量をＭｔ〔ｇ〕としたとき、トナーの凝集度ηは、
η＝（５×Ｍ１＋３×Ｍ２＋Ｍ３）×２０÷Ｍｔ
で表される。なお、該凝集度ηが低い（数値が小さい）ほどトナーの流動性が高い。

続いて、トナーをトナーカートリッジ２６に１５０〔ｇ〕収容し、トナーカートリッジ２６を画像形成ユニット本体２０ａに取り付け、印刷を行った。

この場合、用紙ＰとしてＡ４判の標準紙（例えば、ゼロックス−Ｐ紙、白色度８２〔％〕、坪量６４〔ｇ／ｍ² 〕）を使用し、縦方向に（４辺のうち短い２辺が前端及び後端になるように）搬送し、前記標準紙に、所定の画像、本実施の形態においては、ＩＳＯパターン（ＩＳＯ ＩＥＣ １９７５２，４．２〔％ｄｕｔｙ〕）の画像（ブラックの部分が４．２〔％〕の画像）を形成し、前記表示部にトナーエンプティが表示され、プリンタ１０の印刷動作が停止させられるまで印刷を繰り返し行った。なお、ブラックの部分が１００〔％〕の画像を１００〔％ｄｕｔｙ〕の画像とする。

本実施の形態においては、前記表示部にトナーエンプティが表示され、プリンタ１０の印刷動作が停止させられたときに、トナーカートリッジ２６の重量を測定することによって、トナーＴの実際の残量、すなわち、実残量を調べた。

前記各トナーＡ−１〜Ａ−３２のかさ密度δ、凝集度η、及びトナー収容室５２内の各トナーＡ−１〜Ａ−３２の実残量及び評価を表１に示す。なお、表１において、ＲＸ５０はシリカ微粉末、Ｔｉ０２は酸化チタン微粉末、ＰＭＭＡはアクリル樹脂微粒子である。

表１において、トナー収容室５２内のトナーＴの実残量が１０〔ｇ〕以下である場合、画像形成ユニット本体２０ａからトナーカートリッジ２６を取り外し、トナーカートリッジ２６を叩いても、トナーＴが排出されないので、トナー収容室５２内のトナーＴが十分に消費されているとし、評価を○とした。なお、前記トナーＡ−２１〜Ａ−２４、Ａ−２８は凝集度ηが過剰に低く、流動性が過剰に高く、トナーカートリッジ２６と画像形成ユニット本体２０ａとの間、該画像形成ユニット本体２０ａの筐体と感光体ドラム２１との間等からトナーＴが漏れたので、評価は×とした。

図４は本発明の第１の実施の形態におけるかさ密度及び凝集度を変化させたときのトナーの評価結果を示す図である。なお、図において、横軸にかさ密度δを、縦軸に凝集度ηを採ってある。

図においては、凝集度ηが１０〔％〕より低い場合、トナーＴが漏れるので、評価は×とし、凝集度ηが４５〔％〕より高い場合、トナー収容室５２内のトナーＴの実残量が多くなるので、評価は×とした。また、かさ密度δが０．３００〔ｇ／ｍｌ〕より低い場合又は０．４２０〔ｇ／ｍｌ〕より高い場合、トナーＴが漏れたり、トナー収容室５２内の実残量が多くなるので、評価は×とした。

そして、かさ密度δが０．３００〔ｇ／ｍｌ〕以上、かつ、０．４２０〔ｇ／ｍｌ〕以下であり、凝集度ηが１０〔％〕以上、かつ、４５〔％〕以下である場合、トナーＴが漏れたり、トナー収容室５２内のトナーＴの実残量が多くなったりしないので、評価は○とした。

このように、本実施の形態においては、かさ密度δが０．３００〔ｇ／ｍｌ〕以上、かつ、０．４２０〔ｇ／ｍｌ〕以下であり、凝集度ηが１０〔％〕以上、かつ、４５〔％〕以下である場合に、トナーＴの流動性を適正にすることができるので、トナー収容室５２内のトナーＴの実残量を少なくすることができ、トナー収容室５２内のトナーＴを十分に消費することができる。

ところで、本実施の形態においては、前記トナー収容室５２における領域ＡＲ１、ＡＲ２（図１）においてトナーＴが詰まるのを抑制するために、角度αが４０〔°〕に、角度βが１００〔°〕に設定されるようになっている。

ところが、トナーカートリッジ２６の筐体５１の形状によって、すなわち、角度αが４０〔°〕を含む適正な範囲から外れたり、角度βが１００〔°〕を含む適正な範囲から外れたりすると、領域ＡＲ１、ＡＲ２においてトナーＴが詰まるのを抑制することができず、トナー収容室５２内のトナーＴの実残量を少なくすることができない。その結果、トナー収容室５２内のトナーＴを十分に消費することができなくなってしまう。

そこで、トナー収容室５２内のトナーＴの実残量を確実に少なくすることができ、トナー収容室５２内のトナーＴを十分に消費することができるようにした本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。

この場合、現像剤収容体としての、かつ、現像剤カートリッジとしてのトナーカートリッジ２６の角度α及び角度βを変化させて、現像剤収容室としてのトナー収容室５２内の現像剤としてのトナーＴの実残量を調べた。角度αは３０〜５０〔°〕の範囲において５〔°〕単位で、角度βは８０〜１２０〔°〕の範囲で１０〔°〕単位で変化させた。また、トナーＴとしては、第１の実施の形態において評価が○とされたトナーＡ−６、Ａ−２０、Ａ−２７、Ａ−３０を使用した。

そして、前記各トナーＡ−６、Ａ−２０、Ａ−２７、Ａ−３０について、前記第１の実施の形態と同様に、ＩＳＯパターンの画像を印刷し、装置本体Ｂｄの所定の箇所に配設された図示されない表示部にトナーＴの残量が０になったことを表すトナーエンプティが表示され、画像形成装置としてのプリンタ１０が停止させられるまで印刷を継続し、プリンタ１０が停止させられたときのトナー収容室５２内のトナーＴの実残量を調べた。

前記角度α、βを変化させたときのトナー収容室５２内のトナーＡ−６、Ａ−２０、Ａ−２７、Ａ−３０の実残量及び評価を表２に示す。

表２において、トナー収容室５２内のトナーＴの実残量が１０〔ｇ〕以下である場合、評価を○とし、１０〔ｇ〕より多い場合、評価を×とした。

図５は本発明の第２の実施の形態における角度α、βを変化させたときのトナーカートリッジの評価結果を示す図である。なお、図において、横軸に角度αを、縦軸に角度βを採ってある。

図においては、角度αが３５〔°〕より小さい場合、領域ＡＲ２においてトナーＴが詰まりやすいと考えられ、角度βが１１０〔°〕より大きい場合、領域ＡＲ１においてトナーＴが詰まりやすいと考えられる。また、角度αが４５〔°〕より大きい場合、又は角度βが９０〔°〕より小さい場合のいずれにおいても、媒体としての用紙Ｐ上の画像に汚れが発生した。これは、トナー収容室５２から画像形成ユニット本体２０ａ内にトナーＴが大量に供給され、現像剤担持体としての現像ローラ２４におけるトナー像の厚さが大きくなり、トナーＴが像担持体としての感光体ドラム２１に付着してしまうからである。

なお、前記トナーＡ−６、Ａ−２０、Ａ−２７、Ａ−３０以外のトナーを使用しても、角度αが３５〔°〕以上、かつ、４５〔°〕以下であり、角度βが９０〔°〕以上、かつ、１１０〔°〕以下である場合、トナーＴの実残量が１０〔ｇ〕以下になり、トナー収容室５２内のトナーＴの実残量を少なくすることができた。したがって、トナー収容室５２内のトナーＴを十分に消費することができる。しかも、画像に汚れが発生するのを防止することができる。

前記各実施の形態においては、非磁性１成分トナーから成るトナーＴが使用されるようになっているが、二成分トナーから成るトナーを使用することができる。

また、前記各実施の形態においては、プリンタ１０について説明しているが、本発明を複写機、ファクシミリ、複合機等に適用することができる。

なお、本発明は前記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。

Ｔ トナー
δ かさ密度
η 凝集度

Claims (7)

1. 少なくとも結着樹脂から成る一次粒子と着色剤とを混合することによって作成されたトナー母粒子、及び該トナー母粒子の表面に添加される外添剤を有する現像剤において、
   （ａ）かさ密度が０．３００〔ｇ／ｍｌ〕以上、かつ、０．４２０〔ｇ／ｍｌ〕以下であり、
   （ｂ）凝集度が１０〔％〕以上、かつ、４５〔％〕以下であることを特徴とする現像剤。
2. 収容された現像剤を自重で落下させて画像形成ユニット本体に供給する現像剤収容体において、
   （ａ）楔形の形状を有するくびれ部を備えた第１の収容部と、
   （ｂ）円形の形状を有し、下端に、現像剤を画像形成ユニット本体に供給するための供給口が形成された第２の収容部とを有するとともに、
   （ｃ）該第２の収容部の円形の中心と供給口の内側縁とを結ぶ線の成す角度をαとし、円形の中心とくびれ部の下端の内側縁とを結ぶ線の成す角度をβとしたとき、角度αが３５〔°〕以上、かつ、４５〔°〕以下であり、角度βが９０〔°〕以上、かつ、１１０〔°〕以下であることを特徴とする現像剤収容体。
3. 収容された現像剤を自重で落下させて画像形成ユニット本体に供給する現像剤収容体において、
   （ａ）前記現像剤は、少なくとも結着樹脂から成る一次粒子と着色剤とを混合することによって作成されたトナー母粒子、及び該トナー母粒子の表面に添加される外添剤を有し、
   （ｂ）前記現像剤のかさ密度が０．３００〔ｇ／ｍｌ〕以上、かつ、０．４２０〔ｇ／ｍｌ〕以下であり、
   （ｃ）前記現像剤の凝集度が１０〔％〕以上、かつ、４５〔％〕以下であることを特徴とする現像剤収容体。
4. 収容された現像剤を自重で落下させて画像形成ユニット本体に供給する現像剤収容体を備えた画像形成ユニットにおいて、
   （ａ）前記現像剤収容体は、楔形の形状を有するくびれ部を備えた第１の収容部、及び円形の形状を有し、下端に、現像剤を画像形成ユニット本体に供給するための供給口が形成された第２の収容部を有し、
   （ｃ）前記現像剤収容体における前記第２の収容部の円形の中心と供給口の内側縁とを結ぶ線の成す角度をαとし、円形の中心とくびれ部の下端の内側縁とを結ぶ線の成す角度をβとしたとき、角度αが３５〔°〕以上、かつ、４５〔°〕以下であり、角度βが９０〔°〕以上、かつ、１１０〔°〕以下であることを特徴とする画像形成ユニット。
5. 収容された現像剤を自重で落下させて画像形成ユニット本体に供給する現像剤収容体を備えた画像形成ユニットにおいて、
   （ａ）前記現像剤は、少なくとも結着樹脂から成る一次粒子と着色剤とを混合することによって作成されたトナー母粒子、及び該トナー母粒子の表面に添加される外添剤を有し、
   （ｂ）前記現像剤のかさ密度が０．３００〔ｇ／ｍｌ〕以上、かつ、０．４２０〔ｇ／ｍｌ〕以下であり、
   （ｃ）前記現像剤の凝集度が１０〔％〕以上、かつ、４５〔％〕以下であることを特徴とする画像形成ユニット。
6. 収容された現像剤を自重で落下させて画像形成ユニット本体に供給する現像剤収容体を備えた画像形成装置において、
   （ａ）前記現像剤収容体は、楔形の形状を有するくびれ部を備えた第１の収容部、及び円形の形状を有し、下端に、現像剤を画像形成ユニット本体に供給するための供給口が形成された第２の収容部を有し、
   （ｃ）前記現像剤収容体における前記第２の収容部の円形の中心と供給口の内側縁とを結ぶ線の成す角度をαとし、円形の中心とくびれ部の下端の内側縁とを結ぶ線の成す角度をβとしたとき、角度αが３５〔°〕以上、かつ、４５〔°〕以下であり、角度βが９０〔°〕以上、かつ、１１０〔°〕以下であることを特徴とする画像形成装置。
7. 収容された現像剤を自重で落下させて画像形成ユニット本体に供給する現像剤収容体を備えた画像形成装置において、
   （ａ）前記現像剤は、少なくとも結着樹脂から成る一次粒子と着色剤とを混合することによって作成されたトナー母粒子、及び該トナー母粒子の表面に添加される外添剤を有し、
   （ｂ）前記現像剤のかさ密度が０．３００〔ｇ／ｍｌ〕以上、かつ、０．４２０〔ｇ／ｍｌ〕以下であり、
   （ｃ）前記現像剤の凝集度が１０〔％〕以上、かつ、４５〔％〕以下であることを特徴とする画像形成装置。

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