JP3874450B2

JP3874450B2 - トナー補給容器と静電荷像現像方法及び現像器

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Publication number: JP3874450B2
Application number: JP13207696A
Authority: JP
Inventors: 計介山口; 弘山崎; 公啓吉野
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1996-05-27
Filing date: 1996-05-27
Publication date: 2007-01-31
Anticipated expiration: 2016-05-27
Also published as: JPH09319196A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ等に用いられる静電荷像現像方法及び現像器用に開発されたトナー補給容器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複写機、プリンタ等に広く用いられる静電荷像現像においては、ほとんどトナー現像が行われている。この方法においては、現像が進行するにつれて消費されるトナーを簡便でトナー飛散等のないよう補給する必要があり、そのためのトナー補給容器の開発が盛んに行われている。例えば、その代表例の一つとして特開平１−２８０７８１号記載のものがある。
【０００３】
トナー補給容器の製造方法において、トナー補給容器を、分割して製造することはすでに公知である。
【０００４】
これら分割されているトナー補給容器の各要素を接着するために、ホットメルト接着剤などで接着することが実施されているが、この接着に用いる素材の存在が、実用上では問題となることがある。即ち、トナーが補給される場合、本体を構成する素材と異なるため、摩擦帯電性が異なる部分に対してトナ−の付着が発生し、トナーの補給性が低下する問題があった。
【０００５】
一方、超音波融着で接着する場合、各要素の材質が異なっている場合にはその接着が不十分となりやすく、超音波で剥離した粉が容器内に残留し、トナー補給した場合にその異物が混入し、結果として現像でのスジ発生などの問題が発生する可能性を有している。
【０００６】
本体を製造する場合、種種の製造方法が知られているが、インジェクション成形では型の整合面の突起の発生によりトナーが内面に付着し残留する問題がある。また、ブロー成形では、この突起の発生の問題に加えて成形時に壁面の厚さにムラが発生しやすく、結果として衝撃に弱い部分が発生する問題を有している。
【０００７】
さらにトナー補給容器はラミネートした紙や種々のプラスチックで構成されていることも多いが、近年、産業廃棄物の削減するため、これら容器を回収し、再使用する試みがなされている。しかし、ラミネートした紙では再生が困難であり、さらに、プラスチック材料を用いた場合、材料組成が異なる場合には分別が困難となり、回収して再利用することが困難となっている。この面からも、容器を構成する素材を同一の材料で作製することが期待されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記問題を解決することにあり、耐久性に優れ、補給性が良好で、トナーの残留が少ない、さらに回収して再利用しやすいトナー補給カートリッジとそれを用いた静電荷像現像方法及び現像器を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、下記構成の何れかを採ることによって達成される。
【００１０】
（１）少なくともトナー充填口を有する本体とトナー補給口を有する構成単位が接着されていてトナー充填口を閉鎖するための蓋を有するトナー補給容器に於いて、該本体、トナー補給口を有する構成単位、及び、その蓋のいずれもが、メルトインデックスが０．１〜３０ｇ／１０ｍｉｎであり密度が０．９４〜０．９７ｇ／ｃｍ ³ の、同一種のポリオレフィン系樹脂で構成され、本体の高さ（Ｈ ₂ ｃｍ）、トナー補給口を有する構成単位の高さ（Ｈ ₁ ｃｍ）、充填されたトナーの容器中の高さ（Ｈ ₃ ｃｍ）、トナー補給口を有する構成単位の側面と補給口とのなす角度（θ°）、及びトナー補給口の面積（Ｒｃｍ ² ）が下記関係にあることを特徴とするトナー補給容器。
２×Ｈ ₁ ≦Ｈ ₂ ≦５×Ｈ ₁
０．７×（Ｈ ₁ ＋Ｈ ₂ ）≦Ｈ ₃ ＜（Ｈ ₁ ＋Ｈ ₂ ）
７５°≦θ≦８５°
６×Ｒ≦Ｈ ₃ ≦１５×Ｒ
【００１２】
（２）前記本体が押し出し成形で製造されたものであることを特徴とする（１）に記載のトナー補給容器。
【００１３】
（３）前記トナー充填口を閉鎖するための蓋の外周径（ｒ₁ｃｍ）が本体の外周径（ｒ₂ｃｍ）と本体の肉厚（ｄｃｍ）に対して下記関係を有することを特徴とする（１）又は（２）記載のトナー補給容器。
【００１４】
ｒ₂−ｄ≦ｒ₁≦１．０２×ｒ₂
（４）前記本体と前記補給口を有する構成単位とを変性ポリオレフィン系接着剤で接着してなることを特徴とする（１）、（２）又は（３）記載のトナー補給容器。
（５）電子写真感光体に静電潜像を形成しトナー現像する静電荷像現像方法において、現像器へのトナー補給を（１）、（２）、（３）又は（４）記載のトナー補給容器より行うことを特徴とする静電荷像現像方法。
【００１５】
（６）電子写真感光体上に形成された静電潜像をトナー現像するための静電荷像現像器において、該現像器へのトナー補給が（１）、（２）、（３）又は（４）記載のトナー補給容器より行われることを特徴とする静電荷像現像器。
【００１７】
すなわち、本発明では上記構成を有することにより効果的な補給性を有するトナー補給カートリッジを得ることができるものである。
【００１８】
特に、本発明では、それぞれの構成単位を同一のポリオレフィン系樹脂で構成することによって、それぞれの構成単位の接着性を向上することが可能となり、いわゆる超音波融着を使用した場合でも剥離物の発生がなく、結果として異物が内部に残留することがなく特に好ましい。
【００１９】
また、構成を上記に設定することで、トナーの流れを規制することができ、補給口部でのトナーのブリッジ化等を抑制することができ、安定した補給性を確保することができる。このためトナーの残留がない。
【００２０】
さらに、本体を構成する部分を押し出し成形で製造することによって、壁面の肉厚を均一化することが可能となる。このため衝撃に強く落下などでも破損することがない。
【００２１】
充填部を閉鎖する蓋の径を本体とほぼ同一の径にすることによって、落下などの衝撃が付与された場合でもその力が蓋部位に強く加わることがなく、衝撃で蓋のはずれを防止する効果が高まる。
【００２２】
本発明におけるトナー補給容器の本体と、開閉可能な機械本体へのトナー補給口を有する構成単位がいずれもポリオレフィン系樹脂で構成され、その両者を接着あるいは嵌合させる必要がある。接着剤で接着を行う場合、いわゆるアクリル系接着剤ではポリオレフィン同士を接着することが困難であり、衝撃に弱い問題がある。
【００２３】
いわゆるはめ込みを行う方法は簡単な構成であり、容易に製造することができる。しかし、この方法ではトナー自体が小粒径化している近年では、粒子径の小さいトナーが多数存在し、微細な隙間からトナーが洩れる問題を有している。
【００２４】
一方、超音波融着などの手法を用いた場合には、容器内部に本体あるいは開閉口を有する構成単位がから剥離した微少な粒子がトナーに混在し、画像欠陥を発生する問題を有している。
【００２５】
以上から、ポリオレフィンで本体及び開閉口の両者を形成したトナー補給容器ではその両者を接着する場合に、種々の問題を含んでいる。
【００２６】
本発明では、ポリオレフィンからなる複数の部材を変性ポリオレフィンを用いて接着するため、両者間の接着が容易となり、緻密は接着が可能となる。その結果、トナーのこぼれを発生することがなく、さらに、衝撃にも強く、使用上で問題を発生することが無い。
【００２７】
本発明の構成をさらに説明する。
【００２８】
▲１▼トナー補給容器を構成する材料
本発明のトナー補給容器を構成するための材料としてはポリオレフィン系樹脂が使用される。この樹脂としては、ポリプロピレン、ポリエチレンなどがあげられる。これらの中でも、メルトインデックスは０．１〜３０ｇ／１０ｍｉｎであるポリプロピレン及び／又は密度が０．９４〜０．９７ｇ／ｃｍ³の高密度なポリエチレンが好ましく使用される。メルトインデックスがこの範囲よりも小さい場合には流れ特性が不良となり、押し出し成形で調整した場合でも肉厚の変動を発生しやすくなり、結果として強度不足となり耐衝撃性が低下する問題を発生する。一方、メルトインデックスが大きい場合には流れやすいことから、均一性は高くなるものの、熱安定性が低下し、保存特性が低下してしまう。
【００２９】
なお、衝撃が加わった場合に破損しないためには、特定のアイゾット衝撃値が必要である。具体的には、アイゾット衝撃値が０．１〜３０であることがよい。このアイゾット衝撃値が小さい場合には衝撃により容易に破損してしまう。また、アイゾット衝撃値はある範囲以上であれば実用上の衝撃に耐え得るため、この範囲以下であればよい。
【００３０】
前記したごとく高密度ポリエチレンとは密度が０．９４〜０．９７ｇ／ｃｍ³のものである。密度の測定方法はＪＩＳＫ７１１２に基づいて測定されるものである。特に、ピクノメーターを用いた測定方法が簡便な方法である。具体的には、洗浄し乾燥したピクノメーターを用意し、その重量を精密に測定する。これをｂ(ｇ)とする。ついで、２３±０．１℃の温度でその標線まで正確に浸せき液を満たし、その重量を精密に測定し、これをｅ（ｇ）とする。ついで、ピクノメーターを空にし、乾燥した後に試料を１〜５ｇ程度いれ、再度試料をいれた状態でピクノメーターの重量を測定し、乾燥したピクノメーターの重量を差し引いて試料重量を求める。これをａ(ｇ)とする。ついで、試料を入れたピクノメーターに浸せき液を加え、試料が覆われた状態で一旦真空デシケーターへ入れ、減圧することで浸せき液中の空気を除く。さらに浸せき液中の空気を除去したピクノメーターへ浸せき液を２３±０．１℃の状態で標線まで加え、その重量を測定する。これをｃ(ｇ)とする。この結果から下記算出式に従って密度を求める。
【００３１】
密度（ｇ／ｃｍ³）＝｛（ａ）／（（ｅ−ｂ）−（ｃ−ｅ））｝×ρ
なお、ここでρは２３℃に於ける浸せき液の比重である。
【００３２】
また、ポリプロピレンの物性についたは、ポリプロピレンは密度が０．９０〜０．９１（ｇ／ｃｍ³）のものが好ましい。
【００３３】
アイゾット衝撃値の定義と測定方法については、ＪＩＳＫ７１１０に記載の方法、メルトインデックスの定義と測定方法についてはＪＩＳＫ７２１０の方法で、ポリプロピレンは２３０℃／２．１６ｋｇ、ポリエチレンは１９０℃／２．１６ｋｇの条件で測定したものである。
【００３４】
さらに、これらのポリオレフィン系樹脂は酸化処理などをされた変性ポリオレフィン系樹脂であってもよい。
【００３５】
▲２▼変性ポリプロピレン
本発明で使用することのできる変性ポリプロピレンはポリプロピレンに対して末端あるいは側鎖に極性基を導入したものである。極性基としては、カルボキシル基、アミノ基、水酸基、エステル基などがある。
【００３６】
さらに物性値に関しては、溶融粘度：１０〜５０ｐｏｉｓｅ（Ｂ型粘度計／１６０℃にて測定）、硬度：３５〜６０（ＪＩＳＡにて測定）のものが望ましい。
【００３７】
▲３▼トナー補給容器の構成
トナー補給容器の構成に関しては、本発明の要件を満たすものであれば特に限定はない。説明のためにその代表的なものの一例を示せば、図１のごときものがある。
【００３８】
本体の高さ（Ｈ₂ｃｍ）、トナー補給口を有する構成単位の高さ（Ｈ₁ｃｍ）、充填されたトナーの容器中の高さ（Ｈ₃ｃｍ）、トナー補給口を有する構成単位の側面と補給口とのなす角度（θ°）及びトナー補給口の面積（Ｒｃｍ²）が下記関係にあることをが必要である。
【００３９】
２×Ｈ₁≦Ｈ₂≦５×Ｈ₁
０．７×（Ｈ₁＋Ｈ₂）≦Ｈ₃＜（Ｈ₁＋Ｈ₂）
７５°≦θ≦８５°
６×Ｒ≦Ｈ₃≦１５×Ｒ
この関係は、トナーの補給性と関係があり、Ｈ₂がＨ₁の２倍未満である場合には、トナー自体の流出が過多に発生し、トナーが補給口部でブリッジ化しやすくなる。さらに、５倍以上であると、圧縮が大きくなり、この場合でもトナーのブリッジ化が発生する問題を起し易い。
【００４０】
また、トナーの充填率自体は、充填直後のトナー高さ（Ｈ₃）をこの範囲内に存在させることが好ましい。
【００４１】
補給口の角度がこの範囲未満であると角度が緩くなり、結果としてトナーの流れが過多に集積することとなるため、かえってブリッジ化が発生しやすい。さらに、その角度がきつい場合にはトナーが一気に流出し、ブリッジ化現象が発生する。
【００４２】
本発明の特に好ましい一態様は少なくとも本体とトナー補給口１１を有する構成単位とトナー充填口１２を閉鎖するための蓋１３とから構成されるトナー補給容器に於いて、前記トナー充填口を閉鎖するための蓋の外周径（ｒ₁ｃｍ）が本体の外周径（ｒ₂ｃｍ）と本体の肉厚（ｄｃｍ）に対して下記関係を有することを特徴とするトナー補給容器である。
【００４３】
ｒ₂−ｄ≦ｒ₁≦１．０２×ｒ₂
すなわち、この範囲内に充填口の径を規制することで、衝撃に対する問題を発生することが無い。この範囲外である場合には衝撃が加わった場合に蓋がはずれる問題を発生しやすくなり、結果として耐衝撃性が低下してしまう。
【００４４】
本発明では、カートリッジ本体を構成する部分の外壁厚みは特に限定されるものではないが、耐久性を維持する観点から１．０ｍｍ以上必要である。厚みについての上限は特に制限されないが、実用的には５．０ｍｍ以下が好ましい。
【００４５】
また、衝撃が加わった場合に外壁の厚みが不均一であると脆さがでることから、厚みの振れ幅としては１．０ｍｍ以下、好ましくは０．５ｍｍ以下であることがよい。この厚みの幅は平均厚みと最小厚みの差を示すものである。なお、平均厚みは屈曲部を除いた部分の厚み１０箇所をランダムに測定し、その平均値を示す。さらに、最小厚みとは、この１０箇所のうちの最小値を示した箇所の値を示す。
【００４６】
▲４▼本発明に用いられるトナーの例
本発明で用いられるトナーは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に本発明の無機微粒子を添加混合したトナーである。その平均粒径は体積平均粒径で通常、１〜３０μｍ、好ましくは３〜１０μｍ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用いられる。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、従来カラートナー用として公知の、カーボンブラック、ニグロシン染料、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、デ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ライド、フタロシアニンブルー、マラカイトグリーンオクサレート、ローズベンガル等が挙げられる。
【００４７】
例えば黒トナーとしてはカーボンブラック、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４８−３、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。
【００４８】
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。
【００４９】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明の態様はこれに限定されない。
【００５０】
実施例１
容器の製造例
下記構成の樹脂を使用し、本体部分を押し出し成形で調整した。なお、本体は円筒形で直径５ｃｍとした。
【００５１】
・本体容器の構成
【００５２】
【表１】

【００５３】
また、スライド蓋の部分については上記樹脂と同じ樹脂を用いて作製した。
【００５４】
さらに、キャップについても同様とした。
【００５５】
上記で成形して形成されたトナー補給容器にトナーを充填した。トナーはスチレンアクリル系樹脂を使用してカーボンブラックを６重量％含有し、低分子量ポリプロピレンを３重量％含有するもので、疎水性シリカを０．８重量％外添した体積平均粒径が８．６μｍのものである。このトナーをカートリッジ中に充填した。なお、上記カートリッジに於いて、射出成形品では補給口をヒートシールにて塞いだ。さらに充填口のキャップは嵌着し、スライド蓋部と本体容器とは超音波融着で接着した。また、本体の肉厚は０．２ｃｍである。
【００５６】
以下に容器の構成等について示す。なお、長さについてはｃｍ単位で記載した。なお、本発明の容器はすべて容器本体と同じ材質を用いたが、比較用容器は、補給口を有する構成単位にスチレン樹脂を使用し、他は本発明の容器と同様にして作製したものである。
【００５７】
【表２】

【００５８】
このトナーを充填したカートリッジを１００ｃｍの高さよりコンクリートの床へ落下させカートリッジの破損状態を調べた。また、静置状態で放置した後にそのまま補給を実施し、残留するトナー量を調査した。残留したトナーの比率を充填したトナーとの比率で評価した。
【００５９】
【表３】

【００６０】
本発明内の容器１、２は何れも破損しないのに対し、比較用容器１、２はいずれも破損し、且つトナー残留比率も大きいことがわかる。
【００６１】
実施例２
変性ポリプロピレンで本体と供給口を有する構成単位を接着したトナー補給容器と嵌合させたトナー補給容器とを用い、衝撃性試験及び落下試験でのトナーモレを評価した。
【００６２】
カートリッジの構成
【００６３】
【表４】

【００６４】
スライド蓋は図１に示す構成を有し、構成する樹脂としてはポリプロピレンである。
【００６５】
下記表５に記したごとき接着剤を用いた。
【００６６】
【表５】

【００６７】
なお、変性ポリプロピレン１及び２の物性を下記に示す。
【００６８】
【表６】

【００６９】
上記で成形して形成されたトナーカートリッジにトナーを充填した。トナーはスチレンアクリル系樹脂を使用してカーボンブラックを６重量％含有し、疎水性シリカを０．８重量％外添した体積平均粒径が８．６μｍのものである。このトナーをカートリッジ中に４７０ｇ充填した。なお、上記カートリッジに於いて、射出成形品ではトナー補給口をヒートシールにて塞ぎ、さらにトナー充填口のキャップとしてポリプロピレンで成形されたものを熔着した。また、中空成形品では、充填口のキャップにはポリエチレンで構成されたものを使用し嵌着し、補給口はヒートシールで塞いだ。
【００７０】
このトナーを充填したカートリッジを１５０ｃｍの高さよりコンクリートの床へ落下させ、カートリッジの破損状態を調べた。
【００７１】
結果を下記に示す。
【００７２】
【表７】

【００７３】
本発明内の容器１〜４は何れも破損しないのに対し、比較用容器１、２は何れも強度不足で接着面が剥離した。
【００７４】
【発明の効果】
本発明により、耐久性に優れ、補給性が良好で、トナーの残留が少ない、さらに回収して再利用しやすいトナー補給カートリッジとそれを用いた静電荷像現像方法及び現像器を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のトナー補給容器の斜視図と断面図である。
【符号の説明】
１１トナー補給口
１２トナー充填口
１３トナー充填口を閉鎖するための蓋（キャップ）
Ｈ₁ トナー補給口を有する構成単位の高さ
Ｈ₂ トナー補給容器本体の高さ
Ｈ₃ 充填されたトナーの容器内の高さ

Claims

少なくともトナー充填口を有する本体とトナー補給口を有する構成単位が接着されていてトナー充填口を閉鎖するための蓋を有するトナー補給容器に於いて、該本体、トナー補給口を有する構成単位、及び、その蓋のいずれもが、メルトインデックスが０．１〜３０ｇ／１０ｍｉｎであり密度が０．９４〜０．９７ｇ／ｃｍ ³ の、同一種のポリオレフィン系樹脂で構成され、本体の高さ（Ｈ ₂ ｃｍ）、トナー補給口を有する構成単位の高さ（Ｈ ₁ ｃｍ）、充填されたトナーの容器中の高さ（Ｈ ₃ ｃｍ）、トナー補給口を有する構成単位の側面と補給口とのなす角度（θ°）、及びトナー補給口の面積（Ｒｃｍ ² ）が下記関係にあることを特徴とするトナー補給容器。
２×Ｈ ₁ ≦Ｈ ₂ ≦５×Ｈ ₁
０．７×（Ｈ ₁ ＋Ｈ ₂ ）≦Ｈ ₃ ＜（Ｈ ₁ ＋Ｈ ₂ ）
７５°≦θ≦８５°
６×Ｒ≦Ｈ ₃ ≦１５×Ｒ
前記本体が押し出し成形で製造されたものであることを特徴とする請求項１に記載のトナー補給容器。
前記トナー充填口を閉鎖するための蓋の外周径（ｒ ₁ ｃｍ）が本体の外周径（ｒ ₂ ｃｍ）と本体の肉厚（ｄｃｍ）に対して下記関係を有することを特徴とする請求項１又は２記載のトナー補給容器。
ｒ ₂ −ｄ≦ｒ ₁ ≦１．０２×ｒ ₂
前記本体と前記補給口を有する構成単位とを変性ポリオレフィン系接着剤で接着してなることを特徴とする請求項１、２又は３記載のトナー補給容器。
電子写真感光体に静電潜像を形成しトナー現像する静電荷像現像方法において、現像器へのトナー補給を請求項１、２、３又は４記載のトナー補給容器より行うことを特徴とする静電荷像現像方法。
電子写真感光体上に形成された静電潜像をトナー現像するための静電荷像現像器において、該現像器へのトナー補給が請求項１、２、３又は４記載のトナー補給容器より行われることを特徴とする静電荷像現像器。