JP4174243B2 - トナー補給用カートリッジ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真法、静電記録法、静電印刷の如き画像形成装置に用いられるトナー補給用カートリッジに関する。
【０００２】
【従来の技術】
トナーを使用した画像形成装置としてはデジタル／アナログ複写機又はレーザープリンター等が挙げられる。トナーはこの画像形成装置において、感光ドラム上に形成された潜像を記録媒体上に可視像化する為の粉体材料である。
【０００３】
この粉体材料であるトナーは、消耗品である為、これらの装置にあっては、トナーがなくなる都度補給することになる。補給する為の補給カートリッジとしては、現在画像形成装置のコンパクト化及びユーザーフレンドリー等の観点より画像形成装置本体にカートリッジ装着後そのままそのカートリッジを据え置きトナーを使いきるまで徐々に現像装置にトナーを補給する据え置き型カートリッジが主流となっている。この様なトナーカートリッジは、通常トナーカートリッジ内部にトナー撹拌部材を内部に有し、この撹拌部材を駆動する為に撹拌部材の少なくとも一方は、トナー収容部分のハウジングを貫通し、外部の駆動装置に連結するように構成されている。撹拌部材の一般的な構成は、撹拌軸に撹拌翼を固定し、撹拌軸の一方の端部にカップリングギアを結合してなるものが好ましく用いられてきた。このギアは容器の外部に駆動装置と撹拌軸を仲介して駆動力を伝達すると共に、容器のハウジングに対して軸受けシール構造をなし、密閉性を保持する役割を果たす。シール部は、前記ギヤでパッキン部材を軸線方向に圧縮する構造とすることが一般的である。シール部材としては、従来より特開平７−２６１５２５号公報に開示されているように密閉性と摺動性の観点より羊毛フェルトが好ましく使用されている。
【０００４】
従来この様な構造を有するトナー補給用カートリッジは、低速用のアナログ複写機の領域において一般的に用いられてきた。アナログ複写機は、負帯電性の有機感光ドラムと重量平均粒子径（以下、Ｄ４径と称す。）で８〜９μｍの正帯電性のトナーが用いられてきた。複写機もプリンターの領域と同様デジタル方式となり、負帯電した有機感光体ドラムをレーザー露光し、露光した部分を負帯電のトナーで現像する反転現像方式が主流となり、負帯電性のトナーが用いられる様になった。負帯電性のトナーは正帯電性のトナーに比べ流動性は良好であることは一般に知られている。また、高画質化の流れの中でＤ４径は６〜７μｍと小粒径となってきている。現在主に用いられるＤ４径が６〜７μｍの負帯電性のトナーは、構成材料上の相違より８〜９μｍの正帯電性のトナーよりも粉体としての流動性は良好である（負帯電性トナー、正帯電性トナーにかかわらずトナーの構成部材である結着樹脂、離型剤等は大部分は通常負帯電性であり、正帯電は荷電制御剤で強制的に制御している。従って、正帯電性トナーはトナー粒子の微小部分では正及び負の帯電が生じ易い状況となっており流動性が悪化し易い状況にある。）。
【０００５】
この様な流動性の良好な負帯電性のトナーを、従来使用していた補給カートリッジに詰めた場合、振動落下等の過酷な物流試験において羊毛フェルトの繊維の隙間よりトナーが漏れるという弊害が生じてきた。
【０００６】
更に近年、廃トナー減というエコロジーの観点より電子写真プロセス上転写効率向上が要望されるようになり球形状のトナーが好適に用いられる様になった。
【０００７】
この様なトナーは、トナーカートリッジ容器内において振動等がかからない静地状態においては固く締まりやすい状況となるが、一旦粉体に振動等の力が加わると急激に流動状態となる。従って、先述したトナー漏れに関する問題は一層顕在化してきている。一方、流動性の低いトナーは▲１▼複写装置設置時における画像濃度薄▲２▼現像白抜け（現像スリーブ上のトナーのコート不良に起因するものであるが、べた黒／ハーフトーン画像印字した場合に帯上に画像が抜ける現象）の問題が生じる傾向にある。トナーの粉体物性の観点より特開平５−３４１５５９号公報において噴流性指数が５０〜８０のトナーが開示されているが、初期画像濃度薄、現像白抜けを改善することは困難でありさらなる改良が求められている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、振動落下等の過酷な耐久試験においてもトナー漏れの生じることのない据え置き型トナー補給用カートリッジを提供することを目的とする。
【０００９】
本発明の目的は、現像白抜け及び初期画像濃度薄等の電子写真特性上の問題を軽減可能な据え置き型トナー補給用カートリッジを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、トナーカートリッジ内に配設されるトナーを内包したトナー補給用カートリッジであって、
前記トナー補給用カートリッジは画像形成装置に着脱可能であって、前記画像形成装置に補給するためのトナーを内部に収納するトナー収納部と、前記収納されたトナーを排出するための開口部と、回転することで前記収納されたトナーを撹拌し、前記開口部から送り出すための撹拌部材とを有し、前記撹拌部材は少なくとも一部が前記トナー収納部から外部に露出して前記画像形成装置から回転駆動を受け、前記撹拌部材が外部に露出する部分からのトナーの漏れ出しを防止するためのシール部材を備え、前記シール部材は弾性体であり、前記撹拌部材と前記トナー収納部との間で前記撹拌部材の軸方向に沿って挟持され、前記シール部材の内郭部は前記撹拌部材とは当接せず、前記シール部材の外郭部縁は前記撹拌部材の前記シール部材と当接する面の外郭部縁よりも径方向で内側に形成されており、
前記撹拌部材には、前記シール部材の外郭部縁に対向する面のトナーの収納部側に、前記シール部材の変形を防止する規制部が設けられており、前記規制部と前記シール部材とは、前記シール部材の外郭部縁のトナー収納部側でのみ当接しており、前記シール部材の外郭部縁の前記撹拌部材側は他の部材と当接していないことを特徴とするものであって、
前記トナーは、噴流性指数８０以上でかつ流動性指数が６０以上であることを特徴とするトナー補給用カートリッジに関する。
【００１１】
本発明は、上記構成要件を具備することにより、過酷な耐久試験においてもトナー漏れの生じることなく、画像印刷をする際においても白抜け及び初期画像濃度薄の発生することのない据え置き型トナー補給用カートリッジを提供することが可能となる。噴流性指数が８０以上のトナーは、フラッシング特性が高くシール部のパッキンの隙間にトナーは入りこみ易くトナー漏れの原因となり易い。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明のトナーは、Ｃａｒｒの噴流性指数が８０以上であることにより、フラッシング特性が高くシール部のパッキンの隙間にトナーは入りこみ易くトナー漏れの原因となり易い。しかし、この様な噴流性指数の大きいトナーは電子写真特性上からすると、例えば、トナー補給カートリッジ内のトナーが撹拌部材により現像室内に補給される際、迅速かつ適度に帯電性を有することが可能となる。従って初期濃度薄等の現像関係の問題を防止できるという効果を有する。流動性指数が６０以上のトナーは、トナー容器を現像装置部にセットし、撹拌部材で現像スリーブ近傍にトナーを送りこむ過程ににおいて、トナーのブリッジ等の形成がなくなることで、トナーの搬送不良による白抜け現象の発生を防止することが可能となると同時にカートリッジ内のトナーを撹拌する際の駆動モーターにかかるトルク変動を低減することが可能となる。更に本発明の構成であるトナー容器のシール構成を有することにより噴流性指数及び流動性の高いトナーを、トナー漏れなく収納することが可能となる。
【００１３】
本発明においては、流動性指数・噴流性指数は以下の方法で測定した（詳しくは、特公昭５１−１４２７８号公報に記載）。
【００１４】
パウダテスタＰ−１００（ホソカワミクロン社製）を使用し、安息角、崩潰角、差角、圧縮度、凝集度、スパチュラ角、分散度の各パラメーターを測定する。それぞれについて求められた値をＣａｒｒの流動性指数表、噴流性指数表に当てはめ、各２５以下のそれぞれの指数に換算し、各パラメーターから求められた指数の合計を流動性指数・噴流性指数として算出した。以下に各パラメーターの測定方法を示す。
【００１５】
▲１▼安息角
トナー１５０ｇを目開き７１０μｍのメッシュを通して直径８ｃｍの円形テーブルの上にトナーを堆積させる。このとき、テーブルの端部からトナーがあふれる程度に堆積させる。このときのテーブル上に堆積したトナーの稜線と円形テーブル面との間に形成された角度をレーザー光で測定することで安息角とする。
【００１６】
▲２▼圧縮度
疎充填かさ密度（緩み見かけ比重 Ａ）と、タッピングかさ密度（固め見かけ比重 Ｐ）から圧縮度を求めることができる。
圧縮度（％）＝１００（Ｐ−Ａ）／Ｐ
【００１７】
○緩み見かけ比重測定法 直径５ｃｍ，高さ５．２ｃｍ，容量１００ｃｃのカップにトナー１５０ｇを静かに流し込む。測定用カップにトナーが山盛りに充填されたところで、トナー表面をすりきり、カップに充填されているトナーの量から、緩み見かけ比重を算出する。
【００１８】
○固め見かけ比重測定法 緩み見かけ比重で使用した測定用カップに、付属のキャップを継ぎ足す。
【００１９】
トナーをカップに充填し、カップを１８０回タップさせる。タッピングが終了した時点でキャップを外し、カップに山盛りになっている余分なトナーをすりきる。カップに充填されているトナーの量から固め見かけ比重を算出する。
【００２０】
両見かけ比重値を圧縮度の式に挿入し、圧縮度を求める。
【００２１】
▲３▼スパチュラ角
１０ｃｍ×１５ｃｍのバットの底が３ｃｍ×８ｃｍのスパチュラに接するように置く。スパチュラの上にトナーを堆積させる。このとき、トナーがスパチュラの上に盛り上がるように堆積させる。その後、バットだけを静かに下ろし、スパチュラ上に残ったトナー側面の傾斜角をレーザー光により測定する。
【００２２】
その後、スパチュラに取り付けたショッカーで一回衝撃を加えた後、再度スパチュラ角を測定する。
【００２３】
この測定値と衝撃を与える前の測定値の平均をスパチュラ角として算出する。
【００２４】
▲４▼凝集度
振動台の上に、上から目開き２５０μｍ、１５０μｍ、７５μｍの順でふるいをセットする。振動振り幅を１ｍｍ、振動時間を２０秒とし、トナー５ｇを静かにのせて振動させる。振動停止後、それぞれのふるいに残った質量を測定する。
〔（上段のふるいに残ったトナー量）÷５（ｇ）〕×１００…ａ
〔（中段のふるいに残ったトナー量）÷５（ｇ）〕×１００×０．６…ｂ
〔（下段のふるいに残ったトナー量）÷５（ｇ）〕×１００×０．２…ｃ
ａ＋ｂ＋ｃ＝凝集度（％）として算出する。
【００２５】
パラメーターから求められた値をＣａｒｒの流動性指数、噴流性指数の表（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．Ｊａｎ．１８．１９６５）により２５以下の指数に換算し、それらの値の合計▲１▼＋▲２▼＋▲３▼＋▲４▼＝Ｃａｒｒの流動性指数となる。
【００２６】
▲５▼崩潰角
安息角測定後、測定用円形テーブルを乗せているバットにショッカーで３回衝撃を加える。その後、テーブルに残ったトナーの角度をレーザー光を用いて測定し、崩潰角とする。
【００２７】
▲６▼差角
安息角と崩潰角の差が差角となる。
【００２８】
▲７▼分散度
トナー１０ｇを約６０ｃｍの高さから直径１０ｃｍのウォッチグラス上に一塊として落とす。そして、ウォッチグラス上に残ったトナーを測り、次の式により分散度を求める。
分散度（％）＝〔１０−（皿上に残ったトナー量）〕×１０
【００２９】
▲５▼、▲６▼、▲７▼の値から換算される指数、及び上記で求めた流動性指数値が対応する指数との合計を前述のＣａｒｒの表により噴流性指数として求めることができる。
【００３０】
次に本発明に使用されるトナーの粒度について説明する。
【００３１】
トナーの粒度は高画質を得るために、重量平均径で３．０〜８．０μｍであることが好ましい。何故なら、重量平均径が３．０μｍより小さい場合は、カブリ現象が目立つため好ましくなく、また特に粉砕法でトナーを作製する場合加工費がアップする傾向にあり好ましくないからである。一方、重量平均径が８．０μｍより大きい場合は、飛び散りのないシャープな文字画質を得ることが困難となるからである。
【００３２】
以下本発明に使用されるトナーを構成する材料について説明する。
【００３３】
本発明に使用される結着樹脂の種類としては、スチレン系樹脂、スチレン系共重合樹脂、ポリエステル樹脂、ポリオール樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、フェノール樹脂、天然変性フェノール樹脂、天然樹脂変性マレイン酸樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリ酢酸ビニール、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、ポリビニルブチラール、テルペン樹脂、クマロンインデン樹脂、石油系樹脂が挙げられる。中でも好ましく用いられる樹脂として、スチレン系共重合樹脂、ポリエステル樹脂が挙げられる。
【００３４】
本発明に係る樹脂組成物は、ガラス転移温度（Ｔｇ）が４５〜８０℃、好ましくは５０〜７０℃である。
【００３５】
本発明の結着樹脂の合成方法として本発明に用いることのできる重合法として、溶液重合法、乳化重合法や懸濁重合法が挙げられる。
【００３６】
本発明のトナーは荷電制御剤を含有することが好ましい。
【００３７】
トナーを負荷電性に制御するものとして下記化合物が挙げられる。
【００３８】
有機金属錯体、キレート化合物が有効であり、モノアゾ金属錯体、アセチルアセトン金属錯体、芳香族ハイドロキシカルボン酸、芳香族ダイカルボン酸の金属錯体が挙げられる。他には、芳香族ハイドロキシカルボン酸、芳香族モノ及びポリカルボン酸及びその金属塩、無水物、エステル類、ビスフェノールのフェノール誘導体類が挙げられる。
【００３９】
中でも、下記式（１）で表されるアゾ系金属錯体が好ましい。
【００４０】
【化１】

〔式中、Ｍは配位中心金属を表し、Ｓｃ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｍｎ又はＦｅ等が挙げられる。Ａｒはアリール基であり、フェニル基、ナフチル基の如きアリール基であり、置換基を有してもよい。この場合の置換基としては、ニトロ基、ハロゲン基、カルボキシル基、アニリド基及び炭素数１〜１８のアルキル基、炭素数１〜１８のアルコキシ基がある。Ｘ，Ｘ’，Ｙ及びＹ’は−Ｏ−，−ＣＯ−，−ＮＨ−，−ＮＲ−（Ｒは炭素数１〜４のアルキル基）である。Ｃ⁺はカウンターイオンを示し、水素、ナトリウム、カリウム、アンモニウム、脂肪族アンモニウム或いはそれらの混合イオンを示す。〕
【００４１】
特に中心金属としてはＦｅ又はＣｒが好ましく、置換基としてはハロゲン、アルキル基又はアニリド基が好ましく、カウンターイオンとしては水素、アルカリ金属、アンモニウム又は脂肪族アンモニウムが好ましい。カウンターイオンの異なる錯塩の混合物も好ましく用いられる。
【００４２】
本発明のトナーはワックスを含有してもよい。本発明に用いることができるワックスとしては、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、オレフィンの共重合物、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス、フィッシャートロプシュワックスの如き脂肪族炭化水素系ワックス；酸化ポリエチレンワックスの如き脂肪族炭化水素系ワックスの酸化物または、それらのブロック共重合物；カルナバワックス、モンタン酸エステルワックスの如き脂肪酸エステルを主成分とするワックス類；脱酸カルナバワックスの如き脂肪酸エステル類を一部または全部を脱酸化したものなどが挙げられる。さらに、パルミチン酸、ステアリン酸、モンタン酸、あるいは更に長鎖のアルキル基を有する長鎖アルキルカルボン酸類の如き飽和直鎖脂肪酸類；ブラシジン酸、エレオステアリン酸、バリナリン酸の如き不飽和脂肪酸類；ステアリルアルコール、アラルキルアルコール、ベヘニルアルコール、カルナウビルアルコール、セリルアルコール、メリシルアルコール、あるいは更に長鎖のアルキル基を有する長鎖アルキルアルコール類の如き飽和アルコール類；ソルビトールの如き多価アルコール類；リノール酸アミド、オレイン酸アミド、ラウリン酸アミドの如き脂肪酸アミド類；メチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスカプリン酸アミド、エチレンビスラウリン酸アミド、ヘキサメチレンビスステアリン酸アミドの如き飽和脂肪酸ビスアミド類；エチレンビスオレイン酸アミド、ヘキサメチレンビスオレイン酸アミド、Ｎ，Ｎ’−ジオレイルアジピン酸アミド、Ｎ，Ｎ’−ジオレイルセバシン酸アミドの如き不飽和脂肪酸アミド類；ｍ−キシレンビスステアリン酸アミド、Ｎ，Ｎ’−ジステアリルイソフタル酸アミドの如き芳香族系ビスアミド類；脂肪族炭化水素系ワックスにスチレンやアクリル酸の如きビニル系モノマーを用いてグラフト化させたワックス類；ベヘニン酸モノグリセリドの如き脂肪酸と多価アルコールの部分エステル化物；植物性油脂を水素添加することによって得られるヒドロキシ基を有するメチルエステル化合物などが挙げられる。
【００４３】
好ましく用いられるワックスとしては、パラフィンワックス、アルキレンを高圧下でラジカル重合あるいは低圧下でチーグラー触媒、メタロセン触媒又はその他の触媒を用いて重合した低分子量のアルキレンポリマー；高分子量のアルキレンポリマーを熱分解して得られるアルキレンポリマー；アルキレンポリマーを重合する際に副生する低分子量アルキレンポリマーを分離精製したもの；一酸化炭素及び水素からなる合成ガスからアーゲ法により得られる炭化水素の蒸留残分から、あるいは、これらを水素添加して得られる合成炭化水素などから、特定の成分を抽出分別したワックスが挙げられる。これらワックスには酸化防止剤が添加されていてもよい。さらに、直鎖状のアルコール、脂肪酸、酸アミド、エステルあるいは、モンタン系誘導体で形成されるワックスが挙げられる。また、脂肪酸等の不純物を予め除去してあるものも好ましい。
【００４４】
本発明に使用されるワックスは、結着樹脂１００質量部に対して０．１〜１５質量部、好ましくは０．５〜１２質量部添加されるのが効果的であり、また、複数のワックスを併用することも好ましい。
【００４５】
本発明のトナーは磁性材料をトナー粒子中に含有させ磁性トナーとしても使用しうる。この場合、磁性材料は着色剤の役割をかねることもできる。トナーに使用される磁性材料としては、マグネタイト、ヘマタイト、フェライトの如き酸化鉄；鉄、コバルト、ニッケルのような金属或いはこれらの金属とアルミニウム、コバルト、銅、鉛、マグネシウム、スズ、亜鉛、アンチモン、ベリリウム、ビスマス、カドミウム、カルシウム、マンガン、セレン、チタン、タングステン、バナジウムのような金属との合金及びその混合物が挙げられる。
【００４６】
これらの磁性体は個数平均粒径が０．０５〜１．０μｍが好ましく、更には０．１〜０．５μｍのものが好ましい。磁性体はＢＥＴ比表面積は２〜４０ｍ²／ｇ（より好ましくは４〜２０ｍ²／ｇ）のものが好ましく用いられる。形状には特に制限はなく、任意の形状のものが用いられる。磁気特性としては、磁場７９５．８ｋＡ／ｍ下で飽和磁化が１０〜２００Ａｍ²／ｋｇ（より好ましくは７０〜１００Ａｍ²／ｋｇ）、残留磁化が１〜１００Ａｍ²／ｋｇ（より好ましくは２〜２０Ａｍ²／ｋｇ）、抗磁力が１〜３０ｋＡ／ｍ（より好ましくは２〜１５ｋＡ／ｍ）であるものが好ましく用いられる。これらの磁性体は結着樹脂１００質量部に対し、２０〜２００質量部で用いられる。好ましくは４０〜１５０質量部で用いられる。
【００４７】
また、個数平均径は、透過電子顕微鏡等により拡大撮影した写真をデジタイザー等で測定することにより求めることができる。磁性体の磁気特性は、「振動試料型磁力計ＶＳＭ−３Ｓ−１５」（東英工業社製）を用いて外部磁場７９５．８ｋＡ／ｍの下で測定することができる。比表面積は、ＢＥＴ法に従って、比表面積測定装置オートソープ１（湯浅アイオニクス社製）を用いて試料表面に窒素ガスを吸着させ、ＢＥＴ多点法を用いて比表面積を算出することができる。
【００４８】
本発明のトナーに用いられる着色剤としては、任意の適当な顔料又は染料が挙げられる。顔料としてカーボンブラック、アニリンブラック、アセチレンブラック、ナフトールイエロー、ハンザイエロー、ローダミンレーキ、アリザリンレーキ、ベンガラ、フタロシアニンブルー、インダンスレンブルー等が挙げられる。これらは定着画像の光学濃度を維持するのに必要充分な量が用いられ、結着樹脂１００質量部に対し０．１〜２０質量部、好ましくは０．２〜１０質量部の添加量が良い。染料としては、アゾ系染料、アントラキノン染料、キサンテン系染料、メチン系染料等が挙げられる。染料は結着樹脂１００質量部に対し０．１〜２０質量部、好ましくは０．３〜１０質量部の添加量が良い。
【００４９】
流動性向上剤としては、個数平均径が０．００５乃至０．０７μｍのものであって、例えば微粉末アルミナ、ケイ酸微粉体等がある。更にこれらの微粉体は、その表面がカップリング処理、オイル処理、脂肪酸等による処理がされているものが好ましい。特に好ましくはカップリング処理後更にオイル処理されたケイ酸微粉体である。疎水化処理され更にオイル処理が施されたケイ酸微粉体は、加熱ローラーとトナーとの離型性を高める効果が期待でき、端部オフセット防止に効果的である。
【００５０】
研磨剤としては、個数平均径が０．１２乃至３．０μｍのものが好ましく使用できる。例えば酸化鉄、酸化クロム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化カルシウム等がある。好ましく用いられるのは、チタン酸ストロンチウム、酸化セリウム、酸化チタンである。
【００５１】
流動性向上剤の含有量はトナーに対し０．５〜２．５質量％である場合が好ましく、研磨剤の含有量はトナーに対し０．３５〜３．５質量％であることが好ましい。この上限量を超える場合は定着性に悪影響を及ぼすからである。
【００５２】
本発明のトナーを作製するには重合体成分及び着色剤としての顔料，染料又は磁性体，帯電制御剤，その他の添加剤を、ヘンシェルミキサーの如き混合機により充分混合してから加熱ロール，ニーダー，エクストルーダーの如き熱混練機を用いて溶融，捏和及び練肉して樹脂類を互いに相溶せしめた中に顔料又は染料を分散又は溶解せしめ、冷却固化後粉砕及び分級をおこなって本発明のトナー粒子を得ることが出来る。粉砕工程においては、ＩＤＳ型ミル（日本ニューマチック工業社製）、クリプトロン（川崎重工業社製）、ターボミル（ターボ工業社製）等の粉砕装置、分級工程としては、ディスパージョンセパレータ（日本ニューマチック工業社製）、エルボージェット（日鉄鉱業社製）等の分級装置を挙げることができる。特に本発明に係わるトナーは、クリプトロン、ターボミル等の機械式粉砕機で製造されたものが好ましく用いられる。
【００５３】
本発明のトナーを得るための他の方法として、重合法によってトナーを製造することが可能である。この懸濁重合法トナーは重合性単量体及び本発明の帯電制御剤，顔料又は染料，磁性酸化鉄，重合開始剤（更に必要に応じて架橋剤及びその他の添加剤）を均一に溶解または分散せしめて単量体組成物とした後、この単量体組成物あるいは、この単量体組成物をあらかじめ重合したものを分散安定性を含有する連続相（例えば水）中に適当な撹拌機を用いて分散し、同時に重合反応を行わせ、所望の粒径を有するトナー粒子としたものである。
【００５４】
次に本発明に好適に使用されたトナー補給用カートリッジのトナーカートリッジについて説明する。
【００５５】
〔トナーカートリッジ〕
トナーカートリッジＣの構成について説明する。このトナーカートリッジＣは、図２及び図３に示すように、カートリッジ装着手段となる現像装置５のカートリッジ装着部５ｅに装着し、そのまま据え置いてトナーを使いきるまで徐々に現像室５ａへトナーを補給する、所謂据え置き型（ビルトイン）のカートリッジである。
【００５６】
トナーカートリッジＣは、図４の部品分解図に示すように、現像剤補給容器１２、フランジ１３，１４、撹拌部材１５、キャップ１６及び把手部材１７からなる。
【００５７】
｛現像剤補給容器｝
まず現像剤補給容器１２について説明すると、図４に示すように、これは円筒状部材であり、その長手方向に延びるスリット状のトナー排出開口１２ａを設け、円筒両端部には後述するフランジ１３，１４の突起と嵌合して位置決めするための切欠１２ｂが設けてある。
【００５８】
前記容器１２の軸線方向の内法長さとしては、約１６０〜４００ｍｍの範囲で設定するのが好ましく、より好ましくは約１８０〜３３０ｍｍ、最も好ましくは約２００〜３１０ｍｍに設定するのが望ましい。
【００５９】
前記円筒の内法長さが１６０ｍｍよりも短いと、現像室内に供給されたトナーが現像スリーブ５ｃの長手方向端部に充分行きわたらず、白抜け等の画像不良を発生させ易くなる。一方、円筒の内法長さが４００ｍｍを超える場合には、容器挿入方向の現像装置５の長さが大きくなり、現像装置５をコンパクト化する上で好ましくない。もっとも、前記長さは画像を記録する記録媒体９のサイズ（Ａ３、Ａ４、Ｂ４サイズ等）に応じて適宜変更することが好ましい。
【００６０】
また容器１２の内法半径としては、約１０〜５０ｍｍの範囲に設定するのが好ましく、より好ましくは約１５〜３５ｍｍ、最も好ましくは約２５〜３０ｍｍに設定するのが望ましい。
【００６１】
容器１２の内法半径が１０ｍｍよりも小さい場合には、容器内に装着される撹拌部材１５がトナーをほぐす能力、容器内から現像室にトナーを搬出する能力が低下するために好ましくない。また前記半径が５０ｍｍを超える場合には、容器内に装着された撹拌部材１５のトナー撹拌時の回転トルクが大きくなるために好ましくない。
【００６２】
尚、本実施例では容器１２は、その内法半径５５ｍｍ、肉厚０．８ｍｍ、円筒の軸線方向の内法長さ２９７．５ｍｍの円筒である。また前記トナー排出開口１２ａの長手方向長さは現像剤補給容器１２の長手方向長さと略等しく２９６ｍｍであり、短手方向長さは７ｍｍである。
【００６３】
前記現像剤補給容器１２は後述する撹拌部材１５との関係上、円筒の内径精度及び真円度を高精度に出すことが好ましい。そのために、容器１２を構成する材質としては熱可塑性樹脂が最も好適で、中でもアクリロニトリル・スチレン・ブタジエン共重合体（ＡＢＳ）、ポリエステルは、精度が出し易く、且つ比較的安価であり、しかも落下衝撃にも強いことから特に好ましく、次いで耐衝撃性ポリスチレン樹脂（ＨＩＰＳ）も好ましく利用出来る。尚、熱可塑性樹脂以外には紙やアルミニウム等も利用可能である。
【００６４】
前記現像剤補給容器１２の開口１２ａはトナーフィルム１２ｃで封止される。このトナーフィルム１２ｃはトナーカートリッジＣを使用開始するときに、オペレータによって剥離するものである。
【００６５】
｛撹拌部材｝
撹拌部材１５は、図４に示すように、撹拌軸１５ａと、これに取り付けられる撹拌翼１５ｂとからなる。
【００６６】
｛軸受け部分の構成｝
次に軸受け部分の構成について詳細に説明する。
【００６７】
前記のごとく撹拌部材１５をフランジ１４に強く押し込むことでギア部１５ａ２に設けたリング状リブ１５ａ３がフランジ１４の爪部１４ｄに係止して（所謂パッチン止め）回転自在となるが、このときトナー漏れ防止シールとしてのシール部材３０を撹拌部材１５とフランジ１４との間で軸方向に圧縮しながら挟持する。本実施例ではシール性能を確実に満足させるためにスラスト軸受けの機構を採用している。スラスト軸受けの利点としては、本実施例のような撹拌軸の回転を伴う円筒状の現像剤補給容器１２のシール機構ではシール部材３０のシール面積を有効に活用することができるため、少ないスペースでシール面積を最大限に稼ぐことができ、確実なシール性能が得られる。また、シール部材３０の摺動面が軸方向から受ける負荷は撹拌軸の回転トルクの影響をほとんど受けないために長寿命化でき、大容量のトナーを撹拌する場合に有利である。
【００６８】
シール部材３０としては弾性を有する材質が好ましく、ポリエチレン、ポリウレタン等の発泡体、ゴムスポンジなどが利用できるが、発泡ウレタンが特に好ましい。発泡ウレタンは適度な弾性を有し、耐久性にすぐれ、摺動性も比較的良くて回転トルクを低くでき、しかも低コストである。本実施例では厚さ４．０ｍｍで密度０．２ｇ／ｃｍ³の発泡ウレタンを２．５ｍｍに圧縮して用いている。
【００６９】
発泡ウレタンの圧縮率は高い場合、密閉性は得易くなるが、回転トルクが高くなり易い。従って、シール部材３０の圧縮率を高くして使用する場合には、摺動抵抗の低いものを選定し、回転トルクを低く抑える必要がある。圧縮率は撹拌部材１５とフランジ１４の寸法とシール部材３０の厚さによって決定される構成となっているが、いずれもあるバラツキを持っている。また、高い圧縮率でシール部材使用の時は、前記のような寸法精度のバラツキや表面粗さは吸収しやすく密閉性は得易いが、長期間圧縮された状態が続くと永久圧縮歪みが生じて密閉性はむしろ悪くなることがある。特に圧縮率が８０％を超えると発泡ウレタンの特徴である微細な気泡構造が完全に潰れてしまい、この状態が長期に渡り続くと、本来の弾性力または復元力が得られなくなるため、変形し密閉性が損なわれる。
【００７０】
一方、圧縮率が低すぎると、密閉性を長期にわたって維持するのが難しくなるという問題がある。撹拌部材１５及びフランジ１４は熱可塑性樹脂を射出成型してなるため、これらのシール部材３０への当接部には微細な凹凸が生じる可能性がある。シール部材の圧縮率が低いとこれらを吸収して密閉性を確保するのが難しくなる。特に圧縮率が５％未満では発泡ウレタンの反発力が低く、物流時に外部から受ける振動、衝撃に対して密着性が悪くなり、シール部材３０の表面がギア摺動面１５ａ６に当接しない場合があり、密閉性が損なわれることがある。
【００７１】
以上のような事情から、シール部材３０の材質としては発泡ウレタンであって、前記シール部材の圧縮率は５〜８０％で圧縮するのが好ましく、より好ましくは２０〜６０％、最も好ましくは３０〜４０％圧縮させることが望ましい。
【００７２】
シール部材３０は摺動性を良くするために、表面に低摩擦係数の材料で処理を施したものがより好ましく使用することができる。低摩擦係数にする材料としてはフッ素樹脂、シリコーン樹脂、グラファイト等が好ましく、摩擦係数としては０．３以下に設定することが望ましい。また、二硫化モリブデン、グリース等の潤滑剤を塗布することにより、摺動面との境界に潤滑層を介することで、摺動性を向上させても同様の効果が得られるのは云うまでもない。
【００７３】
特に好ましくはシール部材４０に発泡ウレタンを用い、シリコーン系樹脂からなるコーティング材をその表面に塗布することが望ましい。コーティング材はシリコーン系樹脂をトルエン等の溶媒で希釈し、ロールコータ等で塗布したもので、Ｓｉの分散状態により、表面摺動性を向上させている。このように低摩擦係数の材料にて表面処理することで前記シール部材４０の圧縮率を高く設定することが可能となり、回転トルクを下げられるために、シール性能を最大限まで高めることができる。
【００７４】
シール部材３０は通常両面テープ３６でフランジ１４側に固定している。これは、シール部材３０を回転駆動側の撹拌部材１５に固定するよりも非回転駆動側のフランジ１４に固定した方が撹拌部材の回転時にシール部材３０の姿勢が安定しており、耐久性に優れているためである。ただし、撹拌部材１５側に固定しても同等の効果が得られればこの限りではない。この場合はフランジ台座面１４ｇとシール部材３０によって、摺動面が形成されることは云うまでもない。
【００７５】
撹拌部材１５が回転を行うと、摺動面においてシール摺動面は回転方向（円の接線方向）の摩擦力が発生する。これによって圧縮されたシール部材３０は接線方向へ変形しようとしてさらに倒れを生じようとする。より好ましい構成としては、シール外郭部３０ａが外側に膨らんでも、外壁にフランジ側からの規制部１４ｆが設けられていることで、シール部材３０が接線方向へ倒れるのを防ぐことができる。このことによりシール部材３０は圧縮率が高い状態での撹拌軸の回転中においても、シール部材の摺動面における姿勢が安定的に保持されるためシール部材３０の変形も抑える効果がある。
【００７６】
次に本発明のトナー補給用カートリッジが好適に使用可能な複写装置について説明する。
【００７７】
図１はデジタル複写機の全体構成説明図であり、図２は現像装置の構成説明図である。図１において、１は原稿読取装置であり、原稿台ガラス１ａに載置した原稿に対し、照明ランプ１ｂで光照射すると共に、ランプ１ｂ及び走査ミラー１ｃを走査し、原稿からの反射光を前記ミラー１ｃ及び反射ミラー１ｄ，１ｅ，１ｆ、結像レンズ１ｇ、を介してＣＣＤ等のイメージセンサーからなる画像読み取り装置１ｈで画像を読み取る。原稿を画素単位で読み取り、デジタル変換した信号を書き込み部に送るか、記憶手段に記憶する。１ｉは書き込み装置でありレーザーダイオード等で構成され像担持体である感光体ドラム２へレーザーを照射して静電潜像を形成する。
【００７８】
感光体ドラム２は表面に感光層を有し、メインモータ３によって画像形成動作に応じて図１の矢印方向へ回転可能である。この感光体ドラム２の周囲には帯電装置４、現像装置５、転写装置６及びクリーニング装置７が配置してある。そして回転する感光体ドラム２の表面を帯電装置４で一様に帯電すると共に、前記原稿読取装置１からの露光によって静電潜像を形成し、現像装置５で前記静電潜像にトナーを転移させてトナー像を形成する。ここで現像剤であるトナーとは磁性体トナー、非磁性体トナー等の一成分系トナーや、キャリア成分を含めた二成分系トナーのことを云う。
【００７９】
前記現像装置５は、現像室５ａ内のトナーをトナー送り部材５ｂによって固定磁石を内蔵した現像スリーブ５ｃに送り出し、現像スリーブ５ｃを回転させると共に、現像ブレード５ｄによって摩擦帯電電荷を付与したトナー層を現像スリーブ５ｃの表面に形成し、そのトナーを前記潜像に応じて感光体ドラム２へ転移させることによってトナー像を形成して可視像化するものである。
【００８０】
そして前記トナー像を搬送装置８で搬送する記録媒体９に、転写装置６の電圧印加によって転写する。この転写装置６は転写帯電器６ａと分離帯電器６ｂとを有しており、転写帯電器６ａによってトナーと逆極性の電圧を印加することにより、搬送された記録媒体９にトナー像を転写し、転写後の記録媒体９に対して分離帯電器６ｂで電圧印加して感光体ドラム２から分離する。
【００８１】
トナー像を記録媒体９に転写した後に感光体ドラム２の表面に残留したトナーは、クリーニングブレード７ａで掻き落とし、回収トナー溜め７ｂへ回収するクリーニング装置７によって除去する。
【００８２】
一方、搬送装置８は、装置本体の下方に上下カセット８ａ１，８ａ２が装着してあり、それぞれのカセット８ａ１，８ａ２に収容した記録媒体９がピックアップローラ８ｂ１，８ｂ２によって一枚ずつレジストローラ対８ｃへ供給可能となっている。前記カセット８ａ１，８ａ２又は手差しトレイ８ｄから供給された記録媒体９は、前記感光体ドラム２による画像形成動作と同期して回転するレジストローラ対８ｃにより搬送され、転写装置６の位置で前述したようにトナー像が転写される。
【００８３】
そして像転写後の記録媒体９を搬送ベルト８ｅにより、駆動ローラ１０ａ及びヒータを内蔵した加熱押圧ローラ１０ｂからなる定着装置１０へ搬送し、この定着手段１０で熱及び圧力を印加して転写像を定着し、排出ローラ対８ｆによって装置外へ排出する。
【００８４】
尚、この実施例に係る複写機は、原稿ガラス１ａの上部に原稿自動給送装置１１が装着してあり、複数枚の原稿を自動的に一枚毎に分離給送可能にしている。尚、この原稿自動給送装置１１の構成は、公知であるために具体的な説明は省略する。
【００８５】
【実施例】
以下、本発明について実施例を用いて具体的に説明するが、本発明は以下の実施例によって何ら限定されるものではない。なお、「部」は質量部を意味する。
【００８６】
＜実施例１＞
まず、トナーの調製について説明する。
【００８７】

上記混合物を、１１０℃に加熱された二軸エクストルーダーで溶融混練し冷却した混練物をハンマーミルで粗粉砕物を得た。得られた粗粉砕物をターボミル（ターボ工業社製）を用いて微粉砕し、得られた微粉砕物をコアンダ効果を利用した多分割分級装置（日鉄鉱業社製エルボジェット分級機）で微粉、超微粉及びして重量平均径で６．７μｍのトナー粒子を得た。トナー粒子のＢＥＴは１．１２ｍ²／ｇであった。
【００８８】
このトナー粒子１００部と、ジメチルジクロロシラン処理した後、ヘキサメチルジシラザン処理し、次いでジメチルシリコーンオイル処理を行った疎水性シリカ微粉体１．０部とを、以下のようにして混合して負帯電性トナー２を調製した。
【００８９】
ヘンシェルミキサーＦＭ１０Ｃ／ｌ（三井鉱山株式会社製）にて、トナーのトナー粒子及び疎水性シリカ微粉体を充填し、回転数３５００ｒｐｍで２分間外添処理を行った後に一度ミキサーを停止し、その後再び３０００ｒｐｍで１分の外添処理を行ってトナー１を得た。
【００９０】
得られたトナー１と、外添前のトナー粒子の比表面積（ＢＥＴ）の比（外添後のトナー１のＢＥＴ／外添前のトナー粒子のＢＥＴ）は２．０であった。得られたトナー１を、明細書中に記載の方法で測定した噴流性指数は９１、流動性指数は７１であった。
【００９１】
以上の外添条件、及び噴流性指数、流動性指数、更にはそれらを算出する上でのパラメーターの値を表１に示す。
【００９２】
図５に示したシール構成を有するトナーカートリッジＣ１（シール部材：ポリウレタン、摩擦係数０．４５のものを使用）にトナーを充填して物流、トルク変動テスト及び複写装置で評価を行った。結果を表２に示す。
【００９３】
〔物流テスト〕
トナーカートリッジ内に３００ｇトナーを充填したもの２０本をダンボール箱に収納して６０ｃｍの高さより１０回落下させて粉漏れを調査した。
【００９４】
〔トルク変動テスト〕
トナーカートリッジ内に３００ｇのトナーを充填し、トナーフィルム１２ｃを開封しない状態（トナーが減って行かない状態）でカップリングギア部より駆動して撹拌部材１５を回転した。回転速度は毎分１０回転とし、２４時間連続して耐久試験を実施し撹拌トルク変動を調査した。
【００９５】
〔画像評価テスト〕
・初期画像濃度…常温・常湿環境（２５℃，５０％）の環境下において初期１０、３０、５０、７０、１００枚におけるベタ黒画像濃度で評価した。
・画像白抜け…高温・高湿環境（３０℃，８０％）の環境下において５０００枚連続耐久テストを行い５００、１０００、…４５００、５０００のベタ黒画像で評価した。
【００９６】
＜実施例２＞
外添剤量を１．２％にして、外添条件を回転数２８００ｒｐｍで２分外添後一度ミキサーを停止し２５００ｒｐｍで１分の外添を行なう以外は実施例１と同様にしてトナー２を得た。トナー２の粉体特性の結果を表１に示す。更に実施例１で用いたトナーカートリッジ及び複写機を用いて物流、トルク変動テスト及び画像評価を行った。結果を表２に示す。
【００９７】
＜実施例３＞
実施例２で使用したトナーを、図５に示したシール構成を有するトナーカートリッジＣ２（シール部材：ポリウレタン樹脂表面をシリコーン系の樹脂でコーテイングしたもので摩擦係数０．３のものを使用）にトナーを充填して振動テスト及び画像評価を行った。結果を表２に示す。
【００９８】
＜比較例１＞
トナーカートリッジとしてＣ３のカートリッジ（シール部材が羊毛フエルト）を使用する以外は実施例１と同様にして振動テスト及び及び画像評価を行った。結果を表２に示す。
【００９９】
＜比較例２＞
トナーとして表１に示すトナー３（Ｔ３）を使用する以外は実施例１と同様にして振動テスト及び画像評価を行った。結果を表２に示す。
【０１００】
【表１】

【０１０１】
【表２】

【０１０２】
【発明の効果】
本発明のシール構成を有するトナーカートリッジを使用することにより、噴流性及び流動性指数の高いトナーが内包された場合においてもトナー漏れを防止することが可能となり、さらにトナーの粉体特性に起因する現像白スジ、現像白抜け及び初期画像濃度薄等の電子写真特性上の問題も解決することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】複写機の全体構成説明図である。
【図２】現像装置の構成説明図である。
【図３】トナーカートリッジの斜視説明図である。
【図４】トナーカートリッジの部品分解説明図である。
【図５】第１実施例の軸受け部の断面図である。
【符号の説明】
１ 原稿読取装置
１ａ 原稿台ガラス
１ｂ 照明ランプ
１ｃ〜１ｆ ミラー
１ｇ 結像レンズ
１ｈ 画像読み取り装置
１ｉ 書き込み部
２ 感光体ドラム
３ メインモータ
４ 帯電装置
５ 現像装置
５ａ トナー収容部
５ｂ トナー送り部材
５ｃ 現像スリーブ
５ｄ 現像ブレード
５ｅ カートリッジ装着部
５ｆ 開口部
６ 転写装置
６ａ 転写帯電器
６ｂ 分離帯電器
７ クリーニング手段
７ａ クリーニングブレード
７ｂ 回収トナー溜め
８ 搬送装置
８ａ１，８ａ２ カセット
８ｂ１，８ｂ２ ピックアップローラ
８ｃ レジストローラ
８ｄ 手差しトレイ
８ｅ 搬送ベルト
８ｆ 排出ローラ
９ 記録媒体
１０ 定着装置
１０ａ 駆動ローラ
１０ｂ 加熱押圧ローラ
１１ 原稿自動給送装置
１２ 現像剤補給容器
１２ａ トナー排出開口
１２ｂ 切欠
１２ｃ トナーフィルム
１２ｃ１ 端部
１３ フランジ
１３ａ１，１３ａ２ 突起
１３ｂ 充填口
１３ｃ リブ
１３ｄ 軸孔
１３ｅ 係止凹部
１４ フランジ
１４ａ１，１４ａ２ 突起
１４ｂ 孔
１４ｃ リング状鍔部
１４ｄ 爪部
１４ｅ 補強リブ
１４ｆ 規制部
１４ｇ フランジ台座面
１５ 撹拌部材
１５ａ 撹拌軸
１５ａ１ 嵌入部
１５ａ２ ギア部
１５ａ３ リング状リブ
１５ａ４ カシメボス
１５ａ５ 嵌合歯
１５ａ６ ギア摺動面
１５ｂ 撹拌翼
１５ｂ１ 主翼部
１５ｂ２ 補助翼部
１５ｂ３ スリット
１５ｂ４ 孔部
１５ｂ５ カシメ孔部
１５ｃ１ ギア外郭部
１５ｃ２ ギア外郭部縁
１６ キャップ
１７ 把手部材
１７ａ 嵌合部
１７ａ１ 切欠
１７ａ２ 係止爪
１７ａ３ リブ
１７ａ４ 段部
１７ｂ 把手部
１７ｃ 可動レバー
１７ｃ１ ロック突起
１７ｃ２ 傾斜面
３０ シール部材
３０ａ シール外郭部
３０ｂ シール外郭部縁
３０ｃ シール内周面
３０ｄ シール摺動面
３１ 空間
３２ カップリングギア
３２ａ 段部
３３ トナー
３４ ストッパー部材
３５ シート状部材
３６ 両面テープ

Claims (3)

1. トナーカートリッジ内に配設されるトナーを内包したトナー補給用カートリッジであって、
   前記トナー補給用カートリッジは画像形成装置に着脱可能であって、前記画像形成装置に補給するためのトナーを内部に収納するトナー収納部と、前記収納されたトナーを排出するための開口部と、回転することで前記収納されたトナーを撹拌し、前記開口部から送り出すための撹拌部材とを有し、前記撹拌部材は少なくとも一部が前記トナー収納部から外部に露出して前記画像形成装置から回転駆動を受け、前記撹拌部材が外部に露出する部分からのトナーの漏れ出しを防止するためのシール部材を備え、前記シール部材は弾性体であり、前記撹拌部材と前記トナー収納部との間で前記撹拌部材の軸方向に沿って挟持され、前記シール部材の内郭部は前記撹拌部材とは当接せず、前記シール部材の外郭部縁は前記撹拌部材の前記シール部材と当接する面の外郭部縁よりも径方向で内側に形成されており、
   前記撹拌部材には、前記シール部材の外郭部縁に対向する面のトナーの収納部側に、前記シール部材の変形を防止する規制部が設けられており、前記規制部と前記シール部材とは、前記シール部材の外郭部縁のトナー収納部側でのみ当接しており、前記シール部材の外郭部縁の前記撹拌部材側は他の部材と当接していないことを特徴とするものであって、
   前記トナーは、噴流性指数８０以上でかつ流動性指数が６０以上であることを特徴とするトナー補給用カートリッジ。
2. 前記シール部材は発泡ウレタンからなり、摺動面側に、摩擦係数を低下させる表面処理を施していることを特徴とする請求項１に記載のトナー補給用カートリッジ。
3. 前記トナーは負帯電性であり、重量平均粒径で３．０〜８．０μｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載のトナー補給用カートリッジ。

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