JP5167690B2 - トナーカートリッジ - Google Patents
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Description
このようなトナーカートリッジを用いる画像形成装置に関して、特許文献1には、トナー容器に充填されているトナーの円形度が0.95〜0.99でかつ凝集度が20〜50%である粉体トナー供給方法が記載されている。
特許文献2には、トナーホッパー内のトナーを可撓性部材を備えるアジテータにより補給部から現像装置に補給するトナー補給装置が記載されている。
特許文献3には、回転軸に固定された柔軟な搬送片を有し、その先端縁から基端縁に向かって、他端縁側に傾斜して延びる複数個のスリットが、回転軸の中心軸線方向に間隔をおいて形成されているトナーカートリッジが記載されている。
特許文献4には、トナー供給容器の内部に回転自在に設けられた可撓性部材からなる撹拌部材が記載されている。
特許文献5には、2個の搬送翼の回転によって現像剤を回転軸方向に搬送する現像剤補給容器が記載されている。
特許文献6には、撹拌部材の主翼先端部の傾斜角を調整し、容器本体の両端部のトナーを効率よく搬送するトナー供給容器が記載されている。
しかし、画像形成装置の小型化が進み、カートリッジの装着スペースを小さくし、且つトナー収容量を確保するために、カートリッジの形状をトナーの撹拌搬送に最適な真円形状にできず、矩形状の断面形状を有する場合がある。このような場合には、トナー撹拌搬送部材による容器内のトナーの搬送性が低下し、容器の底部の角部にトナーが残留する傾向がある。
また、画像形成装置に装着されて使用するまでの間に、長期間安静な状態で保管されると、トナーが凝集して固まるという、いわゆるトナーブロッキング(ソフトブロッキングを含む)が生じることがある。トナーカートリッジの非真円形状の箇所に、このようなトナーブロッキングが生じると、トナー撹拌搬送部材でほぐすことが困難となる。そのため、トナーの塊がトナーカートリッジから画像形成装置の現像装置に供給され、画像形成装置におけるトナー詰まりや画質欠陥等となる恐れがある。
圧縮比=(P−A)/P 式(1)
(但し、式(1)中、Pは、トナーの固め見掛け比重であり、Aは、トナーの緩み見掛け比重である。)
SF=100×(π/4)×(ML2/S) 式(2)
(但し、式(2)中、MLは、トナー粒子の絶対最大長である。Sは、トナー粒子の投影面積である。)
請求項3に記載の発明は、前記トナーは、粉砕トナー又は溶融粉砕トナーであることを特徴とする請求項1に記載のトナーカートリッジである。
請求項5に記載の発明は、前記トナー収容容器は、当該トナー収容容器の内部に設けられ前記トナー供給口側の長手方向に沿って円弧状に形成されるトナー供給側領域を有することを特徴とする請求項1に記載のトナーカートリッジである。
請求項7に記載の発明は、前記撹拌搬送部材は、前記撹拌搬送部の前記トナー供給側領域に対応する部分に形成され所定の傾斜角度を有する複数のスリットを有することを特徴とする請求項1に記載のトナーカートリッジである。
図1〜図3を用い、本実施の形態に係る画像形成装置の全体構成について説明する。図1は、本実施の形態に係る画像形成装置の全体構成を示す構成図である。図2は、画像形成装置の外観を示す斜視図である。図3は、画像形成装置のカバーを開けた状態を示す斜視図である。
クリーニング装置12は、感光体ドラム8の表面に残留する転写残トナーを、クリーニングブレード15(15Y、15M、15C、15B)により除去する。除去した転写残トナーは、クリーニング装置12の内部に搬送して収容する。
また、駆動ロール19の表面に、吸着ロール22が用紙搬送ベルト17を介して当接し、転写用紙を用紙搬送ベルト17の表面に静電的に吸着させる。
図2に示すように、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(B)の各色のトナーカートリッジ13Y、13M、13C、13Bは、本体1の側面に設ける開閉カバー100を開くことによって交換可能である。開閉カバー100は、把手101を手で引いてフック101aのロック状態を解除することによって開く。
図3に示すように、トナーカートリッジ13Y、13M、13C、13Bは、本体1側面に露出する開口部40に、カートリッジホルダ41に装着された状態で着脱自在となるように装着される。各トナーカートリッジ13Y、13M、13C、13Bは、収容するトナーの色が異なるが、基本的に同様な構成を備える。
次に、本実施の形態が適用されるトナーカートリッジ13(13Y、13M、13C、13B)について詳述する。
図4は、本実施の形態に係るトナーカートリッジ13の外観を示す斜視図である。また、図5は、トナーカートリッジ13を分解した状態を示す構成図である。
供給トナー収容部102は、矩形状の容器である供給トナー収容容器104を有する。回収トナー収容部103は、供給トナー収容容器104の長手方向の一端部に連結される矩形状の容器である回収トナー収容容器106を備える。供給トナー収容部102は、回収トナー収容部103よりも体積が大きい。
この供給トナー収容容器104及び回収トナー収容容器106は、断面が矩形状、すなわち略直方体形状や略立方体形状に形成することによって、限られた設置スペースにて、円筒状とする場合に比較して多くの量のトナーや回収トナーを収容できる。
供給トナー収容容器104は、その長手方向に沿って開口部105と反対側の約2/3程度を占めるトナー供給側領域110を有する。トナー供給側領域110は、円弧状に形成される側面110aを有する。
仕切り部材117には、円筒形状の軸受け部117aが一体的に設けられている。軸受け部117aは、撹拌搬送部材としてのアジテータ140のアジテータシャフト141の回転軸を軸支する。
円筒形状の軸受け部117aは、その閉塞された先端部が回収トナー収容部103側に突出するように形成されている。そして、その先端部は、供給トナー収容容器104の連結部108の端部よりも回収トナー収容部103側に突出するように形成されている。
さらに、仕切り部材117の軸受け部117aは、仕切り部材117を自動組み立て機等によって供給トナー収容容器104の連結部108内に装着してトナーカートリッジ13を組み立てる際に、自動組み立て機のロボットハンドによって把持する把手としての機能を兼ねている。
また、供給トナー収容容器104の、画像形成装置の本体1に取り付けられた状態(取り付け状態)と同様な姿勢にて上方向である外観上面には、各種の注意事項等が印刷されたシールLが貼られる。
回収トナー収容容器106には、トナーカートリッジ13を所定位置に装着固定するためのハンドル部材128が、支点129(図4参照)を中心にして回動自在に取り付けられている。
図6(a)〜図6(c)は、供給トナー収容容器104の長手方向に直交する方向の複数箇所の断面図であり、各断面を開口部105側から眺めた状態を示す。図6(a)〜図6(c)に示す状態の上下方向は、トナーカートリッジ13の画像形成装置への取り付け状態と同様な姿勢における上下方向と一致している。
図6(a)は、供給トナー収容容器104の長手方向における開口部105側の約1/3を占める領域の断面図である。図6(b)は、供給トナー収容容器104の長手方向に沿って開口部105と反対側の約2/3を占めるトナー供給側領域110にて、開口部105側に比較的近い部分の断面図である。図6(c)は、トナー供給口111を含む領域の断面図である。
図6(b)に示すように、トナー供給側領域110では、図6(a)に示す角部104aの部分が円弧形状の側面110aを形成する。そして、図6(c)に示すように、この円弧状に形成される側面110aの長手方向に沿った方向の端部に、現像装置11(図1参照)にトナーを供給するトナー供給口111を有する。
本実施の形態では、圧縮比が0.25から0.38のトナーを使用することにより、トナーは流動性が良好に保たれているので、回転軸方向に垂直に搬送するアジテータ140であっても、トナーをトナー供給口111側へ搬送することが可能である。さらに加えて、スリット142aを設けることにより、スリット142aの左右にてアジテータフィルム142の撓み量が大きく異なることが可能となり、トナーをトナー供給口111側へ搬送することがより容易となる。
図9(b)は、トナーカートリッジ13を画像形成装置に取り付けた際に、天頂側が反転されて下方となる保管状態を示し、天頂側にトナーブロッキングが生じ易い。
図9(c)は、供給トナー収容容器104の長手方向の先端側(トナー供給方向)の面を下にして保管する状態を示す。この場合には、供給トナー収容容器104の長手方向の先端側にトナーブロッキングが生じ易い。
次に、本実施の形態で使用するトナーについて説明する。
本実施の形態で使用するトナーは、少なくとも、結着樹脂、着色剤及びワックスを含有し、更に必要に応じ、その他の成分を含有する。
結着樹脂としては、従来公知のものが使用可能であり特に限定されず、通常、以下に述べる単量体の単独重合体又は共重合体が挙げられる。このような単量体としては、例えば、スチレン、クロロスチレン等のスチレン類;エチレン、プロピレン、ブチレン、イソプレン等のモノオレフィン;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、安息香酸ビニル、酢酸ビニル等のビニルエステル;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸オクチル、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等のα−メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル;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等のビニルエーテル;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等のビニルケトン等が挙げられる。
また、結着樹脂としては、軟化点90℃〜150℃、ガラス転移温度55℃〜75℃、酸価1〜40、水酸基価5〜40を示す樹脂が特に好ましい。
酸成分としては、例えば、マレイン酸、フマル酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、コハク酸、ドデセニルコハク酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、シクロヘキサントリカルボン酸、1,5−シクロヘキサンジカルボン酸、2,5,7−ナフタレントリカルボン酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸、1,2,5−ヘキサントリカルボン酸、1,3−ジカルボキシル−2−メチレンカルボキシプロパンテトラメチレンカルボン酸及びそれらの無水物が挙げられる。
着色剤としては、例えば、カーボンブラック、ニグロシン、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リド、フタロシアニンブルー、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.ピグメント・レッド48:1、C.I.ピグメント・レッド122、C.I.ピグメント・レッド57:1、C.I.ピグメント・イエロー97、C.I.ピグメント・イエロー12、C.I.ピグメント・イエロー17、C.I.ピグメント・イエロー180、C.I.ピグメント・ブルー15:1、C.I.ピグメント・ブルー15:3等を代表的なものとして例示することができる。
磁性粉末の混合割合は、通常、トナー粒子に対して30重量%〜70重量%、好ましくは、35重量%〜65重量%である。磁性粉末の混合割合が過度に少ないと、トナー担持体のマグネットによるトナーの拘束力が低下し、トナー飛散やカブリが発生する傾向がある。磁性粉末の混合割合が過度に多いと、画像濃度が低下する傾向がある。
これらの磁性粉末の平均粒径は、通常、0.05μm〜0.35μm程度のものが結着樹脂への分散性の観点で好ましい。
ワックスとしては、例えば、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が挙げられる。ここで誘導体とは、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。さらに、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、酸アミド等も使用することができる。
本実施の形態で使用するトナーは、必要に応じて、その他の成分を含む。その他の成分としては、例えば、内部添加剤として帯電を調整する帯電制御剤、ワックス分散助剤等が挙げられる。更に、トナーの長期保存性、流動性、現像性、転写性をより向上させるために、トナー表面に無機粉、樹脂粉を単独又は併用して添加してもよい。
無機粉としては、例えば、カーボンブラック、シリカ、アルミナ、チタニア、酸化亜鉛、メタチタン酸化合物等が挙げられる。無機粉は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。無機粉の総添加量は、通常、トナー粒子に対して1重量%〜6重量%、好ましくは、2.5重量%〜5重量%である。
樹脂粉としては、例えば、ポリメチルメタクリレート(PMMA)樹脂、ポリアミド樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、フッ素樹脂等の球状粒子、そして塩化ビニリデン、脂肪酸金属塩等の不定形粉末が挙げられる。樹脂粉の添加量は、通常、トナー粒子に対して0.1重量%〜4重量%、好ましくは、0.5重量%〜3重量%である。それぞれの表面添加粉末は、所望の表面処理を施して用いてもよい。
本実施の形態で使用するトナーの分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー測定による数平均分子量が、通常、2,500〜5,500、好ましくは3,000〜5,000、より好ましくは3,500〜4,500である。また、重量平均分子量が、通常、13,000〜25,000であり、好ましくは15,000〜23,000であり、より好ましくは16,000〜20,000である。
トナーの分子量が過度に低いと、トナー自体の機械的強度が低下し、現像時撹拌される際に微粒化し、カブリ等が発生しやすい傾向がある。また、定着画像強度が弱くなり、画像を折り曲げた際にトナーの脱落が発生しやすい傾向がある。さらに、定着時にオフセットが発生しやすい傾向がある。トナーの分子量が過度に高いと、定着後の光沢性が低下し、また、例えば、OHP透過画像の彩度が低下する傾向がある。
キャリアとしては、従来公知のキャリアであれば特に制限されるものではなく、例えば、鉄粉系キャリア、フェライト系キャリア、表面コートフェライトキャリア等が使用できる。キャリアの粒径は、通常、20μm〜100μm程度であり、好ましくは25μm〜60μmである。
本実施の形態で使用するトナーは、下記式(1)で定義する圧縮比が、0.25〜0.38の範囲である。
圧縮比=(P−A)/P 式(1)
但し、式(1)中、Pは、トナーの固め見掛け比重である。Aは、トナーの緩み見掛け比重である。
また、撹拌搬送部材としてのアジテータ140の回転方向に垂直な方向へのトナーの流動も促される。このため、供給トナー収容容器104の端部に設けるトナー供給口111へトナーの流動が十分に行われ、供給トナー収容容器104内の残トナー量が低減する。
また、トナーの圧縮比が過度に大きいと、トナーの流動性が低下し、供給トナー収容容器104内に残留するトナー量が増大する傾向がある。
尚、トナーに添加される無機系微粒子又は有機系微粒子は、トナー粒子と共にサンプルミルやヘンシェルミキサー等で機械的衝撃力を加えられてトナー粒子表面に付着又は固着することができる。
SF=100×(π/4)×(ML2/M) 式(2)
式(2)中、MLは、トナー粒子の絶対最大長である。Mは、トナー粒子の投影面積である。形状係数SFは、真球の場合に100となり、歪が大きくなるほど大きな値となる。トナー粒子の絶対最大長及びトナー粒子の投影面積は、主に、光学顕微鏡画像または走査電子顕微鏡画像を画像解析装置を用いて解析することにより数値化する。
例えば、スライドグラス上に散布したトナー粒子の光学顕微鏡像を、ビデオカメラを通じて画像解析装置(ニレコ株式会社製:LUZEXIII)に取り込み、円相当径を測定して、絶対最大長(ML)及び投影面積(S)から、50個のトナー粒子について、形状係数SFを式(2)から計算する。
形状係数SFが140より大きいトナーは、一般的には粉砕法で製造され、ケミカル製法のトナーよりもトナー表面の水分子存在量が少ない為、粒子同士の凝集力が小さくなり、トナーの流動性が良好であり、トナーカートリッジ13内におけるトナーの搬送性が良好となる傾向がある。
本実施の形態で使用するトナーとしては、例えば、主原料や副原料を溶融混練した後、原料を細かく粉砕して調製する粉砕トナー又は粉砕溶融トナーを用いることが好ましい。このような粉砕トナーは、例えば、ケミカル手法によって得られるケミカル球形トナーと比べ、粒子間の吸着力を小さくでき、ブロッキングの程度を緩くすることができる点で好ましい。ケミカル手法においては、トナーの構成成分(顔料等)を湿式粉砕し、水中に分散させ、最終的に水分を含んだトナーを熱風で乾燥させて作製される。従って、トナー粒子表面の水分子残存量が粉砕法トナーに比べて多く、トナー粒子間の吸着力が大きい傾向にあり、ブロッキングしやすい。
(製造例1)
ポリエステル樹脂(テレフタル酸/ビスフェノールA・エチレンオキシド付加物/無水トリメリット酸より得られるポリエステル:ガラス転移温度62℃、数平均分子量5,320、重量平均分子量24,500、酸価17、水酸基価33)88部、ポリエチレンワックス(東洋ペトロライト株式会社製:Polywax 725、DSC吸熱ピーク102℃)7部、及び黒顔料(三菱化学株式会社製:カーボンブラック#25B)5部をそれぞれ配合し、これらを予備混合した後、エクストリューダーで混錬し、ジェットミルで粉砕する。
製造例1と同一製法にて体積中心径6.5μmの分級品を得た後に、外添剤としてのシリコーンオイル処理シリカの添加量を0.8重量部、チタン化合物の添加量を0.2重量部に変更して、トナーBを得た。トナーBの圧縮比は0.38、形状係数SFは142であった。
製造例1において、外添剤として0.012μmのシリコーンオイル処理シリカの添加量を2重量部、チタン化合物の添加量を0.2重量部とし、さらにシリコーンオイル処理シリカ(1次粒子径0.1μm)を1重量部添加した以外は同様にしてトナーCを得て、評価した。トナーCの圧縮比は0.25であった。
次に述べる乳化重合凝集法にてトナー粒子を作製した。
(アニオン性樹脂微粒子分散液の調製)
スチレン480重量部、n−ブチルアクリレート120重量部、アクリル酸12重量部、及びドデカンチオール12重量部の各成分を混合溶解して溶液を調製する。他方、アニオン性界面活性剤(ローディア株式会社製:ダウファックス)12重量部をイオン交換水250重量部に溶解し、前記溶液を加えてフラスコ中で分散し乳化する(単量体乳化液A)。
C.I.Pigment Yellow 74(クラリアントジャパン株式会社製:PY74)50重量部、アニオン性界面活性剤(第一工業製薬株式会社製:ネオゲンR)5重量部及びイオン交換水200重量部の各成分を混合溶解し、ホモジナイザー(IKA株式会社製:ウルトラタラックス)により10分間分散し、中心径200nm、固形分量21.5%のYellow着色剤粒子分散液を得た。
ポリワックス725(東洋ペトロライト株式会社製:融点100℃)50重量部、アニオン性界面活性剤(ローデイア株式会社製:ダウファックス)5重量部及びイオン交換水200重量部の各成分を110℃に加熱して、ホモジナイザー(IKA株式会社製:ウルトラタラックスT50)で十分に分散した後、圧力吐出型ホモジナイザー(ゴーリン株式会社製:ゴーリンホモジナイザー)で分散処理し、中心径150nm、固形分量21.0%の離型剤粒子分散液を得た。
アニオン性樹脂微粒子分散液227重量部(樹脂84重量部)、Yellow着色剤粒子分散液40重量部(顔料8.6重量部)、離型剤粒子分散液40重量部(離型剤8.6重量部)及びポリ塩化アルミニウム0.15重量部の各成分を丸型ステンレス製フラスコ中でホモジナイザー(IKA株式会社製:ウルトラタラックスT50)で十分に混合・分散した後、加熱用オイルバスでフラスコを撹拌しながら48℃まで加熱し、48℃で60分間保持した後、アニオン性樹脂微粒子分散液を68重量部(樹脂28.6重量部)追加して緩やかに撹拌した。
反応終了後、冷却し、濾過し、イオン交換水で十分に洗浄した後、ヌッチェ式吸引濾過で固液分離した。そして、40℃のイオン交換水3リットル中に再分散し、15分、300rpmで撹拌、洗浄した。この洗浄操作を5回繰り返し、ヌッチェ式吸引濾過で固液分離し、次いで、真空乾燥を12時間行いトナー粒子を得た。
上記のトナー粒子50重量部に対し、疎水性シリカ(キャボット株式会社製:TS720)1.2重量部を添加し、サンプルミルで混合して外添トナーDを得た。トナーDの圧縮比は0.38であった。
製造例4と同様の製法にてトナー粒子を作製した。体積中心粒径は6.0μm、形状係数SFは123であった。このトナー粒子50重量部に対し、疎水性シリカ(キャボット株式会社製:TS720)1.4重量部を添加し、サンプルミルで混合して外添トナーEを得た。圧縮比は0.38であった。
製造例1において、外添剤としてシリカを0.8重量部に減量した以外は同様にしてトナーPを得て評価した。トナーPの圧縮比は0.41であった。
製造例1において、シリコーンオイル処理シリカを2.5重量部に増量した以外は同様にしてトナーQを得て評価した。トナーQの圧縮比は0.23であった。
製造例4において、疎水性シリカ(キャボット株式会社製:TS720)0.9重量部に減量した以外は同様にしてトナーLを得た。圧縮比は0.42であった。
図10は、画像形成装置に装着したトナーカートリッジ13から現像装置11に供給されるトナーの単位時間あたりの供給量(Dispense Rate)とトナー供給モータ駆動時間の関係を示す図である。
ここでトナー供給モータ駆動時間とは、各色毎のトナーカートリッジ13のトナー供給口111と現像装置11(図1参照)を連結したトナー搬送パイプ(図示せず)内に設けられた搬送パドルを駆動した時間のことであり、画像形成装置本体からの信号によりこの搬送パドルを駆動するモータがオン/オフすることにより、必要なトナーを供給する。供給トナー収容容器104内に十分な量のトナーが存在しトナー供給口111から十分なトナーがトナー搬送パイプへ供給されている場合には、所定のDispense Rate(mg/sec)が維持される。しかし、供給トナー収容容器104内のトナーが少量になると、トナー供給口111からトナー搬送パイプへトナーが十分に供給されなくなり、Dispense Rateが低下する。そして、図10に示すように、本画像形成装置に最適な80mg/secに、トナー供給量が維持できなくなると、現像装置11内のトナー濃度が低下して、画像濃度が所定値を下回ってしまう。この時の供給トナー収容容器104に残留するトナー重量を残留トナー量として測定する。本画像形成装置においては、Dispense Rate(mg/sec)が80mg/secを下回ると、現像装置11内のトナー濃度が不足して、画像の濃度が所定値を満たさないという不具合が発生する。
パウダテスタ(ホソカワミクロン株式会社製:パウダテスタPT―S)により、緩み見掛け比重(A)及び固め見掛け比重(P)を測定し、これらの測定値から、式(1)に基づき圧縮比を求める。
トナーの緩み見掛け比重(A)は、以下の操作に従い測定する。
直径5cm、高さ5.2cm、容量100ccの測定用カップを準備する。次に、測定用カップの上部から所定の流下速度でトナーを流下し、測定用カップ内にトナーを充填する。このとき、約20秒間〜30秒間程度で、トナーが測定用カップの上部に山盛りになるように、トナーの流下速度を調整する。トナーが測定用カップの上部に山盛りになると、すばやく金属ブレードで測定用カップの表面をすり切る。
続いて、測定用カップ内に充填したトナーの重量(M1g)を秤量し、これを測定用カップの容量(100cc)で割って(M1/100)、緩み見掛け比重(A)を求める。
前述した緩み見掛け比重(A)の測定に使用する測定用カップの上部に付属のキャップを継ぎ足す。次に、トナーを、測定用カップの上部に継ぎ足したキャップの上部にまで静かに充填する。続いて、キャップを継ぎ足したままの状態で、測定用カップを180回タッピングする。タッピングが終了後、測定用カップの上部に継ぎ足したキャップを外し、次に、測定用カップの上部に山盛りになっている余分なトナーをすり切る。
測定用カップ内に充填したトナーの重量(M2g)を秤量し、これを測定用カップの容量(100cc)で割って(M2/100)、固め見掛け比重(B)を求める。
前述したように、予め調製した式(1)で定義する圧縮比が異なる8種類のトナー(トナーA〜トナーE、トナーP、トナーQ、トナーL)を順次、供給トナー収容容器104に充填して画像評価を実施した。ここで、供給トナー収容容器104の容積は160ccであり、充填する各トナー量は50gである。
本実施例では、図1に示す画像形成装置に装着する4つのトナーカートリッジ13のうち、13B(図1参照)のみを使用し、単色印字を行う。トナーカートリッジ13Bを図1に示す画像形成装置にセットし、供給トナー収容容器104から現像装置11に供給するトナーの単位時間あたりの重量(Dispense Rate(mg/sec))を80mg/secに設定して、画像面積率5%のテスト画像にて20℃、60%RH環境下で連続印字を行い、以下の基準に従いトナーカートリッジ13Bを評価した。トナーカートリッジ13Bの評価結果を表1に示す。
○:トナーの残留量が5g未満
△:トナーの残留量が5g
×:トナーの残留量が5gを超える
○:トナー供給口111とシール部材114の間からトナー漏れが無い
×:トナー供給口111とシール部材114の間からトナー漏れが有る
また、形状係数SFが140以上であるトナーA〜トナーCを使用した場合(実施例1〜実施例3)は、トナー残量が3g以下と極小であり、かつトナーシール性も優れていることから、トナーD、トナーEを使用した場合(実施例4、5)より流動性が優れていると推測される。その詳細なメカニズムは不明であるが、粉砕法で作製されたトナー粒子の方が、重合法で作製されたトナーよりも、粒子表面に水分子が残存する量が少ないことによる効果が表れ、粒子同士の凝集力が粉砕法トナーのほうが小さいためと考えられる。
また、圧縮比が0.25未満のトナーを使用する場合(比較例2)は、供給トナー収容容器104のトナー残留は減少するものの、トナーの流動性が過大になり、トナー供給口111から流出するトナー量が増大し、トナーシール部からのトナー漏れが多くなることが分かる。このため、トナー供給口111周囲の汚れが酷くなるという問題が発生した。さらに、Dispense Rate(mg/sec)が所定値以上となり、一定に制御することができず、現像装置11内のトナー濃度制御を困難にするという問題も発生する。
Claims (7)
- 角部にトナー供給口を有する矩形状のトナー収容容器と、
前記トナー収容容器内にて所定の回転方向に回転可能に設けられ当該トナー収容容器内のトナーを前記トナー供給口に向けて撹拌搬送する撹拌搬送部材と、を備え、
前記トナー収容容器は、当該トナー収容容器の内部に設けられ、当該トナー収容容器の画像形成装置への取り付け状態と同様な姿勢にて前記トナー供給口の上方に位置する隅部に形成されるとともに、前記撹拌搬送部材の前記回転方向の下流側にて変化点から切り上げられる段差を有する曲率部を有し、
前記撹拌搬送部材は、前記トナー収容容器内に回転可能に軸支される軸部と、当該軸部に設けられ当該トナー収容容器に収容される前記トナーから受ける圧力により歪曲される可撓性を有する撹拌搬送部とを備え、当該撹拌搬送部の先端側に前記トナー供給口へ挿入可能な挿入片と、当該挿入片に隣接して設けられ当該挿入片よりも回転中心からの長さが長く当該トナー供給口の側部の当該トナー収容容器の内壁を摺擦する摺擦片とを有し、
前記トナー収容容器内に収容する前記トナーの下記式(1)で定義する圧縮比が0.25〜0.38であることを特徴とするトナーカートリッジ。
圧縮比=(P−A)/P 式(1)
(但し、式(1)中、Pは、トナーの固め見掛け比重であり、Aは、トナーの緩み見掛け比重である。) - 前記トナーは、下記式(2)により定義する形状係数(SF)が140以上であることを特徴とする請求項1に記載のトナーカートリッジ。
SF=100×(π/4)×(ML2/S) 式(2)
(但し、式(2)中、MLは、トナー粒子の絶対最大長である。Sは、トナー粒子の投影面積である。) - 前記トナーは、粉砕トナー又は溶融粉砕トナーであることを特徴とする請求項1に記載のトナーカートリッジ。
- 前記トナー供給口は、前記矩形状のトナー収容容器の長手方向の一方側の角部に設けられることを特徴とする請求項1に記載のトナーカートリッジ。
- 前記トナー収容容器は、当該トナー収容容器の内部に設けられ前記トナー供給口側の長手方向に沿って円弧状に形成されるトナー供給側領域を有することを特徴とする請求項1に記載のトナーカートリッジ。
- 前記撹拌搬送部材の前記軸部は、当該軸部の長手方向に複数設けられ回転中心から外側に向かって突出する突出部を備えることを特徴とする請求項1に記載のトナーカートリッジ。
- 前記撹拌搬送部材は、前記撹拌搬送部の前記トナー供給側領域に対応する部分に形成され所定の傾斜角度を有する複数のスリットを有することを特徴とする請求項1に記載のトナーカートリッジ。
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