JP3979222B2 - Organic photoreceptor, image forming method, image forming apparatus, and process cartridge - Google Patents

Organic photoreceptor, image forming method, image forming apparatus, and process cartridge Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機やプリンターの分野において用いられる有機感光体、及び該有機感光体を用いた画像形成方法、画像形成装置、プロセスカートリッジに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、電子写真感光体には有機感光体が広く用いられている。有機感光体は可視光から赤外光まで各種露光光源に対応した材料が開発しやすいこと、環境汚染のない材料を選択できること、製造コストが安い事など他の感光体に対して有利な点があるが、欠点としては機械的強度、化学的な耐久性が弱く、多数枚のプリント時に感光体の静電特性の劣化や、表面の傷の発生等がある。
【0003】
即ち、有機感光体(以下単に感光体とも云う)の表面には帯電手段、現像手段、転写手段およびクリーニング手段などにより電気的、機械的な外力が直接加えられるため、それらに対する耐久性が要求される。
【0004】
具体的には摩擦による感光体表面の摩耗や傷の発生、コロナ帯電時に発生するオゾン等の活性酸素、チッソ酸化物などによる表面の劣化などに対する耐久性が要求される。
【0005】
上記のような機械的、化学的耐久性の問題を解決するために、有機感光体はその層構成を電荷発生層と、電荷輸送層の積層構成にし、表面層の電荷輸送層を高強度且つ活性ガスが透過しにくい均一層にし、電荷輸送層の膜厚を20μmより厚くする構成が多く採用されている。
【0006】
又、他のアプローチとして、感光体の表面に高強度の保護層を設置するなどの技術が検討されてきた。例えば特開平6−118681号公報では感光体の保護層として、硬化性シリコーン樹脂を用いることが報告されている。しかしながら上記のような電荷輸送層を厚膜化する方法や高強度の保護層を設ける方法は電荷発生層で発生したキャリアが表面に達するまでに、横方向に拡散する問題があり、鮮鋭性等に問題が生じる。デジタル複写機の分野ではより高画質への要求が高まり高解像度の画像形成が検討されているが、このようにキャリアの拡散を招きやすい層構成や保護層では良好な静電潜像を得ることができない。
【0007】
画像情報を静電潜像として忠実に再現するためには露光/未露光部の電位コントラストが十分確保されている必要があるが、これは発生キャリアが表面電荷に到達するまでのキャリアの拡散を押さえることが重要である。日本画像学会誌第38巻第4号296頁には高密度画像の潜像劣化は、電荷輸送層の拡散定数(D)とドリフト移動度(μ)との比D/μが大きくなると静電潜像への拡散の効果が無視できず、電荷輸送層の膜厚が大きくなると潜像劣化は大きくなると記述されている。特に、高感度の電荷発生物質、例えば、特開平11−119450号等で公開されているガリウムフタロシアニン顔料等を用いた電荷発生層と20μmを超える電荷輸送層で構成された有機感光体等では電荷発生層で多量に発生したキャリアが厚膜の電荷輸送層で拡散し、画像の鮮鋭性の劣化を顕著に増加させる傾向にある。
【0008】
しかしながら、これまで実用化されてきた有機感光体はクリーニングブレード等の擦過による膜厚減耗が大きく、電荷輸送層等の感光層膜厚を20μm以下に設計することは感光体の耐久性を更に小さくすることになり、好ましくなかった。
【0009】
又、電荷輸送層を薄膜化し、静電潜像の拡散を防止する有機感光体は既に特開平5−119503号等で提案されている。しかしながら、これらの提案された有機感光体は、感光体の耐久性、及び高画質化の要求に対して、尚十分な解決とはなり得ていない。
【0010】
即ち、デジタル画像の高解像度の画像形成のためには、感光体表面に形成された静電潜像に正確にトナーが付着し、デジタルのドット潜像を正確に顕像化することが必要であるが、有機感光体の表面にトナーを飛散させないで、静電潜像を忠実に再現するトナー像を形成するには、有機感光体の表面に異物が付着しにくい特性を有すること、及び繰り返し使用しても表面に傷が付きにくく、荒れにくい特性を有することが必要であるが、これまで開発された有機感光体はこのような特性をまだ十分に満足しえていない。
【0011】
従来、デジタル画像の高画質化では、小粒径化したり、粒度分布をシャープにしたトナーを用いることが、多く提案されているが、本発明者等の検討結果では、これらのトナーを用いても、有機感光体が前記したトナーを飛散させないで、静電潜像を忠実に再現できるような表面特性を持たないと、トナーの小粒径化や粒度分布の改良効果が十分に生かされないことが見いだされた。
【0012】
一方、有機感光体の耐摩耗特性を改良する方法としては、前記した硬化性シリコーン樹脂を用いる保護層等の他に、特開昭56−117245号、同63−91666号及び特開平1−205171号の各公報等で、感光体の最表面層にシリカ粒子を含有せしめ、感光体表面の機械的強度を大とし、耐久性を向上せしめることができることが記載されている。更に又特開昭57−176057号、同61−117558号又は特開平3−155558号等の各公報には前記シリカ粒子をシランカップリング剤等で処理して成る疎水性シリカ粒子を感光体の最表面層に含有せしめ、感光体の機械的強度を大ならしめると共に潤滑性を付与してより高耐久性の感光体が得られることが記載されている。
【0013】
しかしながら、これらの耐摩耗性改良技術は、繰り返し画像形成を行い、多数枚の複写画像を形成すると、画像品質、特に鮮鋭性が低下する傾向が見られる。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記の問題点を解決することにあり、像露光に対し、ボケが小さい正確な静電潜像を形成し、且つ該静電潜像を忠実にトナー像として顕像化でき、且つトナーの転写性、残留トナーのクリーニング性、耐傷性を改善した有機感光体を提供することであり、該感光体を用いた画像形成方法、画像形成装置、及び該画像形成装置に用いられるプロセスカートリッジを提供する事である。
【0015】
【課題を解決するための手段】
我々は上記問題点について検討を重ねた結果、多数枚の繰り返し複写やプリントを行う有機感光体の鮮鋭性と耐摩耗特性を改良するには、有機感光体を電荷発生層及び電荷輸送層の機能分離構成とし、表面層を形成する電荷輸送層の膜厚を薄くし、キャリアの拡散を防ぐと同時に、表面層の粘弾性特性を異物が付着しにくく、且つ繰り返し使用しても表面が荒れにくく、且つ耐摩耗特性を備えている特性にし、電荷発生層には、感光体単位面積当たりの帯電量を増加しても、十分に静電潜像の電位コントラストを形成できる高感度の電荷発生物質を用いることが必要であることを見いだし本発明を完成した。
【0016】
更に、このような有機感光体と形状係数や粒度分布がそろったトナーを併用して、電子写真方式の画像を形成すると、より鮮鋭性に優れた高画質の電子写真画像を得ることができる。
【0017】
即ち、本発明の目的は、以下の構成を持つことにより達成される。
1.ガリウムフタロシアニン顔料を含有する電荷発生層及び該電荷発生層上に、総膜厚が5〜15μmの一層以上の電荷輸送層を有し、下記に定義したクリープ率(ビッカース圧子を荷重20mNで押し込んだ時のクリープ率)が1%以上3.5%未満であることを特徴とする有機感光体。
クリープ率
CHU(クリープ率)={(h2−h1)/h1}×100(%)
h1:負荷荷重(20mN)に達した時(負荷開始から5秒後)の押し込み深さ
h2:保持(5sec)後の押し込み深さ
クリープ率の測定
使用機器:フィッシャースコープH100V(微小硬さ測定装置)(株)フィッシャー・インストルメンツ社製
使用圧子:ダイアモンド ビッカース圧子
負荷条件:4mN/secの速度で有機感光体の表面からビッカース圧子を押し込む
負荷時間:5sec
保持時間:5sec
除荷条件:負荷と同し速度で負荷を除く
測定試料
アルミ平板上に前記した感光体と同様に中間層、電荷発生層、第一電荷輸送層、第二電荷輸送層を設け、同じ条件で乾燥させた試料を作製した試料をH100V機に固定し、試料に対して垂直にビッカース圧子を押し込み測定。
測定は圧子負荷(5sec)、荷重保持(5sec:この間の変形量の割合がクリープ率)、除荷の手順で行う。
【0018】
2.前記ガリウムフタロシアニン顔料が、Cu−Kαの特性X線回折スペクトルのブラッグ角(2θ±0.2°)において、少なくとも7.4°、16.6°、25.5°、28.3°の位置に回折ピークを有するクロルガリウムフタロシアニン顔料、又は少なくとも7.5°、9.9°、12.5°、16.3°、18.6°、25.1°、28.1°の位置に回折ピークを有するヒドロキシガリウムフタロシアニン顔料であることを特徴とする前記1に記載の有機感光体。
【0019】
3.前記電荷輸送層が数平均粒径10nm以上、100nm未満の微粒子を含有することを特徴とする前記1又は2に記載の有機感光体。
【0020】
4.前記電荷輸送層が表面層であることを特徴とする前記1〜3のいずれか1項に記載の有機感光体。
【0021】
5.導電性支持体上に電荷発生層及び少なくとも一層以上の電荷輸送層をこの順に積層してなる有機感光体上に形成された静電潜像を、現像工程でトナー像とし、該トナー像を転写紙に転写した後、有機感光体上に残留するトナーをクリーニング工程で除去する画像形成方法において、前記現像工程のトナー粒子の形状係数の変動係数が16%以下、個数粒度分布における個数変動係数が27%以下であり、前記有機感光体が、ガリウムフタロシアニン顔料を含有する電荷発生層及び該電荷発生層上に、総膜厚が5〜15μmの一層以上の電荷輸送層を有し、前記定義したクリープ率(ビッカース圧子を荷重20mNで押し込んだ時のクリープ率)が1%以上3.5%未満であることを特徴とする画像形成方法。
【0022】
6.導電性支持体上に電荷発生層及び少なくとも一層以上の電荷輸送層をこの順に積層してなる有機感光体上に形成された静電潜像を、現像工程でトナー像とし、該トナー像を転写紙に転写した後、有機感光体上に残留するトナーをクリーニング工程で除去する画像形成方法において、前記現像工程のトナーが、形状係数1.2〜1.6の範囲にあるトナー粒子を65個数%以上含有し、前記有機感光体が、ガリウムフタロシアニン顔料を含有する電荷発生層及び該電荷発生層上に、総膜厚が5〜15μmの一層以上の電荷輸送層を有し、前記定義したクリープ率(ビッカース圧子を荷重20mNで押し込んだ時のクリープ率)が1%以上3.5%未満であることを特徴とする画像形成方法。
【0023】
7.導電性支持体上に電荷発生層及び少なくとも一層以上の電荷輸送層をこの順に積層してなる有機感光体上に形成された静電潜像を、現像工程でトナー像とし、該トナー像を転写紙に転写した後、有機感光体上に残留するトナーをクリーニング工程で除去する画像形成方法において、前記現像工程のトナー粒子の粒径をD(μm)とするとき、自然対数lnDを横軸にとり、この横軸を0.23間隔で複数の階級に分けた個数基準の粒度分布を示すヒストグラムにおける最頻階級に含まれるトナー粒子の相対度数(m1)と、前記最頻階級の次に頻度の高い階級に含まれるトナー粒子の相対度数(m2)との和(M)が70%以上であり、前記有機感光体が、ガリウムフタロシアニン顔料を含有する電荷発生層及び該電荷発生層上に、総膜厚が5〜15μmの一層以上の電荷輸送層を有し、前記定義したクリープ率(ビッカース圧子を荷重20mNで押し込んだ時のクリープ率)が1%以上3.5%未満であることを特徴とする画像形成方法。
【0024】
8.導電性支持体上に電荷発生層及び少なくとも一層以上の電荷輸送層をこの順に積層してなる有機感光体上に形成された静電潜像を、現像工程でトナー像とし、該トナー像を転写紙に転写した後、有機感光体上に残留するトナーをクリーニング工程で除去する画像形成方法において、前記現像工程のトナーが、角がないトナー粒子を60個数%以上含有し、前記有機感光体が、ガリウムフタロシアニン顔料を含有する電荷発生層及び該電荷発生層上に、総膜厚が5〜15μmの一層以上の電荷輸送層を有し、前記定義したクリープ率(ビッカース圧子を荷重20mNで押し込んだ時のクリープ率)が1%以上3.5%未満であることを特徴とする画像形成方法。
【0025】
9.前記現像工程のトナー粒子の個数平均粒径が3〜8μmであることを特徴とする前記5〜8のいずれか1項に記載の画像形成方法。
【0026】
10.前記静電潜像の形成は、露光スポット面積が2×10-9(m2)以下の露光ビームの露光により行われることを特徴とする前記5〜9のいずれか1項に記載の画像形成方法。
【0027】
11.前記5〜10のいずれか1項に記載の画像形成方法を用いて電子写真画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
【0028】
12.前記1〜4のいずれか1項に記載の有機感光体を用い、帯電手段、像露光手段、現像手段、クリーニング手段のいずれか1つとが一体に組み合わされており、画像形成装置に出し入れ自由に設計されていることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【0029】
即ち、本発明の有機感光体は、前記有機感光体が、ガリウムフタロシアニン顔料を含有する電荷発生層及び該電荷発生層上に、総膜厚が5〜15μmの一層以上の電荷輸送層を有し、前記定義したクリープ率(以下単にクリープ率という。ビッカース圧子を荷重20mNで押し込んだ時のクリープ率)が1%以上3.5%未満であることを特徴とする。
【0030】
本発明の有機感光体が上記の構成を有することにより、表面層にトナーや紙粉等の付着によるフィルミングが防止され、且つ繰り返し使用されても文字チリやトナー飛散が発生しない、均質な表面特性を有し、良好な鮮鋭性を有する画像を作製することができる。
【0031】
又、本発明の画像形成方法は、上記の構成を有する有機感光体上の静電潜像を形状係数や粒度分布が均一なトナーを用いて現像することにより、良好な鮮鋭性を有する高画質の電子写真画像を長時間に亘り提供することができる。
【0032】
以下本発明について詳細に説明する。
本発明の有機感光体は、表面の電荷輸送層が、表面から加重される一定加重の圧子(荷重20mN)に対し、一定の塑性変形(1%以上、3.5%未満)特性を有機感光体に持つことを特徴とする。
【0033】
このような粘弾性特性を備えた電荷輸送層を表面層として構成することにより、前記したようなトナーの転写性、残留トナークリーニング性を改善すると同時に、耐傷性を改善し、常に安定した表面を形成し、現像によるトナー画像に乱れが発生せず鮮鋭性等に優れた電子写真画像を形成することができる。
【0034】
前記のような粘弾性特性を有する表面層は、高弾性のポリカーボネートをバインダー樹脂として用いると同時に、比較的高分子量の電荷輸送物質を用いて、バインダーの高弾性を維持した電荷輸送層を表面層とすることにより、実現する事が出来る。又、このような電荷輸送層は、電荷輸送層を2層以上とし、最上層の電荷輸送層を前記した構成にすることが好ましい。
【0035】
本発明に好ましく用いられる高弾性のポリカーボネートとしては、下記に示すようなポリカーボネートが挙げられる。
【0036】
【化1】

Figure 0003979222
【0037】
又、本発明に用いる電荷輸送物質としては、分子量が500〜1500が好ましく、更に600〜1000がより好ましい。本発明に好ましく用いられる電荷輸送物質としては下記のような化学構造を有する電荷輸送物質が挙げられる。
【0038】
【化2】
Figure 0003979222
【0039】
上記中、Mwは分子量を示す。
前記した高分子量の電荷輸送物質とポリカーボネートの混合比は質量比で電荷輸送層1に対し、ポリカーボネート0.5〜3.0の比率が好ましく、更に0.8〜2.0の比率が好ましいが、この比率は電荷輸送物質或いはポリカーボネートの種類によって、或いはその他の添加剤の存在により変化し、絶対的なものではない。
【0040】
本発明のクリープ率は1%以上、3.5%未満であるが、2.0%以上、3.2%以下がより好ましい。
【0041】
又、数平均一次粒径が10nm以上、100nm未満の疎水性無機粒子を混在させることがより好ましい。疎水性無機粒子のより好ましい数平均粒径は10nm以上、90nm以下、最も好ましくは10nm以上、50nm未満である。表面層に含有される無機粒子の数平均一次粒子径が10nm未満でも、100nm以上でも、前記粘弾性特性が得られにくく、上記のような改善効果が得られにくい。
【0042】
本発明に用いられる10nm以上、100nm未満の無機粒子としては、シリカ、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化スズ、酸化アンチモン、酸化インジウム、酸化ビスマス、スズをドープした酸化インジウム、アンチモンやタンタルをドープした酸化スズ、酸化ジルコニウム等の微粒子を好ましく用いることができが、これらの中でもコスト、粒径の調整や表面処理の容易さ等からシリカ、特に表面を疎水化した疎水性シリカが好ましい。
【0043】
本発明の無機粒子の数平均一次粒径は、透過型電子顕微鏡観察によって10000倍に拡大し、ランダムに300個の粒子を一次粒子として観察し、画像解析によりフェレ径の数平均径として測定値を算出する。
【0044】
上記疎水性シリカの疎水化度は、メタノールに対する濡れ性の尺度(メタノールウェッタビリティ)で示される疎水化度で50%以上のものが好ましい。疎水化度が50%未満であると、シリカ表面に多量に残在する水酸基がバインダー樹脂と結合し、クリープ率が小さくなり、且つ感光体表面に湿気を帯びやすく、残留電位が上昇したり、クリーニング不良も発生しやすくなる。より好ましい疎水化度は65%以上、最も好ましくは70%以上である。
【0045】
疎水化度を表すメタノールウェッタビリティとは、メタノールに対するシリカ微粉末の濡れ性を評価するものである。濡れ性の測定は以下の方法で行う。内容量250mlのビーカーに入れた蒸留水50mlに、測定対象のシリカ微粉末を0.2g添加して撹拌する。次にメタノールを先端が液体中に浸漬されているビュレットからゆっくり撹拌した状態でシリカ微粉末の全体が濡れるまでゆっくり滴下する。このシリカ微粉末を完全に濡らすために必要なメタノールの量をa(ml)とした時、下記式(1)により疎水化度を算出する。
【0046】
式(1) 疎水化度=a/(a+50)×100
上記疎水性シリカは、公知の湿式法もしくは乾式法で生成されたシリカ粉末をを疎水化することにより得られる。特に乾式法(ケイ素化ハロゲン化合物の蒸気相酸化)により生成されたいわゆるヒュームドシリカと称されるものを疎水化剤で処理したものが、水分吸着サイトが少なく好ましい。これは従来公知の技術によって製造されるものである。例えば四塩化ケイ素ガスの酸水素焔中における熱分解酸化反応を利用するもので、基礎となる反応式は次のようなものである。
【0047】
SiCl4+2H2+O2→SiO2+4HCl
又、この製造工程において例えば、塩化アルミニウム又は、塩化チタンなど他の金属ハロゲン化合物をケイ素ハロゲン化合物と共に用いることによってシリカと他の金属酸化物の複合微粉体を得ることも可能である。
【0048】
シリカ粉末の疎水化処理は、シリカ微粉末を撹拌等によりクラウド状に分散させたものに、アルコール等で溶解した疎水化処理剤溶液を噴霧するか或いは気化した疎水化処理剤を接触させて付着させる乾式処理、又は、シリカ粉末を溶液中に分散させ、その中に疎水化処理剤を滴下して付着させる湿式処理等の従来公知の方法で行うことが出来る。
【0049】
疎水化処理剤としては、公知の化合物を用いることが出来、具体例を下記に挙げる。又、これらの化合物は組み合わせて使用しても良い。
【0050】
チタンカップリング剤としてはテトラブチルチタネート、テトラオクチルチタネート、イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリデシルベンゼンスルフォニルチタネート及びビス(ジオクチルパイロフォスフェート)オキシアセテートチタネート等が挙げられる。
【0051】
シランカップリング剤としてはγ−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、N−β−ビニルベンジルアミノエチル−N−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン塩酸塩、ヘキサメチルジシラザン、メチルトリメトキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、ドデシルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、o−メチルフェニルトリメトキシシラン及びp−メチルフェニルトリメトキシシラン等が挙げられる。
【0052】
シリコーンオイルとしてはジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル及びアミノ変性シリコーンオイル等が挙げられる。
【0053】
これらの疎水化処理剤は、シリカ粉末に対して1〜40質量%添加して被覆することが好ましく、3〜30質量%がより好ましい。
【0054】
又、上記表面疎水化剤としてハイドロジェンポリシロキサン化合物を用いてもよい。該ハイドロジェンポリシロキサン化合物の分子量は1000〜20000のものが一般に入手しやすく、又、黒ポチ発生防止機能も良好である。特にメチルハイドロジェンポリシロキサンを最後の表面処理に用いると良好な効果が得られる。
【0055】
本発明では上記疎水化処理された疎水性シリカを有機感光体の表面層にバインダーと共に含有させるが表面層のシリカ粒子の割合はバインダーに対して1〜20質量%、好ましくは2〜15質量%、最も好ましくは2〜10質量%で使用されるのがよい。20質量%を超えると、残留電位が上昇し、画像濃度が低下したり、トナーの転写性を低下させやすい。一方、1質量%未満だとクリーニング不良や、耐摩耗性の低下を起こしやすい。
【0056】
又、表面層となる電荷輸送層には、上記高弾性のポリカーボネートのバインダー樹脂と高分子量の電荷輸送物質が含有されるが、その他にも該電荷輸送層には酸化防止剤をバインダー樹脂に対して1〜10質量%存在させることが好ましい。
【0057】
以上のような構成を選択採用することにより、前記した膜物性の電荷輸送層を実現させることができ、このような電荷輸送層を表面層を有する有機感光体は残留トナークリーニング性を改善すると同時に、耐傷性、耐摩耗性を改善し、長期に亘り鮮鋭性が良好な電子写真画像を提供することができる。
【0058】
以下、表面層以外の本発明に適用される有機感光体の構成について記載する。
本発明において、有機感光体とは電子写真感光体の構成に必要不可欠な電荷発生機能及び電荷輸送機能の少なくとも一方の機能を有機化合物に持たせて構成された電子写真感光体を意味し、公知の有機電荷発生物質又は有機電荷輸送物質から構成された感光体、電荷発生機能と電荷輸送機能を高分子錯体で構成した感光体等公知の有機感光体を全て含有する。
【0059】
本発明の電荷輸送層とは、光露光により電荷発生層で発生した電荷キャリアを有機感光体の表面に輸送する機能を有する層を意味し、該電荷輸送機能の具体的な検出は、電荷発生層と電荷輸送層を導電性支持体上に積層し、光導伝性を検知することにより確認することができる。
【0060】
本発明の有機感光体の層構成は、基本的には導電性支持体上に電荷発生層及び電荷輸送層の感光層から構成される。最も好ましい構成としては、感光層を電荷発生層と複数の電荷輸送層で構成し、最上層を電荷輸送物質を含有し、且つクリープ率(ビッカース圧子を荷重20mNで押し込んだ時のクリープ率)が1%以上3.5%未満の特性を有する電荷輸送層の構成にすることである。
【0061】
以下に本発明に用いられる具体的な感光体の構成について記載する。
導電性支持体
本発明の感光体に用いられる導電性支持体としてはシート状或いは円筒状の導電性支持体が用いられる。
【0062】
本発明の円筒状の導電性支持体とは回転することによりエンドレスに画像を形成できるに必要な円筒状の支持体を意味し、真直度で0.1mm以下、振れ0.1mm以下の範囲にある導電性の支持体が好ましい。この真直度及び振れの範囲を超えると、良好な画像形成が困難になる。
【0063】
導電性支持体の材料としてはアルミニウム、ニッケルなどの金属ドラム、又はアルミニウム、酸化錫、酸化インジュウムなどを蒸着したプラスチックドラム、又は導電性物質を塗布した紙・プラスチックドラムを使用することができる。導電性支持体としては常温で比抵抗103Ωcm以下が好ましい。
【0064】
本発明で用いられる導電性支持体は、その表面に封孔処理されたアルマイト膜が形成されたものを用いても良い。アルマイト処理は、通常例えばクロム酸、硫酸、シュウ酸、リン酸、硼酸、スルファミン酸等の酸性浴中で行われるが、硫酸中での陽極酸化処理が最も好ましい結果を与える。硫酸中での陽極酸化処理の場合、硫酸濃度は100〜200g/l、アルミニウムイオン濃度は1〜10g/l、液温は20℃前後、印加電圧は約20Vで行うのが好ましいが、これに限定されるものではない。又、陽極酸化被膜の平均膜厚は、通常20μm以下、特に10μm以下が好ましい。
【0065】
中間層
本発明においては導電性支持体と感光層の間に、バリヤー機能を備えた前記した中間層を設けることが好ましい。
【0066】
本発明の中間層には前記した吸水率が小さいバインダー樹脂中に酸化チタンを含有させることが好ましい。該酸化チタン粒子の平均粒径は、数平均一次粒径で10nm以上400nm以下の範囲が良く、15nm〜200nmが好ましい。10nm未満では中間層によるモアレ発生の防止効果が小さい。一方、400nmより大きいと、中間層塗布液の酸化チタン粒子の沈降が発生しやすく、その結果中間層中の酸化チタン粒子の均一分散性が悪く、又黒ポチも増加しやすい。数平均一次粒径が前記範囲の酸化チタン粒子を用いた中間層塗布液は分散安定性が良好で、且つこのような塗布液から形成された中間層は黒ポチ発生防止機能の他、環境特性が良好で、且つ耐クラッキング性を有する。
【0067】
本発明に用いられる酸化チタン粒子の形状は、樹枝状、針状および粒状等の形状があり、このような形状の酸化チタン粒子は、例えば酸化チタン粒子では、結晶型としては、アナターゼ型、ルチル型及びアモルファス型等があるが、いずれの結晶型のものを用いてもよく、また2種以上の結晶型を混合して用いてもよい。その中でもルチル型で且つ粒状のものが最も良い。
【0068】
本発明の酸化チタン粒子は表面処理されていることが好ましく、表面処理の1つは、複数回の表面処理を行い、かつ該複数回の表面処理の中で、最後の表面処理が反応性有機ケイ素化合物を用いた表面処理を行うものである。また、該複数回の表面処理の中で、少なくとも1回の表面処理がアルミナ、シリカ、及びジルコニアから選ばれる少なくとも1種類以上の表面処理を行い、最後に反応性有機ケイ素化合物を用いた表面処理を行うことが好ましい。
【0069】
尚、アルミナ処理、シリカ処理、ジルコニア処理とは酸化チタン粒子表面にアルミナ、シリカ、或いはジルコニアを析出させる処理を云い、これらの表面に析出したアルミナ、シリカ、ジルコニアにはアルミナ、シリカ、ジルコニアの水和物も含まれる。又、反応性有機ケイ素化合物の表面処理とは、処理液に反応性有機ケイ素化合物を用いることを意味する。
【0070】
この様に、酸化チタン粒子の様な酸化チタン粒子の表面処理を少なくとも2回以上行うことにより、酸化チタン粒子表面が均一に表面被覆(処理)され、該表面処理された酸化チタン粒子を中間層に用いると、中間層内における酸化チタン粒子等の酸化チタン粒子の分散性が良好で、かつ黒ポチ等の画像欠陥を発生させない良好な感光体を得ることができるのである。
【0071】
上記反応性有機ケイ素化合物としては下記一般式(1)で表される化合物が挙げられるが、酸化チタン表面の水酸基等の反応性基と縮合反応をする化合物であれば、下記化合物に限定されない。
【0072】
一般式(1)
(R)n−Si−(X)4-n
(式中、Siはケイ素原子、Rは該ケイ素原子に炭素が直接結合した形の有機基を表し、Xは加水分解性基を表し、nは0〜3の整数を表す。)
一般式(1)で表される有機ケイ素化合物において、Rで示されるケイ素に炭素が直接結合した形の有機基としては、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、オクチル、ドデシル等のアルキル基、フェニル、トリル、ナフチル、ビフェニル等のアリール基、γ−グリシドキシプロピル、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル等の含エポキシ基、γ−アクリロキシプロピル、γ−メタアクリロキシプロピルの含(メタ)アクリロイル基、γ−ヒドロキシプロピル、2,3−ジヒドロキシプロピルオキシプロピル等の含水酸基、ビニル、プロペニル等の含ビニル基、γ−メルカプトプロピル等の含メルカプト基、γ−アミノプロピル、N−β(アミノエチル)−γ−アミノプロピル等の含アミノ基、γ−クロロプロピル、1,1,1−トリフロオロプロピル、ノナフルオロヘキシル、パーフルオロオクチルエチル等の含ハロゲン基、その他ニトロ、シアノ置換アルキル基を挙げられる。また、Xの加水分解性基としてはメトキシ、エトキシ等のアルコキシ基、ハロゲン基、アシルオキシ基が挙げられる。
【0073】
また、一般式(1)で表される有機ケイ素化合物は、単独でも良いし、2種以上組み合わせて使用しても良い。
【0074】
また、一般式(1)で表される有機ケイ素化合物の具体的化合物で、nが2以上の場合、複数のRは同一でも異なっていても良い。同様に、nが2以下の場合、複数のXは同一でも異なっていても良い。又、一般式(1)で表される有機ケイ素化合物を2種以上を用いるとき、R及びXはそれぞれの化合物間で同一でも良く、異なっていても良い。
【0075】
又、表面処理に用いる好ましい反応性有機ケイ素化合物としてはポリシロキサン化合物が挙げられる。該ポリシロキサン化合物の分子量は1000〜20000のものが一般に入手しやすく、又、黒ポチ発生防止機能も良好である。
【0076】
特にメチルハイドロジェンポリシロキサンを最後の表面処理に用いると良好な効果が得られる。
【0077】
感光層
電荷発生層
電荷発生層には電荷発生物質(CGM)を含有する。その他の物質としては必要によりバインダー樹脂、その他添加剤を含有しても良い。
【0078】
本発明の有機感光体には、電荷発生物質として、例えば、他のフタロシアニン顔料、アゾ顔料、ペリレン顔料、アズレニウム顔料などを単独で或いは併用して用いることができる。
【0079】
電荷発生層にCGMの分散媒としてバインダーを用いる場合、バインダーとしては公知の樹脂を用いることができるが、最も好ましい樹脂としてはホルマール樹脂、ブチラール樹脂、シリコーン樹脂、シリコーン変性ブチラール樹脂、フェノキシ樹脂等が挙げられる。バインダー樹脂と電荷発生物質との割合は、バインダー樹脂100質量部に対し20〜600質量部が好ましい。これらの樹脂を用いることにより、繰り返し使用に伴う残留電位増加を最も小さくできる。電荷発生層の膜厚は0.1μm〜2μmが好ましい。
【0080】
電荷輸送層
本発明の電荷輸送層は複数の電荷輸送層で構成することが好ましい。最上層の電荷輸送層については前記したが、最上層以外の電荷輸送層は公知の電荷輸送層の構成を採用することもできる。
【0081】
電荷輸送層には電荷輸送物質(CTM)及びCTMを分散し製膜するバインダー樹脂を含有する。その他の物質としては必要により酸化防止剤等の添加剤を含有しても良い。
【0082】
電荷輸送物質(CTM)としては公知の電荷輸送物質(CTM)を用いることができる。例えばトリフェニルアミン誘導体、ヒドラゾン化合物、スチリル化合物、ベンジジン化合物、ブタジエン化合物などを用いることができる。これら電荷輸送物質は通常、適当なバインダー樹脂中に溶解して層形成が行われる。これらの中で繰り返し使用に伴う残留電位増加を最も小さくできるCTMは高移動度で、且つ組み合わされるCGMとのイオン化ポテンシャル差が0.5(eV)以下の特性を有するものであり、好ましくは0.30(eV)以下である。
【0083】
CGM、CTMのイオン化ポテンシャルは表面分析装置AC−1(理研計器社製)で測定される。
【0084】
電荷輸送層(CTL)に用いられるバインダー樹脂としては熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂いずれの樹脂かを問わない。例えばポリスチレン、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、アルキッド樹脂、ポリカーボネート樹脂、シリコーン樹脂、メラミン樹脂並びに、これらの樹脂の繰り返し単位構造のうちの2つ以上を含む共重合体樹脂。又これらの絶縁性樹脂の他、ポリ−N−ビニルカルバゾール等の高分子有機半導体が挙げられる。これらの中で吸水率が小さく、CTMの分散性、電子写真特性が良好なポリカーボネート樹脂が最も好ましい。
【0085】
バインダー樹脂と電荷輸送物質との割合は、バインダー樹脂100質量部に対し50〜200質量部が好ましい。
【0086】
又、電荷輸送層(1層以上、好ましくは2〜3層、最も好ましくは2層)の膜厚の合計は5〜15μmが好ましい。膜厚が5μm未満だと帯電電位が不十分になりやすく、15μmを超えると、鮮鋭性が劣化しやすい。
【0087】
中間層、電荷発生層、電荷輸送層等の層形成に用いられる溶媒又は分散媒としては、n−ブチルアミン、ジエチルアミン、エチレンジアミン、イソプロパノールアミン、トリエタノールアミン、トリエチレンジアミン、N,N−ジメチルホルムアミド、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソプロピルケトン、シクロヘキサノン、ベンゼン、トルエン、キシレン、クロロホルム、ジクロロメタン、1,2−ジクロロエタン、1,2−ジクロロプロパン、1,1,2−トリクロロエタン、1,1,1−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、テトラクロロエタン、テトラヒドロフラン、ジオキソラン、ジオキサン、メタノール、エタノール、ブタノール、イソプロパノール、酢酸エチル、酢酸ブチル、ジメチルスルホキシド、メチルセロソルブ等が挙げられる。本発明はこれらに限定されるものではないが、ジクロロメタン、1,2−ジクロロエタン、メチルエチルケトン等が好ましく用いられる。また、これらの溶媒は単独或いは2種以上の混合溶媒として用いることもできる。
【0088】
次に有機感光体を製造するための塗布加工方法としては、浸漬塗布、スプレー塗布、円形量規制型塗布等の塗布加工法が用いられるが、感光層の上層側の塗布加工は下層の膜を極力溶解させないため、又、均一塗布加工を達成するためスプレー塗布又は円形量規制型(円形スライドホッパ型がその代表例)塗布等の塗布加工方法を用いるのが好ましい。なお保護層は前記円形量規制型塗布加工方法を用いるのが最も好ましい。前記円形量規制型塗布については例えば特開昭58−189061号公報に詳細に記載されている。
【0089】
又、本発明は前記有機感光体と以下に記すような均一な形状係数やシャープな粒度分布を有するトナーを併用した画像形成方法を採用することにより、階調性の高い且つ鮮鋭な電子写真画像を形成することが出来る。
【0090】
(1)形状係数が1.2〜1.6の範囲にあるトナー粒子を65個数%以上含有するトナー
形状係数が1.2より小さいとトナーの形状が真球に近くなり、トナーの感光体との接着強度が増大し、クリーニング不良が発生しやすい。一方、1.6より大きくなるとトナーが破砕され、微粉化されやすく、このこともクリーニング不良の原因となる。即ち、形状係数が1.2〜1.6の範囲にあるトナー粒子を65個数%以上、さらに好ましくは70個数%以上含有するトナーはクリーニング性が良好で、且つ微粉化されにくいトナーを多量に含んだトナーであり、本発明の感光体と併用することにより、長期に亘り、良好なクリーニング性と、良好な画像形成を可能にする。
【0091】
(2)角がないトナー粒子を50個数%以上含有するトナー
角がないトナー粒子とは、電荷の集中するような突部またはストレスにより破砕しやすいような突部を実質的に有しないトナー粒子を言い、角がないトナー粒子の割合が50個数%以上、更に好ましくは70個数%以上であることにより、現像剤搬送部材などとのストレスにより微細な粒子の発生などがおこりにくくなり、微細なトナーの発生によるクリーニング不良を防止でき、本発明の感光体と併用することにより、長期に亘り、良好なクリーニング性と、良好な画像形成を可能にする。そのためには角がないトナー粒子の割合が50個数%以上であることが好ましく、更に、好ましくは70個数%以上である
(3)トナー粒子の粒径をD(μm)とするとき、自然対数lnDを横軸にとり、この横軸を0.23間隔で複数の階級に分けた個数基準の粒度分布を示すヒストグラムにおいて、最頻階級に含まれるトナー粒子の相対度数(m1)と、前記最頻階級の次に頻度の高い階級に含まれるトナー粒子の相対度数(m2)との和(M)が70%以上含有するトナー
相対度数(m1)と、相対度数(m2)の和(M)が70%以上のトナーであることにより、該トナーを構成するトナー粒子の粒度分布がシャープとなり、安定したトナー画像の形成が可能となり、その結果、本発明の感光体と併用することにより、長期に亘り、良好なクリーニング性と、良好な画像形成を可能にする。
【0092】
(4)トナー粒子の個数粒度分布における個数変動係数が27%以下且つトナー粒子の形状係数の変動係数が16%以下であるトナー
トナーの形状係数の変動係数が16%以下であり、且つトナーの個数粒度分布における個数変動係数が27%以下であるトナーを使用することにより、クリーニング性、細線再現性に優れ、高品位な画質を長期にわたって形成することができる。
【0093】
トナーの個数変動係数は27%以下であるが、好ましくは25%以下である。
トナー粒子の形状係数の変動係数が16%以下、より好ましくは14%以下である。このことにより、トナーを構成するトナー粒子の形状分布がシャープとなり、安定したトナー画像の形成が可能となり、その結果、本発明の感光体と併用することにより、長期に亘り、良好なクリーニング性と、良好な画像形成を可能にする。
【0094】
又、トナーは形状係数が1.2〜1.6の範囲にあるトナー粒子が65個数%以上であり、形状係数の変動係数が16%以下であるトナーを使用することが好ましい。このようなトナーは感光体との付着力が小さく、クリーニング性が良好である。
【0095】
また、角がないトナー粒子を50個数%以上とし、個数粒度分布における個数変動係数を27%以下に制御することによっても、クリーニング性、細線再現性に優れ、高品位な画質を長期にわたって形成することができる。
【0096】
トナーの粒径は、個数平均一次粒径で3〜8μmのものが好ましい。この粒径は、重合法によりトナー粒子を形成させる場合には、凝集剤の濃度や有機溶媒の添加量、または融着時間、さらには重合体自体の組成によって制御することができる。
【0097】
個数平均粒径が3〜8μmであることにより、定着工程において、現像剤搬送部材に対する付着性の過度なトナーや付着力の低いトナー等の存在を少なくすることができ、現像性を長期に亘って安定化することができるとともに、転写効率が高くなってハーフトーンの画質が向上し、細線やドット等の画質が向上する。
【0098】
トナーの形状係数は、下記式により示されるものであり、トナー粒子の丸さの度合いを示す。
【0099】
形状係数=((最大径/2)2×π)/投影面積
ここに、最大径とは、トナー粒子の平面上への投影像を2本の平行線ではさんだとき、その平行線の間隔が最大となる粒子の幅をいう。また、投影面積とは、トナー粒子の平面上への投影像の面積をいう。
【0100】
この形状係数は、走査型電子顕微鏡により2000倍にトナー粒子を拡大した写真を撮影し、ついでこの写真に基づいて「SCANNING IMAGE ANALYZER」(日本電子社製)を使用して写真画像の解析を行うことにより測定した。この際、100個のトナー粒子を使用して本発明の形状係数を上記算出式にて測定したものである。
【0101】
本発明のトナーは、この形状係数が1.2〜1.6の範囲にあるトナー粒子が65個数%以上、好ましくは70個数%以上である。
【0102】
この形状係数を制御する方法は特に限定されるものではない。例えばトナー粒子を熱気流中に噴霧する方法、またはトナー粒子を気相中において衝撃力による機械的エネルギーを繰り返して付与する方法、あるいはトナーを溶解しない溶媒中に添加し旋回流を付与する方法等があるが、本発明では重合法により作製した重合トナーを用いて形状係数等を本発明の範囲内に作製することが好ましい。
【0103】
トナーの形状係数の変動係数は下記式から算出される。
変動係数=〔S/K〕×100(%)
〔式中、Sは100個のトナー粒子の形状係数の標準偏差を示し、Kは形状係数の平均値を示す。〕
この形状係数の変動係数は16%以下が好ましく、更に好ましくは14%以下である。形状係数の変動係数が16%以下であることにより、転写されたトナー層の空隙が減少して定着性が向上し、オフセットが発生しにくくなる。また、帯電量分布がシャープとなり、画質が向上する。
【0104】
このトナーの形状係数および形状係数の変動係数を、極めてロットのバラツキなく均一に制御するために、重合トナーの製造過程、即ち樹脂粒子(重合体粒子)を重合、融着、形状制御させる工程において、形成されつつあるトナー粒子(着色粒子)の特性をモニタリングしながら適正な工程終了時期を決めてもよい。
【0105】
モニタリングするとは、インラインに測定装置を組み込みその測定結果に基づいて、工程条件の制御をするという意味である。すなわち、形状などの測定をインラインに組み込んで、例えば樹脂粒子を水系媒体中で会合あるいは融着させることで形成する重合法トナーでは、融着などの工程で逐次サンプリングを実施しながら形状や粒径を測定し、所望の形状になった時点で反応を停止する。
【0106】
モニタリング方法としては、特に限定されるものではないが、フロー式粒子像分析装置FPIA−2000(東亜医用電子社製)を使用することができる。本装置は試料液を通過させつつリアルタイムで画像処理を行うことで形状をモニタリングできるため好適である。すなわち、反応場よりポンプなどを使用し、常時モニターし、形状などを測定することを行い、所望の形状などになった時点で反応を停止するものである。
【0107】
トナーの個数粒度分布および個数変動係数はコールターカウンターTA−IIあるいはコールターマルチサイザー(コールター社製)で測定されるものである。本発明においてはコールターマルチサイザーを用い、粒度分布を出力するインターフェース(日科機製)、パーソナルコンピューターを接続して使用した。前記コールターマルチサイザーにおいて使用するアパーチャーとしては100μmのものを用いて、2μm以上のトナーの体積、個数を測定して粒度分布および平均粒径を算出した。個数粒度分布とは、粒子径に対するトナー粒子の相対度数を表すものであり、個数平均粒径とは、個数粒度分布におけるメジアン径を表すものである。
【0108】
トナーの個数粒度分布における個数変動係数は下記式から算出される。
個数変動係数=〔S/Dn〕×100(%)
〔式中、Sは個数粒度分布における標準偏差を示し、Dnは個数平均粒径(μm)を示す。〕
個数変動係数を制御する方法は特に限定されるものではない。例えば、トナー粒子を風力により分級する方法も使用できるが、個数変動係数をより小さくするためには液中での分級が効果的である。この液中で分級する方法としては、遠心分離機を用い、回転数を制御してトナー粒子径の違いにより生じる沈降速度差に応じてトナー粒子を分別回収し調製する方法がある。
【0109】
特に懸濁重合法によりトナーを製造する場合、個数粒度分布における個数変動係数を27%以下とするためには分級操作が必須である。懸濁重合法では、重合前に重合性単量体を水系媒体中にトナーとしての所望の大きさの油滴に分散させることが必要である。すなわち、重合性単量体の大きな油滴に対して、ホモミキサーやホモジナイザーなどによる機械的な剪断を繰り返して、トナー粒子程度の大きさまで油滴を小さくすることとなるが、このような機械的な剪断による方法では、得られる油滴の個数粒度分布は広いものとなり、従って、これを重合してなるトナーの粒度分布も広いものとなる。このために分級操作が必須となる。
【0110】
角がないトナー粒子とは、電荷の集中するような突部またはストレスにより摩耗しやすいような突部を実質的に有しないトナー粒子を言い、すなわち、図5(a)に示すように、トナー粒子Tの長径をLとするときに、半径(L/10)の円Cで、トナー粒子Tの周囲線に対し1点で内側に接しつつ内側をころがした場合に、当該円CがトナーTの外側に実質的にはみださない場合を「角がないトナー粒子」という。「実質的にはみ出さない場合」とは、はみ出す円が存在する突起が1箇所以下である場合をいう。また、「トナー粒子の長径」とは、当該トナー粒子の平面上への投影像を2本の平行線ではさんだとき、その平行線の間隔が最大となる粒子の幅をいう。なお、図5(b)および(c)は、それぞれ角のあるトナー粒子の投影像を示している。
【0111】
角がないトナーの測定は次のようにして行った。先ず、走査型電子顕微鏡によりトナー粒子を拡大した写真を撮影し、さらに拡大して15,000倍の写真像を得る。次いでこの写真像について前記の角の有無を測定する。この測定を100個のトナー粒子について行った。
【0112】
角がないトナーを得る方法は特に限定されるものではない。例えば、形状係数を制御する方法として前述したように、トナー粒子を熱気流中に噴霧する方法、またはトナー粒子を気相中において衝撃力による機械的エネルギーを繰り返して付与する方法、あるいはトナーを溶解しない溶媒中に添加し、旋回流を付与することによって得ることができる。しかしながら、製造コストやエネルギーコストを考慮すると、重合法による重合トナーが好ましい。
【0113】
例えば、樹脂粒子を会合あるいは融着させることで形成する重合法トナーにおいては、融着停止段階では融着粒子表面には多くの凹凸があり、表面は平滑でないが、形状制御工程での温度、攪拌翼の回転数および攪拌時間等の条件を適当なものとすることによって、角がないトナーが得られる。これらの条件は、樹脂粒子の物性により変わるものであるが、例えば、樹脂粒子のガラス転移点温度以上で、より高回転数とすることにより、表面は滑らかとなり、角がないトナーが形成できる。
【0114】
本発明のトナーの粒径は、個数平均粒径で3〜8μmのものが好ましい。この粒径は、重合法によりトナー粒子を形成させる場合には、凝集剤の濃度や有機溶媒の添加量、または融着時間、さらには重合体自体の組成によって制御することができる。
【0115】
本発明に好ましく用いられる重合トナーとしては、トナー粒子の粒径をD(μm)とするとき、自然対数lnDを横軸にとり、この横軸を0.23間隔で複数の階級に分けた個数基準の粒度分布を示すヒストグラムにおいて、最頻階級に含まれるトナー粒子の相対度数(m1)と、前記最頻階級の次に頻度の高い階級に含まれるトナー粒子の相対度数(m2)との和(M)が70%以上であるトナーであることが好ましい。
【0116】
相対度数(m1)と相対度数(m2)との和(M)が70%以上であることにより、トナー粒子の粒度分布の分散が狭くなるので、当該トナーを画像形成工程に用いることにより選択現像の発生を確実に抑制することができる。
【0117】
本発明において、前記の個数基準の粒度分布を示すヒストグラムは、自然対数lnD(D:個々のトナー粒子の粒径)を0.23間隔で複数の階級(0〜0.23:0.23〜0.46:0.46〜0.69:0.69〜0.92:0.92〜1.15:1.15〜1.38:1.38〜1.61:1.61〜1.84:1.84〜2.07:2.07〜2.30:2.30〜2.53:2.53〜2.76・・・)に分けた個数基準の粒度分布を示すヒストグラムであり、このヒストグラムは、下記の条件に従って、コールターマルチサイザーにより測定されたサンプルの粒径データを、I/Oユニットを介してコンピュータに転送し、当該コンピュータにおいて、粒度分布分析プログラムにより作製されたものである。
【0118】
〔測定条件〕
(1)アパーチャー:100μm
(2)サンプル調製法:電解液〔ISOTON R−11(コールターサイエンティフィックジャパン社製)〕50〜100mlに界面活性剤(中性洗剤)を適量加えて攪拌し、これに測定試料10〜20mgを加える。この系を超音波分散機にて1分間分散処理することにより調製する。
【0119】
形状係数を制御する方法の中では重合法トナーが製造方法として簡便である点と、粉砕トナーに比較して表面の均一性に優れる点等で好ましい。
【0120】
重合トナーは、懸濁重合法や、必要な添加剤の乳化液を加えた液中にて単量体を乳化重合し、微粒の重合粒子を製造し、その後に、有機溶媒、凝集剤等を添加して会合する方法で製造することができる。会合の際にトナーの構成に必要な離型剤や着色剤などの分散液と混合して会合させて調製する方法や、単量体中に離型剤や着色剤などのトナー構成成分を分散した上で乳化重合する方法などがあげられる。ここで会合とは樹脂粒子および着色剤粒子が複数個融着することを示す。
【0121】
即ち、重合性単量体中に着色剤や必要に応じて離型剤、荷電制御剤、さらに重合開始剤等の各種構成材料を添加し、ホモジナイザー、サンドミル、サンドグラインダー、超音波分散機などで重合性単量体に各種構成材料を溶解あるいは分散させる。この各種構成材料が溶解あるいは分散された重合性単量体を分散安定剤を含有した水系媒体中にホモミキサーやホモジナイザーなどを使用しトナーとしての所望の大きさの油滴に分散させる。その後、攪拌機構が後述の攪拌翼である反応装置へ移し、加熱することで重合反応を進行させる。反応終了後、分散安定剤を除去し、濾過、洗浄し、さらに乾燥することでトナーを調製する。
【0122】
また、本発明のトナーを製造する方法として樹脂粒子を水系媒体中で会合あるいは融着させて調製する方法も挙げることができる。この方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、特開平5−265252号公報や特開平6−329947号公報、特開平9−15904号公報に示す方法を挙げることができる。すなわち、樹脂粒子と着色剤などの構成材料の分散粒子、あるいは樹脂および着色剤等より構成される微粒子を複数以上会合させる方法、特に水中にてこれらを乳化剤を用いて分散した後に、臨界凝集濃度以上の凝集剤を加え塩析させると同時に、形成された重合体自体のガラス転移点温度以上で加熱融着させて融着粒子を形成しつつ徐々に粒径を成長させ、目的の粒径となったところで水を多量に加えて粒径成長を停止し、さらに加熱、攪拌しながら粒子表面を平滑にして形状を制御し、その粒子を含水状態のまま流動状態で加熱乾燥することにより、トナーを形成することができる。なお、ここにおいて凝集剤と同時に水に対して無限溶解する有機溶媒を加えてもよい。
【0123】
なお、本発明で用いられる形状係数等の均一なトナーを作製するための材料や製造方法、重合トナーの反応装置等については特開2000−214629に詳細に記載されている。
《現像剤》
本発明に用いられるトナーは、一成分現像剤でも二成分現像剤でもよいが、好ましくは二成分現像剤である。
【0124】
一成分現像剤として用いる場合は、非磁性一成分現像剤として前記トナーをそのまま用いる方法もあるが、通常はトナー粒子中に0.1〜5μm程度の磁性粒子を含有させ磁性一成分現像剤として用いる。その含有方法としては、着色剤と同様にして非球形粒子中に含有させるのが普通である。
【0125】
又、キャリアと混合して二成分現像剤として用いることができる。この場合は、キャリアの磁性粒子として、鉄、フェライト、マグネタイト等の金属、それらの金属とアルミニウム、鉛等の金属との合金等の従来から公知の材料を用いる。特にフェライト粒子が好ましい。上記磁性粒子は、その体積平均粒径としては15〜100μm、より好ましくは25〜60μmのものがよい。
【0126】
キャリアの体積平均粒径の測定は、代表的には湿式分散機を備えたレーザ回折式粒度分布測定装置「ヘロス(HELOS)」(シンパティック(SYMPATEC)社製)により測定することができる。
【0127】
キャリアは、磁性粒子が更に樹脂により被覆されているもの、あるいは樹脂中に磁性粒子を分散させたいわゆる樹脂分散型キャリアが好ましい。コーティング用の樹脂組成としては、特に限定は無いが、例えば、オレフィン系樹脂、スチレン系樹脂、スチレン/アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、エステル系樹脂或いはフッ素含有重合体系樹脂等が用いられる。また、樹脂分散型キャリアを構成するための樹脂としては、特に限定されず公知のものを使用することができ、例えば、スチレンアクリル樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素系樹脂、フェノール樹脂等を使用することができる。
【0128】
次に、本発明の有機感光体を用いた画像形成装置について説明する。
図1に示す画像形成装置1は、デジタル方式による画像形成装置であって、画像読取り部A、画像処理部B、画像形成部C、転写紙搬送手段としての転写紙搬送部Dから構成されている。
【0129】
画像読取り部Aの上部には原稿を自動搬送する自動原稿送り手段が設けられていて、原稿載置台11上に載置された原稿は原稿搬送ローラ12によって1枚宛分離搬送され読み取り位置13aにて画像の読み取りが行われる。原稿読み取りが終了した原稿は原稿搬送ローラ12によって原稿排紙皿14上に排出される。
【0130】
一方、プラテンガラス13上に置かれた場合の原稿の画像は走査光学系を構成する照明ランプ及び第1ミラーから成る第1ミラーユニット15の速度vによる読み取り動作と、V字状に位置した第2ミラー及び第3ミラーから成る第2ミラーユニット16の同方向への速度v/2による移動によって読み取られる。
【0131】
読み取られた画像は、投影レンズ17を通してラインセンサである撮像素子CCDの受光面に結像される。撮像素子CCD上に結像されたライン状の光学像は順次電気信号(輝度信号)に光電変換されたのちA/D変換を行い、画像処理部Bにおいて濃度変換、フィルタ処理などの処理が施された後、画像データは一旦メモリに記憶される。
【0132】
画像形成部Cでは、画像形成ユニットとして、像担持体であるドラム状の感光体21と、その外周に、該感光体21を帯電させる帯電手段(帯電工程でもある)22、帯電した感光体の表面電位を検出する電位検出手段220、現像手段(現像工程でもある)23、転写手段(転写工程でもある)である転写搬送ベルト装置45、前記感光体21のクリーニングブレードを有するクリーニング手段(クリーニング工程でもある)26及び光除電手段としてのPCL(プレチャージランプ)27が各々動作順に配置されている。また、現像手段23の下流側には感光体21上に現像されたパッチ像の反射濃度を測定する反射濃度検出手段222が設けられている。感光体21には、本発明の有機感光体を使用し、図示の時計方向に駆動回転される。
【0133】
回転する感光体21へは帯電手段22による一様帯電がなされた後、像露光手段(像露光工程でもある)としての露光光学系30により画像処理部Bのメモリから呼び出された画像信号に基づいた像露光が行われる。書き込み手段である像露光手段としての露光光学系30は図示しないレーザダイオードを発光光源とし、回転するポリゴンミラー31、fθレンズ34、シリンドリカルレンズ35を経て反射ミラー32により光路が曲げられ主走査がなされるもので、感光体21に対してAoの位置において像露光が行われ、感光体21の回転(副走査)によって静電潜像が形成される。本実施の形態の一例では文字部に対して露光を行い静電潜像を形成する。
【0134】
本発明の画像形成方法においては、感光体上に静電潜像を形成するに際し、像露光をスポット面積が2×10-92以下の露光ビームを用いて行うことが好ましい。このような小径のビーム露光を行っても、本発明の有機感光体は、該スポット面積に対応した画像を忠実に形成することができる。より好ましいスポット面積は、0.01×10-9〜1×10-92である。その結果400dpi(dpiとは2.54cm当たりのドット数)以上で、256階調を実現するところのきわめて優れた画像品質を達成することができる。
【0135】
前記ビーム光のスポット面積とは該ビーム光の強度がピーク強度の1/e2以上の光強度に対応する面積で表される。
【0136】
用いられる光ビームとしては半導体レーザを用いた走査光学系、及びLEDや液晶シャッター等の固体スキャナー等があり、光強度分布についてもガウス分布及びローレンツ分布等があるがそれぞれのピーク強度の1/e2までの部分をスポット面積とする。
【0137】
感光体21上の静電潜像は現像手段23によって反転現像が行われ、感光体21の表面に可視像のトナー像が形成される。本発明の画像形成方法では、該現像手段に用いられる現像剤には重合トナーを用いることを特徴とする。形状や粒度分布が均一な重合トナーを本発明の有機感光体と併用することにより、より鮮鋭性が良好な電子写真画像を得ることができる。
【0138】
ここで、重合トナーとは、トナー用バインダーの樹脂の生成とトナー形状がバインダー樹脂の原料モノマーの重合、及びその後の化学的処理により形成されるて得られるトナーを意味する。より具体的には懸濁重合、乳化重合等の重合反応と必要により、その後に行われる粒子同士の融着工程を経て得られるトナーを意味する。
【0139】
転写紙搬送部Dでは、画像形成ユニットの下方に異なるサイズの転写紙Pが収納された転写紙収納手段としての給紙ユニット41(A)、41(B)、41(C)が設けられ、また側方には手差し給紙を行う手差し給紙ユニット42が設けられていて、それらの何れかから選択された転写紙Pは案内ローラ43によって搬送路40に沿って給紙され、給紙される転写紙Pの傾きと偏りの修正を行うレジストローラ対44によって転写紙Pは一時停止を行ったのち再給紙が行われ、搬送路40、転写前ローラ43a、給紙経路46及び進入ガイド板47に案内され、感光体21上のトナー画像が転写位置Boにおいて転写極24及び分離極25によって転写搬送ベルト装置45の転写搬送ベルト454に載置搬送されながら転写紙Pに転写され、該転写紙Pは感光体21面より分離し、転写搬送ベルト装置45により定着手段50に搬送される。
【0140】
定着手段(定着工程でもある)50は定着ローラ51と加圧ローラ52とを有しており、転写紙Pを定着ローラ51と加圧ローラ52との間を通過させることにより、加熱、加圧によってトナーを定着させる。トナー画像の定着を終えた転写紙Pは排紙トレイ64上に排出される。
【0141】
以上は転写紙の片側への画像形成を行う状態を説明したものであるが、両面複写の場合は排紙切換部材170が切り替わり、転写紙案内部177が開放され、転写紙Pは破線矢印の方向に搬送される。
【0142】
更に、搬送機構178により転写紙Pは下方に搬送され、転写紙反転部179によりスイッチバックさせられ、転写紙Pの後端部は先端部となって両面複写用給紙ユニット130内に搬送される。
【0143】
転写紙Pは両面複写用給紙ユニット130に設けられた搬送ガイド131を給紙方向に移動し、給紙ローラ132で転写紙Pを再給紙し、転写紙Pを搬送路40に案内する。
【0144】
再び、上述したように感光体21方向に転写紙Pを搬送し、転写紙Pの裏面にトナー画像を転写し、定着手段50で定着した後、排紙トレイ64に排紙する。
【0145】
図2は分離爪ユニットの平面図、その側面図である図3、更には図4の分離爪の側面図に示すように、有機感光体上への分離爪252の当接荷重を切り換えることで、コピー初期の爪傷を低減し、黒スジ発生を防止するようにした。
【0146】
しかし、爪傷低減のために分離爪252の当接荷重を低くしすぎると転写紙Pを有機感光体21から分離できなくなってJAMが発生するので、当接荷重は好適な範囲に設定する必要がある。
【0147】
次に、分離爪252の有機感光体21に対する当接荷重を適切に切り換える当接荷重切換手段260について説明する。
【0148】
当接荷重切換手段260は分離爪252と、それを付勢するトルクバネ255と、分離爪252を有機感光体21に当接してその当接荷重を調節したり解除したりする当接解除板261と、それを取り付けたシャフト262に直結したロータリ式の直流ソレノイド265から構成されている。
【0149】
そして、分離爪252はその回動軸253を軸受254に枢支されてトルクバネ255で付勢されており、ロータリ式の直流ソレノイド265の通電が切られ、該直流ソレノイド265に直結して軸受264に回転可能に枢支されているシャフト262がバネ力によって戻されて回動すると、該シャフト262に取り付けられた当接解除板261が下がって分離爪252が有機感光体21の表面に当接し、シャフト262が通電されて元の位置に戻ると当接解除板261が上がって分離爪252の当接を離し当接は解除される。
【0150】
また、直流ソレノイド265に印加する電圧を切り換えて当接解除板261と分離爪252との間の接触圧を変更することで、分離爪252と有機感光体21との間の当接荷重を減殺して切り換えることができる。
【0151】
前述のように、当接荷重切換手段260における分離爪252の有機感光体21への当接荷重の切り換え動作は、直流ソレノイド265に印加する電圧を切り換えて行われる。即ち、直流ソレノイド265の印加電圧値により、当接解除板261が分離爪252に当てる位置で該分離爪252に掛ける接触圧が、トルクバネ255による分離爪252の付勢力を減殺させ、有機感光体21に対する分離爪252の当接荷重を適正な所定値に調節して切り換え可能になる。
【0152】
尚、前記分離爪252と前記有機感光体21の表面との間の当接荷重は、0.98〜7.84mNの範囲の中から選定されて適正な調節値に設定されるのが好ましい。
【0153】
一方、固定基板271に取り付けられたステッピングモータ272が同じく前記固定基板271に取り付けられた歯車273,274,275,276を介して分離爪ユニット250の基板251に取り付けられたラック歯車267に噛み合い、基板251は固定基板271のガイド271Aに沿って左右5mm程度の範囲内で任意の設定位置に移動して停止できるようにしてある。このようにして分離爪252と有機感光体21との当接位置は幅方向に変えられるようにし、長期間幅方向が同じ状態で当接することを避けることが好ましい。
【0154】
本発明の有機感光体は電子写真複写機、レーザプリンター、LEDプリンター及び液晶シャッター式プリンター等の電子写真装置一般に適応するが、更に、電子写真技術を応用したディスプレー、記録、軽印刷、製版及びファクシミリ等の装置にも幅広く適用することができる。
【0155】
【実施例】
以下、実施例をあげて本発明を詳細に説明するが、本発明の様態はこれに限定されない。尚、下記文中「部」とは「質量部」を表す。
【0156】
感光体1の作製
下記の様に感光体1を作製した。
【0157】
直径100mmφ、長さ346mmの円筒形アルミニウム支持体の表面を切削加工し、表面粗さRz=1.5(μm)の導電性支持体を用意した。
〈中間層〉
下記組成の分散液を同じ混合溶媒にて二倍に希釈し、一夜静置後に濾過(フィルター;日本ポール社製リジメッシュ5μmフィルター)し、中間層塗布液を作製した。
【0158】
ポリアミド樹脂CM8000(東レ社製) 1部
酸化チタンSMT500SAS(テイカ社製) 3部
メタノール 10部
分散機としてサンドミルを用いて、バッチ式で10時間の分散を行った。
【0159】
上記塗布液を用いて前記支持体上に、乾燥膜厚2μmとなるよう塗布した。
Figure 0003979222
を混合し、サンドミルを用いて10時間分散し、電荷発生層塗布液を調製した。この塗布液を前記中間層の上に浸漬塗布法で塗布し、乾燥膜厚0.3μmの電荷発生層を形成した。
【0160】
Figure 0003979222
を混合し、溶解して電荷輸送層塗布液を調製した。この塗布液を前記電荷発生層の上に浸漬塗布法で乾燥膜厚6μmの第一電荷輸送層を形成した。
【0161】
〈第二電荷輸送層〉
電荷輸送物質(T−1) 225部
バインダー:ポリカーボネート(PC−1) 300部
疎水性シリカ(表1記載の疎水性シリカ:平均粒径12nm) 40部
酸化防止剤(LS2626:三共社製) 6部
1,3−ジオキソラン 2000部
シリコンオイル(KF−54:信越化学社製) 1部
を混合し、超音波を照射できる循環分散装置にて循環分散を行い、表面層塗布液を調製した。この塗布液を前記第一電荷輸送層の上に円型量規制型塗布法により乾燥膜厚4μmになるように第二電荷輸送層を塗布し、110℃で70分間の乾燥を行い、感光体1を作製した。
【0162】
感光体2〜14の作製
感光体1の作製において、電荷発生物質及び第二電荷輸送層のバインダー、電荷輸送物質及び疎水性シリカを表1のように変化させ、電荷輸送層の合計膜厚を第一電荷輸送層の膜厚を変えて変化させた以外は感光体1と同様にして感光体2〜14を作製した(但し、感光体11では第一電荷輸送層は塗布せず)。
【0163】
【表1】
Figure 0003979222
【0164】
表中、G1は少なくとも7.4°、16.6°、25.5°、28.3°の位置に回折ピークを有するクロルガリウムフタロシアニン顔料
G2は少なくとも7.5°、9.9°、12.5°、16.3°、18.6°、25.1°、28.1°の位置に回折ピークを有するヒドロキシガリウムフタロシアニン顔料
Aは最大回折ピークが26.3°、且つ9.3°、10.6°、13.2°、15.1°及び20.8°に強い回折ピークを有するチタニルフタロシアニン顔料
Bは7.5°、10.3°、12.3°、16.3°、18.4°、22.6°、24.5°、25.3°及び28.7°に強い回折ピークを有するチタニルフタロシアニン顔料
又、PC−4は下記構造のポリカーボネート、T−4は下記の電荷輸送物質を示す(Mwは分子量)。
【0165】
【化3】
Figure 0003979222
【0166】
本発明に用いるトナー及び該トナーを用いた現像剤を作製した。
(トナー製造例1:乳化重合会合法の例)
n−ドデシル硫酸ナトリウム0.90kgと純水10.0リットルを入れ攪拌溶解した。この溶液に、リーガル330R(キャボット社製カーボンブラック)1.20kgを徐々に加え、1時間よく攪拌した後に、サンドグラインダー(媒体型分散機)を用いて、20時間連続分散した。このものを「着色剤分散液1」とする。
【0167】
また、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.055kgとイオン交換水4.0リットルとからなる溶液を「アニオン界面活性剤溶液A」とする。
【0168】
ノニルフェノールポリエチレンオキサイド10モル付加物0.014kgとイオン交換水4.0リットルとからなる溶液を「ノニオン界面活性剤溶液B」とする。
【0169】
過硫酸カリウム223.8gをイオン交換水12.0リットルに溶解した溶液を「開始剤溶液C」とする。
【0170】
温度センサー、冷却管、窒素導入装置を付けた容積100リットルのGL(グラスライニング)反応釜に、WAXエマルジョン(数平均分子量3000のポリプロピレンエマルジョン:数平均一次粒子径=120nm/固形分濃度=29.9%)3.41kgと「アニオン界面活性剤溶液A」全量と「ノニオン界面活性剤溶液B」全量とを入れ、攪拌を開始した。次いで、イオン交換水44.0リットルを加えた。
【0171】
加熱を開始し、液温度が75℃になったところで、「開始剤溶液C」全量を滴下して加えた。その後、液温度を75℃±1℃に制御しながら、スチレン12.1kgとアクリル酸n−ブチル2.88kgとメタクリル酸1.04kgとt−ドデシルメルカプタン548gとを滴下しながら投入した。滴下終了後、液温度を80℃±1℃に上げて、6時間加熱攪拌を行った。ついで、液温度を40℃以下に冷却し攪拌を停止し、ポールフィルターで濾過してラテックスを得た。これを「ラテックス−A」とする。
【0172】
なお、ラテックス−A中の樹脂粒子のガラス転移温度は57℃、軟化点は121℃、分子量分布は、重量平均分子量=1.27万、重量平均粒径は120nmであった。
【0173】
ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.055kgをイオン交換純水4.0リットルに溶解した溶液を「アニオン界面活性剤溶液D」とする。
【0174】
また、ノニルフェノールポリエチレンオキサイド10モル付加物0.014kgをイオン交換水4.0リットルに溶解した溶液を「ノニオン界面活性剤溶液E」とする。
【0175】
過硫酸カリウム(関東化学社製)200.7gをイオン交換水12.0リットルに溶解した溶液を「開始剤溶液F」とする。
【0176】
温度センサー、冷却管、窒素導入装置、櫛形バッフルを付けた100リットルのGL反応釜に、WAXエマルジョン(数平均分子量3000のポリプロピレンエマルジョン:数平均一次粒子径=120nm/固形分濃度 29.9%)3.41kgと「アニオン界面活性剤溶液D」全量と「ノニオン界面活性剤溶液E」全量とを入れ、攪拌を開始した。
【0177】
次いで、イオン交換水44.0リットルを投入した。加熱を開始し、液温度が70℃になったところで、「開始剤溶液F」を添加した。ついで、スチレン11.0kgとアクリル酸n−ブチル4.00kgとメタクリル酸1.04kgとt−ドデシルメルカプタン9.02gとをあらかじめ混合した溶液を滴下した。滴下終了後、液温度を72℃±2℃に制御して、6時間加熱攪拌を行った。さらに、液温度を80℃±2℃に上げて、12時間加熱攪拌を行った。液温度を40℃以下に冷却し攪拌を停止した。ポールフィルターで濾過し、この濾液を「ラテックス−B」とする。
【0178】
なお、ラテックス−B中の樹脂粒子のガラス転移温度は58℃、軟化点は132℃、分子量分布は、重量平均分子量=24.5万、重量平均粒径は110nmであった。
【0179】
塩析剤としての塩化ナトリウム5.36kgをイオン交換水20.0リットルに溶解した溶液を「塩化ナトリウム溶液G」とする。
【0180】
フッ素系ノニオン界面活性剤1.00gをイオン交換水1.00リットルに溶解した溶液を「ノニオン界面活性剤溶液H」とする。
【0181】
温度センサー、冷却管、窒素導入装置、粒径および形状のモニタリング装置を付けた100リットルのSUS反応釜に、上記で作製したラテックス−A=20.0kgとラテックス−B=5.2kgと着色剤分散液1=0.4kgとイオン交換水20.0kgとを入れ攪拌した。ついで、40℃に加温し、塩化ナトリウム溶液G、イソプロパノール(関東化学社製)6.00kg、ノニオン界面活性剤溶液Hをこの順に添加した。その後、10分間放置した後に、昇温を開始し、液温度85℃まで60分で昇温し、85±2℃にて0.5〜3時間加熱攪拌して塩析/融着させながら粒径成長させた。次に純水2.1リットルを添加して粒径成長を停止させ、融着粒子分散液を作製した。
【0182】
温度センサー、冷却管、粒径および形状のモニタリング装置を付けた5リットルの反応容器に、上記で作製した融着粒子分散液5.0kgを入れ、液温度85℃±2℃にて、0.5〜15時間加熱攪拌して形状制御した。その後、40℃以下に冷却し攪拌を停止した。次に遠心分離機を用いて、遠心沈降法により液中にて分級を行い、目開き45μmの篩いで濾過し、この濾液を会合液とする。ついで、ヌッチェを用いて、会合液よりウェットケーキ状の非球形状粒子を濾取した。その後、イオン交換水により洗浄した。この非球形状粒子をフラッシュジェットドライヤーを用いて吸気温度60℃にて乾燥させ、ついで流動層乾燥機を用いて60℃の温度で乾燥させた。得られた着色粒子の100質量部に、シリカ微粒子1質量部をヘンシェルミキサーにて外添混合して乳化重合会合法によるトナーを得た。
【0183】
前記塩析/融着段階および形状制御工程のモニタリングにおいて、攪拌回転数、および加熱時間を制御することにより、形状および形状係数の変動係数を制御し、さらに液中分級により、粒径および粒度分布の変動係数を任意に調整して、表2に示す形状特性および粒度分布特性を有するトナー粒子からなるトナー1〜16を得た。
【0184】
【表2】
Figure 0003979222
【0185】
〔現像剤の製造〕
トナー1〜16の各々10質量部と、スチレン−メタクリレート共重合体で被覆した45μmフェライトキャリア100質量部とを混合することにより、評価用の現像剤1〜16を製造した。
【0186】
評価1(感光体の評価)
1.画像評価
評価機としてコニカ社製デジタル複写機Konica7075(コロナ帯電、レーザ露光、反転現像、静電転写、爪分離、ブレードクリーニング、クリーニング補助ブラシローラー採用プロセスを有する)をベースとした評価機を用い、該複写機に感光体1〜14及び現像剤1を搭載し評価した。クリーニング性及び画像評価は、画素率が7%の文字画像、人物顔写真、ベタ白画像、ベタ黒画像がそれぞれ1/4等分にあるオリジナル画像をA4中性紙に複写して行った。複写条件は最も厳しいと思われる高温高湿環境(30℃、80%RH)にて連続20万コピーを行いハーフトーン、ベタ白画像、ベタ黒画像を評価した。
【0187】
評価項目及び評価基準
画像濃度(マクベス社製RD−918を使用して測定。紙の反射濃度を「0」とした相対反射濃度で測定した)
◎:1.2以上:良好
○:0.8以上:実用上問題ないレベル
×:0.8未満:実用上問題となるレベル
解像度(各20万枚コピー終了後に文字画像で解像度を評価)
◎:4ポイント以下の文字が明瞭であり、容易に判読可能
○:6ポイント以下の文字が明瞭であり、容易に判読可能
△:8ポイント以下の文字が明瞭であり、容易に判読可能
×:8ポイントの文字の一部又は全部が判読不能
トナーの転写性(20万枚コピー終了後、感光体上に60mg/cm2の画像を形成し、転写紙に転写された単位面積当たりの付着量(fmg/cm2)を測定し、以下の計算により転写率を算定した。)
トナーの転写率=(f/60)×100
◎:トナーの転写率85%以上:良好
○:トナーの転写率65〜84%以上:実用上問題ないレベル
×:トナーの転写率64%以下:実用上問題となるレベル
クリーニング性(10万及び20万コピー終了後にA3紙に連続10枚複写を行い、ベタ白部でのクリーニング不良の発生の有無で判定)
◎:20万枚ですり抜け発生なし
○:10万枚まですり抜け発生なし
×:10万枚未満ですり抜け発生
耐傷性(20万枚のコピー画像を全数検査し、分離爪による画像傷の発生の有無の確認、及び感光体表面の分離爪による傷の発生の有無をコピー1万枚毎に検査した。)
◎:感光体表面にもコピー画像にも分離爪による傷の発生なし
○:感光体表面には弱い傷発生があるが、コピー画像には分離爪による傷の発生なし
×:感光体表面にははっきりした傷発生があり、コピー画像にも分離爪による傷の発生あり
その他評価条件
尚、上記konica7075をベースとした評価機の評価条件は下記の条件に設定した。
【0188】
帯電条件
帯電器;スコロトロン帯電器、初期帯電電位を−500V
露光条件
露光部電位を−50Vにする露光量に設定。
【0189】
露光ビーム:ドット密度400dpiの像露光を行った。レーザビームスポット面積:0.8×10-92
現像条件
DCバイアス;−400V
現像剤は、前記現像剤1を用いた。
【0190】
転写条件
転写極;コロナ帯電方式
分離条件
図2〜図4で説明した分離爪ユニットの分離手段を用いた。
【0191】
分離爪の材質:ベースの材質がポリアミドイミド(PAI)であり、それにポリテトラフルオロエチレン(PTFE)をコートしたもの
感光体への当接荷重:5.6mN
クリーニング条件
クリーニング部に硬度70°、反発弾性65%、厚さ2(mm)、自由長9mmのクリーニングブレードをカウンター方向に線圧18(g/cm)となるように重り荷重方式で当接した。
【0192】
2.クリープ率の測定
使用機器:フィッシャースコープH100V(微小硬さ測定装置)(株)フィッシャー・インストルメンツ社製
使用圧子:ダイアモンド ビッカース圧子
負荷条件:4mN/secの速度で有機感光体の表面からビッカース圧子を押し込む
負荷時間:5sec
保持時間:5sec
除荷条件:負荷と同し速度で負荷を除く
測定試料
アルミ平板上に前記した感光体と同様に中間層、電荷発生層、第一電荷輸送層、第二電荷輸送層を設け、同じ条件で乾燥させた試料を作製した試料をH100V機に固定し、試料に対して垂直にビッカース圧子を押し込み測定。
【0193】
測定は圧子負荷(5sec)、荷重保持(5sec:この間の変形量の割合がクリープ率)、除荷の手順で行う。
【0194】
クリープ率の求め方
CHU(クリープ率)={(h2−h1)/h1}×100(%)
h1:負荷荷重(20mN)に達した時(負荷開始から5秒後)の押し込み深さ
h2:保持(5sec)後の押し込み深さ
評価結果を表3に示した。
【0195】
【表3】
Figure 0003979222
【0196】
電荷発生層にガリウムフタロシアニン顔料を有し、電荷輸送層の膜厚及びクリープ率が本発明の範囲にある感光体1〜4及び7〜10は画像濃度、トナーの転写性、解像度、クリーニング性、耐傷性の各評価項目において、良好な特性を示しているが、本発明外の感光体5(クリープ率:3.62)ではクリーニング性、耐傷性が劣り、感光体6(クリープ率:0.82)では、画像濃度、クリーニング性が低下し、その結果解像度が劣化している。又、感光体11(電荷輸送層の膜厚:4μm)は、帯電電位が設定値の−500Vに達せず、画像濃度が低下し、解像度が劣化しており、感光体12(電荷輸送層の膜厚:16μm)でも解像度が劣化している。又、チタニルフタロシアニンを用いた感光体13、14は、電荷輸送層を薄膜化すると、単位膜厚当たりの電界強度が高くなるため(単位面積当たりの表面電荷量が大きくなる)、このタイプのチタニルフタロシアニンでは、感度が十分でなく、そのため画像濃度及びトナーの転写性が低下し、解像度が劣化している。
【0197】
評価2(画像形成方法の評価:感光体と現像剤の組み合わせ評価)
上記で得られた感光体1〜6、11、12と現像剤2〜16を表4のように組み合わせ(組み合わせNo.1〜22)、コニカデジタル複写機7075をベースにした評価機を用いて、評価1で行ったと同様の画像評価を行った。その結果を表4に示す。
【0198】
【表4】
Figure 0003979222
【0199】
表4の結果より、本発明の有機感光体(電荷発生層がガリウムフタロシアニン顔料を含有し、電荷輸送層の膜厚が5〜15μmで且つクリープ率(ビッカース圧子を荷重20mNで押し込んだ時のクリープ率)が1%以上3.5%未満である有機感光体:No.1、2、3、4)を用い、トナーの形状係数、形状係数の変動係数等の少なくとも1つが本発明のトナー(No.2〜14)の組み合わせ(組み合わせNo.1〜13、16、17、18)は画像濃度、解像度、トナーの転写性、クリーニング性、耐傷性の評価も良好である。特に、トナー粒子の形状係数の変動係数、個数粒度分布における個数変動係数、形状係数、角のないトナー粒子の個数割合、トナー粒子の粒度分布(M=m1+m2)の全ての条件が本発明内であるトナーとの組み合わせ(組み合わせNo.1、2、16、17、18)は、最も良好な評価結果を示している。一方、トナーが前記本発明の全ての条件を備えたトナー2を用いても、感光体が本発明外の組み合わせ(組み合わせNo.19〜22)は、クリーニング性、耐傷性が低下したり、画像濃度が低下したりして、その結果解像度が低下している。又、トナーが本発明外の組み合わせ(組み合わせNo.14,15)では、感光体が本発明内のものであってもトナーの転写性、クリーニング性、耐傷性が低下し、解像度が低下している。
【0200】
【発明の効果】
実施例からも明らかなように、本発明の構成を有する有機感光体を用いることにより、高温高湿下で、多数枚のコピーを行ってもトナーの転写性、残留トナークリーニング性を改善すると同時に、耐傷性を改善し、鮮鋭性の良好な電子写真画像を作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の画像形成装置の機能が組み込まれた概略図である。
【図2】分離爪ユニットの平面図である。
【図3】分離爪ユニットの側面図である。
【図4】分離爪の側面図である。
【図5】(a)は、角のないトナー粒子の投影像を示す説明図であり、(b)および(c)は、それぞれ角のあるトナー粒子の投影像を示す説明図である。
【符号の説明】
1 画像形成装置
21 感光体
21A 有機感光体
21B HC有機感光体
22 帯電手段
23 現像手段
24 転写極
25 分離極
26 クリーニング手段
30 露光光学系
45 転写搬送ベルト装置
50 定着手段
250 分離爪ユニット
251 基板
252 分離爪
255 トルクバネ
260 当接荷重切換手段
261 当接解除板
262 シャフト
265 直流ソレノイド
271 固定基板
271A ガイド
272 ステッピングモータ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an organic photoreceptor used in the field of copying machines and printers, and an image forming method, an image forming apparatus, and a process cartridge using the organic photoreceptor.
[0002]
[Prior art]
In recent years, organic photoreceptors have been widely used for electrophotographic photoreceptors. Organic photoreceptors have advantages over other photoreceptors, such as easy development of materials suitable for various exposure light sources from visible light to infrared light, the ability to select materials that are free from environmental pollution, and low manufacturing costs. However, there are disadvantages such as poor mechanical strength and chemical durability, deterioration of the electrostatic characteristics of the photosensitive member when a large number of sheets are printed, and generation of scratches on the surface.
[0003]
That is, the surface of an organic photoreceptor (hereinafter also simply referred to as a photoreceptor) is directly applied with electrical and mechanical external forces by charging means, developing means, transfer means, cleaning means, etc., so durability against them is required. The
[0004]
Specifically, durability against the generation of abrasion or scratches on the surface of the photoreceptor due to friction, surface degradation due to active oxygen such as ozone generated during corona charging, nitrogen oxide, and the like is required.
[0005]
In order to solve the above-mentioned problems of mechanical and chemical durability, the organic photoconductor has a layer structure of a charge generation layer and a charge transport layer, and the charge transport layer of the surface layer has high strength and A configuration in which the active gas does not easily permeate and the charge transport layer has a thickness greater than 20 μm is often used.
[0006]
As another approach, a technique such as installing a high-strength protective layer on the surface of the photoreceptor has been studied. For example, JP-A-6-118681 reports the use of a curable silicone resin as a protective layer of a photoreceptor. However, the method of thickening the charge transport layer as described above or the method of providing a high-strength protective layer has a problem that carriers generated in the charge generation layer diffuse laterally until reaching the surface, such as sharpness. Problems arise. In the field of digital copiers, the demand for higher image quality is increasing and high-resolution image formation is being studied. In this way, a good electrostatic latent image can be obtained with a layer structure or protective layer that tends to cause carrier diffusion. I can't.
[0007]
In order to faithfully reproduce the image information as an electrostatic latent image, it is necessary to ensure a sufficient potential contrast between the exposed and unexposed areas. This is because the generated carriers are not diffused until they reach the surface charge. It is important to hold down. The Journal of the Imaging Society of Japan, Vol. 38, No. 4, page 296 shows that the latent image degradation of a high-density image becomes electrostatic when the ratio D / μ between the diffusion constant (D) and the drift mobility (μ) of the charge transport layer increases. It is described that the effect of diffusion on the latent image cannot be ignored, and that the deterioration of the latent image increases as the thickness of the charge transport layer increases. In particular, in the case of an organic photoreceptor composed of a charge generation layer using a highly sensitive charge generation material such as a gallium phthalocyanine pigment disclosed in JP-A-11-119450 and a charge transport layer exceeding 20 μm, etc. Carriers generated in a large amount in the generation layer are diffused in the thick charge transport layer, and the sharpness of the image tends to deteriorate significantly.
[0008]
However, organic photoreceptors that have been put to practical use have a large film thickness loss due to abrasion of a cleaning blade or the like, and designing the thickness of a photosensitive layer such as a charge transport layer to 20 μm or less further reduces the durability of the photoreceptor. This was not preferable.
[0009]
Further, an organic photoreceptor that has a thin charge transport layer and prevents diffusion of an electrostatic latent image has already been proposed in JP-A-5-119503. However, these proposed organic photoreceptors have not yet been a sufficient solution to the demand for durability and high image quality of the photoreceptor.
[0010]
That is, in order to form a high-resolution image of a digital image, it is necessary to accurately attach toner to the electrostatic latent image formed on the surface of the photoconductor, and to accurately visualize the digital dot latent image. However, in order to form a toner image that faithfully reproduces an electrostatic latent image without scattering toner on the surface of the organic photoconductor, it has a characteristic that foreign matter does not easily adhere to the surface of the organic photoconductor, and repeatedly. Although it is necessary that the surface is hard to be scratched and roughened even if it is used, the organic photoreceptors developed so far have not yet fully satisfied such characteristics.
[0011]
Conventionally, in order to improve the image quality of digital images, it has been proposed to use toner having a smaller particle size or a sharper particle size distribution. However, in the examination results of the present inventors, these toners are used. However, if the organophotoreceptor does not have the surface characteristics that can faithfully reproduce the electrostatic latent image without scattering the toner, the effect of reducing the toner particle size and improving the particle size distribution cannot be fully utilized. Was found.
[0012]
On the other hand, as a method for improving the wear resistance of the organic photoreceptor, in addition to the protective layer using the curable silicone resin described above, JP-A-56-117245, JP-A-63-91666, and JP-A-1-205171 are disclosed. In each of the publications, the silica particles are included in the outermost surface layer of the photoconductor to increase the mechanical strength of the surface of the photoconductor and to improve the durability. Further, JP-A-57-176057, JP-A-61-1175558, and JP-A-3-155558 disclose hydrophobic silica particles obtained by treating the silica particles with a silane coupling agent or the like. It is described that it can be contained in the outermost surface layer to increase the mechanical strength of the photoconductor and to impart lubricity to obtain a photoconductor having higher durability.
[0013]
However, these wear resistance improving techniques tend to reduce image quality, particularly sharpness, when image formation is repeated and a large number of copy images are formed.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and to form an accurate electrostatic latent image with less blur with respect to image exposure and to faithfully visualize the electrostatic latent image as a toner image. It is possible to provide an organic photoreceptor having improved toner transferability, residual toner cleaning properties, and scratch resistance, and an image forming method, an image forming apparatus, and an image forming apparatus using the photoreceptor. The process cartridge is provided.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
As a result of repeated studies on the above problems, the organic photoconductor can be used as a charge generating layer and a charge transport layer in order to improve the sharpness and wear resistance of an organic photoconductor that repeatedly copies and prints many sheets. The charge transport layer that forms the surface layer is made thin to prevent carrier diffusion, and the viscoelastic properties of the surface layer are less likely to adhere to the surface layer, and the surface is less likely to be rough even after repeated use. In addition, the charge generation layer has a highly sensitive charge generation material that can sufficiently form a potential contrast of an electrostatic latent image even if the charge amount per unit area of the photoreceptor is increased in the charge generation layer. The present invention has been completed.
[0016]
Further, when an electrophotographic image is formed by using such an organic photoreceptor and a toner having a uniform shape factor and particle size distribution, an electrophotographic image with higher sharpness and higher image quality can be obtained.
[0017]
  That is, the object of the present invention is achieved by having the following configuration.
  1. A charge generation layer containing a gallium phthalocyanine pigment and a charge transport layer having a total film thickness of 5 to 15 μm on the charge generation layer;Defined belowAn organic photoreceptor having a creep rate (creep rate when a Vickers indenter is pushed in with a load of 20 mN) of 1% or more and less than 3.5%.
Creep rate
CHU (creep rate) = {(h2−h1) / h1} × 100 (%)
h1: Pushing depth when the load (20mN) is reached (5 seconds after the load starts)
h2: Depression depth after holding (5 sec)
Creep rate measurement
Equipment used: Fischer scope H100V (microhardness measuring device) manufactured by Fischer Instruments Co., Ltd.
Working indenter: Diamond Vickers indenter
Load condition: Vickers indenter is pushed from the surface of the organic photoconductor at a speed of 4 mN / sec.
Load time: 5 sec
Holding time: 5 sec
Unloading condition: The load is removed at the same speed as the load.
Measurement sample
An intermediate layer, a charge generation layer, a first charge transport layer, and a second charge transport layer are provided on an aluminum plate in the same manner as the above-described photoreceptor, and a sample prepared by drying under the same conditions is fixed to an H100V machine, Measured by pushing a Vickers indenter perpendicular to the sample.
The measurement is performed according to the procedures of indenter load (5 sec), load holding (5 sec: the rate of deformation during this period is the creep rate), and unloading.
[0018]
2. The gallium phthalocyanine pigment has a position of at least 7.4 °, 16.6 °, 25.5 °, 28.3 ° in the Bragg angle (2θ ± 0.2 °) of the characteristic X-ray diffraction spectrum of Cu-Kα. Or diffracted at a position of at least 7.5 °, 9.9 °, 12.5 °, 16.3 °, 18.6 °, 25.1 °, 28.1 °. 2. The organophotoreceptor according to 1 above, which is a hydroxygallium phthalocyanine pigment having a peak.
[0019]
3. 3. The organophotoreceptor according to 1 or 2 above, wherein the charge transport layer contains fine particles having a number average particle diameter of 10 nm or more and less than 100 nm.
[0020]
4). 4. The organophotoreceptor according to any one of items 1 to 3, wherein the charge transport layer is a surface layer.
[0021]
  5. An electrostatic latent image formed on an organic photoreceptor obtained by laminating a charge generation layer and at least one charge transport layer in this order on a conductive support is used as a toner image in a development process, and the toner image is transferred. In the image forming method in which the toner remaining on the organic photoconductor after being transferred to the paper is removed in a cleaning step, the variation coefficient of the shape factor of the toner particles in the development step is 16% or less, and the number variation coefficient in the number particle size distribution is 27% or less, the organic photoreceptor has a charge generation layer containing a gallium phthalocyanine pigment and one or more charge transport layers having a total film thickness of 5 to 15 μm on the charge generation layer,As defined aboveAn image forming method, wherein a creep rate (creep rate when a Vickers indenter is pushed at a load of 20 mN) is 1% or more and less than 3.5%.
[0022]
  6). An electrostatic latent image formed on an organic photoreceptor obtained by laminating a charge generation layer and at least one charge transport layer in this order on a conductive support is used as a toner image in a development process, and the toner image is transferred. In the image forming method in which the toner remaining on the organic photoreceptor after being transferred to the paper is removed in a cleaning step, the toner in the developing step contains 65 toner particles having a shape factor in the range of 1.2 to 1.6. And the organic photoreceptor has a charge generation layer containing a gallium phthalocyanine pigment and a charge transport layer having a total film thickness of 5 to 15 μm on the charge generation layer,As defined aboveAn image forming method, wherein a creep rate (creep rate when a Vickers indenter is pushed at a load of 20 mN) is 1% or more and less than 3.5%.
[0023]
  7. An electrostatic latent image formed on an organic photoreceptor obtained by laminating a charge generation layer and at least one charge transport layer in this order on a conductive support is used as a toner image in a development process, and the toner image is transferred. In an image forming method in which toner remaining on an organic photoreceptor after transfer to paper is removed in a cleaning process, when the particle diameter of toner particles in the developing process is D (μm), the natural logarithm lnD is taken on the horizontal axis. The relative frequency of the toner particles included in the most frequent class in the histogram showing the number-based particle size distribution in which the horizontal axis is divided into a plurality of classes at intervals of 0.23 (m1) And the relative frequency (m of toner particles contained in the next most frequent class after the most frequent class)2) And a charge generation layer containing a gallium phthalocyanine pigment and a charge transport layer having a total thickness of 5 to 15 μm on the charge generation layer. Has a layer,As defined aboveAn image forming method, wherein a creep rate (creep rate when a Vickers indenter is pushed at a load of 20 mN) is 1% or more and less than 3.5%.
[0024]
  8). An electrostatic latent image formed on an organic photoreceptor obtained by laminating a charge generation layer and at least one charge transport layer in this order on a conductive support is used as a toner image in a development process, and the toner image is transferred. In the image forming method in which the toner remaining on the organic photoreceptor after transfer to paper is removed in a cleaning process, the toner in the development process contains 60% by number or more of toner particles having no corners, and the organic photoreceptor has A charge generation layer containing a gallium phthalocyanine pigment and a charge transport layer having a total film thickness of 5 to 15 μm on the charge generation layer,As defined aboveAn image forming method, wherein a creep rate (creep rate when a Vickers indenter is pushed at a load of 20 mN) is 1% or more and less than 3.5%.
[0025]
9. 9. The image forming method according to any one of 5 to 8, wherein the number average particle diameter of the toner particles in the developing step is 3 to 8 μm.
[0026]
10. The formation of the electrostatic latent image has an exposure spot area of 2 × 10.-9(M210) The image forming method as described in any one of 5 to 9 above, which is performed by exposure with the following exposure beam.
[0027]
11. An image forming apparatus that forms an electrophotographic image using the image forming method described in any one of 5 to 10 above.
[0028]
12 The organic photoreceptor according to any one of 1 to 4 is used, and any one of a charging unit, an image exposing unit, a developing unit, and a cleaning unit is integrally combined, and can be freely put into and out of the image forming apparatus. A process cartridge that is designed.
[0029]
  That is, in the organic photoreceptor of the present invention, the organic photoreceptor has a charge generation layer containing a gallium phthalocyanine pigment and one or more charge transport layers having a total film thickness of 5 to 15 μm on the charge generation layer. ,As defined aboveCreep rate (Hereinafter simply referred to as creep rate. BiThe creep rate when the Kerr indenter is pushed in with a load of 20 mN) is 1% or more and less than 3.5%.
[0030]
The organophotoreceptor of the present invention has the above-described configuration, so that filming due to adhesion of toner, paper powder, etc. to the surface layer is prevented, and even when used repeatedly, character dust and toner scattering do not occur. An image having characteristics and good sharpness can be produced.
[0031]
In addition, the image forming method of the present invention develops an electrostatic latent image on an organic photoreceptor having the above-described configuration using a toner having a uniform shape factor and particle size distribution, thereby achieving high image quality with good sharpness. Can be provided for a long time.
[0032]
The present invention will be described in detail below.
The organic photoreceptor of the present invention has a constant plastic deformation (1% or more, less than 3.5%) characteristic with respect to a constant load indenter (load 20 mN) in which the surface charge transport layer is weighted from the surface. It is characterized by having in the body.
[0033]
By configuring the charge transport layer having such viscoelastic properties as a surface layer, the toner transferability and residual toner cleaning properties as described above are improved, and at the same time, scratch resistance is improved and a stable surface is always obtained. It is possible to form an electrophotographic image that is excellent in sharpness and the like without causing any disturbance in the toner image formed and developed.
[0034]
The surface layer having viscoelastic properties as described above uses a highly elastic polycarbonate as a binder resin, and at the same time uses a charge transport material having a relatively high molecular weight to maintain the high elasticity of the binder as a surface layer. Can be realized. In addition, it is preferable that such a charge transport layer has two or more charge transport layers and the uppermost charge transport layer has the above-described configuration.
[0035]
Examples of the highly elastic polycarbonate preferably used in the present invention include the following polycarbonates.
[0036]
[Chemical 1]
Figure 0003979222
[0037]
The charge transport material used in the present invention preferably has a molecular weight of 500 to 1500, and more preferably 600 to 1000. Examples of the charge transport material preferably used in the present invention include charge transport materials having the following chemical structure.
[0038]
[Chemical 2]
Figure 0003979222
[0039]
In the above, Mw shows molecular weight.
The mixing ratio of the high molecular weight charge transport material and the polycarbonate described above is preferably a ratio of 0.5 to 3.0 polycarbonate and more preferably 0.8 to 2.0 with respect to the charge transport layer 1 in terms of mass ratio. This ratio varies with the type of charge transport material or polycarbonate, or with the presence of other additives and is not absolute.
[0040]
The creep rate of the present invention is 1% or more and less than 3.5%, but more preferably 2.0% or more and 3.2% or less.
[0041]
Moreover, it is more preferable to mix hydrophobic inorganic particles having a number average primary particle size of 10 nm or more and less than 100 nm. The number average particle diameter of the hydrophobic inorganic particles is more preferably 10 nm or more and 90 nm or less, and most preferably 10 nm or more and less than 50 nm. Even if the number average primary particle diameter of the inorganic particles contained in the surface layer is less than 10 nm or more than 100 nm, it is difficult to obtain the viscoelastic properties, and the improvement effect as described above is difficult to obtain.
[0042]
Inorganic particles of 10 nm or more and less than 100 nm used in the present invention include silica, zinc oxide, titanium oxide, tin oxide, antimony oxide, indium oxide, bismuth oxide, tin-doped indium oxide, antimony and tantalum-doped oxide. Fine particles such as tin and zirconium oxide can be preferably used. Of these, silica, particularly hydrophobic silica having a hydrophobic surface, is preferred from the viewpoints of cost, adjustment of the particle size and ease of surface treatment.
[0043]
The number average primary particle size of the inorganic particles of the present invention is magnified 10,000 times by observation with a transmission electron microscope, 300 particles are randomly observed as primary particles, and measured as the number average diameter of the ferret diameter by image analysis. Is calculated.
[0044]
The hydrophobicity of the hydrophobic silica is preferably 50% or more in terms of the degree of hydrophobicity indicated by a measure of wettability to methanol (methanol wettability). When the degree of hydrophobicity is less than 50%, a large amount of hydroxyl groups remaining on the silica surface are bonded to the binder resin, the creep rate is reduced, and the surface of the photoreceptor is easily moistened, and the residual potential is increased. A cleaning defect is likely to occur. A more preferred degree of hydrophobicity is 65% or more, most preferably 70% or more.
[0045]
Methanol wettability representing the degree of hydrophobicity is an evaluation of wettability of silica fine powder to methanol. The wettability is measured by the following method. 0.2 g of silica fine powder to be measured is added to 50 ml of distilled water in a beaker having an inner volume of 250 ml and stirred. Next, methanol is slowly added dropwise from a burette whose tip is immersed in the liquid until the entire silica fine powder is wetted while being slowly stirred. When the amount of methanol necessary to completely wet the fine silica powder is a (ml), the degree of hydrophobicity is calculated by the following formula (1).
[0046]
Formula (1) Degree of hydrophobicity = a / (a + 50) × 100
The hydrophobic silica can be obtained by hydrophobizing silica powder produced by a known wet method or dry method. In particular, a so-called fumed silica produced by a dry method (vapor phase oxidation of a silicon halide compound) and treated with a hydrophobizing agent is preferable because it has few moisture adsorption sites. This is manufactured by a conventionally known technique. For example, a thermal decomposition oxidation reaction of silicon tetrachloride gas in an oxyhydrogen flame is used, and the basic reaction formula is as follows.
[0047]
SiClFour+ 2H2+ O2→ SiO2+ 4HCl
In this production process, for example, it is also possible to obtain a composite fine powder of silica and another metal oxide by using another metal halogen compound such as aluminum chloride or titanium chloride together with a silicon halogen compound.
[0048]
Hydrophobic treatment of silica powder is carried out by spraying a hydrophobizing agent solution dissolved in alcohol, etc., or contacting a vaporized hydrophobizing agent to a cloud of silica fine powder dispersed by stirring or the like. It can be performed by a conventionally known method such as a dry treatment to be performed or a wet treatment in which silica powder is dispersed in a solution and a hydrophobizing agent is dropped and adhered therein.
[0049]
As the hydrophobizing agent, known compounds can be used, and specific examples are given below. These compounds may be used in combination.
[0050]
Examples of the titanium coupling agent include tetrabutyl titanate, tetraoctyl titanate, isopropyl triisostearoyl titanate, isopropyl tridecylbenzenesulfonyl titanate, and bis (dioctylpyrophosphate) oxyacetate titanate.
[0051]
Examples of silane coupling agents include γ- (2-aminoethyl) aminopropyltrimethoxysilane, γ- (2-aminoethyl) aminopropylmethyldimethoxysilane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, N-β-vinylbenzylamino. Ethyl-N-γ-aminopropyltrimethoxysilane hydrochloride, hexamethyldisilazane, methyltrimethoxysilane, butyltrimethoxysilane, isobutyltrimethoxysilane, hexyltrimethoxysilane, octyltrimethoxysilane, decyltrimethoxysilane, dodecyl Examples include trimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, o-methylphenyltrimethoxysilane, and p-methylphenyltrimethoxysilane.
[0052]
Examples of the silicone oil include dimethyl silicone oil, methylphenyl silicone oil, and amino-modified silicone oil.
[0053]
These hydrophobizing agents are preferably added in an amount of 1 to 40% by mass with respect to the silica powder, and more preferably 3 to 30% by mass.
[0054]
A hydrogen polysiloxane compound may be used as the surface hydrophobizing agent. The hydrogen polysiloxane compound having a molecular weight of 1000 to 20000 is generally easily available, and has a good function to prevent the occurrence of black spots. In particular, when methylhydrogenpolysiloxane is used for the final surface treatment, a good effect can be obtained.
[0055]
In the present invention, the hydrophobic silica subjected to the hydrophobization treatment is contained in the surface layer of the organic photoreceptor together with the binder, but the ratio of the silica particles in the surface layer is 1 to 20% by mass, preferably 2 to 15% by mass with respect to the binder. Most preferably, it is used at 2 to 10% by mass. If it exceeds 20% by mass, the residual potential increases, and the image density tends to decrease and the transferability of the toner tends to decrease. On the other hand, if it is less than 1% by mass, it tends to cause cleaning failure and wear resistance.
[0056]
The charge transport layer serving as the surface layer contains the above high-elasticity polycarbonate binder resin and a high molecular weight charge transport material. In addition, the charge transport layer contains an antioxidant for the binder resin. 1 to 10% by mass is preferable.
[0057]
By selectively adopting the configuration as described above, it is possible to realize a charge transport layer having the above-described film properties, and an organic photoreceptor having such a charge transport layer as a surface layer simultaneously improves the residual toner cleaning property. In addition, it is possible to improve the scratch resistance and wear resistance and to provide an electrophotographic image having good sharpness over a long period of time.
[0058]
Hereinafter, the constitution of the organic photoreceptor applied to the present invention other than the surface layer will be described.
In the present invention, the organic photoconductor means an electrophotographic photoconductor constituted by providing an organic compound with at least one of a charge generation function and a charge transport function essential to the configuration of the electrophotographic photoconductor. All known organic photoconductors such as a photoconductor composed of an organic charge generating material or an organic charge transport material, a photoconductor composed of a polymer complex with a charge generating function and a charge transport function are contained.
[0059]
The charge transport layer of the present invention means a layer having a function of transporting charge carriers generated in the charge generation layer by light exposure to the surface of the organic photoreceptor, and the specific detection of the charge transport function is charge generation. It can be confirmed by laminating a layer and a charge transport layer on a conductive support and detecting the optical conductivity.
[0060]
The layer structure of the organic photoreceptor of the present invention is basically composed of a photosensitive layer of a charge generation layer and a charge transport layer on a conductive support. As the most preferable configuration, the photosensitive layer is composed of a charge generation layer and a plurality of charge transport layers, the uppermost layer contains a charge transport material, and the creep rate (creep rate when a Vickers indenter is pushed at a load of 20 mN) is The structure is a charge transport layer having a characteristic of 1% or more and less than 3.5%.
[0061]
Hereinafter, a specific configuration of the photoreceptor used in the present invention will be described.
Conductive support
As the conductive support used in the photoreceptor of the present invention, a sheet-like or cylindrical conductive support is used.
[0062]
The cylindrical conductive support of the present invention means a cylindrical support necessary for forming an endless image by rotating, and the straightness is in the range of 0.1 mm or less and the deflection is 0.1 mm or less. Certain conductive supports are preferred. Exceeding the range of straightness and shake makes it difficult to form a good image.
[0063]
As a material for the conductive support, a metal drum such as aluminum or nickel, a plastic drum deposited with aluminum, tin oxide, indium oxide, or the like, or a paper / plastic drum coated with a conductive substance can be used. As a conductive support, the specific resistance is 10 at room temperature.ThreeΩcm or less is preferable.
[0064]
As the conductive support used in the present invention, one having an alumite film that has been sealed on the surface thereof may be used. The alumite treatment is usually performed in an acidic bath such as chromic acid, sulfuric acid, oxalic acid, phosphoric acid, boric acid, sulfamic acid, etc., but anodizing treatment in sulfuric acid gives the most preferable result. In the case of anodizing in sulfuric acid, the sulfuric acid concentration is preferably 100 to 200 g / l, the aluminum ion concentration is 1 to 10 g / l, the liquid temperature is about 20 ° C., and the applied voltage is preferably about 20 V. It is not limited. The average film thickness of the anodized film is usually 20 μm or less, particularly preferably 10 μm or less.
[0065]
Middle class
In the present invention, it is preferable to provide the above-described intermediate layer having a barrier function between the conductive support and the photosensitive layer.
[0066]
The intermediate layer of the present invention preferably contains titanium oxide in the binder resin having a small water absorption rate. The average particle diameter of the titanium oxide particles is preferably in the range of 10 nm to 400 nm in terms of number average primary particle diameter, and is preferably 15 nm to 200 nm. If it is less than 10 nm, the effect of preventing the occurrence of moire by the intermediate layer is small. On the other hand, when the thickness is larger than 400 nm, the titanium oxide particles in the intermediate layer coating solution are likely to settle, and as a result, the uniform dispersibility of the titanium oxide particles in the intermediate layer is poor, and black spots tend to increase. An intermediate layer coating liquid using titanium oxide particles having a number average primary particle size in the above range has good dispersion stability, and the intermediate layer formed from such a coating liquid has an environmental characteristic in addition to the function of preventing black spots from occurring. Has good crack resistance.
[0067]
The shape of the titanium oxide particles used in the present invention includes a dendritic shape, a needle shape, a granular shape, and the like. The titanium oxide particles having such a shape are, for example, titanium oxide particles, anatase type, rutile as crystal types. There are types, amorphous types, and the like. Any crystal type may be used, or two or more crystal types may be mixed and used. Among them, the rutile type and granular type are the best.
[0068]
The titanium oxide particles of the present invention are preferably surface-treated, and one of the surface treatments is a plurality of surface treatments, and the last surface treatment is a reactive organic in the plurality of surface treatments. Surface treatment using a silicon compound is performed. In addition, at least one of the surface treatments is at least one surface treatment selected from alumina, silica, and zirconia, and finally a surface treatment using a reactive organosilicon compound. It is preferable to carry out.
[0069]
Alumina treatment, silica treatment, and zirconia treatment are treatments for precipitating alumina, silica, or zirconia on the surface of titanium oxide particles, and alumina, silica, and zirconia deposited on these surfaces are water of alumina, silica, zirconia Japanese products are also included. The surface treatment of the reactive organosilicon compound means using a reactive organosilicon compound in the treatment liquid.
[0070]
In this way, the surface treatment of the titanium oxide particles such as titanium oxide particles is performed at least twice, so that the surface of the titanium oxide particles is uniformly coated (treated), and the surface-treated titanium oxide particles are used as the intermediate layer. When used in the present invention, it is possible to obtain a good photoconductor having good dispersibility of titanium oxide particles such as titanium oxide particles in the intermediate layer and causing no image defects such as black spots.
[0071]
Examples of the reactive organosilicon compound include compounds represented by the following general formula (1), but the compound is not limited to the following compounds as long as it is a compound that undergoes a condensation reaction with a reactive group such as a hydroxyl group on the titanium oxide surface.
[0072]
General formula (1)
(R)n-Si- (X)4-n
(In the formula, Si represents a silicon atom, R represents an organic group in which carbon is directly bonded to the silicon atom, X represents a hydrolyzable group, and n represents an integer of 0 to 3.)
In the organosilicon compound represented by the general formula (1), the organic group in which carbon is directly bonded to the silicon represented by R includes alkyl such as methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, octyl and dodecyl. Group, aryl group such as phenyl, tolyl, naphthyl, biphenyl, epoxy-containing group such as γ-glycidoxypropyl, β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyl, γ-acryloxypropyl, γ-methacryloxypropyl (Meth) acryloyl group, hydroxyl group such as γ-hydroxypropyl, 2,3-dihydroxypropyloxypropyl, vinyl group such as vinyl and propenyl, mercapto group such as γ-mercaptopropyl, γ-aminopropyl, Amino-containing groups such as N-β (aminoethyl) -γ-aminopropyl, γ-chloropropyl, , 1,1-tri fluoroalkyl propyl, nonafluorohexyl, halogen-containing groups such as perfluorooctylethyl, other nitro, and cyano-substituted alkyl group. Examples of the hydrolyzable group for X include alkoxy groups such as methoxy and ethoxy, halogen groups, and acyloxy groups.
[0073]
Moreover, the organosilicon compound represented by the general formula (1) may be used alone or in combination of two or more.
[0074]
Moreover, in the specific compound of the organosilicon compound represented by the general formula (1), when n is 2 or more, a plurality of R may be the same or different. Similarly, when n is 2 or less, the plurality of Xs may be the same or different. Moreover, when using 2 or more types of organosilicon compounds represented by General formula (1), R and X may be the same between each compound, and may differ.
[0075]
Moreover, a polysiloxane compound is mentioned as a preferable reactive organosilicon compound used for surface treatment. The polysiloxane compound having a molecular weight of 1000 to 20000 is generally easily available, and has a good function to prevent occurrence of black spots.
[0076]
In particular, when methylhydrogenpolysiloxane is used for the final surface treatment, a good effect can be obtained.
[0077]
Photosensitive layer
Charge generation layer
The charge generation layer contains a charge generation material (CGM). Other substances may contain a binder resin and other additives as necessary.
[0078]
In the organic photoreceptor of the present invention, for example, other phthalocyanine pigments, azo pigments, perylene pigments, azurenium pigments and the like can be used alone or in combination as charge generating substances.
[0079]
When a binder is used as the CGM dispersion medium in the charge generation layer, a known resin can be used as the binder, but the most preferred resins include formal resin, butyral resin, silicone resin, silicone-modified butyral resin, phenoxy resin, and the like. Can be mentioned. The ratio of the binder resin to the charge generating material is preferably 20 to 600 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the binder resin. By using these resins, the increase in residual potential associated with repeated use can be minimized. The thickness of the charge generation layer is preferably 0.1 μm to 2 μm.
[0080]
Charge transport layer
The charge transport layer of the present invention is preferably composed of a plurality of charge transport layers. Although the uppermost charge transport layer has been described above, the charge transport layer other than the uppermost layer may employ a known charge transport layer configuration.
[0081]
The charge transport layer contains a charge transport material (CTM) and a binder resin that disperses and forms a CTM. Other substances may contain additives such as antioxidants as necessary.
[0082]
A known charge transport material (CTM) can be used as the charge transport material (CTM). For example, a triphenylamine derivative, a hydrazone compound, a styryl compound, a benzidine compound, a butadiene compound, or the like can be used. These charge transport materials are usually dissolved in a suitable binder resin to form a layer. Among these, the CTM capable of minimizing the increase in residual potential due to repeated use has a high mobility and an ionization potential difference from the combined CGM of 0.5 (eV) or less, preferably 0 .30 (eV) or less.
[0083]
The ionization potential of CGM and CTM is measured with a surface analyzer AC-1 (manufactured by Riken Keiki Co., Ltd.).
[0084]
The binder resin used for the charge transport layer (CTL) may be either a thermoplastic resin or a thermosetting resin. For example, polystyrene, acrylic resin, methacrylic resin, vinyl chloride resin, vinyl acetate resin, polyvinyl butyral resin, epoxy resin, polyurethane resin, phenol resin, polyester resin, alkyd resin, polycarbonate resin, silicone resin, melamine resin, and these resins A copolymer resin containing two or more of the repeating unit structures. In addition to these insulating resins, high molecular organic semiconductors such as poly-N-vinylcarbazole can be used. Of these, polycarbonate resins are most preferred because of their low water absorption and good CTM dispersibility and electrophotographic characteristics.
[0085]
The ratio of the binder resin to the charge transport material is preferably 50 to 200 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the binder resin.
[0086]
The total thickness of the charge transport layers (one or more layers, preferably 2 to 3 layers, most preferably 2 layers) is preferably 5 to 15 μm. If the film thickness is less than 5 μm, the charged potential tends to be insufficient, and if it exceeds 15 μm, the sharpness tends to deteriorate.
[0087]
Solvents or dispersion media used to form layers such as intermediate layers, charge generation layers, and charge transport layers include n-butylamine, diethylamine, ethylenediamine, isopropanolamine, triethanolamine, triethylenediamine, N, N-dimethylformamide, and acetone. , Methyl ethyl ketone, methyl isopropyl ketone, cyclohexanone, benzene, toluene, xylene, chloroform, dichloromethane, 1,2-dichloroethane, 1,2-dichloropropane, 1,1,2-trichloroethane, 1,1,1-trichloroethane, trichloroethylene, Tetrachloroethane, tetrahydrofuran, dioxolane, dioxane, methanol, ethanol, butanol, isopropanol, ethyl acetate, butyl acetate, dimethyl sulfoxide, methyl cello Lube, and the like. Although this invention is not limited to these, Dichloromethane, 1, 2- dichloroethane, methyl ethyl ketone, etc. are used preferably. These solvents may be used alone or as a mixed solvent of two or more.
[0088]
Next, as a coating processing method for manufacturing the organic photoreceptor, a coating processing method such as dip coating, spray coating, circular amount regulation type coating, etc. is used. In order to prevent dissolution as much as possible, and in order to achieve uniform coating processing, it is preferable to use a coating processing method such as spray coating or circular amount regulation type (circular slide hopper type is a typical example). It is most preferable to use the circular amount regulation type coating method for the protective layer. The circular amount regulation type coating is described in detail in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-189061.
[0089]
In addition, the present invention employs an image forming method in which the organic photoreceptor and a toner having a uniform shape factor and a sharp particle size distribution as described below are used in combination, thereby providing a high-gradation and sharp electrophotographic image. Can be formed.
[0090]
(1) Toner containing 65% by number or more of toner particles having a shape factor in the range of 1.2 to 1.6
When the shape factor is smaller than 1.2, the toner shape is close to a true sphere, the adhesion strength of the toner to the photoconductor is increased, and cleaning failure tends to occur. On the other hand, when the value is larger than 1.6, the toner is crushed and easily pulverized, which also causes a cleaning failure. That is, a toner containing 65% or more, more preferably 70% or more of toner particles having a shape factor in the range of 1.2 to 1.6 has a good cleaning property and a large amount of toner that is not easily pulverized. By including the toner in combination with the photoreceptor of the present invention, it is possible to achieve good cleaning properties and good image formation over a long period of time.
[0091]
(2) Toner containing 50% by number or more of toner particles having no corners
The toner particles having no corners are toner particles having substantially no protrusions that are concentrated with electric charges or those that are easily broken by stress, and the ratio of toner particles without corners is 50% by number or more, More preferably, it is 70% by number or more, and it becomes difficult for fine particles to be generated due to stress with the developer conveying member and the like, and it is possible to prevent poor cleaning due to the generation of fine toner. By using in combination, good cleaning properties and good image formation are possible over a long period of time. For this purpose, the proportion of toner particles without corners is preferably 50% by number or more, more preferably 70% by number or more.
(3) When the particle diameter of toner particles is D (μm), the horizontal axis represents the natural logarithm lnD, and the horizontal axis represents a number-based particle size distribution divided into a plurality of classes at intervals of 0.23. Relative frequency of toner particles contained in the most frequent class (m1) And the relative frequency (m of toner particles contained in the next most frequent class after the most frequent class)2) And 70% or more of the toner (M)
Relative frequency (m1) And relative frequency (m2) Is a toner having a sum (M) of 70% or more, the particle size distribution of the toner particles constituting the toner becomes sharp, and a stable toner image can be formed. By using in combination, good cleaning properties and good image formation are possible over a long period of time.
[0092]
(4) Toner having a number variation coefficient of 27% or less and a toner particle shape coefficient variation coefficient of 16% or less in the number particle size distribution of toner particles
By using a toner having a variation coefficient of the shape factor of the toner of 16% or less and a number variation coefficient in the toner particle size distribution of 27% or less, the image quality is excellent in cleaning property and fine line reproducibility and high quality. Can be formed over a long period of time.
[0093]
The number variation coefficient of the toner is 27% or less, preferably 25% or less.
The variation coefficient of the shape factor of the toner particles is 16% or less, more preferably 14% or less. As a result, the shape distribution of the toner particles constituting the toner becomes sharp, and a stable toner image can be formed.As a result, when used in combination with the photoreceptor of the present invention, good cleaning properties can be obtained over a long period of time. , Enabling good image formation.
[0094]
As the toner, it is preferable to use toner having 65% by number or more of toner particles having a shape factor in the range of 1.2 to 1.6 and a variation coefficient of the shape factor of 16% or less. Such toner has a small adhesion to the photoreceptor and good cleaning properties.
[0095]
Also, by controlling the number of toner particles having no corners to 50% by number or more and controlling the number variation coefficient in the number particle size distribution to 27% or less, high quality image quality can be formed over a long period of time with excellent cleanability and fine line reproducibility. be able to.
[0096]
The toner preferably has a number average primary particle size of 3 to 8 μm. When the toner particles are formed by a polymerization method, the particle size can be controlled by the concentration of the aggregating agent, the amount of the organic solvent added, the fusing time, and further the composition of the polymer itself.
[0097]
When the number average particle diameter is 3 to 8 μm, it is possible to reduce the presence of excessively adhering toner or low adhering toner on the developer conveying member in the fixing step, and developability over a long period of time. And the transfer efficiency is increased, the image quality of halftone is improved, and the image quality of fine lines and dots is improved.
[0098]
The shape factor of the toner is expressed by the following formula and indicates the degree of roundness of the toner particles.
[0099]
Shape factor = ((maximum diameter / 2)2× π) / projection area
Here, the maximum diameter refers to the width of a particle that maximizes the interval between the parallel lines when the projected image of the toner particles on the plane is sandwiched between two parallel lines. The projected area refers to the area of the projected image of the toner particles on the plane.
[0100]
This shape factor is obtained by taking a photograph in which toner particles are magnified 2000 times with a scanning electron microscope, and then analyzing a photographic image using “SCANNING IMAGE ANALYZER” (manufactured by JEOL Ltd.) based on this photograph. Was measured. At this time, the shape factor of the present invention was measured by the above formula using 100 toner particles.
[0101]
In the toner of the present invention, the number of toner particles having a shape factor in the range of 1.2 to 1.6 is 65% by number or more, preferably 70% by number or more.
[0102]
The method for controlling the shape factor is not particularly limited. For example, a method in which toner particles are sprayed into a hot air stream, a method in which toner particles are repeatedly applied with mechanical energy due to impact force in a gas phase, or a method in which a toner is not dissolved in a solvent and a swirl flow is applied. However, in the present invention, it is preferable to produce a shape factor and the like within the scope of the present invention using a polymerized toner produced by a polymerization method.
[0103]
The variation coefficient of the toner shape factor is calculated from the following equation.
Coefficient of variation = [S / K] x 100 (%)
[In the formula, S represents the standard deviation of the shape factor of 100 toner particles, and K represents the average value of the shape factor. ]
The variation coefficient of the shape factor is preferably 16% or less, and more preferably 14% or less. When the variation coefficient of the shape factor is 16% or less, voids in the transferred toner layer are reduced, fixing property is improved, and offset is less likely to occur. In addition, the charge amount distribution becomes sharp and the image quality is improved.
[0104]
In order to control the shape factor of the toner and the coefficient of variation of the shape factor uniformly without any lot variation, the production process of the polymerized toner, that is, the step of polymerizing, fusing and controlling the shape of the resin particles (polymer particles) The proper process end time may be determined while monitoring the characteristics of the toner particles (colored particles) being formed.
[0105]
Monitoring means that a measuring device is incorporated in-line, and process conditions are controlled based on the measurement result. In other words, in the case of a polymerization method toner that is formed by incorporating measurement such as shape in-line, for example, by associating or fusing resin particles in an aqueous medium, the shape and particle size are measured while performing sequential sampling in the fusing step. The reaction is stopped when the desired shape is obtained.
[0106]
Although it does not specifically limit as a monitoring method, The flow type particle image analyzer FPIA-2000 (made by Toa Medical Electronics Co., Ltd.) can be used. This apparatus is suitable because the shape can be monitored by performing image processing in real time while passing the sample liquid. That is, a pump or the like is used from the reaction field and is constantly monitored to measure the shape and the like, and the reaction is stopped when the desired shape is obtained.
[0107]
The number particle size distribution and the number variation coefficient of the toner are measured by a Coulter Counter TA-II or Coulter Multisizer (manufactured by Coulter). In the present invention, a Coulter Multisizer is used, and an interface (manufactured by Nikkaki Co., Ltd.) for outputting the particle size distribution and a personal computer are connected. The aperture used in the Coulter Multisizer was 100 μm, and the volume and number of toners of 2 μm or more were measured to calculate the particle size distribution and average particle size. The number particle size distribution represents the relative frequency of the toner particles with respect to the particle size, and the number average particle size represents the median diameter in the number particle size distribution.
[0108]
The number variation coefficient in the toner number particle size distribution is calculated from the following equation.
Number variation coefficient = [S / Dn] × 100 (%)
[In the formula, S represents the standard deviation in the number particle size distribution, and Dn represents the number average particle size (μm). ]
The method for controlling the number variation coefficient is not particularly limited. For example, a method of classifying toner particles by wind force can be used, but classification in a liquid is effective for reducing the number variation coefficient. As a method of classifying in this liquid, there is a method of separating and collecting toner particles according to a difference in sedimentation speed caused by a difference in toner particle diameter by using a centrifuge and controlling the rotation speed.
[0109]
In particular, when a toner is produced by a suspension polymerization method, a classification operation is indispensable in order to make the number variation coefficient in the number particle size distribution 27% or less. In the suspension polymerization method, it is necessary to disperse a polymerizable monomer in an oil droplet having a desired size as a toner in an aqueous medium before polymerization. That is, mechanical shearing with a homomixer or homogenizer is repeated for large oil droplets of a polymerizable monomer to reduce the oil droplets to the size of toner particles. In the method using shearing, the number particle size distribution of the obtained oil droplets is wide, and therefore the particle size distribution of the toner obtained by polymerizing the oil droplets is also wide. For this reason, classification operation is essential.
[0110]
The toner particles having no corners are toner particles that do not substantially have a protrusion that concentrates charges or a protrusion that easily wears due to stress. That is, as shown in FIG. When the major axis of the particle T is L, a circle C having a radius (L / 10) is rolled into the toner T when the inner side is rolled in contact with the peripheral line of the toner particle T at one point. The case where the toner particles do not substantially protrude outside is referred to as “toner particles having no corners”. “A case where the protrusion does not substantially protrude” refers to a case where the protrusion having the protruding circle is one or less. The “major diameter of toner particles” refers to the width of a particle that maximizes the interval between the parallel lines when the projected image of the toner particles on a plane is sandwiched between two parallel lines. 5B and 5C show projection images of toner particles having corners, respectively.
[0111]
The measurement of toner without corners was performed as follows. First, an enlarged photograph of the toner particles is taken with a scanning electron microscope, and further enlarged to obtain a 15,000 times photographic image. The photographic image is then measured for the presence or absence of the corners. This measurement was performed on 100 toner particles.
[0112]
A method for obtaining toner having no corners is not particularly limited. For example, as described above as a method for controlling the shape factor, a method in which toner particles are sprayed into a hot air stream, a method in which toner particles are repeatedly applied with mechanical energy by impact force in a gas phase, or a toner is dissolved. It can be obtained by adding in a solvent that does not, and applying a swirling flow. However, in consideration of production cost and energy cost, a polymerized toner by a polymerization method is preferable.
[0113]
For example, in a polymerization toner formed by associating or fusing resin particles, the fusing particle surface has many irregularities at the fusing stop stage, and the surface is not smooth, but the temperature in the shape control step, By making the conditions such as the number of revolutions of the stirring blade and the stirring time appropriate, a toner having no corners can be obtained. These conditions vary depending on the physical properties of the resin particles. For example, by setting the rotational speed to be higher than the glass transition temperature of the resin particles, the toner can be formed with a smooth surface and no corners.
[0114]
The toner of the present invention preferably has a number average particle diameter of 3 to 8 μm. When the toner particles are formed by a polymerization method, the particle size can be controlled by the concentration of the aggregating agent, the amount of the organic solvent added, the fusing time, and further the composition of the polymer itself.
[0115]
As the polymerized toner preferably used in the present invention, when the particle diameter of the toner particle is D (μm), the natural logarithm lnD is taken on the horizontal axis, and the horizontal axis is divided into a plurality of classes at intervals of 0.23. In the histogram showing the particle size distribution of toner particles, the relative frequency of toner particles (m1) And the relative frequency (m of toner particles contained in the next most frequent class after the most frequent class)2) And the toner (M) is preferably 70% or more.
[0116]
Relative frequency (m1) And relative frequency (m2) Is 70% or more, the dispersion of the particle size distribution of the toner particles is narrowed. Therefore, the use of the toner in the image forming process can reliably suppress the occurrence of selective development. .
[0117]
In the present invention, the histogram showing the particle size distribution based on the number is a natural logarithm lnD (D: particle size of individual toner particles) having a plurality of classes (0 to 0.23: 0.23) at intervals of 0.23. 0.46: 0.46-0.69: 0.69-0.92: 0.92-1.15: 1.15-1.38: 1.38-1.61: 1.61-1. 84: 1.84 to 2.07: 2.07 to 2.30: 2.30 to 2.53: 2.53 to 2.76, and so on). This histogram is prepared by transferring the particle size data of a sample measured by a Coulter Multisizer to a computer via an I / O unit according to the following conditions and using the particle size distribution analysis program in the computer. is there.
[0118]
〔Measurement condition〕
(1) Aperture: 100 μm
(2) Sample preparation method: Electrolyte [ISOTON R-11 (manufactured by Coulter Scientific Japan)] 50-100 ml, an appropriate amount of a surfactant (neutral detergent) was added and stirred, and 10-20 mg of measurement sample was added thereto. Add This system is prepared by dispersing for 1 minute with an ultrasonic disperser.
[0119]
Among the methods for controlling the shape factor, the polymerization toner is preferable because it is simple as a production method and has excellent surface uniformity as compared with the pulverized toner.
[0120]
The polymerized toner is produced by emulsion polymerization of monomers in a suspension polymerization method or in a solution to which an emulsion of necessary additives is added to produce fine polymer particles, and then an organic solvent, an aggregating agent, etc. It can manufacture by the method of adding and associating. A method of preparing by mixing with a dispersion liquid such as a release agent and a colorant necessary for the composition of the toner at the time of association, and a toner component such as a release agent and a colorant dispersed in the monomer And a method of emulsion polymerization. Here, the association means that a plurality of resin particles and colorant particles are fused.
[0121]
That is, various constituent materials such as a colorant and, if necessary, a release agent, a charge control agent, and a polymerization initiator are added to the polymerizable monomer, and a homogenizer, a sand mill, a sand grinder, an ultrasonic disperser, etc. Various constituent materials are dissolved or dispersed in the polymerizable monomer. The polymerizable monomer in which these various constituent materials are dissolved or dispersed is dispersed in oil droplets having a desired size as a toner in an aqueous medium containing a dispersion stabilizer using a homomixer or a homogenizer. Thereafter, the stirring mechanism is transferred to a reaction apparatus which is a stirring blade described later, and the polymerization reaction is advanced by heating. After completion of the reaction, the dispersion stabilizer is removed, filtered, washed, and dried to prepare a toner.
[0122]
Further, as a method for producing the toner of the present invention, a method of preparing by associating or fusing resin particles in an aqueous medium can also be mentioned. The method is not particularly limited, and examples thereof include methods disclosed in JP-A-5-265252, JP-A-6-329947, and JP-A-9-15904. That is, a method of associating a plurality of fine particles composed of resin particles and colorants, etc., or particles composed of resin and colorant, in particular, after dispersing them in water using an emulsifier, the critical aggregation concentration The above flocculant is added for salting out, and at the same time, the formed polymer itself is heated and fused at a temperature higher than the glass transition temperature to gradually grow the particle size while forming fused particles. Then, a large amount of water was added to stop the particle size growth, and the particle surface was smoothed while heating and stirring to control the shape, and the particles were heated and dried in a fluidized state while containing water, whereby a toner was obtained. Can be formed. Here, an organic solvent that is infinitely soluble in water may be added simultaneously with the flocculant.
[0123]
Note that materials and manufacturing methods for producing a uniform toner such as a shape factor used in the present invention, a polymerization toner reaction device, and the like are described in detail in JP-A-2000-214629.
<Developer>
The toner used in the present invention may be a one-component developer or a two-component developer, but is preferably a two-component developer.
[0124]
When used as a one-component developer, there is a method in which the toner is used as it is as a non-magnetic one-component developer. Usually, however, the toner particles contain about 0.1 to 5 μm of magnetic particles as a magnetic one-component developer. Use. As a method for its inclusion, it is usually contained in non-spherical particles in the same manner as the colorant.
[0125]
Further, it can be mixed with a carrier and used as a two-component developer. In this case, conventionally known materials such as metals such as iron, ferrite, and magnetite, and alloys of these metals with metals such as aluminum and lead are used as the magnetic particles of the carrier. Ferrite particles are particularly preferable. The magnetic particles preferably have a volume average particle size of 15 to 100 μm, more preferably 25 to 60 μm.
[0126]
The volume average particle diameter of the carrier can be typically measured by a laser diffraction particle size distribution measuring apparatus “HELOS” (manufactured by SYMPATEC) equipped with a wet disperser.
[0127]
The carrier is preferably a carrier in which magnetic particles are further coated with a resin, or a so-called resin dispersion type carrier in which magnetic particles are dispersed in a resin. The resin composition for coating is not particularly limited, and for example, olefin resin, styrene resin, styrene / acrylic resin, silicone resin, ester resin, or fluorine-containing polymer resin is used. The resin for constituting the resin-dispersed carrier is not particularly limited, and known resins can be used. For example, a styrene acrylic resin, a polyester resin, a fluorine resin, a phenol resin, or the like can be used. it can.
[0128]
Next, an image forming apparatus using the organic photoreceptor of the present invention will be described.
An image forming apparatus 1 shown in FIG. 1 is a digital image forming apparatus, and includes an image reading unit A, an image processing unit B, an image forming unit C, and a transfer paper transport unit D as a transfer paper transport unit. Yes.
[0129]
An automatic document feeder that automatically conveys the document is provided above the image reading unit A. The document placed on the document table 11 is separated and conveyed by the document conveyance roller 12 to the reading position 13a. The image is read. The document after the document reading is completed is discharged onto the document discharge tray 14 by the document transport roller 12.
[0130]
On the other hand, the image of the original when placed on the platen glass 13 is read at a speed v of the first mirror unit 15 including the illumination lamp and the first mirror constituting the scanning optical system, and the V-shaped first image is located. Reading is performed by the movement of the second mirror unit 16 including the two mirrors and the third mirror in the same direction at the speed v / 2.
[0131]
The read image is formed on the light receiving surface of the image sensor CCD, which is a line sensor, through the projection lens 17. The line-shaped optical image formed on the image sensor CCD is sequentially photoelectrically converted into an electric signal (luminance signal) and then A / D converted. Then, the image data is temporarily stored in the memory.
[0132]
In the image forming unit C, as an image forming unit, a drum-shaped photoconductor 21 as an image carrier, a charging means (also a charging step) 22 for charging the photoconductor 21 on the outer periphery, and a charged photoconductor. A potential detecting means 220 for detecting the surface potential, a developing means (also a developing process) 23, a transfer conveying belt device 45 as a transferring means (also a transferring process), and a cleaning means (cleaning process) having a cleaning blade for the photosensitive member 21. 26) and a PCL (precharge lamp) 27 serving as a light neutralizing unit are arranged in the order of operation. Further, on the downstream side of the developing means 23, a reflection density detecting means 222 for measuring the reflection density of the patch image developed on the photoreceptor 21 is provided. The photoconductor 21 uses the organic photoconductor of the present invention and is driven to rotate in the clockwise direction shown in the figure.
[0133]
After the rotating photosensitive member 21 is uniformly charged by the charging unit 22, the exposure optical system 30 serving as an image exposure unit (also an image exposure step) is used based on an image signal called from the memory of the image processing unit B. Image exposure is performed. An exposure optical system 30 serving as an image exposure unit serving as a writing unit uses a laser diode (not shown) as a light source, and passes through a rotating polygon mirror 31, an fθ lens 34, and a cylindrical lens 35, and the optical path is bent by a reflection mirror 32 to perform main scanning. Therefore, image exposure is performed on the photoconductor 21 at the position Ao, and an electrostatic latent image is formed by rotation (sub-scanning) of the photoconductor 21. In one example of the present embodiment, the character portion is exposed to form an electrostatic latent image.
[0134]
In the image forming method of the present invention, when an electrostatic latent image is formed on a photoreceptor, image exposure is performed with a spot area of 2 × 10.-9m2It is preferable to use the following exposure beam. Even when such small-diameter beam exposure is performed, the organic photoreceptor of the present invention can faithfully form an image corresponding to the spot area. A more preferable spot area is 0.01 × 10.-9~ 1x10-9m2It is. As a result, it is possible to achieve extremely excellent image quality that achieves 256 gradations at 400 dpi (dpi is the number of dots per 2.54 cm) or more.
[0135]
The spot area of the light beam means that the intensity of the light beam is 1 / e of the peak intensity.2It is represented by an area corresponding to the above light intensity.
[0136]
Examples of the light beam used include a scanning optical system using a semiconductor laser, and a solid state scanner such as an LED or a liquid crystal shutter. The light intensity distribution includes a Gaussian distribution and a Lorentz distribution, but 1 / e of each peak intensity.2The area up to is the spot area.
[0137]
The electrostatic latent image on the photoconductor 21 is reversely developed by the developing unit 23, and a visible toner image is formed on the surface of the photoconductor 21. In the image forming method of the present invention, a polymerized toner is used as a developer used in the developing unit. By using a polymerized toner having a uniform shape and particle size distribution in combination with the organic photoreceptor of the present invention, an electrophotographic image with better sharpness can be obtained.
[0138]
Here, the polymerized toner means a toner obtained by forming a toner binder resin and forming a toner shape by polymerization of a raw material monomer of the binder resin and subsequent chemical treatment. More specifically, it means a toner obtained through a polymerization reaction such as suspension polymerization or emulsion polymerization and, if necessary, a subsequent step of fusing particles.
[0139]
In the transfer paper transport section D, paper feed units 41 (A), 41 (B), and 41 (C) are provided below the image forming unit as transfer paper storage means for storing transfer paper P of different sizes. Further, a manual paper feeding unit 42 for manually feeding paper is provided on the side, and the transfer paper P selected from any of them is fed along the transport path 40 by the guide roller 43 and fed. The transfer paper P is temporarily stopped by the registration roller pair 44 that corrects the inclination and bias of the transfer paper P, and then re-feeded. The transport path 40, the pre-transfer roller 43a, the paper feed path 46, and the entry guide Guided by the plate 47, the toner image on the photosensitive member 21 is transferred onto the transfer paper P while being transferred to the transfer conveyance belt 454 of the transfer conveyance belt device 45 by the transfer pole 24 and the separation pole 25 at the transfer position Bo. Transfer sheet P is separated from the photosensitive member 21 surface, it is conveyed to the fixing unit 50 by the transfer conveyor belt device 45.
[0140]
The fixing unit (which is also a fixing process) 50 includes a fixing roller 51 and a pressure roller 52, and the transfer paper P is heated and pressed by passing between the fixing roller 51 and the pressure roller 52. To fix the toner. After the toner image has been fixed, the transfer paper P is discharged onto the paper discharge tray 64.
[0141]
The above describes the state in which image formation is performed on one side of the transfer paper. However, in the case of double-sided copying, the paper discharge switching member 170 is switched, the transfer paper guide 177 is opened, and the transfer paper P is indicated by a broken arrow. Conveyed in the direction.
[0142]
Further, the transfer paper P is transported downward by the transport mechanism 178 and is switched back by the transfer paper reversing unit 179, and the rear end portion of the transfer paper P becomes the leading end portion and transported into the duplex copying paper supply unit 130. The
[0143]
The transfer paper P is moved in a paper feed direction by a conveyance guide 131 provided in the double-sided copy paper supply unit 130, the transfer paper P is re-fed by the paper supply roller 132, and the transfer paper P is guided to the conveyance path 40. .
[0144]
Again, as described above, the transfer paper P is conveyed in the direction of the photosensitive member 21, the toner image is transferred to the back surface of the transfer paper P, fixed by the fixing unit 50, and then discharged onto the paper discharge tray 64.
[0145]
FIG. 2 is a plan view of the separation claw unit, FIG. 3 is a side view of the separation claw unit, and FIG. 4 is a side view of the separation claw, and by switching the contact load of the separation claw 252 on the organic photoconductor. In the initial stage of copying, it was possible to reduce claw scratches and prevent black streaks.
[0146]
However, if the contact load of the separation claw 252 is too low to reduce claw scratches, the transfer paper P cannot be separated from the organic photoreceptor 21 and JAM is generated. Therefore, the contact load needs to be set in a suitable range. There is.
[0147]
Next, the contact load switching means 260 for appropriately switching the contact load of the separation claw 252 to the organic photoreceptor 21 will be described.
[0148]
The contact load switching means 260 includes a separation claw 252, a torque spring 255 that biases the separation claw 252, and a contact release plate 261 that abuts the separation claw 252 against the organic photoreceptor 21 to adjust or release the contact load. And a rotary type direct current solenoid 265 directly connected to a shaft 262 to which it is attached.
[0149]
The separation claw 252 is pivotally supported by a torque spring 255 with its rotating shaft 253 being pivotally supported by a bearing 254, the rotary type DC solenoid 265 is de-energized, and is directly connected to the DC solenoid 265 so as to be directly connected to the bearing 264. When the shaft 262 rotatably supported by the shaft is returned and rotated by the spring force, the contact release plate 261 attached to the shaft 262 is lowered, and the separation claw 252 contacts the surface of the organic photoreceptor 21. When the shaft 262 is energized and returns to the original position, the contact release plate 261 is raised, the contact of the separation claw 252 is released, and the contact is released.
[0150]
Further, the contact load between the separation claw 252 and the organic photoreceptor 21 is reduced by switching the voltage applied to the DC solenoid 265 and changing the contact pressure between the contact release plate 261 and the separation claw 252. Can be switched.
[0151]
As described above, the switching operation of the contact load of the separation claw 252 to the organic photoreceptor 21 in the contact load switching means 260 is performed by switching the voltage applied to the DC solenoid 265. That is, the contact pressure applied to the separation claw 252 at the position where the contact release plate 261 contacts the separation claw 252 according to the applied voltage value of the DC solenoid 265 reduces the urging force of the separation claw 252 by the torque spring 255, and the organic photoreceptor. The contact load of the separation claw 252 with respect to 21 can be adjusted to an appropriate predetermined value and switched.
[0152]
The contact load between the separation claw 252 and the surface of the organic photoreceptor 21 is preferably selected from a range of 0.98 to 7.84 mN and set to an appropriate adjustment value.
[0153]
On the other hand, a stepping motor 272 attached to the fixed substrate 271 meshes with a rack gear 267 attached to the substrate 251 of the separation claw unit 250 via gears 273, 274, 275, and 276 similarly attached to the fixed substrate 271. The substrate 251 can be moved and stopped at any set position within a range of about 5 mm on the left and right along the guide 271A of the fixed substrate 271. In this way, it is preferable that the contact position between the separation claw 252 and the organic photoreceptor 21 is changed in the width direction to avoid contact in the same state in the width direction for a long time.
[0154]
The organophotoreceptor of the present invention is generally applicable to electrophotographic apparatuses such as electrophotographic copying machines, laser printers, LED printers, and liquid crystal shutter printers, but further displays, recordings, light printing, plate making and facsimiles using electrophotographic technology. The present invention can be widely applied to such devices.
[0155]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated in detail, the aspect of this invention is not limited to this. In the following text, “part” means “part by mass”.
[0156]
Production of photoreceptor 1
Photoreceptor 1 was produced as follows.
[0157]
The surface of a cylindrical aluminum support having a diameter of 100 mmφ and a length of 346 mm was cut to prepare a conductive support having a surface roughness Rz = 1.5 (μm).
<Intermediate layer>
A dispersion having the following composition was diluted twice with the same mixed solvent, allowed to stand overnight, and then filtered (filter; rigesh mesh 5 μm filter manufactured by Nippon Pole Co., Ltd.) to prepare an intermediate layer coating solution.
[0158]
1 part of polyamide resin CM8000 (Toray Industries, Inc.)
Titanium oxide SMT500SAS (manufactured by Teika) 3 parts
10 parts of methanol
Using a sand mill as a disperser, the dispersion was carried out for 10 hours in a batch mode.
[0159]
It apply | coated so that it might become a dry film thickness of 2 micrometers on the said support body using the said coating liquid.
Figure 0003979222
Were mixed for 10 hours using a sand mill to prepare a charge generation layer coating solution. This coating solution was applied onto the intermediate layer by a dip coating method to form a charge generation layer having a dry film thickness of 0.3 μm.
[0160]
Figure 0003979222
Were mixed and dissolved to prepare a charge transport layer coating solution. A first charge transport layer having a dry film thickness of 6 μm was formed on the charge generation layer by a dip coating method.
[0161]
<Second charge transport layer>
225 parts of charge transport material (T-1)
Binder: 300 parts of polycarbonate (PC-1)
Hydrophobic silica (hydrophobic silica listed in Table 1: average particle size 12 nm) 40 parts
Antioxidant (LS2626: Sankyosha) 6 parts
1,3-dioxolane 2000 parts
Silicon oil (KF-54: Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) 1 part
Were mixed and circulated and dispersed in a circulatory dispersion apparatus capable of irradiating ultrasonic waves to prepare a surface layer coating solution. A second charge transport layer is applied to the coating solution on the first charge transport layer by a circular amount-regulating coating method so as to have a dry film thickness of 4 μm, followed by drying at 110 ° C. for 70 minutes to obtain a photoreceptor. 1 was produced.
[0162]
Preparation of photoreceptors 2-14
In the production of the photoreceptor 1, the charge generation material, the binder of the second charge transport layer, the charge transport material and the hydrophobic silica are changed as shown in Table 1, and the total thickness of the charge transport layer is changed to the film of the first charge transport layer. Photoconductors 2 to 14 were prepared in the same manner as the photoconductor 1 except that the thickness was changed (however, the first charge transport layer was not applied on the photoconductor 11).
[0163]
[Table 1]
Figure 0003979222
[0164]
In the table, G1 is a chlorgallium phthalocyanine pigment having diffraction peaks at positions of at least 7.4 °, 16.6 °, 25.5 °, and 28.3 °.
G2 is a hydroxygallium phthalocyanine pigment having diffraction peaks at positions of at least 7.5 °, 9.9 °, 12.5 °, 16.3 °, 18.6 °, 25.1 °, 28.1 °
A is a titanyl phthalocyanine pigment having a maximum diffraction peak of 26.3 ° and strong diffraction peaks at 9.3 °, 10.6 °, 13.2 °, 15.1 ° and 20.8 °.
B is a strong diffraction peak at 7.5 °, 10.3 °, 12.3 °, 16.3 °, 18.4 °, 22.6 °, 24.5 °, 25.3 ° and 28.7 °. Titanyl phthalocyanine pigment having
PC-4 represents a polycarbonate having the following structure, and T-4 represents the following charge transport material (Mw is molecular weight).
[0165]
[Chemical 3]
Figure 0003979222
[0166]
A toner used in the present invention and a developer using the toner were prepared.
(Toner Production Example 1: Example of emulsion polymerization association method)
0.90 kg of sodium n-dodecyl sulfate and 10.0 liters of pure water were added and dissolved by stirring. To this solution, 1.20 kg of Legal 330R (Cabot Black Carbon Black) was gradually added and stirred well for 1 hour, followed by continuous dispersion for 20 hours using a sand grinder (medium disperser). This is referred to as “colorant dispersion 1”.
[0167]
A solution composed of 0.055 kg of sodium dodecylbenzenesulfonate and 4.0 liters of ion-exchanged water is referred to as “anionic surfactant solution A”.
[0168]
A solution composed of 0.014 kg of nonylphenol polyethylene oxide 10 mol adduct and 4.0 liters of ion-exchanged water is referred to as “nonionic surfactant solution B”.
[0169]
A solution obtained by dissolving 223.8 g of potassium persulfate in 12.0 liters of ion-exchanged water is referred to as “initiator solution C”.
[0170]
A GL (glass lining) reaction kettle with a volume of 100 liters equipped with a temperature sensor, a condenser tube, and a nitrogen introducing device was added to a WAX emulsion (a polypropylene emulsion having a number average molecular weight of 3000: number average primary particle size = 120 nm / solid content concentration = 29. 9%) 3.41 kg, the total amount of “anionic surfactant solution A” and the total amount of “nonionic surfactant solution B” were added, and stirring was started. Subsequently, 44.0 liters of ion exchange water was added.
[0171]
Heating was started and when the liquid temperature reached 75 ° C., the entire amount of “Initiator Solution C” was added dropwise. Thereafter, while controlling the liquid temperature at 75 ° C. ± 1 ° C., 12.1 kg of styrene, 2.88 kg of n-butyl acrylate, 1.04 kg of methacrylic acid, and 548 g of t-dodecyl mercaptan were added dropwise. After completion of the dropwise addition, the liquid temperature was raised to 80 ° C. ± 1 ° C. and stirring was performed for 6 hours. Next, the liquid temperature was cooled to 40 ° C. or less, stirring was stopped, and filtration was performed with a pole filter to obtain a latex. This is designated as “Latex-A”.
[0172]
The glass transition temperature of the resin particles in Latex-A was 57 ° C., the softening point was 121 ° C., the molecular weight distribution was weight average molecular weight = 12.7 million, and the weight average particle size was 120 nm.
[0173]
A solution prepared by dissolving 0.055 kg of sodium dodecylbenzenesulfonate in 4.0 liters of ion-exchanged pure water is referred to as “anionic surfactant solution D”.
[0174]
Further, a solution obtained by dissolving 0.014 kg of nonylphenol polyethylene oxide 10 mol adduct in 4.0 liters of ion-exchanged water is referred to as “nonionic surfactant solution E”.
[0175]
A solution obtained by dissolving 200.7 g of potassium persulfate (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) in 12.0 liters of ion-exchanged water is referred to as “initiator solution F”.
[0176]
A WAX emulsion (a polypropylene emulsion with a number average molecular weight of 3000: number average primary particle size = 120 nm / solid content concentration of 29.9%) was added to a 100 liter GL reaction kettle equipped with a temperature sensor, a cooling pipe, a nitrogen introducing device and a comb baffle. 3.41 kg, the total amount of “anionic surfactant solution D” and the total amount of “nonionic surfactant solution E” were added, and stirring was started.
[0177]
Next, 44.0 liters of ion exchange water was added. Heating was started, and when the liquid temperature reached 70 ° C., “initiator solution F” was added. Then, a solution prepared by previously mixing 11.0 kg of styrene, 4.00 kg of n-butyl acrylate, 1.04 kg of methacrylic acid, and 9.02 g of t-dodecyl mercaptan was dropped. After completion of the dropwise addition, the liquid temperature was controlled at 72 ° C. ± 2 ° C., and the mixture was heated and stirred for 6 hours. Furthermore, the liquid temperature was raised to 80 ° C. ± 2 ° C., and the mixture was heated and stirred for 12 hours. The liquid temperature was cooled to 40 ° C. or lower, and stirring was stopped. The filtrate is filtered through a pole filter, and this filtrate is designated as “Latex-B”.
[0178]
The glass transition temperature of the resin particles in Latex-B was 58 ° C., the softening point was 132 ° C., the molecular weight distribution was weight average molecular weight = 245,000, and the weight average particle size was 110 nm.
[0179]
A solution obtained by dissolving 5.36 kg of sodium chloride as a salting-out agent in 20.0 liters of ion-exchanged water is referred to as “sodium chloride solution G”.
[0180]
A solution obtained by dissolving 1.00 g of a fluorine-based nonionic surfactant in 1.00 liter of ion-exchanged water is referred to as “nonionic surfactant solution H”.
[0181]
In a 100 liter SUS reaction kettle equipped with a temperature sensor, cooling pipe, nitrogen introduction device, particle size and shape monitoring device, latex-A = 20.0 kg, latex-B = 5.2 kg, and colorant prepared above Dispersion 1 = 0.4 kg and ion-exchanged water 20.0 kg were added and stirred. Next, the mixture was heated to 40 ° C., and sodium chloride solution G, 6.00 kg of isopropanol (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) and nonionic surfactant solution H were added in this order. Then, after standing for 10 minutes, the temperature rise was started, the temperature was raised to a liquid temperature of 85 ° C. in 60 minutes, and the particles were heated and stirred at 85 ± 2 ° C. for 0.5 to 3 hours while being salted out / fused. Diameter growth. Next, 2.1 liters of pure water was added to stop particle size growth, and a fused particle dispersion was prepared.
[0182]
In a 5-liter reaction vessel equipped with a temperature sensor, a cooling pipe, a particle size and shape monitoring device, 5.0 kg of the fused particle dispersion prepared above was placed, and the liquid temperature was 85 ° C. ± 2 ° C. The shape was controlled by heating and stirring for 5 to 15 hours. Then, it cooled to 40 degrees C or less, and stopped stirring. Next, using a centrifugal separator, classification is performed in the liquid by a centrifugal sedimentation method, followed by filtration through a sieve having an opening of 45 μm, and this filtrate is used as an association liquid. Subsequently, wet cake-like non-spherical particles were collected by filtration from the associating liquid using Nutsche. Thereafter, it was washed with ion exchange water. The non-spherical particles were dried at a suction air temperature of 60 ° C. using a flash jet dryer and then dried at a temperature of 60 ° C. using a fluidized bed dryer. To 100 parts by mass of the obtained colored particles, 1 part by mass of silica fine particles was externally added and mixed with a Henschel mixer to obtain a toner by an emulsion polymerization association method.
[0183]
In the monitoring of the salting-out / fusion stage and the shape control process, by controlling the number of revolutions of stirring and the heating time, the coefficient of variation of the shape and the shape factor is controlled, and further the particle size and particle size distribution by subclassification in the liquid. Were arbitrarily adjusted to obtain toners 1 to 16 composed of toner particles having the shape characteristics and the particle size distribution characteristics shown in Table 2.
[0184]
[Table 2]
Figure 0003979222
[0185]
[Manufacture of developer]
Developers 1 to 16 for evaluation were produced by mixing 10 parts by weight of each of toners 1 to 16 and 100 parts by weight of 45 μm ferrite carrier coated with a styrene-methacrylate copolymer.
[0186]
Evaluation 1 (Evaluation of photoconductor)
1. Image evaluation
Using an evaluation machine based on a Konica digital copying machine Konica 7075 (with corona charging, laser exposure, reverse development, electrostatic transfer, nail separation, blade cleaning, cleaning auxiliary brush roller adoption process) as an evaluation machine The photoreceptors 1-14 and developer 1 were mounted on the machine and evaluated. The cleaning performance and image evaluation were performed by copying an original image in which a character image having a pixel rate of 7%, a human face photo, a solid white image, and a solid black image are each equally divided into A4 neutral paper. Copying was performed continuously in a high-temperature and high-humidity environment (30 ° C., 80% RH) considered to be the most severe, and halftone, solid white image and solid black image were evaluated.
[0187]
Evaluation items and evaluation criteria
Image density (measured using Macbeth RD-918. Measured with a relative reflection density where the paper reflection density was "0")
A: 1.2 or more: Good
○: 0.8 or more: Level that does not cause any practical problems
×: Less than 0.8: a level causing a practical problem
Resolution (Evaluate resolution with text image after each 200,000 copies)
◎: Characters of 4 points or less are clear and easily readable
○: Characters of 6 points or less are clear and easily readable
Δ: Characters of 8 points or less are clear and easily readable
×: Some or all of the 8-point characters are illegible
Transferability of toner (60 mg / cm on photoconductor after 200,000 copies have been completed)2The amount of adhesion per unit area formed on the transfer paper (fmg / cm2) And the transcription rate was calculated by the following calculation. )
Toner transfer rate = (f / 60) × 100
A: Toner transfer rate of 85% or more: Good
○: Toner transfer rate of 65 to 84% or more: Level of no practical problem
×: Toner transfer rate of 64% or less: Level causing a problem in practical use
Cleanability (10 consecutive copies on A3 paper after completion of 100,000 and 200,000 copies, and determined by the occurrence of poor cleaning in the solid white area)
◎: No slipping out with 200,000 sheets
○: There is no passing through 100,000 sheets
×: Occurrence of passing through less than 100,000 sheets
Scratch resistance (100,000 copies of the images were inspected, the presence or absence of image scratches due to the separation nails, and the presence or absence of scratches due to the separation nails on the surface of the photoreceptor were inspected for every 10,000 copies.)
◎: No scratches caused by separation nails on the surface of the photoconductor or the copy image
○: The surface of the photoconductor has weak scratches, but the copy image has no scratches due to separation nails.
×: There is a clear scratch on the surface of the photoconductor, and there is a scratch on the copy image due to the separation nail.
Other evaluation conditions
The evaluation conditions of the evaluation machine based on the above konica 7075 were set to the following conditions.
[0188]
Charging conditions
Charger: Scorotron charger, initial charge potential of -500V
Exposure conditions
Set the exposure amount so that the potential of the exposed area is -50V.
[0189]
Exposure beam: Image exposure with a dot density of 400 dpi was performed. Laser beam spot area: 0.8 × 10-9m2
Development conditions
DC bias; -400V
The developer 1 was used as the developer.
[0190]
Transcription conditions
Transfer pole; corona charging method
Separation conditions
The separation means of the separation claw unit described in FIGS. 2 to 4 was used.
[0191]
Separation claw material: Base material is polyamideimide (PAI), coated with polytetrafluoroethylene (PTFE)
Contact load on photoconductor: 5.6 mN
Cleaning conditions
A cleaning blade having a hardness of 70 °, a rebound resilience of 65%, a thickness of 2 (mm), and a free length of 9 mm was brought into contact with the cleaning portion by a weight load method so that the linear pressure was 18 (g / cm) in the counter direction.
[0192]
2. Creep rate measurement
Equipment used: Fischer scope H100V (micro hardness measuring device) manufactured by Fischer Instruments Co., Ltd.
Working indenter: Diamond Vickers indenter
Load condition: Vickers indenter is pushed from the surface of the organic photoconductor at a speed of 4 mN / sec.
Load time: 5 sec
Holding time: 5 sec
Unloading conditions: Remove the load at the same speed as the load
Measurement sample
An intermediate layer, a charge generation layer, a first charge transport layer, and a second charge transport layer are provided on an aluminum plate in the same manner as the above-described photoreceptor, and a sample prepared by drying under the same conditions is fixed to an H100V machine, Measured by pushing a Vickers indenter perpendicular to the sample.
[0193]
The measurement is performed according to the procedures of indenter load (5 sec), load holding (5 sec: the ratio of deformation during this period is the creep rate), and unloading.
[0194]
How to find the creep rate
CHU (creep rate) = {(h2−h1) / h1} × 100 (%)
h1: Pushing depth when the load (20mN) is reached (5 seconds after the load starts)
h2: Depression depth after holding (5 sec)
The evaluation results are shown in Table 3.
[0195]
[Table 3]
Figure 0003979222
[0196]
Photoreceptors 1 to 4 and 7 to 10 having a gallium phthalocyanine pigment in a charge generation layer and having a charge transport layer thickness and creep ratio within the scope of the present invention are image density, toner transferability, resolution, cleaning property, In each evaluation item of scratch resistance, good characteristics are shown. However, the photoreceptor 5 (creep rate: 3.62) outside the present invention is inferior in cleaning property and scratch resistance, and the photoreceptor 6 (creep rate: 0.8). 82), the image density and the cleaning property are lowered, and as a result, the resolution is deteriorated. The photosensitive member 11 (charge transport layer thickness: 4 μm) has a charging potential that does not reach the set value of −500 V, the image density is lowered, and the resolution is deteriorated. Even at a film thickness of 16 μm, the resolution is deteriorated. Further, in the photoreceptors 13 and 14 using titanyl phthalocyanine, when the charge transport layer is thinned, the electric field strength per unit film thickness increases (the surface charge amount per unit area increases). In phthalocyanine, the sensitivity is not sufficient, so that the image density and toner transferability are lowered, and the resolution is degraded.
[0197]
Evaluation 2 (Evaluation of image forming method: Evaluation of combination of photoreceptor and developer)
The photoreceptors 1 to 6, 11, and 12 obtained above and developers 2 to 16 are combined as shown in Table 4 (combination Nos. 1 to 22), and an evaluation machine based on the Konica digital copier 7075 is used. The same image evaluation as that performed in Evaluation 1 was performed. The results are shown in Table 4.
[0198]
[Table 4]
Figure 0003979222
[0199]
From the results of Table 4, the organic photoreceptor of the present invention (the charge generation layer contains a gallium phthalocyanine pigment, the charge transport layer has a thickness of 5 to 15 μm, and the creep rate (creep when the Vickers indenter is pushed at a load of 20 mN) Rate) is 1% or more and less than 3.5%, and at least one of the shape factor of the toner, the variation coefficient of the shape factor, etc. is used for the toner of the present invention (No. 1, 2, 3, 4). No. 2 to 14) (combination Nos. 1 to 13, 16, 17, and 18) have good evaluation of image density, resolution, toner transfer property, cleaning property, and scratch resistance. In particular, the variation coefficient of the shape factor of the toner particles, the number variation coefficient in the number particle size distribution, the shape factor, the number ratio of the toner particles without corners, the particle size distribution of the toner particles (M = m1+ M2The combination (No. 1, 2, 16, 17, 18) with the toner in which all the conditions of () are within the present invention shows the best evaluation results. On the other hand, even when the toner 2 having all the conditions of the present invention is used as the toner, the combination of the photoreceptors outside the present invention (combination Nos. 19 to 22) decreases the cleaning property and scratch resistance, The density decreases, and as a result, the resolution decreases. In addition, when the toner is a combination other than the present invention (combination Nos. 14 and 15), even if the photoreceptor is within the present invention, the transferability, cleaning property, and scratch resistance of the toner are lowered, and the resolution is lowered. Yes.
[0200]
【The invention's effect】
As is apparent from the examples, the use of the organic photoreceptor having the structure of the present invention improves the toner transferability and residual toner cleaning properties even when a large number of copies are made under high temperature and high humidity. It is possible to improve the scratch resistance and to produce an electrophotographic image with good sharpness.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view in which functions of an image forming apparatus of the present invention are incorporated.
FIG. 2 is a plan view of a separation claw unit.
FIG. 3 is a side view of the separation claw unit.
FIG. 4 is a side view of a separation claw.
FIGS. 5A and 5B are explanatory diagrams illustrating projected images of toner particles having no corners, and FIGS. 5B and 5C are explanatory diagrams illustrating projected images of toner particles having corners. FIGS.
[Explanation of symbols]
1 Image forming device
21 photoconductor
21A organic photoreceptor
21B HC organic photoreceptor
22 Charging means
23 Development means
24 Transfer pole
25 Separation pole
26 Cleaning means
30 Exposure optics
45 Transfer conveyor belt device
50 Fixing means
250 Separating claw unit
251 substrate
252 Separating nails
255 Torque spring
260 Contact load switching means
261 Contact release plate
262 shaft
265 DC solenoid
271 Fixed substrate
271A Guide
272 Stepping motor

Claims (12)

ガリウムフタロシアニン顔料を含有する電荷発生層及び該電荷発生層上に、総膜厚が5〜15μmの一層以上の電荷輸送層を有し、下記に定義したクリープ率(ビッカース圧子を荷重20mNで押し込んだ時のクリープ率)が1%以上3.5%未満であることを特徴とする有機感光体。
クリープ率
CHU(クリープ率)={(h2−h1)/h1}×100(%)
h1:負荷荷重(20mN)に達した時(負荷開始から5秒後)の押し込み深さ
h2:保持(5sec)後の押し込み深さ
クリープ率の測定
使用機器:フィッシャースコープH100V(微小硬さ測定装置)(株)フィッシャー・インストルメンツ社製
使用圧子:ダイアモンド ビッカース圧子
負荷条件:4mN/secの速度で有機感光体の表面からビッカース圧子を押し込む
負荷時間:5sec
保持時間:5sec
除荷条件:負荷と同し速度で負荷を除く
測定試料
アルミ平板上に前記した感光体と同様に中間層、電荷発生層、第一電荷輸送層、第二電荷輸送層を設け、同じ条件で乾燥させた試料を作製した試料をH100V機に固定し、試料に対して垂直にビッカース圧子を押し込み測定。
測定は圧子負荷(5sec)、荷重保持(5sec:この間の変形量の割合がクリープ率)、除荷の手順で行う。
The charge generation layer and the charge generation layer containing a phthalocyanine pigment, the total thickness has one layer or more of the charge transport layer of 5 to 15 [mu] m, was pushed under a load 20mN creep rate (Vickers indenter defined below An organic photoreceptor having a creep rate of 1% or more and less than 3.5%.
Creep rate
CHU (creep rate) = {(h2−h1) / h1} × 100 (%)
h1: Pushing depth when the load (20mN) is reached (5 seconds after the load starts)
h2: Depression depth after holding (5 sec)
Creep rate measurement
Equipment used: Fischer scope H100V (microhardness measuring device) manufactured by Fischer Instruments Co., Ltd.
Working indenter: Diamond Vickers indenter
Load condition: Vickers indenter is pushed from the surface of the organic photoconductor at a speed of 4 mN / sec.
Load time: 5 sec
Holding time: 5 sec
Unloading condition: The load is removed at the same speed as the load.
Measurement sample
An intermediate layer, a charge generation layer, a first charge transport layer, and a second charge transport layer are provided on an aluminum plate in the same manner as the above-described photoreceptor, and a sample prepared by drying under the same conditions is fixed to an H100V machine, Measured by pushing a Vickers indenter perpendicular to the sample.
The measurement is performed according to the procedures of indenter load (5 sec), load holding (5 sec: the rate of deformation during this period is the creep rate), and unloading.
前記ガリウムフタロシアニン顔料が、Cu−Kαの特性X線回折スペクトルのブラッグ角(2θ±0.2°)において、少なくとも7.4°、16.6°、25.5°、28.3°の位置に回折ピークを有するクロルガリウムフタロシアニン顔料、又は少なくとも7.5°、9.9°、12.5°、16.3°、18.6°、25.1°、28.1°の位置に回折ピークを有するヒドロキシガリウムフタロシアニン顔料であることを特徴とする請求項1に記載の有機感光体。  The gallium phthalocyanine pigment has a position of at least 7.4 °, 16.6 °, 25.5 °, 28.3 ° in the Bragg angle (2θ ± 0.2 °) of the characteristic X-ray diffraction spectrum of Cu-Kα. Diffraction at a position of at least 7.5 °, 9.9 °, 12.5 °, 16.3 °, 18.6 °, 25.1 °, 28.1 ° 2. The organophotoreceptor according to claim 1, which is a hydroxygallium phthalocyanine pigment having a peak. 前記電荷輸送層が数平均粒径10nm以上、100nm未満の微粒子を含有することを特徴とする請求項1又は2に記載の有機感光体。  The organophotoreceptor according to claim 1, wherein the charge transport layer contains fine particles having a number average particle diameter of 10 nm or more and less than 100 nm. 前記電荷輸送層が表面層であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の有機感光体。  The organophotoreceptor according to claim 1, wherein the charge transport layer is a surface layer. 導電性支持体上に電荷発生層及び少なくとも一層以上の電荷輸送層をこの順に積層してなる有機感光体上に形成された静電潜像を、現像工程でトナー像とし、該トナー像を転写紙に転写した後、有機感光体上に残留するトナーをクリーニング工程で除去する画像形成方法において、前記現像工程のトナー粒子の形状係数の変動係数が16%以下、個数粒度分布における個数変動係数が27%以下であり、前記有機感光体が、ガリウムフタロシアニン顔料を含有する電荷発生層及び該電荷発生層上に、総膜厚が5〜15μmの一層以上の電荷輸送層を有し、前記定義したクリープ率(ビッカース圧子を荷重20mNで押し込んだ時のクリープ率)が1%以上3.5%未満であることを特徴とする画像形成方法。An electrostatic latent image formed on an organic photoreceptor obtained by laminating a charge generation layer and at least one charge transport layer in this order on a conductive support is used as a toner image in a development process, and the toner image is transferred. In the image forming method in which the toner remaining on the organic photoconductor after being transferred to the paper is removed in a cleaning step, the variation coefficient of the shape factor of the toner particles in the development step is 16% or less, and the number variation coefficient in the number particle size distribution is 27% or less, and the organic photoreceptor has a charge generation layer containing a gallium phthalocyanine pigment and one or more charge transport layers having a total film thickness of 5 to 15 μm on the charge generation layer, as defined above An image forming method, wherein a creep rate (creep rate when a Vickers indenter is pushed at a load of 20 mN) is 1% or more and less than 3.5%. 導電性支持体上に電荷発生層及び少なくとも一層以上の電荷輸送層をこの順に積層してなる有機感光体上に形成された静電潜像を、現像工程でトナー像とし、該トナー像を転写紙に転写した後、有機感光体上に残留するトナーをクリーニング工程で除去する画像形成方法において、前記現像工程のトナーが、形状係数1.2〜1.6の範囲にあるトナー粒子を65個数%以上含有し、前記有機感光体が、ガリウムフタロシアニン顔料を含有する電荷発生層及び該電荷発生層上に、総膜厚が5〜15μmの一層以上の電荷輸送層を有し、前記定義したクリープ率(ビッカース圧子を荷重20mNで押し込んだ時のクリープ率)が1%以上3.5%未満であることを特徴とする画像形成方法。An electrostatic latent image formed on an organic photoreceptor obtained by laminating a charge generation layer and at least one charge transport layer in this order on a conductive support is used as a toner image in a development process, and the toner image is transferred. In the image forming method in which the toner remaining on the organic photoreceptor after being transferred to paper is removed in a cleaning step, the toner in the developing step contains 65 toner particles having a shape factor in the range of 1.2 to 1.6. % by weight or more, the organic photoreceptor, the charge generation layer and the charge generation layer containing a phthalocyanine pigment, the total thickness has one layer or more of the charge transport layer of 5 to 15 [mu] m, it was defined creep The image forming method, wherein the rate (creep rate when the Vickers indenter is pushed in with a load of 20 mN) is 1% or more and less than 3.5%. 導電性支持体上に電荷発生層及び少なくとも一層以上の電荷輸送層をこの順に積層してなる有機感光体上に形成された静電潜像を、現像工程でトナー像とし、該トナー像を転写紙に転写した後、有機感光体上に残留するトナーをクリーニング工程で除去する画像形成方法において、前記現像工程のトナー粒子の粒径をD(μm)とするとき、自然対数lnDを横軸にとり、この横軸を0.23間隔で複数の階級に分けた個数基準の粒度分布を示すヒストグラムにおける最頻階級に含まれるトナー粒子の相対度数(m1)と、前記最頻階級の次に頻度の高い階級に含まれるトナー粒子の相対度数(m2)との和(M)が70%以上であり、前記有機感光体が、ガリウムフタロシアニン顔料を含有する電荷発生層及び該電荷発生層上に、総膜厚が5〜15μmの一層以上の電荷輸送層を有し、前記クリープ率(ビッカース圧子を荷重20mNで押し込んだ時のクリープ率)が1%以上3.5%未満であることを特徴とする画像形成方法。An electrostatic latent image formed on an organic photoreceptor obtained by laminating a charge generation layer and at least one charge transport layer in this order on a conductive support is used as a toner image in a development process, and the toner image is transferred. In an image forming method in which toner remaining on an organic photoreceptor after transfer to paper is removed in a cleaning step, when the particle size of toner particles in the developing step is D (μm), the natural logarithmic lnD is taken on the horizontal axis. The horizontal axis represents the relative frequency (m 1 ) of the toner particles included in the most frequent class in the histogram showing the number-based particle size distribution divided into a plurality of classes at intervals of 0.23, and the frequency next to the most frequent class. the sum of the relative frequency (m 2) high toner particles contained in the class (M) is not less than 70%, the organic photoreceptor, the charge generation layer and the charge generation layer containing a phthalocyanine pigment , Total film thickness Have one or more layers of the charge transport layer of 15 m, an image forming method, wherein the creep rate (creep rate when pushed Vickers indenter with a load 20 mN) is less than 3.5% to 1%. 導電性支持体上に電荷発生層及び少なくとも一層以上の電荷輸送層をこの順に積層してなる有機感光体上に形成された静電潜像を、現像工程でトナー像とし、該トナー像を転写紙に転写した後、有機感光体上に残留するトナーをクリーニング工程で除去する画像形成方法において、前記現像工程のトナーが、角がないトナー粒子を60個数%以上含有し、前記有機感光体が、ガリウムフタロシアニン顔料を含有する電荷発生層及び該電荷発生層上に、総膜厚が5〜15μmの一層以上の電荷輸送層を有し、前記定義したクリープ率(ビッカース圧子を荷重20mNで押し込んだ時のクリープ率)が1%以上3.5%未満であることを特徴とする画像形成方法。An electrostatic latent image formed on an organic photoreceptor obtained by laminating a charge generation layer and at least one charge transport layer in this order on a conductive support is used as a toner image in a development process, and the toner image is transferred. In the image forming method in which the toner remaining on the organic photoreceptor after being transferred to the paper is removed in a cleaning process, the toner in the developing process contains 60% by number or more of toner particles having no corners, and the organic photoreceptor has A charge generation layer containing a gallium phthalocyanine pigment, and a charge transport layer having a total film thickness of 5 to 15 μm on the charge generation layer, and the creep rate defined above (Vickers indenter was pushed with a load of 20 mN) Image forming method, wherein the creep rate at the time is 1% or more and less than 3.5%. 前記現像工程のトナー粒子の個数平均粒径が3〜8μmであることを特徴とする請求項5〜8のいずれか1項に記載の画像形成方法。  9. The image forming method according to claim 5, wherein the number average particle diameter of the toner particles in the developing step is 3 to 8 μm. 前記静電潜像の形成は、露光スポット面積が2×10-9(m2)以下の露光ビームの露光により行われることを特徴とする請求項5〜9のいずれか1項に記載の画像形成方法。The image according to claim 5, wherein the electrostatic latent image is formed by exposure with an exposure beam having an exposure spot area of 2 × 10 −9 (m 2 ) or less. Forming method. 請求項5〜10のいずれか1項に記載の画像形成方法を用いて電子写真画像を形成することを特徴とする画像形成装置。  An image forming apparatus that forms an electrophotographic image using the image forming method according to claim 5. 請求項1〜4のいずれか1項に記載の有機感光体を用い、帯電手段、像露光手段、現像手段、クリーニング手段のいずれか1つとが一体に組み合わされており、画像形成装置に出し入れ自由に設計されていることを特徴とするプロセスカートリッジ。  5. The organic photoreceptor according to claim 1 is used, and any one of a charging unit, an image exposing unit, a developing unit, and a cleaning unit is integrally combined, and can be freely put into and out of the image forming apparatus. Process cartridge characterized by being designed to.
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