JP4093730B2 - Toner for electrophotography, image forming method and image forming apparatus - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、乾式二成分あるいは一成分現像剤を用いた電子写真装置において、画像不良の発生が少なく、生産性に優れる電子写真用トナーとこれを用いた画像形成方法並びに装置を提供する。又、乾式二成分あるいは一成分現像剤を用いた複写機、プリンター、ファクシミリの改良に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来、電子写真方式には多様な方法が知られており、一般的には像担持体（感光体）表面を帯電させ、帯電させた像担持体を露光して静電潜像を形成する。次いで、静電潜像を電子写真用トナーを用いて可視像として、該像担持体上にトナー像を形成する。さらに、該トナー像を転写体に転写して加熱、圧力もしくはこれらの併用によって定着することにより、転写体上に画像が形成された記録物が得られる。なお、トナー像転写後の像担持体上に残ったトナーは、ブレード、ブラシ、ローラ等の既知の方法によりクリーニングされる。
【０００３】
近年の電子写真技術の動向としてデジタル化及び高画質化が要求されており、例えば解像度は１２００ｄｐｉ以上の高解像度のものが検討されていて、これを実現するために従来以上に高精細の画像形成方式が望まれている。潜像を可視化するトナー及び現像剤に対しても、高精細画像を形成するためにさらなる小粒径化が検討され実現化されつつある。
【０００４】
例えば特開平１−１１２２５３号公報、特開平２−２８４１５８号公報、特開平３−１８１９５２号公報、特開平４−１６２０４８号公報などに特定の粒径分布を有する小粒径トナーが各種提案されている。
しかしながら、小粒径トナーは従来と較べて、トナー同士あるいは感光体に代表される他部材との付着力が無視できなくなる。該付着力は電子写真装置のほぼ全ての画像形成工程に影響してその画質を左右するが、特に現像工程における地肌汚れ、転写工程における中抜け現象及び転写チリ、クリーニング工程におけるクリーニング残など画像不良の発生機構に直接的に関与し、トナーの小粒径化によりこれらの効果が助長されるため、トナーの付着力制御はトナー粒子設計における重要な課題の１つである。
【０００５】
現像工程、特に、二成分現像剤を例とすると、現像ニップ内ではベタ現像をするために充分に多量のトナーが一旦感光体表面に接触(付着)し、現像電界によるクーロン力の向きと大きさによって、最終的に感光体側に付着する(現像される)か、キャリア側に戻る(スキャベンジされる)かが決まる。現像電界が一定ならば、クーロン力の向きと大きさはトナー粒子の帯電量で決まるが、トナー粒子の帯電量は分布を持っており、それぞれトナー粒子の挙動が異なる。
【０００６】
一般に、現像ニップには地肌汚れを減少させる目的で現像バイアスが印加されており、現像ニップ内で地肌部上に存在する多数の正常に帯電したトナーに対してはキャリア側にスキャベンジされる大きなクーロン力が働くため、地肌汚れは抑制される。しかし、現像剤中に存在する少数の逆帯電トナーに対しては、感光体側に付着する方向にクーロン力が働くため、地肌部には逆帯電トナーが付着する。また、弱帯電トナーの場合はキャリア側へのクーロン力が小さいため、キャリアにスキャベンジされずに地肌部に残り易くなる。
したがって、感光体上の地肌汚れトナーは現像剤中に含まれる逆帯電トナー及び弱帯電トナーが主に地肌部に付着していると考えられてきた。これは、主に現像剤の経時劣化や現像剤の混合攪拌不足による現像剤中の逆帯電及び弱帯電トナー数の増加が原因であると予測される。
【０００７】
そこでこれらの問題対策として、現像剤中の逆・弱帯電トナーを減少させるような手段が従来提案されており、例えば特開平４−１１０８６１号公報に現像剤のトナー粒子帯電量分布における適正帯電領域の分布面積を規定することで現像剤中の逆・弱帯電トナー量を規制した地肌汚れの無いシステムが開示され実際に電子写真装置内で利用されている。
【０００８】
しかしながら、近年の動向として、高画質化に向けたトナーの小粒径化や、低エネルギー定着の為に軟化点を低くしたトナーが順次開発され、上記のような工夫のみでは対応できないような問題が生じてきており、単に現像剤中のトナー帯電量分布の規制のみでは解決できない問題、すなわちこれらの新規トナーを用いた場合には前述のような従来の対策だけでは地肌汚れがよくならないという問題が顕在化し、トナー付着力の制御が重要な課題となってきた。
【０００９】
また、転写工程は電界による静電気力でトナーを感光体から転写体上に移動させる工程であり、転写特性はトナーの付着力と電界による静電気力の力関係で決定されるので、トナーの付着力制御は転写設計上重要な要素になる。ローラ転写、ベルト転写を用いた場合、感光体上のトナー像が転写体に押し付けられると、反作用により該トナーが感光体上に押し固められて、トナーと感光体間の付着力およびトナー粒子／トナー粒子間付着力が大きくなり、トナーが転写体に転写されることなく感光体上に残留しやすくなる。
この現象は、特に圧力がかかりやすい細線部の中心に起こり易く、画像の中抜けが発生する。このため、画像の中抜けを改善するためには、トナーと感光体間の付着力およびトナー粒子／トナー粒子間付着力または感光体と転写体間にかかる圧力を低減させることが必要である。
【００１０】
トナーと感光体間の付着力は、トナーの帯電に起因する静電的付着力とそれ以外のファンデルワールス力、液架橋力、分子間力等に起因した非静電的付着力に分類されるが、静電的付着力はトナーの帯電量に依存し、帯電量を下げることによって低減することができる。しかし、トナーの帯電量が小さすぎると、電界による静電気力でトナーを転写させることができなくなるという問題があった。
【００１１】
トナーの付着力に関する報告例として、例えば特開平５−３３３７５７号、公報特開平６−１６７８２５号公報、特開平６−１６７８２６号公報等がある。しかしながら、上記報告例ではトナーの付着力を静電的付着力と非静電的付着力に分類して検討していない。また、特開平８−３０５０７５号では、トナーの非静電的付着力と画質の関係について検討し、トナーの非静電的付着力を一定値以下に規定している。トナーの非静電的付着力はトナーの粒径に依存して変化するが、特開平８−３０５０７５号では、非静電的付着力とトナー粒径との関係については規定していない。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、トナー粒子と他部材間の付着力を制御することにより、画像不良の発生が無く、高精細な画像形成が可能な電子写真用トナーと、これを用いた画像形成方法、及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記問題に鑑みて、様々な電子写真用トナー粒子と電子写真用感光体間の付着力を遠心分離法によって定量的に評価し、画質との関係を検討した結果、トナーの粒径、トナーと感光体間の非静電的付着力及び静電的付着力がある条件を満たした電子写真用トナーを使用することにより、高画質の画像を形成しうることを見出し、本発明に至った。
【００１４】
本発明の主な態様を示すと次のとおりである。
（１）本発明の電子写真用トナーは、遠心分離法によって測定される電子写真用トナーと電子写真感光体間に働く付着力の平均値をＦ(ｎＮ)、該電子写真用トナーの体積平均粒径をＤ(μｍ)、該電子写真用トナーの帯電量の平均値をＱ(ｆＣ)とし、Ｆが(１)式によって表され、
Ｆ＝αＤ＋β(Ｑ／Ｄ)２ (１)
αが０．０１〜５(ｎＮ／μｍ)であり、かつβが５〜２３０(ｎＮ・μｍ２／ｆＣ２)であることを特徴とする。（なお、ｆはfemto（＝１０−１５）である。）
（２）本発明の電子写真用トナーは、体積平均粒径が３μｍ〜７μｍ、より好ましくは４μｍ〜６μｍで、上記(１)式におけるαが０．０１〜４．５(ｎＮ／μｍ)であり、かつ上記(１)式におけるβが５〜２１０(ｎＮ・μｍ２／ｆＣ２)となることを特徴とする。
（３）本発明の電子写真用トナーは、電子写真用トナー帯電量の平均値Ｑ(ｆＣ)の絶対値を体積平均粒径Ｄ(μｍ)の二乗で割った値Ｑ／Ｄ２が０．００５〜０．５(ｆＣ／μｍ２)、より好ましくは、０．０１〜０．４(ｆＣ／μｍ２)であることを特徴とする。
（４）本発明の電子写真用トナーは、一次粒子径の平均値が１ｎｍ〜１００ｎｍである微粒子から成る外添剤によって外添処理を施し、トナー粒子１粒当たりの表面積に対する外添剤の被覆面積比率が８％〜１００％としたことを特徴とするものであり、より好ましくは、一次粒子径の平均値が５ｎｍ〜８０ｎｍ、外添剤の被覆面積比率が１０％〜９０％であることを特徴とする。
（５）本発明では、Ｖ型ブレンダー、メカノ、フージョン等の混合装置、特にはヘンシェルミキサーによって外添処理されることを特徴とする。
（６）本発明の画像形成方法は、感光体上に静電潜像を形成する潜像形成工程、該感光体上の潜像上にトナー像を形成する現像工程、形成されたトナー像を転写体上に転写する転写工程を有する画像形成方法において、上記の電子写真用トナーを使用することを特徴とする。
（７）本発明の画像形成装置は、感光体上に静電潜像を形成する潜像形成手段、該感光体上の潜像上にトナー像を形成する現像手段、形成されたトナー像を転写体上に転写する転写手段を有する画像形成装置において、上記の電子写真用トナーを使用することを特徴とする。
【００１５】
以下、上記した本発明の態様について詳細に説明する。
トナーの付着力の測定方法について
まず、遠心分離法によるトナーと感光体間の付着力測定方法について説明する。
トナーの付着力を測定する方法は、トナーの付着している物体からトナーを分離するのに必要な力を見積もる方法が一般的である。トナーを分離させる方法としては、遠心力、振動、衝撃、空気圧、電界、磁界等を用いた方法が知られている。この内、遠心力を利用した方法は定量化が容易で、かつ測定精度が高い。このため、本発明ではトナーと感光体間の付着力を測定する方法として、遠心分離法を用いた。
以下、遠心分離によるトナー付着力測定方法について説明するが、ＩＳ＆Ｔ ＮＩＰ７th ｐ．２００(１９９１)などに記載されている方法が知られている。
【００１６】
まず、トナー付着力測定を実施する際の装置について説明する。
図１、図２は、本発明に係るトナー付着力測定装置の測定セル、遠心分離装置の一例を示す図である。
【００１７】
図１は、トナー付着力測定装置の測定セルの説明図である。図１において、１は測定セルであり、測定セル１は、トナーを付着させた試料面２ａを有する試料基板２と、試料基板２から分離したトナーを付着させる付着面３ａを有する受け基板３と、試料基板２の試料面２ａと受け基板３の付着面３ａの間に設けられたスペーサ４から構成される。
【００１８】
図２は、遠心分離装置の一部断面図である。図２において、５は遠心分離装置であり、遠心分離装置５は、測定セル１を回転させるロータ６と、保持部材７を備えている。ロータ６は、自身の回転中心軸９に対して垂直な断面で穴形状であり保持部材７を設置する試料設置部８を有している。保持部材７は、棒状部７ａと、棒状部７ａに設けられ測定セル１を保持するセル保持部７ｂ、測定セル１をセル保持部７ｂから押し出すための穴部７ｃ、棒状部７ａを試料設置部８に固定する設置固定部７ｄを備えている。セル保持部７ｂは、測定セル１を設置したときに、測定セル１の垂直方向がロータの回転中心軸９に垂直となるように構成される。
【００１９】
次に、上記の装置を用いてトナーの付着力を測定する方法を説明する。
まず、試料基板２上に直接感光体を形成するか、または感光体の一部を切り出して試料基板２上に接着剤で貼り付ける。次に、未帯電又は帯電したトナーを、試料基板２上の感光体（試料面２ａ）上に付着させる。次に、図１のように、試料基板２、受け基板３及びスペーサ４を用いて測定セル１を構成する。測定セル１を、保持部材７をロータ６の試料設置部８に設置したときに、試料基板２が受け基板３とロータ６の回転中心軸９の間になるように、保持部材７のセル保持部７ｂに設置する。保持部材７を、測定セル１の垂直方向がロータの回転中心軸９に垂直となるように、ロータ６の試料設置部８に設置する。遠心分離装置５を稼働してロータ６を一定の回転数で回転させる。試料基板２に付着したトナーは回転数に応じた遠心力を受け、トナーの受ける遠心力がトナーと試料面２ａ間の付着力よりも大きい場合は、トナーが試料面２ａから分離し、付着面３ａに付着する。
【００２０】
トナーの受ける遠心力Ｆは、トナーの重量ｍ、ロータの回転数ｆ（ｒｐｍ）、ロータの中心軸から試料基板のトナー付着面までの距離ｒを用いて、式(２)より求められる。
Ｆ＝ｍ×ｒ×（２πｆ／６０）2 (２)
トナーの重量ｍは、トナーの真比重ρ、円相当径ｄを用いて、式(３)より求められる。
ｍ＝（π／６）×ρ×ｄ3 (３)
式(１)と式(２)より、トナーの受ける遠心力Ｆは、式(４)から求められる。
Ｆ＝（π3／５４００）×ρ×ｄ3×ｒ×ｆ2 (４)
【００２１】
遠心分離終了後、保持部材７をロータ６の試料設置部８から取り出し、保持部材７のセル保持部７ｂから測定セル１を取り出す。受け基板３を交換し、測定セル１を保持部材７に設置し、保持部材７をロータ６に設置し、ロータ６を前回よりも高回転数で回転させる。トナーの受ける遠心力が前回よりも大きくなり、付着力の大きなトナーが、トナーが試料面２ａから分離して付着面３ａに付着する。
遠心分離装置の設定回転数を低回転数から高回転数へ変えて同様の操作を実施することにより、各回転数で受ける遠心力と付着力の大小関係に応じて、試料面２ａ上のトナーが付着面３ａに移動する。
【００２２】
全ての設定回転数について遠心分離を実施後、各回転数の受け基板３の付着面３ａに付着したトナーの粒径を計測する。トナー粒径の測定は、光学顕微鏡で付着面３ａ上のトナーを観察し、ＣＣＤカメラを通して付着面の画像を画像処理装置に入力し、画像処理装置を用いて各トナーの粒径測定をおこなうことができる。
ある回転数で分離したトナーの付着力は、トナーが分離した回転数における遠心力よりも小さく、分離する前の回転数における遠心力よりも大きいので、(４)式により両者の遠心力を計算しその平均値をトナーの付着力とした。
【００２３】
本発明者らは、上記の付着力測定方法によって、未帯電のトナー及び帯電したトナーについて感光体との付着力を測定し、トナーの付着力と帯電量の関係を検討した。トナーと感光体間付着力の平均値Ｆ(ｎＮ)と、トナー帯電量の平均値Ｑ(ｆＣ)との関係の一例を図３に示す。なお、平均値Ｆは各トナーの付着力の常用対数について算術平均値Ａを算出し、Ｆ＝１０Aから求めた。図３のように、Ｆは非静電的付着力Ｆneとトナー帯電量の平均値Ｑに依存する静電的付着力Ｆeの和となり、ＦeはＱ2に比例して増加することがわかった。様々な体積平均粒径Ｄ(μｍ)のトナーについて同様の測定を実施した結果、トナーと感光体間付着力の平均値Ｆが(１)式のように表せることがわかった。
Ｆ＝αＤ＋β(Ｑ／Ｄ)2 (１)
【００２４】
地肌汚れや中抜け等の画像不良を改善するためには、トナーの非静電的付着力を低減し、かつトナーの帯電量を下げずに静電的付着力を低減する必要がある。また、トナーの非静電的付着力及び静電的付着力が小さすぎると、転写プロセスにおいてトナーが非画像部に飛散する転写チリが発生しやすくなる。
【００２５】
本発明者らは、様々なトナーについて付着力を測定し、上記のα及びβと画像との関係を検討した結果、αが０．０１〜５(ｎＮ／μｍ)であり、かつβが５〜２３０(ｎＮ・μｍ2／ｆＣ2)となるようなトナーを用いることにより、地肌汚れや中抜け、転写チリ等の画像不良を改善できることを見出した。
【００２６】
αが５(ｎＮ／μｍ)以下で、かつβが２３０(ｎＮ・μｍ2／ｆＣ2)以下とすることにより、トナーの非静電的付着力が十分小さく、かつトナーの帯電量を小さくしなくても静電的付着力が十分小さくなり、地肌汚れや中抜け等の画像不良の発生が抑制される。
【００２７】
また、αが０．０１(ｎＮ／μｍ)以上で、かつβが５(ｎＮ・μｍ2／ｆＣ2)以上とすることにより、転写チリの発生を抑制できる。ただし、トナー帯電量が大きすぎると、トナーと他部材間の静電的付着力が大きくなり、またトナー同士の静電反発力が大きくなるため、画像不良が発生しやすくなる。
また、トナー帯電量が小さすぎると、トナーに作用する静電気力が小さくなり、トナーの現像及び転写ができなくなる。このため、トナー帯電量の平均値Ｑ(ｆＣ) の絶対値を体積平均粒径Ｄ(μｍ)の二乗で割った値Ｑ／Ｄ2を０．００５〜０．５(ｆＣ／μｍ2)、より好ましくは、０．０１〜０．４(ｆＣ／μｍ2)の範囲にする必要がある。
【００２８】
電子写真画像の高画質化、特にドット再現性を向上するには、ドットを構成するトナーを小粒径化することが有効である。ところが、トナーを小粒径化すると、トナー一粒子当たりの帯電量が小さくなるため、現像や転写に必要な静電気力が小さくなる。このため、小粒径のトナーを用いて画像形成をするには、トナーの非静電的及び静電的付着力をより小さくする必要がある。ただし、トナー付着力が小さすぎると転写チリが発生し、ドット再現性が低下する。
【００２９】
１２００ｄｐｉ以上の高解像度の画像におけるドット再現性を確保するには、トナーの体積平均粒径を３μｍ〜７μｍ、より好ましくは４μｍ〜６μｍに制御する必要がある。トナーの体積平均粒径が３μｍ未満では、画像不良を発生しやすい粒径１μｍ以下の微粉トナーの割合が大きくなってしまう。本発明者らは、上記のような小粒径のトナーでも、トナー付着力をより小さくするために、αが０．０１〜４．５(ｎＮ／μｍ)であり、かつβが５〜２１０(ｎＮ・μｍ2／ｆＣ2)となるようなトナーを用いることにより、地肌汚れや中抜け、転写チリ等の画像不良を改善できることを見出した。
【００３０】
トナーと感光体間の非静電的付着力は、ファンデルワールス力、液架橋力等から構成されるが、これらの力はトナーと感光体の接触領域の幾何学的な構造に依存している。特に、感光体との接触領域におけるトナー表面の曲率半径の大きさは、非静電的付着力の大きさを左右する重要な要因である。
【００３１】
外添剤によるトナー母粒子(外添剤を添加していないトナー粒子)表面の被覆はトナー表面の曲率半径を大きく変化させることができるので、非静電的付着力を制御する有効な手段となる。
【００３２】
本発明者らは、様々なトナーについてαを測定した結果、αはトナーの構成材料や形状等に依存するが、特に、トナー表面の外添剤被覆率に大きく依存することを見出した。
【００３３】
外添剤について
外添剤被覆率は、トナー母粒子の表面積に占める外添剤の面積によって定義され、トナーの電子顕微鏡写真を画像解析することによって計測することができる。本発明者らは、αは外添剤被覆率の増加と共に減少し、一定の外添剤被覆率以上では飽和する傾向にあり、αの外添剤被覆率依存性がトナーの形状、外添剤の粒径及び材料等によって異なることを見出した。このため、αが前記の規定範囲となる外添剤被覆率は、トナーの形状、外添剤の粒径及び材料等によって異なる。
【００３４】
また、本発明者らは、様々なトナーについて付着力を測定した結果、トナーと感光体間の静電的付着力は、トナーの帯電量に依存するがトナーの帯電量だけでは決まらず、トナーの形状や構成材料、特にトナー表面の幾何学的な構造及び表面に存在する材料の帯電性によって左右されることを見出した。
外添剤によるトナー表面処理は、トナー表面の幾何学的な構造及び帯電性を大きく変化させることができる。
【００３５】
本発明者らは、様々なトナーについてβを測定した結果、βはトナーの構成材料や形状等に依存するが、特に外添剤被覆率に大きく依存し、外添剤被覆率の増加と共に減少する傾向にあり、βの外添剤被覆率依存性がトナーの形状、外添剤の粒径及び材料等によって異なることを見出した。このため、βが前記の規定範囲内となる外添剤被覆率は、トナーの形状、外添剤の粒径及び材料等によって異なる。
【００３６】
本発明者らは、α、βが前記の規定範囲内となる条件として、一次粒子径の平均値が１ｎｍ〜１００ｎｍ、好ましくは５ｎｍ〜８０ｎｍの微粒子を外添剤として用い、外添剤被覆率を８％〜１００％、好ましくは１０％〜９０％とした場合が特に好適であることを見出した。
【００３７】
外添剤の一次粒子径の平均値が１ｎｍ未満では、外添剤がトナー母粒子に埋没してしまうために外添剤の効果が無くなってしまう。また、外添剤の一次粒子径の平均値が１００ｎｍを超えると、外添剤がトナー母粒子から分離しやすくなり、分離した外添剤によって感光体等の画像形成装置の構成部材が損傷しやすい。被覆率が８％未満では、α、βを前記の規定範囲にするのが困難になってしまう。また、外添剤被覆率が１００％を超えると、外添剤がトナーから分離しやすくなり、感光体等が損傷しやすい。
【００３８】
トナーの外添剤被覆率を前記の規定範囲内にすることは、外添剤の添加量、粒径、比重、トナーの粒径、比重、形状、外添方法及び外添条件等の条件を以下に述べるような手法によって調整することにより達成できる。例えば、外添剤添加量を増加すると、トナー母粒子上の外添剤面積が外添剤粒子の数と共に増加し、外添剤被覆率が増加する。外添剤添加量が少なすぎると、外添剤被覆率が前記の規定範囲にならない。外添剤添加量が多すぎると、トナーに付着していない外添剤が多くなり、この外添剤によって感光体等が損傷しやすくなる。
【００３９】
トナー母粒子上の外添剤面積は、一つの外添剤が占める面積と外添剤の数に比例する。外添剤の一次粒子径が大きくなると、外添剤１個の重量が増加するので、一定重量の外添剤中に含まれる外添剤の数は減少する。また、一つの外添剤が占める面積は、外添剤の一次粒子径の増加と共に増加する。外添剤添加量が同じ場合、粒径の小さな外添剤の方が、粒径の大きな外添剤を使用した場合に比べて外添剤被覆率が大きい。このため、粒径の小さな外添剤を使用する場合、粒径の大きな外添剤を使用する場合よりも少ない添加量で外添剤被覆率を前記の規定範囲にすることができる。
【００４０】
一定重量のトナー母粒子に一定重量の外添剤を添加する場合、外添剤被覆率は各トナー母粒子の表面積の総和に対する外添剤面積の比で決まる。トナー母粒子の粒径が大きくなると、一つのトナー母粒子の重量が増加するので、一定重量のトナー母粒子に含まれるトナー母粒子の数は減少する。また、一つのトナー母粒子の表面積は、トナー母粒子の粒径の増加と共に増加する。
一定重量のトナー母粒子の総表面積は、トナー母粒子の数と一つのトナー母粒子の表面積に比例する。外添剤添加量が同じ場合、トナー母粒子の粒径が小さいほど外添剤被覆率は小さい。
また、トナー母粒子の粒径が同じでも、表面に凹凸が有り形状が不定形の粉砕トナーよりも、トナーの形状が球形に近く表面に凹凸が無い重合トナーの方が、トナー母粒子の表面積が小さく、外添剤被覆率が大きくなる。このため、球形トナーの場合は、不定形トナーよりも少ない外添剤添加量で外添剤被覆率を前記の規定範囲にすることができる。
【００４１】
外添剤をトナー母粒子に外添すると、トナー母粒子上で外添剤一次粒子同士が凝集した状態で付着している場合が多い。トナー母粒子上の外添剤面積は外添剤の凝集状態に依存するため、外添剤の凝集状態によって外添剤被覆率が異なる。外添剤やトナー母粒子の条件が同じでも、外添方法や外添条件によってトナー母粒子上の外添剤凝集状態が異なる。また、外添方法や外添条件によって、外添剤とトナー母粒子との付着強度が異なり、付着強度が弱いと外添剤がトナー母粒子から分離しやすく、感光体等が損傷しやすくなる。
【００４２】
このため、適当な外添剤被覆率と付着強度を得るには、トナー母粒子や外添剤の条件に応じて外添条件を調整する必要がある。以上のように、トナーの外添剤被覆率を前記の規定範囲にするには、様々な条件を調整する必要がある。
【００４３】
本発明に用いられる外添剤としては、公知の有機微粒子及び無機微粒子を使用する。有機微粒子は、特に限定されないが、アクリル系重合体、特にポリメチルメタクリレートが好ましい。また、無機微粒子は、特に限定されないが、シリカ、アルミナ、チタニアのいずれかが好ましく使用される。
これらの吸湿性を有する無機微粒子の場合は、環境安定性を考慮すると、疎水化処理を施したものが好適に用いられる。前記疎水化処理は、疎水化処理剤と前記微粉末とを高温度下で反応させて行うことができる。疎水化処理剤としては特に制限はなく、例えばシラン系カップリング剤、シリコーンオイル等を用いることができる。
【００４４】
本発明に用いられる外添剤の外添方法は、Ｖ型ブレンダー、ヘンシェルミキサー、メカノフージョン等の各種混合装置を用いた公知の外添方法を用いることができるが、特にヘンシェルミキサーを用いた方法が好ましく用いられる。ヘンシェルミキサーでトナー母粒子と外添剤を混合・攪拌する場合、外添剤とトナー母粒子の付着強度やトナー母粒子上の外添剤凝集状態を調整するには、回転羽根の回転速度と回転時間を適切に設定する必要がある。回転羽根の適切な回転速度と回転時間は、トナー母粒子と外添剤の様々な条件に依存する。
【００４５】
トナーの構成成分について
本発明の電子写真用トナーは、種々の構成のトナーを用いることができる。好適なトナーの例としては、結着樹脂中に、着色剤、電荷制御剤、離型剤（オフセット防止剤）等の添加剤を配合して、適当な粒径に造粒し、外添剤を添加したものがあげられる。
【００４６】
また、本発明の電子写真用トナーは、単独で磁性１成分トナーとして使用される磁性トナーとして使用することもできるが、単独で非磁性１成分現像剤として使用されたり、磁性キャリアとともに磁性２成分現像剤を構成したりする非磁性トナーとして用いることが好ましい。
【００４７】
結着樹脂としては、スチレン、クロロスチレン等のスチレン類、エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレン等のモノオレフィン類、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、安息香酸ビニル、酪酸ビニル等のビニルエステル類、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸オクチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸フェニル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ドデシル等のα−メチレン脂肪族モノカルボン酸のエステル類、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルブチルエーテル等のビニルエーテル類、ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等のビニルケトン類等の単独重合体および共重合体を例示することができ、
【００４８】
特に代表的な結着樹脂としてはポリスチレン、スチレン−アクリル酸アルキル共重合体、スチレン−メタクリル酸アルキル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン等をあげることができる。さらに、ポリエステル、ポリウレタン、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミド、変性ロジン、パラフィンワックス等をあげることができる。
【００４９】
着色剤としては、カーボンブラック、アニリンブルー、カルコイルブルー、クロムイエロー、ウルトラマリンブルー、デュポンオイルレッド、キノリンイエロー、メチレンブルークロリド、銅フタロシアン、マラカイトグリーンオキサレート、ランプブラック、ローズベンガル、酸化チタン、Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド４８：１、Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド１２２、Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド５７：１、Ｃ．Ｉ．ピグメント・イエロー９７、Ｃ．Ｉ．ピグメント・イエロー１２、Ｃ．Ｉ．ピグメント・イエロー１７、Ｃ．Ｉ．ピグメント・ブルー１５：１、Ｃ．Ｉ．ピグメント・ブルー１５：３等をあげることができる。着色剤は、結着樹脂１００重量部に対して１〜３０重量部の割合で使用される。
【００５０】
電荷制御剤は、トナーの帯電極性によって、正電荷制御用と負電荷制御用の２種の電荷制御剤がある。
正電荷制御用の電荷制御剤としては、ニグロシンベース（ＣＩ５０４５）等の油溶性染料や、塩基性窒素原子を有する有機化合物、たとえば塩基性染料、アミノピリン、ピリミジン化合物、多核ポリアミノ化合物、アミノシラン類、さらには、上記各化合物で表面処理された充填剤等があげられる。
【００５１】
負電荷制御用の電荷制御剤としては、オイルブラック（ＣＩ２６１５０ ）、ボントロンＳ、スピロンブラック等の油溶性染料；スチレン−スチレンスルホン酸共重合体等の電荷制御性樹脂；カルボキシ基を含有する化合物（たとえばアルキルサリチル酸金属キレート等）、金属錯塩染料、脂肪酸金属石鹸、樹脂酸石鹸、ナフテン酸金属塩等があげられる。電荷制御剤は、結着樹脂１００重量部に対して０．１〜１０重量部、好ましくは０．５〜８重量部の割合で使用される。
【００５２】
離型剤としては、脂肪族系炭化水素、脂肪族金属塩類、高級脂肪酸類、脂肪酸エステル類もしくはその部分ケン化物、シリコーンオイル、各種ワックス等をあげることができる。離型剤は、結着樹脂１００重量部に対して０．１〜１０重量部の割合で使用される。
【００５３】
トナー母粒子は、以上の各成分を乾式ブレンダー、ヘンシェルミキサー、ボールミル等によって均質に予備混練して得られた混合物を、たとえばバンバリーミキサー、ロール、一軸または二軸の押出混練機等の混練装置を用いて均一に溶融混練した後、得られた混練物を冷却して粉砕し、必要に応じて分級することで製造される。この他に、懸濁重合、分散重合、乳化重合等の各種重合法やマイクロカプセル重合法、スプレードライ法等の公知の製造方法により製造することもできる。さらに、ヘンシュルミキサー、Ｖ型ブレンダー、ハイブリタイザー等の混合装置で外添剤とトナー母粒子が混合され、トナー母粒子表面に外添剤が固定される。
【００５４】
電子写真用感光体について
次に、本発明の実施に用いる電子写真用感光体について説明する。
本発明の電子写真用感光体は、導電性支持体の上に電荷発生層、電荷輸送層が形成されたもの、更に電荷輸送層の上に保護層が形成されたもの等が使用される。導電性支持体および電荷発生層、電荷輸送層としては、公知のものならば如何なるものでも使用することができる。
【００５５】
また、感光体の表面は導電性支持体の表面性や感光体の形成条件等の影響で凹凸が生じるが、凹凸の周期がトナー粒径よりも十分大きければ、トナーと感光体間の付着力に対する影響は小さい。凹凸の周期がトナー粒径と同程度では、トナーが凸部に接触する場合は接触面積が小さいので付着力が小さくなるが、凹部に接触する場合は接触面積が大きいので付着力が大きくなる。凹凸の周期がトナー粒径よりも小さい場合は、トナーとの接触面積が小さいので付着力が小さくなるが、このような凹凸を形成するのは困難である。このため、感光体の表面は、凹凸の周期がトナー粒径よりも十分大きくなるようにするのが好ましい。
【００５６】
本発明の電子写真用感光体の材料としては、セレン及びその合金、アモルファスシリコン等の無機感光体材料でも、有機感光体材料でも良い。
有機感光体材料を用いる場合、電荷発生顔料としては、例えばＸ型の無金属フタロシアニン、π型の無金属フタロシアニン、τ型の無金属フタロシアニン、ε型の銅フタロシアニン、α型チタニルフタロシアニン、β型チタニルフタロシアニン等のフタロシアニン顔料やジスアゾ・トリスアゾ系顔料、アントラキノン系顔料、多環キノン系顔料、インジゴ顔料、ジフェニルメタン、トリメチルメタン系顔料、シアニン系顔料、キノリン系顔料、ベンゾフェノン、ナフトキノン系顔料、ペリレン顔料、フルオレノン系顔料、スクアリリウム系顔料、アズレニウム系顔料、ペリノン系顔料、キナクリドン系顔料、ナフタロシアニン系顔料、ポルフィリン系顔料が使用できる。前記有機アクセプタ性化合物と組み合わせて使用が可能なこれら電荷発生顔料の感光層全体に占める量は０．１〜４０重量％、好ましくは０．３〜２５重量％が適当である。
【００５７】
また、有機正孔輸送物質としては公知のものが利用でき、例えば分子中にトリフェニルアミン部位を有する化合物、ヒドラゾン系化合物、トリフェニルメタン系化合物、オキサジアゾール系化合物、カルバゾール系化合物、ピラゾリン系化合物、スチリル系化合物、ブタジエン系化合物、線状の主鎖がＳｉよりなるポリシラン系化合物、ポリビニルカルバゾール等高分子ドナー性化合物等が挙げられる。感光層全体に占める該正孔輸送物質の量は、１０重量％以上、好ましくは２０〜６０重量％が適当である。
【００５８】
また、感光層用結着剤としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、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、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、メラミン樹脂等の付加重合型樹脂、重付加型樹脂、重縮合型樹脂、並びにこれらの繰り返し単位のうち２つ以上を含む共重合体樹脂、例えば塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸共重合体樹脂を挙げることができる。これら結着剤の感光層全体に占める量は２０〜９０重量％、好ましくは３０〜７０重量％である。
【００５９】
また、帯電性を改良する目的で感光層と導電性基体の間に下引き層を設けることができる。これらの材料としては前記結着剤材料の他に、ポリアミド樹脂、ポリビニルアルコール、カゼイン、ポリビニルピロリドン等公知のものが利用できる。
【００６０】
有機感光体をつくるには、前記の材料を有機溶媒中に溶解または、ボールミル、超音波等で分散して調整した感光層形成液を浸漬法やブレード塗布、スプレー塗布等の公知の方法で基体上に塗布し感光層を形成・乾燥した後に、該保護層を上記の公知の方法により形成すればよい。
【００６１】
本発明で用いることができる導電性基体としては、公知のものが利用でき、アルミニウム、ニッケル、銅、ステンレス等の金属板、金属ドラムまたは金属箔、アルミニウム、酸化錫、ヨウ化銅の薄膜を塗布または貼付したプラスチックフィルムあるいはガラス等が挙げられる。
【００６２】
画像形成方法及び画像形成装置について
次に、本発明の画像形成方法及び画像形成装置について、図面を参照して詳細に説明する。
本発明の画像形成方法は、感光体上に静電潜像を形成する潜像形成工程、該感光体上の潜像上にトナー像を形成する現像工程、形成されたトナー像を転写体上に転写する転写工程を有する。
本発明の画像形成装置は、感光体上に静電潜像を形成する潜像形成手段、該感光体上の潜像上にトナー像を形成する現像手段、形成されたトナー像を転写体上に転写する転写手段を有する。
【００６３】
図４は、本発明の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。図４において、静電潜像担持体である感光体ドラム２１の周囲には、該ドラム表面を帯電するための帯電ローラ２２、一様帯電処理面に潜像を形成するためのレーザー光線でなる露光２３、ドラム表面の潜像に帯電トナーを付着することでトナー像を形成する現像装置２４、形成されたドラム上のトナー像を記録紙へ転写するための転写装置２８、記録紙上のトナーを定着する定着装置３２、ドラム上の残留トナーを除去・回収するためのクリーニング装置３６、ドラム上の残留電位を除去するための除電ランプ３９が順に配設されている。
【００６４】
まず、感光体ドラム２１は帯電ローラ２２によって表面を一様に帯電される。
図４の例では、帯電ローラを用いて感光体ドラム２１を帯電しているが、コロトロンやスコロトロン等のコロナ帯電を用いても良い。帯電ローラを用いた帯電は、コロナ帯電を用いた場合よりもオゾン発量が少ない利点があるが、感光体と接触しているためトナーによってローラ表面が汚れるため、帯電ローラをクリーニングする機構が必要になる。
帯電した感光体ドラム２１に画像情報に応じてレーザー光線２３が照射され、静電潜像が形成される。感光体ドラム２１上の帯電電位や露光部位を電位センサで検出し、帯電条件や露光条件を制御することもできる。
【００６５】
次に、現像装置２４によって、静電潜像が形成された感光体ドラム２１上にトナー像が形成される。現像装置２４では、現像剤がスクリュー２５によって攪拌・搬送され、現像スリーブ２６に供給される。
現像スリーブ２６に供給される現像剤はドクターブレード２７によって規制され、供給される現像剤量はドクターブレード２７と現像スリーブ２６との間隔であるドクターギャップによって制御される。ドクターギャップが小さすぎると、現像剤量が少なすぎて画像濃度不足になり、逆にドクターギャップが大きすぎると、現像剤量が過剰に供給されて感光体ドラム２１上にキャリア付着が発生するという問題が生じる。
【００６６】
現像スリーブ２６には、周表面に現像剤を穂立ちさせるように磁界を形成する磁石が備えられており、この磁石から発せられる法線方向磁力線に沿うように、現像剤が現像スリーブ２６上にチェーン状に穂立ちされて磁気ブラシが形成される。現像スリーブ２６と感光体ドラム２１は、一定の間隙（現像ギャップ）を挟んで近接するように配置されていて、双方の対向部分に現像領域が形成されている。現像スリーブ２６は、アルミニウム、真鍮、ステンレス、導電性樹脂などの非磁性体を円筒形に形成しており、不図示の回転駆動機構によって回転されるようになっている。
【００６７】
磁気ブラシは、現像スリーブ２６の回転によって現像領域に移送される。現像スリーブ２６には不図示の現像用電源から現像電圧が印加され、磁気ブラシ上のトナーが現像スリーブ２６と感光体ドラム２１間に形成された現像電界によってキャリアから分離し、感光体ドラム２１上の静電潜像上に現像される。なお、現像電圧には交流を重畳させても良い。なお、現像ギャップは、現像剤粒径の５〜３０倍程度、現像剤粒径が５０μｍであれば０．２５ｍｍ〜１．５ｍｍに設定することが可能である。これより広くすると、望ましいとされる画像濃度がでにくくなる。また、ドクターギャップは、現像ギャップと同程度かやや大きくする必要がある。
【００６８】
感光体ドラム２１のドラム径やドラム線速、現像スリーブ２６のスリーブ径やスリーブ線速は、複写速度や装置の大きさ等の制約によって決まる。ドラム線速に対するスリーブ線速の比は、必要な画像濃度を得るために１．１以上にする必要がある。なお、現像後の位置にセンサを設置し、光学的反射率からトナー付着量を検出してプロセス条件を制御することもできる。図４の例では、キャリアとトナーからなる磁気ブラシによって現像が行われる二成分現像方式を用いているが、本発明は二成分現像方式に限定されるものではなく、現像スリーブ上に形成したトナー薄層を電界で感光体上に現像する一成分現像方式を用いてもよい。
【００６９】
磁気ブラシを構成するキャリアには、鉄紛、フェライト紛、磁性粒子を分散した樹脂粒子等の磁性を有する粉体、及び電気特性を制御するために樹脂などで表面を被覆した磁性粉体が好ましく使用される。磁気ブラシを構成するキャリアとしては、感光体ドラム２１表面へのダメージを軽減するために球形の粒子を用いるのが好ましく、平均粒径は１５０μｍ以下のものが好ましい。
【００７０】
キャリアの平均粒径が大きすぎると最密状態に配置してあっても曲率半径が大きく、感光体ドラム２１と接触していない面積が増え、トナー像のかけや抜けが発生する。逆に平均粒径があまり小さすぎると、交流電圧を印加する場合には、粒子が動きやすくなって粒子間の磁力を上回り、粒子が飛散してキャリア付着の原因となってしまう。キャリアの平均粒径は、特に３０μｍ以上、１００μｍ以下であることが好ましい。
【００７１】
さらに、キャリアの体積抵抗率が低すぎると、現像電圧の印加時にキャリアに電荷が注入され、感光体ドラム２１へのキャリア付着を起こしたり、感光体の絶縁破壊を起こしたりするため、体積抵抗率が１０3Ωｃｍ以上のキャリアを使用する必要がある。
【００７２】
感光体ドラム２１上に形成されたトナー像は、感光体ドラム２１と転写ベルト２９が接触する転写ニップに搬送される。同時に、不図示の給紙トレイから搬送された記録紙が転写ニップに進入する。
転写ベルト２９に接触するバイアスローラ３０に、不図示の転写用電源によってトナーと逆極性の転写電圧が印加される。感光体ドラム２１上に形成されたトナー像は、転写ベルト２９と感光体ドラム２１間に作用する転写電界によって記録紙へ転写される。図４の例では転写部材として転写ベルトの代わりに転写ローラを用いてもよいが、転写ベルトは転写ローラに比べて転写ニップを広くとれる利点がある。
【００７３】
図４の例では、転写ベルトを用いた転写方式を用いているが、紙の背面からトナーと逆極性のコロナチャージを与えて紙を帯電させて転写するコロナ転写方式を用いても良い。転写ベルトまたは転写ローラに転写電圧を印加する転写方式は、コロナ転写方式に比べて、紙の帯電が少ないため感光体からの分離が容易で、分離時のはく離放電による画像不良が生じない利点があるが、ベルトやローラがトナーで汚れやすくてクリーニング機構が必要となり、また前記したように画像の中抜けが発生しやすいという欠点もある。
【００７４】
転写の際に感光体ドラムに付着した記録紙は、分離爪３１によって感光体ドラム２１から分離される。未定着のトナー像が載った記録紙は、定着ローラ３３と加圧ローラ３４によって記録紙に一定の熱と圧力を加わり、トナーが記録紙上に定着される。なお、定着温度を一定に保つために、定着ローラ３３には不図示のサーミスタが接触しており、定着ヒータ３５の温度制御を行なっている。定着ローラを用いた定着方式は、熱効率が高く、安全性に優れ、小型化が可能で、低速から高速まで適用範囲が広い。
【００７５】
一方、転写されずに感光体ドラム２１上に残留したトナーは、クリーニングブレード３７によって除去され、トナー回収装置３８によって回収される。図４の例ではクリーニングブレードを用いているが、ブラシを高速回転させてトナーを除去するファーブラシ方式を用いても良い。クリーニングブレード方式は、トナー除去能力が高く、簡単な構成にできるため小型で安価にできる。
残留トナーを除去された感光体ドラム２１は除電ランプ３９で初期化され、次回の画像形成プロセスに供される。
【００７６】
なお、図４の例は一つの感光体ドラムと一つの現像装置を用いた白黒画像形成装置であるが、本発明は白黒画像形成装置には限定されず、一つの感光体ドラムと複数の現像装置、または複数の感光体ドラムと現像装置を用いたカラー画像形成装置にも適用できる。
【００７７】
【実施例】
以下実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により、何等限定されるものではない。
まず、実施例に使用した不定形のトナー母粒子について説明する。なお、以下で示す部はすべて重量基準である。
なお、実施例６、１６、２１及び比較例７は欠番である。
【００７８】
トナー母粒子の調製
ポリエステル樹脂（重量平均分子量２５万） ８０部
スチレン−メチルメタアクリレート共重合体 ２０部
酸価ライスワックス（酸価１５） ５部
カーボンブラック（三菱化成工業社製、＃４４） ８部
含金属モノアゾ染料 ３部
上記組成の混合物をヘンシェルミキサー中で十分撹拌混合した後、ロールミルで１３０〜１４０℃の温度で約３０分間加熱溶融し、室温まで冷却後、ハンマーミルを用いて得られた混練物を約１ｍｍ〜２ｍｍに粗粉砕し、ジェットミルで微粉砕し、得られた微粉末を分級して体積平均粒径がそれぞれ異なる次の不定形トナー母粒子を得た。
トナー母粒子Ａ ： ３．３μｍ
トナー母粒子Ｂ ： ４．７μｍ
トナー母粒子Ｃ ： ５．５μｍ
トナー母粒子Ｄ ： ６．９μｍ
トナー母粒子Ｅ ： ９．５μｍ
なお、各トナー母粒子の体積平均粒径の測定は、コールター社製粒径測定装置ＴＡ−II型を用いて実施した。また、作製した以下の実施例及び比較例のトナーについて、以下に述べる方法で外添剤被覆率を測定した。
【００７９】
外添剤被覆率の測定
電子顕微鏡用観察基板にトナーを付着させ、トナーの付着した観察基板を金でコーティングし、トナーの表面を電子顕微鏡（日立製作所製走査電子顕微鏡Ｓ−４５００）で観察した。トナー表面を３万倍に拡大した画像をパーソナルコンピュータに取り込み、画像処理ソフト（Media Cybernetics製 Image-Pro Plus）を用いて外添剤の面積を計測し、トナー表面画像の面積に対する外添剤面積の比を計算して外添剤被覆率を求めた。５個以上のトナーについて外添剤被覆率を測定し、その平均値を求めた。
【００８０】
＜実施例１＞
外添剤として一次粒子径の平均値が１４ｎｍの疎水性シリカ（キャボット製ＴＳ−７２０；以下「シリカＡ」という）を用い、トナー母粒子Ａと該シリカＡとを、シリカＡの添加量がトナー重量の０．７重量％となるように配合し、ヘンシェルミキサーによって混合処理してトナーを作製した。ヘンシェルミキサーの混合羽根の回転数は１５００ｒｐｍで、回転時間は５分間とした。本トナーの外添剤被覆率の平均値は、６．４(％)であった。
【００８１】
＜実施例２＞
トナー母粒子ＡとシリカＡとを、シリカＡの添加量がトナー量の１．０重量％となるように配合し、ヘンシェルミキサーによって攪拌混合処理してトナーを作製した。ヘンシェルミキサーの混合羽根の回転数は１５００ｒｐｍで、回転時間は５分間とした。本トナーの外添剤被覆率の平均値は、８．４(％)であった。
【００８２】
＜実施例３＞
トナー母粒子ＡとシリカＡとを、シリカＡの添加量がトナー量の２．０重量％となるように配合し、ヘンシェルミキサーによって攪拌混合処理してトナーを作製した。ヘンシェルミキサーの混合羽根の回転数は２０００ｒｐｍで、回転時間は５分間とした。本トナーの外添剤被覆率の平均値は、１４．６(％)であった。
【００８３】
＜実施例４＞
トナー母粒子ＡとシリカＡとを、シリカＡの添加量がトナー量の３．０重量％となるように配合し、ヘンシェルミキサーによって攪拌混合処理してトナーを作製した。ヘンシェルミキサーの混合羽根の回転数は２５００ｒｐｍで、回転時間は５分間とした。本トナーの外添剤被覆率の平均値は、２０．１(％)であった。
【００８４】
＜実施例５＞
トナー母粒子ＡとシリカＡとを、シリカＡの添加量がトナー量の４．５重量％となるように配合し、ヘンシェルミキサーによって攪拌混合処理してトナーを作製した。ヘンシェルミキサーの混合羽根の回転数は３０００ｒｐｍで、回転時間は５分間とした。本トナーの外添剤被覆率の平均値は、２７．６(％)であった。
【００８６】
＜実施例７＞
トナー母粒子ＢとシリカＡとを、シリカＡの添加量がトナー量の０．６重量％となるように配合し、ヘンシェルミキサーによって攪拌混合処理してトナーを作製した。ヘンシェルミキサーの混合羽根の回転数は１５００ｒｐｍで、回転時間は５分間とした。本トナーの外添剤被覆率の平均値は、８．０(％)であった。
【００８７】
＜実施例８＞
トナー母粒子ＢとシリカＡとを、シリカＡの添加量がトナー量の１．４重量％となるように配合し、ヘンシェルミキサーによって攪拌混合処理してトナーを作製した。ヘンシェルミキサーの混合羽根の回転数は２０００ｒｐｍで、回転時間は５分間とした。本トナーの外添剤被覆率の平均値は、１５．７(％)であった。
【００８８】
＜実施例９＞
トナー母粒子ＢとシリカＡとを、シリカＡの添加量がトナー量の２．４重量％となるように配合し、ヘンシェルミキサーによって攪拌混合処理してトナーを作製した。ヘンシェルミキサーの混合羽根の回転数は２５００ｒｐｍで、回転時間は５分間とした。本トナーの外添剤被覆率の平均値は、２４．０(％)であった。
【００８９】
＜実施例１０＞
トナー母粒子ＢとシリカＡとを、シリカＡの添加量がトナー量の３．８重量％となるように配合し、ヘンシェルミキサーによって攪拌混合処理してトナーを作製した。ヘンシェルミキサーの混合羽根の回転数は３０００ｒｐｍで、回転時間は５分間とした。本トナーの外添剤被覆率の平均値は、３４．５(％)であった。
【００９０】
＜実施例１１＞
トナー母粒子ＣとシリカＡとを、シリカＡの添加量がトナー重量の０．３５重量％となるように配合し、ヘンシェルミキサーによって混合処理してトナーを作製した。ヘンシェルミキサーの混合羽根の回転数は１５００ｒｐｍで、回転時間は５分間とした。本トナーの外添剤被覆率の平均値は、６．１(％)であった。
【００９１】
＜実施例１２＞
トナー母粒子ＣとシリカＡとを、シリカＡの添加量がトナー量の０．５重量％となるように配合し、ヘンシェルミキサーによって攪拌混合処理してトナーを作製した。ヘンシェルミキサーの混合羽根の回転数は１５００ｒｐｍで、回転時間は５分間とした。本トナーの外添剤被覆率の平均値は、８．１(％)であった。
【００９２】
＜実施例１３＞
トナー母粒子ＣとシリカＡとを、シリカＡの添加量がトナー量の１．０重量％となるように配合し、ヘンシェルミキサーによって攪拌混合処理してトナーを作製した。ヘンシェルミキサーの混合羽根の回転数は２０００ｒｐｍで、回転時間は５分間とした。本トナーの外添剤被覆率の平均値は、１４．１(％)であった。
【００９３】
＜実施例１４＞
トナー母粒子ＣとシリカＡとを、シリカＡの添加量がトナー量の２．０重量％となるように配合し、ヘンシェルミキサーによって攪拌混合処理してトナーを作製した。ヘンシェルミキサーの混合羽根の回転数は２５００ｒｐｍで、回転時間は５分間とした。本トナーの外添剤被覆率の平均値は、２４．３(％)であった。
【００９４】
＜実施例１５＞
トナー母粒子ＣとシリカＡとを、シリカＡの添加量がトナー量の３．３重量％となるように配合し、ヘンシェルミキサーによって攪拌混合処理してトナーを作製した。ヘンシェルミキサーの混合羽根の回転数は３０００ｒｐｍで、回転時間は５分間とした。本トナーの外添剤被覆率の平均値は、３６．１(％)であった。
【００９６】
＜実施例１７＞
トナー母粒子ＤとシリカＡとを、シリカＡの添加量がトナー量の０．４重量％となるように配合し、ヘンシェルミキサーによって攪拌混合処理してトナーを作製した。ヘンシェルミキサーの混合羽根の回転数は１５００ｒｐｍで、回転時間は５分間とした。本トナーの外添剤被覆率の平均値は、８．３(％)であった。
【００９７】
＜実施例１８＞
トナー母粒子ＤとシリカＡとを、シリカＡの添加量がトナー量の０．８重量％となるように配合し、ヘンシェルミキサーによって攪拌混合処理してトナーを作製した。ヘンシェルミキサーの混合羽根の回転数は２０００ｒｐｍで、回転時間は５分間とした。本トナーの外添剤被覆率の平均値は、１４．４(％)であった。
【００９８】
＜実施例１９＞
トナー母粒子ＤとシリカＡとを、シリカＡの添加量がトナー量の１．６重量％となるように配合し、ヘンシェルミキサーによって攪拌混合処理してトナーを作製した。ヘンシェルミキサーの混合羽根の回転数は２５００ｒｐｍで、回転時間は５分間とした。本トナーの外添剤被覆率の平均値は、２４．８(％)であった。
【００９９】
＜実施例２０＞
トナー母粒子ＤとシリカＡとを、シリカＡの添加量がトナー量の３．０重量％となるように配合し、ヘンシェルミキサーによって攪拌混合処理してトナーを作製した。ヘンシェルミキサーの混合羽根の回転数は３０００ｒｐｍで、回転時間は５分間とした。本トナーの外添剤被覆率の平均値は、４０．８(％)であった。
【０１０１】
＜実施例２２＞
トナー母粒子ＥとシリカＡとを、シリカＡの添加量がトナー量の０．２５重量％となるように配合し、ヘンシェルミキサーによって攪拌混合処理してトナーを作製した。ヘンシェルミキサーの混合羽根の回転数は１５００ｒｐｍで、回転時間は５分間とした。本トナーの外添剤被覆率の平均値は、８．１(％)であった。
【０１０２】
＜実施例２３＞
トナー母粒子ＥとシリカＡとを、シリカＡの添加量がトナー量の０．６重量％となるように配合し、ヘンシェルミキサーによって攪拌混合処理してトナーを作製した。ヘンシェルミキサーの混合羽根の回転数は１５００ｒｐｍで、回転時間は５分間とした。本トナーの外添剤被覆率の平均値は、１６．２(％)であった。
【０１０３】
＜実施例２４＞
トナー母粒子ＥとシリカＡとを、シリカＡの添加量がトナー量の１．６重量％となるように配合し、ヘンシェルミキサーによって攪拌混合処理してトナーを作製した。ヘンシェルミキサーの混合羽根の回転数は２０００ｒｐｍで、回転時間は５分間とした。本トナーの外添剤被覆率の平均値は、２９．９(％)であった。
【０１０４】
＜実施例２５＞
トナー母粒子ＥとシリカＡとを、シリカＡの添加量がトナー量の３．０重量％となるように配合し、ヘンシェルミキサーによって攪拌混合処理してトナーを作製した。ヘンシェルミキサーの混合羽根の回転数は２５００ｒｐｍで、回転時間は５分間とした。本トナーの外添剤被覆率の平均値は、４６．９(％)であった。
【０１０５】
＜比較例１＞
トナー母粒子ＡとシリカＡとを、シリカＡの添加量がトナー量の０．２５重量％となるように配合し、ヘンシェルミキサーによって攪拌混合処理してトナーを作製した。ヘンシェルミキサーの混合羽根の回転数は１５００ｒｐｍで、回転時間は５分間とした。本トナーの外添剤被覆率の平均値は、２．８(％)であった。
【０１０６】
＜比較例２＞
トナー母粒子ＢとシリカＡとを、シリカＡの添加量がトナー量の０．１５重量％となるように配合し、ヘンシェルミキサーによって攪拌混合処理してトナーを作製した。ヘンシェルミキサーの混合羽根の回転数は１５００ｒｐｍで、回転時間は５分間とした。本トナーの外添剤被覆率の平均値は、２．７(％)であった。
【０１０７】
＜比較例３＞
トナー母粒子ＣとシリカＡとを、シリカＡの添加量がトナー量の０．１５重量％となるように配合し、ヘンシェルミキサーによって攪拌混合処理してトナーを作製した。ヘンシェルミキサーの混合羽根の回転数は１５００ｒｐｍで、回転時間は５分間とした。本トナーの外添剤被覆率の平均値は、３．１(％)であった。
【０１０８】
＜比較例４＞
トナー母粒子ＤとシリカＡとを、シリカＡの添加量がトナー量の０．１重量％となるように配合し、ヘンシェルミキサーによって攪拌混合処理してトナーを作製した。ヘンシェルミキサーの混合羽根の回転数は１５００ｒｐｍで、回転時間は５分間とした。本トナーの外添剤被覆率の平均値は、２．８(％)であった。
【０１０９】
＜比較例５＞
トナー母粒子ＥとシリカＡとを、シリカＡの添加量がトナー量の０．０５重量％となるように配合し、ヘンシェルミキサーによって攪拌混合処理してトナーを作製した。ヘンシェルミキサーの混合羽根の回転数は１５００ｒｐｍで、回転時間は５分間とした。本トナーの外添剤被覆率の平均値は、２．３(％)であった。作製した上記の実施例及び比較例のトナーについて、以下に述べる方法で、付着力の測定、複写試験を実施した。
【０１１０】
＜遠心分離法による付着力測定＞
（測定試料の調製）
下記構造式（I）のビスアゾ顔料０．４重量部をブチラール樹脂（エスレックＢＬ−Ｓ 積水化学（株）製）の５重量％テトラヒドロフラン溶液４重量部、及びテトラヒドロフラン７．６重量部とともにボールミリングし、ミリング後テトラヒドロフランを加えて２重量％に希釈し、電荷発生層形成用塗液を調整した。この感光液を、アルミニウムを１００ｎｍの厚さに蒸着した、厚さ７５μｍのＰＥＴフィルム上にドクターブレードにて塗布し、乾燥させて電荷発生層を形成した。
【０１１１】
【化１】
次に、下記構造式（II）の正孔輸送物質を６重量部と感光体バインダー樹脂としてシクロヘキシリデンビスフェノールポリカーボネート(Ｚポリカ，帝人化成ＴＳ２０５０)９．０重量部をテトラヒドロフラン６７重量部に溶解し、これをドクターブレードにて電荷発生層上に塗布し乾燥させて膜厚が２０μｍの電荷輸送層を設け、有機感光体を作製した。
【０１１３】
【化２】
有機感光体を形成したＰＥＴフィルムを直径７．８ｍｍの円板状に切り出し、遠心分離に使用する試料基板上にプラスチック用接着剤を用いて貼り付けた。圧縮空気によってトナーを飛散させて、有機感光体上に付着させた。
【０１１５】
（測定）
実施例及び比較例の各トナーについて、未帯電のトナー及び様々な帯電量のトナーと感光体間の付着力を前述した遠心分離法によって測定し、αとβを求めた。なお、トナー帯電量の平均値Ｑは、細川ミクロン製のＥ−スパートアナライザーによって測定した。αとβの測定結果を表１に示す。
【０１１６】
（装置及び測定条件）
付着力測定に使用した装置及び測定条件は以下のとおりである。
遠心分離装置：日立工機製ＣＰ１００α（最高回転数：１０００００ｒｐｍ、最大加速度：８００，０００ｇ）
ロータ：日立工機製アングルロータＰ１００ＡＴ
画像処理装置：インタークエスト製Ｈｙｐｅｒ７００
試料基板と受け基板：直径８ｍｍ、厚み１．５ｍｍの円板で、材料はアルミニウム
【０１１７】
スペーサ：外径８ｍｍ、内径５．２ｍｍ、厚み１ｍｍでのリングで、材料はアルミニウム
保持部材：直径１３ｍｍ、長さ５９ｍｍの円筒で、材料はアルミニウム
ロータの中心軸から試料基板のトナー付着面までの距離：６４．５ｍｍ
設定回転数ｆ：１０００、１６００、２２００、２７００、３２００、５０００、７１００、８７００、１００００、１５８００、２２４００、３１６００、５００００、７０７００、８６６００、１０００００（ｒｐｍ）
【０１１８】
＜複写試験＞
実施例及び比較例のトナーを、リコー製Ｉｍａｇｉｏ ＭＦ３５５０（二成分現像方式のモノクロ複写機）用のキャリアと混合して２成分現像剤を作製した。各現像剤について、リコー製Ｉｍａｇｉｏ ＭＦ３５５０を使用して５万枚の連続複写を実施した。なお、複写試験では、前記付着力測定の際に使用した感光体材料をアルミニウム製の感光体ドラム（φ６０ｍｍ）上に浸漬法で形成し、Ｉｍａｇｉｏ ＭＦ３５５０の感光体ドラムとして用いた。
【０１１９】
主な複写条件を以下に示す。
感光体の線速 ： １８０ｍｍ／ｓ
画素密度 ： ６００ｄｐｉ
感光体表面電位： −１５０Ｖ〜−９５０Ｖ
現像電圧 ： −５５０Ｖ
【０１２０】
現像剤を交換後の初期の画像及び５万枚の連続複写後の画像について、地肌汚れ、中抜け画像、ドット再現性の評価を実施した。なお、ドット再現性は６００ｄｐｉの孤立１ドットについて評価した。また、現像剤を交換する時には、同時に感光体も未使用品に変更した。
各評価項目に対する４段階の評価見本を用意し、複写画像及び感光体表面を目視及びＣＣＤ顕微鏡カメラ（キーエンス社ハイパーマイクロスコープ）によって観察し、評価見本と比較することによって４段階に評価した。
【０１２１】
複写試験の評価結果を表１に示す。各段階の評価はそれぞれ以下の状態を表す。
地肌汚れ及び中抜け画像
４：問題が無い
３：ほぼ問題が無い
２：やや問題がある
１：問題がある
ドット再現性
４：忠実に再現している
３：ほぼ忠実に再現している
２：やや再現性が悪い
１：再現性が悪い
【０１２２】
実施例１〜実施例２０は平均粒径が３μｍ〜７μｍのトナー母粒子に対して外添剤被覆率を変えたトナーであるが、このうち実施例２〜実施例５、実施例７〜実施例１０、実施例１２〜実施例１５、実施例１７〜実施例２０は、αが４．５（ｎＮ／μｍ）以下、βが２１０(ｎＮ・μｍ2／ｆＣ2)以下で、初期及び５万枚複写後に画像不良が無く、またドット再現性も良好な複写画像を形成することができた。特に、平均粒径が４．７μｍと５．５μｍの実施例は、平均粒径が３．３μｍの実施例よりも地肌汚れや中抜けの評価が良く、平均粒径が６．９μｍの実施例よりもドット再現性が良好である。
【０１２３】
また、実施例１、実施例６、実施例１１、実施例１６は、βが２１０(ｎＮ・μｍ2／ｆＣ2)以上であるが、αが４．５（ｎＮ／μm）以下で、他の実施例よりは複写試験の評価が低いが、ほぼ問題のない画像が得られた。
【０１２４】
実施例２１〜実施例２５は平均粒径が９．５μｍのトナー母粒子Ｅに対して外添剤被覆率を変えたトナーであるが、このうち実施例２２〜実施例２５はαが５（ｎＮ／μｍ）以下、βが２３０(ｎＮ・μｍ2／ｆＣ2)以下で、初期及び５万枚複写後に画像不良が無く良好な複写画像を形成することができたが、実施例１〜実施例２０に比べるとややドット再現性が劣っている。
また、実施例２１はβが２３０(ｎＮ・μｍ2／ｆＣ2)以上であるが、αが５（ｎＮ／μm）以下で、実施例２２〜実施例２５よりは複写試験の評価が低いが、ほぼ問題のない画像が得られた。これに対して、比較例１〜比較例５は、αが５（ｎＮ／μm）以上、βが２３０(ｎＮ・μｍ2／ｆＣ2)以上となって、初期及び５万枚複写後に画像不良が発生した。
【０１２５】
【表１】
＜実施例２６＞
外添剤として一次粒子径の平均値が４０ｎｍの疎水性シリカ（日本エアロジル製ＲＹ−５０；以下「シリカＢ」という。）を用い、トナー母粒子Ｃと該シリカＢとを、シリカＢの添加量がトナー重量の２．０重量％となるように配合し、ヘンシェルミキサーによって混合処理してトナーを作製した。ヘンシェルミキサーの混合羽根の回転数は２０００ｒｐｍで、回転時間は５分間とした。本トナーの外添剤被覆率の平均値は、１１．１(％)であった。
【０１２７】
＜実施例２７＞
トナー母粒子ＣとシリカＢとを、シリカＢの添加量がトナー量の３．０重量％となるように配合し、ヘンシェルミキサーによって攪拌混合処理してトナーを作製した。ヘンシェルミキサーの混合羽根の回転数は２５００ｒｐｍで、回転時間は５分間とした。本トナーの外添剤被覆率の平均値は、１５．３(％)であった。
【０１２８】
＜実施例２８＞
トナー母粒子ＣとシリカＢとを、シリカＢの添加量がトナー量の４．０重量％となるように配合し、ヘンシェルミキサーによって攪拌混合処理してトナーを作製した。ヘンシェルミキサーの混合羽根の回転数は３０００ｒｐｍで、回転時間は５分間とした。本トナーの外添剤被覆率の平均値は、１９．２(％)であった。
【０１２９】
＜比較例６＞
トナー母粒子ＣとシリカＢとを、シリカＢの添加量がトナー量の０．５重量％となるように配合し、ヘンシェルミキサーによって攪拌混合処理してトナーを作製した。ヘンシェルミキサーの混合羽根の回転数は１５００ｒｐｍで、回転時間は５分間とした。本トナーの外添剤被覆率の平均値は、３．７(％)であった。
【０１３１】
実施例２６〜実施例２８、比較例６、比較例７のトナーについて、前記の方法で付着力測定、複写試験を実施し、その結果を表２に示す。
トナー母粒子Ｃと一次粒子径の平均値が１４ｎｍの疎水性シリカを組み合わせている実施例１１〜実施例１５の結果と比較すると、α及びβの値が外添剤の一次粒子径によって異なることがわかる。
実施例２６〜実施例２８はいずれもαが４．５（ｎＮ／μｍ）以下、βが２１０(ｎＮ・μｍ2／ｆＣ2)以下となって、初期及び５万枚複写後に画像不良が無く、またドット再現性も良好な複写画像を形成することができた。これに対して、比較例６はαが４．５（ｎＮ／μｍ）以上、βが２１０(ｎＮ・μｍ2／ｆＣ2)以上、また、比較例７はβは２１０(ｎＮ・μｍ2／ｆＣ2)以下であるが、αが４．５（ｎＮ／μｍ）以上となって、画像不良が発生した。
【０１３２】
【表２】
＜実施例２９＞
外添剤として一次粒子径の平均値が１５ｎｍの疎水性酸化チタン（テイカ製ＭＴ１５０Ａ；以下「酸化チタンＡ」という。）を用い、トナー母粒子Ｂと該酸化チタンＡとを、酸化チタンＡの添加量がトナー量の０．５重量％となるように配合し、ヘンシェルミキサーによって攪拌混合処理してトナーを作製した。ヘンシェルミキサーの混合羽根の回転数は１５００ｒｐｍで、回転時間は５分間とした。本トナーの外添剤被覆率の平均値は、７．８(％)であった。
【０１３４】
＜実施例３０＞
トナー母粒子Ｂと酸化チタンＡとを、酸化チタンＡの添加量がトナー量の１．０重量％となるように配合し、ヘンシェルミキサーによって攪拌混合処理してトナーを作製した。ヘンシェルミキサーの混合羽根の回転数は２０００ｒｐｍで、回転時間は５分間とした。本トナーの外添剤被覆率の平均値は、１３．９(％)であった。
【０１３５】
＜実施例３１＞
トナー母粒子Ｂと酸化チタンＡとを、酸化チタンＡの添加量がトナー量の２．０重量％となるように配合し、ヘンシェルミキサーによって攪拌混合処理してトナーを作製した。ヘンシェルミキサーの混合羽根の回転数は２５００ｒｐｍで、回転時間は５分間とした。本トナーの外添剤被覆率の平均値は、２４．０(％)であった。
【０１３６】
＜実施例３２＞
トナー母粒子Ｂと酸化チタンＡとを、酸化チタンＡの添加量がトナー量の３．３重量％となるように配合し、ヘンシェルミキサーによって攪拌混合処理してトナーを作製した。ヘンシェルミキサーの混合羽根の回転数は３０００ｒｐｍで、回転時間は５分間とした。本トナーの外添剤被覆率の平均値は、３５．７(％)であった。
【０１３７】
＜比較例８＞
トナー母粒子Ｂと酸化チタンＡとを、酸化チタンＡの添加量がトナー量の０．２重量％となるように配合し、ヘンシェルミキサーによって攪拌混合処理してトナーを作製した。ヘンシェルミキサーの混合羽根の回転数は１５００ｒｐｍで、回転時間は５分間とした。本トナーの外添剤被覆率の平均値は、３．９(％)であった。
【０１３８】
実施例２９〜実施例３２、比較例８のトナーについて、前記の方法で付着力測定、複写試験を実施し、その結果を表３に示す。
トナー母粒子Ｃと一次粒子径の平均値が１４ｎｍの疎水性シリカを組み合わせている実施例１１〜実施例１５の結果と比較すると、α及びβの値が外添剤の素材によって異なることがわかる。実施例３０〜実施例３２はいずれもαが４．５（ｎＮ／μｍ）以下、βが２１０(ｎＮ・μｍ2／ｆＣ2)以下となって、初期及び５万枚複写後に画像不良が無く、またドット再現性も良好な複写画像を形成することができた。また、実施例２９の場合は、βが２１０(ｎＮ・μｍ2／ｆＣ2)以上であるが、αが４．５（ｎＮ／μｍ）以下で、他の実施例よりは複写試験の評価が低いが、ほぼ問題のない画像が得られた。これに対して、比較例８はαが４．５（ｎＮ／μｍ）以上、βが２１０(ｎＮ・μｍ2／ｆＣ2)以上となって、画像不良が発生した。
【０１３９】
【表３】
次に、実施例に使用した球形のトナー母粒子について説明する。
モノマー
スチレン ２０部
ｎ−ブチルアクリレート １７．８部
カーボンブラック（三菱化学社製：ＭＡ−１００） １部
帯電性御剤（オリエント化学社製：Ｅ−８４） ０．３部
開始剤：ＡＤＶＮ １部
水系分散媒
イオン交換水 １５０部
ポリビニルアルコール ５．２部
モノマーと水系分散媒を撹拌槽に入れ、ホモジナイザー（特殊機化工業社製）により９５００ｒｐｍで１０分間懸濁させた。この懸濁液を６０℃の湯浴中で８時間撹拌させながら重合を行った。重合終了後、一晩放置し、自然沈降させ、これをイオン交換水にて再沈処理を行い、その後＃１５０メッシュに通して凝集物を取り除き、さらに遠心沈降を行った。これを濾過し減圧乾燥を行って、体積平均粒径が５．２μｍの球形トナー母粒子（トナー母粒子Ｆ）を得た。
【０１４１】
＜実施例３３＞
トナー母粒子ＦとシリカＡとを、シリカＡの添加量がトナー量の０．３重量％となるように配合し、ヘンシェルミキサーによって攪拌混合処理してトナーを作製した。ヘンシェルミキサーの混合羽根の回転数は１５００ｒｐｍで、回転時間は５分間とした。本トナーの外添剤被覆率の平均値は、８．７(％)であった。
【０１４２】
＜実施例３４＞
トナー母粒子ＦとシリカＡとを、シリカＡの添加量がトナー量の０．９重量％となるように配合し、ヘンシェルミキサーによって攪拌混合処理してトナーを作製した。ヘンシェルミキサーの混合羽根の回転数は１５００ｒｐｍで、回転時間は５分間とした。本トナーの外添剤被覆率の平均値は、２０．８(％)であった。
【０１４３】
＜実施例３５＞
トナー母粒子ＦとシリカＡとを、シリカＡの添加量がトナー量の２．３重量％となるように配合し、ヘンシェルミキサーによって攪拌混合処理してトナーを作製した。ヘンシェルミキサーの混合羽根の回転数は２０００ｒｐｍで、回転時間は５分間とした。本トナーの外添剤被覆率の平均値は、４３．７(％)であった。
【０１４４】
＜実施例３６＞
トナー母粒子ＦとシリカＢとを、シリカＢの添加量がトナー量の１．０重量％となるように配合し、ヘンシェルミキサーによって攪拌混合処理してトナーを作製した。ヘンシェルミキサーの混合羽根の回転数は１５００ｒｐｍで、回転時間は５分間とした。本トナーの外添剤被覆率の平均値は、１０．３(％)であった。
【０１４５】
＜実施例３７＞
トナー母粒子ＦとシリカＢとを、シリカＢの添加量がトナー量の１．９重量％となるように配合し、ヘンシェルミキサーによって攪拌混合処理してトナーを作製した。ヘンシェルミキサーの混合羽根の回転数は２０００ｒｐｍで、回転時間は５分間とした。本トナーの外添剤被覆率の平均値は、１７．１(％)であった。
【０１４６】
＜実施例３８＞
トナー母粒子ＦとシリカＢとを、シリカＢの添加量がトナー量の３．４重量％となるように配合し、ヘンシェルミキサーによって攪拌混合処理してトナーを作製した。ヘンシェルミキサーの混合羽根の回転数は２５００ｒｐｍで、回転時間は５分間とした。本トナーの外添剤被覆率の平均値は、２７．１(％)であった。
【０１４７】
＜実施例３９＞
トナー母粒子Ｆと酸化チタンＡとを、酸化チタンＡ添加量がトナー量の０．３５重量％となるように配合し、ヘンシェルミキサーによって攪拌混合処理してトナーを作製した。ヘンシェルミキサーの混合羽根の回転数は１５００ｒｐｍで、回転時間は５分間とした。本トナーの外添剤被覆率の平均値は、９．６(％)であった。
【０１４８】
＜実施例４０＞
トナー母粒子Ｆと酸化チタンＡとを、酸化チタンＡの添加量がトナー量の０．９５重量％となるように配合し、ヘンシェルミキサーによって攪拌混合処理してトナーを作製した。ヘンシェルミキサーの混合羽根の回転数は１５００ｒｐｍで、回転時間は５分間とした。本トナーの外添剤被覆率の平均値は、２１．３(％)であった。
【０１４９】
＜実施例４１＞
トナー母粒子Ｆと酸化チタンＡとを、酸化チタンＡの添加量がトナー量の２．４重量％となるように配合し、ヘンシェルミキサーによって攪拌混合処理してトナーを作製した。ヘンシェルミキサーの混合羽根の回転数は２０００ｒｐｍで、回転時間は５分間とした。本トナーの外添剤被覆率の平均値は、４４．８(％)であった。
【０１５０】
＜比較例９＞
トナー母粒子ＦとシリカＡとを、シリカＡの添加量がトナー量の０．１重量％となるように配合し、ヘンシェルミキサーによって攪拌混合処理してトナーを作製した。ヘンシェルミキサーの混合羽根の回転数は１５００ｒｐｍで、回転時間は５分間とした。本トナーの外添剤被覆率の平均値は、３．７(％)であった。
【０１５１】
＜比較例１０＞
トナー母粒子ＦとシリカＢとを、シリカＢの添加量がトナー量の０．３５重量％となるように配合し、ヘンシェルミキサーによって攪拌混合処理してトナーを作製した。ヘンシェルミキサーの混合羽根の回転数は１５００ｒｐｍで、回転時間は５分間とした。本トナーの外添剤被覆率の平均値は、４．５(％)であった。
【０１５２】
＜比較例１１＞
トナー母粒子Ｆと酸化チタンＡとを、酸化チタンＡの添加量がトナー量の０．１５重量％となるように配合し、ヘンシェルミキサーによって攪拌混合処理してトナーを作製した。ヘンシェルミキサーの混合羽根の回転数は１５００ｒｐｍで、回転時間は５分間とした。本トナーの外添剤被覆率の平均値は、４．８(％)であった。
【０１５３】
実施例３３〜実施例４１、比較例９〜比較例１１のトナーについて、前記の方法で付着力測定、複写試験を実施し、その結果を表４に示す。
体積平均粒径が５．５μｍの不定形トナー母粒子Ｃに対する結果と比較すると、α及びβの値がトナー母粒子の形状によって異なることがわかる。いずれの実施例も外添剤被覆率が８％以上で、αが５（ｎＮ／μｍ）以下、βが２３０(ｎＮ・μｍ2／ｆＣ2)以下となって、初期及び５万枚複写後に画像不良が無く、良好な複写画像を形成することができた。これに対して、比較例７〜比較例９は外添剤被覆率が８％以下で、αが５（ｎＮ／μｍ）以上、βが２３０(ｎＮ・μｍ2／ｆＣ2)以上となって、初期及び５万枚複写後に画像不良が発生した。
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【０１５４】
【表４】
【発明の効果】
本発明のように、トナー粒子と他部材間の付着力を制御することにより、画像不良の発生が無く、高精細な画像形成を可能とする電子写真用トナー並びに画像形成方法および画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】粉体付着力測定装置における測定セルの説明図。
【図２】粉体付着力測定装置の遠心分離装置の一部断面側面図。
【図３】トナーと感光体間付着力の平均値Ｆとトナー帯電量の平均値Ｑとの関係を示す図。
【図４】本発明の画像形成装置の一例を示す概略構成図。
【符号の説明】
１ 測定セル
２ 試料基板
２ａ 試料面
３ 受け基板
３ａ 付着面
４ スペーサ、
５ 遠心分離装置
６ ロータ
７ 保持部材
７ａ 棒状部
７ｂ セル保持部
７ｃ 穴部、
７ｄ 設置固定部
８ 試料設置部
９ 回転中心軸
２１ 感光体ドラム
２２ 帯電ローラ
２３ 露光
２４ 現像装置
２５ スクリュー
２６ 現像スリーブ
２７ ドクターブレード
２８ 転写装置
２９ 転写ベルト
３０ バイアスローラ
３１ 分離爪
３２ 定着装置
３３ 定着ローラ
３４ 加圧ローラ
３５ 定着ヒータ
３６ クリーニング装置
３７ クリーニングブレード
３８ トナー回収装置
３９ 除電ランプ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention provides an electrophotographic toner that is less prone to image defects and excellent in productivity in an electrophotographic apparatus using a dry two-component or one-component developer, and an image forming method and apparatus using the same. The present invention also relates to improvements in copying machines, printers, and facsimile machines using dry two-component or one-component developers.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, various methods are known for electrophotography, and generally, the surface of an image carrier (photosensitive member) is charged, and the charged image carrier is exposed to form an electrostatic latent image. Next, the electrostatic latent image is converted into a visible image using electrophotographic toner, and a toner image is formed on the image carrier. Further, the toner image is transferred to a transfer member and fixed by heating, pressure, or a combination thereof, whereby a recorded matter having an image formed on the transfer member is obtained. The toner remaining on the image carrier after the toner image transfer is cleaned by a known method such as a blade, a brush, or a roller.
[0003]
In recent years, the trend of electrophotographic technology has been demanded for digitalization and high image quality. For example, a high resolution of 1200 dpi or higher has been studied, and in order to realize this, high-definition image formation has been performed. A method is desired. For toner and developer that visualizes a latent image, further particle size reduction is being studied and realized in order to form a high-definition image.
[0004]
For example, various small particle size toners having a specific particle size distribution have been proposed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 1-112253, 2-284158, 3-181952, and 4-162048. Yes.
However, as compared with the conventional toner, the toner having a small particle size cannot ignore the adhesion force between the toners or other members represented by the photoreceptor. The adhesive force affects almost all image forming processes of the electrophotographic apparatus and affects the image quality. However, image defects such as background stains in the developing process, voids in the transfer process and transfer dust, and cleaning residue in the cleaning process. The toner adhesion control is one of the important issues in the toner particle design because it is directly related to the generation mechanism of toner, and these effects are promoted by reducing the particle size of the toner.
[0005]
Taking a two-component developer as an example during the development process, a sufficiently large amount of toner once contacts (attaches) to the solid surface in the development nip, and the direction and magnitude of the Coulomb force due to the development electric field. Thus, it is finally determined whether the toner adheres to the photosensitive member side (development) or returns to the carrier side (scavenging). If the development electric field is constant, the direction and magnitude of the Coulomb force is determined by the charge amount of the toner particles, but the charge amount of the toner particles has a distribution and the behavior of the toner particles is different.
[0006]
In general, a development bias is applied to the development nip for the purpose of reducing background stains, and a large coulomb that is scavenged toward the carrier side for many normally charged toners existing on the background in the development nip. Since the force works, the background dirt is suppressed. However, for a small number of reversely charged toners present in the developer, the Coulomb force acts in the direction of adhering to the photoconductor side, so that the reversely charged toner adheres to the background portion. In addition, in the case of a weakly charged toner, the Coulomb force toward the carrier side is small, so that the toner tends to remain on the background without being scavenged by the carrier.
Therefore, it has been considered that the background-stained toner on the photoreceptor is mainly composed of the reversely charged toner and the weakly charged toner contained in the developer on the background. It is predicted that this is mainly due to the reverse charging in the developer and the increase in the number of weakly charged toners due to the deterioration of the developer with time and insufficient mixing and stirring of the developer.
[0007]
Therefore, as a countermeasure against these problems, means for reducing the inversely and weakly charged toner in the developer has been proposed in the past. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-110861 discloses an appropriate charging area in the toner particle charge amount distribution of the developer. A system free from background stains in which the amount of reverse / weakly charged toner in the developer is regulated by defining the distribution area of the toner is disclosed and actually used in an electrophotographic apparatus.
[0008]
However, as a recent trend, toners with a smaller softening point have been developed in order to reduce the particle size of the toner for higher image quality and low energy fixing. The problem that cannot be solved only by the regulation of the toner charge amount distribution in the developer, that is, when these new toners are used, the background contamination is not improved only by the conventional measures as described above. As a result, the control of toner adhesion has become an important issue.
[0009]
In addition, the transfer process is a process in which the toner is moved from the photosensitive member onto the transfer member by an electrostatic force due to an electric field, and the transfer characteristics are determined by the relationship between the toner adhesion force and the electrostatic force due to the electric field. Control is an important factor in transcription design. In the case of using roller transfer or belt transfer, when the toner image on the photosensitive member is pressed against the transfer member, the toner is pressed onto the photosensitive member by reaction, and the adhesion force between the toner and the photosensitive member and the toner particles / The adhesion force between the toner particles is increased, and the toner tends to remain on the photosensitive member without being transferred to the transfer member.
This phenomenon is particularly likely to occur at the center of a thin line portion where pressure is easily applied, and an image is lost. Therefore, in order to improve the void in the image, it is necessary to reduce the adhesion force between the toner and the photoreceptor and the adhesion force between the toner particles / toner particles or the pressure applied between the photoreceptor and the transfer body.
[0010]
The adhesion force between the toner and the photoreceptor is classified into electrostatic adhesion force caused by toner charging and other non-electrostatic adhesion force caused by van der Waals force, liquid crosslinking force, intermolecular force, etc. However, the electrostatic adhesion force depends on the charge amount of the toner, and can be reduced by lowering the charge amount. However, if the charge amount of the toner is too small, there is a problem that the toner cannot be transferred by electrostatic force due to an electric field.
[0011]
Examples of reports relating to toner adhesion include, for example, JP-A-5-333757, JP-A-6-167825, JP-A-6-167826, and the like. However, in the above report example, the toner adhesion force is not classified into electrostatic adhesion force and non-electrostatic adhesion force. Japanese Patent Laid-Open No. 8-305075 examines the relationship between the non-electrostatic adhesion force of toner and image quality, and regulates the non-electrostatic adhesion force of toner to a certain value or less. Although the non-electrostatic adhesion force of the toner varies depending on the particle size of the toner, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-305075 does not define the relationship between the non-electrostatic adhesion force and the toner particle size.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention relates to an electrophotographic toner capable of forming a high-definition image without image defects by controlling the adhesive force between toner particles and another member, an image forming method using the toner, and an image An object is to provide a forming apparatus.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In view of the above problems, the present inventors have quantitatively evaluated the adhesive force between various electrophotographic toner particles and an electrophotographic photoreceptor by a centrifugal separation method, and examined the relationship with image quality. It was found that a high-quality image can be formed by using a toner for electrophotography that satisfies the conditions of non-electrostatic adhesion force and electrostatic adhesion force between the toner and the photoreceptor, The present invention has been reached.
[0014]
The main aspects of the present invention are as follows.
(1) In the electrophotographic toner of the present invention, the average value of the adhesion force acting between the electrophotographic toner and the electrophotographic photosensitive member measured by the centrifugal separation method is F (nN), and the volume average of the electrophotographic toner is The particle size is D (μm), the average value of the charge amount of the electrophotographic toner is Q (fC), and F is expressed by the equation (1),
F = αD + β (Q / D)2 (1)
α is 0.01 to 5 (nN / μm), and β is 5 to 230 (nN · μm).2/ FC2). (F is femto (= 10-15). )
(2) The toner for electrophotography of the present invention has a volume average particle diameter of 3 μm to 7 μm, more preferably 4 μm to 6 μm, and α in the above formula (1) is 0.01 to 4.5 (nN / μm). And β in the above formula (1) is 5 to 210 (nN · μm)2/ FC2).
(3) The electrophotographic toner of the present invention has a value Q / D obtained by dividing the absolute value of the average value Q (fC) of the electrophotographic toner charge amount by the square of the volume average particle diameter D (μm).20.005 to 0.5 (fC / μm2), More preferably 0.01 to 0.4 (fC / μm2).
(4) The toner for electrophotography of the present invention is subjected to external addition treatment with an external additive composed of fine particles having an average primary particle diameter of 1 nm to 100 nm, and the external additive is coated on the surface area per one toner particle. The area ratio is 8% to 100%, more preferably the average primary particle diameter is 5 nm to 80 nm, and the coating area ratio of the external additive is 10% to 90%. It is characterized by.
(5The present invention is characterized in that it is externally added by a mixing device such as a V-type blender, mechano, fusion, etc., particularly by a Henschel mixer.
(6The image forming method of the present invention comprises a latent image forming step for forming an electrostatic latent image on a photoconductor, a developing step for forming a toner image on the latent image on the photoconductor, and the formed toner image on a transfer body. In an image forming method having a transfer step of transferring onto the electrophotographic toner, the above electrophotographic toner is used.
(7The image forming apparatus of the present invention comprises a latent image forming means for forming an electrostatic latent image on a photosensitive member, a developing means for forming a toner image on the latent image on the photosensitive member, and a toner image formed on the transfer member. In the image forming apparatus having a transfer means for transferring the electrophotographic toner, the above electrophotographic toner is used.
[0015]
Hereinafter, the above-described aspects of the present invention will be described in detail.
Measuring method of toner adhesion
First, a method for measuring the adhesion force between the toner and the photoreceptor by the centrifugal separation method will be described.
As a method for measuring the adhesion force of the toner, a method for estimating a force necessary for separating the toner from an object to which the toner is adhered is generally used. As a method for separating the toner, a method using centrifugal force, vibration, impact, air pressure, electric field, magnetic field or the like is known. Among these, the method using centrifugal force is easy to quantify and has high measurement accuracy. Therefore, in the present invention, the centrifugal separation method is used as a method for measuring the adhesion force between the toner and the photoreceptor.
Hereinafter, a method for measuring toner adhesion by centrifugation will be described. IS & T NIP7th p. 200 (1991) and the like are known.
[0016]
First, an apparatus for carrying out toner adhesion measurement will be described.
1 and 2 are diagrams showing an example of a measurement cell and a centrifugal separator of a toner adhesion measuring device according to the present invention.
[0017]
FIG. 1 is an explanatory diagram of a measurement cell of the toner adhesion measuring apparatus. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a measurement cell. The measurement cell 1 includes a
[0018]
FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the centrifugal separator. In FIG. 2, reference numeral 5 denotes a centrifugal separator, and the centrifugal separator 5 includes a rotor 6 that rotates the measurement cell 1 and a holding
[0019]
Next, a method for measuring the adhesion force of toner using the above apparatus will be described.
First, a photoconductor is directly formed on the
[0020]
The centrifugal force F received by the toner is obtained from equation (2) using the weight m of the toner, the rotation speed f (rpm) of the rotor, and the distance r from the central axis of the rotor to the toner adhesion surface of the sample substrate.
F = m × r × (2πf / 60)2 (2)
The weight m of the toner is obtained from Equation (3) using the true specific gravity ρ of the toner and the equivalent circle diameter d.
m = (π / 6) × ρ × dThree (3)
From the expressions (1) and (2), the centrifugal force F received by the toner can be obtained from the expression (4).
F = (πThree/ 5400) × ρ × dThree× r × f2 (4)
[0021]
After completion of the centrifugation, the holding
By performing the same operation by changing the set rotational speed of the centrifugal separator from a low rotational speed to a high rotational speed, the toner on the sample surface 2a is changed according to the magnitude relationship between the centrifugal force and the adhesive force received at each rotational speed. Moves to the attachment surface 3a.
[0022]
After centrifuging for all the set rotation speeds, the particle size of the toner adhering to the adhesion surface 3a of the receiving
Since the adhesion force of the toner separated at a certain rotational speed is smaller than the centrifugal force at the rotational speed at which the toner is separated and larger than the centrifugal force at the rotational speed before separation, the centrifugal force of both is calculated by equation (4). The average value was defined as the toner adhesion.
[0023]
The inventors of the present invention measured the adhesion force between the uncharged toner and the charged toner with respect to the photosensitive member by the above-described adhesion force measurement method, and examined the relationship between the adhesion force of the toner and the charge amount. An example of the relationship between the average value F (nN) of the adhesion force between the toner and the photoreceptor and the average value Q (fC) of the toner charge amount is shown in FIG. For the average value F, an arithmetic average value A is calculated for the common logarithm of the adhesive force of each toner, and F = 10AI asked for it. As shown in FIG. 3, F is the sum of the non-electrostatic adhesion force Fne and the electrostatic adhesion force Fe depending on the average value Q of the toner charge amount.2It was found that it increased in proportion to. As a result of carrying out the same measurement for toners having various volume average particle diameters D (μm), it was found that the average value F of the adhesion force between the toner and the photoconductor can be expressed by the equation (1).
F = αD + β (Q / D)2 (1)
[0024]
In order to improve image defects such as background stains and voids, it is necessary to reduce the non-electrostatic adhesion force of the toner and reduce the electrostatic adhesion force without reducing the toner charge amount. Further, if the non-electrostatic adhesion force and the electrostatic adhesion force of the toner are too small, transfer dust that causes the toner to scatter to the non-image portion is likely to occur in the transfer process.
[0025]
As a result of measuring the adhesion force of various toners and examining the relationship between the above α and β and the image, the present inventors have found that α is 0.01 to 5 (nN / μm) and β is 5 ~ 230 (nN ・ μm2/ FC2It has been found that image defects such as background stains, voids, and transfer dust can be improved by using a toner such as
[0026]
α is 5 (nN / μm) or less and β is 230 (nN · μm)2/ FC2) By making the following, the non-electrostatic adhesion force of the toner is sufficiently small, and the electrostatic adhesion force is sufficiently small without reducing the charge amount of the toner, resulting in image defects such as background stains and voids. Occurrence is suppressed.
[0027]
Α is 0.01 (nN / μm) or more and β is 5 (nN · μm).2/ FC2) By the above, generation of transfer dust can be suppressed. However, when the toner charge amount is too large, the electrostatic adhesion force between the toner and the other member is increased, and the electrostatic repulsion force between the toners is increased, so that an image defect is likely to occur.
On the other hand, when the toner charge amount is too small, the electrostatic force acting on the toner becomes small, and the toner cannot be developed and transferred. Therefore, a value Q / D obtained by dividing the absolute value of the average toner charge amount Q (fC) by the square of the volume average particle diameter D (μm).20.005 to 0.5 (fC / μm2), More preferably 0.01 to 0.4 (fC / μm2) Range.
[0028]
In order to improve the image quality of an electrophotographic image, particularly to improve dot reproducibility, it is effective to reduce the particle size of the toner constituting the dots. However, when the particle size of the toner is reduced, the amount of charge per toner particle is reduced, so that the electrostatic force required for development and transfer is reduced. For this reason, in order to form an image using toner having a small particle diameter, it is necessary to further reduce the non-electrostatic and electrostatic adhesion of the toner. However, if the toner adhesion is too small, transfer dust is generated and dot reproducibility is lowered.
[0029]
In order to ensure dot reproducibility in a high-resolution image of 1200 dpi or more, it is necessary to control the volume average particle diameter of the toner to 3 μm to 7 μm, more preferably 4 μm to 6 μm. When the volume average particle diameter of the toner is less than 3 μm, the proportion of fine powder toner having a particle diameter of 1 μm or less that tends to cause image defects increases. In order to further reduce the toner adhesion even with the toner having a small particle diameter as described above, the present inventors have α of 0.01 to 4.5 (nN / μm) and β of 5 to 210. (nN ・ μm2/ FC2It has been found that image defects such as background stains, voids, and transfer dust can be improved by using a toner such as
[0030]
The non-electrostatic adhesion force between the toner and the photoconductor is composed of van der Waals force, liquid cross-linking force, etc., but these forces depend on the geometric structure of the contact area between the toner and the photoconductor. Yes. In particular, the magnitude of the radius of curvature of the toner surface in the contact area with the photoreceptor is an important factor that determines the magnitude of non-electrostatic adhesion.
[0031]
Since the coating of the surface of the toner base particles (toner particles to which no external additive is added) with an external additive can greatly change the radius of curvature of the toner surface, it is an effective means for controlling the non-electrostatic adhesion force. Become.
[0032]
As a result of measuring α with respect to various toners, the present inventors have found that α depends greatly on the external material coverage on the toner surface, although it depends on the constituent material and shape of the toner.
[0033]
About external additives
The external additive coverage is defined by the area of the external additive in the surface area of the toner base particles, and can be measured by image analysis of an electron micrograph of the toner. The present inventors have found that α decreases with an increase in the external additive coverage, and tends to saturate at a certain external additive coverage or more. The dependence of α on the external additive coverage depends on the shape of the toner and the external additive. It has been found that it varies depending on the particle size and material of the agent. For this reason, the coating rate of the external additive in which α is within the above-mentioned specified range varies depending on the shape of the toner, the particle size of the external additive, the material, and the like.
[0034]
Further, as a result of measuring the adhesion force of various toners, the present inventors have found that the electrostatic adhesion force between the toner and the photoreceptor depends on the toner charge amount, but is not determined only by the toner charge amount. It has been found that it depends on the shape and the constituent material of the toner, particularly the geometric structure of the toner surface and the chargeability of the material existing on the surface.
The toner surface treatment with an external additive can greatly change the geometric structure and chargeability of the toner surface.
[0035]
As a result of measuring β with respect to various toners, the present inventors have determined that β depends on the constituent material, shape, etc. of the toner, but is largely dependent on the coverage of the external additive, and decreases as the external additive coverage increases. It was found that the dependency of β on the external additive coverage varies depending on the shape of the toner, the particle size of the external additive, the material, and the like. For this reason, the external additive coverage at which β is within the specified range differs depending on the shape of the toner, the particle size and material of the external additive, and the like.
[0036]
As conditions for α and β to fall within the specified range, the present inventors used fine particles having an average primary particle diameter of 1 nm to 100 nm, preferably 5 nm to 80 nm as an external additive, and an external additive coverage ratio. It has been found that it is particularly preferable that the content is 8% to 100%, preferably 10% to 90%.
[0037]
When the average value of the primary particle diameter of the external additive is less than 1 nm, the external additive is buried in the toner base particles, so that the effect of the external additive is lost. In addition, when the average value of the primary particle diameter of the external additive exceeds 100 nm, the external additive is easily separated from the toner base particles, and the constituent members of the image forming apparatus such as the photoreceptor are damaged by the separated external additive. Cheap. If the coverage is less than 8%, it is difficult to set α and β within the specified ranges. On the other hand, when the coverage of the external additive exceeds 100%, the external additive is easily separated from the toner, and the photoreceptor and the like are easily damaged.
[0038]
Setting the external additive coverage of the toner within the above specified range means that the additive amount, particle size, specific gravity, toner particle size, specific gravity, shape, external addition method, external addition conditions, etc. This can be achieved by adjusting the method as described below. For example, when the amount of the external additive added is increased, the area of the external additive on the toner base particles increases with the number of external additive particles, and the external additive coverage increases. If the amount of the external additive added is too small, the external additive coverage does not fall within the specified range. If the amount of the external additive added is too large, the amount of the external additive not attached to the toner increases, and this external additive tends to damage the photoconductor and the like.
[0039]
The area of the external additive on the toner base particles is proportional to the area occupied by one external additive and the number of external additives. As the primary particle size of the external additive increases, the weight of one external additive increases, so the number of external additives contained in a constant weight of external additive decreases. Further, the area occupied by one external additive increases as the primary particle diameter of the external additive increases. When the amount of the external additive is the same, the external additive having a smaller particle size has a larger external additive coverage than the case where an external additive having a larger particle size is used. For this reason, when using an external additive having a small particle size, the coverage of the external additive can be made to be within the specified range with a smaller addition amount than when using an external additive having a large particle size.
[0040]
When a constant weight of an external additive is added to a constant weight of toner base particles, the external additive coverage is determined by the ratio of the external additive area to the total surface area of each toner base particle. As the toner base particle size increases, the weight of one toner base particle increases, so the number of toner base particles contained in a constant weight of toner base particle decreases. Further, the surface area of one toner base particle increases as the particle size of the toner base particle increases.
The total surface area of a constant weight of toner base particles is proportional to the number of toner base particles and the surface area of one toner base particle. When the external additive addition amount is the same, the smaller the toner base particle size, the smaller the external additive coverage.
In addition, the surface area of the toner base particles is larger in the case of the toner particles having the same particle size than the pulverized toner having irregularities on the surface and the irregular shape of the toner particles. Is small and the external additive coverage is large. For this reason, in the case of a spherical toner, the external additive coverage can be within the specified range with a smaller external additive addition amount than that of the irregular toner.
[0041]
When the external additive is externally added to the toner base particles, the primary particles of the external additive are often adhered in an aggregated state on the toner base particles. Since the area of the external additive on the toner base particles depends on the aggregation state of the external additive, the external additive coverage varies depending on the aggregation state of the external additive. Even if the conditions of the external additive and the toner base particles are the same, the state of aggregation of the external additive on the toner base particles varies depending on the external addition method and external addition conditions. Also, the adhesion strength between the external additive and the toner base particles differs depending on the external addition method and the external addition conditions. If the adhesion strength is weak, the external additive is easily separated from the toner base particles, and the photoreceptor and the like are easily damaged. .
[0042]
For this reason, in order to obtain an appropriate external additive coverage and adhesion strength, it is necessary to adjust the external additive conditions according to the conditions of the toner base particles and the external additive. As described above, it is necessary to adjust various conditions in order to set the external additive coverage of the toner within the specified range.
[0043]
As the external additive used in the present invention, known organic fine particles and inorganic fine particles are used. The organic fine particle is not particularly limited, but an acrylic polymer, particularly polymethyl methacrylate is preferable. The inorganic fine particles are not particularly limited, but silica, alumina, or titania is preferably used.
In the case of these inorganic fine particles having hygroscopicity, those subjected to a hydrophobization treatment are preferably used in consideration of environmental stability. The hydrophobic treatment can be performed by reacting the hydrophobic treatment agent with the fine powder at a high temperature. There is no restriction | limiting in particular as a hydrophobization processing agent, For example, a silane coupling agent, silicone oil, etc. can be used.
[0044]
As an external addition method of the external additive used in the present invention, a known external addition method using various mixing apparatuses such as a V-type blender, a Henschel mixer, and a mechano-fusion can be used. In particular, a method using a Henschel mixer. Is preferably used. When mixing and stirring the toner base particles and the external additive with a Henschel mixer, the rotational speed of the rotating blades can be adjusted to adjust the adhesion strength between the external additive and the toner base particles and the state of aggregation of the external additive on the toner base particles. It is necessary to set the rotation time appropriately. The appropriate rotation speed and rotation time of the rotating blades depend on various conditions of the toner base particles and the external additive.
[0045]
Constituent components of toner
As the electrophotographic toner of the present invention, toners having various configurations can be used. As an example of a suitable toner, additives such as a colorant, a charge control agent, and a release agent (offset prevention agent) are blended in a binder resin, granulated to an appropriate particle size, and an external additive. Can be added.
[0046]
The toner for electrophotography of the present invention can be used alone as a magnetic toner that is used as a magnetic one-component toner, but can be used alone as a non-magnetic one-component developer, or a magnetic two-component together with a magnetic carrier. The toner is preferably used as a nonmagnetic toner constituting a developer.
[0047]
Binder resins include styrenes such as styrene and chlorostyrene, monoolefins such as ethylene, propylene, butylene and isobutylene, vinyl esters such as vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl benzoate and vinyl butyrate, and methyl acrylate. , Esters of α-methylene aliphatic monocarboxylic acids such as ethyl acrylate, butyl acrylate, octyl acrylate, dodecyl acrylate, phenyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, butyl methacrylate, dodecyl methacrylate, Homopolymers and copolymers of vinyl ethers such as vinyl methyl ether, vinyl ethyl ether and vinyl butyl ether, vinyl ketones such as vinyl methyl ketone, vinyl hexyl ketone and vinyl isopropenyl ketone can be exemplified. ,
[0048]
Typical binder resins include polystyrene, styrene-alkyl acrylate copolymer, styrene-alkyl methacrylate copolymer, styrene-acrylonitrile copolymer, styrene-butadiene copolymer, styrene-maleic anhydride copolymer. Examples thereof include coalescence, polyethylene, and polypropylene. Further examples include polyester, polyurethane, epoxy resin, silicone resin, polyamide, modified rosin, paraffin wax and the like.
[0049]
Colorants include carbon black, aniline blue, calcoil blue, chrome yellow, ultramarine blue, duPont oil red, quinoline yellow, methylene blue chloride, copper phthalocyanine, malachite green oxalate, lamp black, rose bengal, titanium oxide, C. I. Pigment red 48: 1, C.I. I. Pigment red 122, C.I. I. Pigment red 57: 1, C.I. I. Pigment yellow 97, C.I. I. Pigment yellow 12, C.I. I. Pigment yellow 17, C.I. I. Pigment blue 15: 1, C.I. I. And CI Pigment Blue 15: 3. The colorant is used in a ratio of 1 to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the binder resin.
[0050]
There are two types of charge control agents for positive charge control and negative charge control depending on the charge polarity of the toner.
Examples of charge control agents for controlling positive charge include oil-soluble dyes such as nigrosine base (CI5045), organic compounds having basic nitrogen atoms, such as basic dyes, aminopyrines, pyrimidine compounds, polynuclear polyamino compounds, aminosilanes, Includes fillers surface-treated with the above compounds.
[0051]
Examples of charge control agents for controlling negative charges include oil-soluble dyes such as oil black (CI26150), Bontron S, and Spiron black; charge control resins such as styrene-styrene sulfonic acid copolymers; compounds containing carboxy groups (For example, alkyl salicylic acid metal chelates), metal complex dyes, fatty acid metal soaps, resin acid soaps, naphthenic acid metal salts, and the like. The charge control agent is used in a proportion of 0.1 to 10 parts by weight, preferably 0.5 to 8 parts by weight, based on 100 parts by weight of the binder resin.
[0052]
Examples of the mold release agent include aliphatic hydrocarbons, aliphatic metal salts, higher fatty acids, fatty acid esters or partially saponified products thereof, silicone oil, and various waxes. The release agent is used at a ratio of 0.1 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the binder resin.
[0053]
The toner base particles are obtained by homogenously pre-kneading each of the above components with a dry blender, Henschel mixer, ball mill, etc., for example, using a kneading device such as a Banbury mixer, roll, uniaxial or biaxial extrusion kneader. The mixture is uniformly melt-kneaded and then kneaded, cooled and pulverized, and classified as necessary. In addition, it can also be produced by various polymerization methods such as suspension polymerization, dispersion polymerization and emulsion polymerization, and well-known production methods such as a microcapsule polymerization method and a spray drying method. Further, the external additive and the toner base particles are mixed by a mixing device such as a Henshur mixer, a V-type blender, or a hybridizer, and the external additive is fixed on the surface of the toner base particles.
[0054]
About electrophotographic photoreceptors
Next, the electrophotographic photoreceptor used in the practice of the present invention will be described.
As the electrophotographic photoreceptor of the present invention, those in which a charge generation layer and a charge transport layer are formed on a conductive support, and those in which a protective layer is formed on the charge transport layer are used. As the conductive support, the charge generation layer, and the charge transport layer, any known ones can be used.
[0055]
In addition, the surface of the photoconductor is uneven due to the surface properties of the conductive support and the formation conditions of the photoconductor, but if the period of the unevenness is sufficiently larger than the toner particle size, the adhesion force between the toner and the photoconductor The impact on is small. When the unevenness period is about the same as the toner particle size, the contact area is small when the toner is in contact with the convex part, so that the adhesive force is small. When the unevenness period is smaller than the toner particle size, the contact area with the toner is small and the adhesion force is reduced, but it is difficult to form such unevenness. For this reason, it is preferable that the surface of the photosensitive member has a period of unevenness sufficiently larger than the toner particle diameter.
[0056]
The material for the electrophotographic photoreceptor of the present invention may be an inorganic photoreceptor material such as selenium and its alloys, amorphous silicon, or an organic photoreceptor material.
When using an organic photoreceptor material, examples of the charge generating pigment include X-type metal-free phthalocyanine, π-type metal-free phthalocyanine, τ-type metal-free phthalocyanine, ε-type copper phthalocyanine, α-type titanyl phthalocyanine, and β-type titanyl. Phthalocyanine pigments such as phthalocyanine, disazo / trisazo pigments, anthraquinone pigments, polycyclic quinone pigments, indigo pigments, diphenylmethane, trimethylmethane pigments, cyanine pigments, quinoline pigments, benzophenone, naphthoquinone pigments, perylene pigments, fluorenone Pigments, squarylium pigments, azurenium pigments, perinone pigments, quinacridone pigments, naphthalocyanine pigments and porphyrin pigments can be used. The amount of these charge generating pigments that can be used in combination with the organic acceptor compound in the entire photosensitive layer is 0.1 to 40% by weight, preferably 0.3 to 25% by weight.
[0057]
Also, known organic hole transport materials can be used, such as compounds having a triphenylamine moiety in the molecule, hydrazone compounds, triphenylmethane compounds, oxadiazole compounds, carbazole compounds, pyrazoline compounds. Examples thereof include compounds, styryl compounds, butadiene compounds, polysilane compounds whose linear main chain is made of Si, and polymer donor compounds such as polyvinyl carbazole. The amount of the hole transporting material in the entire photosensitive layer is 10% by weight or more, preferably 20 to 60% by weight.
[0058]
In addition, as the binder for the photosensitive layer, polyethylene, polypropylene, acrylic resin, methacrylic resin, vinyl chloride resin, vinyl acetate resin, epoxy resin, polyurethane resin, phenol resin, polyester resin, alkyd resin, polycarbonate resin, silicone resin, Addition polymerization resins such as melamine resins, polyaddition resins, polycondensation resins, and copolymer resins containing two or more of these repeating units, such as vinyl chloride-vinyl acetate copolymer, vinyl chloride-acetic acid Mention may be made of vinyl-maleic anhydride copolymer resins. The amount of these binders in the entire photosensitive layer is 20 to 90% by weight, preferably 30 to 70% by weight.
[0059]
In addition, an undercoat layer can be provided between the photosensitive layer and the conductive substrate for the purpose of improving the chargeability. As these materials, in addition to the binder material, known materials such as polyamide resin, polyvinyl alcohol, casein, and polyvinylpyrrolidone can be used.
[0060]
In order to produce an organic photoconductor, a photosensitive layer forming solution prepared by dissolving the above materials in an organic solvent or dispersing them with a ball mill, ultrasonic wave or the like is used to prepare a substrate by a known method such as dipping, blade coating, spray coating or the like. The protective layer may be formed by the above-mentioned known method after coating on and forming and drying the photosensitive layer.
[0061]
As the conductive substrate that can be used in the present invention, a known substrate can be used, and a metal plate such as aluminum, nickel, copper, and stainless steel, a metal drum or a metal foil, a thin film of aluminum, tin oxide, and copper iodide is applied. Alternatively, an attached plastic film or glass can be used.
[0062]
Image forming method and image forming apparatus
Next, the image forming method and the image forming apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
The image forming method of the present invention comprises a latent image forming step for forming an electrostatic latent image on a photosensitive member, a developing step for forming a toner image on the latent image on the photosensitive member, and the formed toner image on a transfer member. A transfer step of transferring to the substrate.
The image forming apparatus of the present invention includes a latent image forming unit that forms an electrostatic latent image on a photoconductor, a developing unit that forms a toner image on the latent image on the photoconductor, and the formed toner image on a transfer member. Has a transfer means for transferring to the surface.
[0063]
FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing an example of the image forming apparatus of the present invention. In FIG. 4, around the
[0064]
First, the surface of the
In the example of FIG. 4, the
The charged
[0065]
Next, the developing
The developer supplied to the developing
[0066]
The developing
[0067]
The magnetic brush is transferred to the developing area by the rotation of the developing
[0068]
The drum diameter and drum linear speed of the
[0069]
For the carrier constituting the magnetic brush, magnetic powder such as iron powder, ferrite powder, resin particles in which magnetic particles are dispersed, and magnetic powder whose surface is coated with a resin to control electric characteristics are preferable. used. As the carrier constituting the magnetic brush, spherical particles are preferably used in order to reduce damage to the surface of the
[0070]
If the average particle diameter of the carrier is too large, the radius of curvature is large even when the carriers are arranged in the close-packed state, the area not in contact with the
[0071]
Furthermore, if the volume resistivity of the carrier is too low, charges are injected into the carrier when a developing voltage is applied, causing carrier adhesion to the
[0072]
The toner image formed on the
A transfer voltage having a polarity opposite to that of the toner is applied to the
[0073]
In the example of FIG. 4, a transfer system using a transfer belt is used, but a corona transfer system in which a corona charge having a polarity opposite to that of the toner is applied from the back surface of the paper to charge and transfer the paper may be used. Compared to the corona transfer method, the transfer method that applies the transfer voltage to the transfer belt or the transfer roller is easier to separate from the photoconductor because of less charging of the paper, and has the advantage of not causing image defects due to separation discharge during separation. However, the belt and the roller are easily contaminated with toner, so that a cleaning mechanism is required, and there is also a drawback in that an image is easily lost as described above.
[0074]
The recording paper attached to the photosensitive drum during transfer is separated from the
[0075]
On the other hand, the toner remaining on the
The
[0076]
The example of FIG. 4 is a black and white image forming apparatus using one photosensitive drum and one developing device, but the present invention is not limited to a black and white image forming apparatus, and one photosensitive drum and a plurality of developing devices are used. The present invention can also be applied to an apparatus or a color image forming apparatus using a plurality of photosensitive drums and a developing device.
[0077]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
First, the irregular toner base particles used in the examples will be described. All parts shown below are based on weight.
In addition, Examples 6, 16, 21 and Comparative Example 7 are missing numbers.
[0078]
Preparation of toner base particles
80 parts of polyester resin (weight average molecular weight 250,000)
20 parts of styrene-methyl methacrylate copolymer
Acid value rice wax (acid value 15) 5 parts
Carbon black (Mitsubishi Chemical Industries, # 44) 8 parts
Metal-containing
The mixture having the above composition is sufficiently stirred and mixed in a Henschel mixer, heated and melted at a temperature of 130 to 140 ° C. for about 30 minutes with a roll mill, cooled to room temperature, and then the kneaded product obtained using a hammer mill is about 1 mm to Coarsely pulverized to 2 mm, finely pulverized with a jet mill, and the resulting fine powder was classified to obtain the following irregular toner base particles having different volume average particle diameters.
Toner mother particle A: 3.3 μm
Toner base particle B: 4.7 μm
Toner base particle C: 5.5 μm
Toner base particle D: 6.9 μm
Toner base particle E: 9.5 μm
The volume average particle size of each toner base particle was measured using a particle size measuring device TA-II type manufactured by Coulter. Further, for the toners of the following Examples and Comparative Examples produced, the external additive coverage was measured by the method described below.
[0079]
Measurement of external additive coverage
The toner was adhered to the observation substrate for an electron microscope, the observation substrate to which the toner was adhered was coated with gold, and the surface of the toner was observed with an electron microscope (Hitachi, Ltd., scanning electron microscope S-4500). The image of the toner surface magnified 30,000 times is taken into a personal computer, the area of the external additive is measured using image processing software (Image-Pro Plus from Media Cybernetics), and the area of the external additive relative to the area of the toner surface image The external additive coverage was determined by calculating the ratio of The external additive coverage was measured for five or more toners, and the average value was determined.
[0080]
<Example 1>
Hydrophobic silica having an average primary particle size of 14 nm (Cabot TS-720; hereinafter referred to as “silica A”) is used as an external additive, and the toner base particles A and the silica A are added in an amount of silica A. A toner was prepared by blending to 0.7% by weight of the toner weight and mixing with a Henschel mixer. The rotation speed of the mixing blade of the Henschel mixer was 1500 rpm, and the rotation time was 5 minutes. The average value of the external additive coverage of this toner was 6.4 (%).
[0081]
<Example 2>
Toner mother particles A and silica A were blended so that the amount of silica A added was 1.0% by weight of the amount of toner, and stirred and mixed with a Henschel mixer to prepare a toner. The rotation speed of the mixing blade of the Henschel mixer was 1500 rpm, and the rotation time was 5 minutes. The average value of the external additive coverage of this toner was 8.4 (%).
[0082]
<Example 3>
Toner mother particles A and silica A were blended so that the amount of silica A added was 2.0% by weight of the amount of toner, and stirred and mixed with a Henschel mixer to prepare a toner. The rotation speed of the mixing blade of the Henschel mixer was 2000 rpm, and the rotation time was 5 minutes. The average value of the external additive coverage of this toner was 14.6 (%).
[0083]
<Example 4>
Toner mother particles A and silica A were blended so that the amount of silica A added was 3.0% by weight of the amount of toner, and stirred and mixed with a Henschel mixer to prepare a toner. The rotation speed of the mixing blade of the Henschel mixer was 2500 rpm, and the rotation time was 5 minutes. The average value of the external additive coverage of this toner was 20.1 (%).
[0084]
<Example 5>
Toner mother particles A and silica A were blended so that the amount of silica A added was 4.5% by weight of the amount of toner, and stirred and mixed with a Henschel mixer to prepare a toner. The rotation speed of the mixing blade of the Henschel mixer was 3000 rpm, and the rotation time was 5 minutes. The average value of the external additive coverage of this toner was 27.6 (%).
[0086]
<Example 7>
Toner mother particles B and silica A were blended so that the amount of silica A added was 0.6% by weight of the amount of toner, and stirred and mixed with a Henschel mixer to prepare a toner. The rotation speed of the mixing blade of the Henschel mixer was 1500 rpm, and the rotation time was 5 minutes. The average value of the external additive coverage of the toner was 8.0 (%).
[0087]
<Example 8>
Toner mother particles B and silica A were blended so that the amount of silica A added was 1.4% by weight of the amount of toner, and stirred and mixed with a Henschel mixer to prepare a toner. The rotation speed of the mixing blade of the Henschel mixer was 2000 rpm, and the rotation time was 5 minutes. The average value of the external additive coverage of this toner was 15.7 (%).
[0088]
<Example 9>
Toner mother particles B and silica A were blended so that the amount of silica A added was 2.4% by weight of the amount of toner, and stirred and mixed with a Henschel mixer to prepare a toner. The rotation speed of the mixing blade of the Henschel mixer was 2500 rpm, and the rotation time was 5 minutes. The average value of the external additive coverage of this toner was 24.0 (%).
[0089]
<Example 10>
Toner mother particles B and silica A were blended so that the amount of silica A added was 3.8% by weight of the amount of toner, and stirred and mixed with a Henschel mixer to prepare a toner. The rotation speed of the mixing blade of the Henschel mixer was 3000 rpm, and the rotation time was 5 minutes. The average value of the external additive coverage of this toner was 34.5 (%).
[0090]
<Example 11>
Toner mother particles C and silica A were blended so that the amount of silica A added was 0.35% by weight of the toner weight, and mixed with a Henschel mixer to prepare a toner. The rotation speed of the mixing blade of the Henschel mixer was 1500 rpm, and the rotation time was 5 minutes. The average value of the external additive coverage of this toner was 6.1 (%).
[0091]
<Example 12>
Toner mother particles C and silica A were blended so that the amount of silica A added was 0.5% by weight of the amount of toner, and agitated and mixed with a Henschel mixer to prepare a toner. The rotation speed of the mixing blade of the Henschel mixer was 1500 rpm, and the rotation time was 5 minutes. The average value of the external additive coverage of this toner was 8.1 (%).
[0092]
<Example 13>
Toner mother particles C and silica A were blended so that the amount of silica A added was 1.0% by weight of the amount of toner, and stirred and mixed with a Henschel mixer to prepare a toner. The rotation speed of the mixing blade of the Henschel mixer was 2000 rpm, and the rotation time was 5 minutes. The average value of the external additive coverage of this toner was 14.1 (%).
[0093]
<Example 14>
Toner mother particles C and silica A were blended so that the amount of silica A added was 2.0% by weight of the amount of toner, and stirred and mixed with a Henschel mixer to prepare a toner. The rotation speed of the mixing blade of the Henschel mixer was 2500 rpm, and the rotation time was 5 minutes. The average value of the external additive coverage of this toner was 24.3 (%).
[0094]
<Example 15>
Toner mother particles C and silica A were blended so that the amount of silica A added was 3.3% by weight of the amount of toner, and stirred and mixed with a Henschel mixer to prepare a toner. The rotation speed of the mixing blade of the Henschel mixer was 3000 rpm, and the rotation time was 5 minutes. The average value of the external additive coverage of this toner was 36.1 (%).
[0096]
<Example 17>
Toner mother particles D and silica A were blended so that the amount of silica A added was 0.4% by weight of the amount of toner, and stirred and mixed with a Henschel mixer to prepare a toner. The rotation speed of the mixing blade of the Henschel mixer was 1500 rpm, and the rotation time was 5 minutes. The average value of the external additive coverage of this toner was 8.3 (%).
[0097]
<Example 18>
Toner mother particles D and silica A were blended so that the amount of silica A added was 0.8% by weight of the amount of toner, and agitated and mixed with a Henschel mixer to prepare a toner. The rotation speed of the mixing blade of the Henschel mixer was 2000 rpm, and the rotation time was 5 minutes. The average value of the external additive coverage of this toner was 14.4 (%).
[0098]
<Example 19>
Toner mother particles D and silica A were blended so that the amount of silica A added was 1.6% by weight of the amount of toner, and stirred and mixed with a Henschel mixer to prepare a toner. The rotation speed of the mixing blade of the Henschel mixer was 2500 rpm, and the rotation time was 5 minutes. The average value of the external additive coverage of this toner was 24.8 (%).
[0099]
<Example 20>
Toner mother particles D and silica A were blended so that the amount of silica A added was 3.0% by weight of the toner amount, and stirred and mixed with a Henschel mixer to prepare a toner. The rotation speed of the mixing blade of the Henschel mixer was 3000 rpm, and the rotation time was 5 minutes. The average value of the external additive coverage of this toner was 40.8 (%).
[0101]
<Example 22>
Toner mother particles E and silica A were blended so that the amount of silica A added was 0.25% by weight of the amount of toner, and stirred and mixed with a Henschel mixer to prepare a toner. The rotation speed of the mixing blade of the Henschel mixer was 1500 rpm, and the rotation time was 5 minutes. The average value of the external additive coverage of this toner was 8.1 (%).
[0102]
<Example 23>
Toner mother particles E and silica A were blended so that the amount of silica A added was 0.6% by weight of the amount of toner, and stirred and mixed with a Henschel mixer to prepare a toner. The rotation speed of the mixing blade of the Henschel mixer was 1500 rpm, and the rotation time was 5 minutes. The average value of the external additive coverage of this toner was 16.2 (%).
[0103]
<Example 24>
Toner mother particles E and silica A were blended so that the amount of silica A added was 1.6% by weight of the amount of toner, and stirred and mixed with a Henschel mixer to prepare a toner. The rotation speed of the mixing blade of the Henschel mixer was 2000 rpm, and the rotation time was 5 minutes. The average value of the external additive coverage of this toner was 29.9 (%).
[0104]
<Example 25>
Toner mother particles E and silica A were blended so that the amount of silica A added was 3.0% by weight of the amount of toner, and stirred and mixed with a Henschel mixer to prepare a toner. The rotation speed of the mixing blade of the Henschel mixer was 2500 rpm, and the rotation time was 5 minutes. The average value of the external additive coverage of this toner was 46.9 (%).
[0105]
<Comparative Example 1>
Toner mother particles A and silica A were blended so that the amount of silica A added was 0.25% by weight of the toner amount, and stirred and mixed with a Henschel mixer to prepare a toner. The rotation speed of the mixing blade of the Henschel mixer was 1500 rpm, and the rotation time was 5 minutes. The average value of the external additive coverage of this toner was 2.8 (%).
[0106]
<Comparative example 2>
Toner mother particles B and silica A were blended so that the amount of silica A added was 0.15% by weight of the amount of toner, and stirred and mixed with a Henschel mixer to prepare a toner. The rotation speed of the mixing blade of the Henschel mixer was 1500 rpm, and the rotation time was 5 minutes. The average value of the external additive coverage of this toner was 2.7 (%).
[0107]
<Comparative Example 3>
Toner mother particles C and silica A were blended so that the amount of silica A added was 0.15% by weight of the amount of toner, and stirred and mixed with a Henschel mixer to prepare a toner. The rotation speed of the mixing blade of the Henschel mixer was 1500 rpm, and the rotation time was 5 minutes. The average value of the external additive coverage of this toner was 3.1 (%).
[0108]
<Comparative example 4>
Toner mother particles D and silica A were blended so that the amount of silica A added was 0.1% by weight of the toner amount, and stirred and mixed with a Henschel mixer to prepare a toner. The rotation speed of the mixing blade of the Henschel mixer was 1500 rpm, and the rotation time was 5 minutes. The average value of the external additive coverage of this toner was 2.8 (%).
[0109]
<Comparative Example 5>
Toner mother particles E and silica A were blended so that the amount of silica A added was 0.05% by weight of the toner amount, and stirred and mixed with a Henschel mixer to prepare a toner. The rotation speed of the mixing blade of the Henschel mixer was 1500 rpm, and the rotation time was 5 minutes. The average value of the external additive coverage of this toner was 2.3 (%). The produced toners of the above-mentioned Examples and Comparative Examples were subjected to adhesion force measurement and copy test by the methods described below.
[0110]
<Measurement of adhesion by centrifugation>
(Preparation of measurement sample)
Ball milling 0.4 parts by weight of a bisazo pigment of the following structural formula (I) together with 4 parts by weight of a 5% by weight tetrahydrofuran solution of butyral resin (S-LEC BL-S Sekisui Chemical Co., Ltd.) and 7.6 parts by weight of tetrahydrofuran. After milling, tetrahydrofuran was added to dilute to 2% by weight to prepare a coating solution for forming a charge generation layer. This photosensitive solution was applied onto a 75 μm thick PET film on which aluminum was deposited to a thickness of 100 nm with a doctor blade and dried to form a charge generation layer.
[0111]
[Chemical 1]
Next, 6 parts by weight of a hole transport material of the following structural formula (II) and 9.0 parts by weight of cyclohexylidene bisphenol polycarbonate (Z Polyca, Teijin Chemicals TS2050) as a photosensitive binder resin are dissolved in 67 parts by weight of tetrahydrofuran. This was applied onto the charge generation layer with a doctor blade and dried to provide a charge transport layer having a thickness of 20 μm to produce an organic photoreceptor.
[0113]
[Chemical formula 2]
The PET film on which the organic photoconductor was formed was cut into a disk shape having a diameter of 7.8 mm, and attached to a sample substrate used for centrifugation using a plastic adhesive. The toner was scattered by compressed air and deposited on the organic photoreceptor.
[0115]
(Measurement)
For each of the toners of Examples and Comparative Examples, the adhesion force between the uncharged toner and the toner of various charge amounts and the photosensitive member was measured by the above-described centrifugal separation method, and α and β were obtained. The average toner charge amount Q was measured with an E-spurt analyzer manufactured by Hosokawa Micron. Table 1 shows the measurement results of α and β.
[0116]
(Device and measurement conditions)
The apparatus and measurement conditions used for the adhesion force measurement are as follows.
Centrifuge: CP100α manufactured by Hitachi Koki (maximum rotational speed: 100,000 rpm, maximum acceleration: 800,000 g)
Rotor: Hitachi Koki angle rotor P100AT
Image processing device: Interquest Hyper700
Sample substrate and receiving substrate: A disk with a diameter of 8 mm and a thickness of 1.5 mm. The material is aluminum.
[0117]
Spacer: Ring with outer diameter 8mm, inner diameter 5.2mm, thickness 1mm, material is aluminum
Holding member: A cylinder with a diameter of 13 mm and a length of 59 mm. The material is aluminum.
Distance from the center axis of the rotor to the toner adhesion surface: 64.5mm
Set speed f: 1000, 1600, 2200, 2700, 3200, 5000, 7100, 8700, 10000, 15800, 22400, 31600, 50000, 70700, 86600, 100000 (rpm)
[0118]
<Copy test>
The toners of Examples and Comparative Examples were mixed with a carrier for Ricoh's Imageo MF3550 (two-component development type monochrome copying machine) to prepare a two-component developer. For each developer, continuous copying of 50,000 sheets was carried out using Imagio MF3550 manufactured by Ricoh. In the copying test, the photosensitive material used for the measurement of the adhesive force was formed on an aluminum photosensitive drum (φ60 mm) by an immersion method, and used as a photosensitive drum of Imagio MF3550.
[0119]
The main copying conditions are shown below.
Photoconductor linear velocity: 180 mm / s
Pixel density: 600 dpi
Photoconductor surface potential: -150V to -950V
Development voltage: -550V
[0120]
For the initial image after changing the developer and the image after continuous copying of 50,000 sheets, the background stain, the void image, and the dot reproducibility were evaluated. The dot reproducibility was evaluated for one isolated dot of 600 dpi. Further, when the developer was replaced, the photoconductor was also changed to an unused product.
A four-level evaluation sample for each evaluation item was prepared, and the copied image and the photoreceptor surface were observed visually and with a CCD microscope camera (Keyence Corporation hypermicroscope), and compared with the evaluation sample, and evaluated in four levels.
[0121]
Table 1 shows the evaluation results of the copy test. The evaluation at each stage represents the following states.
Stain stains and void images
4: No problem
3: Almost no problem
2: Slightly problematic
1: There is a problem
Dot reproducibility
4: Reproduce faithfully
3: Reproduced almost faithfully
2: Slightly poor reproducibility
1: Poor reproducibility
[0122]
Examples 1 to 20 are toners in which the covering ratio of the external additive is changed with respect to the toner base particles having an average particle diameter of 3 μm to 7 μm. Among these, Examples 2 to 5 and Examples 7 to In Example 10, Example 12 to Example 15, and Example 17 to Example 20, α is 4.5 (nN / μm) or less, and β is 210 (nN · μm).2/ FC2) In the following, it was possible to form a copy image with no image defects and good dot reproducibility at the initial stage and after copying 50,000 sheets. In particular, the examples with average particle sizes of 4.7 μm and 5.5 μm have better evaluation of background stains and voids than the examples with average particle size of 3.3 μm, and examples with an average particle size of 6.9 μm. The dot reproducibility is better than that.
[0123]
Further, in Example 1, Example 6, Example 11, and Example 16, β is 210 (nN · μm).2/ FC2However, α was 4.5 (nN / μm) or less, and although the evaluation of the copying test was lower than that of the other examples, an image having almost no problem was obtained.
[0124]
Examples 21 to 25 are toners in which the coating ratio of the external additive was changed with respect to the toner base particles E having an average particle diameter of 9.5 μm. Among these, Examples 22 to 25 have α of 5 ( nN / μm) or less, β is 230 (nN · μm)2/ FC2) In the following, a good copy image could be formed without image defects at the initial stage and after copying 50,000 sheets, but the dot reproducibility was slightly inferior compared with Examples 1 to 20.
In Example 21, β was 230 (nN · μm2/ FC2) As described above, α was 5 (nN / μm) or less, and although the evaluation of the copy test was lower than those of Examples 22 to 25, an image having almost no problem was obtained. On the other hand, in Comparative Examples 1 to 5, α is 5 (nN / μm) or more and β is 230 (nN · μm).2/ FC2) As described above, image defects occurred at the initial stage and after copying 50,000 sheets.
[0125]
[Table 1]
<Example 26>
Hydrophobic silica having an average primary particle size of 40 nm (RY-50 manufactured by Nippon Aerosil; hereinafter referred to as “silica B”) is used as an external additive, and toner base particles C and silica B are added to silica B. The toner was blended so that the amount was 2.0% by weight of the toner weight and mixed by a Henschel mixer to prepare a toner. The rotation speed of the mixing blade of the Henschel mixer was 2000 rpm, and the rotation time was 5 minutes. The average value of the external additive coverage of this toner was 11.1 (%).
[0127]
<Example 27>
Toner mother particles C and silica B were blended so that the amount of silica B added was 3.0% by weight of the amount of toner, and stirred and mixed with a Henschel mixer to prepare a toner. The rotation speed of the mixing blade of the Henschel mixer was 2500 rpm, and the rotation time was 5 minutes. The average value of the external additive coverage of this toner was 15.3 (%).
[0128]
<Example 28>
Toner mother particles C and silica B were blended so that the amount of silica B added was 4.0% by weight of the amount of toner, and agitated and mixed with a Henschel mixer to prepare a toner. The rotation speed of the mixing blade of the Henschel mixer was 3000 rpm, and the rotation time was 5 minutes. The average value of the external additive coverage of this toner was 19.2 (%).
[0129]
<Comparative Example 6>
Toner mother particles C and silica B were blended so that the amount of silica B added was 0.5% by weight of the amount of toner, and stirred and mixed with a Henschel mixer to prepare a toner. The rotation speed of the mixing blade of the Henschel mixer was 1500 rpm, and the rotation time was 5 minutes. The average value of the external additive coverage of this toner was 3.7 (%).
[0131]
With respect to the toners of Examples 26 to 28, Comparative Example 6 and Comparative Example 7, the adhesion force measurement and the copying test were performed by the above-described methods, and the results are shown in Table 2.
Compared with the results of Examples 11 to 15 in which toner base particles C and hydrophobic silica having an average primary particle size of 14 nm are combined, the values of α and β differ depending on the primary particle size of the external additive. I understand.
In all of Examples 26 to 28, α is 4.5 (nN / μm) or less, and β is 210 (nN · μm).2/ FC2) In the following, a copied image having no image defect and good dot reproducibility could be formed at the initial stage and after copying 50,000 sheets. On the other hand, in Comparative Example 6, α is 4.5 (nN / μm) or more, and β is 210 (nN · μm).2/ FC2In addition, in Comparative Example 7, β is 210 (nN · μm).2/ FC2), But α was 4.5 (nN / μm) or more, and an image defect occurred.
[0132]
[Table 2]
<Example 29>
As an external additive, hydrophobic titanium oxide having an average primary particle diameter of 15 nm (Taika MT150A; hereinafter referred to as “titanium oxide A”) is used, and toner base particles B and titanium oxide A are combined with titanium oxide A. A toner was prepared by blending so that the added amount was 0.5% by weight of the toner amount, and stirring and mixing with a Henschel mixer. The rotation speed of the mixing blade of the Henschel mixer was 1500 rpm, and the rotation time was 5 minutes. The average value of the external additive coverage of this toner was 7.8 (%).
[0134]
<Example 30>
Toner mother particles B and titanium oxide A were blended so that the amount of titanium oxide A added was 1.0% by weight of the amount of toner, and stirred and mixed with a Henschel mixer to prepare a toner. The rotation speed of the mixing blade of the Henschel mixer was 2000 rpm, and the rotation time was 5 minutes. The average value of the external additive coverage of this toner was 13.9 (%).
[0135]
<Example 31>
Toner mother particles B and titanium oxide A were blended so that the amount of titanium oxide A added was 2.0% by weight of the amount of toner, and stirred and mixed with a Henschel mixer to prepare a toner. The rotation speed of the mixing blade of the Henschel mixer was 2500 rpm, and the rotation time was 5 minutes. The average value of the external additive coverage of this toner was 24.0 (%).
[0136]
<Example 32>
Toner mother particles B and titanium oxide A were blended so that the amount of titanium oxide A added was 3.3% by weight of the amount of toner, and stirred and mixed with a Henschel mixer to prepare a toner. The rotation speed of the mixing blade of the Henschel mixer was 3000 rpm, and the rotation time was 5 minutes. The average value of the external additive coverage of this toner was 35.7 (%).
[0137]
<Comparative Example 8>
Toner mother particles B and titanium oxide A were blended so that the amount of titanium oxide A added was 0.2% by weight of the amount of toner, and stirred and mixed with a Henschel mixer to prepare a toner. The rotation speed of the mixing blade of the Henschel mixer was 1500 rpm, and the rotation time was 5 minutes. The average value of the external additive coverage of this toner was 3.9 (%).
[0138]
The toners of Examples 29 to 32 and Comparative Example 8 were subjected to adhesive force measurement and copying test by the above-described methods. The results are shown in Table 3.
Compared with the results of Examples 11 to 15 in which the toner base particles C and hydrophobic silica having an average primary particle diameter of 14 nm are combined, it can be seen that the values of α and β differ depending on the material of the external additive. . In all of Examples 30 to 32, α is 4.5 (nN / μm) or less, and β is 210 (nN · μm).2/ FC2) In the following, a copied image having no image defect and good dot reproducibility could be formed at the initial stage and after copying 50,000 sheets. In the case of Example 29, β is 210 (nN · μm2/ FC2) As described above, α was 4.5 (nN / μm) or less, and although the evaluation of the copy test was lower than that of the other examples, an image having almost no problem was obtained. On the other hand, in Comparative Example 8, α is 4.5 (nN / μm) or more, and β is 210 (nN · μm).2/ FC2) As described above, an image defect occurred.
[0139]
[Table 3]
Next, the spherical toner base particles used in the examples will be described.
monomer
20 parts of styrene
n-Butyl acrylate 17.8 parts
Carbon black (Mitsubishi Chemical Corporation: MA-100) 1 part
Chargeable agent (Orient Chemical Co., Ltd .: E-84) 0.3 parts
Initiator: ADVN 1 part
Aqueous dispersion medium
150 parts of ion exchange water
Polyvinyl alcohol 5.2 parts
The monomer and the aqueous dispersion medium were placed in a stirring tank and suspended at 9500 rpm for 10 minutes with a homogenizer (manufactured by Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd.). The suspension was polymerized while being stirred in a hot water bath at 60 ° C. for 8 hours. After completion of the polymerization, the mixture was allowed to stand overnight and allowed to settle naturally, and this was subjected to reprecipitation treatment with ion-exchanged water, then passed through a # 150 mesh to remove aggregates, and further subjected to centrifugal sedimentation. This was filtered and dried under reduced pressure to obtain spherical toner base particles (toner base particles F) having a volume average particle diameter of 5.2 μm.
[0141]
<Example 33>
Toner mother particles F and silica A were blended so that the amount of silica A added was 0.3% by weight of the amount of toner, and agitated and mixed with a Henschel mixer to prepare a toner. The rotation speed of the mixing blade of the Henschel mixer was 1500 rpm, and the rotation time was 5 minutes. The average value of the external additive coverage of this toner was 8.7 (%).
[0142]
<Example 34>
Toner mother particles F and silica A were blended so that the amount of silica A added was 0.9% by weight of the amount of toner, and stirred and mixed with a Henschel mixer to prepare a toner. The rotation speed of the mixing blade of the Henschel mixer was 1500 rpm, and the rotation time was 5 minutes. The average value of the external additive coverage of this toner was 20.8 (%).
[0143]
<Example 35>
Toner mother particles F and silica A were blended so that the amount of silica A added was 2.3% by weight of the amount of toner, and stirred and mixed with a Henschel mixer to prepare a toner. The rotation speed of the mixing blade of the Henschel mixer was 2000 rpm, and the rotation time was 5 minutes. The average value of the external additive coverage of this toner was 43.7 (%).
[0144]
<Example 36>
Toner mother particles F and silica B were blended so that the amount of silica B added was 1.0% by weight of the amount of toner, and stirred and mixed with a Henschel mixer to prepare a toner. The rotation speed of the mixing blade of the Henschel mixer was 1500 rpm, and the rotation time was 5 minutes. The average value of the external additive coverage of this toner was 10.3 (%).
[0145]
<Example 37>
Toner mother particles F and silica B were blended so that the amount of silica B added was 1.9% by weight of the amount of toner, and stirred and mixed with a Henschel mixer to prepare a toner. The rotation speed of the mixing blade of the Henschel mixer was 2000 rpm, and the rotation time was 5 minutes. The average value of the external additive coverage of this toner was 17.1 (%).
[0146]
<Example 38>
Toner mother particles F and silica B were blended so that the amount of silica B added was 3.4% by weight of the amount of toner, and stirred and mixed with a Henschel mixer to prepare a toner. The rotation speed of the mixing blade of the Henschel mixer was 2500 rpm, and the rotation time was 5 minutes. The average value of the external additive coverage of this toner was 27.1 (%).
[0147]
<Example 39>
Toner mother particles F and titanium oxide A were blended so that the amount of titanium oxide A added was 0.35% by weight of the toner amount, and agitated and mixed with a Henschel mixer to prepare a toner. The rotation speed of the mixing blade of the Henschel mixer was 1500 rpm, and the rotation time was 5 minutes. The average value of the external additive coverage of this toner was 9.6 (%).
[0148]
<Example 40>
Toner mother particles F and titanium oxide A were blended so that the amount of titanium oxide A added was 0.95% by weight of the amount of toner, and agitated and mixed with a Henschel mixer to prepare a toner. The rotation speed of the mixing blade of the Henschel mixer was 1500 rpm, and the rotation time was 5 minutes. The average value of the external additive coverage of this toner was 21.3 (%).
[0149]
<Example 41>
Toner mother particles F and titanium oxide A were blended so that the amount of titanium oxide A added was 2.4% by weight of the amount of toner, and stirred and mixed with a Henschel mixer to prepare a toner. The rotation speed of the mixing blade of the Henschel mixer was 2000 rpm, and the rotation time was 5 minutes. The average value of the external additive coverage of this toner was 44.8 (%).
[0150]
<Comparative Example 9>
Toner mother particles F and silica A were blended so that the amount of silica A added was 0.1% by weight of the amount of toner, and agitated and mixed with a Henschel mixer to prepare a toner. The rotation speed of the mixing blade of the Henschel mixer was 1500 rpm, and the rotation time was 5 minutes. The average value of the external additive coverage of this toner was 3.7 (%).
[0151]
<Comparative Example 10>
Toner mother particles F and silica B were blended so that the amount of silica B added was 0.35% by weight of the amount of toner, and stirred and mixed with a Henschel mixer to prepare a toner. The rotation speed of the mixing blade of the Henschel mixer was 1500 rpm, and the rotation time was 5 minutes. The average value of the external additive coverage of this toner was 4.5 (%).
[0152]
<Comparative Example 11>
Toner mother particles F and titanium oxide A were blended so that the amount of titanium oxide A added was 0.15% by weight of the amount of toner, and agitated and mixed with a Henschel mixer to prepare a toner. The rotation speed of the mixing blade of the Henschel mixer was 1500 rpm, and the rotation time was 5 minutes. The average value of the external additive coverage of this toner was 4.8 (%).
[0153]
The toners of Examples 33 to 41 and Comparative Examples 9 to 11 were subjected to adhesive force measurement and copy test by the above-described methods. The results are shown in Table 4.
As compared with the result for the irregular toner base particle C having a volume average particle size of 5.5 μm, it can be seen that the values of α and β differ depending on the shape of the toner base particle. In any of the examples, the coverage of the external additive was 8% or more, α was 5 (nN / μm) or less, and β was 230 (nN · μm).2/ FC2) In the following, there was no image defect at the initial stage and after copying 50,000 sheets, and a good copy image could be formed. On the other hand, in Comparative Examples 7 to 9, the external additive coverage was 8% or less, α was 5 (nN / μm) or more, and β was 230 (nN · μm).2/ FC2) As described above, image defects occurred at the initial stage and after copying 50,000 sheets.
As mentioned above, although the Example of this invention was described, this invention is not limited to these Examples.
[0154]
[Table 4]
【The invention's effect】
An electrophotographic toner, an image forming method, and an image forming apparatus capable of forming a high-definition image without causing image defects by controlling the adhesion force between the toner particles and other members as in the present invention. Can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of a measurement cell in a powder adhesion measuring apparatus.
FIG. 2 is a partial cross-sectional side view of a centrifugal separator of a powder adhesion measuring apparatus.
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between an average value F of adhesion force between toner and a photoreceptor and an average value Q of toner charge amount.
FIG. 4 is a schematic configuration diagram illustrating an example of an image forming apparatus according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Measurement cell
2 Sample substrate
2a Sample surface
3 receiving substrate
3a Adhering surface
4 spacers,
5 Centrifugal separator
6 Rotor
7 Holding member
7a Rod-shaped part
7b Cell holding part
7c hole,
7d Installation fixing part
8 Sample installation part
9 Rotation center axis
21 Photosensitive drum
22 Charging roller
23 Exposure
24 Development device
25 screw
26 Development sleeve
27 Doctor Blade
28 Transfer device
29 Transfer belt
30 Bias roller
31 Separating nails
32 Fixing device
33 Fixing roller
34 Pressure roller
35 Fixing heater
36 Cleaning device
37 Cleaning blade
38 Toner recovery device
39 Static elimination lamp
Claims (12)
Ｆ＝αＤ＋β(Ｑ／Ｄ)２ (１)
αが０．０１〜５(ｎＮ／μｍ)であり、かつβが５〜２３０(ｎＮ・μｍ２／ｆＣ２)となることを特徴とする電子写真用トナー。The average value of the adhesive force acting between the electrophotographic toner and the electrophotographic photosensitive member measured by the centrifugal separation method is F (nN), the volume average particle diameter of the electrophotographic toner is D (μm), and the electrophotographic toner is used. The average value of the toner charge amount is Q (fC), and F is expressed by the following equation (1):
F = αD + β (Q / D) 2 (1)
An electrophotographic toner, wherein α is 0.01 to 5 (nN / μm) and β is 5 to 230 (nN · μm 2 / fC 2 ).
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