JP7572999B2 - Process cartridge - Google Patents
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Description
本発明は電子写真方式や静電記録方式を用いた複写機及びプリンターに使用されるプロセスカートリッジに関するものである。 The present invention relates to a process cartridge used in copying machines and printers that use electrophotographic or electrostatic recording methods.
近年、電子写真画像形成装置のプロセススピードのより一層の高速化や長寿命化が広く求められている。
より一層高速化した電子写真画像形成装置では、電子写真プロセスにおける帯電や現像など各工程の時間が短くなる。そのため、電子写真画像の品質を維持するために、トナーを瞬時に帯電させ、かつ、長期にわたり、いかなる使用環境においてもトナーの帯電を安定に保つ技術の開発が必要である。
トナーを瞬時に帯電させるために、特許文献1のように、ある一定の抵抗値を持つ外添剤をトナーに外添する手法がある。
また、特許文献2のように、電子写真感光体の保護層にニオブ原子含有酸化チタン粒子を含有することで、安定な電気特性を維持する手法がある。
In recent years, there has been a widespread demand for electrophotographic image forming apparatuses with higher process speeds and longer life spans.
In an electrophotographic image forming apparatus that is becoming faster, the time required for each step in the electrophotographic process, such as charging and development, is becoming shorter. Therefore, in order to maintain the quality of electrophotographic images, it is necessary to develop a technology that can instantly charge toner and keep the charge of the toner stable for a long period of time under any usage environment.
In order to instantly charge the toner, there is a method of adding an external additive having a certain resistance value to the toner, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-233666.
In addition, as disclosed in JP-A-2003-133999, there is a method of maintaining stable electrical characteristics by incorporating niobium atom-containing titanium oxide particles in the protective layer of an electrophotographic photosensitive member.
特許文献1では、トナーの帯電立ち上がり性に一定の効果があることは認められたが、より高速化した電子写真画像形成装置では帯電立ち上がり性は不十分であり、装置立ち上げ直後のベタ画像の濃度が良好ではないことが分かった。また、より高速化した電子写真画像形成装置では、長期使用されたプロセスカートリッジにおいて、ハーフトーン画像の濃度均一性が十分ではないことが確認された。この理由を本発明者らは以下のように推測している。 In Patent Document 1, it was found that there was a certain effect on the charge rise property of the toner, but in faster electrophotographic image forming devices, the charge rise property was insufficient, and the density of solid images immediately after starting up the device was found to be poor. It was also confirmed that in faster electrophotographic image forming devices, the density uniformity of halftone images was insufficient in process cartridges that had been used for a long time. The inventors speculate that the reason for this is as follows.
ある一定の抵抗値を持つ外添剤を外添されたトナーは、現像剤担持体から電子写真感光体に現像されるニップ前で、ブレードなどで規制され摩擦帯電する。しかし、より高速化された電子写真画像形成装置では、摩擦帯電の時間が十分でなく、トナーの消費が多いベタ画像において、帯電が十分でないためと考える。また、外添剤が小さく、トナーに埋め込まれやすい形状をしており、埋め込まれた部分が局所的にチャージアップするために、長期の使用期間を通じて効果を維持することは難しいためと考える。 Toner that has an external additive with a certain resistance value is regulated by a blade or the like and frictionally charged before the nip where it is developed from the developer carrier to the electrophotographic photoreceptor. However, in faster electrophotographic image forming devices, the time for frictional charging is insufficient, and it is believed that charging is insufficient in solid images, which consume a lot of toner. In addition, the external additives are small and have a shape that makes them easy to embed in the toner, and the embedded parts charge up locally, making it difficult to maintain their effectiveness over long periods of use.
また、特許文献2では、電子写真画像形成装置の立ち上げ直後の帯電立ち上がり性や長期使用後のハーフトーン画像の濃度均一性の良化は十分ではなかった。この理由を本発明者らは以下のように推測している。
In addition, in
電子写真感光体の表面保護層にニオブ原子含有酸化チタン粒子を含有することで、表面保護層の電荷は変化しにくくなっているが、トナーに電荷を与えるような仕組みはなく、トナーの帯電性を良化させる効果はないためと考える。 By including niobium atom-containing titanium oxide particles in the surface protective layer of the electrophotographic photoreceptor, the charge of the surface protective layer is less likely to change, but there is no mechanism for imparting a charge to the toner, and it is thought that this has no effect on improving the chargeability of the toner.
したがって、本発明の目的は、より高速化された電子写真画像形成装置において、装置の立ち上げ直後の帯電立ち上がり性、及びプロセスカートリッジの使用開始から十分な使用の後までの長期を通じたハーフトーン画像の濃度均一性に優れたプロセスカートリッジを提供することにある。なお、以後、電子写真画像形成装置の立ち上げ直後を「初期」と言う場合がある。また、プロセスカートリッジの十分な使用の後を、「耐久後」と言う場合がある。 Therefore, the object of the present invention is to provide a process cartridge for a faster electrophotographic image forming apparatus, which has excellent charge build-up characteristics immediately after the apparatus is started up, and excellent density uniformity of halftone images over a long period of time from when the process cartridge is first used until after sufficient use. Hereinafter, the period immediately after the electrophotographic image forming apparatus is started up may be referred to as "initial period." Also, the period after the process cartridge has been used sufficiently may be referred to as "after durability."
電子写真画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジであって、
該プロセスカートリッジは、
電子写真感光体と、
トナーと、
該トナーを収容し該電子写真感光体表面に該トナーを供給する現像手段と、
を有し、
該トナーはトナー粒子と外添剤Aとを有し、
該外添剤Aは、以下の規定(i)~(iii)
(i)長径が100nm以上3000nm以下、
(ii)アスペクト比が5.0以上、
(iii)比抵抗が1×105Ω・cm以上1×108Ω・cm以下、
を満たし
該外添剤Aが表面に存在するトナー粒子の前記トナー中のトナー粒子に占める割合が30個数%以上であり、
該電子写真感光体は、導電性支持体、及び、該導電性支持体の上に形成された感光層と該電子写真感光体の表面に形成された表面保護層とを有し、
該表面保護層は、導電性粒子を含有し、
該表面保護層における該導電性粒子の含有量が5体積%以上70体積%以下であり、
該表面保護層の体積抵抗率が1.0×109Ω・cm以上1.0×1014Ω・cm以下である、
ことを特徴とするプロセスカートリッジを提供する。
A process cartridge detachably mountable to a main body of an electrophotographic image forming apparatus,
The process cartridge comprises:
An electrophotographic photoreceptor;
Toner;
a developing means for storing the toner and supplying the toner to the surface of the electrophotographic photoreceptor;
having
The toner has toner particles and an external additive A,
The external additive A satisfies the following requirements (i) to (iii):
(i) the major axis is 100 nm or more and 3000 nm or less;
(ii) an aspect ratio of 5.0 or more;
(iii) Specific resistance is 1×10 5 Ω・cm or more and 1×10 8 Ω・cm or less,
the ratio of toner particles having the external additive A present on the surface to the total number of toner particles in the toner is 30% or more;
The electrophotographic photoreceptor has a conductive support, a photosensitive layer formed on the conductive support, and a surface protective layer formed on the surface of the electrophotographic photoreceptor,
The surface protective layer contains conductive particles,
the content of the conductive particles in the surface protective layer is 5% by volume or more and 70% by volume or less,
the volume resistivity of the surface protective layer is 1.0×10 9 Ω·cm or more and 1.0×10 14 Ω·cm or less;
The present invention provides a process cartridge.
本発明のプロセスカートリッジは、電子写真画像形成装置の立ち上げ直後におけるトナーの帯電立ち上がり性に優れ、かつ、プロセスカートリッジの使い始めから耐久後にわたる、長期期間を通じた帯電の安定性に優れている。すなわち、電子写真画像形成装置の立ち上げ直後における良好なベタ画像と、長期期間を通じた、濃度均一性に優れたハーフトーンの両方を実現したプロセスカートリッジを提供することができる。 The process cartridge of the present invention has excellent toner charge build-up immediately after starting up the electrophotographic image forming apparatus, and also has excellent charge stability over a long period of time, from when the process cartridge is first used until after it has been used for a long period of time. In other words, it is possible to provide a process cartridge that achieves both good solid images immediately after starting up the electrophotographic image forming apparatus, and halftones with excellent density uniformity over a long period of time.
数値範囲を表す「XX以上YY以下」や「XX~YY」の記載は、特に断りのない限り、端点である下限及び上限を含む数値範囲を意味する。
数値範囲が段階的に記載されている場合、各数値範囲の上限及び下限は任意に組み合わせることができる。
The expressions "XX to YY" and "XX to YY" representing a numerical range mean a numerical range including the endpoints, that is, the lower limit and the upper limit, unless otherwise specified.
When numerical ranges are stated in stages, the upper and lower limits of each numerical range can be combined in any way.
以下、本発明のプロセスカートリッジの構成について説明する。
本発明のプロセスカートリッジは、電子写真画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジであって、
該プロセスカートリッジは、
電子写真感光体と、
トナーと、
該トナーを収容し該電子写真感光体表面に該トナーを供給する現像手段と、
を有し、
該トナーはトナー粒子と外添剤Aとを有し、
該外添剤Aは、以下の規定(i)~(iii)
(i)長径が100nm以上3000nm以下、
(ii)アスペクト比が5.0以上、
(iii)比抵抗が1×105Ω・cm以上1×108Ω・cm以下、
を満たし
該外添剤Aが表面に存在するトナー粒子の前記トナー中のトナー粒子に占める割合が30個数%以上であり、
該電子写真感光体は、導電性支持体、及び、該導電性支持体の上に形成された感光層と該電子写真感光体の表面に形成された表面保護層とを有し、
該表面保護層は、導電性粒子を含有し、
該表面保護層における該導電性粒子の含有量が5体積%以上70体積%以下であり、
該表面保護層の体積抵抗率が1.0×109Ω・cm以上1.0×1014Ω・cm以下である。
The structure of the process cartridge of the present invention will now be described.
The process cartridge of the present invention is a process cartridge detachably mountable to a main body of an electrophotographic image forming apparatus,
The process cartridge comprises:
An electrophotographic photoreceptor;
Toner;
a developing means for storing the toner and supplying the toner to the surface of the electrophotographic photoreceptor;
having
The toner has toner particles and an external additive A,
The external additive A satisfies the following requirements (i) to (iii):
(i) the major axis is 100 nm or more and 3000 nm or less;
(ii) an aspect ratio of 5.0 or more;
(iii) Specific resistance is 1×10 5 Ω・cm or more and 1×10 8 Ω・cm or less,
the ratio of toner particles having the external additive A present on the surface to the total number of toner particles in the toner is 30% or more;
The electrophotographic photoreceptor has a conductive support, a photosensitive layer formed on the conductive support, and a surface protective layer formed on the surface of the electrophotographic photoreceptor,
The surface protective layer contains conductive particles,
the content of the conductive particles in the surface protective layer is 5% by volume or more and 70% by volume or less,
The surface protective layer has a volume resistivity of 1.0×10 9 Ω·cm or more and 1.0×10 14 Ω·cm or less.
本発明者らは、上記の課題に対して、トナーを現像剤担持体から電子写真感光体に現像するニップに入ると同時に、電子写真感光体からトナーに注入帯電させる手法について検討した。一般的にトナーは現像剤担持体で規制され、摩擦によって帯電される。一方、本発明者らは、摩擦からの帯電に加え、現像ニップに入ると同時に、電子写真感光体からトナーへ電荷を注入することで、高速化された電子写真画像形成装置でも、装置の立ち上げ直後から安定したトナーの帯電性能を示すと考えた。 In response to the above problem, the inventors have investigated a method of injecting a charge from the electrophotographic photoreceptor into the toner as the toner moves from the developer carrier to the nip where it is developed onto the electrophotographic photoreceptor. Generally, toner is regulated by the developer carrier and charged by friction. However, the inventors have hypothesized that, in addition to charging from friction, by injecting a charge from the electrophotographic photoreceptor into the toner as it moves into the development nip, stable toner charging performance can be achieved even in high-speed electrophotographic image forming apparatuses, immediately after the apparatus is started up.
以上の考察を踏まえて本発明者らが検討を重ねた結果、特定の体積抵抗を有し、表面積の大きな異形形状の外添剤Aをトナー粒子の表層に設けることで、外添剤Aを通じて、電子写真感光体からトナーへ電荷が注入されることを見出した。さらに、この電荷注入性は耐久後も維持されるという予想し得ない効果も得られることが分かった。このような構成により、電子写真画像形成装置の立ち上げ直後の帯電立ち上がり性及び長期使用における濃度均一性に優れたプロセスカートリッジを提供することができた。 As a result of the inventors' repeated investigations based on the above considerations, they discovered that by providing an external additive A with a specific volume resistivity and an irregular shape with a large surface area on the surface layer of the toner particles, charge is injected from the electrophotographic photoreceptor to the toner through the external additive A. Furthermore, they discovered that the unexpected effect of maintaining this charge injection property even after durability can be obtained. With this configuration, they have been able to provide a process cartridge that has excellent charge start-up properties immediately after starting up the electrophotographic image forming apparatus and excellent density uniformity over long-term use.
本発明の電子写真感光体は、導電性支持体、及び、該導電性支持体の上に形成された感光層と表面保護層とをこの順に有する。 The electrophotographic photoreceptor of the present invention has a conductive support, and a photosensitive layer and a surface protective layer formed on the conductive support in this order.
表面保護層は、導電性粒子を含有しており、該導電性粒子の含有量は、該表面保護層の5体積%以上70体積%以下である。また、表面保護層の体積抵抗率は1.0×109Ω・cm以上1.0×1014Ω・cm以下である。なお、この体積抵抗率は、温度23℃湿度50RH%の雰囲気下の測定による。この範囲であることで、表面保護層に多くの導電性粒子を含有しているにも関わらず、体積抵抗率は比較的高く維持しているため、帯電保持性を確保しつつも、導電性粒子を介してトナーに電荷を注入することが可能である。 The surface protective layer contains conductive particles, and the content of the conductive particles is 5 volume % or more and 70 volume % or less of the surface protective layer. The volume resistivity of the surface protective layer is 1.0×10 9 Ω·cm or more and 1.0×10 14 Ω·cm or less. This volume resistivity is measured in an atmosphere with a temperature of 23° C. and a humidity of 50 RH%. By being in this range, the volume resistivity is maintained relatively high despite the surface protective layer containing a large amount of conductive particles, so that it is possible to inject charge into the toner via the conductive particles while ensuring charge retention.
電荷注入性を好適にして、電子写真画像形成装置の立ち上げ直後の濃度や、使用開始から十分な使用の後までの長期にわたりプロセスカートリッジの濃度均一性を良好にするという観点から、表面保護層における導電性粒子の含有割合は20体積%以上70体積%以下であることがより好ましく、さらには40体積%以上70体積%以下であることが好ましい。また、同様の観点で表面保護層の体積抵抗率は、1.0×109Ω・cm以上1.0×1014Ω・cm以下であり、1.0×1010Ω・cm以上1.0×1014Ω・cm以下であることがより好ましい。表面保護層の体積抵抗率は、例えば、導電性粒子の粒子径によって制御することができる。 From the viewpoint of optimizing the charge injection property and improving the concentration uniformity of the process cartridge immediately after starting up the electrophotographic image forming apparatus and over a long period of time from the start of use to after sufficient use, the content ratio of the conductive particles in the surface protective layer is more preferably 20% by volume or more and 70% by volume or less, and even more preferably 40% by volume or more and 70% by volume or less. From the same viewpoint, the volume resistivity of the surface protective layer is more preferably 1.0×10 9 Ω·cm or more and 1.0×10 14 Ω·cm or less, and more preferably 1.0×10 10 Ω·cm or more and 1.0×10 14 Ω·cm or less. The volume resistivity of the surface protective layer can be controlled, for example, by the particle diameter of the conductive particles.
表面保護層が含有する導電性粒子としては、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化インジウムなどの金属酸化物の粒子が挙げられる。導電性粒子として金属酸化物を用いる場合、金属酸化物にニオブやリン、アルミニウムなど元素やその酸化物をドーピングしてもよい。 The conductive particles contained in the surface protective layer include particles of metal oxides such as titanium oxide, zinc oxide, tin oxide, and indium oxide. When metal oxides are used as the conductive particles, the metal oxides may be doped with elements such as niobium, phosphorus, and aluminum, or oxides thereof.
本発明の電子写真感光体における前記導電性粒子は、酸化チタン粒子であることが好ましい。酸化チタン粒子は、公知の手法で製造される。例えば、特開平7-242422号公報を参照することができる。 The conductive particles in the electrophotographic photoreceptor of the present invention are preferably titanium oxide particles. The titanium oxide particles are produced by a known method. For example, see JP-A-7-242422.
導電性粒子の粒子径は、水分吸着量や粒子の分散性の観点から、個数平均粒径で5nm以上300nm以下であることが好ましく、40nm以上300nm以下であることがより好ましく、100nm以上250nm以下であることがさらに好ましい。 From the viewpoint of moisture adsorption amount and particle dispersibility, the particle diameter of the conductive particles is preferably 5 nm or more and 300 nm or less, more preferably 40 nm or more and 300 nm or less, and even more preferably 100 nm or more and 250 nm or less, in terms of number average particle diameter.
導電性粒子として、特に好ましいのは、ニオブを含有し、且つニオブが粒子表面近傍に偏在した構成である酸化チタン粒子である。ニオブが表面近傍に偏在することで、電荷を効率的に授受できるためである。より具体的には、粒子の中心での“ニオブ原子濃度/チタン原子濃度”で算出される濃度比率に対して、粒子の表面から最大径の5%内部における“ニオブ原子濃度/チタン原子濃度”で算出される濃度比率が、2.0倍以上となる酸化チタン粒子である。表面から最大一次粒子径の5%内部における濃度比率を、中心部の濃度比率に対して2.0倍以上とすることで、電荷が保護層内を移動しやすくなり、電子写真感光体からトナーへの電荷注入性を高めることができる。尚、ニオブ原子濃度、チタン原子濃度は、EDS分析装置(エネルギー分散型X線分析装置)を接続した走査透過型電子顕微鏡(STEM)により得られる。本発明の実施例で用いた酸化チタン粒子の一例(X1)のSTEM像を図3に示す。また図3のSTEM像を模式的に図4に示す。詳細は後述するが、本件実施例で使用しているニオブを含有した酸化チタン粒子は、芯材となる酸化チタン粒子に、ニオブを含有した酸化チタンを被覆した後に焼成して作製されている。そのため、被覆されたニオブを含有した酸化チタンは、芯材の酸化チタンの結晶に沿って、いわゆるエピタキシャル成長によりニオブドープ酸化チタンとして結晶成長をすると考えられる。このようにして作製したニオブを含有した酸化チタンは、図3に示すように粒子中心部31の密度と比べ、表面近傍32での密度が低く、コアシェル様の形態となっていることが伺える。また、STEMによるEDS分析では、X線は粒子全体を透過するため、図4に示すように、33で示す粒子中心部31を透過するX線でのEDS分析に対して、34で示す一次粒子径の5%内部を分析するX線でのEDS分析は、表面近傍32の影響が大きくなる。つまり、上述するようなニオブ含有酸化チタン粒子は、粒子の中心でのニオブ/チタン原子濃度比に対して、粒子の表面から最大径の5%内部におけるニオブ/チタン原子濃度比が、2.0倍以上であり、ニオブ原子が表面近傍に偏在している。EDSを接続したSTEMによる分析においては、透過型電子顕微鏡により観察し、EDSにより、ニオブ/チタン比を測定する。また、電子写真感光体をミクロトームやArミリング、FIBなどの手段で薄片化することで、電子写真感光体から直接測定することもできる。
Particularly preferred conductive particles are titanium oxide particles containing niobium and having a configuration in which niobium is unevenly distributed near the particle surface. This is because the uneven distribution of niobium near the surface allows for efficient transfer of electric charges. More specifically, titanium oxide particles in which the concentration ratio calculated as "niobium atomic concentration/titanium atomic concentration" at 5% inside the maximum diameter from the surface of the particle is 2.0 times or more than the concentration ratio calculated as "niobium atomic concentration/titanium atomic concentration" at the center of the particle. By making the concentration ratio at 5% inside the maximum primary particle diameter from the surface 2.0 times or more compared to the concentration ratio at the center, electric charges can be easily moved within the protective layer, and the charge injection from the electrophotographic photoreceptor to the toner can be improved. The niobium atomic concentration and titanium atomic concentration are obtained by a scanning transmission electron microscope (STEM) connected to an EDS analyzer (energy dispersive X-ray analyzer). FIG. 3 shows an STEM image of an example (X1) of titanium oxide particles used in the examples of the present invention. 3 is shown in FIG. 4. The details will be described later, but the niobium-containing titanium oxide particles used in the present embodiment are prepared by coating the titanium oxide particles as the core material with niobium-containing titanium oxide and then firing the coated titanium oxide. Therefore, it is considered that the coated niobium-containing titanium oxide grows as niobium-doped titanium oxide along the crystals of the titanium oxide core material by so-called epitaxial growth. The niobium-containing titanium oxide prepared in this manner has a lower density in the
ニオブ原子を含有した酸化チタン粒子は、アナターゼ型又はルチル型の酸化チタン粒子であることが好ましく、アナターゼ型の酸化チタン粒子であることがさらに好ましい。アナターゼ型の酸化チタンを用いることで、表面保護層内の電荷移動が円滑になるため、電荷注入が良好になる。より好ましくは、導電性粒子は、アナターゼ型酸化チタン粒子の表面近傍にニオブ原子が偏在した粒子である。芯材にアナターゼ酸化チタン粒子を使用し、表面を、ニオブ原子を含有する酸化チタンで被覆することにより、電荷が表面保護層内を移動しやすくなると同時に、トナーへの電荷注入性を高めることができる。また、表面保護層の体積抵抗率の低下を抑制することができる。 The titanium oxide particles containing niobium atoms are preferably anatase or rutile titanium oxide particles, and more preferably anatase titanium oxide particles. By using anatase titanium oxide, charge transfer within the surface protective layer becomes smooth, resulting in good charge injection. More preferably, the conductive particles are anatase titanium oxide particles in which niobium atoms are unevenly distributed near the surface. By using anatase titanium oxide particles as the core material and coating the surface with titanium oxide containing niobium atoms, charge can be easily transferred within the surface protective layer, and at the same time, charge injection into the toner can be improved. In addition, a decrease in the volume resistivity of the surface protective layer can be suppressed.
導電性粒子は、電子写真感光体の帯電を均一にするという目的から、表面から最大径の5%内部におけるTi原子に対するNb原子の原子濃度比が0.02以上0.20以下であることが好ましい。また、ニオブ原子の量が、酸化チタン粒子の質量に対して、2.6質量%以上10.0質量%以下であることが好ましい。 For the purpose of uniformly charging the electrophotographic photoreceptor, the conductive particles preferably have an atomic concentration ratio of Nb atoms to Ti atoms within 5% of the maximum diameter from the surface of 0.02 to 0.20. In addition, the amount of niobium atoms is preferably 2.6% by mass to 10.0% by mass relative to the mass of the titanium oxide particles.
外添剤Aは、トナーへの埋め込みが起こりづらく、表面積が大きく、また、外添剤を起点とした注入帯電を効率よく行うため、その形状の好ましい例は以下のとおりである。すなわち、外添剤Aは、球状以外の形状が好ましく、三次元構造において1の軸方向に長い形状(該軸を長軸と呼ぶ)が好ましい。外添剤Aを長軸方向に垂直に切断した断面の形状は問わず、円、四角、三角形、多角形、それらの組合せであり得る。また、断面の断面積は、長軸方向の全てにおいて、実質同じであってもよいし、変化してもよく、長軸方向に対し両端において断面積が小さい、又は大きい、あるいは、長軸方向における、一端の断面積が他端の断面積よりも小さい形状であってもよい。すなわち、外添剤Aの形状は、柱体(円柱、四角柱、三角柱、多角柱)、中ごろが太い柱体、中ごろが細い柱体、あるいは、錐体(円錐、四角錐、三角錐、多角錐)の形状、これらを切断した一部の形状、針状(柱体あるいは錐体であって長軸が短軸に比べ十分に長いもの)、ロッド状、これらの混合物などを挙げられる。なお、外添剤Aの長径とは、外添剤の長軸の長さであり、短径とは、その断面積が最大となる位置における長軸に垂直な断面の円相当径を指し、それぞれ、代表値として、個数平均値を用いる。 The external additive A is less likely to be embedded in the toner, has a large surface area, and efficiently injects and charges the external additive. Therefore, preferred examples of its shape are as follows. That is, the external additive A is preferably a shape other than a sphere, and is preferably a shape that is long in one axial direction in a three-dimensional structure (the axis is called the long axis). The shape of a cross section obtained by cutting the external additive A perpendicularly to the long axis direction does not matter, and may be a circle, a square, a triangle, a polygon, or a combination thereof. In addition, the cross-sectional area of the cross section may be substantially the same in the entire long axis direction, or may vary, and the cross-sectional area may be small or large at both ends in the long axis direction, or the cross-sectional area of one end in the long axis direction may be smaller than the cross-sectional area of the other end. That is, the shape of the external additive A can be a cylinder (cylinder, square cylinder, triangular cylinder, polygonal cylinder), a cylinder with a thick center, a cylinder with a thin center, or a pyramid (cone, square pyramid, triangular pyramid, polygonal pyramid), a cut part of these, a needle shape (a cylinder or pyramid whose major axis is sufficiently longer than its minor axis), a rod shape, a mixture of these, etc. The major axis of the external additive A is the length of the major axis of the external additive, and the minor axis is the equivalent circle diameter of the cross section perpendicular to the major axis at the position where the cross-sectional area is maximum, and the number average value is used as the representative value for each.
外添剤Aは、長径が100nm以上3000nm以下であり、好ましくは500nm以上2000nm以下であり、さらに好ましくは800nm以上1700nm以下である。外添剤Aの長径がこの範囲であると、電子写真感光体からの注入帯電の効率を上げ、かつ外添剤Aのトナー粒子への埋め込みが抑制されるため、長期の使用期間を通じてベタ画像の均一性が向上する。ベタ画像の均一性が向上する理由は、現像剤担持体から電子写真感光体に現像するニップ前において、外添剤Aが一瞬早く電子写真感光体に触れ、接触点を起点にトナーへの注入帯電が起こるためと考えられる。 The major axis of the external additive A is 100 nm or more and 3000 nm or less, preferably 500 nm or more and 2000 nm or less, and more preferably 800 nm or more and 1700 nm or less. When the major axis of the external additive A is in this range, the efficiency of the injection charge from the electrophotographic photoreceptor is increased and the embedding of the external additive A into the toner particles is suppressed, so that the uniformity of the solid image is improved over a long period of use. The reason for the improvement in the uniformity of the solid image is thought to be that the external additive A touches the electrophotographic photoreceptor momentarily before the nip where development is performed from the developer carrier to the electrophotographic photoreceptor, and the injection charge to the toner occurs starting from the contact point.
外添剤Aは、そのアスペクト比すなわち、長径/短径が5.0以上であり、好ましくは6.0以上、さらに好ましくは8.0以上である。該外添剤Aのアスペクト比がこの範囲であると、電子写真感光体からトナーへの注入帯電を効率的にし、電子写真画像形成装置の立ち上げ直後のベタ濃度と十分な使用期間を通じた濃度均一性を良好にする。アスペクト比の上限は特に規定されないが、好適な粒子径の粒子を製造しやすいという観点から20.0以下、さらには16.0以下が好ましい。 The aspect ratio of the external additive A, i.e., the major axis/minor axis, is 5.0 or more, preferably 6.0 or more, and more preferably 8.0 or more. When the aspect ratio of the external additive A is in this range, the injection charge from the electrophotographic photoreceptor to the toner is made efficient, and the solid density immediately after starting up the electrophotographic image forming apparatus and the density uniformity over a sufficient period of use are improved. There is no particular upper limit for the aspect ratio, but from the viewpoint of facilitating the production of particles with a suitable particle size, a value of 20.0 or less, and more preferably 16.0 or less, is preferred.
外添剤Aは、比抵抗が1.0×105Ω・cm以上1.0×108Ω・cm以下であり、好ましくは1.0×106Ω・cm以上5.0×107Ω・cm以下である。この範囲であると、トナーへの注入帯電を効率的に行い、電荷のリークが少なく、電子写真画像形成装置の立ち上げ直後の帯電立ち上がり性と耐久後までの帯電均一性を両立することができる。 The resistivity of the external additive A is from 1.0× 10 Ω·cm to 1.0× 10 Ω·cm, preferably from 1.0× 10 Ω·cm to 5.0× 10 Ω·cm. Within this range, charging can be efficiently injected into the toner, charge leakage is small, and both the charge rise immediately after start-up of the electrophotographic image forming apparatus and the charge uniformity even after endurance testing can be achieved.
トナー中、該外添剤Aが表面に存在することが確認できるトナー粒子の割合は、30個数%以上であり、より好ましくは40個数%以上あり、さらに好ましくは50個数%以上である。トナーへの注入帯電という目的を満たせばよく、上記割合の上限は特に規定されないが、トナーが負帯電を持ちすぎないという観点から95個数%以下であることが好ましく、90個数%以下であることがさらに好ましい。 In the toner, the percentage of toner particles on whose surface the external additive A can be confirmed is 30% by number or more, more preferably 40% by number or more, and even more preferably 50% by number or more. As long as the objective of injecting charge into the toner is met, there is no particular upper limit to the percentage, but from the viewpoint of preventing the toner from becoming too negatively charged, it is preferably 95% by number or less, and even more preferably 90% by number or less.
なお、該外添剤Aが表面に存在するとは、外添剤Aがトナー粒子の表面上に1個以上確認できることをいう。該外添剤Aが表面に存在することは、走査型顕微鏡を用いてトナーを観察することで確認できる。 The presence of the external additive A on the surface means that one or more particles of the external additive A can be confirmed on the surface of the toner particle. The presence of the external additive A on the surface can be confirmed by observing the toner using a scanning microscope.
外添剤Aは、上記の物性範囲であることを満たせば材質は限定されないが、例えば酸化チタン粒子、酸化アルミ粒子、などの無機粒子であることが好ましい。
外添剤Aは、特には、酸化チタン粒子を含むことが好ましい。外添剤Aが酸化チタン粒子を含むことで、抵抗値を所望の範囲に設定しやすく、耐久後のハーフトーンムラが良好に抑制される。
The material of the external additive A is not limited as long as it satisfies the above-mentioned range of physical properties, but it is preferable that the external additive A is an inorganic particle such as titanium oxide particle or aluminum oxide particle.
It is particularly preferable that the external additive A contains titanium oxide particles. When the external additive A contains titanium oxide particles, the resistance value can be easily set within a desired range, and half-tone unevenness after durability testing can be effectively suppressed.
外添剤Aは、ルチル型酸化チタン粒子を含むことがさらに好ましい。外添剤Aがルチル型酸化チタン粒子を含むことで、電子写真感光体の表面から注入された電荷を外部にリークさせず、効率的にトナーを帯電させることができる。 It is further preferred that the external additive A contains rutile-type titanium oxide particles. By containing rutile-type titanium oxide particles, the charge injected from the surface of the electrophotographic photoreceptor is not leaked to the outside, and the toner can be charged efficiently.
本発明において、トナー粒子はホウ酸を含有することが好ましい。トナー粒子がホウ酸を含有することで、トナーに注入された電荷の保持性能が向上し、十分な使用期間を通じて画像品位を向上させる。 In the present invention, the toner particles preferably contain boric acid. By containing boric acid in the toner particles, the toner has improved ability to retain the charge injected into it, improving image quality over a sufficient period of use.
ホウ酸はトナー表面近傍に存在することが好ましい。トナー粒子中のホウ酸がトナー表面近傍に存在するかどうかは、ゲルマニウムを用いたATR-IR分析によって確かめられ、すなわち、ゲルマニウムを用いたATR-IR分析でホウ酸が検出されると、ホウ酸がトナー表面近傍に存在することを意味する。トナー表面近傍にホウ酸を存在させることによって、注入帯電によって帯電されたトナーの帯電が維持され、十分な使用期間を通じて画像品位を向上することができる。 It is preferable that boric acid is present near the toner surface. Whether or not boric acid in a toner particle is present near the toner surface can be confirmed by ATR-IR analysis using germanium; that is, when boric acid is detected in ATR-IR analysis using germanium, it means that boric acid is present near the toner surface. By having boric acid present near the toner surface, the charge of the toner charged by injection charging is maintained, and image quality can be improved over a sufficient period of use.
ホウ酸を、トナー粒子に含有させる手段は特に制限されない。例えば、ホウ酸を、トナー粒子に内添する、又は凝集法における凝集剤として使用することによって、トナー粒子中に含有させることができる。凝集剤としてホウ酸を添加すると、トナー粒子表面近傍にホウ酸を導入しやすい。ホウ酸の原材料としては、有機ホウ酸、ホウ酸塩、ホウ酸エステルなどの状態のものを含む。トナー粒子を水系媒体中で製造する場合は、反応性や製造安定性の観点からホウ酸塩として添加することが好ましく、具体的には、例えば、四ホウ酸ナトリウム、ホウ酸アンモニウムなどが挙げられ、特にホウ砂が好ましく用いられる。 There are no particular limitations on the means by which boric acid is incorporated into toner particles. For example, boric acid can be incorporated into toner particles by adding it internally to the toner particles or using it as an aggregating agent in an aggregating method. Adding boric acid as an aggregating agent makes it easier to introduce boric acid near the surface of the toner particles. Raw materials for boric acid include organic boric acid, borate salts, borate esters, and the like. When toner particles are produced in an aqueous medium, it is preferable to add it as a borate salt from the viewpoint of reactivity and production stability. Specific examples include sodium tetraborate and ammonium borate, and borax is particularly preferred.
ホウ砂は、四ホウ酸ナトリウムNa2B4O7の十水和物で表され、酸性水溶液中でホウ酸へと変化する為、水系媒体中において、酸性環境下で使用する場合はホウ砂が好ましく用いられる。ホウ砂は好ましくは、トナー粒子中0.1質量%から10質量%含まれる。 Borax is represented by the decahydrate of sodium tetraborate Na2B4O7 , and changes to boric acid in an acidic aqueous solution, so borax is preferably used when used in an aqueous medium under an acidic environment. Borax is preferably contained in the toner particles in an amount of 0.1% by mass to 10% by mass.
以下、本発明におけるトナーの構成について説明する。
<結着樹脂>
トナー粒子は、結着樹脂を含有する。結着樹脂の含有量は、トナー粒子中の樹脂成分全量のうち、50質量%以上であることが好ましい。
結着樹脂としては、エステル結合を有する樹脂を含んでいればよく、特に制限されず、公知の樹脂を用いることができる。スチレンアクリル樹脂やポリエステル樹脂が好ましい。より好ましくはポリエステル樹脂である。
The constitution of the toner in the present invention will be described below.
<Binder resin>
The toner particles contain a binder resin. The content of the binder resin is preferably 50% by mass or more of the total amount of the resin components in the toner particles.
The binder resin is not particularly limited as long as it contains a resin having an ester bond, and a known resin can be used. Styrene acrylic resin and polyester resin are preferred. Polyester resin is more preferred.
ポリエステル樹脂は、多価カルボン酸、ポリオール、ヒドロキシカルボン酸などの中から好適なものを選択して組み合わせ、例えば、エステル交換法又は重縮合法など、公知の方法を用いて合成することで得られる。好ましくは、ポリエステル樹脂は、ジカルボン酸及びジオールの縮重合体を含む。 The polyester resin is obtained by selecting and combining suitable polycarboxylic acids, polyols, hydroxycarboxylic acids, etc., and synthesizing them using a known method such as an ester exchange method or a polycondensation method. The polyester resin preferably contains a condensation polymer of a dicarboxylic acid and a diol.
多価カルボン酸は、1分子中にカルボキシ基を2個以上含有する化合物である。このうち、ジカルボン酸は1分子中にカルボキシ基を2個含有する化合物であって、好ましく使用される。 Polycarboxylic acids are compounds that contain two or more carboxy groups in one molecule. Of these, dicarboxylic acids are compounds that contain two carboxy groups in one molecule and are preferably used.
ジカルボン酸として、例えば、シュウ酸、コハク酸、グルタル酸、マレイン酸、アジピン酸、β-メチルアジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ノナンジカルボン酸、デカンジカルボン酸、ウンデカンジカルボン酸、ドデカンジカルボン酸、フマル酸、シトラコン酸、ジグリコール酸、シクロヘキサン-3,5-ジエン-1,2-カルボン酸、ヘキサヒドロテレフタル酸、マロン酸、ピメリン酸、スペリン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、テトラクロロフタル酸、クロロフタル酸、ニトロフタル酸、p-カルボキシフェニル酢酸、p-フェニレン二酢酸、m-フェニレン二酢酸、o-フェニレン二酢酸、ジフェニル酢酸、ジフェニル-p,p’-ジカルボン酸、ナフタレン-1,4-ジカルボン酸、ナフタレン-1,5-ジカルボン酸、ナフタレン-2,6-ジカルボン酸、アントラセンジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸などを挙げることができる。 Examples of dicarboxylic acids include oxalic acid, succinic acid, glutaric acid, maleic acid, adipic acid, β-methyladipic acid, azelaic acid, sebacic acid, nonanedicarboxylic acid, decanedicarboxylic acid, undecanedicarboxylic acid, dodecanedicarboxylic acid, fumaric acid, citraconic acid, diglycolic acid, cyclohexane-3,5-diene-1,2-carboxylic acid, hexahydroterephthalic acid, malonic acid, pimelic acid, suberic acid, phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, tetrachlorophthalic acid, chlorophthalic acid, nitrophthalic acid, p-carboxyphenylacetic acid, p-phenylenediacetic acid, m-phenylenediacetic acid, o-phenylenediacetic acid, diphenylacetic acid, diphenyl-p,p'-dicarboxylic acid, naphthalene-1,4-dicarboxylic acid, naphthalene-1,5-dicarboxylic acid, naphthalene-2,6-dicarboxylic acid, anthracenedicarboxylic acid, and cyclohexanedicarboxylic acid.
また、上記ジカルボン酸以外の多価カルボン酸としては、例えば、トリメリット酸、トリメシン酸、ピロメリット酸、ナフタレントリカルボン酸、ナフタレンテトラカルボン酸、ピレントリカルボン酸、ピレンテトラカルボン酸、イタコン酸、グルタコン酸、n-ドデシルコハク酸、n-ドデセニルコハク酸、イソドデシルコハク酸、イソドデセニルコハク酸、n-オクチルコハク酸、n-オクテニルコハク酸などが挙げられる。これらは1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。 Examples of polycarboxylic acids other than the dicarboxylic acids include trimellitic acid, trimesic acid, pyromellitic acid, naphthalene tricarboxylic acid, naphthalene tetracarboxylic acid, pyrene tricarboxylic acid, pyrene tetracarboxylic acid, itaconic acid, glutaconic acid, n-dodecyl succinic acid, n-dodecenyl succinic acid, isododecyl succinic acid, isododecenyl succinic acid, n-octyl succinic acid, and n-octenyl succinic acid. These may be used alone or in combination of two or more.
ポリオールは、1分子中に水酸基を2個以上含有する化合物である。このうち、ジオールは1分子中に水酸基を2個含有する化合物であり、好ましく使用される。 Polyols are compounds that contain two or more hydroxyl groups in one molecule. Of these, diols are compounds that contain two hydroxyl groups in one molecule and are preferably used.
具体的には、ジオールとして、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,7-ヘプタンジオール、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、1,10-デカンジオール、1,11-ウンデカンジオール、1,12-ドデカンジオール、1,13-トリデカンジオール、1,14-テトラデカンジオール、1,18-オクタデカンジオール、1,14-エイコサンデカンジオール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、1,4-シクロヘキサンジオール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、1,4-ブテンジオール、ネオペンチルグリコール、ポリテトラメチレングリコール、水素添加ビスフェノールA、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、上記ビスフェノール類のアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど)付加物を含むことができる。 Specific examples of diols include ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,7-heptanediol, 1,8-octanediol, 1,9-nonanediol, 1,10-decanediol, 1,11-undecanediol, 1,12-dodecanediol, 1,13-tridecanediol, 1,14-tetradecanediol, 1,18-octadecanediol, and 1,14-eicosapentaenoic acid. These include butyl ether glycol, dipropylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene ether glycol, 1,4-cyclohexanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol, 1,4-butenediol, neopentyl glycol, polytetramethylene glycol, hydrogenated bisphenol A, bisphenol A, bisphenol F, bisphenol S, and alkylene oxide (ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, etc.) adducts of the above bisphenols.
これらのうち好ましいものは、炭素数2以上12以下のアルキレングリコールとビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物であり、特に好ましいものはビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物と炭素数2以上12以下のアルキレングリコールとの併用である。ビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物としては下記式(A)で示される化合物が挙げられる。
ビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物はビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物及び/又はエチレンオキサイド付加物であることが好ましい。より好ましくはプロピレンオキサイド付加物である。また、x+yの平均値は1以上5以下であることが好ましい。 The alkylene oxide adduct of bisphenol A is preferably a propylene oxide adduct and/or an ethylene oxide adduct of bisphenol A. More preferably, it is a propylene oxide adduct. In addition, the average value of x+y is preferably 1 or more and 5 or less.
三価以上のアルコールとしては、例えば、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ヘキサメチロールメラミン、ヘキサエチロールメラミン、テトラメチロールベンゾグアナミン、テトラエチロールベンゾグアナミン、ソルビトール、トリスフェノールPA、フェノールノボラック、クレゾールノボラック、上記三価以上のアルコール類のアルキレンオキサイド付加物などが挙げられる。これらは1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい Examples of trihydric or higher alcohols include glycerin, trimethylolethane, trimethylolpropane, pentaerythritol, hexamethylolmelamine, hexaethylolmelamine, tetramethylolbenzoguanamine, tetraethylolbenzoguanamine, sorbitol, trisphenol PA, phenol novolac, cresol novolac, and alkylene oxide adducts of the above trihydric or higher alcohols. These may be used alone or in combination of two or more.
スチレンアクリル樹脂としては、下記重合性単量体からなる単独重合体、又はこれらを2種以上組み合わせて得られる共重合体、さらにはそれらの混合物が挙げられる。
スチレン、α-メチルスチレン、β-メチルスチレン、o-メチルスチレン、m-メチルスチレン、p-メチルスチレン、2,4-ジメチルスチレン、p-n-ブチルスチレン、p-tert-ブチルスチレン、p-n-ヘキシルスチレン、p-n-オクチルスチレン、p-n-ノニルスチレン、p-n-デシルスチレン、p-n-ドデシルスチレン、p-メトキシスチレン及びp-フェニルスチレンのようなスチレン系モノマーを挙げられる。
メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n-プロピル(メタ)アクリレート、iso-プロピル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、iso-ブチル(メタ)アクリレート、tert-ブチル(メタ)アクリレート、n-アミル(メタ)アクリレート、n-ヘキシル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、n-オクチル(メタ)アクリレート、n-ノニル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、ジメチルフォスフェートエチル(メタ)アクリレート、ジエチルフォスフェートエチル(メタ)アクリレート、ジブチルフォスフェートエチル(メタ)アクリレート及び2-ベンゾイルオキシエチル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリロニトリル、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸、マレイン酸のような(メタ)アクリル系モノマーを挙げられる。
ビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテルなどのビニルエーテル系モノマー;ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルイソプロペニルケトンなどのビニルケトン系モノマー及びエチレン、プロピレン、ブタジエンなどのポリオレフィン類モノマーを挙げられる。
Examples of the styrene-acrylic resin include homopolymers made of the following polymerizable monomers, copolymers obtained by combining two or more of these, and mixtures thereof.
Styrenic monomers such as styrene, α-methylstyrene, β-methylstyrene, o-methylstyrene, m-methylstyrene, p-methylstyrene, 2,4-dimethylstyrene, p-n-butylstyrene, p-tert-butylstyrene, p-n-hexylstyrene, p-n-octylstyrene, p-n-nonylstyrene, p-n-decylstyrene, p-n-dodecylstyrene, p-methoxystyrene and p-phenylstyrene may be mentioned.
Examples of (meth)acrylic monomers include methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, n-propyl (meth)acrylate, iso-propyl (meth)acrylate, n-butyl (meth)acrylate, iso-butyl (meth)acrylate, tert-butyl (meth)acrylate, n-amyl (meth)acrylate, n-hexyl (meth)acrylate, 2-ethylhexyl (meth)acrylate, n-octyl (meth)acrylate, n-nonyl (meth)acrylate, cyclohexyl (meth)acrylate, benzyl (meth)acrylate, dimethyl phosphate ethyl (meth)acrylate, diethyl phosphate ethyl (meth)acrylate, dibutyl phosphate ethyl (meth)acrylate, and 2-benzoyloxyethyl (meth)acrylate, (meth)acrylonitrile, 2-hydroxyethyl (meth)acrylate, (meth)acrylic acid, and maleic acid.
Examples of the monomer include vinyl ether monomers such as vinyl methyl ether and vinyl isobutyl ether; vinyl ketone monomers such as vinyl methyl ketone, vinyl ethyl ketone and vinyl isopropenyl ketone; and polyolefin monomers such as ethylene, propylene and butadiene.
スチレンアクリル樹脂は、必要に応じて多官能性の重合性単量体を用いることができる。多官能性の重合性単量体としては、例えば、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、2,2’-ビス(4-((メタ)アクリロキシジエトキシ)フェニル)プロパン、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、テトラメチロールメタンテトラ(メタ)アクリレート、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタリン及びジビニルエーテルなどが挙げられる。
また、重合度を制御するため、公知の連鎖移動剤及び重合禁止剤をさらに添加することも可能である。
The styrene acrylic resin may contain a polyfunctional polymerizable monomer as required. Examples of the polyfunctional polymerizable monomer include diethylene glycol di(meth)acrylate, triethylene glycol di(meth)acrylate, tetraethylene glycol di(meth)acrylate, polyethylene glycol di(meth)acrylate, 1,6-hexanediol di(meth)acrylate, neopentyl glycol di(meth)acrylate, tripropylene glycol di(meth)acrylate, polypropylene glycol di(meth)acrylate, 2,2'-bis(4-((meth)acryloxydiethoxy)phenyl)propane, trimethylolpropane tri(meth)acrylate, tetramethylolmethane tetra(meth)acrylate, divinylbenzene, divinylnaphthalene, and divinyl ether.
In order to control the degree of polymerization, it is also possible to further add a known chain transfer agent and polymerization inhibitor.
スチレンアクリル樹脂を得るための重合開始剤としては、有機過酸化物系開始剤やアゾ系重合開始剤が挙げられる。
有機過酸化物系開始剤としては、ベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ジ-α-クミルパーオキサイド、2,5-ジメチル-2,5-ビス(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、ビス(4-t-ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネート、1,1-ビス(t-ブチルパーオキシ)シクロドデカン、t-ブチルパーオキシマレイン酸、ビス(t-ブチルパーオキシ)イソフタレート、メチルエチルケトンパーオキサイド、tert-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート、ジイソプロピルパーオキシカーボネート、クメンヒドロパーオキサイド、2,4-ジクロロベンゾイルパーオキサイド及びtert-ブチル-パーオキシピバレートなどが挙げられる。
アゾ系重合開始剤としては、2,2’-アゾビス-(2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル、1,1’-アゾビス(シクロヘキサン-1-カルボニトリル)、2,2’-アゾビス-4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル及びアゾビスメチルブチロニトリル、2,2’-アゾビス-(イソ酪酸メチル)などが挙げられる。
Examples of the polymerization initiator for obtaining the styrene-acrylic resin include organic peroxide-based initiators and azo-based polymerization initiators.
Examples of the organic peroxide initiator include benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, di-α-cumyl peroxide, 2,5-dimethyl-2,5-bis(benzoylperoxy)hexane, bis(4-t-butylcyclohexyl)peroxydicarbonate, 1,1-bis(t-butylperoxy)cyclododecane, t-butylperoxymaleic acid, bis(t-butylperoxy)isophthalate, methyl ethyl ketone peroxide, tert-butylperoxy-2-ethylhexanoate, diisopropyl peroxycarbonate, cumene hydroperoxide, 2,4-dichlorobenzoyl peroxide, and tert-butylperoxypivalate.
Examples of the azo polymerization initiator include 2,2'-azobis-(2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2'-azobisisobutyronitrile, 1,1'-azobis(cyclohexane-1-carbonitrile), 2,2'-azobis-4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile, azobismethylbutyronitrile, and 2,2'-azobis-(methyl isobutyrate).
また、重合開始剤として、酸化性物質と還元性物質とを組み合わせたレドックス系開始剤を用いることもできる。
酸化性物質としては、過酸化水素、過硫酸塩(ナトリウム塩、カリウム塩及びアンモニウム塩)の無機過酸化物並びに4価のセリウム塩の酸化性金属塩が挙げられる。
還元性物質としては還元性金属塩(2価の鉄塩、1価の銅塩及び3価のクロム塩)、アンモニア、低級アミン(メチルアミン及びエチルアミンのような炭素数1以上6以下程度のアミン)、ヒドロキシルアミンのようなアミノ化合物、チオ硫酸ナトリウム、ナトリウムハイドロサルファイト、亜硫酸水素ナトリウム、亜硫酸ナトリウム及びナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレートなどの還元性硫黄化合物、低級アルコール(炭素数1以上6以下)、アスコルビン酸又はその塩並びに低級アルデヒド(炭素数1以上6以下)が挙げられる。
Furthermore, a redox initiator, which is a combination of an oxidizing substance and a reducing substance, can also be used as the polymerization initiator.
Oxidizing substances include inorganic peroxides such as hydrogen peroxide, persulfates (sodium, potassium and ammonium salts) and oxidizing metal salts such as tetravalent cerium salts.
Examples of reducing substances include reducing metal salts (divalent iron salts, monovalent copper salts, and trivalent chromium salts), ammonia, lower amines (amines having from 1 to 6 carbon atoms, such as methylamine and ethylamine), amino compounds such as hydroxylamine, reducing sulfur compounds such as sodium thiosulfate, sodium hydrosulfite, sodium hydrogensulfite, sodium sulfite, and sodium formaldehyde sulfoxylate, lower alcohols (having from 1 to 6 carbon atoms), ascorbic acid or a salt thereof, and lower aldehydes (having from 1 to 6 carbon atoms).
重合開始剤は、10時間半減期温度を参考に選択され、単独又は混合して利用される。重合開始剤の添加量は、目的とする重合度により変化するが、一般的には重合性単量体100.0質量部に対し0.5質量部以上20.0質量部以下が添加される。 Polymerization initiators are selected with reference to their 10-hour half-life temperatures and are used alone or in combination. The amount of polymerization initiator added varies depending on the desired degree of polymerization, but generally 0.5 to 20.0 parts by mass are added per 100.0 parts by mass of polymerizable monomer.
<離型剤>
本発明におけるトナーには、離型剤として、公知のワックスを用いることができる。
具体的には、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラクタムに代表される石油系ワックス及びその誘導体、モンタンワックス及びその誘導体、フィッシャートロプシュ法による炭化水素ワックス及びその誘導体、ポリエチレンに代表されるポリオレフィンワックス及びその誘導体、カルナバワックス、キャンデリラワックスに代表される天然ワックス及びそれらの誘導体が挙げられ、誘導体には酸化物や、ビニルモノマーとのブロック共重合物、グラフト変性物も含まれる。
<Release Agent>
In the toner of the present invention, a known wax may be used as a releasing agent.
Specific examples include petroleum waxes and derivatives thereof, such as paraffin wax, microcrystalline wax, and petroleum waxes represented by petrolactam, montan wax and derivatives thereof, hydrocarbon waxes produced by the Fischer-Tropsch process and derivatives thereof, polyolefin waxes and derivatives thereof, such as polyethylene, natural waxes and derivatives thereof, such as carnauba wax and candelilla wax, and derivatives thereof. Derivatives also include oxides, block copolymers with vinyl monomers, and graft modified products.
また、高級脂肪族アルコールなどのアルコール、ステアリン酸、パルミチン酸などの脂肪酸又はその酸アミド、エステル、ケトン、硬化ヒマシ油及びその誘導体、植物ワックス、動物ワックスが挙げられる。これらは単独又は併用して用いることができる。 Other examples include alcohols such as higher aliphatic alcohols, fatty acids such as stearic acid and palmitic acid or their acid amides, esters, ketones, hydrogenated castor oil and its derivatives, vegetable waxes, and animal waxes. These can be used alone or in combination.
これらの中でも、ポリオレフィン、フィッシャートロプシュ法による炭化水素ワックス、又は石油系ワックスは、これらを使用した場合に、現像性や転写性が向上する傾向があり好ましい。なお、これらのワックスには、トナーが本発明の効果に影響を与えない範囲で酸化防止剤が添加されていてもよい。 Among these, polyolefins, Fischer-Tropsch hydrocarbon waxes, and petroleum waxes are preferred because their use tends to improve developability and transferability. In addition, antioxidants may be added to these waxes to the extent that the toner does not affect the effects of the present invention.
また、結着樹脂に対する相分離性、又は、結晶化温度の観点からは、ベヘン酸ベヘニル、セバシン酸ジベヘニルなどの高級脂肪酸エステルなどが好適に例示できる。 In terms of phase separation with respect to the binder resin or crystallization temperature, preferred examples include higher fatty acid esters such as behenyl behenate and dibehenyl sebacate.
また、離型剤を用いる場合、その含有量は、結着樹脂100.0質量部に対して、1.0質量部以上30.0質量部以下であることが好ましい。 When a release agent is used, its content is preferably 1.0 part by mass or more and 30.0 parts by mass or less per 100.0 parts by mass of the binder resin.
離型剤の融点は、30℃以上120℃以下であることが好ましく、より好ましくは60℃以上100℃以下である。 The melting point of the release agent is preferably 30°C or higher and 120°C or lower, and more preferably 60°C or higher and 100°C or lower.
上記のような熱特性を呈する離型剤を用いることにより、離型効果が効率良く発現され、より広い定着領域が確保される。 By using a release agent that exhibits the thermal properties described above, the release effect is efficiently achieved and a wider fixing area is ensured.
<可塑剤>
本発明におけるトナーには、シャープメルト性を向上させるために結晶性の可塑剤を使用することが好ましい。可塑剤としては、特に限定されることなく、下記のようなトナーに用いられる公知のものを用いることができる。
<Plasticizer>
In the toner of the present invention, it is preferable to use a crystalline plasticizer in order to improve the sharp melting property. The plasticizer is not particularly limited, and any of the known plasticizers used in toners such as those described below can be used.
具体的には、ベヘン酸ベヘニル、ステアリン酸ステアリル、パルミチン酸パルミチルのような1価のアルコールと脂肪族カルボン酸のエステル、1価のカルボン酸と脂肪族アルコールのエステル、エチレングリコールジステアレート、セバシン酸ジベヘニル、ヘキサンジオールジベヘネートのような2価のアルコールと脂肪族カルボン酸のエステル、2価のカルボン酸と脂肪族アルコールのエステル、グリセリントリベヘネートのような3価のアルコールと脂肪族カルボン酸のエステル、3価のカルボン酸と脂肪族アルコールのエステル、ペンタエリスリトールテトラステアレート、ペンタエリスリトールテトラパルミテートのような4価のアルコールと脂肪族カルボン酸のエステル、4価のカルボン酸と脂肪族アルコールのエステル、ジペンタエリスリトールヘキサステアレート、ジペンタエリスリトールヘキサパルミテートのような6価のアルコールと脂肪族カルボン酸のエステル、6価のカルボン酸と脂肪族アルコールのエステル、ポリグリセリンベヘネートのような多価アルコールと脂肪族カルボン酸のエステル、多価カルボン酸と脂肪族アルコールのエステル、又はカルナバワックス、ライスワックスのような天然エステルワックスを挙げることができ、これらは単独又は併用して用いることができる。 Specifically, esters of monohydric alcohols and aliphatic carboxylic acids such as behenyl behenate, stearyl stearate, and palmityl palmitate, esters of monohydric carboxylic acids and aliphatic alcohols, esters of dihydric alcohols and aliphatic carboxylic acids such as ethylene glycol distearate, dibehenyl sebacate, and hexanediol dibehenate, esters of dihydric carboxylic acids and aliphatic alcohols, esters of trihydric alcohols and aliphatic carboxylic acids such as glycerin tribehenate, esters of trihydric carboxylic acids and aliphatic alcohols, pentaerythritol tetrastearate, pentaerythritol tetrastearate, Examples of the ester include esters of tetrahydric alcohols and aliphatic carboxylic acids such as trapalmitate, esters of tetrahydric carboxylic acids and aliphatic alcohols, esters of hexahydric alcohols and aliphatic carboxylic acids such as dipentaerythritol hexastearate and dipentaerythritol hexapalmitate, esters of hexahydric carboxylic acids and aliphatic alcohols, esters of polyhydric alcohols and aliphatic carboxylic acids such as polyglycerin behenate, esters of polyhydric carboxylic acids and aliphatic alcohols, and natural ester waxes such as carnauba wax and rice wax, which can be used alone or in combination.
<着色剤>
トナー粒子は着色剤を含有してもよい。着色剤として、公知の顔料、染料を用いることができる。耐候性に優れる点から着色剤としては、顔料が好ましい。
<Coloring Agent>
The toner particles may contain a colorant. Known pigments and dyes can be used as the colorant. Pigments are preferred as the colorant because they have excellent weather resistance.
シアン系着色剤としては、銅フタロシアニン化合物及びその誘導体、アントラキノン化合物及び塩基染料レーキ化合物などが挙げられる。
具体的には、以下のものが挙げられる。C.I.ピグメントブルー1、C.I.ピグメントブルー7、C.I.ピグメントブルー15、C.I.ピグメントブルー15:1、C.I.ピグメントブルー15:2、C.I.ピグメントブルー15:3、C.I.ピグメントブルー15:4、C.I.ピグメントブルー60、C.I.ピグメントブルー62及びC.I.ピグメントブルー66。
Examples of cyan colorants include copper phthalocyanine compounds and derivatives thereof, anthraquinone compounds, and basic dye lake compounds.
Specific examples include C.I. Pigment Blue 1, C.I. Pigment Blue 7, C.I. Pigment Blue 15, C.I. Pigment Blue 15:1, C.I. Pigment Blue 15:2, C.I. Pigment Blue 15:3, C.I. Pigment Blue 15:4, C.I. Pigment Blue 60, C.I. Pigment Blue 62 and C.I. Pigment Blue 66.
マゼンタ系着色剤としては、縮合アゾ化合物、ジケトピロロピロール化合物、アントラキノン化合物、キナクリドン化合物、塩基染料レーキ化合物、ナフトール化合物、ベンズイミダゾロン化合物、チオインジゴ化合物及びペリレン化合物などが挙げられる。
具体的には、以下のものが挙げられる。C.I.ピグメントレッド2、C.I.ピグメントレッド3、C.I.ピグメントレッド5、C.I.ピグメントレッド6、C.I.ピグメントレッド7、C.I.ピグメントバイオレット19、C.I.ピグメントレッド23、C.I.ピグメントレッド48:2、C.I.ピグメントレッド48:3、C.I.ピグメントレッド48:4、C.I.ピグメントレッド57:1、C.I.ピグメントレッド81:1、C.I.ピグメントレッド122、C.I.ピグメントレッド144、C.I.ピグメントレッド146、C.I.ピグメントレッド150、C.I.ピグメントレッド166、C.I.ピグメントレッド169、C.I.ピグメントレッド177、C.I.ピグメントレッド184、C.I.ピグメントレッド185、C.I.ピグメントレッド202、C.I.ピグメントレッド206、C.I.ピグメントレッド220、C.I.ピグメントレッド221及びC.I.ピグメントレッド254、及びC.I.ピグメントバイオレット19。
Examples of magenta colorants include condensed azo compounds, diketopyrrolopyrrole compounds, anthraquinone compounds, quinacridone compounds, basic dye lake compounds, naphthol compounds, benzimidazolone compounds, thioindigo compounds, and perylene compounds.
Specific examples include the following: C.I.
イエロー系着色剤としては、縮合アゾ化合物、イソインドリノン化合物、アントラキノン化合物、アゾ金属錯体、メチン化合物及びアリルアミド化合物などが挙げられる。
具体的には、以下のものが挙げられる。C.I.ピグメントイエロー12、C.I.ピグメントイエロー13、C.I.ピグメントイエロー14、C.I.ピグメントイエロー15、C.I.ピグメントイエロー17、C.I.ピグメントイエロー62、C.I.ピグメントイエロー74、C.I.ピグメントイエロー83、C.I.ピグメントイエロー93、C.I.ピグメントイエロー94、C.I.ピグメントイエロー95、C.I.ピグメントイエロー97、C.I.ピグメントイエロー109、C.I.ピグメントイエロー110、C.I.ピグメントイエロー111、C.I.ピグメントイエロー120、C.I.ピグメントイエロー127、C.I.ピグメントイエロー128、C.I.ピグメントイエロー129、C.I.ピグメントイエロー147、C.I.ピグメントイエロー151、C.I.ピグメントイエロー154、C.I.ピグメントイエロー155、C.I.ピグメントイエロー168、C.I.ピグメントイエロー174、C.I.ピグメントイエロー175、C.I.ピグメントイエロー176、C.I.ピグメントイエロー180、C.I.ピグメントイエロー181、C.I.ピグメントイエロー185、C.I.ピグメントイエロー191及びC.I.ピグメントイエロー194。
Examples of yellow colorants include condensed azo compounds, isoindolinone compounds, anthraquinone compounds, azo metal complexes, methine compounds, and allylamide compounds.
Specific examples include the following: C.I. Pigment Yellow 12, C.I. Pigment Yellow 13, C.I. Pigment Yellow 14, C.I. Pigment Yellow 15, C.I. Pigment Yellow 17, C.I. Pigment Yellow 62, C.I. Pigment Yellow 74, C.I. Pigment Yellow 83, C.I. Pigment Yellow 93, C.I. Pigment Yellow 94, C.I. Pigment Yellow 95, C.I. Pigment Yellow 97, C.I. Pigment Yellow 109, C.I. Pigment Yellow 110, C.I. Pigment Yellow 111, C.I. Pigment Yellow 120, C.I. Pigment Yellow 127, C.I. Pigment Yellow 128, C.I. Pigment Yellow 129, C.I. Pigment Yellow 147, C.I. Pigment Yellow 151, C.I. Pigment Yellow 154, C.I. Pigment Yellow 155, C.I. Pigment Yellow 168, C.I. Pigment Yellow 174, C.I. Pigment Yellow 175, C.I. Pigment Yellow 176, C.I. Pigment Yellow 180, C.I. Pigment Yellow 181, C.I. Pigment Yellow 185, C.I. Pigment Yellow 191 and C.I. Pigment Yellow 194.
黒色着色剤としては、カーボンブラック並びに上記イエロー系着色剤、マゼンタ系着色剤及びシアン系着色剤を用いて黒色に調色されたものが挙げられる。 Black colorants include carbon black and those toned to black using the above-mentioned yellow, magenta, and cyan colorants.
これらの着色剤は、単独で、又は混合物で、さらにはこれらを固溶体の状態で用いることができる。
着色剤を用いる場合は、結着樹脂100.0質量部に対して1.0質量部以上20.0質量部以下用いることが好ましい。
These colorants can be used alone or in mixtures, or further in the form of a solid solution.
When a colorant is used, it is preferable to use the colorant in an amount of 1.0 part by mass or more and 20.0 parts by mass or less per 100.0 parts by mass of the binder resin.
<荷電制御剤、及び荷電制御樹脂>
トナー粒子は、荷電制御剤又は荷電制御樹脂を含有してもよい。
荷電制御剤としては、公知のものが利用でき、特に摩擦帯電スピードが速く、かつ、一定の摩擦帯電量を安定して維持できる荷電制御剤が好ましい。さらに、トナー粒子を懸濁重合法により製造する場合には、重合阻害性が低く、水系媒体への可溶化物が実質的にない荷電制御剤が特に好ましい。
<Charge control agent and charge control resin>
The toner particles may contain a charge control agent or resin.
As the charge control agent, a known one can be used, and a charge control agent that has a high triboelectric charging speed and can stably maintain a constant triboelectric charge amount is particularly preferred. Furthermore, when the toner particles are produced by a suspension polymerization method, a charge control agent that has low polymerization inhibition properties and is substantially free of solubilized matter in an aqueous medium is particularly preferred.
トナーを負荷電性に制御するものとしては、モノアゾ金属化合物、アセチルアセトン金属化合物、芳香族オキシカルボン酸、芳香族ジカルボン酸、オキシカルボン酸及びジカルボン酸系の金属化合物、芳香族オキシカルボン酸、芳香族モノ及びポリカルボン酸及びその金属塩、無水物、エステル類、ビスフェノールのようなフェノール誘導体類、尿素誘導体、含金属サリチル酸系化合物、含金属ナフトエ酸系化合物、ホウ素化合物、4級アンモニウム塩、カリックスアレーン及び荷電制御樹脂などが挙げられる。 Examples of substances that control the toner to be negatively charged include monoazo metal compounds, acetylacetone metal compounds, aromatic oxycarboxylic acids, aromatic dicarboxylic acids, oxycarboxylic and dicarboxylic acid-based metal compounds, aromatic oxycarboxylic acids, aromatic mono- and polycarboxylic acids and their metal salts, anhydrides, esters, phenol derivatives such as bisphenol, urea derivatives, metal-containing salicylic acid compounds, metal-containing naphthoic acid compounds, boron compounds, quaternary ammonium salts, calixarenes, and charge control resins.
荷電制御樹脂としては、スルホン酸、スルホン酸塩若しくはスルホン酸エステルの構造を有する重合体又は共重合体を挙げることができる。スルホン酸、スルホン酸塩又はスルホン酸エステルの構造を有する重合体としては、特に以下の重合体が好ましい。すなわち、スルホン酸基含有アクリルアミド系モノマー又はスルホン酸基含有メタクリルアミド系モノマーを共重合比で2質量%以上含有する重合体が好ましく、より好ましくは5質量%以上含有する重合体である。 The charge control resin may be a polymer or copolymer having a structure of sulfonic acid, a sulfonate salt, or a sulfonate ester. As a polymer having a structure of sulfonic acid, a sulfonate salt, or a sulfonate ester, the following polymers are particularly preferred. That is, a polymer containing 2% by mass or more of a sulfonate group-containing acrylamide monomer or a sulfonate group-containing methacrylamide monomer in a copolymerization ratio is preferred, and a polymer containing 5% by mass or more is more preferred.
荷電制御樹脂は、ガラス転移温度(Tg)が35℃以上90℃以下であり、ピーク分子量(Mp)が10000以上30000以下であり、重量平均分子量(Mw)が25000以上50000以下であることが好ましい。これを用いた場合、トナー粒子に求められる熱特性に影響を及ぼすことなく、好ましい摩擦帯電特性を付与することができる。さらに、荷電制御樹脂がスルホン酸構造を含有している為、例えば重合性単量体組成物中における荷電制御樹脂自身の分散性や、着色剤などの分散性が向上し、着色力、透明性及び摩擦帯電特性をより向上させることができる。
これら荷電制御剤又は荷電制御樹脂は、単独であるいは2種類以上組み合わせて添加してもよい。
The charge control resin preferably has a glass transition temperature (Tg) of 35° C. or more and 90° C. or less, a peak molecular weight (Mp) of 10,000 or more and 30,000 or less, and a weight average molecular weight (Mw) of 25,000 or more and 50,000 or less. When used, it can impart preferable triboelectric charging properties without affecting the thermal properties required for the toner particles. Furthermore, since the charge control resin contains a sulfonic acid structure, for example, the dispersibility of the charge control resin itself in the polymerizable monomer composition and the dispersibility of colorants and the like are improved, and the coloring power, transparency, and triboelectric charging properties can be further improved.
These charge control agents or charge control resins may be added alone or in combination of two or more kinds.
荷電制御剤又は荷電制御樹脂を用いる場合、その添加量は、結着樹脂100.0質量部に対して、0.01質量部以上20.0質量部以下であることが好ましく、より好ましくは0.5質量部以上10.0質量部以下である。 When a charge control agent or charge control resin is used, the amount added is preferably 0.01 parts by weight or more and 20.0 parts by weight or less, and more preferably 0.5 parts by weight or more and 10.0 parts by weight or less, per 100.0 parts by weight of the binder resin.
<外添剤>
トナーは、外添剤Aを含み、また、その他の外添剤を含むことができる。
外添剤Aは、長径(最大径)が100nm以上3000nm以下であり、好ましくは500nm以上2000nm以下であり、さらに好ましくは800nm以上1700nm以下であり、アスペクト比が5.0以上であり、好ましくは6.0以上、さらに好ましくは8.0以上であり、比抵抗が1.0×105Ω・cm以上1.0×108Ω・cm以下であり、好ましくは1.0×106Ω・cm以上5.0×107以下である。外添剤Aは、上記の物性範囲であることを満たせば材質は限定されないが、例えば酸化チタン粒子、酸化アルミ粒子、などの無機粒子であることが好ましい。
<External Additives>
The toner contains external additive A and may also contain other external additives.
The external additive A has a major axis (maximum diameter) of 100 nm or more and 3000 nm or less, preferably 500 nm or more and 2000 nm or less, and more preferably 800 nm or more and 1700 nm or less, an aspect ratio of 5.0 or more, preferably 6.0 or more, and more preferably 8.0 or more, and a specific resistance of 1.0×10 5 Ω·cm or more and 1.0×10 8 Ω·cm or less, and preferably 1.0×10 6 Ω·cm or more and 5.0×10 7 or less. The material of the external additive A is not limited as long as it satisfies the above-mentioned physical property ranges, but it is preferable that the external additive A is an inorganic particle such as titanium oxide particles or aluminum oxide particles.
外添剤Aは、特には、酸化チタン粒子を含むことが好ましい。外添剤Aが酸化チタン粒子を含むことで、抵抗値を所望の範囲に設定しやすく、耐久後のハーフトーンムラが良好に抑制される。
外添剤Aは、ルチル型酸化チタン粒子を含むことがさらに好ましい。外添剤Aがルチル型酸化チタン粒子を含むことで、電子写真感光体の表面から注入された電荷を外部にリークさせず、効率的にトナーを帯電させることができる。
It is particularly preferable that the external additive A contains titanium oxide particles. When the external additive A contains titanium oxide particles, the resistance value can be easily set within a desired range, and half-tone unevenness after durability testing can be effectively suppressed.
It is more preferable that the external additive A contains rutile-type titanium oxide particles. When the external additive A contains rutile-type titanium oxide particles, the charge injected from the surface of the electrophotographic photoreceptor is not leaked to the outside, and the toner can be efficiently charged.
外添剤Aは、例えば、メタチタン酸にNaOH水溶液を添加し、加熱、冷却、中和などを経て、微粒子ルチル型酸化チタンを製造し、これを適宜、ボールミルなどで混合、焼成、洗浄して得ることができる。
また、外添剤A以外の外添剤としては、例えば、上記アスペクト比を有さない、粒子状のシリカ粒子、ビニル系樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、酸化チタン粒子、酸化アルミ粒子などを有することができる。
The external additive A can be obtained, for example, by adding an aqueous NaOH solution to metatitanic acid, and then heating, cooling, neutralizing, etc. to produce fine rutile-type titanium oxide particles, which are then mixed, fired, and washed appropriately using a ball mill or the like.
Furthermore, examples of external additives other than external additive A include particulate silica particles, vinyl resins, polyester resins, silicone resins, titanium oxide particles, and aluminum oxide particles that do not have the above aspect ratio.
<トナーの製造方法>
本発明におけるトナーについては、その製造方法は特に制限されず、粉砕法、懸濁重合法、溶解懸濁法、乳化凝集法、分散重合法などの公知の方法を用いることができ、乳化凝集法により製造されることが好ましい。以下は主に乳化凝集法について説明する。
また、樹脂微粒子の水系分散液中における結着樹脂の微粒子の体積分布基準の50%粒径(D50)は、0.05μm以上1.0μm以下であることが好ましく、0.05μm以上0.4μm以下であることがより好ましい。体積分布基準の50%粒径(D50)を上記範囲に調整することで、トナー粒子として適切な体積平均粒径である3μm以上10μm以下のトナー粒子を得ることが容易になる。
なお、体積分布基準の50%粒径(D50)は、動的光散乱式粒度分布計ナノトラックUPA-EX150(日機装製)で測定することができる。
<Toner Manufacturing Method>
The toner of the present invention is not particularly limited in its manufacturing method, and may be manufactured by a known method such as a pulverization method, a suspension polymerization method, a dissolution suspension method, an emulsion aggregation method, or a dispersion polymerization method, and is preferably manufactured by the emulsion aggregation method. The following mainly describes the emulsion aggregation method.
The 50% particle size (D50) based on volume distribution of the binder resin particles in the aqueous dispersion of resin particles is preferably 0.05 μm or more and 1.0 μm or less, and more preferably 0.05 μm or more and 0.4 μm or less. By adjusting the 50% particle size (D50) based on volume distribution to the above range, it becomes easy to obtain toner particles with a volume average particle size of 3 μm or more and 10 μm or less, which is an appropriate size for toner particles.
The 50% particle size (D50) based on volume distribution can be measured using a dynamic light scattering particle size distribution analyzer Nanotrac UPA-EX150 (manufactured by Nikkiso Co., Ltd.).
<着色剤微粒子分散液>
必要に応じて着色剤微粒子分散液が用いられる。着色剤微粒子分散液は、以下に挙げる公知の方法により調製できるが、これらの手法に限定されるものではない。
着色剤微粒子分散液は着色剤、水系媒体及び分散剤を公知の撹拌機、乳化機、及び分散機のような混合機により混合することで調製できる。ここで用いる分散剤は、界面活性剤及び高分子分散剤といった公知のものを使用できる。
<Colorant particle dispersion>
If necessary, a colorant particle dispersion is used. The colorant particle dispersion can be prepared by the following known methods, but is not limited to these methods.
The colorant particle dispersion can be prepared by mixing the colorant, the aqueous medium, and the dispersant with a known mixer such as a stirrer, an emulsifier, or a disperser. The dispersant used here can be a known one such as a surfactant or a polymer dispersant.
界面活性剤及び高分子分散剤のいずれの分散剤も後述する洗浄工程において除去できるが、洗浄効率の観点から、分散剤は界面活性剤が好ましい。
界面活性剤としては、硫酸エステル塩系、スルホン酸塩系、リン酸エステル系、及びせっけん系などのアニオン界面活性剤、アミン塩型、及び4級アンモニウム塩型のようなカチオン界面活性剤、ポリエチレングリコール系、アルキルフェノールエチレンオキサイド付加物系、及び多価アルコール系のようなノニオン界面活性剤が挙げられる。
これらの中でもノニオン界面活性剤又はアニオン界面活性剤が好ましい。また、ノニオン界面活性剤とアニオン界面活性剤とを併用してもよい。該界面活性剤は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。界面活性剤を用いる場合、その水系媒体中における濃度は、0.5質量%以上5質量%以下が好ましい。
Although both the surfactant and the polymer dispersant can be removed in the washing step described below, from the viewpoint of washing efficiency, the surfactant is preferably used as the dispersant.
Examples of the surfactant include anionic surfactants such as sulfate ester salts, sulfonate salts, phosphate esters, and soap-based surfactants, cationic surfactants such as amine salts and quaternary ammonium salts, and nonionic surfactants such as polyethylene glycols, alkylphenol ethylene oxide adducts, and polyhydric alcohols.
Among these, nonionic surfactants or anionic surfactants are preferred. A nonionic surfactant and an anionic surfactant may be used in combination. The surfactant may be used alone or in combination of two or more. When a surfactant is used, its concentration in the aqueous medium is preferably 0.5% by mass or more and 5% by mass or less.
着色剤微粒子分散液における着色剤微粒子の含有量は特に制限はないが、着色剤微粒分散液の全質量に対して1質量%以上30質量%以下であることが好ましい。
また、着色剤の水系分散液中における着色剤微粒子の分散粒径は、最終的に得られるトナー中での着色剤の分散性の観点から、体積分布基準の50%粒径(D50)が0.5μm以下であることが好ましい。また、同様の理由で、体積分布基準の90%粒径(D90)が2μm以下であることが好ましい。なお、水系媒体中に分散した着色剤微粒子の分散粒径は、動的光散乱式粒度分布計(ナノトラックUPA-EX150、日機装製)で測定できる。
The content of the colorant particles in the colorant particle dispersion is not particularly limited, but is preferably from 1% by mass to 30% by mass based on the total mass of the colorant particle dispersion.
From the viewpoint of dispersibility of the colorant in the toner finally obtained, the dispersed particle size of the colorant fine particles in the aqueous dispersion of the colorant is preferably 0.5 μm or less in terms of the 50% particle size (D50) based on volume distribution. For the same reason, it is preferable that the 90% particle size (D90) based on volume distribution is 2 μm or less. The dispersed particle size of the colorant fine particles dispersed in the aqueous medium can be measured with a dynamic light scattering particle size distribution meter (Nanotrac UPA-EX150, manufactured by Nikkiso).
着色剤を水系媒体中に分散させる際に用いる公知の撹拌機、乳化機、及び分散機のような混合機としては、超音波ホモジナイザー、ジェットミル、圧力式ホモジナイザー、コロイドミル、ボールミル、サンドミル、及びペイントシェーカーが挙げられる。これらを単独若しくは組み合わせて用いてもよい。 Known mixers such as stirrers, emulsifiers, and dispersers used when dispersing a colorant in an aqueous medium include ultrasonic homogenizers, jet mills, pressure homogenizers, colloid mills, ball mills, sand mills, and paint shakers. These may be used alone or in combination.
<離型剤(脂肪族炭化水素化合物)微粒子分散液>
必要に応じて離型剤微粒子分散液を用いてもよい。離型剤微粒子分散液は、以下に挙げる公知の方法により調製できるが、これらの手法に限定されるものではない。
離型剤微粒子分散液は、界面活性剤を含有した水系媒体に離型剤を加え、離型剤の融点以上に加熱するとともに、強い剪断付与能力を有するホモジナイザーや圧力吐出型分散機で粒子状に分散させた後、融点未満まで冷却することで作製することができる。上記のホモジェナイザ―の例として、エム・テクニック社製の「クレアミックスWモーション」を挙げることができる。また、上記の圧力吐出型分散機の例として、ゴーリン社製の「ゴーリンホモジナイザー」を挙げることができる。
<Release agent (aliphatic hydrocarbon compound) fine particle dispersion>
If necessary, a dispersion of releasing agent particles may be used. The dispersion of releasing agent particles can be prepared by the following known methods, but is not limited to these methods.
The release agent microparticle dispersion can be prepared by adding the release agent to an aqueous medium containing a surfactant, heating the mixture to above the melting point of the release agent, dispersing the mixture into particles using a homogenizer or pressure discharge type disperser having a strong shearing ability, and then cooling the mixture to below the melting point. An example of the homogenizer is the "Clearmix W Motion" manufactured by M Technique Co., Ltd. An example of the pressure discharge type disperser is the "Gorin Homogenizer" manufactured by Gorin Co., Ltd.
離型剤の水系分散液中における離型剤微粒子分散液の分散粒径は、体積分布基準の50%粒径(D50)が0.03μm以上1.0μm以下であることが好ましく、0.1μm以上0.5μm以下であることがより好ましい。また、1μm以上の粗大粒子が存在しないことが好ましい。 The particle size of the release agent microparticle dispersion in the aqueous dispersion of the release agent is preferably 50% particle size (D50) based on volume distribution of 0.03 μm to 1.0 μm, and more preferably 0.1 μm to 0.5 μm. It is also preferable that no coarse particles of 1 μm or more are present.
離型剤微粒子分散液の分散粒径が上記範囲内であることで、トナー中に離型剤を微分散して存在させることが可能となり、定着時の染み出し効果を最大限発現させ、良好な分離性を得ることが可能となる。なお、水系媒体中に分散した離型剤微粒子分散液の分散粒径は、動的光散乱式粒度分布計(ナノトラックUPA-EX150、日機装製)で測定できる。 By having the dispersed particle size of the release agent microparticle dispersion within the above range, it is possible to have the release agent finely dispersed in the toner, maximizing the seepage effect during fixing and achieving good separation properties. The dispersed particle size of the release agent microparticle dispersion dispersed in the aqueous medium can be measured using a dynamic light scattering particle size distribution analyzer (Nanotrac UPA-EX150, manufactured by Nikkiso).
<混合工程>
混合工程では、樹脂微粒子分散液と、必要に応じて離型剤微粒子分散液及び着色剤微粒子分散液の少なくとも一方とを混合した混合液を調製する。ホモジナイザー、及びミキサーのような公知の混合装置を用いて行うことができる。
<Mixing step>
In the mixing step, a mixture is prepared by mixing the resin particle dispersion with at least one of a release agent particle dispersion and a colorant particle dispersion, if necessary. This can be carried out using a known mixing device such as a homogenizer or a mixer.
<凝集体粒子を形成する工程(凝集工程)>
凝集工程では、例えば混合工程で調製された混合液中に含まれる微粒子を凝集し、目的とする粒径の凝集体を形成させる。このとき、凝集剤を添加混合し、必要に応じて加熱及び機械的動力の少なくとも一方を適宜加えることにより、樹脂微粒子と、必要に応じて離型剤微粒子及び着色剤微粒子の少なくとも一方と、が凝集した凝集体を形成することができる。
<Step of forming aggregate particles (aggregation step)>
In the aggregating step, for example, the fine particles contained in the mixed liquid prepared in the mixing step are aggregated to form aggregates having a desired particle size. At this time, an aggregating agent is added and mixed, and at least one of heating and mechanical power is appropriately applied as necessary, so that aggregates in which the resin fine particles and at least one of the release agent fine particles and the colorant fine particles are aggregated as necessary can be formed.
凝集剤としては、例えば、第四級塩のカチオン性界面活性剤、ポリエチレンイミンなどの有機系凝集剤、硫酸ナトリウム、硝酸ナトリウム、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、硝酸カルシウムなどの無機金属塩、硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、硝酸アンモニウムなどの無機アンモニウム塩、及び2価以上の金属錯体などの無機系凝集剤が挙げられる。
また、pHを下げて軟凝集するために酸を添加することも可能であり、例えば硫酸や硝酸などを添加することが出来る。
Examples of the flocculant include organic flocculants such as quaternary salt cationic surfactants, polyethyleneimine, and the like, inorganic flocculants such as inorganic metal salts such as sodium sulfate, sodium nitrate, sodium chloride, calcium chloride, and calcium nitrate, inorganic ammonium salts such as ammonium sulfate, ammonium chloride, and ammonium nitrate, and divalent or higher metal complexes.
It is also possible to add an acid to lower the pH and cause soft flocculation, for example sulfuric acid or nitric acid.
凝集剤は、乾燥粉末及び水系媒体に溶解させた水溶液のいずれの形態で添加してもよいが、均一な凝集を起こさせるためには、水溶液の形態で添加するのが好ましい。
凝集剤の添加及び混合は、混合液中に含まれる樹脂のガラス転移温度又は融点以下の温度で行うことが好ましい。この温度条件下で混合を行うことで、比較的均一に凝集が進行する。混合液への凝集剤の混合は、ホモジナイザー、及びミキサーのような公知の混合装置を用いて行うことができる。凝集工程では、水系媒体中でトナー粒子サイズの凝集体が形成される。凝集工程において製造される凝集体の体積平均粒径は、3μm以上10μm以下であることが好ましい。体積平均粒径は、コールター法による粒度分布解析装置(コールターマルチサイザーIII、コールター製)にて測定できる。
The flocculant may be added in the form of either a dry powder or an aqueous solution in which it is dissolved in an aqueous medium. In order to induce uniform flocculation, it is preferable to add the flocculant in the form of an aqueous solution.
The addition and mixing of the aggregating agent is preferably carried out at a temperature equal to or lower than the glass transition temperature or melting point of the resin contained in the mixed liquid. By carrying out the mixing under this temperature condition, the aggregation proceeds relatively uniformly. The mixing of the aggregating agent into the mixed liquid can be carried out using a known mixing device such as a homogenizer or a mixer. In the aggregation process, aggregates of the toner particle size are formed in the aqueous medium. The volume average particle size of the aggregates produced in the aggregation process is preferably 3 μm or more and 10 μm or less. The volume average particle size can be measured using a particle size distribution analyzer (Coulter Multisizer III, manufactured by Coulter) by the Coulter method.
<トナー粒子を含む分散液を得る工程(融合工程)>
融合工程においては、まず、凝集工程で得られた凝集体を含む分散液に対し、凝集工程と同様の撹拌下で、凝集の停止が行われる。
凝集の停止は、pHを調整することができる塩基やキレート化合物、塩化ナトリウムなどの無機塩化合物などの凝集停止剤を添加することにより行われる。
凝集停止剤の作用により、分散液中での凝集粒子の分散状態が安定した後、結着樹脂のガラス転移温度又は融点以上に加熱し、凝集粒子を融合し、所望の粒径に調整する。なお、トナー粒子の体積分布基準の50%粒径(D50)は、3μm以上10μm以下であることが好ましい。
<Step of Obtaining Dispersion Liquid Containing Toner Particles (Fusion Step)>
In the coalescence step, first, the aggregation of the dispersion containing the aggregates obtained in the aggregation step is stopped under stirring in the same manner as in the aggregation step.
The aggregation is stopped by adding an aggregation stopper such as a base capable of adjusting the pH, a chelating compound, or an inorganic salt compound such as sodium chloride.
After the dispersion state of the aggregated particles in the dispersion liquid is stabilized by the action of the aggregation terminator, the dispersion liquid is heated to a temperature equal to or higher than the glass transition temperature or melting point of the binder resin to fuse the aggregated particles and adjust the particle size to a desired size. The 50% particle size (D50) based on the volume distribution of the toner particles is preferably 3 μm or more and 10 μm or less.
<冷却工程>
必要に応じて、冷却工程において、融合工程で得られたトナー粒子を含む分散液の温度を、結着樹脂の結晶化温度及びガラス転移温度の少なくとも一方より低い温度まで冷却することができる。結晶化温度及びガラス転移温度の少なくとも一方より低い温度まで冷却することで、トナー表面の凹みの発生を抑制することができ、形状係数SF1及びSF2を125以下にすることができる。冷却工程を行う場合、具体的な冷却速度としては0.5℃/sec以上、好ましくは2℃/sec以上、さらに好ましくは4℃/sec以上である。
<Cooling process>
If necessary, in the cooling step, the temperature of the dispersion liquid containing the toner particles obtained in the fusion step can be cooled to a temperature lower than at least one of the crystallization temperature and the glass transition temperature of the binder resin. By cooling to a temperature lower than at least one of the crystallization temperature and the glass transition temperature, the occurrence of depressions on the toner surface can be suppressed, and the shape factors SF1 and SF2 can be set to 125 or less. When the cooling step is performed, the specific cooling rate is 0.5° C./sec or more, preferably 2° C./sec or more, and more preferably 4° C./sec or more.
<後処理工程>
本実施形態のトナーの製造方法においては、さらに、洗浄工程、固液分離工程、乾燥工程などの後処理工程を行ってもよく、後処理工程を行うことで、例えば、乾燥した状態のトナー粒子が得られる。
<Post-treatment process>
In the toner manufacturing method of the present embodiment, post-treatment steps such as a washing step, a solid-liquid separation step, and a drying step may be further performed. By performing the post-treatment steps, for example, toner particles in a dry state can be obtained.
<外添工程>
外添工程においては、乾燥工程で得られたトナー粒子に外添処理される。具体的には、上述の外添剤A、及び必要に応じ、その他の外添剤として、シリカなどの無機微粒子や、ビニル系樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂などの樹脂微粒子を、乾燥状態で剪断力を印加して添加する。
<External Addition Process>
In the external addition step, the toner particles obtained in the drying step are subjected to external addition treatment. Specifically, the above-mentioned external additive A and, if necessary, other external additives such as inorganic fine particles such as silica and resin fine particles such as vinyl resin, polyester resin, and silicone resin are added by applying a shear force in a dry state.
以下、本発明における電子写真感光体の構成について説明する。
本発明における電子写真感光体は、導電性支持体、及び、該導電性支持体の上に形成された感光層と表面保護層とをこの順に有する。図1には、電子写真感光体の例として、積層型感光層を有する電子写真感光体を示す。図1においては、支持体21の上に、下引き層22、電荷発生層23、電荷輸送層24、表面保護層25が積層されている。
The configuration of the electrophotographic photoreceptor in the present invention will be described below.
The electrophotographic photoreceptor in the present invention has a conductive support, and a photosensitive layer and a surface protective layer formed on the conductive support in this order. Fig. 1 shows an electrophotographic photoreceptor having a laminated type photosensitive layer as an example of the electrophotographic photoreceptor. In Fig. 1, an undercoat layer 22, a charge generating layer 23, a charge transport layer 24, and a surface
<表面保護層>
表面保護層は、重合性官能基を有する化合物の重合物及び樹脂を含有することができる。重合性官能基又は構造としては、イソシアネート基、ブロックイソシアネート基、メチロール基、アルキル化メチロール基、エポキシ基、金属アルコキシド構造、ヒドロキシル基、アミノ基、カルボキシル基、チオール基、カルボン酸無水物構造、炭素-炭素二重結合、アルコキシシリル基、シラノール基などが挙げられる。重合性官能基を有する化合物として、電荷輸送能を有するモノマーを用いてもよい。重合性官能基を有した化合物は、連鎖重合性官能基と同時に電荷輸送性構造を有していてもよい。
<Surface protective layer>
The surface protective layer may contain a polymer of a compound having a polymerizable functional group and a resin. Examples of the polymerizable functional group or structure include an isocyanate group, a blocked isocyanate group, a methylol group, an alkylated methylol group, an epoxy group, a metal alkoxide structure, a hydroxyl group, an amino group, a carboxyl group, a thiol group, a carboxylic anhydride structure, a carbon-carbon double bond, an alkoxysilyl group, and a silanol group. A monomer having a charge transporting ability may be used as the compound having a polymerizable functional group. The compound having a polymerizable functional group may have a charge transporting structure in addition to a chain polymerizable functional group.
樹脂としては、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、フェノキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂などが挙げられる。中でも、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂が好ましい。また、表面保護層は、重合性官能基を有するモノマーを含有する組成物を重合することで硬化膜として形成してもよい。その際の反応としては、熱重合反応、光重合反応、放射線重合反応などが挙げられる。重合性官能基を有するモノマーが有する重合性官能基としては、アクリロイル基、メタクリロイル基などが挙げられる。重合性官能基を有するモノマーとして、電荷輸送能を有する材料を用いてもよい。 Examples of the resin include polyester resin, acrylic resin, phenoxy resin, polycarbonate resin, polystyrene resin, phenol resin, melamine resin, and epoxy resin. Among them, polycarbonate resin, polyester resin, and acrylic resin are preferable. The surface protective layer may be formed as a cured film by polymerizing a composition containing a monomer having a polymerizable functional group. Examples of the reaction include thermal polymerization reaction, photopolymerization reaction, and radiation polymerization reaction. Examples of the polymerizable functional group possessed by the monomer having a polymerizable functional group include an acryloyl group and a methacryloyl group. A material having a charge transport function may be used as the monomer having a polymerizable functional group.
表面保護層は、導電性粒子、上記の各材料及び溶剤を含有する表面保護層用塗布液を調製し、この塗膜を感光層上に形成し、乾燥及び/又は硬化させることで形成することができる。塗布液に用いる溶剤としては、アルコール系溶剤、ケトン系溶剤、エーテル系溶剤、スルホキシド系溶剤、エステル系溶剤、芳香族炭化水素系溶剤が挙げられる。 The surface protective layer can be formed by preparing a coating solution for the surface protective layer containing conductive particles, the above-mentioned materials, and a solvent, forming this coating film on the photosensitive layer, and drying and/or curing it. Examples of solvents used in the coating solution include alcohol-based solvents, ketone-based solvents, ether-based solvents, sulfoxide-based solvents, ester-based solvents, and aromatic hydrocarbon-based solvents.
表面保護層は、酸化防止剤、紫外線吸収剤、可塑剤、レベリング剤、滑り性付与剤、耐摩耗性向上剤、などの添加剤を含有してもよい。具体的には、ヒンダードフェノール化合物、ヒンダードアミン化合物、硫黄化合物、リン化合物、ベンゾフェノン化合物、シロキサン変性樹脂、シリコーンオイル、フッ素樹脂粒子、ポリスチレン樹脂粒子、ポリエチレン樹脂粒子、シリカ粒子、アルミナ粒子、窒化ホウ素粒子などが挙げられる。 The surface protective layer may contain additives such as antioxidants, UV absorbers, plasticizers, leveling agents, slippage agents, and abrasion resistance improvers. Specific examples include hindered phenol compounds, hindered amine compounds, sulfur compounds, phosphorus compounds, benzophenone compounds, siloxane-modified resins, silicone oils, fluororesin particles, polystyrene resin particles, polyethylene resin particles, silica particles, alumina particles, and boron nitride particles.
表面保護層の平均膜厚は、0.2μm以上5μm以下であることが好ましく、0.5μm以上3μm以下であることがより好ましい。 The average thickness of the surface protection layer is preferably 0.2 μm or more and 5 μm or less, and more preferably 0.5 μm or more and 3 μm or less.
表面保護層に含有される導電性粒子として用いられるニオブ原子を含有した酸化チタン粒子は、球体状、多面体状、楕円体状、薄片状、針状など、種々の形状のものを用いることができる。これらの中でも、黒ポチなどの画像欠陥が少ないという観点から、球体状、多面体状、楕円体状のものが好ましい。本発明において好ましく用いられる、ニオブ原子を含有した酸化チタン粒子は、球体状又は球体状に近い多面体状であることがさらに好ましい。 The titanium oxide particles containing niobium atoms used as the conductive particles contained in the surface protective layer can be of various shapes, such as spherical, polyhedral, ellipsoidal, flaky, and needle-like. Among these, from the viewpoint of reducing image defects such as black spots, spherical, polyhedral, and ellipsoidal shapes are preferred. The titanium oxide particles containing niobium atoms preferably used in the present invention are more preferably spherical or polyhedral close to spherical.
ニオブ原子を含有した酸化チタン粒子は、アナターゼ型又はルチル型の酸化チタン粒子であることが好ましく、アナターゼ化度がほぼ100%の酸化チタン粒子であることがさらに好ましい。アナターゼ型の酸化チタンを用いることで、表面保護層内の電荷移動が円滑になるため、注入帯電性が良好になる。本発明の一実施形態に用いられるアナターゼ化度がほぼ100%のアナターゼ型酸化チタン粒子は、公知の硫酸法で製造することができる。即ち、硫酸チタン、硫酸チタニルを含む溶液を加熱して加水分解させ含水二酸化チタンスラリーを作製し、該二酸化チタンスラリーを脱水焼成して得られる。本発明の一実施形態に用いられるアナターゼ型酸化チタンのアナターゼ化度は90以上100%以下が好ましい。又、この範囲のニオブ原子を含有するアナターゼ型酸化チタンを含有する中間層は、整流性が良好且つ安定して達成され、上述の効果が良好に達成される。
ここで、アナターゼ化度とは、酸化チタンの粉末X線回析において、アナターゼの最強干渉線(面指数101)の強度IAとルチルの最強干渉線(面指数110)の強度IRを測定し、以下の式で求められる値である。
アナターゼ化度(%)=100/(1+1.265×IR/IA)
アナターゼ化度を90%以上100%以下の範囲に作製するには、酸化チタンの作製において、チタン化合物として硫酸チタン、硫酸チタニルを含む溶液を加熱して加水分解する。この方法により、アナターゼ化度がほぼ100%のアナターゼ形酸化チタンが得られる。又、四塩化チタン水溶液をアルカリで中和すればアナターゼ化度が高いアナターゼ型酸化チタンが得られる。
The titanium oxide particles containing niobium atoms are preferably anatase or rutile titanium oxide particles, and more preferably titanium oxide particles having an anatase degree of nearly 100%. By using anatase titanium oxide, charge transfer in the surface protective layer becomes smooth, and the injection chargeability becomes good. The anatase titanium oxide particles having an anatase degree of nearly 100% used in one embodiment of the present invention can be produced by a known sulfuric acid method. That is, a solution containing titanium sulfate and titanyl sulfate is heated and hydrolyzed to produce a hydrous titanium dioxide slurry, and the titanium dioxide slurry is dehydrated and fired to obtain the anatase titanium oxide particles. The anatase titanium oxide particles used in one embodiment of the present invention preferably have an anatase degree of 90 to 100%. In addition, the intermediate layer containing anatase titanium oxide containing niobium atoms in this range achieves good and stable rectification, and the above-mentioned effects are well achieved.
Here, the degree of anatase is a value calculated by measuring the intensity IA of the strongest interference ray (plane index 101) of anatase and the intensity IR of the strongest interference ray (plane index 110) of rutile in powder X-ray diffraction of titanium oxide, and using the following formula:
Anatase degree (%)=100/(1+1.265×IR/IA)
To produce titanium oxide with an anatase degree in the range of 90% to 100%, a solution containing titanium sulfate and titanyl sulfate as titanium compounds is heated and hydrolyzed in the production of titanium oxide. This method produces an anatase type titanium oxide with an anatase degree of nearly 100%. Also, if an aqueous titanium tetrachloride solution is neutralized with an alkali, an anatase type titanium oxide with a high anatase degree can be obtained.
本発明における電子写真感光体の表面保護層に含有される導電性粒子は、より好ましくは、アナターゼ型酸化チタン粒子であって、その表面近傍にニオブ原子を偏在させた粒子である。芯材にアナターゼ型酸化チタン粒子を使用し、その表面を、ニオブ原子を含有する酸化チタンで被覆することにより、導電性粒子の表面に接触した帯電部材から電荷が注入されやくなるとともに、表面保護層内を移動しやすくなる。また、画像流れが発生するような抵抗率の低下が抑制される。 The conductive particles contained in the surface protective layer of the electrophotographic photoreceptor in the present invention are more preferably anatase type titanium oxide particles with niobium atoms unevenly distributed near the surface. By using anatase type titanium oxide particles as the core material and coating the surface with titanium oxide containing niobium atoms, charges are easily injected from a charging member in contact with the surface of the conductive particles and are easily moved within the surface protective layer. In addition, a decrease in resistivity that would cause image deletion is suppressed.
本発明における電子写真感光体の表面保護層に含有される導電性粒子は、個数平均粒径で40nm以上150nm以下であることが好ましい。導電性粒子の個数平均粒子径が40nm未満となると導電性粒子の比表面積が大きくなり、表面保護層表面における導電性粒子の近傍に対して水分吸着が多くなり、表面保護層表面の抵抗が低下して画像流れが起きやすくなる。150nmを超えると表面保護層内における粒子の分散性が低下するとともに結着樹脂との界面の面積が低下して、界面における抵抗が上昇して電荷の移動によって注入帯電性が低下する。 The conductive particles contained in the surface protective layer of the electrophotographic photoreceptor in the present invention preferably have a number-average particle diameter of 40 nm or more and 150 nm or less. If the number-average particle diameter of the conductive particles is less than 40 nm, the specific surface area of the conductive particles increases, and moisture adsorption increases near the conductive particles on the surface of the surface protective layer, reducing the resistance of the surface of the surface protective layer and making image deletion more likely. If the diameter exceeds 150 nm, the dispersibility of the particles in the surface protective layer decreases and the area of the interface with the binder resin decreases, increasing the resistance at the interface and reducing the injection charging property due to the movement of charges.
<支持体>
本発明において、支持体は導電性を有する導電性支持体であることが好ましい。また、支持体の形状としては、円筒状、ベルト状、シート状などが挙げられる。中でも、円筒状支持体であることが好ましい。また、支持体の表面に、陽極酸化などの電気化学的な処理、ブラスト処理、切削処理などを施してもよい。
支持体の材質としては、金属、樹脂、ガラスなどが好ましい。
金属としては、アルミニウム、鉄、ニッケル、銅、金、ステンレス、これらの合金などが挙げられる。中でも、アルミニウムを用いたアルミニウム製支持体であることが好ましい。
また、樹脂やガラスには、導電性材料を混合又は被覆するなどの処理によって、導電性を付与することが好ましい。
<Support>
In the present invention, the support is preferably a conductive support having electrical conductivity. The shape of the support may be a cylinder, a belt, a sheet, or the like. Among them, a cylindrical support is preferable. The surface of the support may be subjected to electrochemical treatment such as anodization, blasting, cutting, or the like.
The support is preferably made of a metal, a resin, or a glass.
Examples of the metal include aluminum, iron, nickel, copper, gold, stainless steel, and alloys thereof. Among these, an aluminum support using aluminum is preferred.
In addition, it is preferable to impart electrical conductivity to the resin or glass by a process such as mixing with or coating with an electrically conductive material.
<導電層>
本発明で用いられる電子写真感光体において、支持体の上に、導電層を設けてもよい。導電層を設けることで、支持体表面の傷や凹凸を隠蔽することや、支持体表面における光の反射を制御することができる。導電層は、導電性粒子と、樹脂と、を含有することが好ましい。
<Conductive Layer>
In the electrophotographic photoreceptor used in the present invention, a conductive layer may be provided on the support. By providing the conductive layer, scratches and unevenness on the support surface can be concealed and light reflection on the support surface can be controlled. The conductive layer preferably contains conductive particles and a resin.
導電層に含有される導電性粒子の材質としては、金属酸化物、金属、カーボンブラックなどが挙げられる。
金属酸化物としては、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化インジウム、酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、酸化スズ、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化アンチモン、酸化ビスマスなどが挙げられる。金属としては、アルミニウム、ニッケル、鉄、ニクロム、銅、亜鉛、銀などが挙げられる。
これらの中でも、導電性粒子として、金属酸化物を用いることが好ましく、特に、酸化チタン、酸化スズ、酸化亜鉛を用いることがより好ましい。
導電性粒子として金属酸化物を用いる場合、金属酸化物の表面をシランカップリング剤などで処理したり、金属酸化物にリンやアルミニウムなどの元素やその酸化物をドーピングしたりしてもよい。
また、導電性粒子は、酸化チタン粒子、硫酸バリウム粒子、酸化亜鉛粒子であり、その表面か表面近傍にニオブ原子を偏在させたものが好ましい。 また、導電性粒子として金属酸化物を用いる場合、その個数平均粒子径が、1nm以上500nm以下であることが好ましく、3nm以上400nm以下であることがより好ましい。
Examples of the material of the conductive particles contained in the conductive layer include metal oxides, metals, and carbon black.
Examples of metal oxides include zinc oxide, aluminum oxide, indium oxide, silicon oxide, zirconium oxide, tin oxide, titanium oxide, magnesium oxide, antimony oxide, bismuth oxide, etc. Examples of metals include aluminum, nickel, iron, nichrome, copper, zinc, silver, etc.
Among these, it is preferable to use metal oxides as the conductive particles, and it is particularly preferable to use titanium oxide, tin oxide, or zinc oxide.
When a metal oxide is used as the conductive particles, the surface of the metal oxide may be treated with a silane coupling agent or the like, or the metal oxide may be doped with an element such as phosphorus or aluminum or an oxide thereof.
The conductive particles are preferably titanium oxide particles, barium sulfate particles, or zinc oxide particles, and preferably have niobium atoms distributed on or near the surface. When a metal oxide is used as the conductive particles, the number-average particle size is preferably 1 nm or more and 500 nm or less, and more preferably 3 nm or more and 400 nm or less.
樹脂としては、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂などが挙げられる。
また、導電層は、シリコーンオイル、樹脂粒子、酸化チタンなどの隠蔽剤などをさらに含有してもよい。
Examples of the resin include polyester resin, polycarbonate resin, polyvinyl acetal resin, acrylic resin, silicone resin, epoxy resin, melamine resin, polyurethane resin, phenol resin, and alkyd resin.
The conductive layer may further contain silicone oil, resin particles, a masking agent such as titanium oxide, and the like.
導電層は、上記の各材料及び溶剤を含有する導電層用塗布液を調製し、この塗膜を支持体上に形成し、乾燥させることで形成することができる。塗布液に用いる溶剤としては、アルコール系溶剤、スルホキシド系溶剤、ケトン系溶剤、エーテル系溶剤、エステル系溶剤、芳香族炭化水素系溶剤などが挙げられる。導電層用塗布液中で導電性粒子を分散させるための分散方法としては、ペイントシェーカー、サンドミル、ボールミル、液衝突型高速分散機を用いた方法が挙げられる。 The conductive layer can be formed by preparing a coating solution for the conductive layer containing the above-mentioned materials and solvent, forming this coating film on a support, and drying it. Examples of solvents used in the coating solution include alcohol-based solvents, sulfoxide-based solvents, ketone-based solvents, ether-based solvents, ester-based solvents, and aromatic hydrocarbon-based solvents. Examples of dispersion methods for dispersing the conductive particles in the coating solution for the conductive layer include methods using a paint shaker, a sand mill, a ball mill, and a liquid collision type high-speed disperser.
導電層を有する場合、その平均膜厚は、1μm以上40μm以下であることが好ましく、3μm以上30μm以下であることが特に好ましい。 If a conductive layer is present, its average thickness is preferably 1 μm or more and 40 μm or less, and particularly preferably 3 μm or more and 30 μm or less.
<下引き層>
本発明において、支持体又は導電層の上に、下引き層を設けてもよい。下引き層を設けることで、層間の接着機能が高まり、電荷注入阻止機能を付与することができる。
<Undercoat layer>
In the present invention, an undercoat layer may be provided on the support or the conductive layer. By providing an undercoat layer, the adhesion between layers can be improved and a charge injection blocking function can be imparted.
下引き層は、樹脂を含有することが好ましい。また、重合性官能基を有するモノマーを含有する組成物を重合することで硬化膜として下引き層を形成してもよい。
樹脂としては、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂、フェノール樹脂、ポリビニルフェノール樹脂、アルキッド樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリエチレンオキシド樹脂、ポリプロピレンオキシド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミド酸樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、セルロース樹脂などが挙げられる。
重合性官能基を有するモノマーが有する重合性官能基又は構造としては、イソシアネート基、ブロックイソシアネート基、メチロール基、アルキル化メチロール基、エポキシ基、金属アルコキシド構造、ヒドロキシル基、アミノ基、カルボキシル基、チオール基、カルボン酸無水物構造、炭素-炭素二重結合などが挙げられる。
The undercoat layer preferably contains a resin. Alternatively, the undercoat layer may be formed as a cured film by polymerizing a composition containing a monomer having a polymerizable functional group.
Examples of the resin include polyester resin, polycarbonate resin, polyvinyl acetal resin, acrylic resin, epoxy resin, melamine resin, polyurethane resin, phenol resin, polyvinyl phenol resin, alkyd resin, polyvinyl alcohol resin, polyethylene oxide resin, polypropylene oxide resin, polyamide resin, polyamic acid resin, polyimide resin, polyamideimide resin, and cellulose resin.
Examples of the polymerizable functional group or structure possessed by the monomer having a polymerizable functional group include an isocyanate group, a blocked isocyanate group, a methylol group, an alkylated methylol group, an epoxy group, a metal alkoxide structure, a hydroxyl group, an amino group, a carboxyl group, a thiol group, a carboxylic anhydride structure, and a carbon-carbon double bond.
また、下引き層は、電気特性を高める目的で、電子輸送物質、金属酸化物、金属、導電性高分子などをさらに含有してもよい。これらの中でも、電子輸送物質、金属酸化物を用いることが好ましい。
下引き層に含有される電子輸送物質としては、キノン化合物、イミド化合物、ベンズイミダゾール化合物、シクロペンタジエニリデン化合物、フルオレノン化合物、キサントン化合物、ベンゾフェノン化合物、シアノビニル化合物、ハロゲン化アリール化合物、シロール化合物、含ホウ素化合物などが挙げられる。電子輸送物質として、重合性官能基を有する電子輸送物質を用い、上述の重合性官能基を有するモノマーと共重合させることで、硬化膜として下引き層を形成してもよい。
金属酸化物としては、酸化インジウムスズ、酸化スズ、酸化インジウム、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素などが挙げられる。金属としては、金、銀、アルミなどが挙げられる。
For the purpose of improving electrical properties, the undercoat layer may further contain an electron transporting material, a metal oxide, a metal, a conductive polymer, etc. Among these, it is preferable to use an electron transporting material or a metal oxide.
Examples of the electron transport substance contained in the undercoat layer include quinone compounds, imide compounds, benzimidazole compounds, cyclopentadienylidene compounds, fluorenone compounds, xanthone compounds, benzophenone compounds, cyanovinyl compounds, aryl halide compounds, silole compounds, boron-containing compounds, etc. An electron transport substance having a polymerizable functional group may be used as the electron transport substance, and the undercoat layer may be formed as a cured film by copolymerizing it with the monomer having the above-mentioned polymerizable functional group.
Examples of metal oxides include indium tin oxide, tin oxide, indium oxide, titanium oxide, zinc oxide, aluminum oxide, silicon dioxide, etc. Examples of metals include gold, silver, aluminum, etc.
下引き層に含まれる金属酸化物粒子は、シランカップリング剤などの表面処理剤を用いて表面処理を施されてもよい。金属酸化物粒子を表面処理する方法は、一般的な方法が用いられ、たとえば、乾式法や湿式法が挙げられる。
乾式法は、金属酸化物粒子をヘンシェルミキサーのような高速攪拌可能なミキサーの中で攪拌しながら、表面処理剤を含有するアルコール水溶液、有機溶媒溶液、又は水溶液を添加し、均一に分散させた後に乾燥を行うものである。
また、湿式法は、金属酸化物粒子と表面処理剤とを溶剤中で攪拌、又はガラスビーズなどを用いてサンドミルなどで分散するものであり、分散後、ろ過、又は減圧留去により溶剤除去が行われる。溶剤の除去後は、さらに100℃以上で焼き付けを行うことが好ましい。
The metal oxide particles contained in the undercoat layer may be surface-treated using a surface treatment agent such as a silane coupling agent. The method for surface-treating the metal oxide particles may be a general method, such as a dry method or a wet method.
In the dry method, metal oxide particles are stirred in a mixer capable of high-speed stirring, such as a Henschel mixer, while an alcohol aqueous solution, an organic solvent solution, or an aqueous solution containing a surface treatment agent is added to the metal oxide particles to uniformly disperse them, and then the particles are dried.
In the wet method, the metal oxide particles and the surface treatment agent are stirred in a solvent or dispersed in a sand mill using glass beads or the like, and the solvent is removed by filtration or distillation under reduced pressure. After the solvent is removed, it is preferable to further perform baking at 100° C. or higher.
下引き層には、さらに添加剤を含有させてもよく、例えば、アルミニウムなどの金属粉体、カーボンブラックなどの導電性物質、電荷輸送物質、金属キレート化合物、有機金属化合物などを含有させることができる。 The undercoat layer may further contain additives, such as metal powders such as aluminum, conductive materials such as carbon black, charge transport materials, metal chelate compounds, and organometallic compounds.
下引き層に含有される電荷輸送物質としては、キノン化合物、イミド化合物、ベンズイミダゾール化合物、シクロペンタジエニリデン化合物、フルオレノン化合物、キサントン化合物、ベンゾフェノン化合物、シアノビニル化合物、ハロゲン化アリール化合物、シロール化合物、含ホウ素化合物などが挙げられる。電荷輸送物質として、重合性官能基を有する電荷輸送物質を用い、上記の重合性官能基を有するモノマーと共重合させることで、硬化膜として下引き層を形成してもよい。 Examples of charge transport substances contained in the undercoat layer include quinone compounds, imide compounds, benzimidazole compounds, cyclopentadienylidene compounds, fluorenone compounds, xanthone compounds, benzophenone compounds, cyanovinyl compounds, aryl halide compounds, silole compounds, and boron-containing compounds. A charge transport substance having a polymerizable functional group may be used as the charge transport substance, and the undercoat layer may be formed as a cured film by copolymerizing it with the monomer having the above-mentioned polymerizable functional group.
下引き層は、上記の各材料及び溶剤を含有する下引き層用塗布液を調製し、この塗膜を支持体又は導電層上に形成し、乾燥及び/又は硬化させることで形成することができる。
下引き層用塗布液に用いられる溶剤としては、アルコール、スルホキシド、ケトン、エーテル、エステル、脂肪族ハロゲン化炭化水素、芳香族化合物などの有機溶剤が挙げられる。本発明においては、アルコール系、ケトン系溶剤を用いることが好ましい。
下引き層用塗布液を調製するための分散方法としては、ホモジナイザー、超音波分散機、ボールミル、サンドミル、ロールミル、振動ミル、アトライター、液衝突型高速分散機を用いた方法が挙げられる。
The undercoat layer can be formed by preparing a coating solution for the undercoat layer containing the above-mentioned materials and a solvent, forming a coating film of this on a support or a conductive layer, and drying and/or curing the coating film.
Examples of the solvent used in the coating solution for the undercoat layer include organic solvents such as alcohols, sulfoxides, ketones, ethers, esters, halogenated aliphatic hydrocarbons, aromatic compounds, etc. In the present invention, it is preferable to use alcohol-based and ketone-based solvents.
Examples of a dispersion method for preparing a coating solution for the undercoat layer include methods using a homogenizer, an ultrasonic disperser, a ball mill, a sand mill, a roll mill, a vibration mill, an attritor, and a liquid collision type high-speed disperser.
下引き層を設ける場合、その平均膜厚は、0.1μm以上10μm以下であることが好ましく、0.1μm以上5μm以下であることがより好ましい。 If an undercoat layer is provided, its average thickness is preferably 0.1 μm or more and 10 μm or less, and more preferably 0.1 μm or more and 5 μm or less.
<感光層>
電子写真感光体の感光層は、主に、(1)積層型感光層と、(2)単層型感光層とに分類され、そのいずれが採用されてもよい。(1)積層型感光層は、電荷発生物質を含有する電荷発生層と、電荷輸送物質を含有する電荷輸送層と、を有する感光層である。(2)単層型感光層は、電荷発生物質と電荷輸送物質を共に含有する感光層である。
<Photosensitive layer>
The photosensitive layer of the electrophotographic photoreceptor is mainly classified into (1) a laminated type photosensitive layer and (2) a single-layer type photosensitive layer, and either of them may be used. (1) The laminated type photosensitive layer is a photosensitive layer having a charge generating layer containing a charge generating material and a charge transport layer containing a charge transport material. (2) The single-layer type photosensitive layer is a photosensitive layer containing both a charge generating material and a charge transport material.
(1)積層型感光層
積層型感光層は、電荷発生層と、電荷輸送層と、を有する。
(1) Multi-Layer Photosensitive Layer The multi-layer photosensitive layer has a charge generating layer and a charge transport layer.
(1-1)電荷発生層
電荷発生層は、電荷発生物質と、樹脂と、を含有することが好ましい。
(1-1) Charge Generation Layer The charge generation layer preferably contains a charge generation material and a resin.
電荷発生物質としては、アゾ顔料、ペリレン顔料、多環キノン顔料、インジゴ顔料、フタロシアニン顔料などが挙げられる。これらの中でも、アゾ顔料、フタロシアニン顔料が好ましい。フタロシアニン顔料の中でも、オキシチタニウムフタロシアニン顔料、クロロガリウムフタロシアニン顔料、ヒドロキシガリウムフタロシアニン顔料が好ましい。
電荷発生層中の電荷発生物質の含有量は、電荷発生層の全質量に対して、40質量%以上85質量%以下であることが好ましく、60質量%以上80質量%以下であることがより好ましい。
Examples of the charge generating material include azo pigments, perylene pigments, polycyclic quinone pigments, indigo pigments, and phthalocyanine pigments. Among these, azo pigments and phthalocyanine pigments are preferred. Among phthalocyanine pigments, oxytitanium phthalocyanine pigments, chlorogallium phthalocyanine pigments, and hydroxygallium phthalocyanine pigments are preferred.
The content of the charge generating material in the charge generating layer is preferably from 40% by weight to 85% by weight, and more preferably from 60% by weight to 80% by weight, based on the total weight of the charge generating layer.
樹脂としては、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂、フェノール樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、セルロース樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂などが挙げられる。これらの中でも、ポリビニルブチラール樹脂がより好ましい。 Examples of resins include polyester resin, polycarbonate resin, polyvinyl acetal resin, polyvinyl butyral resin, acrylic resin, silicone resin, epoxy resin, melamine resin, polyurethane resin, phenol resin, polyvinyl alcohol resin, cellulose resin, polystyrene resin, polyvinyl acetate resin, polyvinyl chloride resin, etc. Among these, polyvinyl butyral resin is more preferable.
また、電荷発生層は、酸化防止剤、紫外線吸収剤などの添加剤をさらに含有してもよい。具体的には、ヒンダードフェノール化合物、ヒンダードアミン化合物、硫黄化合物、リン化合物、ベンゾフェノン化合物、などが挙げられる。 The charge generating layer may further contain additives such as antioxidants and ultraviolet absorbers. Specific examples include hindered phenol compounds, hindered amine compounds, sulfur compounds, phosphorus compounds, and benzophenone compounds.
電荷発生層は、上記の各材料及び溶剤を含有する電荷発生層用塗布液を調製し、この塗膜を下引き層などの下位層上に形成し、乾燥させることで形成することができる。塗布液に用いる溶剤としては、アルコール系溶剤、スルホキシド系溶剤、ケトン系溶剤、エーテル系溶剤、エステル系溶剤、芳香族炭化水素系溶剤などが挙げられる。 The charge generation layer can be formed by preparing a coating solution for the charge generation layer containing the above-mentioned materials and solvent, forming this coating film on a lower layer such as an undercoat layer, and drying it. Examples of solvents used in the coating solution include alcohol-based solvents, sulfoxide-based solvents, ketone-based solvents, ether-based solvents, ester-based solvents, and aromatic hydrocarbon-based solvents.
電荷発生層の平均膜厚は、0.1μm以上1μm以下であることが好ましく、0.15μm以上0.4μm以下であることがより好ましい。 The average thickness of the charge generating layer is preferably 0.1 μm or more and 1 μm or less, and more preferably 0.15 μm or more and 0.4 μm or less.
(1-2)電荷輸送層
電荷輸送層は、電荷輸送物質と、樹脂と、を含有することが好ましい。
(1-2) Charge Transport Layer The charge transport layer preferably contains a charge transport material and a resin.
電荷輸送層に含有される電荷輸送物質としては、例えば、多環芳香族化合物、複素環化合物、ヒドラゾン化合物、スチリル化合物、エナミン化合物、ベンジジン化合物、トリアリールアミン化合物、これらの物質から誘導される基を有する樹脂などが挙げられる。これらの中でも、トリアリールアミン化合物、ベンジジン化合物が好ましい。
電荷輸送層中の電荷輸送物質の含有量は、電荷輸送層の全質量に対して、25質量%以上70質量%以下であることが好ましく、30質量%以上55質量%以下であることがより好ましい。
Examples of the charge transport material contained in the charge transport layer include polycyclic aromatic compounds, heterocyclic compounds, hydrazone compounds, styryl compounds, enamine compounds, benzidine compounds, triarylamine compounds, resins having groups derived from these substances, etc. Among these, triarylamine compounds and benzidine compounds are preferred.
The content of the charge transport material in the charge transport layer is preferably from 25% by weight to 70% by weight, and more preferably from 30% by weight to 55% by weight, based on the total weight of the charge transport layer.
樹脂としては、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂などが挙げられる。これらの中でも、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂が好ましい。ポリエステル樹脂としては、特にポリアリレート樹脂が好ましい。
電荷輸送物質と樹脂との含有量比(質量比)は、4:10~20:10が好ましく、5:10~12:10がより好ましい。
Examples of the resin include polyester resin, polycarbonate resin, acrylic resin, polystyrene resin, etc. Among these, polycarbonate resin and polyester resin are preferable. As the polyester resin, polyarylate resin is particularly preferable.
The content ratio (mass ratio) of the charge transport material to the resin is preferably from 4:10 to 20:10, and more preferably from 5:10 to 12:10.
また、電荷輸送層は、酸化防止剤、紫外線吸収剤、可塑剤、レベリング剤、滑り性付与剤、耐摩耗性向上剤などの添加剤を含有してもよい。具体的には、ヒンダードフェノール化合物、ヒンダードアミン化合物、硫黄化合物、リン化合物、ベンゾフェノン化合物、シロキサン変性樹脂、シリコーンオイル、フッ素樹脂粒子、ポリスチレン樹脂粒子、ポリエチレン樹脂粒子、シリカ粒子、アルミナ粒子、窒化ホウ素粒子などが挙げられる。 The charge transport layer may also contain additives such as antioxidants, UV absorbers, plasticizers, leveling agents, slippage agents, and abrasion resistance improvers. Specific examples include hindered phenol compounds, hindered amine compounds, sulfur compounds, phosphorus compounds, benzophenone compounds, siloxane-modified resins, silicone oils, fluororesin particles, polystyrene resin particles, polyethylene resin particles, silica particles, alumina particles, and boron nitride particles.
電荷輸送層は、上記の各材料及び溶剤を含有する電荷輸送層用塗布液を調製し、この塗膜を電荷発生層上に形成し、乾燥させることで形成することができる。塗布液に用いる溶剤としては、アルコール系溶剤、ケトン系溶剤、エーテル系溶剤、エステル系溶剤、芳香族炭化水素系溶剤が挙げられる。これらの溶剤の中でも、エーテル系溶剤又は芳香族炭化水素系溶剤が好ましい。 The charge transport layer can be formed by preparing a coating solution for the charge transport layer containing the above-mentioned materials and solvent, forming this coating film on the charge generation layer, and drying it. Examples of solvents used in the coating solution include alcohol-based solvents, ketone-based solvents, ether-based solvents, ester-based solvents, and aromatic hydrocarbon-based solvents. Among these solvents, ether-based solvents and aromatic hydrocarbon-based solvents are preferred.
電荷輸送層の平均膜厚は、3μm以上50μm以下であることが好ましく、5μm以上40μm以下であることがより好ましく、10μm以上30μm以下であることが特に好ましい。 The average thickness of the charge transport layer is preferably 3 μm or more and 50 μm or less, more preferably 5 μm or more and 40 μm or less, and particularly preferably 10 μm or more and 30 μm or less.
(2)単層型感光層
単層型感光層は、電荷発生物質、電荷輸送物質、樹脂及び溶剤を含有する感光層用塗布液を調製し、この塗膜を下引き層などの下位層上に形成し、乾燥させることで形成することができる。単層型感光層に含有される電荷発生物質、電荷輸送物質、樹脂は、上記「(1)積層型感光層」と同様である。
(2) Single-layer type photosensitive layer The single-layer type photosensitive layer can be formed by preparing a coating solution for the photosensitive layer containing a charge generating material, a charge transporting material, a resin and a solvent, forming this coating film on a lower layer such as an undercoat layer, and drying it. The charge generating material, charge transporting material and resin contained in the single-layer type photosensitive layer are the same as those in the above "(1) laminated type photosensitive layer".
[プロセスカートリッジ]
本発明のプロセスカートリッジは、これまで述べてきた電子写真感光体と、現像手段とを一体に支持しさらに、帯電手段、転写手段及びクリーニング手段を有することができる。また、本発明のプロセスカートリッジは、電子写真画像形成装置本体に着脱自在であることを特徴とする。なお、電子写真画像形成装置本体とは、電子写真画像形成装置のうち、プロセスカートリッジ以外の部分を指す。
また、本発明は一実施形態として、プロセスカートリッジを含む電子写真画像形成装置を提供し、電子写真画像形成装置は、これまで述べてきた電子写真感光体、帯電手段、露光手段、現像手段及び転写手段を有することを特徴とする。
[Process Cartridge]
The process cartridge of the present invention integrally supports the electrophotographic photosensitive member and developing means described above, and may further include charging means, transfer means, and cleaning means. The process cartridge of the present invention is characterized in that it is detachably mountable to the main body of an electrophotographic image forming apparatus. The main body of an electrophotographic image forming apparatus refers to the parts of the electrophotographic image forming apparatus other than the process cartridge.
Furthermore, as one embodiment, the present invention provides an electrophotographic image forming apparatus including a process cartridge, the electrophotographic image forming apparatus being characterized by having the electrophotographic photosensitive member, charging means, exposure means, developing means and transfer means described above.
図2に、電子写真感光体を備えたプロセスカートリッジを有する電子写真画像形成装置の概略構成の一例を示す。
円筒状(ドラム状)の電子写真感光体1は、軸2を中心に矢印方向に所定の周速度(プロセススピード)で回転駆動する。電子写真感光体1の表面は、回転過程において、帯電手段3により、正又は負の所定電位に帯電される。なお、図2においては、ローラー型帯電部材によるローラー帯電方式を示しているが、コロナ帯電方式、近接帯電方式、注入帯電方式などの帯電方式を採用してもよい。帯電された電子写真感光体1の表面には、露光手段(不図示)から露光光4が照射され、目的の画像情報に対応した静電潜像が形成される。露光光4は、目的の画像情報の時系列電気デジタル画像信号に対応して強度変調された光であり、例えば、スリット露光やレーザービーム走査露光などの像露光手段から出力される。電子写真感光体1の表面に形成された静電潜像は、現像手段5内のトナー収容部に収容されたトナーが供給されて現像(正規現像又は反転現像)され、電子写真感光体1の表面にはトナー像が形成される。電子写真感光体1の表面に形成されたトナー像は、転写手段6により、転写材7に転写される。このとき、転写手段6には、バイアス電源(不図示)からトナーの保有電荷とは逆極性のバイアス電圧が印加される。また、転写材7が紙である場合、転写材7は給紙部(不図示)から取り出されて、電子写真感光体1と転写手段6との間に電子写真感光体1の回転と同期して給送される。電子写真感光体1からトナー像が転写された転写材7は、電子写真感光体の表面から分離されて、定着手段8へ搬送され、トナー像の定着処理を受けることにより、画像形成物(プリント、コピー)として電子写真画像形成装置の外へプリントアウトされる。電子写真画像形成装置は、転写後の電子写真感光体の表面に残ったトナーなどの付着物を除去するための、クリーニング手段9を有していてもよい。また、クリーニング手段9を特に設けず、上記付着物を現像手段5などで除去する、いわゆる、クリーナーレスシステムを用いてもよい。本発明においては、上記の電子写真感光体1、帯電手段3、現像手段5、及びクリーニング手段9などから選択される構成要素のうち、複数の構成要素を容器に納め、一体に支持してプロセスカートリッジを形成する。プロセスカートリッジは電子写真画像形成装置本体に対して着脱自在に構成できる。例えばプロセスカートリッジは以下のように構成される。帯電手段3、現像手段5及びクリーニング手段9から選択される少なくとも1つを、電子写真感光体1とともに一体に支持してカートリッジ化する。これを、電子写真画像形成装置本体のレールなどの案内手段12を用いて、電子写真画像形成装置本体に着脱自在なプロセスカートリッジ11とすることができる。電子写真画像形成装置は、電子写真感光体1の表面を、前露光手段(不図示)からの前露光光10により除電処理する除電機構を有していてもよい。また、プロセスカートリッジ11を電子写真画像形成装置本体に着脱するために、レールなどの案内手段12を設けてもよい。本発明における電子写真画像形成装置は、電子写真感光体1、並びに、帯電手段3、露光手段、現像手段5及び転写手段6からなる群より選択される少なくとも1つの手段を有することができる。
本発明のプロセスカートリッジは、レーザービームプリンタ、LEDプリンター、複写機、ファクシミリ、及び、これらの複合機などに用いることができる。
FIG. 2 shows an example of a schematic configuration of an electrophotographic image forming apparatus having a process cartridge equipped with an electrophotographic photosensitive member.
A cylindrical (drum-shaped) electrophotographic photoreceptor 1 rotates around an
The process cartridge of the present invention can be used in laser beam printers, LED printers, copiers, facsimiles, and multifunction machines thereof.
次に、外添剤A、感光体の表面保護層及び表面保護層に含有される導電性粒子に関する各物性について、行われた、あるいは好ましい測定方法を記載する。ただし、以下の説明は一例であり、測定方法はこれに限定されない。 Next, the following describes the measurement methods that have been used or are preferred for the physical properties of the external additive A, the surface protective layer of the photoreceptor, and the conductive particles contained in the surface protective layer. However, the following description is an example, and the measurement methods are not limited to this.
<外添剤Aの長径と短径及びアスペクト比の測定方法>
外添剤Aの長径(最大径)とアスペクト比は、走査型電子顕微鏡(例えば走査型電子顕微鏡「S-4800」(商品名;日立製作所製))を用いて行う。最大5万倍に拡大した視野において、外添剤Aが添加されたトナーを観察して、ランダムに100個の外添剤Aの一次粒子の長径と短径を測定した。ここで、外添剤Aのアスペクト比は以下の式で算出した。観察倍率は、外添剤Aの大きさによって適宜調整する。
外添剤Aのアスペクト比=外添剤Aの長径÷外添剤Aの短径
長径、短径は、以上100個の平均値を代表値とした。また、アスペクト比は、100個の長径の平均値を短径の平均値で除したものである。
<Method of measuring major axis, minor axis and aspect ratio of external additive A>
The major axis (maximum diameter) and aspect ratio of external additive A are measured using a scanning electron microscope (for example, scanning electron microscope "S-4800" (product name; manufactured by Hitachi, Ltd.)). The toner to which external additive A has been added is observed in a field of view magnified up to 50,000 times, and the major axis and minor axis of 100 primary particles of external additive A selected at random are measured. Here, the aspect ratio of external additive A is calculated by the following formula. The observation magnification is appropriately adjusted depending on the size of external additive A.
Aspect ratio of external additive A = major axis of external additive A / minor axis of external additive A The major axis and minor axis were averaged over 100 particles and used as representative values. The aspect ratio was calculated by dividing the average major axis of the 100 particles by the average minor axis.
<該外添剤Aが表面に存在するトナー粒子の割合の測定方法>
該外添剤Aが表面に存在するトナー粒子の割合は、走査型電子顕微鏡(例えば走査型電子顕微鏡「S-4800」(商品名;日立製作所製))を用いて行った。1視野で10~30個のトナーが観察できるように、3000倍程度に拡大した視野において、外添剤Aが添加されたトナーをランダムに50個観察した。50個のトナーのうち、外添剤Aが1つ以上存在するトナーの個数割合を算出し、外添剤Aが表面に存在することが確認できるトナー粒子の割合とした。観察倍率は、トナーの大きさや外添剤Aの大きさによって適宜調整する。
<Method for measuring the proportion of toner particles having the external additive A present on the surface>
The proportion of toner particles having external additive A present on the surface was measured using a scanning electron microscope (for example, scanning electron microscope "S-4800" (product name; manufactured by Hitachi, Ltd.)). 50 toner particles to which external additive A was added were randomly observed in a field of view magnified about 3000 times so that 10 to 30 toner particles could be observed in one field of view. The proportion of toner particles having one or more external additives A present among the 50 toner particles was calculated, and this was taken as the proportion of toner particles for which the presence of external additive A was confirmed on the surface. The observation magnification was appropriately adjusted depending on the size of the toner and the size of external additive A.
<導電性粒子の一次粒子径の算出>
まず、メスシリンダー中のメチルエチルケトン(MEK)に電子写真感光体全体を浸けて超音波を照射し、樹脂層を剥がし、その後、電子写真感光体の支持体を取り出した。次に、MEKに溶解しない不溶分(感光層及び導電性粒子を含有する表面保護層)を濾過し、濾物を回収して真空乾燥機で乾固した。さらに、得られた固体をテトラヒドロフラン(THF)/メチラールの体積比1:1の混合溶媒に懸濁し、不溶分を濾過後、濾物を回収して真空乾燥機で乾固した。この操作により、導電性粒子と表面保護層の樹脂とを得た。さらに濾物を電気炉で500℃に加熱して、固体が導電性粒子のみとなるようにして、導電性粒子を回収した。導電性粒子は測定に必要量確保するため、複数本の電子写真感光体に同様の処理を施した。
回収した導電性粒子の一部をイソプロパノール(IPA)に分散させ、その分散液を支持膜付グリッドメッシュ(日本電子株式会社製、Cu150J)に滴下し、走査透過型電子顕微鏡(JEOL社、JEM2800)のSTEMモードにて導電性粒子の観察を行った。観察は導電性粒子の粒子径を算出しやすいように、50万倍から120万倍の拡大倍率で行い、導電性粒子100個のSTEM画像を撮影した。この時、加速電圧200kV、プローブサイズは1nm、画像サイズは1024×1024pixelに設定した。得られたSTEM画像を用いて、画像処理ソフト「Image-Pro Plus (Media Cybernetics社製)」にて、一次粒子径の測定を行った。測定の方法は以下の通りであった。まず、ツールバーの直線ツール(Straight Line)を用い、STEM画像下部に表示されているスケールバーを選択しておく。その状態でAnalyzeメニューのSet Scaleを選択すると、新規ウインドウが開き、Distance in Pixels欄に選択されている直線のピクセル距離が入力される。ウインドウのKnown Distance欄にスケールバーの値(例えば100)を入力し、Unit of Mesurement欄にスケールバーの単位(例えばnm)を入力し、OKをクリックするとスケール設定が完了する。次に、直線ツールを用いて、導電性粒子の最大径となるように直線を描き、粒子径を算出する。この操作を、導電性粒子100個について行い、得られた値(最大径)の個数平均値を導電性粒子の一次粒子径とした。
<Calculation of primary particle size of conductive particles>
First, the entire electrophotographic photoreceptor was immersed in methyl ethyl ketone (MEK) in a graduated cylinder and irradiated with ultrasonic waves to peel off the resin layer, and then the support of the electrophotographic photoreceptor was taken out. Next, the insoluble matter (photosensitive layer and surface protective layer containing conductive particles) that does not dissolve in MEK was filtered, the filtrate was collected, and dried in a vacuum dryer. Furthermore, the obtained solid was suspended in a mixed solvent of tetrahydrofuran (THF)/methylal at a volume ratio of 1:1, the insoluble matter was filtered, and the filtrate was collected and dried in a vacuum dryer. This operation obtained conductive particles and the resin of the surface protective layer. Furthermore, the filtrate was heated to 500°C in an electric furnace so that the solid was only the conductive particles, and the conductive particles were collected. In order to ensure the necessary amount of conductive particles for measurement, the same treatment was performed on multiple electrophotographic photoreceptors.
A part of the collected conductive particles was dispersed in isopropanol (IPA), and the dispersion was dropped onto a grid mesh with a support film (Cu150J, manufactured by JEOL Co., Ltd.), and the conductive particles were observed in the STEM mode of a scanning transmission electron microscope (JEM2800, manufactured by JEOL Co., Ltd.). The observation was performed at a magnification of 500,000 to 1.2 million times to easily calculate the particle diameter of the conductive particles, and STEM images of 100 conductive particles were taken. At this time, the acceleration voltage was set to 200 kV, the probe size was set to 1 nm, and the image size was set to 1024 x 1024 pixels. Using the obtained STEM image, the primary particle diameter was measured using the image processing software "Image-Pro Plus (manufactured by Media Cybernetics Co., Ltd.)". The measurement method was as follows. First, the straight line tool (Straight Line) on the toolbar was used to select the scale bar displayed at the bottom of the STEM image. In this state, when Set Scale is selected from the Analyze menu, a new window opens and the pixel distance of the selected line is entered in the Distance in Pixels field. The value of the scale bar (e.g., 100) is entered in the Known Distance field of the window, the unit of the scale bar (e.g., nm) is entered in the Unit of Measurement field, and the scale setting is completed by clicking OK. Next, a straight line is drawn using a straight line tool so as to be the maximum diameter of the conductive particles, and the particle diameter is calculated. This operation is performed for 100 conductive particles, and the number average value of the obtained value (maximum diameter) is taken as the primary particle diameter of the conductive particles.
<ニオブ原子/チタン原子濃度比率の算出>
感光体から5mm四方のサンプル片を1つ切り出し、超音波ウルトラミクロトーム(Leica社、UC7)により、切削速度0.6mm/sで200nm厚に切削し、薄片サンプルを作製した。この薄片サンプルを、EDS分析装置(エネルギー分散型X線分析装置)を接続した走査透過型電子顕微鏡(JEOL社、JEM2800)のSTEMモードにて、50万倍から120万倍の拡大倍率で観察を行った。
観察される導電性粒子の断面のうち、上記で算出した1次粒子径のおおよそ0.9倍以上1.1倍以下の最大径を有する導電性粒子の断面を目視で選択した。続いて、選択した導電性粒子の断面の構成元素を、EDS分析装置を用いてスペクトルを収集し、EDSマッピング像を作製した。スペクトルの収集及び解析は、NSS(Thermo Fischer Scientific社)を用いて行った。収集条件は、加速電圧200kV、デッドタイムが15以上30以下となるように1.0nm又は1.5nmのプローブサイズのいずれかを適宜選択し、マッピングの分解能を256×256、Frame数を300とした。EDSマッピング像は、導電性粒子の断面100個について取得した。
このようにして得られたEDSマッピング像を解析することで、粒子中心部、及び粒子表面から測定粒子の最大径の5%内部におけるニオブ原子濃度(原子%)とチタン原子濃度(原子%)の比率を算出した。具体的には、次の方法で行われた。まずNSSの「ライン抽出」ボタンを押下し、粒子の最大径となるように直線を描き、一方の表面から粒子部を通り、他方の表面に至るまでの直線上における原子濃度(原子%)の情報を得る。このとき得られた粒子の最大径が、上記で算出した1次粒子径の0.9倍未満又は1.1倍を超える範囲であれば、これ以後の解析の対象外とする。(1次粒子径の0.9倍以上1.1倍未満の範囲に最大径をもつ粒子についてのみ、下記に示す解析を行った。)次に、両側の粒子表面において、粒子表面から測定粒子の最大径の5%内部におけるニオブ原子濃度(原子%)を読み取る。同様にして、“粒子表面から測定粒子の最大径の5%内部におけるチタン原子濃度(原子%)”を得る。次いで、これらの値を用いて、下式より、両側の粒子表面における“粒子表面から測定粒子の最大径の5%内部におけるニオブ原子とチタン原子との濃度比率”をそれぞれ得る。
粒子表面から測定粒子の最大径の5%内部におけるニオブ原子とチタン原子との濃度比率=
(粒子表面から測定粒子の最大径の5%内部におけるニオブ原子濃度(原子%))/(粒子表面から測定粒子の最大径の5%内部におけるチタン原子濃度(原子%))
得られる二つの濃度比率の内、値が小さい方を、本発明における“粒子表面から測定粒子の最大径の5%内部におけるニオブ原子とチタン原子との濃度比率”として採用する。
また、上記直線上であり、最大径の中点となる位置におけるニオブ原子濃度(原子%)とチタン原子濃度(原子%)を読み取る。これらの値を用いて、下式より、“粒子中心部におけるニオブ原子とチタン原子との濃度比率”を得る。
粒子中心部におけるニオブ原子とチタン原子との濃度比率=
(粒子中心部におけるニオブ原子濃度(原子%))/(粒子中心部におけるチタン原子濃度(原子%))
尚、“粒子中心部における、ニオブ原子濃度/チタン原子濃度で算出される濃度比率に対する、粒子表面から測定粒子の最大径の5%内部における、ニオブ原子濃度/チタン原子濃度で算出される濃度比率”は、下式で算出される。
(粒子表面から測定粒子の最大径の5%内部におけるニオブ原子とチタン原子との濃度比率)/(粒子中心部におけるニオブ原子とチタン原子との濃度比率)
<Calculation of Niobium Atom/Titanium Atom Concentration Ratio>
A sample piece of 5 mm square was cut from the photoreceptor, and cut to a thickness of 200 nm at a cutting speed of 0.6 mm/s using an ultrasonic ultramicrotome (Leica, UC7) to prepare a thin sample. This thin sample was observed at a magnification of 500,000 to 1.2 million times using a scanning transmission electron microscope (JEOL, JEM2800) in STEM mode connected to an EDS analyzer (energy dispersive X-ray analyzer).
Among the cross sections of the observed conductive particles, the cross sections of the conductive particles having a maximum diameter of approximately 0.9 to 1.1 times the primary particle diameter calculated above were visually selected. Then, the constituent elements of the cross sections of the selected conductive particles were collected using an EDS analyzer to prepare EDS mapping images. The collection and analysis of the spectra were performed using an NSS (Thermo Fischer Scientific). The collection conditions were an acceleration voltage of 200 kV, a probe size of 1.0 nm or 1.5 nm was appropriately selected so that the dead time was 15 to 30, the mapping resolution was 256 x 256, and the number of frames was 300. The EDS mapping images were obtained for 100 cross sections of the conductive particles.
By analyzing the EDS mapping image thus obtained, the ratio of the niobium atomic concentration (atomic %) to the titanium atomic concentration (atomic %) at the center of the particle and within 5% of the maximum diameter of the measured particle from the particle surface was calculated. Specifically, the following method was used. First, the "line extraction" button of the NSS was pressed, a straight line was drawn to represent the maximum diameter of the particle, and information on the atomic concentration (atomic %) on the straight line from one surface through the particle part to the other surface was obtained. If the maximum diameter of the particle obtained at this time is in the range of less than 0.9 times or more than 1.1 times the primary particle diameter calculated above, it is excluded from the subsequent analysis. (The analysis shown below was performed only on particles having a maximum diameter in the range of 0.9 times or more and less than 1.1 times the primary particle diameter.) Next, the niobium atomic concentration (atomic %) at the particle surface on both sides within 5% of the maximum diameter of the measured particle from the particle surface was read. In the same manner, the "titanium atomic concentration (atomic %) within 5% of the maximum diameter of the measured particle from the particle surface" was obtained. Next, using these values, the "concentration ratios of niobium atoms and titanium atoms within 5% of the maximum diameter of the measured particle from the particle surface" on both particle surfaces are calculated according to the following formula.
The concentration ratio of niobium atoms to titanium atoms within 5% of the maximum diameter of the measured particle from the particle surface =
(Niobium atomic concentration (atomic %) within 5% of the maximum diameter of the measured particle from the particle surface)/(Titanium atomic concentration (atomic %) within 5% of the maximum diameter of the measured particle from the particle surface)
Of the two concentration ratios obtained, the smaller value is adopted as "the concentration ratio of niobium atoms to titanium atoms within 5% of the maximum diameter of the measured particle from the particle surface" in the present invention.
Also, the niobium atom concentration (atomic %) and titanium atom concentration (atomic %) are read at the position on the straight line that is the midpoint of the maximum diameter. Using these values, the "concentration ratio of niobium atoms to titanium atoms at the center of the particle" is calculated using the following formula.
Concentration ratio of niobium atoms to titanium atoms in the particle center =
(Niobium atom concentration (atomic %) at the center of the particle)/(Titanium atom concentration (atomic %) at the center of the particle)
The "concentration ratio calculated as niobium atomic concentration/titanium atomic concentration at a portion within 5% of the maximum diameter of the measured particle from the particle surface to the concentration ratio calculated as niobium atomic concentration/titanium atomic concentration at the particle center" is calculated by the following formula.
(concentration ratio of niobium atoms to titanium atoms within 5% of the maximum diameter of the measured particle from the particle surface)/(concentration ratio of niobium atoms to titanium atoms in the particle center)
次に、感光体から5mm四方のサンプル片を4つ切り出し、FIB-SEMのSlice&Viewで表面保護層の2μm×2μm×2μmの3次元化を行った。FIB-SEMのSlice&Viewのコントラストの違いから、表面保護層の全体積に占める、導電性粒子の含有量を算出した。以下の実施例においては、Slice&Viewの条件は以下の通りであった。
分析用試料加工:FIB法
加工及び観察装置:SII/Zeiss製、NVision40
スライス間隔:10nm
観察条件
加速電圧:1.0kV
試料傾斜:54°
WD:5mm
検出器:BSE検出器
アパーチャー:60μm、high current
ABC:ON
画像解像度:1.25nm/pixel
Next, four sample pieces of 5 mm square were cut out from the photoreceptor, and the surface protective layer was three-dimensionalized to 2 μm × 2 μm × 2 μm using Slice & View of FIB-SEM. The content of conductive particles in the total volume of the surface protective layer was calculated from the difference in contrast of Slice & View of FIB-SEM. In the following examples, the conditions of Slice & View were as follows.
Analytical sample processing: FIB method Processing and observation equipment: SII/Zeiss, NVision 40
Slice interval: 10 nm
Observation conditions Acceleration voltage: 1.0 kV
Sample tilt: 54°
WD: 5mm
Detector: BSE detector Aperture: 60 μm, high current
ABC:ON
Image resolution: 1.25 nm/pixel
解析領域は縦2μm×横2μmで行い、断面ごとの情報を積算し、縦2μm×横2μm×厚み2μm(8μm3)当たりの被検体の体積Vを求める。また、測定環境は、温度23℃、圧力1×10-4Paであった。なお、加工及び観察装置としては、FEI製のStrata400S(試料傾斜52°)を用いることもできる。また、断面ごとの情報は、特定した導電性粒子の面積を画像解析して得た。画像解析は、画像処理ソフト(Media Cybernetics製、Image-Pro Plus)を用いて行った。
得られた情報を基に、4つのサンプル片のそれぞれにおいて、2μm×2μm×2μmの体積(単位体積8μm3)中の導電性粒子の体積Vを求めた。そして、(Vμm3/8μm3×100)を算出した。4つのサンプル片における(Vμm3/8μm3×100)の値の平均値を、表面保護層の全体積に対する表面保護層中の導電性粒子の含有量[体積%]とした。
さらに、4つのサンプル片すべてについて、表面保護層と下層の境界まで加工を行うことで、表面保護層の膜厚を測定し、下記の<感光体の保護層の体積抵抗率の測定方法>において体積抵抗率ρvの算出に値を用いた。
The analysis area is 2 μm long x 2 μm wide, and the information for each cross section is integrated to obtain the volume V of the specimen per 2 μm long x 2 μm wide x 2 μm thick (8 μm3). The measurement environment was a temperature of 23° C. and a pressure of 1×10−4 Pa. As a processing and observation device, a Strata 400S (sample inclination 52°) manufactured by FEI can also be used. The information for each cross section was obtained by image analysis of the area of the specified conductive particles. The image analysis was performed using image processing software (Image-Pro Plus manufactured by Media Cybernetics).
Based on the obtained information, the volume V of the conductive particles in a volume of 2 μm × 2 μm × 2 μm (
Furthermore, for all four sample pieces, the thickness of the surface protective layer was measured by processing up to the boundary between the surface protective layer and the lower layer, and the value was used to calculate the volume resistivity ρv in the <Method for measuring the volume resistivity of the protective layer of a photoconductor> described below.
<表面保護層の体積抵抗率の測定>
表面保護層の体積抵抗率の測定には、pA(ピコアンペアー)メーターを使用した。まず、PETフィルム上に電極間距離(D)180μm、長さ(L)5.9cmのくし型金電極を蒸着により作製し、その上に、厚さ(T1)2μmの表面保護層を設けた。次に、温度23℃/湿度50%RHの環境下にて、くし型電極間に100Vの直流電圧(V)を印加したときの直流電流(I)を測定した。下記式(7)によって体積抵抗率A(温度23℃/湿度50%RH)を得た。本願明細書には、この方法を用いた測定結果は記載していない。
体積抵抗率ρv(Ω・cm)=V(V)×T1(cm)×L(cm)/{I(A)×D(cm)} (7)
<Measurement of Volume Resistivity of Surface Protective Layer>
A pA (picoampere) meter was used to measure the volume resistivity of the surface protective layer. First, a comb-shaped gold electrode with an interelectrode distance (D) of 180 μm and a length (L) of 5.9 cm was prepared by vapor deposition on a PET film, and a surface protective layer with a thickness (T1) of 2 μm was provided thereon. Next, a direct current (I) was measured when a direct current voltage (V) of 100 V was applied between the comb-shaped electrodes in an environment of a temperature of 23° C. and a humidity of 50% RH. The volume resistivity A (temperature 23° C./humidity 50% RH) was obtained by the following formula (7). The measurement results using this method are not described in the present specification.
Volume resistivity ρv (Ω cm) = V (V) × T1 (cm) × L (cm) / {I (A) × D (cm)} (7)
表面保護層の導電性粒子や結着樹脂などの組成について同定が困難な場合は、電子写真感光体の表面の表面抵抗率を測定して体積抵抗率に換算する。表面保護層単体ではなく、感光体表面に塗工された状態での表面保護層の体積抵抗率を測定する場合は、表面保護層の表面抵抗率を測定し、そこから体積抵抗率に変換するのが望ましい。感光体に塗工された状態での表面保護層上に、くし型電極を金蒸着し、一定の直流電圧を印加したときの、直流電流を測定することで表面抵抗率ρsを下記式(8)から算出できる。以下の実施例で示す結果は、この測定方法を用いた。
ρv=ρs×t (8)
(tは電荷注入層の厚さ)
When it is difficult to identify the composition of the conductive particles and binder resin of the surface protective layer, the surface resistivity of the surface of the electrophotographic photoreceptor is measured and converted into volume resistivity. When measuring the volume resistivity of the surface protective layer in a state where it is applied to the surface of the photoreceptor, rather than the surface protective layer alone, it is preferable to measure the surface resistivity of the surface protective layer and convert it into volume resistivity. By measuring the direct current when a comb-shaped electrode is gold-deposited on the surface protective layer in a state where it is applied to the photoreceptor, and applying a constant direct current voltage, the surface resistivity ρs can be calculated from the following formula (8). The results shown in the following examples were obtained using this measurement method.
ρv = ρs × t (8)
(t is the thickness of the charge injection layer)
この測定では、微小な電流量を測定するため、抵抗測定装置としては、微小電流の測定が可能な機器を用いて行うことが好ましい。抵抗測定装置の例として、ヒューレットパッカード製のピコアンメーター4140Bなどが挙げられる。使用するくし型電極や印加する電圧は、電荷注入層の材料や抵抗値に応じて、それぞれ適切なSN比が得られるように選定することが望ましい。
本発明では、電子写真感光体の表面に電極間距離(D)120μm、長さ(L)2.0cmのくし型金電極を蒸着により作製する。次に、温度23℃/湿度50%RH環境下にて、くし型電極間に1000Vの直流電圧(V)を印加したときの直流電流(I)を測定し、表面抵抗率ρs(温度23℃/湿度50%RH)を得た。
さらに前述した<電子写真感光体の表面保護層断面の分析>によって、表面保護層の膜厚T1(cm)を測定する。前記表面抵抗率ρsに膜厚T1を乗ずる上記式で、体積抵抗率ρv(温度23℃/湿度50%RH)とした。
In this measurement, since a minute amount of current is measured, it is preferable to use a device capable of measuring minute current as the resistance measurement device. An example of the resistance measurement device is a picoammeter 4140B manufactured by Hewlett-Packard. It is preferable to select the interdigital electrodes to be used and the voltage to be applied so as to obtain an appropriate S/N ratio depending on the material and resistance value of the charge injection layer.
In the present invention, comb-shaped gold electrodes having an interelectrode distance (D) of 120 μm and a length (L) of 2.0 cm are formed on the surface of the electrophotographic photoreceptor by deposition. Next, a direct current (I) is measured when a direct current voltage (V) of 1000 V is applied between the comb-shaped electrodes in an environment of a temperature of 23° C. and a humidity of 50% RH, and the surface resistivity ρs (temperature 23° C./humidity 50% RH) is obtained.
Furthermore, the thickness T1 (cm) of the surface protective layer was measured by the above-mentioned <Analysis of Cross Section of Surface Protective Layer of Electrophotographic Photoreceptor>. The volume resistivity ρv (temperature 23° C./humidity 50% RH) was calculated by the above formula in which the surface resistivity ρs was multiplied by the thickness T1.
<導電性粒子中のニオブ原子含有量の分析方法>
本発明に使用される導電性粒子中のニオブ原子含有量の測定は、以下のように行う。
上記の<導電性粒子の一次粒子径の算出>で感光体から回収した導電性粒子を下記プレス成型によりペレット化してサンプルを作製する。作製されたサンプルを用い、蛍光X線分析装置(XRF)で測定を行い、FP法で、導電性粒子全体のニオブ原子含有量の定量を行う。
具体的には、5酸化ニオブとしての定量を行い含有するニオブ原子含有量に換算する。
(i)使用装置の例
蛍光X線分析装置3080(理学電気(株))
(ii)サンプル調製
サンプルの調製は、試料プレス成型機MAEKAWA Testing Machine(MFG Co,LTD製)を使用する。アルミリング(型番:3481E1)に導電性粒子0.5gを入れて5.0トンの荷重に設定し1minプレスし、ペレット化させる。
(iii)測定条件
測定径:10φ
測定電位、電圧 50kV、50~70mA
2θ角度 25.12°
結晶板 LiF
測定時間 60秒
<Method for Analyzing Niobium Atom Content in Conductive Particles>
The niobium atom content in the conductive particles used in the present invention is measured as follows.
The conductive particles collected from the photoconductor in the above <Calculation of the primary particle diameter of the conductive particles> are pelletized by the press molding described below to prepare a sample. The prepared sample is measured with an X-ray fluorescence analyzer (XRF) and the niobium atom content of the entire conductive particles is quantified by the FP method.
Specifically, the amount of niobium pentoxide is determined and converted into the content of niobium atoms.
(i) Example of equipment used: X-ray fluorescence analyzer 3080 (Rigaku Denki Co., Ltd.)
(ii) Sample Preparation Samples are prepared using a sample press molding machine, MAEKAWA Testing Machine (manufactured by MFG Co, Ltd.) 0.5 g of conductive particles are placed in an aluminum ring (model number: 3481E1), and the load is set to 5.0 tons, and the sample is pressed for 1 minute to form a pellet.
(iii) Measurement conditions Measurement diameter: 10φ
Measurement potential, voltage: 50 kV, 50-70 mA
2θ angle 25.12°
Crystal plate LiF
Measurement time: 60 seconds
<導電性粒子の粉末X線回折測定>
本発明の電子写真感光体に使用される導電性粒子にアナターゼ型酸化チタン若しくは、ルチル型酸化チタンが含有されるかを判断する方法を以下に示す。
CuKαのX線による粉末X線回折から得られるチャートから、国立研究開発法人物質・材料研究機構(NIMS)の無機材料データベース (AtomWork)で同定を行う。本発明の電子写真感光体の保護層に含まれる導電性粒子については、前述した(導電性粒子に含有されるニオブ原子の定量)の処理を一例に準ずる。
粉末X線回折測定は以下の条件とすることができる。
使用測定機:X線回折装置RINT-TTRII(理学電気(株)製)
X線管球:Cu
管電圧:50kV
管電流:300mA
スキャン方法:2θ/θスキャン
スキャン速度:4.0°/min
サンプリング間隔:0.02°
スタート角度(2θ):5.0°
ストップ角度(2θ):40.0°
アタッチメント:標準試料ホルダー
フィルター:不使用
インシデントモノクロ:使用
カウンターモノクロメーター:不使用
発散スリット:開放
発散縦制限スリット:10.00mm
散乱スリット:開放
受光スリット:開放
平板モノクロメーター:使用
カウンター:シンチレーションカウンター
<Powder X-ray diffraction measurement of conductive particles>
A method for determining whether the conductive particles used in the electrophotographic photoreceptor of the present invention contain anatase type titanium oxide or rutile type titanium oxide will be described below.
Identification is performed using the inorganic materials database (AtomWork) of the National Institute for Materials Science (NIMS) from a chart obtained by powder X-ray diffraction using CuKα X-rays. The conductive particles contained in the protective layer of the electrophotographic photoreceptor of the present invention are subjected to the above-mentioned process (quantitative determination of niobium atoms contained in the conductive particles) as an example.
The powder X-ray diffraction measurement can be carried out under the following conditions.
Measuring equipment used: X-ray diffraction device RINT-TTRII (manufactured by Rigaku Denki Co., Ltd.)
X-ray tube: Cu
Tube voltage: 50 kV
Tube current: 300mA
Scanning method: 2θ/θ scanning Scanning speed: 4.0°/min
Sampling interval: 0.02°
Start angle (2θ): 5.0°
Stop angle (2θ): 40.0°
Attachment: Standard sample holder Filter: Not used Incident monochrome: Used Counter monochromator: Not used Divergence slit: Open Divergence vertical limit slit: 10.00 mm
Scattering slit: open Receiving slit: open Flat plate monochromator: Counter used: Scintillation counter
以下、実施例及び比較例を用いて本発明をさらに詳細に説明する。本発明は、その要旨を超えない限り、下記の実施例によって何ら限定されるものではない。なお、以下の実施例の記載において、単に「部」と記載する場合断りのない限り質量部を意味する。 The present invention will be described in more detail below using examples and comparative examples. The present invention is not limited in any way by the following examples, so long as it does not deviate from the gist of the invention. In the following description of the examples, when "parts" is simply written, it means parts by mass unless otherwise specified.
<トナー粒子1の製造例>
「ポリエステル樹脂1の合成」
・ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物 9mol部
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物 95mol部
・テレフタル酸 50mol部
・フマル酸 30mol部
・ドデセニルコハク酸 25mol部
撹拌装置、窒素導入管、温度センサー、精留塔を備えたフラスコに上記のモノマーを仕込み、1時間で195℃まで温度を上げて、反応系内が均一に撹拌されていることを確認した。これらモノマー100部に対してジステアリン酸スズを1.0部投入した。さらに生成する水を留去しながら195℃から5時間かけて250℃まで温度を上げ、250℃でさらに2時間脱水縮合反応を行った。
その結果、ガラス転移温度が60.2℃、酸価が16.8mgKOH/g、水酸基価が28.2mgKOH/g、重量平均分子量が11200、数平均分子量が4100のポリエステル樹脂1を得た。
<Production Example of Toner Particle 1>
"Synthesis of polyester resin 1"
Bisphenol A
As a result, polyester resin 1 having a glass transition temperature of 60.2° C., an acid value of 16.8 mgKOH/g, a hydroxyl value of 28.2 mgKOH/g, a weight average molecular weight of 11,200 and a number average molecular weight of 4,100 was obtained.
「ポリエステル樹脂2の合成」
・ビスフェノールA-エチレンオキサイド2モル付加物 48mol部
・ビスフェノールA-プロピレンオキサイド2モル付加物 48mol部
・テレフタル酸 65mol部
・ドデセニルコハク酸 30mol部
撹拌装置、窒素導入管、温度センサー、精留塔を備えたフラスコに上記のモノマーを投入し、1時間で195℃まで温度を上げて、反応系内が均一に撹拌されていることを確認した。これらモノマー100部に対してジステアリン酸スズを0.7部投入した。さらに生成する水を留去しながら195℃から5時間かけて240℃まで温度を上げ、240℃でさらに2時間脱水縮合反応を行った。次いで、温度を190℃まで下げ、無水トリメリット酸の5mol部を徐々に投入し、190℃で1時間反応を継続した。
その結果、ガラス転移温度が55.2℃、酸価が14.3mgKOH/g、水酸基価が24.1mgKOH/g、重量平均分子量が43600、数平均分子量が6200のポリエステル樹脂2を得た。
"Synthesis of
Bisphenol A-ethylene oxide 2-mol adduct 48 mol parts Bisphenol A-propylene oxide 2-mol adduct 48 mol parts Terephthalic acid 65 mol parts Dodecenyl succinic acid 30 mol parts The above monomers were charged into a flask equipped with a stirrer, a nitrogen inlet tube, a temperature sensor, and a rectification column, and the temperature was raised to 195 ° C. in 1 hour, and it was confirmed that the reaction system was uniformly stirred. 0.7 parts of tin distearate were charged per 100 parts of these monomers. The temperature was raised from 195 ° C. to 240 ° C. over 5 hours while distilling off the water produced, and a dehydration condensation reaction was carried out at 240 ° C. for another 2 hours. Next, the temperature was lowered to 190 ° C., and 5 mol parts of trimellitic anhydride were gradually charged, and the reaction was continued at 190 ° C. for 1 hour.
As a result,
「樹脂粒子分散液1の調製」
・ポリエステル樹脂1 100部
・メチルエチルケトン 50部
・イソプロピルアルコール 20部
容器にメチルエチルケトン、イソプロピルアルコールを投入した。その後、上記材料を徐々に投入して、撹拌を行い、完全に溶解させてポリエステル樹脂1溶解液を得た。このポリエステル樹脂1溶解液の入った容器を65℃に設定し、撹拌しながら10%アンモニア水溶液を合計で5部となるように徐々に滴下し、さらにイオン交換水230部を10ml/分の速度で徐々に滴下して転相乳化させた。さらにエバポレータで減圧して脱溶剤を行い、ポリエステル樹脂1の樹脂粒子分散液1を得た。この樹脂粒子の体積平均粒径は、135nmであった。また、樹脂粒子固形分量はイオン交換水で調整して20%とした。
"Preparation of Resin Particle Dispersion 1"
Polyester resin 1 100 parts Methyl ethyl ketone 50 parts Isopropyl alcohol 20 parts Methyl ethyl ketone and isopropyl alcohol were added to the container. Then, the above materials were gradually added, stirred, and completely dissolved to obtain a polyester resin 1 solution. The container containing this polyester resin 1 solution was set to 65°C, and while stirring, 10% ammonia aqueous solution was gradually dropped to a total of 5 parts, and 230 parts of ion-exchanged water was gradually dropped at a rate of 10 ml/min to cause phase inversion emulsification. The pressure was further reduced with an evaporator to remove the solvent, and a resin particle dispersion 1 of polyester resin 1 was obtained. The volume average particle size of this resin particle was 135 nm. In addition, the resin particle solid content was adjusted to 20% with ion-exchanged water.
「樹脂粒子分散液2の調製」
・ポリエステル樹脂2 100部
・メチルエチルケトン 50部
・イソプロピルアルコール 20部
容器にメチルエチルケトン、イソプロピルアルコールを投入した。その後、上記材料を徐々に投入して、撹拌を行い、完全に溶解させてポリエステル樹脂2溶解液を得た。このポリエステル樹脂2溶解液の入った容器を40℃に設定し、撹拌しながら10%アンモニア水溶液を合計で3.5部となるように徐々に滴下し、さらにイオン交換水230部を10ml/minの速度で徐々に滴下して転相乳化させた。さらに減圧して脱溶剤を行い、ポリエステル樹脂2の樹脂粒子分散液2を得た。樹脂粒子の体積平均粒径は、155nmであった。また、樹脂粒子固形分量はイオン交換水で調整して20%とした。
"Preparation of
「着色剤粒子分散液の調製」
・銅フタロシアニン(ピグメントブルー15:3) 45部
・イオン性界面活性剤ネオゲンRK(第一工業製薬(株)製) 5部
・イオン交換水 190部
以上を混合し、ホモジナイザーにより10分間分散した後に、アルティマイザーを用い圧力250MPaで20分間分散処理を行い、着色剤粒子の体積平均粒径が120nmで、固形分量が20%の着色剤粒子分散液を得た。ホモジナイザーはIKA製のウルトラタラックスを用いた。アルティマイザーは、(株)スギノマシン製の対抗衝突型湿式粉砕機を用いた。
"Preparation of colorant particle dispersion"
Copper phthalocyanine (pigment blue 15:3) 45 parts Ionic surfactant Neogen RK (manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) 5 parts Ion-exchanged water 190 parts The above was mixed and dispersed with a homogenizer for 10 minutes, and then dispersed with an ultimizer at a pressure of 250 MPa for 20 minutes to obtain a colorant particle dispersion liquid with a volume average particle size of 120 nm and a solid content of 20%. The homogenizer used was an Ultra Turrax manufactured by IKA. The ultimizer used was a counter-impingement type wet grinder manufactured by Sugino Machine Co., Ltd.
「離型剤粒子分散液の調製」
・離型剤(炭化水素ワックス、融点79℃) 15部
・イオン性界面活性剤ネオゲンRK(第一工業製薬(株)製) 2部
・イオン交換水 240部
以上を100℃に加熱して、IKA製ウルトラタラックスT50にて十分に分散後、圧力吐出型ゴーリンホモジナイザーで115℃に加温して分散処理を1時間行い、体積平均粒径160nm、固形分量20%の離型剤粒子分散液を得た。
"Preparation of release agent particle dispersion"
Release agent (hydrocarbon wax, melting point 79° C.) 15 parts Ionic surfactant NEOGEN RK (manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) 2 parts Ion-exchanged water 240 parts The above was heated to 100° C. and thoroughly dispersed using an Ultra-Turrax T50 manufactured by IKA. The mixture was then heated to 115° C. using a pressure discharge type Gaulin homogenizer and subjected to a dispersion treatment for 1 hour, thereby obtaining a release agent particle dispersion having a volume average particle size of 160 nm and a solid content of 20%.
「トナー粒子1の製造」
・樹脂粒子分散液1 500部
・樹脂粒子分散液2 400部
・着色剤粒子分散液 50部
・離型剤粒子分散液 80部
まず、コア形成工程として、上記の各材料を丸型ステンレス製フラスコに投入、混合した。続いてホモジナイザー ウルトラタラックスT50(IKA社製)を用いて5000r/minで10分間分散した。1.0%硝酸水溶液を添加し、pHを3.0に調整した後、加熱用ウォーターバス中で撹拌翼を用いて、混合液が撹拌されるような回転数を適宜調節しながらで58℃まで加熱した。形成された凝集粒子の体積平均粒径を、コールターマルチサイザーIIIを用い、適宜確認し、5.0μmである凝集粒子(コア)が形成されたところで、シェル形成工程として、下記各材料を投入してさらに1時間撹拌しシェルを形成した。
・樹脂粒子分散液1 40部
・イオン交換水 300部
・10.0質量%ホウ砂水溶液 19部
(ホウ砂;富士フイルム和光純薬(株)製 四ホウ酸ナトリウム十水和物)
その後、5%水酸化ナトリウム水溶液を用いてpHを9.0にし、攪拌を継続しながら、89℃まで加熱した。
所望の表面形状が得られたところで加熱をやめ、25℃まで冷却し、ろ過・固液分離した後、イオン交換水で洗浄を行った。洗浄終了後に真空乾燥機を用いて乾燥することで、トナー粒子1を得た。得られたトナー粒子1は、蛍光X線のホウ素由来強度が0.15であり、重量平均粒径が6.5μmであった。
"Production of toner particles 1"
Resin particle dispersion 1 500 parts
Resin particle dispersion 1 40 parts Ion-exchanged water 300 parts 10.0% by mass borax aqueous solution 19 parts (borax; sodium tetraborate decahydrate, manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
Thereafter, the pH was adjusted to 9.0 using a 5% aqueous sodium hydroxide solution, and the mixture was heated to 89° C. while continuing to stir.
When the desired surface shape was obtained, the heating was stopped, the mixture was cooled to 25° C., filtered and separated into solid and liquid, and then washed with ion-exchanged water. After washing, the mixture was dried using a vacuum dryer to obtain toner particles 1. The obtained toner particles 1 had a boron-derived fluorescent X-ray intensity of 0.15 and a weight average particle size of 6.5 μm.
「トナー粒子2の製造」
・樹脂粒子分散液1 500部
・樹脂粒子分散液2 400部
・着色剤粒子分散液 50部
・離型剤粒子分散液 80部
まず、コア形成工程として、上記の各材料を丸型ステンレス製フラスコに投入、混合した。続いてホモジナイザー ウルトラタラックスT50(IKA社製)を用いて5000r/minで10分間分散した。1.0%硝酸水溶液を添加し、pHを3.0に調整した後、加熱用ウォーターバス中で撹拌翼を用いて、混合液が撹拌されるような回転数を適宜調節しながらで58℃まで加熱した。形成された凝集粒子の体積平均粒径を、コールターマルチサイザーIIIを用い、適宜確認し、5.0μmである凝集粒子(コア)が形成されたところで、シェル形成工程として、下記各材料を投入してさらに1時間撹拌しシェルを形成した。
・樹脂粒子分散液1 40部
・イオン交換水 300部
その後、5%水酸化ナトリウム水溶液を用いてpHを9.0にし、攪拌を継続しながら、89℃まで加熱した。
所望の表面形状が得られたところで加熱をやめ、25℃まで冷却し、ろ過・固液分離した後、イオン交換水で洗浄を行った。洗浄終了後に真空乾燥機を用いて乾燥することで、トナー粒子2を得た。得られたトナー粒子2の重量平均粒径は6.6μmであった。
"Production of
Resin particle dispersion 1 500 parts
Resin particle dispersion 1 40 parts Ion-exchanged water 300 parts Thereafter, the pH was adjusted to 9.0 using a 5% aqueous sodium hydroxide solution, and the mixture was heated to 89° C. while continuing to stir.
When the desired surface shape was obtained, the heating was stopped, the mixture was cooled to 25° C., filtered and separated into solid and liquid, and then washed with ion-exchanged water. After washing, the mixture was dried using a vacuum dryer to obtain
<外添剤1の製造例>
外添剤Aである外添剤1は次のように製造した。硫酸法で得られたメタチタン酸に50%-NaOH水溶液を、NaOHとしてTiO2に対し4倍モル量添加し95℃で2時間加熱した。これを充分洗浄した後、31%-HClをHCl/TiO2=0.26になるよう添加し、沸点で1時間加熱した。冷却後、1モル/L-NaOHでpH7に中和した後、洗浄、乾燥して、微粒子ルチル型酸化チタンを製造した。得られた微粒子ルチル型酸化チタンの比表面積は115g/m2であった。この微粒子ルチル型酸化チタン100部に対し、NaCl100部とNa2P2O7・10H2Oを25部添加し、振動ボールミルで1時間混合し、該混合物を電気炉にて850℃で2時間焼成した。得られた焼成物を純水中に投入し、80℃で6時間加熱した後、洗浄して可溶塩を除去した。乾燥して得られた粒子は全て、短径が0.03以上0.07μm以下の範囲内にあり、長径が0.4以上0.8μm以下の範囲の微粒子針状酸化チタンを得た。このように得られた外添剤1の物性を表1に示す。
<Production Example of External Additive 1>
Additive 1, which is additive A, was produced as follows. Metatitanic acid obtained by the sulfuric acid method was added with 50%-NaOH aqueous solution in an amount of 4 times the molar amount of TiO 2 as NaOH, and heated at 95°C for 2 hours. After thoroughly washing this, 31%-HCl was added so that HCl/TiO 2 = 0.26, and heated at the boiling point for 1 hour. After cooling, it was neutralized to pH 7 with 1 mol/L-NaOH, washed and dried to produce fine rutile-type titanium oxide. The specific surface area of the obtained fine rutile-type titanium oxide was 115 g/m 2. To 100 parts of this fine rutile-type titanium oxide, 100 parts of NaCl and 25 parts of Na 2 P 2 O 7.10H 2 O were added, mixed in a vibration ball mill for 1 hour, and the mixture was fired in an electric furnace at 850°C for 2 hours. The obtained calcined product was placed in pure water and heated at 80° C. for 6 hours, and then washed to remove soluble salts. All particles obtained after drying were fine needle-shaped titanium oxide particles having a minor axis in the range of 0.03 to 0.07 μm and a major axis in the range of 0.4 to 0.8 μm. The physical properties of the external additive 1 thus obtained are shown in Table 1.
<外添剤2乃至14の製造例>
表1の条件に変えた以外は外添剤1の製造例と同様にし、外添剤Aである外添剤2乃至14を得た。得られた外添剤2乃至14の物性を表1に示す。特定の外添剤については、表1に示す処理剤を用いた。
<Production Examples of
<外添剤15の製造例>
外添剤Aには該当しない外添剤である外添剤15はシリカ粒子であり、原体BET比表面積170m2/gのシリカ粒子にヘキサメチルジシラザンによる疎水化処理を行って得られた。
<Production Example of External Additive 15>
External additive 15, which is an external additive not corresponding to external additive A, is silica particles, and was obtained by subjecting silica particles having a raw material BET specific surface area of 170 m 2 /g to a hydrophobic treatment using hexamethyldisilazane.
<トナー1の製造例>
トナー粒子1 100.0部
外添剤1 0.60部
外添剤15 0.80部
へンシェルミキサー(日本コークス社製)を用い、上記の各材料を3000rpmで15分間混合してトナー1を得た。走査型電子顕微鏡を用いて該トナーを観察したところ、該外添剤Aが表面に存在することが確認できるトナー粒子の割合は、70個数%以上であった。
<Production Example of Toner 1>
Toner particles 1 100.0 parts External additive 1 0.60 parts External additive 15 0.80 parts Using a Henschel mixer (manufactured by Nippon Coke Corporation), the above materials were mixed at 3000 rpm for 15 minutes to obtain toner 1. When the toner was observed using a scanning electron microscope, the proportion of toner particles on whose surfaces it was confirmed that external additive A was present was 70% by number or more.
<トナー2乃至17の製造例>
表2の条件に変えた以外はトナー1の製造例と同様にし、トナー2乃至17を得た。該外添剤が表面に存在することが確認できるトナー粒子の割合は、表2の通りであった。
<Production Examples of
<アナターゼ型酸化チタン粒子1及び2、5、6の製造例>
硫酸チタン、硫酸チタニルを含む溶液を加熱して加水分解させ含水二酸化チタンスラリーを作製し、二酸化チタンスラリーを脱水焼成した。これにより、アナターゼ化度がほぼ100%のアナターゼ型酸化チタン1が得られた。上記の方法において、硫酸チタニルの溶液濃度を制御することにより、アナターゼ化度がほぼ100%のアナターゼ型酸化チタン粒子2、5、6を作製した。得られたアナターゼ型酸化チタン粒子の物性を表3に示す。
<Production Examples of Anatase-Type
A solution containing titanium sulfate and titanyl sulfate was heated and hydrolyzed to produce a hydrous titanium dioxide slurry, which was then dehydrated and fired. This resulted in anatase-type titanium oxide 1 with an anatase degree of nearly 100%. In the above method, anatase-type
<アナターゼ型酸化チタン粒子3、4、7の製造例>
硫酸チタニル水溶液を加水分解して得た含水二酸化チタンスラリーに、硫酸ニオブ(水溶性のニオブ化合物)を添加した。添加量は、スラリー中のチタン量(二酸化チタン換算)に対し、ニオブイオンとして10.0質量%の割合で硫酸ニオブを添加した。
硫酸チタニル水溶液に硫酸ニオブをニオブイオンとして10.0質量%の割合で加えたものを加水分解し、含水二酸化チタンスラリーを得た。次に、ニオブイオンなどを含む含水二酸化チタンスラリーを脱水して、焼成温度は1000℃で焼成した。これによりニオブ原子を含有したアナターゼ型酸化チタン粒子3を得た。
上記の方法において、硫酸ニオブの添加量を制御することにより、ニオブ原子を含有したアナターゼ型酸化チタン粒子4、7を得た。得られたアナターゼ型酸化チタン粒子の物性を表3に示す。
<Production Examples of Anatase-Type
Niobium sulfate (a water-soluble niobium compound) was added to a hydrous titanium dioxide slurry obtained by hydrolysis of an aqueous titanyl sulfate solution in an amount of 10.0 mass % in terms of niobium ions relative to the amount of titanium in the slurry (calculated as titanium dioxide).
Niobium sulfate was added to an aqueous titanyl sulfate solution at a ratio of 10.0 mass% in terms of niobium ions, and the resulting solution was hydrolyzed to obtain a hydrous titanium dioxide slurry. Next, the hydrous titanium dioxide slurry containing niobium ions and the like was dehydrated and fired at a firing temperature of 1000° C. In this way, anatase-type
In the above-mentioned method, the amount of niobium sulfate added was controlled to obtain niobium atom-containing anatase type titanium oxide particles 4 and 7. The physical properties of the obtained anatase type titanium oxide particles are shown in Table 3.
<導電性粒子1及び2、3、5の製造例>水酸化ニオブ(V)を濃硫酸に溶解して、硫酸チタン水溶液と混合して、ニオブ塩及びチタン塩の酸性混合液を(以下「チタンニオブ混合液」という。)を調製した。
アナターゼ型酸化チタン粒子1を100部計量して芯材粒子として水に分散して懸濁液とし、1000部の水懸濁液として撹拌しながら670℃までに加温した。
pHを2.5に維持しながら、アナターゼ型酸化チタン粒子1の重量に対して、Tiとして337g/kg、Nbとして10.3g/kgを含有するチタンニオブ混合液と水酸化ナトリウム水溶液を同時に添加した。また、五塩化ニオブ(NbCl5)3部を11.4モル/L塩酸100部に溶解させたニオブ溶液と、チタンとして12.0部を含む硫酸チタン溶液200部とを混合したチタンニオブ酸液(液中のニオブ原子とチタン原子の重量比が1.0/20.0となる)を用意した。このチタンニオブ酸液と、10.7モル/L水酸化ナトリウム溶液とを、上記水懸濁液のpHが2~3となるように上記水懸濁液に3時間かけて同時に滴下(並行添加)した。滴下終了後、懸濁液をろ過、洗浄し、110℃で8時間乾燥した。この乾燥物を有機物ともに窒素雰囲気中、725℃にて1時間の焼成を行い、ニオブ原子が表面近傍に偏在したニオブ原子含有酸化チタン粒子1を得た。
<Production Examples of
100 parts of anatase type titanium oxide particles 1 were weighed out and dispersed in water as core particles to prepare a suspension, which was then heated to 670° C. while being stirred in 1000 parts of water suspension.
While maintaining the pH at 2.5, a titanium-niobium mixed solution containing 337 g/kg of Ti and 10.3 g/kg of Nb relative to the weight of anatase-type titanium oxide particles 1 and an aqueous sodium hydroxide solution were added simultaneously. In addition, a titanium niobium acid solution (the weight ratio of niobium atoms to titanium atoms in the solution is 1.0/20.0) was prepared by mixing a niobium solution in which 3 parts of niobium pentachloride (NbCl 5 ) were dissolved in 100 parts of 11.4 mol/L hydrochloric acid and 200 parts of a titanium sulfate solution containing 12.0 parts of titanium. This titanium niobium acid solution and a 10.7 mol/L sodium hydroxide solution were simultaneously dropped (added in parallel) into the aqueous suspension over 3 hours so that the pH of the aqueous suspension was 2 to 3. After the dropwise addition was completed, the suspension was filtered, washed, and dried at 110° C. for 8 hours. This dried material was baked together with the organic material in a nitrogen atmosphere at 725° C. for 1 hour to obtain niobium atom-containing titanium oxide particles 1 in which niobium atoms were unevenly distributed near the surface.
次に、
・ニオブ原子含有酸化チタン粒子1 100.0部
・表面処理剤1 6.0部
・トルエン 200.0部
表面処理剤1は下記式(S-1)で示される信越化学工業(株)製の商品名KBM-3033である。
上記の方法において、表3に示す酸化チタンに対するニオブ原子の重量比になるように五塩化ニオブの量を制御することで、導電性粒子2、3、5を得た。得られた導電性粒子の表面の物性や粒子径を表3に示す。
next,
Niobium atom-containing titanium oxide particles 1 100.0 parts Surface treatment agent 1 6.0 parts Toluene 200.0 parts Surface treatment agent 1 is KBM-3033, a product name of Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., and is represented by the following formula (S-1).
In the above method, the amount of niobium pentachloride was controlled so as to obtain the weight ratio of niobium atoms to titanium oxide shown in Table 3, thereby obtaining
(導電性粒子4の製造例)
100gの個数平均粒径190nmの球形状のアナターゼ型酸化チタン粒子4を水に分散させて、1Lの水懸濁液として60℃に加温した。チタンとして33.7gを含む硫酸チタン溶液600mLを混合したチタン酸液と10.7モル/L水酸化ナトリウム溶液とを懸濁液のpHが2~3となるように3時間かけて同時に滴下(並行添加)した。滴下終了後、懸濁液をろ過、洗浄し、110℃で8時間乾燥した。この乾燥物を大気雰囲気中、800℃にて1時間の加熱処理を行った。これにより、ニオブ原子が表面近傍に偏在した酸化チタンである導電性粒子4を得た。
(Production Example of Conductive Particle 4)
100 g of spherical anatase-type titanium oxide particles 4 with a number-average particle size of 190 nm were dispersed in water, and 1 L of the aqueous suspension was heated to 60° C. A titanic acid solution mixed with 600 mL of titanium sulfate solution containing 33.7 g of titanium and a 10.7 mol/L sodium hydroxide solution were simultaneously dropped (added in parallel) over a period of 3 hours so that the pH of the suspension became 2 to 3. After the dropwise addition was completed, the suspension was filtered, washed, and dried at 110° C. for 8 hours. The dried product was subjected to a heat treatment at 800° C. for 1 hour in an air atmosphere. As a result, conductive particles 4 were obtained, which were titanium oxide particles with niobium atoms unevenly distributed near the surface.
(導電性粒子6の製造例)
個数平均粒径170nmの略球形状のアナターゼ型酸化チタン粒子6を導電性粒子6として用いた。導電性粒子6の物性を表3に示す。
(Production Example of Conductive Particles 6)
Approximately spherical anatase type
(導電性粒子7の製造例)
以下の材料を用意した。
・酸化スズ粒子(商品名:S-2000、三菱マテリアル(株)製):100.0部
・表面処理剤2:20.0部
・トルエン:200.0部
表面処理剤2は下記式(S-2)で示される信越化学工業(株)製の商品名KBM-3033である。
The following materials were prepared:
Tin oxide particles (product name: S-2000, manufactured by Mitsubishi Materials Corporation): 100.0 parts Surface treatment agent 2: 20.0 parts Toluene: 200.0 parts Surface
(導電性粒子8の製造例)
導電性粒子7において、酸化スズ粒子を個数平均粒径が20nmのものに変更した以外は同じようにして、導電性粒子8を得た。
(Production Example of Conductive Particles 8)
(導電性粒子9の製造例)
個数平均粒径6nm、ニオブ原子含有量0.5質量%の、略球形状のアナターゼ型酸化チタン粒子7を導電性粒子9として用いた。
(Production Example of Conductive Particles 9)
Approximately spherical anatase type titanium oxide particles 7 having a number average particle size of 6 nm and a niobium atom content of 0.5% by mass were used as the conductive particles 9 .
<電子写真感光体1の製造例>
直径24mm、長さ257.5mmのアルミニウムシリンダー(JIS-A3003、アルミニウム合金)を支持体(導電性支持体)とした。
<Production Example of Electrophotographic Photoreceptor 1>
An aluminum cylinder (JIS-A3003, aluminum alloy) having a diameter of 24 mm and a length of 257.5 mm was used as a support (conductive support).
(導電層の製造例1)
次に、以下の材料を用意した。
・酸素欠損型酸化スズ(SnO2)で被覆されている酸化チタン(TiO2)粒子(平均一次粒子径230nm) 214部
・フェノール樹脂(商品名:プライオーフェンJ-325、大日本インキ化学工業(株)製、樹脂固形分:60質量%) 132部
・1-メトキシ-2-プロパノール 98部
これらを、直径0.8mmのガラスビーズ450部を用いたサンドミルに入れ、回転数2000rpm、分散処理時間4.5時間、冷却水の設定温度18℃の条件で分散処理を行い、分散液を得た。この分散液からメッシュ(目開き150μm)でガラスビーズを取り除いた。得られた分散液に、表面粗し付与材としてのシリコーン樹脂粒子(商品名:トスパール120、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ(株)製、平均粒径2μm)を添加した。シリコーン樹脂粒子の添加量は、ガラスビーズを取り除いた後の分散液中の金属酸化物粒子と結着材料の合計質量に対して10質量%となるようにした。また、分散液中の金属酸化物粒子と結着材料の合計質量に対して0.01質量%になるように、レベリング剤としてのシリコーンオイル(商品名:SH28PA、東レ・ダウコーニング(株)製)を分散液に添加した。
次に、分散液中の金属酸化物粒子と結着材料と表面粗し付与材の合計質量(すなわち、固形分の質量)が分散液の質量に対して67質量%になるように、メタノールと1-メトキシ-2-プロパノールの混合溶剤(質量比1:1)を分散液に添加した。その後、攪拌することによって、導電層用塗布液を調製した。この導電層用塗布液を支持体上に浸漬塗布し、これを1時間140℃で加熱することによって、膜厚30μmの導電層を形成した。
(Conductive Layer Manufacturing Example 1)
Next, the following materials were prepared:
Titanium oxide (TiO 2 ) particles (average primary particle diameter 230 nm) coated with oxygen-deficient tin oxide (SnO 2 ) 214 parts Phenol resin (trade name: Plyofen J-325, manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc., resin solid content: 60% by mass) 132 parts 1-methoxy-2-propanol 98 parts These were placed in a sand mill using 450 parts of glass beads with a diameter of 0.8 mm, and dispersion treatment was carried out under conditions of a rotation speed of 2000 rpm, a dispersion treatment time of 4.5 hours, and a cooling water set temperature of 18°C, to obtain a dispersion. The glass beads were removed from this dispersion using a mesh (opening 150 μm). Silicone resin particles (trade name: Tospearl 120, manufactured by Momentive Performance Materials, Inc.,
Next, a mixed solvent of methanol and 1-methoxy-2-propanol (mass ratio 1:1) was added to the dispersion so that the total mass of the metal oxide particles, the binder material, and the surface roughening agent in the dispersion (i.e., the mass of the solid content) was 67 mass% relative to the mass of the dispersion. The mixture was then stirred to prepare a coating liquid for a conductive layer. The coating liquid for a conductive layer was dip-coated on a support and heated at 140°C for 1 hour to form a conductive layer with a thickness of 30 μm.
(下引き層の製造例1)
次に、以下の材料を用意した。
・電子輸送物質として下記式E-1で示される化合物 3.0部
・ブロックイソシアネート(商品名:デュラネートSBB-70P、旭化成ケミカルズ(株)製) 6.5部
・スチレン-アクリル樹脂(商品名:UC-3920、東亞合成製) 0.4部
・シリカスラリー(製品名:IPA-ST-UP、日産化学工業製、固形分濃度15質量%、粘度9mPa・s) 1.8部
・1-ブタノール 48部
・アセトン 24部
ただし、電子輸送物質(式E-1)は以下で示される。
Next, the following materials were prepared:
Compound represented by the following formula E-1 as an electron transport material: 3.0 parts; Blocked isocyanate (product name: Duranate SBB-70P, manufactured by Asahi Kasei Chemicals Corporation) 6.5 parts; Styrene-acrylic resin (product name: UC-3920, manufactured by Toagosei Co., Ltd.) 0.4 parts; Silica slurry (product name: IPA-ST-UP, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., solids concentration 15 mass%, viscosity 9 mPa·s) 1.8 parts; 1-butanol 48 parts; Acetone 24 parts, where the electron transport material (formula E-1) is represented by the following formula:
次に、CuKα特性X線回折より得られるチャートにおいて、7.5°及び28.4°の位置にピークを有する結晶形のヒドロキシガリウムフタロシアニン10部とポリビニルブチラール樹脂(商品名:エスレックBX-1、積水化学工業社製)5部を用意した。これらをシクロヘキサノン200部に添加し、直径0.9mmのガラスビーズを用いたサンドミル装置で6時間分散した。
これにシクロヘキサノン150部と酢酸エチル350部をさらに加えて希釈して電荷発生層用塗布液を得た。得られた塗布液を下引き層上に浸漬塗布し、95℃で10分間乾燥することにより、膜厚が0.20μmの電荷発生層を形成した。
粉末X線回折測定は以下の条件で行われた。
使用測定機:理学電気(株)製、X線回折装置RINT-TTRII
X線管球:Cu
管電圧:50kV
管電流:300mA
スキャン方法:2θ/θスキャン
スキャン速度:4.0°/min
サンプリング間隔:0.02°
スタート角度(2θ):5.0°
ストップ角度(2θ):40.0°
アタッチメント:標準試料ホルダー
フィルター:不使用
インシデントモノクロ:使用
カウンターモノクロメーター:不使用
発散スリット:開放
発散縦制限スリット:10.00mm
散乱スリット:開放
受光スリット:開放
平板モノクロメーター:使用
カウンター:シンチレーションカウンター
Next, 10 parts of hydroxygallium phthalocyanine in a crystalline form having peaks at 7.5° and 28.4° in a chart obtained by CuKα characteristic X-ray diffraction and 5 parts of polyvinyl butyral resin (product name: S-LEC BX-1, manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.) were prepared. These were added to 200 parts of cyclohexanone and dispersed for 6 hours with a sand mill device using glass beads with a diameter of 0.9 mm.
This was further diluted with 150 parts of cyclohexanone and 350 parts of ethyl acetate to obtain a coating solution for a charge generating layer. The obtained coating solution was dip-coated on the undercoat layer and dried at 95° C. for 10 minutes to form a charge generating layer having a thickness of 0.20 μm.
The powder X-ray diffraction measurement was carried out under the following conditions.
Measuring equipment used: Rigaku Electric Co., Ltd., X-ray diffraction device RINT-TTRII
X-ray tube: Cu
Tube voltage: 50 kV
Tube current: 300mA
Scanning method: 2θ/θ scanning Scanning speed: 4.0°/min
Sampling interval: 0.02°
Start angle (2θ): 5.0°
Stop angle (2θ): 40.0°
Attachment: Standard sample holder Filter: Not used Incident monochrome: Used Counter monochromator: Not used Divergence slit: Open Divergence vertical limit slit: 10.00 mm
Scattering slit: open Receiving slit: open Flat plate monochromator: Counter used: Scintillation counter
(感光層の製造例1)
次に、以下の材料を用意した。
・下記式(C-1)で示される電荷輸送物質(正孔輸送性物質) 6.0部
・下記式(C-2)で示される電荷輸送物質(正孔輸送性物質) 3.0部
・下記式(C-3)で示される電荷輸送物質(正孔輸送性物質) 1.0部
・ポリカーボネート(商品名:ユーピロンZ400、三菱エンジニアリングプラスチックス(株)製) 10.0部
・下記式(C-4)と下造式(C-5)の共重合ユニットを有するポリカーボネート樹脂(x/y=0.95/0.05、粘度平均分子量=20000) 0.02部
これらを、オルトキシレン25部/安息香酸メチル25部/ジメトキシメタン25部の混合溶剤に溶解させることによって電荷輸送層用塗布液を調製した。この電荷輸送層用塗布液を電荷発生層上に浸漬塗布して塗膜を形成し、塗膜を30分間120℃で乾燥させることによって、膜厚が12μmの電荷輸送層を形成した。
Next, the following materials were prepared:
Charge transport material (hole transport material) represented by the following formula (C-1): 6.0 parts Charge transport material (hole transport material) represented by the following formula (C-2): 3.0 parts Charge transport material (hole transport material) represented by the following formula (C-3): 1.0 part Polycarbonate (product name: Iupilon Z400, manufactured by Mitsubishi Engineering Plastics Corporation): 10.0 parts Polycarbonate resin having copolymerized units represented by the following formula (C-4) and formula (C-5): (x/y=0.95/0.05, viscosity average molecular weight=20,000): 0.02 parts These were dissolved in a mixed solvent of 25 parts orthoxylene/25 parts methyl benzoate/25 parts dimethoxymethane to prepare a coating solution for the charge transport layer. This charge transport layer coating liquid was dip-coated onto the charge generating layer to form a coating film, and the coating film was dried at 120° C. for 30 minutes to form a charge transport layer having a thickness of 12 μm.
(表面保護層の製造例1)
次に、以下の材料を用意した。
・導電性粒子1 76.0部
・結着樹脂として下記式(O-1)で示される化合物 76.0部
・1-プロパノール(1―PA) 100.0部
・シクロヘキサン(CH) 100.0部
を混合し、攪拌装置で6時間攪拌して、表面保護層用塗布液を調製した。
次に、大気中において塗膜の温度が25℃になるまで自然冷却した後、塗膜の温度が120℃になる条件で1時間加熱処理を行い、膜厚2μmの表面保護層を形成した。このようにして、導電性粒子1を含有する表面保護層を有する電子写真感光体1を製造した。感光体の表面保護層表面の物性について表4に示す。
(Surface protection layer manufacturing example 1)
Next, the following materials were prepared:
Conductive particles 1 76.0 parts, a compound represented by the following formula (O-1) as a binder resin 76.0 parts, 1-propanol (1-PA) 100.0 parts, and cyclohexane (CH) 100.0 parts were mixed and stirred with a stirrer for 6 hours to prepare a coating solution for a surface protective layer.
Next, the coating film was naturally cooled in the atmosphere until the temperature reached 25° C., and then heat treatment was performed for 1 hour under conditions such that the temperature of the coating film reached 120° C., forming a surface protective layer with a thickness of 2 μm. In this manner, an electrophotographic photoreceptor 1 having a surface protective layer containing conductive particles 1 was produced. The physical properties of the surface of the surface protective layer of the photoreceptor are shown in Table 4.
(電子写真感光体2~4及び6~15の製造例)
電子写真感光体1の製造例において、表4に示すように変更した以外は、実施例1と同様に電子写真感光体2~4、6~15を製造した。感光体の表面保護層表面の物性について表4に示す。
(Production Examples of
(電子写真感光体5の製造例)
電子写真感光体1の製造例において、(表面保護層の製造例)を以下のように変更した以外は同様にして、電子写真感光体5を得た。
表面保護層用塗布液を以下のように調製した。
まず、以下の材料を用意した。
・導電性粒子9:10部
・下記式(H-7)で示される化合物10部
・重合開始剤(1-ヒドロキシシクロヘキシル(フェニル)メタノン)1部
これらを、n-プロピルアルコール40部に混合してサンドミルで2時間分散して保護層塗布液を作製した。
この保護層用塗布液を用いた以外は、電子写真感光体1と同様に電子写真感光体5を製造した。電子写真感光体5の物性を表4に示す。
An
A coating solution for a surface protective layer was prepared as follows.
First, the following materials were prepared:
Conductive particles 9: 10 parts Compound represented by the following formula (H-7): 10 parts Polymerization initiator (1-hydroxycyclohexyl(phenyl)methanone): 1 part These were mixed with 40 parts of n-propyl alcohol and dispersed in a sand mill for 2 hours to prepare a protective layer coating solution.
Except for using this protective layer coating liquid,
<実施例1>
トナー1と電子写真感光体1を用いた、下記実機評価を行った。評価結果を表5に示す。
実機評価には、市販のキヤノン製レーザービームプリンタ「LBP7600C」の改造機を用いた。改造点は、評価機本体のギア及びソフトウェアを変更することにより、現像ローラーの回転数をドラムに対して2倍の周速で回転するように設定し、プロセススピードを倍になるように設定した。また、当該レーザービームプリンタ内の前露光装置を撤去した。以上のような改造を施すことで、画像濃度変化、を評価する上ではより厳しいモードとなる。
次に、電子写真画像形成装置及び未使用の電子写真感光体1を、温度23.0℃/湿度50%RHの環境下に24時間以上放置した後に、トナー1を70gと電子写真感光体1を電子写真画像形成装置のカートリッジに装着した。
用紙は、LETTERサイズのBusiness4200(XEROX社製、75g/m2)を用いて、左右に余白を50mmずつとった。
Example 1
The following actual machine evaluation was carried out using the toner 1 and the electrophotographic photoreceptor 1. The evaluation results are shown in Table 5.
For the actual machine evaluation, a modified Canon laser beam printer "LBP7600C" was used. The modification involved changing the gear and software of the evaluation machine body, setting the number of rotations of the developing roller to rotate at twice the peripheral speed relative to the drum, and setting the process speed to double. In addition, the pre-exposure device in the laser beam printer was removed. By making the above modifications, the mode becomes more severe in terms of evaluating the change in image density.
Next, the electrophotographic image forming apparatus and the unused electrophotographic photoreceptor 1 were left to stand for 24 hours or more in an environment of a temperature of 23.0° C. and a humidity of 50% RH, and then 70 g of the toner 1 and the electrophotographic photoreceptor 1 were mounted in a cartridge of the electrophotographic image forming apparatus.
The paper used was LETTER size Business 4200 (manufactured by XEROX Corporation, 75 g/m 2 ), with left and right margins of 50 mm.
<電子写真画像形成装置の立ち上げ直後の帯電立ち上がり性評価>
改造機を23℃50RH%環境下において、ベタ画像を単色にて10枚出力した。2枚目と10枚目の画像に関して、濃度測定を任意の20箇所で行い、それぞれ20箇所の平均値から、ベタ画像濃度を算出する。なお、濃度はX-Riteカラー反射濃度計(X-rite社製、X-rite 500Series)で測定した。得られた2枚目と10枚目のベタ画像の濃度差の値を初期の帯電立ち上がり性とし、下記の評価基準で評価した。評価結果を表5に示す。
(評価基準)
A:初期の帯電立ち上がり性が0.04未満
B:初期の帯電立ち上がり性が0.04以上0.07未満
C:初期の帯電立ち上がり性が0.07以上0.10未満
D:初期の帯電立ち上がり性が0.10以上
<Evaluation of Charge Start-up Property Immediately After Starting Up Electrophotographic Image Forming Apparatus>
The modified machine was placed in an environment of 23°C and 50% RH and 10 sheets of solid images were printed in a single color. Density measurements were performed at 20 random locations on the second and tenth images, and the solid image density was calculated from the average value of the 20 locations. The density was measured using an X-Rite color reflection densitometer (X-rite 500 Series, manufactured by X-rite Corporation). The difference in density between the second and tenth solid images was taken as the initial charge rise property and was evaluated according to the following evaluation criteria. The evaluation results are shown in Table 5.
(Evaluation Criteria)
A: Initial charge rise property is less than 0.04 B: Initial charge rise property is 0.04 or more and less than 0.07 C: Initial charge rise property is 0.07 or more and less than 0.10 D: Initial charge rise property is 0.10 or more
<初期濃度均一性及び耐久後濃度均一性の評価>
改造機を23℃50RH%環境下において、上記のとおり、印字比率が1%の文字画像を1枚出力した後、ハーフトーン(40H)画像を出力した。その後、印字比率が1%の文字画像を10000枚出力し、ハーフトーン(40H)画像を出力した。これらのハーフトーン画像に関して、濃度均一性について以下の基準に基づき評価した。なお、40H画像とは、256階調を16進数で表示した値であり、00Hをベタ白(非画像)とし、FFHをベタ黒(全面画像)とするときのハーフトーン画像である。
濃度均一性の評価としては、濃度測定は20箇所行い、最大値と最小値の濃度差の値を濃度一様性として、判定した。なお、濃度はX-Riteカラー反射濃度計(X-rite社製、X-rite 500Series)で測定し、2枚目において初期濃度均一性と10000枚目において耐久後濃度一様性を下記の評価基準で評価した。評価結果を表5に示す。
(評価基準)
A:濃度一様性が0.04未満
B:濃度一様性が0.04以上0.07未満
C:濃度一様性が0.07以上0.10未満
D:濃度一様性が0.10以上
<Evaluation of initial density uniformity and density uniformity after durability test>
The modified machine was placed in a 23°C, 50% RH environment, and one character image with a printing ratio of 1% was output as described above, followed by a halftone (40H) image. Then, 10,000 character images with a printing ratio of 1% were output, followed by a halftone (40H) image. The density uniformity of these halftone images was evaluated based on the following criteria. The 40H image is a halftone image in which 256 gradations are expressed in hexadecimal, with 00H being solid white (non-image) and FFH being solid black (full image).
The density uniformity was evaluated by measuring the density at 20 points and judging the difference between the maximum and minimum density values as the density uniformity. The density was measured using an X-Rite color reflection densitometer (X-rite 500 Series, manufactured by X-rite Corporation), and the initial density uniformity on the second sheet and the density uniformity after durability on the 10,000th sheet were evaluated according to the following evaluation criteria. The evaluation results are shown in Table 5.
(Evaluation Criteria)
A: Density uniformity is less than 0.04 B: Density uniformity is 0.04 or more and less than 0.07 C: Density uniformity is 0.07 or more and less than 0.10 D: Density uniformity is 0.10 or more
<実施例2乃至23及び比較例1乃至8>
トナー粒子2乃至17を用いて、実施例1と同様の評価を行った。実施例2乃至23及び比較例1乃至8の評価結果を表5に示す。
<Examples 2 to 23 and Comparative Examples 1 to 8>
Using
本発明の実施形態は以下の構成を含む。
(構成1)
電子写真画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジであって、
該プロセスカートリッジは、
電子写真感光体と、
トナーと、
該トナーを収容し該電子写真感光体表面に該トナーを供給する現像手段と、
を有し、
該トナーはトナー粒子と外添剤Aとを有し、
該外添剤Aは、以下の規定(i)~(iii)
(i)長径が100nm以上3000nm以下、
(ii)アスペクト比が5.0以上、
(iii)比抵抗が1×105Ω・cm以上1×108Ω・cm以下、
を満たし
該外添剤Aが表面に存在するトナー粒子の前記トナー中のトナー粒子に占める割合が30個数%以上であり、
該電子写真感光体は、導電性支持体、及び、該導電性支持体の上に形成された感光層と該電子写真感光体の表面に形成された表面保護層とを有し、
該表面保護層は、導電性粒子を含有し、
該表面保護層における該導電性粒子の含有量が5体積%以上70体積%以下であり、
該表面保護層の体積抵抗率が1.0×109Ω・cm以上1.0×1014Ω・cm以下である、
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。
(構成2)
前記外添剤Aは、酸化チタン粒子であることを特徴とする構成1に記載のプロセスカートリッジ。
(構成3)
前記外添剤Aは、ルチル型酸化チタン粒子であることを特徴とする構成1又は2に記載のプロセスカートリッジ。
(構成4)
前記トナー粒子はホウ酸を含有することを特徴とする構成1乃至3のいずれかに記載のプロセスカートリッジ。
(構成5)
前記導電性粒子が酸化チタン粒子であることを特徴とする構成1乃至4のいずれかに記載のプロセスカートリッジ。
(構成6)
前記導電性粒子がニオブ原子を含有した酸化チタン粒子であることを特徴とする構成1乃至5のいずれかに記載のプロセスカートリッジ。
(構成7)
前記ニオブ原子含有酸化チタン粒子は、粒子中心部における、ニオブ原子濃度/チタン原子濃度で算出される濃度比率に対して、粒子表面から測定粒子の最大径の5%内部における、ニオブ原子濃度/チタン原子濃度で算出される濃度比率が、2.0倍以上である構成6に記載のプロセスカートリッジ。
(構成8)
前記ニオブ原子を含有した酸化チタン粒子が、2.6質量%以上10.0質量%以下のニオブ原子を含有する構成6又は7に記載のプロセスカートリッジ。
(構成9)
前記導電性粒子が前記表面保護層に占める割合が40体積%以上70体積%以下であり、
該表面保護層の体積抵抗率が1.0×1010Ω・cm以上1.0×1014Ω・cm以下である構成1乃至8のいずれかに記載のプロセスカートリッジ。
The embodiments of the present invention include the following configurations.
(Configuration 1)
A process cartridge detachably mountable to a main body of an electrophotographic image forming apparatus,
The process cartridge comprises:
An electrophotographic photoreceptor;
Toner;
a developing means for storing the toner and supplying the toner to the surface of the electrophotographic photoreceptor;
having
The toner has toner particles and an external additive A,
The external additive A satisfies the following requirements (i) to (iii):
(i) the major axis is 100 nm or more and 3000 nm or less;
(ii) an aspect ratio of 5.0 or more;
(iii) a resistivity of 1×10 Ω cm or more and 1×10 Ω cm or less;
the ratio of toner particles having the external additive A present on the surface to the total number of toner particles in the toner is 30% or more;
The electrophotographic photoreceptor has a conductive support, a photosensitive layer formed on the conductive support, and a surface protective layer formed on the surface of the electrophotographic photoreceptor,
The surface protective layer contains conductive particles,
the content of the conductive particles in the surface protective layer is 5% by volume or more and 70% by volume or less,
The volume resistivity of the surface protective layer is 1.0×10 Ω cm or more and 1.0×10 Ω cm or less.
A process cartridge comprising:
(Configuration 2)
2. The process cartridge according to claim 1, wherein the external additive A is titanium oxide particles.
(Configuration 3)
3. The process cartridge according to claim 1, wherein the external additive A is rutile type titanium oxide particles.
(Configuration 4)
4. The process cartridge according to any one of claims 1 to 3, wherein the toner particles contain boric acid.
(Configuration 5)
5. The process cartridge according to any one of claims 1 to 4, wherein the conductive particles are titanium oxide particles.
(Configuration 6)
6. The process cartridge according to any one of claims 1 to 5, wherein the conductive particles are titanium oxide particles containing niobium atoms.
(Configuration 7)
The process cartridge according to
(Configuration 8)
The process cartridge according to
(Configuration 9)
the conductive particles account for 40% by volume or more and 70% by volume or less of the surface protective layer;
9. The process cartridge according to any one of Configurations 1 to 8, wherein the volume resistivity of the surface protective layer is 1.0×10 Ω·cm or more and 1.0×10 Ω·cm or less.
21 支持体
22 下引き層
23 電荷発生層
24 電荷輸送層
25 表面保護層
1 電子写真感光体
2 軸
3 帯電手段
4 露光光
5 現像手段
6 転写手段
7 転写材
8 定着手段
9 クリーニング手段
10 前露光光
11 プロセスカートリッジ
12 案内手段
31 導電材粒子の中心部
32 導電材粒子の表面近傍
33 導電材粒子の中心部を分析するX線
34 導電材粒子の表面から一次粒子径の5%内部を分析するX線
21 Support 22 Undercoat layer 23 Charge generating layer 24
Claims (9)
該プロセスカートリッジは、
電子写真感光体と、
トナーと、
該トナーを収容し該電子写真感光体表面に該トナーを供給する現像手段と、
を有し、
該トナーはトナー粒子と外添剤Aとを有し、
該外添剤Aは、以下の規定(i)~(iii)
(i)長径が100nm以上3000nm以下、
(ii)アスペクト比が5.0以上、
(iii)比抵抗が1×105Ω・cm以上1×108Ω・cm以下、
を満たし
該外添剤Aが表面に存在するトナー粒子の前記トナー中のトナー粒子に占める割合が30個数%以上であり、
該電子写真感光体は、導電性支持体、及び、該導電性支持体の上に形成された感光層と該電子写真感光体の表面に形成された表面保護層とを有し、
該表面保護層は、導電性粒子を含有し、
該表面保護層における該導電性粒子の含有量が5体積%以上70体積%以下であり、
該表面保護層の体積抵抗率が1.0×109Ω・cm以上1.0×1014Ω・cm以下である、
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。 A process cartridge detachably mountable to a main body of an electrophotographic image forming apparatus,
The process cartridge comprises:
An electrophotographic photoreceptor;
Toner;
a developing means for storing the toner and supplying the toner to the surface of the electrophotographic photoreceptor;
having
The toner has toner particles and an external additive A,
The external additive A satisfies the following requirements (i) to (iii):
(i) the major axis is 100 nm or more and 3000 nm or less;
(ii) an aspect ratio of 5.0 or more;
(iii) Specific resistance is 1×10 5 Ω・cm or more and 1×10 8 Ω・cm or less,
the ratio of toner particles having the external additive A present on the surface to the total number of toner particles in the toner is 30% or more;
The electrophotographic photoreceptor has a conductive support, a photosensitive layer formed on the conductive support, and a surface protective layer formed on the surface of the electrophotographic photoreceptor,
The surface protective layer contains conductive particles,
the content of the conductive particles in the surface protective layer is 5% by volume or more and 70% by volume or less,
the volume resistivity of the surface protective layer is 1.0×10 9 Ω·cm or more and 1.0×10 14 Ω·cm or less;
A process cartridge comprising:
該表面保護層の体積抵抗率が1.0×1010Ω・cm以上1.0×1014Ω・cm以下である請求項1乃至8のいずれか1項に記載のプロセスカートリッジ。 the conductive particles account for 40% by volume or more and 70% by volume or less of the surface protective layer;
9. The process cartridge according to claim 1, wherein the surface protective layer has a volume resistivity of 1.0×10 10 Ω·cm or more and 1.0×10 14 Ω·cm or less.
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