JP2024083239A - Image forming apparatus and process cartridge - Google Patents
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Images
Landscapes
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- Dry Development In Electrophotography (AREA)
Abstract
Description
本発明は、画像形成装置およびプロセスカートリッジに関する。 The present invention relates to an image forming apparatus and a process cartridge.
従来から、複写機やレーザープリンターなど、電子写真プロセスを用いて画像形成を行う画像形成装置が知られている。この画像形成装置は、転写工程において、像担持体としての感光ドラムの対向部に配置された転写部材に電圧電源より電圧を印加することで、感光ドラム表面に形成されたトナー像を、中間転写体や記録材上に静電転写する。複数色のトナー像を形成する場合は、この転写工程を、複数色のトナー像に関して繰り返し実行することにより、中間転写体や記録材表面に複数色のトナー像を形成する。感光ドラムから中間転写体や記録材に転写されなかったトナーは、クリーニング部材によって感光ドラム上から除去され、クリーニングユニット内の廃トナー収容部に廃トナーとして収容される。 Image forming devices that form images using an electrophotographic process, such as copiers and laser printers, have been known for some time. In a transfer process, this image forming device electrostatically transfers the toner image formed on the surface of the photosensitive drum onto an intermediate transfer body or recording material by applying a voltage from a voltage source to a transfer member arranged opposite a photosensitive drum as an image carrier. When forming a toner image of multiple colors, this transfer process is repeatedly performed for the toner images of multiple colors to form a toner image of multiple colors on the surface of the intermediate transfer body or recording material. Toner that has not been transferred from the photosensitive drum to the intermediate transfer body or recording material is removed from the photosensitive drum by a cleaning member and stored as waste toner in a waste toner storage section in a cleaning unit.
近年では、装置の小型化を目的として感光ドラム表面のクリーニングシステムを省略したクリーナレスシステムが提案されている。クリーナレスシステムを実現させるためには、感光ドラムから中間転写体へのトナー像の転写効率を向上させることで、トナー像を転写部材によって転写した後に感光ドラム表面に残留する転写残トナーを減らすことが求められる。 In recent years, cleanerless systems have been proposed that omit the cleaning system for the photosensitive drum surface in order to reduce the size of the device. To realize a cleanerless system, it is necessary to reduce the amount of residual toner remaining on the photosensitive drum surface after the toner image is transferred by the transfer member by improving the transfer efficiency of the toner image from the photosensitive drum to the intermediate transfer body.
特許文献1には、クリーナレスシステムの実現のために、トナーと感光ドラムの表面を点接触にするべく、感光ドラムの表面に粒子を含有させて凸形状を形成することで、感光ドラムとトナー間の付着力を低減して転写効率を向上させる構成が提案されている。 Patent Document 1 proposes a configuration for realizing a cleanerless system in which the surface of the photosensitive drum is made to have a convex shape by incorporating particles into it, thereby reducing the adhesive force between the photosensitive drum and the toner, thereby improving transfer efficiency, in order to bring the toner and the surface of the photosensitive drum into point contact.
しかしながら、感光ドラムとトナー間の付着力を低減すると、他の部材とトナー間の付着力が相対的に大きくなるため、課題が発生する場合があった。例えば、感光ドラム表面を任意の電位に帯電させる帯電手段として感光ドラムと接触して回転する帯電ローラが有る構成においては、転写残トナーが帯電ローラに付着しやすくなる。そのため、帯電ローラがトナーで覆われることで帯電不良を起こしてしまう場合があった。従来であれば、転写残トナーは感光ドラムと帯電ローラにニップされた際に電気的な力で帯電ローラから引きはがされるため、感光ドラムにトナーの大部分は付着し、帯電ローラのトナー付着は抑制されていた。しかし、感光ドラムと転写残トナー間の付着力が低減され、帯電ローラと転写残トナー間の付着力が相対的に大きくなると、電気的な力だけでは転写残トナーを帯電ローラから引きはがせなくなり、帯電ローラに転写残トナーが付着し、帯電不良を起こしてしまう。 However, when the adhesive force between the photosensitive drum and the toner is reduced, the adhesive force between other members and the toner becomes relatively large, which can cause problems. For example, in a configuration in which a charging roller that rotates in contact with the photosensitive drum is used as a charging means for charging the surface of the photosensitive drum to an arbitrary potential, the transfer residual toner is likely to adhere to the charging roller. As a result, the charging roller may be covered with toner, causing charging failure. Conventionally, the transfer residual toner is peeled off from the charging roller by an electrical force when it is nipped between the photosensitive drum and the charging roller, so most of the toner adheres to the photosensitive drum and toner adhesion to the charging roller is suppressed. However, when the adhesive force between the photosensitive drum and the transfer residual toner is reduced and the adhesive force between the charging roller and the transfer residual toner becomes relatively large, the transfer residual toner cannot be peeled off from the charging roller by electrical force alone, and the transfer residual toner adheres to the charging roller, causing charging failure.
本発明は上記課題に鑑みてなされてものであり、クリーナレス方式の画像形成装置において、感光ドラムとトナー間の付着力を低減して転写効率を向上させつつ、感光ドラムと接触する他の部材へのトナー付着を抑制することを目的とする。 The present invention was made in consideration of the above problems, and aims to reduce the adhesion force between the photosensitive drum and toner in a cleanerless image forming device, improving transfer efficiency while suppressing toner adhesion to other members that come into contact with the photosensitive drum.
本発明は以下の構成を採用する。すなわち、
像担持体と、
前記像担持体に接触し、前記像担持体を所定の電位に帯電させる帯電部材と、
を有し、現像剤を収容できる画像形成装置であって、
前記現像剤は、トナー粒子及び前記トナー粒子の表面に付着する転写促進粒子により構成され、前記転写促進粒子の平均粒径は30nm以上1000nm以下であり、
前記像担持体は、粒子及び結着樹脂を含有する表面層を有し、
前記表面層に含有される前記粒子が個数基準の粒度分布において複数のピークを有し、
前記複数のピークのうち前記粒度分布におけるピークトップが20nm以上であるピークのうち、ピークトップの頻度が最大となるピークを第一ピーク、ピークトップの頻度が前記第一ピークの次に大きいピークを第二ピークとし、
前記第一ピークと前記第二ピークのうち、ピークトップの粒径の値が大きい方のピークトップの粒径DAが80nm以上300nm以下であり、
前記表面層に含有される前記粒子のうち、粒径がDA±20nmの範囲にある粒子を粒子PAAとし、前記粒子PAAに由来し、かつ、高さが10nm以上300nm以下である凸部を凸部CAとしたとき、前記凸部CAが前記表面層の表面に配置され、
前記表面層を上面視したとき、前記凸部CAの重心間距離の平均値が150nm以上500nm以下であり、前記凸部CAの重心間距離の標準偏差が250nm以下である、
ことを特徴とする画像形成装置である。
本発明はまた、以下の構成を用いる。すなわち、
像担持体と、
前記像担持体に接触し、前記像担持体を所定の電位に帯電させる帯電部材と、
を有し、現像剤を収容できるプロセスカートリッジであって、
前記現像剤は、トナー粒子及び前記トナー粒子の表面に付着する転写促進粒子により構成され、前記転写促進粒子の平均粒径は30nm以上1000nm以下であり、
を有するプロセスカートリッジであって、
前記像担持体は、粒子および結着樹脂を含有する表面層を有し、
前記表面層に含有される前記粒子が個数基準の粒度分布において複数のピークを有し、
前記複数のピークのうち前記粒度分布におけるピークトップが20nm以上であるピークのうち、ピークトップの頻度が最大となるピークを第一ピーク、ピークトップの頻度が第一のピークの次に大きいピークを第二ピークとし、
前記第一ピークと前記第二ピークのうち、ピークトップの粒径の値が大きい方のピークトップの粒径DAが80nm以上300nm以下であり、
前記表面層に含有される前記粒子のうち、粒径がDA±20nmの範囲にある粒子を粒子PAAとし、前記粒子PAAに由来し、かつ、高さが10nm以上300nm以下である凸部を凸部CAとしたとき、前記凸部CAが前記表面層の表面に配置され、
前記表面層を上面視したとき、前記凸部CAの重心間距離の平均値が150nm以上500nm以下であり、前記凸部の重心間距離の標準偏差が250nm以下である、
ことを特徴とするプロセスカートリッジである。
The present invention employs the following configuration.
An image carrier;
a charging member that contacts the image carrier and charges the image carrier to a predetermined potential;
An image forming apparatus having a developer storage device,
the developer is composed of toner particles and transfer-promoting particles adhering to surfaces of the toner particles, the transfer-promoting particles having an average particle size of 30 nm or more and 1000 nm or less;
the image bearing member has a surface layer containing particles and a binder resin,
the particles contained in the surface layer have a plurality of peaks in a particle size distribution based on number,
Among the plurality of peaks, a peak having a peak top frequency of 20 nm or more in the particle size distribution is designated as a first peak, and a peak having a peak top frequency second highest after the first peak is designated as a second peak,
The particle size DA of the peak top of the first peak or the second peak, whichever has a larger particle size value at the peak top, is 80 nm or more and 300 nm or less;
Among the particles contained in the surface layer, particles having a particle size in the range of DA±20 nm are referred to as particles PAA, and convex portions derived from the particles PAA and having a height of 10 nm or more and 300 nm or less are referred to as convex portions CA. The convex portions CA are disposed on the surface of the surface layer,
When the surface layer is viewed from above, an average value of the distance between the centers of gravity of the convex portions CA is 150 nm or more and 500 nm or less, and a standard deviation of the distance between the centers of gravity of the convex portions CA is 250 nm or less.
The image forming apparatus is characterized in that:
The present invention also uses the following configuration:
An image carrier;
a charging member that contacts the image carrier and charges the image carrier to a predetermined potential;
A process cartridge capable of accommodating a developer,
the developer is composed of toner particles and transfer-promoting particles adhering to surfaces of the toner particles, the transfer-promoting particles having an average particle size of 30 nm or more and 1000 nm or less;
A process cartridge having
the image bearing member has a surface layer containing particles and a binder resin,
the particles contained in the surface layer have a plurality of peaks in a particle size distribution based on number,
Among the plurality of peaks, a peak having a peak top frequency of 20 nm or more in the particle size distribution is designated as a first peak, and a peak having a peak top frequency second highest after the first peak is designated as a second peak,
The particle size DA of the peak top of the first peak or the second peak, whichever has a larger particle size value at the peak top, is 80 nm or more and 300 nm or less;
Among the particles contained in the surface layer, particles having a particle size in the range of DA±20 nm are referred to as particles PAA, and convex portions derived from the particles PAA and having a height of 10 nm or more and 300 nm or less are referred to as convex portions CA. The convex portions CA are disposed on the surface of the surface layer,
When the surface layer is viewed from above, the average value of the distance between the centers of gravity of the convex portions CA is 150 nm or more and 500 nm or less, and the standard deviation of the distance between the centers of gravity of the convex portions is 250 nm or less.
The process cartridge is characterized in that
本発明によれば、クリーナレス方式の画像形成装置において、感光ドラムとトナー間の付着力を低減して転写効率を向上させつつ、感光ドラムと接触する他の部材へのトナー付着を抑制することができる。 According to the present invention, in a cleanerless image forming device, it is possible to reduce the adhesion force between the photosensitive drum and the toner, improving transfer efficiency, while suppressing toner adhesion to other members that come into contact with the photosensitive drum.
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。したがって、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲を限定する趣旨のものではない。実施例には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。 The following describes in detail preferred embodiments of the present invention with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, and relative positions of the components described in the following embodiments should be modified as appropriate depending on the configuration of the device to which the present invention is applied and various conditions. Therefore, unless otherwise specified, the scope of the present invention is not intended to be limited. Although the embodiments describe multiple features, not all of these multiple features are necessarily essential to the invention, and multiple features may be combined in any desired manner.
[実施例1]
(画像形成装置)
本発明は電子写真方式の画像形成装置に適用されるものであり、特に、像担持体のクリーニング手段を持たない、所謂ドラムクリーナレス方式を用いた画像形成装置に好適である。
[Example 1]
(Image forming apparatus)
The present invention is applicable to electrophotographic image forming apparatuses, and is particularly suitable for image forming apparatuses using a so-called drum cleanerless system that does not have a cleaning means for the image carrier.
図1は、本実施例の画像形成装置100の一例を示す概略断面図であり、図2は画像形成装置100の機能構成を示すブロック図である。以下、各図を用いて画像形成装置100の構成及び動作を説明する。本実施例の画像形成装置は、複数の画像形成ステーションa~dを設けている所謂タンデムタイプのプリンタである。第1の画像形成ステーションaはイエロー(Y)、第2の画像形成ステーションbはマゼンタ(M)、第3の画像形成ステーションcはシアン(C)、第4の画像形成ステーションdはブラック(Bk)の各色の画像を形成する。各画像形成ステーションの構成は、収容するトナーの色以外では同じであり、以下、第1の画像形成ステーションaを用いて説明する。また、以下、特に区別を要しない場合は、Y、M、C、Kにおけるa~dは省略して、総括的に説明する。
Figure 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of an
第1の画像形成ステーションaは、ドラム状の電子写真感光体(感光ドラム)1aと、帯電手段である帯電ローラ2aと、露光ユニット3aと、現像器4aと、を備える。感光ドラム1aは、矢印の方向に150mm/secの周速度(プロセススピード)で感光ドラム駆動部110によって回転駆動し、トナー像を担持する像担持体である。感光ドラム1aは、直径φ20mmのアルミの素管上に感光層と表層を設けたもので、表層はポリアリレートで形成する膜厚20μmの薄膜層を用いた。
The first image forming station a comprises a drum-shaped electrophotographic photosensitive member (photosensitive drum) 1a, a
コントローラ202の制御部200が画像信号を受信することによって画像形成動作が開始され、感光ドラム1aは回転駆動される。感光ドラム1aは回転過程で、帯電ローラ
2aにより所定の極性(本実施形態では正規極性が負極性)で所定の電位に一様に帯電処理され、露光ユニット3aにより画像信号に応じた露光を受ける。これにより、目的のカラー画像のイエロー色成分像に対応した静電潜像が形成される。次いで、その静電潜像は現像位置において現像器(イエロー現像器)4aにより現像され、イエロートナー像として可視化される。
When the
帯電部材としての帯電ローラ2aは、感光ドラム1aの表面に所定の圧接力によって当接しており、帯電部を形成している。帯電ローラ2aは、感光ドラム1a表面との摩擦により感光ドラム1aに対して従動回転する。また、帯電ローラ2aの回転軸には、画像形成動作に応じて帯電電圧電源120から所定の直流電圧が印加される。本実施例では、帯電ローラ2aは、直径φ5.5mmの金属軸上に、厚さが1.5mmで体積固有抵抗率が1×106Ωcm程度の導電性弾性体からなる弾性層を設けたものを使用している。そして、画像形成動作に応じて、制御部200は、帯電ローラ2aの回転軸に帯電電圧として-1050Vの直流電圧を印加して、感光ドラム1aの表面を所定の電位である-500Vに帯電している。感光ドラム1aの表面電位の測定はトレック社製の表面電位計Model344で行った。このときの感光ドラム1aの表面電位である-500Vは、非画像形成時の感光ドラム1の表面電位であり、トナー像の現像は行われない暗部電位(Vd)である。
The charging
また、帯電ローラ2aの表層には多数の凸部が設けられており、平均的な凸部の高さは10μm程度となっている。帯電ローラ2a表層に設けた凸部は、帯電部において帯電ローラ2aと感光ドラム1aとの間でスペーサーとしての役割を有している。後述する一次転写部において転写されずに感光ドラム1a上に残留したトナーである転写残トナーが帯電部に侵入した際に、凸部以外の箇所が転写残トナーに触れて帯電ローラ2aが転写残トナーで汚れることを抑制する役割である。
The surface layer of the charging
露光ユニット3aは、レーザドライバ、レーザダイオード、ポリゴンミラー、光学レンズ系等を備えている。図2に示したように、露光ユニット3には、コントローラ202からインターフェース201を介して制御部200に入力し、画像処理された画像情報の時系列電気デジタル画素信号が入力する。本実施例では、露光ユニット3aで露光された後の静電潜像部の感光ドラム1の画像形成電位Vlが-100Vとなるように露光量を調整している。画像形成電位は明部電位ともいう。
The
現像器4aは、現像部材(現像剤担持体)としての現像ローラ41aと、トナーと後述する転写促進粒子から構成される非磁性一成分現像剤を備えている。現像器4aは、静電潜像をトナー像として現像するために、感光ドラム1に現像作用を行う現像手段であり、現像剤を収容する現像剤収容部である。現像器4aと画像形成装置100の本体は、図2に示したように現像ローラ41aと感光ドラム1aの当接離間(現像離間)状態を制御する現像当接離間機構40を備えている。制御部200は、画像形成動作等に応じて現像ローラ41aと感光ドラム1aを当接離間させる。現像ローラ41aと感光ドラム1aの当接時において、現像ローラ41aは200gfの押圧力で当接している。現像ローラ41aと感光ドラム1aとの当接部である現像ニップ部の幅は、感光ドラム1の回転方向における幅が2mm、感光ドラム長手方向における幅が220mmである。現像ローラ41aは、現像ニップ部において表面移動速度(以下、周速度)を感光ドラム1aの周速度と等速になるように、感光ドラム1aの表面移動方向と順方向に現像ローラ駆動部130によって回転駆動される。
The developing
除電手段としての前露光ユニット5aは、帯電ローラ2aによって感光ドラム1aの表面が帯電される前の感光ドラム1aの表面を露光することで除電する。感光ドラム1aの表面を除電することによって、感光ドラム1に形成された表面電位を均す役割や、帯電部
で生じる放電による放電量を制御する役割を有する。
The
また、制御部200は、画像形成動作中の現像ローラ41aと感光ドラム1aの当接時に、現像電圧電源140から現像電圧Vdcとして-300Vの直流電圧を現像ローラ41aの芯金に印加するように制御する。画像形成時には、現像電圧Vdc=-300Vと感光ドラム1aの画像形成電位Vl=-100Vの間の電位差により生じる静電気力にて、現像ローラ41a上に担持されたトナーが感光ドラム1aの画像形成電位Vl部に現像される。
The
ここで、以降の説明においては、電位や印加電圧に関し、負極性側に絶対値が大きい(例えば-500Vに対して-1000V)ことを電位が高いと称し、負極性側に絶対値が小さい(例えば-500Vに対して-300V)ことを電位が低いと称する。これは本実施例における負帯電性を持つトナーを基準として考えるためである。 In the following explanation, a high potential and applied voltage refers to an absolute value that is larger on the negative polarity side (e.g., -1000V compared to -500V), and a low potential refers to an absolute value that is smaller on the negative polarity side (e.g., -300V compared to -500V). This is because the negatively charged toner in this embodiment is considered as the standard.
また、本実施例での電圧は、アース電位(0V)との電位差として表現される。したがって、現像電圧Vdc=-300Vは、アース電位に対して、現像ローラ41aの芯金に印加された現像電圧によって、-300Vの電位差を有したと解釈される。これは、帯電電圧や転写電圧などに関しても同様である。
In addition, the voltage in this embodiment is expressed as a potential difference with respect to the earth potential (0 V). Therefore, the development voltage Vdc = -300 V is interpreted as having a potential difference of -300 V with respect to the earth potential due to the development voltage applied to the core metal of the
続いて、制御部200について説明する。上述したように、図2は、本実施例における画像形成装置100の要部の概略制御態様を示す制御ブロック図である。コントローラ202は、ホスト装置との間で各種の電気的な情報の授受をすると共に、画像形成装置100の画像形成動作を所定の制御プログラムや参照テーブルに従って、インターフェース201を介して制御部200で統括的に制御する。制御部200は、様々な演算処理を行う中心的素子であるCPU155、記憶素子であるROM、RAMなどのメモリ154などを有して構成される。RAMには、センサの検知結果、カウンタのカウント結果、演算結果などが格納され、ROMには制御プログラム、予め実験などにより得られたデータテーブルなどが格納されている。
Next, the
制御部200には、画像形成装置100における各制御対象、センサ、カウンタなどが接続されている。制御部200は、各種の電気的情報信号の授受や、各部の駆動のタイミングなどを制御して、所定の画像形成シーケンスの制御などを行う。例えば、帯電電圧電源120、現像電圧電源140、露光ユニット3、一次転写電圧電源160、二次転写電圧電源150によって印加される電圧や露光量を制御部200によって制御している。その他、感光ドラム駆動部110、現像ローラ駆動部130、現像当接離間機構40の制御も行う。そして、この画像形成装置100は、ホスト装置からコントローラ202に入力される電気的画像信号に基づいて、記録材Pに画像形成を行う。なお、ホスト装置としては、イメージリーダー、パソコン、ファクシミリ、スマートフォン等が挙げられる。
The
本実施例におけるトナーは、懸濁重合法で製造した負帯電性を有する非磁性のトナーで、体積平均粒径が5.5μmであり、現像ローラ41a上に担持された際に負極性に帯電する。トナーの体積平均粒径はベックマン・コールター株式会社製のレーザ回折式粒度分布測定器LS-230で測定した。トナーに関しては詳細を後述する。
The toner in this embodiment is a negatively charged non-magnetic toner produced by suspension polymerization, has a volume average particle size of 5.5 μm, and is negatively charged when carried on the developing
中間転写体としての中間転写ベルト10は、複数の張架部材11、12、13とで張架され、感光ドラム1aと当接した対向部で周方向に移動する向きに、感光ドラム1aに対し等しい周速度で回転駆動される。一次転写部材としての一次転写ローラ14aには、画像形成動作中の一次転写時に一次転写電圧電源160から200Vの直流電圧が印加される。感光ドラム1a上に形成されたイエロートナー像は、感光ドラム1aと中間転写ベルト10を介した一次転写ローラ14aの当接部である一次転写部を通過する過程で、中間
転写ベルト10の上に静電転写される。
The
一次転写ローラ14aはφ6mmの円筒形状の金属ローラであり、素材はニッケルメッキのSUSを用いている。一次転写ローラ14aは、感光ドラム1aの中心位置に対して、中間転写ベルト10の移動方向下流側に8mmオフセットされた位置に配置されており、中間転写ベルト10は感光ドラム1aに巻きつくような構成になっている。一次転写ローラ14aは、感光ドラム1aへの中間転写ベルト10の巻きつき量を確保することが出来るように、感光ドラム1aと中間転写ベルト10で形成される水平面に対して1mm持ち上げた位置に配置される。そして、中間転写ベルト10を約200gfの力で押圧している。一次転写ローラ14aは中間転写ベルト10の回転に伴い従動して回転する。また、第2画像形成ステーションbに配置される一次転写ローラ14b、第3画像形成ステーションcに配置される一次転写ローラ14c、第4画像形成ステーションdに配置される一次転写ローラ14dについても、一次転写ローラ14aと同様の構成となる。
The
以下、同様にして、第2、3、4の画像形成ステーションb、c、dによって第2色のマゼンタトナー像、第3色のシアントナー像、第4色のブラックトナー像が形成され、中間転写ベルト10上に順次重ねて転写される。そして、目的のカラー画像に対応した合成カラー画像が得られる。
Similarly, the second, third and fourth image forming stations b, c and d form a magenta toner image (second color), a cyan toner image (third color) and a black toner image (fourth color), which are transferred in a superimposed manner onto the
中間転写ベルト10上の4色のトナー像は、中間転写ベルト10と二次転写部材として二次転写ローラ15が形成する二次転写ニップ部を通過する二次転写工程の過程で、給紙手段50により給紙された記録材Pの表面に一括転写される。二次転写ローラ15は、中間転写ベルト10に対して、50Nの加圧力で当接して二次転写ニップ部を形成している。二次転写ローラ15は中間転写ベルト10に対して従動回転し、また、中間転写ベルト10上のトナーを紙等の記録材Pに二次転写している時には、二次転写電圧電源150より、1500Vの電圧が印加されている。
The four color toner images on the
その後、4色のトナー像を担持した記録材Pは定着器30に導入される。定着器30により加熱および加圧されることにより4色のトナーが溶融混色して記録材Pに固定される。二次転写後に中間転写ベルト10上に残ったトナーは、クリーニング装置17により清掃、除去される。
Then, the recording material P carrying the four-color toner image is introduced into the fixing
クリーニング装置17は、中間転写ベルト10の外周面に当接して中間転写ベルト10上に残ったトナーを掻き取り、中間転写ベルト10のクリーニング装置17内に回収するクリーニングブレードなどを有する。中間転写ベルト10のクリーニング装置17は、中間転写ベルト10のうち二次転写部よりも中間転写ベルト10の回転方向下流側で、中間転写ベルト10上に付着しているトナーを回収するように配置されている。
The
以上の動作により、フルカラーのプリント画像が形成される。前記電子写真感光体(感光ドラム1)は、帯電工程、現像工程、転写工程からなる群より選択される少なくとも1つの工程を実行する部材を一体に支持したプロセスカートリッジに具備されることが可能である。前記プロセスカートリッジは、画像形成装置本体に着脱自在であることを特徴とする。 Through the above operations, a full-color print image is formed. The electrophotographic photosensitive member (photosensitive drum 1) can be provided in a process cartridge that integrally supports a member that performs at least one process selected from the group consisting of a charging process, a developing process, and a transfer process. The process cartridge is characterized by being detachably attached to the main body of the image forming apparatus.
(電子写真感光体)
本発明の電子写真感光体(感光ドラム1)は、表面層を有することを特徴とする。ここで、表面層とは、感光体において最も表面に位置している層のことであり、帯電部材やトナーと接触する層のことを意味する。
(Electrophotographic Photoreceptor)
The electrophotographic photoreceptor (photoreceptor drum 1) of the present invention is characterized by having a surface layer. Here, the surface layer refers to the layer located on the outermost surface of the photoreceptor, and refers to the layer that comes into contact with a charging member and a toner.
図3および図4は、感光ドラム1の層構成の一例を示す図である。図3、図4の中で、
符号101は支持体であり、符号102は下引き層であり、符号103は電荷発生層であり、符号104は電荷輸送層である。符号105は、本発明に係る表面層であり、符号106は本発明に係る粒子PAA(第1の粒子)であり、符号107は本発明に係る粒子PAA以外の粒子(第2の粒子)である。符号108は結着樹脂である。表面層105のうち粒子を含まない部位の表面層105の平均膜厚をTとしている。
3 and 4 are diagrams showing an example of a layer structure of the photosensitive drum 1. In FIG.
本発明の感光ドラム1を製造する方法としては、後述する各層の塗布液を調製し、所望の層の順番に塗布して、乾燥させる方法が挙げられる。このとき、塗布液の塗布方法としては、浸漬塗布、スプレー塗布、インクジェット塗布、ロール塗布、ダイ塗布、ブレード塗布、カーテン塗布、ワイヤーバー塗布、リング塗布、ディスペンス塗布などが挙げられる。これらの中でも、効率性及び生産性の観点から、浸漬塗布が好ましい。 One method for manufacturing the photosensitive drum 1 of the present invention is to prepare the coating liquid for each layer described below, apply the layers in the desired order, and then dry them. In this case, the coating liquid can be applied by dip coating, spray coating, inkjet coating, roll coating, die coating, blade coating, curtain coating, wire bar coating, ring coating, dispense coating, or the like. Among these, dip coating is preferred from the viewpoints of efficiency and productivity.
以下、本発明の感光ドラム1の表面層105について説明する。
(感光ドラム1の表面層105)
本発明者らが検討したところ、本発明の感光ドラム1は、粒子および結着樹脂を含有する表面層105を有する電子写真感光体であって、該粒子の個数基準の粒度分布において複数のピークが存在し、ピークトップの頻度が最大となるピークを第一ピーク、ピークトップの頻度が第一のピークの次に頻度が第二となるピークを第二ピークとし、該第一ピークと該第二ピークを比較して、ピークトップの粒子径の値が大きい方のピークをピークPEAとし、該ピークPEAのピークトップの粒子径DAが80nm~300nmの範囲内にあり、該表面層105に含有される全粒子のうち粒子径がDA±20nmの範囲にある粒子を粒子PAAとし、該粒子PAAに由来し、かつ、高さが10nm以上300nm以下の凸部を凸部CAとしたとき、該表面層105の表面に該凸部CAが存在し、該表面層105を上面視したとき、該凸部CAの重心間距離の平均値が、150nm以上500nm以下であり、該凸部CAの重心間距離の標準偏差が、250nm以下である。
The
(
According to the investigations made by the present inventors, the photosensitive drum 1 of the present invention is an electrophotographic photosensitive member having a
本発明者らの検討によれば、上記の条件によって転写性向上の効果が発揮できる。 According to the inventors' research, the above conditions can improve transferability.
他方、電子写真画像形成装置において転写性を改良するためには、感光体上に現像されるトナーの付着力を低下させる必要がある。トナーと電子写真感光体の付着力は、静電的付着力と非静電的付着力に大別される。静電的付着力は鏡像力が主な因子となるためトナーの電荷量に大きく左右される。鏡像力の大きさはトナーの電荷量に比例し、トナーの電荷量と付着対象となる感光体の表面の距離の2乗に反比例する。そのため、感光体表面の粒子に由来する凸部の高さが高いほど、感光体とトナーの距離をとることができるため、鏡像力が小さくなりトナーの転写材への転写性は向上する。凸部の高さを高くする手法としては例えば、導入する粒子を大きくすることや、表面層105における粒子の割合を増加させて表面層105の上部に粒子を押し上げることが挙げられる。
On the other hand, in order to improve the transferability in an electrophotographic image forming apparatus, it is necessary to reduce the adhesion of the toner developed on the photoreceptor. The adhesion between the toner and the electrophotographic photoreceptor is roughly divided into electrostatic adhesion and non-electrostatic adhesion. The electrostatic adhesion is largely dependent on the charge amount of the toner, since the main factor is the image force. The magnitude of the image force is proportional to the charge amount of the toner, and inversely proportional to the square of the distance between the charge amount of the toner and the surface of the photoreceptor to which it is to be attached. Therefore, the higher the height of the convex part originating from the particles on the photoreceptor surface, the greater the distance between the photoreceptor and the toner can be, so the image force is smaller and the transferability of the toner to the transfer material is improved. Methods for increasing the height of the convex part include, for example, increasing the size of the particles introduced, or increasing the proportion of particles in the
本発明の感光ドラム1は、上述したように、粒子および結着樹脂を含有する表面層105を有する電子写真感光体であって、粒子の個数基準の粒度分布において複数のピークが存在する。その複数のピークのピークトップの頻度が最大となるピークを第一ピークとする。さらに、ピークトップの頻度が第一のピークの次に頻度が第二となるピークを第二ピークとする。第一ピークと第二ピークを比較して、ピークトップの粒子径の値が大きい方のピークをピークPEAとする。本発明では、ピークPEAのピークトップの粒子径DAが80nm以上300nm以下の範囲内である必要がある。より好ましくは90nm~250nmの範囲内である必要がある。さらに好ましくは100nm~250nmの範囲内である必要がある。この範囲であることで、前述した効果が転写工程で得られやすくなる。
As described above, the photosensitive drum 1 of the present invention is an electrophotographic photosensitive member having a
このとき、PEAのピークトップの粒子径DAは、表面層105で粒子径の頻度が最大
となる粒子の粒子径を表すことになる。粒子径DAが80nm未満となると、トナーと感光ドラム1の表面層105に含まれる粒子に由来する凸部の点接触に寄与する凸部の高さが低くなり、接触点が増えてトナーの付着性が悪化するため転写性が低下する。
In this case, the particle diameter DA of the peak top of the PEA represents the particle diameter of the particle having the maximum frequency in the
粒子径DAが300nmを超えると、粒子に由来する凸部の曲率が小さくなる(曲率半径が大きくなる)ことにより、トナーと表面層105の付着部の面積が増大する。その結果、トナーと感光ドラム1の表面の付着力が増大するため、転写性が悪化する。
When the particle diameter DA exceeds 300 nm, the curvature of the protrusions resulting from the particles becomes smaller (the radius of curvature becomes larger), and the area of adhesion between the toner and the
また、第一ピークと第二ピークは、ピークトップに対応する粒度が20nm以上の範囲から選ばれることが好ましい。すなわち、複数のピークのうちのピークトップが20nm以上であるピークのうち、ピークトップの頻度が最大となるピークを第一ピークとし、ピークトップの頻度が前記第一ピークの次に大きいピークを第二ピークとすることが好ましい。図20(a)は粒子の個数基準での粒度分布の一例を示しており、粒子径50nmのところに第一ピークが、粒子径170nmのところに第二ピークが存在する。この場合、粒子径が大きい第二ピークがピークPEAとなり、その粒子径DAは170nmである。よって、80nm≦DAという条件を満たす。また、第一ピークの粒子径は50nmであることから、ピークトップにおける粒子径が20nm以上という条件を満たす。 In addition, the first peak and the second peak are preferably selected from a range in which the particle size corresponding to the peak top is 20 nm or more. That is, it is preferable that, among the multiple peaks whose peak tops are 20 nm or more, the peak with the highest frequency of the peak top is the first peak, and the peak with the second highest frequency of the peak top after the first peak is the second peak. Figure 20 (a) shows an example of a particle size distribution based on the number of particles, in which the first peak exists at a particle diameter of 50 nm and the second peak exists at a particle diameter of 170 nm. In this case, the second peak with a larger particle diameter becomes the peak PEA, and its particle diameter DA is 170 nm. Therefore, the condition of 80 nm ≦ DA is satisfied. Furthermore, since the particle diameter of the first peak is 50 nm, the condition of the particle diameter at the peak top being 20 nm or more is satisfied.
図20(b)は粒度分布の別の例を示している。粒子径5nmのところにピークがあるが、ピークトップにおける粒子径が20nm未満であるため、このピークは第一ピーク、第二ピークに含まれない。そのため、図20(a)の場合と同様に、粒子径50nmのピークが第一ピーク、粒子径170nmのピークが第二ピークとなる。このようにピークを選択する理由を説明する。ここで、表面層105にごく小さい粒子が多数含まれるような電子写真感光体1であっても、本発明の後述するような効果を得ることは可能である。そこで図20を参照して説明したように粒子径20nm以上のピークから第一ピークおよび第二ピークを選択することにより、本発明の効果を安定して得ることができる。
Figure 20(b) shows another example of particle size distribution. There is a peak at a particle diameter of 5 nm, but since the particle diameter at the peak top is less than 20 nm, this peak is not included in the first peak or the second peak. Therefore, as in the case of Figure 20(a), the peak at a particle diameter of 50 nm is the first peak, and the peak at a particle diameter of 170 nm is the second peak. The reason for selecting the peaks in this way will be explained. Here, even if the electrophotographic photoreceptor 1 contains a large number of very small particles in the
次に、本発明の感光ドラム1の表面層105に含有される粒子径がDA±20nmの範囲にある粒子を粒子PAAとする。そして、本発明では、前記粒子PAAに由来し、かつ、高さが10nm以上300nm以下の凸部を凸部CAとしたとき、表面層105の表面に該凸部CAが存在することが必要である。凸部CAの高さが10nm未満となると凸部CAの高さが低くなりすぎるため、感光ドラム1とトナーの接触において、トナーの回転が促されず、トナーと感光ドラム1の表面層105の間における、静電付着力が低下せず転写性が悪化する。凸部CAの高さが300nmを超える場合は、感光ドラム1の表面層105において、凹部が大きくなり、トナーの外添剤の堆積が進み、トナーの付着性が増大して、現像性が悪化する。
Next, particles PAA are particles having a particle diameter in the range of DA±20 nm contained in the
次に本発明の感光ドラム1の表面層105を上面視したとき、該凸部CAの重心間距離の平均値が、150nm以上500nm以下である必要がある。
Next, when the
感光体表面の粒子に由来する凸部CAが少ない場合は、凸部CA相互の重心間距離が大きく、トナー母体粒子と感光ドラム1の表面層105が触れてしまう。そのため、トナー母体粒子と感光ドラム1の表面層105の距離を保つことができず、クーロン力を低下させられず、転写性を向上させることができない。凸部CAの重心間距離の平均値が500nmを超えると、トナー母体粒子の曲率に対して凸部CAの間隔が広くなりすぎるため、トナー母体粒子が、表面層105の凹部と接触しやすくなり、静電付着力が増大して、転写性が悪化する。
When there are few convex portions CA originating from particles on the photosensitive body surface, the distance between the centers of gravity of the convex portions CA is large, and the toner base particles come into contact with the
他方、表面層105における凸部CAの重心間距離が小さすぎる場合には、表面層105が凸部CAで埋め尽くされ、結果として、トナー母体粒子と表面層105の接触点数が
増大することになる。凸部CAの重心間距離の平均値が150nm未満となるとき、トナー粒子の曲率に対して凸部CAの間隔が狭すぎるため、接触点数が多くなり鏡映力が増加して転写性が悪化する。
On the other hand, if the distance between the centers of gravity of the convex portions CA in the
本発明の重心間距離は150nm以上450nm以下であることがより好ましく、さらに150nm以上400nm以下であることが好ましい。 The distance between the centers of gravity in the present invention is more preferably 150 nm or more and 450 nm or less, and even more preferably 150 nm or more and 400 nm or less.
さらに、本発明の感光ドラム1では、該凸部CAの重心間距離の標準偏差が、250nm以下である必要がある。凸部CAの重心間距離の標準偏差が、250nmを超えると表面層105における凸部CAの分布にバラツキがあることになり、トナーと感光ドラム1の付着にムラが発生することになる。その結果、転写性のムラが発生することになり、トナーがある程度離散して現像されて転写されるハーフトーン画像においてガサツキが見られるようになる。
Furthermore, in the photosensitive drum 1 of the present invention, the standard deviation of the distance between the centers of gravity of the convex portions CA must be 250 nm or less. If the standard deviation of the distance between the centers of gravity of the convex portions CA exceeds 250 nm, there will be variation in the distribution of the convex portions CA in the
また、本発明の電子写真感光体の表面層105の表面において、該粒子が占める面積をS1とし、該粒子以外が占める面積をS2としたとき、S1/(S1+S2)が0.70以上であることが必要である。S1/(S1+S2)が0.70未満となると、粒子のない部分が凸部を形成できなくなる。
In addition, when the area occupied by the particles on the surface of the
発明者らが検討した結果、表面層中に粒径の異なる複数の粒子を混在させることにより、凸部CAの高さを制御しやすくなることが分かっている。また、前記粒子PAAの間を、さらに粒子がドラムの表面方向に最密状態に近い形で埋めることにより、粒子間の緊密性が増大すると考えられる。粒子がドラム表面の接線方向に衝撃を受けたとき、粒子間の距離を前述したような形に制御することで、粒子間の結着樹脂による拘束と、ドラム表面方向への粒子の移動が、他の粒子によって押しとどめられることにより、粒子の移動が抑制されるためである。このことにより、電子写真感光体と当接する帯電部材や現像部材、および転写部材との摺擦によっても電子写真感光体の表面層105から粒子が脱離を抑制する効果が得られている。
As a result of the inventors' investigations, it has been found that the height of the convex portion CA can be easily controlled by mixing multiple particles with different particle sizes in the surface layer. It is also believed that the tightness between the particles increases when the particles fill the gaps between the particles PAA in a form close to the closest packing state toward the surface of the drum. This is because when the particles are impacted in the tangential direction of the drum surface, the movement of the particles is suppressed by the binding resin between the particles and the other particles holding back the movement of the particles toward the drum surface, which is achieved by controlling the distance between the particles as described above. This has the effect of suppressing the detachment of particles from the
理論的には、S1/(S1+S2)の上限は1.00となる。S1/(S1+S2)は、より好ましくは0.80以上1.00以下であり、さらに好ましくは0.85以上0.95以下である。 Theoretically, the upper limit of S1/(S1+S2) is 1.00. S1/(S1+S2) is more preferably 0.80 or more and 1.00 or less, and even more preferably 0.85 or more and 0.95 or less.
本発明の電子写真感光体における表面層105の断面において、前記凸部CAを含まない部位の表面層105の平均膜厚をTとしたとき、下記式(1)を満たすことが好ましい。
DA > T ・・・(1)
In the cross section of the
D > T ... (1)
DAが平均膜厚Tより小さくなると、前述したような凸部CAを形成することが難しくなり、トナー母体粒子と電子写真感光体の付着性の低減が不足し、転写性が悪化する可能性が高くなる。平均膜厚Tは、式(1)を満足する形で、図3や図4のような粒子が積層する状態であれば、50nm~500nmであることが好ましい。より好ましくは70nm~450nmであり、さらに好ましくは80nm~400nmである。 If DA is smaller than the average film thickness T, it becomes difficult to form the convex portion CA as described above, and the adhesion between the toner base particles and the electrophotographic photoreceptor is not sufficiently reduced, which increases the possibility of deterioration in transferability. If the particles are stacked as shown in Figures 3 and 4 in a manner that satisfies formula (1), the average film thickness T is preferably 50 nm to 500 nm. It is more preferably 70 nm to 450 nm, and even more preferably 80 nm to 400 nm.
また、本発明の電子写真感光体における表面層の断面において、ピークトップの頻度が最大となるピークを第一ピーク、ピークトップの頻度が第一のピークの次に頻度が第二となるピークを第二ピークとする。さらに該第一ピークと該第二ピークを比較して、ピークトップの粒子径の値が小さい方のピークをピークPEBとしたとき、該ピークPEBのピークトップの粒子径DBが下記式(2)を満たすことが好ましい。
DB < T ・・・(2)
In addition, in the cross section of the surface layer of the electrophotographic photoreceptor of the present invention, the peak with the highest frequency of the peak top is defined as the first peak, and the peak with the second highest frequency of the peak top after the first peak is defined as the second peak. Furthermore, when the first peak and the second peak are compared and the peak with the smaller value of the particle diameter of the peak top is defined as the peak PEB, it is preferable that the particle diameter DB of the peak PEB satisfies the following formula (2).
DB < T ... (2)
該表面層105に含有される全粒子のうち粒子径がDB±20nmの範囲にある粒子を粒子PABとしたとき、DBが平均膜厚T以下となることで、凸部CAを形成する粒子PAAと凸部CA間に配列される該粒子PABの緊密性が高まるととともに表面層105に明確な凹部が形成されることになり、粒子の脱離が抑制される。DBが平均膜厚T以上となると、前記粒子PABが、表面層105に露出しやすくなり、粒子の脱離が進みやすくなる。
When the particles PAB are those with particle diameters in the range of DB±20 nm among all the particles contained in the
さらに、本発明の電子写真感光体における表面層105の断面において、前記DA、および前記DBが下記式(3)を満たすことが好ましい。
DB/DA > 1/10・・・(3)
Furthermore, in the cross section of the
DB/DA > 1/10 ... (3)
前記粒子PAAが、凸部CAを形成し、前記粒子PABが粒子PAAの間に充填されることによって、凸部CA間の重心間距離の平均値と標準偏差を制御することが可能になる。また、粒子PAAと粒子PABの粒子径の大きさに前記式(3)を満足することによって、凸部CAの高さを十分に保ちながら、電子写真感光体の表面層105における接線方向の摺擦に対して、粒子の脱離を抑制することが可能となる。より好ましくは、式(3)の右辺が1/3であることが好ましい。すなわち、DB/DA>1/3 を満たすことが好ましい。さらに、右辺が1/2であることが好ましい。すなわち、DB/DA>1/2
を満たすことが好ましい。
The particles PAA form the convex portions CA, and the particles PAB are filled between the particles PAA, so that it becomes possible to control the average value and standard deviation of the distance between the centers of gravity between the convex portions CA. In addition, by making the particle diameters of the particles PAA and PAB satisfy the above formula (3), it becomes possible to suppress detachment of the particles against tangential rubbing in the
It is preferable that the following is satisfied.
次に、本発明の電子写真感光体における表面層105の表面に存在する前記凸部の個数のうち前記凸部CAの占める個数の割合が、90個数%以上であることが好ましい。ここで、画像形成装置における現像部の摺擦のときに、粒子PAAに由来しない凸部は、機械的強度が弱く電子写真感光体の接線方向の摺擦に対して凸部が摩耗することが分かっている。そのため、凸部CAの占める個数の割合が、90個数%未満となる状態では、長期の使用に対して、転写性を良好な状態に維持することが難しくなる。
Next, it is preferable that the ratio of the number of the convex portions CA to the number of the convex portions present on the surface of the
さらに、本発明の電子写真感光体の表面層105における前記ピークPAAの半値幅が20nm以上50nm以下であることが好ましい。粒子径の大きさによって、凸部CAの高さが制御されるため、可能な限り、ピークPAAの半値幅は一定の範囲にあることが好ましい。PAAの半値幅が50nmを超えると凸部CAの高さにもバラツキが大きくなることになり、トナー母体粒子と電子写真感光体の表面層105の表面の点接触の状態にばらつきが出て、うまくトナーの回転が促されず、表面同士の静電付着力を低減することが難しくなる。トナーと感光体との点接触を促すことで、感光体に対するトナーの付着力が低減されるため、転写性を向上させることが可能となる。
Furthermore, it is preferable that the half-width of the peak PAA in the
本発明の電子写真感光体における表面層105の表面の最大高低差Rzが、100nm以上400nm以下であることが好ましい。表面層105の表面の最大高低差Rzが、100nm未満となると、うまくトナーの回転が促されず転写性が上がらない。表面層105の表面の最大高低差Rzが、400nmを超えると凹部に外添剤の堆積が進むため、現像性が悪化する。また、転写工程において放電が発生しやすくなり、ハーフトーン画像に濃度ムラに起因するガサツキが発生する可能性がある。より好ましくは、最大高低差Rzが200nm以上375nm以下であることが好ましく、さらに225nm以上350nm以下であること好ましい。
It is preferable that the maximum height difference Rz of the surface of the
本発明の電子写真感光体における表面層105に含有される前記粒子PAAの円形度が、0.950以上であることが好ましい。前記粒子PAAの円形度が、0.950未満となるとトナー母体粒子と電子写真感光体の表面層105の表面の接触面積が大きくなる。非静電付着力の増大が見られることになり、トナーの転写性が長期の使用で悪化しやすく
なる。
The circularity of the particles PAA contained in the
粒子の平均円形度は、走査型電子顕微鏡を用いて、以下のようにして求めた。走査型電子顕微鏡(「JSM7800F」、日本電子株式会社製)を用いて測定対象の粒子を観察し、観察して得られた画像から、粒子100個の個々の粒径を測定した。個々の粒子に対して、一次粒子の最長辺aと最短辺bを計測し、円形度をb/aとした。粒子100個の円形度を平均し、平均円形度を算出した。 The average circularity of the particles was determined using a scanning electron microscope as follows. The particles to be measured were observed using a scanning electron microscope ("JSM7800F", manufactured by JEOL Ltd.), and the particle size of each of 100 particles was measured from the image obtained by observation. For each particle, the longest side a and the shortest side b of the primary particle were measured, and the circularity was calculated as b/a. The circularities of the 100 particles were averaged to calculate the average circularity.
本発明の電子写真感光体の表面層105は、上述の通り前記粒子PAA及び前記粒子PABを少なくとも含有する。本発明に用いられる粒子PAAとしては、アクリル樹脂粒子などの有機樹脂粒子やシリカなどの無機粒子、有機無機ハイブリッド粒子が挙げられる。なお、粒子PAAと粒子PABは同じ材料でも異なる材料でも構わない。
The
アクリル粒子は、アクリル酸エステルあるいはメタクリル酸エステルの重合体を含有する。中でも、スチレンアクリル粒子がより好ましい。アクリル樹脂、スチレンアクリル樹脂の重合度や、樹脂が熱可塑性か熱硬化性であるかは、特に限定されない。有機樹脂粒子としては、架橋ポリスチレン、架橋アクリル樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリル粒子、ポリテトラフルオロエチレン粒子、シリコーン粒子が挙げられる。 The acrylic particles contain a polymer of an acrylic acid ester or a methacrylic acid ester. Among them, styrene acrylic particles are more preferable. There are no particular limitations on the degree of polymerization of the acrylic resin or styrene acrylic resin, or whether the resin is thermoplastic or thermosetting. Examples of organic resin particles include cross-linked polystyrene, cross-linked acrylic resin, phenolic resin, melamine resin, polyethylene, polypropylene, acrylic particles, polytetrafluoroethylene particles, and silicone particles.
無機粒子としては、シリカ粒子や金属酸化物粒子、金属粒子などが挙げられる。本発明の電子写真感光体の表面層105が有する粒子としては、弾性が低くトナーと感光体との点接触を促すことに関して有利な無機粒子を使用することが好ましい。
Examples of inorganic particles include silica particles, metal oxide particles, and metal particles. As the particles contained in the
無機粒子を用いる場合、これらの中でも、シリカ粒子が好ましい。シリカ粒子は他の絶縁性粒子と比較して弾性率が低く、平均円形度が大きいため、トナーと感光体との点接触を促して付着力を軽減する効果が期待される。 Among these, silica particles are preferred when inorganic particles are used. Compared to other insulating particles, silica particles have a lower elastic modulus and a higher average circularity, and are therefore expected to promote point contact between the toner and the photoreceptor, thereby reducing adhesion.
前記シリカ粒子としては、公知のシリカ微粒子が使用可能であり、乾式シリカの微粒子、湿式シリカの微粒子のいずれであってもよい。好ましくは、ゾルゲル法により得られる湿式シリカの微粒子(以下、ゾルゲルシリカともいう)であることが好ましい。 As the silica particles, known silica fine particles can be used, and either dry silica fine particles or wet silica fine particles can be used. Preferably, the silica fine particles are wet silica fine particles obtained by the sol-gel method (hereinafter, also referred to as sol-gel silica).
本発明の電子写真感光体の表面層105に含有される粒子に用いられるゾルゲルシリカは、親水性であっても、表面を疎水化処理させたものであってもよい。疎水化処理の方法としては、ゾルゲル法において、シリカゾル懸濁液から溶媒を除去し、乾燥させた後に、疎水化処理剤で処理する方法と、シリカゾル懸濁液に、直接的に疎水化処理剤を添加して乾燥と同時に処理する方法が挙げられる。粒度分布の半値幅の制御、及び飽和水分吸着量の制御という観点で、シリカゾル懸濁液に直接疎水化処理剤を添加する手法が好ましい。
The sol-gel silica used for the particles contained in the
疎水化処理剤としては、以下が挙げられる。
メチルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、トリメチルクロロシラン、フェニルトリクロロシラン、ジフェニルジクロロシラン、t-ブチルジメチルクロロシラン、ビニルトリクロロシランなどのクロロシラン類;
テトラメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、o-メチルフェニルトリメトキシシラン、p-メチルフェニルトリメトキシシラン、n-ブチルトリメトキシシラン、i-ブチルトリメトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、ドデシルトリメトキシシラン、テトラエトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、i-ブチルトリエトキシシラン、デシルトリエトキシシラ
ン、ビニルトリエトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ-クロロプロピルトリメトキシシラン、γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、γ-(2-アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、γ-(2-アミノエチル)アミノプロピルメチルジメトキシシランなどのアルコキシシラン類;
ヘキサメチルジシラザン、ヘキサエチルジシラザン、へキサプロピルジシラザン、ヘキサブチルジシラザン、ヘキサペンチルジシラザン、ヘキサヘキシルジシラザン、ヘキサシクロヘキシルジシラザン、ヘキサフェニルジシラザン、ジビニルテトラメチルジシラザン、ジメチルテトラビニルジシラザンなどのシラザン類;
ジメチルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、アルキル変性シリコーンオイル、クロロアルキル変性シリコーンオイル、クロロフェニル変性シリコーンオイル、脂肪酸変性シリコーンオイル、ポリエーテル変性シリコーンオイル、アルコキシ変性シリコーンオイル、カルビノール変性シリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイル、及び、末端反応性シリコーンオイルなどのシリコーンオイル;
ヘキサメチルシクロトリシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン、ヘキサメチルジシロキサン、オクタメチルトリシロキサンなどのシロキサン類;
Examples of the hydrophobic treatment agent include the following.
Chlorosilanes such as methyltrichlorosilane, dimethyldichlorosilane, trimethylchlorosilane, phenyltrichlorosilane, diphenyldichlorosilane, t-butyldimethylchlorosilane, and vinyltrichlorosilane;
Tetramethoxysilane, methyltrimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, o-methylphenyltrimethoxysilane, p-methylphenyltrimethoxysilane, n-butyltrimethoxysilane, i-butyltrimethoxysilane, hexyltrimethoxysilane, octyltrimethoxysilane, decyltrimethoxysilane, dodecyltrimethoxysilane, tetraethoxysilane, methyltriethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, phenyltriethoxysilane, diphenyldiethoxysilane, i-butyl Alkoxysilanes such as ethyltriethoxysilane, decyltriethoxysilane, vinyltriethoxysilane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, γ-chloropropyltrimethoxysilane, γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, γ-(2-aminoethyl)aminopropyltrimethoxysilane, and γ-(2-aminoethyl)aminopropylmethyldimethoxysilane;
silazanes such as hexamethyldisilazane, hexaethyldisilazane, hexapropyldisilazane, hexabutyldisilazane, hexapentyldisilazane, hexahexyldisilazane, hexacyclohexyldisilazane, hexaphenyldisilazane, divinyltetramethyldisilazane, and dimethyltetravinyldisilazane;
Silicone oils such as dimethyl silicone oil, methyl hydrogen silicone oil, methyl phenyl silicone oil, alkyl modified silicone oil, chloroalkyl modified silicone oil, chlorophenyl modified silicone oil, fatty acid modified silicone oil, polyether modified silicone oil, alkoxy modified silicone oil, carbinol modified silicone oil, amino modified silicone oil, fluorine modified silicone oil, and terminal reactive silicone oil;
Siloxanes such as hexamethylcyclotrisiloxane, octamethylcyclotetrasiloxane, decamethylcyclopentasiloxane, hexamethyldisiloxane, and octamethyltrisiloxane;
脂肪酸及びその金属塩として、ウンデシル酸、ラウリン酸、トリデシル酸、ドデシル酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ペンタデシル酸、ステアリン酸、ヘプタデシル酸、アラキン酸、モンタン酸、オレイン酸、リノール酸、アラキドン酸などの長鎖脂肪酸、前記脂肪酸と亜鉛、鉄、マグネシウム、アルミニウム、カルシウム、ナトリウム、リチウムなどの金属との塩。
これらの中でも、アルコキシシラン類、シラザン類、シリコーンオイルは、疎水化処理を実施しやすいため、好ましく用いられる。これらの疎水化処理剤は、1種を単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
Fatty acids and their metal salts include long-chain fatty acids such as undecylic acid, lauric acid, tridecylic acid, dodecylic acid, myristic acid, palmitic acid, pentadecylic acid, stearic acid, heptadecylic acid, arachidic acid, montanic acid, oleic acid, linoleic acid, and arachidonic acid, and salts of the above fatty acids with metals such as zinc, iron, magnesium, aluminum, calcium, sodium, and lithium.
Among these, alkoxysilanes, silazanes, and silicone oils are preferably used because they are easy to carry out hydrophobic treatment. These hydrophobic treatment agents may be used alone or in combination of two or more kinds.
本発明における表面層105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、シリコーンオイルなどが挙げられる。
The
本発明の表面層105は、上述の各材料及び溶剤を含有する表面層用塗布液を調製し、この塗膜を形成し、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
本発明の表面層105は、表面層105の全体積に対して、粒子の体積が占める割合は、40体積%~90体積%であることが好ましい。さらに、45体積%~85体積%がより好ましく、50体積%~80体積%であることが、さらに好ましい。この範囲にあることで、前述したような、表面層105の凸部の形成が確実に達成できるようになる。30体積%以下となると凸部の高さが低くなるため、転写性が改善しなくなる。90体積%以上となると粒子の脱離が激しくなるため、耐久試験を行うと転写性が悪化して、画像濃度が低下する。
In the
また、表面層105の電荷輸送能力を向上させる目的で、表面層用塗布液に電荷輸送物質を添加してもよい。また、各種機能改善を目的として添加剤を添加することもできる。添加剤としては、例えば、導電性粒子、酸化防止剤、紫外線吸収剤、可塑剤、レベリング
剤が挙げられる。
A charge transport material may be added to the surface layer coating liquid in order to improve the charge transport ability of the
本発明に係る結着樹脂は以下の形態が挙げられる。ここで、表面層105は、電荷輸送物質を含有することが好ましい。
The binder resin according to the present invention may have the following forms. Here, it is preferable that the
結着樹脂としては、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、 Examples of binder resins include polyester resins, acrylic resins, phenoxy resins, polycarbonate resins, polystyrene resins, phenolic resins, melamine resins, and epoxy resins. Among these, polycarbonate resins, polyester resins, and acrylic resins are preferred. In addition,
本発明の表面層105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、アクリル基、メタクリ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。
The
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。電荷輸送性構造としてはトリアリールアミン構造が電荷輸送の点で好ましい。連鎖重合性官能基としてはアクリロイル基、メタクリロイル基が好ましい。官能基の数は一つ又は複数有していても良い。中でも、複数の官能基を有した化合物と一つの官能基を有した化合物を含有して硬化膜を形成すると、複数の官能基同士の重合で生じたひずみが解消されやすいため、特に好ましい。 The compound having a polymerizable functional group may have a charge transport structure in addition to the chain polymerizable functional group. As the charge transport structure, a triarylamine structure is preferable in terms of charge transport. As the chain polymerizable functional group, an acryloyl group or a methacryloyl group is preferable. The number of functional groups may be one or more. Among them, it is particularly preferable to form a cured film containing a compound having multiple functional groups and a compound having one functional group, since the distortion caused by the polymerization of the multiple functional groups is easily eliminated.
上記一つの官能基を有した化合物の例を(2-1)~(2-6)に示す。
上記複数の官能基を有した化合物の例を(3-1)~(3-6)に示す。
<支持体>
本発明において、電子写真感光体は、支持体を有することが好ましい。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や、ブラスト処理、切削処理などを施してもよい。
<Support>
In the present invention, the electrophotographic photoreceptor preferably has a 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.
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、ステンレスや、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、導電性を付与してもよい。
The material of the support is preferably a metal, a resin, a glass, etc. Examples of the metal include aluminum, iron, nickel, copper, gold, stainless steel, and alloys thereof. Among them, an aluminum support using aluminum is preferable.
Furthermore, the resin or glass may be made conductive by a process such as mixing with or coating with a conductive material.
<導電層>
本発明において、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 present invention, a conductive layer may be provided on the support. By providing the conductive layer, scratches and irregularities 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。
Examples of materials for the conductive particles 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.
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元素やその酸化物をドーピングしたりしてもよい。
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.
また、導電性粒子は、酸化チタン、硫酸バリウム、酸化亜鉛などの被覆前粒子と、その粒子を被覆前粒子と組成の違う金属酸化物で被覆する積層構成としてもよい。被覆としては、酸化スズなどの金属酸化物が挙げられる。
また、導電性粒子として金属酸化物を用いる場合、その平均一次粒径が、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。
The conductive particles may have a laminated structure in which a pre-coated particle such as titanium oxide, barium sulfate, or zinc oxide is coated with a metal oxide having a different composition from that of the pre-coated particle. The coating may be a metal oxide such as tin oxide.
When a metal oxide is used as the conductive particles, the average primary 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。 Examples of resins include polyester resin, polycarbonate resin, polyvinyl acetal resin, acrylic resin, silicone resin, epoxy resin, melamine resin, polyurethane resin, phenolic resin, and alkyd resin.
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更に含有してもよい。 The conductive layer may further contain silicone oil, resin particles, titanium oxide, or other masking agents.
導電層の平均膜厚は、1μm以上50μm以下であることが好ましく、3μm以上40μm以下であることが特に好ましい。 The average thickness of the conductive layer is preferably 1 μm or more and 50 μm or less, and particularly preferably 3 μm or more and 40 μm or less.
導電層は、上述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 a coating film from this, 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.
<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。
<Undercoat layer>
In the present invention, an undercoat layer may be provided on the support or the conductive layer.
下引き層の平均膜厚は、0.1μm以上50μm以下であることが好ましく、0.2μm以上40μm以下であることがより好ましく、0.3μm以上30μm以下であることが特に好ましい。 The average thickness of the undercoat layer is preferably 0.1 μm or more and 50 μm or less, more preferably 0.2 μm or more and 40 μm or less, and particularly preferably 0.3 μm or more and 30 μm or less.
この下引き層の樹脂としては、例えば、ポリアクリル酸樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、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、エチルセルロース樹脂、メチルセルロース樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミド酸樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリビニルフェノール樹
脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、アルキド樹脂が挙げられる。
Examples of the resin for the undercoat layer include polyacrylic acid resins, polyvinyl alcohol resins, polyvinyl acetal resins, polyethylene oxide resins, polypropylene oxide resins, ethyl cellulose resins, methyl cellulose resins, polyamide resins, polyamic acid resins, polyurethane resins, polyimide resins, polyamideimide resins, polyvinyl phenol resins, melamine resins, phenolic resins, epoxy resins, and alkyd resins.
また、重合性官能基を有する樹脂と、重合性官能基を有するモノマーとを架橋させた構造を持った樹脂であってもよい。
また、下引き層は、樹脂以外に無機化合物や、有機化合物を含有してもよい。
Alternatively, the resin may have a structure in which a resin having a polymerizable functional group is crosslinked with a monomer having a polymerizable functional group.
The undercoat layer may contain an inorganic compound or an organic compound in addition to the resin.
無機化合物としては、例えば金属や酸化物や塩が挙げられる。
金属としては、例えば金、銀、アルミなどが挙げられる。酸化物としては、例えば、酸化亜鉛、鉛白、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、酸化インジウム、酸化スズ、酸化ジルコニウムなどが挙げられる。塩としては、例えば硫酸バリウム、チタン酸ストロンチウムが挙げられる。
これら無機化合物は、粒子状態で膜中に存在していても良い。
Inorganic compounds include, for example, metals, oxides, and salts.
Examples of metals include gold, silver, aluminum, etc. Examples of oxides include zinc oxide, white lead, aluminum oxide, indium oxide, silicon oxide, zirconium oxide, tin oxide, titanium oxide, magnesium oxide, antimony oxide, bismuth oxide, indium oxide, tin oxide, zirconium oxide, etc. Examples of salts include barium sulfate and strontium titanate.
These inorganic compounds may be present in the film in the form of particles.
粒子の個数平均粒子径は、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。 The number-average particle size of the particles is preferably 1 nm or more and 500 nm or less, and more preferably 3 nm or more and 400 nm or less.
これらの無機化合物は、芯材粒子と、その粒子を被覆する被覆層とを有する積層構成としてもよい。
これらの無機化合物は表面をシリコーンオイル、シラン化合物、シランカップリング剤、その他有機ケイ素化合物、有機チタン化合物などで処理してもよい。また、スズ、リン、アルミニウム、ニオブなど元素をドーピングしてもよい。
These inorganic compounds may have a laminated structure having core particles and a coating layer that coats the particles.
The surfaces of these inorganic compounds may be treated with silicone oil, silane compounds, silane coupling agents, other organosilicon compounds, organotitanium compounds, etc. Furthermore, they may be doped with elements such as tin, phosphorus, aluminum, and niobium.
有機化合物としては、例えば電子輸送化合物や導電性高分子が挙げられる。
導電性高分子としては、例えば、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリフェニレン、ポリエチレンジオキシチオフェンが挙げられる。
The organic compounds include, for example, electron transport compounds and conductive polymers.
Examples of the conductive polymer include polythiophene, polyaniline, polyacetylene, polyphenylene, and polyethylenedioxythiophene.
電子輸送物質としては、例えば、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、含ホウ素化合物が挙げられる。
電子輸送物質は、重合性官能基を有し、それらの官能基と反応可能な官能基を有する樹脂と架橋しても良い。重合性官能基としては、例えばヒドロキシ基、チオール基、アミノ基、カルボキシル基、ビニル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、エポキシ基などが挙げられる。
Examples of the electron transport substance 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.
The electron transport material may have polymerizable functional groups and may be crosslinked with a resin having functional groups capable of reacting with the polymerizable functional groups, such as hydroxyl, thiol, amino, carboxyl, vinyl, acryloyl, methacryloyl, and epoxy groups.
これら有機化合物は、粒子状態で膜中に存在していても良く、表面が処理されていても良い。 These organic compounds may be present in the film in particulate form, or may be surface-treated.
下引き層は、シリコーンオイルなどのレベリング剤、可塑剤、増粘剤などの各種添加剤を添加しても良い。 The undercoat layer may contain various additives such as leveling agents such as silicone oil, plasticizers, and thickeners.
下引き層は、上記材料を含有する下引き層用塗布液を調製後、支持体又は導電層上に塗布後、この塗膜を乾燥や硬化させることで得られる。 The undercoat layer is obtained by preparing a coating solution for the undercoat layer containing the above-mentioned materials, applying it onto the support or conductive layer, and then drying or curing the coating.
塗布液を作成する際の溶剤としては、アルコール系溶剤、ケトン系溶剤、エーテル系溶剤、エステル系溶剤又は芳香族炭化水素系溶剤などが挙げられる。
塗布液中で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。
Examples of the solvent used in preparing the coating liquid include alcohol-based solvents, ketone-based solvents, ether-based solvents, ester-based solvents, and aromatic hydrocarbon-based solvents.
Examples of a method for dispersing the particles in the coating liquid include methods using a paint shaker, a sand mill, a ball mill, and a liquid collision type high-speed disperser.
<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る。(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 an electrophotographic photoreceptor is mainly classified into (1) a laminated type photosensitive layer and (2) a single-layer type photosensitive layer. (1) The laminated type photosensitive layer is a photosensitive layer having a charge generation layer containing a charge generation 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 generation 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。
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等が挙げられる。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。
(1-1) Charge Generation Layer The charge generation layer preferably contains a charge generation material and a resin.
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.
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。 The content of the charge generating material in the charge generating layer is preferably 40% by weight or more and 85% by weight or less, and more preferably 60% by weight or more and 80% by weight or less, 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等が挙げられる。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、紫外線吸収剤等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、等が挙げられる。 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、上記の各材料およ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等が挙げられる。 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 the 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.
電荷発生層の膜厚は、0.1μm以上1.5μm以下であることが好ましく、0.15μm以上1.0μm以下であることがより好ましい。 The thickness of the charge generating layer is preferably 0.1 μm or more and 1.5 μm or less, and more preferably 0.15 μm or more and 1.0 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等が挙げられる。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。 Examples of charge transport substances include polycyclic aromatic compounds, heterocyclic compounds, hydrazone compounds, styryl compounds, enamine compounds, benzidine compounds, triarylamine compounds, and resins having groups derived from these substances. Among these, triarylamine compounds and benzidine compounds are preferred.
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。 The content of the charge transport material in the charge transport layer is preferably 25% by weight or more and 70% by weight or less, and more preferably 30% by weight or more and 55% by weight or less, 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、ポリスチレン樹脂等が挙げられる。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。 Examples of resins include polyester resin, polycarbonate resin, acrylic resin, polystyrene resin, etc. Among these, polycarbonate resin and polyester resin are preferred. As the polyester resin, polyarylate resin is particularly preferred.
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。 The content ratio (mass ratio) of the charge transport material to the resin is preferably 4:10 to 20:10, and more preferably 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、耐摩耗性向上剤等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、窒化ホウ素粒子等が挙げられる。 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、上記の各材料およ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、エーテル系溶剤また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 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、樹脂およ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上に形成し、乾燥させることで形成することができる。電荷発生物質、電荷輸送物質、樹脂としては、上記「(1)積層型感光層」における材料の例示と同様である。
(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 the undercoat layer, and drying it. The charge generating material, the charge transporting material and the resin are the same as the examples of materials in the above "(1) Multi-layer type photosensitive layer".
単層型感光層の膜厚は、10μm以上45μm以下であることが好ましく、25μm以上35μm以下であることがより好ましい。 The thickness of the single-layer photosensitive layer is preferably 10 μm or more and 45 μm or less, and more preferably 25 μm or more and 35 μm or less.
<電子写真感光体の物性測定>
<電子写真感光体の表面層105に含まれる粒子の積層状態の観察および粒度分布の測定方法>
実施例にて作成した電子写真感光体の断面観察をおこなった。図3のような表面層内において粒子が単層で積層しているか、図4にように粒子が複層に積層しているか判断した。なお、断面観察を行ったサンプルは、感光体を長手方向に4等分して、端部から1/4、1/2、3/4の長さの位置において、周方向には120°ずらして採取した。感光体からそれぞれ、5mm四方のサンプル片を切り出し、FIB-SEMのSlice&Viewで表面層105の2μm×2μm×2μmの3次元化を行った。
<Measurement of physical properties of electrophotographic photoreceptor>
<Method of Observing the Lamination State of Particles Contained in the
The cross-section of the electrophotographic photoreceptor prepared in the examples was observed. It was determined whether the particles were laminated in a single layer in the surface layer as shown in FIG. 3, or in multiple layers as shown in FIG. 4. The samples for the cross-section observation were taken by dividing the photoreceptor into four equal parts in the longitudinal direction, and taking samples at positions of ¼, ½, and ¾ of the length from the end, and shifting them by 120° in the circumferential direction. Sample pieces of 5 mm square were cut out from each photoreceptor, and the
Slice&Viewの条件は以下のようにした。
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:60μm、high current
ABC:ON
画像解像度:1.25nm/pixel
The conditions for Slice & View were as follows:
Analytical sample processing: FIB method Processing and observation equipment: SII/
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
また、測定環境は、温度:23℃、圧力:1×10-4Paである。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。 The measurement environment is as follows: temperature: 23°C, pressure: 1×10-4 Pa. Note that the processing and observation device can also be an FEI Strata 400S (sample inclination: 52°).
解析領域は縦2μm×横2μmで行い、断面ごとの情報を積算し、表面層105の表面における縦2μm×横2μm×厚み2μm(8μm3)当たりの体積Vを求める。また、断面ごとの画像解析は、画像処理ソフト:Media Cybernetics製、Image-Pro Plusを用いて行った。
The analysis area was 2 μm long x 2 μm wide, and the information for each cross section was accumulated to determine the volume V per 2 μm long x 2 μm wide x 2 μm thick (8 μm3) on the surface of the
FIB-SEMのSlice&Viewのコントラストの違いから、表面層105の全体積に占める、粒子の含有量を算出したまた、画像解析から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)中の本発明の粒子の体積Vを求め、導電性粒子の含有量[体積%](=Vμm3/8μm3×100)を算出した。各サンプル片における粒子の含有量の値の平均値を、表面層105の全体積に対する表面層中の本発明の各粒子の含有量[体積%]とした。粒子の組成は、SEM-EDX機能を用いて判別した。
From the difference in contrast of FIB-SEM Slice & View, the particle content in the total volume of the
横軸に表面層105の表面に含まれる粒子の粒子径をとり、縦軸に各粒子径における個数基準の頻度を取った粒度分布において、複数のピークが存在するか確認する。その粒度分布において、ピークトップの頻度が最大となるピークを第一ピークとする。次に、ピークトップの頻度が第二となるピークを第二ピークとする。さらに、第一ピークと第二ピークを比較して、ピークトップの粒子径の値が大きい方のピークをピークPEAとする。
Check whether there are multiple peaks in the particle size distribution, with the particle diameter of the particles contained on the surface of the
そして、前記粒度分布におけるピークPEAのピークトップの粒子径をDAとする。表面層105に含有される全粒子のうち粒子径がDA±20nmの範囲にある粒子を粒子PAAとし、粒子PAAに由来する凸部を凸部CAとする。組成が違う粒子が存在する場合は、EDSによるマッピング画像で判別した。さらに、凸部を100点計測して、粒子PAAに由来する凸部CAの割合を算出した。
The particle diameter of the peak top of peak PEA in the particle size distribution is defined as DA. Of all the particles contained in the
次に、前記粒度分布Aにおいて、第一ピークと第二ピークを比較して、ピークトップの粒子径の値が小さい方のピークをピークPEBとする。ピークPEBのピークトップの粒子径DBを算出する。 Next, in the particle size distribution A, the first peak and the second peak are compared, and the peak with the smaller particle diameter value at the peak top is designated as peak PEB. The particle diameter DB at the peak top of peak PEB is calculated.
また、表面層105の断面画像において、図3、図4に示すように表面層105の平均膜厚Tを計測した。
In addition, the average film thickness T of the
<電子写真感光体の表面層における粒子の重心間距離の平均値と標準偏差の測定方法>
本発明の電子写真感光体において、前記表面層105を上面視したとき、前記粒子PAAに由来する凸部CAの重心間距離の平均値と標準偏差の算出は、以下のようにしてできる。
<Method of measuring the average value and standard deviation of the distance between the centers of gravity of particles in the surface layer of an electrophotographic photoreceptor>
In the electrophotographic photoreceptor of the present invention, when the
電子写真感光体の表面層105の表面について、走査型電子顕微鏡(SEM)(「S-4800」、日本電子株式会社製)を用いて加速電圧10kVで撮影した。本発明の電子写真感光体を長手方向に各端部から50mm、および及び中央部の三か所で、周方向に90度ずつ4か所の計12か所で、感光体の表面層105の30000倍の写真画像をスキ
ャナーにより取り込んだ。画像処理解析装置(「LUZEX AP」、株式会社ニレコ製
)を用いて前記写真画像の粒子PAAについて2値化処理する。
The surface of the
粒子PAAの隣接重心間距離のモードで、図5に示すように隣接する粒子PAAの重心間距離201を測定し、重心間距離の平均値を算出する。このとき、粒子PAAの各重心からボロノイ分割によって、重心間距離は算出される。合計10視野に対して前記の重心間距離と標準偏差の算出を行い、得られた重心間距離の平均値と標準偏差を感光体の表面層105における粒子の重心間距離の平均値と標準偏差とする。
In the mode of measuring the distance between adjacent centers of gravity of particles PAA, the
<電子写真感光体の表面層における粒子の被覆率S1/(S1+S2)の測定方法>
本発明の電子写真感光体において、前記表面層105を上面視したとき、粒子PAAの面積をS1、粒子PAA以外の面積の合計をS2としたとき、被覆率S1/(S1+S2)の算出は、以下のようにしてできる。
<Method of Measuring Coverage Ratio S1/(S1+S2) of Particles in the Surface Layer of an Electrophotographic Photoreceptor>
In the electrophotographic photoreceptor of the present invention, when the
電子写真感光体の表面層105の表面について、走査型電子顕微鏡(SEM)(「S-4800」、日本電子株式会社製)を用いて加速電圧10kVで撮影した。本発明の電子写真感光体を長手方向に各端部から50mm、および及び中央部の三か所で、周方向に90度ずつ4か所の計12か所で、感光体の表面層105の30000倍の写真画像をスキャナーにより取り込んだ。画像処理解析装置(「LUZEX AP」、株式会社ニレコ製
)を用いて前記写真画像の粒子PAAについて2値化処理する。
The surface of the
粒子PAAの面積をS1、粒子PAA以外の面積の合計をS2として、被覆率S1/(S1+S2)(%)を算出する。合計10視野に対して前記の被覆率の算出を行い、得られた被覆率の平均値を感光体の表面層105における粒子の被覆率とする。
The area of the particles PAA is S1, and the total area of the areas other than the particles PAA is S2, and the coverage rate S1/(S1+S2) (%) is calculated. The coverage rate is calculated for a total of 10 fields of view, and the average of the obtained coverage rates is regarded as the coverage rate of the particles in the
<電子写真感光体の表面層における粒子の粒子PAAの円形度の測定方法>
電子写真感光体の表面層105の表面について、走査型電子顕微鏡(SEM)(「S-4800」、日本電子株式会社製)を用いて加速電圧10kVで撮影した。本発明の電子写真感光体を長手方向に各端部から50mm、および及び中央部の三か所で、周方向に90度ずつ4か所の計12か所で、感光体の表面層105の30000倍の写真画像をスキャナーにより取り込んだ。さらに画像処理解析装置(「LUZEX AP」、株式会社ニ
レコ製)を用いて前記写真画像の粒子PAAについて画像処理を行い、合計10視野に対して円形度の平均値を算出し粒子PAAの円形度とする。
<Method for Measuring Circularity of PAA Particles in the Surface Layer of an Electrophotographic Photoreceptor>
The surface of the
<各層の膜厚の測定>
実施例及び比較例の電子写真感光体の各層の膜厚は、電荷発生層を除き、渦電流式膜厚計(Fischerscope、フィッシャーインスツルメント製)を用いる方法、又は、単位面積当たりの質量から比重換算する方法で求めた。電荷発生層の膜厚は、感光体の表面に分光濃度計(商品名:X-Rite504/508、X-Rite製)を押し当てて測定したマクベス濃度値と断面SEM画像観察による膜厚測定値から予め取得した校正曲線を用いて、感光体のマクベス濃度値を換算することで測定した。
<Measurement of film thickness of each layer>
The thickness of each layer of the electrophotographic photoreceptor in the examples and comparative examples was measured, except for the charge generating layer, by a method using an eddy current film thickness meter (Fischerscope, manufactured by Fisher Instruments) or a method of converting the specific gravity from the mass per unit area. The film thickness of the charge generating layer was measured by converting the Macbeth density value of the photoreceptor using a calibration curve previously obtained from the Macbeth density value measured by pressing a spectrodensitometer (product name: X-Rite 504/508, manufactured by X-Rite) against the surface of the photoreceptor and the film thickness measured by observing a cross-sectional SEM image.
<電子写真感光体の製造>
以下の方法で支持体、導電層、下引き層、電荷発生層、電荷輸送層、及び表面層105を作製した。
<Production of Electrophotographic Photoreceptor>
A support, a conductive layer, an undercoat layer, a charge generating layer, a charge transport layer, and a
<導電層用塗布液1の調製>
基体として、平均一次粒径が200nmのアナターゼ型酸化チタンを使用し、チタンをTiO2換算で33.7部、ニオブをNb2O5換算で2.9部含有するチタンニオブ硫酸溶液を調製した。基体100部を純水に分散して1000部の懸濁液とし、60℃に加
温した。チタンニオブ硫酸溶液と10mol/L水酸化ナトリウムとを懸濁液のpHが2~3になるよう3時間かけて滴下した。全量滴下後、pHを中性付近に調整し、ポリアクリルアミド系凝集剤を添加して固形分を沈降させた。上澄みを除去し、ろ過及び洗浄し、110℃で乾燥し、凝集剤由来の有機物をC換算で0.1wt%含有する中間体を得た。この中間体を窒素中750℃で1時間焼成を行った後、空気中450℃で焼成して、酸化チタン粒子を作製した。得られた粒子は前述の走査電子顕微鏡を用いた粒径測定方法において、平均一次粒径が、220nmであった。
<Preparation of Conductive Layer Coating Solution 1>
An anatase type titanium oxide having an average primary particle size of 200 nm was used as the substrate, and a titanium niobium sulfate solution containing 33.7 parts of titanium in terms of TiO2 and 2.9 parts of niobium in terms of Nb2O5 was prepared . 100 parts of the substrate was dispersed in pure water to prepare a suspension of 1000 parts, which was then heated to 60°C. The titanium niobium sulfate solution and 10 mol/L sodium hydroxide were dropped over 3 hours so that the pH of the suspension was 2 to 3. After the entire amount was dropped, the pH was adjusted to near neutral, and a polyacrylamide-based flocculant was added to settle the solid content. The supernatant was removed, filtered and washed, and dried at 110°C to obtain an intermediate containing 0.1 wt% of organic matter derived from the flocculant in terms of C. This intermediate was calcined in nitrogen at 750°C for 1 hour, and then calcined in air at 450°C to produce titanium oxide particles. The particles thus obtained had an average primary particle size of 220 nm as measured by the above-mentioned particle size measurement method using a scanning electron microscope.
続いて、結着材料としてのフェノール樹脂(フェノール樹脂のモノマー/オリゴマー)(商品名:プライオーフェンJ-325、DIC製、樹脂固形分:60%、硬化後の密度:1.3g/cm2)50部を、溶剤としての1-メトキシ-2-プロパノール35部に溶解させて溶液を得た。 Next, 50 parts of a phenolic resin (phenolic resin monomer/oligomer) (product name: Plyofen J-325, manufactured by DIC, resin solid content: 60%, density after curing: 1.3 g/cm 2 ) serving as a binder material was dissolved in 35 parts of 1-methoxy-2-propanol serving as a solvent to obtain a solution.
この溶液に酸化チタン粒子1を60部加え、これを分散媒体として個数平均一次粒径1.0mmのガラスビーズ120部を用いた縦型サンドミルに入れ、分散液温度23±3℃、回転数1500rpm(周速5.5m/s)の条件で4時間分散処理を行い、分散液を得た。この分散液からメッシュでガラスビーズを取り除いた。ガラスビーズを取り除いた後の分散液に、レベリング剤としてシリコーンオイル(商品名:SH28 PAINT ADDITIVE、東レ・ダウコーニング製)0.01部、及び、表面粗さ付与材としてシリコーン樹脂粒子(商品名:KMP-590、信越化学工業製、平均一次粒径:2μm、密度:1.3g/cm3)8部を添加して攪拌し、PTFE濾紙(商品名:PF060、アドバンテック東洋製)を用いて加圧ろ過することによって、導電層用塗布液1を調製した。 60 parts of titanium oxide particles 1 were added to this solution, which was then placed in a vertical sand mill using 120 parts of glass beads having a number-average primary particle size of 1.0 mm as a dispersion medium, and the resultant was subjected to a dispersion treatment for 4 hours under conditions of a dispersion temperature of 23±3° C. and a rotation speed of 1500 rpm (circumferential speed of 5.5 m/s) to obtain a dispersion. The glass beads were removed from this dispersion using a mesh. 0.01 parts of silicone oil (trade name: SH28 PAINT ADDITIVE, manufactured by Dow Corning Toray Co., Ltd.) as a leveling agent and 8 parts of silicone resin particles (trade name: KMP-590, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., average primary particle size: 2 μm, density: 1.3 g/cm 3 ) as a surface roughness imparting agent were added to the dispersion after the glass beads were removed, and the mixture was stirred, followed by pressure filtration using PTFE filter paper (trade name: PF060, manufactured by Advantec Toyo Co., Ltd.) to prepare a coating solution 1 for a conductive layer.
<下引き層用塗布液1の調製>
ルチル型酸化チタン粒子(平均一次粒径:50nm、テイカ製)100部をトルエン500部と撹拌混合し、ビニルトリメトキシシラン(商品名:KBM-1003、信越化学製)3.5部を添加し、直径1.0mmのガラスビーズを用いて縦型サンドミルにて8時間分散処理した。ガラスビーズを取り除いた後、トルエンを減圧蒸留にて留去し、3時間120℃で乾燥させることによって、有機珪素化合物で表面処理済みのルチル型酸化チタン粒子を得た。得られた酸化チタン粒子の体積をa、前記酸化チタン粒子の平均一次粒径をb[μm]としたとき、a/b=15.6であった。aの値は、電子写真感光体作製後、電子写真感光体の断面を電界放出形走査電子顕微鏡(FE-SEM、商品名:S-4800、日立ハイテクノロジーズ製)を用いた顕微鏡像から求めた。
<Preparation of Coating Solution 1 for Undercoat Layer>
100 parts of rutile-type titanium oxide particles (average primary particle size: 50 nm, manufactured by Teika) were mixed with 500 parts of toluene by stirring, 3.5 parts of vinyltrimethoxysilane (trade name: KBM-1003, manufactured by Shin-Etsu Chemical) were added, and the mixture was dispersed for 8 hours in a vertical sand mill using glass beads having a diameter of 1.0 mm. After removing the glass beads, the toluene was distilled off by vacuum distillation, and the mixture was dried at 120° C. for 3 hours to obtain rutile-type titanium oxide particles that had been surface-treated with an organosilicon compound. When the volume of the obtained titanium oxide particles was a and the average primary particle size of the titanium oxide particles was b [μm], a/b=15.6. The value of a was determined from a microscopic image of a cross section of the electrophotographic photoconductor after production, using a field emission scanning electron microscope (FE-SEM, trade name: S-4800, manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation).
前記有機珪素化合物で表面処理済みのルチル型酸化チタン粒子18.0部、N-メトキシメチル化ナイロン(商品名:トレジンEF-30T、ナガセケムテックス製)4.5部、共重合ナイロン樹脂(商品名:アミランCM8000、東レ製)1.5部を、メタノール90部と1-ブタノール60部の混合溶剤に加えて分散液を調製した。 A dispersion was prepared by adding 18.0 parts of rutile-type titanium oxide particles that had been surface-treated with the organosilicon compound, 4.5 parts of N-methoxymethylated nylon (product name: Toresin EF-30T, manufactured by Nagase ChemteX), and 1.5 parts of copolymer nylon resin (product name: Amilan CM8000, manufactured by Toray) to a mixed solvent of 90 parts of methanol and 60 parts of 1-butanol.
この分散液を、直径1.0mmのガラスビーズを用いて縦型サンドミルにて5時間分散処理し、ガラスビーズを取り除くことにより、下引き層用塗布液1を調製した。 This dispersion was dispersed in a vertical sand mill using glass beads with a diameter of 1.0 mm for 5 hours, and the glass beads were removed to prepare coating solution 1 for the undercoat layer.
<フタロシアニン顔料の合成>
<合成例1>
窒素フローの雰囲気下、α-クロロナフタレン1000mLに、三塩化ガリウム100g及びオルトフタロニトリル291gを加え、温度200℃で24時間反応させた後、生成物を濾過した。得られたウエットケーキをN,N-ジメチルホルムアミドを用いて温度150℃で30分間加熱撹拌した後、濾過した。得られた濾過物をメタノールで洗浄した後、乾燥させ、クロロガリウムフタロシアニン顔料を収率83%で得た。
<Synthesis of phthalocyanine pigment>
<Synthesis Example 1>
Under a nitrogen flow atmosphere, 100 g of gallium trichloride and 291 g of orthophthalonitrile were added to 1,000 mL of α-chloronaphthalene, and the mixture was reacted at 200° C. for 24 hours, and then the product was filtered. The obtained wet cake was heated and stirred at 150° C. for 30 minutes using N,N-dimethylformamide, and then filtered. The resulting filtrate was washed with methanol and dried, and a chlorogallium phthalocyanine pigment was obtained in a yield of 83%.
上記の方法で得られたクロロガリウムフタロシアニン顔料20gを、濃硫酸500mLに溶解させ、2時間攪拌した後、氷冷しておいた蒸留水1700mL及び濃アンモニア水660mLの混合溶液に滴下して、再析出させた。これを蒸留水で十分に洗浄し、乾燥して、ヒドロキシガリウムフタロシアニン顔料を得た。 20 g of the chlorogallium phthalocyanine pigment obtained by the above method was dissolved in 500 mL of concentrated sulfuric acid and stirred for 2 hours, then added dropwise to a mixed solution of 1700 mL of ice-cooled distilled water and 660 mL of concentrated aqueous ammonia to reprecipitate. This was thoroughly washed with distilled water and dried to obtain a hydroxygallium phthalocyanine pigment.
<電荷発生層用塗布液1の調製>
合成例1で得られたヒドロキシガリウムフタロシアニン顔料0.5部、N,N-ジメチルホルムアミド(製品コード:D0722、東京化成工業製)7.5部、直径0.9mmのガラスビーズ29部を温度25℃下で24時間、サンドミル(BSG-20、アイメックス製)を用いてミリング処理した。この際、ディスクが1分間に1500回転する条件で行った。こうして処理した液をフィルター(品番:N-NO.125T、孔径:133μm、NBCメッシュテック製)で濾過してガラスビーズを取り除いた。この液にN,N-ジメチルホルムアミドを30部添加した後、濾過し、濾過器上の濾取物を酢酸n-ブチルで十分に洗浄した。そして、洗浄された濾取物を真空乾燥させて、ヒドロキシガリウムフタロシアニン顔料を0.45部得た。得られた顔料はN,N-ジメチルホルムアミドを含有していた。
<Preparation of Coating Solution 1 for Charge Generation Layer>
0.5 parts of the hydroxygallium phthalocyanine pigment obtained in Synthesis Example 1, 7.5 parts of N,N-dimethylformamide (product code: D0722, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), and 29 parts of glass beads having a diameter of 0.9 mm were milled at a temperature of 25° C. for 24 hours using a sand mill (BSG-20, manufactured by Imex). At this time, the milling was performed under the condition that the disk rotated 1500 times per minute. The liquid thus treated was filtered with a filter (product number: N-NO.125T, pore size: 133 μm, manufactured by NBC Meshtec) to remove the glass beads. 30 parts of N,N-dimethylformamide were added to this liquid, and then the mixture was filtered, and the filter cake on the filter was thoroughly washed with n-butyl acetate. The washed filter cake was then vacuum dried to obtain 0.45 parts of hydroxygallium phthalocyanine pigment. The obtained pigment contained N,N-dimethylformamide.
続いて、前記ミリング処理で得られたヒドロキシガリウムフタロシアニン顔料20部、ポリビニルブチラール(商品名:エスレックBX-1、積水化学工業製)10部、シクロヘキサノン190部、直径0.9mmのガラスビーズ482部を冷却水温度18℃下で4時間、サンドミル(K-800、五十嵐機械製造(現アイメックス)製、ディスク径70mm、ディスク枚数5枚)を用いて分散処理した。この際、ディスクが1分間に1800回転する条件で行った。この分散液からガラスビーズを取り除き、シクロヘキサノン444部及び酢酸エチル634部を加えることによって、電荷発生層用塗布液1を調製した。 Next, 20 parts of the hydroxygallium phthalocyanine pigment obtained by the milling process, 10 parts of polyvinyl butyral (product name: S-LEC BX-1, manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.), 190 parts of cyclohexanone, and 482 parts of glass beads with a diameter of 0.9 mm were dispersed using a sand mill (K-800, manufactured by Igarashi Machine Manufacturing Co., Ltd. (now Imex), disk diameter 70 mm, number of disks 5) at a cooling water temperature of 18°C for 4 hours. This was done under conditions of 1800 rotations per minute of the disk. The glass beads were removed from this dispersion, and 444 parts of cyclohexanone and 634 parts of ethyl acetate were added to prepare coating solution 1 for the charge generating layer.
<電荷輸送層用塗布液1の調製>
(電荷輸送層1の作製例)
次に、以下の材料を用意して、混合溶媒を作製した。
・オルトキシレン :25質量部
・安息香酸メチル :25質量部
・ジメトキシメタン :25質量部
<Preparation of Coating Solution 1 for Charge Transport Layer>
(Example of Preparation of Charge Transport Layer 1)
Next, the following materials were prepared to prepare a mixed solvent.
Orthoxylene: 25 parts by weight Methyl benzoate: 25 parts by weight Dimethoxymethane: 25 parts by weight
さらに、以下の材料を前記混合溶媒に溶解し、電荷輸送層用塗布液1を調製した。
・下記構造式(C-1)で示される電荷輸送物質(正孔輸送性物質) :5質量部
・下記構造式(C-2)で示される電荷輸送物質(正孔輸送性物質) :5質量部
・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質量部
この電荷輸送層用塗布液1を電荷発生層1上に浸漬塗布して塗膜を形成し、塗膜を乾燥温度40℃で5分間乾燥させることによって、膜厚が15μmの電荷輸送層1を形成した。
Charge transport material (hole transport material) represented by the following structural formula (C-1): 5 parts by mass Charge transport material (hole transport material) represented by the following structural formula (C-2): 5 parts by mass Polycarbonate (product name: Iupilon Z400, manufactured by Mitsubishi Engineering Plastics Corporation): 10 parts by mass This coating liquid 1 for charge transport layer was dip-coated on the charge generating layer 1 to form a coating film, and the coating film was dried at a drying temperature of 40° C. for 5 minutes to form a charge transport layer 1 having a thickness of 15 μm.
(粒子を含有する表面層の作製例1)
PAA粒子、PAB粒子となる表1の材料を用意した。
The materials shown in Table 1 for forming PAA particles and PAB particles were prepared.
<表面層用塗布液1の調製>
PAA粒子:シリカ粒子(「QSG-170」,信越化学工業株式会社製) :2.5質量部
PAB粒子:シリカ粒子(「QSG-80」,信越化学工業株式会社製) :2.5質量部
重合性官能基を有するモノマー1(上記構造式(2-1)) :0.75質量部
重合性官能基を有するモノマー2(上記構造式(3-1)) :0.75質量部
シロキサン変性アクリル化合物(商品名:サイマックUS270、東亜合成(株)製) :0.1質量部
1-プロパノール :100.0質量部
シクロヘキサン :100.0質量部
を混合し、攪拌装置で6時間攪拌して、表面層用塗布液1を調製した。
<Preparation of Surface Layer Coating Solution 1>
PAA particles: silica particles ("QSG-170", manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.): 2.5 parts by mass PAB particles: silica particles ("QSG-80", manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.): 2.5 parts by mass Monomer 1 having a polymerizable functional group (above structural formula (2-1)): 0.75 parts by
<表面層用塗布液2~25の調製>
表面層用塗布液1の調製において、粒子PAA、粒子PAB、その他粒子の種類と添加量を表2の通りに変更したこと以外は同様にして、表面層用塗布液2~25を調整した。
Surface
<電子写真感光体1の作製例>
<支持体>
直径24mm、長さ257mmのアルミニウムシリンダーを支持体(円筒状支持体)とした。
<Example of Manufacturing Electrophotographic Photoreceptor 1>
<Support>
An aluminum cylinder having a diameter of 24 mm and a length of 257 mm was used as a support (cylindrical support).
<導電層>
導電層用塗布液1を上述の支持体上に浸漬塗布して塗膜を形成し、塗膜を150℃で30分間加熱し硬化させることにより、膜厚が22μmの導電層を形成した。
<Conductive Layer>
The conductive layer coating solution 1 was dip-coated onto the above-mentioned support to form a coating film, and the coating film was heated at 150° C. for 30 minutes to be cured, thereby forming a conductive layer having a thickness of 22 μm.
<下引き層>
下引き層用塗布液1を上述の導電層上に浸漬塗布して塗膜を形成し、塗膜を100℃で10分間加熱し硬化させることにより、膜厚が1.8μmの下引き層を形成した。
<Undercoat layer>
The undercoat layer coating solution 1 was dip-coated onto the above-mentioned conductive layer to form a coating film, which was then heated at 100° C. for 10 minutes to be cured, thereby forming an undercoat layer with a thickness of 1.8 μm.
<電荷発生層>
電荷発生層用塗布液1を上述の下引き層上に浸漬塗布して塗膜を形成し、塗膜を温度100℃で10分間加熱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。
<Charge Generation Layer>
The undercoat layer was dip-coated with the charge generating layer coating solution 1 to form a coating film, and the coating film was dried by heating at a temperature of 100° C. for 10 minutes to form a charge generating layer having a thickness of 0.20 μm.
<電荷輸送層>
電荷輸送層用塗布液1を上述の電荷発生層上に浸漬塗布して塗膜を形成し、塗膜を温度120℃で30分間加熱乾燥することにより、膜厚が21μmの電荷輸送層を形成した。
<Charge Transport Layer>
The charge transport layer coating solution 1 was dip-coated on the charge generating layer to form a coating film, and the coating film was dried by heating at a temperature of 120° C. for 30 minutes to form a charge transport layer having a thickness of 21 μm.
<表面層>
表面層用塗布液1を上述の電荷輸送層上に浸漬塗布して塗膜を形成し、塗膜を温度50℃で5分間加温した。その後、窒素雰囲気下にて、加速電圧65kV、ビーム電流5.0mAの条件で支持体(被照射体)を300rpmの速度で回転させながら、2.0秒間電子線を塗膜に照射した。線量は15kGyであった。その後、窒素雰囲気下にて、塗膜の温度を120℃に昇温させた。電子線照射から、その後の加熱処理までの酸素濃度は10ppmであった。
<Surface layer>
The coating solution 1 for surface layer was applied by dip coating on the charge transport layer to form a coating film, and the coating film was heated at a temperature of 50°C for 5 minutes. Then, under a nitrogen atmosphere, the coating film was irradiated with an electron beam for 2.0 seconds while rotating the support (irradiated body) at a speed of 300 rpm under the conditions of an acceleration voltage of 65 kV and a beam current of 5.0 mA. The dose was 15 kGy. Then, under a nitrogen atmosphere, the temperature of the coating film was raised to 120°C. The oxygen concentration from the electron beam irradiation to the subsequent heat treatment was 10 ppm.
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30分間加熱処理を行い、膜厚1.0μmの表面層105を形成した。得られた電子写真感光体の物性を表3に示す。
Next, the coating was naturally cooled in the atmosphere until the temperature of the coating reached 25°C, after which it was heat-treated for 30 minutes under conditions that brought the temperature of the coating to 120°C, forming a
<電子写真感光体2~25の作製例>
電子写真感光体1の作製において、表面層用塗布液1を表2の条件の通りに変更したこと以外は電子写真感光体1の作製と同様にして、電子写真感光体2~25を作製した。得られた電子写真感光体2~25の物性を表3に示す。
次に、本実施例で用いた現像剤、トナー、転写促進粒子について詳細を説明する。
(現像剤)
本実施例では現像剤としてトナーと転写促進粒子である外添剤Aとの混合物を用いた。転写促進粒子とは、トナーと他部材との間に介在することで、付着力を低減する役割を有する粒子のことを言う。
Next, the developer, toner, and transfer promoting particles used in this embodiment will be described in detail.
(Developer)
In this embodiment, a mixture of toner and an external additive A, which is a transfer-promoting particle, is used as the developer. The transfer-promoting particle is a particle that has a role of reducing the adhesive force by being present between the toner and other members.
外添剤Aの一次粒子の個数平均粒径Rは、30nm以上1000nm以下であることが好ましい。Rが30nm以上であることで、他部材との間にスペーサー効果を発現させやすい。一方、Rが大きすぎると、転写促進粒子が現像ローラ41と感光ドラム1との間の電位差により生じる静電的な力の影響を受けやすい。そのため、転写促進粒子が負極性に帯電している場合、現像ローラ41側に転写促進粒子が静電力で引き付けられ、転写促進
粒子を現像ローラ41上のトナーから感光ドラム1へ供給しづらくなる。したがって、転写促進粒子の粒径は、静電的な力の影響を受けづらい1000nm以下にしておくことが好ましい。粒径は、40nm以上400nm以下がより好ましい。粒径は、さらに、50nm以上200nm以下がより好ましい。
The number average particle diameter R of the primary particles of the external additive A is preferably 30 nm or more and 1000 nm or less. When R is 30 nm or more, it is easy to develop a spacer effect between other members. On the other hand, if R is too large, the transfer-promoting particles are easily affected by electrostatic forces generated by the potential difference between the developing roller 41 and the photosensitive drum 1. Therefore, when the transfer-promoting particles are negatively charged, the transfer-promoting particles are attracted to the developing roller 41 side by electrostatic forces, and it becomes difficult to supply the transfer-promoting particles from the toner on the developing roller 41 to the photosensitive drum 1. Therefore, it is preferable that the particle diameter of the transfer-promoting particles is 1000 nm or less, which is less susceptible to electrostatic forces. The particle diameter is more preferably 40 nm or more and 400 nm or less. The particle diameter is more preferably 50 nm or more and 200 nm or less.
外添剤Aは、一次粒子の個数平均粒径Rが30nm以上1000nm以下であるものであれば特段限定されることはなく、各種有機微粒子又は無機微粒子を用いることが出来る。流動性を付与し易く、トナー母粒子と同じく負に帯電し易いという観点から、外添剤Aはシリカ微粒子を含有することが好ましい。外添剤A中のシリカ微粒子の含有量は、50質量%以上であることが好ましく、外添剤Aがシリカ微粒子であることがより好ましい。 There are no particular limitations on the external additive A, so long as the number-average particle diameter R of the primary particles is 30 nm or more and 1000 nm or less, and various organic or inorganic fine particles can be used. From the viewpoint of easily imparting fluidity and being easily negatively charged like the toner base particles, it is preferable that the external additive A contains silica fine particles. The content of silica fine particles in the external additive A is preferably 50 mass% or more, and it is more preferable that the external additive A is silica fine particles.
シリカ微粒子以外の有機微粒子又は無機微粒子としては、例えば、以下のようなものが挙げられる。
(1)流動性付与剤:アルミナ微粒子、酸化チタン微粒子、カーボンブラック及びフッ化カーボン。
(2)研磨剤:金属酸化物の微粒子(チタン酸ストロンチウム、酸化セリウム、アルミナ、酸化マグネシウム、及び酸化クロムなどの微粒子)、窒化物の微粒子(窒化ケイ素などの微粒子)、炭化物の微粒子(炭化ケイ素などの微粒子)、金属塩の微粒子(硫酸カルシウム、硫酸バリウム、及び炭酸カルシウムなどの微粒子)。
(3)滑剤:フッ素系樹脂の微粒子(フッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレンなどの微粒子)、脂肪酸金属塩の微粒子(ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウムなどの微粒子)。
(4)荷電制御性微粒子:金属酸化物の微粒子(酸化錫、酸化チタン、酸化亜鉛、及びアルミナなどの微粒子)、カーボンブラック。
Examples of organic or inorganic fine particles other than silica fine particles include the following.
(1) Fluidity imparting agents: alumina fine particles, titanium oxide fine particles, carbon black and carbon fluoride.
(2) Abrasives: fine particles of metal oxides (fine particles of strontium titanate, cerium oxide, alumina, magnesium oxide, chromium oxide, etc.), fine particles of nitrides (fine particles of silicon nitride, etc.), fine particles of carbides (fine particles of silicon carbide, etc.), fine particles of metal salts (fine particles of calcium sulfate, barium sulfate, calcium carbonate, etc.).
(3) Lubricants: fine particles of fluororesin (fine particles of vinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, etc.), fine particles of fatty acid metal salts (fine particles of zinc stearate, calcium stearate, etc.).
(4) Charge-controlling fine particles: fine particles of metal oxides (fine particles of tin oxide, titanium oxide, zinc oxide, alumina, etc.), carbon black.
シリカ微粒子及び該有機微粒子又は無機微粒子は、トナーの流動性の改善及びトナー粒子の帯電均一化のために疎水化処理が施されたものを用いてもよい。 The silica fine particles and the organic or inorganic fine particles may be subjected to a hydrophobic treatment to improve the flowability of the toner and to uniformly charge the toner particles.
該疎水化処理のための処理剤としては、未変性のシリコーンワニス、各種変性シリコーンワニス、未変性のシリコーンオイル、各種変性シリコーンオイル、シラン化合物、シランカップリング剤、その他有機ケイ素化合物、有機チタン化合物が挙げられる。これらの処理剤は単独で又は併用して用いてもよい。 Examples of treatment agents for the hydrophobic treatment include unmodified silicone varnish, various modified silicone varnishes, unmodified silicone oil, various modified silicone oils, silane compounds, silane coupling agents, other organosilicon compounds, and organotitanium compounds. These treatment agents may be used alone or in combination.
該シリカ微粒子は、公知のシリカの微粒子が使用可能であり、乾式シリカの微粒子、湿式シリカの微粒子のいずれであってもよい。好ましくは、ゾルゲル法により得られる湿式シリカの微粒子(以下、ゾルゲルシリカともいう)であることが好ましい。 The silica fine particles can be any known silica fine particles, and may be either dry silica fine particles or wet silica fine particles. Preferably, the silica fine particles are wet silica fine particles obtained by the sol-gel method (hereinafter, also referred to as sol-gel silica).
図6は本実施例で用いた現像剤の拡大図である。図6に示すように、本実施例の現像剤はトナーTの表面上に、転写促進粒子である外添剤Aを配置したものになっている。 Figure 6 is an enlarged view of the developer used in this embodiment. As shown in Figure 6, the developer in this embodiment has external additive A, which is a transfer-promoting particle, disposed on the surface of the toner T.
トナーを被覆する転写促進粒子の個数は多い方が付着力の低減の観点からは好ましい。しかし、転写促進粒子の添加量が多すぎると画像形成装置100内の部材汚染のリスクが高まるため、構成に合わせて調整することが好ましい。
A larger number of transfer-promoting particles that coat the toner is preferable from the viewpoint of reducing adhesion. However, adding too many transfer-promoting particles increases the risk of contaminating components inside the
(外添剤の一次粒子の個数平均粒径Rの測定方法)
走査型電子顕微鏡「日立超高分解能電界放出形走査電子顕微鏡 S-4800」((株)日立ハイテクノロジーズ)を用いて、最大5万倍に拡大した視野において、トナーを観察し、外添剤粒子を撮影する。撮影された画像から、ランダムに100個の外添剤粒子を選び出し、対象とする外添剤粒子の一次粒子の長径を測定して、その算術平均値を個数平均粒径Rとする。観察倍率は、外添剤粒子の大きさによって適宜調整する。
(Method of measuring number average particle size R of primary particles of external additive)
Using a scanning electron microscope "Hitachi Ultra High Resolution Field Emission Scanning Electron Microscope S-4800" (Hitachi High-Technologies Corporation), the toner is observed in a field of view magnified up to 50,000 times, and the external additive particles are photographed. From the photographed image, 100 external additive particles are randomly selected, and the major axis of the primary particles of the target external additive particles is measured, and the arithmetic average value thereof is taken as the number average particle size R. The observation magnification is appropriately adjusted depending on the size of the external additive particles.
(トナー粒子1の製造例)
<水系媒体1の調製>
撹拌機、温度計、及び還留管を具備した反応容器に、イオン交換水650.0部及びリン酸ナトリウム(ラサ工業社製、12水和物)14.0部を投入し、窒素パージしながら65℃で1.0時間保温した。
(Production Example of Toner Particle 1)
<Preparation of aqueous medium 1>
Into a reaction vessel equipped with a stirrer, a thermometer, and a reflux tube, 650.0 parts of ion-exchanged water and 14.0 parts of sodium phosphate (Rasa Kogyo Co., Ltd., 12-hydrate) were added, and the mixture was kept at 65° C. for 1.0 hour while purging with nitrogen.
T.K.ホモミクサー(特殊機化工業株式会社製)を用いて、15000rpmで攪拌しながら、イオン交換水10.0部に9.2部の塩化カルシウム(2水和物)を溶解した塩化カルシウム水溶液を一括投入し、分散安定剤を含む水系媒体を調製した。さらに、水系媒体に10質量%塩酸を投入し、pHを5.0に調整し、水系媒体1を得た。 A calcium chloride aqueous solution in which 9.2 parts of calcium chloride (dihydrate) was dissolved in 10.0 parts of ion-exchanged water was added all at once while stirring at 15,000 rpm using a T.K. homomixer (manufactured by Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd.) to prepare an aqueous medium containing a dispersion stabilizer. Furthermore, 10% by mass of hydrochloric acid was added to the aqueous medium to adjust the pH to 5.0, and aqueous medium 1 was obtained.
<重合性単量体組成物の調製>
・スチレン :60.0部
・C.I.ピグメントブルー15:3 :6.5質量部
前記材料をアトライタ(三井三池化工機株式会社製)に投入し、さらに直径1.7mmのジルコニア粒子を用いて、220rpmで5.0時間分散させた後、ジルコニア粒子を取り除き、着色剤分散液を調製した。
<Preparation of polymerizable monomer composition>
The above materials were put into an attritor (manufactured by Mitsui Miike Chemical Engineering Co., Ltd.), and further dispersed at 220 rpm for 5.0 hours using zirconia particles having a diameter of 1.7 mm, and then the zirconia particles were removed to prepare a colorant dispersion.
一方、
・スチレン :20.0質量部
・n-ブチルアクリレート :20.0質量部
・架橋剤(ジビニルベンゼン) :0.3質量部
・飽和ポリエステル樹脂 :5.0質量部
(プロピレンオキサイド変性ビスフェノールA(2モル付加物)とテレフタル酸との重縮合物(モル比10:12)、ガラス転移温度(Tg)が68℃、重量平均分子量(Mw)が10000、分子量分布(Mw/Mn)が5.12)
・フィッシャートロプシュワックス(融点78℃) :7.0質量部
該材料を上記着色剤分散液に加え、65℃に加熱後、T.K.ホモミクサー(特殊機化工業株式会社製)を用いて、500rpmで均一に溶解及び分散し、重合性単量体組成物を調製した。
on the other hand,
Styrene: 20.0 parts by mass; n-Butyl acrylate: 20.0 parts by mass; Crosslinking agent (divinylbenzene): 0.3 parts by mass; Saturated polyester resin: 5.0 parts by mass (polycondensate of propylene oxide modified bisphenol A (2 mole adduct) and terephthalic acid (molar ratio 10:12), glass transition temperature (Tg) 68°C, weight average molecular weight (Mw) 10,000, molecular weight distribution (Mw/Mn) 5.12)
Fischer-Tropsch wax (melting point 78° C.): 7.0 parts by mass This material was added to the colorant dispersion and heated to 65° C., and then uniformly dissolved and dispersed at 500 rpm using a T.K. homomixer (manufactured by Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd.) to prepare a polymerizable monomer composition.
<造粒工程>
水系媒体1の温度を70℃に調整し、T.K.ホモミクサーの回転数を15000rpmに保ちながら、水系媒体1中に重合性単量体組成物を投入し、重合開始剤であるt-ブチルパーオキシピバレート10.0質量部を添加した。そのまま、該撹拌装置にて15000rpmを維持しつつ10分間造粒した。
<Granulation process>
The temperature of the aqueous medium 1 was adjusted to 70° C., and the rotation speed of the T.K. homomixer was kept at 15,000 rpm, while the polymerizable monomer composition was charged into the aqueous medium 1, and 10.0 parts by mass of t-butyl peroxypivalate, a polymerization initiator, was added. Granulation was continued for 10 minutes while maintaining the stirring speed at 15,000 rpm.
<重合工程及び蒸留工程>
造粒工程の後、攪拌機をプロペラ撹拌羽根に換え150rpmで攪拌しながら70℃を保持して5.0時間重合を行い、さらに、85℃に昇温して2.0時間保持することで重合を行った。その後、反応容器の還留管を冷却管に付け替え、得られたスラリーを100℃まで加熱することで、蒸留を6時間行い、未反応の重合性単量体を留去し、樹脂粒子分散液を得た。
<Polymerization process and distillation process>
After the granulation step, the agitator was replaced with a propeller agitator blade, and polymerization was carried out for 5.0 hours while stirring at 150 rpm and maintaining the temperature at 70° C., and then the temperature was raised to 85° C. and maintained at that temperature for 2.0 hours. Thereafter, the reflux tube of the reaction vessel was replaced with a cooling tube, and the obtained slurry was heated to 100° C. to carry out distillation for 6 hours, thereby distilling off the unreacted polymerizable monomer, and a resin particle dispersion was obtained.
(洗浄工程及び乾燥工程)
樹脂粒子分散液を冷却し、樹脂粒子分散液に塩酸を加えpHを1.5以下に調整して1.0時間、撹拌しながら放置した。その後、加圧ろ過器で固液分離し、トナーケーキを得た。得られたトナーケーキはイオン交換水でリスラリーして再び分散液とした後に、前述のろ過器で固液分離してトナーケーキを得た。得られたトナーケーキを40℃の恒温槽に
移し、72時間かけて乾燥及び分級を行い、トナー粒子を得た。
(Washing process and drying process)
The resin particle dispersion was cooled, and hydrochloric acid was added to the resin particle dispersion to adjust the pH to 1.5 or less, and the mixture was left for 1.0 hour while stirring. Thereafter, the mixture was subjected to solid-liquid separation using a pressure filter to obtain a toner cake. The obtained toner cake was reslurried with ion-exchanged water to make a dispersion again, and then subjected to solid-liquid separation using the above-mentioned filter to obtain a toner cake. The obtained toner cake was transferred to a thermostatic chamber at 40°C, and was dried and classified for 72 hours to obtain toner particles.
(外添剤Aの製造例)
外添剤Aは以下のように製造した。攪拌機、滴下ノズル、温度計を具備した1.5Lのガラス製反応容器に5%アンモニア水150部を入れて、アルカリ触媒溶液とした。該アルカリ触媒溶液を50℃に調整した後、攪拌しながらテトラエトキシシラン100部と5%アンモニア水50部とを同時に滴下し、8時間反応させてシリカ微粒子分散液を得た。その後、得られたシリカ微粒子分散液を噴霧乾燥により乾燥し、ピンミルで解砕し、外添剤Aとして一次粒子の個数平均粒径が100nmのシリカ微粒子を得た。ここで、上記製造条件を適宜変更することで、一次粒子の個数平均粒径Rが異なる、外添剤A(R=100nm)及び外添剤B(R=10nm)を得た。
(Production Example of External Additive A)
The external additive A was manufactured as follows. 150 parts of 5% ammonia water was added to a 1.5L glass reaction vessel equipped with a stirrer, a dropping nozzle, and a thermometer to prepare an alkaline catalyst solution. After adjusting the alkaline catalyst solution to 50°C, 100 parts of tetraethoxysilane and 50 parts of 5% ammonia water were dropped simultaneously while stirring, and reacted for 8 hours to obtain a silica microparticle dispersion. Thereafter, the obtained silica microparticle dispersion was dried by spray drying and crushed with a pin mill to obtain silica microparticles with a number average particle diameter of 100 nm as the external additive A. Here, by appropriately changing the above manufacturing conditions, external additive A (R = 100 nm) and external additive B (R = 10 nm) with different number average particle diameters R of the primary particles were obtained.
(現像剤の製造例)
ジャケット内に7℃の水を通水したヘンシェルミキサ(日本コークス工業株式会社製 FM10C型)中に100.00部のトナー粒子1、及び、1.00部の外添剤A及び外添剤Bを投入した。次に、該ジャケット内の水温が7℃±1℃で安定してから、回転羽根の周速を38m/secとして10分間混合した。該混合において、ヘンシェルミキサの槽内温度が25℃を超えないようジャケット内の通水量を適宜調整した。得られた混合物を目開き75μmのメッシュで篩い現像剤を得た。
(Example of manufacturing developer)
100.00 parts of toner particles 1 and 1.00 parts of additive A and additive B were charged into a Henschel mixer (FM10C type manufactured by Nippon Coke & Engineering Co., Ltd.) with water at 7°C passing through the jacket. Next, after the water temperature in the jacket stabilized at 7°C ± 1°C, the mixture was mixed for 10 minutes with the peripheral speed of the rotating blade set to 38 m/sec. During the mixing, the amount of water passing through the jacket was appropriately adjusted so that the temperature inside the tank of the Henschel mixer did not exceed 25°C. The obtained mixture was sieved through a mesh with an opening of 75 μm to obtain a developer.
現像剤の物性を表4に示す。
製造した現像剤に対してSEMを用いて観察を実施したところ、トナー粒子上に外添剤が転写促進粒子として配置されていることが確認できた。トナー粒子一個当たりの外添剤の平均被覆個数は、現像剤1では外添剤Bが500個程度、現像剤2では外添剤Aが500個程度、外添剤Bが500個程度であった。
When the manufactured developers were observed using an SEM, it was confirmed that the external additives were arranged on the toner particles as transfer-promoting particles. The average number of external additive particles coated on each toner particle was approximately 500 particles of external additive B in developer 1, and approximately 500 particles of external additive A and approximately 500 particles of external additive B in
(検証実験)
次に、本実施例の効果を検証する為に行った、比較例と本実施例とにおける帯電ローラに付着する現像剤量と画像への影響を比較した結果について説明する。検証した構成を表5に示す。
Next, a comparison was made between the amount of developer adhering to the charging roller and the effect on the image in the present embodiment and a comparative example, which was carried out to verify the effect of the present embodiment. The results are described below. The configurations verified are shown in Table 5.
比較例と本実施例で異なるのは、外添剤の粒径である。比較例ではトナー粒子1に外添剤B(R=10nm)のみが外添されている現像剤1を用いて画像を形成し、本実施例ではトナー粒子1に外添剤A(R=100nm)と外添剤B(R=10nm)が外添されて
いる現像剤2を用いて画像を形成する。
The difference between the comparative example and this embodiment is the particle size of the external additive. In the comparative example, an image is formed using developer 1 in which only external additive B (R=10 nm) is externally added to toner particles 1, while in this embodiment, an image is formed using
通紙する画像Bを図7に示す。シアン(C)の縦帯ベタ画像(濃度1.40)と横帯ハーフトーン画像(濃度0.20)を組み合わせた画像になっている。濃度測定器として、X-rite504A(エックスライト社)を用いる。測定色モードはオール、濃度測定ステータスはAである。 Image B to be passed through is shown in Figure 7. It is a combination of a cyan (C) vertical solid image (density 1.40) and a horizontal halftone image (density 0.20). An X-rite 504A (X-Rite, Inc.) is used as the density measuring device. The measurement color mode is All, and the density measurement status is A.
縦帯ベタ画像を形成した部分では、帯電ローラ2に転写残トナーが付着する。その結果、帯電ローラ2の帯電性能が段階的に変化する。当初の、帯電ローラ2に転写残トナーが付着し始めた第一段階では、転写残トナーが付着した部分の隙間から見える帯電ローラ2部分に電荷(放電)が集中するため、感光ドラム1の電位は高くなる。続いて、帯電ローラ2への転写残トナーの付着量が増えていき、転写残トナーで帯電ローラ2が覆われるようになる第二段階になると、帯電性能が低下するため、感光ドラム1の電位は低くなっていく。本実施例において後述するような50枚程度の通紙試験の場合、転写残トナー量が少ない状態で推移するため、感光ドラムは第一段階のように電位が高くなった状態にとどまり、第二段階までは至らない。そのように、露光ユニット3により静電潜像が形成される際に、感光ドラム1の電位が通常よりも高いと、静電潜像の電位も通常よりも高くなるため、現像剤が現像される量が減り、画像の濃度が薄くなる。もちろん、条件次第では、第一段階から第二段階にまで推移することもある。
In the area where the vertical solid image is formed, the transfer residual toner adheres to the charging
特にハーフトーン画像は、電位変化による画像濃度変化の影響を受けやすい。本実施例では縦帯ベタ画像の後に、横帯ハーフトーン画像を形成した。そして、帯電ローラ2に転写残トナーが付着した縦帯ベタ部分(破線で囲った部分)と、転写残トナーが付着していない横帯ハーフトーン部分の濃度を測定した。そして、これらの差分をとることで、帯電ローラ2に転写残が付着することによる濃度への影響を確認した。
Halftone images are particularly susceptible to changes in image density due to changes in potential. In this example, a horizontal halftone image was formed after a vertical solid image. The density of the vertical solid portion (encircled by the dashed line) where residual toner had adhered to the charging
この画像BをA4用紙(GF-C081 キヤノン製)で連続50枚通紙し、比較例と本実施例とで濃度差の変化を比較した。また、通紙後に、帯電ローラ2の縦帯ベタ形成部分の写真を撮影し、現像剤の付着具合を比較した。このような実施例においては、転写残トナーの量は比較的少ない状態であり、例えば、かぶり濃度5%程度である。なお、かぶり濃度の測定方法の一例を説明すると、まず、図7の縦帯ベタ画像が一次転写部を通過した後に画像形成装置を停止させる。そして、感光ドラム1上に残った縦帯ベタ画像をポリエステルテープNo.5511(NICHIBAN社)でテーピングし、A4用紙(GF-C081 キ
ヤノン製)上に貼り付ける。次に、反射濃度計TC-6DS/A30(TOKYO DENSHOKU社)のアンバーフィルターで、GF-C081上に貼り付けたポリエステルテープNo.5511上の縦帯ベ
タ画像部を測定し、第1の反射濃度値を得る。次に、新しくポリエステルテープNo.5511
をGF-C081に貼り付け、反射濃度計TC-6DS/A30で測定することで、ポリエステルテープNo.5511の通常の反射濃度値(第2の反射濃度値)を得る。最後に第2の反射濃度値
から第1の反射濃度値を差し引くことで、かぶり濃度を得る。
This image B was printed on 50 sheets of A4 paper (GF-C081, manufactured by Canon) in succession, and the change in density difference was compared between the comparative example and this embodiment. After the printing, a photograph was taken of the vertical solid stripe-forming portion of the charging
is attached to GF-C081 and measured with a reflection densitometer TC-6DS/A30 to obtain the normal reflection density value (second reflection density value) of polyester tape No. 5511. Finally, the fog density is obtained by subtracting the first reflection density value from the second reflection density value.
図8に連続50枚通紙時の縦帯ベタ部分と縦帯ベタ部分以外の部分との濃度差を測定した結果を示す。濃度差は、縦帯ベタ部分の濃度から縦帯ベタ部分以外の部分の濃度を差し引いた結果となっている。例えば、帯電ローラ2に現像剤が付着する縦帯ベタ部分の横帯ハーフトーンの濃度が、縦帯ベタ部分以外の部分の横帯ハーフトーンよりも薄くなっていると、濃度差はマイナスの結果となる。点線が比較例、実線が本実施例となっている。比較例では、連続通紙に従って濃度差がマイナス方向に大きくなっていることがわかる。本実施例では、連続通紙で濃度差はマイナスになっておらず、若干プラスになっていることがわかる。ここで、発明者の検討によれば、縦帯ベタ部分と縦帯ベタ以外の部分の濃度差が±0.02以内であれば、印字された画像における弊害はほぼ認められないことが分かっている。よって、比較例の場合と異なり、本実施例の構成によって画像弊害を抑制でき
ていることが分かる。
FIG. 8 shows the result of measuring the density difference between the vertical solid portion and the portion other than the vertical solid portion when 50 sheets are passed continuously. The density difference is the result of subtracting the density of the portion other than the vertical solid portion from the density of the vertical solid portion. For example, if the density of the horizontal halftone band of the vertical solid portion where the developer adheres to the charging
図9に連続50枚通紙後に、比較例(図9(a))と実施例(図9(b))の帯電ローラ2の縦帯ベタ部分付近の写真を撮影した結果の模式的な図を示す。比較例では、帯電ローラ2の縦帯ベタ部分に転写残トナーのシアン(C)の現像剤が付着しているのに対し、本実施例では、転写残トナーの現像剤がほとんど付着していない。
Figure 9 shows a schematic diagram of the result of taking photographs of the vertical solid portion of the charging
上記の結果となった理由は、以下のように推察される。
比較例では、感光ドラム1の表面層105の粒子の効果により、感光ドラム1と現像剤1間の付着力は低減されている。しかしながら、外添剤Bの粒径が10nmと小さく、トナー粒子1の表面の凹凸内に隠れてしまうため、トナー粒子1の表面と帯電ローラ2の表面の接触する面積が増えてしまい、帯電ローラ2と現像剤1間の付着力は低減されておらず、通紙により帯電ローラ2に現像剤1が付着する。そのため、通紙が進むにつれて濃度差がマイナス方向に大きくなっていく。対して本実施例では、外添剤Aの粒径が100nmのため、トナー粒子1の表面の凹凸内に隠れず、感光ドラム1と現像剤2間の付着力だけでなく、帯電ローラ2と現像剤2間の付着力も低減されている。外添剤Aが現像剤2と帯電ローラ2の間に介在するため、帯電ローラ2への現像剤2の付着は抑制されている。そのため、通紙によって濃度差がマイナスにはならない。代わりに、現像ローラ41で回収しきれなかった転写残トナーが横帯ハーフトーンに転写されるため若干のプラスとなる。
The reason for the above results is presumed to be as follows.
In the comparative example, the adhesion between the photosensitive drum 1 and the developer 1 is reduced due to the effect of the particles of the
上記の推察に至った際に参考とした付着力の計算結果を以下に示す。
粒子である現像剤に作用する代表的な力として、静電気力、重力、ファン・デル・ワールス(分子間)力、液架橋力などが挙げられる。これらの力を定量的に測定、計算するのは非常に難しいため、ここでは静電気的な力としてクーロン力を、非静電的な力としてファン・デル・ワールス(分子間)力を定性的に計算してメカニズム推察の参考とする。
The results of the adhesive force calculations used as reference when arriving at the above inference are shown below.
Representative forces acting on the developer particles include electrostatic force, gravity, van der Waals (intermolecular) force, liquid bridge force, etc. Because it is very difficult to quantitatively measure and calculate these forces, here we will qualitatively calculate Coulomb force as an electrostatic force and van der Waals (intermolecular) force as a non-electrostatic force, and use them as a reference for inferring the mechanism.
感光ドラム1と帯電ローラ2とで、転写残トナーの現像剤をニップしたモデルを想定して計算する。計算した結果を図10に示す。計算の詳細を以下に説明する。
クーロン力Fe[N]は一般的に以下の式(7)で示される。
Fe=qE・・・(7)
qは電荷量[C]、Eは電界[V/m]である。
The calculation is performed assuming a model in which the developer of the residual toner after transfer is nipped between the photosensitive drum 1 and the charging
The Coulomb force Fe [N] is generally expressed by the following equation (7).
Fe = qE (7)
q is the amount of charge [C] and E is the electric field [V/m].
例えば、転写残トナーの現像剤が持つ電荷量を-10[μC/g]、現像剤の粒径を5.5[μm]、現像剤の比重を1とすると、現像剤1つの電荷量qは8.7×10-16[C]となる。 For example, if the charge amount of the residual toner developer is −10 μC/g, the particle size of the developer is 5.5 μm, and the specific gravity of the developer is 1, then the charge amount q of one developer is 8.7×10 −16 C.
次に、感光ドラム1と帯電ローラ2間の電位差を1050[V]、感光ドラム1と帯電ローラ2間の距離を現像剤の粒径と同じ5.5[μm]とすると、電界Eは1.9×108[
V/m]となる。
Next, if the potential difference between the photosensitive drum 1 and the charging
V/m].
したがって、現像剤1つにかかるクーロン力Feは170[nN]となる。クーロン力Feは帯電ローラ2から現像剤を引きはがす力として働く。
Therefore, the Coulomb force Fe acting on one developer is 170 nN. The Coulomb force Fe acts as a force to pull the developer away from the charging
ファン・デル・ワールス(分子間)力Fvは一般的に以下の式(8)で示される。
Fv=Ad/(12z2)・・・(8)
Aはハマーカー定数(A=1×10-19)、dは換算粒子径[m]、zは粒子間の分離距離[m](粒子の表面が滑らかなときは0.4nmが用いられる)である。
d=Dp1×Dp2/(Dp1+Dp2)・・・(9)
Dp1は粒子1の直径、Dp2は粒子2の直径である。また、Dp2を無限大とすれば
、
d=Dp1・・・(10)
となり、粒子1―平板間の力とみなすことができる。
The van der Waals (intermolecular) force Fv is generally expressed by the following equation (8).
Fv = Ad / (12z 2 ) (8)
A is the Hammerker constant (A=1×10 −19 ), d is the equivalent particle diameter [m], and z is the separation distance between particles [m] (0.4 nm is used when the particle surfaces are smooth).
d = Dp1 × Dp2 / (Dp1 + Dp2) ... (9)
Dp1 is the diameter of particle 1, and Dp2 is the diameter of
d = Dp1 ... (10)
and can be regarded as the force between particle 1 and the plate.
はじめに、比較例を想定して、現像剤、感光ドラム1と帯電ローラ2の間に発生するファン・デル・ワールス(分子間)力Fvを計算する。
First, assuming a comparative example, we calculate the van der Waals (intermolecular) force Fv that occurs between the developer, the photosensitive drum 1, and the charging
例えば、現像剤の粒径が5.5[μm]、感光ドラム1の表層の粒径を170[nm]とすると、式(8)(9)より、現像剤1つと感光ドラム1の表層の粒子との間に発生するファン・デル・ワールス(分子間)力Fvは8.6[nN]となる。 For example, if the particle size of the developer is 5.5 [μm] and the particle size of the surface layer of the photosensitive drum 1 is 170 [nm], then from equations (8) and (9), the van der Waals (intermolecular) force Fv generated between one particle of developer and the particles in the surface layer of the photosensitive drum 1 is 8.6 [nN].
帯電ローラ2を平板とみなすと、式(8)(10)より、現像剤1つと帯電ローラ2の間に発生するファン・デル・ワールス(分子間)力Fvは286[nN]となる。
If we consider the charging
比較例においては、現像剤と感光ドラム1の表層の粒子との間に発生するファン・デル・ワールス(分子間)力(8.6[nN])に対して、現像剤と帯電ローラ2の間に発生するファン・デル・ワールス(分子間)力(286[nN])が非常に大きい(外添剤Bの粒径が小さいため、トナー粒子1と帯電ローラ2が接触していると仮定している)。また、クーロン力Fe(170[nN])の影響を加味しても現像剤と帯電ローラ2の間に発生するファン・デル・ワールス(分子間)力が大きいため、感光ドラム1と帯電ローラ2とで現像剤をニップした際に、大部分の現像剤が帯電ローラ2に付着してしまう。
In the comparative example, the van der Waals (intermolecular) force (8.6 [nN]) generated between the developer and the surface particles of the photosensitive drum 1 is much larger than the van der Waals (intermolecular) force (286 [nN]) generated between the developer and the charging roller 2 (assuming that the toner particles 1 and the charging
次に本実施例の特徴である、トナー粒子の表面に転写促進粒子がある現像剤を想定してファン・デル・ワールス(分子間)力Fvを計算する。 Next, we calculate the van der Waals (intermolecular) force Fv assuming a developer with transfer-promoting particles on the surface of the toner particles, which is a feature of this embodiment.
現像剤の表面の転写促進粒子の粒径を100[nm]とすると、現像剤の表面の転写促進粒子と感光ドラム1の表層の粒子との間に発生するファン・デル・ワールス(分子間)力Fvは3.3[nN]となる。現像剤の表面の転写促進粒子と帯電ローラ2の間に発生するファン・デル・ワールス(分子間)力Fvは5.2[nN]となる。
If the particle size of the transfer-promoting particles on the surface of the developer is 100 [nm], the van der Waals (intermolecular) force Fv generated between the transfer-promoting particles on the surface of the developer and the particles in the surface layer of the photosensitive drum 1 is 3.3 [nN]. The van der Waals (intermolecular) force Fv generated between the transfer-promoting particles on the surface of the developer and the charging
本実施例においては、現像剤の表面に転写促進粒子があることで帯電ローラ2の間に発生するファン・デル・ワールス(分子間)力Fv(5.2[nN])が比較例と比較して非常に小さくなっている。現像剤の表面の転写促進粒子と感光ドラム1の表層の粒子との間に発生するファン・デル・ワールス(分子間)力(3.3[nN])と同等程度となっている。さらにクーロン力Fe(170[nN])により現像剤は帯電ローラ2から引きはがされ感光ドラム1に付着するため、感光ドラム1と帯電ローラ2とで現像剤をニップした際に、大部分の現像剤が感光ドラム1に付着する。
In this embodiment, the van der Waals (intermolecular) force Fv (5.2 [nN]) generated between the charging
図11に現像剤の表面の転写促進粒子の粒径を30~1000[nm]まで振った時の帯電ローラ2の間に発生するファン・デル・ワールス(分子間)力Fvを示す。粒径が大きいほどファン・デル・ワールス(分子間)力Fvは大きくなるため、転写促進粒子の粒径が大きくなるほど帯電ローラ2への現像剤付着抑制効果は弱くなると思われる。ただし、転写促進粒子の粒径が1000[nm]だとしてもファン・デル・ワールス(分子間)力Fvは52[nN]であり、現像剤と感光ドラム1の表層の粒子との間に発生するファン・デル・ワールス(分子間)力Fv、クーロン力Feと比較しても極端に大きくはないため、帯電ローラ2への現像剤付着を抑制する効果は発揮される。
Figure 11 shows the van der Waals (intermolecular) force Fv that occurs between the charging
転写促進粒子の粒径によって帯電ローラ2に付着する現像剤の量をある程度制御することが出来るので、画像形成装置の構成に応じて転写促進粒子の粒径を決定することが好ましい。図8で示したように、転写残が帯電ローラ2に付着する場合、続く画像に濃度薄と
して現れ、転写残が帯電ローラ2に付着しない場合、現像ローラ41で現像剤を回収しきれないと続く画像に現れてしまう。帯電ローラ2に付着した現像剤は、画像形成終了後や紙間において帯電ローラ2を正極性の電位にすることで引きはがすことも可能なので、どちらを優先するかに応じて転写促進粒子の粒径を決めてよい。
Since the amount of developer adhering to the charging
また、感光ドラム1の表面層105の粒子径DA及びDA±20nmの範囲にある粒子に由来する凸部の重心間距離の平均値から、最適な現像剤Aの粒径を求めることも出来る。先に現像剤Aの粒径が小さすぎると、トナー粒子1の表面と帯電ローラ2の表面の接触する面積が増えてしまい、帯電ローラ2とのスペーサーの役割を果たせなくなることについては説明した。さらに感光ドラム1の表面層105の粒子径DA及びDA±20nmの範囲にある粒子に由来する凸部の重心間距離の平均値に対して、現像剤Aの粒径が大きすぎると、感光ドラム1と接触する面積が増えてしまい、トナー表面から現像剤Aが脱離しやすくなる。したがって、現像剤Aの粒径は、感光ドラム1の表面層105の粒子径DA±20nmの範囲にある粒子に由来する凸部の重心間距離の平均値よりも小さい方が良い。
The optimal particle size of developer A can also be determined from the particle diameter DA of the
[実施例2]
本発明の実施例2について説明する。本発明の実施例2では、現像剤の構成が実施例1と異なり、有機ケイ素重合体がトナー母粒子表面に凸部を形成している。
[Example 2]
A description will now be given of Example 2 of the present invention. In Example 2 of the present invention, the composition of the developer is different from that in Example 1, and the organosilicon polymer forms convex portions on the surfaces of the toner base particles.
実施例1で説明したような、シリカ等の微粒子を外添した一般的なトナーでは、トナーと微粒子との付着力が大きいため、多くの微粒子がトナー表面に留まっている。トナー表面に微粒子が介在することで他の部材へのトナー付着を抑制する効果については実施例1で説明した。実施例2では、トナーに付着した微粒子をトナーから積極的に脱離させて、他の部材自体に微粒子を付着させることでトナー付着を抑制する方法について説明する。なお、実施例2において特に説明しない事項は実施例1と同様であり、説明を省略する。 In typical toners with externally added fine particles such as silica, as described in Example 1, the adhesive force between the toner and the fine particles is strong, so many of the fine particles remain on the toner surface. The effect of having fine particles on the toner surface to suppress toner adhesion to other members was described in Example 1. In Example 2, a method of suppressing toner adhesion by actively detaching fine particles attached to the toner from the toner and causing the fine particles to adhere to the other members themselves is described. Note that matters that are not specifically described in Example 2 are the same as those in Example 1, and explanations will be omitted.
(現像剤、トナー、転写促進粒子)
本実施例では現像剤としてトナーと転写促進粒子である外添剤Aとの混合物を用いた。トナーは、離型剤を含有するトナー母粒子及び該トナー母粒子表面の有機ケイ素重合体を含有するトナー粒子である。
(Developers, toners, transfer-promoting particles)
In this embodiment, a mixture of toner and transfer-promoting particles, that is, an external additive A, was used as the developer. The toner is made up of toner particles containing a release agent and an organosilicon polymer on the surface of the toner particles.
該有機ケイ素重合体は、R-Si(O1/2)3で表されるT3単位構造を有し、該Rは、炭素数1以上6以下のアルキル基又はフェニル基を表し、有機ケイ素重合体はトナー母粒子表面に凸部を形成している。 The organosilicon polymer has a T3 unit structure represented by R-Si(O1/2)3, where R represents an alkyl group or a phenyl group having 1 to 6 carbon atoms, and the organosilicon polymer forms convex portions on the surface of the toner base particle.
凸部はトナー母粒子表面に面接触していることを特徴としており、面接触することにより、凸部の移動・脱離・埋没に対する抑制効果が顕著に期待出来る。 The protrusions are characterized by being in surface contact with the surface of the toner base particle, and this surface contact is expected to have a significant effect in inhibiting the movement, detachment, and embedding of the protrusions.
面接触の程度を、図12、図13、図14、図15に示す凸部の模式図にて説明する。図12に示す符号61は、トナー粒子の約1/4程度が分かるトナー粒子の断面画像であり、符号62はトナー粒子、符号63はトナー母粒子表面、符号64が凸部である。トナー粒子の断面は後述する走査透過型電子顕微鏡(以下、STEMともいう)を用いて観察することが出来る。
The degree of surface contact is explained using the schematic diagrams of the protrusions shown in Figures 12, 13, 14, and 15.
トナーの断面画像を観察し、トナー母粒子表面の周に沿った線を描く。その周に沿った線を基準に水平画像へ変換を行う。該水平画像において、該凸部と該トナー母粒子とが連続した界面を形成している部分における該周に沿った線の長さを凸幅wとする。また、該凸幅wの法線方向において該凸部の最大長を凸径Dとし、該凸径Dを形成する線分における該凸部の頂点から該周に沿った線までの長さを凸高さHとする。 A cross-sectional image of the toner is observed, and a line is drawn along the periphery of the surface of the toner base particle. A horizontal image is then created based on this line along the periphery. In the horizontal image, the length of the line along the periphery in the portion where the convex portion and the toner base particle form a continuous interface is defined as the convex width w. The maximum length of the convex portion in the normal direction of the convex width w is defined as the convex diameter D, and the length from the apex of the convex portion to the line along the periphery in the line segment that forms the convex diameter D is defined as the convex height H.
図13及び図15において、凸径Dと凸高さHは同じであり、図14において、凸径Dは凸高さHより大きくなる。 In Figures 13 and 15, the convex diameter D and the convex height H are the same, and in Figure 14, the convex diameter D is greater than the convex height H.
また、図15は、中空粒子を潰す・割るなどして得られた、半球粒子の中心部が凹んだ、ボウル形状の粒子に類する粒子の固着状態を模式的に表したものである。 Figure 15 shows a schematic representation of the adhesion state of particles similar to bowl-shaped particles, which are hemispherical particles with a concave center, obtained by crushing or breaking hollow particles.
図15において、凸幅Wはトナー母粒子表面と接している有機ケイ素重合体の長さの合計とする。すなわち、図15における凸幅WはW1とW2の合計となる。 In Figure 15, the convex width W is the total length of the organosilicon polymer in contact with the toner base particle surface. In other words, the convex width W in Figure 15 is the sum of W1 and W2.
凸高さHの個数平均値は、30nm以上300nm以下であり、30nm以上200nm以下であることが好ましい。凸高さHの個数平均値が、30nm以上である場合、トナー母粒子表面と転写部材との間にスペーサー効果が生じ、転写性が顕著に向上する。一方、凸高さHの個数平均値が、300nm以下である場合、移動・脱離・埋没への抑制効果が著しく、長期使用においても高い転写性が維持される。凸高さHが30nm以上300nm以下である凸部において、凸高さHの累積分布をとる。該凸高さHの小さい方から積算して80個数%にあたる該凸高さをH80としたとき、H80は65nm以上120nm以下であることが好ましく、75nm以上100nm以下であることがより好ましい。H80が上記範囲であることで、転写性をより向上させることが出来る。 The number average value of the convex height H is 30 nm or more and 300 nm or less, and preferably 30 nm or more and 200 nm or less. When the number average value of the convex height H is 30 nm or more, a spacer effect occurs between the surface of the toner base particle and the transfer member, and the transferability is significantly improved. On the other hand, when the number average value of the convex height H is 300 nm or less, the effect of suppressing movement, detachment, and embedding is significant, and high transferability is maintained even during long-term use. A cumulative distribution of the convex height H is taken for the convex portion having a convex height H of 30 nm or more and 300 nm or less. When the convex height H that corresponds to 80% by number of the smallest convex heights H is H80, H80 is preferably 65 nm or more and 120 nm or less, and more preferably 75 nm or more and 100 nm or less. By setting H80 in the above range, the transferability can be further improved.
外添剤Aの一次粒子の個数平均粒径Rは、30nm以上1200nm以下であることが好ましい。Rが30nm以上であることで、転写部材との間にスペーサー効果を発現させ、高い転写性を発揮させる。また、Rが大きいほど、転写性能は向上する傾向にある。一方、Rが1200nmを超える場合、トナーの流動性が低下して画像ムラが生じやすくなる。 The number-average particle size R of the primary particles of the external additive A is preferably 30 nm or more and 1200 nm or less. When R is 30 nm or more, a spacer effect is exerted between the transfer member and the external additive A, and high transferability is exhibited. In addition, the larger R is, the more the transferability tends to improve. On the other hand, when R is more than 1200 nm, the fluidity of the toner decreases, and image unevenness is easily generated.
外添剤Aの一次粒子の個数平均粒径Rの凸高さHの個数平均値に対する比は、1.00以上4.00以下であることが好ましい。該比[(外添剤Aの一次粒子の個数平均粒径R)/(凸高さHの個数平均値)]が上記範囲である場合、長寿命化に耐えうる優れた転写性と低温定着性の両立が可能である。 It is preferable that the ratio of the number average particle diameter R of the primary particles of the external additive A to the number average value of the convex height H is 1.00 or more and 4.00 or less. When the ratio [(number average particle diameter R of the primary particles of the external additive A)/(number average value of the convex height H)] is in the above range, it is possible to achieve both excellent transferability and low-temperature fixability that can withstand a long life.
凸高さHの個数平均値が最小値である30nmの場合、Rが30nm以上であれば、転写部材との間にスペーサー効果を発現させ、転写性を良化させることが出来る。これは、脱離などの影響より凸部が存在していない場所に、該外添剤Aが置換されて、スペーサー効果を発現していると考えている。つまり、Rが30nm未満であれば、スペーサー効果を発現しにくい。 When the number average value of the convex height H is 30 nm, which is the minimum value, if R is 30 nm or more, a spacer effect can be exerted between the transfer member and the convexity, improving transferability. This is thought to be because the external additive A is substituted in places where there are no convexities due to the effects of detachment, etc., exerting the spacer effect. In other words, if R is less than 30 nm, the spacer effect is difficult to exert.
外添剤Aのトナー粒子表面に対する固着率は、0%以上20%以下であることが好ましく、0%以上10%以下であることがより好ましい。該固着率が上記範囲にあることで、外添剤Aがトナー粒子の表面を動き易くなり、凸部代替作用によって転写性をより向上させることが出来る。トナーを定着部材に定着させる定着工程において、トナー母粒子から、適切量の離型剤が染み出すことによって、定着部材と紙の分離性能を向上させている。 The adhesion rate of external additive A to the toner particle surface is preferably 0% or more and 20% or less, and more preferably 0% or more and 10% or less. When the adhesion rate is in the above range, external additive A can move easily on the surface of the toner particles, and the transferability can be further improved by the protrusion substitution effect. In the fixing process in which the toner is fixed to the fixing member, an appropriate amount of release agent seeps out from the toner base particles, improving the separation performance between the fixing member and the paper.
走査電子顕微鏡による該トナーの表面観察によって、該トナー表面の1.5μm四方の反射電子像を取得する。該反射電子像中の有機ケイ素重合体部分が明部となるように二値化処理した画像を得たとき、該画像の全面積に対する該画像の明部面積の面積割合(以下単に、明部面積の面積割合ともいう)は、30.0%以上75.0%以下である。また、該画像の明部面積の面積割合は、35.0%以上70.0%以下であることが好ましい。該明部面積の面積割合が高いほど、有機ケイ素重合体のトナー母粒子表面における存在割合が高いことを示している。該明部面積の面積割合が75.0%より高い場合、トナー母
粒子由来の成分のトナー母粒子表面における存在割合が少なく、トナー母粒子からの離型剤の染み出しが生じにくくなり、低温定着時に定着器への薄紙巻き付きが発生し易い。一方、該画像の明部面積の面積割合が30.0%未満の場合、トナー母粒子由来の成分のトナー母粒子表面における存在割合が多い。すなわち、トナー母粒子由来の成分のトナー母粒子表面への露出面積が大きく、使用初期の転写性が低下する。該画像の明部面積の面積割合は、以後、トナー母粒子の表面における有機ケイ素重合体の被覆率ともいう。
The toner surface is observed by a scanning electron microscope to obtain a reflected electron image of 1.5 μm square of the toner surface. When the reflected electron image is binarized so that the organosilicon polymer part in the reflected electron image becomes a bright part, the area ratio of the bright part area of the image to the total area of the image (hereinafter also simply referred to as the area ratio of the bright part area) is 30.0% or more and 75.0% or less. The area ratio of the bright part area of the image is preferably 35.0% or more and 70.0% or less. The higher the area ratio of the bright part area, the higher the presence ratio of the organosilicon polymer on the toner base particle surface. When the area ratio of the bright part area is higher than 75.0%, the presence ratio of the component derived from the toner base particle on the toner base particle surface is low, the release agent is less likely to bleed out from the toner base particle, and the thin paper is likely to wrap around the fixing device during low-temperature fixing. On the other hand, when the area ratio of the bright part area of the image is less than 30.0%, the presence ratio of the component derived from the toner base particle on the toner base particle surface is high. In other words, the exposed area of the components derived from the toner base particles on the toner base particle surface is large, and the transferability is reduced in the initial stage of use. The area ratio of the bright area of the image is hereinafter also referred to as the coverage rate of the organosilicon polymer on the surface of the toner base particle.
外添剤Aは、一次粒子の個数平均粒径Rが30nm以上1000nm以下であるものであれば特段限定されることはなく、各種有機微粒子又は無機微粒子を用いることが出来る。流動性を付与し易く、トナー母粒子と同じく負に帯電し易いという観点から、外添剤Aはシリカ微粒子を含有することが好ましい。外添剤A中のシリカ微粒子の含有量は、50質量%以上であることが好ましく、外添剤Aがシリカ微粒子であることがより好ましい。トナー中の外添剤Aの含有量は、0.02質量%以上5.00質量%以下であることが好ましく、0.05質量%以上3.00質量%以下であることがより好ましい。 External additive A is not particularly limited as long as the number average particle diameter R of the primary particles is 30 nm or more and 1000 nm or less, and various organic or inorganic fine particles can be used. From the viewpoint of easily imparting fluidity and being easily negatively charged like the toner mother particles, external additive A preferably contains silica fine particles. The content of silica fine particles in external additive A is preferably 50 mass% or more, and external additive A is more preferably silica fine particles. The content of external additive A in the toner is preferably 0.02 mass% or more and 5.00 mass% or less, and more preferably 0.05 mass% or more and 3.00 mass% or less.
図16は本実施例で用いた現像剤の拡大図である。図16に示すように、本実施例の現像剤は有機ケイ素重合体の凸部が多数形成されたトナー表面上に転写促進粒子である外添剤Aを配置したものになっている。 Figure 16 is an enlarged view of the developer used in this embodiment. As shown in Figure 16, the developer in this embodiment has a toner surface on which numerous protrusions of an organosilicon polymer are formed, and external additive A, which is a transfer-promoting particle, is placed.
図16で示すトナー表面の凸間隔Gと凸高さHは、後述する走査透過型電子顕微鏡(以下、STEMともいう)を用いて測定することが出来る。また、凸間隔Gと凸高さHは走査型プローブ顕微鏡(以下SPM)でも測定することが出来る。SPMは、探針,探針を支持するカンチレバー及びカンチレバーの曲がりを検出する変位測定系を備えており、探針と試料との間の原子間力(引力または斥力)を検出して、試料表面の形状観察を行うものである。 The convex spacing G and convex height H on the toner surface shown in Figure 16 can be measured using a scanning transmission electron microscope (hereinafter referred to as STEM), which will be described later. The convex spacing G and convex height H can also be measured with a scanning probe microscope (hereinafter referred to as SPM). The SPM is equipped with a probe, a cantilever that supports the probe, and a displacement measurement system that detects the bending of the cantilever, and detects the atomic force (attractive or repulsive force) between the probe and the sample to observe the shape of the sample surface.
凸間隔Gが転写促進粒子よりも大きいと転写促進粒子が凸部間に配置された場合にトナー母体と接触してしまい、転写促進粒子とトナー間の付着力Ftが大きくなりトナーから帯電ローラ2へ転写促進粒子が転移しづらくなる。そのため、凸間隔Gの個数平均値は転写促進粒子の個数平均粒径よりも小さいことが好ましい。
If the convex spacing G is larger than the transfer-promoting particles, the transfer-promoting particles will come into contact with the toner matrix when placed between the convex portions, and the adhesive force Ft between the transfer-promoting particles and the toner will increase, making it difficult for the transfer-promoting particles to transfer from the toner to the charging
また、凸高さHが転写促進粒子の粒径よりも高いと、凸部が転写促進粒子よりも先に帯電ローラ2に接触してしまい、転写促進粒子が帯電ローラ2と接触しづらくなり、トナーから帯電ローラ2へ転写促進粒子が転移しづらくなる。そのため、凸高さHの個数平均値は転写促進粒子の個数平均粒径よりも小さいことが好ましい。
In addition, if the convex height H is greater than the particle size of the transfer-promoting particles, the convex portion will come into contact with the charging
ただし、前述したように転写促進粒子とトナー間の付着力Ftが転写促進粒子と帯電ローラ2との間の付着力Fcよりも小さいことが好ましい。そのため、転写促進粒子の材料としては転写促進粒子のトナーへの付着力Ftが小さくなるものを選択することが好ましい。例えば、本実施例のように、トナー表面の凸部が有機シリカ重合体などのシリカ系材料で形成されている場合は、転写促進粒子の材料としても凸部と材料構成の近いシリカ系の材料を選択することが、凸部と転写促進粒子間を低付着力にするため好ましい。
However, as mentioned above, it is preferable that the adhesive force Ft between the transfer-promoting particles and the toner is smaller than the adhesive force Fc between the transfer-promoting particles and the charging
(現像剤の物性測定方法)
以下、各種測定方法を説明する。
(Method of measuring physical properties of developer)
Various measurement methods will be described below.
<走査透過型電子顕微鏡(STEM)におけるトナーの断面の観察方法>
走査透過型電子顕微鏡(STEM)で観察されるトナーの断面は以下のようにして作製する。以下、トナーの断面の作製手順を説明する。なお、トナーに有機微粒子又は無機微粒子が外添されている場合は、下記方法等によって、有機微粒子又は無機微粒子を除去し
たものを試料として用いる。
<Method of observing a cross section of a toner using a scanning transmission electron microscope (STEM)>
The cross section of the toner observed by a scanning transmission electron microscope (STEM) is prepared as follows. The procedure for preparing the cross section of the toner is described below. When organic or inorganic fine particles are externally added to the toner, the organic or inorganic fine particles are removed by the following method or the like, and the toner is used as a sample.
イオン交換水100mLにスクロース(キシダ化学製)160gを加え、湯せんをしながら溶解させ、ショ糖濃厚液を調製する。遠心分離用チューブ(容量50mL)に、上記ショ糖濃厚液を31gと、コンタミノンN(非イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、有機ビルダーからなるpH7の精密測定器洗浄用中性洗剤の10質量%水溶液、和光純薬工業社製)を6mL入れる。ここにトナー1.0gを添加し、スパチュラなどでトナーのかたまりをほぐす。遠心分離用チューブをシェイカー(AS-1N アズワン株式会社より販売)にて300spm(strokes per min)、20分間振とうする。振とう後、溶液をスイングローター用ガラスチューブ(50mL)に入れ替えて、遠心分離機(H-9R 株式会社コクサン製)にて3500rpm、30分間の条件で分離する。この操作により、トナー粒子と外添剤とが分離される。トナー粒子と水溶液が十分に分離されていることを目視で確認し、最上層に分離したトナー粒子をスパチュラ等で採取する。採取したトナー粒子を減圧濾過器で濾過した後、乾燥機で1時間以上乾燥し、測定用試料を得る。この操作を複数回実施して、必要量を確保する。 160 g of sucrose (Kishida Chemical) is added to 100 mL of ion-exchanged water, and dissolved in a hot water bath to prepare a concentrated sucrose solution. 31 g of the concentrated sucrose solution and 6 mL of Contaminon N (a 10% aqueous solution of a neutral detergent for cleaning precision measuring instruments, pH 7, consisting of a nonionic surfactant, an anionic surfactant, and an organic builder, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) are placed in a centrifuge tube (50 mL capacity). 1.0 g of toner is added to this, and the toner clumps are loosened with a spatula or the like. The centrifuge tube is shaken at 300 spm (strokes per minute) for 20 minutes in a shaker (AS-1N, sold by AS ONE Corporation). After shaking, the solution is transferred to a glass tube (50 mL) for a swing rotor, and separated in a centrifuge (H-9R, manufactured by Kokusan Co., Ltd.) at 3,500 rpm for 30 minutes. This operation separates the toner particles from the external additives. Visually check that the toner particles and the aqueous solution are sufficiently separated, and collect the toner particles that have separated to the top layer with a spatula or similar. After filtering the collected toner particles with a vacuum filter, dry them in a dryer for at least one hour to obtain a sample for measurement. This operation is carried out multiple times to ensure the required amount.
また、凸部が有機ケイ素重合体を含有するか否かについては、エネルギー分散型X線分析(EDS)による元素分析を組合せて確認する。 In addition, whether or not the convex portion contains an organosilicon polymer is confirmed by combining elemental analysis using energy dispersive X-ray analysis (EDS).
カバーガラス(松波硝子社、角カバーグラス;正方形No.1)上にトナーを一層となるように散布し、オスミウム(Os)・プラズマコーター(filgen社、OPC80T)を用いて、保護膜としてトナーにOs膜(5nm)及びナフタレン膜(20nm)を施す。次に、PTFE製のチューブ(外径3mm(内径1.5mm)×3mm)に光硬化性樹脂D800(日本電子社)を充填し、チューブの上に前記カバーガラスをトナーが光硬化性樹脂D800に接するような向きで静かに置く。この状態で光を照射して樹脂を硬化させた後、カバーガラスとチューブを取り除くことで、最表面にトナーが包埋された円柱型の樹脂を形成する。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、円柱型の樹脂の最表面からトナーの半径(例えば、重量平均粒径(D4)が8.0μmの場合は4.0μm)の長さだけ切削して、トナー中心部の断面を出す。
Toner is spread onto a cover glass (Matsunami Glass Co., Ltd., square cover glass; square No. 1) in a single layer, and an osmium (Os) plasma coater (Filgen, OPC80T) is used to apply an Os film (5 nm) and a naphthalene film (20 nm) to the toner as a protective film. Next, a PTFE tube (
次に、膜厚100nmとなるように切削し、トナーの断面の薄片サンプルを作製する。このような手法で切削することで、トナー中心部の断面を得ることが出来る。 Next, the toner is cut to a thickness of 100 nm to produce a thin sample of the toner cross section. By cutting in this manner, a cross section of the center of the toner can be obtained.
走査透過型電子顕微鏡(STEM)として、JEOL社製、JEM-2800を用いた。STEMのプローブサイズは1nm、画像サイズ1024×1024ピクセルにて画像を取得する。また、明視野像のDetector ControlパネルのContrastを1425、Brightnessを3750、Image ControlパネルのContrastを0.0、Brightnessを0.5、Gammmaを1.00に調整して、画像を取得する。画像倍率は100,000倍にて行い、図12のようにトナー1粒子中の断面の周のうち4分の1から2分の1程度収まるように画像取得を行う。 A JEM-2800 manufactured by JEOL was used as the scanning transmission electron microscope (STEM). The probe size of the STEM was 1 nm, and images were acquired with an image size of 1024 x 1024 pixels. The bright field image was acquired by adjusting the contrast of the Detector Control panel to 1425, the brightness to 3750, and the contrast of the Image Control panel to 0.0, the brightness to 0.5, and the gamma to 1.00. The image magnification was 100,000 times, and the image was acquired so that it covered about one-quarter to one-half of the circumference of the cross section of one toner particle, as shown in Figure 12.
得られたSTEM画像について、画像処理ソフト(イメージJ(https://imagej.nih.gov/ij/より入手可能))を用いて画像解析を行い、有機ケイ素重合体を含む凸部を計測する。該計測はSTEM画像中から任意に選択した30個の凸部について行う。なお、凸部が有機ケイ素重合体を含有するか否かについては、走査型電子顕微鏡(SEM)及びエネルギー分散型X線分析(EDS)による元素分析の組合せにより確認する。まず、ライン描画ツール(StraghtタブのSegmented lineを選択)にてトナー母粒子の周に沿った線を描く。有機ケイ素重合体の凸部がトナー母粒子に埋没しているような部分は、その埋没はないものとして滑らかに線をつなぐ。
その線を基準に水平画像へ変換(EditタブのSelection選択し、propertiesにてline widthを500ピクセルに変更後、EditタブのSelectionを選択しStraghtenerを行う)を行う。該水平画像中、有機ケイ素重合体を含む凸部の一つについて、下記計測を実施する。該凸部と該トナー母粒子とが連続した界面を形成している部分における該周に沿った線の長さを凸幅wとする。該凸幅wの法線方向において該凸部の最大長を凸径Dとし、該凸径Dを形成する線分における該凸部の頂点から該周に沿った線までの長さを凸高さHとする。該計測を、任意に選択した30個の凸部について実施し、各計測値の算術平均値を、凸高さHの個数平均値とする。
The obtained STEM image is subjected to image analysis using image processing software (ImageJ (available from https://imagej.nih.gov/ij/)) and the convex portions containing the organosilicon polymer are measured. The measurement is performed on 30 convex portions arbitrarily selected from the STEM image. Whether or not the convex portions contain the organosilicon polymer is confirmed by a combination of elemental analysis using a scanning electron microscope (SEM) and energy dispersive X-ray analysis (EDS). First, a line is drawn along the periphery of the toner base particle using a line drawing tool (select Segmented line in the Strong tab). Parts where the organosilicon polymer convex portions are buried in the toner base particle are connected smoothly with a line, assuming that they are not buried.
The image is converted to a horizontal image based on this line (select Selection on the Edit tab, change line width to 500 pixels in properties, then select Selection on the Edit tab and perform Strengthener). In the horizontal image, the following measurements are made for one of the convex portions containing an organosilicon polymer. The length of the line along the periphery in the portion where the convex portion and the toner base particle form a continuous interface is taken as the convex width w. The maximum length of the convex portion in the normal direction to the convex width w is taken as the convex diameter D, and the length from the apex of the convex portion to a line along the periphery in the line segment forming the convex diameter D is taken as the convex height H. The measurements are made for 30 arbitrarily selected convex portions, and the arithmetic average of each measurement value is taken as the number-average convex height H.
<H80の算出方法>
上記走査透過型電子顕微鏡(STEM)を用いたトナーの断面のSTEM画像において、凸高さHが30nm以上300nm以下である凸部において、該凸高さHの累積分布をとる。該凸高さHの小さい方から積算して80個数%にあたる該凸高さをH80(単位:nm)とする。
<Calculation method of H80>
In the STEM image of the cross section of the toner obtained by the above-mentioned scanning transmission electron microscope (STEM), a cumulative distribution of the convex height H is taken for convex portions having a convex height H of 30 nm or more and 300 nm or less. The convex height H that is integrated from the smallest convex height H and accounts for 80% by number is defined as H80 (unit: nm).
<トナー表面の1.5μm四方の反射電子像における明部面積の面積割合の算出方法>
明部面積の面積割合は、走査電子顕微鏡を用いて、トナーの表面観察を行う。そして、トナー表面の1.5μm四方の反射電子像を取得する。そして、該反射電子像中の有機ケイ素重合体部分が明部となるように二値化処理した画像を得て、該画像の全面積に対する該画像の明部面積の割合を求める。トナーに有機微粒子又は無機微粒子が外添されているときは、下記方法などによって、有機微粒子又は無機微粒子を除去したものを試料として用いる。
<Method of calculating the area ratio of bright areas in a 1.5 μm square reflected electron image of a toner surface>
The bright area ratio is determined by observing the toner surface using a scanning electron microscope. A backscattered electron image of a 1.5 μm square area of the toner surface is obtained. An image is then obtained that is binarized so that the organosilicon polymer portion in the backscattered electron image becomes the bright area, and the ratio of the bright area of the image to the total area of the image is determined. When organic or inorganic fine particles are externally added to the toner, the organic or inorganic fine particles are removed by the following method or the like, and the sample is used.
イオン交換水100mLにスクロース(キシダ化学製)160gを加え、湯せんをしながら溶解させ、ショ糖濃厚液を調製する。遠心分離用チューブ(容量50mL)に、上記ショ糖濃厚液を31gと、コンタミノンN(非イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、有機ビルダーからなるpH7の精密測定器洗浄用中性洗剤の10質量%水溶液、和光純薬工業社製)を6mL入れる。ここにトナー1.0gを添加し、スパチュラなどでトナーのかたまりをほぐす。遠心分離用チューブをシェイカー(AS-1N アズワン株式会社より販売)にて300spm(strokes per min)、20分間振とうする。振とう後、溶液をスイングローター用ガラスチューブ(50mL)に入れ替えて、遠心分離機(H-9R 株式会社コクサン製)にて3500rpm、30分間の条件で分離する。この操作により、トナー粒子と外添剤とが分離される。トナー粒子と水溶液が十分に分離されていることを目視で確認し、最上層に分離したトナー粒子をスパチュラなどで採取する。採取したトナー粒子を減圧濾過器で濾過した後、乾燥機で1時間以上乾燥し、測定用試料を得る。この操作を複数回実施して、必要量を確保する。 160 g of sucrose (Kishida Chemical) is added to 100 mL of ion-exchanged water, and dissolved in a hot water bath to prepare a concentrated sucrose solution. 31 g of the concentrated sucrose solution and 6 mL of Contaminon N (a 10% aqueous solution of a neutral detergent for cleaning precision measuring instruments, pH 7, consisting of a nonionic surfactant, an anionic surfactant, and an organic builder, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) are placed in a centrifuge tube (50 mL capacity). 1.0 g of toner is added to this, and the toner clumps are loosened with a spatula or the like. The centrifuge tube is shaken at 300 spm (strokes per minute) for 20 minutes in a shaker (AS-1N, sold by AS ONE Corporation). After shaking, the solution is transferred to a glass tube (50 mL) for a swing rotor, and separated in a centrifuge (H-9R, manufactured by Kokusan Co., Ltd.) at 3,500 rpm for 30 minutes. This operation separates the toner particles from the external additives. Visually check that the toner particles and the aqueous solution are sufficiently separated, and collect the toner particles that have separated to the top layer using a spatula or similar tool. After filtering the collected toner particles with a vacuum filter, dry them in a dryer for at least one hour to obtain a sample for measurement. This operation is carried out multiple times to ensure the required amount.
また、凸部が有機ケイ素重合体を含有するか否かについては、後述するエネルギー分散型X線分析(EDS)による元素分析を組合せて確認する。 Whether or not the convex portions contain an organosilicon polymer will be confirmed by combining this with elemental analysis using energy dispersive X-ray analysis (EDS), which will be described later.
SEMの装置及び観察条件は、下記の通りである。
使用装置:カールツァイスマイクロスコピー株式会社製 ULTRA PLUS
加速電圧:1.0kV
WD:2.0mm
Aperture Size:30.0μm
検出信号:EsB(エネルギー選択式反射電子)
EsB Grid:800V
観察倍率:50,000倍
コントラスト:63.0±5.0%(参考値)
ブライトネス:38.0±5.0%(参考値)
解像度:1024×768
前処理:トナー粒子をカーボンテープに散布(蒸着は行わない)
The SEM equipment and observation conditions are as follows.
Equipment used: ULTRA PLUS manufactured by Carl Zeiss Microscopy Co., Ltd.
Acceleration voltage: 1.0 kV
WD: 2.0 mm
Aperture Size: 30.0 μm
Detection signal: EsB (energy selective backscattered electrons)
EsB Grid: 800V
Observation magnification: 50,000 times Contrast: 63.0±5.0% (reference value)
Brightness: 38.0±5.0% (reference value)
Resolution: 1024 x 768
Pretreatment: Toner particles are scattered on carbon tape (no deposition is performed)
加速電圧及びEsB Gridは、トナー粒子の最表面の構造情報の取得、未蒸着試料のチャージアップ防止、エネルギーの高い反射電子の選択的検出、といった項目を達成するように設定する。観察視野は、トナー粒子の曲率が最も小さくなる頂点付近を選択する。反射電子像の明部が有機ケイ素重合体由来であることは、走査電子顕微鏡(SEM)で取得出来るエネルギー分散型X線分析(EDS)による元素マッピング像と、前記反射電子像を重ね合わせることで確認した。 The accelerating voltage and EsB Grid are set to achieve the following: obtaining structural information on the outermost surface of the toner particles, preventing charging up of undeposited samples, and selectively detecting high-energy reflected electrons. The observation field is selected to be near the apex where the curvature of the toner particles is smallest. It was confirmed that the bright areas in the reflected electron image are derived from the organosilicon polymer by overlaying the reflected electron image with an element mapping image obtained by energy dispersive X-ray analysis (EDS) that can be obtained with a scanning electron microscope (SEM).
SEM/EDSの装置及び観察条件は、下記の通りである。
使用装置(SEM):カールツァイスマイクロスコピー株式会社製 ULTRA PLUS
使用装置(EDS):サーモフィッシャーサイエンティフィック株式会社製 NORAN
System 7、Ultra Dry EDS Detecter
加速電圧:5.0kV
WD:7.0mm
Aperture Size:30.0μm
検出信号:SE2(二次電子)
観察倍率:50,000倍
モード:Spectral Imaging
前処理:トナー粒子をカーボンテープに散布し、白金スパッタ
The SEM/EDS equipment and observation conditions are as follows.
Equipment used (SEM): ULTRA PLUS manufactured by Carl Zeiss Microscopy Co., Ltd.
Equipment used (EDS): NORAN manufactured by Thermo Fisher Scientific Co., Ltd.
System 7, Ultra Dry EDS Detector
Acceleration voltage: 5.0 kV
WD: 7.0 mm
Aperture Size: 30.0 μm
Detection signal: SE2 (secondary electrons)
Observation magnification: 50,000x Mode: Spectral Imaging
Pretreatment: Toner particles are scattered on carbon tape and platinum sputtered.
本手法で取得したケイ素元素のマッピング像と、前記反射電子像を重ね合わせ、マッピング像のケイ素原子部と反射電子像の明部とが一致することを確認する。 The mapping image of silicon element obtained by this method is superimposed on the backscattered electron image, and it is confirmed that the silicon atom part of the mapping image matches the bright part of the backscattered electron image.
反射電子像の全面積に対する明部面積の面積率の算出は、上記手法で得られたトナー粒子の表面の反射電子像を、画像処理ソフトImageJ(開発元 Wayne Rashand)を用いて解析することで取得した。以下に手順を示す。 The ratio of the bright area to the total area of the reflected electron image was calculated by analyzing the reflected electron image of the toner particle surface obtained by the above method using image processing software ImageJ (developed by Wayne Rashand). The procedure is as follows:
まず、ImageメニューのTypeから、反射電子像を8-bitに変換する。次に、ProcessメニューのFiltersから、Median径を2.0ピクセルに設定し、画像ノイズを低減させる。反射電子像下部に表示されている観察条件表示部を除いた上で画像中心を見積もり、ツールバーの長方形ツール(Rectangle Tool)を用いて反射電子像の画像中心から1.5μm四方の範囲を選択する。次に、ImageメニューのAdjustから、Thresholdを選択する。Defaultを選択し、Autoをクリックした後、Applyをクリックして二値化画像を得る。この操作によって、反射電子像の明部が白で表示される。再度、反射電子像下部に表示されている観察条件表示部を除いた上で画像中心を見積もり、ツールバーの長方形ツール(Rectangle Tool)を用いて反射電子像の画像中心から1.5μm四方の範囲を選択する。次に、AnalyzeメニューのHistogramを選択する。新規に開いたHistogramウインドウから、Count値を読み取る(反射電子像の全面積に相当)。また、Listをクリックし、輝度0のときのCount値を読み取る(反射電子像の明部面積に相当)。上記値から、反射電子像の全面積に対する明部面積の面積率を算出する。上記手順を、評価対象のトナー粒子につき10視野について行い、個数平均値を算出して、反射電子像中の有機ケイ素重合体部分が明部となるように二値化処理した画像の、全面積に対する該画像の明部面積の面積割合(%)とする。 First, convert the backscattered electron image to 8-bit from Type in the Image menu. Next, set the Median diameter to 2.0 pixels from Filters in the Process menu to reduce image noise. Estimate the image center after excluding the observation condition display section displayed at the bottom of the backscattered electron image, and select a 1.5 μm square range from the center of the backscattered electron image using the Rectangle Tool on the toolbar. Next, select Threshold from Adjust in the Image menu. Select Default, click Auto, and then click Apply to obtain a binarized image. This operation displays the bright areas of the backscattered electron image in white. Again, estimate the image center after excluding the observation condition display section displayed at the bottom of the backscattered electron image, and select a 1.5 μm square range from the center of the backscattered electron image using the Rectangle Tool on the toolbar. Next, select Histogram from the Analyze menu. Read the Count value from the newly opened Histogram window (corresponding to the total area of the reflected electron image). Also, click List and read the Count value when the brightness is 0 (corresponding to the bright area of the reflected electron image). From this value, calculate the area ratio of the bright area to the total area of the reflected electron image. The above procedure is carried out for 10 fields of view for the toner particles to be evaluated, and the number average value is calculated to obtain the area ratio (%) of the bright area of the image to the total area of the image that has been binarized so that the organosilicon polymer portion in the reflected electron image becomes the bright area.
<有機ケイ素重合体の同定方法>
有機ケイ素重合体の同定方法は走査型電子顕微鏡(SEM)による観察及びエネルギー
分散型X線分析(EDS)による元素分析を組み合わせて行う。
<Method of Identifying Organosilicon Polymer>
The organosilicon polymer is identified by a combination of observation with a scanning electron microscope (SEM) and elemental analysis by energy dispersive X-ray analysis (EDS).
走査型電子顕微鏡「日立超高分解能電界放出形走査電子顕微鏡 S-4800」((株)日立ハイテクノロジーズ)を用いて、最大5万倍に拡大した視野において、トナーを観察する。トナー粒子表面にピントを合わせて、表面を観察する。表面に存在する粒子などに対してEDS分析を行い、Si元素ピークの有無から、分析した粒子などが有機ケイ素重合体であるか否かを判断する。トナー粒子表面に、有機ケイ素重合体とシリカ微粒子の両方が含まれている場合には、Si、及びOの元素含有量(atomic%)の比(Si/O比)を標品と比較することで有機ケイ素重合体の同定を行う。有機ケイ素重合体、及びシリカ微粒子それぞれの標品に対して、同条件でEDS分析を行い、Si、及びOそれぞれの元素含有量(atomic%)を得る。有機ケイ素重合体のSi/O比をAとし、シリカ微粒子のSi/O比をBとする。AがBに対して、有意に大きくなる測定条件を選択する。具体的には、標品に対して、同条件で10回の測定を行い、A及びB、それぞれの相加平均値を得る。得られた平均値がA/B>1.1となる測定条件を選択する。判別対象の粒子などのSi/O比が[(A+B)/2]よりもA側にある場合に当該粒子などを有機ケイ素重合体と判断する。 Using a scanning electron microscope "Hitachi Ultra High Resolution Field Emission Scanning Electron Microscope S-4800" (Hitachi High-Technologies Corporation), the toner is observed in a field of view magnified up to 50,000 times. The surface is observed by focusing on the surface of the toner particle. EDS analysis is performed on the particles present on the surface, and the presence or absence of an Si element peak determines whether the analyzed particles are organosilicon polymers or not. If both organosilicon polymers and silica fine particles are present on the surface of the toner particle, the organosilicon polymer is identified by comparing the ratio of the elemental contents (atomic%) of Si and O (Si/O ratio) with a standard. EDS analysis is performed on the standard specimens of the organosilicon polymer and the silica fine particles under the same conditions to obtain the elemental contents (atomic%) of Si and O. The Si/O ratio of the organosilicon polymer is designated as A, and the Si/O ratio of the silica fine particles is designated as B. Measurement conditions are selected under which A is significantly larger than B. Specifically, 10 measurements are performed on the standard specimen under the same conditions, and the arithmetic mean values of A and B are obtained. Select the measurement conditions that result in an average value of A/B>1.1. If the Si/O ratio of the particle to be identified is on the A side of [(A+B)/2], the particle is determined to be an organosilicon polymer.
有機ケイ素重合体粒子の標品として、トスパール120A(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社)を、シリカ微粒子の標品として、HDK V15(旭化成)を用いる。 Tospearl 120A (Momentive Performance Materials Japan, LLC) is used as a sample of organosilicon polymer particles, and HDK V15 (Asahi Kasei) is used as a sample of silica microparticles.
<外添剤の一次粒子の個数平均粒径Rの測定方法>
走査型電子顕微鏡「日立超高分解能電界放出形走査電子顕微鏡 S-4800」((株)日立ハイテクノロジーズ)及びエネルギー分散型X線分析(EDS)による元素分析を組み合わせて行う。
<Method of measuring number average particle size R of primary particles of external additive>
This is performed in combination with a scanning electron microscope "Hitachi Ultra-High Resolution Field Emission Scanning Electron Microscope S-4800" (Hitachi High-Technologies Corporation) and elemental analysis using energy dispersive X-ray analysis (EDS).
最大5万倍に拡大した視野において、上述するEDSによる元素分析手法を併用し、ランダムに外添剤粒子を撮影する。撮影された画像から、ランダムに100個の外添剤粒子を選び出し、対象とする外添剤粒子の一次粒子の長径を測定して、その算術平均値を個数平均粒径Rとする。観察倍率は、外添剤粒子の大きさによって適宜調整する。 In a field of view magnified up to 50,000 times, the external additive particles are randomly photographed using the EDS elemental analysis method described above. From the photographed image, 100 external additive particles are randomly selected, the major axis of the primary particles of the target external additive particles is measured, and the arithmetic average value is taken as the number-average particle size R. The observation magnification is adjusted appropriately depending on the size of the external additive particles.
<有機ケイ素重合体の構成化合物の組成と比率の同定方法>
トナー中に含まれる有機ケイ素重合体の構成化合物の組成と比率の同定には、NMRを用いる。トナー中に、有機ケイ素重合体以外に、シリカ微粒子などの外添剤が含まれる場合は、以下の操作を行う。
<Method for identifying the composition and ratio of constituent compounds of organosilicon polymer>
The composition and ratio of the constituent compounds of the organosilicon polymer contained in the toner are identified using NMR. When the toner contains an external additive such as silica fine particles in addition to the organosilicon polymer, the following procedure is carried out.
トナー1gをバイアル瓶に入れクロロホルム31gに溶解させ、分散させる。分散には超音波式ホモジナイザーを用いて30分間処理して分散液を作製する。
超音波処理装置:超音波式ホモジナイザーVP-050(タイテック株式会社製)
マイクロチップ:ステップ型マイクロチップ、先端径φ2mm
マイクロチップの先端位置:ガラスバイアルの中央部、且つバイアル底面から5mmの高さ
超音波条件:強度30%、30分
1 g of the toner is placed in a vial, dissolved in 31 g of chloroform, and dispersed in the vial by treating with an ultrasonic homogenizer for 30 minutes to prepare a dispersion liquid.
Ultrasonic treatment device: Ultrasonic homogenizer VP-050 (manufactured by Taitec Co., Ltd.)
Microchip: Step type microchip, tip diameter φ2mm
Position of the tip of the microchip: Center of the glass vial, 5 mm above the bottom of the vial Ultrasonic conditions:
このとき、分散液が昇温しないようにバイアルを氷水で冷却しながら超音波を掛ける。該分散液をスイングローター用ガラスチューブ(50mL)に入れ替えて、遠心分離機(H-9R;株式会社コクサン社製)にて、58.33S-1、30分間の条件で遠心分離を行う。遠心分離後のガラスチューブ内においては、下層に比重の重い粒子、例えば、シリカ微粒子が含まれる。上層の有機ケイ素重合体を含むクロロホルム溶液を採取して、クロロホルムを真空乾燥(40℃/24時間)にて除去しサンプルを作製する。上記サンプ
ル又は有機ケイ素重合体を用いて、有機ケイ素重合体の構成化合物の存在量比及び、有機ケイ素重合体中のR-Si(O1/2)3で表されるT3単位構造の割合を、固体29Si-NMRで測定・算出する。
At this time, ultrasonic waves are applied while cooling the vial with ice water so that the temperature of the dispersion does not rise. The dispersion is transferred to a glass tube for a swing rotor (50 mL) and centrifuged in a centrifuge (H-9R; manufactured by Kokusan Co., Ltd.) at 58.33 S-1 for 30 minutes. After centrifugation, the lower layer of the glass tube contains particles with a high specific gravity, such as silica fine particles. The chloroform solution containing the upper layer of the organosilicon polymer is collected and the chloroform is removed by vacuum drying (40°C/24 hours) to prepare a sample. Using the above sample or the organosilicon polymer, the abundance ratio of the constituent compounds of the organosilicon polymer and the proportion of the T3 unit structure represented by R-Si(O1/2)3 in the organosilicon polymer are measured and calculated by solid-state 29Si-NMR.
まず、上記Rで表される炭化水素基は、13C-NMRにより確認する。
≪13C-NMR(固体)の測定条件≫
装置:JEOLRESONANCE製JNM-ECX500II
試料管:3.2mmφ
試料:サンプル又は有機ケイ素重合体
測定温度:室温
パルスモード:CP/MAS
測定核周波数:123.25MHz(13C)
基準物質:アダマンタン(外部標準:29.5ppm)
試料回転数:20kHz
コンタクト時間:2ms
遅延時間:2s
積算回数:1024回
First, the hydrocarbon group represented by R is confirmed by 13C-NMR.
<13C-NMR (solid) measurement conditions>
Equipment: JEOL RESONANCE JNM-ECX500II
Sample tube: 3.2 mm diameter
Sample: Sample or organosilicon polymer Measurement temperature: Room temperature Pulse mode: CP/MAS
Measurement nuclear frequency: 123.25MHz (13C)
Reference substance: Adamantane (external standard: 29.5 ppm)
Sample rotation speed: 20 kHz
Contact time: 2 ms
Delay time: 2s
Number of times of accumulation: 1024 times
該方法にて、ケイ素原子に結合しているメチル基(Si-CH3)、エチル基(Si-C2H5)、プロピル基(Si-C3H7)、ブチル基(Si-C4H9)、ペンチル基(Si-C5H11)、ヘキシル基(Si-C6H13)又はフェニル基(Si-C6H5-)などに起因するシグナルの有無により、上記Rで表される炭化水素基を確認する。一方、固体29Si-NMRでは、有機ケイ素重合体の構成化合物のSiに結合する官能基の構造によって、異なるシフト領域にピークが検出される。各ピーク位置は標準サンプルを用いて特定することでSiに結合する構造を特定することが出来る。また、得られたピーク面積から各構成化合物の存在量比を算出することが出来る。全ピーク面積に対してT3単位構造のピーク面積の割合を計算によって求めることが出来る。 In this method, the presence or absence of signals due to methyl groups (Si-CH3), ethyl groups (Si-C2H5), propyl groups (Si-C3H7), butyl groups (Si-C4H9), pentyl groups (Si-C5H11), hexyl groups (Si-C6H13), or phenyl groups (Si-C6H5-) bonded to silicon atoms is used to confirm the presence of the hydrocarbon group represented by R above. On the other hand, in solid-state 29Si-NMR, peaks are detected in different shift regions depending on the structure of the functional groups bonded to the silicon of the constituent compounds of the organosilicon polymer. The structure bonded to the silicon can be identified by identifying the position of each peak using a standard sample. In addition, the abundance ratio of each constituent compound can be calculated from the obtained peak area. The ratio of the peak area of the T3 unit structure to the total peak area can be calculated.
固体29Si-NMRの測定条件は、具体的には下記の通りである。
装置:JNM-ECX5002 (JEOL RESONANCE)
温度:室温
測定法:DDMAS法 29Si 45°
試料管:ジルコニア3.2mmφ
試料:試験管に粉末状態で充填
試料回転数:10kHz
relaxation delay :180s
Scan:2000
The specific measurement conditions for solid-state 29Si-NMR are as follows:
Apparatus: JNM-ECX5002 (JEOL RESONANCE)
Temperature: Room temperature Measurement method: DDMAS method 29Si 45°
Sample tube: Zirconia 3.2 mm diameter
Sample: Powdered sample filled in test tube Sample rotation speed: 10 kHz
Relaxation delay: 180s
Scan: 2000
該測定後に、サンプル又は有機ケイ素重合体の、置換基及び結合基の異なる複数のシラン成分をカーブフィティングにて下記X1構造、X2構造、X3構造、及びX4構造にピーク分離して、それぞれピーク面積を算出する。 After the measurement, the peaks of the multiple silane components of the sample or organosilicon polymer with different substituents and bonding groups are separated into the following X1, X2, X3, and X4 structures by curve fitting, and the peak areas of each are calculated.
なお、下記X3構造がT3単位構造である。
X1構造:(Ri)(Rj)(Rk)SiO1/2 (A1)
X2構造:(Rg)(Rh)Si(O1/2)2 (A2)
X3構造:RmSi(O1/2)3 (A3)
X4構造:Si(O1/2)4 (A4)
X1 structure: (Ri) (Rj) (Rk) SiO1/2 (A1)
X2 structure: (Rg)(Rh)Si(O1/2)2 (A2)
X3 Structure: RmSi(O1/2)3 (A3)
X4 structure: Si(O1/2)4 (A4)
該式(A1)、(A2)及び(A3)中のRi、Rj、Rk、Rg、Rh、Rmはケイ素に結合している、炭素数1~6の炭化水素基などの有機基、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、アセトキシ基又はアルコキシ基を示す。なお、構造をさらに詳細に確認する必要がある場合、上記13C-NMR及び29Si-NMRの測定結果と共に1H-NMRの測定結果によって同定してもよい。 In the formulae (A1), (A2), and (A3), Ri, Rj, Rk, Rg, Rh, and Rm each represent an organic group such as a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, a halogen atom, a hydroxyl group, an acetoxy group, or an alkoxy group, all of which are bonded to silicon. If it is necessary to confirm the structure in more detail, it may be identified by the results of 1H-NMR measurement in addition to the results of 13C-NMR and 29Si-NMR measurement.
<トナー中に含まれる有機ケイ素重合体又はシリカ微粒子の定量方法>
トナーを、上記のようにクロロホルムに分散させ、その後に遠心分離を用い、比重の差で有機ケイ素重合体及びシリカ微粒子などの外添剤を分離し、各サンプルを得、有機ケイ
素重合体又はシリカ微粒子などの外添剤の含有量を求める。
<Method for quantifying organosilicon polymer or silica fine particles contained in toner>
The toner is dispersed in chloroform as described above, and then centrifugal separation is used to separate the external additives such as the organosilicon polymer and silica fine particles based on the difference in specific gravity to obtain samples, and the content of the external additives such as the organosilicon polymer or silica fine particles is determined.
以下、外添剤がシリカ微粒子の場合について例示する。他の微粒子であっても、同様の手法で定量することが出来る。 The following is an example of an external additive that is silica microparticles. Other microparticles can also be quantified using the same method.
まず、プレスしたトナーを蛍光X線で測定し、検量線法又はFP法などの解析処理を行うことでトナー中のケイ素の含有量を求める。次に、有機ケイ素重合体及びシリカ微粒子を形成する各構成化合物について、固体29Si-NMR及び熱分解GC/MSなどを用いて構造を特定し、有機ケイ素重合体中及びシリカ微粒子中のケイ素含有量を求める。蛍光X線で求めたトナー中のケイ素の含有量と、固体29Si-NMR及び熱分解GC/MSで求めた有機ケイ素重合体中及びシリカ微粒子中のケイ素含有量の関係から、計算によってトナー中の有機ケイ素重合体及びシリカ微粒子の含有量を求める。 First, the pressed toner is measured with X-ray fluorescence, and the silicon content in the toner is determined by analytical processing such as the calibration curve method or FP method. Next, the structure of each of the constituent compounds that form the organosilicon polymer and silica microparticles is identified using solid-state 29Si-NMR and pyrolysis GC/MS, and the silicon content in the organosilicon polymer and silica microparticles is determined. The content of the organosilicon polymer and silica microparticles in the toner is calculated from the relationship between the silicon content in the toner determined with X-ray fluorescence and the silicon content in the organosilicon polymer and silica microparticles determined with solid-state 29Si-NMR and pyrolysis GC/MS.
<有機ケイ素重合体又はシリカ微粒子などの外添剤の水洗法による、トナー母粒子又はトナー粒子に対する固着率の測定方法> <Method for measuring the adhesion rate of external additives such as organosilicon polymers or silica particles to toner base particles or toner particles using a water washing method>
(水洗工程)
50mL容量のバイアルに「コンタミノンN」(非イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、有機ビルダーからなるpH7の精密測定器洗浄用中性洗剤の30質量%水溶液20gを秤量し、トナー1gと混合する。いわき産業(株)製「KM Shaker」(model: V.SX)にセットし、speedを50に設定して120秒間振とうする。これにより、有機ケイ素重合体又はシリカ微粒子の固着状態に依っては、有機ケイ素重合体又はシリカ微粒子などの外添剤が、トナー母粒子又はトナー粒子表面から、分散液側へ移行する。その後、遠心分離機(H-9R;株式会社コクサン社製)(16.67S-1にて5分間)にて、トナーと上澄み液に移行した有機ケイ素重合体又はシリカ微粒子などの外添剤を分離する。沈殿しているトナーは、真空乾燥(40℃/24時間)することで乾固させて、水洗後トナーとする。
(Water washing process)
20 g of a 30% by weight aqueous solution of "Contaminon N" (a neutral detergent for cleaning precision measuring instruments, consisting of a nonionic surfactant, an anionic surfactant, and an organic builder, with a pH of 7) is weighed out and placed in a 50 mL vial, and mixed with 1 g of toner. The vial is then set in a "KM Shaker" (model: V.SX) manufactured by Iwaki Sangyo Co., Ltd., and shaken for 120 seconds at a speed of 50. Depending on the adhesion state of the organosilicon polymer or silica fine particles, the external additives such as the organosilicon polymer or silica fine particles will migrate from the toner base particles or toner particle surfaces to the dispersion liquid. Thereafter, the toner and the external additives such as the organosilicon polymer or silica fine particles that have migrated to the supernatant liquid are separated using a centrifuge (H-9R; manufactured by Kokusan Co., Ltd.) (16.67 S-1 for 5 minutes). The precipitated toner is dried by vacuum drying (40°C/24 hours) and is used as a toner after washing with water.
次に、日立超高分解能電界放出形走査電子顕微鏡S-4800((株)日立ハイテクノロジーズ)を用いて、上記水洗工程を行わないトナー(水洗前トナー)、及び、上記水洗工程を経て得られたトナー(水洗後トナー)を撮影する。 Next, a Hitachi ultra-high resolution field emission scanning electron microscope S-4800 (Hitachi High-Technologies Corporation) was used to photograph the toner that was not subjected to the above-mentioned washing process (toner before washing) and the toner obtained through the above-mentioned washing process (toner after washing).
また、測定対象の同定は、エネルギー分散型X線分析(EDS)を用いた元素分析により行う。 The measurement target is identified by elemental analysis using energy dispersive X-ray analysis (EDS).
そして、撮影されたトナー表面画像を、画像解析ソフトImage-Pro Plusver.5.0((株)日本ローパー)を用いて解析し、被覆率を算出する。 The captured toner surface image is then analyzed using image analysis software Image-Pro Plusver. 5.0 (Nippon Roper Co., Ltd.) to calculate the coverage rate.
S-4800の画像撮影条件は以下のとおりである。
(1)試料作製
試料台(アルミニウム試料台15mm×6mm)に導電性ペーストを薄く塗り、その上にトナーを吹きつける。さらにエアブローして、余分なトナーを試料台から除去し十分乾燥させる。試料台を試料ホルダにセットし、試料高さゲージにより試料台高さを36mmに調節する。
The image capturing conditions for the S-4800 are as follows.
(1) Sample preparation: Apply a thin layer of conductive paste to a sample stage (
(2)S-4800観察条件の設定
被覆率の測定に際して、予め、上述したエネルギー分散型X線分析(EDS)による元素分析を行い、トナー表面の有機ケイ素重合体又はシリカ微粒子などの外添剤を区別した上で測定を行う。S-4800の筺体に取り付けられているアンチコンタミネーショントラップに液体窒素を溢れるまで注入し、30分間置く。S-4800の「PC-SEM」
を起動し、フラッシング(電子源であるFEチップの清浄化)を行う。画面上のコントロールパネルの加速電圧表示部分をクリックし、[フラッシング]ボタンを押し、フラッシング実行ダイアログを開く。フラッシング強度が2であることを確認し、実行する。フラッシングによるエミッション電流が20~40μAであることを確認する。試料ホルダをS-4800筺体の試料室に挿入する。コントロールパネル上の[原点]を押し試料ホルダを観察位置に移動させる。
(2) Setting the S-4800 Observation Conditions When measuring the coverage, elemental analysis is performed in advance by the above-mentioned energy dispersive X-ray analysis (EDS) to distinguish between external additives such as organosilicon polymers or silica fine particles on the toner surface, and then measurement is performed. Liquid nitrogen is poured into the anti-contamination trap attached to the S-4800 housing until it overflows, and left for 30 minutes. S-4800 "PC-SEM"
Start the S-4800 and perform flashing (cleaning the FE chip, which is the electron source). Click the accelerating voltage display area on the control panel on the screen and press the [Flushing] button to open the flushing execution dialog. Check that the flushing intensity is 2 and execute. Check that the emission current due to flushing is 20-40 μA. Insert the sample holder into the sample chamber of the S-4800 case. Press [Origin] on the control panel to move the sample holder to the observation position.
加速電圧表示部をクリックしてHV設定ダイアログを開き、加速電圧を[1.1kV]、エミッション電流を[20μA]に設定する。オペレーションパネルの[基本]のタブ内にて、信号選択を[SE]に設置し、SE検出器を[上(U)]及び[+BSE]を選択し、[+BSE]の右の選択ボックスで[L.A.100]を選択し、反射電子像で観察するモードにする。同じくオペレーションパネルの[基本]のタブ内にて、電子光学系条件ブロックのプローブ電流を[Normal]に、焦点モードを[UHR]に、WDを[4.5mm]に設定する。コントロールパネルの加速電圧表示部の[ON]ボタンを押し、加速電圧を印加する。 Click the acceleration voltage display to open the HV setting dialog, and set the acceleration voltage to [1.1 kV] and the emission current to [20 μA]. In the [Basic] tab of the operation panel, set the signal selection to [SE], select the SE detector to [Upper (U)] and [+BSE], and select [L.A. 100] in the selection box to the right of [+BSE] to set the mode to observation with backscattered electron images. In the same [Basic] tab of the operation panel, set the probe current in the electron optical system condition block to [Normal], the focus mode to [UHR], and the WD to [4.5 mm]. Press the [ON] button on the acceleration voltage display of the control panel to apply the acceleration voltage.
(3)トナーの個数平均粒径(D1)算出
コントロールパネルの倍率表示部内をドラッグして、倍率を5000(5k)倍に設定する。操作パネルのフォーカスつまみ[COARSE]を回転させ、ある程度焦点が合ったところでアパーチャアライメントの調整を行う。コントロールパネルの[Align]をクリックし、アライメントダイアログを表示し、[ビーム]を選択する。操作パネルのSTIGMA/ALIGNMENTつまみ(X,Y)を回転し、表示されるビームを同心円の中心に移動させる。次に[アパーチャ]を選択し、STIGMA/ALIGNMENTつまみ(X,Y)を一つずつ回し、像の動きを止める又は最小の動きになるように合わせる。アパーチャダイアログを閉じ、オートフォーカスで、ピントを合わせる。この操作をさらに2度繰り返し、ピントを合わせる。
(3) Calculation of toner number average particle diameter (D1) Drag within the magnification display area of the control panel to set the magnification to 5000 (5k). Rotate the focus knob [COARSE] on the operation panel to adjust the aperture alignment when the image is in focus to a certain extent. Click [Align] on the control panel to display the alignment dialog and select [Beam]. Rotate the STIGMA/ALIGNMENT knobs (X, Y) on the operation panel to move the displayed beam to the center of the concentric circle. Next, select [Aperture] and rotate the STIGMA/ALIGNMENT knobs (X, Y) one by one to stop the image movement or adjust it so that the movement is minimized. Close the aperture dialog and adjust the focus with autofocus. Repeat this operation two more times to adjust the focus.
その後、トナー300個について粒径を測定して個数平均粒径(D1)を求める。なお、個々の粒子の粒径は、トナーの粒子を観察した際の最大径とする。 Then, the particle size of 300 toner particles is measured to determine the number average particle size (D1). The particle size of each particle is the maximum diameter observed when the toner particles are observed.
(4)焦点調整
上記の(3)で得た、個数平均粒径(D1)の±0.1μmの粒子について、最大径の中点を測定画面の中央に合わせた状態でコントロールパネルの倍率表示部内をドラッグして、倍率を10000(10k)倍に設定する。
(4) Focus Adjustment For the particles having a number average particle diameter (D1) of ±0.1 μm obtained in (3) above, with the midpoint of the maximum diameter aligned with the center of the measurement screen, drag within the magnification display section of the control panel to set the magnification to 10,000 (10k) times.
操作パネルのフォーカスつまみ[COARSE]を回転させ、ある程度焦点が合ったところでアパーチャアライメントの調整を行う。コントロールパネルの[Align]をクリックし、アライメントダイアログを表示し、[ビーム]を選択する。操作パネルのSTIGMA/ALIGNMENTつまみ(X,Y)を回転し、表示されるビームを同心円の中心に移動させる。次に[アパーチャ]を選択し、STIGMA/ALIGNMENTつまみ(X,Y)を一つずつ回し、像の動きを止める又は最小の動きになるように合わせる。アパーチャダイアログを閉じ、オートフォーカスで、ピントを合わせる。その後、倍率を50,000(50k)倍に設定し、上記と同様にフォーカスつまみ、STIGMA/ALIGNMENTつまみを使用して焦点調整を行い、再度オートフォーカスでピントを合わせる。この操作を再度繰り返し、ピントを合わせる。ここで、観察面の傾斜角度が大きいと被覆率の測定精度が低くなりやすいので、ピント調整の際に観察面全体のピントが同時に合うものを選ぶことで、表面の傾斜が極力無いものを選択して解析する。 Rotate the focus knob [COARSE] on the operation panel, and adjust the aperture alignment when the image is in focus to a certain extent. Click [Align] on the control panel to display the alignment dialog and select [Beam]. Rotate the STIGMA/ALIGNMENT knobs (X, Y) on the operation panel to move the displayed beam to the center of the concentric circles. Next, select [Aperture] and rotate the STIGMA/ALIGNMENT knobs (X, Y) one by one to stop the image movement or to minimize its movement. Close the aperture dialog and use autofocus to adjust the focus. Then, set the magnification to 50,000 (50k) times, adjust the focus using the focus knob and STIGMA/ALIGNMENT knob as above, and use autofocus to adjust the focus again. Repeat this operation to adjust the focus. Here, if the inclination angle of the observation surface is large, the accuracy of the coverage measurement tends to be low, so when adjusting the focus, select an object that simultaneously brings the entire observation surface into focus, and select an object with as little surface inclination as possible for analysis.
(5)画像保存
ABCモードで明るさ合わせを行い、サイズ640×480ピクセルで写真撮影して保
存する。この画像ファイルを用いて下記の解析を行う。トナー1つに対して写真を1枚撮影し、トナー粒子について画像を得る。
(5) Image storage Adjust the brightness in ABC mode, take a photograph with a size of 640 x 480 pixels, and save it. Use this image file to perform the following analysis. Take one photograph for each toner particle to obtain an image of the toner particles.
(6)画像解析
下記解析ソフトを用いて、上述した手法で得た画像を二値化処理することで被覆率を算出する。このとき、上記一画面を正方形で12分割してそれぞれ解析する。画像解析ソフトImage-Pro Plus ver.5.0の解析条件は以下のとおりである。ただし、分割区画内に、粒径が30nm未満及び300nmを超える有機ケイ素重合体、又は、粒径が30nm未満及び1200nmを超えるシリカ微粒子などの外添剤が入る場合はその区画では被覆率の算出を行わないこととする。
(6) Image Analysis The image obtained by the above-mentioned method is binarized using the following analysis software to calculate the coverage. At this time, the above screen is divided into 12 squares and each is analyzed. The analysis conditions for the image analysis software Image-Pro Plus ver. 5.0 are as follows. However, if an external additive such as an organosilicon polymer with a particle size of less than 30 nm and more than 300 nm, or silica fine particles with a particle size of less than 30 nm and more than 1200 nm is included in a divided section, the coverage is not calculated for that section.
画像解析ソフトImage-Pro Plus5.0において、ツールバーの「測定」から「カウント/サイズ」、「オプション」の順に選択し、二値化条件を設定する。オブジェクト抽出オプションの中で8連結を選択し、平滑化を0とする。その他、予め選別、穴を埋める、包括線は選択せず、「境界線を除外」は「なし」とする。ツールバーの「測定」から「測定項目」を選択し、面積の選別レンジに2~107と入力する。 In the image analysis software Image-Pro Plus 5.0, select "Count/Size" from "Measurement" on the toolbar, then "Options" and set the binarization conditions. In the object extraction options, select 8 connectivity and set smoothing to 0. In addition, do not select pre-selection, fill holes, or inclusion lines, and set "Exclude borders" to "None." Select "Measurement item" from "Measurement" on the toolbar and enter 2 to 107 as the selection range for area.
被覆率の計算は、正方形の領域を囲って行う。このとき、領域の面積(C)は24,000~26,000ピクセルになるようにする。「処理」-二値化で自動二値化し、有機ケイ素重合体又はシリカ微粒子などの外添剤の無い領域の面積の総和(D)を算出する。正方形の領域の面積C、有機ケイ素重合体又はシリカ微粒子などの外添剤の無い領域の面積の総和Dから下記式で被覆率が求められる。
被覆率(%)=100-(D/C×100)
The coverage rate is calculated by enclosing a square region. At this time, the area (C) of the region should be between 24,000 and 26,000 pixels. "Processing"-Binarization is used to automatically binarize, and the total area (D) of regions free of external additives such as organosilicon polymers or silica fine particles is calculated. The coverage rate can be calculated using the following formula from the area C of the square region and the total area D of regions free of external additives such as organosilicon polymers or silica fine particles.
Coverage rate (%) = 100 - (D / C x 100)
得られた全データの算術平均値を被覆率とする。 The arithmetic mean of all the data obtained is taken as the coverage rate.
そして、水洗前トナーと水洗後トナーの、それぞれの被覆率を算出し、
〔水洗後トナーの被覆率〕/〔水洗前トナーの被覆率〕×100を、本発明の「固着率」とする。
Then, the coverage of the toner before and after washing is calculated,
[Toner coverage after washing]/[Toner coverage before washing]×100 is defined as the “adhesion rate” in the present invention.
(トナー粒子、外添剤、現像剤の製造方法)
次に、本実施例のトナー粒子、外添剤A、現像剤の製造例について説明する。
(Methods for producing toner particles, additives, and developers)
Next, examples of the production of the toner particles, the external additive A, and the developer of this embodiment will be described.
(トナー粒子2の製造例)
<水系媒体2の調製>
撹拌機、温度計、及び還留管を具備した反応容器に、イオン交換水650.0部及びリン酸ナトリウム(ラサ工業社製、12水和物)14.0部を投入し、窒素パージしながら65℃で1.0時間保温した。
(Production Example of Toner Particle 2)
<Preparation of
Into a reaction vessel equipped with a stirrer, a thermometer, and a reflux tube, 650.0 parts of ion-exchanged water and 14.0 parts of sodium phosphate (Rasa Kogyo Co., Ltd., 12-hydrate) were added, and the mixture was kept at 65° C. for 1.0 hour while purging with nitrogen.
T.K.ホモミクサー(特殊機化工業株式会社製)を用いて、15000rpmで攪拌しながら、イオン交換水10.0部に9.2部の塩化カルシウム(2水和物)を溶解した塩化カルシウム水溶液を一括投入し、分散安定剤を含む水系媒体を調製した。さらに、水系媒体に10質量%塩酸を投入し、pHを5.0に調整し、水系媒体2を得た。
A calcium chloride aqueous solution in which 9.2 parts of calcium chloride (dihydrate) was dissolved in 10.0 parts of ion-exchanged water was added all at once while stirring at 15,000 rpm using a T.K. homomixer (manufactured by Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd.) to prepare an aqueous medium containing a dispersion stabilizer. Furthermore, 10% by mass of hydrochloric acid was added to the aqueous medium to adjust the pH to 5.0, and
<重合性単量体組成物の調製>
・スチレン :60.0部
・C.I.ピグメントブルー15:3 :6.5質量部
<Preparation of polymerizable monomer composition>
Styrene: 60.0 parts C.I. Pigment Blue 15:3: 6.5 parts by mass
前記材料をアトライタ(三井三池化工機株式会社製)に投入し、さらに直径1.7mmのジルコニア粒子を用いて、220rpmで5.0時間分散させた後、ジルコニア粒子を
取り除き、着色剤分散液を調製した。
The above material was placed in an attritor (manufactured by Mitsui Miike Chemical Engineering Co., Ltd.) and further dispersed using zirconia particles having a diameter of 1.7 mm at 220 rpm for 5.0 hours, after which the zirconia particles were removed to prepare a colorant dispersion.
一方、
・スチレン :20.0質量部
・n-ブチルアクリレート :20.0質量部
・架橋剤(ジビニルベンゼン) :0.3質量部
・飽和ポリエステル樹脂 :5.0質量部
(プロピレンオキサイド変性ビスフェノールA(2モル付加物)とテレフタル酸との重縮合物(モル比10:12)、ガラス転移温度(Tg)が68℃、重量平均分子量(Mw)が10000、分子量分布(Mw/Mn)が5.12)
・フィッシャートロプシュワックス(融点78℃) :7.0質量部
on the other hand,
Styrene: 20.0 parts by mass; n-Butyl acrylate: 20.0 parts by mass; Crosslinking agent (divinylbenzene): 0.3 parts by mass; Saturated polyester resin: 5.0 parts by mass (polycondensate of propylene oxide modified bisphenol A (2 mole adduct) and terephthalic acid (molar ratio 10:12), glass transition temperature (Tg) 68°C, weight average molecular weight (Mw) 10,000, molecular weight distribution (Mw/Mn) 5.12)
Fischer-Tropsch wax (melting point 78°C): 7.0 parts by mass
該材料を上記着色剤分散液に加え、65℃に加熱後、T.K.ホモミクサー(特殊機化工業株式会社製)を用いて、500rpmで均一に溶解及び分散し、重合性単量体組成物を調製した。 The material was added to the colorant dispersion and heated to 65°C, after which it was uniformly dissolved and dispersed at 500 rpm using a T.K. homomixer (manufactured by Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd.) to prepare a polymerizable monomer composition.
<造粒工程>
水系媒体2の温度を70℃に調整し、T.K.ホモミクサーの回転数を15000rpmに保ちながら、水系媒体1中に重合性単量体組成物を投入し、重合開始剤であるt-ブチルパーオキシピバレート10.0質量部を添加した。そのまま、該撹拌装置にて15000rpmを維持しつつ10分間造粒した。
<Granulation process>
The temperature of the
<重合工程及び蒸留工程>
造粒工程の後、攪拌機をプロペラ撹拌羽根に換え150rpmで攪拌しながら70℃を保持して5.0時間重合を行い、さらに、85℃に昇温して2.0時間保持することで重合を行った。その後、反応容器の還留管を冷却管に付け替え、得られたスラリーを100℃まで加熱することで、蒸留を6時間行い、未反応の重合性単量体を留去し、樹脂粒子分散液を得た。
<Polymerization process and distillation process>
After the granulation step, the agitator was replaced with a propeller agitator blade, and polymerization was carried out for 5.0 hours while stirring at 150 rpm and maintaining the temperature at 70° C., and then the temperature was raised to 85° C. and maintained at that temperature for 2.0 hours. Thereafter, the reflux tube of the reaction vessel was replaced with a cooling tube, and the obtained slurry was heated to 100° C. to carry out distillation for 6 hours, thereby distilling off the unreacted polymerizable monomer, and a resin particle dispersion was obtained.
<有機ケイ素重合体の形成工程>
撹拌機、温度計を備えた反応容器に、イオン交換水60.0部を秤量し、10質量%の塩酸を用いてpHを4.0に調整した。これを撹拌しながら加熱し、温度を40℃にした。その後、有機ケイ素化合物であるメチルトリエトキシシラン40.0部を添加して2時間以上撹拌して加水分解を行った。加水分解の終点は目視にて油水が分離せず1層になったことで確認を行い、冷却して有機ケイ素化合物の加水分解液を得た。
<Organosilicon Polymer Formation Process>
In a reaction vessel equipped with a stirrer and a thermometer, 60.0 parts of ion-exchanged water was weighed, and the pH was adjusted to 4.0 using 10% by mass hydrochloric acid. This was heated while stirring, and the temperature was set to 40°C. Then, 40.0 parts of methyltriethoxysilane, an organosilicon compound, was added, and the mixture was stirred for 2 hours or more to carry out hydrolysis. The end point of hydrolysis was confirmed by visual observation that the oil and water were not separated and became one layer, and the mixture was cooled to obtain a hydrolyzed liquid of an organosilicon compound.
上記で得られた樹脂粒子分散液の温度を55℃に調整した後、該有機ケイ素化合物の加水分解液を25.0部(有機ケイ素化合物の添加量は10.0部)添加して、有機ケイ素化合物の重合を開始した。そのまま0.25時間保持した後に、3.0%炭酸水素ナトリウム水溶液で、pHを5.5に調整した。55℃で撹拌を継続したまま、1.0時間保持(縮合反応1)した後、3.0%炭酸水素ナトリウム水溶液を用いてpHを9.5に調整し、さらに4.0時間保持(縮合反応2)してトナー粒子分散液を得た。 After adjusting the temperature of the resin particle dispersion obtained above to 55°C, 25.0 parts of the hydrolyzed liquid of the organosilicon compound (addition amount of organosilicon compound was 10.0 parts) was added to initiate polymerization of the organosilicon compound. After holding for 0.25 hours, the pH was adjusted to 5.5 with a 3.0% aqueous sodium bicarbonate solution. With continued stirring at 55°C, the mixture was held for 1.0 hour (condensation reaction 1), after which the pH was adjusted to 9.5 with a 3.0% aqueous sodium bicarbonate solution and held for a further 4.0 hours (condensation reaction 2) to obtain a toner particle dispersion.
(洗浄工程及び乾燥工程)
樹脂粒子分散液を冷却し、樹脂粒子分散液に塩酸を加えpHを1.5以下に調整して1.0時間、撹拌しながら放置した。その後、加圧ろ過器で固液分離し、トナーケーキを得た。得られたトナーケーキはイオン交換水でリスラリーして再び分散液とした後に、前述のろ過器で固液分離してトナーケーキを得た。得られたトナーケーキを40℃の恒温槽に移し、72時間かけて乾燥及び分級を行い、トナー粒子2を得た。
(Washing process and drying process)
The resin particle dispersion was cooled, and hydrochloric acid was added to the resin particle dispersion to adjust the pH to 1.5 or less, and the mixture was left for 1.0 hour while stirring. Thereafter, the mixture was subjected to solid-liquid separation using a pressure filter to obtain a toner cake. The obtained toner cake was reslurried with ion-exchanged water to prepare a dispersion again, and then subjected to solid-liquid separation using the aforementioned filter to obtain a toner cake. The obtained toner cake was transferred to a thermostatic chamber at 40° C., and dried and classified for 72 hours to obtain
(外添剤Aの製造例)
外添剤Aは以下のように製造した。攪拌機、滴下ノズル、温度計を具備した1.5Lのガラス製反応容器に5%アンモニア水150部を入れて、アルカリ触媒溶液とした。該アルカリ触媒溶液を50℃に調整した後、攪拌しながらテトラエトキシシラン100部と5%アンモニア水50部とを同時に滴下し、8時間反応させてシリカ微粒子分散液を得た。
(Production Example of External Additive A)
The external additive A was prepared as follows. 150 parts of 5% aqueous ammonia was added to a 1.5 L glass reaction vessel equipped with a stirrer, a dropping nozzle, and a thermometer to prepare an alkaline catalyst solution. After adjusting the alkaline catalyst solution to 50° C., 100 parts of tetraethoxysilane and 50 parts of 5% aqueous ammonia were dropped simultaneously while stirring, and the mixture was reacted for 8 hours to obtain a silica microparticle dispersion.
その後、得られたシリカ微粒子分散液を噴霧乾燥により乾燥し、ピンミルで解砕し、外添剤Aとして一次粒子の個数平均粒径が100nmのシリカ微粒子を得た。 The resulting silica microparticle dispersion was then dried by spray drying and crushed in a pin mill to obtain silica microparticles with a number-average primary particle size of 100 nm as external additive A.
(現像剤3の製造例)
ジャケット内に7℃の水を通水したヘンシェルミキサ(日本コークス工業株式会社製 FM10C型)中に100.00部のトナー粒子2、及び、0.50部の外添剤Aを投入した。次に、該ジャケット内の水温が7℃±1℃で安定してから、回転羽根の周速を38m/secとして10分間混合した。該混合において、ヘンシェルミキサの槽内温度が25℃を超えないようジャケット内の通水量を適宜調整した。得られた混合物を目開き75μmのメッシュで篩い現像剤3を得た。
(Production Example of Developer 3)
100.00 parts of
トナーを被覆する転写促進粒子の個数は多い方が付着力の低減の観点からは好ましい。しかし、転写促進粒子の添加量が多すぎると画像形成装置100内の部材汚染のリスクが高まるため、構成に合わせて調整することが好ましい。本実施例2では、トナー粒子に対する外添剤Aの量を実施例1の半分とした。
From the viewpoint of reducing adhesion, it is preferable to have a large number of transfer-promoting particles covering the toner. However, adding too many transfer-promoting particles increases the risk of contaminating components inside the
また、実施例2で使用する現像剤3では有機ケイ素重合体がトナー母粒子表面に凸部を形成しており、現像剤の流動性が向上しているため、外添剤B(R=10nm)は外添していない。
In addition, in the
現像剤3の物性を表6に示す。
表中、「X」は、外添剤Aの一次粒子の個数平均粒径Rの凸高さHの個数平均値に対する比を表す。製造した現像剤に対してSEMを用いて観察を実施したところ、トナー粒子の有機ケイ素重合体の凸部上に外添剤Aが転写促進粒子として配置されていることが確認でき、トナー粒子一個当たりの外添剤Aの平均被覆個数は250個程度であった。 In the table, "X" represents the ratio of the number-average particle size R of the primary particles of external additive A to the number-average height H of the protrusions. When the manufactured developer was observed using an SEM, it was confirmed that external additive A was arranged as transfer-promoting particles on the protrusions of the organosilicon polymer of the toner particles, and the average number of external additive A particles coated per toner particle was about 250.
(検証実験)
実施例1と同じ手順で実施例2の効果を検証した。帯電ローラに付着する現像剤量と画像への影響を確認し結果について説明する。
(Verification experiment)
The effect of Example 2 was verified using the same procedure as in Example 1. The amount of developer adhering to the charging roller and its effect on an image were confirmed, and the results will be described.
検証した構成を表7に示す。
実施例1と実施例2で異なるのは、トナー粒子である。実施例2のトナー粒子2は、有機ケイ素重合体がトナー母粒子表面に凸部を形成しており、外添剤Aとの付着力が小さいため、外添剤Aが脱離しやすく、感光ドラム1や帯電ローラ2に外添剤Aが付着しやすい。
The difference between Example 1 and Example 2 is the toner particles. In Example 2, the
実施例1と同じく画像BをA4用紙(GF-C081 キヤノン製)で連続50枚通紙し、濃度差の変化を確認した。また、通紙後に、帯電ローラ2の縦帯ベタ形成部分とそれ以外の部分の写真を撮影し、現像剤の付着具合と外添剤Aの付着具合を確認した。
As in Example 1, 50 sheets of A4 paper (GF-C081, Canon) were printed with image B in succession, and the change in density difference was confirmed. After printing, the vertical solid band forming portion of charging
図17に連続50枚通紙時の縦帯ベタ部分と縦帯ベタ部分以外の部分との濃度差を測定した結果を示す。実施例2では、実施例1と同じく、濃度差が若干プラスになっていることがわかる。 Figure 17 shows the results of measuring the density difference between the vertical solid band and the other areas when 50 sheets were passed continuously. As with Example 1, it can be seen that in Example 2, the density difference is slightly positive.
図18に連続50枚通紙後に、帯電ローラ2の縦帯ベタ部分付近の写真を撮影した結果の模式的な図を示す。転写残の現像剤がほとんど付着していないことがわかる。
Figure 18 shows a schematic diagram of the result of taking a photograph of the vertical solid band area of the charging
さらに帯電ローラ2表面の顕微鏡観察を実施し、帯電ローラ2の表面に占める転写促進粒子の被膜率を表8に示す。具体的には、帯電ローラ2の表面におけるレーザ顕微鏡(VK-X200 キーエンス)による倍率3000倍の観察画像に対して以下の手順で被覆率を算出した。転写促進粒子の部分とそれ以外の部分とで2値化処理を行い、帯電ローラ2の表面に占める転写促進粒子の総面積率を、帯電ローラ2の表面の転写促進粒子の被膜率として算出した。比較として、実施例1の被覆率も載せる。
Furthermore, the surface of the charging
表8より、実施例2では、トナー粒子に対する外添剤Aの量を実施例1の半分にしているにも関わらず、実施例1と同等程度の転写促進粒子が帯電ローラ2を被覆していることがわかる。上記の結果となった理由を以下のように推察している。
From Table 8, it can be seen that in Example 2, even though the amount of external additive A relative to the toner particles is half that of Example 1, the charging
本実施例では、トナー粒子2から外添剤Aが脱離しやすいため、現像部において現像ローラ41と感光ドラム1で現像剤3をニップすると外添剤Aが感光ドラム1に付着する。
トナー画像を形成していなくても現像剤3が感光ドラム1と接触していれば、トナー粒子2から外添剤Aが感光ドラム1に移行する。感光ドラム1に付着した外添剤Aは、感光ドラム1と接触している帯電ローラ2にも付着し、帯電ローラ2の表層は外添剤Aで被覆される。
In this embodiment, since the external additive A is easily detached from the
Even if a toner image is not being formed, as long as the
帯電ローラ2の表層が外添剤Aで被覆されることで、感光ドラム1と現像剤3間の付着力だけでなく、帯電ローラ2と現像剤3間の付着力も低減される。外添剤Aが現像剤3と帯電ローラ2の間に介在するため、帯電ローラ2への現像剤3の付着は抑制されている。一方、現像ローラ41で回収しきれなかった転写残が横帯ハーフトーンに転写されるため、濃度差は若干のプラスとなっている。外添剤Aが感光ドラム1に付着している効果で転写性が上がり、実施例1よりも濃度差としては少し小さくなっている。
By covering the surface of the charging
実施例1と同じく、上記の推察に至った際に参考とした付着力の計算結果を以下に示す。感光ドラム1と帯電ローラ2とで、転写残の現像剤をニップしたモデルを想定して計算する。計算した結果を図19に示す。計算の詳細を以下に説明する。
As in Example 1, the calculation results of the adhesion force that were used as a reference when arriving at the above speculation are shown below. The calculations are performed assuming a model in which the residual developer after transfer is nipped between the photosensitive drum 1 and the charging
計算に使用する式は実施例1と同じである。本実施例ではトナー粒子の表面だけでなく、感光ドラム1のドラム表層粒子にも多くの転写促進粒子が付着している。また、帯電ローラ2の表層にも多くの転写促進粒子が付着している。そのため、転写促進粒子同士の接触機会が多くなる。図19では転写促進同士が接触した場合の分子間力を計算している。現像剤の表面の転写促進粒子の粒径を100[nm]とすると、転写促進粒子間に発生するファン・デル・ワールス(分子間)力Fvは2.6[nN]となる。クーロン力Fe(170[nN])よりも小さいため、帯電ローラ2への現像剤付着を抑制できる。
The formula used for the calculation is the same as in Example 1. In this example, many transfer-promoting particles adhere not only to the surface of the toner particles, but also to the drum surface particles of the photosensitive drum 1. In addition, many transfer-promoting particles adhere to the surface layer of the charging
上記したように、帯電ローラ2がある程度転写促進粒子で覆われると、新しく供給された転写促進粒子は帯電ローラ2の表層でなく、帯電ローラ2の表層上の転写促進粒子と接触するようになる。転写促進粒子同士の分子間力は小さいため転写促進粒子は帯電ローラ2に付着しづらくなり、そのまま感光ドラム1で搬送され、中間転写ベルト10上に転写されるなどして消費される。帯電ローラ2の表層上の転写促進粒子が脱離した場合には、新しく供給された転写促進粒子が帯電ローラ2の表層と接触し、再び帯電ローラ2に付着する。よって帯電ローラ2の表層上の転写促進粒子の量はある程度釣り合いが取れるようになっている。
As described above, when the charging
実施例1で説明した、トナー表面に外添剤Aが介在することで他の部材へのトナー付着を抑制する構成においては、画像形成装置の使用により現像剤の劣化が進み、トナー粒子内に外添剤Aが埋め込まれた場合に、期待する付着抑制効果が発揮できない可能性がある。本実施例2で説明した、トナー表面の凸部上に外添剤Aが配置されている構成においては、凸部がトナー粒子内への外添剤Aの埋め込みを抑制するため、長期間安定して帯電ローラ2に外添剤Aを供給することが出来る。また、トナー表面の凸部上から外添剤Aが脱離しても凸部の付着力がトナー表面の付着力よりも小さいため、トナーが帯電ローラ2に付着しづらく、長期間安定して付着抑制効果を発揮することが期待できる。
In the configuration described in Example 1, in which external additive A is present on the toner surface to suppress toner adhesion to other components, if the developer deteriorates due to use of the image forming apparatus and external additive A becomes embedded in the toner particles, the expected adhesion suppression effect may not be achieved. In the configuration described in Example 2, in which external additive A is disposed on the protrusions on the toner surface, the protrusions suppress the embedding of external additive A in the toner particles, so external additive A can be supplied to the charging
実施例1と実施例2ではカラーの画像形成装置を用いた動作について説明したが、特に限定するものではなく、モノクロの画像形成装置を用いても良い。 In the first and second embodiments, the operation using a color image forming device is described, but this is not particularly limited, and a monochrome image forming device may also be used.
[構成1]
像担持体と、
前記像担持体に接触し、前記像担持体を所定の電位に帯電させる帯電部材と、
を有し、現像剤を収容できる画像形成装置であって、
前記現像剤は、トナー粒子及び前記トナー粒子の表面に付着する転写促進粒子により構
成され、前記転写促進粒子の平均粒径は30nm以上1000nm以下であり、
前記像担持体は、粒子及び結着樹脂を含有する表面層を有し、
前記表面層に含有される前記粒子が個数基準の粒度分布において複数のピークを有し、
前記複数のピークのうち前記粒度分布におけるピークトップが20nm以上であるピークのうち、ピークトップの頻度が最大となるピークを第一ピーク、ピークトップの頻度が前記第一ピークの次に大きいピークを第二ピークとし、
前記第一ピークと前記第二ピークのうち、ピークトップの粒径の値が大きい方のピークトップの粒径DAが80nm以上300nm以下であり、
前記表面層に含有される前記粒子のうち、粒径がDA±20nmの範囲にある粒子を粒子PAAとし、前記粒子PAAに由来し、かつ、高さが10nm以上300nm以下である凸部を凸部CAとしたとき、前記凸部CAが前記表面層の表面に配置され、
前記表面層を上面視したとき、前記凸部CAの重心間距離の平均値が150nm以上500nm以下であり、前記凸部CAの重心間距離の標準偏差が250nm以下である、
ことを特徴とする画像形成装置。
[構成2]
前記像担持体の表面層の表面において、前記粒子が占める面積をS1とし、前記粒子以外が占める面積をS2としたとき、S1/(S1+S2)が0.70以上1.00以下である
ことを特徴とする構成1に記載の画像形成装置。
[構成3]
前記表面層の断面において、前記粒径DAがDA±20nmの範囲にある粒子を含まない部位の表面層の平均膜厚をTとしたとき、
DA > T
であることを特徴とする構成1または2に記載の画像形成装置。
[構成4]
前記第一ピークと前記第二ピークのうち、ピークトップの粒径の値が小さい方のピークトップの粒径DBが、
DB < T
であることを特徴とする構成3に記載の画像形成装置。
[構成5]
前記表面層において、
DB/DA > 1/10
であることを特徴とする構成4に記載の画像形成装置。
[構成6]
前記表面層の表面に存在する凸部の個数のうち、前記粒径DAがDA±20nmの範囲にある粒子に由来する凸部の占める個数の割合が、90個数%以上である
ことを特徴とする構成1~5のいずれか1項に記載の画像形成装置。
[構成7]
前記第一ピークと前記第二ピークを比較して、ピークトップの粒径の値が大きい方のピークの半値幅が20nm以上50nm以下である
ことを特徴とする構成1~6のいずれか1項に記載の画像形成装置。
[構成8]
前記像担持体の表面層の表面の最大高低差Rzが、100nm以上400nm以下である
ことを特徴とする構成1~7のいずれか1項に記載の画像形成装置。
[構成9]
前記粒径DAがDA±20nmの範囲にある粒子の円形度が、0.950以上である
ことを特徴とする構成1~8のいずれか1項に記載の画像形成装置。
[構成10]
前記現像剤は、前記トナー粒子の表面に存在する、下記式(1)で示される構造を有す
る有機ケイ素重合体を含有する微粒子から形成される凸部を有し、前記凸部上に前記転写促進粒子が配置されている
R-Si(O1/2)3 (1)
(前記Rは、炭素数1以上6以下の炭化水素基を示す)
ことを特徴とする構成1~9のいずれか1項に記載の画像形成装置。
[構成11]
前記転写促進粒子の平均粒径は、前記粒径DAがDA±20nmの範囲にある粒子に由来する凸部の重心間距離の平均値より小さい、
ことを特徴とする構成1~10のいずれか1項に記載の画像形成装置。
[構成12]
像担持体と、
前記像担持体に接触し、前記像担持体を所定の電位に帯電させる帯電部材と、
を有し、現像剤を収容できるプロセスカートリッジであって、
前記現像剤は、トナー粒子及び前記トナー粒子の表面に付着する転写促進粒子により構成され、前記転写促進粒子の平均粒径は30nm以上1000nm以下であり、
を有するプロセスカートリッジであって、
前記像担持体は、粒子および結着樹脂を含有する表面層を有し、
前記表面層に含有される前記粒子が個数基準の粒度分布において複数のピークを有し、
前記複数のピークのうち前記粒度分布におけるピークトップが20nm以上であるピークのうち、ピークトップの頻度が最大となるピークを第一ピーク、ピークトップの頻度が第一のピークの次に大きいピークを第二ピークとし、
前記第一ピークと前記第二ピークのうち、ピークトップの粒径の値が大きい方のピークトップの粒径DAが80nm以上300nm以下であり、
前記表面層に含有される前記粒子のうち、粒径がDA±20nmの範囲にある粒子を粒子PAAとし、前記粒子PAAに由来し、かつ、高さが10nm以上300nm以下である凸部を凸部CAとしたとき、前記凸部CAが前記表面層の表面に配置され、
前記表面層を上面視したとき、前記凸部CAの重心間距離の平均値が150nm以上500nm以下であり、前記凸部の重心間距離の標準偏差が250nm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13]
前記像担持体の表面層の表面において、前記粒子が占める面積をS1とし、前記粒子以外が占める面積をS2としたとき、S1/(S1+S2)が0.70以上1.00以下である
ことを特徴とする構成12に記載のプロセスカートリッジ。
[構成14]
前記表面層の断面において、前記粒径DAがDA±20nmの範囲にある粒子を含まない部位の表面層の平均膜厚をTとしたとき、
DA > T
であることを特徴とする構成12または13に記載のプロセスカートリッジ。
[構成15]
前記第一ピークと前記第二ピークを比較のうち、ピークトップの粒径の値が小さい方のピークトップの粒径DBが、
DB < T
であることを特徴とする構成14に記載のプロセスカートリッジ。
[構成16]
前記表面層において、
DB/DA > 1/10
であることを特徴とする構成15に記載のプロセスカートリッジ。
[構成17]
前記表面層の表面に存在する凸部の個数のうち、前記粒径DAがDA±20nmの範囲
にある粒子に由来する凸部の占める個数の割合が、90個数%以上である
ことを特徴とする構成12~16のいずれか1項に記載のプロセスカートリッジ。
[構成18]
前記第一ピークと前記第二ピークを比較して、ピークトップの粒径の値が大きい方のピークの半値幅が20nm以上50nm以下である
ことを特徴とする構成12~17のいずれか1項に記載のプロセスカートリッジ。
[構成19]
前記像担持体の表面層の表面の最大高低差Rzが、100nm以上400nm以下である
ことを特徴とする構成12~18のいずれか1項に記載のプロセスカートリッジ。
[構成20]
前記粒径DAがDA±20nmの範囲にある粒子の円形度が、0.950以上である
ことを特徴とする構成12~19のいずれか1項に記載のプロセスカートリッジ。
[構成21]
前記現像剤は、前記トナー粒子の表面に存在する、下記式(1)で示される構造を有する有機ケイ素重合体を含有する微粒子から形成される凸部を有し、前記凸部上に前記転写促進粒子が配置されている
R-Si(O1/2)3 (1)
(前記Rは、炭素数1以上6以下の炭化水素基を示す)
ことを特徴とする構成12~20のいずれか1項に記載のプロセスカートリッジ。
[構成22]
前記転写促進粒子の平均粒径は、前記粒径DAがDA±20nmの範囲にある粒子に由来する凸部の重心間距離の平均値より小さい、
ことを特徴とする構成12~21のいずれか1項に記載のプロセスカートリッジ。
[Configuration 1]
An image carrier;
a charging member that contacts the image carrier and charges the image carrier to a predetermined potential;
An image forming apparatus having a developer storage device,
the developer is composed of toner particles and transfer-promoting particles adhering to surfaces of the toner particles, the transfer-promoting particles having an average particle size of 30 nm or more and 1000 nm or less;
the image bearing member has a surface layer containing particles and a binder resin,
the particles contained in the surface layer have a plurality of peaks in a particle size distribution based on number,
Among the plurality of peaks, a peak having a peak top frequency of 20 nm or more in the particle size distribution is designated as a first peak, and a peak having a peak top frequency second highest after the first peak is designated as a second peak,
The particle size DA of the peak top of the first peak or the second peak, whichever has a larger particle size value at the peak top, is 80 nm or more and 300 nm or less;
Among the particles contained in the surface layer, particles having a particle size in the range of DA±20 nm are referred to as particles PAA, and convex portions derived from the particles PAA and having a height of 10 nm or more and 300 nm or less are referred to as convex portions CA. The convex portions CA are disposed on the surface of the surface layer,
When the surface layer is viewed from above, an average value of the distance between the centers of gravity of the convex portions CA is 150 nm or more and 500 nm or less, and a standard deviation of the distance between the centers of gravity of the convex portions CA is 250 nm or less.
1. An image forming apparatus comprising:
[Configuration 2]
The image forming apparatus according to configuration 1, characterized in that, when the area occupied by the particles on the surface of the surface layer of the image carrier is S1 and the area occupied by the parts other than the particles is S2, S1/(S1+S2) is 0.70 or more and 1.00 or less.
[Configuration 3]
When the average film thickness of the surface layer at a portion of the cross section of the surface layer that does not contain particles having a particle diameter DA in the range of DA ± 20 nm is T,
D A > T
3. The image forming apparatus according to claim 1, wherein
[Configuration 4]
The particle diameter DB of the peak top of the first peak and the second peak, which has a smaller particle diameter value at the peak top, is
D B < T
4. The image forming apparatus according to
[Configuration 5]
In the surface layer,
DB/DA > 1/10
5. The image forming apparatus according to claim 4,
[Configuration 6]
The image forming apparatus according to any one of configurations 1 to 5, characterized in that the ratio of the number of protrusions originating from particles having a particle diameter DA in the range of DA ±20 nm to the number of protrusions present on the surface of the surface layer is 90 number % or more.
[Configuration 7]
The image forming apparatus according to any one of configurations 1 to 6, characterized in that, when the first peak and the second peak are compared, the half-value width of the peak having a larger particle diameter at the peak top is 20 nm or more and 50 nm or less.
[Configuration 8]
8. The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein the maximum height difference Rz of the surface of the surface layer of the image carrier is 100 nm or more and 400 nm or less.
[Configuration 9]
9. The image forming apparatus according to any one of configurations 1 to 8, wherein the circularity of the particles having a particle diameter DA in the range of DA±20 nm is 0.950 or more.
[Configuration 10]
The developer has convex portions formed of fine particles containing an organosilicon polymer having a structure represented by the following formula (1) present on the surface of the toner particles, and the transfer-promoting particles are disposed on the convex portions: R-Si(O1/2)3 (1)
(The above R represents a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms.)
10. The image forming apparatus according to any one of configurations 1 to 9.
[Configuration 11]
the average particle size of the transfer-promoting particles is smaller than the average value of the distance between the centers of gravity of the convex portions derived from particles having a particle size DA in the range of DA ± 20 nm;
11. The image forming apparatus according to any one of configurations 1 to 10.
[Configuration 12]
An image carrier;
a charging member that contacts the image carrier and charges the image carrier to a predetermined potential;
A process cartridge capable of accommodating a developer,
the developer is composed of toner particles and transfer-promoting particles adhering to surfaces of the toner particles, the transfer-promoting particles having an average particle size of 30 nm or more and 1000 nm or less;
A process cartridge having
the image bearing member has a surface layer containing particles and a binder resin,
the particles contained in the surface layer have a plurality of peaks in a particle size distribution based on number,
Among the plurality of peaks, a peak having a peak top frequency of 20 nm or more in the particle size distribution is designated as a first peak, and a peak having a peak top frequency second highest after the first peak is designated as a second peak,
The particle size DA of the peak top of the first peak or the second peak, whichever has a larger particle size value at the peak top, is 80 nm or more and 300 nm or less;
Among the particles contained in the surface layer, particles having a particle size in the range of DA±20 nm are referred to as particles PAA, and convex portions derived from the particles PAA and having a height of 10 nm or more and 300 nm or less are referred to as convex portions CA. The convex portions CA are disposed on the surface of the surface layer,
When the surface layer is viewed from above, the average value of the distance between the centers of gravity of the convex portions CA is 150 nm or more and 500 nm or less, and the standard deviation of the distance between the centers of gravity of the convex portions is 250 nm or less.
A process cartridge comprising:
[Configuration 13]
The process cartridge described in
[Configuration 14]
When the average film thickness of the surface layer at a portion of the cross section of the surface layer that does not contain particles having a particle diameter DA in the range of DA ± 20 nm is T,
D A > T
14. The process cartridge according to claim 12 or 13,
[Configuration 15]
The particle size DB of the peak top having a smaller particle size value at the peak top in comparing the first peak and the second peak is
D B < T
15. The process cartridge according to claim 14,
[Configuration 16]
In the surface layer,
DB/DA > 1/10
16. The process cartridge according to
[Configuration 17]
The process cartridge described in any one of
[Configuration 18]
The process cartridge described in any one of
[Configuration 19]
19. The process cartridge according to any one of
[Configuration 20]
20. The process cartridge according to any one of
[Configuration 21]
The developer has convex portions formed of fine particles containing an organosilicon polymer having a structure represented by the following formula (1) present on the surface of the toner particles, and the transfer-promoting particles are disposed on the convex portions: R-Si(O1/2)3 (1)
(The above R represents a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms.)
21. The process cartridge according to any one of
[Configuration 22]
the average particle size of the transfer-promoting particles is smaller than the average value of the distance between the centers of gravity of the convex portions derived from particles having a particle size DA in the range of DA ± 20 nm;
22. The process cartridge according to any one of
1:感光ドラム、2:帯電ローラ、100:画像形成装置 1: Photosensitive drum, 2: Charging roller, 100: Image forming device
Claims (22)
前記像担持体に接触し、前記像担持体を所定の電位に帯電させる帯電部材と、
を有し、現像剤を収容できる画像形成装置であって、
前記現像剤は、トナー粒子及び前記トナー粒子の表面に付着する転写促進粒子により構成され、前記転写促進粒子の平均粒径は30nm以上1000nm以下であり、
前記像担持体は、粒子及び結着樹脂を含有する表面層を有し、
前記表面層に含有される前記粒子が個数基準の粒度分布において複数のピークを有し、
前記複数のピークのうち前記粒度分布におけるピークトップが20nm以上であるピークのうち、ピークトップの頻度が最大となるピークを第一ピーク、ピークトップの頻度が前記第一ピークの次に大きいピークを第二ピークとし、
前記第一ピークと前記第二ピークのうち、ピークトップの粒径の値が大きい方のピークトップの粒径DAが80nm以上300nm以下であり、
前記表面層に含有される前記粒子のうち、粒径がDA±20nmの範囲にある粒子を粒子PAAとし、前記粒子PAAに由来し、かつ、高さが10nm以上300nm以下である凸部を凸部CAとしたとき、前記凸部CAが前記表面層の表面に配置され、
前記表面層を上面視したとき、前記凸部CAの重心間距離の平均値が150nm以上500nm以下であり、前記凸部CAの重心間距離の標準偏差が250nm以下である、
ことを特徴とする画像形成装置。 An image carrier;
a charging member that contacts the image carrier and charges the image carrier to a predetermined potential;
An image forming apparatus having a developer storage device,
the developer is composed of toner particles and transfer-promoting particles adhering to surfaces of the toner particles, the transfer-promoting particles having an average particle size of 30 nm or more and 1000 nm or less;
the image bearing member has a surface layer containing particles and a binder resin,
the particles contained in the surface layer have a plurality of peaks in a particle size distribution based on number,
Among the plurality of peaks, a peak having a peak top frequency of 20 nm or more in the particle size distribution is designated as a first peak, and a peak having a peak top frequency second highest after the first peak is designated as a second peak,
The particle size DA of the peak top of the first peak or the second peak, whichever has a larger particle size value at the peak top, is 80 nm or more and 300 nm or less;
Among the particles contained in the surface layer, particles having a particle size in the range of DA±20 nm are referred to as particles PAA, and convex portions derived from the particles PAA and having a height of 10 nm or more and 300 nm or less are referred to as convex portions CA. The convex portions CA are disposed on the surface of the surface layer,
When the surface layer is viewed from above, an average value of the distance between the centers of gravity of the convex portions CA is 150 nm or more and 500 nm or less, and a standard deviation of the distance between the centers of gravity of the convex portions CA is 250 nm or less.
1. An image forming apparatus comprising:
ことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 2. The image forming apparatus according to claim 1, wherein, on the surface of the surface layer of the image carrier, an area occupied by the particles is S1 and an area occupied by anything other than the particles is S2, and S1/(S1+S2) is 0.70 or more and 1.00 or less.
DA > T
であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 When the average film thickness of the surface layer at a portion of the cross section of the surface layer that does not contain particles having a particle diameter DA in the range of DA ± 20 nm is T,
D A > T
2. The image forming apparatus according to claim 1,
DB < T
であることを特徴とする請求項3に記載の画像形成装置。 The particle size DB of the peak top of the first peak and the second peak, which has a smaller particle size value at the peak top, is
D B < T
4. The image forming apparatus according to claim 3,
DB/DA > 1/10
であることを特徴とする請求項4に記載の画像形成装置。 In the surface layer,
DB/DA > 1/10
5. The image forming apparatus according to claim 4,
ことを特徴とする請求項1~5のいずれか1項に記載の画像形成装置。 The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 5, characterized in that, among the number of protrusions present on the surface of the surface layer, the proportion of the number of protrusions originating from particles having a particle diameter DA in the range of DA ± 20 nm is 90 number % or more.
ことを特徴とする請求項1~5のいずれか1項に記載の画像形成装置。 6. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the half-value width of the peak having a larger particle diameter at its peak top is 20 nm or more and 50 nm or less, when the first peak and the second peak are compared.
ことを特徴とする請求項1~5のいずれか1項に記載の画像形成装置。 6. The image forming apparatus according to claim 1, wherein a maximum height difference Rz on the surface of the surface layer of the image carrier is 100 nm or more and 400 nm or less.
ことを特徴とする請求項1~5のいずれか1項に記載の画像形成装置。 6. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the circularity of the particles having a particle diameter DA in the range of DA±20 nm is 0.950 or more.
R-Si(O1/2)3 (1)
(前記Rは、炭素数1以上6以下の炭化水素基を示す)
ことを特徴とする請求項1~5のいずれか1項に記載の画像形成装置。 The developer has convex portions formed of fine particles containing an organosilicon polymer having a structure represented by the following formula (1) present on the surface of the toner particles, and the transfer-promoting particles are disposed on the convex portions: R-Si(O1/2)3 (1)
(The above R represents a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms.)
6. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the image forming apparatus is a liquid crystal display.
ことを特徴とする請求項1~5のいずれか1項に記載の画像形成装置。 the average particle size of the transfer-promoting particles is smaller than the average value of the distance between the centers of gravity of the convex portions derived from particles having a particle size DA in the range of DA ± 20 nm;
6. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the image forming apparatus is a liquid crystal display.
前記像担持体に接触し、前記像担持体を所定の電位に帯電させる帯電部材と、
を有し、現像剤を収容できるプロセスカートリッジであって、
前記現像剤は、トナー粒子及び前記トナー粒子の表面に付着する転写促進粒子により構成され、前記転写促進粒子の平均粒径は30nm以上1000nm以下であり、
を有するプロセスカートリッジであって、
前記像担持体は、粒子および結着樹脂を含有する表面層を有し、
前記表面層に含有される前記粒子が個数基準の粒度分布において複数のピークを有し、
前記複数のピークのうち前記粒度分布におけるピークトップが20nm以上であるピークのうち、ピークトップの頻度が最大となるピークを第一ピーク、ピークトップの頻度が第一のピークの次に大きいピークを第二ピークとし、
前記第一ピークと前記第二ピークのうち、ピークトップの粒径の値が大きい方のピークトップの粒径DAが80nm以上300nm以下であり、
前記表面層に含有される前記粒子のうち、粒径がDA±20nmの範囲にある粒子を粒子PAAとし、前記粒子PAAに由来し、かつ、高さが10nm以上300nm以下である凸部を凸部CAとしたとき、前記凸部CAが前記表面層の表面に配置され、
前記表面層を上面視したとき、前記凸部CAの重心間距離の平均値が150nm以上500nm以下であり、前記凸部の重心間距離の標準偏差が250nm以下である、
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。 An image carrier;
a charging member that contacts the image carrier and charges the image carrier to a predetermined potential;
A process cartridge capable of accommodating a developer,
the developer is composed of toner particles and transfer-promoting particles adhering to surfaces of the toner particles, the transfer-promoting particles having an average particle size of 30 nm or more and 1000 nm or less;
A process cartridge having
the image bearing member has a surface layer containing particles and a binder resin,
the particles contained in the surface layer have a plurality of peaks in a particle size distribution based on number,
Among the plurality of peaks, a peak having a peak top frequency of 20 nm or more in the particle size distribution is designated as a first peak, and a peak having a peak top frequency second highest after the first peak is designated as a second peak,
The particle size DA of the peak top of the first peak or the second peak, whichever has a larger particle size value at the peak top, is 80 nm or more and 300 nm or less;
Among the particles contained in the surface layer, particles having a particle size in the range of DA±20 nm are referred to as particles PAA, and convex portions derived from the particles PAA and having a height of 10 nm or more and 300 nm or less are referred to as convex portions CA. The convex portions CA are disposed on the surface of the surface layer,
When the surface layer is viewed from above, the average value of the distance between the centers of gravity of the convex portions CA is 150 nm or more and 500 nm or less, and the standard deviation of the distance between the centers of gravity of the convex portions is 250 nm or less.
A process cartridge comprising:
ことを特徴とする請求項12に記載のプロセスカートリッジ。 13. The process cartridge according to claim 12, wherein, when an area of the surface of the surface layer of the image carrier occupied by the particles is S1 and an area occupied by the particles other than the particles is S2, S1/(S1+S2) is 0.70 or more and 1.00 or less.
DA > T
であることを特徴とする請求項12に記載のプロセスカートリッジ。 When the average film thickness of the surface layer at a portion of the cross section of the surface layer that does not contain particles having a particle diameter DA in the range of DA ± 20 nm is T,
D A > T
13. The process cartridge according to claim 12,
DB < T
であることを特徴とする請求項14に記載のプロセスカートリッジ。 The particle size DB of the peak top having a smaller particle size value at the peak top in comparing the first peak and the second peak is
D B < T
15. The process cartridge according to claim 14,
DB/DA > 1/10
であることを特徴とする請求項15に記載のプロセスカートリッジ。 In the surface layer,
DB/DA > 1/10
16. The process cartridge according to claim 15,
ことを特徴とする請求項12~16のいずれか1項に記載のプロセスカートリッジ。 The process cartridge according to any one of claims 12 to 16, characterized in that the proportion of the number of convex portions originating from particles having a particle diameter DA in the range of DA ± 20 nm among the number of convex portions present on the surface of the surface layer is 90 number % or more.
ことを特徴とする請求項12~16のいずれか1項に記載のプロセスカートリッジ。 17. The process cartridge according to claim 12, wherein a half width of the peak having a larger particle diameter at its top, when the first peak and the second peak are compared, is 20 nm or more and 50 nm or less.
ことを特徴とする請求項12~16のいずれか1項に記載のプロセスカートリッジ。 17. The process cartridge according to claim 12, wherein a maximum height difference Rz of the surface of the surface layer of the image bearing member is 100 nm or more and 400 nm or less.
ことを特徴とする請求項12~16のいずれか1項に記載のプロセスカートリッジ。 17. The process cartridge according to claim 12, wherein the circularity of the particles having a particle diameter DA in the range of DA±20 nm is 0.950 or more.
R-Si(O1/2)3 (1)
(前記Rは、炭素数1以上6以下の炭化水素基を示す)
ことを特徴とする請求項12~16のいずれか1項に記載のプロセスカートリッジ。 The developer has convex portions formed of fine particles containing an organosilicon polymer having a structure represented by the following formula (1) present on the surface of the toner particles, and the transfer-promoting particles are disposed on the convex portions: R-Si(O1/2)3 (1)
(The above R represents a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms.)
17. The process cartridge according to claim 12, wherein the first and second electrodes are arranged in a first direction.
ことを特徴とする請求項12~16のいずれか1項に記載のプロセスカートリッジ。 the average particle size of the transfer-promoting particles is smaller than the average value of the distance between the centers of gravity of the convex portions derived from particles having a particle size DA in the range of DA ± 20 nm;
17. The process cartridge according to claim 12, wherein the first and second electrodes are arranged in a first direction.
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