JP4054644B2

JP4054644B2 - Non-magnetic one-component toner for electrophotography and developing method

Info

Publication number: JP4054644B2
Application number: JP2002265457A
Authority: JP
Inventors: 棯尚石田; 正幸澤井; 耕史木田; 和哉是松
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2002-09-11
Filing date: 2002-09-11
Publication date: 2008-02-27
Anticipated expiration: 2022-09-11
Also published as: JP2004102028A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、静電式複写機やレーザービームプリンタおよびファクシミリ装置等、いわゆる電子写真法を用いた画像形成装置に使用される電子写真用現像剤および現像方法に関する。詳しくは感光体と現像ローラを接触させながらトナー像を形成させる非磁性一成分現像方式に使用される現像剤および現像方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機、プリンタおよびファクシミリ装置などの画像形成装置では、普通紙記録の要請から電子写真法などの潜像形成法が利用されている。電子写真法は、光導電性絶縁体（感光体ドラム）を利用して、コロナ放電などにより光導電性絶縁体上に一様な静電荷を与え、この光導電性絶縁体上に、レーザ光源やＬＥＤなどにより光像を照射して静電潜像を形成し、光導電性絶縁体の潜像をトナーと呼ばれる微粉末を用いて現像可視化し、必要に応じて、用紙などにトナー画像を転写した後、加圧、加熱、溶剤蒸気および光などによりトナー画像を溶融させて用紙などに定着させることにより、印刷物を得る方法である。
【０００３】
電子写真法で用いられる現像法として、トナー単体を現像に使用する非磁性一成分現像法が知られている。この現像法は、現像ローラでトナーを搬送し、層厚規制ブレードで現像ローラ上のトナー層厚を調整し、かつトナーを帯電させる。次いで、このトナーを現像ローラで感光体表面に搬送し、トナーを感光体表面の潜像と接触させて感光体に付着させ、潜像を現像する方法である。この非磁性一成分現像法においては、トナーが単体で現像に使用されるので、現像ローラ上のトナー層厚が直接印刷濃度に影響を及ぼす。したがって、この現像法では、現像ローラ上のトナー層厚がローラの軸方向とローラの円周方向とで一定に保持されることが要求される。
【０００４】
トナー層厚を一定に保持するためには、流動性の高いトナーが求められる。流動性が低いトナーを用いた場合、現像ローラ上におけるトナーの供給量にムラが発生し、このムラが印刷物の横方向に濃度差を生じさせる。さらに、黒ベタ印刷などのトナー消費量が極端に多い印刷パターンにおいては、印刷物の縦方向にも濃度差を生じ、印刷物の後端で印字が擦れるという問題が起こる。近年、高解像度の印刷が要求され、小粒径のトナーが盛んに採用されているが、トナーの流動性低下に起因する濃度のムラは、特に小粒径のトナーで発生し易い。
【０００５】
一方、トナーの流動性を高めるために、トナーの形状を球形にする試みがなされている。この球形トナーでは、トナー同士の接触面積が減少することにより、流動性が向上するものと推察される。球形トナーは、例えば、従来の粉砕法で作製された不定形トナーを熱気流中に分散させてトナー表面の角を除去する方法、および懸濁重合法で真球状のトナーを作製する方法などにより製造される。また、トナーの流動性を高めるためのその他の方法として、不定形トナーに外添剤としてシリカや酸化チタン等の流動性向上剤を添加する試みもなされている。
【０００６】
しかしながら、上記の従来技術では、次のような問題があった。球形トナーを用いる方法では、シリカの添加によりトナーの流動性は向上するが、非磁性一成分現像法では、現像ローラ上に極めて薄いトナー層を形成する必要があるため、層厚規制ブレードを現像ローラに圧接している。このために、トナーが層厚規制ブレードや現像ローラに固着して、トナー層厚が不均一となり、印刷濃度のムラが生じる。不定形トナーにシリカを添加する方法では、トナーの流動性を高めるためにシリカを多量に添加する必要がある。このような多量のシリカの添加が、現像剤の定着性の低下を引き起こす。
【０００７】
また、いずれのトナーであっても、トナーとシリカの比重差や硬度差などにより、連続動作において、添加した固いシリカが柔らかいトナーに埋没して、シリカの外添効果が失われ、流動性が低下する。
さらに、不定形トナーであっても、トナーが層厚規制ブレードや現像ローラに固着してトナー層厚が不均一となるので、印刷濃度のムラが生じる。
【０００８】
このような問題を解決するための手段として、特許文献１には、球形の非磁性トナーに、疎水性シリカとメラミン樹脂またはベンゾグアナミン樹脂を添加した非磁性一成分現像剤および非磁性一成分現像装置が開示されている。この特許文献１に記載の現像剤は、非磁性トナーに、１０ｎｍといった非常に小さな平均粒子径の疎水性シリカを相当量（１．０〜２．０重量％）添加することにより、現像剤の流動性を高め、メラミン樹脂を添加することにより、トナーへのシリカの埋没を避けてシリカの外添効果を維持している。したがって、層厚規制部材や現像剤搬送部材への非磁性トナーの固着が防止されるので、トナー層厚を均一化することができる。
【０００９】
しかしながら、外添したシリカ自体が層厚規制ブレードに優先的に融着し、結局、固着による問題を引き起こす。また、球形のトナーを使用するので、トナーの製造コストが嵩むという問題もある。さらに、この現像剤は、白黒用の比較的硬いトナーを用いる現像剤においては有効であるが、今日、広く普及されつつあるカラー複写機などのフルカラー用の柔らかいトナーを用いる現像剤には適さない。すなわち、柔らかいトナーに非常に小さな平均粒子径のシリカを多量に添加するとシリカが埋没され易くなる。そして、これを回避するためにメラミン樹脂などの外添剤を多量に添加することになり、その結果、トナー帯電量の上昇、つまり画像濃度が低下するといった不具合を招く。したがって、上記の公報に記載の現像剤も必ずしも十分であるとは言えない。
【００１０】
また、特許文献２には、シリカ又は二酸化チタンの微粒子と粒度単分散のポリマー粒子を外添処理した非磁性一成分現像剤が提案されている。しかしながら、ポリマー粒子の粒度が小粒径すぎると、トナー粒子間の凝集力の防止効果が弱く、またトナーと層形成規制部材でのスペーサー効果が弱くなり、十分な帯電性が得られない。また、一方ポリマー粒子が大粒径すぎると、トナー表面での均一な分散が困難となり、添加量を多くする必要があり高コストなトナーとなるだけでなく、トナーそのものの流動性が低下する。
【特許文献１】
特開平６−３０１２３４号公報
【特許文献２】
特開平１-７７０７５号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記従来における問題を解決し、定着性と流動性および帯電性について、多数枚複写を通じて安定化させることができる非磁性一成分トナーおよび該トナーを用いる非磁性一成分現像方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者は鋭意研究した結果、非磁性一成分現像剤に対して、２種類以上の有機微粒子をトナー表面に外添することで上記の不具合を解決することを見出し本発明に到達した。
【００１３】
即ち、第１に本発明は、非磁性一成分現像法に用いる非磁性一成分トナーであって、少なくとも結着樹脂と着色顔料からなる母体トナー粒子表面に、無機微粒子および少なくとも２種類以上の有機微粒子が外添されていることを特徴とする非磁性一成分トナーである。無機微粒子をトナー表面に外添することで十分なトナーの流動性を確保し、また外添剤のトナー表面への埋没を防止するための有機微粒子と、層形成規制部材でのトナーの摩擦帯電を迅速に行うための有機微粒子の２種類の有機微粒子をトナー表面に外添することで、現像剤担持ロール上に均一なトナーの層を形成することができる。
【００１４】
本発明において、前記有機微粒子の平均粒子径（Ａ）と、前記無機微粒子の平均粒子径（Ｂ）の比が、１０≦Ａ/Ｂ≦１２０であることが好ましい。トナー表面へ外添する有機微粒子と無機微粒子の粒径の関係を上記の関係が成り立つように設計することで、トナーの十分な流動性と層形成規制部材での良好な摩擦帯電が得られる。Ａ/Ｂが１０未満のときは樹脂微粒子によるスペーサー効果が働かずに、十分な摩擦帯電が困難となる。またＡ/Ｂが１２０より大きいときには、無機微粒子による十分な流動性が発揮できずに画像ムラが発生する。
【００１５】
本発明において、前記無機微粒子の平均粒子径が２０ｎｍ以下であることが好ましい。無機微粒子の平均粒子径を２０ｎｍ以下にすることで、十分なトナーの流動性を得ることができるが、２０ｎｍより大きい場合には、トナーの流動性が不足するために画像ムラの原因となる。
【００１６】
本発明において、前記少なくとも２種類以上の有機微粒子の平均粒子径が異なることが好ましい。有機微粒子の平均粒子径が異なることでトナー表面への無機微粒子の埋没防止効果と、層形成規制部材での十分な摩擦帯電効果を得ることができる。粒子径がシャープな単分散であれば、上記のどちらかの効果しか期待できずに、十分な現像性能を得ることができない。
【００１７】
本発明において、前記有機微粒子の添加量の総量が０.１ｗｔ％〜１.０ｗｔ％であることが好ましい。有機微粒子の添加量をトナー１００％に対して０.１ｗｔ％〜１.０ｗｔ％に保つことで、トナーの十分な流動性と摩擦帯電が得られるが、０.１ｗｔ未満であると摩擦帯電が不足しカブリ現象が発生する。また、１.０ｗｔ％より多いときには、有機微粒子がクリーニングブレードでクリーニング不良の原因となるばかりでなく、トナーの流動性を減少させ、画像ムラを引き起こす原因にもなる。
【００１８】
本発明において、前記無機微粒子がシリカ微粒子であり、該シリカ微粒子によるトナー表面での被覆率が７０％〜２１０％であることが好ましい。シリカ微粒子による被覆率が７０％未満のときには、十分なトナーの流動性を得ることができずに画像ムラの原因となる。また、被覆率が２１０％よりも大きいときには、トナー表面の外添剤が多いことによりトナー溶融時にトナー同士の結合力が不足し、定着不良の原因となる。７０％〜２１０％の範囲にあるときには十分な流動性と良好な定着性能を得ることができる。
【００１９】
本発明において、前記無機微粒子がシリカ微粒子であり、該シリカ微粒子のかさ密度が１００ｇ/Ｌ〜２５０ｇ/Ｌであることが好ましい。シリカ微粒子のかさ密度が１００ｇ/Ｌ〜２５０ｇ/Ｌであるときには、該シリカ微粒子のトナー表面への付着性が良好であることにより、シリカ微粒子の脱離が少なくトナーの流動性が安定する。しかし、かさ密度が１００ｇ/Ｌ未満のときには十分なトナーの流動性を得ることができない。また、かさ密度が２５０ｇ/Ｌより大きいときにはシリカ微粒子のトナー表面からの脱離および遊離が多くなり、遊離した無機微粒子が感光体表面に固着するフィルミング現象の原因となる。
【００２０】
本発明において、前記母体となるトナーに、前記無機微粒子を添加して予備外添した後、前記有機微粒子を添加して再外添することが好ましい。無機微粒子のみを始めに外添させ、その後有機微粒子を外添することにより、無機微粒子をトナー表面に安定化させることができ、有機微粒子表面に無機微粒子が付着することを防止することができる。この効果により、トナーの十分な流動性と良好な摩擦帯電効果を得ることができる。
【００２１】
第２に本発明は、層形成規制部材（規制ブレード）により現像剤担持ローラ（現像ローラ）の周面において薄層化されたトナーを当接された感光体表面に供給して静電潜像をトナー像に顕像化する非磁性一成分現像方法において、上記第１の本発明の非磁性一成分トナーを用いることを特徴とする非磁性一成分現像方法である。第１の本発明と同様に、無機微粒子をトナー表面に外添することで十分なトナーの流動性を確保し、また外添剤のトナー表面への埋没を防止するための有機微粒子と、層形成規制部材でのトナーの摩擦帯電を迅速に行うための有機微粒子の２種類の有機微粒子をトナー表面に外添することで、現像剤担持ロール上に均一なトナーの層を形成することができる。
【００２２】
本発明において、前記現像剤担持ロール上のトナーの付着量が０.４〜０.７ｍｇ/ｃｍ²であることが好ましい。該現像剤担持ロール上のトナーの付着量が０.４〜０.７ｍｇ/ｃｍ²にすることにより、感光体上に十分な現像量を確保することができることで、層形成規制部材へのトナー融着を起こすことなく良好な画像濃度とカブリおよび画質を得ることができる。
【００２３】
本発明において、前記現像剤担持ロール（Ｒ）と前記感光体（Ｄ）との周速比（Ｒ/Ｄ）が、Ｒ／Ｄ＜１.０であることが好ましい。現像剤担持ロール（Ｒ）と感光体（Ｄ）との周速比（Ｒ/Ｄ）を１.０未満にすることで、トナーの感光体へのストレスを軽減する効果が大きくなり、これにより、トナーの感光体へのフィルミング現象（トナーの感光体表面への融着現象）を防止することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下にこの発明の実施形態に係る非磁性一成分トナー、および非磁性一成分現像方法について、該現像方法を適用する現像装置、トナー、および、該非磁性一成分トナーと現像方法の実施例と比較例、これらの比較結果の順に説明する。
【００２５】
[現像装置]
本発明で使用される現像装置としては、具体的に以下の構成からなる。本発明の実施形態に係る非磁性一成分現像方法が適用される画像形成装置の要部の構成を図１に示す。画像形成装置の内部には、矢印方向に回転自在に支持した感光体ドラム５の周面に対向する現像装置が設けられている。現像装置は、現像ローラ１、規制ブレード２、供給ローラ３及び攪拌羽根４を備えており、内部に非磁性一成分負帯電トナー（以下、単にトナーという。）を収納している。なお、感光体ドラム５の周面は、現像装置に対向する前に、帯電器６及び図外の光学系装置に対向している。感光体ドラム５の周面は、帯電器６によって単一極性の電荷を均一に付与された後、光学系装置から画像光の照射を受け、静電潜像が形成されている。
【００２６】
現像ローラ１は、ウレタンゴム、シリコンゴム、ＮＢＲ、ＥＰＤＭ又は天然ゴム等を素材として円柱形状に形成されており、矢印方向に回転自在に支持されている。現像ローラ１は、周面に薄層化したトナーを担持しており、感光体ドラム５の周面において静電潜像が形成された部分に当接して接触現像方式により静電潜像をトナー像に顕像化する。
【００２７】
規制ブレード２は、ＳＵＳ、アルミニウム又はリン青銅等の金属材料によって先端部に折曲部を有しない平板状に形成されており、先端部が支持部よりも現像ローラ１の回転方向の上流側で現像ローラ１の周面に圧接し、現像ローラ１の周面に規定量の厚さのトナーの薄層を形成する。
【００２８】
供給ローラ３は、ウレタン、ＥＰＤＭ、ＥＰＭ等を素材として円柱形状に形成されたスポンジローラであり、矢印方向に回転してトナーを現像ローラ１の周面に供給する。攪拌羽根４は、回転自在に支持されており、現像装置内に収納されたトナーを攪拌し、トナーに所定の電荷を帯電させる。
【００２９】
現像ローラ上のトナーの付着量（搬送量）は、０.４〜０.７ｍｇ/ｃｍ²が好ましい。０.４ｍｇ/ｃｍ²未満であると、トナーの現像量が不足して画像濃度の低い、画像ムラの原因となる。また同時にトナー搬送量が少ないことによるトナーにかかるストレスが増すこととなり、規制部材（ブレード）にトナーの融着現象が発生する要因にもなる。また、０.７ｍｇ/ｃｍ²より多いときには、規制部材でのトナーの帯電付与効果が弱くなり、カブリの多い画質となってしまう。
【００３０】
また現像剤担持ローラ（Ｒ）と感光体（Ｄ）との周速比（Ｒ/Ｄ）は１.０未満が好ましい。１.０より大きいときには、現像剤担持ローラの速度が感光体の速度よりも速いこととなり、感光体を現像剤がこする作用が働き、現像剤中の外添剤による感光体へのフィルミング現象の原因となる。また周速比（Ｒ/Ｄ）が１.０のときには、現像剤担持ローラと感光体との相対速度が「０」になるので、カブリトナーの現像剤担持ローラへの回収作用が働かないため、カブリの多い画質となってしまう。
【００３１】
［トナー］
本発明で使用されるトナーとしては、具体的に以下の構成材料からなる。
結着樹脂としては、トナーに一般に用いられている公知の樹脂を採用することができる。該結着樹脂としては、具体的には、例えば、ポリスチレン、ポリクロロスチレン、ポリ−α−メチルスチレン、スチレン−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−塩化ビニル共重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−アクリル酸共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸共重合体、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−α−クロロアクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体等のスチレン系樹脂；塩化ビニル樹脂；ロジン変性マレイン酸樹脂；フェノール樹脂；エポキシ樹脂；飽和ポリエステル樹脂；不飽和ポリエステル樹脂；ポリエチレン、エチレン−アクリル酸エチル共重合体等のポリエチレン系樹脂；ポリプロピレン樹脂；アイオノマー樹脂；ポリウレタン樹脂；シリコーン樹脂；ケトン樹脂；キシレン樹脂；ポリビニルブチラール樹脂；ポリカーボネート樹脂；等が挙げられるが、特に限定されるものではない。
【００３２】
上記のスチレン系樹脂は、スチレンまたはその誘導体の単独重合体、または、共重合体である。スチレン−アクリル酸エステル共重合体としては、具体的には、例えば、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−アクリル酸フェニル共重合体等が挙げられる。スチレン−メタクリル酸エステル共重合体としては、具体的には、例えば、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−メタクリル酸オクチル共重合体、スチレン−メタクリル酸フェニル共重合体等が挙げられる。
【００３３】
これら結着樹脂は、一種類のみを用いてもよく、また、二種類以上を併用してもよい。上記例示の結着樹脂のうち、スチレン系樹脂、飽和ポリエステル樹脂、および不飽和ポリエステル樹脂がより好ましい。なお、結着樹脂の製造方法は、特に限定されるものではない。
【００３４】
着色剤としては、トナーに一般に用いられている公知の顔料並びに染料を採用することができる。該着色剤としては、具体的には、例えば、カーボンブラック、鉄黒、紺青、黄鉛（クロムイエロー）、酸化チタン、亜鉛華、アルミナホワイト、炭酸カルシウム等の無機顔料；フタロシアニンブルー、ビクトリアブルー、フタロシアニングリーン、マラカイトグリーン、ハンザイエローＧ、ベンジジンイエロー、レーキレッドＣ、キナクリドンマゼンタ等の有機顔料；ローダミン系染料、トリアリルメタン系染料、アントラキノン系染料、モノアゾ系染料、ジアゾ系染料等の有機染料；等が挙げられるが、特に限定されるものではない。これら着色剤は、一種類のみを用いてもよく、また、トナーに着色すべき色に応じて適宜組み合わせて用いてもよい。なお、着色剤には、いわゆるマスターバッチ法等の公知の方法により前処理が施されていてもよい。着色剤の使用量は、特に限定されるものではないが、結着樹脂１００重量部に対して、１重量部〜２５重量部の範囲内がより好ましく、３重量部〜２０重量部の範囲内がさらに好ましい。
【００３５】
帯電制御剤としては、負帯電性のものとしてはモノアゾ金属化合物、有機金属化合物、キレート化合物、スチレン-アクリル酸共重合体、スチレン-メタクリル酸共重合体、芳香族ハイドロキシカルボン酸、エステル類、ビスフェノール等のフェノール誘導体等が挙げられる。中でもカラートナーの色調に影響を与えない無色または淡色の荷電性制御剤が特に好ましい。負荷電制御剤としては、例えばアルキル置換サリチル酸の金属錯体（例えば、ジーターシャリーブチルサリチル酸のクロム錯体または亜鉛錯体）の如き有機金属錯体が挙げられる。また正帯電性のものとしては、ニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、4級アンモニウム塩、イミダゾール化合物、高級脂肪酸の金属塩等が挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。これらの帯電制御剤は１種類または複数の種類を同時に含有して使用してもよく、結着樹脂１００重量部に対して、０.１重量部〜２０重量部の範囲内がより好ましく、０.５重量部〜１０重量部の範囲内がさらに好ましい。
【００３６】
また十分な定着ローラーまたは定着ベルトからの離型性・剥離性を得るために、分散剤・離型剤としてポリプロピレン,ポリエチレン等の合成ワックスやパラフィンワックスおよびその誘導体,マイクロクリスタリンワックスおよびその誘導体等の石油系ワックスおよびその変成ワックス,カルナウバワックス,ライスワックス,キャンデリラワックス等の植物系ワックス等が用いられる。これによる十分な離型性の保持により、高温・低温オフセットを防止することができる。
【００３７】
以上のトナー構成材料の混合物を混練機にて溶融混練し、得られた混練物は、従来知られている方法で圧延冷却、粗粉砕、機械式又は衝突式による中粉砕及び微粉砕、ジェット気流による分級が行なわれ、コールターカウンターＴＡ−ＩＩ或いはコールターマルチサイザー（コールター社製）による粒度測定により体積平均粒度（Ｄ₅₀ｖ）で５〜１５μｍであるトナー粒子を得る。
【００３８】
次に、得られたトナー粒子に流動性や研磨性等の機能を付加するために、無色または白色系の有機および無機微粒子をトナー表面に分散・添加してもよい。添加量としてはトナー１００重量部に対して無機微粉体０．３〜５重量部使用するのが良い。
【００３９】
有機微粉体としては、例えばアクリル樹脂・ポリエステル樹脂・フッ素系樹脂・スチレン系樹脂・メラミン樹脂およびこれらの縮合物等の微粉体が挙げられる。
無機微粉体としては、例えばシリカ微粉体、酸化チタン微粉体、アルミナ微粉体等が挙げられる。特に、ＢＥＴ法で測定した窒素吸着により比表面積が９０〜１５０ｍ²／ｇ）の範囲内の無機微粉体が良好な結果を与える。また、無機微粉体は、必要に応じ、疎水化、帯電性コントロールの目的でシリコーンワニス、各種変性シリコーンワニス、シリコーンオイル、各種変性シリコーンオイル、シランカップリング剤、官能基を有するシランカップリング剤、その他の有機ケイ素化合物の如き処理剤で処理されていることも好ましい。処理剤は２種類以上使用しても良い。特に、シリコーンオイル等で表面処理されたシリカ微粉体が好ましい。他の添加剤としては、例えばテフロン、ステアリン酸亜鉛、ポリフッ化ビニリデン、シリコーンオイル粒子（約４０％のシリカ含有）の如き滑剤が好適に用いられる。また、酸化セリウム、炭化ケイ素、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウムの如き研磨剤が好ましく用いられる。また、酸化亜鉛、酸化アンチモン、酸化スズの如き導電性付与剤をトナー粒子と逆極性の白色微粒子を現像性向上剤として少量用いても良い。
【００４０】
【実施例及び比較例】
ａ．トナー製造方法
ポリエステル樹脂１００重量部、着色剤（カーボンブラック）５．０重量部、負帯電性電荷制御剤１．０重量部、及び、低融点ワックス２．０重量部をスーパーミキサーで均一混合した後、二軸押出機によって加熱、溶融及び混練して冷却した。得られた混練物をカッティングミルで粗粉砕した後に超音波ジェットミルで微粉砕し、分級機で体積換算粒径５μｍ以下の微粉を除去することによってトナーを得た。トナーの粒径は体積換算粒径５μｍ〜１６μｍの範囲に分布しており、トナーの体積平均粒径は８．５μｍであった。次にトナーの表面処理としてトナー１００重量部に対して表１に示す外添剤を、ヘンシェルミキサーにて外添し、トナーへの流動性およびスペーサー効果の付与を実現した。このとき外添順序として先ずはじめに無機微粒子を外添し、次に有機微粒子を外添した。
【００４１】
【表１】

【００４２】
ｂ．画像形成装置
図１に示す感光体プロセス、並びに現像装置を用いた。
ｃ．実写テスト
シャープ社製ＡＲ−Ｃ１５０の現像装置を非磁性一成分用に改造し、常温常湿環境下で単色のみ２００００枚の連続実写テストを行った。
ｄ．画像濃度測定
Ｘ−ｒｉｔｅ社製のＸ−ｒｉｔｅ９３８濃度測定器を用いて、用紙上の画像濃度を測定した。
ｅ．画像下地カブリ測定
日本電色製白度計Σ９０で、予め紙（Ａ４）の所定の位置を測定し、出力前後の差をみた。
【００４３】
ｆ．ＰＣカブリ測定
透明テープ（住友３Ｍ社製メンディングテープ）を感光対ドラム５の周面における非画像部に貼付した後に白紙上に再度貼付し、Ｘ−ｒｉｔｅ社製のＸ−ｒｉｔｅ９３８濃度測定器を用いて濃度を測定し、この濃度と透明テープを直接貼付した際の白紙における測定濃度との差をＰＣカブリ値とした。
ｇ．規制ブレード上の融着物の確認
現像ローラ１を取り外し、ブロアーによって規制ブレード２上のトナーを吹き飛ばした後、光学顕微鏡により規制ブレード２の表面の状態を確認した。また、透明テープ（住友３Ｍ社製メンディングテープ）を現像ローラ１の周面に貼付した後に白紙上に再度貼付し、白筋の有無等を視認した。
【００４４】
ｈ.トナー表面の外添剤被覆率
外添剤の被覆率は下記の計算式より求めることができる。
《被覆率計算式》
ｆ＝√３／２π＊Ｄ・ρｔ／ｄ・ρｉ＊Ｃ
ここで、Ｄ：トナー粒径、ｄ：外添剤粒子粒径、ρｔ：トナー真比重、ρｉ外添剤粒子真比重、Ｃ：トナーと外添剤粒子の重量比である。
ｉ.トナー流動性測定
シャープ社製ＡＲ−Ｃ１５０の現像装置を改造した、ホッパーからのトナーの落下量を５分間測定したときの単位時間当たりのトナー落下量にて測定・判断する。
実写評価の結果を表２に示す。
【００４５】
【表２】

【００４６】
以下、本発明に関わる具体的な実施例および比較例を説明する。
［実施例１］
上記「ａ」の製法にて得られた表1に記載のトナーＡを、シャープ社製ＡＲ−Ｃ１５０の現像装置を非磁性一成分用に改造し、常温常湿環境下で単色のみ２００００枚の連続実写テストを行った。
このときの現像剤担持ローラ（図１中の１）上のトナーの付着量（搬送量）は０.５５ｍｇ/ｃｍ²であり、このときの現像剤担持ローラ（Ｒ）と感光体（Ｄ）との周速比（Ｒ/Ｄ）は０.９０である。
【００４７】
２００００枚の実写評価の結果、初期から２００００枚にかけて画像濃度および下地カブリ（用紙上のカブリ）とＰＣカブリ（感光体上のカブリ）ともに安定推移であった。また画像ムラ等の画質欠陥もなく、規制ブレードへのトナー融着および感光体へのトナーのフィルミング現象も発生しなかった。
【００４８】
［実施例２〜７］
表１記載のトナーＢ〜Ｇを使用した以外は、実施例１と同様の評価を実施した。表２に記載のとおりに画像濃度・カブリ・画質等に問題はなく、また規制ブレードへのトナー融着および感光体へのトナーのフィルミング現象も発生しなかった。
【００４９】
［実施例８］
表１記載のトナーＧの外添処方において、先ず有機微粒子を外添しその後無機微粒子を外添したトナーＨを使用した以外は、実施例１と同様の評価を実施した。表２に記載のとおりに画像濃度・カブリ・画質等においては若干トナーＧを用いたときよりは劣るが、品質上問題はなく、また規制ブレードへのトナー融着および感光体へのトナーのフィルミング現象も発生しなかった。
【００５０】
［比較例１］
表１記載のトナーＩを使用した以外は、実施例１と同様の評価を実施した。
３０００枚の複写時において十分な帯電量が得られないことによる、カブリ上昇が認められた。
【００５１】
［比較例２］
表１記載のトナーＪを使用した以外は、実施例１と同様の評価を実施した。
１００００枚の複写時において十分な帯電量が得られないことによる、カブリ上昇および画像ムラが認められた。このときの現像ローラ上のトナー搬送量は０.３５ｍｇ/ｃｍ２であった。トナーの流動性（４．０ｇ/ｍｉｎ）が低いことによる帯電不良・搬送不良が原因と思われる。
【００５２】
［比較例３］
表１記載のトナーＫを使用した以外は、実施例１と同様の評価を実施した。
２０００枚の複写時において十分な帯電量が得られないことによる、カブリ上昇が認められた。このときのトナーの流動性は（４．５ｇ/ｍｉｎ）が低いことによる帯電不良・搬送量ダウンが原因と思われる。
【００５３】
［比較例４］
表１記載のトナーＬを使用した以外は、実施例１と同様の評価を実施した。
３０００枚の複写時において十分な帯電量が得られないことによる、カブリ上昇および画像ムラが認められた。このときのトナーの規制ブレードでのスペーサー効果が低いことによる帯電不良・搬送不良が原因と思われる。
【００５４】
［比較例５］
表１記載のトナーＭを使用した以外は、実施例１と同様の評価を実施した。
７０００枚の複写時において十分な帯電量が得られないことによる、画像ムラおよび感光体へのトナーのフィルミング現象が認められた。このときのトナーの流動性（３．３ｇ/ｍｉｎ）が低いこと、およびトナー搬送量が多い（０.７４ｍｇ/ｃｍ²）ことによる帯電不良・搬送不良が原因と思われる。
【００５５】
「比較例６」
表１記載のトナーＮを使用した以外は、実施例１と同様の評価を実施した。
初期の実写評価時において十分なトナー搬送量が得られないことによる、画像濃度不足および画像ムラが認められた。また同時に規制ブレード上へのトナーの融着現象が認められた。このときの現像ローラ上のトナー搬送量は０.３３ｍｇ/ｃｍ²であった。
【００５６】
［比較例７］
表１記載のトナーＯを使用した以外は、実施例１と同様の評価を実施した。
初期の実写評価時において十分なトナー搬送量が得られないことによる、画像濃度不足および画像ムラが認められた。このときの現像ローラ上のトナー搬送量は０.３５ｍｇ/ｃｍ²であった。
【００５７】
［比較例８］
表１記載のトナーＮを使用した以外は、現像ローラと感光体の周速比を１．３５に変更して、実施例１と同様の評価を実施した。
６０００枚の複写時において周速比アップによる、現像剤の感光体への摩擦要因の増加による、感光体へのトナーのフィルミング現象が認められた。
【００５８】
［比較例９］
表１記載のトナーＰを使用した以外は、実施例１と同様の評価を実施した。
１２０００枚の複写時において十分な帯電量が得られないことによる、カブリ上昇が認められた。またこのときの低温低湿下における定着性試験において、十分な定着強度が得られず、オフセット現象が認められた。
【００５９】
以上より、本発明の構成による、非磁性一成分現像法における各トナーおよびプロセス条件の効果が確認された。
【００６０】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、無機微粒子をトナー表面に外添することで十分なトナーの流動性を確保し、また外添剤のトナー表面への埋没を防止するための有機微粒子と、層形成規制部材でのトナーの摩擦帯電を迅速に行うための有機微粒子の２種類の有機微粒子をトナー表面に外添することで、現像剤担持ロール上に均一なトナーの層を形成することができた。
【００６１】
請求項２の発明により、トナー表面へ外添する有機微粒子と無機微粒子の粒径の関係を上記の関係が成り立つように設計することで、トナーの十分な流動性と層形成規制部材での良好な摩擦帯電が得られた。
【００６２】
請求項３の発明により、無機微粒子の平均粒子径を２０ｎｍ以下にすることで、十分なトナーの流動性を得ることができた。
【００６３】
請求項４の発明により、有機微粒子の平均粒子径が異なることでトナー表面への無機微粒子の埋没防止効果と、層形成規制部材での十分な摩擦帯電効果を得ることができた。
【００６４】
請求項５の発明により、有機微粒子の添加量をトナー１００％に対して０.１ｗｔ％〜１.０ｗｔ％に保つことで、トナーの十分な流動性と摩擦帯電が得られた。
【００６５】
請求項６の発明により、シリカ微粒子による被覆率が７０％〜２１０％の範囲にあるときには十分な流動性と良好な定着性能を得ることができた。
【００６６】
請求項７の発明により、シリカ微粒子のかさ密度が１００ｇ/Ｌ〜２５０ｇ/Ｌであるときには、該シリカ微粒子のトナー表面への付着性が良好であることにより、シリカ微粒子の脱離が少なくトナーの流動性が安定した。
【００６７】
請求項８の発明により、無機微粒子のみを始めに外添させ、その後有機微粒子を外添することにより、無機微粒子をトナー表面に安定化させることができ、有機微粒子表面に無機微粒子が付着することを防止することができた。これにより、トナーの十分な流動性と良好な摩擦帯電効果を得ることができた。
【００６８】
請求項９の発明により、非磁性一成分現像方法において上記の非磁性一成分トナーを用いることにより、現像剤担持ロール上に均一なトナーの層を形成することができた。
【００６９】
請求項１０の発明により、感光体上に十分な現像量を確保することができることで、層形成規制部材へのトナー融着を起こすことなく良好な画像濃度とカブリおよび画質を得ることができた。
【００７０】
請求項１１の発明により、現像剤担持ロール（Ｒ）と感光体（Ｄ）との周速比（Ｒ/Ｄ）を１.０未満にすることで、トナーの感光体へのストレスを軽減する効果が大きくでき、トナーの感光体へのフィルミング現象を防止することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の定着性評価行う非磁性一成分現像装置の断面図。
【符号の説明】
１：現像ローラ、２：規制ブレード、３：現像剤供給ローラ、４：攪拌羽根、５：感光体、６：帯電器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electrophotographic developer and a developing method used in an image forming apparatus using a so-called electrophotographic method, such as an electrostatic copying machine, a laser beam printer, and a facsimile machine. More specifically, the present invention relates to a developer and a developing method used in a non-magnetic one-component developing method in which a toner image is formed while contacting a photosensitive member and a developing roller.
[0002]
[Prior art]
In an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a facsimile machine, a latent image forming method such as an electrophotographic method is used in response to a request for plain paper recording. Electrophotography uses a photoconductive insulator (photosensitive drum) to give a uniform electrostatic charge on the photoconductive insulator by corona discharge or the like, and a laser light source on the photoconductive insulator. An electrostatic latent image is formed by irradiating a light image with a LED or LED, and the latent image of the photoconductive insulator is developed and visualized using a fine powder called toner, and if necessary, the toner image is formed on paper or the like. In this method, after the transfer, the toner image is melted by pressurization, heating, solvent vapor, light, or the like and fixed on a sheet or the like.
[0003]
As a developing method used in electrophotography, a non-magnetic one-component developing method using a single toner for development is known. In this developing method, the toner is conveyed by the developing roller, the toner layer thickness on the developing roller is adjusted by the layer thickness regulating blade, and the toner is charged. Next, this toner is conveyed to the surface of the photosensitive member by a developing roller, and the toner is brought into contact with the latent image on the surface of the photosensitive member to adhere to the photosensitive member, thereby developing the latent image. In this non-magnetic one-component development method, since the toner is used alone for development, the thickness of the toner layer on the developing roller directly affects the print density. Therefore, this developing method requires that the toner layer thickness on the developing roller be kept constant in the axial direction of the roller and the circumferential direction of the roller.
[0004]
In order to keep the toner layer thickness constant, a highly fluid toner is required. When toner with low fluidity is used, unevenness occurs in the amount of toner supplied on the developing roller, and this unevenness causes a density difference in the lateral direction of the printed matter. Furthermore, in a printing pattern with extremely large toner consumption such as black solid printing, there is a problem that the density difference also occurs in the vertical direction of the printed matter, and the print is rubbed at the trailing edge of the printed matter. In recent years, high-resolution printing has been demanded, and toners having a small particle diameter have been widely used. However, uneven density due to a decrease in toner fluidity is particularly likely to occur with a toner having a small particle diameter.
[0005]
On the other hand, attempts have been made to make the shape of the toner spherical in order to improve the fluidity of the toner. In this spherical toner, it is presumed that the fluidity is improved by reducing the contact area between the toners. The spherical toner can be obtained by, for example, a method in which an irregular toner prepared by a conventional pulverization method is dispersed in a hot air stream to remove the corners of the toner surface, and a method in which a spherical toner is prepared by a suspension polymerization method. Manufactured. As another method for increasing the fluidity of the toner, an attempt has been made to add a fluidity improver such as silica or titanium oxide as an external additive to the amorphous toner.
[0006]
However, the above prior art has the following problems. In the method using spherical toner, the fluidity of the toner is improved by adding silica. However, in the non-magnetic one-component development method, it is necessary to form a very thin toner layer on the developing roller. It is in pressure contact with the roller. For this reason, the toner adheres to the layer thickness regulating blade and the developing roller, the toner layer thickness becomes non-uniform, and printing density unevenness occurs. In the method of adding silica to the irregular shaped toner, it is necessary to add a large amount of silica in order to improve the fluidity of the toner. Addition of such a large amount of silica causes a decrease in fixability of the developer.
[0007]
In any toner, due to the specific gravity difference or hardness difference between the toner and silica, the added hard silica is buried in the soft toner in continuous operation, and the external addition effect of the silica is lost and the fluidity is reduced. descend.
Further, even if the toner is irregularly shaped, the toner adheres to the layer thickness regulating blade or the developing roller and the toner layer thickness becomes non-uniform, resulting in uneven printing density.
[0008]
As means for solving such problems, Patent Document 1 discloses a non-magnetic one-component developer and a non-magnetic one-component developing device in which hydrophobic silica and melamine resin or benzoguanamine resin are added to a spherical non-magnetic toner. Is disclosed. The developer described in Patent Document 1 is obtained by adding a considerable amount (1.0 to 2.0% by weight) of hydrophobic silica having a very small average particle diameter of 10 nm to a non-magnetic toner. By improving the fluidity and adding the melamine resin, the silica external addition effect is maintained while the silica is not buried in the toner. Accordingly, the non-magnetic toner can be prevented from sticking to the layer thickness regulating member and the developer conveying member, so that the toner layer thickness can be made uniform.
[0009]
However, the externally added silica itself is fused preferentially to the layer thickness regulating blade, and eventually causes a problem due to sticking. Further, since spherical toner is used, there is a problem that the manufacturing cost of the toner increases. Further, this developer is effective in a developer using a relatively hard toner for black and white, but is not suitable for a developer using a soft toner for full color such as a color copying machine that is widely used today. . That is, when a large amount of silica having a very small average particle diameter is added to a soft toner, the silica is easily buried. In order to avoid this, a large amount of an external additive such as a melamine resin is added. As a result, the toner charge amount increases, that is, the image density decreases. Therefore, the developer described in the above publication is not always sufficient.
[0010]
Further, Patent Document 2 proposes a nonmagnetic one-component developer obtained by externally adding silica or titanium dioxide fine particles and monodispersed polymer particles. However, if the particle size of the polymer particles is too small, the effect of preventing the cohesive force between the toner particles is weak, and the spacer effect between the toner and the layer formation regulating member is weak, so that sufficient chargeability cannot be obtained. On the other hand, if the polymer particles are too large, uniform dispersion on the toner surface becomes difficult, and it is necessary to increase the amount of addition, resulting in a high-cost toner as well as the fluidity of the toner itself.
[Patent Document 1]
JP-A-6-301234
[Patent Document 2]
JP-A-1-77075
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention provides a non-magnetic one-component toner capable of solving the above-described problems and stabilizing the fixing property, fluidity, and charging property through copying of a large number of sheets and a non-magnetic one-component developing method using the toner. The purpose is to do.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
As a result of diligent research, the present inventors have found that the above problems can be solved by externally adding two or more kinds of organic fine particles to the toner surface with respect to the non-magnetic one-component developer.
[0013]
That is, the first aspect of the present invention is a non-magnetic one-component toner used in a non-magnetic one-component developing method, wherein inorganic fine particles and at least two or more kinds of organic particles are formed on the surface of a base toner particle comprising at least a binder resin and a color pigment. A non-magnetic one-component toner to which fine particles are externally added. External addition of inorganic fine particles to the toner surface ensures sufficient toner fluidity, and organic fine particles to prevent the external additive from being embedded in the toner surface, and triboelectric charging of the toner with a layer formation regulating member By externally adding two types of organic fine particles, ie, organic fine particles, to the toner surface, a uniform toner layer can be formed on the developer carrying roll.
[0014]
In the present invention, the ratio of the average particle diameter (A) of the organic fine particles to the average particle diameter (B) of the inorganic fine particles is preferably 10 ≦ A / B ≦ 120. By designing the relationship between the particle size of the organic fine particles and the inorganic fine particles externally added to the toner surface so as to satisfy the above relationship, sufficient fluidity of the toner and good frictional charging with the layer formation regulating member can be obtained. When A / B is less than 10, the spacer effect by the resin fine particles does not work and sufficient triboelectric charging becomes difficult. On the other hand, when A / B is larger than 120, sufficient fluidity due to the inorganic fine particles cannot be exhibited and image unevenness occurs.
[0015]
In the present invention, the average particle size of the inorganic fine particles is preferably 20 nm or less. By setting the average particle diameter of the inorganic fine particles to 20 nm or less, sufficient toner fluidity can be obtained. However, if the average particle diameter is larger than 20 nm, the toner fluidity is insufficient, which causes image unevenness.
[0016]
In the present invention, it is preferable that the average particle size of the at least two kinds of organic fine particles is different. When the average particle diameter of the organic fine particles is different, the effect of preventing the inorganic fine particles from being embedded in the toner surface and the sufficient triboelectric charging effect at the layer formation regulating member can be obtained. If the monodisperse has a sharp particle size, only one of the above effects can be expected, and sufficient development performance cannot be obtained.
[0017]
In the present invention, the total amount of the organic fine particles added is preferably 0.1 wt% to 1.0 wt%. By maintaining the addition amount of organic fine particles at 0.1 wt% to 1.0 wt% with respect to 100% of the toner, sufficient fluidity and triboelectric charge of the toner can be obtained, but if it is less than 0.1 wt. Insufficient fogging occurs. On the other hand, when the amount is more than 1.0 wt%, the organic fine particles not only cause cleaning failure with the cleaning blade, but also reduce toner fluidity and cause image unevenness.
[0018]
In the present invention, it is preferable that the inorganic fine particles are silica fine particles, and a coverage of the silica fine particles on the toner surface is 70% to 210%. When the coverage by the silica fine particles is less than 70%, sufficient toner fluidity cannot be obtained, which causes image unevenness. Further, when the coverage is greater than 210%, the amount of external additives on the toner surface is large, so that the bonding force between the toners is insufficient when the toner is melted, which causes fixing failure. When it is in the range of 70% to 210%, sufficient fluidity and good fixing performance can be obtained.
[0019]
In the present invention, the inorganic fine particles are silica fine particles, and the silica fine particles preferably have a bulk density of 100 g / L to 250 g / L. When the bulk density of the silica fine particles is from 100 g / L to 250 g / L, the silica fine particles have good adhesion to the toner surface, so that the silica fine particles are less detached and the fluidity of the toner is stabilized. However, when the bulk density is less than 100 g / L, sufficient toner fluidity cannot be obtained. Further, when the bulk density is larger than 250 g / L, the silica fine particles are detached and liberated from the toner surface, which causes a filming phenomenon in which the liberated inorganic fine particles adhere to the surface of the photoreceptor.
[0020]
In the present invention, it is preferable that the inorganic fine particles are added to the base toner and pre-externally added, and then the organic fine particles are added and externally added again. By externally adding only the inorganic fine particles first, and then adding the organic fine particles, the inorganic fine particles can be stabilized on the toner surface, and the inorganic fine particles can be prevented from adhering to the surface of the organic fine particles. With this effect, sufficient fluidity of the toner and a good triboelectric charging effect can be obtained.
[0021]
Secondly, the present invention supplies an electrostatic latent image by supplying toner thinned on the peripheral surface of a developer carrying roller (developing roller) to a contacted photoreceptor surface by a layer formation regulating member (regulating blade). In the non-magnetic one-component developing method for developing a toner image, the non-magnetic one-component developing method according to the first aspect of the present invention is used. As in the first aspect of the present invention, organic fine particles and a layer for securing sufficient toner fluidity by externally adding inorganic fine particles to the toner surface and preventing the external additive from being embedded in the toner surface; A uniform toner layer can be formed on the developer-carrying roll by externally adding two kinds of organic fine particles, ie, organic fine particles for quickly performing frictional charging of the toner on the formation regulating member to the toner surface. .
[0022]
In the present invention, the adhesion amount of toner on the developer carrying roll is 0.4 to 0.7 mg / cm. ² It is preferable that The toner adhesion amount on the developer carrying roll is 0.4 to 0.7 mg / cm. ² Thus, a sufficient development amount can be ensured on the photosensitive member, so that good image density, fog and image quality can be obtained without causing toner fusion to the layer formation regulating member.
[0023]
In the present invention, a peripheral speed ratio (R / D) between the developer carrying roll (R) and the photoreceptor (D) is preferably R / D <1.0. By reducing the peripheral speed ratio (R / D) between the developer carrying roll (R) and the photoreceptor (D) to less than 1.0, the effect of reducing the stress on the photoreceptor by the toner is increased. Further, it is possible to prevent the filming phenomenon of toner on the photoreceptor (the phenomenon of toner adhesion to the surface of the photoreceptor).
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A nonmagnetic one-component toner and a nonmagnetic one-component developing method according to an embodiment of the present invention will be compared with a developing device to which the developing method is applied, a toner, and examples of the nonmagnetic one-component toner and the developing method. An example will be described in the order of these comparison results.
[0025]
[Development equipment]
The developing device used in the present invention specifically has the following configuration. FIG. 1 shows a configuration of a main part of an image forming apparatus to which a nonmagnetic one-component developing method according to an embodiment of the present invention is applied. Inside the image forming apparatus, there is provided a developing device that faces the peripheral surface of the photosensitive drum 5 that is rotatably supported in the direction of the arrow. The developing device includes a developing roller 1, a regulating blade 2, a supply roller 3, and a stirring blade 4, and contains nonmagnetic one-component negatively charged toner (hereinafter simply referred to as toner). The circumferential surface of the photosensitive drum 5 faces the charger 6 and an optical system device (not shown) before facing the developing device. The peripheral surface of the photosensitive drum 5 is uniformly charged with a single polarity by the charger 6 and then irradiated with image light from the optical system device to form an electrostatic latent image.
[0026]
The developing roller 1 is formed in a cylindrical shape using urethane rubber, silicon rubber, NBR, EPDM, natural rubber, or the like as a material, and is supported rotatably in the direction of the arrow. The developing roller 1 carries a thin layer of toner on its peripheral surface, and abuts against the portion where the electrostatic latent image is formed on the peripheral surface of the photosensitive drum 5 so that the electrostatic latent image is converted into toner by a contact developing method. Visualize the image.
[0027]
The regulating blade 2 is formed in a flat plate shape having no bent portion at the tip end portion by a metal material such as SUS, aluminum or phosphor bronze, and the tip end portion is upstream of the support portion in the rotation direction of the developing roller 1. A thin layer of toner having a predetermined thickness is formed on the peripheral surface of the developing roller 1 in pressure contact with the peripheral surface of the developing roller 1.
[0028]
The supply roller 3 is a sponge roller formed in a cylindrical shape using urethane, EPDM, EPM, or the like as a material, and rotates in the direction of the arrow to supply toner to the peripheral surface of the developing roller 1. The stirring blade 4 is rotatably supported, stirs the toner stored in the developing device, and charges the toner with a predetermined charge.
[0029]
The toner adhesion amount (conveyance amount) on the developing roller is 0.4 to 0.7 mg / cm. ² Is preferred. 0.4 mg / cm ² If it is less than the range, the toner development amount is insufficient, resulting in low image density and image unevenness. At the same time, the stress applied to the toner increases due to the small amount of toner transport, which causes a toner fusing phenomenon on the regulating member (blade). In addition, 0.7 mg / cm ² When the amount is larger, the toner charging effect on the regulating member becomes weaker and the image quality with much fogging is obtained.
[0030]
The peripheral speed ratio (R / D) between the developer carrying roller (R) and the photoreceptor (D) is preferably less than 1.0. When it is larger than 1.0, the speed of the developer carrying roller is faster than the speed of the photosensitive member, and the action of rubbing the photosensitive member by the developer works, and filming on the photosensitive member by the external additive in the developer. Causes the phenomenon. Further, when the peripheral speed ratio (R / D) is 1.0, the relative speed between the developer carrying roller and the photosensitive member becomes “0”, so that the collecting action of fog toner to the developer carrying roller does not work. , The image quality will be a lot of fog.
[0031]
[toner]
The toner used in the present invention is specifically composed of the following constituent materials.
As the binder resin, a known resin generally used for toner can be employed. Specific examples of the binder resin include polystyrene, polychlorostyrene, poly-α-methylstyrene, styrene-chlorostyrene copolymer, styrene-propylene copolymer, styrene-butadiene copolymer, and styrene. -Vinyl chloride copolymer, styrene-vinyl acetate copolymer, styrene-acrylic acid copolymer, styrene-acrylic acid ester copolymer, styrene-methacrylic acid copolymer, styrene-methacrylic acid ester copolymer, styrene -Styrenic resins such as methyl α-chloroacrylate copolymer and styrene-acrylonitrile-acrylic acid ester copolymer; vinyl chloride resin; rosin modified maleic acid resin; phenol resin; epoxy resin; saturated polyester resin; Resin; polyethylene, ethylene-acrylic acid Polyethylene resin such as chill copolymer; polypropylene resin; ionomer resin; polyurethane resin; silicone resin; ketone resin; xylene resin; polyvinyl butyral resin;
[0032]
The styrene resin is a homopolymer or copolymer of styrene or a derivative thereof. Specific examples of the styrene-acrylate copolymer include, for example, a styrene-methyl acrylate copolymer, a styrene-ethyl acrylate copolymer, a styrene-butyl acrylate copolymer, and a styrene-octyl acrylate. Examples thereof include copolymers and styrene-phenyl acrylate copolymers. Specific examples of the styrene-methacrylate copolymer include, for example, a styrene-methyl methacrylate copolymer, a styrene-ethyl methacrylate copolymer, a styrene-butyl methacrylate copolymer, and a styrene-octyl methacrylate. Examples thereof include copolymers and styrene-phenyl methacrylate copolymers.
[0033]
Only one type of these binder resins may be used, or two or more types may be used in combination. Of the binder resins exemplified above, styrene resins, saturated polyester resins, and unsaturated polyester resins are more preferable. In addition, the manufacturing method of binder resin is not specifically limited.
[0034]
As the colorant, known pigments and dyes generally used for toners can be employed. Specific examples of the colorant include inorganic pigments such as carbon black, iron black, bitumen, chrome yellow, titanium oxide, zinc white, alumina white, and calcium carbonate; phthalocyanine blue, Victoria blue, Organic pigments such as phthalocyanine green, malachite green, Hansa yellow G, benzidine yellow, lake red C, quinacridone magenta; organic dyes such as rhodamine dyes, triallylmethane dyes, anthraquinone dyes, monoazo dyes, diazo dyes; However, it is not particularly limited. These colorants may be used alone or in combination as appropriate according to the color to be colored on the toner. The colorant may be pretreated by a known method such as a so-called master batch method. The amount of the colorant used is not particularly limited, but is more preferably in the range of 1 to 25 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the binder resin, and in the range of 3 to 20 parts by weight. Is more preferable.
[0035]
As the charge control agent, those having a negative charge include monoazo metal compounds, organometallic compounds, chelate compounds, styrene-acrylic acid copolymers, styrene-methacrylic acid copolymers, aromatic hydroxycarboxylic acids, esters, bisphenols. Phenol derivatives and the like. Of these, colorless or light-colored charge control agents that do not affect the color tone of the color toner are particularly preferred. Examples of the negative charge control agent include organic metal complexes such as metal complexes of alkyl-substituted salicylic acid (for example, chromium or zinc complexes of jettery butyl salicylic acid). Examples of positively chargeable dyes include nigrosine dyes, triphenylmethane dyes, quaternary ammonium salts, imidazole compounds, and higher fatty acid metal salts, but are not particularly limited thereto. These charge control agents may be used containing one or more kinds at the same time, more preferably in the range of 0.1 to 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the binder resin. More preferably, it is within the range of 0.5 to 10 parts by weight.
[0036]
In addition, in order to obtain sufficient releasability and releasability from the fixing roller or fixing belt, synthetic wax such as polypropylene and polyethylene, paraffin wax and derivatives thereof, microcrystalline wax and derivatives thereof, etc. are used as dispersants and release agents. Petroleum wax and its modified wax, carnauba wax, rice wax, candelilla wax and other plant waxes are used. By maintaining sufficient releasability by this, high temperature / low temperature offset can be prevented.
[0037]
The mixture of the above toner constituent materials is melt-kneaded with a kneader, and the obtained kneaded product is rolled, cooled, coarsely pulverized, mechanically or finely pulverized by a conventionally known method, finely pulverized, jet stream The volume average particle size (D) is determined by particle size measurement using a Coulter Counter TA-II or Coulter Multisizer (Coulter). ₅₀ Toner particles of 5-15 μm are obtained in v).
[0038]
Next, in order to add functions such as fluidity and abrasiveness to the obtained toner particles, colorless or white organic and inorganic fine particles may be dispersed and added to the toner surface. As the addition amount, it is preferable to use 0.3 to 5 parts by weight of inorganic fine powder with respect to 100 parts by weight of the toner.
[0039]
Examples of the organic fine powder include fine powders such as acrylic resin, polyester resin, fluorine resin, styrene resin, melamine resin, and their condensates.
Examples of the inorganic fine powder include silica fine powder, titanium oxide fine powder, and alumina fine powder. In particular, the specific surface area is 90 to 150 m by nitrogen adsorption measured by the BET method. ² / G) inorganic fine powders in the range give good results. In addition, the inorganic fine powder may be a silicone varnish, various modified silicone varnishes, silicone oil, various modified silicone oils, a silane coupling agent, a silane coupling agent having a functional group, for the purpose of hydrophobization and chargeability control, if necessary. It is also preferable that it is treated with a treating agent such as another organosilicon compound. Two or more kinds of treatment agents may be used. In particular, silica fine powder surface-treated with silicone oil or the like is preferable. As other additives, for example, a lubricant such as Teflon, zinc stearate, polyvinylidene fluoride, silicone oil particles (containing about 40% silica) is preferably used. Abrasives such as cerium oxide, silicon carbide, calcium titanate, and strontium titanate are preferably used. Further, a small amount of a conductivity-imparting agent such as zinc oxide, antimony oxide, or tin oxide may be used as a developability improver with white fine particles having a polarity opposite to that of the toner particles.
[0040]
[Examples and Comparative Examples]
a. Toner manufacturing method
100 parts by weight of a polyester resin, 5.0 parts by weight of a colorant (carbon black), 1.0 part by weight of a negatively chargeable charge control agent, and 2.0 parts by weight of a low melting point wax are uniformly mixed with a super mixer. The mixture was cooled by heating, melting and kneading with a shaft extruder. The obtained kneaded material was coarsely pulverized with a cutting mill and then finely pulverized with an ultrasonic jet mill, and a fine particle having a volume converted particle size of 5 μm or less was removed with a classifier to obtain a toner. The particle diameter of the toner is distributed in a volume converted particle diameter range of 5 to 16 μm, and the volume average particle diameter of the toner is 8.5 μm. Next, as a surface treatment of the toner, an external additive shown in Table 1 was externally added with a Henschel mixer to 100 parts by weight of the toner, thereby realizing flowability and a spacer effect to the toner. At this time, as the order of external addition, inorganic fine particles were first externally added, and then organic fine particles were externally added.
[0041]
[Table 1]

[0042]
b. Image forming apparatus
The photoreceptor process and the developing device shown in FIG. 1 were used.
c. Live-action test
The developing device of Sharp AR-C150 was remodeled for a non-magnetic one component, and a continuous live-action test of 20000 sheets for only a single color was performed under a normal temperature and humidity environment.
d. Image density measurement
The image density on the paper was measured using an X-rite 938 density measuring device manufactured by X-rite.
e. Image ground fog measurement
A predetermined position of the paper (A4) was measured in advance with a Nippon Denshoku whiteness meter Σ90, and the difference before and after the output was observed.
[0043]
f. PC fog measurement
A transparent tape (Sumitomo 3M Mending Tape) is pasted on the non-image area on the peripheral surface of the photosensitive drum 5 and then pasted again on a blank sheet. The density is measured using an X-rite 938 densitometer. The difference between this concentration and the measured concentration of white paper when the transparent tape was directly applied was taken as the PC fog value.
g. Confirmation of fusion material on the control blade
After the developing roller 1 was removed and the toner on the regulating blade 2 was blown off by a blower, the state of the surface of the regulating blade 2 was confirmed by an optical microscope. A transparent tape (mending tape manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd.) was applied to the peripheral surface of the developing roller 1 and then applied again on a blank sheet, and the presence or absence of white streaks was visually confirmed.
[0044]
h. External additive coverage on toner surface
The coverage of the external additive can be obtained from the following calculation formula.
《Coverage calculation formula》
f = √3 / 2π * D · ρt / d · ρi * C
Here, D: toner particle diameter, d: external additive particle particle diameter, ρt: true toner specific gravity, ρi external additive particle true specific gravity, and C: weight ratio of toner and external additive particles.
i. Toner fluidity measurement
The developing device of AR-C150 manufactured by Sharp Corporation is modified, and the toner fall amount per unit time when the fall amount of toner from the hopper is measured for 5 minutes is measured and judged.
Table 2 shows the results of live-action evaluation.
[0045]
[Table 2]

[0046]
Specific examples and comparative examples relating to the present invention will be described below.
[Example 1]
The toner A shown in Table 1 obtained by the production method “a” was modified for use with a non-magnetic one-component developing device of AR-C150 manufactured by Sharp Corporation. A continuous live-action test was conducted.
At this time, the toner adhesion amount (conveyance amount) on the developer carrying roller (1 in FIG. 1) is 0.55 mg / cm. ² The peripheral speed ratio (R / D) between the developer carrying roller (R) and the photoreceptor (D) at this time is 0.90.
[0047]
As a result of evaluation of actual images of 20000 sheets, the image density and background fog (fogging on paper) and PC fog (fogging on photoconductor) were stable from the initial stage to 20000 sheets. Further, there was no image quality defect such as image unevenness, and neither toner fusing to the regulating blade nor toner filming to the photoreceptor occurred.
[0048]
[Examples 2 to 7]
The same evaluation as in Example 1 was performed except that the toners B to G shown in Table 1 were used. As shown in Table 2, there were no problems in image density, fogging, image quality, etc., and toner fusion to the regulating blade and toner filming to the photoreceptor did not occur.
[0049]
[Example 8]
Evaluations similar to those in Example 1 were carried out except that, in the external additive formulation of the toner G shown in Table 1, the toner H to which organic fine particles were externally added and then inorganic fine particles were externally used was used. As shown in Table 2, the image density, fogging, image quality, etc. are slightly inferior to those using the toner G, but there is no problem in quality, and the toner is fused to the regulating blade and the toner is filled to the photoreceptor. No ming phenomenon occurred.
[0050]
[Comparative Example 1]
The same evaluation as in Example 1 was performed except that the toner I shown in Table 1 was used.
An increase in fog was observed due to the insufficient charge amount being obtained when copying 3000 sheets.
[0051]
[Comparative Example 2]
The same evaluation as in Example 1 was performed except that the toner J shown in Table 1 was used.
An increase in fogging and image unevenness due to the inability to obtain a sufficient charge amount when copying 10,000 sheets were observed. At this time, the toner conveyance amount on the developing roller was 0.35 mg / cm 2. This is probably due to poor charging and poor conveyance due to low toner fluidity (4.0 g / min).
[0052]
[Comparative Example 3]
The same evaluation as in Example 1 was performed except that the toner K shown in Table 1 was used.
An increase in fog was observed due to the insufficient charge amount being obtained when copying 2000 sheets. The fluidity of the toner at this time seems to be due to poor charging and a decrease in the conveyance amount due to a low (4.5 g / min).
[0053]
[Comparative Example 4]
The same evaluation as in Example 1 was performed except that the toner L shown in Table 1 was used.
An increase in fogging and image unevenness due to the inability to obtain a sufficient charge amount when copying 3000 sheets were observed. This is probably due to poor charging and poor conveyance due to the low spacer effect of the toner regulating blade.
[0054]
[Comparative Example 5]
The same evaluation as in Example 1 was performed except that the toner M shown in Table 1 was used.
Image unevenness and toner filming on the photoreceptor due to the insufficient charge amount at the time of copying 7000 sheets were observed. At this time, the fluidity (3.3 g / min) of the toner is low, and the toner conveyance amount is large (0.74 mg / cm). ² ) Due to poor charging and conveyance.
[0055]
“Comparative Example 6”
The same evaluation as in Example 1 was performed except that the toner N shown in Table 1 was used.
Insufficient toner conveyance amount and insufficient image density and image unevenness were observed during the initial actual image evaluation. At the same time, the phenomenon of toner fusing onto the regulating blade was observed. At this time, the toner transport amount on the developing roller is 0.33 mg / cm. ² Met.
[0056]
[Comparative Example 7]
The same evaluation as in Example 1 was performed except that the toner O shown in Table 1 was used.
Insufficient toner conveyance amount and insufficient image density and image unevenness were observed during the initial actual image evaluation. At this time, the toner transport amount on the developing roller is 0.35 mg / cm. ² Met.
[0057]
[Comparative Example 8]
Except that the toner N shown in Table 1 was used, the peripheral speed ratio between the developing roller and the photosensitive member was changed to 1.35, and the same evaluation as in Example 1 was performed.
When copying 6000 sheets, toner filming on the photoconductor was observed due to an increase in the friction factor of the developer to the photoconductor due to an increase in the peripheral speed ratio.
[0058]
[Comparative Example 9]
The same evaluation as in Example 1 was performed except that the toner P shown in Table 1 was used.
An increase in fogging was observed due to the insufficient charge amount being obtained when copying 12,000 sheets. Further, in the fixability test at low temperature and low humidity at this time, sufficient fixing strength was not obtained, and an offset phenomenon was observed.
[0059]
From the above, the effects of the respective toners and process conditions in the nonmagnetic one-component development method according to the configuration of the present invention were confirmed.
[0060]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the invention, the organic fine particles and the layer for ensuring sufficient fluidity of the toner by externally adding the inorganic fine particles to the toner surface and preventing the external additive from being embedded in the toner surface; A uniform toner layer can be formed on the developer-carrying roll by externally adding two types of organic fine particles, organic fine particles for rapidly charging the toner at the formation regulating member to the toner surface. It was.
[0061]
According to the second aspect of the present invention, the relationship between the particle size of the organic fine particles and the inorganic fine particles externally added to the toner surface is designed so as to satisfy the above relationship. Triboelectric charge was obtained.
[0062]
According to the invention of claim 3, sufficient fluidity of the toner can be obtained by setting the average particle size of the inorganic fine particles to 20 nm or less.
[0063]
According to the fourth aspect of the present invention, it is possible to obtain an effect of preventing the embedding of the inorganic fine particles on the toner surface and a sufficient frictional charging effect in the layer formation regulating member by changing the average particle diameter of the organic fine particles.
[0064]
According to the invention of claim 5, sufficient fluidity and frictional charging of the toner can be obtained by maintaining the amount of organic fine particles added in the range of 0.1 wt% to 1.0 wt% with respect to 100% of the toner.
[0065]
According to the invention of claim 6, when the coverage by silica fine particles is in the range of 70% to 210%, sufficient fluidity and good fixing performance can be obtained.
[0066]
According to the invention of claim 7, when the bulk density of the silica fine particles is 100 g / L to 250 g / L, the silica fine particles have good adhesion to the toner surface, so that the silica fine particles are less detached and The fluidity was stable.
[0067]
According to the invention of claim 8, by adding externally inorganic fine particles first and then adding organic fine particles, the inorganic fine particles can be stabilized on the toner surface, and the inorganic fine particles adhere to the surface of the organic fine particles. Could be prevented. As a result, sufficient fluidity of the toner and good triboelectric charging effect could be obtained.
[0068]
According to the ninth aspect of the present invention, a uniform toner layer can be formed on the developer carrying roll by using the nonmagnetic one component toner in the nonmagnetic one component developing method.
[0069]
According to the invention of claim 10, since a sufficient development amount can be ensured on the photoreceptor, a good image density, fog and image quality can be obtained without causing toner fusion to the layer formation regulating member. .
[0070]
According to the invention of claim 11, by reducing the peripheral speed ratio (R / D) between the developer carrying roll (R) and the photoconductor (D) to less than 1.0, the stress on the photoconductor of the toner is reduced. The effect can be increased and the filming phenomenon of toner on the photoreceptor can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a non-magnetic one-component developing apparatus for performing fixing property evaluation of an embodiment.
[Explanation of symbols]
1: developing roller, 2: regulating blade, 3: developer supply roller, 4: stirring blade, 5: photoconductor, 6: charger

Claims

A non-magnetic one-component toner used in a non-magnetic one-component developing method, wherein inorganic fine particles and a plurality of organic fine particles having different properties are externally added to the surface of a base toner particle composed of at least a binder resin and a color pigment,
The inorganic fine particles are silica fine particles;
A plurality of organic fine particles having the different properties is by the combination of melamine resin and an acrylic resin,
Ri coverage of 70% to 210% der in the toner surface by the silica fine particles,
Wherein the average particle size of the organic fine particles (A), the ratio of the average particle diameter of the inorganic fine particles (B) is non-magnetic one-component toner according to claim 10 ≦ A / B ≦ 120 der Rukoto.

The nonmagnetic one-component toner according to claim 1, wherein an average particle diameter of the inorganic fine particles is 20 nm or less.

Non-magnetic one-component toner according to claim 1 or 2, wherein the average particle diameter of the plurality of the organic fine particles are different.

Non-magnetic one-component toner according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the total amount of the organic fine particles is 0.1 wt% 1.0 wt%.

The inorganic fine particles are silica fine particles, non-magnetic one-component toner according to any one of claims 1 to 4 bulk density of the silica fine particles is characterized in that it is a 100g / L~250g / L.

A toner serving as the base, said after pre externally added by adding inorganic fine particles, non-magnetic one according to any one of claims 1 to 5, characterized in that re externally added by adding the organic fine particles Ingredient toner.

In a non-magnetic one-component developing method in which an electrostatic latent image is visualized as a toner image by supplying toner thinned on the peripheral surface of a developer carrying roller by a layer formation regulating member to the contacted photoreceptor surface A nonmagnetic monocomponent developing method using the nonmagnetic monocomponent toner according to any one of claims 1 to 5 .

The nonmagnetic one-component developing method according to claim 7 , wherein the toner adhesion amount on the developer carrying roll is 0.4 to 0.7 mg / cm ² .

The peripheral speed ratio between the developer carrying roll (R) photoreceptor (D) (R / D) is a non according to claim 7 or 8, characterized in that the R / D <1.0 Magnetic one-component development method.