JP2002202637A - 電子写真用キャリア及びそれを用いた現像剤、及びその現像方法 - Google Patents
電子写真用キャリア及びそれを用いた現像剤、及びその現像方法Info
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Abstract
るだけでなく、その目標帯電量を印刷中保持すること
で、カブリと画像濃度、すなわち帯電立ち上がりと帯電
量保持を両立させることのできるキャリアを提供する。 【解決手段】 磁性粒子の表面を樹脂で被覆した電子写
真用キャリアであって、式 (B)>(−19.4)×
(A)+31 [式中、(A)は、キャリア中の炭素含
有重量%を意味し、(B)は、光電子放出数(CPS)
の平方根(CPS)1/2と励起エネルギー(eV)の比
を意味する]を満足する電子写真用キャリアを用いる。
Description
てトナーを帯電させる2成分タイプの電子写真現像法に
用いられる電子写真用磁性キャリア、および電子写真用
現像剤、および現像方法に関する。
性には種々のものがあるが、その中で重要な特性の一つ
に、現像剤を作成する際に混合して用いるトナー、ある
いはその現像剤を装置内で使用し、印刷を継続してゆく
際に補給するトナーを速やかに帯電させること、すなわ
ちトナーの帯電立上がり性を良好にならしめるキャリア
であることがあげられる。印刷中に新たなトナーが現像
剤中に補給され、そのトナーの帯電が速やかに立上がら
ない場合には、帯電不良のトナーが発生し、本来現像さ
れるべきでない非画像部にもトナーが付着してバックグ
ラウンドを汚してしまう。これをカブリという。このト
ナーの帯電不良を無くし、カブリを防止するために様々
の工夫がなされている。特にキャリアについてはコア材
である磁性粒子の剤質、粒子の大きさ(粒径)、表面被
覆剤の有無および被覆樹脂の種類、熱処理等が種々検討
されている。これらを検討することで、トナーに対する
帯電性能や現像剤の電気抵抗を最適化し、カブリを減ら
す工夫がなされている。
る。特開昭47−17435公報にはフッソ樹脂を用い
ることが記載されている。特開昭60−19156公報
では、シランカップリング剤を用いることで画像濃度不
足、画像カブリ対策をすると記載されている。特開昭6
1−204643公報にはシリコーン樹脂中に導電剤を
添加することが提案されている。
ーン樹脂被覆キャリアにおいてトナーに対する摩擦帯電
量を1.2〜2.5倍となるまであらかじめ機械的撹拌
を加えるメカノケミカル処理を施すことで、かぶり、濃
度むら、かすれなどの無い良好な画像が得られると記載
されている。特公平6−73030公報では、フッソ樹
脂中にフッソ樹脂粉末を分散した被覆層をコア材表面に
担持させたキャリアについて、カブリが少なく、帯電量
の経時安定性に優れるとしている。特開平11−125
934公報には、シリコーン樹脂で被覆されたキャリア
に機械的衝撃力を加えて現像剤の帯電量を1.5倍にす
ることで、初期から安定した帯電量が得られ、高濃度で
かぶりの無い高品質な画像が長期にわたって得られると
記載されている。
においても普遍的なカブリの解決法は見いだされていな
い。また、キャリアにはトナーを素早く目標の帯電量に
まで帯電させるだけでなく、その帯電量を印刷中保持す
ることも求められる。それは印刷時の画像濃度を一定に
保つためである。この両者(カブリの解消と画像濃度の
保持、すなわち帯電立ち上がりと帯電量保持)を両立さ
せる方法は種々検討されているが、これまで満足な技術
は見出されていない。
については種々検討されているが、その1つとして両者
の表面のエネルギ−準位の差により、トナーとキャリア
が接触したときに電子のやりとりが起こり、その結果ト
ナーが帯電するという機構が考えられている。この表面
のエネルギー準位を仕事関数という。一般に仕事関数が
異なる2つの物質が接触した場合は、仕事関数の小さい
方が電子を放出しやすい(正帯電しやすい)傾向にあ
る。
唱されているが、一般的には、測定対象物に種々の波長
の光を照射して、その時に対象物から放出される光電子
を測定するという方法がとられている。光電子は、ある
一定水準以上のエネルギーを持つ波長の光を照射しない
と放出されないので、光の波長(エネルギー)と光電子
放出量の関係から、光電子の放出が始まる最小のエネル
ギー値が求められる。一般的には、このときのエネルギ
ー値を測定対象物の仕事関数としている。照射光として
は、よりエネルギーの大きいX線や電子線がよく用いら
れ、また、光電子の精密な観察のために真空中で測定さ
れる。
で対象物に光を照射して仕事関数を測定する低エネルギ
ー電子計数方式を用いた装置が開発され、トナー、キャ
リア、およびこれらを混合した現像剤の分野でも同装置
を利用した仕事関数に関する検討が進められている。た
とえば特開平9−106108公報では、トナーとキャ
リアの仕事関数の関係を規定している。特許第2954
786号公報では、フルカラートナー各色の仕事関数差
を特定することで色再現性に優れたトナーができるとさ
れている。
の目安ではあるものの、それだけでは現像装置内におけ
るキャリア及びトナーの帯電挙動を解明するのは不十分
であり、特に現像剤中のトナーの帯電立ち上がりについ
ては仕事関数だけでは判断できない。仕事関数で規定さ
れた前記先行技術のキャリア及びトナーにおいても、カ
ブリの解消と画像濃度の保持、すなわち帯電立ち上がり
と帯電量保持を両立させる満足な技術は見出されていな
い。
子写真用キャリアについて、トナーを素早く目標の帯電
量にまで帯電させるだけでなく、その目標帯電量を印刷
中保持することで、カブリと画像濃度、すなわち帯電立
ち上がりと帯電量保持を両立させることのできるキャリ
アを提供することにある。
が無く、均一な画像濃度において長時間の印刷ができる
電子写真用現像剤を提供することにある。
立ち上がりと帯電量保持を両立させることのできるキャ
リアを用いた電子写真用現像剤による現像方法を提供す
ることにある。
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明に到達し
た。即ち、本発明は上記課題を解決するために、磁性粒
子の表面を樹脂で被覆した電子写真用キャリアであっ
て、式 (B)>(−19.4)×(A)+31[式
中、(A)は、キャリア中の炭素含有重量%を意味し、
(B)は、光電子放出数(CPS)の平方根(CPS)
1/2と励起エネルギー(eV)の比を意味する]を満足
する電子写真用キャリアを提供するものである。
バインダー樹脂を含有するトナーと、前記電子写真用キ
ャリアとを含有する電子写真用現像剤を提供するもので
ある。
を用いて静電荷像を現像する現像方法を提供するもので
ある。
真用キャリアを用いることで、トナーの帯電の立ち上が
りが改善され、また帯電量が初期の帯電量に到達するま
での時間が短くなる。その結果、カブリの低減と、印刷
時の画像濃度を一定に保つことが可能となる。
%である(A)と光電子放出数(CPS)の平方根(C
PS)1/2と励起エネルギー(eV)の比である(B)
の相関関係を調べるために、種々のキャリア及びトナー
からなる二成分現像剤のサンプルを作製し、トナーの帯
電挙動及び印字状態を調査した。キャリアにおいては、
キャリア表面の被覆樹脂の種類又は被覆量を変え、ある
いは、キャリア製造時におけるシェアの強度又は表面処
理方法等を変えてサンプルを製造した。また、トナーに
おいては、帯電制御剤の種類及び含有量を変えてサンプ
ルを作製した。調査結果について、横軸を(A)、縦軸
を(B)として図を作成すると図3の通りになる。図3
には帯電挙動及び印字特性が優れる現像剤に用いられた
キャリアは○印で、両方の特性がやや良好な現像剤に用
いられたキャリアは□印で、また、両方の特性が劣る現
像剤に用いられたキャリアは×印によりプロットされて
いる。本発明者らは、図3から、(B)が(B)=
[(−19.4)×(A)+31]で示される直線の上
側であると、つまり、(B)が[(−19.4)×
(A)+31]で算出される値よりも大きいと良好な現
像剤特性が得られることを見出して本発明を完成させ
た。
て、酸素気流中でキャリアを燃焼させた時に発生する二
酸化炭素および一酸化炭素量を測定し、その量から計算
したキャリアの炭素量をいう。より詳しくは、(A)と
は、表面が樹脂で被覆されたキャリアを燃焼した際に発
生する二酸化炭素および一酸化炭素の量を測定し、その
測定結果を基に該キャリア中に含有されていた炭素原子
の総重量を求めて、その炭素原子の総重量を燃焼前の該
キャリアの重量で除することにより求められる値であ
る。したがって、本発明における(A)とは樹脂被覆キ
ャリア中の炭素含有重量%を意味する。 装置:金属中炭素分析装置 EMIA−110(堀場製
作所 製) 試料重量:0.5g 燃焼温度:1250℃ 測定時間:30秒 測定温度:25℃ 測定湿度:60%
る。
分光装置及び同装置の測定値から求める(B)につき説
明する。本発明で規定する(B)を求めるために用いる
低エネルギー電子分光装置は、前記の理研計器製AC−
1である。図1にAC−1の装置の模式的な構成図を示
す。UV光源は、500nWの光源を用いる。このラン
プから出た光をモノクロメータにより200〜360n
mの任意の波長に分光し、サンプル表面に照射する。2
00〜360nmの光はエネルギーに換算すると、おの
おの6.2〜3.4eVとなるが、本発明では単色化さ
れた入射光のエネルギー範囲を6.0〜3.8eVとし
た。この光をエネルギーの低い方から高い方に向かって
スイープしていくと、あるエネルギーで光電効果による
光電子放出が始まる。この時のエネルギー値が一般に光
電的仕事関数(仕事関数)といわれる値である。サンプ
ルから放出された光電子は、空気中の酸素分子を電離
し、イオン化した酸素分子は低エネルギー電子計数装置
(検出器)内部に運ばれ、そこで光電子を放出すること
により、結果としてサンプルから放出された光電子数が
計数される。ここで、放出された光電子放出数の平方根
(CPS)1/2と励起エネルギー(eV)の関係は図2
に示す様になる。図2に示された傾きB[(CPS)
1/2/(eV)]が本発明における式中の(B)であ
る。つまり、図2中の傾きB[(CPS)1/2/(e
V)]が光電子放出数(CPS)の平方根(CPS)
1/2と励起エネルギー(eV)の比であり、本発明にお
ける式中の(B)を意味する。なお、(CPS:Cou
nt Per Second)は、試料表面から放出さ
れる1秒間あたりの光電子数である。また、上記の励起
エネルギー(eV)とはサンプルが受けた光エネルギー
量である。
ャリアは樹脂で磁性粒子の表面を被覆したキャリアであ
る。キャリアのコア材となる磁性粒子としては、酸化鉄
粉、マグネタイト、フェライトが使用できる。中でもフ
ェライトを使用するのが好ましく、特にマンガンを含有
するフェライトは帯電性と電気抵抗のバランスが良く好
ましい。
等、流動性、電気抵抗と帯電性のバランスで任意に使用
できる。中でも特に、球状のコア材がキャリアとなった
場合、流動性が高く好ましい。平均粒径は一般的には1
0〜500μmであるが、高解像度画像を印刷するため
には30〜110μmが好ましい。
ング樹脂としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリビニル
アセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラ
ール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルカルバゾール、ポリ
ビニルエーテルポリビニルケトン、塩化ビニル/酢酸ビ
ニル共重合体、スチレン/アクリル共重合体、オルガノ
シロキサン結合からなるストレートシリコン樹脂あるい
はその変性品、フッ素樹脂、(メタ)アクリル樹脂、ポ
リエステル、ポリウレタン、ポリカーボネート、フェノ
ール樹脂、アミノ樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミ
ン樹脂、ユリア樹脂、アミド樹脂、エポキシ樹脂、アク
リルポリオール樹脂等が使用できる。
ッ素樹脂、(メタ)アクリル樹脂が帯電安定性、被覆強
度等に優れ、より好適に使用し得る。つまり本発明で用
いられる樹脂被覆キャリアは、コア材としてフェライト
を用い、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、(メタ)アクリ
ル樹脂から選ばれる1種以上の樹脂で被覆された樹脂被
覆磁性キャリアであることが好ましい。中でも、特にシ
リコン樹脂がキャリア表面にトナ−が固着しにくく好ま
しい。また必要に応じて樹脂被覆後に架橋反応させるこ
とで被覆膜の強度や帯電量を調整することもできる。そ
して、被覆樹脂はキャリア全面を均一に被覆していても
よく、また、斑点状に一部のコア材が露出するように被
覆していてもよい。
ボンブラックなど)、4級アンモニウム塩、触媒などを
加えてもよい。例えば、上記の被覆樹脂中に分散させる
導電性調整剤としては、アセチレンブラック、チャンネ
ルブラック、ファーネスブラック、ケッチェンブラック
等のカーボンブラック、SiC、TiC、等の金属炭化物、B
N、NbN、TiN等の金属窒化物、MoB、CrB、TiB2等の金属
ホウ化物、ZnO、PiO2、SnO2等の金属酸化物、Al、Ni等
の金属微粉末を用いることができる。上記導電性調整剤
の数平均径は0.01〜5μm、好ましくは0.05〜3μm程度
が適当である。これは、透過型電子顕微鏡により測定さ
れる。特に上記の中でもカーボンブラックが好ましい。
す。 (1)コア材である磁性粒子に樹脂を被覆して、樹脂被
覆キャリアを作製する方法。キャリアのコア材表面への
樹脂の被覆方法は特に手段を選ぶものではないが、樹脂
の溶液中に浸漬する浸漬法、樹脂溶液をキャリアのコア
材表面へ噴霧するスプレー法、あるいはコア材を流動エ
アーにより浮遊させた状態で噴霧する流動床法、ニーダ
ーコーター中でコア材と樹脂溶液を混合し、溶剤を除去
するニーダーコーター法などが挙げられる。樹脂溶液中
に使用される溶剤は樹脂を溶解するものであれば特に限
定されるものではないが、例えば、トルエン、キシレ
ン、アセトン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラ
ン、ジオキサン等が使用できる。ただし、この際、被覆
した樹脂によりコア材同士がくっつく問題がある。 (2)熱架橋タイプの樹脂(シリコーン樹脂等)の場
合、150〜300度の温度で熱処理を施す。これによ
り樹脂の架橋が進み、膜強度が向上するが、やはりキャ
リア同士がくっつく問題がある。 (3)キャリアにシェアをかけ、ほぐす(解砕処理)。
製造されるが、前記の如く被覆樹脂によりコア材(磁性
粒子)同士が凝集するという問題が生じやすい。凝集し
たキャリアをほぐすために、以下のような解砕処理が行
われる。解砕の方法には種々の方法があるが、例えば、
密閉できる容器中にキャリアと必要に応じてジルコニア
ビ−ズ等硬質ビ−ズを一緒に入れ、混合、撹拌する。工
業的にはヘンシェルミキサー、ナウターミキサー、Wコ
ーン型ブレンダー等でキャリアにシェアをかけてほぐ
し、所定の粒度分布をもつキャリアとする。
ば、上記の方法により製造されるが、(A)と(B)の
関係を前記の式を満たすように調整するには、必要に応
じて、樹脂被覆キャリア製造時、あるいは製造後に以下
のように処理するとよい。 (1)解砕処理時におけるキャリアにかけるシェアを調
整する。例えば、解砕時の処理時間、処理速度、処理強
度、処理方法を適宜選択することにより、解砕処理時に
おけるキャリアにかけるシェアを調整する方法がある。
一般的には、シェアを強くした方が、(B)の値は大き
くなる。 (2)通常の解砕処理後、イオンスパッタ装置などを用
いて、ドライエッチング処理を施すことにより(B)の
値は大きくなる。
きくすれば前記の式の右辺は小さくなるのであるが、樹
脂被覆量の増大に伴い、一般的には、(B)が小さくな
り、樹脂被覆量を必要以上に大きくするのは好ましくな
い。通常樹脂被覆量は炭素量として0.05〜3.0%
である。好ましくは0.1〜1.5%が良い。特に0.
3〜0.9%が良い。
定されるものではない。本発明で使用するトナーの結着
樹脂としては、通常、トナーにおいて結着樹脂として用
いられているもので有れば特に限定すること無く使用す
ることができ、例えば、ポリスチレン、スチレン−(メ
タ)アクリル酸エステル共重合体、オレフィン樹脂、ポ
リエステル樹脂、アミド系樹脂、ポリカーボネイト樹
脂、エポキシ系樹脂、並びにこれらのグラフト重合体及
びそれらの混合物などを上げることができる。
性、定着特性、あるいは有彩色の有機顔料等を含むカラ
ートナー用樹脂として用いた場合の色再現性等を考慮す
るとポリエステル樹脂、スチレン−(メタ)アクリル酸
エステルの共重合体樹脂が好適に使用しうる。
脂であるポリエステル樹脂は、例えばジカルボン酸とジ
オールを通常の方法で脱水縮合して得られる。ジカルボ
ン酸としては、例えば無水フタル酸、テレフタル酸、イ
ソフタル酸、オルソフタル酸、アジピン酸、マレイン
酸、無水マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコ
ン酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、テトラヒドロ無水フ
タル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、コハク酸、マロ
ン酸、グルタル酸、アゼライン酸、セバシン酸等のジカ
ルボン酸又はその誘導体が挙げられる。
グリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコ
ール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコ
ール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジ
オール、ビスフェノールA、ポリオキシエチレン−
(2.0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)
プロパン及びその誘導体、ポリオキシプロピレン−
(2.0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)
プロパン、ポリオキシプロピレン−(2.2)−ポリオ
キシエチレン−(2.0)−2,2−ビス(4−ヒドロ
キシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン−
(6)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロ
パン、ポリオキシプロピレン−(2.2)−2,2−ビ
ス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプ
ロピレン−(2.4)−2,2−ビス(4−ヒドロキシ
フェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン−(3.
3)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパ
ン及びその誘導体、等が挙げられる。
ポリプロピレングリコール、エチレンオキサイド−プロ
ピレンオキサイドランダム共重合体ジオール、エチレン
オキサイド−プロピレンオキサイドブロック共重合体ジ
オール、エチレンオキサイド−テトラハイドロフラン共
重合体ジオール、ポリカプロカクトンジオール等のジオ
ールを用いることも出来る。
酸、無水トリメリット酸、ピロメリット酸、無水ピロメ
リット酸等の三官能以上の芳香族カルボン酸またはその
誘導体を、あるいはソルビトール、1,2,3,6−ヘ
キサンテトラオール、1,4−ソルビタン、ペンタエリ
スリトール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,
5−ペンタントリオール、グリセリン、2−メチルプロ
パントリオール、2−メチル−1,2,4−ブタントリ
オール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパ
ン、1,3,5−トリメチロールベンゼン等の三官能以
上のアルコールを、あるいは、ビスフェノールA型エポ
キシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、エチレン
グリコールジグリシジルエーテル、ハイドロキノンジグ
リシジルエーテル、N,N−ジグリシジルアニリン、グ
リセリントリグリシジルエーテル、トリメチロールプロ
パントリグリシジルエーテル、トリメチロールエタント
リグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールテトラグ
リシジルエーテル、クレゾールノボラック型エポキシ樹
脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、エポキシ基
を有するビニル化合物の重合体、あるいは共重合体、エ
ポキシ化レゾルシノール−アセトン縮合物、部分エポキ
シ化ポリブタジエン、半乾性もしくは乾性脂肪酸エステ
ルエポキシ化合物の一種以上のもの等、の三官能以上の
多価エポキシ化合物を併用することも出来る。
上記の原料成分を用いて脱水縮合反応或いはエステル交
換反応を行うことにより得ることができる。この際の反
応温度及び反応時間は、特に限定されるものではない
が、通常150〜300℃で2〜24時間である。
酸化亜鉛、酸化第一錫、ジブチル錫オキサイド、ジブチ
ル錫ジラウレート等を適宜使用する事が出来る。
現像用トナーとして適正なガラス転移点、溶融粘度特性
を有していれば良く、その粘度が1×105ポイズとな
る温度が95℃以上のものが良好な定着性を示すので好
ましいが、中でも、その粘度が1×105ポイズとなる
温度が95〜170℃のものが低温における定着性も良
好なのでより好ましく、その粘度が1×105ポイズと
なる温度が95〜160℃のものが、特に好ましい。
上のものが好ましく、中でも、Tgが45〜85℃のも
のが特に好ましい。さらに、酸価については30以下が
望ましく、中でも、10以下が特に望ましい。酸価が高
すぎると帯電量の低下を招き所期の帯電量が得られな
い。
テルの共重合体樹脂に用いられるスチレンモノマーとし
ては、例えばスチレン、α-メチルスチレン、ビニルト
ルエン、p-スルホンスチレン、ジメチルアミノメチルス
チレン等がある。
ては、例えばメチル(メタ)アクリレート、エチル(メ
タ)アクリレート、n-プロピル(メタ)アクリレー
ト、イソプロピル(メタ)アクリレート、n-ブチル
(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレー
ト、ターシャリーブチル(メタ)アクリレート、オクチ
ル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)ア
クリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリ
ル(メタ)アクリレートの如きアルキル(メタ)アクリ
レート;シクロヘキシル(メタ)アクリレートの如き脂
環族(メタ)アクリレート;ベンジル(メタ)アクリレ
ートの如き芳香族(メタ)アクリレート;ヒドロキシエ
チル(メタ)アクリレートの如き水酸基含有(メタ)ア
クリレート;(メタ)アクリロキシエチルホスフェート
の如きリン酸基含有(メタ)アクリレート;2-クロロエ
チル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシ3-クロロプロ
ピル(メタ)アクリレート、2,3-ジブロモプロピル(メ
タ)アクリレートの如きハロゲン原子含有(メタ)アク
リレート;グリシジル(メタ)アクリレートの如きエポ
キシ基含有(メタ)アクリレート;2-メトキシエチル
(メタ)アクリレート、2-エトキシエチル(メタ)アク
リレートの如きエーテル基含有(メタ)アクリレート;
ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチル
アミノエチル(メタ)アクリレートの如き塩基性窒素原
子又はアミド基含有(メタ)アクリレート;等が挙げら
れる。
合物も必要に応じ用いることができる。例えば、(メ
タ)アクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、マレイン
酸、フマール酸の如きカルボキシル基含有ビニルモノマ
ー;スルホエチルアクリルアミドの如きスルホ基含有ビ
ニルモノマー;(メタ)アクリロニトリルの如きニトリ
ル基含有ビニルモノマー;ビニルメチルケトン、ビニル
イソプロペニルケトンの如きケトン基含有ビニルモノマ
ー;N-ビニルイミダゾール、1-ビニルピロール、2-ビニ
ルキノリン、4-ビニルピリジン、N-ビニル2-ピロリド
ン、N-ビニルピペリドンの如き塩基性窒素原子又はアミ
ド基含有ビニルモノマー等を使用することができる。
て0.1〜2重量%の範囲で使用してもよい。架橋剤として
は、例えば、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン、
ジビニルエーテル、エチレングリコールジ(メタ)アク
リレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレー
ト、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、
ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,3-
ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,6-ヘキ
サングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチル
グリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコ
ールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコール
ジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ
(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ
(メタ)アクリレート、テトラメチロールメタンテトラ
(メタ)アクリレート等が挙げられる。
ノマーを共重合せしめたスチレン−(メタ)アクリル酸
エステルの共重合体を用いた樹脂においては、金属塩を
用いて架橋樹脂とすることもできる。金属塩としてはA
l、Ba、Ca、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、Hg、Mg、Mn、Ni、P
b、Sn、Sr、Zn等のハロゲン化物、水酸化物、酸化物、
炭酸化物、カルボン酸塩、アルコキシレート、キレート
化合物等がある。架橋反応は溶媒の存在下に加熱攪拌す
ることにより行うことができる。
共重合体の製造方法としては通常の重合方法を採ること
が可能で、溶液重合、懸濁重合、塊状重合等、重合触媒
の存在下に重合反応を行う方法が挙げられる。
ス(2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2'-アゾビスイ
ソブチロニトリル、1,1'-アゾビス(シクロヘキサン-1-
カルボニトリル)、ベンゾイルパーオキサイド、ジブチ
ルパーオキサイド、ブチルパーオキシベンゾエート等が
挙げられ、その使用量はビニルモノマー成分の0.1〜10.
0重量%が好ましい。
ルの共重合体樹脂としては、二成分現像用トナーとして
適正なガラス転移点、溶融粘度特性を有していれば良
く、その粘度が1×105ポイズとなる温度が95℃以
上のものが定着性が良好で好ましいが、なかでも、その
粘度が1×105ポイズとなる温度が95〜170℃の
ものが低温における定着性も良好なのでより好ましく、
その粘度が1×105ポイズとなる温度が95〜160
℃のものが、特に好ましい。
テルの共重合体樹脂のガラス転移温度(Tg)は40℃
以上のものが好ましく、中でも、Tgが45〜85℃の
ものが特に好ましい。
く、15以下であることが特に望ましい。酸価が高すぎ
ると帯電量の低下を招き所期の帯電量が得られない。
用いて現像剤を作製するトナーとしては、特に、正帯電
性、負帯電性トナーのどちらかに限定されるものではな
いが、ポリエステル樹脂を含む正帯電性トナ−はスチレ
ンアクリル系トナーより正帯電性になりにくく、また、
長時間の印刷において安定した正の帯電性能が得られに
くく、例えばカブリが発生しやすい問題があるので、本
発明のキャリアと組み合わせて用いると特に有効であ
る。
と高融点の分岐あるいは架橋ポリエステル樹脂とを組み
合わせて用いると、低温定着性および高温での耐オフセ
ット性がさらに優れたトナーが得られ好ましい。分岐も
しくは架橋ポリエステル樹脂は3価以上の多価カルボン
酸あるいは多価アルコールを用いて製造することができ
る。
剤としては、例えばカーボンブラック、種々の有機顔
料、無機顔料、染料などが用いられ、特に限定するもの
では無いが、一例として下記のものが上げられる。
れる。黒の着色剤としては製法により分類されるファー
ネスブラック、チャンネルブラック、アセチレンブラッ
ク、サーマルブラック、ランプブラック、ケッチェンブ
ラック等のカーボンブラックが、青系の着色剤としては
フタロシアニン系のC.I.Pigment Blue
15−3、インダンスロン系のC.I.Pigment
Blue 60等が、赤系の着色剤としてはキナクリド
ン系のC.I.Pigment Red 122、アゾ系
のC.I.Pigment Red 22、C.I.Pi
gmentRed 48:1、C.I.Pigment
Red 48:3、C.I.Pigment Red 5
7:1等が、黄系の着色剤としてはアゾ系のC.I.P
igment Yellow 12、C.I.Pigme
nt Yellow 13、C.I.Pigment Y
ellow 14、C.I.Pigment Yello
w 17、C.I.Pigment Yellow 9
7、C.I.Pigment Yellow 155、イ
ソインドリノン系のC.I.Pigment Yell
ow 110、ベンズイミダゾロン系のC.I.Pig
ment Yellow 151、C.I.Pigmen
t Yellow 154、C.I.Pigment Y
ellow 180、C.I.Pigment Yell
ow 185等がある。着色剤の含有量は、1重量部か
ら20重量部の範囲内にある。これらの着色剤は1種又
は2種以上の組み合わせで使用することができる。
ないが、通常樹脂100重量部当たり、着色剤1〜30
重量部、好ましくは1〜10重量部である。
カラートナーを製造するにはカラー画像の発色性、透明
性に優れるという点でポリエステル樹脂を用いることが
望ましい。ポリエステル樹脂はスチレンアクリル樹脂に
比較して、より強靱であり現像装置内でのストレスに耐
え、なおかつ低融点であるという特性を持ちカラートナ
ー用樹脂として適している。
いは負帯電性トナーに限定されるわけではないが、必要
に応じて種々の帯電制御剤を用いることができる。例え
ば、正帯電性帯電制御剤としては、トリフェニルメタン
系染料、ニグロシン系染料、4級アンモニウム塩化合
物、又はアミノ基を含有する樹脂、等を用いることがで
きるが、ニグロシン系染料及び4級アンモニウム塩化合
物を併用して用いることが特に望ましい。4級アンモニ
ウム塩化合物としては、ボントロンP−51;(オリエ
ント化学製)、TP−302、TP−415、TP−6
10;(保土谷化学製)が好ましい。
合物を併用する場合は1/9〜9/1の使用比率である
ことが好ましく、2/8〜8/2であることがより好ま
しい。ニグロシン系染料は正帯電付与能力が高いが、帯
電の均一性・安定性に劣り、単独で使用するとカブリが
発生しやすくシャープネスが不足した印刷画像となる。
4級アンモニウム塩化合物は帯電の均一性・安定性が優
れているが、正帯電付与能力が低く、単独で使用するよ
りもニグロシン系染料と併用することにより、連続印刷
時にカブリのない鮮明な印刷画像が安定して得られる。
ニグロシン系染料の使用比率が1より低いとトナーに十
分な帯電が得られず紙への転写効率が低下する。その結
果、ベタ部の均一性、及び画線の解像力の劣る画像とな
る。また、低帯電であることが影響してトナー飛散が増
加する。使用比率が9より多いと帯電量が高くなりす
ぎ、連続印刷においてカブリの多い低濃度・低画質の現
像剤となる。
ても最適な帯電量が得られず、結果として低濃度・低画
質の印刷物となりトナー飛散が発生する現像剤となる。
両者の比率を適宜調節する事により最適の帯電量が得ら
れ、カブリが無く、画線の輪郭がはっきりとした高濃度
かつ高品位の印刷が可能な、トナー飛散の無い長寿命の
現像剤を得ることができる。
電性を付与する化合物であれば、特に限定されるもので
はないが、アゾ系金属錯体(塩)、サリチル酸系金属錯
体(塩)、ベンジル酸金属錯体(塩)、テトラフェニル
金属錯体(塩)、カリックスアレン型のフェノール系縮
合物、環状ポリサッカライド、樹脂系帯電制御剤である
ことが好ましい。
TORON S−34」、「BONTORON S−4
4」(以上 オリエント化学(株))等が挙げられる。
サリチル酸系金属錯体としては、「BONTORON
E−81」、「BONTORON E−84」、「BO
NTORON E−88」(以上 オリエント化学
(株))、「TN−105」(保土谷化学製)等が挙げ
られる。ベンジル酸金属錯体としては、「LR−14
7」「LR−297」(日本カーリット(株))等が挙
げられる。テトラフェニル系金属錯体としては、「CO
PY CHARGE NX」(クラリアント(株))等
が挙げられる。カリックスアレン型化合物としては、
「BONTORON E−89」、「BONTORON
F−21」(以上 オリエント化学(株))が挙げら
れる。環状ポリサッカライドとしては、「COPY C
HARGE NCA」(クラリアント(株))が挙げら
れる。樹脂系帯電制御剤としては、「FCA−1001
−NS」(藤倉化成(株))、「COPY LEVEL
NCS」(クラリアント(株))等が挙げられる。
トナーとして適しているのは、ポリエステル樹脂をバイ
ンダー樹脂とした正帯電性のトナーであり、正帯電性の
帯電制御剤を含有するトナーであることが望ましい。
0重量部当たり0.3〜10重量部用いることが好まし
く、より好ましくは1〜5重量部である。
ヒートロール付着汚れ(オフセット)によるトラブル防
止を目的として、離型効果を高める助剤として、種々の
ワックス類が必要に応じて使用され、例えばモンタン酸
エステルワックスの如き天然ワックス、高圧法ポリエチ
レン、ポリプロピレンの如きポリオレフィン系ワックス
が使用出来る。
ワックス、モンタン系エステルワックス、ライスワック
ス及び/又はカイガラムシワックスを用いることが特に
好ましい。これらのワックスは、特に、ポリエステル樹
脂に最も良好な分散性を示し、定着性、耐オフセット性
の改善が顕著である。
離脂肪酸を除去した脱遊離脂肪酸型カルナウバワックス
を用いることが好ましい。脱遊離脂肪酸型カルナウバワ
ックスの酸価としては8以下が好ましく、より好ましく
は酸価5以下である。脱遊離脂肪酸型カルナウバワック
スは従来のカルナウバワックスより微結晶となりポリエ
ステル樹脂中での分散性が向上する。モンタン系エステ
ルワックスは鉱物より精製されたものであり、精製によ
りカルナウバワックスと同様に微結晶となりポリエステ
ル樹脂中での分散性が向上する。モンタン系エステルワ
ックスでは酸価として特に30以下であることが好まし
い。
したものであり、酸価は13以下であることが好まし
い。カイガラムシワックスはカイガラムシ(別名イボタ
ロウムシ)の幼虫が分泌する蝋状成分を、例えば、熱湯
に溶かし、上層を分離後冷却固化して、あるいはそれを
繰り返すことにより得ることができる。このような手段
により精製されたカイガラムシワックスは固体状態にお
いて白色であり、極めてシャープな融点を示し本発明に
おけるトナー用ワックスとして適している。精製により
酸価は10以下となり、トナー用として好ましいのは5以
下である。
て用いても良く、バインダー樹脂に対して0.3〜15
重量部、好ましくは1〜5重量部含有させることにより
良好な定着オフセット性能が得られる。0.3重量部よ
り少ないと耐オフセット性が損なわれ、15重量部より
多いとトナーの流動性が悪くなり、また、キャリア表面
に付着することによりスペントキャリアが発生し、トナ
ーの帯電特性に悪影響を与えることになる。
ステルワックスも好適に使用できる。合成エステルワッ
クスの中にはペンタエリスリトールのテトラベヘニン酸
エステル等がある。なお、ポリプロピレンワックス、ポ
リエチレンワックス等の合成ワックスも併用して用いる
ことができる。
定の製造方法に依らず極めて一般的な製造方法に依って
得る事ができるが、例えば樹脂と着色剤とを、樹脂の融
点(軟化点)以上で溶融混練した後、粉砕し、分級する
ことにより得ることが出来る。
を必須成分として、2本ロール、3本ロール、加圧ニー
ダー、又は2軸押し出し機等の混練手段により混合す
る。この際、樹脂中に、着色剤が均一に分散すればよ
く、その溶融混練の条件は特に限定されるものではない
が、通常80〜180℃で30秒〜2時間である。着色
剤は樹脂中に均一に分散するようにあらかじめフラッシ
ング処理、あるいは樹脂と高濃度で溶融混練したマスタ
ーバッチを用いても良い。
粉砕機で微粉砕し、風力分級機等により分級するという
方法が挙げられる。
特に制限されないが、通常5〜15μmとなる様に調整
される。
対しては、外添剤が、例えばヘンシェルミキサー等の混
合機を用いて混合される。
電特性改良などトナー母体の表面改質のために用いられ
るもので、二酸化珪素、酸化チタン、アルミナ等の無機
微粉体及びそれらをシリコーンオイルなどの疎水化処理
剤で表面処理したもの、樹脂微粉体等が用いられる。
性等を有するものが挙げられ、二酸化珪素を各種のポリ
オルガノシロキサンやシランカップリング剤等で表面処
理したものが挙げられる。例えば、次のような商品名で
市販されているものがある。 AEROSIL R972,R974,R202,R805,R812, RX200,RY200、 R809,RX50, RA200HS,RA200H 〔日本アエロジル(株)〕 WACKER HDK H2000、H2050EP HDK H3050EP、HVK2150 〔ワッカーケミカルズイーストアジア(株)〕 Nipsil SS−10、SS−15,SS−20,SS−50, SS−60,SS−100、SS−50B,SS−50F, SS−10F、SS−40、SS−70,SS−72F、 〔日本シリカ工業(株)〕 CABOSIL TG820F 〔キャボット・スペシャルティー・ケミカルズ・インク〕 また、外添剤の使用割合はトナー母体に対して、通常
0.05〜5重量%、好ましくは0.1〜3重量%であ
る。
種以上を併用してもよい。また、シリカの使用割合はト
ナー母体に対して、通常0.05〜5重量%、好ましく
は0.1〜3重量%である。
る電子写真用キャリアは混合されて電子写真用現像剤と
なるが、両者を混合する際の重量割合は特に制限される
ものではないが、通常キャリア100重量部当たり、ト
ナー0.5〜15重量部である。
いた静電荷像現像用トナーは、通常の二成分現像方式の
現像装置で使用することができるが、特に高速処理の現
像方式である20m/分以上の、更には30m/分以上
の高速機に好適に用いることができる。特に45m/分
以上の高速機であっても、カブリの発生が無く、均一な
画像濃度において長時間の印刷ができる電子写真用現像
剤を提供することができる。
が、本発明はこれらに限定されるものではない。以下の
実施例及び比較例中、「%」は特に明記しない限り「重
量%」を表す。
ブラック(ケッチェンブラックEC;ケッチェンブラッ
クインターナショナル(株)製)1部、メチルシリコン
樹脂(SR−2410;東レダウシリコン(株)製)1
0部を溶解して被覆剤用塗料を調整する。フェライトコ
ア材200g(平均粒径100μm)を準備し、流動床
(スパイラルフロー)を用いて上記塗料を被覆剤量/コ
ア材=2/10の割合(重量)で混合しながら塗布し
た。十分に乾燥の後、250℃で3時間処理した。その
後、上記工程で出来上がった樹脂被覆されたフェライト
100gと直径2mmのジルコニアビーズ250gを5
00mlのポリ瓶に入れ、毎分100回転の速度でボー
ルミル架台上にて3時間攪拌し、キャリアAを得た。
では実施例1と同様にキャリアを製造し、その後、ジル
コニアビーズで15分間攪拌し、キャリアBを得た。
ト剤量/コア材=5/10の割合で塗布した以外は実施
例1と同様に処理をしてキャリアCを得た。
処理するまでは実施例2と同様にキャリアを製造し、そ
の後、ジルコニアビーズで15分間攪拌し、キャリアD
を得た。
ト剤量/コア材=10/10の割合で塗布した以外は実
施例1と同様に処理をしてキャリアEを得た。
処理するまでは実施例3と同様にキャリアを製造し、そ
の後、ジルコニアビーズで15分間攪拌し、キャリアF
を得た。
作成の後、イオンスパッタ装置を用いて2時間ドライエ
ッチング処理を施し、キャリアGを得た。
ラスコに入れ、窒素ガス気流下、全酸成分に対して0.
07重量部のジブチル錫オキサイドを添加し、脱水縮合
により生成した水を除去しながら、220℃にて15時
間反応させ、樹脂(ア)を得た。得られたポリエステル
樹脂(ア)の粘度が1×105ポイズとなる温度は15
5℃、DSC法によるTgは62℃、酸価は10であっ
た。
は、定荷重押出し形細管式レオメータ(島津フローテス
ターCFT−500C)で行った。測定条件は、ピスト
ン断面積1cm2 、シリンダ圧力0.98MPa、ダ
イ長さ1mm、ダイ穴径1mm、測定開始温度50゜
C、昇温速度6℃/min、試料重量1.5gである。
中で80℃で約10時間反応させた後、130℃迄加温
し重合を終了した。その後、アルミニウムイソプロポキ
シド12重量部を添加し、約1時間反応させた後、18
0℃迄加温すると共に真空ポンプにて0.5mmHg迄
減圧して溶剤を除去し、樹脂(イ)を得た。
樹脂の粘度が1×105ポイズとなる温度は145℃、
DSC法によるTgは61℃、酸価は5であった。
る。このようにして得た混練物を粉砕、分級して体積平
均粒子径10.1ミクロンの「トナー原体A」を得た。
ーA」を得た。
る。このようにして得た混練物を粉砕、分級して体積平
均粒子径10.2ミクロンの「トナー原体B」を得た。
ーB」を得た。
上記実施例1,2,3,4および比較例1,2,3につ
いて(A)を測定した。またAC−1を用いて(B)の
測定を実施した。結果を表1に示す。測定結果をもとに
本発明で規定する式の右辺を計算した結果も併せて記
す。
で規定する式を満たしているが、比較例1,2,3は満
たしていない。
混合して「現像剤(A/A)」を調整した。
15rpmで3分間攪拌した後、ブローオフ帯電量測定
装置(東芝ケミカル製)で帯電量を測定した。さらに7
分攪拌(計10分)し、同様に帯電量を測定した。結果
を表3にまとめる。
た現像剤では帯電の立ち上がりが早く、また帯電量が安
定している。一方キャリアB、D、Fを用いた現像剤は
帯電の立ち上がりが遅く、特に現像剤(A/F)では負
帯電となっている。
拌した現像剤を市販のコピー機(XC−810 富士ゼ
ロックス製)を用いて印字評価を行った。
た場合、カブリのないきれいな画像が得られるが、キャ
リアB、D、Fを用いた場合、カブリがひどい結果とな
った。
は、トナーと混合して電子写真用現像剤とした場合、現
像剤中のトナーを素早く目標の帯電量にまで帯電させる
だけでなく、その目標帯電量を印刷中保持することで、
カブリと画像濃度、すなわち帯電立ち上がりと帯電量保
持を両立させることができる。
置構成を示す模式図。
ネルギー(eV)の関係、及び傾きB[(CPS)1/2
/(eV)]を示す図。
電子放出数(CPS)の平方根(CPS)1/2と励起エ
ネルギー(eV)の比である(B)の相関関係を示す
図。
Claims (8)
- 【請求項1】 磁性粒子の表面を樹脂で被覆した電子写
真用キャリアであって、式 (B)>(−19.4)×
(A)+31 [式中、(A)は、キャリア中の炭素含
有重量%を意味し、(B)は、光電子放出数(CPS)
の平方根(CPS)1/2と励起エネルギー(eV)の比
を意味する]を満足する電子写真用キャリア。 - 【請求項2】 前記磁性粒子の材質がフェライトである
請求項1記載の電子写真用キャリア。 - 【請求項3】 前記樹脂がシリコーン樹脂である請求項
1記載の電子写真用キャリア。 - 【請求項4】 少なくとも着色剤とバインダー樹脂を含
有するトナーと、請求項1記載のキャリアとを含有する
電子写真用現像剤。 - 【請求項5】 前記トナーのバインダー樹脂がポリエス
テル樹脂である請求項4記載の電子写真用現像剤。 - 【請求項6】 前記トナーが正帯電性の帯電制御剤を含
有する請求項4記載の電子写真用現像剤。 - 【請求項7】 請求項4乃至6のいずれかに記載の電子
写真用現像剤を用いて静電荷像を現像する現像方法。 - 【請求項8】 請求項4乃至6のいずれかに記載の電子
写真用現像剤を用いて20m/分以上の速度で静電荷像
を現像する現像方法。
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JP2001251542A JP4228562B2 (ja) | 2000-10-27 | 2001-08-22 | 電子写真用キャリア及びそれを用いた現像剤、及びその現像方法 |
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JP2000328679 | 2000-10-27 | ||
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US7205357B2 (en) | 2002-10-29 | 2007-04-17 | Kao Corporation | Polyester resin composition for toner |
JP2009109771A (ja) * | 2007-10-30 | 2009-05-21 | Ricoh Co Ltd | 電子写真用トナーのキャリアとその製造方法、電子写真用現像剤、及び画像形成方法 |
-
2001
- 2001-08-22 JP JP2001251542A patent/JP4228562B2/ja not_active Expired - Fee Related
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