JP2012078630A - トナー - Google Patents
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Abstract
【解決手段】少なくともポリエステル樹脂、エステルワックスを含有するトナーであって、加熱において検出される揮発成分について、該ワックス質量を基準としたヘキサデカン換算の濃度が1500ppm以下であり、15℃/10%放置における該トナーの水分量A、30℃/80%放置における該トナーの水分量B、40℃/95%放置における該トナーの水分量Cとした時、Aが0.05乃至0.50質量%、Bが0.07乃至1.00質量%、Cが0.08乃至1.30質量%であり、該水分量の差B−Aの値が0.00乃至0.10であって、該トナーの110℃における溶融粘度が15000(Pa・s)以下であることを特徴とする。
【選択図】 なし
Description
該エステルワックスの加熱脱着/GC/MS分析において、加熱温度200℃加熱時間10分におけるヘキサデカンのピーク検出時間以降に検出される揮発成分について、該エステルワックス質量を基準としたヘキサデカン換算の濃度が1500ppm以下であり、
15℃/10%放置における該トナーの水分量A、30℃/80%放置における該トナーの水分量B、40℃/95%放置における該トナーの水分量Cとした時、Aが0.05乃至0.50質量%であり、Bが0.07乃至1.00質量%であり、Cが0.08乃至1.30質量%であり、
該水分量の差B−Aの値が0.00乃至0.10であって、
該トナーの110℃における溶融粘度が15000(Pa・s)以下であることを特徴とするトナーに関する。
<使用する装置>
加熱脱着装置:メーカー:パーキンエルマー社製、TurboMatrixATD
GC/MS:メーカー:サーモフィッシャーサイエンティフィック社製、TRACE DSQ
チューブ温度:200℃
トランスファー温度:300℃
バルブ温度:300℃
カラム圧力:150kPa
入口スプリット:25ml/min
出口スプリット:10ml/min
2次吸着管材質:TenaxTA
保持時間:10 min
脱着時2次吸着管温度:−30℃
2次吸着管脱着温度:300℃
カラム:ウルトラアロイ(金属製カラム)UT−5 (内径0.25mm, 液相0.25μm, 長さ30m)
カラム昇温条件:60℃(3min), 350℃(20.0℃/min) ,350℃(10min)
あらかじめ10mg のTenaxTA吸着剤をガラスウールで挟んだ加熱脱着装置用のガラスチューブを作製し、不活性雰囲気ガスを流した状態下で、300℃−3hコンディショニングを行ったものを用意する。その後、重水素化ヘキサデカン(ヘキサデカンD34)100ppmのメタノール溶液5uLをTenaxTAに吸着させ、内部標準入りガラスチューブとする。
ワックス約1mgをあらかじめ300℃で焼き出ししたアルミホイルに包み、上記内部標準入りガラスチューブの作製で準備した、専用チューブに入れる。このサンプルを加熱脱着装置用のフッ素樹脂キャップでフタをし、装置へセットする。
上記操作で得られたピークのうち、内部標準である重水素化ヘキサデカンのリテンションタイム以降のピークをすべて積分し、全ピークの合計値を算出する。この際、ピークとは異なるノイズピーク等を積分値に加えないよう注意する。
ワックスの揮発性分濃度(mg/kg)=(A1/B1×0.0005×0.77)
/C1×1000000
0.0005 の値は、スタンダード溶液5μL中の重水素化ヘキサデカンの体積(μL)
0.77 の値は、ヘキサデカンの密度(mg/μL)
A1 の値は、重水素化ヘキサデカン以降の全ピーク面積
B1 の値は、重水素化ヘキサデカン(内部標準)のピーク面積
C1 の値は、秤量したワックスの重量(mg)
をそれぞれ示す。
15℃/10%放置における該トナーの水分量Aとし、
30℃/80%放置における該トナーの水分量Bとし、
40℃/95%放置における該トナーの水分量Cとした時、
Aが0.05乃至0.50%であり、Bが0.07乃至1.00%であり、Cが0.08乃至1.30%であることが必要である。
本発明においてトナーの「水分量」とは、カールフィッシャー法に基づく質量基準含水率、即ち、含水トナーに対する水分質量の比率をいい、各環境に72時間放置し、サンプル調製したものを用いカールフィッシャー法(JIS K−0068 水分気化法)に基づき、125℃の加熱におけるガスを測定することによって求めたものである。
装置としては、例えばフローテスターCFT−500D(株式会社島津製作所製)を用い、下記の条件で測定を行う。
・サンプル:1.0gのトナーを秤量し、これを直径1cmの加圧成型器により荷重20kNで1分間加圧することで成型してサンプルとする。
・ダイ穴径:1.0mm
・ダイ長さ:1.0mm
・シリンダ圧力:9.807×105(Pa)
・測定モード:昇温法
・昇温速度:4.0℃/min
本発明におけるシクロヘキサン可溶分とは、トナー中の樹脂組成物中のシクロヘキサン溶媒に対して可溶となったトナー内部に存在する中程度高分子ポリマー成分の質量割合を示す。該可溶分とは、以下のように測定された値をもって定義する。
シランカップリング剤は、下記一般式
Rm SiYn
[R:アルコキシ基
m:1乃至3の整数
Y:アルキル基
ビニル基、グリシドキシ基、メタクリル基を含む炭化水素基
n:1乃至3の整数]
で表されるものであり、例えばビニルトリメトキシシラン,ビニルトリエトキシシラン,γ−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン,ビニルトリアセトキシシラン,メチルトリメトキシシラン,メチルトリエトキシシラン,イソブチルトリメトキシシラン,ジメチルジメトキシシラン,ジメチルジエトキシシラン,トリメチルメトキシシラン,ヒドロキシプロピルトリメトキシシラン,フェニルトリメトキシシラン,n−ヘキサデシルトリメトキシシラン,n−オクタデシルトリメトキシシラン等を挙げることができる。
より好ましくは、
Ca H2a+1−Si(OCb H2b+1)3
[a=4乃至12、b=1乃至3]
である。
(1)画像形成装置例
図2は本発明に従う画像形成装置の一例の概略構成図である。本例の画像形成装置は、複数の画像担持体(潜像担持体)である感光ドラムを上下に並べて配置したタンデム型で、中間転写ベルト方式の電子写真カラー(多色画像)プリンタである。
<スチレン系極性樹脂の合成例1>
原料及び溶剤として、
スチレンモノマー 95.6質量部
n−ブチルアクリレート 1.0質量部
メタクリル酸 1.7質量部
メタクリル酸メチル 1.7質量部
キシレン 100.0質量部
を温度計,撹拌器,リフラックスコンデンサー及び窒素ガス導入管を具備している四口フラスコに入れ、四口フラスコに窒素ガスを通し撹拌しながら徐々に昇温し、100℃で重合開始剤としてパーブチルD(日本油脂社製)を0.5質量部滴下し、200℃に昇温して5時間反応した。
スチレンモノマー 9.6質量部
n−ブチルアクリレート 0.1質量部
メタクリル酸 0.3質量部
メタクリル酸メチル 0.2質量部
を添加し、追加開始剤パーブチルD(日本油脂社製)を0.1質量部滴下し、200℃に昇温して5時間反応した。
上述のスチレン系極性樹脂合成例1の添加量を下記のように変えて、スチレン系極性樹脂2を得た(Mp=13000、Mw=15000、Tg=94℃、酸価=4.5mgKOH/g)。
スチレンモノマー 97.6質量部
n−ブチルアクリレート 0.5質量部
メタクリル酸 0.2質量部
メタクリル酸メチル 1.7質量部
キシレン 100.0質量部
上述のスチレン系極性樹脂合成例1の添加量を下記のように変えて、スチレン系極性樹脂3を得た(Mp=11000、Mw=13000、Tg=88℃、酸価=36.0mgKOH/g)。
スチレンモノマー 86.4質量部
n−ブチルアクリレート 2.6質量部
メタクリル酸 9.3質量部
メタクリル酸メチル 1.7質量部
キシレン 100.0質量部
温度計、撹拌棒、コンデンサー及び窒素導入管を取りつけマントルヒーター内においたガラス製4リットルの4つ口フラスコに、イソフタル酸65.3質量部、エチレングリコール18質量部を混合し、温度100℃で溶解し、減圧、脱水を行った。その後50℃に冷却後、窒素雰囲気下で、チタンテトラメトキサイド18.9質量部を加えた。その後、フラスコ内を減圧して反応生成物であるメタノールを留出させ、芳香族カルボン酸チタン化合物1を得た。
下記原料を温度計,撹拌器,リフラックスコンデンサー及び窒素ガス導入管を具備している四口フラスコに入れ、触媒量のチタン化合物1を入れ、四口フラスコに窒素ガスを通し撹拌しながら徐々に昇温し、150℃で10時間反応し、縮重合反応の後半200℃に温度を上げ、減圧下で縮重合反応をすすめ、重量平均分子量Mwが13000の前駆ポリエステル樹脂1を得た。
・フマル酸 19mol%
・テレフタル酸 24mol%
上述のポリエステル樹脂合成例1の添加量を下記のように変えて、ポリエステル樹脂2を得た。
・一般式(1)であらわされるジオール成分 52mol%
・フマル酸 20mol%
・テレフタル酸 28mol%
上述のポリエステル樹脂合成例1の添加量を下記のように変えて、前駆ポリエステル樹脂3を得た。
・一般式(1)であらわされるジオール成分 61mol%
・フマル酸 18mol%
・テレフタル酸 21mol%
ジムロート還流器、Dean−Stark水分離器を備え4Lの4つ口フラスコ反応装置にベンゼン2L、ベヘン酸600g、ベヘニルアルコール400g、さらにp−トルエンスルホン酸を加え十分撹拌し溶解後、7時間還流せしめた後、水分離器のバルブを開け、共沸留去を行った。共沸留去後炭酸水素ナトリウムで十分洗浄後、乾燥し溶剤を留去させた。得られた化合物を再結晶後、洗浄し精製した。さらにベンゼンに再溶解し、窒素下蒸留留去を行って精製を行い、エステル化合物1を得た。
上述のエステル化合物合成例1の添加材料、添加量をステアリン酸700g、ペンタエリスリトール300gに変更して、エステル化合物2を得た(テトラエステル化合物)。反応、精製工程はエステル化合物の合成法1同様とした。
上述のエステル化合物合成例1の添加材料、添加量をセバシン酸700g、ベヘニルアルコール300gに変更して、エステル化合物3を得た(ジエステル化合物)。反応、精製工程はエステル化合物の合成法1同様とした。
上述のエステル化合物合成例1の添加材料、添加量を変更せず、還流を4時間にせしめた後、水分離器のバルブを開け、共沸留去を行った。共沸留去後炭酸水素ナトリウムで十分洗浄後、乾燥し溶剤を留去させた。得られた化合物を再結晶後、洗浄し精製し、エステル化合物4とした。
上述のエステル化合物合成例1の添加材料、添加量をステアリン酸600g、ステアリルアルコール400gに変更して、エステル化合物5を得た。
上述のエステル化合物合成例1の添加材料、添加量をアジピン酸500g、ステアリルアルコール500gに変更して、エステル化合物6を得た。
上述のエステル化合物合成例1の添加材料、添加量をベヘン酸400g、モンタン酸300g、ベヘニルアルコール300gに変更して、エステル化合物7を得た。
下記の手順によって重合法トナーを製造した。
スチレン 70.0質量部
n−ブチルアクリレート 30.0質量部
ジビニルベンゼン 0.2質量部
ポリエステル樹脂1 3.0質量部
(Mw=14000、Tg=72℃、酸価=18.0mgKOH/g)
スチレン系極性樹脂1:
スチレン−メタクリル酸−メタクリル酸メチル共重合体 12.0質量部
(Mp=12000、Mw=15000、Tg=92℃、酸価=15.0mgKOH/g)
銅フタロシアニン 7.0質量部
帯電制御剤(TN105:保土谷化学工業社製) 1.0質量部
エステル化合物1、精製ベヘン酸ベヘニル(融点71℃) 15.0質量部
を加え、その後、混合液を温度60℃に加温した後にTK式ホモミキサー(特殊機化工業製)にて、9,000r/minにて攪拌し、溶解、分散した。
トナー製造例1におけるスチレン系樹脂、ポリエステル樹脂およびエステル化合物に変えて表1に示すように変更し、かつ添加量を変更し、反応時において開始剤添加量および反応温度を変更して、トナー製造例1と同様にトナーの製造を行い、シアントナー2乃至6を得た。得られたトナー2乃至6の物性を表2に示す。
〔顔料分散方法〕
以下の手順で顔料分散液を調製した。
・シアン顔料:(銅フタロシアニン) 96質量部
・顔料分散剤:アルコール変性ポリエチレン樹脂(Mw:7000) 4質量部
・酢酸エチル 100質量部
上記材料組成の分散液アトライター(三井鉱山製)等の分散機で分散し、その後酢酸エチルで希釈し顔料濃度15質量%の顔料分散液を調製した。
以下の手順で微粒子化ワックスの分散液を調製した。
・エステル化合物4: 20質量部
(DSC吸熱ピーク:69℃、Mw:700、Mn:500)
・トルエン 80質量部
上記材料を、分散機に投入した。撹拌しながら徐々に温度を100℃まで上げてゆき、その後室温まで冷却し、微粒子化したワックスを析出させた。作製した微粒子化ワックスの分散液は、ワックスの質量濃度が20質量%になるように酢酸エチルで希釈した。
・スチレン−nブチルアクリレート−ジビニルベンゼン共重合体 87質量部
(Mw:40000、Mn:15000)
・極性ポリエステル樹脂(3) 3質量部
・スチレン系極性樹脂(1) 10質量部
上記顔料分散液を30質量部、上記ワックス分散粒子液を25質量部、酢酸エチル50質量部をボールミルで分散させた(この液をA液とした。)。一方、炭酸カルシウム(平均粒径80nm)60質量部、水40質量部をボールミルで分散後、炭酸カルシウム分散液7質量部とカルボキシメチルセルロース(商品名「セロゲンBS−H」:第一工業製薬社製)の2%水溶液100質量部を攪拌した(この液をB液とした)。
トナー製造例1におけるジビニルベンゼンの添加量を変更して、トナー製造例1と同様にトナーの製造を行い、シアントナー8乃至9を得た。得られたトナー8乃至9の物性を表2に示す。
トナー製造例7におけるスチレン系樹脂、ポリエステル樹脂およびエステル化合物に変えて表1に示すように変更し、かつ添加量を変更し、反応時において開始剤添加量および反応温度を変更して、トナー製造例7と同様にトナーの製造を行い、シアントナー10を得た。得られたトナー10の物性を表2に示す。
・スチレン−nブチルアクリレート−ジビニルベンゼン共重合体 100質量部
(Mw:40000、Mn:15000)
・ポリエステル樹脂(3) 3質量部
・スチレン系極性樹脂(1) 12質量部
・エステル化合物4(融点72℃ ) 15質量部
(DSC吸熱ピーク:69℃、Mw:700、Mn:500)
・荷電制御剤:芳香族オキシカルボン酸Zr化合物
(TN105:保土谷化学工業社製) 3質量部
・顔料:シアン顔料(銅フタロシアニン) 7質量部
上記材料を混練し粉砕して粉砕物1を得た。
トナー製造例1におけるシリカ微粉体1を変更して、トナー製造例1と同様にトナーの製造を行い、シアントナー12乃至15を得た。得られたトナー12乃至15の物性を表2に示す。
トナー製造例1における重合開始剤の添加量および反応温度を変更して、トナー製造例1と同様にトナーの製造を行い、シアントナー16乃至17を得た。得られたトナー16乃至17の物性を表2に示す。
トナー製造例1におけるエステル化合物1の添加量を変更して、トナー製造例1と同様にトナーの製造を行い、シアントナー18乃至19を得た。得られたトナー18乃至19の物性を表2に示す。
トナー製造例1におけるスチレン系極性樹脂1を極性樹脂2に変更し、追加ポリエステル樹脂2をポリエステル樹脂3に変更する以外は、トナー製造例1と同様にトナーの製造を行い、シアントナー20を得た。
を得た。得られたトナー20乃至21の物性を表2に示す。
トナー製造例1におけるエステル化合物1に変えてエステル化合物5または6に変更し、その添加量を変更して、トナー製造例1と同様にトナーの製造を行い、シアントナー22乃至23を得た。得られたトナー22乃至23の物性を表2に示す。
トナー製造例11におけるスチレン系樹脂、ポリエステル樹脂およびエステル化合物に変えて表1に示すように変更し、かつ添加量を変更し、反応時において開始剤添加量および反応温度を変更して、トナー製造例11と同様にトナーの製造を行い、シアントナー24乃至33を得た。得られたトナー24乃至33の物性を表3に示す。
(画像評価)
得られたトナー1乃至33を用い、以下の方法に従って画像評価を行った。
軸芯体としてSUS製の円柱にニッケルメッキを施し、さらにシランカップリング系プライマーを塗布、焼付けしたものを用いた。
(かぶりの測定)
カブリの測定は、REFLECTOMETER MODEL TC−6DS(東京電色社製)を用い測定し、下記式により算出した。かぶり値は少ない方が良好である。
カブリ(反射率;%)=(標準紙の反射率;%)−(サンプルの白べた部の反射率;%)
A;1.5%以下
B:1.5%を超え3.0%以下
C:3.0%を超え4.5%以下
D:4.5%を超える
画像濃度はマクベス濃度計またはカラー反射濃度計(例えばColorreflection densitometer X−RITE 404Amanufactured by X−Rite Co.)で測定する。
A:0.1以下
B:0.1を超え0.2以下
C:0.2を超え0.3以下
D:0.3を超える
現像ローラ周期ムラは、前処理として画像評価前に45℃/95%/20日間の保管モードを設けた後、画像評価環境にて初期10枚印字した際の、下記評価基準に基づいて評価した。
A:ローラ表面、画像ともに欠陥は全く認められない。
B:耐久後半、ローラ表面に汚れが若干認められるが、画像には現れない。
C:耐久後半、ローラ表面に汚れが若干認められ、画像にも若干のムラが生ずる。
D:耐久後半、ローラ表面の汚れがひどく、画像にもムラが生ずる。
定着排紙部センサー汚れは、センサー表面を目視で観察し、さらに印字動作欠陥(印字停止)を観察し、下記評価基準に基づいて評価した。
A:センサー表面の汚れはなく、印字動作不良は全く認められない。
B:耐久後半、センサー表面に汚れが若干認められるが、印字動作不良は現れない。
C:耐久後半、センサー表面に汚れが若干認められ、印字動作不良は不定期に生ずる。
D:耐久後半、センサー表面の汚れがひどく、印字動作不良は頻繁に生ずる。
ブラックトナー(1)を用いて、坪量が75または80g/m2の記録紙先端部に、トナー担持量が0.5乃至0.6dg/m2である帯状の画像を形成し、定着試験を行った。定着評価結果を表4に示す。
上記方法により作成した未定着画像を、定着器加熱部の温度を100乃至230℃の温度範囲で5℃おきに温調し、定着させ、得られた定着画像を4900N/m2の荷重をかけたシルボン紙で2回摺擦し、摺擦前後の画像濃度低下率が10%以下となる温度を定着開始温度とする。その程度に応じて以下の4ランクで評価した。
A:定着開始温度が160℃未満。
B:定着開始温度が160℃以上175℃未満。
C:定着開始温度が175℃以上190℃未満。
D:定着開始温度が190℃以上。
定着温度を上げ、目視でオフセット現象の発生しない最高温度を高温オフセットフリー温度とし、耐オフセット性の指標とする。その程度に応じて以下の4ランクで評価した。
A:高温オフセットフリー温度が200℃以上。
B:高温オフセットフリー温度が190℃以上200℃未満。
C:高温オフセットフリー温度が180℃以上190℃未満。
C:高温オフセットフリー温度が170℃以上180℃未満。
以下にトナーの保存性の観点で耐ブロッキング性の評価手法を示す。
A:傾けると容易に崩れ、ダマも存在しない。
B:ダマが存在するが振とうで容易に崩れる。
C:傾けると容易に崩れるがほぐれないダマが存在する。
D:傾けても崩れない。
Claims (7)
- 少なくとも結着樹脂、ポリエステル樹脂、着色剤、エステルワックスを含有するトナー粒子と無機微粉体を有するトナーであって、
該エステルワックスの加熱脱着/GC/MS分析において、加熱温度200℃加熱時間10分におけるヘキサデカンのピーク検出時間以降に検出される揮発成分について、該エステルワックス質量を基準としたヘキサデカン換算の濃度が1500ppm以下であり、
15℃/10%放置における該トナーの水分量A、30℃/80%放置における該トナーの水分量B、40℃/95%放置における該トナーの水分量Cとした時、Aが0.05乃至0.50質量%であり、Bが0.07乃至1.00質量%であり、Cが0.08乃至1.30質量%であり、
該水分量の差B−Aの値が0.00乃至0.10であって、
該トナーの110℃における溶融粘度が15000(Pa・s)以下であることを特徴とするトナー。 - 該水分量の差C−Bの値が0.00乃至0.20であることを特徴とする請求項1に記載のトナー。
- 該エステルワックス成分の含有量がトナーに対して1質量%乃至15質量%であることを特徴とする請求項1または2に記載のトナー。
- 該トナーのシクロヘキサン可溶分が60質量%以上であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載のトナー。
- 該無機微粉体として少なくとも疎水化処理されている平均一次粒径が30nm以下の微粉体を少なくとも1種以上含むことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載のトナー。
- 該無機微粉体は少なくともシリコーンオイルによって100質量部当り10質量部乃至40質量部で処理されていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載のトナー。
- 該トナー粒子は重合性単量体及び着色剤を少なくとも含有する重合性単量体組成物を水系媒体に加え、該水系媒体中で該重合性単量体組成物を造粒して該重合性単量体組成物の粒子を形成し、該重合性単量体組成物の該粒子に含まれる該重合性単量体を重合して得られるトナー粒子であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載のトナー。
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