JP2867781B2 - 静電荷像現像用現像剤 - Google Patents

静電荷像現像用現像剤

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JP2867781B2 JP4048671A JP4867192A JP2867781B2 JP 2867781 B2 JP2867781 B2 JP 2867781B2 JP 4048671 A JP4048671 A JP 4048671A JP 4867192 A JP4867192 A JP 4867192A JP 2867781 B2 JP2867781 B2 JP 2867781B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電子写真法、静電記録法
等において形成される静電潜像を現像するために使用さ
れる静電荷像現像用現像剤に関するものである。
【0002】
【従来の技術】電子複写機等で使用される現像剤は、そ
の現像工程において、例えば静電荷像が形成されている
感光体等の像担持体に一旦付着され、次に転写工程にお
いて感光体から転写紙に転写された後、定着工程におい
てコピー紙面に定着される。その際、潜像保持面上に形
成される静電荷像を現像するための現像剤として、キャ
リアとトナから成る二成分系現像剤およびキャリアを必
要としない一成分系現像剤(磁性トナー、非磁性トナ
ー)が知られている。
【0003】該現像剤に含有されるトナーとしては、正
荷電性トナー、負荷電性トナーがあり、従来より正荷電
性トナーに帯電性を付与するものとしては、ニグロシン
系染料、4級アンモニウム塩等トナーへの添加剤として
の帯電制御剤やキャリアに所定の帯電性を付与するコー
ティング剤等が知られており、一方、負帯電性を付与す
るものとしては、含金アゾ染料等の帯電制御や微粉末シ
リカ等の無機酸化物、及びキャリアのコーティング剤等
が知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】さて、従来、トナーに
おいて、定着時のオフセット現象を防止するために低分
子量ポリプロピレン等のポリアルキレンをトナーに含有
せしめることが知られている。(特公昭52−3304
号公報、特公昭60−17109号公報)しかしなが
ら、従来のポリアルキレンを離型剤として含有したトナ
ーでは、連続で長時間コピー、印刷した場合の画質安定
性、現像剤の耐久性能などの面で必ずしも十分満足でき
るものではなかった。
【0005】即ち、例えば、トナーとキャリアから構成
される二成分系現像剤でコピーした場合、分子量が低す
ぎるポリアルキレンを使用したトナーでは、定着でのオ
フセット現象防止効果は優れているが、トナーの流動性
が悪化することにより、黒べた部に刷毛筋が目立ち、黒
部の先端部または後端部に欠けが目立つなどコピー画質
が不良となり、更に連続コピーした際に、感光体にトナ
ー成分が感光体に付着するフィルミング現象によりコピ
ー不良を引き起こしやすく、更に現像剤中にワックスの
遍在したトナーが蓄積することでトナー帯電立ち上がり
性を悪くなることで画像変化が大きく不安定になりやす
いなどの連続コピー途中で画質の悪化、不良を招き問題
があった。
【0006】また、分子量の高すぎるポリアルキレンを
使用したトナーでは、定着でのオフセット現象防止に十
分な効果が得られず、そのためポリアルキレンの添加量
を増加しすぎると前記と同じ様な問題があった。この様
な問題を一部解決する方法として、特公昭58−586
64号公報、特公昭57−52574号公報、特公平2
−6055号公報、特公平2−38945公報等に特定
のポリアルキレンを特定の樹脂やその他の要件と組合せ
て用いることが提案されている。
【0007】しかしながら、このような方法でも、トナ
ー特性は充分ではなく、特に下記の課題があった。つま
り、一般に複写機等を使用する場合、スタート現像剤を
複写機等にセットして、連続でコピー枚数を重ねていく
と、現像中のトナーが消費されていくので消費されたト
ナーの見合い量に応じて補給用トナーを供給していくも
のであるが、この際、コピー画像の変化が大きくなり易
く、特に白地部の汚れであるカブリが初期の時期に高く
なり、変化も大きくなり易くなる問題があった。本発明
者らはかかる課題を解決すべく鋭意検討した結果、通常
は生産性等を考慮して全く同じ組成を用いるスタート現
象剤用トナーと補給用トナーの、トナー中のアルキレン
量を違えることにより、初期のカブリを低くおさえ、し
かもコピー画像変化も少ない現象剤が得られることを見
出し、本発明に到達した。即ち、本発明の目的は、特
に、連続多数枚複写時における初期のカブリの発生、コ
ピー画像変化が少なく安定し、画質が優れ、画質の経時
変化が少なく、帯電特性に優れた静電荷像現像用現像剤
を提供することにある。また、本発明の目的は、画像濃
度が高く、安定性が良好で、トナー飛散が少なく、かぶ
り等の画像汚れが少なく、寿命安定性に優れた静電荷像
現像用現像剤を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】しかして、かかる本発明
の目的は、スタート現像剤に用いるトナー中のポリアル
キレン含有量(Ws)が補充用トナー中のポリアルキレ
ン含有量(Wf)よりも多いことを特徴とする静電荷現
像用現像剤により容易に達成される。更には、前記記載
のトナー中のポリアルキレン含有量が好ましくは下記関
係にあることを特徴とする静電荷像現像用現像剤により
容易に達成される。
【数4】 Ws−Wf≧0.2重量部、 1≦Ws≦10重量部、 0.8≦Wf≦9.8重量部 本発明に使用し得る樹脂成分としては、静電荷像現像用
トナーに適した公知の種々のものが使用できる。例え
ば、ポリスチレン、クロロポリスチレン、ポリー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−アクリル酸エステル共重
合体(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
及びスチレン−アクリル酸フェニル共重合体等)、スチ
レン−メタクリル酸エステル共重合体(スチレン−メタ
クリル酸メチル共重合体、スチレンーメタクリル酸エチ
ル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体及
びスチレン−メタクリル酸フェニル共重合体等)、スチ
レン−α−クロルアクリル酸メチル共重合体及びスチレ
ン−アクリロニトル−アクリル酸エステル共重合体等の
スチレン系樹脂(スチレンまたはスチレン置換体を含む
単重合体または共重合体)、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、ポ
リエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、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、エチレン−エチルアクリレート共重
合体、キシレン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、並び
にポリカーボネイト樹脂等があるが、本発明に用いるの
に特に好ましい樹脂等としてはスチレン系樹脂、飽和も
しくは不飽和ポリエステル樹脂及びエポキシ樹脂が挙げ
ることができる。
【0009】また、上記樹脂は単独に使用するに限ら
ず、2種類以上併用することもでき、更に必要に応じて
1山または2山以上の分子量ピークを有する分子量設計
とした樹脂、架橋剤等を使用した架橋樹脂として使用す
ることもできる。本発明で用いる着色剤としては、従来
から用いられるものであれば特に制限されるものではな
く、任意の適当な顔料または染料が使用できる。例え
ば、酸化チタン、亜鉛華、アルミナホワイト、炭酸カル
シウム、紺青、カーボンブラック、フタロシアニンブル
ー、フタロシアニングリーン、ハンザイエローG、ロー
ダミン系染顔料、クロムイエロー、キナクリドン、ベン
ジジンイエロー、ローズベンガル、トリアリルメタン系
染料、アントラキノン染料、モノアゾ及びジスアゾ系染
顔料などを相当するトナーの色に着色剤を単独または混
合して用いる。着色剤の含有量は、現像により可視像を
形成することができるようトナーを着色するに十分な量
あればよく、例えば樹脂100重量部に対して1〜20
重量部とするのが好ましい。
【0010】本発明で用いられるポリアルキレンとして
は、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブテン、ポリ
へキセン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−
ブテン共重合体等が掲げられるが、特にポリプロピレ
ン、ポリエチレンが有効である。市販されているポリア
ルキレンの代表例としては、次に示すものが掲げられ
る。 □三洋化成工業(株):サンワックスシリーズ(131
−P、151−P、161−P、165−P、E−25
0P、LEL−250P、LEL−400P、LEL−
800P等)、ビスコールシリーズ(330−P、55
0−P、660−P、TS−200等)など。 □ヘキストジャパン(株):ヘキストワックスシリーズ
(PE520、PE130、PE190、PP230、
PP690等)など。 □三井石油化学工業(株):PPワックスシリーズ(N
P055、NP105、NP805、NP505等)、
ハイワックスシリーズ(RX210S、RX310S、
410P、420P、320P、210P、4400
G、等)など。 □イーストマンケミカルジャパン(株):エポレンシリ
ーズ(N10、N11、N14、N15、N20、N2
1、E10、E14、E15、E43、C10、C1
3、C15、C17等)など。
【0011】ポリアルキレンの重量平均分子量(Mw)
は1000〜40000が好ましく、更に好ましくは重
量平均分子量(Mw)2000〜30000で、重量平
均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn)=2〜4程度
が好適である。重量平均分子量が1000未満では定着
のオフッセット防止効果はあるが、しかしトナーの黒べ
た部の刷毛筋、画像の欠け等の画質が悪く、高い画像濃
度が安定して得られなく、また感光体へのフィルミング
が発生しやすく好ましくない。重量平均分子量が400
00より高いと、画質及び画像安定性はすぐれている
が、定着でのオフセット防止効果が十分に得られなく好
ましくない。なお、分子量及び分子量分布は高温ゲルパ
ーミションクロマトグラフ法(以下、GPCという)に
より測定されるが、測定条件により若干の相違がある
が、例えば以下の条件で測定することができる。すなわ
ち、温度1350℃において溶媒としてO−ジクロルベ
ンゼン(0.1%アイオノール添加)を用い、毎分1m
lの流速で流し、濃度0.1重量%の試料溶液を400
μl注入して測定する。また、試料の分子量測定に当た
っては、単分散ポリスチレン標準試料を用いて作製され
た検量線より、ポリスチレン換算の値を使用する。な
お、使用するカラムは何等限定されるものではないが、
例えばショーデックス社製A−80M等がある。
【0012】ポリアルキレンの融点は、熱分析(示差熱
分析計、示差走査熱量分析計等)の吸熱パターンのピー
ク位置温度から求めて100〜180℃がよく、さらに
は120〜160℃がより好ましい。180℃以上の高
融点のものでは、トナーを混練機等で製造する際に加熱
してもポリアルキレンが十分に溶融されず樹脂中への相
溶性、分散性が悪くなり、またトナーの最低定着温度が
悪化し好ましくない。100℃以下の低融点のもので
は、トナーを混練機で製造する場合に練りのシェアーが
かかりにくく着色剤やその他内添剤等の分散性を悪化す
るので好ましくない。トナーへのポリアルキレン含有量
は、使用する樹脂成分、着色剤、及び定着機構等により
異なるが、加熱ローラー定着法では一般的に樹脂100
重量部に対して0.5〜20重量部がよく、更には0.
8〜10重量部程度が好適であり、0.5重量部未満で
は効果が定着でのオフセット防止効果が小さくなり、2
0重量部を超えるとトナーの流動性、帯電性等に悪影響
し、画質不良や画像安定性の悪化を招き好ましくない。
【0013】そして、本発明においてポリアルキレン含
有量とはトナーに使用する樹脂100重量部に対するポ
リアルキレン使用量を重量部で表し、スタート現像剤用
トナー中のポリアルキルレン含有量(Ws)と補充用ト
ナー中のポリアルキレン含有量(Wf)とはWs>Wf
の関係にあることが必須条件であり、更に好ましくはW
s−Wf≧0.2重量部、1≦Ws≦10重量部、0.
8≦Wf≦9.8重量の関係にあることが好適である。
前記関係式以外では、特に連続複写等の初期時期でのカ
ブリレベルが高く、好ましくない傾向にある。尚、トナ
ー中ポリアルキレンは2種類以上のものを併用してもよ
く、その場合、ポリアルキレンの合計重量が上記関係を
満たせばよい。尚、前記ポリアルキレン他に、パラフィ
ンワックス、高級脂肪酸、脂肪酸アミド、金属石鹸等を
必要に応じて少量添加してもよい。この他、トナーの帯
電性を調整する目的で、正荷電性トナーの場合にはニグ
ロシン系染料、4級アンモニウム塩、トリアミノトリフ
ェニルメタン系化合物、イミダゾール化合物等の公知の
帯電制御剤、負荷電性トナーの場合には含金アゾ系染
料、サルチル酸金属化合物及びアルキルサルチル酸金属
化合物等の公知の帯電制御剤を適量添加してもよい。そ
の添加量は樹脂100重量部に対して0.05〜10重
量部程度が好ましい。
【0014】なお、本発明は正荷電性帯電制御剤を使用
する際に有効に作用し、更には特公平1−54694、
特公平1−54695、特公平1−54696等に記載
されている4級アンモニウム塩系帯電制御剤を使用する
際により効果的に作用する。更に、トナー粒子表面にト
ナーの流動性、耐凝集性の向上、トナーの抵抗調整、帯
電性制御の目的でチタニア、シリカ、アルミナ、誘導性
チタニア−アンチモン−スズ化合物、マグネタイト、フ
ェライト、ハイドロタリサイト類等の酸化金属微粉末及
びアクリル樹脂等の有機微粉末を単独或るいは混合して
添加することも可能である。その添加量はトナー粒子1
00重量部に対して0.01〜5重量部程度が好まし
い。また、本発明のトナーを2成分系現像剤に用いる場
合には、磁性キャリアと混合して用いればよく、現像剤
中のキャリアとトナーの含有比は100:1〜10重量
部が好ましい。磁性キャリアとしては、粒子径20〜2
00μm程度の鉄粉、フェライト粉、マグネタイト粉、
磁性樹脂キャリアなど従来から公知のものが使用でき
る。また、これらの表面に公知のシリコーン系樹脂、ア
クリル系樹脂、フッ素系樹脂など、或るいはこれら樹脂
の混合物をコーティングしたものも好適に使用できる。
【0015】尚、本発明は正荷電性トナーとフッ素樹脂
またはシリコン樹脂コートされたキャリアを混合した現
像剤を使用する際に有効に作用し、更に正荷電性トナー
とシリコン樹脂を主体にコートされたキャリアを混合し
た現像剤を使用する際により有効に作用する。また、本
発明トナーは、キャリアを使用しない1成分系現像剤あ
るマグネタイト等の磁性を含有した磁性1成分トナー、
或いは磁性物を含有しない非磁性1成分トナーとしても
用いることができる。トナー粒子の製造方法は、従来か
ら用いられている各種トナー製造方法が適用できるが、
例えば一般的な例としては、まず樹脂、着色剤、ワック
ス、帯電制御剤等を公知の混合機で均一に分散混合し、
次いで混合を密閉式ニーダー或るいは1軸または2軸の
押出機等で溶融混練し、冷却後、粉砕し、分級すればよ
い。混練機は連続生産できる等の優位性から近年は1軸
または2軸の押出機が主流であり、例えば神戸製鋼所社
製KTK型2軸押出機、東芝機械社製TEM型押出機、
ケイ・シー・ケイ社製2軸押出機、池貝鉄工所社製PC
M型2軸押出機、ブス社製コニーダー等がよい。なお、
ポリアルキレン含有量の異なるトナーを得るには、組成
の異なるトナーを2種類製造すればよい。トナーの平均
粒径は、3〜20μmが好適である。更にトナーに外添
処理する場合には、分級トナーと外添剤を高速撹拌機等
で撹拌混合すればよく、必要に応じスタート現像剤用ト
ナーと補給用トナーの使用する外添剤の種類、添加量を
違えてもよい。スタート現像剤は、上記までの工程で得
られたトナーとキャリアをボールミル、V型混合器等で
所定時間まで混合撹拌して作製することができる。
【0016】
【実施例】以下、実施例により本発明を更に詳細に説明
するが、本発明はその要旨を超えない限り以下の実施例
により何等制限されるものではない。尚、下記実施例
中、単に「部」とあるのはいずれも「重量部」を意味す
るものとする。
【0017】<実施例1>
【表1】 スタート用 補充用 ・スチレン/n−ブチルアクリレート共重合樹脂 100部 100部 (フロー軟化点130℃、ガラス転移点62℃) ・着色剤 カーボンブラック□MA−7 5部 5部 (三菱化成社製) ・ポリアルキレン 低分子量ポリプロピレン 4部 3部 (Mw=14000) ・帯電制御剤 ボントロンP51 2部 2部 (オリエント化学社製 4級アンモニウム塩) スタート用トナーと補給用トナーをそれぞれ上記組成で
配合し、連続2軸押出機を用いて混練、粉砕し、分級し
て、平均粒径10μmの黒色トナーを得た。この黒色ト
ナー100部に対してシリカ粉末(日本アエロジル社製
R972)0.2部をヘンシェルミキサーにて外添処理
してスタート用トナーAと補給用トナーBを得た。得ら
れたトナーA4部とメチルシリコーン含有樹脂で表面コ
ートされた平均粒径100μmのフェライト粉キャリア
100部を混合、撹拌しスタート用現像剤Aを作製し
た。
【0018】次に、この現像剤Aについて有機光導電体
を感光体とし、定着機がシリコンゴムにテフロン樹脂を
薄層コーティングし、ローラー内部にヒーターランプを
装着した上ヒートローラーとシリコンゴムから成る下加
圧ローラーから構成されている定着機で、シリコンオイ
ル等離型液の供給なしで定着温度を190℃に設定し、
コピー速度50枚/分の複写機を用いて、温度23〜2
5℃、湿度50〜60%RHの条件下で100,00
0、枚の実写テストを実施した。尚、実写テストに使用
した補給トナーは上記のトナーBである。実写テストの
結果、初期から100,000枚までコピー黒色部の均
一性、欠けもよく及び画像濃度も高く安定したものであ
り、またコピー白地部の汚れであるカブリの増加もな
く、しかも機内のトナー飛散による汚染もほとんどな
く、耐久性能に優れたトナー及び現像剤であった。ま
た、定着ローラーの汚れもほとんどなく、通紙した紙の
表裏ともに汚れは全くなかった。
【0019】<実施例2>
【表2】 スタート用 補充用 ・スチレン/n−ブチルアクリレート共重合樹脂 100部 100部 (フロー軟化点130℃、ガラス転移点62℃) ・着色剤 カーボンブラックMA−7 5部 5部 (三菱化成社製) ・ポリアルキレン 低分子量ポリプロピレン 3部 3部 (Mw=14000) ・ポリアルキレン 低分子量ポリプロピレン 1部 なし (Mw=8500) ・帯電制御剤 ボントロンP51 2部 2部 (オリエント化学社製 4級アンモニウム塩) スタート用トナーと補給用トナーをそれぞれ上記組成で
配合した以外は、実施例1と同様にスタート用トナーC
を使用したスタート用現像剤C及び補給用トナーDを作
製し、100,000枚の実写テストを実施した。実写
テストの結果、初期から100,000枚までコピー黒
色部の均一性、欠けもよく及び画像濃度も高く安定した
ものであり、またコピー白色部の汚れであるカブリの増
加もなく、しかも機内のトナー飛散による汚染もほとん
どなく、耐久性能に優れたトナー及び現像剤であった。
また、定着ローラーの汚れもほとんどなく、通紙した紙
に表裏ともに汚れは全くなかった。
【0020】<実施例3>
【表3】 スタート用 補充用 ・スチレン/n−ブチルアクリレート共重合樹脂 100部 100部 (フロー軟化点130℃、ガラス転移点62℃) ・着色剤 カーボンブラックMA−7 5部 5部 (三菱化成社製) ・ポリアルキレン 低分子量ポリプロピレン 2部 2部 (Mw=14000) ・ポリアルキレン 低分子量ポリエチレン 2部 1部 (Mw=4000) ・帯電制御剤 ボントロンP51 2部 2部 (オリエント化学社製 4級アンモニウム塩) スタート用トナーと補給用トナーをそれぞれ上記組成で
配合した以外は、実施例1と同様にスタート用トナーE
を使用したスタート用現像剤E及び補給用トナーFを作
製し、100,000枚の実写テストを実施した。実写
テストの結果、初期から100,000枚までコピー黒
色部の均一性、欠けもよく及び画像濃度も高く安定した
ものであり、またコピー白色部の汚れであるカブリの増
加もなく、しかも機内のトナー飛散による汚染もほとん
どなく、耐久性能に優れたトナー及び現像剤であった。
また、定着ローラーの汚れもほとんどなく、通紙した紙
に表裏ともに汚れは全くなかった。
【0021】<比較例1>実施例1のトナーBを使用し
て実施例1と同様に作製したスタート用現像剤G及び実
施例1の補給用トナーBを用いて同様に100,000
枚の実写テストを実施した。実写テストの結果、初期か
ら100,000枚までコピー黒色部の均一性、欠けは
よく、画像濃度もほぼ安定していたが、初期から500
0枚程度までのカブリが高く、5000枚以降にカブリ
が低下し好ましくなかった。なお、定着ローラーの汚れ
はほとんどなく、通紙した紙の表裏ともに汚れは全くな
かった。
【0022】<比較例2>実施例3のトナーFを使用し
て実施例3と同様に作製したスタート用現像剤H及び実
施例3の補給用トナーFを用いて同様に100,000
枚の実写テストを実施した。実写テストの結果、初期か
ら100,000枚までコピー黒色部の均一性、欠けは
よく、画像濃度もほぼ安定していたが、初期から200
0枚程度までのカブリがやや高く、2000枚以降にカ
ブリが低下し好ましくなかった。なお、定着ローラーの
汚れはほとんどなく、通紙した紙の表裏ともに汚れは全
くなかった。
【0023】
【発明の効果】本発明の静電荷像現像用現像剤を使用す
ることにより、特に連続多数枚複写時でも初期のカブリ
の発生、コピー画像の変化が少なく安定しており、終始
一貫してコピー画質、画像濃度、カブリ等が良好で、し
かも加熱ローラーの汚れが少なく十分な定着性能を示す
画像形成が行われるので、多大な工業的利益を提供す
る。

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 スタート現像剤に用いるトナー中の樹
    脂100重量部に対するポリアルキレン含有量(WS
    量部)が、補充用トナー中の樹脂100重量部に対する
    ポリアルキレン含有量(Wf重量部)よりも多いことを
    特徴とする静電荷像現像用現像剤。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の各トナー中のポリア
    ルキレン含有量が、下記式(I)の関係を満すことを特
    徴とする請求項1記載の静電荷像現像用現像剤。 【数1】 WS−Wf≧0.2重量部・・・・・・・・・・(I)
  3. 【請求項3】 請求項1に記載のスタート現像剤に用
    いるトナー中のポリアルキレン含有量が、下記式(I
    I)の関係を満すことを特徴とする請求項1記載の静電
    荷像現像用現像剤。 【数2】 1≦W s ≦10重量部・・・・・・・・・・(II)
  4. 【請求項4】 請求項1に記載の補充用トナー中のポ
    リアルキレン含有量が、下記式(III)の関係を満す
    ことを特徴とする請求項1記載の静電荷像現像用現像
    剤。 【数3】 0.8≦W f ≦9.8重量部・・・・・・(III)
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