JP3108838B2 - 現像剤及び画像形成方法 - Google Patents

現像剤及び画像形成方法

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JP3108838B2
JP3108838B2 JP05123216A JP12321693A JP3108838B2 JP 3108838 B2 JP3108838 B2 JP 3108838B2 JP 05123216 A JP05123216 A JP 05123216A JP 12321693 A JP12321693 A JP 12321693A JP 3108838 B2 JP3108838 B2 JP 3108838B2
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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、電子写真感光体或いは
静電記録誘電体等の像担持体に潜像を形成し、該潜像を
顕像化するための現像装置に適用される現像剤、或いは
それらを用いた画像形成方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、例えば、静電潜像担持体としての
感光ドラム表面に形成した潜像を一成分系の現像剤とし
ての磁性トナーによって顕像化する現像装置は、磁性ト
ナー粒子相互の摩擦、及び現像剤担持体としてのスリー
ブと磁性トナー粒子の摩擦により感光ドラム上に形成さ
れた静電像電荷と現像基準電位に対し、逆極性の電荷を
磁性トナー粒子に与え、該磁性トナーをスリーブ上にき
わめて薄く塗布させて感光ドラムとスリーブで形成され
る現像領域に搬送し、現像領域においてスリーブ内に固
着された磁石による磁界の作用で磁性トナーを飛翔させ
て感光ドラム上の静電潜像を顕像化するものが知られて
いる。
【0003】また、同じ画像パターンを繰り返しプリン
トする際に縦状に濃度の低い部分が発生するという問題
(以後、フェーディングと呼ぶ)があった。文字画像に
おいては文字が細くなり、ハーフトーンやベタ黒画像で
は、濃度が低くなる現象である。
【0004】上記フェーディング現象は、現像剤の帯電
が低下しがちな高温高湿環境下で特に顕著であり、その
解決の為に、少なくとも導電性微粒子ないしは固体潤滑
剤を含有した樹脂層をその表面に持つ現像剤担持体(以
下、コートスリーブと呼ぶ)を用いることが知られてい
る。
【0005】一方、近年、小型で安価なパーソナルユー
スの複写機やレーザープリンター等が出現し、これらの
小型機においては、メンテナンスフリーの立場から、感
光体、現像剤、クリーニング装置等を一体化したカート
リッジ方式が用いられ、現像剤としても現像器の構造を
簡単にできることから磁性一成分系現像剤を使用するこ
とが望まれる。
【0006】一般に現像剤は熱ローラや放射加熱による
熱溶融定着や加圧ローラによる圧力定着等により転写材
へ定着を行なうが、熱量や圧力は経済性や装置構造上の
安全性・設計容易性を考慮すると小さい方が好ましく、
それに応じて現像剤成分としても溶融粘度が低い、融点
が低い、圧力降伏点が小さい等のいわゆる軟かい成分を
含む傾向になる。また、逆に耐久強度や定着オフセット
の面では、現像剤中に堅い成分を含有することも重要で
ある。
【0007】このような相反する要素を満足するため
に、現像剤を構成するバインダー樹脂は、その分子量分
布において、軟かい部分と堅い部分とを併せて含有する
ことが有利な場合が多い。
【0008】また、これらの現像剤は、高画質化実現の
為に、更に微粒子化する方向にある。このような磁性現
像剤においては、現像剤自体の研磨効果が強く、接触部
材を強く摺擦する為、その表面を削ったり、傷つけたり
する場合が多い。そこへ、残存モノマーに起因するとみ
られる残留現像剤の融着を生ずる等の問題を有してい
た。
【0009】この問題は、現像剤担持体としてのスリー
ブ上にも発生する。特に、いわゆるフェーディング現象
を防止するために用いた、少なくとも導電性微粒子ない
しは固体潤滑剤を含有した樹脂層をその表面に持ち、相
対負荷長さtP =5%のときのカッティング深さCV
V 5μmである現像剤担持体を用いた場合において
顕著にみられ、これに起因する画像不良が発生してい
た。
【0010】さらに、軟かい部分と堅い部分を併せ持つ
バインダー樹脂を用いた現像剤を併用した時に、固着が
起こりやすくなる。これは、現像剤中の軟かい部分が該
現像剤担持体としてのスリーブ表面へ固着しやすいため
である。このように、コートスリーブと現像剤との適用
性を考慮した設計上、困難なものとなりやすい。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上述
の如き欠点を解決した現像剤或いはそれを用いた画像形
成方法を提供するものである。
【0012】即ち、本発明の目的は、いわゆるフェーデ
ィング現象の発生を防止する為に用いた現像剤担持体と
してのコートスリーブ表面に固着することに起因する画
像不良の発生を防止する画像形成方法、及び、これを用
いる現像剤を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段及び作用】即ち、本発明の
目的は、少なくとも導電性微粒子ないしは固体潤滑剤を
含有した樹脂層をその表面に持ち、その表面の相対負荷
曲線(アボットの負荷曲線)において相対負荷長さtP
=5%のときのカッティング深さCV がCV 5μmで
ある、現像剤を担持して搬送するための現像剤担持体を
有する現像装置を用いる画像形成方法に適用される現像
剤であって、該現像剤が、少なくとも結着樹脂と着色剤
とを含有し、該結着樹脂のゲルパーミエーションクロマ
トグラフィー(GPC)により測定されるクロマトグラ
ムが分子量2,000〜30,000の領域にメインピ
ークを有し、分子量10万以上の高分子領域にサブピー
ク又は肩を有し、重量平均分子量(Mw)/数平均分子
量(Mn)が30以上であって、該高分子領域は、構成
モノマーユニットとして架橋性モノマーユニットを有し
ており、多官能開始剤と単官能開始剤とを併用して重合
された、Mwが120万以上の高分子重合体を含有する
ものであると共に、該現像剤に含まれる残存モノマー量
が150ppm以下であるものを用いることにより、達
成される。
【0014】以下、添付図面に基づいて本発明に用いる
現像装置について説明する。
【0015】図1は、本発明に使用する現像装置に適し
た一例の断面図である。
【0016】図中の1は静電潜像を担持し、矢印Aの方
向に回転する静電潜像担持体としての感光ドラムであ
り、表面に絶縁層を有するものあるいは有しないもの、
いずれも使用可能でもちろんドラム状に限らずシート
状、ベルト状のものも可能である。2は、トナー5を表
面に担持して矢印Bの方向に回転する現像剤担持体とし
てのスリーブであり、スリーブ2の内部には多極永久磁
石3が回転しないように固定されている。また、スリー
ブ2の表面には、後述する導電性微粒子を含有した被覆
層10が約0.5μm〜30μmの厚さに形成されてい
る。4は、トナー5を収納し、スリーブ2の表面にトナ
ー5を接触させる現像剤収納室である。6は、現像剤収
納室4で担持されたスリーブ2表面上のトナー5の層を
所定の厚さに規制する部材としてのドクターブレードで
あり、スリーブ2表面とドクターブレード6との間隙が
約50μm〜500μmになるように配設されている。
【0017】上記のように構成された現像装置が起動し
てスリーブ2が矢印Bの方向に回転すると、現像剤収納
室4内ではトナー5同士あるいはスリーブ2表面とトナ
ー5の接触摩擦によって、現像の基準電位に対して感光
ドラム1上の静電潜像と逆極性の電荷がトナー5に与え
られ、スリーブ2表面に塗布される。スリーブ表面に塗
布されたトナー層はさらに、多極永久磁石3の一つの磁
極(図中ではS極)位置に対向して配設されたドクター
ブレード6により均一かつ薄い層(層厚は約30μm〜
300μm)になるように規制され、感光ドラム1とス
リーブ2とで形成される現像領域に搬送される。
【0018】また、現像領域において、スリーブ2と感
光ドラム1面との間で交流バイアスを印加することによ
り、スリーブ2上のトナー5を感光ドラムの方向に飛翔
させるようにしてもよい。
【0019】ここで、スリーブ表面に形成されている被
覆層10について説明する。
【0020】被膜10は、被覆層形成高分子材料に導電
性微粒子ないしは固体潤滑剤が含まれているものが使用
される。
【0021】導電性微粒子としてはカーボン微粒子、ま
たはカーボン微粒子と結晶性グラファイト、または結晶
性グラファイトが好ましく、通常その使用量は被覆層形
成高分子材料に対する比率P/Bが40/10〜5/1
0の範囲が好ましい。
【0022】本発明に使用される結晶性グラファイト
は、大別すると天然黒鉛と人造黒鉛とに分けられる。人
造黒鉛は、ピッチコークスをタールピッチ等により固め
て1200℃位で一度焼成してから黒鉛化炉に入れ、2
300℃位の高温で処理することにより、炭素の結晶が
成長して黒鉛に変化する。天然黒鉛は、永い間の天然の
地熱と地下の高圧によって完全に黒鉛化したものが地中
より産出するものである。これらの黒鉛は、種々の優れ
た性質を有していることから工業的に広い用途をもって
いる。黒鉛は、暗灰色ないし黒色の光沢のある非常に柔
らかい滑性のある結晶鉱物で、鉛筆等に利用されその他
耐熱性、化学的安定性があるため潤滑剤、耐火性、電気
材料等に粉末や固体や塗料の形で利用されている。結晶
構造は六方晶とその他に菱面晶系に属するものがあり、
完全な層状構造を有している。電気的特性に関しては、
炭素と炭素の結合の間に自由電子が存在し、電気の良導
体となっている。なお、本発明で使用する黒鉛は天然、
人工のどちらでもよい。
【0023】また、本発明に使用する黒鉛は、粒径的に
は0.5μm〜10μmのものが好ましい。
【0024】被膜形成高分子材料は、例えば、スチレン
系樹脂、ビニル系樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポ
リカーボネート樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、
ポリアミド樹脂、フッ素樹脂、繊維素系樹脂、アクリル
系樹脂等の熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル
樹脂、アルキッド樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹
脂、ポリウレタン樹脂、尿素樹脂、シリコン樹脂、ポリ
イミド樹脂等の熱硬化性樹脂あるいは光硬化性樹脂等を
使用することができる。中でもシリコン樹脂、フッ素樹
脂のような離型性のあるもの、あるいはポリエーテルス
ルホン、ポリカーボネート、ポリフェニレンオキサイ
ド、ポリアミド、フェノール、ポリエステル、ポリウレ
タン、スチレン系樹脂のような機械的性質に優れたもの
がより好ましい。
【0025】導電性のアモルファスカーボンは、一般的
には「炭化水素または炭素を含む化合物を空気の供給が
不十分な状態で燃焼または熱分解させてできる結晶子の
集合体」と定義されている。特に電気伝導性に優れ、高
分子材料に充填して導電性を付与したり、添加量のコン
トロールである程度任意の導電度を得ることができるた
め広く普及している。なお、本発明で使用する導電性の
アモルファスカーボンの粒子径は10μm〜80μmの
ものが好ましく、15μm〜40μmのものがより好ま
しい。
【0026】本発明に用いられるコートスリーブは、例
えば、アルミニウムの引き抜き加工後の素管(表面粘度
2S)表面に、下記処方例の如き調製液をスプレー法に
よって厚さ約0.5〜30μm程度コートし、次いで乾
燥炉(150℃)にて熱硬化する等の工程で被覆処理す
ることができる。
【0027】(処方例1) 樹脂 …フェノール樹脂(固形分) 30重量部 カーボン …CONDUCTEX 975 UB 25重量部 (コロンビアンカーボン社製) 希釈液 …メチルアルコール 200重量部 メチルセロソルブ
【0028】(処方例2) 樹脂 …フェノール樹脂(固形分) 15重量部 導電潤滑剤…人工グラファイト(1μm) 15重量部 カーボン …CONDUCTEX 975 UB 1重量部 (コロンビアンカーボン社製) 希釈液 …メチルアルコール 225重量部 メチルセロソルブ
【0029】以上のような工程を経てスリーブが作製さ
れるが、以上の工程のみでは相対負荷長さtP =5%の
ときのカッティング深さCV を5μm以下にするのはむ
ずかしく、このためには、スリーブに表面磨き加工を最
後に加えることが効果的である。例えばフェルトによる
表面磨きを加えたものが使用できる。この磨き加工につ
いて例を挙げて簡単に説明する。乾燥工程の終わったス
リーブを800rpm程度で回転させながら、フェルト
を1〜3kg程度の圧力で接触させる。このフェルトを
スリーブ長手方向に1〜5cm/secの速さで一方の
端部から他方の端部まで動かせば磨き終了である。磨き
方法はこれに限るものでなく、布,ウェス等によっても
可能であるし、スリーブを回転させず手で直接磨くこと
も可能である。以上のようにして本発明に用いられるコ
ートスリーブが作製される。
【0030】また、スリーブの表面のCV5値(相対負荷
長さtP =5%のときのカッティング深さ)を5μm以
下にするためにスリーブ被覆膜表面を乾燥後にブラスト
加工することも可能である。例えばブラスト加工は、
(株)不二製作所製ブラスト加工機等を用い、アランダ
ム#400等の砥粒にて行うことができる。また、ブラ
スト処理により摩砕された被覆膜微粉を除去するため
に、アルコール洗浄等を併せて行なうこともできる。
【0031】次に本発明に係る現像剤について説明す
る。
【0032】本発明に係る現像剤は、現像剤用結着樹脂
中の残存モノマーが150ppm以下である必要があ
る。
【0033】本発明において、残存モノマーとは、後述
するバインダー樹脂組成物合成時に生じる未反応モノマ
ーはもちろん、未反応モノマーから派生する低分子量の
副反応物、例えばスチレンの酸化分解から生じるベンズ
アルデヒドや安息香酸、水素添加により生じるエチルベ
ンゼン等が含まれる。
【0034】かかる残存モノマーの低減化の具体的方法
としては、種々の公知技術を使用することが可能である
が、現像剤中に含有される残存モノマーを低減するには
現像剤の製造時、例えば結着樹脂と着色剤等とを熱溶融
混練する場合に、強めに加熱したり、揮発分を吸引除去
したりする方法が良い。
【0035】現像剤中の残存モノマーの定量はガスクロ
マトグラフを用いて以下の方法により行う。
【0036】2.55mgのDMFを内部標準とし、1
00mlのアセトンを加えて内部標準品入り溶媒をつく
る。次に現像剤400mgを上記溶媒で10mlの溶液
とする。30分間超音波振とう機にかけた後、1時間放
置する。次に0.5μmのフィルターで濾過をする。打
ち込み試料量は4μlとする。
【0037】ガスクロマトグラフの条件としては; ・キャピラリカラム(30m×0.249mm,DBW
AX,膜厚0.25μm) ・検出器FID,窒素圧0.45kg/cm2 ・インジェクション濃度200℃,ディテクター温度2
00℃とし、カラム温度は50℃から5℃/1分の割合
で30分間昇温する。 ・検量線の作製 サンプル溶液と同量のDMF、アセトン溶液に対象とな
るモノマーを加えた標準サンプルについて同様にガスク
ロマトグラフ測定し、モノマーと内部標準品DMFの重
量比/面積比を求める。
【0038】本発明に係る現像剤の結着樹脂としては、
該結着樹脂のGPCにより測定されるクロマトグラムが
分子量2,000〜30,000及び80万〜300万
のそれぞれの領域に少なくとも1つの極大値を有するも
のが用いられる。
【0039】本発明において、GPCによるクロマトグ
ラムのピークの分子量は次の条件で測定される。
【0040】すなわち、40℃のヒートチャンバー中で
カラムを安定化させ、この温度におけるカラムに溶媒と
してTHF(テトラヒドロフラン)を毎分1mlの流速
で流し、試料濃度として0.05〜0.6重量%に調整
した樹脂のTHF試料溶液を50〜200μl注入して
測定する。試料の分子量測定にあたっては、試料の有す
る分子量分布を数種の単分散ポリスチレン標準試料によ
り作製された検量線の対数値とカウント数との関係から
算出した。検量線作成用の標準ポリスチレン試料として
は、例えばPressure Chemical C
o.製或いは東洋ソーダ工業社製の分子量が6×1
2 ,2.1×103 ,4×103 ,1.75×1
4 ,5.1×104 ,1.1×105 ,3.9×10
5 ,8.6×105,2×106 ,4.48×106
ものを用い、少なくとも10点程度の標準ポリスチレン
試料を用いるのが適当である。また検出器にはRI(屈
折率)検出器を用いる。
【0041】なお、カラムとしては、103 〜4×10
6 の分子量領域を適確に測定するために、市販のポリス
チレンゲルカラムを複数組み合わせるのが良く、例えば
Waters社製のμ−styragel 500,1
3 ,104 ,105 の組み合わせや、昭和電工社製の
shodex KF−80MやKF−802,803,
804,805の組み合わせ、あるいは東洋曹達製のT
SKgel G1000H,G2000H,G2500
H,G3000H,G4000H,G5000H,G6
000H,G7000H,GMHの組み合わせが好まし
い。
【0042】結着樹脂の高分子側成分を得る為のコモノ
マー及び、該低分子側成分を得る為のモノマーとして
は、次のようなものが挙げられる。
【0043】例えばスチレン、o−メチルスチレン、m
−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−メトキシ
スチレン、p−フェニルスチレン、p−クロルスチレ
ン、3,4−ジクロルスチレン、p−エチルスチレン、
2,4−ジメチルスチレン、p−n−ブチルスチレン、
p−tert−ブチルスチレン、p−n−ヘキシルスチ
レン、p−n−オクチルスチレン、p−n−ノニルスチ
レン、p−n−デシルスチレン、p−n−ドデシルスチ
レン、等のスチレン及びその誘導体;エチレン、プロピ
レン、ブチレン、イソブチレンなどのエチレン不飽和モ
ノオレフィン類;ブタジエン等の不飽和ポリエン類;塩
化ビニル、塩化ビニリデン、臭化ビニル、沸化ビニルな
どのハロゲン化ビニル類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビ
ニル、ベンゾエ酸ビニルなどのビニルエステル類;メタ
クリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プ
ロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸イソブ
チル、メタクリル酸n−オクチル、メタクリル酸ドデシ
ル、メタクリル酸−2−エチルヘキシル、メタクリル酸
ステアリル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ジメ
チルアミノエチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル
などのα−メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル類;
アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−
ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸プロピル、
アクリル酸n−オクチル、アクリル酸ドデシル、アクリ
ル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸ステアリル、アク
リル酸2−クロルエチル、アクリル酸フェニルなどのア
クリル酸エステル類;ビニルメチルエーテル、ビニルエ
チルエーテル、ビニルイソブチルエーテルなどのビニル
エーテル類;ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケト
ン、メチルイソプロペニルケトンなどのビニルケトン
類;N−ビニルピロール、N−ビニルカルバゾール、N
−ビニルインドール、N−ビニルピロリドンなどのN−
ビニル化合物;ビニルナフタリン類;アクリロニトリ
ル、メタクリロニトリル、アクリルアミドなどのアクリ
ル酸もしくはメタクリル酸誘導体;のビニル系モノマー
が単独もしくは2つ以上で用いられる。
【0044】これらの中でもスチレン系共重合体、スチ
レンアクリル系共重合体となるようなモノマーの組み合
わせが好ましい。
【0045】また、該高分子側ピーク成分に添加される
架橋性モノマーとしては、主として2個以上の重合可能
な二重結合を有するモノマーが用いられる。芳香族ジビ
ニル化合物、例えば、ジビニルベンゼン、ジビニルナフ
タレン等;アルキル鎖で結ばれたジアクリレート化合物
類;例えば、エチレングリコールジアクリレート、1,
3−ブチレングリコールジアクリレート、1,4−ブタ
ンジオールジアクリレート、1,5−ペンタンジオール
ジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレ
ート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、及び以
上の化合物のアクリレートをメタクリレートに代えたも
の;エーテル結合を含むアルキル鎖で結ばれたジアクリ
レート化合物類、例えば、ジエチレングリコールジアク
リレート、トリエチレングリコールジアクリレート、テ
トラエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレン
グリコール#400ジアクリレート、ポリエチレングリ
コール#600ジアクリレート、ジプロピレングリコー
ルジアクリレート、及び以上の化合物のアクリレートを
メタクリレートに代えたもの;芳香族基及びエーテル結
合を含む鎖で結ばれたジアクリレート化合物類、例え
ば、ポリオキシエチレン(2)−2,2−ビス(4−ヒ
ドロキシフェニル)プロパンジアクリレート、ポリオキ
シエチレン(4)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェ
ニル)プロパンジアクリレート、及び、以上の化合物の
アクリレートをメタクリレートに代えたもの;更には、
ポリエステル型ジアクリレート化合物類、例えば、商品
名MANDA(日本化薬)が掲げられる。多官能の架橋
剤としては、ペンタエリスリトールアクリレート、トリ
メチロールエタントリアクリレート、トリメチロールプ
ロパントリアクリレート、テトラメチロールプロパント
リアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリ
レート、オリゴエステルアクリレート、及び以上の化合
物のアクリレートをメタアクリレートに代えたもの;ト
リアリルシアヌレート、トリアリルトリメリテート;等
が挙げられる。
【0046】これらの架橋剤は、他のモノマー成分10
0重量%に対して、0.001〜1重量%、好ましく
は、0.003〜0.01重量%の範囲で用いることが
好ましい。
【0047】これらの架橋性モノマーのうち、現像剤用
樹脂に、定着性、耐オフセット性の点から好適に用いら
れるものとして、芳香族ジビニル化合物(特にジビニル
ベンゼン)、芳香族基及びエーテル結合を含む鎖で結ば
れたジアクリレート化合物類が挙げられる。
【0048】係る結着樹脂を製造する方法として、溶液
重合法により高分子量重合体と低分子量重合体を別々に
合成した後にこれらを溶液状態で混合し、次いで脱溶剤
する溶液ブレンド法、また、押出機等により溶融混練す
るドライブレンド法、さらに溶液重合法等により得られ
た低分子量重合体を溶解した高分子量重合体を構成する
モノマーに溶解し、懸濁重合を行い、水洗・乾燥し、結
着樹脂を得る2段階重合法等が挙げられる。結着樹脂の
低分子量成分の合成方法としては、公知の方法を用いる
ことができ、一方、高分子量成分の合成方法としては、
乳化重合法や懸濁重合法が挙げられる。
【0049】高分子量重合体の合成に用いられる多官能
性開始剤と単官能開始剤としては、水に不溶、或いは難
溶のものであれば用いることが可能である。それらは併
用によりモノマー100重量部に対し0.05〜2.0
重量部で用いられる。
【0050】多官能性重合開始剤の具体例としては、
1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)3,3,5−ト
リメチルシクロヘキサン、1,1−ビス(t−ブチルパ
ーオキシ)シクロヘキサン、1,4−ビス(t−ブチル
パーオキシカルボニル)シクロヘキサン、2,2−ビス
(t−ブチルパーオキシ)オクタン、n−ブチル4,4
−ビス(t−ブチルパーオキシ)バリレート、2,2−
ビス(t−ブチルパーオキシ)ブタン、1,3−ビス
(t−ブチルパーオキシ−イソプロビル)ベンゼン、
2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキ
シ)ヘキサン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブ
チルパーオキシ)ヘキシン−3、2,5−ジメチル−
2,5−ジ(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、ジ−t
−ブチルジパーオキシイソフタレート、2,2−ビス
(4,4−ジ−t−ブチルパーオキシシクロヘキシル)
プロパン、ジ−t−ブチルパーオキシα−メチルサクシ
ネート、ジ−t−ブチルパーオキシジメチルグルタレー
ト、ジ−t−ブチルパーオキシヘキサヒドロテレフタレ
ート、ジ−t−ブチルパーオキシアゼラート、2,5−
ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)−ヘキ
サン、ジエチレングリコール−ビス(t−ブチルパーオ
キシカーボネート)、ジ−t−ブチルパーオキシトリメ
チルアジペート等の2官能性ラジカル重合開始剤;トリ
ス(t−ブチルパーオキシ)トリアジン、ビニルトリル
(t−ブチルパーオキシ)シラン等の3官能性ラジカル
重合開始剤;2,2−ビス(4,4−ジ−t−ブチルパ
ーオキシシクロヘキシル)プロパン、t−ブチルパーオ
キシアリルカーボネートの共重合化合物(例えば日本油
脂(株)製ハイパーB及びハイパーGシリーズ)、t−
ブチルパーオキシマレイン酸の共重合化合物等の多官能
ラジカル重合開始剤等があげられる。
【0051】また、本発明においては使用されるバイン
ダー樹脂中に低分子量ワックスを予め添加しておくこと
が好ましい。本発明に適用し得る低分子量ワックスとし
ては、ポリプロピレン、ポリエチレン、マイクロクリス
タリンワックス、カルナバワックス、サゾールワック
ス、パラフィンワックス等のワックス状物質、及びこれ
らの酸化物やグラフト変性物等が挙げられる。
【0052】これらの低分子量ワックスの重量平均分子
量は、3万以下、好ましくは1万以下のものが好まし
く、添加量としては高分子量重合体成分100重量部に
対して約2〜100重量部が好ましい。
【0053】反応性の金属化合物としては、次の金属イ
オンを含むものが使用できる。適当な1価金属イオンに
は、Na+ ,Li+ ,Cs+ ,Ag+ ,Hg+ ,Cu+
などがあり、2価の金属イオンには、Be2+,Mg2+
Ca2+,Hg2+,Sn2+,Pb2+,Fe2+,Co2+,N
2+,Zn2+などである。また、3価のイオンとして
は、Al3+,Sc3+,Fe3+,Co3+,Ni3+,Cr3+
などがある。上記のような金属イオンを含む化合物のう
ちでも分解性のものほど、良好な結果を与える。これは
分解性のものの方が熱分解によって化合物中の金属イオ
ンがより容易に重合体中のカルボキシル基と結合しやす
いためと推察される。
【0054】反応性金属化合物のうちでも有機金属化合
物が重合体との相溶性や分散性に優れ、金属化合物との
反応による架橋が重合体中でより均一に進むので、より
優れた結果を与える。
【0055】上記のような反応性の有機金属化合物のう
ちでも、特に気化性や昇華性に富む有機化合物を配位子
や対イオンとして含有するものが有用である。金属イオ
ンと配位子や対イオンを形成する有機化合物のうちで上
記のような性質を有するものとしては、例えば、サリチ
ル酸、サリチルアミド、サリチルアミン、サリチルアル
デヒド、サリチロサリチル酸、ジtert−ブチルサリ
チル酸、などのサリチル酸及びその誘導体、例えば、ア
セチルアセトン、プロピオンアセトン、などのβ−ジケ
トン類、例えば、酢酸塩やプロピオン酸などの低分子カ
ルボン酸塩などがある。
【0056】また、該金属錯体にトナー粒子の荷電制御
性をもたすことも可能である。このような金属錯体とし
ては次に示した一般式[I]で表わされるアゾ系金属錯
体がある。
【0057】
【化1】
【0058】次に該錯体の具体例を示す。
【0059】
【化2】
【0060】
【0061】
【0062】
【0063】
【0064】
【0065】あるいは次の一般式[II]に示した塩基
性有機酸金属錯体も負帯電性を与えるものであり、本発
明に使用できる。
【0066】
【0067】
【0068】次に該錯体の具体例を示す。
【0069】
【0070】
【0071】
【0072】
【0073】
【0074】
【0075】
【0076】
【0077】
【0078】
【0079】これらの金属錯体は、単独でも或いは2種
以上組み合わせて用いることが可能である。
【0080】また、該金属錯体のトナー粒子への添加量
は、トナーバインダーの種類、キャリア併用か否か、或
いはトナーを着色する顔料、更には該金属錯体のバイン
ダーに対する反応性によっても異なるが、未反応のもの
も含めて、バインダー100重量%に対し、0.01〜
20重量%、好ましくは0.1〜10重量%である。
【0081】また、上記金属錯体は、バインダーと溶融
混練時に反応させることにより、バインダー合成時に添
加する場合と比べて、分解・反応性に富み、かつバイン
ダーとの相溶性或いはバインダーへの分散性に優れ、ト
ナーとして安定な帯電性が得られるといった利点があ
る。
【0082】本発明においては、架橋成分である金属化
合物にトナーとしての荷電制御性を持たせることは可能
であるが、必要に応じてこれとは別途に荷電制御剤を使
用することもでき、従来公知の負或いは正の荷電制御剤
が用いられる。
【0083】今日、当該技術分野で知られている荷電制
御剤としては、以下のものが挙げられる。
【0084】トナーを負荷電性に制御するものとして下
記物質がある。
【0085】例えば有機金属錯体、キレート化合物が有
効で前述した様なモノアゾ金属錯体、アセチルアセトン
金属錯体、芳香族ヒドロキシカルボン酸、芳香族ジカル
ボン酸系の金属錯体がある。他には、芳香族ハイドロキ
シカルボン酸、芳香族モノ及びポリカルボン酸及びその
金属塩、無水物、エステル類、ビスフェノール等のフェ
ノール誘導体類である。
【0086】トナーを正荷電性に制御するものとして下
記物質がある。
【0087】例えばニグロシン及び脂肪酸金属塩等によ
る変成物;トリブチルベンジルアンモニウム−1−ヒド
ロキシ−4−ナフトスルフォン酸塩、テトラブチルアン
モニウムテトラフルオロボレートなどの四級アンモニウ
ム塩、及びこれらの類似体であるホスホニウム塩等のオ
ニウム塩及びこれらのレーキ顔料。トリフェニルメタン
染料及びこれらのレーキ顔料。(レーキ化剤としては、
りんタングステン酸、りんモリブデン酸、りんタングス
テンモリブデン酸、タンニン酸、ラウリン酸、没食子
酸、フェリシアン化物、フェロシアン化物など)高級脂
肪酸の金属塩、アセチルアセトン金属錯体。ジブチルス
ズオキサイド、ジオクチルスズオキサイド、ジシクロヘ
キシルスズオキサイドなどのジオルガノスズオキサイ
ド;ジブチルスズボレート、ジオクチルスズボレート、
ジシクロヘキシルスズボレートなどのジオルガノスズボ
レート等であり、これらを単独で或いは2種類以上組み
合わせて用いることができる。これらの中でも、ニグロ
シン系、四級アンモニウム塩の如き荷電制御剤が特に好
ましく用いられる。
【0088】本発明のトナーにおいては、帯電安定性、
現像性、流動性、耐久性向上の為、シリカ微粉末を添加
することが好ましい。
【0089】本発明に用いられるシリカ微粉末は、BE
T法で測定した窒素吸着による比表面積が30m2 /g
以上(特に50〜400m2 /g)の範囲内のものが良
好な結果を与える。トナー100重量部に対してシリカ
微粉体0.01〜8重量部、好ましくは0.1〜5重量
部使用するのが良い。
【0090】また、本発明に用いられるシリカ微粉末
は、必要に応じ、疎水化、帯電性コントロール、などの
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等の処理剤で、或いは種
々の処理剤で併用して処理されていることも好ましい。
【0091】他の添加剤としては、例えばテフロン、ス
テアリン酸亜鉛、ポリ弗化ビニリデンの如き滑剤、中で
もポリ弗化ビニリデンが好ましい。或いは酸化セリウ
ム、炭化ケイ素、チタン酸ストロンチウム等の研磨剤、
中でもチタン酸ストロンチウムが好ましい。或いは例え
ば酸化チタン、酸化アルミニウム等の流動性付与剤、中
でも特に疎水性のものが好ましい。ケーキング防止剤、
或いは例えばカーボンブラック、酸化亜鉛、酸化アンチ
モン、酸化スズ等の導電性付与剤、又逆極性の白色微粒
子及び黒色微粒子を現像性向上剤として少量用いること
もできる。
【0092】更に本発明のトナーは、二成分系現像剤と
して用いる場合にはキャリア粉と混合して用いられる。
この場合には、トナーとキャリア粉との混合比はトナー
濃度として0.1〜50重量%、好ましくは0.5〜1
0重量%、更に好ましくは3〜5重量%が望ましい。
【0093】本発明に使用しうるキャリアとしては、公
知のものが全て使用可能であり、例えば鉄粉、フェライ
ト粉、ニッケル粉の如き磁性を有する粉体、ガラスビー
ズ等及びこれらの表面をフッ素系樹脂、ビニル系樹脂或
いはシリコン系樹脂等で処理したものなどが挙げられ
る。
【0094】更に本発明のトナーは更に磁性材料を含有
させ磁性トナーとしても使用しうる。この場合、磁性材
料は着色剤の役割をかねている。本発明の磁性トナー中
に含まれる磁性材料としては、マグネタイト、ヘマタイ
ト、フェライト等の酸化鉄;鉄、コバルト、ニッケルの
ような金属或いはこれらの金属のアルミニウム、コバル
ト、銅、鉛、マグネシウム、スズ、亜鉛、アンチモン、
ベリリウム、ビスマス、カドミウム、カルシウム、マン
ガン、セレン、チタン、タングステン、バナジウムのよ
うな金属の合金及びその混合物等が挙げられる。
【0095】これらの強磁性体は平均粒子が0.1〜2
μm、好ましくは0.1〜0.5μm程度のものが好ま
しく、トナー中に含有させる量としては樹脂成分100
重量部に対し約20〜200重量部、特に好ましくは樹
脂成分100重量部に対し40〜150重量部が良い。
【0096】また、10Kエルステッド印加での磁気特
性が抗磁力20〜150エルステッド、飽和磁化50〜
200emu/g、残留磁化2〜20emu/gのもの
が望ましい。
【0097】本発明のトナーに使用し得る着色剤として
は、任意の適当な顔料又は染料が挙げられる。トナー着
色剤は周知であって、例えば顔料としてカーボンブラッ
ク、アニリンブラック、アセチレンブラック、ナフトー
ルイエロー、ハンザイエロー、ローダミンレーキ、アリ
ザリンレーキ、ベンガラ、フタロシアニンブルー、イン
ダンスレンブルー等がある。これらは定着画像の光学濃
度を維持するのに必要充分な量が用いられ、樹脂100
重量部に対し0.1〜20重量部、好ましくは2〜10
重量部の添加量が良い。又同様の目的で、更に染料が用
いられる。例えばアゾ系染料、アントラキノン系染料、
キサンテン系染料、メチン系染料等があり樹脂100重
量部に対し、0.1〜20重量部、好ましくは0.3〜
3重量部の添加量が良い。
【0098】本発明に係る静電荷像現像用トナーを作製
するにはバインダー樹脂、金属化合物、着色剤としての
顔料、又は染料、磁性体、必要に応じて荷電制御剤、そ
の他の添加剤等を、ヘンシェルミキサー、ボールミル等
の混合機により充分混合してから加熱ロール、ニーダ
ー、エクストルーダーの如き熱混練機を用いて溶融、捏
和及び練肉して樹脂類を互いに相溶せしめた中に金属化
合物、顔料、染料、磁性体を分散又は溶解せしめ、冷却
固化後粉砕及び分級を行って本発明に係るところのトナ
ーを得ることが出来る。
【0099】更に必要に応じ所望の添加剤をヘンシェル
ミキサー等の混合機により充分混合し、本発明に係る静
電荷像現像用トナーを得ることができる。
【0100】
【実施例】以下本発明の基本的な構成と特色について述
べたが、以下実施例にもとづいて具体的に本発明の方法
について説明する。しかしながら、これによって本発明
の実施の態様がなんら限定されるものではない。実施例
中の部数は重量部である。
【0101】(樹脂合成例1)キシレン190部を反応
容器に入れ、還流温度まで加熱し、これにスチレン10
0部にジ−tert−ブチルパーオキサイド7.5部を
混合し、キシレン還流下、6時間で溶液重合を完了し、
低分子量樹脂溶液を得た。(分子量ピーク値6900,
Mw8300,Mn4200) 一方、スチレン70部、アクリル酸ブチル25部、マレ
イン酸モノブチル5部、ジビニルベンゼン0.003
部、ポリビニルアルコール0.2部、脱気水200部、
2,2−ビス(4,4−ジ−tert−ブチルパーオキ
シシクロヘキシル)プロパン0.1部を混合懸濁分散さ
せた。上記懸濁分散溶液を加熱し、窒素雰囲気下におい
て85℃に24時間保持した後、ベンゾイルパーオキサ
イド0.1部を追加添加し、更に12時間保持して重合
を完了させ、高分子量樹脂を得た。(分子量ピーク10
6万,Mw120万,Mn43万) 次にこの樹脂の酸価の2倍当量のNaOH水溶液で2時
間洗浄した。この高分子量樹脂25部及び低分子量ポリ
プロピレン4部を前述の低分子量樹脂75部の溶液重合
終了時の溶液中に投入し、溶媒中に溶解せしめ、混合を
行い、その後、溶媒を留去して、スチレン系共重合体組
成物を得た。(分子量ピーク値P1 =8000,P2
106万,Mw=27万,Mn=4500)
【0102】(樹脂合成例2)上記合成例1と同様の方
法で、低分子量樹脂溶液(分子量ピーク値16500,
Mw17000,Mn8000,原料スチレン91部,
アクリル酸ブチル9部)及び高分子量樹脂(分子量ピー
ク151万,Mw166万,Mn49万,原料スチレン
65部,アクリル酸ブチル30部,マレイン酸モノブチ
ル5部,ジビニルベンゼン0.005部)を得た。これ
らの高分子量樹脂25部、低分子量樹脂75部及び低分
子量ポリプロピレン4部を上記と同様の方法で混合し、
スチレン系共重合体組成物を得た。(分子量ピーク値P
1 =17000,P2 =150万,Mw=26万,Mn
=6000)
【0103】(樹脂合成例3)同様にしてスチレン系共
重合体組成物を得た。 ・低分子量樹脂(分子量ピーク値4300,Mw5100,Mn3300, 65部 原料スチレン100部) ・高分子量樹脂(分子量ピーク値89万,Mw99万,Mn36万,原料ス 35部 チレン85部,アクリル酸ブチル10部,マレイン酸モノ ブチル5部,ジビニルベンゼン0.003部) ・低分子量ポリプロピレン 4部
【0104】得られたスチレン系共重合体(分子量ピー
ク値P1 =4600,P2 =90万,Mw=22万,M
n=3000)
【0105】実施例1 ・合成例1の樹脂組成物 100部 ・磁性体微粉体(平均粒径0.3μm) 100部 ・負帯電性モノアゾ染料 0.6部
【0106】上記原材料を混合後、500mmHg減圧
下、混練物温度200℃にて熱溶融混練し、冷却後、粉
砕・分級して体積平均粒径6.8μmの磁性微粒子分級
粉を得た。この磁性微粒子分級粉100部に負帯電性コ
ロイダルシリカ1.2%を乾式混合し、現像剤を得た。
この現像剤中の残存モノマー量は40ppmであった。
【0107】該現像剤を市販のレーザービームプリンタ
ーLBP−8II(キヤノン製)を改造し、現像剤担持
体の表面を、前述の方法に従って、処方例2、即ち、導
電性グラファイト粒子がフェノール樹脂に1:1の割合
で含有している合成樹脂を被膜し (被膜厚8μ)、更に前
述の如く、フェルトを接触させて、その表面磨きを行う
ことでCV5=1.09μm,Ra=1.75μmとした
ものに変え、一次帯電を−600Vとして反転静電潜像
を形成し、感光ドラムと現像スリーブ(磁石内包)上の
現像剤層を非接触に間隙(300μm)を設定し、交流
バイアス(f=1,800Hz,Vpp=1,200V)
および直流バイアス(VDC=−400V)とを現像スリ
ーブに印加しながら転写電位を逆極性にし、常温常湿
(20℃,60%RH)環境下で3000枚の連続プリ
ントアウト試験を行なったところ、フェーディング現象
のない均一なプリントアウト画像が得られた。また、高
温高湿(32.5℃,85%RH)環境下で同様の試験
を行なったところ、同様に良好な結果が得られた。
【0108】また、プリントアウト試験後の現像スリー
ブを観察したところ、現像剤の固着は全くみられなかっ
た。
【0109】実施例2 ・合成例2の樹脂組成物 100部 ・磁性体微粉体(平均粒径0.4μm) 100部 ・負帯電性モノアゾ染料 0.6部
【0110】上記原材料を混合後、350mmHg減圧
下、混練物温度200℃にて熱溶融混練したほかは実施
例1と同様にして現像剤を調整した。この現像剤中の残
存モノマー量は80ppmであった。
【0111】この現像剤で実施例1と同様にプリントア
ウト試験を行なったところ、常温常湿下で3000枚,
高温高湿下で2000枚までフェーディング現象のない
良好なプリントアウト画像が得られた。
【0112】また、プリントアウト試験後の現像スリー
ブを観察したところ、現像剤の固着は全くみられなかっ
た。
【0113】実施例3 ・合成例3の樹脂組成物 100部 ・磁性体微粉体(平均粒径0.4μm) 100部 ・負帯電性モノアゾ染料 0.6部
【0114】上記原材料を混合後、400mmHg減圧
下、混練物温度200℃にて熱溶融混練したほかは実施
例1と同様にして現像剤を調整した。この現像剤中の残
存モノマー量は60ppmであった。
【0115】上記現像剤において、実施例1と同様にプ
リントアウト試験を行なったところ、常温常湿下で30
00枚,高温高湿下で2000枚までフェーディング現
象のない良好なプリントアウト画像が得られた。また、
プリントアウト試験後の現像スリーブを観察したとこ
ろ、現像剤の固着は全くみられなかった。
【0116】
【発明の効果】本発明の現像剤は、上記の如き構成をと
ることにより、フェーディング現象を防止するために用
いたCV5値(相対負荷長さtP =5%のときのカッティ
ング深さ)が5μm以下の現像剤担持体としてのスリー
ブ表面に固着・融着等が極めて起こりにくく、それに起
因する画像不良等の弊害を防止し、コートスリーブの本
来の性能を充分活用させることができる。即ち、本発明
に係る現像剤は、本発明に係る画像形成装置と極めて良
くマッチングし、該画像形成装置を充分活用させうる現
像剤であり、また、本発明に係る現像剤と画像形成装置
とを用いることで、良好な画像を提供しうる画像形成方
法が確立されたのである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に使用する現像装置の概略断面図であ
る。
【符号の説明】
1 静電潜像担持体(感光ドラム) 2 現像剤担持体(スリーブ) 3 多極永久磁石 4 現像剤収納室 6 ドクターブレード 10 被覆層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 仲沢 明彦 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 鈴木 俊次 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−38651(JP,A) 特開 平4−190242(JP,A) 特開 平4−194867(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03G 9/087 - 9/097

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも導電性微粒子ないしは固体潤
    滑剤を含有した樹脂層をその表面に持ち、その表面の相
    対負荷曲線(アボットの負荷曲線)において相対負荷長
    さtP =5%のときのカッティング深さCV がCV
    μmである、現像剤を担持して搬送するための現像剤担
    持体を有する現像装置を用いる画像形成方法に適用され
    る現像剤であって、 該現像剤が少なくとも結着樹脂と着色剤とを含有し、該
    結着樹脂のゲルパーミエーションクロマトグラフィーに
    より測定されるクロマトグラムが分子量2,000〜3
    0,000の領域にメインピークを有し、分子量10万
    以上の高分子領域にサブピーク又は肩を有し、重量平均
    分子量(Mw)/数平均分子量(Mn)が30以上であ
    って、該高分子領域は、構成モノマーユニットとして架
    橋性モノマーユニットを有しており、多官能開始剤と単
    官能開始剤とを併用して重合された、Mwが120万以
    上の高分子重合体を含有するものであると共に、残存モ
    ノマー量が150ppm以下であることを特徴とする現
    像剤。
  2. 【請求項2】 少なくとも導電性微粒子ないしは固体潤
    滑剤を含有した樹脂層をその表面に持ち、その表面の相
    対負荷曲線(アボットの負荷曲線)において相対負荷長
    さtP =5%のときのカッティング深さCV がCV
    μmである、現像剤を担持して搬送するための現像剤担
    持体を有する現像装置を用いる画像形成方法において、 該現像剤として、少なくとも結着樹脂と着色剤とを含有
    し、該結着樹脂のゲルパーミエーションクロマトグラフ
    ィーにより測定されるクロマトグラムが分子量2,00
    0〜30,000の領域にメインピークを有し、分子量
    10万以上の高分子領域にサブピーク又は肩を有し、重
    量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn)が30以
    上であって、該高分子領域は、構成モノマーユニットと
    して架橋性モノマーユニットを有しており、多官能開始
    剤と単官能開始剤とを併用して重合された、Mwが12
    0万以上の高分子重合体を含有するものであると共に、
    150ppm以下の残存モノマー量を含む現像剤を用い
    ることを特徴とする画像形成方法。
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