JP3480342B2 - 電子写真用フラッシュ定着トナー及び画像形成方法 - Google Patents

電子写真用フラッシュ定着トナー及び画像形成方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電子写真用トナー及
びそれを使用した画像形成方法に関し、さらに詳しく述
べると、電子写真方式を利用した各種のイメージング装
置、例えば電子写真複写機、電子写真プリンタ、静電印
刷機などにおいて現像剤として有利に使用することがで
きる、特にフラッシュ定着方式において最適な電子写真
用トナーに関する。本発明は、また、このような電子写
真用トナーを使用した画像形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、複写機、プリンタ、印刷機などで
広く普及している電子写真方式は、一般的には、次のよ
うな一連の工程からなる。 (1)感光体の帯電 例えば感光体ドラムなどのような光導電性絶縁体の表面
に正又は負の均一な静電荷を与える。 (2)感光体の露光(潜像形成) 一様帯電工程の完了後、様々な手段によって光導電性絶
縁体に光像を照射することによってその絶縁体上の静電
荷を部分的に消去して静電潜像を形成する。例えば、レ
ーザ光を照射して、特定部分の表面電荷を消去すること
により、画像情報に応じた静電潜像を光導電性絶縁体上
に形成することができる。 (3)トナーによる潜像の現像 次いで、光導電性絶縁体上の静電荷の残った潜像部分に
トナーと呼ばれる現像剤の微粉体を付着させ、潜像を可
視化する。トナー像が得られる。 (4)トナー像の転写 上記のようにして得られたトナー像を、印刷物となすた
め、一般的に、記録紙などの記録媒体に静電的に転写す
る。 (5)転写されたトナー像の定着 記録媒体に静電的に転写されたトナー像を、熱、光、圧
力などの適用によって溶融定着させる。
【0003】このような電子写真方式の最終工程である
転写画像の定着工程は、周知の通り、種々の方法及び装
置を用いて実施されている。現在一般的な方法として
は、加熱ローラでトナーに圧力を加えながら溶融圧着さ
せるヒートロール定着方式や、フラッシュ光などの光の
照射によりトナーを溶融定着させるフラッシュ定着方式
がよく知られている。
【0004】ヒートロール定着方式は、トナーを高温で
加圧下に定着させるため、装置を安価に提供でき、ま
た、トナー定着面が平滑になり、印字濃度を高くできる
という利点を有している。反面、この定着方式は、定着
後の記録用紙が高温によりカールをおこし、ロール化し
てしまう、定着ローラがトナーにより汚染されるので、
オフセットが発生する、高速記録や、用紙の定着表面に
糊剤がついているシール葉書などの定着が困難である、
などの欠点を有している。
【0005】これに対して、いまひとつの定着方式であ
るフラッシュ定着方式は、高い印字濃度が得られにく
く、また、フラッシュ光を吸収しにくいカラートナーで
は、トナーの温度が上昇しないため、製品化が難しいと
いう難点があるけれども、定着後の記録用紙がロール化
することやオフセットの発生を防止することができ、し
かも高速記録が可能であり、使用する記録用紙の種類の
制限もないなどの多くの利点を有している。また、フラ
ッシュ定着方式は、露光によりトナーを溶融させている
ので、記録用紙などと非接触でトナーを定着させること
ができるという利点を有しており、また、そのために、
例えばシール葉書などのような特殊の記録用紙における
画像の定着に有効である。また、用紙の厚さが異なって
いても、定着エネルギーを変更させずに、同一のフラッ
シュ光のエネルギーで定着を行うことができるというメ
リットもある。
【0006】以上のような状況の下において、多くの利
点を有しているフラッシュ定着方式が、特に業務用の高
速プリンタや、高速複写機などにおいて広く用いられて
いる。しかし、フラッシュ定着方式では、ヒートロール
定着方式とは異なって、フラッシュ光が当たることでト
ナーが発熱し定着するメカニズムを採用しているので、
トナー中に含まれるバインダ樹脂の分子がフラッシュ光
の作用により分解せしめられたり熱分解することが起こ
りやすく、定着の際にトナーから発煙することがある。
この発煙現象に対処するため、従来のフラッシュ定着方
式を採用した電子写真プリンタでは、活性炭を主成分と
する脱煙脱臭フィルタを定着部近傍に取り付け、煙の除
去を行っている。しかし、現在入手可能なフィルタの寿
命は短く、しばしば新品のフィルタと交換することが必
要である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、した
がって、特にフラッシュ定着方式を採用した電子写真プ
ロセスに使用可能であって、トナーそのものの優れた特
性を損なうことなく定着の際の発煙を防止できる電子写
真用トナーを提供することにある。本発明のもう1つの
目的は、本発明によって提供される電子写真用トナーを
使用した画像形成方法を提供することにある。
【0008】本発明の上記した目的及びその他の目的
は、以下の詳細な説明から容易に理解することができる
であろう。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、その1つの面
において、バインダ樹脂及び着色剤を含む電子写真用ト
ナーであって、前記バインダ樹脂としてポリエステル樹
脂又はポリエーテル−ポリオール樹脂を少なくとも含
み、かつさらに紫外線吸収剤を含むことを特徴とする電
子写真用トナーにある。
【0010】本発明の電子写真用トナーは、好ましく
は、トナーから形成された画像の定着にフラッシュ定着
方式が採用された画像形成方法で用いられる。また、こ
の電子写真用トナーの組成においては、着色剤がカーボ
ンブラックでありかつ紫外線吸収剤がトリアジン系紫外
線吸収剤であることが好ましい。本発明は、そのもう1
つの面において、画像露光による静電潜像の形成、静電
潜像の現像による可視化、可視化された画像の記録媒体
への転写及び転写された画像の定着の各工程を含む電子
写真法により画像を形成する方法において、前記静電潜
像の現像工程において、バインダ樹脂及び着色剤を含む
電子写真用トナーであって、前記バインダ樹脂としてポ
リエステル樹脂又はポリエーテル−ポリオール樹脂を少
なくとも含み、かつさらに紫外線吸収剤を含む電子写真
用トナーを現像剤として使用し、かつ前記現像剤の使用
により可視化されたトナー画像を前記記録媒体に転写し
た後に定着する工程において、トナー定着方式として、
フラッシュ定着方式を使用することを特徴とする画像形
成方法にある。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明者らは、定着の際の発煙の
防止を目的に、フラッシュ定着方式に適用可能なトナー
とその組成について鋭意研究した結果、発煙の発生は、
フラッシュ光の紫外線が大きく関与しているという知見
を得、この紫外線を防止するために特定の紫外線吸収剤
を添加した場合には、トナーからの発煙量を大幅に抑え
ることができるということを見い出した。
【0012】本発明による電子写真用トナーは、基本的
に、電子写真法において従来より用いられているトナー
と同様な組成を有することができる。すなわち、本発明
の電子写真用トナーは、モノクロ、カラーを問わず、少
なくともバインダ樹脂及び着色剤を含むようにして構成
される。本発明のトナーは、特に、バインダ樹脂として
ポリエステル樹脂及び(又は)ポリエーテル−ポリオー
ル樹脂を少なくとも含み、かつさらに紫外線吸収剤を含
むことを必須とする。
【0013】本発明の電子写真用トナーは、好ましく
は、天然もしくは合成の高分子物質よりなるバインダ樹
脂に着色剤、帯電制御剤、ワックスなどを分散させた
後、得られた分散体を粉砕、分級して約0.5〜50μ
m 、好ましくは約1〜15μmの平均粒径を有する球形
微粉体となすことができる。得られたトナーの微粉体
は、通常、鉄粉、フェライト粉などの担体物質(キャリ
ヤ)に混合して現像剤となした後、静電潜像の可視化に
用いることができる。
【0014】さらに詳しく述べると、本発明の電子写真
用トナーで特に用いられる紫外線吸収剤は、トナーの組
成やフラッシュ光の種類などによっていろいろに変更し
得るというものの、好ましくは、トリアジン系紫外線吸
収剤である。これは、その他のタイプの紫外線吸収剤で
は、満足すべき発煙防止効果を得ることができなかった
からである。例えば、特開昭53−37026号公報及
び特開昭59−18286号公報ならびに特開平1−1
72989号公報、特開平1−172990号公報及び
特開平1−259374号公報に記載される紫外線吸収
剤(例えば、アゾメチン系、フェノール系、サリチル酸
フェニル系、ベンゾフェノン系及びベンゾトリアゾール
系の紫外線吸収剤)は、カラートナーにおいて褪色の防
止には有効であるけれども、トナーの発煙防止には効果
が認められなかった。
【0015】上記したような紫外線吸収剤のトナー中の
含有量は、所望とする結果に応じて広く変更することが
できるというものの、好ましくは、満足し得る発煙防止
効果を得るため、トナーの全量を基準にして0.1〜1
0重量%の範囲、さらに好ましくは0.5〜8重量%の
範囲である。また、本発明の電子写真用トナーで用いる
バインダ樹脂は、最終的にトナーとした時に本発明の効
果に悪影響を与えない限りにおいて特に限定されるもの
ではなく、汎用のバインダ樹脂を包含する。適当なバイ
ンダ樹脂として、例えば、ポリエステル樹脂、ポリエー
テル−ポリオール樹脂、スチレン樹脂、アクリル樹脂、
フェノール樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂などを
挙げることができ、特にポリエステル樹脂とポリエーテ
ル−ポリオール樹脂が好適である。これらの樹脂は、単
独で使用してもよく、あるいは2種類以上の樹脂を混合
又は複合して使用してもよい。また、線状ポリエステル
樹脂と、架橋成分を含むポリエステル樹脂を混合して使
用してもよい。なお、トナーのバインダ樹脂として汎用
のスチレン−アクリル樹脂は、それをカーボンブラック
(着色剤)及びトリアジン系紫外線吸収剤と組み合わせ
て使用した場合、定着時のトナーの発煙を抑えることが
できなかった。これは、スチレン−アクリル樹脂は、ポ
リエステル樹脂やポリエーテル−ポリオール樹脂とは異
なって、その分子結合力が弱く、分解温度が200℃程
度と低く、フラッシュ光によって分子鎖が数多く切断さ
れ、トリアジン系紫外線吸収剤においてもこれをカバー
することができないためと考察される。
【0016】上記したようなバインダ樹脂のトナー中の
含有量は、所望とする結果に応じて広く変更することが
できるというものの、好ましくは、トナーの全量を基準
にして60〜90重量%の範囲、さらに好ましくは70
〜85重量%の範囲である。バインダ樹脂中に分散せし
められるべき着色剤は、多くの公知な染料及び顔料を包
含し、任意に選択して使用することができる。適当な顔
料としては、例えば、黒色顔料の各種カーボンブラック
(チャネルブラック、ファーネスブラック等)、そして
カラー顔料、例えば、ベンジジン系のイエロー顔料、キ
ナクドリン系、ローダミン系のマゼンタ顔料、フタロシ
アニン系のシアン顔料などを挙げることができる。これ
らの顔料は、単独で使用してもよく、さもなければ、所
望とするトナー色を得るために混合して使用してもよ
い。
【0017】本発明の実施においては、特に各種カーボ
ンブラックを着色剤として有利に使用することができ、
また、このカーボンブラックを、ポリエステル樹脂やポ
リエーテル−ポリオール樹脂からなるバインダ樹脂、そ
してトリアジン系紫外線吸収剤と組み合わせて使用した
ときに、優れた発煙防止効果を得ることができる。上記
したような着色剤のトナー中の含有量は、所望とする結
果に応じて広く変更することができるというものの、好
ましくは、最も良好なトナー特性を得るため、すなわ
ち、印字の着色力、トナーの形状安定性、トナーの飛散
などを考慮した場合、2〜25重量%の範囲、さらに好
ましくは5〜20重量%の範囲である。
【0018】本発明の電子写真用トナーは、さらに、ト
ナーの帯電特性を制御する目的で、この技術分野におい
て常用の電荷制御剤を有していてもよい。適当な電荷制
御剤としては、例えば、正帯電トナーにはニグロシン染
料、脂肪酸金属塩、第4アンモニウム塩などの電子供与
性物質を、負帯電トナーにはアゾ系含金属染料、塩素化
パラフィン、塩素化ポリエステルなどの電子受容性物質
を、それぞれ挙げることができる。
【0019】また、本発明の電子写真用トナーには、離
型剤あるいはオフセット防止剤として、各種のワック
ス、例えば低分子量のポリプロピレンあるいはポリエチ
レンなどを使用することができる。さらに、トナーの流
動性の向上、その他の目的のために、疎水性シリカある
いは酸化チタンを外添剤として使用してもよい。本発明
のトナーでは、必要に応じて、疎水性シリカあるいは酸
化チタンに加えて、その他の常用の無機粒子、例えばア
ルミナ、チタン酸バリウム、フッ素微粒子等、あるいは
樹脂粒子、例えばアクリル樹脂の微粒子等、をさらに外
添してもよい。
【0020】上記したようなトナー成分は、従来常用の
トナーの組成に準じてその組成比を広い範囲で変更して
使用することができる。例えば、一般的に、トナーの全
量を基準にして、 バインダ樹脂 60〜90重量% 着色剤 2〜25重量% 紫外線吸収剤 0.1〜10重量% 電荷制御剤 1〜5重量% ワックス 0〜5重量% 外添剤 0〜5重量% の組成比で使用することができる。これらのトナー成分
は、必要に応じて、上記した範囲よりも多くても、さも
なければ少なくてもよい。
【0021】本発明による電子写真用トナーは、上記し
たようなトナー成分を出発物質として使用して、いろい
ろな手順に従って調製することができる。例えば、本発
明のトナーは、着色剤などを分散させた樹脂塊を粉砕、
分級して作製する機械的粉砕法、着色剤を取り込みなが
らモノマーを重合させ、微粒子を作製する重合法などの
公知の手法を使用して調製することができる。本発明の
トナーは、好ましくは、機械的粉砕法に従って、次のよ
うな手順で有利に調製することができる。 (1)材料の混合 バインダ樹脂、着色剤、電荷制御剤などを計量した後、
粉体混合機で均一に混合する。粉体混合機としては、例
えば、ボールミルなどを使用することができる。着色
剤、電荷制御剤などが樹脂バインダ中に均一に分散せし
められる。 (2)溶融混練 得られた混合物を加熱溶融させ、さらに混練する。スク
リュー押出機(エクストルーダ)、ロールミル、ニーダ
などを有利に使用することができる。着色剤粒子の微細
化と均一分散などが達成される。 (3)冷却固化 混練の完了後、得られた混練物を冷却し、固化させる。 (4)粉砕 固化した混練物を先ず最初にハンマーミル、カッターミ
ルなどの粗粉砕機で粗粉砕し、さらに続けて、ジェット
ミルなどの微粉砕機で微粉砕する。 (5)分級 微粉砕の完了後、トナー流動性の低下、トナーの飛散を
引き起こす微小粒子及び画質の低下を引き起こす粗大粒
子を除去するため、得られた微粉砕粒子を分級する。分
級装置としては、例えば、遠心力を利用した風力分級機
を使用することができる。目的とする球状のトナー微粉
体が得られる。 (6)表面処理 最終工程として、トナーの流動性の向上、その他の目的
のため、得られたトナー微粉体の表面に疎水性シリカあ
るいは酸化チタン及び必要に応じてその他の外添剤を添
加し、付着させてもよい。表面処理装置としては、例え
ば、高速流動型混合機を使用することができる。
【0022】本発明による電子写真用トナーを使用し
て、従来より一般的に使用されている手法及び装置を使
用して画像形成を行うことができる。したがって、画像
形成方法のここでの詳細な説明は省略する。
【0023】
【実施例】以下、本発明をその好ましい実施例を参照し
て詳細に説明する。例1 トナー1(本発明例)の調製 下記の成分を記載の量で用意した。
【0024】 バインダ樹脂:ポリエステル樹脂 85重量部 (三井化学社製、商品名「XPE2118」) 着色剤:カーボンブラック(平均粒径2.4μm) 10重量部 (キャボット社製、商品名「ブラックパールズL」) トリアジン系紫外線吸収剤(次式参照) 1重量部 (チバスペシャリティケミカルズ社製、 商品名「TINUVIN1577FF」
【0025】
【化1】 ワックス:プロピレンワックス 4重量部 (三洋化成社製、商品名「ビスコール550−P」) これらの成分をボールミルにより混合攪拌し、160℃
に加熱した加圧ニーダにより30分間にわたって溶融混
練した。得られた混練物を冷却固化した後、粉砕機で粗
粉砕し、さらにジェットミルで微粉砕した。得られた微
粉末に対して0.5重量部のシリカ粉末(クラリアント
社製、商品名「H3004」)を高速攪拌装置(ヘンシ
ェルミキサ)により外添した後、風力分級機で分級し
た。平均粒径8μmの球形トナー微粉体が得られた。以
下、このトナー微粉体を「トナー1」と呼ぶ。例2 トナー2(本発明例)の調製 前記例1に記載の手法を繰り返して球形トナー微粉体を
調製した。なお、本例では、ポリエステル樹脂に代え
て、同量のポリエーテル−ポリオール樹脂(三井化学社
製、商品名「R3960」)を使用した。以下、このト
ナー微粉体を「トナー2」と呼ぶ。例3 比較トナー1(比較例)の調製 前記例1に記載の手法を繰り返して球形トナー微粉体を
調製した。なお、本例では、比較のため、ポリエステル
樹脂に代えて、同量のスチレン−アクリル樹脂(三洋化
成社製、商品名「UNI3000」)を使用した。以
下、このトナー微粉体を「比較トナー1」と呼ぶ。例4 比較トナー2(比較例)の調製 前記例1に記載の手法を繰り返して球形トナー微粉体を
調製した。なお、本例では、比較のため、紫外線吸収剤
「TINUVIN1577FF」の使用を省略した。以
下、このトナー微粉体を「比較トナー2」と呼ぶ。例5 比較トナー3(比較例)の調製 前記例1に記載の手法を繰り返して球形トナー微粉体を
調製した。なお、本例では、比較のため、紫外線吸収剤
「TINUVIN1577FF」に代えて、同量のベン
ゾトリアゾール系紫外線吸収剤(チバスペシャリティケ
ミカルズ社製、商品名「TINUVIN213」、次式
参照)を使用した。以下、このトナー微粉体を「比較ト
ナー3」と呼ぶ。
【0026】
【化2】 例6 比較トナー4(比較例)の調製 前記例1に記載の手法を繰り返して球形トナー微粉体を
調製した。なお、本例では、比較のため、紫外線吸収剤
「TINUVIN1577FF」に代えて、同量のベン
ゾフェノン系紫外線吸収剤(チバスペシャリティケミカ
ルズ社製、商品名「CHIMASSORB81FL」、
次式参照)を使用した。以下、このトナー微粉体を「比
較トナー4」と呼ぶ。
【0027】
【化3】 例7 比較トナー5(比較例)の調製 前記例1に記載の手法を繰り返して球形トナー微粉体を
調製した。なお、本例では、比較のため、紫外線吸収剤
「TINUVIN1577FF」に代えて、同量の蓚酸
アニリド系紫外線吸収剤(チバスペシャリティケミカル
ズ社製、商品名「TINUVIN312」、次式参照)
を使用した。以下、このトナー微粉体を「比較トナー
5」と呼ぶ。
【0028】
【化4】 例8 比較トナー6(比較例)の調製 前記例1に記載の手法を繰り返して球形トナー微粉体を
調製した。なお、本例では、比較のため、紫外線吸収剤
「TINUVIN1577FF」に代えて、同量のアミ
ン系紫外線吸収剤(チバスペシャリティケミカルズ社
製、商品名「TINUVIN622LD」、次式参照)
を使用した。以下、このトナー微粉体を「比較トナー
6」と呼ぶ。
【0029】
【化5】 例9 比較トナー7(比較例)の調製 前記例1に記載の手法を繰り返して球形トナー微粉体を
調製した。なお、本例では、比較のため、紫外線吸収剤
「TINUVIN1577FF」に代えて、同量のリン
系紫外線吸収剤(チバスペシャリティケミカルズ社製、
商品名「IRGAFOS12」、次式参照)を使用し
た。以下、このトナー微粉体を「比較トナー7」と呼
ぶ。
【0030】
【化6】 例10 印字試験 前記例1〜例9において調製したトナーを使用して、下
記の手順で印字試験を実施した。
【0031】それぞれのトナーをシリコーン樹脂被覆キ
ャリヤ(関東電化社製)と混合し、トナー濃度4重量%
の現像剤を調製した。フラッシュ定着用高速プリンタ装
置(品番F6760D、富士通社製)から付属の脱煙脱
臭フィルタを取り外した後、それぞれの現像剤を使用し
て普通紙に文書パターンを連続印刷した。プリンタ装置
のプロセス速度は1200mm/秒であり、また、トナー
消費量は約1kg/時間であった。
【0032】いずれの現像剤を用いた場合にも、良好な
品質を有するプリントが得られた。しかし、比較トナー
1〜7を使用した現像剤の場合、フラッシュ定着中に発
煙のあることが目視により認められた。発煙の程度は現
像剤ごとにまちまちであり、比較トナー2を使用した現
像剤の場合に最も顕著な発煙があり、比較トナー1、3
及び4を使用した現像剤の場合には比較トナー2のもの
に比較して発煙の若干の減少があった。また、比較トナ
ー5〜7を使用した現像剤の場合には発煙の減少を認め
ることができなかった。
【0033】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明による電
子写真用トナーを使用すれば、トナーそのものの優れた
特性を損なうことなく、従来のトナーでフラッシュ定着
の際に発生した発煙を防止することができ、発煙に伴う
悪臭等の不快感を排除し、また、フィルタ交換などの煩
雑な作業をなくすることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−193155(JP,A) 特開 昭60−230667(JP,A) 特開 昭52−49838(JP,A) 特開 平10−298167(JP,A) 特開 平10−293422(JP,A) 特開 平10−78679(JP,A) 特開 平10−10776(JP,A) 特開 平9−329912(JP,A) 特開 平9−90672(JP,A) 特開 平8−254852(JP,A) 特開 平8−123070(JP,A) 特開 平8−87130(JP,A) 特開 平8−87128(JP,A) 特開 平8−6287(JP,A) 特開 平7−77828(JP,A) 特開 平7−72657(JP,A) 特開 平7−64334(JP,A) 特開 平7−43933(JP,A) 特開 平7−43932(JP,A) 特開 平7−36212(JP,A) 特開 平7−20653(JP,A) 特開 平7−20652(JP,A) 特開 平7−20651(JP,A) 特開 平6−348059(JP,A) 国際公開98/036327(WO,A1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03G 9/08

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 バインダ樹脂及び着色剤を含む電子写真
    フラッシュ定着トナーであって、前記バインダ樹脂と
    してポリエステル樹脂又はポリエーテル−ポリオール樹
    脂を少なくとも含み、かつさらにトリアジン系紫外線吸
    収剤を含むことを特徴とする電子写真用フラッシュ定着
    トナー。
  2. 【請求項2】 前記着色剤がカーボンブラックである
    とを特徴とする請求項1に記載の電子写真用フラッシュ
    定着トナー。
  3. 【請求項3】 画像露光による静電潜像の形成、静電潜
    像の現像による可視化、可視化された画像の記録媒体へ
    の転写及び転写された画像の定着の各工程を含む電子写
    真法により画像を形成する方法において、 前記静電潜像の現像工程において、バインダ樹脂及び着
    色剤を含む電子写真用トナーであって、前記バインダ樹
    脂としてポリエステル樹脂又はポリエーテル−ポリオー
    ル樹脂を少なくとも含み、かつさらにトリアジン系紫外
    線吸収剤を含む電子写真用トナーを現像剤として使用
    し、かつ 前記現像剤の使用により可視化されたトナー画像を前記
    記録媒体に転写した後に定着する工程において、トナー
    定着方式として、フラッシュ定着方式を使用することを
    特徴とする画像形成方法。
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