JP4871751B2 - フルカラー画像形成方法 - Google Patents

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Description

本発明は、電子写真法、静電記録法、静電印刷法において、現像剤担持体が転写残トナーを回収し、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの4つの現像色に対応したトナー像を形成する現像工程、形成された4つの現像色に対応したトナー像を転写材に転写する転写工程が並列に処理されるタンデム方式を用いた画像形成方法に関するものである。
電子写真によるフルカラー画像形成は、基本的にはイエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー及び必要に応じてブラックトナーを組合せたものである(例えば、特許文献1)。そして、フルカラー画像は、3色あるいはブラックを含めた4色のトナーが転写紙上に重ね合わされる様になっているのが基本である。
近年、フルカラー複写機やカラーレーザープリンター等画像形成装置が広く普及するに伴い、その用途も多種多様に拡がり、その画像品質への要求、あるいは高生産性といった要望は年々厳しくなっている。そのような品質要求に答えつつも、環境問題改善への重要性から、環境負荷を配慮した画像形成システムを提供することが急務となっている。
その環境負荷低減の一例として、クリーナーレスシステムが挙げられる。これは、潜像担持体に現像されたトナーが転写された後に残る転写残トナーを、現像剤担持体がその転写残トナーの回収を兼ねるシステムである。転写残トナーの有効活用による廃棄物削減、あるいはクリーニングブレードレスによる現像装置の小型化が達成される(例えば、特許文献1)。
以上のような状況から、低環境負荷・高画質・高生産を満足させる画像形成方法について、(i)転写残トナーを現像剤担持体が回収するシステムによる低環境負荷(ii)二成分現像方式による高画質(例えば、特許文献2〜7)(iii)現像装置をタンデム型に配置することによる高速化(高生産性)以上3つの方式を組み合わせる系についての検討がなされている。さらに、その系において更なる長寿命化が達成されれば、環境負荷をより低減させることが出来る。
従来、二成分現像装置をタンデム型に配置する方法は、これまでも種々の提案がされ、また、クリーナーレスシステムの二成分現像装置をタンデム型に配置した実用機も市販されている。しかしながら、それらシステムをさらに高速化・長寿命化対応しようとした場合、ある特異的な問題が発生することがわかった。
その問題とは、クリーナーレスシステムにおいて、印字率の低い状態で、高速かつ連続してプリントすると、カブリ成分の急激な増加を引き起こす場合があることである。特に低湿環境で顕著に発生する。例えば黒文字によるテキストにワンポイントでカラー画像を入れて連続してプリントする場合、ブラック以外のカラー現像装置は、当然のことながら非常に低い印字率で稼動させなくてはならない。このような状況のとき、上述したような問題点が発生する場合があるのである。
それら問題点は、例えばある一定枚数プリント後に強制的にトナーを消費させて回避することが可能であるが、その場合、強制消費トナーが従来以上に発生するなど、目的である廃棄物削減効果を達成することが困難となる。当然ながら、それら強制消費トナーを回収するための装置も大きくせざるを得ない。ゆえに、クリーナーレスシステムを採用した、電子写真方式による高速カラー複写機や高速カラープリンターに対して、多種多様な使用方法に耐えながらも、より低い環境負荷を達成するためには、高度な技術的工夫が必要である。
なお、ここで言う高速とは、プロセススピードで200mm/s以上の領域、低い印字率と
は、A4紙面積に対して1%以下の領域を指す。
特開2002−207354号公報 特開2003−202709号公報 特開2002−091093号公報 特開2002−091085号公報 特開2000−214637号公報 特開2005−031374号公報 特開2004−145324号公報
本発明は、上記状況を鑑み、現像剤担持体が静電荷像担持体上に転写されずに残った残トナーの回収を兼ね、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの4つの現像色に対応したトナー像を形成する現像工程、形成された4つの現像色に対応したトナー像を転写材に転写する転写工程が並列に処理されるタンデム方式を用いたフルカラー画像形成方法において、印字率の低い状態で高速かつ連続してプリントした場合においても、急激なカブリ成分発生を抑制する画像形成方法を提供することを目的とする。
上記目的は以下の本発明によって達成される。
すなわち、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの4つの現像色に対応した4つの静電荷像担持体に形成された静電荷像を、前記4つの現像色に対応した4つの現像剤担持体に担持された、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの、トナーとキャリアとを少なくとも有する現像剤を用いて現像し、4つの現像色に対応したトナー像を形成する現像工程、形成された4つの現像色に対応したトナー像を転写材に転写する転写工程、を少なくとも有するタンデム方式のフルカラー画像形成方法であって、前記現像剤担持体は、前記静電荷像担持体上に転写されずに残ったトナーの回収を兼ねており、前記イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの現像剤に用いられるキャリアの摩擦帯電量の絶対値をそれぞれY、M、C及びBkとしたとき、 Y<M<Bk かつ Y<C≦Bk の関係を満たし、前記ブラックの現像剤に用いられるトナーの重量平均粒子径をD4b、一点法BET比表面積をSbtとし、前記イエロー、マゼンタ及びシアンの現像剤に用いられるトナーの重量平均粒子径をD4c、一点法BET比表面積をSctとしたとき、下記式(1)及び(2)を満たし、前記ブラックの現像剤に用いられるキャリアの一点法BET比表面積をSbc、前記イエローおよびマゼンタの現像剤に用いられるキャリアの一点法BET比表面積をScc、並びに前記シアンの現像剤に用いられるキャリアの一点法BET比表面積をSCycとしたとき、下記式(3)および(4)を満たすことを特徴とするフルカラー画像形成方法により達成される。
関係式(1) 0.60≦D4c/D4b≦0.96
関係式(2) 0.750≦Sct/Sbt≦1.000
関係式(3) Scc<Sbc
関係式(4) SCyc≦Sbc
本発明によれば、印字率の低い状態で高速かつ連続してプリントした場合においても、急激なカブリ成分発生を抑制することができる。
本発明は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)およびブラック(Bk)の
4つの現像色に対応した4つの静電荷像担持体に形成された静電荷像を、前記4つの現像色に対応した4つの現像剤担持体に担持された、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)およびブラック(Bk)の、トナーとキャリアとを少なくとも有する現像剤を用いて現像し、4つの現像色に対応したトナー像を形成する現像工程、形成された4つの現像色に対応したトナー像を転写材に転写する転写工程、を少なくとも有するフルカラー画像形成方法であって、前記画像形成方法は、前記各工程が並列に処理されるタンデム方式に用いられ、前記現像剤担持体は、前記静電荷像担持体上に転写されずに残ったトナー(以後、「転写残トナー」と称することがある)の回収を兼ねているフルカラー画像形成方法である。
また、前記現像剤は、前記イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの各現像剤に用いられるキャリアの摩擦帯電量の絶対値をそれぞれY、M、C及びBkとしたとき、
Y<M<Bk かつ Y<C≦Bk の関係を満たす。
さらに、前記ブラックの現像剤に用いられるトナーの重量平均粒子径をD4b、一点法BET比表面積をSbtとし、ブラックの現像剤に用いられるトナー以外のイエロー(Y)、マゼンタ(M)及びシアン(C)の現像剤に用いられるトナーの重量平均粒子径をD4c、一点法BET比表面積をSctとしたとき、下記式(1)及び(2)を満たし、
式(1) 0.60≦D4c/D4b≦0.96
式(2) 0.750≦Sct/Sbt≦1.000
前記ブラックの現像剤に用いられるキャリアの一点法BET比表面積をSbc、前記イエローおよびマゼンタの現像剤に用いられるキャリアの一点法BET比表面積をScc、並びに前記シアンの現像剤に用いられるキャリアの一点法BET比表面積をSCycとしたとき、下記式(3)および(4)を満たすことを特徴とする。
式(3) Scc<Sbc
式(4) SCyc≦Sbc
上記関係を満足することで、印字率の低い状態で高速かつ連続してプリントした場合、急激なカブリ成分が発生し易い前述のごとき画像形成システム(現像剤担持体が転写されずに残ったトナー(以後、「転写残トナー」と称することがある)の回収を兼ね、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの4つの現像色に対応したトナー像を形成する現像工程、形成された4つの現像色に対応したトナー像を転写材に転写する転写工程が並列に処理されるタンデム方式を用いた画像形成システム)においても、長期間安定してカブリ成分を抑制できることを、見出した。
現像剤に用いられるキャリアについて、同一のトナーを用いて測定された、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの各現像剤に用いられるキャリアの摩擦帯電量の絶対値をそれぞれY、M、C、およびBkとする。このとき、これらがY<M<BkかつY<C≦Bkの関係を満たすことで、印字率の低い状態で連続してプリントした場合(低印字耐久時)のトナー帯電量安定性が増す。この関係は、現像剤担持体が転写残トナーの回収を兼ねる場合に有効な方法である。ここで重要なのは、同一のキャリアを用いて測定された、各色トナーの摩擦帯電量の絶対値をY’、M’、C’、およびBk’としたとき、必ずしもY’>M’>Bk’かつY’>C’≧Bk’の関係を満たすことを想定している訳ではないことである。つまり、各色トナー間に存在する摩擦帯電量の差をキャリアで調製して、摩擦帯電量の色差を無くすことではない。従来、同一のキャリアを用いて測定された、各色トナーの摩擦帯電量の絶対値がY’<M’であった場合、摩擦帯電量合わせの観点からは、キャリアのトリボ付与能をY>Mとした方が安定すると考えられていた。しかしながら、現像剤担持体が転写残トナーの回収を兼ねる場合では、キャリアのトリボ付与能をY<Mとした方が、高速・低印字連続プリント時のカブリが安定する。確実な理由の断定には至っていないが、現状で感知しきれていない何らかの帯電的相互作用が、着色剤とキャリアとの間で存在すると思われる。
キャリアのトリボ付与能は、キャリア表面のコート材料の種類やコート量、あるいはコート後の熱処理方法によって制御することができる。
また、トナー及びキャリアが上記式(1)、(2)、(3)および(4)を満たすことが必要である。これらを満たすことにより、耐久が進んだときの耐カブリ性が維持される。
本発明者らは、式(1)及び(2)はブラックの現像剤に用いられるトナー以外のイエロー(Y)、マゼンタ(M)及びシアン(C)の現像剤に用いられるトナーとブラックの現像剤に用いられるトナーとの電荷保持性能の違いを調和させる関係式であると、転写特性を詳細に検討した結果から推測する(特許文献7)。以下具体的に説明する。式(1)と(2)は、ブラックの現像剤に用いられるトナーはブラックの現像剤に用いられるトナー以外のイエロー(Y)、マゼンタ(M)及びシアン(C)の現像剤に用いられるトナーと比べて、粒径が大きにも係わらず、BET比表面積が等しい、或いは大きいということを規定している。式(1)を満たすようにブラックの現像剤に用いられるトナーとイエロー(Y)、マゼンタ(M)及びシアン(C)の現像剤に用いられるトナーの粒径を調整すると、低抵抗のカーボンブラックを内添するブラックの現像剤に用いられるトナーの接触機会・接触面積が高抵抗の着色剤を内添するイエロー(Y)、マゼンタ(M)及びシアン(C)の現像剤に用いられるトナーよりも減る。このことで、ブラックの現像剤に用いられるトナーからの電荷のリークが適度に抑制されると推測する。また、式(2)を満たすようにブラックトナーとカラートナーの比表面積を調整すると、ブラックの現像剤に用いられるトナーの電荷保持性が最適化され、それら2つの相乗効果でイエロー(Y)、マゼンタ(M)及びシアン(C)の現像剤に用いられるトナーとブラックの現像剤に用いられるトナーの帯電特性とが良好にマッチングすると推測する。
式(1)と式(2)を達成する手段としては、(i)トナー母体の表面の凹凸を調整する、(ii)無機微粒子とトナー母体とを混合するときの強度を調製する、(iii)ブラックトナーに添加される無機微粒子のトータルBET比表面積を、カラートナーのそれよりも大きくする等が挙げられる。
本発明においての効果は以下のように考えている。イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)およびブラック(Bk)の4つの現像色に対応した4つの静電荷像担持体に形成された静電荷像を、前記4つの現像色に対応した4つの現像剤担持体に担持された、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)およびブラック(Bk)の、トナーとキャリアとを少なくとも有する現像剤を用いて現像し、4つの現像色に対応したトナー像を形成する現像工程、形成された4つの現像色に対応したトナー像を転写材に転写する転写工程、を少なくとも有するフルカラー画像形成方法において、前記各工程が並列に処理されるタンデム方式を用いた場合には、上流に位置する色の転写トナーが、微量ではあるが必ず下流の転写部において潜像担持体側への再転写を起こす。さらに、現像剤担持体が転写残トナーの回収を兼ねた場合では、潜像担持体上にクリーナーが無いことから、その再転写トナーは、極微量であっても確実に下流の現像器に混入する。これが、上記式(1)と式(2)を満たしていると、現像剤中への異なる色の再転写トナー混入による品質変化・品質劣化が最小限に抑制されて、低印字率で連続して耐久が進んだときの耐カブリ性が強化されるものと推測する。
ただし、高速かつ低印字率という厳しい使用方法にて、十分な耐カブリ性を発揮させるためには、上記式(1)および(2)のみならず、上記式(3)および(4)を同時に満たすことが必要である。これも、色の異なるトナーが混入するシステムにおいて、着色剤の違いから来る特性差を調和させる働きがあるものと推測する。
式(3)および式(4)は、各色に用いられるキャリアの比表面積の関係を表している。トナーとキャリアの接触面積をそれぞれの色ごとに最適化することで、より強力に耐カブリ性が発揮できると推測する。キャリアの比表面積は、キャリア母体粒子の原材料の種類、キャリア表面のコート材の種類や量および処理方法によってコントロールすることが可
能である。
本発明に用いられるキャリアは、Si元素を含む樹脂にて表面コートされたものを好適に使用できる。具体的には、該キャリアに含まれるSi元素について、蛍光X線分析から得られる、イエローの現像剤に用いられるキャリアのSi強度をYSi、マゼンタの現像剤に用いられるキャリアのSi強度をMSi、シアンの現像剤に用いられるキャリアのSi強度をCSi、ブラックの現像剤に用いられるキャリアのSi強度をBSiと定義したとき、下記の条件を満たすことで、本願発明を効果的に発現できる。
1.02≦MSi/YSi≦1.31
1.02≦CSi/YSi≦1.70
1.33≦BSi/YSi≦1.70
上記条件は、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの各現像剤に用いられるキャリアの摩擦帯電量の絶対値をそれぞれY、M、C及びBkとしたとき、Y<M<BkかつY<C≦Bkの関係を、Si系樹脂でコントロールする際の好適な適応範囲を示したものである。
なお、ブラックの現像剤に用いられるキャリアの一点法BET比表面積(Sbc)、イエローおよびマゼンタの現像剤に用いられるキャリアの一点法BET比表面積(Scc)、並びにシアンの現像剤に用いられるキャリアの一点法BET比表面積(SCyc)については、下記の式を満たすことが好ましい。
0.150≦Scc≦0.300
0.150≦SCyc≦0.450
0.300≦Sbc≦0.450
Scc、SCyc、およびSbcのそれぞれについて、上記範囲内にすることで印字率の低い状態で連続してプリントした場合においても、急激なカブリ成分発生を抑制する効果がより維持される。これも、現像剤担持体が転写残トナーを回収するタイプのクリーナーレスシステム特有の、他色混入トナーを含んだ状態において、キャリアの各色トナーに対する帯電付与のバランスが最適化された結果であると推測する。
本発明に用いられるキャリアは少なくとも強磁性体を含むことが好ましい。また、この強磁性体含有キャリアは表面をシランカップリング剤で処理した後、シリコーン樹脂で被覆することが好ましい。
また、結着樹脂中に金属化合物粒子が分散されているキャリアコアの表面をシリコーン樹脂で被覆した磁性体分散型樹脂キャリアがさらに好適である。
イエロートナーおよびマゼンタトナーに使用する好ましい着色剤として、イエロートナーでは、C.I. Pigment Yellow74、93、155、180、185またはC.I. Solvent Yellow162、マゼンタトナーでは、C.I. Pigment Red31、57、122、150、184、185、238が挙げら
れる。これら着色剤を用いることで、本発明の効果である耐カブリ性がより発揮される。
本発明の画像形成方法は、現像工程が非磁性トナーと磁性キャリアとを含有する二成分系現像剤を用いた現像を行う二成分現像方式であって、キャリアを順次回収し、非磁性トナーと磁性キャリアとを含有する補給用現像剤を補給しながら画像形成を行う現像方式(オートリフレッシュ現像方式)にも好適である。長期安定性が、本発明によってより引き立つからである。
本発明において、トナーの重量平均粒子径は、精密粒度分布測定装置を用い、コールタ
ー原理を用いて粒子の正確な体積から粒径と濃度を測定することにより求める。具体的な測定装置としては、コールターカウンターTA−II型あるいはコールターマルチサイザー(コールター社製)を用いることができる。電解液は、1級塩化ナトリウムを用いて、約1%NaCl水溶液を調製する。例えばISOTON−II(コールター社製)が使用できる。具体的な測定手順は、コールター社発行のコールターマルチサイザーリファレンスマニュアルおよびオペレーターズマニュアル(1999年4月版)等、該測定装置の操作マニュアルに記載されているが、以下の通りである。
すなわち、前記電解水溶液100〜150ml中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸塩を0.1〜5ml加え、更に測定試料(トナー)を2〜20mg加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行い、前記測定装置により、アパーチャーとして100μmアパーチャーを用いて、トナーの体積、個数を測定して体積分布と個数分布を算出する。
チャンネルとしては、2.00〜2.52μm未満;2.52〜3.17μm未満;3.17〜4.00μm未満;4.00〜5.04μm未満;5.04〜6.35μm未満;6.35〜8.00μm未満;8.00〜10.08μm未満;10.08〜12.70μm未満;12.70〜16.00μm未満;16.00〜20.20μm未満;20.20〜25.40μm未満;25.40〜32.00μm未満;32.00〜40.30μm未満の13チャンネルを用いる。
本発明におけるトナーおよびキャリアのBET比表面積の測定は、脱ガス装置バキュプレップ061(マイクロメリティック社製)およびBET測定装置ジェミニ2375(マイクロメリティック社製)を用いて測定を行う。具体的な測定手順は、取扱説明書ジェミニ2375(V5.0)等、該測定装置の操作マニュアルに記載されているが、以下の通りである。
サンプル調製手順であるが、まず、空のサンプルセルの重量を測定した後、測定試料(トナーの場合は1.00〜1.01g、キャリアの場合は9.00〜9.10gの間に入るように)を充填し、脱ガス装置に、試料が充填されたサンプルセルをセットし、室温で3時間脱ガスを行う。脱ガス終了後、サンプルセル全体の質量を測定し、空サンプルセルとの差から試料の正確な質量を算出する。
BET比表面積の測定手順を説明する。まず、BET測定装置のバランスポートおよび分析ポートに空のサンプルセルをセットする。次に、所定の位置に液体窒素の入ったデュワー瓶をセットし、飽和蒸気圧(P0)測定コマンドにより、P0を測定する。P0測定終了後、分析ポートに調製されたサンプルセルをセットし、サンプル質量およびP0を入力後、BET測定コマンドにより測定を開始する。後は自動でBET比表面積が算出される。なお、本BET比表面積の測定方法は、ISO 9277(1995)規格に基づく動的定圧法である。
本発明に用いられるトナーを製造する方法は、特公昭36−10231号公報、特開昭59−53856号公報、特開昭59−61842号公報に述べられているように一般的な方法で製造することができる。例えば、懸濁重合法を用いて直接トナーを生成する方法;可溶な重合体を水溶性重合開始剤の存在下で直接重合させて、トナー粒子を生成するソープフリー重合法に代表される乳化重合法によるトナー粒子の製造方法などが挙げられる。また、マイクロカプセル製法のような界面重合法、in situ重合法、コアセルベ
ーション法などの製造方法も挙げられる。さらに、特開昭62−106473号公報や特開昭63−186253号公報に開示されている様な、少なくとも1種以上の微粒子を凝集させ所望のトナーを得る界面会合法なども挙げられる。あるいは、粉砕法によって得られたトナーを、機械的衝撃力で球形化する方法などが挙げられる。
中でも、小粒径で円形度の大きいトナー粒子が容易に得られる懸濁重合方法が特に好ましい。トナー粒子の製造方法として懸濁重合を利用する場合には、以下の如き製造方法に
よって直接的にトナー粒子を製造することが可能である。
重合性単量体中に着色剤、重合開始剤、そして必要に応じてワックス、極性樹脂、荷電制御剤や架橋剤の如き添加剤を加え、ホモジナイザー、超音波分散機等によって均一に溶解又は分散せしめた単量体組成物を調製する。この単量体組成物を、分散安定剤を含有する水系媒体中に通常の撹拌機またはホモミキサー、ホモジナイザー等により分散せしめる。好ましくは単量体組成物の液滴が所望のトナー粒子のサイズを有するように撹拌速度・時間を調整し、造粒する。その後は、分散安定剤の作用により、粒子状態が維持され、且つ粒子の沈降が防止される程度の撹拌を行えば良い。重合温度は40℃以上、通常50〜90℃(好ましくは55〜85℃)の温度に設定して重合を行う。重合反応後半に昇温しても良く、必要に応じpHを変更しても良い。本発明では、更に、トナーの定着時の臭いの原因となる未反応の重合性単量体、副生成物等を除去するために反応後半、又は、反応終了後に一部水系媒体を留去しても良い。反応終了後、生成したトナー粒子を洗浄・ろ過により収集し、乾燥する。
以下に重合法トナーの材料に関して記載する。本発明に用いられるトナーを重合方法で製造する際に用いられる重合性単量体としては、ラジカル重合が可能なビニル系重合性単量体が用いられる。該ビニル系重合性単量体としては、主に単官能性重合性単量体が用いられる。
単官能性重合性単量体としては、スチレン;α−メチルスチレン、β−メチルスチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、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、p−メトキシスチレン、p−フェニルスチレンの如きスチレン誘導体;メチルアクリレート、エチルアクリレート、n−プロピルアクリレート、iso−プロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート、iso−ブチルアクリレート、tert−ブチルアクリレート、n−アミルアクリレート、n−ヘキシルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、n−オクチルアクリレート、n−ノニルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、ベンジルアクリレート、ジメチルフォスフェートエチルアクリレート、ジエチルフォスフェートエチルアクリレート、ジブチルフォスフェートエチルアクリレート、2−ベンゾイルオキシエチルアクリレートの如きアクリル系重合性単量体;メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、n−プロピルメタクリレート、iso−プロピルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、iso−ブチルメタクリレート、tert−ブチルメタクリレート、n−アミルメタクリレート、n−ヘキシルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、n−オクチルメタクリレート、n−ノニルメタクリレート、ジエチルフォスフェートエチルメタクリレート、ジブチルフォスフェートエチルメタクリレートの如きメタクリル系重合性単量体;メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、安息香酸ビニル、ギ酸ビニルの如きビニルエステル;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の如きビニルエーテル;ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、ビニルイソプロピルケトンの如きビニルケトンが挙げられる。
本発明においては、上記した単官能性重合性単量体を単独或いは、2種以上組み合わせて用いてもよい。
上記した重合性単量体の重合の際に用いられる重合開始剤としては、油溶性開始剤及び/又は水溶性開始剤が用いられる。
例えば、油溶性開始剤としては、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス−2,4−ジメチルバレロニトリル、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、2,2’−アゾビス−4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリルの如きアゾ化合物;アセチルシクロヘキシルスルホニルパーオキサイド、ジイソプロ
ピルパーオキシカーボネート、デカノニルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ステアロイルパーオキサイド、プロピオニルパーオキサイド、アセチルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、ベンゾイルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシイソブチレート、シクロヘキサノンパーオキサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、t−ブチルヒドロパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、クメンヒドロパーオキサイドの如きパーオキサイド系開始剤が挙げられる。
水溶性開始剤としては、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム、2,2’−アゾビス(N,N’−ジメチレンイソブチロアミジン)塩酸塩、2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)塩酸塩、アゾビス(イソブチルアミジン)塩酸塩、2,2’−アゾビスイソブチロニトリルスルホン酸ナトリウム、硫酸第一鉄又は過酸化水素が挙げられる。
重合性単量体の重合度を制御する為に、連鎖移動剤、重合禁止剤等を更に添加し用いることも可能である。
前記分散安定剤の無機系化合物としては、リン酸三カルシウム、リン酸マグネシウム、リン酸アルミニウム、リン酸亜鉛、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、メタケイ酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、ベントナイト、シリカ、アルミナ、ヒドロキシアパタイト等が挙げられる。
前記分散安定剤の有機系化合物としては例えばポリビニルアルコール、ゼラチン、メチセルロース、メチルヒドロキシプロピルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロースのナトリウム塩、デンプン等が挙げられる。これら分散安定剤は、重合性単量体100質量部に対して0.2〜2.0質量部を使用することが好ましい。
その他好ましく用いられる分散安定剤としては、硫酸、炭酸、燐酸、ピロ燐酸、ポリ燐酸の難水溶性金属塩があり、これらは分散媒中で高速撹拌下において酸アルカリ金属塩とハロゲン化金属塩との反応によって調製されることが好ましい。
これら分散安定剤の微細化のため重合性単量体100質量部に対して0.001〜0.1質量部の界面活性剤を併用しても良い。具体的には市販のノニオン、アニオン、カチオン型の界面活性剤が挙げられる。例えばドデシル硫酸ナトリウム、テトラデシル硫酸ナトリウム、ペンタデシル硫酸ナトリウム、オクチル硫酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウム、ラウリル酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム、オレイン酸カルシウム等が好ましく用いられる。
また、通常単量体組成物100質量部に対して水300〜3000質量部を分散媒体として使用するのが好ましい。
本発明において極性樹脂を用いる場合、例えば、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂などが挙げられる。より好ましくは材料の多様性からポリエステル樹脂が望まれる。
該ポリエステル樹脂の製造方法としては、例えば、酸化反応による合成法、カルボン酸及びその誘導体からの合成法、マイケル付加反応に代表されるエステル基導入反応法、カルボン酸化合物とアルコール化合物からの脱水縮合反応を利用する方法、酸ハロゲン化物とアルコール化合物からの反応法、エステル交換反応法等が挙げられる。触媒としては、エステル化反応に使う一般の酸性、アルカリ性触媒、例えば酢酸亜鉛、チタン化合物などでよい。その後、再結晶法、蒸留法などにより高純度化させてもよい。
特に好ましい脱水縮合反応を利用する方法は、原料の多用性、反応のしやすさからカルボン酸化合物とアルコール化合物からの脱水縮合反応を用いた方法である。この場合、全成分中45〜55mol%がアルコール成分であり、55〜45mol%が酸成分である
ことが好ましい。
アルコール成分としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、水素化ビスフェノールA、下記式1で示されるビスフェノール誘導体、又は下記式2示されるジオールの如きジオール類が挙げられる。
Figure 0004871751

(式中、Rはエチレン又はプロピレン基を示し、x,yはそれぞれ1以上の整数を示し、かつx+yの平均値は2〜10を示す。)
Figure 0004871751
2価のカルボン酸としてはフタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、無水フタル酸、ジフェニル−P・P’−ジカルボン酸、ナフタレン−2,7−ジカルボン酸、ナフタレン−2,6−ジカルボン酸、ジフェニルメタン−P・P’−ジカルボン酸、ベンゾフェノン−4,4’−ジカルボン酸、1,2−ジフェノキシエタン−P・P’−ジカルボン酸の如きベンゼンジカルボン酸類又はその無水物;こはく酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、グリタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、トリエチレンジカルボン酸、マロン酸の如きアルキルジカルボン酸類又はその無水物、またさらに炭素数6〜18のアルキル基又はアルケニル基で置換されたこはく酸もしくはその無水物;フマル酸、マレイン酸、シトラコン酸、イタコン酸の如き不飽和ジカルボン酸又はその無水物等が挙げられる。
特に好ましいアルコール成分としては前記(I)式で示されるビスフェノール誘導体であり、酸成分としては、フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸又はその無水物、こはく酸、n−ドデセニルコハク酸、又はその無水物、フマル酸、マレイン酸、無水マレイン酸の如きジカルボン酸が挙げられる。
また、3価以上のポリカルボン酸又はポリオールを、本発明に悪影響を与えない範囲で少量使用しても良い。
3価以上のポリカルボン酸としては、トリメリット酸、ピロメリット酸、シクロヘキサントリカルボン酸類、2,5,7−ナフタレントリカルボン酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸、1,2,4−ブタントリカルボン酸、1,2,5−ヘキサントリカルボ
ン酸、1,3−ジカルボキシル−2−メチレンカルボキシルプロパン、1,3−ジカルボキシル−2−メチル−メチレンカルボキシルプロパン、テトラ(メチレンカルボキシル)メタン、1,2,7,8−オクタンテトラカルボン酸及びそれらの無水物が挙げられる。
3価以上のポリオールとしては、スルビトール、1,2,3,6−ヘキサンテトラトール、1,4−ソルビタン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、ショ糖、1,2,4−メタントリオール、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−トリヒドロキシメチルベンゼンが挙げられる。
本発明において用いられるワックスとしては、パラフィンワックス、ポリオレフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、フィッシャートロプッシュワックスの如きポリメチレンワックス、アミドワックス、ケトンワックス、高級脂肪酸、長鎖アルコール、エステルワックス及びこれらのグラフト化合物、ブロック化合物の如き誘導体が挙げられる。これらは低分子量成分が除去されたDSC(示差走査熱量分析)吸熱曲線の最大吸熱ピークがシャープなものが好ましい。また、これら2種類以上のブレンドでも構わない。
好ましく用いられるワックスとしては、炭素数15乃至100個の直鎖状のアルキルアルコール、直鎖状脂肪酸、直鎖状酸アミド、直鎖状エステルあるいは、モンタン系誘導体が挙げられる。これらワックスから液状脂肪酸の如き不純物を予め除去してあるものも好ましい。
さらに、好ましく用いられるワックスは、アルキレンを高圧下でラジカル重合あるいは低圧下でチーグラー触媒又は、その他の触媒を用いて重合した低分子量のアルキレンポリマー;高分子量のアルキレンポリマーを熱分解して得られるアルキレンポリマー;アルキレンを重合する際に副生する低分子量アルキレンポリマーを分離精製したもの;一酸化炭素及び水素からなる合成ガスからアーゲ法により得られる炭化水素ポリマーの蒸留残分から、あるいは、蒸留残分を水素添加して得られる合成炭化水素から、特定の成分を抽出分別したポリメチレンワックスが挙げられる。これらワックスには酸化防止剤が添加されていてもよい。定着画像の透光性を向上させるためには、固体エステルワックスが好ましい。水系媒体中で直接的にトナー粒子を生成する場合には、重合性単量体100質量部に対して1乃至40質量部(より好ましくは、3〜30質量部)配合し、トナー粒子に含有されるのが良い。
本発明に用いられる着色剤としては、カーボンブラックあるいは以下に示したような公知のイエロー着色剤、マゼンタ着色剤、シアン着色剤が用いられる。
イエロー着色剤としては、縮合アゾ化合物、イソインドリノン化合物、アンスラキノン化合物、アゾ金属錯体、メチン化合物、アシルアミド化合物に代表される化合物が用いられる。具体的には、C.I. Pigment Yellow12、13、14、15、17、62、74
、83、93、94、95、109、110、111、128、129、147、155、168、180、185、またはC.I. Solvent Yellow162等が用いられる。特に、C.I. Pigment Yellow74、93、155、180、185及びC.I. Solvent Yellow162の少なくとも1種類以上を用いることが好ましい。
マゼンタ着色剤としては、縮合アゾ化合物、ジケトピロロピロール化合物、アントラキノン、キナクリドン化合物、塩基染料レーキ化合物、ナフトール化合物、ベンズイミダゾロン化合物、チオインジゴ化合物、ペリレン化合物が用いられる。具体的には、C.I. Pigment Red2、3、5、6、7、23、31、48:2、48:3、48:4、57、81:1、122、146、166、150、169、177、184、185、202、206、220、221、238、254が用いられる。特に、C.I. Pigment Red31、57、122、150、184、185、238の少なくとも1種類以上を用いることが好ましい。
シアン着色剤としては、銅フタロシアニン化合物及びその誘導体、アントラキノン化合物、塩基染料レーキ化合物等が利用できる。具体的には、C.I.ピグメントブルー1、7、15、15:1、15:2、15:3、15:4、60、62、66等が利用される

これらの着色剤は、単独又は混合し更には固溶体の状態で用いることができる。
本発明に用いられる着色剤は、色相角、彩度、明度、耐侯性、OHP透明性、トナー中への分散性の点から選択される。該着色剤の添加量は、重合性単量体100質量部に対し1〜20質量部が好ましい。
本発明に用いられるトナーは、荷電制御剤を含有しても良い。例えば、有機金属化合物、キレート化合物が有効であり、モノアゾ金属化合物、アセチルアセトン金属化合物、芳香族ハイドロキシカルボン酸及び芳香族ダイカルボン酸系の金属化合物がある。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などがある。さらに、尿素誘導体、含金属サリチル酸系化合物、含金属ナフトエ酸系化合物、ホウ素化合物、4級アンモニウム塩、カリックスアレーン等が挙げられる。あるいは、ニグロシン及び脂肪酸金属塩等によるニグロシン変性物、グアニジン化合物、イミダゾール化合物、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の如き4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の如き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;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の如き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の如きジオルガノスズボレート類が挙げられる。これらを単独で或いは2種類以上組合せて用いることができる。
本発明に用いられるトナーの外部添加剤としては、シリカ、酸化チタン等の無機微粒子が好適に用いられる。その他、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウムの如き酸化物の他に、炭化ケイ素、チッ化ケイ素、チッ化ホウ素、チッ化アルミニウム、炭酸マグネシウム、有機ケイ素化合物なども併用することが可能である。
前記外部添加剤として、シリカは、出発材料あるいは温度等の酸化の条件により、ある程度任意に、一次粒子の合一をコントロールできる点で好ましい。例えば、かかるシリカはケイ素ハロゲン化物やアルコキシドの蒸気相酸化により生成されたいわゆる乾式法またはヒュームドシリカと称される乾式シリカ及びアルコキシド、水ガラス等から製造されるいわゆる湿式シリカの両者が使用可能である。中でも、表面及びシリカ微粉体の内部にあるシラノール基が少なく、またNaO、SO 2−の如き製造残滓の少ない乾式シリカの方が好ましい。また乾式シリカにおいては、製造工程において、例えば、塩化アルミニウム、塩化チタン等他の金属ハロゲン化合物を硅素ハロゲン化合物と共に用いることによって、シリカと他の金属酸化物の複合微粉体を得ることも可能であり、それらも乾式シリカに包含される。
更に、上記シリカは疎水化処理されていることが、トナーの帯電量の温度や湿度の如き環境依存性を少なくするため及びトナー表面からの過剰な遊離を防止するために良い。この疎水化処理剤としては、例えばシランカップリング剤、チタンカップリング剤、アルミニウムカップリング剤の如きカップリング剤が挙げられる。特にシランカップリング剤が、無機酸化物微粒子上の残存基あるいは吸着水と反応し均一な処理が達成され、トナーの帯電の安定化、流動性付与の点で好ましい。
シランカップリング剤は、下記一般式で表されるものが好ましい。
SiY
R:アルコキシ基
m:1〜3の整数
Y:アルキル基、ビニル基、グリシドキシ基、メタクリル基の如き炭化水素基
n:1〜3の整数
前記シランカップリング剤としては、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。
シランカップリング剤として、下記式で表せるものがより好ましい。
2a+1−Si(OC2b+1
(式中、a=4〜12、b=1〜3である)
ここで、一般式におけるaが4より小さいと、処理は容易となるが疎水性が十分に達成できない。またaが12より大きいと疎水性は十分になるが、粒子同士の合一が多くなり、流動性付与能が低下してしまう。bが3より大きいと反応性が低下して疎水化が十分に行われなくなってしまう。上記一般式におけるaは4〜12であることがより好ましく、更に好ましくは4〜8である。また、bは、更に好ましくは1〜2である。
窒素元素を含むシランカップリング剤としては、反応制御のしやすさといったハンドリング性の見地から、また、帯電安定性の観点からヘキサメチルジシラザンが好ましい。
その処理量はシリカ微粒子100質量部に対して1〜50質量部、粒子合一させずに均一に処理するためには3〜40質量部とするのが好ましい。
特に本発明では、オイルで処理されたシリカを用いることが特に好ましい。未処理のシリカを直接オイルで処理しても構わないが、好ましくは、上記疎水化処理をしたシリカにさらにオイル処理をすることが好ましい。前記オイルとしては、ジメチルポリシロキサン、メチルハイドロジェンポリシロキサン、パラフィン、ミネラルオイル等が挙げられる。なかでも環境安定性に優れたジメチルポリシロキサンが好適である。処理に用いるオイル量は、シリカ微粒子母体100質量部に対して2〜40質量部までが適量である。
本発明においては、前述のように酸化チタンも好適に利用できる。その製法としては何ら制約はないが、例えばハロゲン化物あるいはアルコキシドを気相下で酸化する方法、あるいは水存在下で加水分解しながら生成する方法などが挙げられる。前記酸化チタンとしては、例えば、アモルファス酸化チタンあるいはアナターゼ型酸化チタン、ルチル型酸化チタンなどが挙げられる。また、それらチタニア微粒子は、シリカ同様疎水化処理やオイル処理を行うことができる。
本発明に用いられるトナーにおいては、実質的な悪影響を与えない範囲内で更に他の添加剤を現像性向上剤として少量用いることもできる。前記添加剤としては、例えばポリフッ化エチレン粉末、ステアリン酸亜鉛粉末、ポリフッ化ビニリデン粉末の如き滑剤粉末;酸化セリウム粉末、炭化硅素粉末、チタン酸ストロンチウム粉末の如き研磨剤、酸化アルミニウム粉末の如きケーキング防止剤、あるいは例えばカーボンブラック粉末、酸化亜鉛粉末、酸化スズ粉末の如き導電性付与剤、また、逆極性の有機微粒子及び無機微粒子等が挙げられる。
本発明に用いられるキャリアは以下のような磁性キャリアが好ましい。前記磁性キャリ
アは、鉄等の元素単独又は複合フェライト状態で構成される。前記磁性キャリアの形状として、球状、扁平又は不定形がある。更に前記磁性キャリアは表面状態の微細構造(たとえば表面凹凸性)もコントロールすることが特に好ましい。
前記磁性キャリアの製造方法としては、一般的に、フェライトあるいはマグネタイトあるいはそれら複合物を焼成、造粒することにより、あらかじめ、磁性キャリアコア粒子を生成した後、樹脂にコーティングする方法が用いられる。磁性キャリアのトナーへの負荷を軽減する意味合いから、無機酸化物と樹脂を混練後、粉砕、分級して低密度分散キャリアを得る方法や、さらには、直接無機酸化物とモノマーとの混練物を水系媒体中にて懸濁重合せしめ真球状の磁性キャリアを得る方法(磁性体分散型樹脂キャリア)も利用することが可能である。特に、強磁性体を含んだキャリアの表面をシランカップリング剤で処理した後、シリコーン樹脂で被覆されたキャリアを用いることが特に好ましい。
さらには、結着樹脂中に金属化合物粒子が分散されているキャリアコアの表面をシリコーン樹脂で被覆した磁性体分散型樹脂キャリアを使用することが、耐久性向上の観点から特に好ましい。
本発明が適用可能な画像形成方法を添付図面を参照しながら以下に説明する。
図1の現像器4は、二成分接触現像装置(二成分磁気ブラシ現像装置)であり、マグネットローラを内包した現像剤担持体41上にキャリアとトナーからなる現像剤を保持している。現像剤担持体41には所定間隙を有して、現像剤規制ブレード42が設けられ、現像剤担持体41の回転に伴い、現像剤担持体41上に現像剤薄層を形成する。現像剤担持体41は、静電荷像担持体1と所定間隙を有するように配置され、現像時においては、現像剤担持体41上に形成された現像剤薄層が、静電荷像担持体1に対して接触する状態で現像できるように設定されている。現像器4内には、現像剤撹拌用の撹拌スクリュー43、44があり、現像剤担持体回転と同期して回転し、補給されたトナーとキャリアを撹拌しトナーに所定のトリボを与える機能を有している。尚、図1において、2は帯電手段である帯電ローラ、3は露光光である。
図2は現像器4を上方から見た図であり、現像剤の循環状態と、長手配置を示している。スクリュー43、44の回転に伴い矢印方向に現像剤は循環する。現像器4のスクリュー44の上流側壁面には、現像剤の透磁率変化を検出して現像剤中のトナー濃度を検知するセンサー45が設けられており、そのセンサー45のやや下流側にトナー補給開口が設けられている。現像動作を行った後に現像剤がセンサー45部に運ばれ、ここでトナー濃度を検知し、その検知結果に応じて現像剤中のトナー濃度を一定に維持するために、適宜現像剤供給ユニット(以下T−CRG)5から現像器4の開口46を通してトナー補給が行われる。補給されたトナーは矢印方向にスクリュー44により搬送され、キャリアと混ざり合い適度なトリボを付与された後に現像剤担持体41近傍に運ばれ、現像剤担持体41上で薄層形成され現像に供される。T−CRG5内には、トナー補給スクリュー51があり、回転数(回転時間)によりトナー補給量を制御している。
図3は、転写残トナー回収を兼ねる現像手段を用いたカラーレーザープリンターの一例である。図3に示すカラーレーザープリンターは、複数の静電荷像担持体411を有し、順次、中間転写ベルト466に連続的に多重転写し、フルカラープリント画像を得る4連ドラム方式(タンデム方式)プリンターである。
図3において無端状の中間転写ベルト466が、駆動ローラ466a、テンションローラ466b及び2次転写対向ローラ466cに懸架され、図中矢印の方向に回転している。
静電荷像担持体411は、上記中間転写ベルト466の移動方向に、直列に各色に対応し4本配置されている。
イエロー現像器を有する静電荷像担持体411は回転過程で、1次帯電ローラ422に
より所定の極性・電位に一様に帯電処理され、次いで不図示の画像露光手段(カラー原稿画像の色分解・結像露光光学系、画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調されたレーザービームを出力するレーザースキャンによる走査露光系等)による画像露光433を受けることにより目的のカラー画像の第1の色成分像(イエロー成分像)に対応した静電潜像が形成される。次いで、その静電潜像が第1現像器444(イエロー現像器)により第1色であるイエロートナーにより現像される。
静電荷像担持体411上に形成されたイエロー画像は、中間転写ベルト466との1次転写ニップ部へ進入する。転写ニップ部では中間転写ベルト466の裏側に電圧印加部材477を接触当接させている。電圧印加部材477には各ポートで独立にバイアス印加可能とするため、1次転写バイアス源477a〜477dを有している。中間転写ベルト466は1色目のポートでまずイエローを転写し、次いで先述した工程を経た、各色に対応する静電荷像担持体411より順次マゼンタ、シアン、ブラックの各色を各ポートで多重転写する。静電荷像担持体411上に残されたトナーは、一次帯電ローラ422によって再帯電され、現像部にて回収される。中間転写ベルト466上で形成された4色フルカラー画像は、次いで2次転写ローラ488により、転写材Pに一括転写され、不図示の定着装置によって溶融定着されカラープリント画像を得る。
本発明において、帯電ローラを用いた時の好ましいプロセス条件としては、ローラの当接圧が5〜300N/mで、直流電圧に交流電圧を重畳したものを用いた時には、交流電圧=0.5〜5kVpp、交流周波数=50Hz〜5kHz、直流電圧=±0.2〜±1.5kVであり、直流電圧を用いた時には、直流電圧=±0.2〜±5kVである。
接触帯電手段としての帯電ローラ及び帯電ブレードの材質としては、導電性ゴムが好ましく、その表面に離型性被膜を設けても良い。離型性被膜としては、ナイロン系樹脂、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)、PVDC(ポリ塩化ビニリデン)などが適用可能である。転写ベルトの材質の選定としては、各色ポートでのレジストレーションを良くするため、伸縮する材料は望ましくなく、樹脂系或いは、金属芯体入りのゴムベルト、樹脂とゴムベルトが望ましい。
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、これは、本発明を何ら限定するものではない。なお、以下の配合における部数は、特に説明のない場合は質量部である。
(トナーの製造例1)
下記のようにして、水系分散媒及び重合性単量体組成物を夫々調製した。
[水系分散媒の調製]
内容積200リットルの容器中で、下記の成分を混合し、60℃に加温した後、高速回転剪断撹拌機を用いて回転数55s-1で撹拌した。
・水 950部
・0.1モル/リットル−NaPO水溶液 450部
次に、容器内を窒素置換すると共に、これに1.0モル/リットルのCaCl水溶液68部を添加して反応させ、リン酸カルシウム塩の微粒子を含む水系分散媒を得た。
[重合性単量体組成物の調製]
・スチレン 150部
・n−ブチルアクリレート 20部
・着色剤(C.I.ピグメントイエロー180) 6部
・ジ−t−ブチルサリチル酸アルミニウム化合物 2部
・ポリエステル樹脂 15部
・エステル系ワックス(ベヘニン酸ベヘニル、融点65℃) 30部
上記した成分のうち、ポリエステル樹脂およびエステルワックスを除いた各成分を混合し、アトライター(三井三池工業(株)製)を用い3時間分散させた後、ポリエステル樹
脂およびエステルワックスを加えて60℃に加温して1時間混合し、重合性単量体組成物とした。尚、上記のポリエステル樹脂は、ビスフェノールAプロピレンオキサイド、テレフタル酸、トリメリット酸を、モル比17:82:1で縮重合したものであり、その物性は、Mn:4000、Mw=11000、ピーク分子量:7000、Tg=70℃、酸価=5であった。
上記で調製した水系分散媒が入っている高速回転剪断撹拌機の回転数を55s-1とし、この中に、上記で調製した重合性単量体組成物を投入して造粒を開始した。造粒開始3分後、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)7部を、スチレン30部に溶解したものを添加し、さらに12分間造粒を続けた。15分間の造粒後、プロペラ撹拌羽根を備えた撹拌機の容器内に移し、回転数を0.83s-1にし、内温62℃で反応を継続させた。6時間後、反応温度を80℃に昇温し、加熱撹拌を5時間継続して重合を完了した。重合反応終了後、減圧下で残存モノマーを留去し、冷却後、希塩酸を添加して分散剤を溶解し、固液分離、水洗、ろ過、乾燥後、微粉および粗粉の若干の粒度調整によりイエロートナー粒子1を得た。
(トナーの製造例2〜17)
トナーの製造例1に対して、着色剤を表1の通り変更し、トナーの製造例4のみ高速回転剪断撹拌機の造粒開始時の回転数を45s-1とした以外は、トナーの製造例1と同様にしてトナー粒子2〜17を製造した。
(トナーの製造例18)
トナーの製造例1において、0.1モル/リットル−Na3PO4水溶液の代わりに、0.08モル/リットル−Na3PO4水溶液を用いて、また、1.0モル/リットルのCaCl2水溶液の添加量を55部に変更した以外は、トナーの製造例1と同様にしてイエロ
ートナー粒子18を製造した。
(トナーの製造例19)
トナーの製造例18において、着色剤をC.I.ピグメントレッド150に変更した以外は、トナーの製造例18と同様にしてマゼンタトナー粒子19を製造した。
(トナーの製造例20)
トナーの製造例18において、着色剤をC.I.ピグメントブルー15:3に変更した以外は、トナーの製造例18と同様にしてシアントナー粒子20を製造した。
(トナーの製造例21)
トナーの製造例16において、高速回転剪断撹拌機の造粒開始時の回転数を45s-1とし、着色剤をカーボンブラックに変更した以外は、トナーの製造例16と同様にしてブラックトナー粒子21を製造した。
(トナーの製造例22)
トナーの製造例1において、着色剤をカーボンブラックに変更した以外は、トナーの製造例1と同様にしてブラックトナー粒子22を製造した。
(トナーの製造例23)
トナーの製造例1において、0.1モル/リットル−Na3PO4水溶液の代わりに、0.05モル/リットル−Na3PO4水溶液を用いて、また、1.0モル/リットルのCaCl2水溶液の添加量を34部に変更し、着色剤をカーボンブラックに変更した以外は、
トナーの製造例1と同様にしてブラックトナー粒子23を製造した。
(トナーの製造例24)
・スチレン−nブチルアクリレート共重合体 100部
・カーボンブラック 6部
・ジ−tert−ブチルサリチル酸金属化合物 4部
・エステルワックス 2部
上記材料を、ヘンシェルミキサーにより十分予備混合を行い、2軸式押出し機で溶融混練し、冷却後ハンマーミルを用いて約1〜2mm程度に粗粉砕し、次いでエアージェット方式による微粉砕機で微粉砕した。さらに分級してブラックトナー粒子24を製造した。
Figure 0004871751
(キャリア製造例1)
・フェノール 7.5 質量部
・ホルマリン溶液 11.25質量部
(ホルムアルデヒド約40%、メタノール約10%、残りは水)
・γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン1.0質量%で親油化処理した
マグネタイト微粒子 53 質量部
(平均粒径0.30μm、比抵抗4.7×10Ω・cm)
・γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン1.0質量%で親油化処理した
α−Fe微粒子 35 質量部
(平均粒径0.51μm、比抵抗2.3×10Ω・cm)
ここで用いたマグネタイト及びα-Feの親油化処理は、マグネタイト99質量
部及びα−Fe99質量部のそれぞれに対して1.0質量部のγ‐グリシドキシプロピルトリメトキシシランを加え、ヘンシェルミキサー内で100℃で30分間、予備混合撹拌することによって行なった。
上記材料および水11質量部を40℃に保ちながら、1時間混合を行った。このスラリーに塩基性触媒として28質量%アンモニア水2.0質量部、および水11質量部をフラスコに入れ、撹拌・混合しながら40分間で85℃まで昇温・保持し、3時間反応させ、フェノール樹脂を生成し硬化させた。その後、30℃まで冷却し、100質量部の水を添加した後、上澄み液を除去し、沈殿物を水洗し、風乾した。次いで、これを減圧下(5mmHg以下)に140℃で乾燥して、フェノール樹脂を結着樹脂としたマグネタイト微粒子含有球状の磁性キャリアコア粒子を得た。
このマグネタイト微粒子含有球状の磁性キャリアコア粒子を60メッシュ及び100メッシュの篩によって、粗大粒子の除去を行ない、次いでコアンダ効果を利用した多分割風力分級機(エッポジェットラボEJ-L-3、日鉄鉱業社製)を使用して微粉除去及び粗粉除去をおこないキャリアコア粒子を得た。
得られたキャリアコア粒子をコーター内に投入し、トルエン溶媒を用いて希釈したγ−アミノプロピルトリメトキシシラン0.3質量%を剪断応力を連続して印加しつつ、コア表面に処理した。またその際、40℃、101080Pa(760Torr)にて10分間処理し、さらにその後10分間かけて39900Pa(300Torr)にまで減圧させ、乾燥窒素気流下で溶媒を揮発させながら行なった。引き続き、置換基がすべてメチル基であるストレートシリコーン樹脂0.5質量%及び、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン0.01質量%の混合物をトルエンを溶媒として被覆した。その際、まず、混合物の1/3を40℃、101080Pa(760Torr)にて10分間処理し、さらにその後10分間かけて66500Pa(500Torr)にまで減圧させ、乾燥窒素気流下で溶媒を揮発させた。この操作を混合物1/3ずつその後2回繰り返し、残りの2/3の処理を行なった。
さらに、この磁性コートキャリアを140℃で焼き付け、100メッシュの篩で、凝集した粗大粒子をカットし、次いで多分割風力分級機で微粉及び粗粉を除去して粒度分布を調整した。その後23℃,60%に保たれたホッパー内で100hr調湿してキャリア1を得た。物性を表2に示す。なお、キャリアの摩擦帯電量およびSi元素のSi強度は、以下の方法により測定した。
<摩擦帯電量測定>
ブローオフ法に基づいてキャリアの摩擦帯電量を測定した。先ず、トナーの製造例2にて得られたマゼンタトナー(トナー粒子2)7部に対し、測定対象キャリア93部を混合して調製した現像剤を、20℃/50%RHの高温高湿環境下に15時間〜20時間放置する。図4はキャリアの摩擦帯電量を測定する装置の説明図である。底に635メッシュのスクリーン533のある金属製の測定容器522に、放置された現像剤を約0.3g入れて金属製のフタ544をする。このときの測定容器522全体の重量を秤りW(g)とする。次に、吸引機511(測定容器522と接する部分は少なくとも絶縁体)において、吸引口577から吸引し風量調節弁566を調整して真空計555の圧力を250mmAqとする。この状態で充分、好ましくは2分間吸引を行い、現像剤を吸引除去する。このときの電位計599の電位をV(ボルト)とする。ここで588はコンデンサーであり容量をC(μF)とする。吸引後の測定容器全体の重量を秤りW(g)とする。キャリアの摩擦帯電量(mC/kg)は下式5の如く規定する。この絶対値が大きい程キャリアのトナーに対する帯電付与能が大きいことを意味する。
摩擦帯電量(mC/kg)=(C×V)/(W−W)・・・式5
<Si強度測定>
測定対象キャリアとSiを使用していないトナーとをトナー濃度8%の割合で混合、振とうの上、直径20mmのリングに詰め、試料プレス成型機(BR−E31:MAEKAWA Testing Machine社製)でプレスし、蛍光X線(RIX−3000:理学電気工業(株)製)にて、Si強度を測定した。具体的には、ターゲットにRhを用いて電圧・電流は50kV・50mAに設定し、分光結晶にPET、検出器にプロポーショナルカウンターを用いてSi元素のKα線ネット強度(KCPS)を測定した。
(キャリア製造例2)
キャリア製造例1において、ストレートシリコーン樹脂を0.65質量%に変更し、磁性コートキャリア焼き付け温度を150℃に変更した以外は、キャリアの製造例1と同様にしてキャリア2を得た。物性を表2に示す。
(キャリア製造例3)
キャリア製造例1において、ストレートシリコーン樹脂を0.9質量%に変更し、磁性コートキャリア焼き付け温度を170℃に変更した以外は、キャリアの製造例1と同様にしてキャリア3を得た。物性を表2に示す。
(キャリア製造例4)
キャリア製造例1において、ストレートシリコーン樹脂を0.7質量%に変更し、磁性コートキャリア焼き付け温度を135℃に変更した以外は、キャリアの製造例1と同様にしてキャリア4を得た。物性を表2に示す。
(キャリア製造例5)
キャリア製造例1において、ストレートシリコーン樹脂を0.65質量%に変更し、磁性コートキャリア焼き付け温度を180℃に変更した以外は、キャリアの製造例1と同様にしてキャリア5を得た。物性を表2に示す。
(キャリア製造例6)
キャリア製造例1において、ストレートシリコーン樹脂を0.9質量%に変更し、磁性
コートキャリア焼き付け温度を135℃に変更した以外は、キャリアの製造例1と同様にしてキャリア6を得た。物性を表2に示す。
(キャリア製造例7)
キャリア製造例1において、ストレートシリコーン樹脂を0.9質量%に変更し、磁性
コートキャリア焼き付け温度を210℃に変更した以外は、キャリアの製造例1と同様にしてキャリア7を得た。物性を表2に示す。
(キャリア製造例8)
キャリア製造例1において、ストレートシリコーン樹脂を1.1質量%に変更し、磁性コートキャリア焼き付け温度を170℃に変更した以外は、キャリアの製造例1と同様にしてキャリア8を得た。物性を表2に示す。
(キャリア製造例9)
キャリア製造例1において得られたキャリアコア粒子100質量部に対し、スチレン/メチルメタクリレート共重合樹脂粒子0.5質量部をハイブリダイザー(奈良機械社製)にて乾式コートしてキャリア粒子9を得た。
Figure 0004871751
〔実施例1〕
トナーの製造例1、トナーの製造例2、トナーの製造例3およびトナーの製造例4で得られたイエロー(トナー粒子1)、マゼンタ(トナー粒子2)、シアン(トナー粒子3)、およびブラック(トナー粒子4)トナー粒子を用い、各トナー粒子100部に対して、表3に示した外添剤および添加量によって、ヘンシェルミキサー10B(三井三池化工機社製)を用いて、回転数3000rpm、撹拌時間4分間の条件下で混合し、負摩擦帯電性のトナーを得た。
得られたトナーは、各色ごとに500gを、図1に示した補給用トナーカートリッジ(現像剤供給ユニット)に充填した。また、これらトナー7部に対し、各色事に表4に示したキャリア93部を混合して二成分現像剤を調製し、この二成分現像剤220gを各色ごとに図1および2に示した現像器に充填し、4色の現像器とした。
上記現像器を用いて、23℃/4%RHの低温低湿環境において、図3に示したフルカラー画像形成装置によって、最高6万枚(A4サイズ)までの連続プリント試験を行い、急激なカブリ成分発生の有無を観察した。このときのプロセススピードは220mm/s
、A4紙で53枚/秒のプリントスピードにて実施した。急激なカブリ成分発生は、以下の基準にて判定した。試験に使用したサンプル画像は、各色の紙面積に対するプリント比率が0.9%の画像を用いた。また、プリント画像以外の強制的なトナー消費やその他本体制御のための画像書き出しを、一切実施せずに連続画像出力を行った。その結果、6万枚のプリント後まで、良好な耐カブリ性を示した。評価結果を表5に、トナーの相関関係およびとキャリアの相関関係を表4に示す。
<カブリ成分発生の評価基準>
A:非画像部のカブリ値が2.0%未満
B:非画像部のカブリ値が2.0%以上3.5%未満
C:非画像部のカブリ値が3.5%以上6.0%未満
D:非画像部のカブリ値が6.0%以上
カブリ値に関しては、常温低湿下、反射濃度計(densitometer TC6MC:(有)東京電色技術センター)にて、白紙の反射濃度、及び実際のプリントされた画像の非画像部の反射濃度をそれぞれ測定し、両者の反射濃度の差を白紙の反射濃度を基準として算出した。なお、グリーン、アンバーおよびブルーフィルターの3種にて測定し、その最悪値を評価基準に当てはめた。
また、評価基準がB以下の場合は、画像をルーペ観察して主に目立つカブリ成分トナーの色を観察した。
なお、A,およびBは使用上問題とならないレベルである。CおよびDは使用上各種制約を受けるため、好ましくないレベルである。
〔実施例2〜22〕
表3の各実施例に示したトナー粒子を使用し、また表3の各実施例に示した外添処方によって実施例1と同様の混合条件でトナーを得た。さらに、表4に示したキャリアの組み合わせで各色と混合して、現像剤を得た。その後、実施例1と同様の検討を行った。その結果、良好な耐カブリ性を示した。評価結果を表5に、トナーの相関関係およびとキャリアの相関関係を表4に示す。
〔比較例1〜10〕
表3の各比較例に示したトナー粒子を使用し、また表3の各比較例に示した外添処方によって実施例1と同様の混合条件でトナーを得た。さらに、表4に示したキャリアの組み合わせで各色と混合して、現像剤を得た。その後、実施例1と同様の検討を行った。その結果、好ましくない耐カブリ性を示した。評価結果を表5に、トナーの相関関係およびとキャリアの相関関係を表4に示す。
〔実施例23〕
実施例1において、評価に用いた画像形成装置をオートリフレッシュ現像方式が適用できるように機構を変更し、T−CRG中の補給用現像剤には15質量%の磁性キャリアを含有させ、実施例1と同様のプリント試験を行った。その結果、良好な耐カブリ性を示した。評価結果を表5に示す。
Figure 0004871751
Figure 0004871751
Figure 0004871751
Figure 0004871751
Figure 0004871751
Figure 0004871751
Figure 0004871751
本発明が適用可能な画像形成方法の説明図である。 図1の現像器を上方から見た図である。 カラーレーザープリンターの一例である。 摩擦帯電量測定装置の説明図である。
符号の説明
1 静電荷像担持体
2 帯電ローラ
3 露光光
4 現像器(二成分接触現像装置(二成分磁気ブラシ現像装置))
5 T−CRG(現像剤供給ユニット)
41 現像剤担持体
42 現像剤規制ブレード
43、44 攪拌スクリュー
45 センサー
46 開口
51 トナー補給スクリュー
411 静電荷像担持体
422 1次体帯電ローラ
433 画像露光
444 第1現像器
466 中間転写ベルト
466a 駆動ローラ
466b テンションローラ
466c 2次転写対向ローラ
477 電圧印加部材
477a〜d 1次転写バイアス源
488 2次転写ローラ
499 クリーナ装置
P 転写材
511 吸引機
522 測定容器
533 635メッシュのスクリーン
544 フタ
555 真空計
566 風量調節弁
577 吸引口
588 コンデンサー
599 電位計

Claims (3)

  1. イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの4つの現像色に対応した4つの静電荷像担持体に形成された静電荷像を、前記4つの現像色に対応した4つの現像剤担持体に担持された、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの、トナーとキャリアとを少なくとも有する現像剤を用いて現像し、4つの現像色に対応したトナー像を形成する現像工程、形成された4つの現像色に対応したトナー像を転写材に転写する転写工程、を少なくとも有するタンデム方式のフルカラー画像形成方法であって
    記現像剤担持体は、前記静電荷像担持体上に転写されずに残ったトナーの回収を兼ねており
    記イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの現像剤に用いられるキャリアの摩擦帯電量の絶対値をそれぞれY、M、C及びBkとしたとき、
    Y<M<Bk かつ Y<C≦Bk の関係を満たし、
    前記ブラックの現像剤に用いられるトナーの重量平均粒子径をD4b、一点法BET比表面積をSbtとし、前記イエロー、マゼンタ及びシアンの現像剤に用いられるトナーの重量平均粒子径をD4c、一点法BET比表面積をSctとしたとき、下記式(1)及び(2)を満たし、
    式(1) 0.60≦D4c/D4b≦0.96
    式(2) 0.750≦Sct/Sbt≦1.000
    前記ブラックの現像剤に用いられるキャリアの一点法BET比表面積をSbc、前記イエローおよびマゼンタの現像剤に用いられるキャリアの一点法BET比表面積をScc、並びに前記シアンの現像剤に用いられるキャリアの一点法BET比表面積をSCycとしたとき、下記式(3)および(4)を満たすことを特徴とするフルカラー画像形成方法。式(3) Scc<Sbc
    式(4) SCyc≦Sbc
  2. 前記キャリアはSi元素を含み、蛍光X線分析から得られるイエローの現像剤に用いられるキャリアのSi強度をYSi、マゼンタの現像剤に用いられるキャリアのSi強度をMSi、シアンの現像剤に用いられるキャリアのSi強度をCSi、ブラックの現像剤に用いられるキャリアのSi強度をBSiと定義したとき、下記の条件を満たすことを特徴とする請求項1に記載のフルカラー画像形成方法。
    1.02≦MSi/YSi≦1.31
    1.02≦CSi/YSi≦1.70
    1.33≦BSi/YSi≦1.70
  3. 前記Sbc、前記Scc、並びに前記SCycが、下記の条件を満た請求項1または2に記載のフルカラー画像形成方法。
    0.150 /g≦Scc≦0.300 /g
    0.150 /g≦SCyc≦0.450 /g
    0.300 /g≦Sbc≦0.450 /g
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