JPH03172856A - 画像形成方法 - Google Patents

画像形成方法

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JPH03172856A
JPH03172856A JP1310527A JP31052789A JPH03172856A JP H03172856 A JPH03172856 A JP H03172856A JP 1310527 A JP1310527 A JP 1310527A JP 31052789 A JP31052789 A JP 31052789A JP H03172856 A JPH03172856 A JP H03172856A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、有機半導体(opc)から成る感光体く以後
r opc感光体」という。)を像担持体として使用し
て画像を形成し、該画像を転写材に転写し、一方、像担
持体上の残留画像はブレードクリ−゛ニング手段にて清
掃し、像担持体を繰返し使用して画像を形成する画像形
成方法に関するものであり、特に、opc感光体を使用
した電子写真方式のカラー用の複写機又はプリンタ等の
′m像形成方法として好適に具現化し得るものである。
[従来の技術] 近年、像担持体としてopc感光体を使用した電子写真
方式はカラー用の複写機又はプリンタ等の画像形成装置
が数多く製造されている。通常、断る画像形成装置は、
opc感光体上に通常の電子写真プロセスにて潜像を形
成し、該潜像を現像器にて現像、してトナー画像を形成
し、該画像を転写材に転写し、可視画像が得られる。一
方、像担持体上の残留画像はクリーニング手段にて清掃
し、像担持体は繰返し使用される。
クリーニング手段としては、構成において簡単であり且
つ小型であり、又コスト面からも大変有利であるという
理由からゴム弾性材からなるクリーニングプレートを像
担持体に圧接させる構成のブレードクリーニング手段が
広く使用されている。
本発明者は、多くの研究実験の結果、像担持体としてO
PC感光体を用いた場合、第2図に図示するように、像
担持体は温度が上昇するに伴なって摩擦係数が上昇する
ことを見出した。
一般に、OPC感光体は、導電性支持体上に電荷発生材
料を分散した結着剤からなる電荷発生層、電荷輸送材料
を分散した結着剤からなる電荷輸送層の順に積層した構
成とされ、電荷発生材料としてはフタロシアニン系顔料
、アントロン顔料、アゾ顔料、インジゴ顔料等の顔料、
ピリジウム染料等の染料、又はシアニン色素等の色素な
どが使用され、又、電荷輸送材料としてはとロン、イソ
プロピルカルバゾール等のカルバゾール類、ヒドラゾン
類、ピラゾリン類、オキサソニル系化合物、チアゾール
系化合物、トリアリールメタン系化合物、ボリアリール
アルカン類等が使用され、又、結着剤としては、ボリア
リレート樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリアミド樹脂、ア
クリル樹脂、アクリロニトリル樹脂、メタクリル樹脂、
塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、フェノール樹脂、エ
ポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ポリカ
ーボネート、ポリウレタン或はこれらの樹脂の繰返し単
位のうち2つ以上を含む共重合体樹脂、例えばスチレン
ーブタジエンコボリマースチロンーアクリロニトリルコ
ボリマー、スチレン−マレイン酸コポリマーなどが使用
されている。
本発明者の研究実験の結果によると、像担持体の温度上
昇に伴なって摩擦係数が上昇する原因は、opc感光体
の表面の大部分を占める結着剤の温度特性によるもので
あることが分かった。
上述の如くに像担持体の摩擦係数が上昇すると、クリー
ニング手段のクリーニングプレートと像担持体表面との
間の摩擦が大となり、特に像担持体の温度が45℃を越
えると摩擦係数が急激に増大し、クリーニングプレート
が振動し始めたり、クリーニングプレートのエツジ部が
破損したり、更にはブレードが像担持体の運動方向に対
して対向して配設された場合にはブレードのめ(れを生
じたりし、クリーニング作用が著しく低下することとな
った。
このような問題を解決すべ(現像剤中に脂肪酸金属塩(
例えばステアリン酸亜鉛)やフッ素系化合物の微粒子を
潤滑剤として外添し、現像時に像担持体表面に潤滑剤の
薄層を形成することにより像担持体表面の摩擦係数を下
げようとする試みがなされた。
しかしながら、トナー粒子と磁性粒子(キャリア)との
混合物からなる、所謂、2成分系現像剤中にこれらの潤
滑剤を外添した場合には、長時間の使用により、潤滑剤
がキャリア表面に付着(キャリア汚染)し、トナートリ
ボの不安定化をもたらし、地力ブリ、画像濃度の低下、
トナー飛散による機内汚染等の問題が発生した。特にフ
ルカラー複写機のように像担持体を連続的に回動させ、
帯電→露光→現像→転写の画像形成プロセスを同一の転
写材に対して複数回行ないフ)Vカラー画像を得る画像
形成装置においては、地力ブリも複数回、転写されるた
めに極端な地力ブリとなった。
これに対して潤滑剤塗布手段をクリーニング手段の前後
に配備し、像担持体の表面の摩擦係数を低下せんとする
ものも提案されているが、装置の大型化、複雑化の点で
好ましくない。
更には、opc感光体の結着剤中に脂肪酸金属塩やフッ
素系化合物の微粒子を潤滑剤として分散させることによ
りドラム表面の摩擦係数を下げることも可能であるが、
本発明者の研究実験の結果によると、結着剤中に分散さ
れた潤滑剤がopc感光体の感光特性に悪影響を与え、
感光体表面の帯電ムラ、残留電位の上昇等が発生し、画
像に対して弊害となることが分かった。
更に、像担持体の温度が45℃を越えると、フルカラー
画像形成装置等に使用される比較的溶融温度の低いトナ
ーはクリーニングプレートエツジ部にてブロッキング(
凝集)を起し、通常は該エツジ部を通過して潤滑剤とし
て作用する粒径3μm以下のトナー或はシリカのような
微粒子外添剤も又凝集してしまい、粒径が粗大化し、潤
滑剤として作用しなくなるという問題が発生する。
又、一般に電子写真複写機等においては複写枚数が、多
くなるにしたがって像担持体上には、トナー若しくはト
ナーの外添剤又は転写材中の成分又は像担持体を帯電す
る際のコロナ放電により発生する窒素酸化物等の親木性
物質が吸着する。該親木性物質は雰囲気の変化等により
吸湿(H結)するために、このように親水性物質が吸着
した像担持体を帯電した場合には帯電ムラを生じ、複写
した際、画像ボケ、画像流れと呼ばれる不具合な画像が
生じる。この対策として一般に像担持体は35℃以上に
加熱し、吸湿(露結)を防止することが必要であること
が分かった。
一方、近年、電子写真用カラー複写機等画像形成装置が
広く普及するに従い、その用途も多種多様に広がり、そ
の画像品質への要求も厳しくなってきている。一般の写
真、カタログ、地図の如き画像の複写では、微細な部分
に至るまで、つぶれたり、とぎれたりすることなく、極
めて微細且つ忠実に再現することが求められている。
又、最近、デジタルな画像信号を使用している電子写真
用カラー複写機の如き画像形成装置では、潜像は一定電
位のドツトが集まって形成されており、ベタ部、ハーフ
トーン部及びライト部はドツト密度をかえることによっ
て表現されている。ところが、ドツトに忠実にトナー粒
子がのらず、ドツトからトナー粒子がはみ出した状態で
は、デジタル潜像の黒部と白部のドツト密度の比に対応
するトナー画像の階調性が得られないという問題点があ
る。更に、画質を向上させるために、ドツトサイズを小
さくして解像度を向上させる場合・には、微小なドツト
から形成される潜像の再現性が更に困難になり、解像度
及び特にハイライト部の階調性の悪い、シャープネスさ
に欠けた画像となる傾向がある。
又、初期においては、良好な画質であるが、コピー又は
プリントアウトを続けているうちに、画質が劣悪化して
ゆくことがある。この現象は、コピー又はプリントアウ
トを続けるうちに、現像されやすいトナー粒子のみが先
に消費され、現像機中に、現像性の劣ったトナー粒子が
蓄積し残留することによって起こると考えられる。
これまでに、画質を良くするという目的のために、いく
つかの現像剤が提案されている。特開昭51−3244
号公報では、粒度分布を規制して、画質の向上を意図し
た非磁性トナーが提案されている。該トナーにおいて、
8〜12μIの粒径を有するトナーが主体であり、比較
的粗く、この粒径では本発明者の検討によると、潜像へ
の均密なる“のり”は困難であり、且つ、5μm以下が
30個数%以下であり、20μm以上が5個数%以下で
あるという特性から、粒径分布はブロードであるという
点も均一性を低下させる傾向がある。このような粗めの
トナー粒子であり、且つブロードな粒度分布を有するト
ナーを用いて、鮮明なる画像を形成するためには、トナ
ー粒子を厚く重ねることでトナー粒子間の間隙を埋めて
見かけの画像濃度を上げる必要があり、所定の画像濃度
を出すために必要なトナー消費量が増加するという問題
点も有している。
又、特開昭54−72054号公報では、前者よりもシ
ャープな分布を有する非磁性トナーが提案されているが
、中間の重さの粒子の寸法が8.5〜11.0μmと粗
く、微小ドツト潜像を忠実に再現する高解像性のカラー
トナーとしては、いまだ改良すべき余地を残している。
特開昭58−129437号公報では、平均粒径が6〜
lOμmであり、最多粒子が5〜8μmである非磁性ト
ナーが提案されているが、5μm以下の粒子が15個数
%以下と少なく、鮮鋭さの欠けた画像が形成される傾向
がある。
本発明者らの検討によれば、5μm以下のトナー粒子が
、潜像の微小ドツトを明確に再現し、且つ潜像全体への
li1密なトナーののりの主要なる機能をもつことが知
見された。特に、感光体上の静電荷潜像においては電気
力線の集中のため、輪郭たるエツジ部は内部より電界強
度が高く、この部分に集まるトナー粒子の質により、画
質の鮮鋭さが決まる。本発明者の検討によれば5μm以
下の粒子の量がハイライト階調性の問題点の解決に有効
であることが判明した。
しかしながら、5μm以下のトナー粒子は、像担持体表
面への付着力が特に強く、クリーニングしにくくなる。
この像担持体表面への付着力は、絶対温度が低い低温低
湿環境においては、より増強されるのに加えて前述した
ゴム弾性材は環境温度により大きな特性変化を示し、特
に低温環境(通常15℃以下程度)においてクリープ回
復(歪があるところで、急に応力を除いたときの歪の時
間的経過)が悪化するため、極度のクリーニング能力の
低下となるのである。
[発明が解決しようとする課題] 本発明の目的は、画像濃度が高く、細線再現性、ハイラ
イト階調性の優れた画像形成方法を提供するものである
更に本発明の目的は、長時間の使用でも性能の変化のな
い画像形成方法を提供するものである。
[課題を解決するための手段及び作用]本発明は、上記
課題を解決した画像形成方法であり、その構成は、有機
半導体を有する感光体を具備した像担持体を使用して現
像剤で画像を形成し、該画像を転写材に転写し、像担持
体上の残留画像をカウンターブレードクリーニング手段
で清掃し、該像担持体を繰返して使用してフルカラー画
像を形成する画像形成方法であって、A)該カウンター
ブレードクリーニング手段として、ゴム弾性材の損失係
数tanδのピーク温度が0℃以下となるクリーニング
プレートを使用し、 B)該像担持体の表面温度を35〜45℃に制御し、 C)該現像剤が、 イエロー系着色剤と結着樹脂を有する着色剤含有樹脂粒
子、及び21711以上の無機酸化物とを少なくとも有
するイエロートナーと、 マゼンタ系着色剤と結着樹脂を有する着色剤含有樹脂粒
子、及び2種以上の無機酸化物とを少なくとも有するマ
ゼンタトナーと、 シアン系着色剤と結着樹脂を有する着色剤含有樹脂粒子
、及び2種以上の無機酸化物とを少なくとも有するシア
ントナーと、 イエロー系着色剤、マゼンタ系着色剤、シアン系着色剤
、結着樹脂を有する着色剤含有樹脂粒子、及び2種以上
の無機酸化物とを少なくとも有するブラックトナー とを組み合わせたカラー現像剤であり、D)上記トナー
中少なくとも1色のトナーが無機酸化物として、体積平
均粒径0.3〜25μmの球形のケイ酸微粉体を0.1
〜3.0重量%含有し、ε)上記イエロートナー マゼ
ンタトナー シアントナーの体積平均径が6〜10μm
であり、5μm以下の粒径を有するトナー粒子が15〜
40個数%、12.7〜16.0μmのトナー粒子が0
.1〜5.0体積%、16μm以上のトナー粒子が1.
0体積%以下含有され、6.35〜10.1μmのトナ
ー粒子が下記式を満足する粒度分布を示す ことを特徴とする画像形成方法である。
本発明者の検討の結果、クリープ回復状態とゴム弾性材
の動的粘弾性データのうち損失係数tanδのピーク温
度に相関があることを見いだした。
即ち、本発明者は像担持体のクリーニング手段としてゴ
ム弾性材の損失係数tanδのピーク温度が0℃以下と
なるようなりリーニングブレードを用いることにより、
体積平均粒径10μm以下のカラートナーを用いた画像
形成装置の低温低湿環境でのクリーニング能力を向上さ
せた。
しかしながら、上記手段の採用によってクリーニング特
性は格段に向上したものの、現像剤の選択或はトナーの
粒度分布特にトナーの微粉の存在量及びトナーに添加す
る外添剤の種類及び添加量の適正化なくしては、連続し
てプリントアウトを続けた場合など必ずしも初期のレベ
ルを維持し続けることが難しいことが判明した。
これは、連続してプリントアウトを続けることによって
紙粉或はオゾン付加物等の低電気抵抗物やトナーが感光
体上に固着してしまったりするためである。このような
低電気抵抗物や固着したトナーを削り取る目的で、特開
昭60−32060号或は特開昭60−136752号
において、窒素吸着によるBET比表面積が0.5〜3
0m2/gの無機微粉体を研摩剤として添加することが
提案されている。更に、特開昭61−188546号に
おいて、2種の粒径を有する流動化剤微粒子を添加する
ことが提案されてし)る。
これらの方法は確かにトナー固着現象を回避するには有
効であるが、本発明における小粒径の高抵抗カラートナ
ーに適用するにはクリーニングプレートの改良なくして
は安定性の点で不十分であった。
さらに、本発明者が鋭意検討した結果、損失係数tan
δのピーク温度が0℃以下のクリーニングプレートを使
用しても、5μm以下のトナー粒子を15〜40個数%
含有させて、高画質化を達成しようとした場合、トナー
中に体積平均粒径0.3〜2.5μIの球状微粒子特に
球状のケイ酸微粉体が、クリーニング性向上及び流動性
維持に特に有効であり、且つ、高画質化が達成でき、問
題点の解決に有効であることが判明した。
次に、図面に即して本発明に係る画像形成装置を更に詳
しく説明する。
第1図には、本発明の一実施例であるフルカラー電子複
写機が図示される。像担持体1が矢印方向に回転自在に
担持され、帯電器2及び露光手段3にて該像担持体1上
に静電潜像が形成される。該潜像は回転現像ユニット4
に取り付けられた4つの現像器つまり、イエロー現像器
4Y、マゼンタ現像器4M、シアン現像器4C,ブラッ
ク現像器4Bの中の任意の現像器、第1図ではイエロー
現像器4Yにて現像され可視化される。
該可視画像(トナー像)は、転写ドラム5上に保持され
て搬送される転写材8へと転写帯電器6により転写され
る。
一方、像担持体1はクリーニング手段lOにて残留トナ
ーが清掃され、次の画像形成プロセスへと供される。
以後同様にて、像担持体1上にトナー像が形成され、同
一の転写材8上に2色目、3色目、4色目のトナー像が
重ねて転写される。多重転写された転写材8は、分離帯
電器7により転写ドラム5より分離され、定着器9を経
て機外へと排出される。
このようなフルカラー画像形成装置及び方法は当業者に
は周知であるのでこれ以上群しい説明は省略する。
本発明に従えば、クリーニング手段10はクリーニング
プレート11を有したブレードクリーニング手段とされ
る。クリーニングプレート11は像担持体1の運動方向
に対し順方向に配置することもできるが、クリーニング
効率の点からは、図示されるように像担持体1の運動方
向に対し対向する方向に配置するのが好適である。
クリーニングプレートとしてはポリウレタンを用い、前
記したゴム弾性体クリープ回復と最も相関がみられた損
失係数janδ等の動的粘弾性データは唐本製作所のレ
オベキシー・アナライザーを使用して測定した。
測定法としては強制ねじり振動法を用いて下記に示す計
算式により計算される。
一定角のねじり正弦波振a(入力)を与えて、応答トル
ク(出力)を測定し、夫々のフーリエ変換により動的粘
弾性を求める。
角変位二〇。、周波数: fO=ω。/2πで行った場
合変位θ(t)千〇QeXp(iω。t)角速度 Ω(
t)=dθ(t)/dt ; iω。θ(、exp(iω。t) トルク T (t)  =Toexp (i(ccro
t+δ))複素粘性率η責=η′〜iη″)及び各種動
的特性は、次式より求める。Fはフーリエ変換を意味す
る。
損失係数 tanδ= G ”/G ’Aは装置定数で
テストフィックスチュアーにより次の様に求める。
本発明におけるクリーニングプレートの損失係数tan
δのピーク温度が0℃以下であり、像担持体の表面温度
を35〜45℃に制御するクリーニング方法は、次に述
べるトナーの組合せにおいてより一層効果的になる。
即ち、本発明においては高画質化を達成する目的でトナ
ーの粒度分布にも特徴があり、トナーの体積平均径が6
〜lOμmあり、5μm以下の粒径を有するトナー粒子
が15〜40個数%含有され、12.7〜16.0μm
の粒径を有するトナー粒子が0.1〜5.0体積%含有
され、16μm以上の粒径を有するトナー粒子が1.0
体積%以下含有され、6.35〜10.1tLmのトナ
ー粒子が下記式 を満足する粒度分布を有することが必要である。
上記の粒度分布を有するカラートナーは、感光体上に形
成された潜像に忠実に再現することが可能であり、網点
及びデジタルのような微小なドツト潜像の再現にも優れ
、特にハイライト部の階調性及び解像性に優れた画像を
与える。更に、コピー又はプリントアウトを続けた場合
でも高画質を保持し、且つ、高濃度の画像の場合でも、
従来の非磁性トナーより少ないトナー消費量で良好な現
像を行うことが可能であり、経済性及び、複写機又はプ
リンター本体の小型化にも利点を有するものである。
本発明のカラートナーにおいて、このような効果が得ら
れる理由は、必ずしも明確でないが、以下のように推定
される。
即ち、本発明のカラートナーにおいては、5μm以下の
粒径のカラートナー粒子が15〜40個数%であること
が一つの特徴である。従来、カラートナーにおいては5
μm以下のカラートナー粒子は、帯電量コントロールが
困難であったり、カラートナーの流動性を損ない、又、
トナー飛散して機械を汚す成分として、更に、画像のカ
ブリを生ずる成分として、更にクリーニング不良を生ず
る成分として積極的に減少することが必要であると考え
られていた。
しかしながら、本発明者らの検討によれば、5μm程度
のカラートナー粒子が高品質な画質を形成するための必
須の成分であることが判明した。
例えば、0.5μm〜30μ誼に渡る粒度分布を有する
非磁性トナー及びキャリアを有する二成分系現像剤を用
いて、感光体上の表面電位を変化し、多数のトナー粒子
が現像され易い大きな現像電位コントラストから、ハー
フトーンへ、更に、ごくわずかのトナー粒子しか現像さ
れない小さな微小ドツトの潜像まで、感光体上の潜像電
位を変化させた潜像を現像し、感光体上の現像されたト
ナー粒子を集め、トナー粒度分布を測定したところ、8
μm以下の非磁性トナー粒子が多く、特に5μm程度の
非磁性トナー粒子が微小ドツトの潜像上に多いことが判
明した。即ち、5μm程度の粒径の非磁性トナー粒子が
感光体の潜像の現像に円滑に供給される場合に潜像に忠
実であり、潜像からはみ出すことなく、真に再現性の優
れた画像かえられるものである。
又、本発明のカラートナーにおいては、12.7〜16
.0μlの範囲の粒子が0.1〜5.0体積%であるこ
とがひとつの特徴である。
これは、前述の5μm程度の粒径の非磁性トナー粒子の
存在の必要性と関係があるが、5μm以下の粒径のトナ
ー粒子は、確かに微小ドツトの潜像を忠実に再現する能
力を有するが、それ自身かなり凝集性が高く、そのため
トナーとしての流動性が損われることがある。
本発明者は、流動性の改善を目的として、無機酸化物を
添加することによって、流動性の向上を図ったが、無機
添加物を添加する手段だけでは、画像濃度、トナー飛散
、カブリ等すべての項目を満足させる条件が非常に狭い
ことが確認された。
それ故、本発明者は、更にトナーの粒度分布について検
討を重ねたところ、5μm以下の粒径のトナー粒子を1
5〜40個数%含有させた上で、12.7〜16.0μ
lのトナー粒子を0.1〜5.0体積%含有させること
によって流動性の問題も解決し、高画質化が達成できる
ことを知見した。即ち、12.7〜16.0μmの範囲
のトナー粒子が5μm以下のトナー粒子に対して、適度
にコントロールされた流動性を持つためと考えられ、そ
の結果、コピー又はプリントアウトを続けた場合でも高
濃度で解像性及び階調性の優れたシャープな画像が提供
されるものである。
更に、6.35〜1O11μmのトナー粒子について、
その体積%(V)と個数%(N)と体積平均粒径(了V
)の間に、 VX丁V 9≦□≦14  (6≦″dv  ≦10)なる関係を
本発明のカラートナーが満足していることも特徴のひと
つである。
本発明者は、粒度分布の状態と現像特性を検討するなか
で、上記式で示すような最も目的を達成するに適した粒
度分布の存在状態があることを知見した。
即ち、−量的な風力分級によって粒度分布を調整した場
合、上記値が大きいということは、微小ドツト潜像を忠
実に再現する5μm程度のトナー粒子は増加し、上記値
が小さいということは、逆に5μm程度のトナー粒子は
減少することを示していると解される。
従って、dvが6〜10μmの範囲にあり、且つ、上記
関係式を更に満足する場合に、良好なトナーの流動性及
び忠実な潜像再現性が達成される。
又、16μm以上の粒径のトナー粒子については、1.
0体積%以下にし、できるだけ少ない方が好ましい。
本発明の構成について、更に詳しく説明をする。5μm
以下の粒径のトナー粒子が全トナー粒子数の15〜40
個数%であることが良く、好ましくは20〜35個数%
が良い、5μm以下の粒径のトナー粒子が15個数%以
下であると、高画質に有効なトナー粒子が少なく、特に
、コピー又はプリントアウトを続けることによってトナ
ーが使われるに従い、有効なトナー粒子成分が減少して
、本発明で示すところのトナーの粒度分布のバランスが
悪化し、画質が次第に低下してくる。又、40個数%以
上であると、非磁性トナー粒子相互の凝集状態が生じや
すく、本来の粒径以上のトナー塊となるため、荒れた画
質となり、解像性を低下させ、又は潜像のエツジ部と内
部との濃度差が大きくなり、中ぬけ気味の画像となりや
すい。
又、12.7〜16.0μmの範囲の粒子が0.1〜5
.0体積%であることが良く、好ましくは0.2〜3.
0体積%が良い。5.0体積%より多いと、画質が悪化
すると共に、必要以上の現像、即ち、トナーののりすぎ
が起こり、トナー消費量の増大を招く。
一方、0.1体積%未満であると、流動性の低下により
画像濃度が低下してしまう。
又、16μm以上の粒径のトナー粒子が1.0体積%以
下であることが良く、更に好ましくは0.6体積%以下
であり、1.0体積%より多いと、細線再現における妨
げになるばかりでなく、転写において、感光体上に現像
されたトナー粒子の薄層面に16μ■以上の粗めのトナ
ー粒子が突出して存在することで、トナー層を介した感
光体と転写紙間の微妙な密着状態を不規則なものとして
、転写条件の変動をひきおこし、転写不良画像を発生す
る要因となる。又、トナーの体積平均径は6〜10μの
、好ましくは7〜9μmであり、この値は先に述べた各
構成要素と切りはなして考えることはできないものであ
る。体積平均粒径6μm以下では、グラフイク画像など
の画像面積比率の高い用途では、転写紙上のトナーのの
り量が少なく、画像濃度の低いという問題点が生じ易い
。これは、先に述べた潜像におけるエツジ部に対して、
内部の濃度が下がる理由と同じ原因によると考えられる
。体積平均粒径が10μm以上では、解像度が良好でな
く、又複写の初めは良くとも使用を続けていると画質低
下を発生しやすい。
トナーの粒度分布は種々の方法によって測定できるが、
本発明においてはコールタ−カウンターを用いて行った
即ち、測定装置としてはコールタ−カウンターTA−I
I型(コールタ−社製)を用い、個数分布。
体積分布を出力するインターフェイス(日科機製)及び
CX−1パーソナルコンピユーター(キャノン製)を接
続し、電界液は1級塩化ナトリウムを用いて1%NaC
J水溶液を調製する。測定法としては前記電解水溶液1
00〜150a+j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0.1〜5mR
加え、更に測定試料を2〜20IIIg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、前記コールタ−カウンターTA−II型により
、アパチャーとして100μmアパチャーを用いて、個
数を基準として2〜40μmの粒子の粒度分布を測定し
て、それから本発明に係るところの値を求めた。
本発明で用いる現像剤は、イエロー系着色剤と結着樹脂
を有する着色剤含有樹脂粒子、及び2f!II以上の無
機酸化物とを少なくとも有するイエロートナーと、マゼ
ンタ系着色剤と結着樹脂を有する着色剤含有樹脂粒子、
及び2種以上の無機酸化物とを少なくとも有するマゼン
タトナーと、シアン系着色剤と結着樹脂を有する着色剤
含有樹脂粒子、及び2 fffi以上の無機酸化物とを
少なくとも有するシアントナーと、イエロー系着色剤、
マゼンタ系着色剤、シアン系着色剤、結着樹脂を有する
着色剤含有樹脂粒子、及び2 fffi以上の無機酸化
物とを少なくとも有するブラックトナー とを組み合わせたカラー現像剤であり、上記トナー中少
なくとも1色のトナーが無機酸化物として、体積平均粒
径0,3〜25μmの球形のケイ酸微粉体を0.1〜3
.0重量%含有することに特徴がある。
前述した通り、本発明における粒度分布を有するトナー
を使用すれば、微小ドツトによる潜像に対するトナーの
現像が忠実であり、潜像端部のトナー付着の乱れが少な
い。
しかしながら、トナーを小粒径化すると、トナーに働く
、クーロン力やファンデルワールス力が、重力、慣性力
に比べて相対的に強くなるので、トナー同士の付着力が
強くなり、トナー凝集体が生じやすくなると同時に、感
光体との付着力も強くなってしまう。それゆえ、クリー
ニングプレートと感光体とは強く圧接していることが必
要であるが、クリーニングプレートと感光体との潤滑性
が全くなくなると逆にクリーニングプレートが振動した
り或はブレードのめくれ更にはブレードエツジ部の破損
が生じてしまう。
しかるに、本発明においては、体積平均粒径0.3〜2
.5μmの球形のケイ酸微粉体が少なくとも1色に含有
されているためにこのケイ酸微粉体がクリーニングプレ
ートと感光体の間でスペーサー粒子の役割を果たし、ク
リーニングプレートと感光体を適度に圧接させ、転写残
余のトナーは十分にクリーニングを行い、クリーニング
不良或はクリーニングによるトルク変動による感光体の
回転ムラによる画像劣化等が回避される。
本発明においては、上記無機微粉体は適度にブレードエ
ツジ部に残っているために4色のうち少なくとも1色に
添加されていれば良いが、クリーニングプレートと感光
体の摩擦抵抗は特に始動時に大きいために現像@4色め
に添加し、積極的にブレードエツジ部に残すようにする
とより効果的である。
本発明に使用できる0、3〜2.5μIの球形のケイ酸
微粉体としては、前記条件を満足するものであれば、製
法、出発原料等何ら限定されるものではないが、ケイ素
原子に1個のアルキル基を有するシロキサン構造をとる
ケイ酸微粉体が粒度分布をシャープにする意味で好適で
ある。更に、体積分布における80%以上が平均粒径の
±30%以内にあることが望ましい。
上記球形のケイ酸微粉体が0.3μmより小さいとクリ
ーニングプレートからのすり抜けが多くなり、ブレード
エツジ部に溜りにくくなり、スペーサー粒子としての効
果が短かくなると同時に、感光体の削れの増長、ブレー
ドエツジ部の摩耗などの弊害が生じる。
一方、2.5μmより大きいとブレードエツジ部で十分
にクリーニングされ、やはりブレードエツジ部に溜りに
くくなり、スペーサー粒子としての効果がなくなる。
尚、本球形のケイ酸微粉体の粒度分布の測定は、パーテ
ィクルアナライザーCAPA−500にて行った。
本発明においては、更に必要に応じて、流動向上剤とし
ての無機酸化物或は帯電安定化剤としての無機酸化物を
添加すると良い。
流動向上剤としての無機酸化物としてはaom2/g以
上の比表面積を有する無機酸化物であれば何ら構わない
が、好ましい例として、ケイ素ハロゲン化合物の気相酸
化により生成されたシリカ微粉体に疎水化処理した処理
シリカ微粉体を用いることがより好ましい。該処理シリ
カ微粉体において、メタノール滴定試験によって測定さ
れた疎水化度が30〜80の範囲の値を示すようにシリ
カ微粉体を処理したものが特に好ましい。
疎水化方法としては、シリカ微粉体と反応、或は物理吸
着する有機ケイ素化合物などで化学的に処理することに
よって付与される。
好ましい方法としては、ケイ素ハロゲン化合物の蒸気相
酸化により生成されたシリカ微粉体を有機ケイ素化合物
で処理する。
その様な有機ケイ素化合物の例は、ヘキサメチルジシラ
ザン、トリメチルシラン、トリメチルクロルシラン、ト
リメチルエトキシシラン、ジメチルジクロルシラン、メ
チルトリクロルシラン、アリルジメチルクロルシラン、
アリルフエニルジクロルシラン、ベンジルジメチルクロ
ルシラン、ブロムメチルジメチルクロルシラン、α−ク
ロルエチルトリクロルシラン、ρ−クロルエチルトリク
ロルシラン、クロルメチルジメチルクロルシラン、トリ
オルガノシリルメルカプタン、トリメチルシリルメルカ
プタン、トリオルガノシリルアクリレート、ビニルジメ
チルアセトキシシラン、ジメチルエトキシシラン、ジメ
チルジメトキシシラン、ジフェニルジェトキシシラン、
ヘキサメチルジシロキサン、1.3−ジビニルテトラメ
チルジシロキサン、1.3−ジフェニルテトラメチルジ
シロキサン及び1分子当り2から12個のシロキサン単
位を有し末端に位置する単位にそれぞれ1個宛のStに
結合した水酸基を含有するジメチルポリシロキサン等が
ある。これらは1 fffi或は2種以上の混合物で用
いられる。
その処理シリカ微粉体の粒径としては0.003〜0.
1 μの範囲のものを使用することが好ましい。
市販品としては、タラノッ゛クス−500(タルコ社)
、アエロジル(AERO5IL)R−972(日本アエ
ロジル社)などがある。
本発明における疎水化度測定は以下のように行った。
疎水化度測定: メタノール滴定試験は、疎水化された表面を有するシリ
カ微粉体の疎水化度を確認する実験的試験である。
処理されたシリカ微粉体の疎水化度を評価するために本
明細書において規定される“メタノール滴定試験”は次
の如く行う。供試シリカ微粉体02gを容量250mR
の三角フラスコ中の水501に添加する。メタノールを
ビューレットからシリカの全量が湿潤されるまで滴定す
る。この際フラスコ内の溶液はマグネチックスターラー
で常時攪拌する。その終点はシリカ微粉体の全量が液体
中に懸澗されることによって観察され、疎水化度は終点
に達した際のメタノール及び水の液状混合物中のメタノ
ールの百分率として表わされる。
一方、帯電安定剤としての無機酸化物としては、アルミ
ナ、酸化チタンが気相法によって比較的容易にシャープ
な粒度のものを得ることができるので好ましいが、製造
法、結晶構造について特に制約はない。ただし、粒子の
形状が極端に角ばった形状、針状となるものは好ましく
ない。
本発明に用いるトナーの着色剤含有樹脂粒子に使用する
結着物質としては、従来電子写真用トナー結着樹脂とし
て知られる各種の材料樹脂が用いられる。
例えば、ポリスチレン、スチレン・ブタジェン共重合体
、スチレン・アクリル共重合体等のスチレン系共重合体
、ポリエチレン、エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチ
レン・ビニルアルコール共重合体のようなエチレン系共
重合体、フェノール系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル
フタレート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、
マレイン酸系樹脂等である。又、いずれの樹脂もその製
造方法等は特に制約されるものではない。
これらの樹脂の中で、特に負帯電能の高いポリエステル
系樹脂を用いた場合本発明の効果は絶大である。即ち、
ポリエステル系樹脂は、定着性に優れ、カラートナーに
適している反面、負帯電能が強く帯電が過大になりやす
いが、本発明の構成にポリエステル樹脂を用いると弊害
は改善され、優れたトナーが得られる。
特に、次式 (式中Rはエチレン又はプロピレン基であり、x、yは
それぞれ1以上の整数であり、かつX+yの平均値は2
〜lOである。)で代表されるビスフェノール話導体も
しくは置換体をジオール成分とし、2価以上のカルボン
酸又はその酸無水物又はその低級アルキルエステルとか
らなるカルボン酸成分(例えばフマル酸、マレイン酸、
無水マレイン酸、フタル酸、テレフタル酸、トリメリッ
ト酸、ピロメリット酸など)とを共縮重合したポリエス
テル樹脂がシャープな溶融特性を有するのでより好まし
い。
特に、トラベンでの光透過性の点で、90℃における見
掛粘度が5 X 10’〜5×1o11ポイズ、好まし
くは7.5xl口4〜2 X 10’ボイズ、より好ま
しくは10’−10’ボイズであり、100℃における
見掛粘度は10’〜5 X 10Sポイズ、好ましくは
10’〜3 X 10’ボイズ、より好ましくは104
〜2 X IQ5ボイズであることにより、光透過性良
好なカラー〇〇Pが得られ、フルカラートナーとしても
定着性、混色性及び耐高温オフセット性に良好な結果が
得られる。90℃における見掛粘度P1と100℃にお
ける見掛粘度P2との差の絶対値が、2 X 10’ 
< IPI−P2+ < 4 X 10’ f)範囲&
: (% ! (Dカ特に好ましい。
着色剤としては、公知の染顔料、例えばフタロシアニン
ブルー インダスレンブルー ピーコックブルー パー
マネントレッド、レーキレッド、ローダミンレーキ、ハ
ンザイエロー、パーマネントイエロー、ベンジジンイエ
ロー等広く使用することができる。その含有量としては
、OHPフィルムの光透過性に対しvi、感に反映する
よう結着樹脂100重量部に対して12重量部以下であ
り、好ましくは0.5〜9重量部である。
本発明に係るトナーには荷電特性を安定化するために荷
電制御剤を配合しても良い。その際トナーの色調に影響
を与えない無色又は淡色の荷電制御剤が好ましい。本発
明においては、負荷電性現像剤を使用したとぎ、本発明
は一層効果的になり、その際の負荷電制御剤としては例
えばアルキル置換サリチル酸の金属錯体(例えばジーt
ert−ブチルサリチル酸のクロム錯体又は亜鉛錯体)
の如き有機金属錯体が挙げられる。負荷電制御剤をトナ
ーに配合する場合には結着樹脂100重量部に対して0
.1〜10重量部、好ましくは0.5〜8重量部添加す
るのが良い。
本発明にキャリアとして使用される磁性粒子としては、
例えば表面酸化又は未酸化の鉄、ニッケル、銅、亜鉛、
コバルト、マンガン、クロム、希土類等の金属及びそれ
らの合金又は酸化物及びフェライト等が使用で籾る。又
、その製造方法として特別な制約はない。
本発明においては、上記磁性粒子の表面を樹脂等で被覆
するが、その方法としては、樹脂等の被覆材を溶剤中に
溶解もしくは懸濁せしめて塗布し磁性粒子に付着せしめ
る方法、単に粉体で混合する方法等、従来公知の方法が
いずれも適用できる。被覆層の安定のためには、被覆材
が溶剤中に溶解する方が好ましい。
上記磁性粒子の表面への被覆物質としては、トナー材料
により異なるが、例えば、アミノアクリレート樹脂、ア
クリル樹脂、或はそれらの樹脂とスチレン系樹脂との共
重合体などが好適である。
負帯電する樹脂としては、シリコーン樹脂、ポリエステ
ル樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、モノクロロトリ
フルオロエチレン重合体、ポリフッ化ビニリデンなどが
好適であるが、必ずしもこれに制約されない。
本発明に最適なものは、アクリル樹脂或はそれらの樹脂
とスチレン系樹脂との共重合体等である。
本発明に用いられる磁性粒子の材質として最適なのは、
98%以上のCu−Zn−Fe (組成比(5〜20)
: (5〜20)  :  (30〜80))の組成か
らなるフェライト粒子であって、これは表面平滑化が容
易で帯電付与能が安定し、且つコートを安定にできるも
のである。
上記化合物の被覆量は、磁性粒子の帯電付与特性が前述
の条件を満足するよう適宜決定すれば良いが、一般には
総量で本発明の磁性粒子に対し、0.1〜30重量%(
好ましくは0.3〜20重量%)である。
これら磁性粒子の重量平均粒径は35〜65μ口、好ま
しくは40〜60μmを有することが好ましい。更に、
重量分布26μm以下が2〜6%であり、且つつ重量分
布35μm〜43μm間が5%以上25%以下であり、
かつ、74μm以上が2%以下であるときに良好な画像
を維持できる。
本発明において、上述の磁性粒子とトナー粒子の混合比
率は現像剤中のトナー濃度として、2.0重量%〜9重
量%、好ましくは3重量%〜8重量%にすると通常良好
な結果が得られる。トナー濃度が2.0 mix%未満
では画像濃度が低く実用不可となり、9Ii量%を越え
るとカブリや機内飛散を増加せしめ、現像剤の耐用寿命
を短める。
又、本発明においては、滑剤としての脂肪酸金属塩、例
えばステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミ等又は、フ
ッ素含有重合体の微粉末、例えばポリテトラフルオロエ
チレン、ポリビニリデンフルオライド等及びテトラフル
オロエチレン−ビニリデンフルオライド共重合体の微粉
末或は酸化スズ、酸化亜鉛等の導電性付与剤を添加して
も良い。
本発明に係る負帯電性着色剤含有樹脂粒子を作製するに
は熱可塑性樹脂を必要に応じて着色剤としての顔料又は
染料、荷電制御剤、その他の添加剤等をボールミルの如
き混合機により十分混合してから加熱ロール、ニーダ−
、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顔料又は
染料を分散又は溶解せしめ、冷却固化後粉砕及び厳密な
分級をおこなって本発明に係るところの着色剤含有樹脂
粒子を得ることが出来る。
[実施例] 以下、本発明の実施例を示すが実施例中の「部」は全て
重量部である。
実施例1 をヘンシェルミキサーにより十分予備混合を行つた後、
3本ロールミルで少なくとも2回以上溶融混練し、冷却
後ハンマーミルを用いて粒径的1〜2mm程度に粗粉砕
した。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。更に、得られた微粉砕物を多分割分級装置で分
級してイエロー系樹脂粒子を得た。
上記着色剤含有樹脂粒子100部にBET法による比表
面積が10On”/gである帯電量−3uc7gのアル
ミナ微粉体0.3部とBET法による比表面積が250
m”/gであり、ヘキサメチルジシラザンで疎水化処理
した帯電量−80μc/gのシリカ微粉体0.5部をあ
わせて外添して体積平均粒径が8.0μm 、 5gm
以下36.0%、VXdv/Nが13.7であるシアン
トナーとした。
次にC,1,ピグメントイエロー17のかわりに、ロー
ダミン系顔料4部を使用してマゼンタ系樹脂粒子を得た
上記マゼンタ系樹脂粒子に、アルミナ微粉体0.2部、
シリカ微粉体0.5部をあわせて外添してマゼンタトナ
ーとした。
このときのdvは8.5μm 、 5μm以下が17%
、VXdV/Nがl065であった。
次にC,1,ピグメントイエロー17のかわりに、フタ
ロシアニン顔料5部を使用してシアン系樹脂粒子を得た
上記シアン系樹脂粒子にアルミナ微粉体0.3部、シリ
カ微粉体0.5部を合せて外添してシアントナーとした
。dv=8.3ルm x 5μm以下が25%、VXd
v/Nが12.1であった。
次にC,1,ピグメントイエロー17のかわりに、C,
1,ピグメントイエロー17を1.2部、C,1,ピグ
メントレッド5を2.8部、C,1,ピグメントブルー
15を1.5部使用して、ブラック系樹脂粒子を得た。
上記ブラック系樹脂粒子にアルキル基としてメチル基を
有する粒径1.3μmの球形のケイ酸微粉体A0.5部
、シリカ微粉体0.5部を合せて外添してブラックトナ
ーとした。
このときのdVはIO,2μm、5H以下が12.6%
、vxav/Nが9.9テアツタ。
上記、イエロー マゼンタ、シアン、ブラックトナーを
、スチレン−メタクリル酸メチル−アクリル酸2工チル
ヘキシル共重合体で表面被覆したCu−Zn−Fe系フ
ェライト粒子とそれぞれトナー濃度が5%、5%、5%
、7%となるように1昆合して現像剤とした。
この現像剤を使用して現像順がマゼンタ、シアン、イエ
ロー、ブラックとなるように色順を設定し、市販の普通
紙複写機(CLC−1、キャノン製)をスリーブ周速が
280ミリ/sec、現像スリーブ径32ミリで5極構
成の現像スリーブに改造し、更にtanδのピーク温度
が一3℃であるクリーニングプレートを使用し、感光体
表面温度を39℃に設定し20.000枚のランニング
テストを常温常温(23℃/60%RH) 、低温低湿
(15℃/10%RH)、高温高温(32,5℃/90
%RH)の各環境において行った結果いずれの環境にお
いても十分な画像濃度で、クリーニング不良などのない
高画質な画像が得られた。
比較例1 実施例1においてブラックトナーに1.3μmのケイ酸
微粉体を使用しない以外は実施例1と同様に行ったとこ
ろ32.5℃/90%下で、500枚時点でブレードの
メタレによると思われるクリーニング不良が発生した。
そこで、30℃/80%下に温湿度を下げたところ、ク
リーニング不良は解消した。
比較例2 実施例1に用いた1、3μmの球形のケイ酸微粉体Aを
気流分級によって粗粉をカットして0.2gmのケイ酸
微粉体Bを得た。
上記ケイ酸微粉体Bを実施例1の1.3p、mのケイ酸
微粉体Aのかわりに使用し、実施例1と同様に画出しを
行ったところ、32.5℃790%下でクリーニング不
良が発生した。
比較例3 実施例1に用いた1、3μmの球形のケイ酸微粉体Aを
気流分級によって微粉をカットして3.2μmのケイ酸
微粉体Cを得た。
上記ケイ酸微粉体Cを実施例1の1.3μmのケイ酸微
粉体Aのかわりに使用し、実施例1と同様に画出しを行
ったところ15℃/10%下でクリーニング不良が発生
した。
比較例4 実施例1において1.3μmの球形のケイ酸微粉体Aの
かわりに、湿式法で合成した0、7gmの非球形のケイ
酸微粉体りを使用する以外は実施例1と同様に画出しを
行ったところ、15℃710%下でドラム上にフィルミ
ングが発生し、画像劣化が生じた。
実施例2 実施例1において1.3μmの球形のケイ酸微粉体Aの
かわりに0.511mのケイ酸微粉体Eを使用する以外
は実施例1と同様に行ったところ、良好な結果が得られ
た。
実施例3 実施例1において1.3μmの球形のケイ酸微粉体Aの
かわりにアルキル基としてエチル基を有する粒径2.O
Hの球形のケイ酸微粉体Fを使用する以外は実施例1と
同様に行ったところ良好な結果が得られた。
[発明の効果] 本発明によると、高品質の画像をいかなる環境下におい
ても長期間に渡って提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例であるフルカラー電子複写機
の概略図、第2図はクリーニングプレートと感光体との
摩擦係数と温度との関係を示す図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)有機半導体を有する感光体を具備した像担持体を
    使用して現像剤で画像を形成し、該画像を転写材に転写
    し、像担持体上の残留画像をカウンターブレードクリー
    ニング手段で清掃し、該像担持体を繰返して使用してフ
    ルカラー画像を形成する画像形成方法であって、 A)該カウンターブレードクリーニング手段として、ゴ
    ム弾性材の損失係数tanδのピーク温度が0℃以下と
    なるクリーニングプレートを使用し、 B)該像担持体の表面温度を35〜45℃に制御し、 C)該現像剤が、 イエロー系着色剤と結着樹脂を有する着色剤含有樹脂粒
    子、及び2種以上の無機酸化物とを少なくとも有するイ
    エロートナーと、 マゼンタ系着色剤と結着樹脂を有する着色剤含有樹脂粒
    子、及び2種以上の無機酸化物とを少なくとも有するマ
    ゼンタトナーと、 シアン系着色剤と結着樹脂を有する着色剤含有樹脂粒子
    、及び2種以上の無機酸化物とを少なくとも有するシア
    ントナーと、 イエロー系着色剤、マゼンタ系着色剤、シアン系着色剤
    、結着樹脂を有する着色剤含有樹脂粒子、及び2種以上
    の無機酸化物とを少なくとも有するブラックトナー とを組み合わせたカラー現像剤であり、 D)上記トナー中少なくとも1色のトナーが無機酸化物
    として、体積平均粒径0.3〜2.5μmの球形のケイ
    酸微粉体を0.1〜3.0重量%含有し、E)上記イエ
    ロートナー、マゼンタトナー、シアントナーの体積平均
    径が6〜10μmであり、5μm以下の粒径を有するト
    ナー粒子が15〜40個数%、12.7〜16.0μm
    のトナー粒子が0.1〜5.0体積%、16μm以上の
    トナー粒子が1.0体積%以下含有され、6.35〜1
    0.1μmのトナー粒子が下記式 9≦V×@d@v/N≦14 [ここでV:6.35〜10.1μmの粒径のトナー粒
    子の体積% N:6.35〜10.1μmの粒径のトナー粒子の個数
    % @d@v:全トナー粒子の平均体積径 を満足する粒度分布を示す ことを特徴とする画像形成方法。
  2. (2)無機酸化物として体積平均粒径0.3〜2.5μ
    mの球形のケイ酸微粉体を0.1〜3.0重量%含有す
    るトナーを最終色にすることを特徴とする請求項(1)
    記載の画像形成方法。
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