JPH03278067A - カラートナー及び該カラートナーを用いた画像形成方法 - Google Patents

カラートナー及び該カラートナーを用いた画像形成方法

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JPH03278067A
JPH03278067A JP2076637A JP7663790A JPH03278067A JP H03278067 A JPH03278067 A JP H03278067A JP 2076637 A JP2076637 A JP 2076637A JP 7663790 A JP7663790 A JP 7663790A JP H03278067 A JPH03278067 A JP H03278067A
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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、電子写真法におけるカラートナーおよび該ト
ナーを用いた画像形成方法に関するものである。更に詳
しくは、外部より電圧を印加した帯電部材を被帯電部材
に接触させて帯電を行う帯電工程を有する画像形成方法
に関するものである。
[従来の技術] 従来、電子写真装置等における帯電手段としてコロナ放
電器が知られているが、コロナ放電器は高電圧を印加し
なければならない、オゾンの発生量が多い等の問題点を
有している。
そこで、最近ではコロナ放電器を利用しないで接触帯電
手段を利用することが検討されている。
具体的には帯電部材である導電性ローラに電圧を印加し
てローラを被帯電体である感光体に接触させて感光体表
面を所定の電位に帯電させるものである。このような接
触帯電手段を用いればコロナ放電器と比較して低電圧化
がはかれ、オゾン発生量も減少する。
例えば、特公昭50−13661号公報においては、芯
金にナイロン又はポリウレタンゴムからなる誘電体を被
覆したローラを使うことによって感光紙を荷電する時に
低電圧印加を可能にしている。
しかしながら、上記従来例において、芯金にナイロンを
被覆した時ゴム等の弾性がないので被帯電体と十分な接
触を保つことができず、帯電不良を起こしてしまう。一
方、芯金にポリウレタンゴムな被覆すると、ゴム系材料
に含浸している軟化剤がしみ出てきて被帯電体に感光体
を使用すると帯電部材が当接部において感光体停止時に
感光体に固着する、あるいはその領域が画像ボケを生じ
るという問題点があった。また、帯電部材のゴム系材料
中の軟化剤がしみ出てきて感光体表面に付着すると、感
光体が低抵抗化して画像流れが起きてひどい時には使用
不能となったり感光体表面に残留したトナーが帯電部材
の表面に付着し、フィルミング現象が発生することがあ
った。そして、帯電部材表面に多量のトナーが固着する
と帯電部材表面が絶縁化し帯電部材の帯電能力が失われ
感光体表面の帯電が不均一となり、画像に影響が出てし
まうという欠点があった。
一方、負帯電性の非磁性カラートナーを用いた現像工程
を組み合せた場合には、加えて種々の問題点が発生した
このトナーは、磁性体を含まず、また、色の彩度上の観
点からカーボンブラック等の導電性物質も含まないこと
が多い。このため、特に低温低湿下では帯電をリークす
る部分がなく、通常トナーに比べてより帯電が過大にな
りやすい。特に、負帯電性のカラートナーは、この傾向
が顕著である。これは、流動性付与剤として用いられて
いる負帯電性の疎水性シリカが原因であるところが大き
い。
また近年、複写機画像の高画質化への要求が強くなって
いる。これに対して、トナーの粒径な細かくして、高画
質を目ざしているが、このトナーの小粒径化によっても
トナーの表面積が増えるので、帯電量が大きくなり、過
大となりやす(なる。
このように、帯電が過大になると、感光体上からトナー
が転写しにくくなり、感光体上の残留トナーが多(なる
ため、クリーニング工程で捕集しきれないトナーが出や
すくなる。又、感光体に強(帯電し、付着するため、ク
リーニング不良が発生し易くなる。
これらのクリーニング工程で除去しきれないトナーが帯
電部材に付着し、帯電能力の低下や感光体にフィルミン
グが生じてしまう。
又、粒径が細かいと、トナー相互の接触点が多いので、
トナーの流動性が悪くなる。そのため、クリーニング工
程でトナーの凝集が起こり、クリーニング不良が発生す
る。
そこで、帯電が過大になるのを防止する目的で導電粉の
添加、低帯電性物質の添加、逆極性物質の添加などが行
なわれているが、それぞれ欠点を有している。
まず、導電粉添加では、高湿下での帯電量の低下が顕著
で、画像濃度ムラ、カブリの弊害が生じる。また、導電
粉は、一般に有色であるため、カラートナーの色彩に悪
影響を及ぼす。
また、低帯電性物質の添加(たとえば特開昭56−92
545号公報、特開昭60−217368号公報など)
では、十分な流動性付与効果を得るためには、多くの添
加量を必要とし、帯電量を下げすぎてしまったり、また
は、十分な流動性付与効果が得られないことが多い。
また、逆極性物質の添加では、逆極性物質に粗粒が含ま
れていると、トナーがそれを中心として凝集し、逆極性
のトナー塊が生成することがある。このトナー塊は、非
画像部に現像され1画質を悪化させてしまう。よって、
粗粒またはトナー塊を除去する工程が必要となる。
[発明が解決しようとする課題〕 本発明は以上の点に鑑みなされたもので、帯電部材と被
帯電体との接触を十分に保つことができ、帯電部材と被
帯電体との固着を防止し、さらに帯電部材の導電ゴムに
含まれる可塑剤を被帯電体へ付着させたり、それによる
トナーの帯電部材表面への固着を防ぎトナーの被帯電体
へのフィルミングによる帯電不良や帯電ムラを起こさな
い帯電工程と、高解像度、高精細な画像が得られ、且つ
現像、転写及びクリーニング工程を経た後、被帯電体上
に残留することが極めて少なく、帯電部材表面にも被帯
電体表面にも固着の生じないトナーを用いた現像工程、
転写工程及びクリーニング工程とからなる画像形成方法
及びカラートナーを提供することを目的とする。
[課題を解決するための手段及び作用]本発明の特徴と
するところは、少なくとも非磁性着色剤含有スチレン系
樹脂粒子と無機酸化物および有機樹脂粒子とを含むカラ
ートナーにおいて、 ■結着樹脂であるスチレン系樹脂が、GPCによる分子
量分布の分子量10000以下に少なくとも1つの極大
を有し、分子量10000以上には極大がなく、分子量
分布の10000以下、 10000〜50000゜5
0000以上の範囲の面積A、B、Cの割合がそれぞれ
55〜80%、5〜25%、5〜20%であり、■該有
機樹脂粒子が、20〜800mμの粒径を有し、比電気
抵抗が106〜1014Ωcmであり、かつ、本発明で
用いるキャリアと摩擦帯電させたときに、着色剤含有ス
チレン系樹脂粒子と逆極性に帯電し、■トナーの体積平
均径が6〜10Pmであり、5μm以下の粒径を有する
トナー粒子が15〜40個数%、12、1〜16.0μ
mが0.1〜5.0体積%、16μm以上が1.0体積
%以下含有され、6.35〜10.1μmのトナー粒子
が下記式 を満足することを特徴とするカラートナーおよび該トナ
ーを用いた接触帯電系の画像形成方法にある。
本発明ではキャリアとの帯電性が着色剤含有樹脂粒子と
逆極性である添加剤について種々検討した結果、比電気
抵抗が106〜1014Ωcmの範囲にあり、粒径が2
0〜80mμである球形の有機樹脂粒子を適量添加する
ことによって、トナーの帯電量を好適なレベルにコント
ロールすることができ、さらに帯電に起因する付着力を
弱めトナー凝集体を生成しにくくすることを見出したの
である。
さらに、トナーを小径化すると、トナーとキャリアの接
触点が増え、キャリアスペントが起こりやすくなったり
、トナーとトナーの接触点が増え、トナーブロッキング
が起りやすくなる。これに対して、20〜8001μと
適度な大きさの球形の有機樹脂粒子が良好なスペーサー
となり、良い効果を及ぼす。トナーブロッキングに対し
ては、逆極性樹脂粒子の材質をトナー樹脂よりもTgの
高いものを用いるとより一層効果的である。
従来、逆極性の樹脂粒子をトナーに添加する例はい(つ
か見られ、たとえば、特開昭54−45135号公報や
、特公昭52−32256号公報では、トナー粒径より
小さな無色の樹脂粒子の添加が提案されている。
しかし、これらの例では、トナーと逆極性樹脂粒子は、
別々に挙動し、現像時にトナーは潜像部に付着するのに
対して、逆極性樹脂粒子は背景部に付着するとしている
すなわち、逆極性樹脂粒子は、トナーの帯電を助長する
働きをしていることになる。しかしながら、本発明では
、トナー粒径に対して十分小さな逆極性樹脂粒子を用い
、トナーと強(付着させ、一体となって挙動させること
に特徴がある。すなわち、逆極性樹脂粒子の働きとして
は、トナーの帯電を適度に抑制していることになる。
また従来逆極性樹脂粒子は、大きな帯電量を持たせるの
が困難な磁性トナーに対して、帯電を補助する目的で用
いられていた。それに対して、本発明では、むしろ帯電
が過大になりやすい非磁性カラートナーに対して用いる
ことに特徴がある。
以下、本発明の詳細な説明する。
本発明に用いる逆極性の有機樹脂粒子の比電気抵抗は1
06〜1014Ωcmの範囲にあることが必要である。
従来の樹脂の如< 1014Ωcmよりも高抵抗である
と、逆極性樹脂粒子自体の帯電が高くなりすぎて凝集体
が生じ、非画像部にトナーと共に飛翔してカブリが生じ
てしまう。また、逆極性樹脂粒子の帯電が高すぎると、
トナーの流動性が悪化し、画像濃度も低くなってしまう
。逆に106Ωcrnよりも小さいと、特に高温高湿下
においてトナー粒子の帯電量が低下し、結果としてトナ
ー飛散やカブリを生じてしまう。
また、本発明に用いる有機樹脂粒子の粒径は、トナーの
平均粒径よりも十分に小さく、20〜80m4である必
要がある。好ましくは30〜600mμの粒子径を有す
るものが良い。粒径が800mpよりも大きいとトナー
表面への付着力が弱くなって遊離してしまう粒子が多く
なり、本発明の効果が希薄になるだけでなく、クリーニ
ング不良が発生したりする。
なお、本発明における有機樹脂粒子の粒子径は、CAP
A−500型(掘場製作所製)にて測定した体積平均粒
子径である。
本発明に用いられる逆極性樹脂粒子を構成するモノマー
は特に限定されるものではないが、トナーの帯電量等を
考慮し選択する必要がある。本発明に用いることのでき
る付加重合性を有するモノマーの具体例として次の各モ
ノマーを挙げることができる。
即ち、スチレン及びその誘導体、例えばメチルスチレン
、ジメチルスチレン、トリメチルスチレン、エチルスチ
レン、ジエチルスチレン、トリエチルスチレン、プロピ
ルスチレン、ブチルスチレン、ヘキシルスチレン、ヘプ
チルスチレン、オクチルスチレンの如きアルキルスチレ
ン、フロロスチレン、クロロスチレン、ブロモスチレン
、ジプロモスチレン、ヨードスチレンの如きハロゲン化
スチレン、更にニトロスチレン、アセチルスチレン、メ
トキシスチレン等が挙げられる。
また、付加重合性不飽和カルボン酸類、即ちアクリル酸
、メタクリル酸、α−エチルアクリル酸、クロトン酸、
α−メチルクロトン酸、α−エチルクロトン酸、イソク
ロトン酸、チグリン酸、ウンゲリカ酸の如き付加重合性
不飽和脂肪族モノカルボン酸、又はマレイン酸、フマル
酸、イタコン酸、シトラコン酸、メサコン酸、グルタコ
ン酸、ジヒドロムコン酸の如き付加重合性不飽和脂肪族
ジカルボン酸が挙げられる。
また、これらカルボン酸の金属塩化したものも用いるこ
とができ、この金属塩化は重合終了後に行うことができ
る。
また、前記付加重合性不飽和カルボン酸とアルキルアル
コール、ハロゲン化アルキルアルコール、アルコキシア
ルキルアルコール、アラルキルアルコール、アルケニル
アルコールの如きアルコールとのエステル化物等が挙げ
られる。そして、上記アルコールの具体例としてメチル
アルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール、
ブチルアルコール、アミルアルコール、ヘキシルアルコ
ール、ヘプチルアルコール、オクチルアルコール、ノニ
ルアルコール、ドデシルアルコール、テトラデシルアル
コール、ヘキサデシルアルコールの如きアルキルアルコ
ール;これらアルキルアルコールを一部ハロゲン化した
ハロゲン化アルキルアルコール;メトキシエチルアルコ
ール、エトキシエチルアルコール、エトキシエトキシエ
チルアルコール、メトキシプロピルアルコール、エトキ
シプロピルアルコールの如きアルコキシアルキルアルコ
ール;ベンジルアルコール、フェニルエチルアルコール
、フェニルプロピルアルコールの如きアラルキルアルコ
ール;アリルアルコール、クロトニルアルコールの如き
アルケニルアルコールが挙げられる。
また、前記付加重合性不飽和カルボン酸より誘導される
アミド及びニトリル;エチレン、プロピレン、ブテン、
イソブチレンの如き脂肪族モノオレフィン;塩化ビニル
、臭化ビニル、ヨウ化ビニル、1,2−ジクロルエチレ
ン、1.2−ジブロムエチレン、1,2−ショートエチ
レン、塩化イソプロペニル、臭化インプロペニル、塩化
アリル、臭化アリル、塩化ビニリデン、弗化ビニル、弗
化ビニリデンの如きへロゲン化脂肪族オレフィン;l、
3−ブタジェン、1.3−ペンタジェン、2−メチル−
1,3−ブタジェン、2.3−ジメチル−1,3−ブタ
ジェン、2.4−ヘキサジエン、3−メチル−2,4−
へキサジエンの如き共役ジエン系脂肪族ジオレフィンが
挙げられる。
更に酢酸ビニル類、ビニルエーテル類;ビニルカルバゾ
ール、ビニルピリジン、ビニルピロリドン等の含窒累ビ
ニル化合物が挙げられる。
本発明に係る微粉末にはこれらモノマー1種又は2種以
上を重合したものを用いることができる。
本発明に用いる逆極性樹脂粒子は1種類だけを用いるこ
とに限定されるものではな(、複数の種類を併用するこ
とができる。
また、本発明に用いられる逆極性樹脂粒子の製造方法と
しては、スプレードライ法、懸濁重合法、乳化重合法、
ソープフリー重合法、シード重合性9機械粉砕法など、
球形微粒子を製造できる方法ならどの方法でも用いるこ
とができる。この中で特に適しているものとして、残存
乳化剤が皆無である為、トナーの帯電性を阻害せず比電
気抵抗値の環境変動が少ないソープフリー重合法が挙げ
られるが特に限定されるものではない。
逆極性樹脂粒子は、必要に応じて粒子表面処理を施して
も良い。表面処理の方法としては、鉄。
ニッケル、コバルト、銅、亜鉛、金、銀等の金属を蒸着
法やメツキ等で表面処理する方法、又は上記金属や磁性
体、導電性酸化亜鉛等の金属酸化物などをイオン吸着や
、外添などにより固定させる方法、顔料又は染料、さら
には重合体樹脂等々摩擦帯電可能な有機化合物をコーテ
ィングや外添などにより担持させても良い。
また、本発明に用いる逆極性樹脂粒子の分子量分布は、
ピーク分子量が1万〜500万の範囲にある必要があり
、好ましくは、2万〜100万の範囲にあるのが良い。
ピーク分子量が500万より大きい場合は、カラートナ
ーの定着性に悪影響を与え、1万よりも小さい場合には
、磁性粒子を汚染したり、耐ブロッキング性が悪くなる
本発明をより効果的にするためには、前述の樹脂粒子と
流動向上剤とを併用するのが良い。特に流動向上剤とし
ては、疎水性の無機酸化物が最適である。すなわち疎水
性の無機酸化物は、帯電性と流動性付与といいう点で逆
極性樹脂粒子を補う働きをする。そのため、BET比表
面積は80m”78以上でないと十分な働きが得られな
い。より好ましくは150が78以上が良い。
このような疎水性無機酸化物としては、特に、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Si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種或は2種以上の混合物で用いられる
市販品としては、タラノックス−500(タルコ社)、
アエロジル(AERO3IL)R−972(日本アエロ
ジル社)等がある。その添加量は、着色剤含有樹脂粒子
に対して0.3〜2重量%である。
この添加量は、後述する樹脂粒子の粒度分布とも関係す
るが、0.3重量%未満では適度な流動性が達成できに
くくなり、2重量%以上であるとトナー飛散やカブリな
どの弊害が生じ易い。
本発明のトナーには必要に応じてトナーの特性を損ねな
い範囲で添加剤を混合しても良いが、そのような添加剤
としては、例えばテフロン、ステアリン酸亜鉛、ポリフ
ッ化ビニリデンの如き滑剤、あるいは定着助剤(例えば
低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレンなと)
等がある。
本発明のトナーの製造にあたっては、熱ロール、ニーダ
−、エクストルーダー等の熱混練機によって構成材料を
良く混練した後、機械的な粉砕、分級によって得る方法
、或は結着樹脂溶液中に着色剤等の材料を分散した後、
噴霧乾燥することにより得る方法、又は、結着樹脂を構
成すべき単量体に所定材料を混合した後、この乳化懸濁
液を重合させることによりトナーを得る重合トナー製造
法等それぞれの方法が応用できる。
本発明のカラートナーにおいて、トナーの体積平均粒径
が6〜lOμmであり、5μm以下の粒径な有するトナ
ー粒子が15〜40個数%、12.7〜16.0#Lm
が0.1〜5.0体積%、16μm以上が1.0体積%
以下含有され、6.35〜10.1μmの粒径のトナー
粒子が下記式 を満足する粒度分布を有する時、効果はより顕著である
上記の粒度分布を有するトナーは、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性にも優れ、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
、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。
更に詳しく説明をする。5μm以下の粒径の非磁性トナ
ー粒子が全粒子数の15〜40個数%更に好ましくは2
0〜35個数%が良い。5μm以下の粒径の非磁性トナ
ー粒子が15個数%未満であると、高画質に有効な非磁
性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
な非磁性トナー粒子成分が減少して、本発明で示すとこ
ろの非磁性トナーの粒度分布のバランスが悪化し、画質
がしだいに低下する恐れが有る。又、40個数%を越え
ると、非磁性トナー粒子相互の凝集状態が生じ易(、本
来の粒径以上のトナー塊となり易いため、荒れた画質と
なったり、解像性を低下させたり、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
り易い。
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、トナーののり過ぎ
が起こり、トナー消費量の増大を招く。
方、0.1体積%未満であると、流動性の低下により画
像濃度が低下する恐れが有る。
又、16μm以上の粒径の非磁性トナー粒子が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(、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16μm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
発生する要因となり易い。又、非磁性カラートナーの体
積平均径は6〜10μm、好ましくは7〜9μmが良く
、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未満で
は、グラフィ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0体積平均粒径10Pmを越え
る場合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易い。
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(キャノン製)を接続し、電解液
は1級塩化ナトリウムを用いて1%NaC1’水溶液を
調製する。測定法としては前記電解水溶液100〜15
0社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0.1〜5mA+加え、更に測
定試料を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、前記コー
ルタ−カウンターTA−II型により、アパチャーとし
て1100pアパチヤーを用いて、個数を基準として2
〜404m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。
本発明における着色剤含有樹脂粒子の結着樹脂として使
用されるスチレン系樹脂としては、スチレン系樹脂がG
PCによる分子量分布に於て分子量10000以下に少
なくとも1つの極大を有し、分子量10000以上には
極大がな(、分子量分布の10000以下、 1000
0〜5oooo、 5oooo以上の範囲の面積A、B
、Cの割合がそれぞれ55〜80%、5〜25%、5〜
20%であることを満足していれば良い。
すなわち、ゲルパーミェーション(GPC)による分子
量分布で、10.000以下の成分が特にフルカラー用
トナーに最も重要な混色性、定着表面のフラット性に関
係し、10.000〜50.000の成分は、特に定着
温度に関係し、50.000以上の成分は、特に、オフ
セット性、マキツキ性、着色剤の分散性、現像性、耐久
性などに関係している。
10.000以下の成分が55%より少ないと混色性や
定着表面のフラット性が悪い傾向であり、また、80%
より多いと、オフセット性、着色剤の分散性、現像性な
ど悪(なる傾向である。また、10、000〜50.0
00の成分の割合が5%より少ないと、着色剤の分散性
などが悪(なり、25%より多いと定着性など問題とな
る。また、50.000以上の成分が、5%より少ない
とオフセット性、マキツキ性、着色剤の分散性、現像性
、耐久性、ハーフトーン再現性など問題となり、特に画
像濃度、バックグラウンドの汚れなどが悪くなる傾向で
ある。さらに20%より多いと、定着性、混色性、定着
表面のフラット性など問題となる。
上記結着樹脂であるスチレン系樹脂に使用できるモノマ
ーの例としては、α−メチルスチレン。
ビニルトルエン、クロルスチレンなどがあげられる。
また、本発明における結着樹脂として、アクリル酸類や
メタクリル酸類等のモノマーを適宜混合して用いてもよ
い。アクリル酸類、メタクリル酸類及びその誘導体とし
ては、アクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチ
ル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル
酸オクチル。
アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸n−テトラ
デシル、アクリル酸n−ヘキサデシル、アクリル酸ラウ
リル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸ジエチル
アミノエチル、アクリル酸ジメチルアミノエチルなどの
アクリル酸エステル類があげられ、同様にメタクリル酸
、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、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸アミ
ル。
メタクリル酸ヘキシル、メタクリル酸2−エチルヘキシ
ル、メタクリル酸オクチル、メタクリル酸デシル、メタ
クリル酸ドデシル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル
酸シクロヘキシル、メタクリル酸フェニル、メタクリル
酸2−ヒドロキシエチル。
メタクリル酸2−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸ジ
メチルアミノエチル、メタクリル酸グリシジル、メタク
リル酸ステアリルなどのメタクリル酸エステル類があげ
られる。更に前述のモノマー以外に、本発明の目的を達
成しつる範囲で少量の他のモノマー、例えばアクリロニ
トリル、2−ビニルピリジン、4−ビニルピリジン、ビ
ニルカルバゾール、ビニルメチルエーテル、ブタジェン
、イソプレン、無水マレイン酸、マレイン駿、マレイン
酸モノエステル類、マレイン酸ジエステル類、酢酸ビニ
ルなどが用いられても良い。
分子量分布調整のために、本発明のトナーに用いられる
架橋剤としては、2官能の架橋剤として、ジビニルベン
ゼン、ビス(4−アクリロキシポリエトキシフェニル)
プロパン、エチレングリコールジアクリレート、l、3
−ブチレングリコールジアクリレート、l、4−ブタン
ジオールジアクリレート、l、5−ベンタンジオールジ
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、ジプロピレングリコール
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#200゜#400. #600の各
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、ポリプロピレングリコールジアクリレート、ポリエ
ステル型ジアクリレート(MANDA日本化薬) 及び
以上のアクリレートをメタクリレートにかえたものが挙
げられる。
多官能の架橋剤としてペンタエリスリトールトリアクリ
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
ート及びそのメタクリレート、2.2−ビス(4−メタ
クリロキシ、ポリエトキシフェニル)プロパン、ジアリ
ルフタレート、トリアリルシアヌレート、トリアリルア
ソシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート。
トリアリルトリメリテート、ジアリールクロレンデート
等があげられる。
樹脂の製造方法としては、公知の方法が用いられる。重
合法は、溶液重合、懸濁重合、塊状重合法などが用いら
れ、2種以上の樹脂を組合せることにより、本発明の重
合体を得ることができる。
2種以上の樹脂の混合は、トナー製造時の熱混練工程で
行っても良いが、あらかじめ、樹脂同士を熱溶融状態で
混合するか、溶剤を用いて溶解混合しても良い。
しかし、1種目の樹脂を溶液重合し、溶剤除去前に、2
種目の樹脂のモノマーで開始剤などを溶解し、重合する
方法が、本発明の重合体を得る方法として好ましい。こ
れは、分子レベルでの2種の樹脂の分散が可能であるか
らである。また、この方法で重合体をつ(る場合低分子
量成分、高分子量成分のどちらを先に作っても良い。
さらに、このような、2段重合法は、溶液重合と溶液重
合の組合せだけでなく任意の重合法の組合せを用いるこ
とができるがより反応処理工程を考慮すると溶液重合と
懸濁重合の組合せが良い。
本発明において、キャリア表面への被覆樹脂としては電
気絶縁性樹脂を用いるが、トナー材料、キャリア芯材材
料により適宜選択される。本発明においては、キャリア
芯材表面との接着性を向上するために、少なくともアク
リル酸(又はそのエステル)単量体およびメタクリル酸
(又はそのエステル)単量体から選ばれる少なくとも一
種の単量体を含有することが必要である。特にトナー材
料として、負帯電能の高いポリエステル樹脂粒子を用い
た場合帯電を安定する目的でさらにスチレン系単量体と
の共重合体とすることが好ましく、スチレン系単量体の
共重合重量比を5〜70重量%とすることが好ましい。
上記共重合体の平均分子量は、キャリア芯材表面の被覆
の均一性、被覆強度を考慮して数平均分子量が10.0
00〜35.000好ましくは17.000〜24、0
00、重量平均分子量が25,000〜100.000
好ましくは49.000〜55.000であることが好
ましい。
本発明に使用できるキャリア芯材の被覆樹脂用モノマー
としては、スチレン系モノマーとしては、例えばスチレ
ンモノマー りロロスチレンモノマー α−メチルスチ
レンモノマー、スチレン−クロロスチレンモノマーなど
があり、アクリル系モノマーとしては、例えばアクリル
酸エステルモノマー(アクリル酸メチルモノマー アク
リル酸エチルモノマー アクリル酸ブチルモノマーアク
リル酸オクチルモノマー、アクリル酸フェニルモノマー
 アクリル酸2エチルへキシルモノマー)などがあり、
メタクリル酸エステルモノマー(メタクリル酸メチルモ
ノマー メタクリル酸エチルモノマー メタクリル酸ブ
チルモノマー メタクリル酸フェニルモノマー)などが
ある。
本発明に使用されるキャリア芯材としては、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
は酸化物などが使用できる。又、その製造方法として特
別な制約はない。
以下に本発明に於る各測定法について述べる。
(1)分子量の測定 本発明において、GPC(ゲルパーミェーションクロマ
トグラフィ)によるクロマトグラムの分子量に於る極大
値は次の条件で測定される。
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lするカラムに、溶媒としてTH
F  (テトラヒドロフラン)を毎分1m1)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50〜200ui)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 
Co、製あるいは、東洋ツーダニ業社製の分子量が6 
X 10”、 2.IX 10”、 4 X 10”。
1.75X106、 5.1XlO’、 1.lX10
6、 3.9XlO’、 8.6X 106、 2 X
 106、 4.48 X 106 (7)ものを用い
、少な(ともlO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。
なお、カラムとしては、10”〜2X106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
ラムを複数組合せるのが良く、例えば、Waters製
のμmstyragel 500.10”、 106。
1O11の組み合わせや、昭和電工社製の5hodex
 KF−80Mや、KF−801,803,804,8
05の組み合わせ、KA−802,803,804,8
05の組み合わせ、あるいは東洋曹達製のTSKgel
 G100OH,G2000H,G2500H。
G3000H,G4000H,G5000H,G600
0H,G700OH,GMHの組合せが望ましい。
(2)ガラス転移温度Tgの測定 本発明に於いては、示差熱分析測定装置(DSC測定装
置)、 DSC−7(パーキンエルマー社製)を用い測
定する。
測定試料は5〜20mg、好ましくは10mgを精密に
秤量する。
これをアルミパン中に入れ、リファレンスとして空のア
ルミパンな用い、測定温度範囲30℃〜200℃の間で
、昇温速度lO℃/winで常温常湿下で測定を行う。
この昇温過程で、温度40〜100℃の範囲におけるメ
インビークの吸熱ピークが得られる。
このときの吸熱ピークが出る前と出た後のベースライン
の中間点の線と示差熱曲線との交点を本発明に於るガラ
ス転移温度Tgとする(第1図参照)。
(3)帯電量の測定 測定法を図面を用いて詳述する。
第2図はトナーのトリボ電荷量を測定する装置の説明図
である。先ず、底に500メツシユのスクリーン13の
ある金属製の測定容器12に摩擦帯電量を測定しようと
するトナーとキャリアの重量比1:19の混合物又、外
添剤の場合には、1:49の混合物を50〜100mA
’容量のポリエチレン製のビンに入れ、約10〜40秒
間手で振盪し、該混合物(現像剤)約0.5〜1.5g
を入れ金属製のフタ14をする。このときの測定容器1
2全体の重量を秤りWl(g)とする。次に、吸引機1
1(測定容器12と接する部分は少なくとも絶縁体)に
おいて、吸引口17から吸引し風量調節弁16を調整し
て真空計15の圧力を250mmAqとする。この状態
で充分、好ましくは2分間吸引を行いトナーを吸引除去
する。このときの電位計19の電位を■(ボルト)とす
る。ここで18はコンデンサーであり容量なC(μF)
とする。又、吸引後の測定容器全体の重量を秤りW2(
g)とする。このトナーの摩擦帯電量(uc/g)は下
式の如く計算される。
(但し、測定条件は23℃、60%RHとする。)又測
定に用いるキャリアは250メツシユバス。
350メツシユオンのキャリア粒子が70〜90重量%
有するスチレン系樹脂コートフェライトキャリアを使用
する。
次に本発明に適用可能な接触帯電工程の具体例について
説明する。
本発明における帯電装置は例えば第3図のごときもので
ある。3は被帯電体である感光体ドラムであり矢印方向
に回転する。4は上記感光体ドラム3に所定圧力をもっ
て接触させた帯電部材である帯電ローラーである。Eは
この帯電ローラー4に電圧を印加する電源部で所定の電
圧を帯電ローラー4の芯金4aに供給する。第3図にお
いてEは直流電圧を示しているが、直流電圧に交流電圧
を重畳したものでも良い。
本発明では、金属芯金4aに導電性ゴム層4bを設け、
更にその周面に離型性被膜である表面層4cを設けた。
その理由は、導電性ゴム層より外側に離型性被膜を設け
ることにより被帯電体である感光体と接触する部分へ導
電性ゴムからの軟化剤がしみ出さないようにすることに
ある。そのため、軟化剤の感光体へ付着した場合の感光
体の低抵抗化による画像流れ、残留トナーの感光体への
フィルミングによる帯電能力の低下を防止でき、帯電効
率の低下が抑えられる。
さらに、帯電ローラーに導電ゴム層を用いることで帯電
ローラーと感光体との十分な接触を保つことができ帯電
不良を起こすようなこともない。
本発明においては、第4図のような帯電装置も使用可能
である。ここでは、ブレード状の接触帯電部材を使用し
ているが、やはり電圧が供給される金属支持部材4’a
により導電性ゴム4’bを支持し、感光体ドラム3との
当接部分に離型性被膜である表面層を設けることにより
、前記例と同様の作用効果を得ることができる。
前述した例では帯電部材としてローラー状、ブレード状
のものを使ったが、これに限るものでな(、他の形状に
ついても本発明を実施することができる。
また、前記した例では帯電部材が導電ゴム層と離型性被
膜から構成されているが、それに限らず、導電ゴム層と
離型性被膜表層間に感光体へのリーク防止のために高抵
抗層、例えば環境変動の小さいヒドリンゴム層を形成す
ると良い。
離型性被膜には、ナイロン系樹脂P■叶(ポリフッ化ビ
ニリデン)  PVDC(ポリ塩化ビニリデン)を用い
ることができる。又感光体としては、opc 、アモル
ファスシリコン、セレン、ZnO等が使用可能である。
特に、感光体にアモルファスシリコンを用いた場合、他
のものを使用した場合に比べて、導電ゴム層の軟化剤が
感光体に少しでも付着すると、画像流れはひどくなるの
で導電ゴム層の外側に絶縁性被膜したことによる効果は
大となる。さらに、本発明の帯電装置は転写用として用
いることも可能である。
以下に実施例をもって本発明の詳細な説明する。
[実施例] (樹脂合成例) 反応器にクメン200重量部を入れ、還流温度まで昇温
した。これにスチレン/ブチルアクリレ−) = 90
/10の重量比のモノマー混合物にジーtert−ブチ
ルパーオキサイド8重量部を加えた混合物を、クメン還
流下で4時間かけ滴下した。さらにクメン還流下(14
6℃〜156℃)で溶液重合を完了し、クメンを除去し
た。得られたポリスチレンはTHFに可溶であり、Mw
 =6000. Mw/Mn =2.2゜GPCのメイ
ンビークの位置する分子量は4700゜Tg=58℃で
あった。
該ポリマーをaとし、このGPCチャートを第5図に示
す。
次に、ポリマーミツ0重量部を、スチレン/ブチルアク
リレ−) : 80/20の重量比のモノマー30重量
部とクメンの混合物に溶解し、溶液重合を行ない。レジ
ンAを得た。
レジンAは、THFに可溶であり、Mw = 1400
0゜Mw/Mn −4,1,Tg =58℃、 GPC
のメインビークの位置する分子量は5100であった。
GPCチャートを第6図に示す。
また、第7図に、ポリマーaを入れない場合のレジンA
の分子量分布を示す。M w = 37000゜Mw/
Mn =2.5. GPCのピークの分子量27000
. Tg=58℃であった。
以下、レジンB−Eまで、スチレン/アクリル比、開始
剤量、ポリマー混合の割合などを変え、適宜合成した。
特にレジンEは、架橋剤(過酸化ベンゾイル)を約0.
7%加えTHF不溶分であるゲル分を作った。このゲル
分は、ソックスレー抽出器を用い、レジン0.5〜1.
0g、抽出時間6時間で抽出した後の不溶分の乾燥重量
から求めた。
表  −1 分子量分布(Mw) をヘンシェルミキサーにより十分予備混合を行い、3本
ロールミルで少な(とも2回以上溶融混練し、冷却後ハ
ンマーミルな用いて約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
らに得られた微粉砕物を分級して本発明の粒度分布とな
るように2〜10μを選択し、着色剤含有樹脂粒子を得
た。
上記着色剤含有樹脂粒子100重量部に、0.5重量部
のへキサメチルジシラザンで処理したシリカ微粉末(−
50μc/g、 BET 230m”/g)と、粒径が
55mp、帯電量が+140μc/g、  比電気抵抗
が3×10I0Ωcm、個数平均分子量75.000で
あるアクリル系樹脂粒子0.5部とを合わせて外添しシ
アントナーとした。
このシアントナーは、 このシアントナー5重量部に対し、スチレン50%、メ
チルメタクリレート20%、2エチルへキシルアクリレ
ート30%からなる共重合体(数平均分子量21250
 、重量平均分子量52360 )を重量平均粒径45
μ、35μ以下4.2%、35〜40μ、9.5%、3
4μ以上0.2%の粒度分布を有するCu−Zn−Fe
系フェライトキャリアに0.5%コーティングしたキャ
リアを総量100重量部になるように混合し天像剤とし
た。
この現像剤を用いて、市販の普通紙カラー複1機(カラ
ーレーザーコピア500.キャノン製)の儒電装置を第
2図の構成となるように改造し、画Hしを行った。
第2図において、帯電ローラー4の外径は、1mmφで
あり、導電ゴム層4bはEPDM、表面層4cに−厚み
10μmのナイロン系樹脂を用いた。帯電ローラー4の
硬度は54.5°(ASKER−C)とした。
現像コントラストは、 23℃/64%下テ300V 20℃/10%下で360V 30℃/80%下で250V となるよう、印加電圧を調整して行った。
その結果、各環境とも、画像濃度1゜40〜1655と
安定でかつ、カブリも全くない鮮明なものであった。さ
らに、クリーニング不良も発生せず、帯電効率の低下も
認められなかった。
L敗土ユ 実施例1において、アクリル樹脂粒子を使用しない以外
は実施例1と同様に画出しを行ったところ、20℃/1
0%下で帯電ローラーの汚染が認められ、感光体上にフ
ィルミングが発生し、画像劣化が生じた。
比ld訓l 実施例1の帯電装置において、表面層4cを設けない以
外は実施例1と同様に画出しを行ったところ、感光体上
にトナー融着が発生した。これは、帯電ローラーのゴム
の軟化剤が原因と考えられる。
夾1d糺ヱ 実施例1の帯電装置において、表面層4cをPVdFV
d上する以外は実施例1と同様に行ったところ、良好な
結果が得られた。
見立亘ユ 実施例1のアクリル粒子に代えて、粒径が400alp
であり、比電気抵抗が7 X 106Ωcmであって、
帯電量が+270pc/gであるアクリル粒子1.0重
量部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、20℃/10%下で画像濃度が1.30と実施
例1に比べて若干低下したものの良好な結果が得られた
工較■1 実施例3のアクリル粒子に代えて、粒径が400μであ
り、比電気抵抗が5 X 10”Ωcmであって、帯電
量が+120μc/gであるアクリル粒子を使用する以
外は実施例3と同様に行ったところ、凝集性の強いトナ
ーとなり、画像にはカブリが生じた。
またすべての環境で画像濃度が低下した。
−藍1 実施例1のアクリル粒子に代えて、粒径が80mμであ
り、比電気抵抗が5XIO”Ωcmであって、帯電量が
一70pc/gであるアクリル粒子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、20℃/10%
下で画像濃度が1.30カら500枚テ1.15に低下
し、その後も回復しなかった。
K五叢A二玉 レジンB−D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、良好な結果が得られた。
比1糺ニ レジンE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、画像は表面平滑性のない貧弱な画像となっ
た。
【発明の効果] 以上のように、このトナーを使用することにより、高解
像度、高精細でかつ高画質なコピー画像が得られるとと
もに、低湿下でも帯電量が過大となることを防ぐことが
可能となる。そのため、転写効率が上り、感光体上の残
留トナーが少なくなり、又、残留トナーと感光体の間の
付着力が小さくなるため、クリーニング不良及びクリー
ナーからのもれを防止することができる。又、十分な流
動性が得られるため、クリーナー中で凝集することが少
なく、トナー凝集によるクリーニング不良も防止できる
。さらに、高温下でも十分な帯電量が確保できるため、
飛散、カブリが生じることもない。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明におけるガラス転移点温度を示すための
グラフであり、第2図はトナーのトリボ電荷量を測定す
る装置の説明図であり、第3図及び第4図は本発明に使
用できる帯電装置の説明図であり、第5図〜第7図は樹
脂合成例で得た樹脂のGPCチャートを示す。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)少なくとも非磁性着色剤含有スチレン系樹脂粒子
    と無機酸化物および有機樹脂粒子とを含むカラートナー
    において、 〔1〕結着樹脂であるスチレン系樹脂が、GPCによる
    分子量分布の分子量10000以下に少なくとも1つの
    極大を有し、分子量10000以上には極大がなく、分
    子量分布の10000以下、10000〜50000、
    50000以上の範囲の面積A、B、Cの割合がそれぞ
    れ55〜80%、5〜25%、5〜20%であり、 〔2〕該有機樹脂粒子が、20〜800mμの粒径を有
    し、比電気抵抗が10^6〜10^1^4Ωcmであり
    、かつ、本発明で用いるキャリアと摩擦帯電させたとき
    に、着色剤含有スチレン系樹脂粒子と逆極性に帯電し、 〔3〕トナーの体積平均径が6〜10μmであり、5μ
    m以下の粒径を有するトナー粒子が15〜40個数%、
    12.7〜16.0μmが0.1〜5.0体積%、16
    μm以上が1.0体積%以下含有され、6.35〜10
    .1μmのトナー粒子が下記式 9≦(V×@d@v)/N≦14 (ここでV:6.35〜10.1μmの粒径を有するト
    ナー粒子の体積% N:6.35〜10.1μmの粒径を有するトナー粒子
    の個数% @d@v:全トナー粒子の平均体積径 を満足することを特徴とするカラートナー。
  2. (2)〔1〕外部より電圧を印加した帯電部材を被帯電
    体に接触させて帯電を行なう帯電工程であって、前記帯
    電部材は導電性ゴム層と、その導電性ゴム層より外側で
    あって、且つ少なくとも上記被帯電体に接触する部分に
    離型性被膜とを有することを特徴とする帯電工程と、 〔2〕被帯電体を請求項(1)記載のトナーで現像を行
    う現像工程と、 〔3〕転写工程、及び 〔4〕クリーニング工程を有することを特徴とする画像
    形成方法。
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