JPH10268576A - 静電荷像現像用キャリアとそれを用いた現像剤及び現像方法 - Google Patents

静電荷像現像用キャリアとそれを用いた現像剤及び現像方法

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JPH10268576A
JPH10268576A JP7524797A JP7524797A JPH10268576A JP H10268576 A JPH10268576 A JP H10268576A JP 7524797 A JP7524797 A JP 7524797A JP 7524797 A JP7524797 A JP 7524797A JP H10268576 A JPH10268576 A JP H10268576A
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carrier
developing
electrostatic image
resin
developer
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Asao Matsushima
朝夫 松島
Takao Yamanouchi
貴生 山之内
Masanori Kouno
誠式 河野
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Konica Minolta Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐久性に優れた静電荷像現像用キャリアとそ
れを用いた現像剤及び現像方法キャリアを提供する。 【解決手段】 芯材物質に樹脂を被覆してなる樹脂被覆
キャリアにおいて、該樹脂が下記一般式(a)で示され
るモノマーとビニル系モノマーとから得られる重合体を
含有することを特徴とする静電荷像現像用キャリア。 【化1】 (R1〜R8は水素原子、ハロゲン原子、各々炭素原子数
1〜10の置換又は無置換のアルキル基、シクロアルキ
ル基、アリール基、R9,R10は水素原子、各々炭素原
子数1〜6の置換又は無置換のアルキル基、シクロアル
キル基、Xは炭素原子数2〜6の置換又は無置換の鎖状
又は環状のアルキレン基を表わす。Yは炭素原子数1〜
10の置換又は無置換の鎖状又は環状のアルキリデン
基、スルホニル基、スルフィド基、−O−あるいは単な
る結合手を表し、nは1〜5の整数。)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、静電荷像現像用キ
ャリアとそれを用いた現像剤及び現像方法に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】一般に、電子写真法等の静電荷像現像方
法においては、光導電性材料よりなる感光層を有する潜
像担持体(多くの場合は感光体なので、感光体というこ
ともある)に均一な静電荷を与えた後、画像露光を行う
ことにより当該感光体の表面に静電潜像を形成し、この
静電潜像を現像剤により現像してトナー画像を形成させ
る。得られたトナー画像は紙等の転写材に転写された
後、加熱あるいは加圧などにより定着されて複写画像が
形成される。
【0003】静電潜像を現像する方法としては、湿式現
像法と乾式現像法とが知られている。前者の湿式現像法
は液体現像剤を用いているため悪臭を放つ問題点があ
り、また転写材を乾燥するために高いエネルギーを必要
とし高速複写が困難である問題点がある。後者の乾式現
像法はそのような問題点を有せず、静電潜像の現像方法
としては好ましい方法である。
【0004】乾式現像法に用いられる現像剤としては、
一般に、磁性体を含有してなる磁性トナーのみよりなる
いわゆる1成分系現像剤と磁性体を含有しない非磁性ト
ナーと磁性を有するキャリアとよりなるいわゆる2成分
系現像剤とが知られている。
【0005】後者の2成分系現像剤はトナーとキャリア
とを機械的に撹拌することによってトナーを摩擦帯電さ
せるので、キャリアの特性、撹拌の条件等を選定するこ
とにより、トナーの帯電極性及び帯電量を相当程度制御
することが可能である。またトナーに付与することがで
きる色彩の選択範囲が広く、これらの点で前者の1成分
系現像剤よりも優れている。
【0006】2成分系現像剤に用いられるキャリアとし
ては、キャリアの耐久性、摩擦帯電性等の向上を図る観
点から、芯材物質の表面に樹脂を被覆してなる樹脂被覆
キャリアが有利に用いられる。
【0007】キャリアはキャリア同士、現像スリーブ、
トナー粒子及び器壁等と摩擦されるが、樹脂被覆キャリ
アの問題点としては現像器内において、被覆樹脂がこの
摩擦により摩耗、膜はがれを生じ、それによりトナーと
の摩擦によって生ずる帯電特性の安定性が失われるよう
になり、結局トナー粒子に所望の帯電状態を付与するこ
とができなくなる。
【0008】このような帯電特性に対する不安定要因を
除き帯電特性の安定化を計るためには、被覆樹脂の耐久
性が極めて重要な因子となる。これまで被覆樹脂につい
て多くの研究がなされ、アクリル系樹脂、ポリエステル
系樹脂、シリコーン樹脂等の各種樹脂の開発、さらには
架橋型樹脂あるいは硬化型樹脂成分を用いた樹脂被覆キ
ャリアの開発が行われた。
【0009】しかし、上記欠点を克服する努力にもかか
わらず、従来の樹脂被覆キャリアは依然として耐久性に
ついて問題があり、その改良が望まれている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情を
鑑みなされたものであり、耐久性に優れた静電荷像現像
用キャリアとそれを用いた現像剤及び現像方法キャリア
を提供することを目的にする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、下記構
成の何れかを採ることにより達成される。
【0012】(1) 芯材物質に樹脂を被覆してなる樹
脂被覆キャリアにおいて、該樹脂が少なくとも下記一般
式(a)で示されるモノマーとビニル系モノマーとから
得られる重合体を含有することを特徴とする静電荷像現
像用キャリア。
【0013】
【化3】
【0014】(式中、R1〜R8は水素原子、ハロゲン原
子、各々炭素原子数1〜10の置換又は無置換のアルキ
ル基、シクロアルキル基、アリール基を表す。R9,R
10は水素原子、各々炭素原子数1〜6の置換又は無置換
のアルキル基、シクロアルキル基を表す。Xは炭素原子
数2〜6の置換又は無置換の鎖状又は環状のアルキレン
基を表わす。Yは炭素原子数1〜10の置換又は無置換
の鎖状又は環状のアルキリデン基、スルホニル基、スル
フィド基、−O−あるいは単なる結合手を表し、nは1
〜5の整数を表す。) (2) 芯材物質に樹脂を被覆してなる樹脂被覆キャリ
アにおいて、該樹脂が少なくとも下記一般式(b)で示
されるモノマーとビニル系モノマーとから得られる重合
体を含有することを特徴とする静電荷像現像用キャリ
ア。
【0015】
【化4】
【0016】(式中、R11,R12は水素原子、炭素原子
数1〜6の鎖状又は環状のアルキル基を表す。R13,R
14は水素原子、各々炭素原子数1〜10の置換又は無置
換のアルキル基、シクロアルキル基、アリール基を表
し、R13,R14は同一でも異なっていてもよい。mは3
〜20の整数を表す。) (3) 少なくとも静電荷像現像用キャリアとトナーか
らなる静電荷像現像剤において、(1)記載の静電荷像
現像用キャリアを用いることを特徴とする静電荷像現像
剤。
【0017】(4) 少なくとも静電荷像現像用キャリ
アとトナーからなる静電荷像現像剤において、(2)記
載の静電荷像現像用キャリアを用いることを特徴とする
静電荷像現像剤。
【0018】(5) 少なくとも静電荷像現像用キャリ
アとトナーからなる現像剤を用いる静電荷像現像方法に
おいて、(1)記載の静電荷像現像用キャリアを用いる
ことを特徴とする静電荷像現像方法。
【0019】(6) 少なくとも静電荷像現像用キャリ
アとトナーからなる現像剤を用いる静電荷像現像方法に
おいて、(2)記載の静電荷像現像用キャリアを用いる
ことを特徴とする静電荷像現像方法。
【0020】以下に本発明について詳細に説明する。
【0021】本発明に用いられる一般式(a)で表され
るモノマーにおいてnが6以上であるとソフトセグメン
ト化し過ぎてしまい、十分な機械的強度が得られなくな
ってしまう。
【0022】また、本発明に用いられる一般式(b)で
表されるモノマーにおいてmが2以下であると十分なソ
フトセグメントととはならず脆さが顕在化してしまい、
mが21以上であるとソフトセグメント化し過ぎてしま
い十分な機械的強度が得られなくなってしまう。
【0023】さらに、本発明で用いられるモノマーの使
用量としては樹脂成分中0.1〜10重量%、好ましく
は0.3〜6重量%がよい。この範囲では本発明の効果
が充分に得られ、架橋度が高くなり過ぎ、芯材物質への
コーティング性が失われることもない。
【0024】本発明で用いられる代表的な化合物の例と
しては、以下のものが挙げられる。
【0025】一般式(a)で表される例示化合物
【0026】
【化5】
【0027】
【化6】
【0028】一般式(b)で表される例示化合物
【0029】
【化7】
【0030】本発明におけるキャリアの被覆樹脂を構成
するビニル系モノマーとしては、スチレン、o−メチル
スチレン、p−メチルスチレン、α−メチルスチレン、
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−t−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−デシルスチレンドデシル
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、P−クロロスチレン、
3,4−ジクロロスチレン等のスチレン系モノマー、メ
タクリル酸シクロプロピル、メタクリル酸シクロブチ
ル、メタクリル酸シクロペンタン、メタクリル酸シクロ
ヘキシル等の脂環式メタクリル酸エステルモノマー、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n−ブチル、アクリル酸イ
ソブチル、アクリル酸n−オクチル、アクリル酸ドデシ
ル、アクリル酸ラウリル、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−クロロエチ
ル、アクリル酸フェニル、α−クロロアクリル酸メチル
等のアクリル酸もしくはそのエステル類系モノマー、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、メタクリル酸ラウリル、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等のメタクリ
ル酸もしくはそのエステル類系モノマー、エチレン、プ
ロピレン、ブチレン、イソブチレン等のエチレン系不飽
和モノオレフィン類モノマー、塩化ビニル、塩化ビニリ
デン、臭化ビニル、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン等
のハロゲン化ビニル系モノマー、フッ化アクリレートモ
ノマー、フッ化メタクリレートモノマーなどを挙げるこ
とができ、これらモノマーは単独で用いてもよいし、複
数のものを組み合わせて用いてもよい。
【0031】また、本発明の重合体は、公知の重合開始
剤を用いて、公知の重合方法により得ることができる。
【0032】本発明における芯材物質としては鉄粉、マ
グネタイト、各種フェライトが使用できる。好ましくは
マグネタイトや各種フェライトである。フェライトとし
ては銅、亜鉛、ニッケル、マンガン等の重金属を含有す
るフェライトやアルカリ金属及び/又はアルカリ土類金
属を含有する軽金属フェライトが好ましく、特に好まし
くはアルカリ金属及び/又はアルカリ金属を含有する軽
金属フェライトである。
【0033】このキャリアの組成としては、Li、Na
等のアルカリ金属及び/又はMg、Ca、Sr、Ba等
のアルカリ土類金属を含有するものであり、下記組成を
有するものである。
【0034】(M2O)X(Fe231-Xあるいは(M
O)X(Fe231-Xさらに、このM2O及び/又はF
23の一部をアルカリ土類金属酸化物で置換したもの
であってもよい。Mとしては前述のLi、Na等のアル
カリ金属及び/又はMg、Ca、Sr、Ba等のアルカ
リ土類金属を示す。またXとしては30モル%以上、好
ましくは18モル%以下であり、さらに置換されるアル
カリ土類金属及び/又はアルカリ金属酸化物は1〜10
モル%が好ましい。さらに好ましくは3〜15モル%で
ある。
【0035】この軽金属フェライトあるいはマグネタイ
トが好ましい理由としては単に近年盛んになっている廃
棄物の環境汚染問題のみでなく、これに加えてキャリア
自体を軽量化することができ、トナーに対するストレス
を軽減することができる利点を有しているからである。
【0036】キャリアの粒子径としては、体積平均粒径
で10〜100μm、好ましくは20〜80μmであ
る。さらに、キャリア自体が有する磁化特性としては、
飽和磁化で15〜80emu/gがよい。これら芯材物
質に対して樹脂を被覆する方法としては、例えば溶媒に
樹脂を溶解し、その溶媒を噴霧乾燥法で芯材物質に対し
て被覆する方法、芯材物質に被覆樹脂の微粒子を静電的
に付着させた後に機械的エネルギーを付加して被覆する
方法、樹脂を溶解させた溶媒中に芯材物質を浸せきして
被覆する方法など種々の方法が使用できる。
【0037】なお、樹脂被覆の量としては芯材表面を均
一に被覆するに足りる量であればよい。樹脂量としては
芯材物質に対して重量で0.1〜6.0%好ましくは
0.5〜4.0重量%である。この樹脂の量が上記範囲
にある場合にはその効果を十分に発揮することができ、
樹脂自体が浮遊し、画像欠陥を発生することがない。
【0038】トナー及び現像剤の構成 トナーは結着樹脂と着色剤と必要に応じて使用されるそ
の他の添加剤とを含有してなり、その平均粒径は体積平
均粒径で通常1〜30μmが好ましく、特に5〜20μ
mが好ましい。
【0039】トナーを構成する結着樹脂としては特に限
定されず、従来公知の種々の樹脂が用いられる。例え
ば、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン/アク
リル系樹脂、ポリエステル樹脂等が挙げられる。
【0040】トナーを構成する着色剤としては特に限定
されず、従来公知の種々の材料が使用される。例えばカ
ーボンブラック、ニグロシン染料、アニリンブルー、カ
ルコイルブルー、クロムイエロー、ウルトラマリンブル
ー、デュポンオイルレッド、キノリンイエロー、メチレ
ンブルークロライド、フタロシアニンブルー、マラカイ
トグリーンオクサレート、ローズベンガル等が挙げられ
る。
【0041】その他の添加剤としては例えばサリチル酸
誘導体、アゾ系金属錯体等の荷電制御剤、低分子量ポリ
オレフィン、カルナウバワックス等の定着性改良剤等が
挙げられる。
【0042】また、流動性付与の観点から、外添剤とし
て無機微粒子を添加してもよい。無機微粒子としてはシ
リカ、チタニア、アルミナ等の無機酸化物粒子が好まし
い。さらに、これら無機微粒子はシランカップリング剤
やチタンカップリング剤等によって疎水化処理されてい
ることが好ましい。
【0043】二成分現像剤を調製するためには、トナー
と本発明のキャリアとを混合して調製される。現像剤に
対するトナー濃度としては2〜10重量%に混合して使
用される。
【0044】本発明に係わる現像方法 本発明における現像方法としては、一般にいう磁気ブラ
シ現像方法で、現像剤搬送担持体(スリーブ)上に現像
剤を穂立ちさせて磁気ブラシを形成し、この磁気ブラシ
により静電荷潜像保持体(通常は、感光体)表面を摺擦
して当該静電荷潜像保持体表面に形成された静電荷像を
現像する方法である。
【0045】本発明ではこの磁気ブラシ現像方法の現像
条件を規定しており、スリーブと現像剤の穂高規制板
(通常Hcut板という)の距離A(mm)とスリーブ
と静電荷潜像保持体との最近接した距離(通常Dsdと
いう)B(mm)の比B/Aが0.7〜1.6である。
B/Aが0.7より小さい場合には磁気ブラシによる擦
過力が大きくなり、静電荷潜像保持体上に現像されたト
ナー画像を乱してしまい、いわゆる画像ハキ目が生じて
しまう。また、B/Aが1.6より大きいと現像性を確
保できない。
【0046】本発明におけるスリーブ(現像剤搬送担持
体)とは、その上に現像剤の層を形成して静電荷潜像保
持体(通常は、感光体)との間で現像が行われる領域
(いわゆる現像領域)へ搬送する機能を有しているもの
をいう。又、現像剤の穂高規制板とは、スリーブ上に形
成される現像剤の層厚を規制し所望の厚さにする機能を
有するものをいう。
【0047】尚、通常、磁気ブラシ現像方法で用いられ
る現像装置の構成例を図1に示した。
【0048】図1は本発明における静電荷潜像保持体1
0と現像装置13との関係を示す概要断面図である。現
像剤40は撹拌機6により撹拌されてトナーとキャリア
が摩擦し帯電しながら、スリーブ3の方へと送り込まれ
る。さらに、スリーブ3の矢印方向への回転と内蔵され
たNS両極の磁石4との作用により、Hcut板(現像
剤穂高規制板)5の所まで送り込まれる。ここで現像剤
は所定の層厚に規制されて静電荷潜像保持体10の方向
へ運ばれ、スリーブ3と静電荷潜像保持体10の間隔の
最も狭い領域(現像領域)まで運ばれ現像が行われる。
【0049】現像領域におけるスリーブと静電荷潜像保
持体との距離B(mm)とは、図1における1をさし、
又、スリーブと現像剤穂高規制板(Hcut板)との距
離Aとは2をさす。
【0050】尚、7はHcut板の方向へ向かう現像剤
量をほぼ一定に保つ調整ローラであり、8は現像後の現
像剤層をスリーブ3より一旦引き離すためのスクレーパ
である。
【0051】又、本発明における現像剤穂高規制板(H
cut板)は、現像剤層を確実に規制し、耐久性を有す
るものであれば特に材質的な限定はないが、強度的にア
ルミニウム、真チュウ又はステンレス等の金属板が望ま
しい。
【0052】
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明す
るが、本発明の態様はこれに限定されない。尚、本文中
「部」とは重量部を表す。
【0053】〈キャリアの作製〉体積平均粒径40μm
のフェライト粒子の表面に、被覆層の被覆量が2.0重
量%となるように、表1に示した樹脂微粒子と上記フェ
ライト粒子を水平回転翼混合機に投入し、乾式法によ
り、樹脂被覆キャリアC1〜C9を得た。
【0054】
【表1】
【0055】〈トナーの製造〉スチレン/アクリル酸メ
チル/アクリル酸ブチル(重量比80/15/5)共重
合体100部、モーガルL(キャボット社製)10部、
低分子量ポリプロピレン5部をヘンシェルミキサーでよ
く混合した後、2軸押出機を用いて溶融混練した。混練
物を自然放冷後、粗砕機により、粗粉砕し、ジェット式
粉砕機にて粉砕し、さらに風力分級機を用いて分級して
粒径を整え、体積平均粒径7μmのトナー母体粒子を得
た。その後、該粒子と疎水性シリカおよび疎水性チタン
をヘンシェルミキサーで混合してトナーAを得た。
【0056】〈現像剤の作製〉トナーAとキャリアC1
〜C9とを、トナー濃度が7重量%となるように混合
し、現像剤を作製した。
【0057】〈評価〉上記の現像剤をそれぞれ、コニカ
社製複写機Konica U−BIX3035改造機を
用いて実写テストを行い、10,000枚の複写終了時
点での耐摩耗性、帯電量および画像について評価を行っ
た。結果を表2に示した。なお、キャリアC1〜C4お
よびC7,C8を用いた現像剤については、反転現像
を、キャリアC5,C6およびC9を用いた現像剤につ
いては、正規現像を行った。
【0058】(耐摩耗性)10,000枚の複写終了時
の現像剤を、水にし洗浄してトナーを分離し乾燥後のキ
ャリアを得る。得られたキャリアの被覆層をメチルエチ
ルケトンで溶解させ、磁性粒子の重量を測定し、下記式
にて被覆率を算出した。
【0059】キャリア被覆率(重量%)={(A−B)
/B}×100 A:被覆層乾燥後に得られたキャリア重量 B:被覆層溶解後の磁性粒子重量 (画像)画像は目視観察により評価し「○」は使用上問
題ないことを「×」は使用不可であることを示す。
【0060】
【表2】
【0061】表2の結果から明らかなように、本発明の
キャリアはいずれも、発明外のキャリアに比べキャリア
被覆率変化量が極めて小さく、優れた耐久性を有し、ま
た帯電特性にもほとんど変化が見られず、10,000
枚の複写終了時の画像も良好であった。
【0062】
【発明の効果】本発明の樹脂被覆キャリアに使用される
被覆用の樹脂は、部分的にソフトセグメントによる3次
元架橋構造を有し、これにより被膜強度が大きい。それ
ゆえ帯電や搬送の為の現像剤の撹拌とそれによるキャリ
ア同士あるいは現像器壁等との衝突、現像中での摩耗及
び被膜剥離が生じにくく、トナーとの摩擦帯電特性、電
荷保持性に優れ、長時間にわたり安定した画像を与える
現像剤を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる現像装置の概要断面図。
【符号の説明】
1 スリーブと静電荷潜像保持体の距離B(Dsd) 2 スリーブと現像剤穂高規制板(Hcut板)との距
離A 3 スリーブ 4 NS両極の磁石 5 現像剤穂高規制板(Hcut板) 10 静電荷潜像保持体 13 現像装置 40 現像剤

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 芯材物質に樹脂を被覆してなる樹脂被覆
    キャリアにおいて、該樹脂が少なくとも下記一般式
    (a)で示されるモノマーとビニル系モノマーとから得
    られる重合体を含有することを特徴とする静電荷像現像
    用キャリア。 【化1】 (式中、R1〜R8は水素原子、ハロゲン原子、各々炭素
    原子数1〜10の置換又は無置換のアルキル基、シクロ
    アルキル基、アリール基を表す。R9,R10は水素原
    子、各々炭素原子数1〜6の置換又は無置換のアルキル
    基、シクロアルキル基を表す。Xは炭素原子数2〜6の
    置換又は無置換の鎖状又は環状のアルキレン基を表わ
    す。Yは炭素原子数1〜10の置換又は無置換の鎖状又
    は環状のアルキリデン基、スルホニル基、スルフィド
    基、−O−あるいは単なる結合手を表し、nは1〜5の
    整数を表す。)
  2. 【請求項2】 芯材物質に樹脂を被覆してなる樹脂被覆
    キャリアにおいて、該樹脂が少なくとも下記一般式
    (b)で示されるモノマーとビニル系モノマーとから得
    られる重合体を含有することを特徴とする静電荷像現像
    用キャリア。 【化2】 (式中、R11,R12は水素原子、炭素原子数1〜6の鎖
    状又は環状のアルキル基を表す。R13,R14は水素原
    子、各々炭素原子数1〜10の置換又は無置換のアルキ
    ル基、シクロアルキル基、アリール基を表し、R13,R
    14は同一でも異なっていてもよい。mは3〜20の整数
    を表す。)
  3. 【請求項3】 少なくとも静電荷像現像用キャリアとト
    ナーからなる静電荷像現像剤において、請求項1記載の
    静電荷像現像用キャリアを用いることを特徴とする静電
    荷像現像剤。
  4. 【請求項4】 少なくとも静電荷像現像用キャリアとト
    ナーからなる静電荷像現像剤において、請求項2記載の
    静電荷像現像用キャリアを用いることを特徴とする静電
    荷像現像剤。
  5. 【請求項5】 少なくとも静電荷像現像用キャリアとト
    ナーからなる現像剤を用いる静電荷像現像方法におい
    て、請求項1記載の静電荷像現像用キャリアを用いるこ
    とを特徴とする静電荷像現像方法。
  6. 【請求項6】 少なくとも静電荷像現像用キャリアとト
    ナーからなる現像剤を用いる静電荷像現像方法におい
    て、請求項2記載の静電荷像現像用キャリアを用いるこ
    とを特徴とする静電荷像現像方法。
JP7524797A 1997-03-27 1997-03-27 静電荷像現像用キャリアとそれを用いた現像剤及び現像方法 Pending JPH10268576A (ja)

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