JPH0364763A - カラートナー - Google Patents

カラートナー

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JPH0364763A
JPH0364763A JP1200389A JP20038989A JPH0364763A JP H0364763 A JPH0364763 A JP H0364763A JP 1200389 A JP1200389 A JP 1200389A JP 20038989 A JP20038989 A JP 20038989A JP H0364763 A JPH0364763 A JP H0364763A
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toner
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particle size
colorant
magnetic
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Takayuki Nagatsuka
貴幸 永塚
Kenji Okado
謙次 岡戸
Makoto Kanbayashi
誠 神林
Yoshinobu Baba
善信 馬場
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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、静電記録の如き画像形成方法にお
ける静電荷潜像を顕像化するためのカラートナーに関す
る。
[従来の技術] 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。
また、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
フトーン部およ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。さら
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さらに困難になり、解像度および
特にハイライト部の階調性の悪い、シャープネスさは欠
けた画像となる傾向がある。
また、初期においては、良好な画質であるが、コピーま
たはプリントアウトをつづけているうちに、画質が劣悪
化してゆくことがある。この現象は、コピーまたはプリ
ントアウトをつづけるうちに、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、画質をよ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、
8〜12μm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らの検討によると、潜像
への均密なる“のり”は困難であり、かつ、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。
まに1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
緻密なトナーののと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。本発明者らの検討によれば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、トナー粒径を小さくして5シ耐ユ下のト
ナー粒子を多くしていくと、トナー自身の凝集性が高ま
り、キャリアどの混合性の低下、あるいは、トナーの流
動性の低下ヒいう問題が発生してしまう。
E発明が解決しようとする課題] 本発明の目的は上述のと2二キ問題点分解決したカラー
トナーを提供するものである。
さらに、本発明の目的は、画像濃度が高(、細線再現性
、ハイライト階調性の優れたカラートナーを提供するも
のである。
さらじ本発明の目的は、長時間の使用で性能の変化のな
いカラートナーな提供するものである。
さらに本発明の目的は、環境変動じ対して性能の変化の
ないカラートナーを提供するものである。
ざらC本発明の目的は、転写性の優れたカラートナーを
提供するものである。
さらに、本発明の目的は、少ない消費量で、高い画像濃
度を得ることの可能なカラートナーを提供するものであ
る。
さらに、本発明の目的は、デジタルな画像信号による画
像形成装置においても、解像性、ハイライト階調性%#
Jl線再現性に優れたトナー画像を形成し得るカラート
ナー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、非磁
性の着色剤含有樹脂粒子と2種以上の無機酸化物からな
るl・ナーおよび磁性粒子を有する現像剤じ適用きれる
カラートナーにおいて、 ■ 該トナーの体積平均径が6〜10μmあり、5μ国
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−=−18,0μMの粒径を有するトナ
ー粒子が0,1〜5.0体積%含有され、16μ魚以上
の粒径を有するトナー粒子が1.0体積%以下含有され
、6.35〜10.1μmのトナー粒子が下記式を満足
する粒度分布を有し、かつ該トナーの見掛粘度が100
℃はおいて104〜5 X 104ボイズ、90℃にお
いて5 X 104 % 5 X 104ボイスの範囲
にあり、05Gの吸熱ピーク値が58〜72℃であり、
■ 該無機酸化物のうちの1種ヒして、シランカップリ
ング剤で表面処理された後、シリコンオイルで表面処理
され、きらじ凝集を解砕する工程を通っており、解砕工
程を通った後のBET法による比表面積をS A 、表
面処理をする前のBET法による比表面積をS+hした
時、S A/S i ;20.8を満足するシリカ微粉
体へを着色剤含有樹脂粒子に対してa重量%含有してお
り、かつ該無機酸化物のうちの1f!εして、該磁性粒
子との摩擦帯電量の絶対値が20μc/g以下で、BE
T法による比表面積Saが30〜200 m’/gの親
水性無機酸化物Bを樹脂粒子に対してb重量%含有して
おり、下式%式%:15 を満足することを特徴ヒするカラートナーに関する。
上記の2種以上の無機酸化物を含有し、上記の粒度分相
を有する本発明のカラートナーは、感光体上に形成きれ
た潜像に忠実に再現することが可能であり、網点および
デジタルのような微小なドツト潜像の再現にもすぐれ、
特Cハイライト部の階調性および解像性茫すぐれた画像
を与える。
さらに、コピーまたはプリントアウト 合でも高画質な保持し、かつ、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
現像分おこなうことが可能であり、経済性および、複写
機また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は、5μ陽以下の粒径の
カラートナー粒子が15〜40個数%(好ましくは20
〜35個数%)であることが一つの特徴である。従来、
カラートナーはおいては5pm以下のカラートナー粒子
は、f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、また、トナー飛散して機械を汚す
成分として、さらに、画像のカブリ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〜30μmにわたる粒度分布を有す
る非磁性トナーおよ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、さらに、ごくわずかのトナー粒子しか
現像されない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。すなわち、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
の優れた画像がえられるものである。
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、コピーまたはプリントアウトをつづけることによ
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して
くる。また、40個数%を超えると、非磁性トナー粒子
相互のa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、
また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。
また、本発明の非磁性トナーにおいては、12.7〜1
6.0μ■の範囲の粒子が0.1〜5.0体積%(好ま
しくは0.2〜3.0体積%)であることがひとつの特
徴である。
これは、前述の5μ馬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、5μ醜以下の粒径の非磁
性トナー粒子は、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
のため非磁性トナーとしての流動性が損われることがあ
る。
本発明者らは、流動性の改善を目的として、前述の2種
以上の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
者らは、さらにトナーの粒度分布について検討を重ねた
ところ、5μm以下の粒径の非磁性トナーを15〜40
個数%含有させた上で、12.7〜16.0μ園のトナ
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。すなわち1.12.7〜16.0μ重の範囲の
トナー粒子が5μm以下の非磁性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もつためと考えられ
、その結果、コピーまたはプリントアウトを続けた場合
でも高濃度で解像性および階調性のすぐれたシャープな
画像が提供されるものである。
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、すなわち、トナーののりすぎが起こり、ト
ナー消費量の増大をまねく。
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。
さらに、6.35〜10.1μm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(d
v )のあいだに、 ハ 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。
本発明者らは、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。
すなわち、一般的な風力18i級によって粒度分布な調
整した場合、上記価が大きいLいうこヒは微小ドツト潜
像を忠実に再現する54m程度のトナー粒子は増加し、
上記値が小吉いというこヒは逆に5μm程度のトナー粒
子は減少するこヒな示しでいるε解きれる。
したがって、Tvが6−10μ日の範囲はあり、かつ、
上記関係式をきらに満足する場合に、良好なトナー流動
性および忠実な潜像再現性が達成される。
また、16um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εが良く、さら(好ま1)(は0.
6体積%以下であり、1゜0体積%より多いヒ、細線再
現における妨げはなるばかりでな(、転写において、感
光体上絵現像きれたトナー粒子の薄層面に16am以上
の粗めのトナー粒子が突出1〕て存在することで、トナ
ー層を介した感光体ヒ転写紙間の微妙な密着状態を不規
則なものヒして、転写条件の変動なひ含おこし、転写不
良画像を発生ずる要因さなる。
また、非磁性トナーの体積平均径は6〜lOμm、好ま
しくは7〜9μ臘であり、この値は先にのべた各構成要
素り切りはなして考えるこヒはで籾ないものであるや体
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(、画像濃度の低いLいう問題点が生じやすい、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た同じ原因によるヒ考えられる。体
積平均粒径10μ謙を超えると解像度が良好でな(、ま
あ?3[写の初めは良く辷も使用をつづけている辷画質
低下を発生しやすい。
トナーの粒度分布は穂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
い すなわち、測定装置起してはコールタ−カウンターTA
−II型(コールタ−社製)を用い、個数分布1体積分
布を出力するインターフみイス(日科機製)およびCX
−1パーソナルコンピユータ(キャノン製)な接続し、
電解液は1級塩化ナトリウhを用いて1%NaCR水溶
液を調製する。測定法起しては前記電解水溶液■0〜1
50肘中に分散剤ヒして界面活性剤、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、古らに
測定試料を2〜20mg加える。試料を懸濁しに電解液
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T^−II型Cより、アバチャーヒ
して100μアパチヤー管用いて、個数な基準起して2
〜40μの粒子の粒度分布を測定して、それから本発明
に係るεころの値を求めた。
本発明においては、前述の粒度分布を有する着色剤含有
樹脂粒子C対して、該無機酸化物のつちの1穏ヒして、
シランカップリング剤で表面処理された後、シリコンオ
イルで表面処理され、さらC凝集を解砕する工程を通っ
ており、解砕工程金運った後のBεT法による比表面積
をSA、表面処理をする前のBET法による比表面積な
Saヒした時、S a/ S s ;2; 0.8を満
足するシリカ微粉体Aをa重量%含有しており、かつ該
無機酸化物のうち1穏ヒして、該磁性粒子ヒのJs!擦
帯電量の絶対値が20μc/g以下で、BET法による
比表面積Saが30〜200 m”/Hの親水性無機酸
化物Bを樹脂粒子に対してbg量%含有しており、下式 %式% を満足することにも特徴がある。
前述した通り、本発明茫おける粒度分布な有するトナー
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ヒ、トナーシ働<
、クーロン力やファンデルワールス力が、重力、慣性力
じ比べて相対的に強(なるので、トナー同士の付着力が
強(なり、トナー凝集体が生じやす(なる。
さらに、トナーを小粒径化するヒ、トナー粒子の表面積
が増え、帯電が過大になりやす(なる。たヒえば、特開
昭54−72054号公報や、特開昭511−1294
37号公報の構成では、トナーの凝集防止や、帯電量の
コントロールが重分ヒは言えない。
これに対して、本発明では、磁性粒子との摩擦帯電量の
絶対値が20μc/g以下である無機酸化物を添加する
ことによって改良した。この低帯電性無機酸化物を適量
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。トナ
ーの流動性が良好になることによって、現像剤の混合性
、トナーのクリーニング性なども良好となる。
また、トナーを小粒径化すると、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る。こ
れに対しても、低帯電性無機酸化物は、キャリアとトナ
ー間の良好なスペーサーとなり、良い効果を及ぼす。
上述のように、親水性の低帯電性無機酸化物は、トナー
凝集の防止あるいは過剰帯電の抑制に非常に効果的であ
るが、これらは、以下に述べる理由によって、3om’
/g (約40mg) 〜200+o’/g (約12
mμ)の範囲である必要があり、より好ましくは、80
m’/g (約25mμ) 〜150m’/g(約15
mμ)の範囲であるのがよい。
すなわち、2oom”/gよりも大きなりET比表面積
を有する低帯電性無機酸化物では、流動性は十分となる
が、弊害は、その親水性故実化しやすいトナーとなる。
劣化は、トナー消費の少ない状態で、複写のランニング
が続いた場合に、帯電量が大きく変化したり、現像剤の
流動性が悪くなったりという現象として表れる。
また、3o1/gよりも小さなりET比表面積を有する
低帯電性無機酸化物では、他の流動性付与剤と併用して
も、十分な流動性を得にくくなる。また、流動性付与剤
の分散も不十分となりやすく、画像cカブリが生じてし
まう。
また、トナーを小粒径化すること心よる弊害としてさら
にトナー転写性の悪化が挙げられる。これは、小粒径ト
ナーが感光体の潜像に対して、薄いトナー層を形成する
ことや、帯電量がいくぶん高めであることなどが原因と
考えられる。
この弊害に対して、本発明ではシランカップリング剤で
表面処理された後、シリコンオイルで表面処理され、さ
らに凝集を解砕する工程を通っており、解砕工程を通っ
た後のBET法による比表面積をS^、表面処理をする
前のBET法による比表面積をSl とした時、SA/
SI≧0.8を満足するシリカ微粉体を用いることによ
って解決した。
S^/S+は解砕処理の程度を表わしており、値が1に
近いほどよく解砕されていることになる。
本発明では、SA/Slが0.8以上のものを用い、よ
り好ましくは0.85以上のものがよい。
シリコンオイルで表面処理したシリカ微粉体を流動性付
与剤として用いれば、トナー転写性が向上する。おそら
く、シリコンオイルの粘性が、トナー トナー間やドラ
ム、トナー間の付着力に影響していると思われる。
しかし、シリコンオイルのみの表面処理では、帯電能が
高すぎてしまったり、オイルの粘性のため、トナーへの
流動性付与が不十分となる。そこで本発明では、シラン
カップリング剤との2段処理を行い、さらに、シリカ微
粉体のa集を解砕した。
いずれの処理も、オイル単独の処理よりもシリカ微粉体
を一次粒子に近づける働きをする。そのため、これらの
処理によって、トナー転写性の改善と、十分な流動性付
与の両立が可能となった。
また、流動性が良好になることにより、生産工程のうえ
でも、発明の良い効果が得られる。本発明の場合、トナ
ー粒径が小さいので、わずかな粗粒が含まれていても、
転写不良などの弊害として表われてしまう。そのため、
外添後には、150メツシュ以上、好ましくは200メ
ツシュ以上の細かいふるいでトナーをふるい、外添時に
発生する融着物などを取り除く。このような細かいふる
いを通過させるには、流動性が良い必要があり、本発明
は効果的である。
また、このシリカ微粉体は、帯電性と流動性付与能力と
いう点で低帯電性無機酸化物を補う働きをする。そのた
め、BETET比表面積80m”7g以上でないと十分
な働きが得られない。より好まし(はi50 m27g
以上がよい。
本発明をより効果的にするためじ唸、疎水性無m酸化物
Aの比表面積をSA、親木性無機酸化物Bの比表面積を
skiとしたεき S^≧SIS であり、AおよびDを着色剤含有樹脂粒子に対lノで、
以下の式を満足するようそれぞれa重量部。
b重量%εして、 0.3:i; a + b SS; 1.5含有さぜる
こ辷が必要である。
(a十b)が上記範囲にないと、帯電性り流動性のバラ
ンスが辷りに(くなる。
さらじ、(a+b)>1.5であると、トナーとしての
定着特性が低下し、特にトラベンの透過性が低下してし
まう。
本発明に用いるシリカ微粉体の表面処理条件どしては、
第一反応ヒして、シランカップリング反応を行ない、シ
ラノール基を化学結合心より消失させた後、第二反応と
して、シリコンオイルにより、表面に疎水性の薄膜を形
成する。
シリコンオイルのIA埋量とし丁はシランカップリング
後のケ′イ酸微粉体100重量部に対し、A/25±A
/30重量部(八:ケイ酸微粉体の比表面積)好ましく
は、 A/25士^/40重量部である。この際、シラ
ンカップリング剤は、シリコンオイルが均質の薄膜を形
成する為の補助的な役割を有1ノ、処理順序には瓜要t
J:意味がある。また、シリコンオイルは、微粉体の帯
電性を決定する九に添加しており、周囲の環境による帯
電性の変化が少ないン二いう特徴がある。処理量として
は(A/25−A/30)重量部未満に於いては、シリ
コンオイルの被膜が不均一になり現像剤への帯電付与が
不充分ヒなる。
この傾向は特に高湿下に於いて著しく、画質の低下を伴
う、また、(A/25−1− A/30)重量部を超え
ると、シリコンオイルが微粉体を結着させてしまい、凝
集体を生じやすくなる。
これ妃より、現像剤への帯電付与性が低下する。
本発明に用いられるケイ酸微粉体は、ケイ素ハロゲン化
合物の蒸気相酸化により生成された、いわゆる乾式シリ
カが好ましい。
また、製造時塩化アルミニウム、塩化チタン等位の金属
ハロゲン化合物ヒ共に蒸気相酸化させ、シリカと金属酸
化物の複合微粉体ヒしてもよい。
その粒径は、平均の一次粒径ヒして0.001〜2μの
範囲である事が望ましく、特に0.002〜0.2μが
好ましい。
本発明に用いられるシランカップリング剤は、一般式 %式% ルシラン等が挙げられるが、上記に限定されるものでは
ない。
本発明に用いられるシリコンオイルは、一般式で表わさ
れ、例えばジメチルジクロルシラン、トリメチルクロル
シラ票、アリルジメチルクロルシラン、ヘキサメチルジ
シラザン、アリルフエニで表わされ、例えば、ジメチル
シリコンオイル、アルキル変性シリコンオイル、α−メ
チルスチレン変性シリコンオイル、クロルフェニルシリ
コンオイル、フッ素変性シリコンオイル等が挙げられる
が、上記C限定されるものではない。
上記シリコンオイルは、25℃に於ける粘度が50〜1
000センチストークスのものが好ましい。
50センチスト一クス未満では熱が加わる事により一部
揮発し、帯電特性が劣化する。また、1000センチス
トークスを超えると、処理作業上、取扱いが困難となる
シランカップリング処理の方法としては、公知技術が使
用できる。例えば、ケイ酸微粉体をクラウド状にした後
、気化させたシランカップリング剤を反応させる乾式処
理、ケイ酸微粉体を溶媒中に分散させた後シランカップ
リング剤を滴下反応させる湿式法が挙げられるが、これ
らに限定されるものではない。
シリコンオイル処理の方法としては、公知技術が使用で
きる0例えば、ケイ酸微粉体とシリコンオイルとを、混
合機を用い混合する。ケイ酸微粉体中にシリコンオイル
を噴霧器を用い噴霧する、或いは溶剤中にシリコンオイ
ルを溶解させた後、ケイ酸微粉体を混合する等が挙げら
れるが、これらに限定されるものではない。
解砕手段としては、例えば、第4−1図に示す様な装置
を用いる。添加剤は導入口13から投入され、入口室9
を通り、回転する分散羽根3にそって回転するブレード
4とライナー7の間の衝撃部8を通り、出口室lOを通
り、リターン路11及びブロワ−14を通り再び同回路
を循環する。解砕処理が終了後、取出し口12から取り
出される。ここにおいて必要により、ジャケット15に
冷却水を流して雰囲気温度を調整するのが好ましい。第
4−2図において、ブレード4とライナー7との間11
aが最短間隙であり、ブレード4の幅すに対応する空間
が衝撃部である。解砕を行なう装置としては、この他に
トナーの分級に用いられるジグザグ分級器、或は、粉砕
に用いられるピンミルなどを改良した装置を用いる事が
できるが装置についてはこれらに限定するものではない
一方、親水性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。また、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。すな
わち、ポリエステル系樹脂は、定着性にすぐれ、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はエチレンまた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、かっ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誘導
体もしくは置換体をジオール成分とし、2価以上のカル
ボン酸またはその酸無水物また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 104〜5 X 104ボイズ、好ま
しくは7.5 XIO’〜2 X 104ボイズ、より
好ましくは108〜104ボイズであり、100 tに
おける見掛粘度は104〜5 X 10′″ボイズ、好
ましく1,1104〜3 X 104ボイズ、より好ま
1ノ(はio’ =2 X 104ボイズであるこεに
より、光透過性良好なカラー〇 I Pが得られ、フル
カラートナーヒしても定着性、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εづる見掛
粘度P、h100℃におυる見掛粘度P、との差の絶対
値が、2 X 104 < IPR−P21 < 4 
X 104の範囲にあるのが特に好ましい。
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 インダ久しンブルー 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、バン
ザイエロー、パーマネントイエロー、ベンジジンイエ画
一等広く使用するこヒができる。その含有量ヒしては、
OHPフィルムの光透過性じ対し敏感に反映するよう結
着樹脂ioo瓜量部に対して12瓜量部以下であり、好
まI)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な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蓼
を与えない無色また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1ノたとき、本
発明は一層効果的になり、その際の負荷電制御剤ヒして
は例えばアルキル置換サリチル酸の金属錯体(例えばジ
−ターシャリ−ブチルサリチル酸のクロム錯体または亜
鉛21(体)の如き有機金R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061〜10重量部、好ましくは0.5〜8
瓜量部添加するのが良い。
本発明に使用される磁性粒子ヒしては、例えば表面酸化
または未酸化の鉄、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わらの合金また
は酸化物及びフふライトなどが使用できる。また、その
製造方法ヒ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1ノ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、あるいはそれらの樹脂とスチレン系樹脂と
の共電合体、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
レン璽合体、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、アクリル樹脂あるいはそれらの
樹脂とスチレン系樹脂との共電合体などである。
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、かつコートを安定にできるも
のである。
上記化合物の被覆層1.ユ、磁性粒子の帯電イ15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兎量
%(好ましくは0.3〜20重量%)である。
これら磁性粒子の電量平均粒径は35〜65pm、好ま
しくは40〜60μmを有することが好ましい。さらに
、重量分布26師以下が2〜6%であり、かつ重量分布
35叩〜43pn+間が5%以」125%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ε通常良好
な結果が得られる。トナー濃度が260%以下では画像
濃度が低(実用不可となり、9%以上ではカブリや機内
飛散を増加せしめ、現像剤の耐用寿命を短める。
また、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などまた
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およびテト
ラフルオロエチレン−ビニリデンフルオライド共重合体
の微粉末あるいは、酸化セリウム、炭化ケイ素の如き研
磨剤あるいは、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
機により充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線機を用いて溶融、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。
以下に本発明において使用するトナーの特性値に係る各
測定法について述べる。
(11摩擦帯電量測定: 第1図が摩擦帯電量測定装置の説明図である。
先ず測定しようとする粒子と現像剤として使用する磁性
粒子の混合物を作る。混合の比率はトナー及び着色剤含
有微粒子の場合には、磁性粒子95重量部に対して5重
量部であり、流動性付与剤の場合には磁性粒子98重量
部に対して2重量部である。
測定しようとする粒子及び磁性粒子を測定環境に置いて
、12時間以上放置した後ポリエチレン製のビンに入れ
、十分混合、撹拌する。
次に、底に500メツシユ(磁性粒子の通過しない大き
さに適宜変更可能)の導電性スクリーン3のある金属製
の測定容器2に摩擦帯電量を測定しようとする粒子と磁
性粒子の混合物を入れ金属製のフタ4をする。このとき
の測定容器2全体の重量を秤りL(g)とする。次に、
吸引機1(測定容器2と接する部分は少なくとも絶縁体
)において、吸引口7から吸引し風量調節弁6を調整し
て真空計5の圧力を250mmAqとする。この状態で
充分(約2分間)吸引を行ないトナーを吸引除去する。
このときの電位計9の電位をV(ボルト)とする。ここ
で8はコンデンサーであり容量をC(pF)とする。ま
た、吸引後の測定容器全体の重量を秤りL (g)とす
る。この摩擦帯電量T (ILc/g)は下式の如く計
算される。
(2)見掛は粘度測定: フローテスターCFT−500型(高滓製作所製)を用
いる。試料は60meshバス品を約1.0〜1.5 
g秤量する。これを成形器を使用し、100kg/cm
”の加重で1分間加圧する。
この加圧サンプルを下記の条件で、常温常温下(温度約
20〜30℃、湿度30〜70%RH)でフローテスタ
ー測定を行い、湿度−見掛は粘度曲線を得る。得られた
スムース曲線より、90℃、100℃の見掛は粘度を求
めそれを該試料の温度に対する見掛は粘度とする。
RATE TEMP       6.OD/M  (
’C1分)SET TEMP       70.OD
EG  (”C)MAX  TEMP        
    200.ODEGINTERVAL     
        3.ODEGPREHEAT    
   300.OSEC(秒)LOAD       
      20.OKGF  (kg)DIE(DI
A)           1.0 MM   (mm
)DIE(LENG)           1.0 
 MMPLUNGER1,OCM”  (cm”)(3
) DSCによる吸熱ピーク値測定: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5〜20B、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
ルミパンを用い、測定温度範囲30℃〜200℃の間で
、昇温速度lO℃/minで常温常温下で測定を行う。
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た温度を、本発明の吸
熱ピーク値とする。
(4)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fli’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0.2gを容量250
mffの三角フラスコ中の水50m2に添加する。メタ
ノールをビューレットからシリカの全潰が濁潤されるま
で滴定する。この際フラスコ内の溶液はマグネチックス
ターラーで常時撹拌する。その終点はシリカ微粉体の全
量が液体中に懸濁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および水の液状混合物
中のメタノールの百分率として表わされる。
[実施例] 以下に実施例をもって本発明の詳細な説明4″る。尚、
「%」及び「部」は、重置%及び重量部を示す。
動艶鮭ユ フタロシアニン顔料 5部 を/\ンシエルミキづ−により十分予備混合を行った後
、3本口・−ルミルで少なくεも2回以上溶融混練し、
冷却後ハンマーミルな用いて粒径約1−2 mm程度に
粗粉砕した。次いでエアージJ−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多分割分
級装置で分級して体積平均粒径が8.3 pm、 5部
m以下が25個数%91247μm〜16μ1mが1.
6体積%、16−m以上が実質上樹脂粒子を得た。
この粒子の見掛粘度は、90℃で6.00X 104ボ
イズ、100℃で1.1xio’ボイスであった。
上記着色剤含有樹脂粒子100部に対して、BET法に
よる比表面積が100m2/gであり、本実施例に用い
る磁性粒子この帯電量が−3p、c/gであるアルミナ
微粉体0.5部とヘキづ゛メチルジシラザンで乾式処理
を行なった後、ジメチルシリコンオイル(KF−96信
越化学)で噴霧による処理を行ない、次に第4−1図に
示す解砕機で解砕したシリカ微粉体(BET法による比
表面積S a 2160m”/g sS A/S 、 
= 160/180 = 0089)0.5部をあわせ
て外添した後、200メツシユのふるいでふるってシア
ントナーとした。このトナーのDSCの吸熱ピークは6
7.2℃であった。
珍考のために、多分割分級機を用いての分級工程を第2
図に模式的に示し、該多分割分級機の断面斜視図(立体
図)を第3図に示した。
このシアントナー6部に対し、スチレン−メタクリル酸
メチル−アクリル酸2工チル代キシル共重合体で表面被
覆したCu−Zn4e系フ工ライト粒子94部を混合し
て現像剤とした。
このトナーの低温低湿環境(15℃、10%RH)にお
6″Jる帯電量、高温高湿環境(32,5℃、85%R
H)における帯電量を第1表に示す。
この現像剤を用い、市販の普通紙複写機(CLC−1キ
ヤノン製)をスリーブ周速280ミリ/secとなるよ
う改造して、30.000枚のランニングテストを単温
繁湿(23℃、60%R1() 、低温低湿cis℃。
lO%RH) 、高温高温(32,5℃985%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
十分な画像濃度の高画質な画像が得られた。
史上」I 流動性付与剤として、BET法による比表面積が220
m27gであり、ジメチルジクロルシランで疎水化処理
した後、ジメチルシリコンオイルKF−96で噴霧によ
る処理を行ない、次に、第4−1図の解砕機で解砕した
シリカ微粉体(S JS 、 = 220/250=0
.88) 0.8部だけを使用したこヒを除いては、実
施例1と同様に行ったところ、低温低湿下において、画
像濃度が1.40から1000枚で1.20に低下し、
複写のランニングが進むにつれてさらに著しくなった。
皮叔−例1 流動性付与剤ヒして、BET法による比表面積が120
m”/gである帯電R−3pc/gのアルミナ微粉体1
.0部だけを使用したことを除いては、実施例1と同様
に行ったところ、複写のランニング中のトナー飛散が実
施例1に比べて多く、また、画像にカブリを生じた。そ
の後、トナー濃度を3%に下げて、同様に行ったが、ト
ナー飛散とカブリは不満足なレベルであった。
比10糺旦 流動性付与剤として、BET法による比表面積が20o
+”7gである帯電量+5ドc/gの酸化チタン0.5
部とBET法による比表面積が250m”7gであり、
ヘキサメチルジシラザンで疎水化処理した後、ジメチル
シリコンオイルで処理を行ない、次に第4−1図に示す
解砕機で解砕したシリカ微粉体(SB/S。
=250/300 =0.83) 0.5部をあわせて
使用したことを除いては、実施例1と同様に行ったとこ
ろ、磁性粒子との混合状態が悪く、十分摩擦−帯電して
いないトナー粒子が生じ、複写のランニングが500枚
程度進んだあたりから画像にカブリが目立つようになっ
た。また、その後、トナー濃度の制御も不安定となった
ので、ランニングテストを中止した。
匿較盟1 実施例1において流動性付与剤のうち、シリカ微粉体を
、ジメチルシリコンオイルだけで処理し次に、解砕処理
を行ったシリカ微粉体(比表面積= 170 tn2/
g (S A/S 、= 170/200 = 0.8
5))に変更したことを除いては、実施例1と同様に行
ったところ、低温低湿環境のランニングテストで、画像
濃度が初期の1.40に対して、500枚では1.15
と低下し、その後も回復しなかった。また、500枚以
降の画像は、背景部のカブリが目立った。
L校班玉 実施例1において流動性付与剤のうち、シリカ微粉体を
解砕処理をしていないシリカ微粉体(比表面積= 14
0 m”7g (S A/S 、= 140/180 
= 0.78))に変更したことを除いては実施例1と
同様に行った。しかし、生産工程の外添後に行うふるい
かけ(200メツシユ)においてトナーの通過性が悪、
く、実施例1に比べて約2倍の時間を費やした。また、
ランニングテストでは、トナーと磁性粒子との混合状態
が悪く、画像として、実施例1よりも約10Vカブリラ
チチユードが狭くなった。
及直立ユ 実施例1において、流動性付与剤のうち、シリカ微粉体
をヘキサメチルジシラザンで処理した後、オレフィン変
性シリコンオイル(KF−415信越化学)で処理を行
い、次に第4−1図に示す解砕機で十分解砕したシリカ
微粉体(比表面積=190m”7g  (S A/S 
l= 190/200 = 0.95))に変更したこ
とを除いては、実施例1と同様に行ったところ、実施例
1と同様に良好な結果が得られた。
裏五班ユ 実施例1において、ローダミン系顔料を3部使用し、 体積平均粒径 8.55− m5P以下が  17  個数% 12.7〜16pm   2.6体積%16−m以上 
  0.1体積% であるマゼンタ樹脂粒子を得た。
上記粉末に、BET法による比表面積が95m”7gで
あって、帯電量が実質上O←c/gのアルミナ微粉体0
.4部と、ジメチルジクロルシランで表面処理した後、
ジメチルシリコンオイルKF−96で表面処理しさらに
、解砕処理を行ったシリカ微粉体(BET法による比表
面積230 m”7g (S A/ S + = 23
0/260=0.88)) 0.6部をあわせて外添し
てマゼンタトナーとした。このトナーの見掛密度は0.
37g/cm”、見掛粘度ハ90℃テ5.7 XIO’
 、 100℃テ5.8×104ボイズ、 DSCの吸
熱ピークは67.8℃であった。
上記トナー6部に対し、スチレン−アクリル酸共重合体
を表面被覆したフェライト粒子94部を混合して現像剤
とした。
この現像剤を用いて実施例1と同様に画出しを行なった
ところ、実施例1同様良好な結果が得られた。
[発明の効果] 本発明によれば、高画質で良好な色再現性を有する画像
を得ることができる上、環境変動によっても良好な環境
特性を発揮するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は摩擦帯電量測定装置の説明図である。 第2図は多分割分級手段を用いた分級工程に関する説明
図を示し、第3図は多分割分級手段の概略的な断面斜視
図を示し、第4図は、本発明に用いる解砕機の一例を示
す。 51・・・多分割分級装置  61・・・粗粉82・・
・所定の粒度を有する粉体

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)非磁性の着色剤含有樹脂粒子と2種以上の無機酸
    化物からなるトナーおよび磁性粒子を有する現像剤に適
    用されるカラートナーにおいて、[1]該トナーの体積
    平均径が6〜10μm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、12.7〜1
    6.0μm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、6.35〜10.1μ
    mのトナー粒子が下記式9≦V×@d@v/N≦14 〔ここで、Vは6.35〜10.1μmの粒径を有する
    トナー粒子の体積%を示し、Nは6.35〜10.1μ
    mの粒径を有するトナー粒子の個数%を示し、@d@v
    は全トナー粒子の体積平均径を示す。〕を満足する粒度
    分布を有し、かつ該トナーの見掛粘度が100℃におい
    て10^4〜5×10^5ポイズ、90℃において5×
    10^4〜5×10^6ポイズの範囲にあり、DSCの
    吸熱ピーク値が58〜72℃であり、[2]該無機酸化
    物のうちの1種として、シランカップリング剤で表面処
    理された後、シリコンオイルで表面処理され、さらに凝
    集を解砕する工程を通つており、解砕工程を通った後の
    BET法による比表面積をS_A、表面処理をする前の
    BET法による比表面積をSi、とした時、S_A/S
    i≧0.8を満足するシリカ微粉体Aを着色剤含有樹脂
    粒子に対してa重量%含有しており、かつ該無機酸化物
    のうちの1種として、該磁性粒子との摩擦帯電量の絶対
    値が20μc/g以下で、BET法による比表面積S_
    Bが30〜200m^2/gの親水性無機酸化物Bを着
    色剤含有樹脂粒子に対してb重量%含有しており、下式 S_A≧S_B、0.3≦a+b≦1.5 を満足することを特徴とするカラートナー。
  2. (2)該着色剤含有樹脂粒子の結着樹脂が、ポリエステ
    ル樹脂を主成分とし、該親水性無機酸化物がアルミナ及
    び/または酸化チタンであることを特徴とする請求項(
    1)記載のカラートナー。
  3. (3)着色剤含有樹脂粒子と無機酸化物を混合せしめた
    後、150メッシュ以上のふるいを通過させる工程を有
    する製造方法によって製造されたことを特徴とする請求
    項(1)記載のカラートナー。
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