JP3503415B2 - 非磁性カラートナー - Google Patents

非磁性カラートナー

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JP3503415B2 JP12365997A JP12365997A JP3503415B2 JP 3503415 B2 JP3503415 B2 JP 3503415B2 JP 12365997 A JP12365997 A JP 12365997A JP 12365997 A JP12365997 A JP 12365997A JP 3503415 B2 JP3503415 B2 JP 3503415B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、静電潜像現像用非
磁性トナーに関し、特にフルカラー静電式複写機やフル
カラーレーザービームプリンター等のフルカラー画像形
成装置に用いる静電潜像現像用非磁性トナーに関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、感光体等の静電潜像担持体上
に形成された静電潜像をトナーを用いて現像し、このト
ナー像を記録紙等の記録部材上に転写して画像形成を行
う画像形成方法が、複写機、プリンター、ファクシミリ
等に幅広く用いられており、近年では複数色のカラート
ナーを重ね合わせることにより多色画像を再現するフル
カラー画像形成装置も実用化されている。
【0003】このようなフルカラー画像形成装置におい
ては、例えば、光ビームを照射する等のデジタル書き込
みにより負に帯電された有機系感光体上にドット単位で
静電潜像を形成し、この潜像を負荷電性のマゼンタトナ
ー、シアントナー、イエロートナーおよび必要に応じて
ブラックトナーを使用して反転現像し、各色のトナー像
を重ね合わせることにより多色画像の再現を行ってい
る。
【0004】近年、フルカラー画像形成装置の小型化が
検討されているが、そのためには現像装置を小型化する
必要がある。これはフルカラー画像形成装置ではシアン
現像剤、イエロー現像剤、マゼンタ現像剤およびブラッ
ク現像剤をそれぞれ収容した4つの現像装置が必要とさ
れるためである。現像装置を小型化するにあたってはト
ナーとキャリアとの攪拌機構等が必要ない非磁性1成分
現像装置が有利であるが、非磁性1成分現像装置の場合
には現像剤担持部材や現像剤規制部材にトナー固着が発
生しやすいという問題がある。この問題は透光性を必要
とし定着時にシャープメルトな特性を示すバインダー樹
脂を用いたフルカラー用トナーで特に顕著である。
【0005】また、従来より熱ロール定着方式やベルト
定着方式等の接触加熱定着方式によって転写紙上に担持
されたトナー像を定着させる場合、定着上ローラや定着
ベルト等のトナー像に接触する部材に溶融したトナーが
転移し、この転移したトナーが次の転写紙に再付着して
画像ノイズを生じる現象(オフセット現象)が問題とな
っている。
【0006】オフセット現象を防止する技術として、ト
ナーに接触する定着部材にシリコーンオイル等の離型剤
を塗布する技術や、トナー中に低分子量ポリプロピレン
等のワックスを含有させる技術が知られており、フルカ
ラートナーにおいては離型剤を定着部材に塗布する技術
が一般的に用いられている。しかし、この方法では離型
剤の塗布機構等が必要となるため、フルカラー画像形成
装置の小型化の観点からトナーにワックスを含有させる
技術が検討されている。しかし、単にワックスを添加す
るだけでは十分に耐オフセット性を向上させることがで
きなかったり、ワックスの添加により感光体に対するフ
ィルミング等の新たな問題が生じてしまう。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した問
題を解決したフルカラー画像形成用の非磁性トナーを提
供することを目的とする。
【0008】即ち、本発明は、耐オフセット性に優れ、
且つ感光体へのフィルミングの問題を解消した非磁性カ
ラートナーを提供することを目的とする。
【0009】また、本発明は、非磁性一成分現像方式に
用いた際に、現像剤担持部材や現像剤規制部材に対する
トナー固着の問題を解消した非磁性カラートナ−を提供
することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、少なくともバ
インダー樹脂、有彩色着色剤およびワックスを含有して
なる非磁性カラートナーにおいて、前記ワックスとし
て、熱量分析における吸熱ピーク値が130〜138℃
の範囲にあり、且つ重量分子量分布におけるピーク値が
7500〜12000の範囲にある非酸化型ポリプロピ
レンワックスと、熱量分析における吸熱ピーク値が13
8〜150℃の範囲にある酸化型ポリプロピレンワック
スとの溶融ブレンドワックスをバインダー樹脂100重
量部に対して0.5〜5重量部含有し、溶融ブレンドワ
ックスの酸価が0.5〜20KOHmg/gである非磁
性カラートナーに関する。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の非磁性カラートナーは、
熱量分析における吸熱ピーク値が130〜138℃、好
ましくは130〜137℃の範囲にあり、且つ重量分子
量分布におけるピーク値が7500〜12000、好ま
しくは8000〜11500の範囲にある非酸化型ポリ
プロピレンワックスと、熱量分析における吸熱ピーク値
が138〜150℃、好ましくは139〜146℃の範
囲にある酸化型ポリプロピレンワックスとを含有してい
る。ここで酸化型ポリプロピレンワックスとは、マレイ
ン酸、アクリル酸、メタクリル酸、無水マレイン酸等の
酸モノマーで変性されたポリプロピレンワックスを表
し、非酸化型ポリプロピレンワックスとは、このような
変性のなされていないポリプロピレンワックスを表す。
【0012】非酸化型ポリプロピレンワックスの吸熱ピ
ーク値が130℃より低い場合や、酸化型ポリプロピレ
ンワックスの吸熱ピーク値が138℃より低い場合に
は、トナーの耐オフセット性が低下してしまう。また吸
熱ピーク値が高すぎるとバインダー樹脂に対する分散性
が低下しフィルミングが発生し易くなる。非酸化型ポリ
プロピレンワックスの重量分子量分布におけるピーク値
が7500より小さい場合には、非磁性1成分現像装置
の現像剤規制部材や現像剤搬送部材へのトナーの固着が
発生し、12000より大きくなると感光体へのフィル
ミングが生じてしまう。
【0013】本発明において、上記非酸化型ポリプロピ
レンワックスと酸化型ポリプロピレンワックスの合計の
含有量は、バインダー樹脂100重量部に対して0.5
〜5重量部、好ましくは0.5〜4重量部である。ワッ
クスの総含有量が0.5重量部より少ないとワックスを
添加する効果が不十分となり、5重量部より多くなると
カラートナーの透光性が低下する。また、非酸化型ポリ
プロピレンワックスと酸化型ポリプロピレンワックスの
重量比(非酸化型ポリプロピレン/酸化型ポリプロピレ
ン)は80/20〜99.5/0.5、好ましくは85
/15〜99/1である。
【0014】また、本発明においては、上記非酸化型ポ
リプロピレンワックスと酸化型ポリプロピレンワックス
を溶融ブレンドして得られた溶融ブレンドワックスを用
いることが、バインダー樹脂に対するワックスの分散性
を向上させる観点から好ましい。溶融ブレンドワックス
の酸価は0.5〜20KOHmg/g、好ましくは1〜
10KOHmg/g、より好ましくは1〜6KOHmg
/gである。酸価が小さいとバインダー樹脂に対する分
散性向上の効果が小さくなり、酸価が大きすぎると耐オ
フセット性が低下する。
【0015】本発明のトナーに用いるバインダー樹脂と
しては、上述したワックス粒子が分散されたフルカラー
トナーとして優れた透光性並びに色再現性を得るために
特定の溶融特性を有する樹脂を使用する必要があり、具
体的には100℃における溶融粘度が5×104 〜1×
106 ポイズであり、90℃における溶融粘度V1 と1
00℃における溶融粘度V2 との比V1 /V2 が8以
上、好ましくはV1 /V2 が8〜40であるものを使用
する。上記V1 /V2 が8より小さいものを使用すると
面積率の低い画像を再現した場合にドット画像の表面平
滑性が損なわれて乱反射を生じやすくなり透光性や色再
現性が不十分となる。
【0016】このような溶融粘度特性を有するバインダ
ー樹脂であれば樹脂の種類は限定されず、例えばスチレ
ン−アクリル系共重合樹脂、ポリエステル系樹脂、エポ
キシ系樹脂等を使用することができ、これらを単独でま
たは混合して使用することができる。これらの樹脂の中
でも特にポリエステル系樹脂が好ましい。
【0017】本発明のトナーに用いる着色剤としては、
公知の染顔料を使用することができ特に限定されるもの
ではない。即ち、シアン、マゼンタおよびイエローの各
カラートナーにはそれぞれ対応する有彩色染顔料を使用
すればよく、黒色トナーにはカーボンブラックを使用す
ることが好ましい。
【0018】なお、カラートナーに用いる有彩色着色剤
はマスターバッチ処理あるいはフラッシング処理により
着色剤の分散性を向上させたものが好適である。着色剤
の含有量はバインダー樹脂100重量部に対して2〜1
5重量部が好ましい。
【0019】本発明のトナ−には上記以外にも荷電制御
剤等の所望の添加剤を添加してもよい。
【0020】荷電制御剤としては、公知のものを使用す
ることができ、特に限定されるものではない。また、カ
ラートナーに用いる荷電制御剤はカラートナーの色調、
光透過性に悪影響を及ぼさない無色、白色あるいは淡色
の荷電制御剤が使用可能であり、例えばサリチル酸誘導
体の亜鉛錯体等のサリチル酸金属錯体、カリックスアレ
ン系化合物、有機ホウ素化合物、含フッ素4級アンモニ
ウム塩系化合物等の荷電制御剤を使用することが好まし
い。上記サリチル酸金属錯体としては例えば特開昭53
−127726号公報、特開昭62−145255号公
報等に記載のものが、カリックスアレン系化合物として
は例えば特開平2−201378号公報等に記載のもの
が、有機ホウ素化合物としては例えば特開平2−221
967号公報等に記載のものが、また含フッ素4級アン
モニウム塩系化合物としては例えば特開平3−1162
号公報等に記載のものが使用可能である。
【0021】このような荷電制御剤を添加する場合は、
結着樹脂100重量部に対して0.1〜10重量部、好
ましくは0.5〜5.0重量部使用することが好まし
い。
【0022】また、本発明においては、トナー粒子に対
して0.2〜3重量%の無機微粒子を外添することが好
ましい。このような無機微粒子としては疎水化剤で表面
処理されたシリカ、チタニア、アルミナ、チタン酸スト
ロンチウム、酸化錫等を単独であるいは2種以上混合し
て使用することができる。また、このような無機酸化物
以外に1μm以下の樹脂微粒子を外添してもよい。
【0023】そして、本発明に係るトナーは、体積平均
粒径を4〜10μm、好ましくは5〜9μmに調整する
ことが画像の高精細再現性の観点から好ましい。
【0024】本発明のトナーは、キャリアと混合して用
いる二成分現像剤用トナーとして、またキャリアを使用
しない一成分現像剤用トナーとして使用可能である。特
に、フルカラー画像形成装置の小型化の観点からは、現
像剤担持体である現像スリーブに現像剤規制部材である
弾性ブレードを圧接させた構成を有しており、規制部を
通過させる際にトナーを荷電させる非磁性一成分現像方
式に用いることが好ましい。
【0025】また、本発明のトナーを二成分現像剤とし
て用いる場合に好ましいキャリアは、例えば、鉄、マグ
ネタイト、フェライト等の磁性体粒子を樹脂で被覆して
なる樹脂コートキャリア、あるいは磁性体微粉末を結着
樹脂中に分散して成るバインダ−型キャリアである。被
覆樹脂としてシリコ−ン系樹脂、オルガノポリシロキサ
ンとビニル系単量体との共重合樹脂(グラフト樹脂)ま
たはポリエステル系樹脂を用いた樹脂コートキャリア、
あるいは結着樹脂としてスチレンーアクリル系樹脂、ポ
リエステル系樹脂あるいはこれらの混合物を用いたバイ
ンダー型キャリアを使用することがトナースペント等の
観点から好ましい。また、キャリアの体積平均粒径は2
0〜60μmのものを使用することが高画質の確保とキ
ャリア付着防止の観点から好ましい。
【0026】
【実施例】以下、本発明について実施例を挙げて具体的
に説明するが、これに限定されるものではない。
【0027】(非酸化型ポリプロピレンワックスN1の
製造例)ポリプロピレン樹脂(融点165℃、分子量1
0万)を、外部からバーナーの放射熱で400℃に加熱
されている管の中を通して60分間クラッキング(熱分
解)を行った。得られた非酸化型ポリプロピレンワック
スN1のDSCによる吸熱ピーク値は134.6℃、重
量分子量分布におけるピーク値は9650であった。
【0028】(非酸化型ポリプロピレンワックスN2の
製造例)上記N1の製造例においてクラッキング時間を
55分間にする以外は同様にして、DSCによる吸熱ピ
ーク値134.8℃、重量分子量分布におけるピーク値
11190の非酸化型ポリプロピレンワックスN2を得
た。
【0029】(非酸化型ポリプロピレンワックスN3の
製造例)上記N1の製造例においてクラッキング時間を
65分間にする以外は同様にして、DSCによる吸熱ピ
ーク値134.2℃、重量分子量分布におけるピーク値
8240の非酸化型ポリプロピレンワックスN3を得
た。
【0030】(非酸化型ポリプロピレンワックスN4の
製造例)上記N1の製造例においてクラッキング時間を
70分間にする以外は同様にして、DSCによる吸熱ピ
ーク値133.1℃、重量分子量分布におけるピーク値
7040の非酸化型ポリプロピレンワックスN4を得
た。
【0031】(非酸化型ポリプロピレンワックスN5の
製造例)上記N1の製造例においてクラッキング時間を
50分間にする以外は同様にして、DSCによる吸熱ピ
ーク値137.5℃、重量分子量分布におけるピーク値
13500の非酸化型ポリプロピレンワックスN5を得
た。
【0032】(非酸化型ポリプロピレンワックスN6の
製造例)上記N1の製造例においてクラッキング時間を
75分間にする以外は同様にして、DSCによる吸熱ピ
ーク値126.0℃、重量分子量分布におけるピーク値
6700の非酸化型ポリプロピレンワックスN6を得
た。
【0033】(酸化型ポリプロピレンワックスS1の製
造例)上記N1の製造例においてクラッキング時間を4
0分間にする以外は同様にして得られた非酸化型ポリプ
ロピレンワックス450重量部と無水マレイン酸50重
量部をキシレン500重量部に加熱溶解した。この溶液
にジーtーブチルパーオキサイド15重量部を添加し
て、昇温し攪拌しながら180℃にて5時間反応させ
て、無水マレイン酸で変性した酸化型ポリプロピレンワ
ックスS1を得た。得られた酸化型ポリプロピレンワッ
クスS1のDSCによる吸熱ピーク値は143.2℃で
あった。
【0034】(酸化型ポリプロピレンワックスS2の製
造例)上記S1の製造例においてクラッキング時間を6
0分間にする以外は同様にしてDSCによる吸熱ピーク
値134.0℃の酸化型ポリプロピレンワックスS2を
得た。
【0035】(溶融ブレンドワックスB1の製造例)非
酸化型ポリプロピレンワックス(N1)450重量部と
酸化型ポリプロピレンワックス(S1)50重量部を溶
融ブレンドして、酸価4KOHmg/gの溶融ブレンド
ワックスB1を得た。
【0036】(溶融ブレンドワックスB2の製造例)非
酸化型ポリプロピレンワックス(N2)475重量部と
酸化型ポリプロピレンワックス(S1)25重量部を溶
融ブレンドして、酸価2KOHmg/gの溶融ブレンド
ワックスB2を得た。
【0037】(溶融ブレンドワックスB3の製造例)非
酸化型ポリプロピレンワックス(N3)475重量部と
酸化型ポリプロピレンワックス(S1)25重量部を溶
融ブレンドして、酸価2KOHmg/gの溶融ブレンド
ワックスB3を得た。
【0038】(溶融ブレンドワックスB4の製造例)非
酸化型ポリプロピレンワックス(N4)475重量部と
酸化型ポリプロピレンワックス(S1)25重量部を溶
融ブレンドして、酸価2KOHmg/gの溶融ブレンド
ワックスB4を得た。
【0039】(溶融ブレンドワックスB5の製造例)非
酸化型ポリプロピレンワックス(N5)475重量部と
酸化型ポリプロピレンワックス(S1)25重量部を溶
融ブレンドして、酸価2KOHmg/gの溶融ブレンド
ワックスB5を得た。
【0040】(溶融ブレンドワックスB6の製造例)非
酸化型ポリプロピレンワックス(N6)400重量部と
酸化型ポリプロピレンワックス(S2)100重量部を
溶融ブレンドして、酸価8KOHmg/gの溶融ブレン
ドワックスB6を得た。
【0041】(実施例1)ポリエステル樹脂(100℃
における溶融粘度1×105 ポイズ、90℃における溶
融粘度/100℃における溶融粘度=9、軟化点98
℃)とシアン顔料(C.I.ピグメントブルー15:
3)とを樹脂:顔料が7:3の重量比になるように加圧
ニーダーに仕込み混練した。得られた混練物を冷却後フ
ェザーミルにより粉砕し顔料マスターバッチを得た。
【0042】上記ポリエステル樹脂93重量部、上記顔
料マスターバッチ10重量部、溶融ブレンドワックス
(B1)3重量部、負荷電制御剤としてサリチル酸亜鉛
錯体(E−84;オリエント化学工業社製)3重量部を
ボールミルで十分混合した後、混合物を2軸押出混練機
(PCM−30;池貝鉄工社製)で溶融混練した。得ら
れた混練物を冷却した後、フェザーミルで粗粉砕、ジェ
ットミルで微粉砕し、さらに微粉分級することにより体
積平均粒径8.0μmの着色粒子を得た。この着色粒子
100重量部に疎水性シリカ(タラノックス500;タ
ルコ社製)0.5重量部を混合添加して着色粒子を疎水
性シリカで表面処理しトナーAを得た。
【0043】(実施例2)実施例1において、溶融ブレ
ンドワックス(B1)を溶融ブレンドワックス(B2)
に変更する以外は同様にしてトナーBを得た。
【0044】(実施例3)実施例1において、溶融ブレ
ンドワックス(B1)を溶融ブレンドワックス(B3)
に変更する以外は同様にしてトナーCを得た。
【0045】(比較例1)実施例1において、溶融ブレ
ンドワックス(B1)を溶融ブレンドワックス(B4)
に変更する以外は同様にしてトナーDを得た。
【0046】(比較例2)実施例1において、溶融ブレ
ンドワックス(B1)を溶融ブレンドワックス(B5)
に変更する以外は同様にしてトナーEを得た。
【0047】(比較例3)実施例1において、溶融ブレ
ンドワックス(B1)を溶融ブレンドワックス(B6)
に変更する以外は同様にしてトナーFを得た。
【0048】(比較例4)実施例1において、溶融ブレ
ンドワックス(B1)を非酸価型ポリプロピレンワック
ス(N1)に変更する以外は同様にしてトナーGを得
た。
【0049】(比較例5)実施例1において、溶融ブレ
ンドワックス(B1)を酸価型ポリプロピレンワックス
(S2)に変更する以外は同様にしてトナーHを得た。
【0050】なお、上述した分子量はゲルパーミエーシ
ョンクロマトグラフィー(807−IT型;日本分光工
業社製)を使用し、キャリア溶媒としてテトラヒドロフ
ランを使用して、ポリスチレン換算により分子量を求め
た。
【0051】ワックスの吸熱ピーク値は示差走査熱量計
(DSC−200;セイコー電子社製)を用いて測定し
た。
【0052】酸価は秤量された試料を適当な溶媒に溶解
し、フェノールフタレイン等の指示薬を使用して酸性基
を中和するのに必要な水酸化カリウムのmg数で表し
た。
【0053】樹脂の溶融粘度および軟化点は、フローテ
スター(CFT−500;島津製作所社製)を用いて測
定し、試料1.0gについて1.0mm×1.0mmの
ダイを使用し、昇温速度3.0℃/min、荷重30k
gの条件で測定を行い、試料が1/2流出したときの温
度を軟化点とした。
【0054】上記各トナーに対して下記の各評価を行い
その結果を表1に示した。
【0055】(耐オフセット性)非磁性一成分現像装置
を搭載した電子写真プリンター(SP−1000;ミノ
ルタ社製)を定着ローラの設定温度を調整できるように
改造し、定着ローラ設定温度を変えて画出しを行いオフ
セットが発生する温度を調べた。オフセット発生温度が
180℃以上のものを◎、170℃以上180℃未満の
ものを○、160℃以上170℃未満のものを△、16
0℃未満のものを×として評価した。
【0056】(固着性)上記SP−1000の感光体を
取り外し現像装置に上記各トナーを入れ20時間現像ス
リーブを連続回転させる。現像スリーブやトナー規制ブ
レードにトナーの固着が発生して現像スリーブ上に白ス
ジ(規制部のトナー固着によりスリーブ上にスジ状にト
ナー層が形成されない現象)が発生し、これが画像上に
ノイズとして現れる場合を×、白スジは僅かに生じたが
画像上にノイズは発生せず実用上問題のないものを△、
白スジの発生のないものを○として評価した。
【0057】(フィルミング)上記SP−1000より
6000枚の耐刷後において、感光体上を目視により評
価し、フィルミングが全く観察されなかったものを○、
若干観察されるものの画像上にはノイズとして現れない
ものを△、フィルミングが観察され画像上にもノイズと
して現れるものを×として評価した。
【0058】
【表1】
【0059】
【発明の効果】本発明によれば、マゼンタトナー、シア
ントナー、イエロートナーおよび黒色トナ−を用いて多
色画像を再現するフルカラー画像形成装置に使用される
静電潜像現像用非磁性トナーにおいて、優れた耐オフセ
ット性とフィルミング性とを両立させることができる。
また本発明によれば、非磁性一成分現像方式に用いた場
合にも、現像剤担持部材や現像剤規制部材へのトナー固
着の問題を解消することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黒瀬 克宣 大阪市中央区安土町二丁目3番13号 大 阪国際ビル ミノルタ株式会社内 (56)参考文献 特開 平8−240923(JP,A) 特開 平8−234474(JP,A) 特開 平8−166686(JP,A) 特開 平8−106173(JP,A) 特開 平8−82957(JP,A) 特開 平6−208244(JP,A) 特開 平4−358159(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03G 9/08

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくともバインダー樹脂、有彩色着
    色剤およびワックスを含有してなる非磁性カラートナー
    において、前記ワックスとして、熱量分析における吸熱
    ピーク値が130〜138℃の範囲にあり、且つ重量分
    子量分布におけるピーク値が7500〜12000の範
    囲にある非酸化型ポリプロピレンワックスと、熱量分析
    における吸熱ピーク値が138〜150℃の範囲にある
    酸化型ポリプロピレンワックスとの溶融ブレンドワック
    スをバインダー樹脂100重量部に対して0.5〜5重
    量部含有し、溶融ブレンドワックスの酸価が0.5〜2
    0KOHmg/gであることを特徴とする非磁性カラー
    トナー。
  2. 【請求項2】 前記バインダー樹脂の100℃におけ
    る溶融粘度が5×104〜1×106 poiseであ
    り、90℃における溶融粘度V1 と100℃における溶
    融粘度V2 との比V1 /V2 が8以上である請求項1記
    載の非磁性カラートナー。
  3. 【請求項3】 前記トナーが、非磁性一成分用トナー
    である請求項1または請求項2記載の非磁性カラートナ
    ー。
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