JPH04177364A - 磁性トナー - Google Patents

磁性トナー

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JPH04177364A
JPH04177364A JP2307889A JP30788990A JPH04177364A JP H04177364 A JPH04177364 A JP H04177364A JP 2307889 A JP2307889 A JP 2307889A JP 30788990 A JP30788990 A JP 30788990A JP H04177364 A JPH04177364 A JP H04177364A
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magnetic
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Masami Tomita
正実 冨田
Tomoe Hagiwara
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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、静電記録法、静電印刷法などに
おいて形成される静電荷像(静電潜像)を現像するため
の乾式磁性トナーに関する。
〔従来の技術〕
一般に電子写真法又は静電記録法等においては、光導電
性感光体又は誘電体等よりなる潜像担持体上に形成され
た静電潜像を現像するために、現像スリーブ等トナー供
給ローラー上でブレード等によって薄層化され、且つ適
当に帯電され微粉末化されたトナーを用い、現像後必要
に応じて紙等の転写材にトナー画像を転写した後、加熱
圧力、溶剤蒸気等によって定着し、複写物が得られる。
これら電子写真法等に適用される現像方法としては、大
別して乾式現像法と湿式現像法とかある。
前者は更に二成分系現像剤を用いる方法と一成分系現像
剤を用いる方法に二分される。二成分現像法には、トナ
ーを搬送するキャリアの種類により、鉄粉キャリアを用
いるマグネットブラシ法、ビーズキャリアを用いるカス
ケード法、ファーを用いるファーブラシ法等がある。
一方、−成分現像法は、例えば、米国特許第3.909
,258号明細書に記載の誘導現像法、その他、タッチ
ダウン法、充電現像法、ジャンピング法、インプレッシ
ョン法、パウダークラウド法、ファーブラシ法等に代表
されるトナーのみを使用する現像方法であって、簡略な
構成の現像装置が使用できること、二成分現像法におけ
る現像剤の劣化を回避することが容易であること、及び
比較的安定に良質の画像が得られること等のため、近年
活発に研究がなされ、商品化がなされている。
ただ、−成分現像方法においては、キャリアーを使用し
ないため、静電潜像面へのトナーの供給にかかわる均一
トナー層の形成、搬送の制御、更にトナーへの充分な電
荷付与及び制御の難しさが存在する。すなわち、トナー
に充分な電荷を付与するためには、トナーを安定に薄層
に形成させることが必要である。ところが、トナー層を
如何に薄層化しても、キャリアーを用いる二成分現像法
に比して帯電効率が低く、トナー間に帯電むらが生じる
といった不都合が生じ、従って、得られる画像には、画
像ムラ、にじみ、カブリ等が発生する場合が多い。
また、長期使用により現像装置内にて、トナーを薄層化
させるためのトナー薄層化ブレードやトナー搬送部材表
面に、トナーが強固に付着、融着し、画像ムラが発生す
る場合も多く、現像装置内での撹拌により、トナーが付
着凝集し、トナー搬送部材へのトナーの補給性が不充分
となり、求める画像が得られなくなる場合も多い。更に
、高温高湿下では、トナー表面が吸湿して低抵抗化し、
転写性が不充分となったり、低温低湿下では、トナーの
帯電性が上昇しすぎ、現像性が不充分になる等、環境条
件により、画像品質が大幅に変化する場合が多い。
そこで、このような従来技術の欠点を解決するために、
例えば、トナー粒子よりも小さいポリフッ化ビニリデン
とシリカを含有したトナー(特開昭50−120631
号公報)、無機質炭化物あるいは窒化物のごとき硬質微
粉末を添加したトナー(特開昭54−19747号公報
)、炭化ケイ素、窒化ケイ素、炭化ホウ素、酸化ジルコ
ニウム及び酸化クロムの少なくとも1種を添加したトナ
ー(特開昭60−122958号公報)、潤滑剤と研磨
剤とを添加したトナー(特開昭60−179748号公
報)、潤滑剤と研磨剤として酸化セリウムを外添したト
ナー(特開昭61−69074号公報)、TiCを外添
したトナー(特開昭61−137165号公報)や規定
硬度の感光体へ正帯電した磁性トナーと酸化物系セラミ
ックス微粉体シリカと非酸化物系セラミックスSiCと
を含有する現像剤を使用する現像方法(特開昭61−1
12153号公報)などが提案されている。
[発明が解決しようとする課題] ところが、前記のような外添剤の組み合わせ添加では、
トナー搬送部材上でのトナーの帯電性が低かったり、同
搬送部材上でのトナー薄層の経時安定性が劣ったりなど
して、トナー搬送部材上でのトナー薄層の均一性が不充
分であり、鮮明で原稿に忠実な画像を得るという点で、
未だ満足させるものではなかった。
従って、本発明の目的は、トナー搬送部材上で充分に均
一なトナー薄層が形成され、その結果鮮明で原稿に積実
な画像が得られる磁性トナーを提供することにある。
[課題を解決するための手段] 一成分系磁性トナーを使用して、鮮明な画像を得るため
には、常にトナー搬送部材上でのトナー薄層が均一であ
ることが要求される。また、そのためには、常に下記の
条件をすべて満足する必要がある。
(1)トナー搬送部材上へのトナーの補給状態が均一で
ある。(特に、トナー現像後のトナー搬送部材上へも、
トナーが直ちに供給される。)(ii)トナーの搬送部
材上での帯電性が均一かつ充分である。(特に、トナー
の搬送部材上での帯電立上りが早く、低帯電や未帯電の
トナーが存在しない。) (m)トナー搬送部材表面やトナー薄層化ブレードへの
トナーの融着が発生せず、トナーの薄層均一性を妨げな
い。
(iv )長期の使用や使用環境条件の変化によっても
、上記(i)〜(iii)の状態が常に維持される。
本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、磁性トナー粒子
に研磨材、潤滑剤及び疎水性酸化物微粉末の王者を外添
したトナーが上記目的に適合することを見いだし、本発
明を完成するに至った。
すなわち、本発明によれば、少なくとも結着樹脂と磁性
粉からなるトナーにおいて、非酸化物である研磨材、固
体粉末の潤滑剤及び疎水化度40%以上の疎水性酸化物
微粉末を配合してなることを特徴とする磁性トナーが提
供される。
本発明の磁性トナーは、磁性トナー粒子に前記の研磨剤
、潤滑剤及び疎水性酸化物微粉末を外添するという構成
にしたことから、本発明のトナーによると、トナー搬送
部材上でのトナー薄層の均一化が達成される。本発明の
トナーにより、該トナー薄層の均一化が達成されるのは
、前記三種の外添剤を組み合わせて添加したことによる
ものであり、例えば、前記外添剤中の一種又は二種のみ
を外添した場合には、前記(1)〜(IV)の条件か不
充分となって、トナー薄層の均一化は達成されない。
本発明において使用される非酸化物である研磨材として
は、ホウ素、ケイ素、チタン、ジルコニウム及びタング
スタンの炭化物やチタン、ホウ素及びジルコニウムの窒
化物などが挙げられる。特に、これらの中でも炭化ケイ
素が、トナーのカブリ防止効果が大きいので好ましい。
また、この非酸化物である研磨材は、磁性トナー粒子1
00重量部に対し、0.1〜10.0重量部添加するこ
とが好ましい。この添加量が0.1重量部未満の場合に
は、トナー搬送部材上でのトナー層の均一性か不充分で
あり、逆に10,0重量部を越えると、現像部内の各ユ
ニットや感光体等を傷つける場合がある。
また、本発明で使用される固体粉末の潤滑剤としては、
各種の界面活性物質等か挙げられるか、特にステアリン
酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム等のステアリン酸金属
化合物か好ましい。ステアリン酸金属化合物を使用する
と、トナー搬送部材上のトナー薄層の経時安定性か高く
なる。なお、固体粉末の潤滑剤は、磁性トナー粒子10
0重量部に対し0.05〜05重量部添加することが好
ましい。
この添加量が0.05重量部未満の場合には、トナー薄
層が不均一となる場合があり、逆に0.5重量部を越え
る場合には、トナー補給性の経時安定性が劣る場合があ
る。
本発明で使用される疎水化度40%以上の疎水性酸化物
微粉末としては、シリカ(Sin、)、チタニア(Ti
e、)、アルミナ(AQ、 0. )等の微粉末を一定
の方法で疎水化したものが挙げられる。これらの中でも
、特にシリカを使用するのが好ましい。疎水化度40%
以上のシリカ微粉末の使用によって、トナー搬送部材上
のトナー薄層の均一性が容易に得られる。
なお、疎水化度が40%以上の疎水性酸化物は、磁性ト
ナー粒子100重量部に対し0.1〜3.0重量部添加
することが好ましい。この添加量か0.1重量部未満の
場合には、トナーの搬送部材への補給性不良によりトナ
ー層が不均一となり、逆に3.0重量部を越える場合に
は、現像装置からトナーが飛散するといった現像が発生
する場合がある。また、疎水性酸化物の疎水化度が40
%未満の場合には、高温高温環境下で、トナー表面に水
分が作用してトナーが凝集しやすくなり、トナー搬送部
材上のトナー薄層が不均一となって、画像にムラが発生
する場合がある。
なお、疎水化度の測定は、次のようにして行なったもの
である。
200+nQのビーカーに水50mQを入れ、0.2g
の酸化物微粉末を添加する。そして、マグネットスター
ラーでゆるやかに撹拌しつつ、滴下時に先端が水中に浸
漬されたビユレットからメタノールを加え、浮かんでい
る酸化物微粉末か沈み始め、完全に沈んだ時の滴下メタ
ノールのmQ数を読み、次式により計算された値を疎水
化度とする。
但し、Aは滴下メタノールのmQ数を示す。
メタノールはこの場合、界面活性作用を有し、メタノー
ルの滴下に伴って、浮いている酸化物微粉末がメタノー
ルを介して水中に分散するので疎水化度の値が大きい程
、酸化物微粉末の疎水性か大きい。
疎水性酸化物微粉末の代表例として、疎水性シリカ微粉
末について説明すると、疎水性シリカ微粉末は、二酸化
ケイ素粒子の表面に位置する表面ケイ素原子に、酸素原
子を介して、有機基を有するケイ素原子が化学的に結合
しているものである。
この有機基を有するケイ素原子を、R,Si基、R,R
Si基、R,R,R,Si基として表わすと、R1は炭
素原子数1以上の飽和若しくは不飽和の脂肪族有機基又
は少なくとも1つの炭化水素環を有する有機基である。
なお、R7及びR2は、それぞれ水素原子、飽和若しく
は不飽和の脂肪族有機基又は炭化水素環を有する非親水
性の有機基である。また、R1、R2及びR3は、互い
に同じであっても異なっていてもよい。
疎水性シリカの微粉末としては、表面のケイ素原子がシ
ラノール基となっている親水性シリカの微粉末を、R,
R,Ra5iX、 R,R,SiX、若しくはR,Si
X3(Xはハロゲン原子、メトキシ基、エトキシ基、プ
ロポキシ基、プロピルオキシ基又はアセトオキシ基など
を表わす、)で示される有機ケイ素化合物と反応させる
ことにより、二酸化ケイ素粒子の表面ケイ素原子に、酸
素原子を介して、R,R,R,Si基、R,R,Si基
又はR,Si基のケイ素原子が結合されたものを得るこ
とができる。
二酸化ケイ素粒子の疎水化処理剤ともいうべき有機ケイ
素化合物としては、上記χがハロゲン原子であるものが
好ましく、その具体的代表例を挙げると次の通である。
プロピル−トリクロルシラン、オクチルートリグロルシ
ラン、デシル−トリクロルシラン、ノニル−トリクロル
シラン、(4−t−プロピルフェニル)−トリクロルシ
ラン、(4づ−ブチルフェニル)−トリクロルシラン、
ジメチルージグロルシラシ、ジベンチルージクロルシラ
ン、ジヘキシルージグロルシラン、ジオクチル−ジクロ
ルシラン、ジノニル−シクロルシラン、ジデシルーシク
ロルシラン、ジドデシルーシクロルシラン、ジヘキサデ
シルージ(4−t −ブチルフェニル)−オクチル−ジ
クロルシラン、ジブセニル−ジクロルシラン、ジノネニ
ルージクロルシラン、ジー2−エチルヘキシル−ジクロ
ルシラン、ジー3,3−ジメチルベンチルージクロルシ
ラン、トリヘキシル−クロルシラン、トリオクチル−ク
ロルシラン、トリデシル−クロルシラン、ジオクチル−
メチル−クロルシラン、オクチル−ジメチル−クロルシ
ラン、(4−も−プロピルフェニル)−ジエチル−クロ
ルシラン等。
また、Xがハロゲン原子以外のものの具体例としては、
例えば(CH,O)、CH,5iCH,CH,CH,N
HC)l、CH,NHl、(CH,O) 、 S ic
H,CH,CH,NHCH,CH,NH,等が挙げられ
る。
なお、上記のケイ素化合物の中、R,R,R35iCQ
若しくはR,R,Sit::Q、で示される化合物の合
成法については、例えば文献”Methoden de
r OrganischenChemie 1315”
における“Metallorganische Ver
bindungen” (Houben−Weyl、 
GEORG THIEME VWRLAG。
5TUTTGART 1980年刊)に詳述されている
。また、これらのハロゲン−オルガノシランとケイ素化
合物のシラノール基との反応についても同文献に詳細に
記述されている。
本発明に使用可能な疎水性シリカにおいては、シリカ表
面のケイ素原子に一〇−3i−結合を介して結合してい
る炭化水素基(上記のR1、R2、R3又はRに相当)
が同一であれば、残存しているシラノール基の数を反応
の促進によって減少せしめるか、あるいは上記炭化水素
基の炭素原子を増やすことによって、シラノール基数が
同じであっても疎水化度を調整することができる。
本発明のトナーにおいて使用される結着樹脂としては、
従来からトナー用結着樹脂として使用されてきたものの
全てが適用される。具体的には、ポリスチレン、スチレ
ン−アクリル酸共重合体、スチレン−メタクリル酸共重
合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレ
ン−メタグリル酸エステル共重合体、スチレン−ブタジ
ェン共重合体などのスチレン系樹脂をはじめ、飽和ポリ
エステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂
、フェノール樹脂、マレイン酸樹脂、クマロン酸樹脂、
塩素化パラフィン、キシレン樹脂、塩化ビニル系樹脂、
ポリプロピレン、ポリエチレンなどが挙げられる。これ
ら結着樹脂の二種以上が適宜混合されて用いられてよい
ことは言うまでもない。なお、これらのうちでもポリス
チレン、スチレン系樹脂及びエポキシ系樹脂の使用が有
利である。
また、本発明のトナーで用いられる磁性粉も、従来から
磁性トナー用磁性粉として使用されてきたものが全て使
用される。具体的には、Fe、 Ni、C0lMn等の
強磁性金属あるいはこれら金属の合金や酸化物の磁化可
能材料(例えば、マグネタイト、フェライト、ヘマタイ
ト、カーネット等)の1IE1以下の粉末が挙げられる
更に、本発明のトナーにおいては、離型性をもたせるた
めに、低分子量のポリエチレン、ポリプロピレンなどの
合成ワックス類の他、キャンデリラワックス、カルナウ
バワックス、ライスワックス、木ろう、ホホバ油などの
植物系ワックス類;みつろう、ラノリン、鯨ろうなどの
動物系ワックス類;モンタンワックス、オシケライトな
どの鉱物系ワックス類; 硬化ヒマシ油、ヒドロキシス
テアリン酸、脂肪酸アミド、 フェノール脂肪酸エステ
ルなどの油脂系ワックス類を含有することができる。
なお、本発明のトナーにおいては、帯電を付与させるた
めに帯電制御剤を配合することが効果的である。この場
合の帯電制御剤としては、トナーに正極性を付与するも
のとして、ニグロシン系染料、第四アンモニウム塩、塩
基性染料、アミノ基含有のポリマーなどがあり、また負
極性を付与するものとして、含クロムモノアゾ染料、含
クロル有機染料、サリチル酸誘導体の金属塩などが挙げ
られるが、これらのみに限定されるものではない。
本発明のトナーは、電子写真における一成分現像方式に
よる画像形成に特に有用であり、次に本発明のトナーを
用いる画像形成方法について、図面により説明する。
第1図は本発明の一成分系磁性トナーを使用した現像装
置の一例の模式断面図である。第1図において、トナー
タンク6に内蔵されている本発明の磁性トナー5は、撹
拌羽根(トナー供給補助部材)4により矢印方向に回転
するトナー搬送部材(マグネットローラー)2に運ばれ
、物理的に付着し、スチール製のトナー層厚規制部材(
弾性ブレード)3により均一なトナー薄層が形成される
と共に摩擦帯電する。その後、トナー搬送部材2と接触
若しくは近接している静電潜像担持体1の表面に運ばれ
、潜像が現像される。静電潜像は有機感光体に800V
のマイナスDC帯電をした後、露光し、潜像を形成し現
像されるのである。なお、本発明のトナーに適した現像
装置は上記のものに限定されるものではない。
このような電子写真における一成分現像方式による画像
形成方法は、トナー搬送部材上へのトナーの補給状態が
悪かったり、トナー搬送部材上でのトナーの帯電性が不
充分であったり、あるいはトナー搬送部材表面やトナー
層厚規制部材へのトナーの融着が発生したりなどすると
、トナー搬送部材上でのトナーの均一な薄層の形成が不
可能となるが、本発明のトナーによると、上記のような
現象の発生が充分抑制されるので、トナー搬送部材上に
トナーの均一な薄層が形成保持され、長期にわたって鮮
明で原稿に忠実な画像が得られる。
[実施例1 以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。なお
、以下において示す部は重量部を表わす。
実施例1 マグネタイト            45.0部ニグ
ロシン系染料          2.5部上記組成の
混合物をヘンシェルミキサーで混合後、ロールミルで溶
融混練し、冷却後シェツトミルで微粉砕した。得られた
微粉砕品を分級じて、体積平均粒径7.5/JXlの磁
性トナー粒子1を得た。
更に、得られた磁性トナー粒子lに下記に示される添加
剤をヘンシェルミキサーにて混合し、本発明の磁性トナ
ーを得た。
磁性トナー粒子1100.0部 炭化ケイ素粉末            3.0部ステ
アリン酸亜鉛粉末         0.2部疎水化度
62.7%の疎水性シリカ(Sin、)   0.5部
得られた磁性トナーを用いて、リコー社製複写機FT−
2720にて画像を出したところ、鮮明な画像が得られ
た。更に1万枚のコピー後においても、初期と同様の鮮
明な画像が維持された。
また、高温高湿(30’C190%RH)及び低温低湿
(10℃、15%R1()の両環境条件のもとにおいて
も、画像上での異常は認められなかった。
実施例2 マグネタイト             4560部含
金属アゾ系染料           2.5部上記組
成の混合物を実施例1と同様に処理して、体積平均粒径
8.3ρの磁性トナー粒子2を得た。
更に、得られた磁性トナー粒子2に下記に示される添加
剤を実施例1と同様にして混合し、本発明の磁性トナー
を得た。
磁性トナー粒子2          100.0部窒
素チタン粉末            1.5部ステア
リン酸カルシウム粉末      0.4部疎水化度5
8.0%の疎水性シリカ(Sin、 )  0.8部得
られた磁性トナーを用いて、リコー社製複写機FT−1
520の反転現像用に改造した機械にて画像を出したと
ころ、鮮明な画像が得られた。更に1万枚のコピー後及
び実施例Iと同様な環境条件下においても、鮮明な画像
が得られた。
実施例3 実施例1における疎水化度62.7%の疎水性シリカ0
.5部の代わりに、疎水化度76.0%の疎水性Tie
21.0部を添加した以外は、実施例1と同様にして本
発明の磁性トナーを得た。
得られた磁性トナーを用いて、リコー社製複写機FT−
2720にて画像を出したところ、鮮明な画像が得られ
た。更に1万枚のコピー後においても、初期と同様の鮮
明な画像が維持された。また、実施例1と同様な環境条
件下においても、鮮明な画像が得られた。
比較例1 実施例1における炭化ケイ素粉末を添加しなかった以外
は、実施例Iと同じ条件でトナーを作成しかつ同一の評
価を行なったところ、トナー搬送部材上のトナーの帯電
性が低く、地肌部へのトナーカブリが発生した。また、
画像上のベタ部にムラが発生した。
比較例2 実施例1におけるステアリン酸亜鉛粉末を添加しなかっ
た以外は、実施例1と同じ条件でトナーを作成しかつ同
一の評価を行なったところ、トナー搬送部材上のトナー
層に若干のムラが見られ、画像上においても、ベタ部に
ムラが発生した。また、1万枚のコピー後においては、
トナー薄層化ブレードにトナーが融着し、ベタ部が白ス
ジ状になり、ムラとなった。
比較例3 実施例1における疎水化度62.7%の疎水性シリカの
代わりに、疎水化度38.3%のシリカを同量添加した
以外は、実施例1と同じ条件でトナーを作成しかつ同一
の評価を行なったところ、鮮明な画像が得られた。しか
し、連続1万枚のコピー後においては、トナー搬送部材
上へのトナー補給性が劣化し、画像上のベタ部の濃度均
一性が悪化した。
また、トナーの帯電性低下による地肌カブリも発生した
比較例4 実施例1における疎水化度62.7%の疎水性シリカを
添加しなかった以外は、実施例1と同じ条件でトナーを
作成しかつ同一の評価を行なったところ、トナーの補給
性低下によりトナー搬送部材上でのトナー薄層均一性が
悪下し、画像上のベタ部の濃度均一性が劣った。
以上の実施例及び比較例の結果を表−1に示す。
なお、表−1中のデータの測定法、算出法は次の通りで
ある。
(1)トナー搬送部材上のトナーの比帯電量トナー吸引
法によるQ/M値。
(ii)画像濃度 マクベス濃度計(マクベス社製)を用いて、−定のベタ
部の5ポイントの濃度測定を行ない、その平均値(ID
av)を算出。
(iii)画像濃度の均一性 上記5ポイントの濃度のうち、最高値(IDmax)、
最低値(IDmin)及び上記平均値(IDav)から
、次の式により算出。
(従って、この値の小さい方が濃度の均一性が良い。)
表−1 注)評価条件1・・・常温常圧画像試験スタート直後〃
  2・・・常温常圧画像試験1万枚後〃  3・・・
30℃、90%RH下の画像試験スタート直後[発明の
効果] 請求項(1)の磁性トナーは、前記したように、磁性ト
ナー粒子に研磨材、潤滑剤及び疎水化度40%以上の疎
水性酸化物微粉末を配合した構成としたことから、該ト
ナーによると、トナー搬送部材上でのトナー薄層が常に
均一であり、その結果長期にわたって安定して、鮮明な
原稿に忠実な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一成分系磁性トナーを用いた現像装置
の一例を示す模式断面図である。 1・・・静電潜像担持体、2・・・トナー搬送部材、3
・・・トナー層厚規制部材、4・・・撹拌羽根、5・・
・トナー、6・・・トナータンク。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)少なくとも結着樹脂と磁性粉からなるトナーにお
    いて、非酸化物である研磨材、固体粉末の潤滑剤及び疎
    水化度40%以上の疎水性酸化物微粉末を配合してなる
    ことを特徴とする磁性トナー。
JP2307889A 1990-11-13 1990-11-13 磁性トナー Expired - Lifetime JP2968990B2 (ja)

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KR100484724B1 (ko) * 2002-01-17 2005-04-20 주식회사 엘지화학 물리적 내성이 우수한 자성 토너 조성물

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