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JP2017151432A - 液体現像剤、及びそれを用いた印刷物の製造方法 - Google Patents

液体現像剤、及びそれを用いた印刷物の製造方法 Download PDF

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JP2017151432A JP2017028059A JP2017028059A JP2017151432A JP 2017151432 A JP2017151432 A JP 2017151432A JP 2017028059 A JP2017028059 A JP 2017028059A JP 2017028059 A JP2017028059 A JP 2017028059A JP 2017151432 A JP2017151432 A JP 2017151432A
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Yuji Soneda
裕士 曽根田
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和昌 服部
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Abstract

【課題】キャリア液中での分散安定性、定着性、及び耐コールドオフセット性を併せ持ち、かつ優れた画像濃度が得られる液体現像剤及びその製造方法を提供することを目的とする。また、本発明の他の実施形態は、前記液体現像剤を用いた印刷物の製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】少なくとも、結着樹脂(A)及び離型剤(B)を含むトナー粒子と、キャリア液(C)とを含有する液体現像剤であって、前記トナー粒子が、更に、下記一般式(1)で表される化合物を含有する液体現像剤に関する。
一般式(1):
R1−(O−A1)n−OH

(一般式(1)中、nは1〜120の自然数を表し、R1は炭素数1〜100の炭化水素基を表し、A1は炭素数2〜4のアルキレン基を表す。)
【選択図】 なし

Description

本発明の実施形態は、液体現像剤及びその製造方法、並びに印刷物の製造方法に関する。
液体現像剤は、微細化したトナー粒子をキャリア液中に分散した分散体である。液体現像剤を用いた電子写真方式では、露光によって感光体上に形成された静電潜像が、液体現像剤中のトナー粒子によって顕像化され、紙等の記録媒体上に転写される。その後、キャリア液の乾燥、トナー粒子の定着等の工程を経て画像が形成される。
一例において、液体現像剤は、湿式下でトナー粒子の微粉砕及び分散を行うことから、乾式現像剤と比べてトナー粒子の微細化が可能である。また、キャリアとして絶縁性液体のキャリア液を用いることから、トナー粒子の画像形成装置内での飛散による問題等が生じることがない。そのため、液体現像剤を用いた画像形成装置は、高精細な画像の形成が可能であるという特徴を有している。
長期に渡り高品質の画像を得るため、液体現像剤に用いられるトナー粒子には、定着性、帯電安定性、及びキャリア液中での分散安定性が求められる(特許文献1、2参照)。特に、キャリア液中での分散安定性は、乾式現像剤には要求されない特性であり、これまでにも様々な検討が行われてきた。例えば特許文献3は、脂肪酸モノエステルにより可塑化されたエステル系ワックス(離型剤)をトナー粒子表面の一部を覆うように存在させ、トナー粒子同士の接触を防止し、分散安定性を改善しようとした例である。しかしながら、一般に離型剤と結着樹脂とは相溶性が悪いことから、トナー粒子内で海島状に相分離したり、どちらか片方のみを含むトナー粒子が得られたりすることが多い。そのため、上記のようにトナー粒子中に離型剤を効果的に配置することは現実的には難しい。またトナー粒子の分散安定性を向上させようとすると、定着プロセスにおいて、トナー粒子を溶融、接触、及び合一するために必要な熱量が多くなる。その結果として基材に対する定着性の低下、及び不完全な溶融状態のトナー粒子の一部が定着ローラー表面に付着し、次の紙に転移するというコールドオフセット現象の発生といった問題が起こってしまう。
上記問題を解決すべく、例えば特許文献4では、トナー粒子をキャリア液中に分散させるために用いられる、高分子分散剤を改良することで、上記特性の両立を図っている。しかしながら、高分子分散剤の影響でトナー粒子の帯電性が低下し、結果として、画像濃度の低下、及び画像品質の長期安定性の低下といった問題が発生した。
このように、従来の液体現像剤では、キャリア液中での分散安定性、定着性、及び耐コールドオフセット性を両立させ、かつ優れた画像濃度が得られるものとすることにおいて、改善の余地があった。
特開平05−333607号公報 特表2007−505953号公報 特開2009−015244号公報 特開2009−145535号公報
本発明の実施形態は、キャリア液中での分散安定性、定着性、及び耐コールドオフセット性を併せ持ち、かつ優れた画像濃度が得られる液体現像剤及びその製造方法を提供することを目的とする。また、本発明の他の実施形態は、前記液体現像剤を用いた印刷物の製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討した結果、以下に示す実施形態により上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち一実施形態は、少なくとも、結着樹脂(A)及び離型剤(B)を含むトナー粒子と、キャリア液(C)とを含有する液体現像剤であって、前記トナー粒子が、更に、下記一般式(1)で表される化合物を含有する液体現像剤に関する。
一般式(1):
R1−(O−A1)n−OH
(一般式(1)中、nは1〜120の自然数を表し、R1は炭素数1〜100の炭化水素基を表し、A1は炭素数2〜4のアルキレン基を表す。)
一実施形態によれば、好ましくは、前記一般式(1)中のnが、10〜100の自然数である。
また、一実施形態において、好ましくは、前記一般式(1)中のA1が、エチレン基である。
また、一実施形態によれば、好ましくは、前記一般式(1)中のR1が、炭素数20〜100の脂肪族炭化水素基である。
また、一実施形態によれば、好ましくは、前記一般式(1)で表される化合物のグリフィン法によるHLB値が、10以上20以下である。
また、一実施形態によれば、好ましくは、前記離型剤(B)が、前記一般式(1)中のR1で表される構造を有する。
また、一実施形態によれば、好ましくは、前記離型剤(B)が、炭化水素系ワックスである。
また、一実施形態によれば、好ましくは、前記結着樹脂(A)が、下記一般式(2)で表される構造を有する。
一般式(2):
−(O−A2)m
(一般式(2)中、mは1〜10の自然数を表し、A2は炭素数2〜4のアルキレン基を表す。)
また、他の一実施形態は、前記結着樹脂(A)と前記離型剤(B)と前記一般式(1)で表される化合物とを含有する混合物を、溶融混練する工程を含む、上記いずれかの液体現像剤の製造方法に関する。
また、他の一実施形態は、上記いずれかの液体現像剤を用いて印刷する工程を含む印刷物の製造方法に関する。
本願の開示は、2016年2月19日に出願された特願2016−30156号に記載の主題と関連しており、それらの開示内容は引用によりここに援用される。
本発明の実施形態によれば、キャリア液中での分散安定性、定着性、及び耐コールドオフセット性を併せ持ち、かつ優れた画像濃度が得られる液体現像剤及びその製造方法を提供することができる。また、本発明の他の実施形態によれば、前記液体現像剤を用いた印刷物の製造方法を提供することができる。
以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明の一例を説明するものである。本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において実施される変形例も含まれる。
(液体現像剤)
本発明の実施形態である液体現像剤は、少なくとも、結着樹脂(A)及び離型剤(B)を含むトナー粒子と、キャリア液(C)とを含有し、前記トナー粒子が、更に、前記一般式(1)で表される化合物を含有する。以下、本発明の実施形態である液体現像剤に含まれる結着樹脂(A)、離型剤(B)、及び一般式(1)で表される化合物について詳細に説明する。
(結着樹脂(A))
一般的に結着樹脂には、離型剤、着色剤等をその樹脂中に分散させる機能と、紙等の基材へ定着する際のバインダーとしての機能がある。一実施形態によれば、液体現像剤で使用できる結着樹脂(A)としては、ポリスチレン、ポリ−p−クロルスチレン、ポリビニルトルエン等のスチレン及びその置換体の単重合体;スチレン−p−クロルスチレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルアルキルエーテル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体等のスチレン系共重合体及び架橋されたスチレン系共重合体;ポリ塩化ビニル、フェノール樹脂、天然変性フェノール樹脂、天然樹脂変性マレイン酸樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリ酢酸ビニル、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、石油系樹脂等が挙げられる。
中でも、結着樹脂(A)が少なくともポリエステル樹脂を含むことが好ましい。その理由として、ポリエステル樹脂を使用した液体現像剤が、粉砕性及び定着性に優れ、また、着色剤を併用する場合はその分散性に優れることが挙げられる。また、ポリエステル樹脂中に含まれるエステル結合に存在する酸素原子と、一般式(1)中の(O−A1)部位とが、水素結合を形成し互いに結びつくことが挙げられる。なお、結着樹脂(A)と一般式(1)の化合物との相溶性を更に高めるため、結着樹脂(A)が下記一般式(2)で表される構造を有することがより好ましい。また、下記一般式(2)中のA2が、一般式(1)中のA1と同じであることが特に好ましい。
一般式(2):
−(O−A2)m
(一般式(2)中、mは1〜10の自然数を表し、A2は炭素数2〜4のアルキレン基を表す。)
一方、ポリエステル樹脂が熱可塑性ポリエステルであることが好ましく、2価または3価以上のアルコール成分と、カルボン酸またはその無水物等の酸成分との重縮合により得られるものであることがより好ましい。
好ましく用いられる2価または3価以上のアルコール成分としては、エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、1,4−ブテンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、1,4−ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン、ビスフェノールA、水素添加ビスフェノールA、下記一般式(3)で示されるビスフェノール誘導体等の2価のアルコール類;グリセロール、ジグリセロール、ソルビット、ブタントリオール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール等の3価以上のアルコール類;等が挙げられる。これらは単独でまたは2種以上の組み合わせで使用される。これらの中でも、上記一般式(2)で表される構造を有する化合物が好ましく、上記一般式(2)中のA2が一般式(1)中のA1と同じである構造を有する化合物がより好ましい。
一般式(3)
(一般式(3)中、Rは炭素数2〜4のアルキレン基であり、x及びyはそれぞれ1以上の整数であり、かつx+yの平均値は2〜10である。)
また、前記カルボン酸またはその無水物等の酸成分のうち、2価の酸成分として、例えば、フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、無水フタル酸等のベンゼンジカルボン酸類またはその無水物;コハク酸、アジピン酸、セバシン酸等のアルキルジカルボン酸類またはその無水物;炭素数16〜18のアルキル基で置換されたコハク酸またはその無水物;フマル酸、マレイン酸、シトラコン酸、イタコン酸等の不飽和ジカルボン酸またはその無水物;シクロヘキサンジカルボン酸またはその無水物;ナフタレンジカルボン酸またはその無水物;ジフェノキシエタン−2,6−ジカルボン酸またはその無水物等を挙げることができる。また、3価以上の酸成分として、トリメリット酸、ピロメリット酸、ナフタレントリカルボン酸、ブタントリカルボン酸、ヘキサントリカルボン酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸、またはこれらのカルボン酸の無水物等を挙げることができる。3価以上の酸成分は、架橋成分として機能し得る。これらは単独で、または2種以上の組み合わせで使用される。
一実施形態によれば、上記に例示したアルコール成分としては、エチレングリコール、ネオペンチルグリコール、一般式(3)で表されるビスフェノール誘導体(ビスフェノールAにアルキレンオキサイドを付加させた化合物)等が特に好適に使用される。また酸成分としては、フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸またはこれらの無水物;コハク酸、n−ドデセニルコハク酸またはこれらの無水物;フマル酸、マレイン酸、無水マレイン酸等のジカルボン酸類、及び、トリメリット酸またはその無水物等のトリカルボン酸類が、特に好適に使用される。
中でも、結着樹脂(A)中に前記一般式(2)で表される構造を導入することができる点から、アルコール成分として一般式(3)で表される、ビスフェノールAにアルキレンオキサイド(一般式(3)中、x+yが2〜4であることが好ましい。)を付加させた化合物を用いることが特に好ましい。
結着樹脂(A)としてポリエステル樹脂を使用する場合、重縮合法等公知の合成方法により合成したものを用いてもよいし、市販品を用いてもよい。ポリエステル樹脂を重縮合法により合成する場合、反応させるアルコール成分及び酸成分の種類及びモル比、また反応温度、反応時間、反応圧力、触媒等を調整することで、得られるポリエステル樹脂の分子量及びガラス転移温度を任意に制御することができる。更にはポリエステル樹脂を用いて製造されるトナー粒子の熱特性及び粉体特性を任意に制御することができる。また市販品を用いる場合、2種以上を組み合わせて用い、かつ、その配合比を調整することで、トナー粒子の熱特性及び粉体特性を制御することができる。好ましく用いられる市販ポリエステル樹脂の具体例として、ダイヤクロンER−502、ダイヤクロンER−508(いずれも三菱レイヨン社製)等を挙げることができる。
一実施形態によれば、粉砕性及び分散安定性を向上できる点、低い比誘電率を有することから帯電性を向上させ画像濃度及び画質を良化できる点、並びに、上記一般式(2)で表される構造を容易に導入できる点から、結着樹脂(A)として、前記ポリエステル樹脂に加えて、スチレン樹脂、(メタ)アクリル樹脂、及びスチレン−(メタ)アクリル共重合樹脂からなる群から選択される少なくとも1種の樹脂(以下、単にスチレンアクリル系樹脂ともいう)を含むことが特に好適である。なおスチレン−(メタ)アクリル共重合樹脂とは、スチレン系モノマーの少なくとも1種類と、アクリル酸、メタクリル酸、及び(メタ)アクリル系モノマーのうちの少なくとも1種類とを重合させて得られる樹脂を意味する。また、「(メタ)アクリル」とは、「アクリル」及び「メタクリル」から選ばれる少なくとも1種を表す。「スチレン系モノマー」としては、スチレン及び置換スチレンが挙げられる。「(メタ)アクリル系モノマー」としては、(メタ)アクリル酸エステルが挙げられる。
スチレンアクリル系樹脂を用いる場合、好ましく選択されるスチレン系モノマーとして、スチレン、o−メチルスチレン、m−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−tert−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−メトキシスチレン、p−フェニルスチレン、p−クロルスチレン等がある。
また、スチレンアクリル系樹脂において好適に用いられる(メタ)アクリル系モノマーとしては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、ペンチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ノニル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、メチルドデシル(メタ)アクリレート、オクタデシル(メタ)アクリレート等のアルキル基含有モノマー;
(ポリ)エチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、(ポリ)プロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、(ポリ)ブチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、(ポリ)(エチレングリコール−プロピレングリコール)モノ(メタ)アクリレート、(ポリ)エチレングリコールモノ(メタ)アクリレートモノメチルエーテル、(ポリ)エチレングリコールモノ(メタ)アクリレートモノブチルエーテル、(ポリ)エチレングリコールモノ(メタ)アクリレートモノオクチルエーテル、(ポリ)エチレングリコールモノ(メタ)アクリレートモノベンジルエーテル、(ポリ)エチレングリコールモノ(メタ)アクリレートモノフェニルエーテル、(ポリ)エチレングリコールモノ(メタ)アクリレートモノデシルエーテル、(ポリ)エチレングリコールモノ(メタ)アクリレートモノドデシルエーテル、(ポリ)エチレングリコールモノ(メタ)アクリレートモノヘキサデシルエーテル、(ポリ)エチレングリコールモノ(メタ)アクリレートモノオクタデシルエーテル等のアルキレンオキサイド鎖含有モノマー;
フェニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート等の芳香環含有モノマー;
ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート等のアミノ基含有モノマー、等の単官能性単量体がある。上記のうち、アルキル基含有モノマー、及び/またはアルキレンオキサイド鎖含有モノマーを選択することが特に好ましい。
更に、スチレンアクリル系樹脂の製造には、分子量をより大きくするため多官能性単量体を架橋剤として使用することができる。具体的には、ジビニルベンゼン、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート等がある。
結着樹脂(A)としてスチレンアクリル系樹脂を使用する場合、懸濁重合法、溶液重合法、乳化重合法等の公知の合成方法により合成したものを用いてもよいし、市販品を用いてもよい。スチレンアクリル系樹脂を重縮合法により合成する場合、使用するスチレン系モノマー、アクリル酸、メタクリル酸、及び/または(メタ)アクリル酸エステル類の種類及びモル比、また反応温度、反応時間、反応圧力、重合開始剤、及び/または架橋剤等を調整することで、得られるスチレンアクリル系樹脂の分子量及びガラス転移温度を任意に制御することができる。更には、トナー粒子の熱特性及び粉体特性を任意に制御することができる。また市販品を用いる場合、2種以上を組み合わせて用い、かつ、その配合比を調整することで、トナー粒子の熱特性及び粉体特性を任意に制御することができる。好ましく用いられる市販スチレンアクリル系樹脂の具体例として、アルマテックスCPR100、CPR200、CPR300、CPR600B(三井化学社製)等を挙げることができる。
ポリエステル樹脂とスチレンアクリル系樹脂を混合するには公知の方法を利用することができ、例えば、どちらか一方の樹脂の存在下でもう一方の樹脂を構成するモノマーを加えて重合する方法;ポリエステル樹脂とスチレンアクリル系樹脂とを個別に用意したのち混合する方法;特許第3531980号公報及び特開2006−178296号公報に記載の方法等を挙げることができる。中でも、より均一に分散された結着樹脂が得られる点で、一方の樹脂の存在下でもう一方の樹脂を構成するモノマーを加えて重合する方法が好ましく用いられる。特に、塊状重合でポリエステル樹脂を重縮合した後、得られたポリエステル樹脂を溶剤に溶解させた系において、スチレンアクリル系樹脂を溶液重合にて合成し脱溶剤する方法が好ましい。
また、ポリエステル樹脂とスチレンアクリル系樹脂とを個別に合成する場合、または、市販ポリエステル樹脂と市販スチレンアクリル系樹脂とを用いる場合は、それぞれの樹脂を溶剤中に溶解させて混合したのち脱溶剤してもよいし、溶融混練により混合してもよい。
(酸価)
結着樹脂(A)の酸価は5〜40mgKOH/gの範囲であることが好ましい。より好ましくは10〜30mgKOH/gである。酸価を上記範囲内に収めることで、結着樹脂(A)中の酸基と、一般式(1)で表される化合物中の(O−A1)部位とが水素結合を起こし、両者が結びつき易くなる。なお酸価は、結着樹脂(A)を、メチルエチルケトンとエタノールとを等量ずつ混合して得た溶剤に溶解させたのち、電位差滴定法により0.1mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液で滴定し、滴定終点までに用いた水酸化ナトリウム水溶液の量から、算出することができる。具体的には、京都電子工業株式会社製「電位差自動滴定装置AT−610」を用いて測定することができる。
(ガラス転移温度(Tg))
結着樹脂(A)のガラス転移温度は50〜65℃の範囲であることが好ましい。より好ましくは50〜60℃である。ガラス転移温度は、株式会社島津製作所製「示差走査熱量計DSC−60 PLUS」を用いて、開始温度25℃、終了温度150℃、昇温速度10.0℃/minの条件にて、試料10mgを用いて測定することができる。
結着樹脂(A)のガラス転移温度が50℃以上であれば、結着樹脂(A)の熱安定性が良化し、保存安定性に優れた液体現像剤を得ることができる。また、ガラス転移温度が65℃以下であれば、定着時のトナー粒子の溶融及び合一に必要な熱量が少なくて済み、定着性及び耐コールドオフセット性が良好な液体現像剤を得ることができる。
(軟化温度(T4))
結着樹脂(A)の軟化温度は80〜140℃の範囲であることが好ましい。より好ましくは90〜130℃の範囲である。軟化温度は、株式会社島津製作所製「フローテスターCFT−500D」を用いて、開始温度40℃、昇温速度6.0℃/min、試験荷重20kgf、予熱時間300秒、ダイ穴径0.5mm、ダイ長さ1.0mmの条件にて、試料1.0gの4mmが流出したときの温度を軟化温度(T4)として測定することができる。
結着樹脂(A)の軟化温度が80℃以上であると、画像出力時の定着プロセスにおいて、トナー粒子が溶融状態で熱圧着ローラーの表面と接触するため、トナー粒子の凝集力が基材と熱圧着ローラーの接着力より小さくなり、ホットオフセット現象(過溶融したトナー粒子の印刷基材への転移)が発生しにくくなる。軟化温度が140℃以下であると良好な定着性が得られ、また、粉砕性が向上し、発色性が高くなる。
(平均分子量)
結着樹脂(A)は、耐コールド及びホットオフセット性、定着性、並びに画質特性の点から、ゲルパーミエイションクロマトグラフィー(GPC)で測定される分子量において、重量平均分子量(Mw)が2,000〜100,000のものが好ましく、5,000〜50,000のものがより好ましい。結着樹脂(A)の重量平均分子量(Mw)が2,000以上であると、耐ホットオフセット性、色再現性、及び分散安定性が向上し、100,000以下であると定着性及び耐コールドオフセット性が向上する。また、結着樹脂(A)は、特定の低分子量の縮重合体成分と特定の高分子量の縮重合体成分とからなる2山の分子量分布曲線を有するタイプ、または1山の単分子量分布曲線を有するタイプのいずれのものであってもよい。
なお、上記GPCによる分子量及び分子量分布は、例えば、東ソー社製ゲルパーミエイションクロマトグラフィー(HLC−8220)を用い、次の条件で測定できる。40℃のヒートチャンバ中でカラムを安定化させ、この温度におけるカラムに、溶媒としてテトラヒドロフラン(THF)を毎分0.6mLの流速で流し、THFに溶解した試料溶液を10μL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成された検量線の対数値とカウント数との関係から算出する。
検量線作成用の標準ポリスチレン試料としては、東ソー社製の分子量が102〜107程度のポリスチレンを10点用いる。検出器にはRI(屈折率)検出器を用いる。なお、カラムにはTSKgel SuperHM−M(東ソー社製)3本を用いる。また試料溶液は、試料をTHF中に入れ、数時間放置したのち、試料の合一体がなくなるまで良く混合し、更に12時間以上静置することで作製する。その際、試料濃度が、樹脂成分として0.5〜5mg/mLとなるように調製する。
トナー粒子中に含まれる結着樹脂(A)の含有量は、トナー粒子100質量部に対して好ましくは50〜95質量部、より好ましくは65〜85質量部である。50質量部以上であると、定着性及び耐オフセット性が向上し、95質量部以下であるとトナー粒子の粉砕性及び液体現像剤の保存安定性が向上するため好ましい。
(離型剤(B))
一般に離型剤は、定着時に塗膜表面へ染み出す、若しくは凸凹を形成することにより、離型効果を発現させる。本発明の実施形態で用いられる離型剤(B)としては特に制限はなく、公知のものが使用できる。例えば、炭化水素系ワックス(ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、ポリブテンワックス等のポリオレフィンワックス、及びパラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、サゾールワックス等の長鎖炭化水素ワックス)及びその誘導体、ポリエステルワックス及びその誘導体、ポリアミドワックス及びその誘導体等が挙げられる。これらは単独で、または2種以上の組み合わせで使用される。誘導体の例には、酸変性体、水酸基変性体、芳香環変性体、酸化物、ハロゲン化物等が含まれる。
一実施形態によれば、上記のうち炭化水素系ワックスを用いることが好ましく、中でもポリオレフィンワックスまたは長鎖炭化水素ワックスを用いることが特に好ましい。その理由として、炭化水素系ワックスを使用した液体現像剤が耐オフセット性及び定着性に優れること、また、炭化水素系ワックス中に含まれる、ポリオレフィン構造及び長鎖炭化水素基は疎水性が強く、同じく疎水性の強い、一般式(1)中のR1部位と馴染みやすいことが挙げられる。なお、離型剤(B)と一般式(1)で表される化合物との相溶性を更に高めるため、離型剤(B)中の部分構造と、一般式(1)中のR1とが同じであることが特に好ましい。具体的には、離型剤(B)が直鎖型の未変性ポリエチレンワックスである場合は、R1が直鎖型脂肪族炭化水素基を含むことが好ましく、離型剤(B)が炭素数30〜50の長鎖アルキル変性ポリエチレンワックスである場合は、R1が炭素数30以上の脂肪族炭化水素基(好ましくはアルキル基)を含むことが好ましく、離型剤(B)がスチレン変性ポリエチレンワックス等の芳香環構造含有ワックスである場合は、R1がフェニル基等の芳香環構造を含むことが好ましい。また、離型剤(B)が直鎖型のパラフィンワックスである場合は、R1が直鎖型脂肪族炭化水素基を含むことが好ましい。
なお、離型剤(B)として市販品を用いることができる。特に好ましく用いられる、ポリオレフィンワックスの例として、ポリワックス500、1000、2080P(東洋アドレ社製)、サンワックス131P、サンワックス161P(三洋化成工業社製)、ハイワックス800P、ハイワックス720P、ハイワックス400P、ハイワックス320MP、ハイワックスNP055、ハイワックスNP105(三井化学社製)等を挙げることができる。他の市販品として、パラフィンワックスHNP−9(日本精蝋社製)、ニッサンエレクトールWEP−5(日油社製)等を用いることも可能である。
離型剤(B)の融点は、50〜160℃であることが好ましく、より好ましくは60〜140℃、更に好ましくは80〜130℃である。前記融点が50℃以上であると耐熱保存性が良く、160℃以下であると低温での定着時にコールドオフセットを抑制できるため好ましい。
離型剤(B)の含有量は、トナー粒子全量に対し、総量で1〜40質量%の範囲内であることが好ましく、好ましくは2〜30質量%であり、更に好ましくは3〜10質量%である。離型剤(B)の含有量を上記範囲内に収めることで、液体現像剤の耐オフセット性及び定着性を好適なものとすることができる。
(一般式(1)で表される化合物)
従来技術でも説明したように、一般に離型剤は結着樹脂と非相溶であり、トナー粒子中で互いに相分離を起こしやすい。その結果、定着時の融着阻害による定着強度の低下及びコールドオフセット現象が引き起こされる。また、トナー粒子中に着色剤を含む場合、着色剤も不均一となることから、濃度低下が引き起こされる。そこで本発明の実施形態では、上記現象を抑制するために、下記一般式(1)で表される化合物を用いる。
一般式(1):
R1−(O−A1)n−OH
(一般式(1)中、nは1〜120の自然数を表し、R1は炭素数1〜100の炭化水素基を表し、A1は炭素数2〜4のアルキレン基を表す)
一般式(1)で表される化合物は、分子中に炭化水素基とアルキレンオキサイド基を共に有する。これまで説明したように、前者は離型剤(B)中に好ましく存在する炭化水素基と馴染みやすく、後者は結着樹脂(A)中に好ましく存在するエステル結合及びアルキレンオキサイド基と馴染みやすい。結果として、一般式(1)で表される化合物を介して、結着樹脂(A)と離型剤(B)が混和しあい、相溶化しやすくなると考えられる。
なお一般式(1)で表される化合物は、樹脂の可塑剤としても使用されることがある材料である。一般に樹脂に可塑剤を混合することで、混合物の軟化温度及びガラス転移温度を大きく下げることができる。しかしながら本発明の実施形態によれば、一般式(1)で表される化合物を使用しても、トナー粒子の軟化温度及びガラス転移温度があまり低下しない。これは、一般式(1)で表される化合物を結着樹脂(A)と離型剤(B)と組み合わせて使用することで、可塑剤ではなく、相溶化剤として機能しているためと考えられる。なお上記の通り、本発明の実施形態では、一般式(1)で表される化合物を使用しても、トナー粒子の軟化温度が低下しないため、前記化合物を可塑剤として用いたときに対し、印刷時のホットオフセット性及び液体現像剤の保存安定性に優れている。
上記の通り、一般式(1)で表される化合物は、トナー粒子の主要成分である結着樹脂(A)、及び、分散対象である離型剤(B)の双方を相溶化させる性質を有するが、式中のR1、A1、及び、nの値によって、相溶化性能は変化する傾向がある。
一般式(1)で表される化合物中のR1としては、炭素数1〜100の炭化水素基である必要があり、好ましくは脂肪族炭化水素基(直鎖型でも分岐型でもよい)であり、より好ましくは直鎖型脂肪族炭化水素基である。脂肪族炭化水素基は、飽和脂肪族炭化水素基(すなわちアルキル基)であることが好ましい。
例えば、R1は、炭素数1〜80の脂肪族炭化水素基であることが好ましく、炭素数1〜60の脂肪族炭化水素基であることがより好ましく、炭素数1〜50の脂肪族炭化水素基であることが更に好ましく、炭素数1〜40の脂肪族炭化水素基であることが特に好ましい。また、例えば、R1は、炭素数10〜100の脂肪族炭化水素基であることが好ましく、炭素数20〜100の脂肪族炭化水素基であることがより好ましく、炭素数25〜100の脂肪族炭化水素基であることが更に好ましく、炭素数30〜100の脂肪族炭化水素基であることが特に好ましい。
具体例を挙げると、炭素数10〜80の脂肪族炭化水素基(直鎖型でも分岐型でもよい)であることが好ましく、炭素数20〜60の直鎖型脂肪族炭化水素基であることが特に好ましく、炭素数25〜50の直鎖型脂肪族炭化水素基であることが更に好ましい。R1として直鎖型脂肪族炭化水素基を用いることで、R1部位の疎水性をより高めることができ、結果として離型剤(B)との親和性を更に高めることができる。
また、一般式(1)で表される化合物中のA1としては、炭素数2〜4のアルキレン基である必要があり、特に炭素数2のアルキレン基、すなわちエチレン基であることが好ましい。A1としてエチレン基を用いることで、(O−A1)部位の親水性をより高めることができ、結果として結着樹脂(A)との親和性を更に高めることができる。
更に、一般式(1)で表される化合物中のnは、1〜120の自然数である必要があり、10〜100の自然数であることが好ましく、特に20〜95の自然数であることが好ましい。nとして上記範囲を選択することで、一般式(1)で表される化合物の親水性、粘度、及び融点を、好適な範囲に収めることができる。また、優れた効果を奏する液体現像剤を得ることができる。nは、例えば、核磁気共鳴法(NMR)により求めることができる。
一方、本発明者らが鋭意検討した結果、一般式(1)で表される化合物のグリフィン法によるHLB(Hydrophile−Lipophile Balance)値が10以上20以下、更に好ましくは12以上18以下である場合、前記相溶化性能が特に優れたものになることが見出された。すなわち、一実施形態によれば、HLB値が10以上の場合、結着樹脂(A)中における離型剤(B)の分散及び相溶化性能は極めて良好となり、定着強度及び耐コールドオフセットに優れ、更には帯電性に優れ画像濃度及び画質が良好な液体現像剤を得ることが容易となる。
ここで、HLB値を計算するために用いるグリフィン法について説明する。一般にグリフィン法は、非イオン性の材料において用いられ、その親水または疎水性の程度を0〜20の数値で表すものとして知られており、対象の材料の分子量を用いて、下記式(4)のようにして求められる。なお、HLB値は小さいほど材料の疎水性が高く、大きいほど材料の親水性が高い。
一般式(4):
HLB値=20×(親水性部分の分子量の総和)÷(材料の分子量)
上記の通り、グリフィン法によるHLB値の算出には、材料の分子構造が用いられることから、一実施形態において、HLB値を好適な範囲に収めようとすると、一般式(1)中のR1、A1、及び、nとして取りうる構造または値も影響を受けることになる。グリフィン法によるHLB値を10以上20以下の範囲に収めるためには、一般式(1)で表される化合物中に親水基が存在する必要があり、従って、式中のA1がエチレン基であるか、またはR1が親水基を含むことが好ましい。一実施形態において、上記の通り、R1は疎水基であるアルキル基であることが好ましいため、前者が選択されることが好ましい。また、R1としてアルキル基、かつ、A1としてエチレン基を選択した場合、前記アルキル基の炭素数は、一般式(1)中のnの値に対し、3倍以下であることが好ましく、2倍以下であることが特に好ましい。nの値に対するアルキル基の炭素数を、上記の範囲内に収めた場合、化合物のHLB値が10以上となり、定着強度の良化及びコールドオフセットの抑制、更には、画像濃度及び画質が良好な液体現像剤を得ることが容易となる。
一般式(1)で表される化合物としては、公知の合成方法により合成した化合物を用いてもよいし、市販品を用いてもよい。合成方法の例として、アルカリ触媒の存在下、R1構造を有するアルコール成分に、A1構造を有するアルキレンオキサイドを付加重合させる方法を挙げることができる。この場合、使用する材料の量及び反応条件を調整することで、一般式(1)中のnの値を制御することができる。
一方、一般式(1)で表される化合物として市販品を使用する場合、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、またはポリオキシエチレンフェニルエーテルとして知られる材料を任意に使用することができる。一般式(1)で表される化合物として、R1が直鎖型脂肪族炭化水素基、及びA1がエチレン基である市販品の例として、花王社製のエマルゲン150(R1の炭素数=12、n=40)、220(R1の炭素数=16、n=12)、320P(R1の炭素数=18、n=13)、420(R1の炭素数=18、n=20)、430(R1の炭素数=18、n=30);
東洋アドレ社製のユニトックス450(R1の炭素数=32、n=約10)、480(R1の炭素数=34、n=約40)、490(R1の炭素数=30、n=約94)、520(R1の炭素数=37、n=3〜4)、550(R1の炭素数=39、n=12〜13)、750(R1の炭素数=約49、n=約16);
日本エマルジョン株式会社製のEMALEX100シリーズ(R1の炭素数=16)、600シリーズ(R1の炭素数=18)、700シリーズ(R1の炭素数=12)、BHAシリーズ(R1の炭素数=22);
日本乳化剤社製のニューコール1004、1006、1008、1020(R1の炭素数=8)、ニューコール1305、1310(R1の炭素数=13)、ニューコール1606、1607(R1の炭素数=16)、ニューコール1807、1820、1860(R1の炭素数=18)、ニューコール2302、2303、2305、2307、2308、2310、2312、2314、2318、2320、2327、2330、2344、2360、2399S(R1の炭素数=12〜13)等を挙げることができる。
また、R1が分岐型脂肪族炭化水素基、及びA1がエチレン基である市販品の例として、日本エマルジョン株式会社製のEMALEX500シリーズ(R1=オレイル基)、CSシリーズ(R1=コレステリル基)、1600シリーズ(R1=イソセチル基)、1800シリーズ(R1=イソステアリル基)、ODシリーズ(R1=オクチルドデシル基)、2400シリーズ(R1=デシルテトラデシル基);
日本乳化剤社製のニューコールNT−3,5、7、9、12、15、20、30、40、50(R1=2級アルキル基)等を挙げることができる。
また、R1が直鎖型脂肪族炭化水素基、及びA1がエチレン基及びプロピレン基である市販品の例として、日本エマルジョン株式会社製のEMALEXDAPEシリーズ(R1の炭素数=10);
日本乳化剤社製のニューコール1008F1(R1の炭素数=8)、1308FA(R1の炭素数=13)、1902Y(R1の炭素数=9)、2300FC,2303Y、2304Y、2306Y、2308Y、2314Y(R1の炭素数=12〜13);
ライオン社製のライオノールL535,745、785、950(R1の炭素数=1213)、ライオノールNH1509(R1の炭素数=14〜15)、ライオノールTD730、2180、TDL20、TDL30、TDL50(R1の炭素数=13)等を挙げることができる。
また、R1中に芳香環構造を有する芳香族炭化水素基として、ダウケミカル社製のトリトンX15(n=1.5)、X35(n=3)、X45(n=4.5)、X100(n=9.5)、X102(n=12)、X114(n=7.5)、X165(n=16)、X305(n=30)、X405(n=35)、X705(n=55)(いずれもR=オクチルフェニル基、A=エチレン基);
日光ケミカルズ社製のNP−2(n=2)、5(n=5)、7(n=7)、15(n=15)、20(n=20)(いずれもR=ノニルフェニル基、A=エチレン基);
日本乳化剤社製のニューコール504、506、509、516、560、562、564、565、566、568(いずれもR=ノニルフェニル基、A=エチレン基)、ニューコール610、703、704、706、707、708、709、710、711、712、714、719、723、729、733、740、747、780、2604、2607、2609、2614(いずれもR=多環フェニル基、A=エチレン基)、ニューコール707F、710F、714F、2608F、2600FB、2616F、3612FA(いずれもR=多環フェニル基、A=エチレン基及びプロピレン基)、ニューコールB10、B13(いずれもR=アリール基、A=エチレン基)、ニューコールCMP−1、6,8,11(いずれもR=クミル基、A=エチレン基)を挙げることができる。
上記のうち、一般式(1)で表される化合物として好適に用いられる、R1が炭素数1〜50の脂肪族炭化水素基、A1がエチレン基、nが10〜100、かつグリフィン法によるHLB値が10以上20以下である市販品として、花王社製のエマルゲン320P、420、430、150、220;
東洋アドレ社製のユニトックス450、480、490、550、750;
日本エマルジョン株式会社製のEMALEX107、112、115、117、120、125、610、611、612、615、620、705、707、709、710、712、715、720、725、730、BHA20、BHA30;
日本乳化剤社製のニューコール1004、1006、1008、1020、1305、1310、1606、1607、1807、1820、1860、ニューコール2305、2307、2308、2310、2312、2314、2318、2320、2327、2330、2344、2360、2399Sを挙げることができる。
上記のうち、一般式(1)で表される化合物として好適に用いられる、R1が炭素数20〜60の脂肪族炭化水素基である市販品として、東洋アドレ社製のユニトックス450、480、490、550、750;日本エマルジョン株式会社製のEMALEX BHA20、BHA30を挙げることができる。
一般式(1)で表される化合物が常温で固体である場合、その融点は、50〜130℃であることが好ましく、より好ましくは55〜100℃であり、更に好ましくは60〜90℃である。前記融点が50℃以上であると、耐熱保存性が良く、130℃以下であると溶融性が高いことから、結着樹脂(A)及び離型剤(B)と相溶しやすく、従って相溶化剤としての機能が発現しやすい。
また、一般式(1)で表される化合物の含有量は、離型剤(B)の含有量を100質量%としたとき、2〜50質量%であることが好ましく、より好ましくは3.5〜35質量%であり、更に好ましくは5〜20質量%である。2質量%以上であることで、結着樹脂(A)に対する離型剤(B)の相溶化性が良化しながらも、離型剤(B)が離型効果を発現しやすくなる。また50質量%以下であることで、一般式(1)で表される化合物が離型剤(B)の相溶化に寄与するため、結着樹脂(A)の過剰な軟化を抑制し、液体現像剤の保管安定性の低下を抑制することが可能となる。50質量%を超えると、一般式(1)で表される化合物が、可塑剤効果を発現する場合がある。
一般式(1)で表される化合物が、結着樹脂(A)及び離型剤(B)に対する相溶化剤として機能しているかどうかを調べる方法として、例えば、結着樹脂(A)と離型剤(B)とを含むトナー粒子を、一般式(1)で表される化合物を含む場合と含まない場合とでそれぞれ製造したのち、前記トナー粒子の透過型電子顕微鏡(TEM)画像を観察し、結着樹脂(A)中の離型剤(B)の分散状態を確認する方法がある。すなわち、一般式(1)で表される化合物を含まないトナー粒子(以下、「トナー粒子(2)」という場合がある。)における離型剤(B)のドメイン径よりも、一般式(1)で表される化合物を含むトナー粒子(以下、「トナー粒子(1)」という場合がある。)における離型剤(B)のドメイン径のほうが小さければ、一般式(1)で表される化合物は相溶化剤として機能しているといえる。トナー粒子(1)とトナー粒子(2)との比較において、トナー粒子(1)のドメイン径は、トナー粒子(2)のドメイン径より、好ましくは10%以上小さく、より好ましくは20%以上小さく、更に好ましくは30%以上小さい(好ましくはトナー粒子(1)のドメイン径≦トナー粒子(2)のドメイン径×0.9、より好ましくはトナー粒子(1)のドメイン径≦トナー粒子(2)のドメイン径×0.8、更に好ましくはトナー粒子(1)のドメイン径≦トナー粒子(2)のドメイン径×0.7)。比較には、トナー粒子(2)として、一般式(1)で表される化合物を含有せず、かつ、結着樹脂(A)の含有量を一般式(1)で表される化合物の含有量と同量増加させた以外はトナー粒子(1)と同様に作製したトナー粒子を使用すればよい。一般式(1)で表される化合物が相溶化剤として機能している場合、トナー粒子は、相溶した結着樹脂(A)及び離型剤(B)を含有する。
なお、ドメイン径は、透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて測定することができる。具体的には、エポキシ樹脂に包埋させたトナー粒子を切削し、薄片状のトナー粒子サンプルを作製する。続いて透過型電子顕微鏡を用いて、前記トナー粒子サンプルを倍率5,000〜10,000倍(例えば、75,00倍)で観察し、任意の50点の離型剤(B)ドメインについて、円相当径を算出する。算出後、得られた円相当径の平均値を求め、離型剤(B)のドメイン径とする。なお、離型剤(B)ドメインの視認性向上のため、必要に応じて、ルテニウム、オスミウム等を用いて、トナー粒子サンプルを染色してもよい。
一般式(1)で表される化合物による効果を十分に発揮させるという観点からは、一般式(1)で表される化合物は、トナー粒子の内部に存在することが好ましい。従って、好ましいトナー粒子は、一般式(1)で表される化合物を粒子の内部に含む。この観点から、トナー粒子の内部に存在する一般式(1)で表される化合物の含有量は、離型剤(B)の含有量を100質量%としたとき、好ましくは2.5質量%以上であり、より好ましくは3質量%以上であり、更に好ましくは3.5質量%以上であり、特に好ましくは4質量%以上である。前記範囲とすることで、結着樹脂(A)に対する離型剤(B)の相溶化性が良化しながらも、離型剤(B)が離型効果を発現しやすくなる。上限は上述のとおりであり、例えば、50質量%以下、35質量%以下、または20質量%以下とできる。
トナー粒子の内部に存在する一般式(1)で表される化合物の含有量は、表面に付着している一般式(1)で表される化合物を除去した後のトナー粒子における含有量として求めることができる。例えば下記の方法、すなわち、トナー粒子の内部に存在する一般式(1)で表される化合物の割合を、一般式(1)で表される化合物の添加量等から算出する方法を利用して求めることが可能である。
また、液体現像剤において、一般式(1)で表される化合物はトナー粒子の内部に主として存在することが好ましい。「トナー粒子の内部に主として存在する」とは、例えば、液体現像剤に含まれる一般式(1)で表される化合物のうち50質量%以上が、トナー粒子内部に存在することを意味するものであり、キャリア液(C)中に一般式(1)で表される化合物が存在していること、一般式(1)で表される化合物がトナー粒子表面に付着していること等を妨げるものではない。高い効果を得る観点から、トナー粒子の内部に、一般式(1)で表される化合物の60質量%以上が存在することが好ましく、70質量%以上が存在することが特に好ましく、80質量%以上が存在することが極めて好ましい。上限は100質量%とできる。
なお、トナー粒子の内部に存在する一般式(1)で表される化合物の割合は、例えば、次の方法により求めることができる。
まず、キャリア液(C)中に存在している一般式(1)で表される化合物の量、及び、トナー粒子表面に付着(例えば吸着)している一般式(1)で表される化合物の量を定量する。具体的には、遠心分離法(例えば、25℃、20,000rpmで15分間)により液体現像剤をトナー粒子とキャリア液(C)とに分離したのち、上澄みのキャリア液(C)に含まれる一般式(1)で表される化合物の量を高速液体クロマトグラフ質量分析計(例えば、島津製作所社製LCMS−8050)を用いて定量する。また、分離後の沈殿物にイソプロパノールを加え、よく混合したのち、上記と同様の条件で遠心分離を行うことで、トナー粒子表面に付着している一般式(1)で表される化合物を抽出する。その後、上澄みのイソプロパノールに含まれる一般式(1)で表される化合物の量を、上記と同様の方法で定量する。
次に、キャリア液(C)中に存在している一般式(1)で表される化合物の量と、トナー粒子表面に付着している一般式(1)で表される化合物の量との合計量と、液体現像剤の作製に使用した一般式(1)で表される化合物の添加量とから、トナー粒子の内部に存在する一般式(1)で表される化合物の割合を求める。
なお定量は、一般式(1)で表される化合物を一定量溶解させた、キャリア液(C)とイソプロパノールとをそれぞれ用いて検量線を作成し、サンプルの分析結果と比較することで行うことができる。
詳細は後述するが、一般式(1)で表される化合物を、トナー粒子の内部に含有させる方法としては、トナー粒子を製造する工程において、結着樹脂(A)及び離型剤(B)とともに、一般式(1)で表される化合物を添加し、混合する方法が好ましく用いられる。上記の通り、一般式(1)で表される化合物は、結着樹脂(A)と離型剤(B)とを混和させ、相溶化させるために用いるものである。この効果を十分に得る観点から、前記の方法が好ましく用いられる。得られるトナー粒子は、内部に、一般式(1)で表される化合物を含有するものとなる。例えば、結着樹脂(A)及び離型剤(B)を含むトナー粒子を先に製造した後に、キャリア液中に一般式(1)で表される化合物を添加する方法では、一般式(1)で表される化合物による効果が得られにくいことがある。例えば、一実施形態においては、液体現像剤に用いるトナー粒子からは、一般式(1)で表される化合物が表面に主として存在しているトナー粒子は除かれる。「一般式(1)で表される化合物が表面に主として存在しているトナー粒子」とは、例えば、添加した一般式(1)で表される化合物のうち50質量%以上が、表面に存在することを意味するものである。例として、一般式(1)で表される化合物を単に表面に吸着させて得たトナー粒子が挙げられる。
(トナー粒子)
液体現像剤に用いられるトナー粒子は、結着樹脂(A)、離型剤(B)、及び一般式(1)で表される化合物の他にも、着色剤、分散剤、荷電制御剤等を用いることができる。
(着色剤)
着色剤としては、以下に示すイエロー、マゼンタ、シアン、黒色、及び白色、並びに、他の特色の各有機顔料;有機染料、及びその造塩化合物;カーボンブラック;酸化チタン等が好適に用いられる。これらは単独で、または2種以上を混合して使用することができる。また、着色剤は後述するキャリア液(C)に対して不溶であることが好ましい。
イエローの着色剤としては、イエローの有機顔料、またはイエロー染料の造塩化合物を用いることが好ましい。イエローの有機顔料としては、ベンズイミダゾロン化合物、縮合アゾ化合物、イソインドリノン化合物、アントラキノン化合物、キノフタロン化合物、アゾ金属錯化合物、メチン化合物、アリルアミド化合物等が用いられる。具体的には、C.I.ピグメントイエロー12、13、14、15、17、62、74、83、93、94、95、97、109、110、111、120、127、128、129、138、139、147、150、155、168、174、176、180、181、185、191、213等が好適に用いられる。中でもキノフタロン化合物、縮合アゾ化合物、またはベンズイミダゾロン化合物を用いることが好ましい。またイエロー染料の造塩化合物としては、酸性染料の造塩化合物、または塩基性染料の造塩化合物が用いられる。これらは、単独で、または2種類以上を混合して用いることができる。
マゼンタの着色剤としては、マゼンタの有機顔料、またはマゼンタ染料の造塩化合物を用いることが好ましい。マゼンタの有機顔料としては、縮合アゾ化合物、ジケトピロロピロール化合物、アントラキノン、キナクリドン化合物、ローダミンレーキ等の塩基性染料のレーキ化合物、ナフトール化合物、ベンズイミダゾロン化合物、チオインジゴ化合物、ペリレン化合物等が用いられる。具体的には、C.I.ピグメントレッド2、3、5、6、7、23、48:2、48:3、48:4、57:1、81、81:1、81:2、81:3、81:4、122、144、146、147、150、166、169、177、184、185、202、206、209、220、221、254、255、268、269、C.I.ピグメントバイオレット1、19等が好適に用いられる。中でもキナクリドン化合物、ナフトール系顔料等を用いることが好ましく、具体的には、ナフトールAS(C.I.ピグメントレッド146、269等)、キナクリドン(C.I.ピグメントレッド122、C.I.ピグメントバイオレット19等)、カーミン6B(C.I.ピグメントレッド57:1等)等が好ましい材料である。またマゼンタ染料の造塩化合物としては、ローダミン系酸性染料の造塩化合物またはローダミン系塩基性染料の造塩化合物が好ましく用いられる。これらは、単独で、または2種類以上を混合して用いることができる。
シアンの着色剤としては、シアンまたはブルーの有機顔料、シアンまたはブルー染料の造塩化合物、シアンまたはブルー染料の油溶性染料等を用いることが好ましい。シアンまたはブルーの有機顔料としては、銅フタロシアニン化合物及びその誘導体、アントラキノン化合物、塩基染料レーキ化合物等が利用できる。具体的には、C.I.ピグメントブルー1、7、15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、60、62、66等が好適に用いられる。中でもC.I.ピグメントブルー15:3等の銅フタロシアニン化合物を用いることが好ましい。また前記有機顔料と、トリアリールメタン系の染料由来の化合物を併用することもできる。更に、色相調整の目的で前記シアンまたはブルーの有機顔料に加えて、グリーン顔料を補色として使用することができる。この場合のグリーン顔料としては、C.I.ピグメントグリーン7、36等のハロゲン化フタロシアニン化合物が好ましく用いられる。これらは、単独で、または2種類以上を混合して用いることができる。
黒色の着色剤としては、コスト及び取り扱いの点からもカーボンブラック、ペリレンブラック等の有機黒色顔料、並びに、ニグロシン染料、アゾ金属錯体染料等の有機黒色染料を用いることが好ましい。カーボンブラックとしては、ファーネスブラック、チャンネルブラック、アセチレンブラック、バイオマス由来のカーボンブラック等を使用できる。中でも、ファーネスブラックカーボンまたはバイオマスカーボンが、画像特性においてかぶり(白地部の地汚れ)が低減される効果があり好ましい。一方ニグロシン染料としては、ニグロシンベースを湿式粉砕等により微細化し、体積平均粒径を0.5〜2μmとしたものを用いることが好ましい。この微細化されたニグロシン染料は光沢を有するため、光沢のある黒色を得ることができる。これらは、単独で、または2種類以上を混合して用いることができる。
また画像濃度が良好で、コントラストのある黒色を得るためには、黒の着色剤として黒色着色剤100質量部に対して、ブルーまたはバイオレットの着色剤を1〜10質量部添加した着色剤を用いることが好ましい。ブルーまたはバイオレットの着色剤としては、ハロゲンを含まない金属フタロシアニンブルー化合物、トリアリールメタン化合物、キナクリドンバイオレット顔料、ジオキサジンバイオレット顔料等を用いることが好ましい。フタロシアニンブルー化合物及びトリアリールメタン化合物は正帯電性を有しており、このことも良好な黒トナー粒子を得る上で有効である。具体的には、C.I.ピグメントブルー1、15:3、C.I.ピグメントバイオレット19、23等が挙げられる。これらは、単独で、または2種類以上を混合して用いることができる。
更に、イエロー、マゼンタ、シアン、グリーン、バイオレット等のカラー顔料を複数混合して、黒色液体現像剤を得ることもできる。その場合、黒色着色剤は全く使用しないか、着色剤全量に対して5〜40質量%の割合で用いることが好ましい。
また白色の着色剤としては、屈折率が大きく化学的及び物理的にも安定であり、顔料としての隠蔽力及び着色力に優れている、酸化チタンを用いることが好ましい。なお、酸化チタンはケイ素、アルミニウム、ジルコニウム、チタン等の酸化物、有機金属化合物、または有機化合物により処理されていてもよい。その他にも、塩基性炭酸鉛、酸化亜鉛、チタン酸ストロンチウム等の無機化合物、及び中空樹脂微粒子等の有機化合物も使用できる。
一実施形態において、トナー粒子中に含まれる着色剤の含有量の合計は、使用する結着樹脂(A)の種類により異なるが、通常、トナー粒子100質量部に対して5〜40質量部、好ましくは10〜30質量部である。また酸化チタンを着色剤として使用する場合、トナー粒子100質量部に対して10〜70質量部が好ましく、20〜50質量部がより好ましい。
(顔料分散剤)
トナー粒子に着色剤を含める場合は、トナー粒子中における着色剤の分散性を向上させる目的で、顔料分散剤を併用してもよい。トナー粒子に内添する顔料分散剤としては、ポリアミン系の樹脂型分散剤であるソルスパース24000SC、ソルスパース32000(ルーブリゾール社製)、アジスパーPB821、アジスパーPB822(味の素ファインテクノ社製);アクリル共重合物の樹脂型分散剤BYK−116(ビックケミー社製)等を用いることができる。特に顔料濃度が高い着色マスターバッチを経て製造する場合は、マスターバッチ製造時に添加することが好ましい。顔料分散剤の添加量は、トナー粒子の分散性向上の点から、着色剤100質量部に対して、好ましくは3質量部以上、更に好ましくは5質量部以上が良い。また、トナー粒子の粉砕性及び生産性向上の点から、着色剤100質量部に対して、好ましくは40質量部以下、更に好ましくは30質量部以下が良い。
(荷電制御剤)
液体現像剤中のトナー粒子には、必要に応じて色相に支障を来たさない範囲で無色あるいは淡色の荷電制御剤が含有されてもよい。荷電制御剤は、現像されるべき静電潜像担持体上の静電荷像の極性に応じて、正荷電制御剤または負荷電制御剤が用いられる。一実施形態において、液体現像液中においては、トナー粒子は正帯電を呈することが好ましく、通常正荷電制御剤が用いられる。
正荷電制御剤としては、4級アンモニウム塩化合物(例えば、トリブチルベンジルアンモニウム−1−ヒドロキシ−4−ナフトスルホン酸塩)、有機錫オキサイド(例えば、ジオクチルスズオキサイド)、ジオルガノスズボレート(例えば、ジブチルスズボレート)、アミノ基を有するポリマー等の電子供与性物質等を単独であるいは2種以上組み合わせて用いることができる。また、トリアリールメタン系色素も同様に正荷電制御剤として用いることができる。更に、上記荷電制御剤を用いる代わりに、樹脂系荷電制御剤を用いることもできる。樹脂系荷電制御剤としては、アクリロイルアミノ−2−メチル−1−プロパンスルホン酸と、スチレン、アクリル酸エステル等のビニル系モノマーとの共重合体が挙げられる。一実施形態において、上記の樹脂系荷電制御剤は通常、結着樹脂(A)100質量部に対して、1〜20質量部添加する。
(分散剤)
分散剤はトナー粒子が存在するキャリア液中に添加して、トナー粒子を均一に分散させるために用いられるものであり、現像特性を向上させる効果を有する。キャリア液中に添加して、トナー粒子を分散させた場合、分散剤は、トナー粒子表面の結着樹脂部、特に優れた分散安定性の効果を発揮するポリエステル樹脂部に吸着していると推察される。分散剤としては、トナーを安定に分散させるものであれば任意の材料を使用することができ、公知の合成方法により合成しても市販品を用いてもよい。具体的には、界面活性剤、高分子分散剤等を任意に用いることができ、中でも、炭素数9〜24のアルキル基、芳香族アミノ基、脂肪族アミノ基、ヘテロ環窒素含有基、ヘテロ環酸素含有基、ヘテロ環硫黄含有基、及びピロリドン基のうち少なくとも1種類以上の構造を有する高分子分散剤を用いることが好ましい。市販品を例示すると、例えば「Antaron V−216」、「Antaron V−220」(いずれも商品名、GAF/ISP Chemicals社製)、「ソルスパース13940」、「ルーブリゾール2153」(いずれも商品名、ルーブリゾール社製)等となる。
(キャリア液(C))
液体現像剤に用いるキャリア液(C)は、脂肪族炭化水素であることが好ましい。脂肪族炭化水素としては、直鎖状パラフィン系炭化水素、イソパラフィン系炭化水素、ナフテン系炭化水素等が挙げられる。これらの中でも、残留する芳香族炭化水素が極めて少ないパラフィン系炭化水素が好ましい。また親油性を有し、化学的に安定して絶縁性を有するものが好ましい。また、キャリア液は、画像形成装置中で使用される物質または装置、特に感光体等の現像プロセス用の部材及びその周辺部の部材に対して化学的に不活性であることが好ましい。
キャリア液(C)の蒸留範囲における乾点は、230〜360℃の範囲であることが好ましい。特に好ましくは、240〜320℃の範囲である。230℃以上であると、液体現像剤が常温で乾燥することがないうえ、分散剤との相溶性が高く、良好な保存安定性を維持することができる。また、固形物が析出しないため、現像ローラーまたは感光体周りの規制ブレードに固着物が生じることなく、画像汚染が起こらない。また360℃以下であると、キャリア液の除去が容易であるため分散剤を含むトナー粒子の溶融及び合一を阻害することなく、優れた定着性が得られる。ここで蒸留範囲における乾点は、ASTM D86、ASTM D1078、JIS K2254によって規定される方法によるものである。
キャリア液(C)の絶縁性は、誘電定数が10以下であることが好ましく、より好ましくは1〜5であり、更に好ましくは2〜3である。また電気抵抗率は、好ましくは109Ω・cm以上、より好ましくは1010Ω・cm以上、特に好ましくは1011〜1016Ω・cmの範囲である。ここで電気抵抗率は、川口電機製作所社製ユニバーサルエレクトロメーターMMA−II−17Dと液体用電極LP−05とを組み合わせて行うことができる。電気抵抗率が109Ω・cm以上の場合、トナー粒子の帯電性が高くなり、十分な画像濃度が得られ、発色性が向上する。
更にキャリア液(C)は、動粘度(ASTM D445)が1〜25mm2/sの範囲であることが好ましい。特に好ましくは3〜15mm2/sの範囲である。この範囲は、現像時に帯電粒子を移動させることができ、画像が形成された媒体から定着工程で容易に除去できる点で好ましい。動粘度が1mm2/s以上であると、液体現像剤の現像ローラーへの転移性が高く、画像濃度及び発色性が良くなる。また、動粘度が25mm2/s以下であると、トナー粒子の移動性が向上し、電気泳動しやすくなり、画像濃度及び色再現性が良くなる。
具体的に好ましいキャリア液を例示すると、商品名“シェルゾールTM”(Shell Chemicals社製)、“IPソルベント2028”(出光興産社製)、“アイソパーM”、“アイソパーL”(エクソンモービルコーポレーション社製)のような分枝状パラフィン溶媒混合物、“エクソールD40”、“エクソールD110”、及び“エクソールD130”(ExxsolTM)(エクソンモービル社製)のようなナフテン系炭化水素を挙げることができる。
(液体現像剤セット)
本発明の実施形態である液体現像剤は単色で使用してもよいし、用途に合わせて複数の色を選択した液体現像剤セットとして使用することもできる。組み合わせは特に限定されないが、シアン、イエロー、及びマゼンタの3色を使用することでフルカラーの画像を得ることができる。また、黒色の液体現像剤を追加することで黒色感を向上させ、文字等の視認性を上げることができる。更にオレンジ、グリーン等の特色または淡色を追加することで色再現性を向上させることも可能である。また、透明または有色の印刷基材に対して、上記のほかに、ホワイトの液体現像剤を用いることもできる。更に、印刷物の耐性及び意匠性を向上させるため、上記のほかに、着色剤を含まない、透明な液体現像剤を用いることもできる。
(製造方法)
本発明の実施形態である液体現像剤の製造方法としては、従来公知のものを用いることができ、溶融混練法、懸濁重合法、乳化重合法等、従来使用されている手法を任意に選択することができるが、生産性及び環境負荷の観点から、溶融混練法を選択することが好ましい。特に溶融混練法は、各種材料を混合する際の粘度が他の方法に比べて高いため、混合時に高いシェアをかけることができ、結着樹脂(A)と離型剤(B)との相溶化度を著しく高めることができることから、特に好適に用いられる。溶融混練法によれば、トナー粒子は、結着樹脂(A)と離型剤(B)と一般式(1)で表される化合物を含む混練物として得られるため、トナー粒子内部に、一般式(1)で表される化合物を十分に存在させることができる。
以下に、液体現像剤の好適な製造方法の例を示す。
(1)トナー粒子用の着色マスターバッチの作製(着色剤を併用する場合)
結着樹脂(A)と着色剤とを、着色剤の濃度がマスターバッチ全量に対し10〜70質量%となるように、熱ロール等を用いて混練を行い、冷却後粗砕を行い、着色マスターバッチを得る。なお、結着樹脂(A)及び着色剤に加えて、顔料分散剤、色素誘導体等を添加することもできる。
(2)トナー粒子用チップの作製(着色マスターバッチの希釈)
(1)で得た着色マスターバッチ、結着樹脂(A)、離型剤(B)、及び一般式(1)で表される化合物を、スーパーミキサー等で混合することにより予備分散し、次いで溶融混練を行うことで、上記各材料を結着樹脂(A)中に希釈し、トナー粒子用のチップを得る。また、この予備分散工程及び溶融混練工程で、顔料分散剤、荷電制御剤などを添加してもよい。なお、一般式(1)で表される化合物は、結着樹脂(A)と離型剤(B)の混合時に特に効果を奏する材料であるため、離型剤(B)とともに、この予備分散工程及び/または溶融混練工程で添加されることが好ましい。本工程での添加は、本工程で一般式(1)で表される化合物を混合せず、後述する湿式粉砕工程において、結着樹脂(A)及び離型剤(B)とは別個に、溶媒等と共に添加する製造方法に比べ、一般式(1)で表される化合物による十分な効果が得られる。また、本工程での添加は、一般式(1)で表される化合物が界面活性剤として機能してしまい、液体現像剤の表面張力等の物性が変化し印刷適性が悪化する可能性を防ぐという観点からも好ましい。
なお、(1)及び(2)の工程は統合することも可能であり、その場合は(1)の着色マスターバッチの工程を経ることなく、(2)の工程において、予備分散時に全ての材料を仕込み、トナー粒子用チップを作製すればよい。溶融混練としては、加圧ニーダー、1軸、2軸のエクストルーダー等の公知の混練機を用いることができる。またトナー粒子用のチップは、5mm以下に粉砕しておくことが好ましい。粉砕は従来公知の方法にて行うことができるが、ハンマーミル、サンプルミル等により粗粉砕した後、ジェットミル等のジェット気流式粉砕機、ターボミル等の機械式粉砕機等により微粉砕する方法が好ましい。
(3)トナー粒子の湿式粉砕
(2)で得たトナー粒子用チップを、キャリア液(C)と同一組成の溶媒に展開し、湿式粉砕機(分散機)を用いて、後述の平均粒径になるように粉砕を行う。またこの時に、トナー粒子に吸着し分散安定性を付与する分散剤を添加することが有効である。この場合、湿式粉砕及び分散工程を経て、分散剤がトナー粒子に吸着し、帯電的にも安定化する。湿式粉砕(分散)を行う際は、粉砕時の温度が50℃を超えないように冷却することが望ましい。温度が50℃以下であると、トナー粒子が融着を起こすことなく、粒度分布の制御ができる。
湿式粉砕に使用できる湿式粉砕機としては、粉砕媒体を使用する、容器駆動媒体ミル、媒体撹拌式ミル等がある。容器駆動媒体ミルとしては、転動ボールミル、遊星ボールミル等があり、また、媒体撹拌式ミルとしては、撹拌槽式ミル、流通槽式ミル等が挙げられる。上記のいずれも有用であるが、媒体撹拌式ミルを用いることが、粉砕能力及び粒度分布の制御等の点から好ましい。更には、密閉型かつ水平型であり、マイクロビーズを充填し媒体として用いる、横型の流通槽式ミルに分類される湿式粉砕機を用いることが、精密な湿式粉砕を行う上で好ましい。水平型の湿式粉砕機であれば、粉砕機中の粉砕媒体が重力の影響をほとんど受けないため、粉砕機内で理想に近い均一な分布を得ることができる。なお具体的には、シンマルエンタープライゼス社製のダイノミル等が挙げられる。
湿式粉砕機において、粉砕性を決定づける大きな要因としては、粉砕媒体の種類、粉砕媒体の粒径、粉砕機内の分散媒体の充填率、アジテーターディスクの種類、粉砕される試料の溶液濃度、溶媒の種類等が挙げられる。中でも粉砕媒体の種類及び粒径が粉砕性に大きく寄与するものである。
粉砕媒体の種類としては、トナー粒子の粘度、比重、粉砕及び分散の要求粒度等に応じて、ガラス、ジルコン、ジルコニア、アルミナ、チタニア等のビーズが使用可能であるが、良好な粉砕性を得るためには、ジルコニアビーズまたはジルコンビーズを用いることが好ましい。また、粉砕媒体の直径は0.1〜3.0mmの範囲において使用可能であり、中でも0.3〜1.5mmの範囲であることが好ましい。0.1mm以上であると、粉砕機内の負荷が小さくなり、発熱によるトナー粒子の溶融を防ぎ、良好な粉砕性が得られる。3.0mm以下であると、十分な粉砕を行うことが可能である。湿式粉砕機内の粉砕媒体の充填率は、40〜90質量%であることが好ましい。
(4)液体現像剤の作製
(3)で得られたトナー粒子、キャリア液(C)、及び必要に応じて分散剤を含んだ混合物に、キャリア液(C)、及び必要に応じて更に分散剤を加え、混合し、トナー粒子の濃度を調整することで液体現像剤を作製する。
(液体現像剤物性)
トナー粒子の平均粒径(D50)は0.5〜4μmであることが好ましく、1〜3μmがより好ましい。なお粒径は、日機装社製レーザー回折散乱式粒度分析計マイクロトラックHRAを用いて測定したものであり、平均粒径(D50)は累積50パーセント径の値である。
液体現像剤中のトナー粒子の濃度は液体現像剤100質量%に対して、10〜30質量%であることが好ましい。より好ましくは12〜25質量%である。10質量%以上であるとキャリア液(C)の除去が容易であり、トナー粒子の定着性が向上する。30質量%以下であると液体現像剤の粘度が低くなり、トナー粒子の移動性が向上し、十分な画像濃度が得られる。更には、トナー粒子の凝集が弱くなり、保存安定性が向上する。
液体現像剤の粘度(η)は5〜180mPa・sであることが好ましい。粘度(η)が5mPa・s以上であると現像後の画像の精細性が向上し、180mPa・s以下であると現像時のトナー粒子の移動性が高くなり高速現像が可能となる、十分な画像濃度が得られるといった効果がある。なお液体現像剤の粘度(η)は、例えば東機産業社製のE型粘度計TV−22等を用いて測定することができる。また、液体現像剤の電気抵抗率は1010〜1015Ω・cmであることが好ましい。この範囲内であれば、感光体上の静電潜像の保持が容易になる。電気抵抗率は上記のキャリア液の場合と同様に測定できる。
(印刷物の製造方法)
本発明の実施形態である印刷物の製造方法は、前記実施形態の液体現像剤を用いて印刷する工程を含む方法である。具体的には、アモルファスシリコン感光体等の静電潜像担持体上に、静電潜像を形成する工程、前記静電潜像担持体に前記実施形態の液体現像剤を供給し、前記静電潜像を現像化する工程、前記現像化されたトナー像を印刷基材上に転写する工程、印刷基材上のキャリア液(C)を乾燥する工程、印刷基材上のトナー粒子を定着する工程等を経て、印刷物が製造される。
なお、前記静電潜像を現像化する工程の後、かつ、前記現像化されたトナー像を印刷基材上に転写する工程の前に、中間転写体等に前記現像化されたトナー像を一次転写する工程を含んでもよい。また、印刷基材上のキャリア液(C)を乾燥する工程と、印刷基材上のトナー粒子を定着する工程とは、同時に実行されるものであっても、別々に実行されるものであってもよいが、定着性向上の観点から、後者を選択したほうが好ましい。更に、複数色の液体現像剤を用いて印刷物を製造する際、各色に静電潜像担持体を用いるタンデム方式を採用することが好ましい。
(印刷基材)
液体現像剤で印刷する印刷基材には特に限定はなく、一般的に用いられている、上質紙、塗工紙、PETシート、PPシート等が挙げられる。塗工紙としては、従来各種の用途で使用されている広汎な塗工紙が全て対象となり、具体的には、微塗工紙、コート紙、アート紙、マットコート紙、キャストコート紙等が挙げられ、これらの厚み及び形状は何ら限定されない。これらは印刷基材の表面が滑らかであっても、凹凸のついたものであっても良いし、透明、半透明、または不透明のいずれであっても良い。また、これらの印刷基材の2種以上を互いに張り合わせたものでも良い。更に印刷面の反対側に剥離粘着層等を設けても良く、また、印刷後、印刷面に粘着層等を設けても良い。
(印刷物)
本発明の実施形態である印刷物は、前記実施形態の液体現像剤を用いて得られた印刷物である。印刷物は、少なくとも印刷基材と、印刷基材上に前記実施形態の液体現像剤を用いて印刷された文字、模様等の画像とを有する。液体現像剤で印刷された印刷物は、特に限定はないが、一般的商業用、紙器パッケージ、包装フィルム、シール、ラベル用途等に用いられる。例えば、一般的商業用では、上質紙、塗工紙等を用いたカタログ、雑誌等の書籍類または帳票類、紙器パッケージでは、コート紙、ボール紙等を用いた包装容器または外箱、包装フィルムでは、PETシート、PPシート等を用いた軟包装容器等が挙げられる。
(コーティング処理)
本発明の実施形態である印刷物は、必要に応じて、印刷面をコーティング処理することができる。前記コーティング処理の具体例として、コーティング用組成物の塗工及び印刷;ドライラミネート法、無溶剤ラミネート法、押出しラミネート法、ホットメルトラミネート法などによるラミネーションなどが挙げられ、いずれを選択してもよいし、両者を組み合わせても良い。
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明の態様はこれらの実施例に限定されるものではない。なお以下については、「部」は特に断りのない限り全て「質量部」を、「%」は特に断りのない限り全て「質量%」を表す。
また実施例においては以下に記載する材料を用いた。
(結着樹脂1の合成例)
還流冷却器、蒸留塔、窒素ガス導入管、温度計、及び撹拌機を備え付けたフラスコに、表1に示す多価アルコール、多塩基酸、及び、触媒としてジブチル錫オキサイド2部を投入し、撹拌しながら窒素ガスを導入し、200℃まで加温し、反応系の温度を維持しながら4時間反応させた。更に、減圧下で1時間反応させた。常圧に戻し、反応系の温度を100℃以下に下げ、重縮合を停止させ、ポリエステル樹脂である結着樹脂1を得た。
表1に記載された組成のうち、ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物は、一般式(3)において、R=プロピレン基であり、x=y=2である化合物を表す。またビスフェノールAエチレンオキサイド付加物は、一般式(3)において、R=エチレン基であり、x=y=2である化合物を表す。
(結着樹脂2の合成例)
得られた結着樹脂1を等量のトルエンに入れて、加熱し溶解させた。窒素ガスを導入しながら撹拌し、トルエンの沸点まで更に加温したのち、表2に示すスチレン、(メタ)アクリル系モノマー、更には重合開始剤としてジ−t−ブチルパーオキサイドを含む混合溶液を2時間かけて滴下することで溶液重合を行った。滴下終了後、更にトルエンの沸点温度で2時間反応させたのち、ジ−t−ブチルパーオキサイドを1部添加して重合を停止させた。その後180℃まで加温しトルエンを除去し、ポリエステル樹脂とスチレン−アクリル共重合樹脂を含む結着樹脂2を得た。
(結着樹脂3の合成例)
フラスコにトルエンを入れ、撹拌しながら窒素ガスを導入し、トルエンの沸点まで加温したのち、表2に示すスチレン、(メタ)アクリル系モノマー、更には重合開始剤としてジ−t−ブチルパーオキサイドを含む混合溶液を2時間かけて滴下しながら溶液重合を行った。滴下終了後、更にトルエンの沸点温度で2時間反応させ、ジ−t−ブチルパーオキサイドを1部添加して重合を停止させた。次に180℃まで加温しトルエンを除去し、スチレン−アクリル共重合樹脂である結着樹脂3を得た。
(結着樹脂4及び5の合成例)
表3に記載した原料、仕込み量、及び反応条件を用いた以外は結着樹脂1の合成例と同様にして合成を行い、結着樹脂4及び5を得た。
上記で得られた結着樹脂1〜5の物性値を表4に示す。
(着色剤)
着色剤として、表5に記載の化合物を使用した。

(離型剤)
離型剤として、表6に記載の化合物を使用した。
(一般式(1)で表される化合物)
一般式(1)で表される化合物として、表7に記載の市販品を使用するとともに、下記方法により合成した化合物1〜4を使用した。
(合成化合物1の製造例)
CH3(CH289OH350部、及びエチレンオキサイド650部を、ナトリウムエトキシドの存在下、圧力2.0×105Pa、温度150℃の条件下で反応させた。反応時間30分後にエーテル化合物である反応生成物を取り出した。この反応生成物を合成化合物1とした。
(合成化合物2の製造例)
CH3(CH229OH80部、及びエチレンオキサイド920部をナトリウムエトキシドの存在下、圧力2.0×105Pa、温度150℃の条件下で反応させた。反応時間30分後にエーテル化合物である反応生成物を取り出した。この反応生成物を合成化合物2とした。
(合成化合物3の製造例)
イソステアリルアルコール80部、及びエチレンオキサイド920部をナトリウムエトキシドの存在下、圧力2.0×105Pa、温度150℃の条件下で反応させた。反応時間30分後にエーテル化合物である反応生成物を取り出した。この反応生成物を合成化合物3とした。
(合成化合物4の製造例)
CH3(CH229OH70部、及びエチレンオキサイド930部をナトリウムエトキシドの存在下、圧力2.0×105Pa、温度150℃の条件下で反応させた。反応時間30分後にエーテル化合物である反応生成物を取り出した。この反応生成物を合成化合物4とした。
(分散剤)
分散剤として、Antaron V−216(ISP Chemicals社製、以降V−216と記載する)を使用した。
(キャリア液)
キャリア液として、エクソールD130(エクソンモービル社製ナフテン系炭化水素、アニリン点:88℃、乾点:313℃)を使用した。
(液体現像剤1Cの調製)
C.I.ピグメントブルー15:3
(Lionol Blue FG7919) 18質量部
結着樹脂1 78.8質量部
パラフィンワックスHNP−9 3質量部
ユニトックス520 0.2質量部
上記材料(合計5kg)を20Lの容積を有するヘンシェルミキサーで混合(3,000rpm、3分)した後、二軸混練押出機(PCM30)で供給量6kg/hr、吐出温度145℃にて溶融混練を行い、更にロール温度140℃の3本ロールにて混練を行った。冷却固化した後ハンマーミルで粗粉砕し、次いでI式ジェットミル(IDS−2型)で微粉砕し平均粒径5.0μmのシアン粉砕品1を得た。
更に、
シアン粉砕品1 25質量部
エクソールD130 74質量部
Antaron V−216 1質量部
を秤量し、十分に撹拌、混合し、エクソールD130溶液中にシアン粉砕品1を分散させた(スラリー濃度は25質量%)。このシアン粉砕品1を分散させたスラリーを、媒体撹拌式ミルであるダイノーミルマルチラボ(シンマルエンタープライゼス社製、容量1.4L)を用いて循環運転を60分行い、湿式粉砕を行った。このときの湿式粉砕の条件は以下の通りであった。アジテーターディスク(材質:ジルコニア)、周速10m/s、シリンダーZTA、メディア(材質:ジルコニア)直径1.25mm、充填率70%、溶液流量45kg/h、冷却水5L/min、圧力0.1Kg/cm2。60分間湿式粉砕を行った後、スラリーを取り出し、目開き33μm(SUS304製)のメッシュを通過させ、液体現像剤1C(シアントナー粒子1を含む)を得た。シアントナー粒子1の粒度分布の確認を行ったところ、平均粒径(D50)が2.5μmであった。液体現像剤1Cの粘度(η)は50mPa・sであった。
なお粒径は、日機装社製レーザー回折散乱式粒度分析計マイクロトラックHRAを用いて、溶剤にはエクソールD80(ExxsolTM)(エクソンモービル社製)を用い、23℃50%RHの環境条件下で測定したものである。また粘度(η)は、東機産業社製のE型粘度計TV−22を用いて測定した。具体的には、液体現像剤中の固形分を25%に調整し、25℃に十分馴染ませた後、TV−22形粘度形に1°34’コーンをセットし、10rpmで1分経過後の粘度を測定して求めた。
(その他の液体現像剤の調整)
表8〜10に示す原料を用い、シアン粉砕品1と同様の方法を用いてトナー粉砕品を製造した。その後、表11に示すトナー粉砕品、分散剤、及びキャリア液を用い、液体現像剤1Cと同様の方法を用いて液体現像剤を作製した。
なお、液体現像剤1C〜11Cと液体現像剤31C、液体現像剤12Cと液体現像剤32C、液体現像剤13Cと液体現像剤33C、液体現像剤14C〜18Cと液体現像剤34Cに含まれるトナー粒子について、透過型電子顕微鏡を用いた上記記載の方法により、離型剤(B)のドメイン径を比較した。その結果、液体現像剤1C〜18Cに含まれるトナー粒子において、離型剤(B)のドメイン径が縮小していることが確認された。この結果は、液体現像剤1C〜18Cに含まれるトナー粒子に用いた一般式(1)で表される化合物が、結着樹脂(A)及び離型剤(B)に対する相溶化剤として機能していることを示すものである。
また、液体現像剤19C〜22Cに含まれるトナー粒子についても同様に、一般式(1)で表される化合物を各結着樹脂(A)に置き換えた液体現像剤を製造し、透過型電子顕微鏡を用いた上記記載の方法により、離型剤(B)のドメイン径の比較を行った。その結果、液体現像剤19C〜22Cに含まれるトナー粒子において、離型剤(B)のドメイン径が縮小していることが確認された。この結果は、液体現像剤19C〜22Cに含まれるトナー粒子に用いた一般式(1)で表される化合物が、結着樹脂(A)及び離型剤(B)に対する相溶化剤として機能していることを示すものである。
さらに、液体現像剤1C〜22Cについて、高速液体クロマトグラフ質量分析計を用いた上記記載の方法により、各液体現像剤中のトナー粒子内部に含まれる一般式(1)で表される化合物の割合を測定した。その結果、いずれの液体現像剤も、液体現像剤に含まれる一般式(1)で表される化合物の全量に対して50質量%以上がトナー粒子内部に存在していることが確認された。この結果は、液体現像剤1C〜22Cで用いた一般式(1)で表される化合物が、トナー粒子の内部に主として存在していることを示すものである。
(実施例1〜26、比較例1〜10)
上記表11に示したそれぞれの液体現像剤について、以下の評価を行った。詳細な液体現像剤の物性値と併せ、評価結果を表12に示した。
(実写試験)
実写試験は、市販の液体現像複写機(Savin870:セイビン社製)を改造した装置を用いて実施した。具体的には、23℃/50%RHの環境条件下で、アモルファスシリコン感光体を用い、感光体表面電位を+450〜500V、残留電位+50V以下、現像ローラーのバイアスを+250〜450Vに設定し、1000枚連続で印刷した。なお以下に示す画像濃度及び定着率の評価には、1000枚目の画像を用い、耐コールドオフセット性及び耐ホットオフセット性の評価には、951枚目以降の画像を用いた。なお、各色単色で印刷を行い、カラートナー評価では、基材は王子製紙製OKトップコート+、熱圧着は速度30m/min、160℃の条件とした。またホワイトトナー評価では、基材はPETフィルム、熱圧着は速度30m/min、120℃の条件とした。
(画像濃度)
ベタ画像部の画像濃度を、分光濃度計X−Rite504(エス・ディ・ジー株式会社製)にて、光源D50、視野角2°、Status−Eの条件で測定した。濃度値として、イエローが1.2以上、マゼンタ及びシアンが1.4以上、ブラックが1.6以上の濃度値であれば、実用上好ましい。より好ましくは、イエローが1.3以上、マゼンタ及びシアンが1.5以上、ブラックが1.7以上である。シアンに関しては1.6以上であれば特に好ましい。
(隠蔽性評価)
実施例26及び比較例10については、上記画像濃度評価に代えて、隠蔽性評価を実施した。具体的には、トナー粒子濃度を25%で、それぞれホワイト単色の画像出力を行い、このベタ画像部を、ブラック単色画像の濃度値が1.80の紙基材上に置き、分光濃度計X−Rite504(エス・ディ・ジー株式会社製)にて、光源D50,視野角2°、Status−Eの条件で、ブラック画像濃度を測定し、ブラック濃度の低下度合いで隠蔽性を評価した。評価基準は以下の通りとし、Aレベルであれば実用上好ましい。
A:ブラックID値が0.25未満
B:ブラックID値が0.25以上
(定着率)
1センチ×1センチのベタ部分を出力した印字画像を用いて、上記画像濃度と同じ方法で、出力時の画像濃度ID(ID1)を測定した。その後、印字物にメンディングテープ(3M社製スコッチ(登録商標)810)を貼り、1kgの円柱状の真鍮錘を転がし1往復させた後、メンディングテープを取り除き、再び画像濃度ID(ID2)を測定した。得られた結果から(ID2)/(ID1)×100を計算し、これを定着率(%)とした。ここでは定着率が80%以上であれば実用上好ましく、90%以上であればより好ましい。
(耐コールドオフセット性)
上記装置にて出力した10枚の出力画像を、外部定着機にて、速度30m/min、ニップ厚6mmの条件で連続して熱圧着させ、10枚目の出力画像を熱圧着した際に、当該10枚目の出力画像(紙)に再転移したトナー像が存在するかを確認した。再転移したトナー像が存在しなくなる温度を、下記に示す4段階のランクに分けることで評価を行った。ここでB以上であれば実用上好ましく、Aであればより好ましい。
A:熱圧着ロール温度が120℃未満
B:熱圧着ロール温度が120℃以上、140℃未満
C:熱圧着ロール温度が140℃以上、160℃未満
D:熱圧着ロール温度が160℃以上
(耐ホットオフセット性)
上記装置にて出力した出力画像を、外部定着機にて、速度15m/min、ニップ厚6mmの条件で熱圧着させ、この熱圧着させるロール表面に対してトナー粒子が付着し始める温度を下記に示す4段階のランクに分けることで評価を行った。ここでB以上であれば実用上好ましく、Aであればより好ましい。
A:熱圧着ロール温度が160℃以上
B:熱圧着ロール温度が140℃以上、160℃未満
C:熱圧着ロール温度が120℃以上、140℃未満
D:熱圧着ロール温度が120℃以上
(保存安定性)
作製した液体現像剤を、25℃50%の恒温恒湿雰囲気下に3ヶ月静置した。3ヶ月後の液体現像剤の平均粒径(D50)及び粘度(η)を、それぞれ上記記載の方法により測定し、試験開始前の値から上昇した割合を求めることで評価した。なお、判断基準は下記に示すとおりである。
(平均粒径(D50))
A:試験後の平均粒径(D50)/試験前の平均粒径(D50)が1.1未満
B:試験後の平均粒径(D50)/試験前の平均粒径(D50)が1.1以上1.2未満
C:試験後の平均粒径(D50)/試験前の平均粒径(D50)が1.2以上
ここで上記ランクがB以上であれば実用上好ましく、Aであればより好ましい。
(粘度(η))
A:試験後の粘度(η)/試験前の粘度(η)が1.1未満
B:試験後の粘度(η)/試験前の粘度(η)が1.1以上1.4未満
C:試験後の粘度(η)/試験前の粘度(η)が1.4以上
ここで上記ランクがB以上であれば実用上好ましく、Aであればより好ましい。
比較例1〜4及び7〜9では、一般式(1)の化合物を含まないことから、結着樹脂(A)と離型剤(B)との相溶性が悪く、結果として十分な画像濃度、定着率、及び耐コールドオフセット性のいずれか少なくとも1つが得られなかったものと考えられる。一方比較例5は、離型剤(B)を含まない例であるが、耐ホットオフセット性、及び保存安定性に劣る結果となった。特に耐ホットオフセット性はDレベルと極めて悪い結果であったが、これは離型剤(B)を用いることなく、一般式(1)の化合物を使用したために、前記化合物が可塑剤としての機能を有してしまい、結果としてトナー粒子の軟化温度及びガラス転移温度が著しく低下したことによると考えられる。また比較例6は、使用した一般式(1)の化合物に相当する化合物として、nの値が120より大きい化合物を用いた例であり、前記化合物の親水性が強すぎたことで、結着樹脂(A)と離型剤(B)との相溶性が不十分となり、耐コールドオフセット性及び保存安定性が悪い結果となったと考えられる。
これに対して、実施例に記載する液体現像剤は、画像濃度、定着率、耐コールドオフセット性、耐ホットオフセット性及び保存安定性が実用可能領域であった。また、シアントナーを用いた液体現像剤の中では、特に実施例14、15、19、21が画像濃度と定着率、保存安定性の点で優れていることが分かった。
(実施例27〜33、比較例11〜17)
上記表13に示した液体現像剤を組み合わせて、以下の評価を行った。試験条件及び結果を表13に示した。
(重ね画像実写試験)
重ね画像実写試験は、上記の液体現像複写機を改造した装置を用い、熱定着機構を取り外した以外は、単色の場合と同様の電位条件とした。1色目の液体現像剤を用いて基材全面にベタ画像の出力を行ったのち、複写機内の液体現像剤を2色目に置換し、前記ベタ印刷物上に重ねて2色目のベタ画像出力を行った。上記の方法で、未定着の重ねベタ印刷物を15枚準備し、以下の評価を行った。
(重ね耐コールドオフセット性)
上記方法にて作成した、10枚の未定着重ねベタ印刷物を、外部定着機にて、速度10m/min、ニップ厚6mmの条件で連続して熱圧着させ、10枚目の印刷物を熱圧着した際に、当該10枚目の出力画像(紙)に再転移したトナー像が存在するかを確認した。再転移したトナー像が存在しなくなる温度を、下記に示す4段階のランクに分けることで評価を行った。ここでB以上であれば実用上好ましく、Aであればより好ましい。
A:熱圧着ロール温度が120℃未満
B:熱圧着ロール温度が120℃以上、140℃未満
C:熱圧着ロール温度が140℃以上、160℃未満
D:熱圧着ロール温度が160℃以上
(重ね定着率)
上記方法にて作成した重ねベタ印刷物のうち1枚を、外部定着機にて、速度5m/min、ニップ厚6mm、熱圧着ロール温度160℃の条件で熱圧着させた。得られた定着後の印刷物を用い、単色印字画像の定着率と同様に、メンディングテープを貼り付ける前と、取り除いた後の画像濃度より重ね定着率を計算した。なお、測定する画像濃度は、2色目のカラー画像の濃度値を測定した。ここでは定着率が80%以上であれば実用上好ましく、90%以上であればより好ましい。
実施例27〜33では、重ね耐コールドオフセット性及び重ね定着性のどちらも、実用可能領域であった。一方、1色目を一般式(1)で表される化合物を含む液体現像剤を使用しても、2色目に一般式(1)で表される化合物を含まない液体現像剤を使用した比較例11〜17では、重ね耐コールドオフセット性及び重ね定着性のどちらも実用可能レベルには達しなかった。
本発明の実施形態である液体現像剤は、発色性、保存安定性、定着性、及び耐コールドオフセット性に優れ、電子写真法、静電記録法等を利用して画像の形成がなされる電子複写機、プリンター、オンデマンド印刷機等における静電潜像を現像するために用いられる。

Claims (10)

  1. 結着樹脂(A)及び離型剤(B)を含むトナー粒子と、キャリア液(C)とを少なくとも含有し、
    前記トナー粒子が、更に、下記一般式(1)で表される化合物を含む、液体現像剤。
    一般式(1):
    R1−(O−A1)n−OH

    (一般式(1)中、nは1〜120の自然数を表し、R1は炭素数1〜100の炭化水素基を表し、A1は炭素数2〜4のアルキレン基を表す。)
  2. nが、10〜100の自然数である、請求項1に記載の液体現像剤。
  3. A1が、エチレン基である、請求項1または2に記載の液体現像剤。
  4. R1が、炭素数20〜100の脂肪族炭化水素基である、請求項1〜3いずれかに記載の液体現像剤。
  5. 前記一般式(1)で表される化合物のグリフィン法によるHLB値が、10以上20以下である、請求項1〜4いずれかに記載の液体現像剤。
  6. 前記離型剤(B)が、前記一般式(1)中のR1で表される構造を有する、請求項1〜5いずれかに記載の液体現像剤。
  7. 前記離型剤(B)が、炭化水素系ワックスである、請求項1〜6いずれかに記載の液体現像剤。
  8. 前記結着樹脂(A)が、下記一般式(2)で表される構造を有する、請求項1〜7いずれかに記載の液体現像剤。
    一般式(2):
    −(O−A2)m

    (一般式(2)中、mは1〜10の自然数を表し、A2は炭素数2〜4のアルキレン基を表す。)
  9. 前記結着樹脂(A)と前記離型剤(B)と前記一般式(1)で表される化合物とを含有する混合物を、溶融混練する工程を含む、請求項1〜8いずれかに記載の液体現像剤の製造方法。
  10. 請求項1〜8いずれかに記載の液体現像剤を用いて印刷する工程を含む、印刷物の製造方法。
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