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JP2019086751A - 硬化型液体現像剤及び該硬化型液体現像剤を用いた画像形成方法 - Google Patents

硬化型液体現像剤及び該硬化型液体現像剤を用いた画像形成方法 Download PDF

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良 名取
和香 長谷川
Waka Hasegawa
和香 長谷川
圭 井上
Kei Inoue
圭 井上
彩乃 増田
Ayano Masuda
彩乃 増田
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Junji Ito
淳二 伊藤
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Yasuhiro Aichi
靖浩 愛知
潤 白川
Jun Shirakawa
潤 白川
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Koichi Sato
公一 佐藤
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Abstract

【課題】分散安定性に優れ、トナー粒子の濃度に関わらず低エネルギーで画像を形成することのできる硬化型液体現像剤。【解決手段】酸基を有するバインダー樹脂及び顔料を含有するトナー粒子、ポリアミン化合物、カチオン重合性液状モノマー、並びに光重合開始剤を含有する硬化型液体現像剤であって、(i)加水分解定数pKhが4.3以上12.0以下である金属カチオン及び超強酸アニオン、並びに(ii)該金属カチオンと該超強酸アニオンとの金属塩の少なくとも一方又は両方を含有することを特徴とする硬化型液体現像剤。【選択図】なし

Description

本発明は、電子写真法、静電記録法、静電印刷などの電子写真方式を利用する画像形成装置に用いられる硬化型液体現像剤、及び該硬化型液体現像剤を用いた画像形成方法に関する。
近年、電子写真方式を利用する複写機、ファクシミリ、及びプリンターなどの画像形成装置に対し、カラー化のニーズが高まってきている。その中で、細線画像、階調、及びカラーの再現性に優れており、また、高速での画像形成に優れている液体現像剤を用いた電子写真技術を利用した高画質高速デジタル印刷装置の開発が盛んになりつつある。このような状況下で、より良い特性を有する液体現像剤の開発が求められている。
従来から液体現像剤として、炭化水素有機溶剤やシリコーンオイルなどの絶縁性液体中に着色樹脂粒子を分散させたものが知られている。しかしこのような液体現像剤は、紙やプラスチックフィルムなどの記録媒体上に絶縁性液体が残存すると著しい画像品位の劣化を招いてしまう為、絶縁性液体を除去する必要がある。絶縁性液体の除去には、熱エネルギーを加えて絶縁性液体を揮発除去させる方法が一般的である。しかしながら、揮発除去の際に装置外に揮発性有機溶剤蒸気を放散させること、及び揮発除去に多大なエネルギーを消費することなど、環境的な観点からは必ずしも好ましいものではなかった。
この対策として、反応性官能基を持った絶縁性液体を硬化させる方法が開示されている(特許文献1)。
特開2016−224404号公報
しかし、これらの硬化型液体現像剤は、さらなる省エネルギー化の実現を指向しようとした場合、硬化のために必要な紫外線の照射エネルギーを低減することが難しいことがわかった。これらの硬化型液体現像剤は、トナー粒子の均一分散性の向上を目的として、ポリアミン化合物が添加される。ポリアミン化合物はアミノ基を有しているため、そのアミノ基が光酸発生剤で発生した酸を中和して、硬化を阻害し、照射エネルギーを十分に引き下げることができない場合があった。特にトナー粒子の濃度を高くしたときに影響があることがわかった。
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものである。すなわち、本発明は、分散安定性に優れ、トナー粒子の濃度に関わらず低エネルギーで画像を形成することのできる硬化型液体現像剤、及び該硬化型液体現像剤を用いた画像形成方法を提供する。
本発明者は、硬化型液体現像剤において、ある特定の金属塩を添加することで、上記課題を解決しうることを見出した。
すなわち、本発明は、酸基を有するバインダー樹脂及び顔料を含有するトナー粒子、ポリアミン化合物、カチオン重合性液状モノマー、並びに光重合開始剤を含有する硬化型液体現像剤であって、
(i)加水分解定数pKhが4.3以上12.0以下である金属カチオン及び超強酸アニオン、並びに
(ii)該金属カチオンと該超強酸アニオンとの金属塩
の少なくとも一方又は両方を含有することを特徴とする硬化型液体現像剤、硬化型液体現像剤である。
また、本発明は、
像担持体の表面に静電潜像を形成する潜像形成工程、
該静電潜像を、硬化型液体現像剤により現像して、画像を形成する現像工程、
該画像を記録媒体上に転写する転写工程、及び、
該画像を硬化させて該記録媒体に定着させる定着工程を含む画像形成方法であって、
該硬化型液体現像剤が請求項1〜8のいずれか一項に記載の硬化型液体現像剤であり、
該定着工程における該画像の定着温度が60℃以下であることを特徴とする画像形成方法である。
本発明によれば、分散安定性に優れ、トナー粒子の濃度に関わらず低エネルギーで画像を形成することのできる硬化型液体現像剤、及び該硬化型液体現像剤を用いた画像形成方法を提供することができる。
画像形成装置の要部概略構成図 画像形成ユニットの断面図
本発明において、数値範囲を表す「○○以上××以下」や「○○〜××」の記載は、特に断りのない限り、端点である下限及び上限を含む数値範囲を意味する。
本発明の硬化型液体現像剤は、酸基を有するバインダー樹脂及び顔料を含有するトナー粒子、ポリアミン化合物、カチオン重合性液状モノマー、並びに光重合開始剤を含有する硬化型液体現像剤であって、
加水分解定数pKhが4.3以上12.0以下である金属カチオン及び超強酸アニオン、並びに該金属カチオンと該超強酸アニオンとの金属塩の少なくとも一方又は両方を含有することを特徴とする。
トナー粒子の均一分散性の向上を目的として、ポリアミン化合物を添加した硬化型液体現像剤においては、ポリアミン化合物のアミノ基が、光酸発生剤などの光重合開始剤が発生した酸を中和してしまうため、硬化を阻害してしまい、照射エネルギーを十分に引き下げることができない場合があった。
本発明者らは、さらなる硬化エネルギーの低減のために、方法を種々検討した結果、硬化型液体現像剤に特定の金属塩を添加することで、上記課題の解決が可能であることを見出した。
以下、本発明に用いられる材料について詳細に説明する。
[トナー粒子]
トナー粒子は、体積平均粒径が、0.1μm以上5.0μm以下であることが好ましく、0.1μm以上2.5μm以下であることがより好ましく、0.1μm以上1.5μm以下であることがさらに好ましく、0.1μm以上1.2μm以下であることが特に好ましい。
トナー粒子の体積平均粒径が上記範囲内であると、液体現像剤により形成されるトナー画像の解像度を十分に高いものとすることができる。また、硬化型絶縁性液体を硬化させる記録方式において、トナー画像の膜厚を十分に薄いものとすることができ、高精細な画像形成が可能となる。
トナー粒子の製造方法としては、特に限定されることは無く、例えば、コアセルベーション法や湿式粉砕法などの方法が挙げられる。
コアセルベーション法では、顔料、酸基を有するバインダー樹脂、該バインダー樹脂を溶解する溶剤、及び該バインダー樹脂を溶解しない溶剤(好ましくはカチオン重合性液状モノマー)を混合し、得られた混合液から該バインダー樹脂を溶解する溶剤を除去することによって、トナー粒子を製造する。
湿式粉砕法では、顔料と酸基を有するバインダー樹脂とを該バインダー樹脂の融点以上で混練した後に乾式粉砕し、得られた粉砕物を液体媒体中で湿式粉砕することにより、トナー粒子を製造する。
また、顔料及び酸基を有するバインダー樹脂、並びに、液体媒体を混合し、ビーズミルなどを用いて湿式粉砕し、トナー粒子を製造する一般的な方法を用いることもできる。
本発明において、硬化型液体現像剤中のトナー粒子濃度は、好ましくは1質量%以上70質量%以下程度、より好ましくは1質量%以上50質量%以下程度、さらに好ましくは2質量%以上40質量%以下程度である。
(バインダー樹脂)
トナー粒子は、酸基を有するバインダー樹脂を含有する。バインダー樹脂としては、紙、プラスチックフィルムなどの被着体に対して定着性を有する公知のバインダー樹脂が使用できる。これらは、単独用いてもよいし2種以上併用してもよい。酸基を有するバインダー樹脂以外にも、本発明の効果を損なわない程度に、酸基を有さないバインダー樹脂を用いてもよい。
バインダー樹脂としては、具体的には、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など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−ビニルナフタリン共重合体、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−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体などのスチレン系共重合体;ポリ塩化ビニル、フェノール樹脂、天然樹脂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、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、ポリビニルブチラール、テルペン樹脂、クマロン−インデン樹脂、及び石油系樹脂などが挙げられる。
これらの中で、均一分散性の観点から、酸基を有するバインダー樹脂はポリエステル樹脂を含むことが好ましい。酸基を有するバインダー樹脂はポリエステル樹脂であることがさらに好ましい。ポリエステル樹脂は、ポリアミン化合物と良好に相互作用し、良好な分散安定性を確保することができる。また、該ポリエステル樹脂の酸価は、5mgKOH/g以上30mgKOH/g以下の範囲であると、ポリアミン化合物のアミノ基との相互作用が良好に行なわれるため、好ましい。より好ましくは、8mgKOH/g以上25mgKOH/g以下である。
ポリエステル樹脂としては、アルコールモノマーとカルボン酸モノマーが縮重合したものが用いられる。
アルコールモノマーとしては以下のものが挙げられる。
ポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(3.3)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシエチレン(2.0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(2.0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、
ポリオキシプロピレン(2.0)−ポリオキシエチレン(2.0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、及びポリオキシプロピレン(6)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンなどのビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物、ポリオキシエチレン(2.0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4−ブテンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ビスフェノールA、水素添加ビスフェノールA、グリセリン、ソルビトール、1,2,3,6−ヘキサンテトロール、1,4−ソルビタン、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、1,2,4−ブタントリオール、1,2,5−ペンタントリオール、グリセロール、2−メチルプロパントリオール、2−メチル−1,2,4−ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、及び1,3,5−トリヒドロキシメチルベンゼン。
一方、カルボン酸モノマーとしては、以下のものが挙げられる。
フタル酸、イソフタル酸及びテレフタル酸のような芳香族ジカルボン酸類又はその無水物;コハク酸、アジピン酸、セバシン酸及びアゼライン酸のようなアルキルジカルボン酸類又はその無水物;炭素数6〜18のアルキル基若しくは炭素数6〜18のアルケニル基で置換されたコハク酸又はその無水物;フマル酸、マレイン酸及びシトラコン酸のような不飽和ジカルボン酸類又はその無水物。
また、その他にも以下のモノマーを使用することが可能である。
ノボラック型フェノール樹脂のオキシアルキレンエーテルなどの多価アルコール類;トリメリット酸、ピロメリット酸、及びベンゾフェノンテトラカルボン酸又はその無水物などの多価カルボン酸類。
これらの中で、カルボン酸モノマー又はアルコールモノマーのどちらか一方は、芳香環を有することが好ましい。芳香環を有することで、ポリエステル樹脂の結晶性を低下させ、溶剤への溶解性を向上させることができる。
(顔料)
トナー粒子は、顔料を含有する。上記顔料としては、特に限定されるものではなく、公知のすべての有機顔料、無機顔料、若しくは顔料を分散媒として不溶性の樹脂などに分散させたもの、又は顔料表面に樹脂をグラフト化したものなどを用いることができる。
該顔料の具体例としては、例えば、イエロー色を呈するものとして、以下のものが挙げられる。
C.I.ピグメントイエロー1、2、3、4、5、6、7、10、11、12、13、14、15、16、17、23、62、65、73、74、83、93、94、95、97、109、110、111、120、127、128、129、147、151、154、155、168、174、175、176、180、181、185;C.I.バットイエロー1、3、20。
赤又はマゼンタ色を呈するものとして、以下のものが挙げられる。
C.I.ピグメントレッド1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、21、22、23、30、31、32、37、38、39、40、41、48:2、48:3,48:4、49、50、51、52、53、54、55、57:1、58、60、63、64、68、81:1、83、87、88、89、90、112、114、122、123、146、147、150、163、184、202、206、207、209、238、269;C.I.ピグメントバ
イオレット19;C.I.バットレッド1、2、10、13、15、23、29、35。
青又はシアン色を呈する顔料として、以下のものが挙げられる。
C.I.ピグメントブルー2、3、15:2、15:3、15:4、16、17;C.I.バットブルー6;C.I.アシッドブルー45、フタロシアニン骨格にフタルイミドメチル基を1〜5個置換した銅フタロシアニン顔料。
緑色を呈する顔料として、以下のものが挙げられる。
C.I.ピグメントグリーン7、8、36。
オレンジ色を呈する顔料として、以下のものが挙げられる。
C.I.ピグメントオレンジ66、51。
黒色を呈する顔料として、以下のものが挙げられる。
カーボンブラック、チタンブラック、アニリンブラック。
白色顔料の具体例としては、以下のものが挙げられる。
塩基性炭酸鉛、酸化亜鉛、酸化チタン、チタン酸ストロンチウム。
顔料の分散には、例えば、ボールミル、サンドミル、アトライター、ロールミル、ジェットミル、ホモジナイザー、ペイントシェーカー、ニーダー、アジテータ、ヘンシェルミキサー、コロイドミル、超音波ホモジナイザー、パールミル、湿式ジェットミルなどの分散装置を用いることができる。
顔料の添加量は、バインダー樹脂100質量部に対し、1〜100質量部が好ましく、5〜50質量部がより好ましい。
(顔料分散剤)
トナー粒子中の顔料分散性を向上させるために、トナー粒子に顔料分散剤又は顔料分散助剤を添加することも可能である。
顔料分散剤としては、水酸基含有カルボン酸エステル、長鎖ポリアミノアマイドと高分子量酸エステルの塩、高分子量ポリカルボン酸の塩、高分子量不飽和酸エステル、高分子共重合物、ポリエステル及びその変性物、変性ポリアクリレート、脂肪族多価カルボン酸、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物、ポリオキシエチレンアルキル燐酸エステル、及び顔料誘導体などを挙げることができる。
また、Lubrizol社のSolsperseシリーズなどの市販の顔料分散剤を用いることも可能である。また、各種顔料に応じたシナジストを用いることも可能である。これらの顔料分散剤及び顔料分散助剤は、顔料100質量部に対し、1〜100質量部添加することが好ましい。
顔料分散剤の添加方法は特に限定されないが、顔料を分散する工程で添加することが顔料分散性の観点から好ましい。
[ポリアミン化合物]
ポリアミン化合物は、トナー粒子をカチオン重合性液状モノマー中に安定に分散させるものである。トナー粒子を安定に均一分散させるものであれば特に種類は限定されない。また、ポリアミン化合物は、カチオン重合性液状モノマーに溶解するものであってもよいし、溶解せずに分散するものであってもよい。ポリアミン化合物は、トナー粒子の界面近傍に局在化し、トナー粒子同士の凝集、沈降を妨げる役割を果たす。
なお、ポリアミン化合物は、重量平均分子量が1000以上のものを指す。
ポリアミン化合物は、特に制限されず公知のポリアミンを使用することができる。トナー粒子との相互作用による分散性の観点から、少なくとも下記式(1)で表されるユニットと下記式(2)で表されるユニットをともに含有する高分子であることが好ましい。また、ポリアミン化合物は、式(1)で表されるユニットを末端以外の位置に有することが
好ましい。
−(A)− ・・・(1)
[式(1)中、Aは1〜3級アミノ基(好ましくは1級アミノ基)を有する。]
−(B)− ・・・(2)
[式(2)中、Bは、無置換の若しくは置換基を有する炭素数6以上のアルキル基、無置換の若しくは置換基を有する炭素数6以上のシクロアルキル基、無置換の若しくは置換基を有する炭素数6以上のアルキレン基、又は無置換の若しくは置換基を有する炭素数6以上のシクロアルキレン基を有する。]
式(2)中のBが有する炭素数6以上のアルキル基又は炭素数6以上のシクロアルキル基とは、直鎖の−C2n+1、又は環状の−C2n−1で表される炭素数nが6以上であるアルキル基又はシクロアルキル基を意味する。また、Bが有する炭素数6以上のアルキレン基、又は炭素数6以上のシクロアルキレン基とは、直鎖の−C2n−、又は環状の−C2n−2−で表される炭素数nが6以上であるアルキレン基又はシクロアルキレン基を意味する。
このうち、キャリア液体への親和性の観点から、炭素数nが12以上であることがさらに好ましい。炭素数nの上限は、好ましくは30以下であり、より好ましくは22以下である。また、該アルキル基、シクロアルキル基、アルキレン基、又はシクロアルキレン基は、少なくとも一つの水素原子の代わりに置換基を有してもよい。具体的な置換基としては、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、アミノ基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、カルボン酸エステル基、カルボン酸アミド基、フェニル基などが挙げられる。
該式(1)で表されるユニットは、下記式(3)で表されるユニットであることがより好ましい。
[式(3)中、Aは、単結合、炭素数1〜6(好ましくは炭素数1〜3)のアルキレン基、又はフェニレンを表し、mは0〜3の整数を表す。]
該式(1)で表されるユニットは、下記式(4)で表されるユニットであることがさらに好ましい。
一方、該式(2)で表されるユニットは、下記式(5)で表されるユニットであることがより好ましい。
[式(5)中、Rは、無置換の若しくは置換基を有する炭素数6以上のアルキル基、又は、無置換の若しくは置換基を有する炭素数6以上のシクロアルキル基を表し、Lは二価の連結基を表す。]
は、直鎖の−C2n+1、又は環状の−C2n−1で表され、nが6以上であるアルキル基又はシクロアルキル基を意味する。
nは12以上であることがより好ましい。一方、nの上限は、好ましくは30以下であり、より好ましくは22以下である。
また、Rが有する置換基としては特に限定されず、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、アミノ基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、カルボン酸エステル基、カルボン酸アミド基などが挙げられる。
Lは二価の連結基を表し、炭素数1〜6のアルキレン基(より好ましくは炭素数1〜3のアルキレン基)、炭素数1〜6のアルケニレン基(より好ましくは炭素数1〜3のアルケニレン基)、炭素数6〜10のアリーレン基であることが好ましい。
該式(2)で表されるユニットは、下記式(6)で表されるユニットであることもより好ましい態様である。
該式(6)中、Rは、それぞれ独立して無置換の若しくは置換基を有する炭素数6以上のアルキレン基、又は無置換の若しくは置換基を有する炭素数6以上のシクロアルキレン基である。pは1以上(好ましくは2以上20以下)の整数を表す。Lは二価の連結基を表す。
は直鎖の−C2n−、又は環状の−C2n−2−で表され、炭素数が6以上であるアルキレン基又はシクロアルキレン基を意味する。該アルキレン基又はシクロアルキレン基の炭素数は12以上であることがより好ましい。一方、該炭素数の上限は、好ましくは30以下であり、より好ましくは22以下である。
また、Rが有する置換基としては特に限定されず、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、アミノ基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、カルボン酸エステル基、カルボン酸アミド基などが挙げられる。
また、Lの好ましい例は、式(5)と同様である。
このようなポリアミン化合物は1種単独で又は2種以上を併用して使用することができる。上記ポリアミン化合物としては、例えば、アジスパーPB817(ポリアリルアミン
と12ヒドロキシステアリン酸自己縮合物との反応物、詳しくは、前記式(4)と式(6)の共重合体であり、式(6)中、Lがメチレン基、Rが−(CH10CH((CHCH)−、pが6である)(味の素(株)製)、ソルスパース11200、13940、17000、18000(日本ルーブリゾール(株)製)などを挙げることができる。
該ポリアミン化合物の含有量は、トナー粒子100質量部に対して、好ましくは0.5〜30質量部である。上記範囲で使用することで、トナー粒子の分散性がより向上する。
また、本発明の硬化型液体現像剤中の、pKhが4.3以上12.0以下である金属カチオンのモル数とポリアミン化合物のアミノ基のモル数の比(金属カチオンのモル数/アミノ基のモル数)が、0.05以上2.0以下であることが好ましい。0.05以上であると、硬化性が十分にあり、2.0以下であると高濃度で精細性の高い画像が得られやすく、また、所望のタイミングで硬化させやすくなる。より好ましくは0.1以上1.5以下である。
なお、上記金属カチオンのモル数は、例えば金属塩を用いた場合、金属塩が全て解離した状態でのモル数を意味する。
[金属カチオンと超強酸アニオンの金属塩]
硬化型液体現像剤は、(i)加水分解定数(pKh)が4.3以上12.0以下である金属カチオン及び超強酸アニオン、並びに(ii)該金属カチオンと該超強酸アニオンとの金属塩の少なくとも一方又は両方を含有することを特徴とする。
該金属塩による硬化性向上メカニズムに関しては、金属カチオンと超強酸アニオン、あるいはそれらの金属塩の少なくとも一方又は両方がアミノ基を遮蔽し、開始種である酸がカチオン重合性液状モノマーと適切に作用するためであると推定される。アミノ基の遮蔽は、金属塩が完全解離した状態で行われているかどうかは不明であるが、本発明者らは、ある特定の金属塩を添加することにより効果を発現することが可能となることを見出した。
加水分解定数(pKh値)は、以下の式より求められるものである(J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 8287-8288)。金属カチオンのpKh値が4.3より小さいとき、金属塩は微量の水分と反応し、オキソニウムイオンを発生することで強ブレンステッド酸となり、光照射せずともカチオン重合が進行してしまう場合がある。一方、pKh値が12.0より大きいとき、金属イオンの中和エネルギーが小さくなり、それによってルイス酸性が低くなるため、アミノ基の遮蔽効果が小さくなり、十分に硬化性が向上しない場合がある。
金属カチオンのpKh値は、好ましくは4.3以上9.0以下である。
pKh=−logKky である。
なお、
xMz++yHO ⇔ M(OH) (xz−y)++yHの関係から、Kxyは下記式で求めることができる。
この表1は、金属化合物の金属イオン種と加水分解指数を示している。上記表の元素記号の下の数値が、各金属イオンの加水分解指数である。本発明において、より好ましく用いられる金属カチオンは、以下のものが挙げられる。
IB族金属としては銅(II)イオン、銀(I)イオン;IIB族金属としては亜鉛(II)イオン、カドミウム(II)イオン;IIIB族の希土類金属イオンとしてはイットリウム(III)イオン、スカンジウム(III)イオン、ランタノイドイオン、VIII族金属として鉄(II)イオンが挙げられる。
ランタノイドイオンとしてはランタン(III)イオン、セリウム(III)イオン、プラセウム(III)イオン、ネオジウム(III)イオン、サマリウム(III)イオン、ユウロビウム(III)イオン、ガドリニウム(III)イオン、テルビウム(III)イオン、ジズプロシウム(III)イオン、ホルミウム(III)イオン、エルビウム(III)イオン、ツリウム(III)イオン、イッテルビウム(III)イオン、ルテチウム(III)イオンが挙げられる。
この中でも、IIIB族の希土類金属イオンからなる群から選択される少なくとも一つが、硬化性向上の観点に加え、暗重合抑制の観点からより好ましく用いられる。さらに好ましくは、イットリウム(III)イオン、及びランタン(III)イオンからなる群から選択される少なくとも一つである。
本発明における超強酸アニオンとは、25℃におけるハメットの酸度関数が−12よりも小さい酸のカウンターアニオンのことを指す。ハメットの酸度関数とは、溶液などの媒体の酸塩基性の強さを定量的に表す数値のひとつとして用いられている指標である。超強酸アニオンの具体例としては、ClO 、CSO 、CFSO 、BF 、PF 、HAsF 、HSbF などからなる群から選択される少なくとも一
つが挙げられる。
また、トナー粒子に吸着しているポリアミン化合物に対する遮蔽効果を促進する観点から、金属塩はカチオン重合性液状モノマーに対して溶解しにくいことが好ましく、室温(25℃)でカチオン重合性液状モノマーに対する溶解度が、10%以下であると好ましく、5%以下であるとより好ましく、1%以下であるとさらに好ましい。
また、超強酸アニオンは、ハメットの酸度関数、カチオン重合性液状モノマーに対する溶解度の観点から、(好ましくはアルキル基の炭素数が1〜4の)フルオロアルキルスルホン酸アニオンから選択されることが好ましい。
本発明の効果型液体現像剤では、金属カチオンと超強酸アニオンの金属塩が、さらに弱酸アニオンも含む金属塩であることも好ましい態様である。すなわち、
(iii)加水分解定数pKhが4.3以上12.0以下である金属カチオン、超強酸アニオン及び、弱酸アニオン、並びに
(iv)該金属カチオン、該超強酸アニオン、該弱酸アニオンとの金属塩
の少なくとも一方又は両方を含有することが好ましい。
本発明における弱酸アニオンとは、アニオンにプロトンが付加した共役酸の25℃におけるpKaの値が、0〜7の範囲にある酸のカウンターアニオンのことを指す。超強酸アニオンの一部を弱酸アニオンに置換するなど、超強酸アニオンと弱酸アニオンを併用することで、硬化性を維持したまま、暗重合抑制が可能となる。また、弱酸アニオンは、pKaの値が0〜7であれば特に制限されないが、暗重合抑制の観点から、pKaの値が2.5〜5が好ましい。
弱酸アニオンは、例えば、酢酸、ギ酸、酪酸、ラウリン酸、乳酸、リンゴ酸、クエン酸、オレイン酸、リノール酸、安息香酸、シュウ酸、コハク酸、マロン酸、マレイン酸、酒石酸、アミノ酸等のカルボン酸基を有する化合物、リン酸、ホウ酸、次亜塩素酸、フッ化水素、硫化水素のイオンなどが挙げられる。好ましくは酢酸イオンである。
金属塩としては、例えば、トリフルオロメタンスルホン酸ランタンLa(SOCF、トリフルオロメタンスルホン酸イットリウムY(SOCF、トリフルオロメタンスルホン酸−酢酸ランタンLa(SOCF(OCOCH)、トリフルオロメタンスルホン酸亜鉛、過塩素酸亜鉛などが好ましい。
[カチオン重合性液状モノマー]
カチオン重合性液状モノマーは特に制限されないが、トナー粒子を良好に電気泳動させるという観点から、絶縁性液体であることが好ましい。その体積抵抗率は、1×10Ω・cm以上1×1013Ω・cm以下であることが好ましく、1×10Ω・cm以上1×1012Ω・cm以下であることがより好ましい。体積抵抗率が1×10Ω・cm以上であると、静電潜像の電位が降下しにくく、高い光学濃度を得やすく、画像ボケを生じにくい。
また、カチオン重合性液状モノマーは、良好にカチオン重合が可能であることから、具体的には、ビニルエーテル化合物、エポキシ化合物、及びオキセタン化合物が好ましく用いられる。その中でもビニルエーテル化合物を含むことが好ましい。ビニルエーテル化合物は、分子内の電子密度の偏りが少ないためか、高抵抗、低粘度で、かつ高感度な硬化型液体現像剤を得ることができるため、より好ましく用いられる。
ここで、ビニルエーテル化合物とは、ビニルエーテル構造(−CH=CH−O−C−)を有する化合物を示す。
該ビニルエーテル構造は好ましくは、R’−CH=CH−O−C−で表される(R’は、水素又は炭素数1〜3のアルキルであり、好ましくは水素又はメチルである)。
本発明において、カチオン重合性液状モノマーは、上記ビニルエーテル構造以外にヘテロ原子を有しないビニルエーテル化合物であることも好ましい態様の一つである。
ここでヘテロ原子とは炭素原子と水素原子以外の原子のことをいう。
ヘテロ原子と炭素原子の電気陰性度の差による分子内の電子密度の偏りを抑制でき、また、ヘテロ原子が有する非共有電子対や空の電子軌道が伝導電子やホールの通り道になることを防ぐことができるため、抵抗が低下しにくくなる。
さらに、カチオン重合性液状モノマーが、ビニルエーテル化合物中にビニルエーテル構造以外の炭素−炭素二重結合を有しないビニルエーテル化合物であることも好ましい態様の一つである。炭素−炭素二重結合は、エネルギー準位の高い電子占有軌道とエネルギー準位の低い非電子占有軌道を有する。これらが存在しないと、電子やホールの通り道が形成されにくいため、抵抗が下がりにくい。
本発明において、ビニルエーテル化合物が、下記式(C)で表されることが好ましい。
[式(C)中、nは、一分子中のビニルエーテル構造の数を示し、1以上4以下の整数である。Rはn価の炭化水素基である。]
上記nは、1以上3以下の整数であることが好ましい。
Rは、好ましくは、炭素数1以上20以下の直鎖又は分岐の飽和又は不飽和の脂肪族炭化水素基、炭素数5以上12以下の飽和又は不飽和の脂環式炭化水素基、及び炭素数6以上14以下の芳香族炭化水素基から選択される基であり、該脂環式炭化水素基及び該芳香族炭化水素基は、炭素数1以上4以下の飽和又は不飽和の脂肪族炭化水素基を有していてもよい。
上記Rは、より好ましくは炭素数4以上18以下の直鎖又は分岐の飽和脂肪族炭化水素基である。
以下に、ビニルエーテル化合物の具体例〔例示化合物B−1〜B−31〕を挙げるが、本発明はこれらの例に制限されるものではない。
これらのなかでも好ましいものとして、ドデシルビニルエーテル(B−3)、ジシクロペンタジエンビニルエーテル(B−8)、シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル(B−17)、トリシクロデカンビニルエーテル(B−10)、ジプロピレングリコールジビニルエーテル(B−19)、トリメチロールプロパントリビニルエーテル(B−24)、2−エチル−1,3−ヘキサンジオールジビニルエーテル(B−25)、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオールジビニルエーテル(B−26)、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオールジビニルエーテル(B−27)、ネオペンチルグリコールジビニルエーテル(B−23)、ペンタエリスリトールテトラビニルエーテル(B−28)、1,2−デカンジオールジビニルエーテル(B−30)、1,12−オクタデカンジオールジビニルエーテル(B−31)などが挙げられる。
また、本発明において、カチオン重合性液状モノマーは、上記重合性液状モノマーを1種単独で含有してもよく、2種以上を組み合わせて含有してもよい。
また、本発明が紫外線硬化型液体現像剤に用いられる場合、カチオン重合性液状モノマーは、トナー粒子に含有されるバインダー樹脂を溶解しない液体から選択されることが好ましい。
具体的には、温度25℃で、カチオン重合性液状モノマー100質量部に対し、溶解す
るバインダー樹脂が1質量部以下であるようなカチオン重合性液状モノマーとバインダー樹脂の組み合わせから選択されることが好ましい。バインダー樹脂の溶解度が上記範囲であると、トナー粒子が形成しやすくなる。
[光重合開始剤]
硬化型液体現像剤は、光重合開始剤を含有することを特徴とする。光重合開始剤とは、所定の波長の光を感知して酸を発生するための化合物である。このような化合物としては、特に限定されずに公知のものを使用することができる。
例えば、光重合開始剤としては、オニウム塩化合物、スルホン化合物、スルホン酸エステル化合物、スルホンイミド化合物、ジアゾメタン化合物などが挙げられるが、これらに限定されない。
また、光重合開始剤は、紫外線硬化型絶縁性液体の体積抵抗率の低下が少ない、下記式(7)で表される光重合開始剤を含むことが好ましい。
[式(7)中、RとRは互いに結合して環構造を形成し、xは1〜8の整数を表し、yは3〜17の整数を表す。]
上記式(7)で表される光重合開始剤は、紫外線照射により光分解し、強酸であるスルホン酸を発生する。また、増感剤を併用し、増感剤が紫外線を吸収することをトリガーとして、重合開始剤の分解、スルホン酸の発生を行わせることも可能である。
上記RとRとが結合して形成される環構造としては、5員環、6員環を例示することができる。上記RとRとが結合して形成される環構造の具体例として、コハク酸イミド構造、フタル酸イミド構造、ノルボルネンジカルボキシイミド構造、ナフタレンジカルボキシイミド構造、シクロヘキサンジカルボキシイミド構造、エポキシシクロヘキセンジカルボキシイミド構造などが例示できる。
また、該環構造は、置換基として、アルキル基、アルキルオキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基などを有してもよい。
上記式(7)中のCとしては、水素原子がフッ素原子で置換された直鎖アルキル基(RF1)、水素原子がフッ素原子で置換された分岐鎖アルキル基(RF2)、水素原子がフッ素原子で置換されたシクロアルキル基(RF3)、及び水素原子がフッ素原子で置換されたアリール基(RF4)が挙げられる。
水素原子がフッ素原子で置換された直鎖アルキル基(RF1)としては、例えば、トリフルオロメチル基(x=1、y=3)、ペンタフルオロエチル基(x=2、y=5)、ヘプタフルオロn−プロピル基(x=3、y=7)ノナフルオロn−ブチル基(x=4、y=9)、パーフルオロn−ヘキシル基(x=6、y=13)、及びパーフルオロn−オクチル基(x=8、y=17)などが挙げられる。
水素原子がフッ素原子で置換された分岐鎖アルキル基(RF2)としては、例えば、パーフルオロイソプロピル基(x=3、y=7)、パーフルオロ−tert−ブチル基(x=4、y=9)、及びパーフルオロ−2−エチルヘキシル基(x=8、y=17)などが挙げられる。
水素原子がフッ素原子で置換されたシクロアルキル基(RF3)としては、例えば、パ
ーフルオロシクロブチル基(x=4、y=7)、パーフルオロシクロペンチル基(x=5、y=9)、パーフルオロシクロヘキシル基(x=6、y=11)、及びパーフルオロ(1−シクロヘキシル)メチル基(x=7、y=13)などが挙げられる。
水素原子がフッ素原子で置換されたアリール基(RF4)としては、例えば、ペンタフルオロフェニル基(x=6、y=5)、及び3−トリフルオロメチルテトラフルオロフェニル基(x=7、y=7)などが挙げられる。
上記式(7)中のCのうち、入手のしやすさ、及びスルホン酸エステル部分の分解性の観点から、好ましくは、直鎖アルキル基(RF1)、分岐鎖アルキル基(RF2)、及びアリール基(RF4)である。さらに好ましくは、直鎖アルキル基(RF1)、及びアリール基(RF4)である。特に好ましくはトリフルオロメチル基(x=1、y=3)、ペンタフルオロエチル基(x=2、y=5)、ヘプタフルオロn−プロピル基(x=3、y=7)、ノナフルオロn−ブチル基(x=4、y=9)、及びペンタフルオロフェニル基(x=6、y=5)である。
光重合開始剤は、1種又は2種以上を組み合わせて使用することができる。光重合開始剤の含有量は、特に限定されないが、カチオン重合性液状モノマー100質量部に対して、0.01質量部以上5質量部以下であることが好ましく、より好ましくは0.05質量部以上1質量部以下であり、さらに好ましくは0.1質量部以上0.8質量部以下である。
上記式(7)で表される光重合開始剤の具体例〔例示化合物A−1〜A−27〕を以下に挙げるが、本発明はこれらの例に制限されるものではない。
[添加剤]
硬化型液体現像剤は、必要に応じ下記のような添加剤を含有してもよい。
[増感剤]
硬化型液体現像剤には、光重合開始剤の酸発生効率の向上、感光波長の長波長化などの目的で、必要に応じ、増感剤を添加してもよい。
増感剤としては、光重合開始剤に対し、電子移動機構又はエネルギー移動機構で増感させるものであれば、特に限定されない。
具体的には、アントラセン、9,10−ジアルコキシアントラセン、ピレン、ペリレンなどの芳香族多縮環化合物、アセトフェノン、ベンゾフェノン、チオキサントン、ミヒラーケトンなどの芳香族ケトン化合物、フェノチアジン、N−アリールオキサゾリジノンなどのヘテロ環化合物が挙げられる。
該増感剤の含有量は、目的に応じて適宜選択されるが、一般的には、光重合開始剤1質量部に対して、0.1〜10質量部であるが、好ましくは1〜5質量部である。
また、液体現像剤には、さらに上記増感剤と光重合開始剤の間の電子移動効率又はエネルギー移動効率を向上する目的で増感助剤を添加してもよい。
具体的には、1,4−ジヒドロキシナフタレン、1,4−ジメトキシナフタレン、1,4−ジエトキシナフタレン、4−メトキシ−1−ナフトール、4−エトキシ−1−ナフトールなどのナフタレン化合物、1,4−ジヒドロキシベンゼン、1,4−ジメトキシベンゼン、1,4−ジエトキシベンゼン、1−メトキシ−4−フェノール、1−エトキシ−4−フェノールなどのベンゼン化合物などが挙げられる。
該増感助剤の含有量は、目的に応じて適宜選択されるが、一般的には、増感剤1質量部に対して、0.1〜10質量部であるが、好ましくは0.5〜5質量部である。
[カチオン重合禁止剤]
硬化型液体現像剤には、カチオン重合禁止剤を添加してもよい。
カチオン重合禁止剤としては、アルカリ金属化合物及び/又はアルカリ土類金属化合物、又は、アミン類を挙げることができる。
アミン類として、アルカノールアミン類、N,N−ジメチルアルキルアミン類、N,N−ジメチルアケニルアミン類、N,N−ジメチルアルキニルアミン類などが挙げられる。具体的には、トリエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、トリブタノールアミン、N−エチルジエタノールアミン、プロパノールアミン、n−ブチルアミン、sec−ブチルアミン、2−アミノエタノール、2−メチルアミノエタノール、3−メチルアミノ−1−プロパノール、3−メチルアミノ−1,2−プロパンジオール、2−エチルアミノエタノール、4−エチルアミノ−1−ブタノール、4−(n−ブチルアミノ)−1−ブタノール、2−(t−ブチルアミノ)エタノール、N,N−ジメチルウンデカノールアミン、N,N−ジメチルドデカノールアミン、N,N−ジメチルトリデカノールアミン、N,N−ジメチルテトラデカノールアミン、N,N−ジメチルペンタデカノールアミン、N,N−ジメチルノナデシルアミン、N,N−ジメチルイコシルアミン、N,N−ジメチルエイコシルアミン、N,N−ジメチルヘンイコシルアミン、N,N−ジメチルドコシルアミン、N,N−ジメチルトリコシルアミン、N,N−ジメチルテトラコシルアミン、N,N−ジメチルペンタコシルアミン、N,N−ジメチルペンタノールアミン、N,N−ジメチルヘキサノールアミン、N,N−ジメチルヘプタノールアミン、N,N−ジメチルオクタノールアミン、N,N−ジメチルノナノールアミン、N,N−ジメチルデカノールアミン、N,N−ジメチルノニルアミン、N,N−ジメチルデシルアミン、N,N−ジメチルウンデシルアミン、N,N−ジメチルドデシルアミン、N,N−ジメチルトリデシルアミン、N,N−ジメチルテトラデシルアミン、N,N−ジメチルペンタデシルアミン、N,N−ジメチルヘキサデシルアミン、N,N−ジメチルヘプタデシルアミン、N,N−ジメチルオクタデシルアミンが挙げられる。これらの他にも、4級アンモニウム塩なども使用することができる。カチオン重合禁止剤としては、特に、2級アミンが好ましい。
カチオン重合禁止剤の含有量は、硬化型液体現像剤中に、質量基準で、1〜5000ppmであることが好ましい。
[電荷制御剤]
硬化型液体現像剤には、必要に応じて電荷制御剤を含有させることができる。該電荷制御剤としては、公知のものが利用できる。
具体的な化合物としては、以下のものが挙げられる。
亜麻仁油、大豆油などの油脂;アルキド樹脂、ハロゲン重合体、芳香族ポリカルボン酸、酸性基含有水溶性染料、芳香族ポリアミンの酸化縮合物、ナフテン酸コバルト、ナフテン酸ニッケル、ナフテン酸鉄、ナフテン酸亜鉛、オクチル酸コバルト、オクチル酸ニッケル、オクチル酸亜鉛、ドデシル酸コバルト、ドデシル酸ニッケル、ドデシル酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウム、2−エチルヘキサン酸コバルトなどの金属石鹸類;石油系スルホン酸金属塩、スルホコハク酸エステルの金属塩などのスルホン酸金属塩類;レシチンなどの燐脂質;t−ブチルサリチル酸金属錯体などのサリチル酸金属塩類;ポリビニルピロリドン樹脂、ポリアミド樹脂、スルホン酸含有樹脂、ヒドロキシ安息香酸誘導体などが挙げられる。
[電荷補助剤]
硬化型液体現像剤には、必要に応じて、電荷補助剤を含有させることができる。該電荷補助剤としては、公知のものが利用できる。
具体的な化合物としては、ナフテン酸ジルコニウム、ナフテン酸コバルト、ナフテン酸ニッケル、ナフテン酸鉄、ナフテン酸亜鉛、オクチル酸コバルト、オクチル酸ニッケル、オクチル酸亜鉛、ドデシル酸コバルト、ドデシル酸ニッケル、ドデシル酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウム、トリステアリン酸アルミニウム及び2−エチルヘキサン酸コバルトな
どの金属石鹸類;石油系スルホン酸金属塩及びスルホコハク酸エステルの金属塩などのスルホン酸金属塩類;レシチン及び水素添加レシチンなどのリン脂質;t−ブチルサリチル酸金属錯体などのサリチル酸金属塩類;ポリビニルピロリドン樹脂、ポリアミド樹脂、スルホン酸含有樹脂、及びヒドロキシ安息香酸誘導体などが挙げられる。
[その他の添加剤]
本発明の硬化型液体現像剤には、上記説明した以外に、必要に応じて、記録媒体適合性、保存安定性、画像保存性、その他の諸性能向上の目的に応じて、公知の各種添加剤を含んでよい。例えば、界面活性剤、滑剤、充填剤、消泡剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、退色防止剤、防ばい剤、防錆剤などが挙げられ、これらを適宜選択して用いることができる。
[画像形成方法]
本発明の画像形成方法は、
像担持体の表面に静電潜像を形成する潜像形成工程、
該静電潜像を、硬化型液体現像剤により現像して、画像を形成する現像工程、
該画像を記録媒体上に転写する転写工程、及び、
該画像を硬化させて該記録媒体に定着させる定着工程を含む画像形成方法であって、
該硬化型液体現像剤が本発明の硬化型液体現像剤であり、
該定着工程における該画像の定着温度が60℃以下であることを特徴とする。
上記画像は、好ましくは紫外線の照射により硬化させる。
定着温度が60℃を超える場合、多くの定着エネルギーが必要となってしまう。下限は特に制限されないが通常5℃以上である。
[画像形成装置]
硬化型液体現像剤は、電子写真方式の一般的な画像形成装置において好適に使用できる。
以下、本発明の硬化型液体現像剤を、液体画像形成装置である電子写真画像形成装置(以下、単に画像形成装置という)に適用した場合の実施形態の一例について説明する。
図1は、本実施形態に係る画像形成装置の要部概略構成図である。
画像形成装置は、画像形成ユニット50C、50M、50Y、50K、一次転写ユニット60C、60M、60Y、60K、二次転写ユニット30、現像剤硬化ユニット90から構成されている。
画像形成ユニット50C、50M、50Y、50Kは、それぞれ、シアン(C)液体現像剤、マゼンタ(M)液体現像剤、イエロー(Y)液体現像剤、ブラック(K)液体現像剤で潜像を現像する機能を有している。
画像形成ユニット50C、50M、50Y、50Kは、各液体現像剤を貯蔵する現像液容器10C、10M、10Y、10Kから各液体現像剤を現像ユニット51C、51M、51Y、51Kに供給する現像液供給ポンプ13C、13M、13Y、13K、感光体52C、52M、52Y、52K、からなり、それら感光体廻りに帯電器、露光器、クリーニングユニット、除電器が配置された構成とする。
画像形成ユニット50C、50M、50Y、50Kの構成は同様であるので、以下、画像形成ユニット50Cについて説明する。
図2は画像形成ユニット50Cの断面図を示す。感光体52Cの回転方向に沿って、帯電ユニット57C、露光ユニット56C、現像ユニット51C、一次転写ユニット60C(図1)、回収ブレード59C、除電ユニット58Cが配置され、感光体52Cは、円筒状の基材とその外周面に形成された感光層を有し、中心軸を中心に回転可能であり、本実施形態においては、時計回りの回転をする。感光体52Cはその表面が、例えばアモルファスシリコン(a−Si)によって形成される。感光体の材質としては有機感光体(OP
C)なども使用することができる。
帯電ユニット57Cは、感光体52Cを帯電するための装置である。コロトロン帯電器、ローラ帯電器のどちらでも使用することができる。
露光ユニット56Cは、半導体レーザー、ポリゴンミラー、F−θレンズなどを有しており、変調されたレーザーを帯電された感光体52C上に照射し潜像を形成する。レーザー光源として、発光ダイオード(LED)、有機発光ダイオード(OLED)を配置することもできる。
除電ユニット58は、感光体52Cを除電する為の装置である。コロナ放電式帯電器、ローラ接触式帯電器のどちらでも使用することができる。
回収ブレード59Cは感光体52C表面に当接するウレタンゴムなどからなるゴム部と、該ゴム部を支持する金属などの板で構成され、感光体52Cに残存する液体現像剤を、回収ユニット12Cに掻き落とし除去する。
現像ユニット51Cは、現像ローラ53C、濃縮ローラ54C、クリーニングローラ55C、製膜対向電極11Cとで構成される。
現像ローラ53Cは、円筒状の部材であり、中心軸を中心に図2に示すように感光体52Cの反対方向に回転する。現像ローラ53Cは鉄など金属製の内芯の外周部に導電性ウレタンゴムなどの弾性体と樹脂層やゴム層を備えたものである。
製膜対向電極11Cは、現像ローラ53Cとの間隙を少なくとも100μm以上として配置され、金属製の部材で構成される。
濃縮ローラ54Cは、円筒状の部材であり、中心軸を中心に図2に示すように現像ローラ53Cの反対方向に回転する。濃縮ローラ54Cは鉄など金属製で形成される。
クリーニングローラ55Cは円筒状の部材であり、中心軸を中心に図2に示すように現像ローラ53Cの反対方向に回転する。
現像剤容器10Cは、感光体52C上に形成された潜像を現像するための、シアン液体現像剤を貯留する。現像剤容器10Cより、現像液供給ポンプ13Cを配置した連通管を経て濃度調整された液体現像剤が現像ユニット51Cに供給され、余剰の現像剤は現像剤回収ポンプ14Cを配置した連結管を経て、現像剤容器10Cに戻る。現像剤容器10C内部の液体現像剤中のトナー粒子濃度は少なくとも、2質量%以上に調整する。
トナー粒子濃度を調整された液体現像剤は、回転する現像ローラ53Cと製膜対向電極11C間に供給され、現像ローラ53Cと製膜対向電極11C間にバイアスを設定することで、現像ローラ53C上に液体現像剤がコートされる。バイアスは少なくとも100V以上とし、放電限界までバイアスを設定することができる。
供給された液体現像剤の余剰分は、回収ユニット12Cから回収ポンプを配置した連通管を経て回収され、不図示の回収タンクに送液されて、再利用される。
一次転写ユニット60C、60M、60Y、60K、は、中間転写ベルト40、一次転写ローラ61C、61M、61Y、61K、及び感光体52C、52M、52Y、52Kとで構成される。中間転写ベルト40は、ベルト駆動ローラ、従動ローラに張架されたエンドレスベルトであり、感光体52C、52M、52Y、52Kと当接しながら回転駆動される。
この中間転写ベルト40、一次転写ローラ61C、61M、61Y、61K、及び感光体52C、52M、52Y、52Kとで構成された一次転写ユニット60C、60M、60Y、60K、により、中間転写ベルト40上に4色の液体現像剤が順次転写され、フルカラー画像が形成される。
二次転写ユニット30は、ベルト駆動ローラ、二次転写ローラ31、プリウエットローラ20、プリウエット対向ローラ21から構成され、中間転写ベルト40上に形成された
単色液体現像剤像やフルカラー液体現像剤像を紙などの記録媒体80に転写する。
プリウエットローラ20は円筒状の部材であり、中心軸を中心に図1に示すように中間転写ベルト40の反対方向に回転する。
プリウエットローラ20には不図示のキャリアタンクから送液されて、表面に1.0μm以下のキャリア膜を形成したのちに、中間転写ベルト40上に形成された単色液体現像剤像やフルカラー液体現像剤像に、プリウエットローラ20を接触させて、単色液体現像剤像やフルカラー液体現像剤像の液膜量を調整する。
現像剤硬化ユニット90は、記録媒体80上に転写された単色液体現像剤像やフルカラー液体現像剤像に紫外線などの光を照射して反応性官能基を反応させて硬化する。硬化ユニットはLEDランプから構成されるが、紫外線を照射できる装置であればLEDに限定することはなく、加熱装置、EB照射装置なども使用することができる。
[光源]
硬化型液体現像剤は、記録媒体への転写後、速やかにエネルギーが与えられ、硬化することによって画像が定着される。
エネルギー源は特に限定されないが、紫外線が好適に使用される。ここで、紫外線を照射するための光源としては、水銀ランプ、メタルハライドランプ、エキシマーレーザ、紫外線レーザ、冷陰極管、熱陰極管、ブラックライト、及びLED(light emitting diode)などが適用可能であり、帯状のメタルハライドランプ、冷陰極管、熱陰極管、水銀ランプ又はブラックライト、LEDが好ましい。
紫外線の照射量は、0.1〜1000mJ/cmであることが好ましい。以下に本発明で用いられる測定方法について示す。
<粒子の体積平均粒径[D50]の測定方法>
トナー粒子などの体積平均粒径[D50]は、レーザー回折/散乱式粒子径分布測定装置(堀場製作所製:LA−950)を用い、該装置の操作マニュアルに従い測定する。
液体現像剤中のトナー粒子の測定方法は、以下の通りである。
液体現像剤20μlを、ヘプタン20mlにて希釈し、発振周波数50kHz、電気的出力150Wの卓上型の超音波洗浄器分散機「VS−150」(ヴェルヴォクリーア社製)を用いて2分間分散処理を行い、測定用の分散液とする。その際、分散液の温度が10℃以上40℃以下となる様に適宜冷却する。測定にはバッチセルを使用し、バッチセル内に分散液を仕込み測定する。測定後はヘプタンで3回洗浄した後、THFで2回洗浄する。
<体積抵抗率の測定方法>
体積抵抗率は、インピーダンス法で測定する。
具体的には、誘電体測定システム(125596WB、ソーラトロン製)を用いて、下記のように測定する。
試料1.2mLを充填した測定セル(SC−C1R−C、(株)東陽テクニカ製)を測定装置に接続し、25℃に調整する。印加電圧3V(実効値)で1MHz〜0.1Hzの範囲で周波数を変化させながら測定を行う。得られた複素インピーダンスをナイキストプロットで表し、RC並列等価回路でフィッティングすることにより、試料の抵抗成分、コンデンサ成分の値を算出する。さらに、測定セルのセル定数から体積抵抗率を求める。
<分子量の測定方法>
樹脂等の分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用い、ポリスチレン換算で算出する。GPCによる分子量の測定は以下に示すように行う。
サンプル濃度が1.0質量%になるようにサンプルを下記溶離液に加え、室温で24時間静置し溶解させた溶液を、ポア径が0.20μmの耐溶剤性メンブレンフィルターでろ過したものをサンプル溶液とし、以下の条件で測定する。
装置:高速GPC装置「HLC−8220GPC」[東ソー(株)製]
カラム:LF−804の2連
溶離液:テトラヒドロフラン(THF)
流速:1.0mL/min
オーブン温度:40℃
試料注入量:0.025mL
試料の分子量の算出にあたっては、標準ポリスチレン樹脂[東ソー(株)製TSK スタンダード ポリスチレン F−850、F−450、F−288、F−128、F−80、F−40、F−20、F−10、F−4、F−2、F−1、A−5000、A−2500、A−1000、A−500]により作成した分子量校正曲線を使用する。
<酸価測定>
樹脂などの酸価は以下の方法により求められる。
基本操作はJIS K−0070に基づく。
1)試料0.5〜2.0gを精秤する。このときの質量をM(g)とする。
2)50mlのビーカーに試料を入れ、テトラヒドロフラン/エタノール(2/1)の混合液25mlを加え溶解する。
3)0.1mol/lのKOHのエタノール溶液を用い、電位差滴定測定装置を用いて滴定を行う[平沼産業(株)製自動滴定測定装置「COM−2500」]。
4)この時のKOH溶液の使用量をS(ml)とする。同時にブランクを測定して、この時のKOHの使用量をB(ml)とする。
5)次式により酸価を計算する。fはKOH溶液のファクターである。
<アミン価測定>
ポリアミン化合物などのアミン価は以下の方法により求められる。
基本操作はASTM D2074に基づく。
1)試料0.5〜2.0gを精秤する。このときの質量をM(g)とする。
2)50mlのビーカーに試料を入れ、テトラヒドロフラン/エタノール(3/1)の混合液25mlを加え溶解する。
3)0.1mol/lのHClのエタノール溶液を用い、電位差滴定測定装置を用いて滴定を行う[平沼産業(株)製自動滴定測定装置「COM−2500」]。
4)この時のHCl溶液の使用量をS(ml)とする。同時にブランクを測定して、この時のHClの使用量をB(ml)とする。
5)次式によりアミン価を計算する。fはHCl溶液のファクターである。
以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。なお、特に断りのない限り、「%」、「部」は、それぞれ「質量%」、「質量部」を意味するものとする。
<実施例1>
顔料(銅フタロシアニン化合物/大日精化工業(株)製) 10部
顔料分散剤:(UR4800;東洋紡(株)製): 10部
溶剤(テトラヒドロフラン「THF」): 80部
を混合し、直径5mmのスチールビーズを用いてペイントシェーカーで1時間混練し、混練物1を得た。
得られた混練物1: 60部
ポリエステル樹脂1: 76部
[(モル比);ポリオキシエチレン(2.0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)エタン:エチレングリコール:ネオペンチルグリコール:テレフタル酸:イソフタル酸=6:3:1:5:5のポリエステル樹脂、Tg:59℃、Tm:105℃、酸価:15mgKOH/g、重量平均分子量:1.8×10、の50質量%THF溶液]
トナー粒子分散剤: 8部
(アジスパーPB−817;味の素(株)製、アミン価:15mgKOH/g)
を高速分散機(プライミクス社製、T.K.ロボミクス/T.K.ホモディスパー2.5型翼)で混合し、40℃で攪拌しながら混合し、顔料分散液1を得た。
上記で得られた顔料分散液1(100部)に、ホモジナイザー(IKA社製:ウルトラタラックスT50)を用いて高速攪拌(回転数20000rpm)しながら、硬化型絶縁性液体(重合性液状モノマー)であるドデシルビニルエーテル(DDVE(B−3))200部を少しずつ添加し、混合液1を得た。
得られた混合液1にトリフルオロメタンスルホン酸ランタン(東京化成社製、分子量586.1)5%のTHF−EtOH溶液を、攪拌しながら17.6部を滴下した後、ナスフラスコに移し、超音波分散しながら50℃でTHFを完全に留去し、硬化型絶縁性液体中にトナー粒子を含有するトナー粒子分散体を得た。
その後、Lipidure(日油(株)製)0.10部、重合性液状モノマーとしてBEPDVE(ブチルエチルプロパンジオールジビニルエーテル(B−27))を75部、DDVEを15部、前記(A−26)で表される光重合開始剤0.30部、KAYACURE−DETX−S(日本化薬(株)製)1部を加え、硬化型液体現像剤を得た。
<実施例2>
トリフルオロメタンスルホン酸ランタン5%のTHF−EtOH溶液を、トリフルオロメタンスルホン酸−酢酸ランタン(トリフルオロメタンスルホン酸:酢酸=2:1、分子量496.0)5%のTHF−EtOH溶液に変更し、添加量を17.6部から14.9部に変更した以外は実施例1と同様にしてトナー粒子分散体及び硬化型液体現像剤を得た。
<実施例3>
トリフルオロメタンスルホン酸ランタン5%のTHF−EtOH溶液を、トリフルオロメタンスルホン酸イットリウム(東京化成社製、分子量536.1)5%のTHF−EtOH溶液に変更し、添加量を17.6部から16.0部に変更した以外は実施例1と同様にしてトナー粒子分散体及び硬化型液体現像剤を得た。
<実施例4>
トリフルオロメタンスルホン酸ランタン5%の添加量を17.6部から2.51部に変更した以外は実施例1と同様にしてトナー粒子分散体及び硬化型液体現像剤を得た。
<実施例5>
トリフルオロメタンスルホン酸ランタン5%の添加量を17.6部から37.7部に変更した以外は実施例1と同様にしてトナー粒子分散体及び硬化型液体現像剤を得た。
<実施例6>
追加する重合性液状モノマーとして、BEPDVE(ブチルエチルプロパンジオールジビニルエーテル(B−27))をODDVE(1,12−オクタデカンジオールジビニルエーテル(B−31))へ変更した以外は実施例1と同様にしてトナー粒子分散体及び硬化型液体現像剤を得た。
<実施例7>
光重合開始剤として、A−26をA−3へ変更した以外は実施例1と同様にしてトナー粒子分散体及び硬化型液体現像剤を得た。
<実施例8>
トリフルオロメタンスルホン酸ランタン5%のTHF−EtOH溶液を、トリフルオロメタンスルホン酸亜鉛(東京化成社製、分子量363.5)5%のTHF溶液に変更し、添加量を17.6部から10.9部に変更した以外は実施例1と同様にしてトナー粒子分散体及び硬化型液体現像剤を得た。
<実施例9>
トリフルオロメタンスルホン酸ランタン5%のTHF−EtOH溶液を、過塩素酸亜鉛六水和物(和光純薬社製、分子量372.4)5%のTHF−EtOH溶液に変更し、添加量を17.6部から11.1部に変更した以外は実施例1と同様にしてトナー粒子分散体及び硬化型液体現像剤を得た。
<実施例10>
光重合開始剤をオニウム塩系開始剤(和光純薬社製:WPI−113)に変更した以外は実施例9と同様にしてトナー粒子分散体及び硬化型液体現像剤を得た。
<実施例11>
ポリエステル樹脂1をスチレンアクリル樹脂1[(モル比);スチレン:アクリル酸=4:1、酸価11mgKOH/g]に変更した以外は実施例10と同様にしてトナー粒子分散体及び硬化型液体現像剤を得た。
<実施例12>
過塩素酸亜鉛5%のTHF−EtOH溶液の添加量を11.1部から35.0部に変更した以外は実施例11と同様にしてトナー粒子分散体及び硬化型液体現像剤を得た。
<実施例13>
過塩素酸亜鉛5%のTHF−EtOH溶液の添加量を11.1部から0.64部に変更した以外は実施例6と同様にしてトナー粒子分散体及び硬化型液体現像剤を得た。
<実施例14>
トナー粒子分散体13に添加する硬化型絶縁性液体(重合性液状モノマー)をオキセタン環モノマー(東亜合成社製:OXT−221)に変更した以外は実施例13と同様にしてトナー粒子分散体及び硬化型液体現像剤を得た。
<実施例15>
トナー粒子分散剤を、アジスパーPB−817 7部と、ポリアミン(ニットーボーメディカル社製:PAA−03、アミン価:950mgKOH/g)1部の混合物に変更し、過塩素酸亜鉛5%のTHF−EtOH溶液の添加量を0.64部から11.1部に変更した以外は、実施例14と同様にしてトナー粒子分散体及び硬化型液体現像剤を得た。
<比較例1>
トリフルオロメタンスルホン酸ランタン5%のTHF−EtOH溶液を添加しなかったこと以外は実施例1と同様にしてトナー粒子分散体及び硬化型液体現像剤を得た。
<比較例2>
トリフルオロメタンスルホン酸ランタン5%のTHF−EtOH溶液を、トリフルオロメタンスルホン酸ナトリウム(東京化成社製、分子量172.1)5%のTHF溶液に変更し、添加量を17.6部から5.2部に変更した以外は実施例1と同様にしてトナー粒子分散体及び硬化型液体現像剤を得た。
<比較例3>
トリフルオロメタンスルホン酸ランタン5%のTHF−EtOH溶液を、塩化亜鉛(東京化成社製、分子量136.3)5%のEtOH溶液に変更し、添加量を17.6部から4.1部に変更した以外は実施例1と同様にしてトナー粒子分散体及び硬化型液体現像剤を得た。
<比較例4>
ポリアミンを低分子アミン(アミノエタノール)に変更した以外は実施例8と同様にしてトナー粒子分散体及び硬化型液体現像剤を得た。
<比較例5>
トナー粒子分散剤(ポリアミン化合物)を添加しなかったこと以外は実施例8と同様にしてトナー粒子分散体を作製しようと試みたが、粒子が形成できなかった。
<評価>
以下のような評価方法により各硬化型液体現像剤を評価した。結果を表2に示す。
得られた硬化型液体現像剤を用い、図1及び図2に示す画像形成装置により、画像をポリエチレンテレフタレート(PET)シート上に形成した。
具体的な手順は、以下の通りである。
(1)現像ローラ53、感光体52、一次転写ローラ61が離間され、非接触の状態で、図1の矢印の方向に回転差駆動させた。このときの回転速度は250mm/secとした。
(2)現像ローラ53と感光体52とを押し圧5N/cmで接触させ、DC電源を用いてバイアスを設定した。現像バイアスは100〜400Vの範囲が好ましいため、200Vとした。
(3)感光体52、一次転写ローラ61を押し圧一定で接触させ、DC電源を用いてバイアスを設定した。転写バイアスは1000Vとした。
(4)二次転写ユニット30、二次転写ローラ31を押し圧一定で接触させ、DC電源を用いてバイアスを設定した。転写バイアスは1000Vとした。
(5)硬化型液体現像剤(トナー粒子濃度1質量%(低TD))を現像液タンク10に供給し、記録媒体80としてOKトップコート(王子製紙製)の一部にポリエチレンテレフタレート(PET)シート(帝人化成製、パンライト:PC−2151、厚み0.3mm)を貼付したものを用いて、画像を形成し、評価した。
<画質:画像濃度>
上記画像の良否を目視で確認した。2以上を良好と判断した。
5:高濃度かつ高精細な画像が得られた
4:若干精細性に欠けるが、高濃度の画像が得られた。
3:高濃度ではないものの、十分な濃度の画像が得られた
2:若干の画像濃度の低下がみられた
1:大幅な画像濃度の低下がみられた、又は評価できなかった
<分散安定性>
得られた液体現像剤を15分間振とう、静置後、所定時間経過後の沈降の程度を目視で観察する。3以上を良好と判断した。
(評価基準)
5:3時間経過後も沈降が観察されない。
4:2時間以降3時間までの間にわずかな沈降が観察された。
3:1時間以降2時間までの間にわずかな沈降が観察された。
2:5分以降1時間までの間にわずかな沈降が観察された。
1:5分までに大幅な沈降が観察された、又は分散しなかった。
<硬化性>
上記手順で得られた画像に対し、25℃、湿度5%RHの環境において、ランプ出力120mW/cmの高圧水銀ランプにより50〜400mJ、/cm(測定波長365nm)の光量を照射して、硬化膜を形成した。硬化直後の膜表面を触指し、表面タック(粘着性)の有無を確認すると共に、膜表面をシルボン紙で軽くこすり、傷の有無を確認した。なお、画像の定着温度は、40℃であった。
また、さらにトナー濃度を50質量%(高TD)に調整したサンプルについても同様に評価を行なった。2以上を良好と判断した。
(評価基準)
6:50mJ/cmの光量において、タックが認められず、傷は確認されない。
5:100mJ/cmの光量において、タックが認められず、傷は確認されない。
4:200mJ/cmの光量において、タックが認められず、傷は確認されない。
3:300mJ/cmの光量において、タックが認められず、傷は確認されない。
2:400mJ/cmの光量において、タックが認められず、傷は確認されない。
1:400mJ/cmの光量において、タックが認められる、傷が確認される、又は硬化しなかった。
<暗重合性>
得られた液体現像剤を50℃にて暗所保管し、液体現像剤が硬化する日数を確認する。(評価基準)
C:14日を超えても硬化しなかった。
B:8日〜14日の間に硬化が確認された。
A:2日〜7日の間に硬化が確認された。
表中、OTfはトリフルオロメタンスルホン酸イオン、OAcは酢酸イオンを示す。
表2の結果から、従来技術である比較例では、分散安定性と硬化性の両立が不十分であることがわかる。これに対して本発明の実施例では、分散安定性と硬化性が両立していることがわかる。
10C、10M、10Y、10K:現像液容器、11C:製膜対向電極、12C:回収ユニット、13C、13M、13Y、13K:現像液供給ポンプ、14C:現像液回収ポンプ、20:プリウエットローラ、21:プリウエット対向ローラ、30:二次転写ユニット、31:二次転写ローラ、40:中間転写ベルト、41:ベルト駆動ローラ、42:従動ローラ、50C、50M、50Y、50K:画像形成ユニット、51C、51M、51Y、51K:現像ユニット、52C、52M、52Y、52K:感光体、53C:現像ローラ、54C:濃縮ローラ、55C:クリーニングローラ、56C:露光ユニット、57C:帯電ユニット、58C:除電ユニット、59C:回収ブレード、60C、60M、60Y、60K:一次転写ユニット、61C、61M、61Y、61K:一次転写ローラ、80:記録媒体、90:現像剤硬化ユニット

Claims (12)

  1. 酸基を有するバインダー樹脂及び顔料を含有するトナー粒子、ポリアミン化合物、カチオン重合性液状モノマー、並びに光重合開始剤を含有する硬化型液体現像剤であって、
    (i)加水分解定数pKhが4.3以上12.0以下である金属カチオン及び超強酸アニオン、並びに
    (ii)該金属カチオンと該超強酸アニオンとの金属塩
    の少なくとも一方又は両方を含有することを特徴とする硬化型液体現像剤。
  2. 前記ポリアミン化合物が、少なくとも下記式(1)で表されるユニットと下記式(2)で表されるユニットをともに含有する高分子である、請求項1に記載の硬化型液体現像剤。
    −(A)− ・・・(1)
    [式(1)中、Aは少なくとも1〜3級アミノ基を有する。]
    −(B)− ・・・(2)
    [式(2)中、Bは、無置換の若しくは置換基を有する炭素数6以上のアルキル基、無置換の若しくは置換基を有する炭素数6以上のシクロアルキル基、無置換の若しくは置換基を有する炭素数6以上のアルキレン基、又は無置換の若しくは置換基を有する炭素数6以上のシクロアルキレン基を有する。]
  3. 前記式(1)で表されるユニットが、下記式(3)で表されるユニットであり、
    前記式(2)で表されるユニットが、下記式(5)又は式(6)で表されるユニットである請求項2に記載の硬化型液体現像剤。
    [式(3)中、Aは、単結合、炭素数1〜6のアルキレン基、又はフェニレンを表し、mは0〜3の整数を表す。
    式(5)中、Rは、無置換の若しくは置換基を有する炭素数6以上のアルキル基、又は、無置換の若しくは置換基を有する炭素数6以上のシクロアルキル基を表し、Lは二価
    の連結基を表す。
    式(6)中、Rは、それぞれで独立して無置換の若しくは置換基を有する炭素数6以上のアルキレン基、又は無置換の若しくは置換基を有する炭素数6以上のシクロアルキレン基である。pは1以上の整数を表す。Lは二価の連結基を表す。]
  4. 前記カチオン重合性液状モノマーが、ビニルエーテル化合物を含む請求項1〜3のいずれか一項に記載の硬化型液体現像剤。
  5. 前記金属カチオンのモル数と前記ポリアミン化合物のアミノ基のモル数の比(金属カチオンのモル数/アミノ基のモル数)が、0.05以上2.0以下である請求項1〜4のいずれか1項に記載の硬化型液体現像剤。
  6. 前記酸基を有するバインダー樹脂が、ポリエステル樹脂を含み、
    該ポリエステル樹脂の酸価が、5mgKOH/g以上30mgKOH/g以下である請求項1〜4のいずれか1項に記載の硬化型液体現像剤。
  7. 前記光重合開始剤が、下記式(7)で示される光重合開始剤を含む請求項1〜6のいずれか1項に記載の硬化型液体現像剤。
    [式(7)中、RとRは互いに結合して環構造を形成し、xは1〜8の整数を表し、yは3〜17の整数を表す。]
  8. 前記RとRとが結合して形成される環構造が、コハク酸イミド構造、フタル酸イミド構造、ノルボルネンジカルボキシイミド構造、ナフタレンジカルボキシイミド構造、シクロヘキサンジカルボキシイミド構造、又はエポキシシクロヘキセンジカルボキシイミド構造である請求項7に記載の硬化型液体現像剤。
  9. 前記超強酸アニオンが、フルオロアルキルスルホン酸アニオンである請求項1〜8のいずれか1項に記載の硬化型液体現像剤。
  10. 前記金属カチオンが、IIIB属の希土類金属イオンからなる群から選択される少なくとも一つである請求項1〜9のいずれか1項に記載の硬化型液体現像剤。
  11. (iii)前記加水分解定数pKhが4.3以上12.0以下である金属カチオン、前記超強酸アニオン及び、弱酸アニオン、並びに
    (iv)該金属カチオン、該超強酸アニオン、該弱酸アニオンとの金属塩
    の少なくとも一方又は両方を含有する請求項1〜10のいずれか1項に記載の硬化型液体現像剤。
  12. 像担持体の表面に静電潜像を形成する潜像形成工程、
    該静電潜像を、硬化型液体現像剤により現像して、画像を形成する現像工程、
    該画像を記録媒体上に転写する転写工程、及び、
    該画像を硬化させて該記録媒体に定着させる定着工程を含む画像形成方法であって、
    該硬化型液体現像剤が請求項1〜11のいずれか一項に記載の硬化型液体現像剤であり、
    該定着工程における該画像の定着温度が60℃以下であることを特徴とする画像形成方法。
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