JP6451415B2 - 液体現像剤 - Google Patents
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Description
本実施形態の液体現像剤は、複写機、MFP、プリンタ、デジタル印刷機、簡易印刷機などの電子写真方式の画像形成装置(後述)において用いられる電子写真用液体現像剤、塗料、静電記録用液体現像剤、インクジェットプリンタ用油性インク、または、電子ペーパー用インクとして有用である。本実施形態の液体現像剤は、絶縁性液体と、当該絶縁性液体に分散されたトナー粒子とを備え、好ましくは10〜50質量%のトナー粒子と50〜90質量%の絶縁性液体とを備える。本実施形態の液体現像剤は、絶縁性液体およびトナー粒子とは異なる任意の成分を含んでいてもよい。かかる任意の成分としては、たとえばトナー分散剤、荷電制御剤、増粘剤などが挙げられる。
本実施形態におけるトナー粒子は、コア樹脂とシェル樹脂と着色剤とを含む。トナー粒子は、好ましくは、50〜90質量%の樹脂成分(コア樹脂およびシェル樹脂の総計)と、10〜50質量%の着色剤を含んでいることが好ましい。樹脂成分が50質量%未満である、または、着色剤が50質量%を超える場合には、トナー粒子が製造できないという傾向にあり、また、樹脂成分が90質量%を超える、または、着色剤が10質量%未満である場合には、画像濃度が低くなるという傾向にあるためである。なお、本実施形態のトナー粒子は、樹脂(すなわち、コア樹脂およびシェル樹脂)および着色剤とは異なる任意の成分を含んでいても勿論良い。かかる任意の成分としては、たとえば顔料分散剤、ワックス、荷電制御剤などが挙げられる。
本実施形態におけるトナー粒子は、コア/シェル構造を有する。コア/シェル構造は、コア樹脂を含むコア粒子と、コア粒子の表面の少なくとも一部に設けられ且つコア樹脂とは異なる樹脂であるシェル樹脂とを有する。コア/シェル構造には、シェル樹脂がコア粒子の表面の少なくとも一部を被覆してなる構造だけでなく、シェル樹脂がコア粒子の表面の少なくとも一部に付着してなる構造も含まれる。トナー粒子がコア/シェル構造を有することで、トナー粒子の体積平均粒径、トナー粒子の粒度分布の変動係数、または、トナー粒子の形状などを制御し易くなるという利点がある。
コア樹脂は従来公知の樹脂であればいかなる樹脂であっても良いが、トナーの熱特性から、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、スチレンアクリル樹脂または変性ポリエステル樹脂などが好ましい例として挙げられる。その中でもシャープメルト性の高いポリエステル樹脂が特に好ましい。コア樹脂に使用されるポリエステル樹脂としては、主に脂肪族モノマーからなる脂肪族ポリエステル、主に芳香族モノマーからなる芳香族ポリエステル、その両者の混合ポリエステル樹脂がその好適な例として挙げられる。
シェル樹脂は、コア粒子の表面に付着し、その分散性を高める作用を有する、いわば高分子分散剤である。本実施形態の液体現像剤は、このシェル樹脂が、側鎖に正帯電性の極性基を10質量%以上20質量%以下含有することをその大きな特徴とする。このような含有率の正帯電性の極性基を側鎖に有するシェル樹脂を用いることで、トナー粒子の再分散性に優れる、すなわち、液体現像剤を長期間静置したことによりトナー粒子が沈降した場合であっても、液体現像剤を手で振るなどの攪拌作業を行なうことにより液体現像剤におけるトナー粒子の状態が保管前の状態(分散状態)に戻る、液体現像剤が提供される。
シェル樹脂がビニル樹脂である場合、ビニル樹脂は、アミドモノマーに由来する構成単位を含む、重合性二重結合を有するモノマー(後述)の単独重合体または共重合体であっても良いが、当該重合性二重結合を有するモノマーと、長鎖アルキル基と重合性二重結合とを有するモノマー(親オイル成分)とが重合されたものであることが好ましい。
カルボキシル基と重合性二重結合とを有するモノマーは、たとえば炭素数が3以上15以下の不飽和モノカルボン酸[たとえば(メタ)アクリル酸、クロトン酸、イソクロトン酸または桂皮酸など]、炭素数が3以上30以下の不飽和ジカルボン酸(無水物)[たとえば(無水)マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、(無水)シトラコン酸またはメサコン酸など]、炭素数が3以上10以下の不飽和ジカルボン酸のモノアルキル(炭素数が1以上10以下)エステル(たとえばマレイン酸モノメチルエステル、マレイン酸モノデシルエステル、フマル酸モノエチルエステル、イタコン酸モノブチルエステルまたはシトラコン酸モノデシルエステルなど)などであることが好ましい。本明細書では、「(メタ)アクリル」は、アクリルおよびメタクリルのうちの少なくとも1つを意味する。
上述したアミドモノマー(好ましくはアミド基と重合性二重結合とを有するモノマー)以外の、重合性二重結合を有する含窒素モノマーとしては、たとえば下記(2−1)〜(2−3)で示すモノマーが挙げられる。
アミノ基と重合性二重結合とを有するモノマーは、たとえばアミノエチル(メタ)アクリレート、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、t−ブチルアミノエチルメタクリレート、N−アミノエチル(メタ)アクリルアミド、(メタ)アリルアミン、モルホリノエチル(メタ)アクリレート、4−ビニルピリジン、2−ビニルピリジン、クロチルアミン、N,N−ジメチルアミノスチレン、メチル−α−アセトアミノアクリレート、ビニルイミダゾール、N−ビニルピロール、N−ビニルチオピロリドン、N−アリールフェニレンジアミン、アミノカルバゾール、アミノチアゾール、アミノインドール、アミノピロール、アミノイミダゾール、アミノメルカプトチアゾールなどが挙げられる。
ニトリル基と重合性二重結合を有する炭素数が3以上10以下のモノマーとしては、たとえば(メタ)アクリロニトリル、シアノスチレンおよびシアノアクリレートなどが挙げられる。
ニトロ基と重合性二重結合を有する炭素数が8以上12以下のモノマーとしては、たとえば、ニトロスチレンなどが挙げられる。
(3−1)重合性二重結合を有する炭素数が4以上16以下のエステル
重合性二重結合を有する炭素数が4以上16以下のエステルとしては、たとえば酢酸ビニル;プロピオン酸ビニル;酪酸ビニル;ジアリルフタレート;ジアリルアジペート;イソプロペニルアセテート;ビニルメタクリレート;メチル−4−ビニルベンゾエート;シクロヘキシルメタクリレート;ベンジルメタクリレート;フェニル(メタ)アクリレート;ビニルメトキシアセテート;ビニルベンゾエート;エチル−α−エトキシアクリレート;炭素数が1以上11以下のアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレート[たとえばメチル(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)アクリレートまたは2−エチルヘキシル(メタ)アクリレートなど];ジアルキルフマレート(2個のアルキル基は、炭素数が2以上8以下の直鎖アルキル基、分枝アルキル基または脂環式のアルキル基である);ジアルキルマレエート(2個のアルキル基は、炭素数が2以上8以下の直鎖アルキル基、分枝アルキル基または脂環式のアルキル基である);ポリ(メタ)アリロキシアルカン類(たとえばジアリロキシエタン、トリアリロキシエタン、テトラアリロキシエタン、テトラアリロキシプロパン、テトラアリロキシブタンまたはテトラメタアリロキシエタンなど);ポリアルキレングリコール鎖と重合性二重結合を有するモノマー[たとえばポリエチレングリコール(Mn=300)モノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(Mn=500)モノアクリレート、メチルアルコールエチレンオキサイド(以下「エチレンオキサイド」を「EO」と略記する)10モル付加物(メタ)アクリレートまたはラウリルアルコールEO30モル付加物(メタ)アクリレートなど];ポリ(メタ)アクリレート類{たとえば、多価アルコール類のポリ(メタ)アクリレート[たとえば、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(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)アクリレートまたはポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレートなど]}などが挙げられる。ここで本明細書において「(メタ)アリロ」は、アリロおよびメタリロの少なくともいずれか一方を意味するものとする。
本実施形態において、シェル樹脂のMn(前述したGPCで測定された値)は、好ましくは100以上5000000以下であり、より好ましくは200以上5000000以下であり、特に好ましくは500以上500000以下である。
シェル樹脂のSP値は、好ましくは7以上18以下(cal/cm3)1/2であり、より好ましくは8以上14以下(cal/cm3)1/2である。
着色剤は、コア樹脂、シェル樹脂の一方に含まれていてもよいし、コア樹脂およびシェル樹脂の両方に含まれていてもよい。着色剤は、樹脂中に分散されており、0.3μm以下の粒径を有することが好ましい。着色剤の粒径が0.3μm以下であることで、着色剤の分散性をより一層高めることができ、これにより画像の光沢度をより一層高めることができ、よって、所望の色目の実現が容易となる。
トナー粒子における任意の成分の一例として、顔料分散剤が挙げられる。顔料分散剤は、トナー粒子において着色剤(顔料)を均一に分散させる作用を有するものであり、塩基性分散剤であることが好ましい。塩基性分散剤とは、以下に定義されるものをいう。すなわち、顔料分散剤0.5gと蒸留水20mlとをガラス製スクリュー管に入れ、そのガラス製スクリュー管をペイントシェーカーを用いて30分間振り混ぜた後、ろ過した。このようにして得られたろ液のpHをpHメータ(商品名:「D−51」、堀場製作所社製)
を用いて測定し、そのpHが7より大きい場合を塩基性分散剤とする。なお、そのpHが7より小さい場合は、酸性分散剤と呼ぶものとする。
絶縁性液体は、その抵抗値が静電潜像を乱さない程度(好ましくは1011Ω・cm以上1016Ω・cm以下)であることが好ましく、臭気および毒性が低い溶媒であることが好ましい。絶縁性液体としては、一般的には、脂肪族炭化水素、脂環式炭化水素、芳香族炭化水素、ハロゲン化炭化水素、ポリシロキサンなどが挙げられる。特に、低臭気、低害性、低コストなどの観点から、絶縁性液体としては、ノルマルパラフィン系溶媒またはイソパラフィン系溶媒を用いることが好ましい。より好ましくは、モレスコホワイト(商品名、松村石油株式会社製)、アイソパー(商品名、エクソンモービル製)、シェルゾール(商品名、シェルケミカルズジャパン株式会社製)などを用いることであり、IPソルベント1620、IPソルベント2028、IPソルベント2835(いずれも商品名、出光興産株式会社製)などを用いることである。
本実施形態の液体現像剤の製造方法としては、特に限定されず、たとえば造粒法、粉砕法などの従来公知の技法が挙げられる。小径でシャープな粒度分布を有するトナー粒子を得るためには、粉砕法よりも造粒法を採用することが好ましい。溶融性の高い樹脂または結晶性の高い樹脂は、常温でも柔らかく、粉砕され難い。そのため、粉砕法では、トナー粒子の粒径を所望の粒径に制御できないことがある。しかし、造粒法では、所望の粒径を有するトナー粒子を得ることができる。
[2] シェル樹脂の粉末を有機溶剤中に分散させ、ビーズミルまたはロールミルなどの公知の湿式分散機を用いて湿式で粉砕させる
[3] スプレードライヤーなどを用いてシェル樹脂の溶液を噴霧し、乾燥させる
[4] シェル樹脂の溶液に対して貧溶媒の添加または冷却を行なって、シェル樹脂を過飽和させて析出させる
[5] シェル樹脂の溶液を水または有機溶剤中に分散させる
[6] シェル樹脂の前駆体を水中で乳化重合法、ソープフリー乳化重合法、シード重合法または懸濁重合法などにより重合させる
[7] シェル樹脂の前駆体を有機溶剤中で分散重合などにより重合させる。
(コア樹脂製造)
<製造例1>[ポリエステル樹脂(1)の製造]
撹拌装置、加熱冷却装置および温度計を備えた反応容器に、ヘキサンジオール432質量部、セバシン酸568質量部を投入し、縮合触媒としてチタニウムジヒドロキシビス(トリエタノールアミネート)2質量部を投入し、180℃で、窒素気流下、生成する水を留去しながら8時間反応させた。
撹拌装置、加熱冷却装置および温度計を備えた反応容器に、ビスフェノールAのEO2モル付加物728質量部、イソフタル酸136質量部、テレフタル酸136質量部を投入し、縮合触媒としてチタニウムジヒドロキシビス(トリエタノールアミネート)2質量部を投入し、180℃で、窒素気流下、生成する水を留去しながら8時間反応させた。
ポリエステル樹脂(1)192質量部とポリエステル樹脂(2)208質量部とアセトン600質量部とをビーカーに入れて攪拌し、アセトンに均一に溶解させた。これにより、コア樹脂形成用溶液(1)を得た。得られたコア樹脂形成用溶液(1)の固形分濃度を測定すると、40質量%であった。
<製造例4>[シェル用分散液(1)の製造]
ガラス製ビーカーに、メタクリル酸2−デシルテトラデシル65質量部、アクリルアミド10質量部、片末端メタクリロイル酸メチル(Mn=6000、商品名AA−6、東亞合成化学工業製)(マクロモノマー1)25質量部、およびアゾビスメトキシジメチルバレロニトリル0.1質量部の混合液を投入し、20℃で撹拌により混合した。これにより、単量体溶液を得た。
製造例4のアクリルアミド10質量部を20質量部、メタクリル酸2−デシルテトラデシル65質量部を55質量部に変えた以外は、製造例4と同様にして、シェル用分散液(2)を得た。このシェル用分散液(2)に含まれるシェル樹脂のMnを前述の方法に従って測定したところ、Mnは40000であった。
製造例4のアクリルアミドをジアセトンアクリルアミドに変えた以外は、製造例4と同様にして、シェル用分散液(3)を得た。このシェル用分散液(3)に含まれるシェル樹脂のMnを前述の方法に従って測定したところ、Mnは40000であった。
製造例6のジアセトンアクリルアミド10質量部を20質量部、メタクリル酸2−デシルテトラデシル65質量部を55質量部に変えた以外は、製造例6と同様にして、シェル用分散液(4)を得た。このシェル用分散液(4)に含まれるシェル樹脂のMnを前述の方法に従って測定したところ、Mnは40000であった。
製造例6のジアセトンアクリルアミド10質量部を15質量部、メタクリル酸2−デシルテトラデシル65質量部を60質量部に変えた以外は、製造例6と同様にして、シェル用分散液(5)を得た。このシェル用分散液(5)に含まれるシェル樹脂のMnを前述の方法に従って測定したところ、Mnは40000であった。
製造例8の片末端メタクリロイル酸メチル(Mn=6000、商品名AA−6、東亞合成化学工業製)を片末端メタクリロイル化ポリスチレン(Mn=6,000、商品名AS−6、東亞合成化学工業(株)製)(マクロモノマー2)に変えた以外は、製造例8と同様にして、シェル用分散液(6)を得た。このシェル用分散液(6)に含まれるシェル樹脂のMnを前述の方法に従って測定したところ、Mnは40000であった。
攪拌装置、加熱冷却装置、温度計、冷却管および窒素導入管を備えた反応容器に、ドデカンジカルボン酸(286質量部)と、1,6−ヘキサンジオール(190質量部)と、縮合触媒であるチタニウムジヒドロキシビス(トリエタノールアミネート)(1質量部)とを入れ、生成する水を留去しながら、180℃の窒素気流下で8時間に亘って反応させた。続いて220℃まで徐々に昇温しながら、生成する水を留去しつつ窒素気流下で4時間に亘って反応させた。その後さらに0.007〜0.026MPaの減圧下で1時間に亘って反応させることにより、ポリエステル樹脂(3)を得た。またこのポリエステル樹脂(3)のMnを前述の方法に従って測定したところ、Mnは4900であった。
製造例9の片末端メタクリロイル酸メチル(Mn=6000、商品名AA−6、東亞合成化学工業製)を製造例10で製造したポリエステル樹脂(3)に変えた以外は、製造例8と同様にして、シェル用分散液(7)を得た。このシェル用分散液(7)に含まれるシェル樹脂のMnを前述の方法に従って測定したところ、Mnは39000であった。
製造例1のアクリルアミド10質量部をN−ブチルメタクリルアミド15質量部、メタクリル酸2−デシルテトラデシル65質量部を60質量部に変えた以外は、製造例1と同様にして、シェル用分散液(8)を得た。このシェル用分散液(8)に含まれるシェル樹脂のMnを前述の方法に従って測定したところ、Mnは40000であった。
製造例12のN−ブチルメタクリルアミドをN−ブチルアクリルアミド15質量部に変えた以外は、製造例12と同様にして、シェル用分散液(9)を得た。このシェル用分散液(9)に含まれるシェル樹脂のMnを前述の方法に従って測定したところ、Mnは40000であった。
製造例6のジアセトンアクリルアミド10質量部を5質量部、メタクリル酸2−デシルテトラデシル65質量部を70質量部に変えた以外は、製造例3と同様にして、シェル用分散液(10)を得た。このシェル用分散液(10)に含まれるシェル樹脂のMnを前述の方法に従って測定したところ、Mnは40000であった。
製造例3のジアセトンアクリルアミド10質量部を25質量部、メタクリル酸2−デシルテトラデシル65質量部を50質量部に変えた以外は、製造例3と同様にして、シェル用分散液(11)を得た。このシェル用分散液(11)に含まれるシェル樹脂のMnを前述の方法に従って測定したところ、Mnは40000であった。
<製造例16>[着色剤分散液(1)の製造]
ビーカーに、着色剤(顔料)としての銅フタロシアニン(商品名:「Fastogen Blue FDB−14」、DIC社製)25質量部、顔料分散剤(商品名:「アジスパーPB−821」、味の素ファインテクノ(株)製)4質量部およびアセトン75質量部を投入し、撹拌して均一分散させた後、ビーズミルによって銅フタロシアニンを微分散して、着色剤分散液(1)を得た。着色剤分散液(1)中の銅フタロシアニンの体積基準のメジアン径は0.2μmであった。
<実施例1>[液体現像剤(1)の製造]
ビーカーに、コア樹脂形成用溶液(1)410質量部および着色剤分散液(1)190質量部を投入し、25℃でTKオートホモミキサー(プライミクス(株)製)を用いて16000rpmで撹拌し、均一に分散させて樹脂溶液(1)を得た。
製造例17のシェル用分散液(1)を製造例5で製造したシェル用分散液(2)に変えた以外は製造例17と同様にして、トナー粒子中の着色剤(顔料)含有量が20質量%、液体現像剤中のトナー粒子含有量が24質量%の液体現像剤(2)を得た。
製造例17のシェル用分散液(1)を製造例6で製造したシェル用分散液(3)に変えた以外は製造例17と同様にして、トナー粒子中の着色剤(顔料)含有量が20質量%、液体現像剤中のトナー粒子含有量が24質量%の液体現像剤(3)を得た。
製造例17のシェル用分散液(1)を製造例7で製造したシェル用分散液(4)に変えた以外は製造例17と同様にして、トナー粒子中の着色剤(顔料)含有量が20質量%、液体現像剤中のトナー粒子含有量が24質量%の液体現像剤(4)を得た。
製造例17のシェル用分散液(1)を製造例8で製造したシェル用分散液(5)に変えた以外は製造例17と同様にして、トナー粒子中の着色剤(顔料)含有量が20質量%、液体現像剤中のトナー粒子含有量が24質量%の液体現像剤(5)を得た。
製造例17のシェル用分散液(1)を製造例9で製造したシェル用分散液(6)に変えた以外は製造例17と同様にして、トナー粒子中の着色剤(顔料)含有量が20質量%、液体現像剤中のトナー粒子含有量が24質量%の液体現像剤(6)を得た。
製造例17のシェル用分散液(1)を製造例11で製造したシェル用分散液(7)に変えた以外は製造例17と同様にして、トナー粒子中の着色剤(顔料)含有量が20質量%、液体現像剤中のトナー粒子含有量が24質量%の液体現像剤(7)を得た。
製造例17のシェル用分散液(1)を製造例12で製造したシェル用分散液(8)に変えた以外は製造例17と同様にして、トナー粒子中の着色剤(顔料)含有量が20質量%、液体現像剤中のトナー粒子含有量が24質量%の液体現像剤(8)を得た。
製造例17のシェル用分散液(1)を製造例13で製造したシェル用分散液(9)に変えた以外は製造例17と同様にして、トナー粒子中の着色剤(顔料)含有量が20質量%、液体現像剤中のトナー粒子含有量が24質量%の液体現像剤(9)を得た。
製造例17のシェル用分散液(1)を製造例14で製造したシェル用分散液(10)に変えた以外は製造例17と同様にして、トナー粒子中の着色剤(顔料)含有量が20質量%、液体現像剤中のトナー粒子含有量が24質量%の液体現像剤(10)を得た。
製造例17のシェル用分散液(1)を製造例15で製造したシェル用分散液(11)に変えた以外は製造例17と同様にして、トナー粒子中の着色剤(顔料)含有量が20質量%、液体現像剤中のトナー粒子含有量が24質量%の液体現像剤(11)を得た。
<再分散性の評価>
各液体現像剤20ccをスクリュー管に入れ、40℃の恒温槽で1週間保管した。保管後の液体現像剤を観察すると、いずれにおいてもトナー粒子が沈降していた。固液分離した湿式現像剤が入ったスクリュー管を手で20回振った後と、その後30回振って合計50回振った後の、液体現像剤におけるトナー粒子の状態を観察した。
フロー式粒子像分析装置(シスメックス株式会社製の「FPIA−3000S」(品番))を用いて、トナー粒子のメジアン径D50を計測した。液体現像剤に用いた絶縁性液体をそのまま分散媒体として使用した。
×:トナー粒径が上記条件に当てはまらない もしくは/及び トナー粒径分布が上記条件に当てはまらない。
図1の画像形成装置を用いて、上記で得られた実施例および比較例の各液体現像剤のべたパターン画像を記録材であるコート紙(OKトップコートプラス、128g/m2、王子製紙株式会社製)上に形成した。その後、ヒートローラで定着した(設定温度:150℃、ニップ時間:50msec、このときの定着器通過直後の紙温度:110℃)。
○:画像濃度(ID)0.1以上0.15未満、
×:画像濃度(ID)0.15以上。
まず、評価に使用した画像形成装置について説明する。図1は電子写真方式の画像形成装置100の概略概念図である。この装置のプロセス条件およびプロセス概略は以下の通りである。
Claims (2)
- 絶縁性液体と、前記絶縁性液体に分散されたトナー粒子とを備える液体現像剤であって、
前記トナー粒子は、コア/シェル構造を有し、
前記コア/シェル構造は、コア樹脂を含むコア粒子と、前記コア粒子の表面の少なくとも一部に設けられ且つ前記コア樹脂とは異なる樹脂であるシェル樹脂とを有し、
前記シェル樹脂が、側鎖に正帯電性の極性基であるアミド基を有するアミドモノマーを10質量%以上20質量%以下含有し、かつ、ポリスチレン構造およびポリメチルメタクリレート構造からなる群から選択される少なくとも一つに由来する構成単位を含む側鎖を含有する、液体現像剤。 - 前記正帯電性の極性基であるアミド基を有するシェル樹脂を形成するためのアミドモノマーが、(メタ)アクリルアミド、N−メチル(メタ)アクリルアミド、N−ブチルアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、N,N’−メチレン−ビス(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジエチルアクリルアミド、モルホリンアクリルアミド、N,N−ジベンジルアクリルアミド、メタクリルホルムアミド、N−メチル−N−ビニルアセトアミドおよびN−ビニル−2−ピロリド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に記載の液体現像剤。
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