JP7109943B2 - 顔料分散体、トナーの製造方法、水性インク及びトリアゾ化合物 - Google Patents

顔料分散体、トナーの製造方法、水性インク及びトリアゾ化合物 Download PDF

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Description

本発明は、顔料分散体、トナーの製造方法、水性インク及びトリアゾ化合物に関するものである。
近年、カラー画像の普及が盛んで高画質化への要求が高まっている。オフセットインキ、グラビアインキ、塗料、インクジェットインキ、カラーフィルター用インキ、トナー等において、高い鮮明性と着色力を得るために安価な有機顔料の分散性向上技術が求められている。分散性を向上させる手法の一つとして、顔料に分散剤を添加することが提案されている。特に、トナー粒子中の顔料の分散性を向上させるため、イエロー、マゼンタ、シアン、及びブラックのような各色のトナーにおいて様々な分散剤が提案されている。
特許文献1には、イエロートナー中のアゾ系顔料の分散性を向上させるために、アゾ骨格構造を有する化合物を分散剤として用いることが開示されている。
特許文献2には、マゼンタトナー中のマゼンタ顔料の分散性を向上させるために、特定のポリエステル系分散剤を用いることが開示されている。
特許文献3には、シアントナー中のフタロシアニン顔料の分散性を向上させるために、スチレンスルホン酸ナトリウムを単量体単位として含有するポリマーを分散剤として用いることが開示されている。
特許文献4には、ブラックトナー中のカーボンブラックの分散性を向上させるために、スチレン系単量体、及びアクリル酸エステル系(もしくはメタクリル酸エステル系)単量体からなる共重合体を分散剤として用いることが開示されている。
また、トナー以外の用途、例えばインクジェットインキに使用される顔料分散体、カラーフィルターに使用される顔料分散体は、一般的に化学的又は物理的な顔料の表面改質技術により製造される。特許文献5には、物理的な表面改質技術としては、物理的な吸着を利用した方法であり、具体的には、顔料の粒子の表面に親水性基を有するフタロシアニン誘導体などを吸着させた水に分散可能な顔料を得る方法、および該顔料を用いた水性インクが開示されている。
特開2012-67285号公報 特開2006-30760号公報 特開平3-113462号公報 特開平6-148927号公報 特許第3826615号公報
従来の方法では、一定水準の顔料分散性を得るためには分散剤を多量に添加する必要があり、分散剤が高分子化合物であることも影響し、多量添加による粘度上昇等の弊害が生じてしまい良好なトナーが作成できない場合があった。
また、特許文献5に記載の方法では、水に分散している状況を作ることは可能だが、例えばインクジェトインキに使用する際には、実用レベルの保存安定性が担保できない場合があった。
また、従来の方法による顔料と分散剤の組み合わせにおいては、良好な分散体が得られるが、組み合わせが文献記載の方法と異なる場合十分な効果を発揮できない場合があった。
本発明の目的は、上記の課題を解決することである。すなわち、本発明の目的は、顔料種によらず、低粘度で、分散性に優れた顔料分散値を提供することにある。
本発明の一態様によれば、分散媒体、有機顔料、および下記式(1)で示される構造を有しており、
該化合物の含有量が、該有機顔料100質量部に対して、1~100質量部である顔料分散体が提供される。
Figure 0007109943000001
[式(1)中、RからR10は、それぞれ独立して、水素原子、無置換のアルキル基、アルコキシカルボニル基、無置換のアリール基、アミド基、アシルアミノ基、ニトロ基、シアノ基、アルコキシ基、ハロゲン基、アミノ基、アルキルチオ基、アシル基、カルボキシ基、ヒドロキシル基、スルホン酸基、または、リン酸基を表し、RからRあるいはRからR10は、互いに結合して、R からR あるいはR からR 10 が結合するベンゼン環を構造の一部とするナフタレン環を形成していてもよい。]
また、本発明の他の態様によれば、
有機顔料および前記式(1)で示される構造を有する化合物を、重合性単量体に分散して重合性単量体組成物を調製する工程、
重合性単量体組成物を水性媒体に加え、該水性媒体中で該重合性単量体組成物の粒子を形成する造粒工程、および
重合性単量体組成物の粒子に含有される重合性単量体を重合する重合工程、
を有するトナーの製造方法が提供される。
また、本発明の他の態様によれば、
水性媒体、有機顔料、および前記式(1)で示される構造を有する化合物を有する水性インクが提供される。
また、本発明の他の態様によれば、下記式(2)で示される構造を有するトリアゾ化合物が提供される。
Figure 0007109943000002
[式(2)中、ArからArは下記式(3)―1から式(3)-6で表わされる芳香環を示す。「*」はトリアゾ骨格との結合部位を表す。]
Figure 0007109943000003
[式(3)―1から式(3)-6中、RからR46はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数3以上20以下のアルキル基、下記式(4)-1~式(4)-6で表わされる置換基を表す。]
Figure 0007109943000004
[式(4)―1から式(4)-6中、R47は炭素数3以上20以下のアルキル基、またはアリール基を表し、R48、R49、R52、R53はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数2以上20以下のアルキル基、またはアリール基を表し、R51、R54は、それぞれ独立して、炭素数2以上20以下のアルキル基、またはアリール基を表し、R50は炭素数1以上20以下のアルキル基、またはアリール基を表す。]
本発明によれば、発色性(光学濃度)および保存安定性が優れたトナーおよび水性インクを提供することができる分散性に優れた顔料分散体を提供することができる。また、この顔料分散体を用いて発色性(光学濃度)および保存安定性が優れたトナーおよび水性インクを提供することができる。さらに、発色性(光学濃度)および保存安定性が優れたトナーおよび水性インクを提供することができるトリアゾ化合物を提供することができる。
以下に、実施するための形態を挙げて、本発明をさらに詳細に説明する。
まず、分散媒体、有機顔料、および式(1)で示される構造を有する化合物を含有する顔料分散体に関して記載する。
Figure 0007109943000005
[式(1)中、RからR10は、それぞれ独立して、水素原子、無置換のアルキル基、アルコキシカルボニル基、無置換のアリール基、アミド基、アシルアミノ基、ニトロ基、シアノ基、アルコキシ基、ハロゲン基、アミノ基、アルキルチオ基、アシル基、カルボキシ基、ヒドロキシル基、スルホン酸基、または、リン酸基を表す、或いは、RからRあるいはRからR10は、互いに結合して、R からR あるいはR からR 10 が結合するベンゼン環を構造の一部とするナフタレン環を形成していてもよい。]
式(1)中、R~R10におけるアルキル基としては、特に限定されないが、例えば、以下のものが挙げられる。メチル基、エチル基、n-プロピル基、iso-プロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、オクチル基、ドデシル基、ノナデシル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、メチルシクロヘキシル基、2-エチルプロピル基、2-エチルヘキシル基等の直鎖状、分岐状、または、環状の炭素数1~20個の1級~3級のアルキル基
式(1)中、R~R10におけるアルコキシカルボニル基としては、特に限定されないが、例えば、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、イソプロピルオキシカルボニル基、プロポキシカルボニル基、シクロヘキシルオキシカルボニル基などが挙げられる。
式(1)中、R~R10におけるアリール基としては、特に限定されないが、例えば、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基等が挙げられる。アリール基は、置換基を有していてもよく、置換基としては、アルキル基、ハロゲン基、カルボキシ基、ニトロ基などが挙げられる。
式(1)中、R~R10におけるアミド基としては、特に限定されないが、例えば、以下のものが挙げられる。
-CONR’R”で表わされる基であって、
R’及びR”がメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基などのアルキル基であるカルボン酸ジアルキルアミド基;
R’とR”のいずれか一方がメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基などのアルキル基であり、他方が水素原子であるカルボン酸モノアルキルアミド基;
R’及びR”が水素原子のアセトアミド基等。
式(1)中、R~R10におけるアミノアシル基としては、特に限定されないが、-NHCORで表わされる基で、Rがメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基などのアルキル基である基が挙げられる。
式(1)中、R~R10におけるアルコキシ基としては、特に限定されないが、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、フェノキシ基等が挙げられる。
式(1)中、R~R10におけるハロゲン基としては、特に限定されないが、例えば、クロル基、フルオロ基、ブロモ基、ヨード基等が挙げられる。
式(1)中、R~R10におけるアミノ基としては、特に限定されないが、例えば、無置換アミノ基、N-ブチルアミノ基、N-ベンジルアミノ基のようなモノ置換アミノ基、N,N-ジエチルアミノ基のようなジ置換アミノ基等が挙げられる。
式(1)中、R~R10におけるアルキルチオ基としては、特に限定されないが、例えば、以下のものが挙げられる。エチルチオ基、n-プロピルチオ基、iso-プロピルチオ基、n-ブチルチオ基、sec-ブチルチオ基、tert-ブチルチオ基、オクチルチオ基、ドデシルチオ基、シクロヘキシルチオ基等。
式(1)中、R~R10におけるアシル基としては、特に限定されないが、例えば、ホルミル基、アセチル基、プロピオニル基、ベンゾイル基、アクリル基等が挙げられる。
式(1)中、R~RまたはR~R10の何れかが互いに結合して形成する環としては、特に限定されないが、例えば、ベンゼンのような単環芳香族炭化水素や、ナフタレン、アントラセンのような多環芳香族炭化水素や、チオフェン、ピリジンのような複素環等が挙げられる。また、形成された環が有していてもよい置換基としては、例えば、カルボキシ基、リン酸基、スルホン酸基、ヒドロキシ基、ニトロ基、あるいは、下記構造を有する基が挙げられる。
Figure 0007109943000006
(式中、Rは、カルボキシ基、リン酸基、またはスルホン酸基を表し、nは0~2を表す。)

次に式(2)で表される化合物について説明する。
Figure 0007109943000007
[式(2)中、ArおよびArは、それぞれ独立して、式(3)-1~式(3)-6で表わされる芳香環を表す。]
Figure 0007109943000008
[式(3)-1~式(3)-6において、「*」はトリアゾ骨格との結合部位を表し、
~R46は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数が3以上20以下のアルキル基、又は、式(4)-1~式(4)-6で表される基を表す、或いは、互いに結合して、環を形成し、環の形成に供されるR~R46は、環を形成するのに必要な原子団を表す。]
Figure 0007109943000009
式(4)-1~式(4)-6におけるR47~R54については、後述する。
式(3)中、R~R46におけるアルキル基としては、特に限定されず、直鎖状、分岐状、または、環状のものを用いることができ、また、1級~3級のいずれのアルキル基であってもよい。例えば、以下のものが挙げられる。n-プロピル基、iso-プロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、オクチル基、ドデシル基、ノナデシル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、メチルシクロヘキシル基、2-エチルプロピル基、2-エチルヘキシル基等。
式(3)中、R~R、R~R12、R13~R19、R20~R28、R29~R37、R38~R46の何れかが互いに結合して形成する環としては、特に限定されるものではないが、例えば以下のものが挙げられる。ベンゼンのような単環芳香族炭化水素や、ナフタレン、アントラセンのような多環芳香族炭化水素や、チオフェン、ピリジンのような複素環等。
式(4)-1中、R47は、炭素数3以上20以下のアルキル基、またはアリール基である。R47におけるアルキル基としては、例えば、イソプロピル基、n-プロピル基、シクロヘキシル基などが挙げられ、アリール基としては、フェニル基などが挙げられる。
式(4)-2中、R48及びR49は、それぞれ独立して、炭素数2以上20以下のアルキル基またはアリール基である。R48、R49におけるアルキル基としては、例えば、エチル基、プロピル基、ブチル基などが挙げられ、アリール基としては、フェニル基等が挙げられる。なお、式(4)-2で表されるアミド基としては、R48、R49の両方が置換されたジ置換アミド基であっても、一方のみが置換されたモノ置換アミド基であってもよい。
式(4)-3中、R50は、炭素数1以上20以下のアルキル基、またはアリール基である。R50におけるアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基などが挙げられ、アリール基としては、フェニル基等が挙げられる。
式(4)-4中、R51は、炭素数2以上20以下のアルキル基またはアリール基である。R51におけるアルキル基としては、例えば、エチル基、プロピル基、ブチル基などが挙げられ、アリール基としては、フェニル基等が挙げられる。
式(4)-5中、R52及びR53は、それぞれ独立して、炭素数2以上20以下のアルキル基、またはアリール基である。R52、R53におけるアルキル基としては、例えば、エチル基、ブチル基などが挙げられ、アリール基としては、フェニル基などが挙げられる。なお、式(4)-5で表される基としては、R52、R53の両方が置換されたジ置換アミノ基であっても、一方のみが置換されたモノ置換アミノ基であってもよい。
式(4)-6中、R54は、炭素数2以上20以下のアルキル基、またはアリール基である。R54におけるアルキル基としては、例えば、エチル基、プロピル基等が挙げられ、アリール基としては、フェニル基などが挙げられる。
式(1)で示される構造又は式(2)で示される構造を有するトリアゾ化合物は、例えば、W.W.Hartman,J.B.Dickey Org.Synth.Coll.Vol.2,163等に記載されている公知の方法等を参考にして合成することができる。
式(1)で示される構造又は式(2)で示される構造を有するトリアゾ化合物の製造方法について、一態様を示すが、製造方法がこれに限定されるわけではない。
Figure 0007109943000010
Figure 0007109943000011
Rで示す位置に置換基を有するアニリン誘導体を溶媒中で、氷浴中で塩酸を滴下した後、亜硝酸ナトリウムを滴下しジアゾニウム塩を形成する。もう一方でRで示す位置に置換基を有するアニリン誘導体を氷浴中で溶媒、酢酸ナトリウムと共に撹拌し、ここへジアゾニウム塩を滴下し黄白色の固体が得られる。得られた固体を溶媒で洗浄し、減圧濾過にて式(1)で示される構造又は式(2)で示される構造を有するトリアゾ化合物を得られる。
式(1)で示される構造又は式(2)で示される構造を有するトリアゾ化合物の好ましい具体例として、化合物(1)~(56)を以下に示すが、下記の例に限定されるものではない。
Figure 0007109943000012
Figure 0007109943000013
Figure 0007109943000014
Figure 0007109943000015
Figure 0007109943000016
一般的な分散剤は、吸着基と分散基から構成される。分散基の役割は媒体に対する親和性向上のため媒体に合わせた構造を提供しなければならない。
一方、吸着基においては、顔料との親和性が問われる。特に、媒体が非水系の媒体である場合、顔料への水素結合などの分子間相互作用が必要なため、顔料の骨格に応じて吸着基の構造を決定しなくてはならない。
しかし、本発明におけるトリアゾ構造は、詳細は不明であるが、共役の広がり、水素結合性ドナー―アクセプターのいずれも有していることで、検討した各顔料の骨格に対し、分子間相互作用または吸着力が向上したため安定した分散を可能にしたと考えられる。
分散剤が高分子化合物であることで、少量の添加であったとしても分散体の粘度が上昇する場合があるため、本発明における分散剤は低分子化合物が好ましい。本発明における低分子化合物とは分子量5,000以下の化合物を意味する。本発明における分散剤の分子量は粘度上昇と分散性向上の観点から、Mn(数平均分子量)=200~5,000が好ましく、さらに好ましくは280~2,000である。
本発明におけるトリアゾ化合物の使用量は、有機顔料100質量部に対して1~100質量部、さらに好ましくは2~20質量部で発色性が特に優れている。
<顔料分散体の構成成分>
以下に本発明の顔料分散体の各構成成分を説明する。本発明の顔料分散体は、有機顔料及び式(1)で示されるトリアゾ化合物を必須成分として含有し、必要に応じて、これら成分以外の他の添加物及び溶媒等が配合されていてもよい。
<有機顔料>
本発明の顔料分散体は、有機顔料を必須成分としており、発明の効果の点から、有機顔料として、通常、赤色顔料、青色顔料、緑色顔料、黄色顔料、紫色顔料、オレンジ顔料、黒色顔料等各種の色の顔料を使用することができる。
各種顔料の化学構造としては、例えばアゾ系、フタロシアニン系、キナクリドン系、ベンツイミダゾロン系、イソインドリノン系、ジオキサジン系、インダンスレン系、ペリレン系、炭素系黒色顔料等の有機顔料が挙げられる。
なお、本発明に使用できる顔料は、以下にその具体例をピグメントナンバーで示すが、これら例示によって限定されるものではない。
赤色顔料としては、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、12、14、15、16、17、21、22、23、31、32、37、38、41、47、48、48:1、48:2、48:3、48:4、49、49:1、49:2、50:1、52:1、52:2、53、53:1、53:2、53:3、57、57:1、57:2、58:4、60、63、63:1、63:2、64、64:1、68、69、81、81:1、81:2、81:3、81:4、83、88、90:1、101、101:1、104、108、108:1、109、112、113、114、122、123、144、146、147、149、150、151、166、168、169、170、172、173、174、175、176、177、178、179、181、184、185、187、188、190、193、194、200、202、206、207、208、209、210、214、216、220、221、224、230、231、232、233、235、236、237、238、239、242、243、245、247、249、250、251、253、254、255、256、257、258、259、260、262、263、264、265、266、267、268、269、270、271、272、273、274、275、276等。これらの中で、好ましくは、C.I.ピグメントレッド48:1、101、104、112、122、150、168、170、176、177、202、206、207、209、224、242、254、269等である。さらに好ましくはC.I.ピグメントレッド 101、104、112、122、150、170、176、242、254、269等である。
青色顔料としては、以下のものが挙げられる。C.I.ピグメントブルー1、1:2、9、14、15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、17、19、25、27、28、29、33、35、36、56、56:1、60、61、61:1、62、63、66、67、68、71、72、73、74、75、76、78、79等。これらの中で、好ましくは、C.I.ピグメントブルー15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、60等であり、さらに好ましくはC.I.ピグメントブルー15:2、15:3等である。
緑色顔料としては、以下のものが挙げられる。C.I.ピグメントグリーン1、2、4、7、8、10、13、14、15、17、18、19、26、36、45、48、50、51、54、55、58等。これらの中で、好ましくは、C.I.ピグメントグリーン7、36、58等である。
黄色顔料としては、以下のものが挙げられる。C.I.ピグメントイエロー1、1:1、2、3、4、5、6、9、10、12、13、14、16、17、24、31、32、34、35、35:1、36、36:1、37、37:1、40、41、42、43、48、53、55、61、62、62:1、63、65、73、74、75,81、83、87、93、94、95、97、100、101、104、105、108、109、110、111、116、117、119、120、126、127、127:1、128、129、133、134、136、138、139、142、147、148、150、151、153、154、155、157、158、159、160、161、162、163、164、165、166、167、168、169、170、172、173、174、175、176、180、181、182、183、184、185、188、189、190、191、191:1、192、193、194、195、196、197、198、199、200、202、203、204、205、206、207、208等。これらの中で、好ましくは、C.I.ピグメントイエロー12、14、34、53、74、83、117、129、138、139、150、154、155、180、185、等である。さらに好ましくはC.I.ピグメントイエロー12、14、34、53、74、83、138、150、155、180、185等である。
紫色顔料としては、以下のものが挙げられる。C.I.ピグメントバイオレット1、1:1、2、2:2、3、3:1、3:3、5、5:1、14、15、16、19、23、25、27、29、31、32、37、39、42、44、47、49、50等。これらの中で、好ましくはC.I.ピグメントバイオレット19、23等であり、さらに好ましくはC.I.ピグメントバイオレット23等である。
オレンジ顔料としては、以下のものが挙げられる。C.I.ピグメントオレンジ1、2、5、13、16、17、19、20、21、22、23、24、34、36、38、39、43、46、48、49、61、62、64、65、67、68、69、70、71、72、73、74、75、77、78、79等。これらの中で、好ましくはC.I.ピグメントオレンジ38、71等である。
黒色顔料としては、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、グラフェン、酸化グラフェン、還元グラフェン、修飾グラフェン、膨張黒鉛、ナノダイヤモンド等が挙げられる。これらの中で好ましくはカーボンブラック等であり、カーボンブラック種としては、ファーネスブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラックなどいずれのカーボンブラックも使用することができる。
また、上記の顔料の自己分散顔料を使用することも可能である。該自己分散顔料とは、顔料の表面に少なくとも1種の親水性基が直接もしくは他の原子団を介して結合するように表面改質されたものである。該表面改質は、顔料の表面に、ある特定の官能基(スルホン基やカルボキシ基等の官能基)を化学的に結合させるか、あるいは、次亜ハロゲン酸およびその塩の少なくともいずれかを用いて湿式酸化処理するなどの方法が用いられる。親水性基としては、カルボン酸基、スルホン酸基、リン酸基及びそれらのアルカリ金属塩、並びにヒドロキシ基からなる群から選ばれる少なくとも1種の親水性基が挙げられる。例えば、-COOM、-SOM、-POHM、-OHなどが挙げられる。Mは、水素またはアルカリ金属が好ましく、アルカリ金属としては例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、等が挙げられる。
<顔料分散体について>
本発明の顔料分散体について説明する。なお、分散媒体とは、水、有機溶剤又はそれらの混合物のことを指す。
本発明の顔料分散体は、分散媒体中に、有機顔料と、式(1)で示されるトリアゾ化合物を分散処理することで得られる。有機顔料としては、例えばアゾ系、フタロシアニン系、キナクリドン系、ベンツイミダゾロン系、イソインドリノン系、ジオキサジン系、インダンスレン系、ペリレン系、炭素系黒色顔料等が挙げられる。
分散処理の方法としては、例えば以下の方法が挙げられる。分散媒体中に有機顔料と式(1)で示されるトリアゾ化合物と、必要に応じて樹脂を溶解させ、撹拌しながら十分に分散媒体になじませる。さらに、ボールミル、ペイントシェーカー、ディゾルバー、アトライター、サンドミル、ハイスピードミル等の分散機により機械的せん断力を加えることで、有機顔料およびトリアゾ化合物を安定に均一な微粒子状に微分散することができる。
本発明において、顔料分散体中の有機顔料の量は、分散媒体100質量部に対して1~50質量部であることが好ましい。より好ましくは2~30質量部、特に好ましくは3~15質量部である。有機顔料の含有量を上記の範囲内にすることにより、粘度の上昇や色素化合物分散性の低下を抑制することができ、良好な着色力を発揮することができる。
また顔料分散体中のトリアゾ化合物の量は、多ければ多いほど分散性向上に効果があるが、発色性の低下を抑制するため、上述した通り、有機顔料100質量部に対して1~100質量部であることが好ましい。
顔料分散体は乳化剤を用いて水に分散させることができる。乳化剤としては、例えば、カチオン界面活性剤、アニオン界面活性剤、ノニオン界面活性剤が挙げられる。
カチオン界面活性剤としては、以下のものが挙げられる。ドデシルアンモニウムクロライド、ドデシルアンモニウムブロマイド、ドデシルトリメチルアンモニウムブロマイド、ドデシルピリジニウムクロライド、ドデシルピリジニウムブロマイド、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロマイド等。
アニオン界面活性剤としては、ステアリン酸ナトリウム、ドデカン酸ナトリウム等の脂肪酸石鹸、ドデシル硫酸ナトリウム、ドデシルベンゼン硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム等が挙げられる。
ノニオン界面活性剤としては、以下のものが挙げられる。ドデシルポリオキシエチレンエーテル、ヘキサデシルポリオキシエチレンエーテル、ノニルフェニルポリオキシエチレンエーテル、ラウリルポリオキシエチレンエーテル、ソルビタンモノオレアートポリオキシエチレンエーテル、モノデカノイルショ糖等。
分散媒体として用いられる有機溶剤としては、以下のものが挙げられる。メチルアルコール、エチルアルコール、変性エチルアルコール、イソプロピルアルコール、n-ブチルアルコール、イソブチルアルコール、tert-ブチルアルコール、sec-ブチルアルコール、tert-アミルアルコール、3-ペンタノール、オクチルアルコール、ベンジルアルコール、シクロヘキサノール等のアルコール類;メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノブチルエーテル等のグリコール類;アセトン、メチルエチルケトン(2-ブタノン)、メチルイソブチルケトン等のケトン類;酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピオン酸エチル、セロソルブアセテート等のエステル類;ヘキサン、オクタン、石油エーテル、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の炭化水素系溶剤;四塩化炭素、トリクロロエチレン、テトラブロモエタン等のハロゲン化炭化水素系溶剤;ジエチルエーテル、ジメチルグリコール、トリオキサン、テトラヒドロフラン等のエーテル類;メチラール、ジエチルアセタール等のアセタール類;ギ酸、酢酸、プロピオン酸等の有機酸類;ニトロベンゼン、ジメチルアミン、モノエタノールアミン、ピリジン、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド等の硫黄・窒素含有有機化合物類。
また有機溶剤としては、重合性単量体を用いることができる。重合性単量体は、付加重合性あるいは縮重合性単量体であり、好ましくは、付加重合性単量体である。具体的には以下のものが挙げられる。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、o-エチルスチレン、m-エチルスチレン、p-エチルスチレン等のスチレン系単量体;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸オクチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸ベヘニル、アクリル酸2-エチルヘキシル、アクリル酸ジメチルアミノエチル、アクリル酸ジエチルアミノエチル、アクリロニトリル、アクリル酸アミド等のアクリレート系単量体;メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸オクチル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸ベヘニル、メタクリル酸2-エチルヘキシル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル、メタクリロニトリル、メタクリル酸アミド等のメタクリレート系単量体;エチレン、プロピレン、ブチレン、ブタジエン、イソプレン、イソブチレン、シクロヘキセン等のオレフィン系単量体;塩化ビニル、塩化ビニリデン、臭化ビニル、ヨウ化ビニル等のハロゲン化ビニル類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、安息香酸ビニル等のビニルエステル類;ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等のビニルエーテル類;ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、メチルイソプロペニルケトン等のビニルケトン化合物。これらは使用用途に応じて、単独又は2種以上を組み合わせて用いることができる。顔料分散体を重合トナー用途に用いる場合は、上記重合性単量体の中でも、スチレン、または、スチレン系単量体を単独もしくは、他の重合性単量体と混合して使用することが好ましい。特に扱い易さから、スチレンが好ましい。
顔料分散体にはさらに樹脂を加えてもよい。顔料分散体に使用し得る樹脂としては目的用途に応じて決められるものであり、特に限定されない。具体的には、例えば、以下のものが挙げられる。ポリスチレン樹脂、スチレン共重合体、ポリアクリル酸樹脂、ポリメタクリル酸樹脂、ポリアクリル酸エステル樹脂、ポリメタクリル酸エステル樹脂、アクリル酸系共重合体、メタクリル酸系共重合体、ポリエステル樹脂、ポリビニルエーテル樹脂、ポリビニルメチルエーテル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂等。これらの樹脂は単独、あるいは2種以上混合して用いることができる。
<トナーの構成について>
次に本発明の顔料分散体を用いるトナーの製造方法について説明する。トナーは、結着樹脂、及び着色剤を含有するトナー粒子を含む。トナーを製造する際に、本発明の顔料分散体を用いることにより、分散媒体中で分散粘度の増加を抑制できるため、トナー製造工程上のハンドリングが容易になるとともに、着色剤の分散性が良好に保たれるため、高着色力を有するトナーが提供可能である。
<結着樹脂>
結着樹脂としては、例えば、熱可塑性樹脂などを挙げることができる。
具体的には、以下のものが挙げられる。スチレン、パラクロロスチレン、α-メチルスチレン等のスチレン類の単独重合体又は共重合体(スチレン系樹脂);アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n-プロピル、アクリル酸n-ブチル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸2-エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n-プロピル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸2-エチルヘキシル等のビニル基を有するエステル類の単独重合体又は共重合体(ビニル系樹脂);アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のビニルニトリル類の単独重合体又は共重合体(ビニル系樹脂);ビニルエチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等のビニルエーテル単独重合体又は共重合体(ビニル系樹脂);ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルイソプロペニルケトン類の単独重合体又は共重合体(ビニル系樹脂);エチレン、プロピレン、ブタジエン、イソプレン等のオレフィン類の単独重合体又は共重合体(オレフィン系樹脂);エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂等の非ビニル縮合系樹脂、及びこれら非ビニル縮合系樹脂とビニル系モノマーとのグラフト重合体など。これらの樹脂は1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
また、ポリエステル樹脂は、酸成分(ジカルボン酸)とアルコール成分(ジオール)とから合成されるものである。ポリエステル樹脂は、酸成分に由来する構成部位と、アルコール成分に由来する構成部位を有する。
酸成分は、例えば、脂肪族ジカルボン酸、2重結合を持つジカルボン酸、スルホン酸基を持つジカルボン酸などが挙げられる。具体的には、以下のものが挙げられる。シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼリン酸、セバシン酸、1,9-ノナンジカルボン酸、1,10-デカンジカルボン酸、1,11-ウンデカンジカルボン酸、1,12-ドデカンジカルボン酸、1,13-トリデカンジカルボン酸、1,14-テトラデカンジカルボン酸、1,16-ヘキサデカンジカルボン酸、1,18-オクタデカンジカルボン酸、それらの低級アルキルエステルや酸無水物等。特に、脂肪族ジカルボン酸が好ましく、さらに、脂肪族ジカルボン酸における脂肪族部位が飽和カルボン酸であることが好ましい。
アルコール成分としては、例えば、脂肪族ジオールが好ましい。具体的には、以下のものが挙げられる。エチレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,7-ヘプタンジオール、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、1,10-デカンジオール、1,11-ドデカンジオール、1,12-ウンデカンジオール、1,13-トリデカンジオール、1,14-テトラデカンジオール、1,18-オクタデカンジオール、1,20-エイコサンジオールなど。
本発明において、トナー粒子の機械的強度を高めると共に、トナー分子の分子量を制御するために、結着樹脂の合成時に架橋剤を用いることも可能である。
架橋剤としては、例えば、二官能の架橋剤として、以下のものが挙げられる。ジビニルベンゼン、ビス(4-アクリロキシポリエトキシフェニル)プロパン、エチレングリコールジアクリレート、1,3-ブチレングリコールジアクリレート、1,4-ブタンジオールジアクリレート、1,5-ペンタンジオールジアクリレート、1,6-ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコール#200、#400、#600の各ジアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、ポリエステル型ジアクリレート、および上記のジアクリレートをジメタクリレートに代えたもの。
多官能の架橋剤としては、例えば、以下のものが挙げられる。ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリメチロールエタントリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、オリゴエステルアクリレートおよびそのメタクリレート、2,2-ビス(4-メタクリロキシフェニル)プロパン、ジアリルフタレート、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレートおよびトリアリルトリメリテート。
これらの架橋剤は、重合性単量体100質量部に対して、0.05~10質量部用いることが好ましく、0.1~5質量部用いることがより好ましい。
トナー粒子には、ワックスを含有させてもよい。ワックスとしては、例えば、以下のものが挙げられる。パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラタム等の石油系ワックスおよびその誘導体;モンタンワックスおよびその誘導体;フィッシャー・トロプシュ法による炭化水素ワックスおよびその誘導体;ポリエチレン、ポリプロピレンワックス等のポリオレフィンワックスおよびその誘導体;カルナバワックス、キャンデリラワックス等の天然ワックスおよびそれらの誘導体。これらの誘導体には酸化物や、ビニルモノマーとのブロック共重合物、グラフト変性物も含まれる。さらには、高級脂肪族アルコール等のアルコール、ステアリン酸、パルミチン酸等の脂肪酸、あるいはその化合物、酸アミドワックス、エステルワックス、ケトン、硬化ヒマシ油およびその誘導体、植物ワックス、動物ワックスが挙げられる。これらのワックスは、単独、または2種以上併せて用いることができる。
ワックスは、結着樹脂100質量部に対して、2.5~15質量部含有されることが好ましい。より好ましくは3~10質量部の範囲である。2.5~15質量部の範囲であると、オイルレス定着が良好となり、ワックスがトナー粒子の表面に過剰に存在することなく、所望の帯電特性を得られるために好ましい。
ワックスは、50℃以上200℃以下の融点のものが好ましく、55℃以上150℃以下の融点のものがさらに好ましい。融点とは、ASTM D3418-82に準じて測定された示差走査熱量(DSC)曲線における主体吸熱ピーク温度を示す。具体的には、示差走査熱量計(メトラー・トレド(株)製:DSC822)を用い、測定温度範囲を30~200℃、昇温速度を5℃/分とし、常温常湿環境下における2回目の昇温過程によって温度30~200℃の範囲におけるDSC曲線を得る。そして得られたDSC曲線における主体吸熱ピーク温度がワックスの融点である。
トナーにおいては、必要に応じて荷電制御剤をトナー粒子と混合して用いることも可能である。荷電制御剤としては、公知のものが利用でき、トナーを負荷電性に制御するものとしては、以下のものが挙げられる。スルホン酸基、スルホン酸塩基またはスルホン酸エステル基を有する重合体または共重合体、サリチル酸誘導体およびその金属錯体。モノアゾ金属化合物、アセチルアセトン金属化合物、芳香族オキシカルボン酸、芳香族モノカルボン酸およびポリカルボン酸や、その金属塩、無水物、エステル類。ビスフェノール等のフェノール誘導体類、尿素誘導体、含金属ナフトエ酸系化合物、ホウ素化合物、4級アンモニウム塩、カリックスアレーン、樹脂系帯電制御剤。
トナーを正荷電性に制御するものとしては、以下のものが挙げられる。ニグロシンおよび脂肪酸金属塩等によるニグロシン変性物、グアニジン化合物、イミダゾール化合物、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、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレート等の4級アンモニウム塩、およびこれらの類似体であるホスホニウム塩等のオニウム塩およびこれらのレーキ顔料、トリフェニルメタン染料およびこれらのレーキ顔料(レーキ化剤としては、リンタングステン酸、リンモリブデン酸、リンタングステンモリブデン酸、タンニン酸、ラウリン酸、没食子酸、フェリシアン化物、フェロシアン化物等)、高級脂肪酸の金属塩、ジブチルスズオキサイド、ジオクチルスズオキサイド、ジシクロヘキシルスズオキサイド等のジオルガノスズオキサイド、ジブチルスズボレート、ジオクチルスズボレート、ジシクロヘキシルスズボレート等のジオルガノスズボレート類、樹脂系帯電制御剤。これら荷電制御剤を単独であるいは2種類以上組み合わせて用いることができる。
トナーは、流動性を向上させる外添剤として、無機微粉体が外部添加されていてもよい。無機微粉体としては、シリカ、酸化チタン、アルミナまたはそれらの複酸化物や、これらを表面処理したもの等の微粉体が使用できる。
トナーは、重量平均粒径(D4)が4.0~9.0μmであり、重量平均粒径と個数平均粒径(D1)の比(以下、D4/D1とも記載する。)が1.35以下であることが好ましい。さらには、重量平均粒径(D4)が4.9~7.5μmであり、D4/D1が1.30以下であることがより好ましい。重量平均粒径が4.0μm以上であると、帯電安定性が良好となり、多数枚の連続現像動作(耐久動作)において、画像カブリや現像スジなどの画像劣化が抑制される。また、重量平均粒径が9.0μm以下であると、ハーフトーン部の再現性が良好となる。D4/D1が1.35以下であると、カブリや転写性が良好となるとともに、細線などの線幅の太さばらつきが少なくなる。
トナーは、フロー式粒子像分析装置で測定される該トナーの平均円形度が0.930~0.995であり、より好ましくは0.960~0.990であることが、トナーの転写性が大幅に改善される点から好ましい。
[トナーの製造方法]
懸濁重合法により製造されるトナー粒子は、例えば下記のようにして製造される。
まず、顔料分散体を含む着色剤、重合性単量体、ワックスおよび重合開始剤等を混合して重合性単量体組成物を調製する(調製工程)。
次に、重合性単量体組成物を、あらかじめ用意しておいた分散安定剤を含有する水性媒体中に分散して水性媒体中で重合性単量体組成物の粒子を形成する(造粒工程)。
その後、懸濁液中の重合性単量体を重合させて結着樹脂を得る(重合工程)。
重合性単量体を重合して結着樹脂を得たあと、必要に応じて脱溶剤処理を行い、トナー粒子の水分散液が形成される。その後、必要に応じて洗浄を行い、種々の方法によって乾燥、分級、外添剤処理を行うことでトナーを得ることができる。
上述の重合性単量体組成物は、着色剤を第1の重合性単量体に分散させた分散液を、第2の重合性単量体と混合して調製されたものであることが好ましい。即ち、本発明の顔料分散体を含む着色剤を第1の重合性単量体により十分に分散させた後で、他のトナー材料と共に第2の重合性単量体と混合することにより、本発明の色素化合物がより良好な分散状態でトナー粒子中に存在できるものとなる。
重合開始剤としては、公知の重合開始剤を挙げることができ、例えば、アゾ化合物、有機過酸化物、無機過酸化物、有機金属化合物、光重合開始剤などが挙げられる。具体的には、以下のものが挙げられる。2,2’-アゾビス(イソブチロニトリル)、2,2’-アゾビス(2-メチルブチロニトリル)、2,2’-アゾビス(4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)、ジメチル2,2’-アゾビス(イソブチレート)等のアゾ系重合開始剤;ベンゾイルパーオキサイド、ジtert-ブチルパーオキサイド、tert-ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、tert-へキシルパーオキシベンゾエート、tert-ブチルパーオキシベンゾエートなどの有機過酸化物系重合開始剤;過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウムなどの無機過酸化物系重合開始剤;過酸化水素-第1鉄系、BPO-ジメチルアニリン系、セリウム(IV)塩-アルコール系等のレドックス開始剤。光重合開始剤としては、アセトフェノン系、ベンゾインエーテル系、ケタール系等が挙げられる。これらの重合開始剤は、単独または2つ以上組み合わせて使用することができる。
重合開始剤の添加量は、重合性単量体100重量部に対して0.1~20重量部が好ましく、より好ましくは0.1~10重量部の範囲である。重合性開始剤の種類は、重合法により若干異なるが、10時間半減温度を参考に、単独または混合して使用される。
分散安定化剤としては、公知の無機系および有機系の分散安定化剤を用いることができる。無機系の分散安定化剤としては、例えば、以下のものが挙げられる。リン酸カルシウム、リン酸マグネシウム、リン酸アルミニウム、リン酸亜鉛、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、メタケイ酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、ベントナイト、シリカ、アルミナ等。有機系の分散安定化剤としては、例えば、ポリビニルアルコール、ゼラチン、メチルセルロース、メチルヒドロキシプロピルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロースのナトリウム塩、デンプン等が挙げられる。また、ノニオン性、アニオン性、カチオン性の界面活性剤の利用も可能である。例えば、ドデシル硫酸ナトリウム、テトラデシル硫酸ナトリウム、ペンタデシル硫酸ナトリウム、オクチル硫酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウム、ラウリル酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム、オレイン酸カルシウム等が挙げられる。
分散安定化剤のうち、本発明においては、酸に対して可溶性のある難水溶性無機分散安定化剤を用いることが好ましい。また、難水溶性無機分散安定化剤を用い、水系分散媒体を調製する場合に、これらの分散安定化剤が重合性単量体100重量部に対して0.2~2.0重量部の範囲で使用することが重合性単量体組成物の水性媒体中での液滴安定性の点で好ましい。また、重合性単量体組成物100重量部に対して300~3,000重量部の範囲の水を用いて水性媒体を調製することが好ましい。
難水溶性無機分散安定化剤が分散された水性媒体を調製する場合には、細かい均一な粒度を有する分散安定化剤粒子を得るために、水中にて高速撹拌下に、難水溶性無機分散安定化剤を生成させることが好ましい。例えば、リン酸カルシウムを分散安定化剤として使用する場合、高速撹拌下でリン酸ナトリウム水溶液と塩化カルシウム水溶液を混合してリン酸カルシウムの微粒子を形成することで、好ましい分散安定化剤を得ることができる。
以下、実施例及び比較例を挙げて、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、文中「部」及び「%」とあるのは特に断りのない限り質量基準である。確認のための分析装置は、MALDI MS(autoflex装置、ブルカー・ダルトニクス(株)製)を用いた。なお、MALDI MSにおいて検出イオンはネガティブモードを採用した。
〈製造例1:化合物(1)の製造〉
3-ニトロアニリン27部を塩酸50部とメタノール150部の溶液に懸濁させ、氷浴中0℃まで冷却した。この懸濁液に亜硝酸ナトリウム14部と精製水25部を容器内の温度を5℃以下に抑えながら、ゆっくり滴下し撹拌したのち、ジアゾニウム塩のベージュ色懸濁液を得た。別途容器にて、3-アミノ安息香酸27部及び酢酸ナトリウム49部をメタノール300部に懸濁させ、氷浴にて0℃まで冷却した。これに、先に調製したジアゾニウム塩の溶液全量をゆっくり加え室温にて終夜撹拌した。反応混合物を吸引濾過し、固体を精製水500部、メタノール100部で洗いこみ、真空乾燥することにより化合物(1)(収率90%)を得た。
[化合物(1)についての分析結果]
MALDI-TOF-MSによる質量分析:m/z=286.025(M:分子イオンピーク)
〈製造例2:化合物(2)の製造〉
3-ニトロアニリンを3-クロロアニリンに変更した以外は製造例1と同様の方法で製造し、目的とする化合物(2)(収率87%)を得た。
[化合物(2)についての分析結果]
MALDI-TOF-MSによる質量分析:m/z=265.031(M
〈製造例3:化合物(5)の製造〉
3-ニトロアニリンを3-シアノアニリンと4-メチルアニリンに変更した以外は製造例1と同様の方法で製造し、目的とする化合物(5)(収率65%)を得た。
[化合物(5)についての分析結果]
MALDI-TOF-MSによる質量分析:m/z=236.358(M
〈製造例4:化合物(6)の製造〉
3-ニトロアニリンを3-アミノフェノールに変更した以外は製造例1と同様の方法で製造し、目的とする化合物(6)(収率32%)を得た。
[化合物(6)についての分析結果]
MALDI-TOF-MSによる質量分析:m/z=229.194(M
〈製造例5:化合物(9)の製造〉
3-ニトロアニリンを、3-エチルスルホニルアニリン 14部とアニリン 14部に変更した以外は製造例1と同様の方法で製造し、目的とする化合物(9)(収率61%)を得た。
[化合物(9)についての分析結果]
MALDI-TOF-MSによる質量分析:m/z=257.314(M
〈製造例6:化合物(10)の製造〉
3-ニトロアニリンを、1-ナフチルアミン 14部と3-メチルアニリン 14部に変更した以外は製造例1と同様の方法で製造し、目的とする化合物(10)(収率52%)を得た。
[化合物(10)についての分析結果]
MALDI-TOF-MSによる質量分析:m/z=261.127(M
〈製造例7:化合物(18)の製造〉
3-ニトロアニリンを3,5-ジニトロアニリンに変更した以外は製造例1と同様の方法で製造し、目的とする化合物(18)(収率89%)を得た。
[化合物(18)についての分析結果]
MALDI-TOF-MSによる質量分析:m/z=377.409(M
〈製造例8:化合物(19)の製造〉
3-ニトロアニリンを3-アミノビナフチルに変更した以外は製造例1と同様の方法で製造し、目的とする化合物(19)(収率83%)を得た。
[化合物(19)についての分析結果]
MALDI-TOF-MSによる質量分析:m/z=349.711(M
〈製造例9:化合物(25)の製造〉
3-ニトロアニリンを4-アミノフタル酸に変更した以外は製造例1と同様の方法で製造し、目的とする化合物(25)(収率80%)を得た。
[化合物(25)についての分析結果]
MALDI-TOF-MSによる質量分析:m/z=372.913(M
〈製造例10:化合物(27)の製造〉
3-ニトロアニリンを4-アミノベンゼンスルホン酸に変更した以外は製造例1と同様の方法で製造し、目的とする化合物(27)(収率87%)を得た。
[化合物(27)についての分析結果]
MALDI-TOF-MSによる質量分析:m/z=355.031(M
〈製造例11:化合物(30)の製造〉
3-ニトロアニリンを4-アミノベンゼンリン酸に変更した以外は製造例1と同様の方法で製造し、目的とする化合物(30)(収率91%)を得た。
[化合物(30)についての分析結果]
MALDI-TOF-MSによる質量分析:m/z=353.269(M
〈製造例12:化合物(31)の製造〉
3-ニトロアニリンを4-アミノ安息香酸に変更した以外は製造例1と同様の方法で製造し、目的とする化合物(31)(収率86%)を得た。
[化合物(31)についての分析結果]
MALDI-TOF-MSによる質量分析:m/z=284.725(M
〈製造例13:化合物(37)の製造〉
3-ニトロアニリンを3-オクチルアニリンに変更した以外は製造例1と同様の方法で製造し、目的とする化合物(37)(収率47%)を得た。
[化合物(37)についての分析結果]
MALDI-TOF-MSによる質量分析:m/z=420.954(M
〈製造例14:化合物(38)の製造〉
Figure 0007109943000017
上記スキームに従い、前駆体(1)を合成した。
その後、3-ニトロアニリンを前駆体(1)に変更した以外は製造例1と同様の方法で製造し、目的とする化合物(38)(収率83%)を得た。
[化合物(38)についての分析結果]
MALDI-TOF-MSによる質量分析:m/z=510.325(M
〈製造例15:化合物(44)の製造〉
3-ニトロアニリンを1-(3-アミノフェニル)-2-メチルプロパノンに変更した以外は製造例1と同様の方法で製造し、目的とする化合物(44)(収率68%)を得た。
[化合物(44)についての分析結果]
MALDI-TOF-MSによる質量分析:m/z=336.984(M
〈製造例16:化合物(45)の製造〉
Figure 0007109943000018
上記スキームに従い、前駆体(2)を合成した。
その後、3-ニトロアニリンを前駆体(2)に変更した以外は製造例1と同様の方法で製造し、目的とする化合物(45)(収率80%)を得た。
[化合物(45)についての分析結果]
MALDI-TOF-MSによる質量分析:m/z=562.419(M
〈製造例17:化合物(47)の製造〉
Figure 0007109943000019
上記スキームに従い、前駆体(3)を合成した。
その後、3-ニトロアニリンを前駆体(3)に変更した以外は製造例1と同様の方法で製造し、目的とする化合物(47)(収率86%)を得た。
[化合物(47)についての分析結果]
MALDI-TOF-MSによる質量分析:m/z=394.305(M
〈製造例18:化合物(48)の製造〉
Figure 0007109943000020
上記スキームに従い、前駆体(4)を合成した。
その後、3-ニトロアニリンを前駆体(4)に変更した以外は製造例1と同様の方法で製造し、目的とする化合物(48)(収率80%)を得た。
[化合物(48)についての分析結果]
MALDI-TOF-MSによる質量分析:m/z=507.257(M
〈製造例19:化合物(55)の製造〉
3-ニトロアニリンを3-ブトキシフェニルアミンに変更した以外は製造例1と同様の方法で製造し、目的とする化合物(55)(収率87%)を得た。
[化合物(55)についての分析結果]
MALDI-TOF-MSによる質量分析:m/z=341.210(M
〈製造例20:化合物(56)の製造〉
Figure 0007109943000021
上記スキームに従い、前駆体(5)を合成した。
その後、3-ニトロアニリンを前駆体(5)に変更した以外は製造例1と同様の方法で製造し、目的とする化合物(56)(収率80%)を得た。
[化合物(56)についての分析結果]
MALDI-TOF-MSによる質量分析:m/z=507.357(M
〈製造例21:化合物(90)の製造〉
3-ニトロアニリンを4-ニトロ-1-ナフチルアミンに変更した以外は製造例1と同様の方法で製造し、目的とする化合物(90)(収率62%)を得た。
[化合物(90)についての分析結果]
MALDI-TOF-MSによる質量分析:m/z=388.192(M
<顔料分散体の製造>
以下に記載する方法で、本発明の顔料分散体および比較用顔料分散体を製造した。
[顔料分散体の製造例1]
有機顔料400部と本発明のトリアゾ化合物20部、分散媒体として、トルエン350部、酢酸エチル350部、2-ブタノン300部、ガラスビーズ(直径1mm)750部を混合し、アトライター[日本コークス工業(株)製]で3時間分散させた。その後、メッシュで濾過して本発明の顔料分散体をそれぞれ得た。用いた有機顔料は表1に示す顔料(1)~(18)である。なお顔料(11)として用いた自己分散カーボンブラック、及び、顔料(13)として用いた自己分散グラフェンは下記のように製造した。
[顔料(11)の製造例:自己分散カーボンブラック]
まず、0.1mmol/g(顔料)のp-アミノ安息香酸(東京化成工業(株)製)、イオン交換水25mLを300mLフラスコに投入し、氷浴で5℃に保った。これにconc-塩酸5mLを投入し、亜硝酸ナトリウム1.5g(東京化成工業(株)製)をイオン交換水5.4mLに溶解させた液を滴下して、温度を保持したままで2時間撹拌して調整液Aを得た。
前記調整液Aを、カーボンブラック顔料NIPEX170IQ(オリオン・エンジニアドカーボンズ(株)製)18g、イオン交換水200mLを容量400mLのベッセル(アイメックス社製)に投入して得られたカーボンブラックスラリー液に投入した。そして、室温で48時間撹拌(回転数2,000rpm)した。その後、5モル/L-水酸化ナトリウム水溶液15mLを投入しpHを9に調整した。
さらに反応液を限外濾過装置(RP-2100,アイラ社製,[フィルター;ペンシル型モジュール SAP-0013,旭化成ケミカルズ社製])を使用して不純物の除去(精製)を行った。具体的には、上記限外濾過装置でカーボンブラック顔料液を20mLまで濃縮(濾過水として180mL分取)した後、イオン交換水180mLを投入して再希釈する操作を、4回繰り返した。その結果、濾過水の電気伝導度は50μS/cm以下であった(45μS/cm)。その後、5000rpmの回転速度で遠心分離し、粗大粒子を除去して、最後に濃度調整を行うことで、固形物濃度10.0%の比較顔料1を得た。
その固形物に0.1モル/L水酸化ナトリウム溶液30gを混合し、1日攪拌を行った後、それを遠心分離機(ベックマンコールター(株)製)を用いて遠心分離(80000rpm、60分)して、上澄み液を採取した。その液を下記の電位差滴定装置にて逆滴定することで、顔料表面の親水性基量(顔料1gに対する陰イオン量または陽イオンのモル数)の定量を行った。電位差滴定装置としては、AT-510(京都電子工業(株)製)を使用した。この結果、親水性基量は0.1mmol/g程度であった。
[顔料(13)の製造例:自己分散グラフェン]
カーボンブラック顔料NIPEX170IQ(オリオン・エンジニアドカーボンズ(株)製)をグラフェン顔料xGNP-R10(XG Science社製)に変更した以外は顔料(11)の製造例と同様にして、自己分散グラフェン(13)を得た。電位差滴定を行った結果、親水性基量は0.005mmol/g程度であった。
Figure 0007109943000022
[顔料分散体の製造例2]
分散媒体(トルエン350部、酢酸エチル350部、2-ブタノン300部)を、水1000部に変更した以外は、顔料分散体の製造例1と同様の操作で、顔料分散体を得た。
[比較用顔料分散体の製造例]
上記顔料分散体の製造例1及び2において、トリアゾ化合物を特許文献1~4に記載の分散剤に変更し、比較用顔料分散体の製造を試みた。しかし、粘度上昇のため固形化したため、濾過およびサンプル作成ができず下記評価を断念した。
[顔料分散体の評価]
顔料分散体の製造例1で調製した顔料分散体を用いて、下記の評価を行った(実施例1~124)。尚、トリアゾ化合物を用いないこと以外は同様にして調製した顔料分散体を用いて同様の評価を行った(比較例1~15)。評価結果を表2~6に示す。
また、顔料分散体の製造例2で調製した顔料分散体を用いて、下記の評価を行った(実施例125~214)。尚、トリアゾ化合物を用いないこと以外は同様にして調製した顔料分散体を用いて同様の評価を行った(比較例16~33)。評価結果を表7~9に示す。
<評価>
<サンプル作製>
顔料分散体をバーコート法(バーコーターの番線の番号 No.10)により、隠ぺい率測定紙に塗布して、一晩風乾することで画像サンプルを作製した。
[光学濃度の評価]
各画像サンプルに関して、分光光度計(商品名「SpectroLino」 Gretag Macbeth社製)を用いて、光源:D50、視野:2°の条件でマゼンタ成分の光学濃度(OD(M))を測定した。顔料がより分散するほどODは向上する。詳細は不明だが、顔料の微細化により、顔料の表面積が大きくなり単位面積当たりのカバーリングがあがるためと考えられる。
ODの評価基準として、OD向上率を用いた。トリアゾ化合物を添加していない顔料分散体(比較例1~21)をref(比較対照物)として、それぞれのトリアゾ化合物を添加した際の各顔料のOD向上率を、下記式を用いて算出した。
Figure 0007109943000023
評価基準は以下の通りである。
A:10%≦OD向上率
B: 5%≦OD向上率<10%
C: 1%≦OD向上率< 5%
D: OD向上率< 1%
Figure 0007109943000024
Figure 0007109943000025
Figure 0007109943000026
Figure 0007109943000027
Figure 0007109943000028
Figure 0007109943000029
Figure 0007109943000030
Figure 0007109943000031
[トナーの製造]
以下に記載する方法で本発明のトナー及び比較トナーを製造した。
<実施例301>
顔料(4)、10部、化合物(38)0.5部、スチレン120部の混合物をアトライター(三井鉱山社製)により3時間分散させて本発明の顔料分散体(301)を得た。
高速撹拌装置T.K.ホモミキサー(プライミクス株式会社製)を備えた2L用四つ口フラスコ中にイオン交換水710部と0.1mol/L-リン酸三ナトリウム水溶液450部を添加し回転数を12,000rpmに調整し、60℃に加温した。ここに1.0mol/L-塩化カルシウム水溶液68部を徐々に添加し、微小な難水溶性分散安定剤リン酸カルシウムを含む水系分散媒体を調製した。
・顔料分散体(301) 130.5部
・スチレン単量体 46.0部
・n-ブチルアクリレート単量体 34.0部
・サリチル酸アルミニウム化合物 2.0部
(オリエント化学工業(株)製 ボントロンE-88)
・極性樹脂 10.0部
(プロピレンオキサイド変性ビスフェノールAとイソフタル酸との重縮合物、Tg=65℃、Mw=10,000、Mn=6,000)
・エステルワックス 25.0部
(DSC測定における最大吸熱ピークのピーク温度=70℃、Mn=704)
・ジビニルベンゼン単量体 0.10部
上記、処方を60℃に加温し、T.K.ホモミキサーを用いて5,000rpmにて均一に溶解・分散した。これに重合開始剤である2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)10部を溶解し、重合性単量体組成物を調製した。
前記水系分散媒体中に上記重合性単量体組成物を投入し、回転数12,000rpmを維持しつつ15分間造粒した。その後、T.K.ホモミキサーの撹拌羽根をプロペラ撹拌羽根に変え、液温を60℃で重合を5時間継続させた後、液温を80℃に昇温させ8時間重合を継続させた。重合反応終了後、80℃/減圧下で残存単量体を留去した後、液温を30℃まで冷却し、重合体微粒子分散体を得た。
次に、重合体微粒子分散体を洗浄容器に移し、撹拌しながら、希塩酸を添加してpH1.5に調整し、2時間撹拌させた。濾過器で固液分離を行い、重合体微粒子を得た。重合体微粒子の水への再分散と固液分離とを、リン酸カルシウムを含むリン酸とカルシウムの化合物が十分に除去されるまで、繰り返し行った。その後に、最終的に固液分離した重合体微粒子を、乾燥機で十分に乾燥してトナー母粒子(1)を得た。
得られたトナー母粒子(1)100部に対し、下記の微粉体をヘンシェルミキサー(日本コークス工業(株)製)を用いて5分間乾式混合して、トナー(301)を得た。
・ヘキサメチルジシラザンで表面処理された疎水性シリカ微粉体(一次粒子の個数平均粒子径7nm)1.00部
・ルチル型酸化チタン微粉体(一次粒子の個数平均粒子径45nm)0.15部
・ルチル型酸化チタン微粉体(一次粒子の個数平均粒子径200nm)0.50部
<実施例302~304>
実施例301において、化合物(38)0.5部を、化合物(45)0.5部に変更した以外は同様にしてトナー(302)を、
実施例301において、化合物(38)0.5部を、化合物(55)0.5部に変更した以外は同様にしてトナー(303)を、
実施例301において、化合物(38)0.5部を、化合物(56)0.5部に変更した以外は同様にしてトナー(304)を、それぞれ得た。
<実施例305~308>
実施例301~304において、顔料(4)10部を、顔料(6)10部に変更した以外は各実施例と同様にしてトナー(305)~(308)を、それぞれ得た。
<実施例309~312>
実施例301~304において、顔料(4)10部を、顔料(1)10部に変更した以外は各実施例と同様にしてトナー(309)~(312)を、それぞれ得た。
<実施例313~316>
実施例301~304において、顔料(4)10部を、顔料(3)10部に変更した以外は各実施例と同様にしてトナー(313)~(316)を、それぞれ得た。
<実施例317~320>
実施例301~304において、顔料(4)10部を、顔料(7)10部に変更した以外は各実施例と同様にしてトナー(317)~(320)を、それぞれ得た。
<実施例321~324>
実施例301~304において、顔料(4)10部を、顔料(10)10部に変更した以外は各実施例と同様にしてトナー(321)~(324)を、それぞれ得た。
<比較例101~106>
実施例301,305,309,313,317,321において、化合物(38)を加えないこと以外は各実施例と同様にして比較トナー(101)~(106)を得た。
[トナーを用いた画像サンプル評価]
次に上述のトナー(301)~(324)と比較トナー(101)~(106)とを用いて、画像サンプルを出力し、後述する画像特性を比較評価した。なお、画像特性の比較に際し画像形成装置(以下、LBPとも記載する。)としてLBP-5300(キヤノン(株)製)の改造機を使用した通紙耐久試験を行った。改造内容としてはプロセスカートリッジ(以下、CRGとも記載する。)内の現像ブレードを厚み8μmのSUSブレードに交換した。
その上でトナー担持体である現像ローラーに印加する現像バイアスに対して-200Vのブレードバイアスを印加できるようにした。
評価に際しては各トナーを個別に充填したCRGを評価項目毎に用意した。そして各々のトナーを充填したCRGごとにLBPにセッティングし、下記に記載した評価項目毎に評価した。
[トナーの光学濃度の評価]
各トナーのベタ画像サンプルに関して、分光光度計(商品名「SpectroLino」 Gretag Macbeth社製)を用いて、光源:D50、視野:2°の条件でマゼンタ成分の光学濃度(OD(M))を測定した。
ODの評価基準として、OD向上率を用いた。トリアゾ化合物を添加していない比較トナー(101)~(106)をref(比較対照物)として、それぞれのトリアゾ化合物を添加した際の各トナーのOD向上率を、下記式を用いて算出した。
Figure 0007109943000032
評価基準は以下の通りである。結果を表10に示す。
A:10%≦トナーOD向上率
B: 5%≦トナーOD向上率<10%
C: 1%≦トナーOD向上率< 5%
D: トナーOD向上率< 1%
Figure 0007109943000033
[水性インク]
以下に記載する方法で本発明水性インク及び比較水性インクを製造した。
<実施例401>
実施例130で調製した顔料分散体を0.5モル/L-水酸化ナトリウム水溶液でpH を9に調整し、水性インク前駆体(401)を得た。
・水性インク前駆体(401):30部
・グリセリン:13部
・トリエチレングリコール:7部
・ノニオン性界面活性剤(商品名:アセチレノールE100 川研ファインケミカル(株)製):0.2部
・イオン交換水:49.8部
インク中の顔料濃度が3部になるよう、上記処方を十分に撹拌した後、ポアサイズ1.2μmのメンブレンフィルター(商品名「HDCIIフィルター」、ポール社製)を用いて加圧濾過して水性インク(401)を調製した。
<実施例402>
実施例401において、使用した顔料分散体を、実施例139で調製したものに変更した以外は同様にして、水性インク(402)を得た。
<実施例403~407>
実施例401において、使用した顔料分散体を、実施例151~155で調製したものに変更した以外は同様にして、水性インク403~407を得た。
<実施例408>
実施例401において、使用した顔料分散体を、実施例181で調製したものに変更し、0.5モル/L-水酸化ナトリウム水溶液を0.5モル/L-水酸化カリウム水溶液に変更した以外は同様にして、水性インク(408)を得た。
<実施例409~412>
実施例408において、使用した顔料分散体を、実施例186、190、194、214で調製したものにそれぞれ変更した以外は同様にして、水性インク(409)~(412)を得た。
<比較例201~203>
実施例401において、使用した顔料分散体を、比較例16、19、22で調製した顔料分散体にそれぞれ変更した以外は同様にして、比較水性インク(201)~(203)を得た。
<比較例204~208>
実施例408において、使用した顔料分散体を、比較例25、26、27、28、33で調製した顔料分散体にそれぞれ変更した以外は同様にして、比較水性インク(204)~(208)を得た。
<比較例209>
実施例401において、使用した顔料分散体を、比較例22で調製した顔料分散体に変更し、0.5モル/L-水酸化ナトリウム水溶液を0.5モル/L-水酸化カルシウム水溶液に変更した以外は同様にして比較水性インク(209)を得た。
<比較例210>
比較例209において、使用した顔料分散体を、比較例25で調製した顔料分散体に変更した以外は同様にして、比較水性インク(210)を得た。
[水性インクの保存安定性評価]
得られた各水性インクの平均粒子径を測定した。次いで、各水性インクをそれぞれ密閉容器に入れ、温度70℃の恒温槽中に2週間保存し、その後、常温に戻して保存後の平均粒子径を測定した。平均粒子径の測定は、光散乱方式の粒度分布測定装置の1つである濃厚系粒径アナライザー(商品名:FPAR-1000,大塚電子(株)製)を使用し、体積基準の粒子径分布における50%累積粒子径[D50]を測定した。実測値としては、3回測定して得られた測定値の平均値を採用した。なお、測定時間は120秒とし、屈折率は1.8(炭素材料)、1.6(有機顔料)とした。
下記の計算式を用いて保存前後の平均粒子径の変化率を算出した。
Figure 0007109943000034
保存前後の平均粒子径の変化率から、以下に示す評価基準にしたがって保存安定性を評価した。評価結果を表11に示す。
A:平均粒子径の変化率が10%以下。
B:平均粒子径の変化率が10%を超えて15%以下。
C:平均粒子径の変化率が15%を超えて20%以下。
D:平均粒子径の変化率が20%を超える。
Figure 0007109943000035

Claims (4)

  1. 分散媒体、有機顔料、および下記式(1)で示される構造を有する化合物を含有しており、
    該化合物の含有量が、該有機顔料100質量部に対して、1~100質量部であることを特徴とする顔料分散体。
    Figure 0007109943000036
    [式(1)中、RからR10は、それぞれ独立して、水素原子、無置換のアルキル基、アルコキシカルボニル基、無置換のアリール基、アミド基、アシルアミノ基、ニトロ基、シアノ基、アルコキシ基、ハロゲン基、アミノ基、アルキルチオ基、アシル基、カルボキシ基、ヒドロキシル基、スルホン酸基、または、リン酸基を表す、或いは、RからRあるいはRからR10は、互いに結合して、R からR あるいはR からR 10 が結合するベンゼン環を構造の一部とするナフタレン環を形成していてもよい。]
  2. 有機顔料および式(1)で示される構造を有する化合物を、重合性単量体に分散して重合性単量体組成物を調製する工程、
    重合性単量体組成物を水性媒体に加え、該水性媒体中で該重合性単量体組成物の粒子を形成する造粒工程、および
    重合性単量体組成物の粒子に含有される重合性単量体を重合する重合工程、
    を有するトナーの製造方法であって、
    該重合性単量体組成物における該化合物の含有量が、該有機顔料100質量部に対して1~100質量部である、ことを特徴とするトナーの製造方法。
    Figure 0007109943000037
    [式(1)中、RからR10は、それぞれ独立して、水素原子、無置換のアルキル基、アルコキシカルボニル基、無置換のアリール基、アミド基、アシルアミノ基、ニトロ基、シアノ基、アルコキシ基、ハロゲン基、アミノ基、アルキルチオ基、アシル基、カルボキシ基、ヒドロキシル基、スルホン酸基、または、リン酸基を表す、或いは、RからRあるいはRからR10は、互いに結合して、R からR あるいはR からR 10 が結合するベンゼン環を構造の一部とするナフタレン環を形成していてもよい。]
  3. 水性媒体、有機顔料、および下記式(1)で示される構造を有する化合物を有しており、
    該化合物の含有量が、該有機顔料100質量部に対して、1~100質量部であることを特徴とする水性インク。
    Figure 0007109943000038
    [式(1)中、RからR10は、それぞれ独立して、水素原子、無置換のアルキル基、アルコキシカルボニル基、無置換のアリール基、アミド基、アシルアミノ基、ニトロ基、シアノ基、アルコキシ基、ハロゲン基、アミノ基、アルキルチオ基、アシル基、カルボキシ基、ヒドロキシル基、スルホン酸基、または、リン酸基を表す、或いは、RからRあるいはRからR10は、互いに結合して、R からR あるいはR からR 10 が結合するベンゼン環を構造の一部とするナフタレン環を形成していてもよい。]
  4. 前記有機顔料が、カルボン酸基、スルホン酸基、リン酸基及びそれらのアルカリ金属塩
    、並びにヒドロキシ基からなる群から選ばれる少なくとも1種の親水性基が結合した自己分散顔料である請求項3に記載の水性インク。
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