JPWO2012035996A1 - 電荷制御剤及びそれを用いたトナー - Google Patents
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Abstract
Description
即ち、感光体の帯電特性に応じて、感光体を正又は負極性に帯電した後、画像露光を行い、画像露光によって形成された静電潜像を、トナーを用いて現像してトナー像を形成し、このトナー像を紙やプラスチックフィルムに転写、定着して可視画像が得られるわけである。
本発明の他の目的は、上記の電荷制御剤が配合されたトナーを提供することにある。
一般式(1):
R1、R2は、相互に同一でも異なってもよく、炭素原子数1ないし
6のアルキル基、炭素原子数5ないし8のシクロアルキル基、アリール
基または複素環基を表し、
R3は、水素原子、炭素原子数1ないし8のアルキル基、炭素原子数
5ないし10のシクロアルキル基、炭素原子数2ないし6のアルケニル
基、炭素原子数1ないし8のアルキルオキシ基、炭素原子数5ないし
10のシクロアルキルオキシ基、アリールオキシ基、アリール基または
複素環基を表し、
R4〜R8は、相互に同一でも異なってもよく、水素原子、重水素原
子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、水酸基、シアノ基
、ニトロ基、炭素原子数1ないし8のアルキル基、炭素原子数5ないし
10のシクロアルキル基、炭素原子数2ないし6のアルケニル基、炭素
原子数1ないし8のアルキルオキシ基、炭素原子数5ないし10のシク
ロアルキルオキシ基、アリール基、複素環基またはアリールオキシ基で
あって、互いに結合して環を形成していてもよく、さらに、R4はR3と
結合して環を形成していてもよく、
V、W、X、Y、Zは、炭素原子または窒素原子を表し、V、W、
X、Y及びZのうち、少なくとも2個は炭素原子であり、
pは、0または1の数であり、Vが炭素原子であるときは1であり、
Vが窒素原子であるときは0であり、
qは、0または1の数であり、Wが炭素原子であるときは1であり、
Wが窒素原子であるときは0であり、
rは、0または1の数であり、Xが炭素原子であるときは1であり、
Xが窒素原子であるときは0であり、
sは、0または1の数であり、Yが炭素原子であるときは1であり、
Yが窒素原子であるときは0であり、
tは、0または1の数であり、Zが炭素原子であるときは1であり、
Zが窒素原子であるときは0である。
(1)前記一般式(1)において、R1、R2が置換基を有しない炭素原子数1ないし4のアルキル基、置換基を有しない炭素原子数5ないし6のシクロアルキル基、もしくは、置換もしくは無置換のアリール基であること、
(2)前記一般式(1)において、R3が水素原子であること、
(3)前記一般式(1)において、V、W、X、Y及びZの全てが炭素原子であること、が好ましい。
上記のトナーにおいては、
(4)前記電荷制御剤が結着樹脂100質量部当り0.1〜10質量部の量で結着樹脂中に分散され、前記着色剤が結着樹脂100質量部当り0.1〜20質量部の量で結着樹脂中に分散されていること、
が好ましい。
また、かかるトナーは、粉砕法または重合法の何れにより得られたものであってよい。
かかる電荷制御剤が配合されたトナーは、摩擦によって速やかに負帯電し、帯電の立ち上がり速度が速く、環境条件によらず、高い帯電量が長期間にわたって安定に保持され、カブリがなく、画像濃度、ドット再現性、細線再現性が良好な画像を得ることができる。
前記一般式(1)において、R1、R2は、相互に同一でも異なってもよく、炭素原子数1ないし6のアルキル基、炭素原子数5ないし8のシクロアルキル基、アリール基、或いは複素環基を表す。これらの基は、置換基を有していてもよいし、置換基を有していないものであってもよい。
尚、上記アルキル基及びシクロアルキル基における炭素原子数には、置換基が有する炭素原子数は含まれていない。
重水素原子;
C数が1ないし8のアルキル基、例えばメチル基、エチル基、n−プロ
ピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチ
ル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、n−ヘキシル
基、n−ヘプチル基、イソヘプチル基、n−オクチル基、イソオクチル基
;
トリフルオロメチル基;
シアノ基;
ニトロ基;
ハロゲン原子、例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子;
C数が1ないし8のアルコキシ基、例えばメトキシ基、エトキシ基、プ
ロピルオキシ基;
C数が2ないし6のアルケニル基、例えばビニル基、アリル基、2−ブ
テニル基、1−ヘキセニル基;
アラルキル基、例えばベンジル基、ナフチルメチル基、フェネチル基;
アリールオキシ基、例えばフェノキシ基、トリルオキシ基;
アリールアルコキシ基、例えばベンジルオキシ基、フェネチルオキシ基;
アリール基、例えばフェニル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基、
ナフチル基、アントラセニル基、フェナントリル基、フルオレニル基、イ
ンデニル基、ピレニル基、ペリレニル基、フルオランテニル基、トリフェ
ニレニル基;
複素環基、例えばピリジル基、フラニル基、ピラニル基、チエニル基、
フリル基、ピロリル基、チオフェニル基、ピロリジニル基、イミダゾリル
基、イミダゾリニル基、イミダゾリジニル基、ピラゾリル基、ピラゾリニ
ル基、ピラゾリジニル基、ピリダジニル基、ピラジニル基、ピペリジニル
基、ピペラジニル基、チオラニル基、チアニル基、キノリル基、イソキノ
リル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチオフェニル基、インドリル基、カル
バゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、ベンゾチアゾリル基、キノキサリル
基、ベンゾイミダゾリル基、ピラゾリル基、ジベンゾフラニル基、ジベン
ゾチオフェニル基、カルボリニル基;
アリールビニル基、例えばスチリル基、ナフチルビニル基;
アシル基、例えばアセチル基、ベンゾイル基;
ジアルキルアミノ基、例えばジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基;
ジアリールアミノ基、例えばジフェニルアミノ基、ジナフチルアミノ基
;
ジアラルキルアミノ基、例えばジベンジルアミノ基、ジフェネチルアミ
ノ基;
ジヘテロアミノ基、例えばジピリジルアミノ基、ジチエニルアミノ基、
ジピペリジニルアミノ基;
ジアルケニルアミノ基、例えばジアリルアミノ基;
上記で例示した置換基は、さらに他の置換基によって置換されていても良く、複数の置換基同士が、単結合、酸素原子または硫黄原子を介して互いに結合して環を形成してもよい。
さらに、かかるシクロアルキル基が有していてもよい置換基としては、アルキル基について示した置換基に加え、炭素原子数が1ないし8のアルキル基、例えばメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、イソヘプチル基、n−オクチル基、イソオクチル基を挙げることができる。
一般式(1)において、R3は、水素原子、炭素原子数1ないし8のアルキル基、炭素原子数5ないし10のシクロアルキル基、炭素原子数2ないし6のアルケニル基、炭素原子数1ないし8のアルキルオキシ基(アルコキシ基)、炭素原子数5ないし10のシクロアルキルオキシ基、アリールオキシ基、アリール基または複素環基を表す。これらの基は、置換基を有していてもよいし、置換基を有していないものであってもよい。さらに、上記の炭素原子数には、置換基が有する炭素原子数は含まれていない。
尚、このR3基は、後述するR4基と結合して環を形成していてもよい。
一般式(1)において、R4〜R8は、相互に同一でも異なってもよく、水素原子、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、水酸基、シアノ基、ニトロ基、炭素原子数1ないし8のアルキル基、炭素原子数5ないし10のシクロアルキル基、炭素原子数2ないし6のアルケニル基、炭素原子数1ないし8のアルキルオキシ基、炭素原子数5ないし10のシクロアルキルオキシ基、アリール基、複素環基またはアリールオキシ基を示す。これらの基は、置換基を有していてもよいし、置換基を有していないものであってもよい。さらに、上記の炭素原子数には、置換基が有する炭素原子数は含まれていない。
また、R4〜R8は、互いに結合して環を形成していてもよく、さらに、R4は、前述したR3と結合して環を形成していてもよい。
さらに、基R4は、前述した基R3と結合して環を形成していてもよい。
本発明において、最も好適な基R4〜R8は、水素原子、塩素原子、置換基を有しておらず且つC数が1ないし4のアルキル基、トリフルオロメチル基、置換基を有しておらず且つC数が2ないし4のアルケニル基、及び置換基を有しておらず且つC数が1ないし4のアルキルオキシ基である。尚、これらのアルキル基、アルケニル基、及びアルキルオキシ基は、何れも、直鎖状、分枝状の何れの形態を有していてもよい。
一般式(1)において、V、W、X、Y及びZは、炭素原子または窒素原子である。これらV〜Zのうち、少なくとも2個、好ましくは4個以上、最も好ましくは全部が炭素原子である。
即ち、一般式(1)から理解されるように、V〜Zの何れかが窒素原子である場合には、その窒素原子には、R4〜R8の基は結合しておらず、その数を示すp、q、r、s或いはtはゼロとなる。また、V〜Zの何れかが炭素原子である場合には、その炭素原子には、R4〜R8の何れかの基が結合しており、その数を示すp、q、r、s或いはtは1となる。
本発明において、上述した一般式(1)で表されるバルビツール酸誘導体の好適例は、以下の通りである。
本発明において、上述した一般式(1)で表されるバルビツール酸誘導体は、1種単独或いは2種以上を組み合わせて、負摩擦帯電性の電荷制御剤として電子写真用のトナーに配合され、トナーの負摩擦帯電性を向上させるために使用される。
かかる電荷制御剤は、外添剤としては、トナーの結着樹脂100質量部当り、0.01〜5質量部、特に0.01〜2質量部の量で使用される。一方、内添剤としては、結着樹脂100質量部当り、0.1〜10質量部、特に0.2〜5質量部の量で使用される。
例えば、この電荷制御剤は、粉砕トナーに使用する場合には、体積平均粒径を0.1〜20μm、特に0.1〜10μmの範囲内に調整して用いるのが好ましい。この体積平均粒径が0.1μmより小さいと、トナー表面に出現する該電荷制御剤が極めて少なくなり目的の電荷制御効果が得られなくなり、また20μmより大きいと、トナーから欠落する電荷制御剤が増加し、複写機等の画像形成装置の汚染などの悪影響が出るため好ましくない。
さらに、重合トナーに用いる場合は、電荷制御剤の体積平均粒径を1.0μm以下、特に0.01〜1.0μmの範囲内に調整して用いるのが特に好ましい。前記体積平均粒径が1.0μmを越えると、最終的に得られる電子写真用トナーの粒径分布が広くなり、トナー飛散を生じ易くなったり、摩擦帯電性等の特性にバラツキを生じ易くなる。一方、電荷制御剤の平均粒径が前記範囲内にあると、トナーの粒径分布をシャープにすることができ、トナー中の電荷制御剤の分散も良好となり、トナー粒子間での電荷制御剤も偏在が抑制され、摩擦帯電性等の特性のバラツキも解消される。
このような他の負帯電性電荷制御剤としては、アゾ系鉄錯体または錯塩、アゾ系クロム錯体または錯塩、アゾ系マンガン錯体または錯塩、アゾ系コバルト錯体または錯塩、アゾ系ジルコニウム錯体または錯塩、カルボン酸誘導体のクロム錯体または錯塩、カルボン酸誘導体の亜鉛錯体または錯塩、カルボン酸誘導体のアルミ錯体または錯塩、カルボン酸誘導体のジルコニウム錯体または錯塩があげられる。前記カルボン酸誘導体は、芳香族ヒドロキシカルボン酸、特に3,5−ジ−tert−ブチルサリチル酸がよい。
また、上記以外にも、ホウ素錯体または錯塩、負帯電性の樹脂型電荷制御剤などがあげられる。
上記のような他の電荷制御剤を併用する場合には、他の電荷制御剤の添加量は、結着樹脂100質量部当り10質量部以下であることが好ましい。
上述した本発明の電荷制御剤が配合されたトナーは、それ自体公知の電子写真法による画像形成に使用される。
かかるトナーは、本発明の電荷制御剤が配合されていることを除けば、それ自体公知の結着樹脂を主体とし、さらに着色剤や各種のトナー配合剤と共に、本発明の電荷制御剤を前述した量で含有するものである。
結着樹脂としては、ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリオール樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、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、テルペン樹脂、クマロンインデン樹脂、ポリカーボネート樹脂、石油系樹脂などが知られているが、一般的にはビニル系樹脂及びポリエステル系樹脂が好適に使用される。
尚、酸価は、JIS K−0070に準拠して測定される。
かかるポリエステル系樹脂においても、ソルビトールなどの3価以上のアルコールを架橋剤として使用することにより架橋構造を導入することができ、架橋構造の導入によりトナーの定着性、オフセット性などの物性調整を行うことができる。
また、ポリエステル系樹脂の水酸基価は、30mgKOH/g以下、特に10〜25mgKOH/gの範囲にあることが好ましい。
さらに、ポリエステル系樹脂は、非晶性のものと結晶性のものとを混合して物性調整することもできる。この場合、互いの相溶性を考慮に入れて混合するポリエステル系樹脂を選択するのが好ましい。
さらに、重合法により製造される重合トナーにおいては、結着樹脂の軟化点は、80〜140℃の範囲内であることが好ましい。結着樹脂の軟化点が80℃未満であると、形成される画像の安定性が悪化したり、トナーの保存安定性も低下するおそれがある。一方、軟化点が140℃を超えると、低温定着性が悪化してしまう場合がある。
上記の結着樹脂中には、公知の着色剤が配合され、これにより形成される画像には、着色剤に対応する色が発現する。このような着色剤は、その種類によっても異なるが、一般に、結着樹脂100質量部当り0.1〜20質量部の量で使用される。
例えば、黒色トナーにおいては、黒色または青色の染料または顔料粒子(例えばカーボンブラックやフタロシアニンブルーなど)が使用される。
また、カラー用トナーとして使用する場合には、マゼンタ系の染料乃至顔料、シアン系の染料乃至顔料、イエロー系の染料乃至顔料がフルカラーを発現するための3原色用の着色剤が使用され、さらに、橙色顔料、紫色顔料、緑色顔料、白色顔料なども使用される。これらの顔料や染料は、いずれも周知のものである。
電荷制御剤や着色剤と共に使用されるトナー配合剤としては、磁性体、ワックス、流動性向上剤などが代表的である。
尚、かかる磁性体は、着色剤として使用することもできる。
かかるワックスは、一般に、結着樹脂100質量部当り、0.2〜20質量部、特に、0.5〜10質量部の量で用いられる。
このような流動性向上剤は、一般に、トナー粒子100質量部当り、0.03〜8質量部程度の量で使用される。
さらに、ポリテトラフルオロエチレン、ステアリン酸亜鉛、ポリフッ化ビニリデンなどの滑剤、酸化セシウム、炭化ケイ素、チタン酸ストロンチウムなどの研磨剤、ケーキング防止剤、更に、トナー粒子と逆極性の白色微粒子および黒色微粒子を現像性向上剤として少量用いることもできる。
上記の添加剤は、帯電量コントロールなどの目的でシリコーンワニス、シリコーンオイル、シランカップリング剤などの処理剤で表面処理されていてもよい。することも好ましい。
本発明の電荷制御剤や必要により使用される他の電荷制御剤は、外添剤として使用することもできるが、一般に内添剤として、前述した着色剤やその他のトナー配合剤(内添剤)と共に結着樹脂中に分散される。
このようなトナーには、先にも述べたように、粉砕法により製造される粉砕トナーと重合法により製造される重合トナーとが代表的であるが、本発明の電荷制御剤は、粉砕トナー及び重合トナーの何れにも使用することができる。
例えば、上記の粉砕は、クラッシャーやハンマーミルを用いての粗粉砕と、ジェットミル、高速ローター回転式ミルなどの粉砕機を用いての微粉砕とにより行われる。また、分級は、風力分級機、例えばコアンダ効果を利用した慣性分級方式のエルボジェット、サイクロン(遠心)分級方式のミクロプレックス、DSセパレーターなどを使用し、所定の粒度となるまで行われる。
尚、流動性向上剤などの外添剤などをトナー表面に適用する場合は、トナーと外添剤を高速攪拌機、例えばヘンシェルミキサー、ボールミル、ナウターミキサー、V型ミキサー、W型ミキサー、スーパーミキサーなどで攪拌混合すればよい。
一方、重合トナーでは、電荷制御剤が水と共存する状態で加熱されるため、その帯電付与特性を十分に発揮できないという問題があった。しかるに、本発明の電荷制御剤は、環境条件が変化しても安定して優れた帯電能を付与し得るため、本発明の帯電制御剤が配合されたトナーは、粉砕トナー及び重合トナーの何れであっても優れた帯電能を示す。即ち、摩擦によって速やかに帯電し、帯電の立ち上がり速度が速く、しかも、高い帯電量が長期間にわたって安定に保持される。特に、重合トナーにおいても、このような帯電性能が発揮されることは、本発明の電荷制御剤の大きな利点である。
また、本発明の帯電制御剤は、無色或いは淡色であるため、カラートナーに配合されている場合においても、その色相を阻害することはない。
本発明の電荷制御剤が配合された上記トナーは、一成分現像剤或いは二成分現像剤として使用され、この現像剤により、感光体表面に形成されている静電潜像が可視化されたトナー像が形成される。
また、磁性キャリア表面へのトナーの融着等を防止するために、磁性キャリアの表面に、含フッ素樹脂やシリコーン樹脂等のコート層が設けられることもある。
また、現像剤と静電潜像とが非接触での現像に際しては、トナーを感光体表面に飛翔させるために、現像ローラと感光体との間に一定の直流電界が印加され、さらに、この直流電界に交流を重畳させることもある。
一方、トナー像転写後の感光体からは、クリーニングブレードにより残存トナーが除去され、次いで光照射などにより除電が行われ、これにより、画像形成の一サイクルが終了する。次の画像形成サイクルでは、感光体表面の全面を帯電し(主帯電)、この表面に光照射を行って静電潜像を形成し(画像露光)、感光体表面の移動により該静電潜像を現像域に移動させ、前記と同様に、現像、転写及び定着が行われ、さらに感光体表面からの残存トナーの除去及び除電が行われることとなる。
また、化合物の同定は、NMR分析によって行なった。
窒素置換した反応容器に、
4−tert−ブチルベンズアルデヒド 6.5g
1,3−ジメチルバルビツール酸 6.3g
エタノール 25ml
水 25ml
を加え、撹拌しながら、30分間過熱還流した。室温まで冷却し、析出した結晶をろ過によって採取した後、エタノールで浸漬洗浄を行って、5−(4−tert−ブチルベンジリデン)−1,3−ジメチルバルビツール酸(例示化合物No.1)の淡いクリーム色の結晶11.4g(収率95%)を得た。
δ(ppm)=8.33(1H)
8.07−8.03(2H)
7.52−7.48(2H)
3.20(6H)
1.32(9H)
窒素置換した反応容器に、
4−イソプロピルベンズアルデヒド 7.4g
1,3−ジメチルバルビツール酸 7.8g
エタノール30ml
水30ml
を加え、撹拌しながら、3時間過熱還流した。室温まで冷却し、析出した結晶をろ過によって採取した後、エタノールで浸漬洗浄を行って、5−(4−イソプロピルベンジリデン)−1,3−ジメチルバルビツール酸(例示化合物No.2)の淡黄色結晶13.2g(収率92%)を得た。
δ(ppm)=8.33(1H)
8.07−8.03(2H)
7.40−7.36(2H)
3.23(3H)
3.20(3H)
2.50(1H)
1.24(3H)
1.23(3H)
窒素置換した反応容器に、
4−(トリフルオロメチル)ベンズアルデヒド 7.0g
1,3−ジメチルバルビツール酸 6.3g
エタノール25ml
水 25ml
を加え、撹拌しながら、10分間過熱還流した。室温まで冷却し、析出した結晶をろ過によって採取した後、エタノールで浸漬洗浄を行って、5−{(4−トリフルオロメチル)ベンジリデン}−1,3−ジメチルバルビツール酸(例示化合物No.3)の淡いクリーム色の結晶12.5g(収率100%)を得た。
1H−NMR(DMSO−d6)で以下の11個の水素のシグナルを検出した。
δ(ppm)=8.40(1H)
8.01−7.97(2H)
7.81−7.77(2H)
3.26(3H)
3.17(3H)
窒素置換した反応容器に、
ベンズアルデヒド 4.0ml
1,3−ジメチルバルビツール酸 6.3g
エタノール 25ml
水 25ml
を加え、撹拌しながら、10分間過熱還流した。室温まで冷却し、析出した結晶をろ過によって採取した後、エタノールで浸漬洗浄を行って、5−ベンジリデン−1,3−ジメチルバルビツール酸(例示化合物No.4)の淡いクリーム色の結晶9.0g(収率92%)を得た。
1H−NMR(DMSO−d6)で以下の12個の水素のシグナルを検出した。
δ(ppm)=8.36(1H)
8.05−8.01(2H)
7.56−7.52(1H)
7.50−7.46(2H)
3.24(3H)
3.18(3H)
窒素置換した反応容器に、
2−メチルベンズアルデヒド 7.81g
1,3−ジメチルバルビツール酸 6.01g
エタノール30ml
水 30ml
を加え、撹拌しながら、7.5時間加熱還流した。室温まで冷却し、析出した結晶をろ過によって採取した後、エタノールで浸漬洗浄を行って、5−(2−メチルベンジリデン)−1,3−ジメチルバルビツール酸(例示化合物No.28)の黄色結晶11.05g(収率85.64%)を得た。
1H−NMR(DMSO−d6)で以下の14個の水素のシグナルを検出した。
δ(ppm)=8.48(1H)
7.52−7.53(1H)
7.33−7.35(1H)
7.27−7.28(1H)
7.19−7.21(1H)
3.18(3H)
3.22(3H)
2.28(3H)
窒素置換した反応容器に、
2−メトキシベンズアルデヒド 6.81g
1,3−ジメチルバルビツール酸 7.81g
エタノール 30ml
水 30ml
を加え、撹拌しながら、4時間加熱還流した。室温まで冷却し、析出した結晶をろ過によって採取した後、エタノールで浸漬洗浄を行って、5−(2−メトキシベンジリデン)−1,3−ジメチルバルビツール酸(例示化合物No.29)の黄色結晶13.24g(収率96.6%)を得た。
1H−NMR(DMSO−d6)で以下の14個の水素のシグナルを検出した。
δ(ppm)=8.55(1H)
7.94−7.95(1H)
7.51−7.54(1H)
7.11−7.12(1H)
6.97−7.00(1H)
3.88(3H)
3.23(3H)
3.16(3H)
窒素置換した反応容器に、
2、4−ジクロロベンズアルデヒド 7.00g
1,3−ジメチルバルビツール酸 6.25g
エタノール 30ml
水 30ml
を加え、撹拌しながら、5時間加熱還流した。室温まで冷却し、析出した結晶をろ過によって採取した後、エタノールで浸漬洗浄を行って、5−(2,4−ジクロロベンジリデン)−1,3−ジメチルバルビツール酸(例示化合物No.30)の淡黄色結晶12.09g(収率96.5%)を得た。
1H−NMR(DMSO−d6)で以下の10個の水素のシグナルを検出した。
δ(ppm)=8.31(1H)
7.71−7.72(2H)
7.47−7.48(1H)
3.25(3H)
3.14(3H)
窒素置換した反応容器に、
2、4−ジクロロベンズアルデヒド 3.19g
1,3−ジシクロヘキシルバルビツール酸 5.33g
ピリジン 30ml
を加え、撹拌しながら、3時間加熱還流した。室温まで冷却した後、エバポレーターにて溶媒を留去した。残オイルにメタノール50mlを加え、超音波照射したところ結晶が析出した。析出結晶をろ過により採取し5−(2,4−ジクロロベンジリデン)−1,3−ジシクロヘキシルバルビツール酸(例示化合物No.31)の淡橙色結晶7.38g(収率90.2%)を得た。
1H−NMR(DMSO−d6)で以下の26個の水素のシグナルを検出した。
δ(ppm)=8.24(1H)
7.75(1H)
7.66−7.67(1H)
7.49−7.51(1H)
4.43−4.60(2H)
1.07−2.23(20H)
窒素置換した反応容器に、
2,4−ジクロロベンズアルデヒド 3.50g
1,3−ジフェニルバルビツール酸5.93g
ピリジン 30ml
を加え、撹拌しながら、1時間加熱還流した。室温まで冷却し、析出した結晶をろ過によって採取した後、エタノールで浸漬洗浄を行って、5−(2,4−ジクロロベンジリデン)−1,3−ジフェニルバルビツール酸(例示化合物No.32)の黄色結晶6.44g(収率73.6%)を得た。
1H−NMR(DMSO−d6)で以下の14個の水素のシグナルを検出した。
δ(ppm)=8.42(1H)
7.76−7.77(2H)
7.33−7.52(11H)
(非磁性トナー1の製造)
スチレン−アクリレート系共重合体樹脂 91部
三井化学株式会社製、商品名CPR−100
酸価:0.1mgKOH/g
合成実施例1で合成したバルビツール酸誘導体
(例示化合物No.1) 1部
カーボンブラック 5部
三菱化学株式会社製、商品名MA−100
低分子量ポリプロピレン 3部
三洋化成株式会社製、商品名ビスコール550P
を130℃の加熱混合装置(2軸押出混練機)によって溶融混合した。
この混合物を冷却し、次いでハンマーミルで粗粉砕した後、ジェットミルで微粉砕し、分級して体積平均粒径9±0.5μmの非磁性トナー1(粉砕トナー)を得た。
このトナーをノンコート系のフェライトキャリア(パウダーテック株式会社製F−150)と混合し(トナー/キャリア質量比=4/100)、振とうしてトナーを負に帯電させた後、ブローオフ粉体帯電量測定装置で帯電量を測定した。結果は表1にまとめて示した。
飽和帯電に達するまでの帯電量を一定時間ごとにブローオフ粉体帯電量測定装置で測定し(電子写真学会誌、第27巻、第3号、p307(1988)参照)し、次式によってln(qmax−q)を算出した後、時間tとln(qmax−q)の関係をグラフにプロットして時定数τを求めた。結果は表1にまとめて示した。
(qmax−q)/(qmax−q0)=exp(−t/τ)
式中、qmaxは飽和帯電量、q0は初期帯電量(この場合、帯電時間10秒のとき)、tが各測定時間であり、そのときの帯電量がqである。
帯電立ち上がりのよいものは、時定数がより小さな値となる。
尚、時定数の単位は秒である。
(非磁性トナー2の製造と評価)
バルビツール酸誘導体(例示化合物No.1)を合成実施例2で合成したバルビツール酸誘導体(例示化合物No.2)に代えた以外は、実施例10と同様の方法で非磁性トナー2を調製し、ブローオフ粉体帯電量測定装置によって帯電量、時定数を評価した。
結果は表1に示した。
(非磁性トナー3の製造と評価)
バルビツール酸誘導体(例示化合物No.1)を合成実施例5で合成したバルビツール酸誘導体(例示化合物No.28)に代えた以外は、実施例10と同様の方法で非磁性トナー3を調製し、ブローオフ粉体帯電量測定装置によって帯電量、時定数を評価した。
結果は表1に示した。
(非磁性トナー4の製造と評価)
バルビツール酸誘導体(例示化合物No.1)を合成実施例6で合成したバルビツール酸誘導体(例示化合物No.29)に代えた以外は、実施例10と同様の方法で非磁性トナー4を調製し、ブローオフ粉体帯電量測定装置によって帯電量、時定数を評価した。
結果は表1に示した。
(非磁性トナー5の製造と評価)
バルビツール酸誘導体(例示化合物No.1)を合成実施例7で合成したバルビツール酸誘導体(例示化合物No.30)に代えた以外は、実施例10と同様の方法で非磁性トナー4を調製し、ブローオフ粉体帯電量測定装置によって帯電量、時定数を評価した。
結果は表1に示した。
(非磁性トナー6の製造と評価)
バルビツール酸誘導体(例示化合物No.1)を合成実施例8で合成したバルビツール酸誘導体(例示化合物No.31)に代えた以外は、実施例10と同様の方法で非磁性トナー4を調製し、ブローオフ粉体帯電量測定装置によって帯電量、時定数を評価した。
結果は表1に示した。
(非磁性トナー7の製造と評価)
バルビツール酸誘導体(例示化合物No.1)を合成実施例7で合成したバルビツール酸誘導体(例示化合物No.32)に代えた以外は、実施例10と同様の方法で非磁性トナー4を調製し、ブローオフ粉体帯電量測定装置によって帯電量、時定数を評価した。
結果は表1に示した。
(比較非磁性トナーの製造と評価)
比較のために、合成実施例1で合成したバルビツール酸誘導体(例示化合物No.1)を、3,5−tert−ブチルサリチル酸と亜鉛の塩に代えた以外は、実施例10と同様の方法で比較非磁性トナーを調製し、ブローオフ粉体帯電量測定装置によって帯電量、時定数を評価した。
結果は表1に示した。
(樹脂分散液の調製)
ポリエステル樹脂 800部
三菱レイヨン株式会社製、DIACRON ER−561
酢酸エチル 320部
イソプロピルアルコール 32部
を混合し、ホモジナイザー(株式会社美粒製、泡レスミキサー NGM−0.5TB)を用いて、5000〜10000rpmで攪拌しながら、
0.1質量%のアンモニア水
を適量滴下して転相乳化させ、さらにエバポレーターで減圧しながら脱溶剤を行って、樹脂分散液を得た。
この分散液における樹脂粒子の体積平均粒径は0.2μmであった(樹脂粒子濃度はイオン交換水で調整して20質量%とした)。
ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム 0.2部
ソルボンT-20(東邦化学工業株式会社製) 0.2部
イオン交換水 17.6部
を混合溶解し、さらに、
合成実施例1で合成したバルビツール酸誘導体
(例示化合物No.1) 2.0部
ジルコニアビーズ(粒子径0.65mmφ、15ml相当量)、
を加えて、ペイントコンディショナー(UNION N.J.(USA)社製、Red Devil No.5400−5L)で3時間分散させた。篩いを用いてジルコニアビーズを除き、イオン交換水で調整して10質量%の電荷制御剤分散液を得た。
温度計、pH計、攪拌機を備えた反応容器に、
前記樹脂分散液 125部
20質量%のドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム水溶液 1.0部
イオン交換水 125部
を加え、液温を30℃に制御しながら、回転数150rpmで30分撹拌した。1質量%の硝酸水溶液を添加してpHを3.0に調整し、さらに5分間撹拌した。ホモジナイザー(IKAジャパン社製、ウルトラタラックスT−25)で分散させながら、ポリ塩化アルミニウム0.125部を加え、液温を50℃まで昇温させた後、さらに30分間分散させた。
さらに、前記樹脂分散液62.5部及び前記電荷制御剤分散液4.0部を加えた後、1質量%の硝酸水溶液を添加してpHを3.0に調整し、さらに30分間分散した。攪拌機を用いて400〜700rpmで撹拌しながら、5質量%の水酸化ナトリウム水溶液8.0部を加え、分散液滴の体積平均粒子径が9.5μmとなるまで撹拌を継続した。
液温を75℃まで昇温させた後、さらに2時間撹拌し、体積平均粒子径が6.0μmとなり、粒子形状が球形化したことを確認した後、氷水を用いて急速冷却させた。ろ過によって採取し、イオン交換水で分散洗浄を行った。分散洗浄は、分散後のろ液の電気伝導度が20μS/cm以下となるまで繰り返した。その後、40℃の乾燥機で乾燥してトナー粒子(重合トナー)を得た。
得られた重合トナーを166メッシュ(目開き90μm)の篩いで篩分して評価用トナーとした。
得られた評価用トナー2部、シリコンコート系のフェライトキャリア(パウダーテック社製 F96−150)100部を混合して振とうし、トナーを負に帯電させた後、ブローオフ粉体帯電量測定装置で温度25℃、湿度50%の雰囲気下で飽和帯電量の測定を行った。その結果、飽和帯電量は−38.5μC/gであった。
バルビツール酸誘導体(例示化合物No.1)を合成実施例8で合成したバルビツール酸誘導体(例示化合物No.31)に代え、実施例17と同様の条件で重合トナーを作製し、飽和帯電量の測定を行った。その結果、飽和帯電量は−37.9μC/gであった。
比較のために、実施例17において電荷制御剤分散液を加える操作を省略した以外は、実施例17と同様の条件でトナーを作製し、飽和帯電量の測定を行った。その結果、飽和帯電量は−20.5μC/gであった。
すなわち本発明の一般式(1)で表されるバルビツール酸誘導体を有効成分として含有する電荷制御剤を用いることにより重合トナーに高い帯電性能を付与することができる。
Claims (7)
- 下記一般式(1)で表されるバルビツール酸誘導体からなる電荷制御剤;
一般式(1):
R1、R2は、相互に同一でも異なってもよく、炭素原子数1
ないし6のアルキル基、炭素原子数5ないし8のシクロアルキル
基、アリール基または複素環基を表し、
R3は、水素原子、炭素原子数1ないし8のアルキル基、炭素
原子数5ないし10のシクロアルキル基、炭素原子数2ないし6
のアルケニル基、炭素原子数1ないし8のアルキルオキシ基、炭
素原子数5ないし10のシクロアルキルオキシ基、アリールオキ
シ基、アリール基または複素環基を表し、
R4〜R8は、相互に同一でも異なってもよく、水素原子、重
水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、水酸
基、シアノ基、ニトロ基、炭素原子数1ないし8のアルキル基、
炭素原子数5ないし10のシクロアルキル基、炭素原子数2ない
し6のアルケニル基、炭素原子数1ないし8のアルキルオキシ基
、炭素原子数5ないし10のシクロアルキルオキシ基、アリール
基、複素環基またはアリールオキシ基であって、互いに結合して
環を形成していてもよく、さらに、R4はR3と結合して環を形
成していてもよく、
V、W、X、Y、Zは、炭素原子または窒素原子を表し、V、
W、X、Y及びZのうち、少なくとも2個は炭素原子であり、
pは、0または1の数であり、Vが炭素原子であるときは1で
あり、Vが窒素原子であるときは0であり、
qは、0または1の数であり、Wが炭素原子であるときは1で
あり、Wが窒素原子であるときは0であり、
rは、0または1の数であり、Xが炭素原子であるときは1で
あり、Xが窒素原子であるときは0であり、
sは、0または1の数であり、Yが炭素原子であるときは1で
あり、Yが窒素原子であるときは0であり、
tは、0または1の数であり、Zが炭素原子であるときは1で
あり、Zが窒素原子であるときは0である。 - 前記一般式(1)において、R1、R2が置換基を有しない炭素原子数1ないし4のアルキル基、置換基を有しない炭素原子数5ないし6のシクロアルキル基、もしくは、置換もしくは無置換のアリール基である請求項1記載の電荷制御剤。
- 前記一般式(1)において、R3が水素原子である請求項1記載の電荷制御剤。
- 前記一般式(1)において、V、W、X、Y及びZの全てが炭素原子である請求項1記載の電荷制御剤。
- 請求項1に記載の電荷制御剤と、着色剤及び結着樹脂を含むことを特徴とするトナー。
- 前記電荷制御剤が結着樹脂100質量部当り0.1〜10質量部の量で結着樹脂中に分散され、前記着色剤が結着樹脂100質量部当り0.1〜20質量部の量で結着樹脂中に分散されている請求項5に記載のトナー。
- 粉砕法または重合法により得られたものである請求項6に記載のトナー。
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