CN100421032C - 电荷调节剂及其制备方法以及含有该电荷调节剂的碳粉 - Google Patents
电荷调节剂及其制备方法以及含有该电荷调节剂的碳粉 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种拥有优异带电调节性能的电荷调节剂及其制备方法,以及提供具有优异起电特性的、即使在高印刷速度下形成图形时也不会产生飞散与底灰的、可获得高质量图像的碳粉。本发明的电荷调节剂的制备方法含有以下工序:使特定的单偶氮化合物及络合剂发生反应得到偶氮类金属络盐,通过使该偶氮类金属络盐和由尿素及无机铵盐构成的铵反离子形成剂进行离子交换反应,合成特定的偶氮类金属络合物。本发明电荷调节剂是通过上述的电荷调节剂制备方法获得的,本发明的碳粉含有通过上述电荷调节剂制备方法获得的电荷调节剂。
Description
技术领域
本发明涉及一种电荷调节剂及其制备方法,以及含有该电荷调节剂的碳粉。
背景技术
一直以来,偶氮类金属络合物电荷调节剂被广泛应用到各个领域。例如,在电子照相用显影剂的构成碳粉这一领域中,电荷调节剂就被作为碳粉的构成材料之一使用(例如可参照特开平7-97530号公报,或特开2005-121776号公报)。尤其是在近几年,电子照相法的使用用途扩大,随着其在轻印刷领域应用的发展,电荷调节剂也开始作为轻印刷领域用碳粉的构成材料被使用起来。
在这个轻印刷领域,有着印字速度更加高速化的要求,并且,在包括轻印刷的整个印刷领域,由于不仅印刷本身,连带印刷而成的图像、即印刷品也会被考虑,因此,除了对复印技术领域里形成的图像、即复印品的要求之外,更为重要的是能形成具有长期稳定画质的图像的要求。
为了在印字速度高速化的基础上进而寻求图像的稳定性,必须使新供给的作为显影剂的碳粉在短时间内混合并带电。然而,由于伴随印字速度的高速化碳粉的供给速度也随之高速化,并且,由于碳粉具有的起电能力不足,导致作为显影剂的碳粉的带电不充分,进而会导致该碳粉的带电量不均一,因此存在因碳粉没有充分带电,出现碳粉飞散及底灰的问题。
另外,在长时间的使用显影剂时,因图像形成装置的使用环境不同,作为显影剂的碳粉所具有的带电性也会发生变化,因此,还存在所得到的图像、特别是全黑图像、半色调图像等时候,会发生浓度变化的问题。
发明内容
本发明是在上述背景的基础上进行的,是在针对电荷调节剂的带电调节性能反复进行研究,发现了在制备偶氮类金属络合物电荷调节剂的工序中,使单偶氮化合物经金属络盐化后得到的偶氮类金属络盐与由氨水及无机铵盐构成的铵反离子形成剂进行离子交换反应,将在合成铵离子作为反离子的偶氮类金属络合物的过程中生成的副产物离子尽量去除,以及将无机铵盐带入的阴离子去除,可以提高电荷调节剂的带电性能这一规律后完成的。
本发明的目的是为了解决上述技术问题,提供一种具有优异带电调节性能的电荷调节剂的制备方法。
本发明的另一目的是提供一种由本发明的制备方法制得的电荷调节剂。
本发明的进一步目的是提供一种含有本发明电荷调节剂的具有优异起电特性,即使在高印字速度下,形成图像时也不会产生飞散和底灰、可获得高质量图像的碳粉。
电荷调节剂的制备方法含有以下工序:使下述通式(1)所示的单偶氮化合物及络合剂发生反应得到偶氮类金属络盐,通过使该偶氮金属络盐和由尿素及无机铵盐构成的铵反离子形成剂进行离子交换反应,合成下述通式(2)所示的偶氮类金属络合物,
通式(1)
式中,Ar1及Ar2各自独立地表示芳香族;
通式(2)
式中,Ar1及Ar2各自独立地表示芳香族。M表示3价金属离子,优选M为铁离子。
在本发明的电荷调节剂制备方法中,偶氮类金属络盐与尿素为1∶3~20当量比最为适宜;偶氮类金属络盐与使用的无机铵盐为0.5~2当量比最为适宜。
在本发明的电荷调节剂制备方法中,通过偶氮类金属络盐和铵反离子形成剂进行离子交换反应而得到的反应生成物中的,通式(2)所示偶氮类金属络合物的含有(质量)比率控制在85%以上。
本发明的电荷调节剂是通过上述制备方法获得的。
本发明的碳粉中含有通过上述电荷调节剂制备方法获得的电荷调节剂。
本发明的电荷调节剂是由上述通式(2)所示的偶氮类金属络合物(以下,称作“特定偶氮类金属络合物”)构成的电荷调节剂,是采用含有“使上述通式(1)所示的单偶氮化合物(以下,称作“原料偶氮化合物”)及络合剂发生反应得到偶氮类金属络盐(以下,称作“特定中间体”),通过使该偶氮类金属络盐和由尿素及无机铵盐构成的铵反离子形成剂(以下,称作“特定反离子形成剂”)进行反应,合成特定偶氮类金属络合物”这一工序的制备方法制备的。
在表示特定偶氮类金属络合物的通式(2)中,Ar1及Ar2各自独立地表示芳香族,这里的Ar1及Ar2既可以是同一物质,也可以是不同物质。
作为表示Ar1基及Ar2基的芳香族基,可以列举出诸如无取代或含有取代基的苯基、无取代或含有取代基的萘基等。
另外,在通式(2)中,M表示3价的金属离子,不过,这里的M最好是铁离子。
作为适合的特定偶氮类金属络合物的具体例子,可以举出下述通式(3)中所示的偶氮类金属络合物,并且,在该通式(3)中,R1、R2及R4~R6为氢原子,R3为氯原子最为理想。
通式(3)
式中,R1~R4各自独立地表示氢原子、碳原子数1~18的直链或支链的烷烃基、碳原子数2~18的直链或支链的烯烃基、无取代或含有取代基的磺酰胺基、甲磺酰胺基、羟基、碳原子数1~18的烷氧基、乙酰胺基、苯甲酰胺基、卤素原子、硝基、无取代或含有取代基的芳基。R5表示氢原子、碳原子数1~18的直链或支链的烷烃基、羟基、碳原子数1~18的烷氧基。R6表示氢原子、碳原子数1~18的直链或支链的烷烃基、羟基、羧基、卤素原子、碳原子数1~18的烷氧基。
像这样的由特定偶氮类金属络合物构成的电荷调节剂,可以通过含有“使原料偶氮化合物及络合剂在特定反离子形成剂的存在下进行反应,原料偶氮化合物及络合剂经过络合反应的过程(以下,简称“络合反应过程”)合成的特定中间体,该中间体与特定反离子形成剂经过离子交换反应的过程(以下,简称“离子交换反应过程”)合成特定偶氮类金属络合物”这一络合工序的制备方法进行制备。
作为供应给络合工序的原料偶氮化合物,应当根据需合成的特定偶氮类金属络合物进行适当选择。例如,如果作为特定偶氮类金属络合物欲获得上述通式(3)所示偶氮类铁络合物的话,则可使用下述通式(4)所示的偶氮化合物:
通式(4)
式中,R1~R4各自独立地表示氢原子、碳原子数1~18的直链或支链的烷烃基、碳原子数2~18的直链或支链的烯烃基、无取代或含有取代基的磺酰胺基、甲磺酰胺基、羟基、碳原子数1~18的烷氧基、乙酰胺基、苯甲酰胺基、卤素原子、硝基、无取代或含有取代基的芳基。R5表示氢原子、碳原子数1~18的直链或支链的烷烃基、羟基、碳原子数1~18的烷氧基。R6表示氢原子、碳原子数1~18的直链或支链的烷烃基、羟基、羧基、卤素原子、碳原子数1~18的烷氧基。
作为络合剂,可以使用诸如铬水杨酸钠、钴水杨酸钠、乙酸铬、乙酸钴、乙酸亚铁、硫酸铬、硫酸钴、硫酸亚铁、氯化铬、氯化钴、氯化亚铁等。
这里络合剂的使用量,与原料偶氮化合物摩尔比为1mol∶1.0~1.6mol较合适,并且,优选摩尔比为1mol∶1.05~1.30mol。
特定反离子形成剂是含有尿素及无机铵盐的物质,作为构成该特定反离子形成剂的无机铵盐,可使用诸如氯化铵、硫酸铵等。
构成特定反离子形成剂的尿素的使用量最好远大于无机铵盐的使用量,具体来说,对络合形成反应过程中生成的特定中间体而言,与构成特定反离子形成剂的尿素的使用量为1∶3~20的当量比较合适,并且,优选1∶5~15的当量比。
尿素的使用量过大时,尽管能够使作为特定反离子形成剂使用的无机铵盐的使用量减小,从而可以抑制电荷调节剂中作为杂质的离子性成分的含有。但是,因其使离子交换反应的反应速度下降的同时,尿素加水分解产生的碳酸生成的气体还会导致过度起泡,所以在制备方面而言不甚理想。而另一方面,如果尿素的使用量过小的话,存在作为特定反离子形成剂使用的无机铵盐的使用量增大,于是身为抗衡离子的阴离子作为杂质被大量带进来,而因为它们的存在使电荷的泄漏变得容易发生,因此,所得到的电荷调节剂可能不具备所期望的带电调节性能。
另一方面,对络合形成反应过程中生成的特定中间体而言,与构成特定反离子形成剂的无机铵盐的使用量为1∶0.5~2的当量比较合适,并且,更优选在1∶0.7~1.5的当量比。
无机铵盐的使用量过大时,所得到的电荷调节剂可能不具备所期望的带电调节性能。而另一方面,无机铵盐的使用量过小时,则有离子交换反应的反应速度下降,从而收率下降的的可能。
在与络合工序的络合形成反应过程及离子交换反应过程相关联的反应体系当中,作为溶媒使用水和有机溶剂的混合溶液最适合。
作为构成这个混合溶剂的有机溶剂,可以举出诸如亲水性有机溶剂、胺类溶剂、醚类溶剂、酮类溶剂、亚砜类溶剂,以及与无取代或含有取代基的芳香族化合物相关联的芳香族类溶剂等。
在这里,作为亲水性有机溶剂,醇类或二醇类较为适宜,具体来说,可以列举出乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、戊醇、苯甲醇、环己醇及双丙酮醇等醇、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、丙二醇单乙醚、二甘醇单乙醚、二甘醇单丁醚、二丙二醇单乙醚等二醇的单烷基醚、乙二醇乙酸酯、丙二醇乙酸酯等二醇的乙酸酯等、乙二醇、二甘醇、丙二醇、三甘醇、四甘醇、聚乙二醇、及丁二醇等二醇。
作为这些亲水性有机溶剂,优选碳原子数1~8的醇类或碳原子数2~18的二醇类。
在络合工序中,至少要求离子交换反应过程的反应体系为碱性,优选pH在8以上的碱性。
另外,与络合工序相关联的反应条件为,例如,反应温度是60-150℃,反应时间是1~5小时。优选反应温度是65~80℃、反应时间是2~4小时。
在这里,既可以将络合工序络合形成反应过程及离子交换反应过程连续地在同一反应容器内进行,也可以将每个反应过程分别使用反应容器进行。如选择分别进行,还可以在各反应过程中通过滤取反应生成物获得滤饼,或将滤饼进行干燥处理得到干燥品,以用到下一个过程或下个工序中。
通过对在像这样的络合工序中获得的反应生成物进行水洗处理及干燥处理等后处理工序,可得到由在该络合工序中合成的特定偶氮类金属络合物构成的电荷调节剂。
上述电荷调节剂的制备方法,在离子交换反应过程中,尿素作为特定反离子形成剂与无机铵盐一起使用,通过对尿素的大量使用可以减少无机铵盐的使用量。可以将在进行离子交换反应时,作为特定偶氮类金属络合物以外的副生成物中,以氢离子或钠离子作为反离子的偶氮类金属络合物(以下,统一称作“非铵离子对金属络合物”)、或无机铵盐中的阴离子作为杂质去除,以抑制反应体系中供应无机铵盐而生成的杂质的含有量。由此,便可在络合形成工序中获得内含高比例的将铵离子作为反离子的特定偶氮类金属络合物反应生成物,因此,可得到具有优异带电调节性能的电荷调节剂。
在这里,因为含有非铵离子对金属络合物及离子性成分等杂质,所以会对所得电荷调节剂的带电调节性能产生不良影响,理由是,当非铵离子对金属络合物存在时,这些非铵离子对金属络合物各自拥有的带电特性因其种类的不同而不同,并且,特定偶氮类金属络合物拥有的带电特性也会不同,因此,可以推测,含有高比例的这种非铵离子对金属络合物的电荷调节剂,带电分布会增大。另一方面,可以推测,当存在离子性成分时,尤其是在高温高湿环境下,容易产生带电的泄漏,因此,电荷调节剂无法获得高的带电调节性能。
另外,将尿素作为特定反离子形成剂大量使用时,即使尿素的大量使用也不会对所得电荷调节剂的带电调节性能产生恶劣影响,因为尿素因加水分解而生成铵离子,与此同时还生成了碳酸,但是该碳酸同因无机铵盐被供应到反应中而生成的离子等相比能轻易地除去,难以进入反应生成物中变成络合物的构成要素。
在这个电荷调节剂的制备方法中,实际上,作为络合工序的反应生成物,可得到含有特定偶氮类金属络合物、以氢离子为反离子的偶氮类金属络合物和以钠离子为反离子的偶氮类金属络合物,共3种络合物的混合体,该反应生成物中特定偶氮类金属络合物的含有比例(质量)可达85%以上。
在与本发明的电荷调节剂的制备方法相关联的络合工序中获得的反应生成物中,特定偶氮类金属络合物的含有比率(质量)在85%以上较为合适,尤其在90%以上最为理想。
上述作用效果,与通式(2)中的M为铬离子的偶氮类铬络合物构成的电荷调节剂相比,一般会被认为带电性能较弱,这一点在通式(2)中的M为铁离子的偶氮类铁络合物构成的电荷调节剂上体现得最为明显。
本发明的电荷调节剂可以适用于作为构成电子照相用显影剂的碳粉的构成材料。
本发明的碳粉含有的上述偶氮类金属络合物电荷调节剂为必要成分,而作为其构成成分,除必要成分电荷调节剂以外,还含有诸如树脂、着色剂、根据必要作为定影性改良剂使用的离型剂以及外添剂等添加剂。
在这里,构成本发明碳粉的除电荷调节剂以外的构成成分,没有特别规定,可以适当地选用至今为止公开了的物质。
具体来讲,作为树脂,可列举出苯乙烯丙稀树脂、聚酯树脂、环氧树脂等热可塑性树脂。这些树脂可以单独或两种以上组合使用。
另外,作为着色剂,可以使用碳黑、磁铁矿、颜料及染料。
此外,作为离型剂,可使用临界表面张力低、熔点低的结晶性物质。具体来说,可列举出低分子量聚丙烯、低分子量聚乙烯、费歇尔-托晋希蜡(Fischer-Tropsch wax)、微晶蜡、固体石腊等碳氢化合物类石蜡、山嵛酸脂肪醇(Stearyl behenate alcohol ester)等长链羧酸酯类、季戊四醇四山嵛酸酯(Pentaerythtol tetra behenate ester)等长链羧酸酯类、巴西棕榈蜡(carnauba wax)等天然石蜡等等。离型剂的添加量,对碳粉整体而言在1~5(质量)%比较适合,尤其在2~10(质量)%最为理想。
关于本发明的碳粉中的电荷调节剂的含有比例,相对构成该碳粉的电荷调节剂以外的所有构成成分合计100质量单位而言,在0.1~5质量单位比较合适,在0.5~2质量单位更理想。
若电荷调节剂的含有比例过小,存在碳粉无法获得充分带电性的可能性。而另一方面,若电荷调节剂的含有比例过大,则存在因该电荷调节剂具有的导电性而导致电荷泄漏,于是碳粉无法获得充分的带电性,与此同时,显影辊等图像形成装置的构成材料受到污染,尤其是当碳粉作为双组分显影剂的构成材料被使用时,因载体被污染而可能导致碳粉无法获得充分带电。
作为本发明的碳粉制备方法,没有什么特别的限定,是作为为了制备碳粉的方法而被普遍使用的。它可以适当地使用熔融混炼粉碎法及聚合法等传统的众所周知的手法。
如上述本发明的碳粉,即可以作为磁性或非磁性的单组分显影剂使用,也可以与载体混合作为双组分显影剂使用。
将该碳粉作为磁性单组分显影剂使用时,可以作为着色剂适当地使用磁铁矿,尤其是使用数平均一次粒径在80~200nm的最为理想。磁铁矿有立方晶体、球状、八面体状等形状,若想使碳粉带红色,使用球状的较适合;若想使碳粉带蓝色,使用立方晶体的较适合。在构成磁性单组分显影剂的碳粉中,着色剂的添加量依据显影方式的不同而不同,不过,如果是非接触显影方式的话,相对碳粉整体质量比在35~45%较适合。如果该添加量过小的话,有可能发生碳粉的飞散,而另一方面,如果该添加量过大的话,有可能得不到良好的显影性。
将该碳粉作为双组分显影剂使用时,作为着色剂使用碳黑较合适,其添加量相对碳粉整体质量比在5~10%较适合。此外,为了调节碳粉的色泽,还可使用彩色颜料。
像这样将该碳粉作为双组分显影剂使用时,作为构成该双组分显影剂的载体,可以使用铁、铁酸盐、磁铁矿等金属或金属化合物、以及这些金属与铝、铅等金属的合金等一直以来众所周知的金属材料,尤其是使用铁酸盐较合适,而更进一步,使用不含有铜和锌、含有碱金属和碱土金属的轻金属铁酸盐最为理想。还有,作为载体,以这些金属材料作为核,核表面最好使用覆盖了硅(氧)树脂、苯乙烯丙烯树脂、丙烯树脂、含氟树脂等树脂的材料,至于载体的粒径体积平均粒径在30~100μm最为理想。
本发明的碳粉因为含有具有优异带电调节性能的电荷调节剂,所以即使长期地处于高温高湿或低温低湿等广泛的使用环境下,也能稳定地获得高质量的图像。此外,在高速印刷的图像形成条件下,该碳粉不论作为单组分显影剂或双组分显影剂的哪一种构成材料使用,都能获得优异的起电特性,因此,不会发生诸如因碳粉带电量不均一而导致飞散或底灰的现象,可以获得高质量的图像。
因此,本发明的有益效果为:
1、由于利用本发明,可以在离子交换反应过程中,对给带电调节性能带来不良影响的,将铵离子之外的离子作为反离子的偶氮类金属络合物,及含有的离子性成分等杂质进行抑制,因此可获得内含高比例的,将铵离子作为反离子的特定偶氮类金属络合物、并由此具有了优异带电调节性能的电荷调节剂以及其制备方法。
2、由于本发明的碳粉中含有具备上述优异的带电调节性能的电荷调节剂,使用该碳粉,可获得不受环境因素影响的高质量图像,并且,可获得具有优异起电特性的碳粉,即使在高印字速度下,形成图像时也不会出现因碳粉的带电量不均引起的碳粉飞散和底灰现象,可以得到高质量图像。
具体实施方式
以下,就本发明的实施例进行说明,但本发明并不仅限于此。
实施例1(电荷调节剂的制造例)
首先,通过将190ml纯水、25g浓度37%的盐酸、14.4g(0.1mol)2-氨基-4-氯苯酚装于容器中搅拌使其固体部分溶解以后,将所得溶液冷却至3℃,一边调整溶液温度使其不超过5℃,一边滴加60ml(0.3mol)浓度36%的亚硝酸钠溶液,滴加结束后,边调整溶液温度至3℃边使其反应2小时,得到重氮盐溶液。
接着,通过将165ml纯水、30g(0.15mol)浓度20%的氢氧化钠溶液、26.3g(0.1mol)萘酚AS(3-Hydroxy-2-naphthanilide)装于容器中搅拌使其固体部分溶解以后,将所得溶液冷却至3℃,将上述配置好的重氮盐溶液全部加入,反应温度10℃条件下,使反应5小时直至重氮盐从反应体系中消失,由此得到偶合溶液。向所得偶合溶液中添加100ml的甲醇、30g(0.15mol)浓度20%的氢氧化钠溶液、2.8g(0.05mol)氯化铵(NH4Cl)、15g(0.32mol)尿素以后,再滴加浓度20%的氯化铁(FeCl3)溶液40.6g,滴加结束后,将溶液升温至70℃使其反应2.5小时。将所得反应溶液冷却至60℃以后,过滤、洗涤、干燥得到43g反应生成物。
另外,在该络合工序中的作为特定反离子形成剂的尿素的使用量,对偶氮类铁络盐是13当量,另一方面,氯化铵的使用量,对偶氮类铁络盐是1.05当量。
经核磁共振分析、质谱分析、元素分析、及其原子吸收分析确认,所得反应生成物是上述通式(3)中R1、R2及R4~R6为氢原子、R3为氯原子的偶氮类铁络合物(以下简称“铵离子对铁络合物(A)”)、该铵离子对铁络合物(A)中的铵离子换成氢离子作为反离子的偶氮类铁络合物、该铵离子对铁络合物(A)中的铵离子换成钠离子作为反离子的偶氮类铁络合物共3种络合物的混合体。而且,经核磁共振分析、质谱分析、元素分析、及其原子吸收分析确认,反应生成物中铵离子对铁络合物(A)的含有比例为97(质量)%。以下,将该反应生成物作为“电荷调节剂(1)”。
实施例2(电荷调节剂的制造例)
将实施例1中的氯化铵的使用量从2.8g(0.05mol)改作1.4g(0.025mol),除此之外其它与实施例1一样进行,获得反应生成物。
另外,在该络合工序中的作为特定反离子形成剂的尿素的使用量,相对偶氮类铁络盐是13当量,另一方面,氯化铵的使用量,相对偶氮类铁络盐是0.52当量。
经核磁共振分析、质谱分析、元素分析、及其原子吸收分析确认,所得反应生成物是上述通式(3)中R1、R2及R4~R6为氢原子、R3为氯原子的铵离子对铁络合物(A)、该铵离子对铁络合物(A)中的铵离子换成氢离子作为反离子的偶氮类铁络合物、该铵离子对铁络合物(A)中的铵离子换成钠离子作为反离子的偶氮类铁络合物共3种络合物的混合体。而且,经核磁共振分析、质谱分析、元素分析、及其原子吸收分析确认,反应生成物中铵离子对铁络合物(A)的含有比例为96(质量)%。以下,将该反应生成物作为“电荷调节剂(2)”。
实施例3(电荷调节剂的制造例)
将实施例1中的氯化铵的使用量从2.8g(0.05mol)改作3.5g(0.065mol),除此之外其它与实施例1一样进行,获得反应生成物。
另外,在该络合工序中的作为特定反离子形成剂的尿素的使用量,对偶氮类铁络盐是13当量,另一方面,氯化铵的使用量,相对偶氮类铁络盐是1.31当量。
经核磁共振分析、质谱分析、元素分析、及其原子吸收分析确认,所得反应生成物是上述通式(3)中R1、R2及R4~R6为氢原子、R3为氯原子的铵离子对铁络合物(A)、该铵离子对铁络合物(A)中的铵离子换成氢离子作为反离子的偶氮类铁络合物、该铵离子对铁络合物(A)中的铵离子换成钠离子作为反离子的偶氮类铁络合物共3种络合物的混合体。而且,经核磁共振分析、质谱分析、元素分析、及其原子吸收分析确认,反应生成物中铵离子对铁络合物(A)的含有比例为98(质量)%。以下,将该反应生成物作为“电荷调节剂(3)”。
实施例4(电荷调节剂的制造例)
将实施例1中的尿素的使用量从15g(0.32mol)改作9.5g(0.20mol),除此之外其它与实施例1一样进行,获得反应生成物。
另外,在该络合工序中的作为特定反离子形成剂的尿素的使用量,对偶氮类铁络盐是8.3当量,另一方面,氯化铵的使用量,相对偶氮类铁络盐是0.52当量。
经核磁共振分析、质谱分析、元素分析、及其原子吸收分析确认,所得反应生成物是上述通式(3)中R1、R2及R4~R6为氢原子、R3为氯原子的铵离子对铁络合物(A)、该铵离子对铁络合物(A)中的铵离子换成氢离子作为反离子的偶氮类铁络合物、该铵离子对铁络合物(A)中的铵离子换成钠离子作为反离子的偶氮类铁络合物共3种络合物的混合体。而且,经核磁共振分析、质谱分析、元素分析、及其原子吸收分析确认,反应生成物中铵离子对铁络合物(A)的含有比例为91(质量)%。以下,将该反应生成物作为“电荷调节剂(4)”。
实施例5(电荷调节剂的制造例)
将实施例1中的氯化铵(NH4Cl)的使用量从2.8g(0.05mol)改作3.5g(0.065mol),并且,将尿素的使用量从15g(0.32mol)改作9.5g(0.20mol),除此之外其它与实施例1一样进行,获得反应生成物。
另外,在该络合工序中的作为特定反离子形成剂的尿素的使用量,对偶氮类铁络盐是8.28当量,另一方面,氯化铵的使用量,对偶氮类铁络盐是1.31当量。
经核磁共振分析、质谱分析、元素分析、及其原子吸收分析确认,所得反应生成物是上述通式(3)中R1、R2及R4~R6为氢原子、R3为氯原子的铵离子对铁络合物(A)、该铵离子对铁络合物(A)中的铵离子换成氢离子作为反离子的偶氮类铁络合物、该铵离子对铁络合物(A)中的铵离子换成钠离子作为反离子的偶氮类铁络合物共3种络合物的混合体。而且,经核磁共振分析、质谱分析、元素分析、及其原子吸收分析确认,反应生成物中铵离子对铁络合物(A)的含有比例为93(质量)%。以下,将该反应生成物作为“电荷调节剂(5)”。
实施例6(电荷调节剂的制造例)
将实施例1中的2-氨基-4-氯苯酚0.1mol换成2-氨基苯酚0.1mol,除此之外其它与实施例1一样进行,获得反应生成物。
另外,在该络合工序中的作为特定反离子形成剂的尿素的使用量,对偶氮类铁络盐是13当量,另一方面,氯化铵的使用量,对偶氮类铁络盐是0.52当量。
经核磁共振分析、质谱分析、元素分析、及其原子吸收分析确认,所得反应生成物是上述通式(3)中R1~R6为氢原子的偶氮类铁络合物(以下称作“铵离子对铁络合物(B)”)、该铵离子对铁络合物(B)中的铵离子换成氢离子作为反离子的偶氮类铁络合物、该铵离子对铁络合物(B)中的铵离子换成钠离子作为反离子的偶氮类铁络合物共3种络合物的混合体。而且,经核磁共振分析、质谱分析、元素分析、及其原子吸收分析确认,反应生成物中铵离子对铁络合物(B)的含有比例为98(质量)%。以下,将该反应生成物作为“电荷调节剂(6)”。
实施例7(电荷调节剂的制造例)
将实施例1中的2-氨基-4-氯苯酚0.1mol换成2-氨基-4,6-二硝基苯酚0.1mol,除此之外其它与实施例1一样进行,获得反应生成物。
另外,在该络合工序中的作为特定反离子形成剂的尿素的使用量,对偶氮类铁络盐是13当量,另一方面,氯化铵的使用量,对偶氮类铁络盐是0.52当量。
经核磁共振分析、质谱分析、元素分析、及其原子吸收分析确认,所得反应生成物是上述通式(3)中R2及R4~R6为氢原子、R1及R3为硝基的偶氮类铁络合物(以下称作“铵离子对铁络合物(C)”)、该铵离子对铁络合物(C)中的铵离子换成氢离子作为反离子的偶氮类铁络合物、该铵离子对铁络合物(C)中的铵离子换成钠离子作为反离子的偶氮类铁络合物共3种络合物的混合体。而且,经核磁共振分析、质谱分析、元素分析、及其原子吸收分析确认,反应生成物中铵离子对铁络合物(C)的含有比例为98(质量)%。以下,将该反应生成物作为“电荷调节剂(7)”。
实施例8(电荷调节剂的制造例)
将实施例1中的2-氨基-4-氯苯酚0.1mol换成2-氨基-4-硝基苯酚0.1mol,除此之外其它与实施例1一样进行,获得反应生成物。
另外,在该络合工序中的作为特定反离子形成剂的尿素的使用量,对偶氮类铁络盐是13当量,另一方面,氯化铵的使用量,对偶氮类铁络盐是0.52当量。
经核磁共振分析、质谱分析、元素分析、及其原子吸收分析确认,所得反应生成物是上述通式(3)中R1、R2及R4~R6为氢原子、R3为硝基的偶氮类铁络合物(以下称作“铵离子对铁络合物(D)”)、该铵离子对铁络合物(D)中的铵离子换成氢离子作为反离子的偶氮类铁络合物、该铵离子对铁络合物(D)中的铵离子换成钠离子作为反离子的偶氮类铁络合物共3种络合物的混合体。而且,经核磁共振分析、质谱分析、元素分析、及其原子吸收分析确认,反应生成物中铵离子对铁络合物(D)的含有比例为98(质量)%。以下,将该反应生成物作为“电荷调节剂(8)”。
比较例1(电荷调节剂的制造例)
将实施例1中的氯化铵(NH4Cl)的使用量从2.8g(0.05mol)改作14g(0.26mol),并且,替代尿素使用氨2.5g(0.147mol),除此之外其它与实施例1一样进行,获得反应生成物。
另外,在该络合工序中的作为特定反离子形成剂的氨的使用量,对偶氮类铁络盐是2.95当量,另一方面,氯化铵的使用量,对偶氮类铁络盐是5.25当量。
经核磁共振分析、质谱分析、元素分析、及其原子吸收分析确认,所得反应生成物是上述通式(3)中R1、R2及R4~R6为氢原子、R3为氯原子的铵离子对铁络合物(A)、该铵离子对铁络合物(A)中的铵离子换成氢离子作为反离子的偶氮类铁络合物、该铵离子对铁络合物(A)中的铵离子换成钠离子作为反离子的偶氮类铁络合物共3种络合物的混合体。而且,经核磁共振分析、质谱分析、元素分析、及其原子吸收分析确认,反应生成物中铵离子对铁络合物(A)的含有比例为76(质量)%。以下,将该反应生成物作为“比较用电荷调节剂(1)”。
比较例2(电荷调节剂的制造例)
替代实施例1中的氯化铵与尿素,使用氨5g(0.254mol),除此之外其它与实施例1一样进行,获得反应生成物。
另外,在该络合工序中的作为特定反离子形成剂的氨的使用量,对偶氮类铁络盐是5.9当量。
经核磁共振分析、质谱分析、元素分析、及其原子吸收分析确认,所得反应生成物是上述通式(3)中R1、R2及R4~R6为氢原子、R3为氯原子的铵离子对铁络合物(A)、该铵离子对铁络合物(A)中的铵离子换成氢离子作为反离子的偶氮类铁络合物、该铵离子对铁络合物(A)中的铵离子换成钠离子作为反离子的偶氮类铁络合物共3种络合物的混合体。而且,经核磁共振分析、质谱分析、元素分析、及其原子吸收分析确认,反应生成物中铵离子对铁络合物(A)的含有比例为65(质量)%。以下,将该反应生成物作为“比较用电荷调节剂(2)”。
使用在实施例1~实施例8以及比较例1~比较例2中所得的电荷调节剂,利用以下的方法制备碳粉,再用所得到的碳粉制备了双组分显影剂。
首先,将1质量单位的电荷调节剂、100质量单位的苯乙烯丙稀树脂(苯乙烯∶丙烯酸丁酯∶甲基丙烯酸甲酯(质量比)=70∶20∶5、软化点128℃)、8质量单位的碳黑“Mogul L”(CABOT公司制造)、6质量单位的低分子聚丙烯“660P”(三洋化成工业公司制造)用分色混合机混合,再将所得到的混合物用双轴挤出机进行熔融混炼,冷却后,用气流粉碎机粉碎,用旋流分级机分级,由此获得了体积平均粒径为8.5μm的着色粒子。
接着,通过向100质量单位的所得着色粒子中添加0.8质量单位的数平均一次粒子径12nm、疏水度67的疏水性二氧化硅,并用分色混合机混合,得到了碳粉。
以下,将使用了电荷调节剂(1)~(8)制备的碳粉分别称作碳粉(1)~(8),并且,将使用了比较用电荷调节剂(1)~(2)作为电荷调节剂的碳粉分别称作比较用碳粉(1)~(2)。
通过将所得各碳粉与体积平均粒径65μm的覆盖了硅(氧)树脂的由轻金属铁酸盐构成的载体混合,得到了碳粉浓度为8%的双组分显影剂。
以下,将使用了碳粉(1)~(8)作为碳粉的双组分显影剂分别称作显影剂(1)~(8),并且,将使用了比较用碳粉(1)~(2)作为碳粉的双组分显影剂分别称作比较用显影剂(1)~(2)。
关于如此获得的显影剂(1)~(8)及比较用显影剂(1)~(2),采用下述方法对碳粉的起电特性、碳粉的带电稳定性及所成图像的图质进行了评价。其结果见表1~3。
(1)起电特性
将构成显影剂(1)~(8)及比较用显影剂(1)~(2)的碳粉和载体分别以碳粉1g、载体10g称量装入容积20ml的玻璃管中,在常温常湿(温度20℃、湿度50%RH)环境下,用YAYOI式振荡机进行搅拌,再用带电量测定装置“TB-200”(东芝公司制造)在常温常湿环境下对搅拌1分钟、2分钟、5分钟、10分钟、20分钟及60分钟后的带电量进行了测定。
(2)带电稳定性
将构成显影剂(1)~(8)及比较用显影剂(1)~(2)的碳粉和载体分别以碳粉1g、载体10g称量装入容积20ml的玻璃管中,用带电量测定装置“TB-200”(东芝公司制造)在常温常湿环境下对其带电量(表1中表示为“初期带电量”)进行测定,其后,在高温高湿(温度35℃、湿度85%RH)环境下放置一昼夜,再次进行了带电量(表1中表示为“放置后带电量”)的测定。
(3)图像的图质
分别使用显影剂(1)~(8)及比较用显影剂(1)~比较用显影剂(2),利用能以每分钟105张的速度进行图像形成的复印机,根据接触显影方式的不同,分别在常温常湿(温度20℃、湿度50%RH)环境下和高温高湿(温度35℃、湿度85%RH)环境下,采用“图像尺寸A4,像素率5%,对50张A4转印纸连续进行图像形成后休止1分钟”的图像形成模式,在总共10万张的转印纸上进行图像形成,将图像形成刚开始时形成的初期图像(表2及表3中直接表示为“初期”)和第10万张形成的图像(表2及表3中直接表示为“10万张”)上的全黑图像的浓度(表2及表3中表示为“图像浓度”)、以及空白部分上的底灰浓度作为当转印纸的反射浓度为0%时的相对反射浓度,用GretagMacbeth公司制造的显像密度计“RD918”进行测定。
此外,除通过目测来确认初期图像和第10万张形成的图像中文字的清晰度之外,还分别对初期图像形成后及第10万张图像形成后的碳粉的带电量进行了测定。
【表1】
【表2】
【表3】
Claims (10)
2. 如权利要求1所述的电荷调节剂的制备方法,其特征是通式(2)中,M为铁离子。
3. 如权利要求1或2所述的电荷调节剂的制备方法,其特征是偶氮类金属络盐与尿素当量比为1∶3~20。
4. 如权利要求1或2所述的电荷调节剂的制备方法,其特征是偶氮类金属络盐与无机铵盐当量比为1∶0.5~2。
5. 如权利要求3所述的电荷调节剂的制备方法,其特征是偶氮类金属络盐与无机铵盐当量比为1∶0.5~2。
6. 如权利要求1或2中所述的电荷调节剂的制备方法,其特征是:通过偶氮类金属络盐和铵反离子形成剂进行离子交换反应,所得到的反应生成物中,通式(2)所示的偶氮类金属络合物的质量含有比率在85%以上。
7. 如权利要求4中所述的电荷调节剂的制备方法,其特征是通过偶氮类金属络盐和铵反离子形成剂进行离子交换反应,所得到的反应生成物中,通式(2)所示的偶氮类金属络合物的质量含有比率在85%以上。
8. 如权利要求5中所述的电荷调节剂的制备方法,其特征是通过偶氮类金属络盐和铵反离子形成剂进行离子交换反应,所得到的反应生成物中,通式(2)所示的偶氮类金属络合物的质量含有比率在85%以上。
9. 一种电荷调节剂,其特征是由上述权利要求1~8中任一项所述的电荷调节剂的制备方法制得。
10. 一种碳粉,其特征是含有权利要求9所述的电荷调节剂。
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