JP2020134860A - 液体現像剤及び液体現像剤の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
特に良好な現像特性を得るためには、液体現像剤のトナー粒子の分散安定性を確保しつつ、高い体積抵抗率を維持することが重要となっている。
また、特許文献2では以下の内容が開示されている。
ポリアミン化合物とヒドロキシカルボン酸自己縮合物との反応物である粒子分散剤、及び酸基含有樹脂を使用することにより、着色樹脂粒子の分散安定性を改善し、帯電特性を向上させることができる液体現像剤の製造方法。
また、特許文献2に記載された液体現像剤でも、酸基含有樹脂とトナー粒子分散剤との結合力が充分ではないため、良好な分散安定性は得られないことがわかった。
一方で、トナー粒子の分散剤を増量すると、トナー粒子の分散性は向上するものの、キャリア液体中に遊離するトナー粒子分散剤が増えるため、液体現像剤の体積抵抗率が低下し、現像性が低下してしまう。
そこで、本発明は、体積抵抗率が高く、分散安定性に優れた液体現像剤を提供するものである。また、本発明は、体積抵抗率が高く、分散安定性に優れた液体現像剤を製造する方法を提供するものである。
キャリア液体と、該キャリア液体に不溶なトナー粒子と、を含有する液体現像剤であっ
て、
下記式(1)で表される部分構造および下記式(1’)で表される部分構造からなる群より選ばれる少なくとも一の部分構造が、該トナー粒子の表面に、共有結合を介して結合している、
ことを特徴とする。
該式(1)および(1’)中、R1は置換基を有してもよい炭素数6〜20のアルキレン基または置換基を有してもよい炭素数6〜20のシクロアルキレン基を表し、pは1以上の整数を表し、*はトナー粒子の表面との結合部位を表す。
キャリア液体と、該キャリア液体に不溶なトナー粒子と、を含有する液体現像剤の製造方法であって、
下記式(3)で表される部分構造および下記式(3’)で表される部分構造からなる群より選ばれる少なくとも一の部分構造を有する化合物を、
該トナー粒子の表面に共有結合させる工程(I)を含む、
ことを特徴とする、液体現像剤の製造方法。
できる。また、本発明によれば、体積抵抗率が高く、分散安定性に優れた液体現像剤を製造する方法を提供することができる。
トナー粒子とトナー粒子分散剤とが、例えば酸塩基相互作用のような相互作用で吸着している場合は、トナー粒子分散剤がトナー粒子から遊離しやすく、安定してトナー粒子の分散性を維持できない。また、トナー粒子から遊離したトナー粒子分散剤により、液体現像剤の体積抵抗率が低下する。
このような構造をとることで、当該部分構造がトナー粒子表面からキャリア液体に遊離しにくくなる。したがって、このような液体現像剤は、経時でも安定して分散性を維持し、かつ、高い体積抵抗率を保持することができる。
[キャリア液体]
まず、キャリア液体は、体積抵抗率が高く電気絶縁性があり、室温付近で低粘度の液体であれば、特に制限されることはない。
該キャリア液体の体積抵抗率は、5×108Ω・cm〜1×1015Ω・cmであることが好ましく、1×109Ω・cm〜1×1013Ω・cmであることがより好ましい。体積抵抗率がこの範囲にあることで、良好な現像特性を有することができる。
キャリア液体の粘度は、25℃で0.5mPa・s〜100mPa・sであることが好ましく、より好ましくは0.5mPa・s〜20mPa・sである。
該SP値とは溶解度パラメーターのことである。SP値は、ヒルデブラント(Hildebrand)によって導入され、正則理論により定義された値であり、溶媒(又は溶質)の凝集エネルギー密度の平方根で示され、2成分系溶液の溶解度の目安となる。
該SP値は、コーティングの基礎と工学(53ページ、原崎勇次著、加工技術研究会)記載のFedorsによる原子及び原子団の蒸発エネルギーとモル体積から計算で求めた値である。
SP値の単位は、(cal/cm3)1/2であるが、
1(cal/cm3)1/2=2.046×103(J/m3)1/2
によって(J/m3)1/2の単位に換算することができる。
ンモービル社)、シェルゾールA100、シェルゾールA150(シェルケミカルズジャパン株式会社)、モレスコホワイトMT−30P(株式会社MORESCO)などのパラフィン系溶剤;などが挙げられる。
これらのキャリア液体は、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
該重合性液状化合物として、ラジカル重合性を有するもの、カチオン重合性を有するもの、及び両者を有するものなどがあるが、いずれでも好適に用いることができる。
例えば、ビニルエーテル化合物、ウレタン化合物、スチレン系化合物及びアクリル系化合物、並びに、エポキシ化合物及びオキセタン化合物などの環状エーテル化合物が挙げられる。該重合性液状化合物は、上記化合物を1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
トナー粒子は、上記キャリア液体に不溶である。また、下記式(1)で表される部分構造および下記式(1’)で表される部分構造からなる群より選ばれる少なくとも一の部分構造が、該トナー粒子の表面に、共有結合を介して結合している。
ここで、「キャリア液体に不溶」とは、温度25℃で、キャリア液体100質量部に対して、溶解するトナー粒子が1質量部以下であることをいう。
該式(1)および(1’)中、R1は置換基を有してもよい炭素数6〜20(好ましくは10〜18)のアルキレン基または置換基を有してもよい炭素数6〜20(好ましくは10〜18)のシクロアルキレン基を表し、pは1以上(好ましくは1〜5)の整数を表し、*はトナー粒子の表面との結合部位を表す。
ここで、R1が有してもよい置換基としては特に限定されず、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、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。
なお、R1に結合する酸素原子の結合箇所は、R1の末端の炭素原子でもよく、R1の末端以外の炭素原子でもよい。
このような化合物の中でも、10−ヒドロキシデカン酸、12−ヒドロキシステアリン酸などのヒドロキシカルボン酸の自己縮合物がより好ましい。
さらに好ましくは、前記式(1)で表される部分構造および前記式(1’)で表される部分構造は、下記式(2)で表される部分構造および下記式(2’)で表される部分構造
である。
(i)下記式(3)で表される部分構造を有する化合物と、一級アミノ基を有する塩基性の化合物と、を反応させてトナー粒子分散剤を得る。酸無水物基を有する結着樹脂と該トナー粒子分散剤とを反応させ、アミド結合を形成させる。
(ii)下記式(3’)で表される部分構造を有する化合物と、酸無水物基を有する結着樹脂と、を反応させ、エステル結合を形成させる。
なかでも、より良い体積抵抗率を得られるという観点から、アミド結合を形成させる(i)の方法が好ましい。
酸無水物基を有する結着樹脂は、公知の方法で製造することができる。
例えば、所望の組成と分子量を有する樹脂を合成した後、分子末端に、カルボン酸無水物を縮合させることで、酸無水物基を有する結着樹脂を得ることができる。また、所望の組成と分子量を有する樹脂を構成するモノマーと、カルボン酸無水物と、を有する単量体組成物を得た後、該単量体組成物を重合反応させて、酸無水物基を有する結着樹脂を得ることもできる。カルボン酸無水物としては、特に制限されず、公知のカルボン酸無水物を用いることができる。具体的には、例えば、トリメリット酸無水物、ピロメリット酸無水物、無水マレイン酸などが挙げられる。
結着樹脂中の、酸無水物基の基の含有量は、酸無水物基を導入できるモノマーの配合量を結着樹脂製造時に適宜変更することにより調整することができる。
一級アミノ基を持つ塩基性の化合物として、具体的には、PAAシリーズ(ニットーボーメディカル社製)などのポリアリルアミンが挙げられるが、これに限定されない。
一級アミノ基を有する塩基性の化合物と、式(3)で表される部分構造を有する化合物と、を反応させることにより、式(3)で表される部分構造を有する化合物を、一級アミノ基をさらに有するものとすることができる。
該アミン価は、一級アミノ基を持つ塩基性の化合物と、式(3)で表される部分構造を有する化合物と、の配合比率を適宜変更することにより調整することができる。
選ばれる少なくとも一の部分構造の含有量は、該結着樹脂100質量部に対して、0.5質量部〜5.0質量部であることが好ましい。より好ましくは、1.0質量部〜4.0質量部である。また、該式(3)で表される部分構造および該式(3’)で表される部分構造からなる群より選ばれる少なくとも一の部分構造を有する化合物の含有量は、該結着樹脂100質量部に対して、0.5質量部〜5.0質量部であることが好ましい。より好ましくは、1.0質量部〜4.0質量部である。この範囲にすることで、より良好なトナー粒子の分散性が得られる。
該含有量は、トナー粒子分散剤を製造する際の、式(3)で表される部分構造および式(3’)で表される部分構造からなる群より選ばれる少なくとも一の部分構造を有する化合物の配合量や、一級アミンを有する塩基性の化合物の配合量を適宜変更することにより、調整することができる。
結着樹脂は特に制限されることはないが、ポリエステル樹脂を含むことが好ましく、ポリエステル樹脂であることがより好ましい。結着樹脂中のポリエステル樹脂の含有量は、50質量%〜100質量%であることが好ましい。
該結着樹脂の重量平均分子量(Mw)は、15000以上が好ましく、18000以上がより好ましい。結着樹脂の重量平均分子量は、好ましくは50000以下である。当該数値範囲は、任意に組み合わせることができる。
結着樹脂の重量平均分子量は、温度などの重合条件や三官能基以上のモノマー量を適宜変更することなどにより調整することができる。
また、該結着樹脂中の分子量1000以下の成分の含有量は、5質量%以下であることが好ましく、4質量%以下であることがより好ましい。結着樹脂中の分子量1000以下の成分の含有量は、重合時の温度や時間、モノマー組成を適宜変更することなどにより調整することができる。
さらに、結着樹脂は、酸無水物基を含むこともできる。
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、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、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。
これらのアルコールモノマーは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
フタル酸、イソフタル酸、ジヒドロキシイソフタル酸、テレフタル酸、及びジヒドロキシ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。
これらのカルボン酸モノマーは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
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およびアルコールモノマーの少なくとも一は、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。
該樹脂としては、例えば、スチレンアクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ケイ素樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、アニリン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリカーボネート樹脂、およびこれらの共重合体などが挙げられる。
これらのポリエステル樹脂以外の樹脂は、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
該着色剤としては、特に限定されるものではなく、公知の有機顔料、及び無機顔料などが挙げられる。
該顔料の具体例としては、例えば、黄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。
白色を呈する顔料として、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。
これらの着色剤は、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
着色剤の含有量は、トナー粒子中の樹脂成分100質量部に対して、1質量部〜100質量部であることが好ましく、5質量部〜50質量部であることがより好ましい。
顔料分散剤としては、ヒドロキシ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、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、顔料誘導体などを挙げることができる。また、Solsperseシリーズ(日本ルーブリゾール株式会社)、バイロンシリーズ(東洋紡株式会社)などの市販の高分子分散剤を用いることも好ましい。
また、顔料分散助剤として、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および顔料分散助剤は、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。これらの顔料分散剤および顔料分散助剤の添加量は、顔料100質量部に対して、1質量部〜60質量部であることが好ましい。
具体的な電荷制御剤としては、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;水素添加レシチン及び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、ヒドロキシ安息香酸誘導体など。
これらの電荷制御剤は、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
各種添加剤として、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、防錆剤などを適宜選択して用いることができる。
次に本発明の製造方法について説明する。
すなわち、本発明は、キャリア液体と、該キャリア液体に不溶なトナー粒子と、を含有する液体現像剤の製造方法であって、
下記式(3)で表される部分構造および下記式(3’)で表される部分構造からなる群より選ばれる少なくとも一の部分構造を有する化合物を、
該トナー粒子の表面に共有結合させる工程(I)を含む、
ことを特徴とする、液体現像剤の製造方法に関する。
該式(3)および(3’)中、R1は置換基を有してもよい炭素数6〜20(好ましくは10〜18)のアルキレン基または置換基を有してもよい炭素数6〜20(好ましくは10〜18)のシクロアルキレン基を表し、pは1以上(好ましくは1〜5)の整数を表す。
ここで、R1が有してもよい置換基としては特に限定されず、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、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。
なお、R1に結合する酸素原子の結合箇所は、R1の末端の炭素原子でもよく、R1の末端以外の炭素原子でもよい。
コアセルベーション法については、例えば、特開2003−241439号公報、国際公開第2007/000974号および国際公開第2007/000975号に詳細が記載されている。
コアセルベーション法では、結着樹脂、該結着樹脂を溶解する溶剤、トナー粒子分散剤および該結着樹脂を溶解しない溶剤(例えば、キャリア液体)を混合し、該混合液から該結着樹脂を溶解する溶剤を除去して、溶解状態にあった該結着樹脂を析出させることにより、トナー粒子を、該結着樹脂を溶解しない溶剤中に分散させることができる。
酸無水物基を有する結着樹脂、および、
式(3)で表される部分構造および式(3’)で表される部分構造からなる群より選ばれる少なくとも一の部分構造を有する化合物、
を含有する混合液を準備する工程、
並びに、
該混合液にキャリア液体を添加する工程を含むことが好ましい。
上記の工程で使用できる溶剤としては、該結着樹脂を溶解できる溶剤であれば特に限定されない。例えば、テトラヒドロフランなどのエーテル類、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン類、酢酸エチルなどのエステル類、クロロホルムなどのハロゲン化物類を挙げることができる。さらに、該ポリエステル樹脂を溶解する場合には、トルエン、ベンゼンなどの芳香族炭化水素類であってもよい。
<トナー粒子の表面と、式(1)で表される部分構造および式(1’)で表される部分構造からなる群より選ばれる少なくとも一の部分構造と、の結合状態の確認方法>
トナー粒子の表面と、式(1)で表される部分構造および式(1’)で表される部分構造からなる群より選ばれる少なくとも一の部分構造と、が共有結合しているかどうかは、以下の方法で確認する。
10gの液体現像剤に、0.1mol/Lの塩酸エタノール溶液を、該液体現像剤中のキャリア液体100質量部に対して1質量部加えた後に5分間振とうし、凝集の有無を目視で確認する。トナー粒子が凝集した場合、トナー粒子の表面と、該部分構造と、が酸塩
基相互作用を介して結合していると判断する。トナー粒子が凝集しなかった場合、トナー粒子の表面と、該部分構造と、が共有結合していると判断する。
また、該共有結合がアミド結合およびエステル結合であるかは、10gの液体現像剤を遠心分離(150rpm、30分)することで得られるトナー粒子1gを、フーリエ変換赤外分光光度計(FTIR;Spectrum One、Perkin−Elmer社製)を用いて同定する。1650cm−1のピークの増加が確認された場合、トナー粒子の表面と、該部分構造と、がアミド結合を介して結合していると判断する。また、1175cm−1のピークの増加が確認された場合、トナー粒子の表面と、該部分構造と、がエステル結合を介して結合していると判断する。
なお、該部分構造、および、トナー粒子に含まれる結着樹脂からなる群より選ばれる少なくとも一が、アミド結合およびエステル結合からなる群より選ばれる少なくとも一の結合を有する場合、当該アミド結合およびエステル結合と、トナー粒子表面と該化合物とが形成するアミド結合およびエステル結合と、は、以下の方法で区別する。
下記方法により液体現像剤から結着樹脂を分離し、該結着樹脂のIRスペクトルを得る。また、下記方法により液体現像剤から該部分構造を分離し、該部分構造のIRスペクトルを得る。これらのIRスペクトルと、上記方法により得られたトナー粒子と該部分構造とが共有結合したもののIRスペクトルと、の差分を分析することで、区別する。
式(1)で表される部分構造および式(1’)で表される部分構造からなる群より選ばれる少なくとも一の部分構造の含有量は、以下のようにして算出する。
まず、10gの液体現像剤を遠心分離(150rpm、30分)することで得られるトナー粒子1gを、100mLのトルエン中に溶解する。ここに、1mol/Lの水酸化カリウムエタノール溶液10mLを加えて加熱(60℃、15分)し、加水分解する。得られた溶液を25℃に冷却し、100mLのヘキサンを加えて抽出分離した溶液を乾燥する。得られた固形分を、該部分構造の、結着樹脂に対する含有量として定量する。
該部分構造の構造は、得られた固形分0.01gを重クロロホルム5gに溶解し、フーリエ変換型核磁気共鳴装置 JNM−ECA(1H−NMR) 日本電子(株)製を用い、分析を行うことで同定する。
結着樹脂の重量平均分子量(Mw)、及び、結着樹脂中の分子量1000以下の成分の含有量は、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。
まず、10gの液体現像剤を遠心分離(150rpm、30分)することで得られるトナー粒子1gを、100mLのトルエン中に溶解する。ここに、1mol/Lの水酸化カリウムエタノール溶液10mLを加えて加熱(60℃、15分)し、加水分解する。得られた溶液を25℃に冷却し、100mLのヘキサンを加えて抽出分離した溶液を乾燥する。得られた固形分を、THFに溶解し、ろ別した溶液を乾燥し、結着樹脂を得る。
なお、結着樹脂を単独で入手可能な場合は、それを用いて下記GPCを行うこともできる。
次に、得られた結着樹脂を、結着樹脂濃度が1.0質量%になるように下記溶液に加え、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」[東ソー株式会社製]
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[東ソー株式会社製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。
酸無水物基の含有量は、以下のようにして測定する。
1gの結着樹脂を100mLのテトラヒドロフランに溶解させ、0.1mol/Lのオクチルアミンを含むエタノール溶液20ml加え、オクチルアミンと酸無水物基とを反応させる。その後、過剰のオクチルアミンを、0.01mol/Lの塩酸−エタノール混合溶液で滴定する。
また、上記方法では酸無水物基の含有量を測定できない場合には、以下の方法で測定する。
0.1gの結着樹脂を10mLの重クロロホルムに溶解し、フーリエ変換型核磁気共鳴装置 JNM−ECA(1H−NMR) 日本電子(株)製を用いて結着樹脂の組成分析を行う。酸無水物基の含有量については、FT−IRを用い、ATR法により酸無水物基の特徴である1780cm−1のピーク量を、カルボキシ基の特徴である1770cm−1付近のカルボニルピークと比べることで算出する。カルボキシ基の含有量については、フーリエ変換型核磁気共鳴装置により算出する。
液体現像剤から結着樹脂を分離する方法は、以下の通りである。
まず、10gの液体現像剤を遠心分離(150rpm、30分)することで得られるトナー粒子1gを、100mLのトルエン中に溶解する。ここに、1mol/Lの水酸化カリウムエタノール溶液10mLを加えて加熱(60℃、15分)し、加水分解する。得られた溶液を25℃に冷却し、100mLのヘキサンを加えて抽出分離した溶液を乾燥する。得られた固形分を、THFに溶解し、ろ別した溶液を乾燥し、結着樹脂を得る。
式(3)で表される部分構造を有する化合物のアミン価の測定における基本操作はASTM D2074に基づく。
具体的には、以下の方法により求める。
1)式(3)で表される部分構造を有する化合物0.5g〜2.0gを精秤する。このときの質量をM2(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[自動滴定測定装置「COM−2500」、平沼産業株式会社製]を用い、25℃で滴定を行う。
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B2(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。
アミン価[mgKOH/g]=(S−B2)×f×5.61/M2
液体現像剤から式(3)で表される部分構造を有する化合物を分離する方法は、以下の通りである。
まず、10gの液体現像剤を遠心分離(150rpm、30分)することで得られるトナー粒子1gを、100mLのトルエン中に溶解する。ここに、1mol/Lの水酸化カリウムエタノール溶液10mLを加えて加熱(60℃、15分)し、加水分解する。得られた溶液を25℃に冷却し、100mLのヘキサンを加えて抽出分離した溶液を乾燥する。得られた固形分を、THFに溶解し、ろ過して分離した不溶分を乾燥させ、式(3)で表される部分構造を有する化合物を分離する。
体積抵抗率は、デジタル超高抵抗/微少電流計R8340A(株式会社エーディーシー)を用い、試料25mLを液体試料用電極SME−8330(日置電機社製)に入れ、室温25℃で直流1000Vを印加することで測定する。
トナー粒子の粒子径についてはマイクロトラック粒度分布測定装置HRA(X−100)(日機装社製)を用いて0.001μm〜10μmのレンジ設定で測定を行い、体積中位径D50として測定する。
攪拌機、温度計および還流用冷却器を装備した反応釜内に下記材料を加え、220℃で2時間かけてエステル交換反応を行った。
テレフタル酸(TPA)134部、イソフタル酸(IPA)167部、ビスフェノールAのエチレンオキサイド2モル付加物(BPA−EO)432部、エチレングリコール(EG)99部、ネオペンチルグリコール(NPG)62部、触媒としてn−テトラブチルチタネート0.07部、酸化防止剤としてイルガノックス1330(BASF社)3部、及び、重合安定剤として酢酸ナトリウム0.3部。
その後、反応系を220℃から270℃まで昇温しながら系内を減圧した後、1Torr以下で10時間、重合反応を行い、ポリエステル樹脂を得た。
反応終了後、窒素を用いて系を常圧に戻した。
さらに、得られたポリエステル樹脂に酸無水物基を付与するために、トリメリット酸無水物(TMA)106部を投入し、220℃で30分間反応させて結着樹脂1を得た。表2に得られた結着樹脂1の物性を示す。
結着樹脂1の製造例において、モノマーの種類、添加量および反応条件を表1に記載された通りに変更した以外は同様にして、結着樹脂2〜6を得た。表2に得られた結着樹脂2〜6の物性を示す。
攪拌機、温度計および還流用冷却器を装備した反応釜内に下記材料を加え、220℃で2時間かけてエステル交換反応を行った。
テレフタル酸(TPA)134部、イソフタル酸(IPA)167部、ビスフェノールAのエチレンオキサイド2モル付加物(BPA−EO)432部、エチレングリコール(EG)99部、ネオペンチルグリコール(NPG)62部、触媒としてn−テトラブチルチタネート0.01部、酸化防止剤としてイルガノックス1330(BASF社)3部、及び、重合安定剤として酢酸ナトリウム0.3部。
その後、反応系を220℃から270℃まで昇温しながら系内を減圧した後、1Torr以下で6時間、重合反応を行い、ポリエステル樹脂を得た。
反応終了後、窒素を用いて系を常圧に戻し、結着樹脂7を得た。表2に得られた結着樹脂7の物性を示す。
・溶媒:トルエン 1000部
・単量体組成物 1000部
(単量体組成物はスチレン、アクリル酸ブチル及び無水マレイン酸を以下に示す割合で混合したものとする)
・スチレン 600部
・アクリル酸ブチル 350部
・無水マレイン酸 50部
・重合開始剤t−ブチルパーオキシピバレート(日油社製:パーブチルPV)5部
還流冷却管、攪拌機、温度計、窒素導入管を備えた反応容器に、窒素雰囲気下、上記材料を投入した。反応容器内を200rpmで撹拌しながら、70℃に加熱して12時間重合反応を行い、単量体組成物の重合体がトルエンに溶解した溶解液を得た。続いて、上記溶解液を25℃まで降温した後、5000.0部のメタノール中に上記溶解液を撹拌しながら投入し、メタノール不溶分を沈殿させた。得られたメタノール不溶分をろ別し、更にメタノールで洗浄後、40℃で24時間真空乾燥して結着樹脂8を得た。得られた結着樹脂8の物性を表2に示す。
温度計、撹拌機、窒素導入口、還流管および水分離器を備えた反応フラスコ内に、キシレン(純正化学製)30.0部、12−ヒドロキシステアリン酸(純正化学製)300.0部およびテトラブチルチタネート(東京化成製)0.1部を仕込み、窒素気流下で160℃まで4時間かけて昇温した。
さらに160℃で4時間加熱し、キシレンを160℃で留去した。
次いで、室温まで冷却し、加熱反応中に生じた水を留出物中のキシレンと分離し、このキシレンを反応溶液に返流した。この反応液を、12−ヒドロキシステアリン酸自己縮合
物とした。得られた12−ヒドロキシステアリン酸自己縮合物の重量平均分子量は1350であった。
温度計、撹拌機、窒素導入口、還流管及び水分離器を備えた反応フラスコ内に、キシレン(純正化学製)30.0部、10−ヒドロキシデカン酸300.0部およびテトラブチルチタネート(東京化成製)0.1部を仕込み、窒素気流下で160℃まで4時間かけて昇温した。
さらに160℃で4時間加熱し、キシレンを160℃で留去した。
次いで、室温まで冷却し、加熱反応中に生じた水を留出物中のキシレンと分離し、このキシレンを反応溶液に返流した。この反応液を、10−ヒドロキシデカン酸自己縮合物とした。得られた10−ヒドロキシデカン酸自己縮合物の重量平均分子量は820であった。
温度計、撹拌機、窒素導入口、還流環および水分離器を備えた反応フラスコ内に、キシレン25.0部と、ポリアリルアミン10%水溶液「PAA−1LV」(ニットーボーメディカル社製、数平均分子量(Mn):3,000)70.0部とを投入し、撹拌しながら160℃に加温した。分離装置を使用して反応液から水を留去するとともに、キシレンを反応液に返流しながら、69.6部の上記12−ヒドロキシステアリン酸自己縮合物を反応液に加えた(混合直後のアミン価は86.5mgKOH/g)。160℃で2時間反応を行い、トナー粒子分散剤1[アミン価70.0mgKOH/g]を得た。
温度計、撹拌機、窒素導入口、還流環および水分離器を備えた反応フラスコ内に、キシレン25.0部と、ポリアリルアミン10%水溶液「PAA−1LV」(ニットーボーメディカル社製、数平均分子量(Mn):3,000)70.0部とを投入し、撹拌しながら160℃に加温した。分離装置を使用して反応液から水を留去するとともに、キシレンを反応液に返流しながら、69.6部の上記10−ヒドロキシデカン酸自己縮合物を反応液に加えた(混合直後のアミン価は82.5mgKOH/g)。160℃で2時間反応を行い、トナー粒子分散剤2[アミン価35.0mgKOH/g]を得た。
温度計、撹拌機、窒素導入口、還流環および水分離器を備えた反応フラスコ内に、キシレン25.0部と、ポリアリルアミン10%水溶液「PAA−1C」(ニットーボーメディカル社製、数平均分子量(Mn):10,000)70.0部とを投入し、撹拌しながら160℃に加温した。分離装置を使用して反応液から水を留去するとともに、キシレンを反応液に返流しながら、69.6部の上記12−ヒドロキシステアリン酸自己縮合物を反応液に加えた(混合直後のアミン価は59.0mgKOH/g)。160℃で2時間反応を行い、トナー粒子分散剤3[アミン価29.0mgKOH/g]を得た。
冷却管、撹拌機、温度計および窒素導入管を取り付けた反応容器に、17.9部のリン酸2−(メタクリロイルオキシ)エチル2−(トリメチルアンモニオ)エチル、82.1部のメタクリル酸オクタデシル、4.1部のアゾビスイソブチロニトリル、及び900部のn−ブタノールを仕込み、30分間窒素バブリングを行った。
得られた混合物を窒素雰囲気下、65℃で8時間加熱し、重合反応を完結させた。
反応液を室温まで冷却後、溶剤を減圧留去した。
得られた残渣をクロロホルムに溶解し、透析膜(スペクトラムラボラトリーズ社製 Spectra/Por7 MWCO 1kDa)により透析精製を行った。
透析精製後、50℃、0.1kPa以下で減圧乾燥させることにより電荷制御剤を得た。
攪拌機と温度計を取り付けた反応容器中に、電荷制御剤を6.2部とテトラヒドロフラン68.2部を投入し、60℃に昇温し、電荷制御剤を溶解させた。
これにモレスコホワイトMT−30P(株式会社MORESCO)61.3部を投入後、50℃、4kPaでテトラヒドロフランを減圧留去し、透明な逆ミセル液として電荷制御剤分散液を得た。
30部のピグメントブルー15:3(ECB−308、大日精化工業株式会社製)、47部のバイロンUR4800(東洋紡株式会社製、樹脂濃度32%)、テトラヒドロフラン255部、及びガラスビーズ(直径1mm)130部を混合し、アトライター(日本コークス工業株式会社製)で3時間分散した。その後、メッシュで濾過し、ガラスビーズを取り除き、顔料分散液1を得た。
次に、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)を用いて、結着樹脂1のテトラヒドロフラン溶液(固形分量:50質量%)126部に2.0部のトナー粒子分散剤1を少量ずつ20℃で攪拌しながら混合し、樹脂分散液1を得た。
その後、得られた樹脂分散液1と、180部の顔料分散液1と、を混合し、トナー材料分散液1を得た。
100部のトナー材料分散液1に、キャリア液体であるモレスコホワイトMT−30P(株式会社MORESCO、SP値:7.90(cal/cm3)1/2)70部を、ホモジナイザー(IKA社製:ウルトラタラックスT50)を用いて、回転数25000rpmで撹拌しながら、少しずつ添加し、混合液を調製した。
得られた混合液をナスフラスコに移し、超音波分散しながら50℃でテトラヒドロフランを完全に留去し、トナー粒子分散体を得た。
10部の該トナー粒子分散体に、0.12部の電荷制御剤分散液、及び89.88部のモレスコホワイトMT−30Tを混合し、液体現像剤1を得た。
液体現像剤1の製造例において、用いた材料の種類と量、及び反応条件を表3の記載の通りに変更した以外は同様にして、液体現像剤2〜15を得た。
<液体現像剤16の製造例>
液体現像剤1の製造例において、用いた材料の種類、及び反応条件を表3の記載の通りに変更した以外は同様にして、液体現像剤16を得た。
36部の樹脂1、9部のピグメントブルー15:3(ECB−308、大日精化工業株式会社製)、15部のバイロンUR4800(東洋紡株式会社製、樹脂濃度32%)をヘンシェルミキサーで十分混合した。その後、ロール内加熱温度が100℃の同方向回転二軸押出し機を用いて溶融混練を行ない、得られた混合物を冷却、粗粉砕して粗粉砕トナー粒子を得た。
次いで、キャリア液体として160部のモレスコホワイトMT−30P(株式会社MORESCO、SP値:7.90(cal/cm3)1/2)、上記で得られた粗粉砕トナー粒子40部、及び分散剤2を2.0部加え、サンドミルにより24時間混合して、トナー粒子分散体を得た。
10部の該トナー粒子分散体に、0.12部の電荷制御剤分散液、及び89.88部のモレスコホワイトMT−30Tを混合し、液体現像剤17を得た。
※1:トナー粒子の表面と、式(1)で表される部分構造および式(1’)で表される部分構造からなる群より選ばれる少なくとも一の部分構造と、の結合様式
※2:結着樹脂に対する、式(1)で表される部分構造および式(1’)で表される部分構造からなる群より選ばれる少なくとも一の部分構造の含有量(上記測定方法により測定した実測値である。)
上記液体現像剤1〜17を下記の方法で評価した。
液体現像剤の体積抵抗率を、上記の方法で測定した。
以下に、評価基準を示す。
A:1×1010Ω・cm≦(体積抵抗率)
B:1×109Ω・cm ≦(体積抵抗率)<1×1010Ω・cm
C:5×108Ω・cm ≦(体積抵抗率)<1×109Ω・cm
D:1×108Ω・cm ≦(体積抵抗率)<5×108Ω・cm
E: (体積抵抗率)<1×108Ω・cm
本評価において、A〜Cである場合を本発明の効果が得られているものと判断した。評価結果を表4に示す。
液体現像剤を40℃で2ヶ月間保存した。保存前後のトナー粒子をマイクロトラック粒度分布測定装置HRA(X−100)(日機装社製)を用いて0.001μm〜10μmのレンジ設定で、体積中位径D50を測定した。トナー粒子の分散安定性を、保存前後のトナー粒子径の比(保存後のトナー粒子径/保存前のトナー粒子径)として評価した。
以下に、分散安定性の評価基準を示す。本評価において、A〜Cである場合を本発明の効果が得られているものと判断した。得られた評価結果を表4に示す。
A:(保存前後のトナー粒子径の比)≦1.1
B:1.1<(保存前後のトナー粒子径の比)≦1.2
C:1.2<(保存前後のトナー粒子径の比)≦1.5
D:1.5<(保存前後のトナー粒子径の比)
Claims (14)
- 前記トナー粒子が結着樹脂を含有し、
前記式(1)で表される部分構造および前記式(1’)で表される部分構造からなる群より選ばれる少なくとも一の部分構造の含有量が、該結着樹脂100質量部に対して、0.5質量部〜5.0質量部である、請求項1に記載の液体現像剤。 - 前記結着樹脂の重量平均分子量が15000以上であり、
前記結着樹脂中の分子量1000以下の成分の含有量が、5質量%以下である、請求項2または3に記載の液体現像剤。 - 前記共有結合が、アミド結合およびエステル結合からなる群より選ばれる少なくとも一の結合である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の液体現像剤。
- 前記トナー粒子が、酸無水物基を有する結着樹脂を含有する、請求項6に記載の液体現像剤の製造方法。
- 前記工程(I)は、
前記酸無水物基を有する前記結着樹脂、および、
前記式(3)で表される部分構造および前記式(3’)で表される部分構造からなる群より選ばれる少なくとも一の部分構造を有する化合物、
を含有する混合液を準備する工程、
並びに、
該混合液に前記キャリア液体を添加する工程を含む、請求項7に記載の液体現像剤の製造方法。 - 前記式(3)で表される部分構造および前記式(3’)で表される部分構造からなる群より選ばれる少なくとも一の部分構造を有する化合物の含有量が、前記結着樹脂100質量部に対して、0.5質量部〜5.0質量部である、請求項7または8に記載の液体現像剤の製造方法。
- 前記結着樹脂中の、前記酸無水物基の含有量が、0.01mmol/g〜0.10mmol/gである、請求項7〜9のいずれか一項に記載の液体現像剤の製造方法。
- 前記結着樹脂の重量平均分子量が15000以上であり、
前記結着樹脂中の分子量1000以下の成分の含有量が、5質量%以下である、請求項7〜11のいずれか一項に記載の液体現像剤の製造方法。 - 前記式(3)で表される部分構造を有する化合物が、一級アミノ基をさらに有する、請求項6〜12のいずれか一項に記載の液体現像剤の製造方法。
- 前記式(3)で表される部分構造を有する化合物のアミン価が、30mgKOH/g以上である、請求項13に記載の液体現像剤の製造方法。
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