JP2714465B2

JP2714465B2 - 液体トナー処方用の電荷制御剤組成物

Info

Publication number: JP2714465B2
Application number: JP1504302A
Authority: JP
Inventors: デグラフト‐ジヨンソン，ジヨゼフ; マー，チー; ウエルズ，リチヤード・アール・エル
Original assignee: ハント・イメージング・エルエルシー
Priority date: 1988-03-24
Filing date: 1989-03-17
Publication date: 1998-02-16
Anticipated expiration: 2013-02-16
Also published as: EP0419491A4; KR970006284B1; EP0419491A1; WO1989009432A1; AU3412989A; US4869991A; EP0419491B1; JPH03503457A; KR900700927A; CA1334057C

Description

【発明の詳細な説明】本発明は液体トナー処方用の電荷制御剤化合物に関す
るものである。

液体トナーは、静電的潜像から対応する可視画像を表
わすために、オフィスコピー機、コンピュータプリント
アウト装置、リソグラフ用マスターの調製その他に用い
られている。一般に液体トナーは次の５つの成分から構
成されている：キャリアー液体、着色材、定着剤、分散
剤および電荷制御剤である。どんなトナー組成物でもこ
れら成分のそれぞれを１個または数個含んでいる。ま
た、このような組成物中の１つまたはいくつかの薬剤
は、同時に多くの機能をもつことがある。例えば、分散
剤はまた定着剤としても作用するだろう。さらに、ポリ
マー性の分散剤が使用されるとき、着色材、定着剤およ
び分散剤を組み合わせたものが、ときには着色ラテック
ス固体トナーポリマーと呼ばれいてる。

液体トナー組成物用のキャリアー液体成分は、低い比
電導度（例えば10¹⁰オームcmより大きい抵抗値）、低い
誘電恒数（例えば3.5以下）、低い粘度および速やかな
蒸発速度などを持たねばならない。さらに、このような
キャリアー液体は、低い毒性、低コスト、低いソルベン
ト力、無臭、化学的安定性および高い引火点などを好ま
しくは持つべきである。これらの制限を同時に持つもの
の好ましいのは脂肪族炭化水素で、もっとも好ましく
は、TCCの引火点が101°〜150°Ｆ（38°〜66℃）の範
囲の無臭ミネラルスピリットである。エクソン社により
つくられているアイソパールＧまたはＨが、特に好まし
い脂肪族炭化水素の代表的のものである。

静電的潜を可視画像に現像する際、トナー組成物中の
着色材または固体粒子（染料またはピグメントを含ん
だ）は、帯電された区域または未帯電の区域のいずれか
に向けて移動するが、両方に向けては動かない。着色材
または固体粒子が帯電した区域に向けて動くとき、これ
はポジ現像と呼ばれている。もし粒子が未帯電の区域に
向けて動くならば反転現像と呼ばれてくる。着色材はキ
ャリアー液体中に本質的に不溶性でなければならず、ま
た好ましくその中に溶解する不純物を含んでいてならな
い。染料は定着剤中におけるその溶解性と、キャリアー
液体中の不溶性と、同時にその色調により選ばれる。さ
らに、ピグメントは適切な色彩、最良の固有表面または
移動性、所望の微細な粒子サイズに着色材を粉砕するた
めの容易性およびピグメントとキャリアー液体間の最小
の比重差などをもとにして選定される。染料およびピグ
メントの両方とも、好ましく化学的に安定でかつ耐光性
でなければならない。

キャリアー液体中にピグメント粒子の安定な分散をさ
せるため普通、分散剤が用いられる。一般に、この安定
な分散は充分な量の分散剤の存在に、キャリアー液体中
のピグメント粒子スラリーを磨砕することにより行われ
る。市販の分散剤の大部分は表面活性の分子である（つ
まり、これらは極性と非極性の端部とを備えている）。
この分子の極性端部はピグメント分子の表面上に吸着
し、一方その非極性反端部は周囲のキャリアー液体相中
へと、粒子表面から離れて配置するものと考えられる。
そこで、分散剤は化学的に安定で、キャリアー液体連続
相中に可溶性で、そしてピグメント粒子に吸着されるも
のが好ましい。

一方、染色は普通着色ラテックス固体トナーポリマー
で用いられる。従って、色素はポリマー中にこれと反応
することによりまたは膨潤したラテックス固体ポリマー
粒子中に溶け込むことにより、それらの中に取り入れら
れる。

定着剤は下側の基体（例えば紙）に永久的な部分とし
ての着色または可視像を作ることを助ける。これらの定
着剤は通常天然樹脂または合成ポリマーであり、これは
化学的安定性、不都合な着色のないことといった所望の
特性を有しており、また好ましくキャリアー液体中に不
溶性であるとともに、その上に画像が付着される基体と
は両立しうるものである。この目的のため有用な市場で
入手しうる樹脂は多数にある。

液体トナーの最後の成分は電荷制御剤である。この電
荷制御剤は、炭化水素キャリアー液体中に可溶性または
分散性でなければならず、そしてミクロンまたはサズミ
クロン級の定着剤粒子上に、静電的の電荷を発生または
助長しうるものでなければならない。これに関する特許
文献は、各種の電荷制御剤組成物についてたくさんあ
る。大部分は置換および未置換の長鎖脂肪族酸の金属塩
によるものである。

いずれもKosel氏に対し許可された、米国特許第3,75
3,760号、同第3,900,412号、同第3,990,980号および同
第3,991,266号においては１つの分子中に着色材、分散
剤および定着剤の各機能を組み合わせた、多機能の両親
媒性またはラテックス分子の発現を示している。そこ
で、ときには液体ラテックストナーと呼ばれるこれはつ
ぎの３つの成分だけからなっている、すなわちヒャリア
ー液体、この多機能ラテックス粒子および電荷制御剤で
ある。

市場で用いられている既知の電荷制御剤の１つは、液
体炭化水素用の帯電防止用添加剤ASA−３である。この
添加剤は： 1.C_14〜18アルキルサリチル酸のクロム塩； 2.ジデシルスルホコハク酸カルシウム；および 3.ラウリルメタクリレート、ステアリルメタクリレート
および２−メチル−５−ビニルピリジン（また５−ビニ
ル−２−ピコリンとも呼ばれる）のコポリマーで、この
コポリマーは20〜30重量％のビニルピリジン含有量と、
15,000〜250,000の平均分子量とをもち、その少なくと
も50％の塩基性窒素基がスルホコハク酸ジデシルエステ
エルの塩であるもの；の各１〜10部から構成されている。この添加剤の調製法
は米国特許第3,210,169号と同第3,380,970号中に示され
ている（両特許ともシェルオイル社に譲渡されてい
る）。

このASA−３電荷制御剤は、多くのラテックスベース
の液体トナー組成物に非常に効果的に作用する。しかし
ながら、この電荷制御剤を含んだ液体トナー組成物は、
時間の経過によって抵抗値が徐々に増大する（つまり電
導性が失われる）傾向がある。この抵抗値の増大は、こ
の電荷制御剤を含んだ液体トナーの多量を長期間保存し
なければならないとき、版またはプリントの質に機能上
の問題を多分起こすという重大な難点がある。

従って、電荷制御剤としてASA−３を使用した液体ト
ナーの電導度の安定性を、トナーの他の所用の各特性に
悪い作用を及ぼすことなく、改善することがこの分野に
おいて必要とされている。本発明はこの必要性を解決す
るものである。

そこで本発明は、溶剤中に： A.（ｉ）Ｃ_14〜18アルキルサリチル酸のクロム塩；（ii）ジデシルスルホコハク酸カルシウム；および（iii）ラウリルメタクリレート、ステアリルメタクリ
レートおよび２−メチル−５−ビニルピリジンのコポリ
マーで、このコポリマーは20〜30重量％のビニルピリジ
ン含有量と、15,000〜250,000の平均分子量とをもち、
その少なくとも50％の塩基性窒素基がスルホコハク酸ジ
デシルエステルの塩であるもの；の各１〜10重量部から構成される塩混合物；と B.（ｉ）ラウリルメアクリレートと（ii）２−または４
−ビニルピリジン、スチレンおよびN,N−ジメチルアミ
ノエチルメタクリレートおよびこれらの混合物よりなる
群から選ばれたモノマーとの塩を含まないコポリマー
で、このコポリマーが約15,000から約100,000の分子量
を有し、モノマーＢ（ｉ）対Ｂ（ii）の重量比が約4:1
から約50:1であるコポリマー；とがB:Aの重量比で約10:3から約40:3の比で分散されて
いる電荷制御剤組成物を指向した。

本発明の溶剤に分散された好ましい電荷制御剤は３つ
の成分を有している。第１の成分（成分Ａ）は前記のよ
うな塩混合物である。成分Ａの好ましい実例は、ロイヤ
ルダッチシェル社により製造され、合衆国内にはロイヤ
ルルブリカント社（ロイヤルダッチシェル社の子会社）
から販売されている、液体炭化水素用の帯電防止添加剤
ASA−３である。この成分の調製法は、シェルオイル社
に譲渡された前記の米国特許中に述べられている。

分析的技術でも、ASS−３がどうやって作られたかを
正確に述べることが現在不可能である。この塩混合物に
ついて行った分析の結果から、前記のシェルオイル社特
許の実施例１に示された調整法で、表示された塩５また
は示８のいずれかを用いたというのが、ASA−３の製法
をもっとも良く示すものと考えられる。

この塩混合物は、キシレンまたはトルエンのような芳
香族炭化水素溶剤中に好ましく分散させることができ
る。この芳香族溶剤の存在は本発明に対し必須のもので
はないが、前記の脂肪族炭化水素溶剤中での成分Ａの金
属塩の溶解性を助長する。ASA−３塩混合物はキシレン
中に溶解されていると記載してある。

第２の成分（成分Ｂ）はラウリルメタクリレートと、
２−または４−ビニルピリジンまたはスチレンまたはN,
N−ジメチルアミノエチルメタクリレートまたはこれら
の混合物の群から選ばれたモノマーとのコポリマーであ
る。このコポリマーの存在は第１成分（Ａ）の電導度安
定性を予期しないほどに増大する。４−ビニルピリジン
が好ましいモノマーである。このコポリマーの好ましい
分子量は約20,000〜約60,000;さらに好ましくは約30,00
0から約40,000である。分子量はゲル透過クロマトグラ
フィ（G.P.C.）により測定される。ラウリルメタクリレ
ート対第２のモノマーの好ましい比率は約9:1から約39:
1である。

溶剤に分散した好ましい電荷制御剤組成物の第３の成
分（成分Ｃ）は、好ましくはＣ_６〜30のアルキル混合
物、さらに好ましくはＣ_８〜20のアルキル混合物の脂肪
族炭化水素溶剤である。アイソパールＧまたはＨが好ま
しく；アイソパールＧがもっとも好ましい脂肪族炭化水
素溶剤である。

これらの３つの成分のそれぞれについての好ましい、
さらに好ましい、およびもっとも好ましいパーセント範
囲は以下に示す通りである：これら３つの成分は電荷制御剤液を作るために互いに
混合する。ついでこれを慣習的の液体トナー組成物に対
して添加する。前記の３成分電荷制御剤組成物の分量は
液体トナー処方の約0.5〜約6.0重量％が好ましい。

以下の各実施例と比較例は本発明をさらに示すための
ものである。すべての部とパーセントとは特に示さない
限り重量によるものである。

実施例１〜３と比較例１４種類の電荷制御剤液を調製した。これら４つの液の
各成分は、以下の実施例１〜３と比較例１中に示されて
いる。

実施例１実施例２実施例３比較例１この４種の電荷制御剤溶液は、前記の米国特許第3,75
3,760号、同第3,900,412号、同第3,900,980号および同
第3,991,266号などの開示に従って調製した、トナー分
散媒（アイソパールＧ）と着色ラテックス固体トナーポ
リマー（アイソパール中固体分１重量％）とを含んだ通
常の液体トナー組成物のそれぞれ１つまたは数種に対し
て添加した。

これら10種の試料についてのパーセントと組成とは以
下の第Ｉ表中に示してある。

液体トナーの調製 6000mlのビーカ中に必要量のアイソパールＧを入れ
た。おだやかに撹拌しながら着色ラテックスポリマーを
ビーカに加える。最後に実施例１〜３と比較例１の各電
荷制御剤液が加えられた。各トナーは抵抗値測定を行な
う前に１時間撹拌した。抵抗値測定のために100ccのサ
ンプルをとり出した。これら３種類の液体トナー用成分
の正確なパーセントは第Ｉ表中に示してある。

抵抗値測定各液体トナーのサンプル100ccを電導性試験管中に入
れ、バルスバウ（Balsbaugh）電極を各試験管中に配置
し、そして抵抗値をゼネラルラジオ社製のキャパシタン
スブリッジ装置（タイプ1615−Ａ型）により測定した。
テストはトナー液を調製したその日、第２日、第７日、
第14日および35日目にそれぞれ繰り返した。このテスト
期間中調製されたトナーは周囲温度で保存した。これら
の抵抗値測定の結果は第Ｉ表中にオームcm×10¹²で示し
てある。表で見ることができるように、比較例１の電荷
制御剤を含んだ液体トナー組成物は、抵抗値測定の３つ
のレベルの２つについて、時間によって抵抗値が著しく
増加することが示されている。これに比べて実施例１の
電荷制御剤を含む液体トナー組成物は、３つの抵抗値レ
ベルのすべてについて時間による抵抗値の著しい増加を
示さない。実施例２の電荷制御剤を含むトナー組成物
も、３つのレベルのすべてにわたって著しい増加を示さ
ない。実施例３の液体トナーは、１つのレベルでの測定
に対し時間による抵抗値の著しい増加を示さなかった。
そこで、この比較は実施例１、２および３により示され
る本発明の電荷制御剤は各種の液体トナー組成物を与
え、そして比較例１により示されるような普通の電荷制
御剤をもつ同種の液体トナー組成物よりも良好な電導度
安定性を与えることを示している。

静電オフセットリソグラフィ視覚的観察以上に加えて、静電オフセットリソグラフ印刷のコピ
ーが、樹脂バインダー塗膜をもつ酸化亜鉛塗布リソグラ
フ板から調製された。この塗膜は静電的潜像の現像のた
め必要な光電導的の諸特性を備えている。この潜像を実
施例１、実施例２または比較例１の電荷制御剤を含む９
種の液体トナーでそれぞれ現像したとき（これらのトナ
ーを周囲温度で35日間放置した後で）、リソグラフ板上
の画像区域はインク受容性となる。実施例３の電荷制御
剤を含む液体トナーはこの視覚的評価をしなかった。酸
化亜鉛リソグラフ板の表面はアンモニウム、カリウムお
よびフェロシアナイド塩を含むエッチ液でついで処理
し、酸化亜鉛リソグラフ板の非画像部分を疎水性面から
親水性のものにと変換させる。これはオフセット印刷機
で多数の印刷物（すなわち各トナーで約1000の印刷）を
作る期間中、トーニングをされた区域にだけインクを受
け入れるように板をするために行われるのである。各ト
ナーについて行われた多数枚印刷物の視覚的判定は第II
表中にまとめてある。ゴーストとは以前のコピーに通常
類似している１つのコピーから他のものに残留トナーの
意図しない転写のことである。べた埋めとは大きなべた
区域を均一な像の濃度で再現しうる能力のことである。
尾引きとは印刷をされることもされないこともあるが、
トーニングをされた静電像の後縁上に出現するフリンジ
効果のことである。ゴースト、べた埋めおよび尾引きの
各レベルは以下の視覚的観察により測定した：第II表から見ることができるように、比較例１の電荷
制御剤を含むトナーで現像したものから印刷した印刷物
は、望ましくないゴースト、べた埋めおよび尾引きを示
した。これと比べて、実施例１と２の電荷制御剤を含む
トナーで現像したものから印刷した印刷物は、望ましく
ない諸特性を少しも示さなかった。それ故に、実施例１
と２により示される本発明の電荷制御剤は、比較例１に
より示される通常の電荷制御剤を含むトナーシステムよ
りも、時間の経過後より良好な像処理が可能なのであ
る。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも１つの溶剤中に： A.（ｉ）Ｃ_14〜18アルキルサリチル酸のクロム塩；（ii）ジデシルスルホコハク酸カルシウム；および（iii）ラウリルメタクリレート、ステアリルメタクリ
レートおよび２−メチル−５−ビニルピリジンのコポリ
マーで、このコポリマーは20〜30重量％のビニルピリジ
ン含有量と15,000〜250,000の平均分子量とをもち、そ
の少なくとも50％の塩基性窒素基がスルホコハク酸ジデ
シルエステルの塩であるもの；の各１〜10重量部から構成される塩混合物；と B.（ｉ）ラウリルメタクリレートと（ii）２−または４
−ビニルピリジン、スチレンおよびN,N−ジメチルアミ
ノエチルメタクリレートおよびこれらの混合物よりなる
群から選ばれたモノマーとの塩を含まないコポリマー
で、このコポリマーが約15,000から約100,000の分子量
を有し、モノマーＢ（ｉ）対Ｂ（ii）の重量比が約4:1
から約50:1であるコポリマー；とがB:Aの重量比で約10:3から約40:3の比で分散されて
いるものである、静電トナー処方に有用な電荷制御剤組
成物。
【請求項２】電荷制御剤組成物が分散されている前記溶
剤（Ｃ）は約６から約30の炭素原子をもつ脂肪族炭化水
素溶剤である、請求項１記載の電荷制御剤組成物。
【請求項３】溶剤（Ｃ）は約８〜20の炭素原子をもつ脂
肪族炭化水素溶剤である、請求項２記載の電荷制御剤組
成物。
【請求項４】各成分Ａ〜Ｃは以下の重量％で： A.約0.1〜1.5％； B.約0.35〜10％；そして C.残部存在するものである、請求項３記載の電荷制御剤組成
物。
【請求項５】以下の各成分： A.（ｉ）Ｃ_14〜18アルキルサリチル酸のクロム塩；（ii）ジデシルスルホコハク酸カルシウム；および（iii）ラウリルメタクリレート、ステアリルメタクリ
レートおよび２−メチル−５−ビニルピリジンのコポリ
マーで、このコポリマーは20〜30重量％のビニルピリジ
ン含有量と15,000〜250,000の平均分子量とをもち、そ
の少なくとも50％の塩基性窒素基がスルホコハク酸ジデ
シルエステルの塩であるもの；の各１〜10重量部から構成される塩混合物の約0.35から
約0.45重量％； B.（ｉ）ラウリルメタクリレートと（ii）２−または４
−ビニルピリジン、スチレンおよびN,N−ジメチルアミ
ノエチルメタクリレートおよびこれらの混合物よりなる
群から選ばれたモノマーとコポリマーで、このコポリマ
ーが約20,000から約60,000の分子量を有し、モノマーＢ
（ｉ）対Ｂ（ii）の重量比が約9:1から約39:1であるコ
ポリマーの約１〜７重量％；および C.約８〜約20の炭素原子のアルキル基混合物をもつ脂肪
族炭化水素溶剤の残部重量％；とからなり、ここでB:Aの重量比が約10:3から約40:3で
ある静電トナー処方に有用な溶剤分散電荷制御剤組成
物。
【請求項６】以下の各成分： A.（ｉ）Ｃ_14〜18アルキルサリチル酸のクロム塩；（ii）ジデシルスルホコハク酸カルシウム；および（iii）ラウリルメタクリレート、ステアリルメタクリ
レートおよび２−メチル−５−ビニルピリジンのコポリ
マーで、このコポリマーは20〜30重量％のビニルピリジ
ン含有量と15,000〜250,000の平均分子量とをもち、そ
の少なくとも50％の塩基性窒素基がスルホコハク酸ジデ
シルエステルの塩であるもの；の各１〜10重量部から構成される塩混合物の約0.45重量
％； B.（ｉ）ラウリルメタクリレートと（ii）４−ビニルピ
リジンとのコポリマーで、このコポリマーは約30,000か
ら約40,000の分子量と、Ｂ（ｉ）対Ｂ（ii）のモノマー
重量比が約19:1であるコポリマーの約３重量％；および C.脂肪族炭化水素溶剤の約96.55重量％；とからなる静電トナー処方に有用な溶剤分散電荷制御剤
組成物。