JP4532579B2 - ジルコニウム化合物、該化合物を含有する電荷制御剤および該化合物の製造方法 - Google Patents
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Description
トナーはバインダーレジンと着色剤、及びその他の添加剤により構成される。望ましい摩擦帯電特性(帯電速度、帯電レベル、帯電安定性等)や経時安定性、環境安定性を付与するために一般に電荷制御剤が添加される。この電荷制御剤の添加によりトナーの特性は大きく影響を受ける。正帯電性感光体を用いて逆符号帯電性トナーで現像する場合及び負帯電性感光体を用いて反転現像する場合には負帯電性トナーが使用され、この場合には負帯電性電荷制御剤が添加されている。
更に今後の市場拡大が予想されるカラートナーの場合においては、色相に影響を与えない淡色、望ましくは無色の電荷制御剤が必要不可欠である。これら淡色あるいは無色の電荷制御剤としては、例えばサルチル酸誘導体の金属錯塩化合物(特公昭55−42752号、特開昭61−69073号、特開昭61−221756号、特開平9−124659号等)、芳香族ジカルボン酸金属塩化合物(特開昭57−111541号等)、アントラニル酸誘導体の金属錯塩化合物(特開昭62−94856号等)、有機ホウ素化合物(米国特許4767688号、特開平1−306861号等)がある。
そこで、本発明の目的は環境安全性に優れ、無色又は淡色で、かつ化合物としての安定性が高く、電子写真用トナーの電荷制御剤として有用な化合物を提供すること。更にはバインダーレジンに対する分散性が良好なこの化合物を含有する電荷制御剤を提供すること。更にはこの化合物の製造方法を提供することである。
次の一般式(1)
本発明の一般式(1)におけるアルキル基、アルケニル基及びアルコキシ基は炭素数は1〜9程度のアルキル基、アルケニル基及びアルコキシ基である。本発明のジルコニウム化合物が一般式で表される点については、第2図、第5図、第6図及び第7図のプロトンNMRチャート、第3図のIRチャート(Nujol法)及び第4図のラマンスペクトルより裏付けられる。
本発明のジルコニウム化合物を用いた電子写真用トナーを製造する方法としては、これらの混合物を加熱混合装置によりバインダーレジンの溶融下、混練し、冷却後、粗粉砕、微粉砕、分級して得る方法、これらの混合物を溶媒に溶解させ噴霧により微粒化、乾燥、分級して得る方法、更には、懸濁させたモノマー粒子中に着色剤や一般式(1)で表される化合物を分散させ重合法により得る方法等がある。
バインダーレジンとしては、ポリスチレン、スチレン−アクリル系共重合体、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、アクリル樹脂、スチレン−マレイン酸共重合体、オレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂等を単独又は、混合して使用することができる。又、着色剤としては、黒色トナー用には二成分現像用で一般的にカーボンブラックが、一成分現像用では磁性体の種類が使用でき、更にカラートナー用には、次のような着色剤が使用できる。
イエロー着色剤としては、C.I.ピグメントイエロー1、C.I.ピグメントイエロー5、C.I.ピグメントイエロー12、C.I.ピグメントイエロー17等のアゾ系有機顔料や黄土のような無機顔料又はC.I.ソルベントイエロー2、C.I.ソルベントイエロー6、C.I.ソルベントイエロー14、C.I.ソルベントイエロー19等の油溶性染料等、マゼンタ着色剤としては、C.I.ピグメントレッド57、C.I.ピグメントレッド57:1等のアゾ顔料、C.I.ピグメントバイオレッド1、C.I.ピグメントバイオレッド81等のキサンテン顔料、C.I.ピグメントレッド87、C.I.バットレッド1、C.I.ピグメントバイオレッド38等のチオインジゴ顔料又はC.I.ソルベントレッド19、C.I.ソルベントレッド49、C.I.ソルベントレッド52等の油溶性染料等、シアン着色剤としては、C.I.ピグメントブルー1等のトリフェニルメタン顔料、C.I.ピグメントブルー15、C.I.ピグメントブルー17等のフタロシアニン顔料又はC.I.ソルベントブルー25、C.I.ソルベントブルー40、C.I.ソルベントブルー70等の油溶性染料等を使用することができる。
オキソ化合物の2価の陽イオン体の場合はZrOCl2、ZrO(NO3)2、ZrO(ClO4)2、H2ZrO(SO4)2、ZrO(SO4)・Na2SO4、ZrO(HPO4)2等の無機酸ジルコニウム化合物、ZrO(CO3)、(NH4)2ZrO(CO3)2、(NH4)2ZrO(C2H3O2)2、ZrO(C2H35O2)2、ZrO(C18H35O2)2等の有機酸ジルコニウム化合物等が挙げられる。
本発明で使用できるカーボンブラックは、チャンネルブラック、ファネスブラック等の品種及びPH、粒径、色相等の性状に関わりなく使用することができる。また、従来トナー用として、用いられていたカーボンブラックに限定されることなく、トナーとして黒色度を満足するものであれば使用可能である。
又、本発明に用いられる無機微粉体は必要に応じて疎水化、帯電量コントロールなどの目的でシリコーンワニス、各種変成シリコーンワニス、シリコーンオイル、各種変成シリコーンオイル、シランカップリング剤、官能基を有するシランカップリング剤、その他の有機ケイ素化合物等の処理剤で、あるいは、種々の処理剤で併用に処理されていることも好ましい。又、テフロン、ステアリン酸亜鉛、ポリフツ化ビニリデン等の滑剤、酸化セシウム、炭化ケイ素、チタン酸ストロンチウム等の研磨剤、ケーキング防止剤、さらに、トナー粒子と逆極性の白色微粒子及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。
二成分現像剤に本発明のトナーを用いた場合、キャリアーとしては微少なガラスビーズ、鉄粉、フェライト粉、ニッケル粉、磁性粒子を分散した樹脂粒子のバインダ型キャリアーや、表面をポリエステル系樹脂、フッ素系樹脂、ビニル系樹脂、アクリル系樹脂、シリコン系樹脂等で被覆した樹脂コートキャリアー等が用いられる。本発明の一般式(1)の化合物及びこの化合物を含有せしめたトナーは、一成分トナーとして用いられても優れた性能を示す。又、カプセルトナー及び重合トナーに用いることもできる。
磁性体として使用される磁性材料としては、鉄、ニッケル、コバルト等の金属微粉末、鉄、鉛、マグネシウム、アンチモン、ベリリウム、ビスマス、カドミウム、カルシウム、マンガン、セレン、チタン、タングステン、バナジウム、コバルト、銅、アルミニウム、ニッケル、亜鉛等の金属の合金、酸化アルミニウム、酸化鉄、酸化チタン等の金属酸化物、鉄、マンガン、ニッケル、コバルト、亜鉛等のフェライト、チッ化バナジウム、チッ化クロム等のチッ化物、炭化タングステン、炭化ケイ素等の炭化物、及びこれらの混合物等が使用できる。磁性体としては、マグネタイト、ヘマタイト、フェライト等の酸化鉄が好ましいが、本発明で用いる電荷制御剤は特別な磁性材料に関係なく良好な帯電性能を与える。
また、更に本発明の一般式(1)で表される化合物は静電粉体塗装用塗料における電荷増強剤としても好適である。即ち、この電荷増強剤を用いた静電塗装用塗料は、耐環境性、保存安定性、特に熱安定性と耐久性に優れ、塗着効率が100%に達し、塗膜欠陥のない厚膜を形成することができる。
3,5−ジ−t−ブチルサリチル酸33部と25%苛性ソーダ19部を水350部に溶解し、50℃に昇温し撹拌しながら、オキシ塩化ジルコニウム(ZrOCl2・8H2O)19部を水90部に溶解した溶液を滴下した(白色結晶析出)。同温で1時間撹拌した後、室温まで冷却し、25%苛性ソーダ約6部を加えpH7.5〜8.0に調整した。析出した結晶を濾過、水洗、乾燥して25部の白色結晶を得た。この化合物の融点は300度以上であった。又、プロトンNMR測定を行い目的物の特性スペクトルを得た元素分析の結果は以下の通りであった。
炭素(%) 水素(%) 窒素(%) ジルコニウム(%)
理論値 49.1 6.6 0.0 19.9
実測値 50.0 6.2 0.0 19.8
更に、IR測定より3200〜3600cm-1にサリチル酸誘導体の水酸基およびZr−OHに由来する吸収帯、1530cm-1付近にはサリチル酸誘導体とジルコニウムとの結合を示唆するカルボニル吸収帯が観測された。ラマンスペクトル測定においては、700〜800cm-1に3,5−ジ−t−ブチルサリチル酸とジルコニウムの結合生成に由来すると思われる吸収帯が観測された。これら分析の結果から、化合物No.1は3,5−ジ−t−ブチルサリチル酸をL1と略記すると次の構造を採るものと考えられる。
3,5−ジ−t−ブチルサリチル酸100部とジルコニウム(IV)イソプロポキシド39.0部をトルエン100部に溶解し、6時間還流した。反応混合物を室温まで冷却した後にトルエンを減圧濃縮し、残査にメタノール5部を加えて結晶を析出させた。析出した結晶をろ過し、メタノールで洗浄、乾燥して白色結晶55.0部を得た。この化合物の融点は295℃以上であった。又、プロトンNMR測定を行い目的物の特性スペクトルを得た。この化合物の元素分析の結果は以下の通りであった。
炭素(%) 水素(%) 窒素(%) ジルコニウム(%)
理論値 66.2 7.8 0.0 8.4
実測値 66.4 7.7 0.0 8.1
これら分析の結果から、化合物No.2は3,5−ジ−t−ブチルサリチル酸をL1と略記すると次の構造を採るものと考えられる。
5−メトキシサリチル酸19部と25%苛性ソーダ19部を水水350部に溶解し、50℃に昇温し撹拌しながら、オキシ塩化ジルコニウム(ZrOCl2・8H2O)19部を水90部に溶解した溶液を滴下した(淡い茶白色結晶析出)。同温で1時間撹拌した後、室温まで冷却し、25%苛性ソーダ約6部を加えpH7.5〜8.0に調整した。析出した結晶を濾過、水洗、乾燥して15部の淡い茶白色結晶を得た。この化合物の融点は300℃以上であった。又、プロトンNMR測定を行い目的物の特性スペクトルを得た。元素分析の結果は以下の通りであった。
炭素(%) 水素(%) 窒素(%) Zr(%)
理論値 36.3 3.3 0.0 27.8
測定値 36.9 3.1 0.0 27.4
これら分析の結果から、化合物No.3は5−メトキシサリチル酸をL2と略記すると次の構造を採るものと考えられる。
2−ヒドロキシ−3−ナフトエ酸21部と25%苛性ソーダ19部を水350部に溶解し、50℃に昇温し撹拌しながら、オキシ塩化ジルコニウム(ZrOCl2・8H2O)19部を水90部に溶解した溶液を滴下した(淡黄色結晶析出)。同温で1時間撹拌した後、室温まで冷却し、25%苛性ソーダ約6部を加えpH7.5〜8.0に調整した。析出した結晶をろ過、水洗、乾燥して16部の淡黄色結晶を得た。この化合物の融点は300℃以上であった。又、プロトンNMR測定を行い目的物の特性スペクトルを得た。元素分析の結果は以下の通りであった。
炭素(%) 水素(%) 窒素(%) Zr(%)
理論値 43.1 3.6 0.0 24.0
測定値 43.8 3.5 0.0 23.6
これら分析の結果から、化合物No.4は2−ヒドロキシ−3−ナフトエ酸をL3と略記すると次の構造を採るものと考えられる。
化合物No.1を1部、カーボンブラック5部(三菱化学社製 MA−100)、スチレン−アクリル共重合体樹脂94部(三井化学社製 CPR−100)を加熱混合装置により混練し、冷却後、ハンマーミルで粗粉砕した。さらにジエットミルで微粉砕したのち分級して10から12μの黒色トナーを得た。このトナーをシリコンコート系のフェライトキャリアー(パウダーテック社製 F−96−100)と4対100部の重量比で混合して振とうしたところトナーは負に帯電し、ブローオフ粉体帯電量測定装置で測定したところ帯電量は−17.5μC/gであった。本トナーを使用し改造市販複写機で画像をだしたところ、初期及び1万枚コピー後でも鮮明な画質の像を得ることができた。
化合物No.1を1部、カーボンブラック5部(三菱化学社製MA−100)、ポリエステル樹脂94部(日本合成化学社製HP−301)を加熱混合装置により混練し、冷却後、ハンマーミルで粗粉砕した。さらにジエットミルで微粉砕したのち分級して10から12μmの黒色トナーを得た。このトナーをシリコンコート系のフェライトキャリアー(パウダーテック社製 F−96−100)と4対100部の重量比で混合して振とうしたところトナーは負に帯電し、ブローオフ粉体帯電量測定装置で測定したところ帯電量は−18.0μC/gであった。本トナーを使用し改造市販複写機で画像をだしたところ、初期及び1万枚コピー後でも鮮明な画質の像を得ることができた。
化合物No.2を1部、カーボンブラック5部(三菱化学社製 MA−100)、スチレン−アクリル共重合体樹脂94部(三井化学社製 CPR−100)を加熱混合装置により混練し、冷却後、ハンマーミルで粗粉砕した。さらにジエットミルで微粉砕したのち分級して10から12μmの黒色トナーを得た。このトナーをシリコンコート系のフェライトキャリアー(パウダーテック社製F−96−100)と4対100部の重量比で混合して振とうしたところトナーは負に帯電し、ブローオフ粉体帯電量測定装置で測定したところ帯電量は−15.2μC/gであった。本トナーを使用し改造市販複写機で画像をだしたところ、初期及び1万枚コピー後でも鮮明な画質の像を得ることができた。
化合物No.3を1部、カーボンブラック(三菱化学社製 MA−100)5部、ポリエステル樹脂(日本合成化学社製 HP−301)94部を加熱混合装置により混練し、冷却後、ハンマーミルで粗粉砕した。さらにジェットミルで微粉砕したのち分級して10から12μmの黒色トナーを得た。このトナーをシリコンコート系のフェライトキャリアー(パウダーテック社製 F−96−100)と4対100部の重量比で混合して振とうしたところトナーは負に帯電し、ブローオフ粉体帯電量測定装置で測定したところ−17.0μc/gであった。本トナーを使用し改造市販複写機で画像をだしたところ、初期及び1万枚コピー後でも鮮明な画質の像を得ることができた。
化合物No.4を1部、カーボンブラック(三菱化学社製 MA−100)5部、スチレン−アクリル共重合体樹脂(三井化学社製 CPR−100)94部を加熱混合装置により混練し、冷却後、ハンマーミルで粗粉砕した。さらにジェットミルで微粉砕したのち分級して10から12μmの黒色トナーを得た。このトナーをシリコンコート系のフェライトキャリアー(パウダーテック社製 F−96−100)と4対100部の重量比で混合して振とうしたところトナーは負に帯電し、ブローオフ粉体帯電量測定装置で測定したところ−17.2μc/gであった。本トナーを使用し改造市販複写機で画像をだしたところ、初期及び1万枚コピー後でも鮮明な画質の像を得ることができた。
化合物No.1を1部、磁性粉(戸田工業社製 BL−200)50部、スチレン−アクリル共重合体樹脂(三井化学社製 CPR−100)50部を加熱混合装置により混練し、冷却後、ハンマーミルで粗粉砕した。さらにジェットミルで微粉砕したのち分級して10から12μmの黒色トナーを得た。このトナーをノンコートフェライトキャリア(パウダーテック社製 F−100)と4対100部の重量比で混合して振とうしたところトナーは負に帯電し、ブローオフ粉体帯電量測定装置で測定したところ−16.8μc/gであった。本トナーを使用し改造市販複写機で画像をだしたところ、初期及び1万枚コピー後でも鮮明な画質の像を得ることができた。
3,5−ジ−t−ブチルサリチル酸と塩化亜鉛との反応(比較化合物No.1の合成) 3,5−ジ−t−ブチルサリチル酸4部を水50部の中に分散させ、この中に水酸化ナトリウム1.5部を水20部に溶解させた溶液を加え溶解させた。60℃で0.5時間撹拌させた後、塩化亜鉛1.1部を水20部に溶解させた溶液を滴下し、45℃で1時間撹拌させた。室温まで冷却した後2Nの塩酸水溶液でpHを6に調整し析出した製品をろ過、水洗浄をして比較用としての化合物、4部を得た。この化合物の融点は300℃以上であった。又プロトンNMR測定を行い目的物の特性スペクトルを得た。元素分析の結果は以下の通りであった。
炭素(%) 水素(%) 窒素(%) 亜鉛(%)
理論値 63.9 7.5 0.0 11.6
実測値 64.2 7.6 0.0 11.4
比較例化合物No.1を1部、カーボンブラック(MA−100)5部、スチレン−アクリル共重合体樹脂(CPR−100)94部を加熱混合装置により混練し、冷却後、ハンマーミルで粗粉砕した。さらにジエットミルで微粉砕したのち分級して10から12μmの黒色トナーを得た。このトナーをシリコンコート系のフェライトキャリアー(F−96−100)と4対100部の重量比で混合して振とうしたところトナーは負に帯電し、ブローオフ粉体帯電測定装置で測定したところ帯電量は−8.5μC/gであった。
Claims (6)
- 次の一般式(1)
- 請求項1に記載の一般式(1)の芳香族オキシカルボン酸が、3,5−ジ−t−ブチルサリチル酸であるジルコニウム化合物。
- 下記一般式(1)で表される4価のジルコニウム化合物を含有する電荷制御剤。
- 請求項3に記載の一般式(1)の芳香族オキシカルボン酸が、3,5−ジ−t−ブチルサリチル酸であるジルコニウム化合物を含有する電荷制御剤。
- 芳香族オキシカルボン酸又はその塩と、ジルコニウム又はオキソジルコニウムを含む化合物とから得ることを特徴とする下記一般式(1)で表される4価のジルコニウム化合物の製造方法。
- 請求項5に記載の一般式(1)の芳香族オキシカルボン酸が、3,5−ジ−t−ブチルサリチル酸である4価のジルコニウム化合物の製造方法。
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