JP5932395B2 - トナー - Google Patents
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例えば、インクジェット用途として、ビスアゾ構造を有する顔料の誘導体で構成された顔料に親和性のある部位をポリマーにぶら下げたポリマー分散剤を用いた例が開示されている(特許文献1)。一方、トナー用ポリマー顔料分散剤として、アセトアセトアニリド類の置換体を含むアゾ、またはビスアゾ発色団がポリマーに結合した分散剤を用いた例が開示されている(特許文献2)。最近では、トナー結着樹脂と相溶性の高いポリマー成分と芳香族骨格を持った顔料と親和性のある部位有する分散剤が提案されている(特許文献3)。
本発明は、上記課題を解決することを目的とする。すなわち、種々の顔料、製造方法によらず優れた分散効果を発揮でき、添加量が増えてもトナー帯電性への影響がない顔料分散剤を用いることで、優れた現像性および高色域・高着色力を両立したトナーを提供することを目的とする。
[前記一般式(2)中、R1、R2、及びR 11 乃至R 15 のいずれかは、単結合又は連結基を介してポリマー成分が結合する構造を有し、
R1は、アルキル基、フェニル基、OR4基又はNR5R6基を表し、R4乃至R6は、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、フェニル基又はアラルキル基を表す。R1がポリマー成分と結合する場合、単結合又は連結基を介して結合し、R1に結合する連結基は、アミド基、エステル基、ウレタン基、ウレア基、アルキレン基、フェニレン基、−O−、−NR3−及び−NHCH(CH2OH)−からなる群より選ばれる二価の連結基であり、R3は、水素原子、アルキル基、フェニル基又はアラルキル基を表す。
R2は、アルキル基、フェニル基、OR8基又はNR9R10基を表し、R8乃至R10は、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、フェニル基又はアラルキル基を表す。R2がポリマー成分と結合する場合、単結合又は連結基を介して結合し、R2に結合する連結基は、アルキレン基、フェニレン基、−O−、−NR7−及び−NHCH(CH2OH)−からなる群より選ばれる二価の連結基であり、R7は、水素原子、アルキル基、フェニル基又はアラルキル基を表す。
R 11 乃至R 15 は、それぞれ独立して、水素原子、COOR 16 基、又はCONR 17 R 18 基を表す。R 16 乃至R 18 は、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、フェニル基、又はアラルキル基を表す。R 11 乃至R 15 がポリマー成分と結合する場合、単結合又は連結基を介して結合し、R 11 乃至R 15 に結合する連結基は、アミド基、エステル基、ウレタン基、ウレア基、アルキレン基、フェニレン基、−O−、−NH−及び−NHCH(CH 2 OH)−からなる群より選ばれる二価の連結基である。
前記単結合又は連結基が、R 1 、R 2 、R 11 乃至R 15 に結合する場合は、R 1 、R 2 、R 11 乃至R 15 の水素原子と置換して結合する。]
前記アゾ化合物を塗布したアルミ傾斜板を用いた傾斜帯電測定において、帯電量が5μC/g以下であることを特徴とするトナーである。
R1は、アルキル基、フェニル基、OR4基又はNR5R6基を表し、R4乃至R6は、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、フェニル基又はアラルキル基を表す。R1がポリマー成分と結合する場合、単結合又は連結基を介して結合し、R1に結合する連結基は、アミド基、エステル基、ウレタン基、ウレア基、アルキレン基、フェニレン基、−O−、−NR3−及び−NHCH(CH2OH)−からなる群より選ばれる二価の連結基であり、R3は、水素原子、アルキル基、フェニル基又はアラルキル基を表す。
R2は、アルキル基、フェニル基、OR8基又はNR9R10基を表し、R8乃至R10は、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、フェニル基又はアラルキル基を表す。R2がポリマー成分と結合する場合、単結合又は連結基を介して結合し、R2に結合する連結基は、アルキレン基、フェニレン基、−O−、−NR7−及び−NHCH(CH2OH)−からなる群より選ばれる二価の連結基であり、R7は、水素原子、アルキル基、フェニル基又はアラルキル基を表す。
Arは、アリール基を表し、Arがポリマー成分と結合する場合、単結合又は連結基を介して結合し、Arに結合する連結基は、アミド基、エステル基、ウレタン基、ウレア基、アルキレン基、フェニレン基、−O−、−NR3−及び−NHCH(CH2OH)−からなる群より選ばれる二価の連結基であり、R3は、水素原子、アルキル基、フェニル基又はアラルキル基を表す。
前記単結合又は連結基が、R1、R2、又はArに結合する場合は、R1、R2、又はArの水素原子と置換して結合する。]
前記アゾ化合物を塗布したアルミ傾斜板を用いた傾斜帯電測定において、帯電量が5μC/g以下であることを特徴とする。
本発明で提供される式(1)の構造について詳細に説明する。
上記式(1)で表される構造は、下記図に示されるように、下記式(T1)及び(T2)等で表される互変異性体が存在するが、これらの互変異性体についても本発明の権利範囲内である。
本発明において、上記式(1)の中のR1及びR2におけるアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、イソプロピル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、シクロヘキシル基等の直鎖、分岐又は環状のアルキル基が挙げられる。
本発明において、上記式(1)中のR1乃至R2におけるアラルキル基としては、例えば、ベンジル基、フェネチル基等が挙げられる。
本発明において、上記顔料への親和性の観点から、R1は、炭素原子数1乃至6のアルキル基、フェニル基、NH2基、OCH3基、又はOCH3C6H5基であることが好適に例示できる。また、R1がポリマー成分と結合する場合、単結合又は連結基を介して結合し、該連結基としては、アミド基、エステル基、ウレタン基、ウレア基、アルキレン基、フェニレン基、−O−、−NH−及び−NHCH(CH2OH)−からなる群より選ばれる二価の連結基であることが好適に例示できる。
なお、上記単結合又は連結基が、R1に結合する場合は、R1の水素原子と置換して結合する。
さらに、上記式(1)中のR1の置換基は、顔料への親和性を著しく阻害しない限りは更に置換基により置換されていてもよい。この場合、置換してもよい置換基としては、ハロゲン原子、ニトロ基、アミノ基、ヒドロキシル基、シアノ基、トリフルオロメチル基等である。
中でも、アゾ骨格ユニットが、カーボンブラック、銅フタロシアニン、キナクリドン、カーミンなどのπ共役平面を大きくもつ顔料へのπ−π相互作用による親和性を良くするために、R2がNR9R10基であり、かつR9が水素原子、R10が炭素原子数1乃至6のアルキル基、又はフェニル基である場合が好ましい。
また、R2がポリマー成分と結合する場合、単結合又は連結基を介して結合する。該R2に結合する連結基は、アルキレン基、フェニレン基、−O−、−NH−、及び−NHCH(CH2OH)−からなる群より選ばれる二価の連結基が好適に例示できる。
また、R2がポリマー成分と結合する場合において、R2がNR9R10基であり、かつR9が水素原子、R10がフェニル基であって、該フェニル基が二価の連結基を介して、ポリマー成分に結合する態様が好適に例示できる。さらに当該連結基が−NH−、又は−O−である態様が好適に例示できる。
なお、上記連結基が、R2に結合する場合は、R2の水素原子と置換して結合する。
本発明のアゾ化合物において、上記式(1)中にArの構造を有することで、π共役平面を大きく持つ顔料への親和性を良くすることができる。
上記式(1)中のArは、アゾ骨格ユニットが、π共役平面を大きくもつ顔料へのπ−π相互作用による親和性を著しく阻害ぜず、また顔料への水素結合による親和性を良くするために、更に置換基により置換されていても良い。
Arに置換しても良い置換基としては、例えば、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、シアノ基、トリフルオロメチル基、カルボキシル基、カルボン酸エステル基、カルボン酸アミド基等が挙げられる。これら置換基は、顔料の官能基への水素結合を形成し、強くなるように、適宜選択することが好ましい。
また、Arがポリマー成分と結合する場合、単結合又は連結基を介して結合し、Arに結合する連結基は、アミド基、エステル基、ウレタン基、ウレア基、アルキレン基、フェニレン基、−O−、−NH−及び−NHCH(CH2OH)−からなる群より選ばれる二価の連結基であることが好適に例示できる。
なお、上記単結合又は連結基が、Arに結合する場合は、Arの水素原子又はArの置換基の水素原子と置換して結合する。
また、R1及びR2、並びに、R1及びR2に結合する連結基は、上記式(1)で示されたものと同意義である。
R11乃至R15は、それぞれ独立して水素原子、COOR16基、CONR17R1
8基を表す。R16乃至R18はそれぞれ独立して水素原子、アルキル基、フェニル基、アラルキル基を表す。
上記R16乃至R18におけるアルキル基は、炭素原子数1乃至6のアルキル基であることが好ましく、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、イソプロピル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、シクロヘキシル基等の直鎖、分岐又は環状のアルキル基が挙げられる。これらの中で、メチル基、エチル基、n−プロピル基、及びイソプロピル基が、立体障害による着色剤との親和性低下を防止する観点から好ましい。
上記R16乃至R18におけるアラルキル基としては、例えば、ベンジル基、フェネチル基等が挙げられる。
本発明において、式(2)中、R11乃至R15の少なくとも一つは、COOR16基、又はCONR17R18基であることが好ましい。COOR16基はアゾ結合位置からβ位にある置換位置で置換されていることが好ましく、CONR17R18基はβ位もしくはγ位にある置換位置で置換されていることが好ましい。β位で置換された、COOR16基及びCONR17R18基はπ−π相互作用がより強く、顔料との親和性を向上することができる。さらに、γ位で置換されたCONR17R18基は水素結合性相互作用がより発揮され、顔料との親和性が向上することができる。
また、上記R16乃至R18は上記に列挙した置換基、及び水素原子から任意に選択できるが、顔料への親和性の観点から、R16がメチル基であり、R17及びR18が水素原子又はメチル基である場合が好ましい。この時、立体障害が生じないだけでなく、エステル結合もしくはアミド結合が存在することで、上記顔料への水素結合および極性による親和性が高まるからである。
このように、上記式(2)で表されるアゾ化合物は、R11乃至R15の置換基の種類や置換位置を変えることで、望みの相互作用性を強化できる。
一方、R11乃至R15がポリマー成分と結合する場合、単結合又は連結基を介して結合し、R11乃至R15に結合する連結基は、アミド基、エステル基、ウレタン基、ウレア基、アルキレン基、フェニレン基、−O−、−NH−及び−NHCH(CH2OH)−からなる群より選ばれる二価の連結基であることが好ましい。また、単結合又は連結基が、R11乃至R15に結合する場合は、R1、R2、R11乃至R15の水素原子と置換して結合する。
また、上記式(1)中、R2がNR9R10基であり、かつR9が水素原子、R10がフェニル基であって、該フェニル基が二価の連結基を介して、ポリマー成分に結合する態様が好適に例示できる。R10がポリマー成分との結合部位を有するフェニル基である場合、上記式(1)中の構造に起因する、π−π相互作用および水素結合性相互作用への影響が少なく、顔料との親和性をより高い状態で維持できる。
上記式(3)で表わされる構造は、水素結合性相互作用とπ−π相互作用性のいずれにも優れているため、特定の顔料によらず種々の顔料との相互作用が可能であり、結着樹脂中での顔料分散性に優れる。また、上記式(3)における、Lの置換位置(フェニル基の水素原子との置換位置)は、アミド基に対して、o−位、m−位、又はp−位のいずれの位置でもよい。これらの置換位置の違いによる顔料との親和性は同等である。
上記式(4)の構造は、カーボンブラック等平面性の高い顔料との親和性が高く、π−π相互作用しやすい顔料との親和性が高く顔料分散性に優れる。また、上記式(4)にお
ける、Lの置換位置(フェニル基の水素原子との置換位置)は、アミド基に対して、o−位、m−位、又はp−位のいずれの位置でもよい。これらの置換位置の違いによる顔料との親和性は同等である。
上記アゾ化合物と結着樹脂との相溶性を向上させる観点から、結着樹脂とアゾ化合物のポリマー成分の構造は類似したものにすることが好ましい。例えば、上記結着樹脂が、ビニル樹脂を主成分として含有する場合、アゾ化合物のポリマー成分は、ビニル樹脂を主成分とすることが好ましい。一方、上記結着樹脂がポリエステル樹脂を主成分として含有する場合、アゾ化合物のポリマー成分は、ポリエステル樹脂を主成分とすることが好ましい。こうすることで、アゾ化合物のポリマー成分とトナー結着樹脂の相溶性が高まり、顔料分散効果がより顕著に発揮される。なお、上記「主成分として含有する」とは、50質量%以上含有することを意味する。
一方、アゾ化合物の帯電性を制御する観点からも、ポリマー成分は、ビニル樹脂(例えば、スチレン系重合体又は共重合体、アクリル系重合体又は共重合体、或いはポリエステル系樹脂であることが好ましい。
上記一般式(5)中のR20はカルボン酸エステル基、カルボン酸アミド基、フェニル基、又はカルボキシル基が好ましいが、トナーを構成する結着樹脂中における該アゾ化合物の分散性及び相溶性の観点からは、フェニル基、カルボン酸エステル基、又はカルボン酸アミド基である場合が好ましい。
上記カルボン酸エステル基又はカルボン酸アラルキルエステル基としては、特に限定されるものではないが、例えば、メチルエステル基、エチルエステル基、n−プロピルエステル基、イソプロピルエステル基、n−ブチルエステル基、イソブチルエステル基、sec−ブチルエステル基、tert−ブチルエステル基、ドデシルエステル基、2−エチルヘキシルエステル基、ステアリルエステル基、フェニルエステル基、ベンジルエステル基、2−ヒドロキシエチルエステル基等のエステル基が挙げられる。
上記カルボン酸アミド基としては、N−メチルアミド基、N,N−ジメチルアミド基、
N,N−ジエチルアミド基、N−イソプロピルアミド基、N−tert−ブチルアミド基、N−フェニルアミド基等のアミド基が挙げられる。
また、上記一般式(5)におけるR20の置換基は、更に置換されていてもよく、単量体単位の重合性を阻害したり、アゾ化合物の結着樹脂に対する相溶性を著しく低下させたりするものでなければ特に制限されない。この場合、置換しても良い置換基としてはアルコキシ基、アミノ基、アシル基等が挙げられる。
本発明におけるポリマー成分は、下記一般式(5−1)、(5−2)、(5−3)及び(5−4)からなる群より選ばれる単量体単位を構成成分として含む重合体又は共重合体が好適に挙げられる。
上記一般式(5−1)中のR22におけるアルキル基は、トナーを構成する結着樹脂への分散性及び相溶性の観点から、炭素原子数が1乃至22のアルキル基、又は炭素原子数が7乃至8のアラルキル基であることが好ましく、より好ましくは、炭素原子数が1乃至8のアルキル基又は炭素原子数が7乃至8のアラルキル基である。なお、該アルキル基は、直鎖構造、分岐構造又は環状構造のいずれの構造をとってもよい。
一方、上記R22におけるアラルキル基としては、ベンジル基、α−メチルベンジル基、フェネチル基が挙げられる。
同様に、トナーを構成する結着樹脂がポリエステル樹脂の場合には、上記ポリマー成分は、ポリエステル樹脂を含むポリマーであると、結着樹脂とアゾ化合物の相溶性を向上させることが可能である。
該アゾ化合物におけるポリマー成分は、トナーを構成する結着樹脂への相溶性を著しく阻害しない限りは、ビニル重合系樹脂、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド樹脂、もしくはそれら複数を化学的に結合させたハイブリッド樹脂など、任意の高分子を用いることが可能である。
該アゾ化合物におけるポリマー成分の重合形態としては、ランダム共重合体、交互共重合体、周期的共重合体、ブロック共重合体等が挙げられる。なお、該ポリマー成分は、直鎖状構造、分岐状構造、又は架橋構造を有する構造のいずれでもよい。
トナーを構成する結着樹脂がポリエステル樹脂の場合、結着樹脂への相溶性の観点から、上記ポリマー成分が、少なくとも下記一般式(6−1)及び下記一般式(6−2)で表
される単量体単位を構成成分として含む縮重合ポリマーを含有することが好ましい。或いは、下記一般式(6−3)で表される単量体単位を構成成分として含む縮重合ポリマーを含有することが好ましい。
上記L2におけるアルキレン基としては、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、プロピレン基、テトラメチレン基、ヘキサメチレン基、ネオペンチレン基、ヘプタメチレン基、オクタメチレン基、ノナメチレン基、デカメチレン基、ウンデカメチレン基、ドデカメチレン基、1,3−シクロペンチレン、1,3−シクロヘキシレン、又は1,4−シクロヘキシレン基等の直鎖、分岐又は環状のアルキレン基が挙げられる。
上記L2におけるアルケニレン基としては、ビニレン基、プロペニレン基、又は2−ブテニレン基が挙げられる。
上記L2におけるアリーレン基としては、1,4−フェニレン基、1,3−フェニレン基、1,2−フェニレン基、2,6−ナフチレン基、2,7−ナフチレン基、又は4,4’−ビフェニレン基が挙げられる。
上記L2の置換基は、結着樹脂への親和性を著しく阻害しない限りは更に置換基により置換されていても良い。この場合、置換しても良い置換基としては、メチル基、ハロゲン原子、カルボキシル基、トリフルオロメチル基及びそれらの組み合わせが挙げられる。
上記L2は上記に列挙した置換基から任意に選択できるが、分散媒体、特に非極性溶剤への親和性の観点から、炭素原子数が6以上のアルキレン基、又はフェニレン基である場合が好ましく、それらの組み合わせであっても良い。
上記L3におけるフェニレン基としては、1,4−フェニレン基、1,3−フェニレン基、又は1,2−フェニレン基が挙げられる。
上記L3の置換基は、結着樹脂への親和性を著しく阻害しない限りは更に置換基により置換されていても良い。この場合、置換しても良い置換基としては、メチル基、アルコキシ基、ヒドロキシル基、ハロゲン原子及びそれらの組み合わせが挙げられる。
上記L3は上記に列挙した置換基から任意に選択できるが、結着樹脂への親和性の観点から、炭素原子数が6以上のアルキレン基、フェニレン基、又は上記一般式(6−2)が上記一般式(6−4)のビスフェノールA誘導体である場合が好ましく、それらの組み合わせであっても良い。
上記L4におけるアルキレン基としては、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、プロピレン基、テトラメチレン基、ヘキサメチレン基、ネオペンチレン基、ヘプタメチレン基、オクタメチレン基、ノナメチレン基、デカメチレン基、ウンデカメチレン基、ドデカメチレン基、又は1,4−シクロヘキシレン基等の直鎖、分岐、又は環状のアルキレン基が挙げられる。
上記L4におけるアルケニレン基としては、ビニレン基、プロペニレン基、ブテニレン基、ブタジエニレン基、ペンテニレン基、ヘキセニレン基、ヘキサジエニレン基、ヘプテニレン基、オクタニレン基、デセニレン基、オクタデセニレン基、エイコセニレン基、又はトリアコンテニレン基が挙げられる。これらアルケニレン基は直鎖状、分岐状、及び環状のいずれの構造であっても良い。また、二重結合の位置はいずれの箇所でも良く、少なくとも一つ以上の二重結合を有していれば良い。
上記L4の置換基は、結着樹脂への親和性を著しく阻害しない限りは更に置換基により置換されていても良い。この場合、置換しても良い置換基としては、アルキル基、アルコキシ基、ヒドロキシル基、ハロゲン原子及びそれらの組み合わせが挙げられる。
上記L4は上記に列挙した置換基から任意に選択できるが、結着樹脂への親和性の観点から、炭素原子数6以上のアルキレン基、又はアルケニレン基である場合が好ましく、それらの組み合わせであっても良い。
数平均分子量が大きくなると、ポリマー成分の帯電安定性が増すが、結着樹脂とアゾ化合物の相溶性は低下し分散性が低下する傾向にある。一方、数平均分子量が小さくなると、結着樹脂とアゾ化合物の相溶性は増し分散性は向上するが、帯電安定性が低下する傾向にある。
本発明のアゾ化合物中のアゾ骨格ユニットの位置は、ランダムに点在していても、一端に1つもしくは複数のブロックを形成して偏在していてもよい。
上記アゾ化合物中のアゾ骨格ユニットの数は、多い方が顔料への親和性は向上するが、多すぎると、結着樹脂を製造時に用いられる非水溶性溶剤への親和性が低下するため、製造の容易性が低下する傾向にある。従って、アゾ骨格ユニットの数は、ポリマー成分を形成する単量体数100に対して、0.1乃至30の範囲内である場合が好ましく、0.5乃至15の範囲内である場合がより好ましい。
以上であることが好ましい。
上記アゾ化合物の帯電量は、アゾ化合物中のアゾ骨格ユニットの導入した量によって若干の変化はあるが、ポリマー成分の帯電特性に大きく左右される。したがって、アゾ化合物の帯電量は上記ポリマー成分の組成を変えることによって制御することができる。
また、酸価が高いほど負帯電性であるためアゾ化合物の負の帯電量を大きくできるが、酸価が高すぎる化合物を用いてトナーを製造した場合、トナーが水分を保持しやすくなってしまう。そのため、トナーの帯電安定性を低下させる傾向を示す。よって、アゾ化合物の酸価AV(mgKOH/g)は30mgKOH/g以下であることが好ましく、0mgKOH/g以上15mgKOH/g以下であることがより好ましい。
一方、アミン価の高い化合物は正帯電性となるため、上記アゾ化合物を負帯電性にするために低くすることが好ましい。トナー帯電性への影響をなくすために、AmV(mgKOH/g)は5mgKOH/g以下であることが好ましく、0mgKOH/g以上3mgKOH/g以下であることがより好ましい。
本発明において、上記アゾ化合物の酸価を調整する方法として、上記式(5)におけるR20が、カルボキシル基である単量体単位の組成割合を調整すること、或いは、カルボキシル基をメチル基などでエステル化することで調整することが好適に例示できる。一方、上記アゾ化合物の酸価を調整する方法として、上記式(5)におけるR20が、カルボン酸アミド基である単量体単位の組成割合を調整することが好適に例示できる。
上記化合物を合成する具体的な方法としては、例えば、下記(i)乃至(iv)に示す方法が挙げられる。
まず、方法(i)について、スキームの一例を示し、詳細に説明する。
上記P1で表されるポリマー成分は、公知の方法を用いて、分子量分布や分子構造を制御することができる。例えば、付加開裂型の連鎖移動剤を用いる方法、NMP法、ATRP法、RAFT法、その他、MADIX法、DT法などを用いることで、分子量分布や分子構造を制御したポリマー成分を製造することができる。
次に、工程2について説明する。工程2では公知の方法を利用できる。具体的には、例えば、カルボキシル基を有するポリマー成分P1と、Q1がアミノ基を有する置換基であるアゾ骨格ユニット(9)を使用することで、P1と、Q1がカルボン酸アミド結合で結ばれた上記アゾ化合物を合成することができる。具体的には、脱水縮合剤、例えば、1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩等を使用する方法、ショッテン−バウマン法等が挙げられる。
合成することができる。
例えば、イソシアネート基を有するビニル基含有化合物(10)(例えば、2−イソシアナトエチルメタクリレート(昭和電工株式会社製、商品名:カレンズMOI))と、Q1がヒドロキシル基を有する置換基であるアゾ骨格ユニット(9)を使用することで、連結基がウレタン結合である、上記重合性官能基を有するアゾ骨格ユニット(11)を合成することができる。
上記カルボキシル基を有するハロゲン原子含有化合物(12)としては、その酸ハロゲン化物、酸無水物も同様に使用することができる。
また、工程6では上記方法(i)中のATRP法を利用し、ハロゲン原子を有するアゾ骨格ユニット(13)を重合開始剤として、金属触媒、配位子の存在下、上記単量体単位と重合することで、上記アゾ化合物を合成することができる。
又、化合物(15)中のR1がメチル基の場合は、前記化合物(15)の替わりにジケテンを用いた方法によっても合成可能である。
工程10では、上記方法(i)中の工程2と同様の方法を利用して、式(19)で表されるアゾ骨格ユニットのアミノ基と、P1で表されるポリマー成分のカルボキシル基をアミド化するなどにより結合することにより、上記アゾ化合物を合成することができる。他にはP1で表されるポリマー成分がエポキシ基を有していても(例えば、2,3−エポキシプロピルメタクリレートの共重合体)、式(19)で表されるアゾ骨格ユニット中のアミノ基と反応させ、結合させることが可能である。
上記例示した合成方法の各工程で得られた化合物は、通常の有機化合物の単離、精製方法を用い精製することができる。単離、精製方法としては、例えば、有機溶剤を用いた再結晶法や再沈殿法、シリカゲル等を用いたカラムクロマトグラフィー等が挙げられる。これらの方法を単独、または2つ以上組み合わせて精製を行うことにより、高純度の化合物を得ることが可能である。
マゼンタ系着色剤に用いられる顔料としては、縮合アゾ化合物、ジケトピロロピロール化合物、アントラキノン、キナクリドン化合物、塩基染料レーキ化合物、ナフトール化合物、ベンズイミダゾロン化合物、チオインジゴ化合物、ペリレン化合物が挙げられる。具体的には、以下のものが挙げられる。C.I.ピグメントバイオレット19、C.I.ピ
グメントレッド31、C.I.ピグメントレッド122、C.I.ピグメントレッド150、C.I.ピグメントレッド269。
イエロー系着色剤に用いられる顔料としては、縮合アゾ化合物、イソインドリノン化合物、アントラキノン化合物、アゾ金属錯体、メチン化合物、アリルアミド化合物が挙げられる。具体的には、以下のものが挙げられる。C.I.ピグメントイエロー74、C.I.ピグメントイエロー93、C.I.ピグメントイエロー120、C.I.ピグメントイエロー151、C.I.ピグメントイエロー155、C.I.ピグメントイエロー180
、C.I.ピグメントイエロー185。
黒色着色剤としては、カーボンブラック、磁性体、及び上記イエロー系、マゼンタ系、及びシアン系着色剤を用い黒色に調色されたものが挙げられる。
これら顔料の添加量は、重合性単量体又は結着樹脂100質量部に対して、1質量部以上20質量部以下であることが好ましい。
<アゾ化合物の帯電量の測定方法>
アゾ化合物の帯電量は、カスケード式表面帯電量測定装置(東芝ケミカル(株)製)を用い測定した。なお、図1に該測定装置によりアゾ化合物の帯電量を測定する際の状況を示す。具体的な測定方法は以下の通りである。
サンプル瓶にアゾ化合物0.5gとメチルエチルケトン(MEK)1.5gを加え、80℃の振とう機付の温浴に入れる。150rpmの速度で15min振とうし、サンプル溶液を調製した。そのサンプル溶液を傾斜帯電量測定用のSUS板にNo.10(膜厚22.86μm:株式会社安田精機製作所製)のバーコーターを用いて均一に塗り、40℃の真空乾燥機で24時間乾燥して測定用試料板を作製する。
上記測定用試料板を、N/N(22℃、55%RH)環境下で、上記カスケード式表面帯電量測定装置の、傾斜勾配60度のフッ素樹脂製の台に測定用試料板を固定し、投入口から基準粉体を20秒間流し、測定用試料板の帯電量を測定する(測定点1サンプルにつき3点とり、平均値を帯電量とした)。なお、図1において、1は基準粉体投入口、2は傾斜板(サンプル台)、3は基準粉体、4は受け皿、5は絶縁板、6はエレクトロメーター、7はメーター接続端子である。
まず、受け皿4の質量を秤量し、W1〔g〕とする。傾斜勾配60度の傾斜板2に測定用試料板を固定し、基準粉体投入口1から基準粉体3を20秒間落下させる。基準粉体落下後、測定用試料板の電荷をエレクトロメーター6で測定し、Q〔nC〕とする。また、基準粉体落下後の受け皿4全体の質量を秤量し、W2〔g〕とする。傾斜帯電量は次式によって計算する。基準粉体には日本画像学会標準キャリア(N−02)を用いる。
アゾ化合物の帯電量〔nC/g〕=Q/(W2−W1)
酸価は試料1gに含まれる酸を中和するために必要な水酸化カリウムのmg数である。
アゾ化合物の酸価AVはJIS K 0070−1992に準じて測定されるが、具体的には、以下の手順に従って測定する。
(1)試薬の準備
フェノールフタレイン1.0gをエチルアルコール(95vol%)90mlに溶かし、イオン交換水を加えて100mlとし、フェノールフタレイン溶液を得る。
特級水酸化カリウム7gを5mlの水に溶かし、エチルアルコール(95vol%)を加えて1lとする。炭酸ガス等に触れないように、耐アルカリ性の容器に入れて3日間放置後、ろ過して、水酸化カリウム溶液を得る。得られた水酸化カリウム溶液は、耐アルカリ性の容器に保管する。前記水酸化カリウム溶液のファクターは、0.1M塩酸25mlを三角フラスコに取り、前記フェノールフタレイン溶液を数滴加え、前記水酸化カリウム溶液で滴定し、中和に要した前記水酸化カリウム溶液の量から求める。前記0.1M塩酸は、JIS K 8001−1998に準じて作成されたものを用いる。
(2)操作
(A)本試験
試料2.0gを200mlの三角フラスコに精秤し、トルエン/エタノール(2:1)の混合溶液100mlを加え、5時間かけて溶解する。次いで、指示薬として前記フェノールフタレイン溶液を数滴加え、前記水酸化カリウム溶液を用いて滴定する。尚、滴定の終点は、指示薬の薄い紅色が約30秒間続いたときとする。
(B)空試験
試料を用いない(すなわちトルエン/エタノール(2:1)の混合溶液のみとする)以外は、上記操作と同様の滴定を行う。
(3)酸価の算出
AV=[(B−AB)×f×5.61]/S
ここで、AV:酸価(mgKOH/g)、A:空試験の水酸化カリウム溶液の添加量(ml)、B:本試験の水酸化カリウム溶液の添加量(ml)、f:水酸化カリウム溶液のファクター、S:試料(g)である。
アミン価は、試料1gに含まれる全アミンを中和するために必要な過塩素酸と、当量の水酸化カリウムのmg数である。アゾ化合物のアミン価はJIS K 7237−1995に準じて測定されるが、具体的には、以下の手順に従って測定する。
(1)試薬の準備
クリスタルバイオレット0.1gを酢酸100mlに溶解しクリスタルバイオレット溶液を得る。過塩素酸8.5mlをあらかじめ酢酸500mlと無水酢酸200mlとを混合した溶液中にゆっくりと加えて、混合する。これに、酢酸を加え全量を1lとしたのち、3日間放置して過塩素酸酢酸溶液を得る。前記過塩素酸酢酸溶液のファクターは次の手順で求める。まず、フタル酸水素カリウム0.1gを1mgまで量りとり、酢酸20mlに溶解したのち、o−ニトロトルエン90mlを加え、前記クリスタルバイオレット溶液を数滴加える。これを、前記過塩素酸酢酸溶液を用いて滴定して求める。
(2)操作
(A)本試験
試料2.0gを200mlのビーカーに精秤し、o−ニトロトルエン/酢酸(9:2)の混合溶液を100ml加え、3時間かけて溶解する。次いで、前記クリスタルバイオレット溶液を数滴加え、前記過塩素酸酢酸溶液を用いて滴定する。なお、滴定の終点は、指示薬の青が緑色に変色し緑色が約30秒間続いたときとする。
(B)空試験
試料を用いない(すなわちo−ニトロトルエン/酢酸(9:2)の混合溶液のみとする)以外は、上記操作と同様の試験を行う。
(3)全アミン価の算出
得られた結果を下記式に代入して、アミン価AmVを算出する。
AmV=[(D−C)×f×5.61]/S
ここで、AmV:アミン価(mgKOH/g)、C:空試験の過塩素酸酢酸溶液の添加量(ml)、D:本試験の過塩素酸酢酸溶液の添加量(ml)、f:過塩素酸酢酸溶液の
ファクター、S:試料(g)である。
本発明において、ポリマー成分又はアゾ化合物の数平均分子量は、サイズ排除クロマトグラフィー(SEC)によって、ポリスチレン換算で算出される。SECによる分子量の測定は以下に示すように行う。
サンプル濃度が1.0%になるようにサンプルをテトラヒドロフラン(THF)に加え、室温で24時間静置した溶液を、ポア径が0.2μmの耐溶剤性メンブレンフィルターで濾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)製]
カラム:LF−804の2連
溶離液:THF
流速:1.0ml/min
オーブン温度:40℃
試料注入量:0.025ml
また、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)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。
<アゾ骨格ユニット1(化合物(20))の製造例>
下記構造で表される化合物を有するアゾ骨格ユニット1(20)を下記スキームに従い製造した。
下記構造で表されるアゾ骨格ユニット2(21)を下記スキームに従い製造した。
上記アゾ骨格ユニット2(化合物(21))の製造例でアクリロイルクロリド(東京化成工業株式会社製)1.03部を加えたところ、2−イソシアナトエチルメタクリレート1.50部にし、70度で3時間反応させた。これをクロロホルムで抽出し、濃縮、精製することでアゾ骨格ユニット(23)を得た。アゾ骨格ユニット3について表1に示す。
下記構造で表される化合物を有するアゾ骨格ユニット(25)を下記スキームに従い製造した。
次に、N,N−ジメチルホルムアミド150部に化合物(24)6.75部及びパラジウム−活性炭素(パラジウム5%)0.4部を加えて、水素ガス雰囲気下(反応圧力0.1乃至0.4MPa)、40℃で3時間撹拌した。反応終了後、溶液を濾別し、濃縮してアゾ骨格ユニット4(25)を得た。アゾ骨格ユニット4について表1に示す。
アゾ骨格ユニット2の製造例において、化合物(20)を、化合物(25)にした以外は同様の操作によりアゾ骨格ユニット5(26)を得た。アゾ骨格ユニット5について表1に示す。
次に、2−アミノテレフタル酸ジメチル(メルク株式会社製)4.25部に、メタノール40.0部、濃塩酸5.29部を加えて10℃以下に氷冷した。この溶液に、亜硝酸ナトリウム2.10部を水6.00部に溶解させたもの加えて同温度で1時間反応させた。次いでスルファミン酸0.990部を加えて更に20分間撹拌した(ジアゾニウム塩溶液)。メタノール70.0部に、化合物(27)4.51部を加えて、10℃以下に氷冷し、前記ジアゾニウム塩溶液を加えた。その後、酢酸ナトリウム5.83部を水7.00部に溶解させたものを加えて、10℃以下で2時間反応させた。反応終了後、水300部を加えて30分間撹拌した後、固体を濾別し、N,N−ジメチルホルムアミドからの再結晶法により精製することで化合物(28)を得た。
次に、N,N−ジメチルホルムアミド150部に化合物(28)8.58部及びパラジウム−活性炭素(パラジウム5%)0.4部を加えて、水素ガス雰囲気下(反応圧力0.1乃至0.4MPa)、40℃で3時間撹拌した。反応終了後、溶液を濾別し、濃縮してアゾ骨格ユニット6(29)を得た。アゾ骨格ユニット6について表1に示す。
アゾ骨格ユニット6の製造例に従ってアゾ骨格ユニット7乃至10を得た。アゾ骨格ユニット7乃至10について表1に示す。
<アゾ骨格ユニット11(化合物(34))及びアゾ骨格ユニット12(化合物(35))の製造例>
アゾ骨格ユニット6の製造例において、得られた化合物(27)の代わりに、N,N−ジメチルアセトアセトアミド(東京化成株式会社製)4.00部を用いた以外は、アゾ骨格ユニット6の製造例に従ってアゾ骨格ユニット11乃至12を得た。アゾ骨格ユニット11及び12について表1に示す。
<アゾ化合物のポリマー成分(A−1)の製造例>
プロピレングリコールモノメチルエーテル100部を窒素置換しながら加熱し液温120℃以上で還流させ、そこへ、スチレン152部、アクリル酸ブチル36部、アクリル酸9.4部(スチレン/アクリル酸/アクリル酸ブチル=78.0/7.0/15.0[m
ol%])、及びtert−ブチルパーオキシベンゾエート[有機過酸化物系重合開始剤、日油(株)製、商品名:パーブチルZ]1.25部を混合したものを3時間かけて滴下した。滴下終了後、溶液を3時間撹拌した後、液温170℃まで昇温しながら常圧蒸留し、液温170℃到達後は1hPaで減圧下1時間蒸留して脱溶剤し、樹脂固形物を得た。該固形物をテトラヒドロフランに溶解し、n−ヘキサンで再沈殿させて析出した固体を濾別することでアゾ化合物のポリマー成分(A−1)を得た。得られたアゾ化合物のポリマー成分(A−1)の物性は表2に示す。
アゾ化合物のポリマー成分(A−2)乃至(A−6)は表2に示すように重合性単量体の種類と組成比を変えた以外はアゾ化合物のポリマー成分(A−1)と同様にして製造した。得られたアゾ化合物のポリマー成分(A−2)乃至(A−6)の物性は表2に示す。
重合性単量体の組成比を表2のようにし、トリメチロールプロパントリス(3−メルカプトプロピオネート)[堺化学社製](β−メルカプトプロピオン酸類)0.20部を追加で重合性単量体とともに添加し、パーブチルZが1.25部であったのをパーブチルD[日油(株)製]を20.0部に変更した以外はアゾ化合物のポリマー成分(A−1)と同様にして製造し、アゾ化合物のポリマー成分(A−7)を得た。得られたアゾ化合物のポリマー成分(A−7)の物性は表2に示す。
トリメチロールプロパントリス(3−メルカプトプロピオネート)[堺化学社製](β−メルカプトプロピオン酸類)を0.10部に変更した以外はポリマー成分(A−7)と同様にしてアゾ化合物のポリマー成分(A−8)を製造した。得られたアゾ化合物のポリマー成分(A−8)の物性は表2に示す。
重合性単量体の組成比を表2のようにし、パーブチルZを0.90部に変更した以外はアゾ化合物のポリマー成分(A−1)と同様にしてアゾ化合物のポリマー成分(A−9)を製造した。得られたアゾ化合物のポリマー成分(A−9)の物性は表2に示す。
重合性単量体の組成比を表2のようにし、パーブチルZを0.80部に変更した以外はアゾ化合物のポリマー成分(A−1)と同様にしてアゾ化合物のポリマー成分(A−10)を製造した。得られたアゾ化合物のポリマー成分(A−10)の物性は表2に示す。
減圧装置、水分離装置、窒素ガス導入装置、温度測定装置、撹拌装置を備えたオートクレープ中に
・テレフタル酸 15部
・イソフタル酸 36部
・ビスフェノールA−プロピレンオキサイド2モル付加物 126部
・ジブチルスズオキサイド 0.030部
上記ポリエステルモノマーを仕込み、窒素雰囲気下、常圧下、220℃で15時間反応を行い、更に10〜20mmHgの減圧下で2.5時間反応させ、アゾ化合物のポリマー成分(B−1)を得た。アゾ化合物のポリマー成分(B−1)の物性は、重量平均分子量(Mw)=12000、数平均分子量(Mn)=4800、Mw/Mn=2.5、ガラス転移温度(Tg)=74.9(℃)、酸価(AV)=7.9(mgKOH/g)であった。得られたポリマー成分(B−1)の物性は表2に示す。
攪拌装置、滴下漏斗、還流冷却管、ガス導入管、温度計を備えた4ツ口の500mlセパラブルフラスコに、
・ジメチロールブタン酸 20部
・N,N−ビス(2−ヒドロキシプロピル)アニリン 5部
・ポリエチレングリコール 15部
・メチルエチルケトン 70部
を仕込み、フラスコ内を乾燥窒素で置換し、攪拌しながら80℃まで昇温した。攪拌下、イソホロンジイソシアネート35部を10分で滴下し、6時間反応させた。反応物を65℃に冷却し、水300部、25%のアンモニア水11部を添加し、溶剤であるメチルエチルケトン、及びアルカリ性の水を脱溶剤し、アゾ化合物のポリマー成分(C−1)を得た。アゾ化合物のポリマー成分(C−1)の物性は、Mw=14000、Mn=5200、Mn/Mw=2.7、酸価は25.8mgKOH/g、アミン価は4.3mgKOH/gであった。得られたポリマー成分(C−1)の物性を表2に示す。
<アゾ化合物1(化合物(37))の製造例>
下記スキームに従いアゾ化合物1を得た。
)15.00部を溶解し、1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド・塩酸塩(EDC・HCl)2.0部を加えて50℃で5時間撹拌した後、メタノール20部を加えて、65℃で1時間反応させた。液温を徐々に室温に戻し、一晩撹拌することにより反応を完結させた。反応終了後、溶液を濾過して濃縮しメタノールを再沈殿させることにより精製し、アゾ化合物1(37)を得た。得られたアゾ化合物1の構造を表3に、物性を表4に示す。
アゾ化合物1の製造例で用いたアゾ骨格ユニットとポリマー成分を表3のようにした以外は同様にして、アゾ化合物2乃至19を得た。得られたアゾ化合物2乃至19の構造を表3に、物性を表4に示す。
アゾ化合物20の製造例で用いたアゾ骨格ユニットとポリマー成分を表3のようにした以外は同様にして、アゾ化合物21及び22を得た。得られたアゾ化合物21及び22の構造を表3に、物性を表4に示す。
次に、N,N−ジメチルホルムアミド50.0部に化合物(59)2.50部、スチレン(33)140部、N,N,N’,N’’,N’’−ペンタメチルジエチレントリアミン1.77部及び臭化銅(I)0.64部を加えた。その後、窒素雰囲気下、120℃で45分間撹拌した。反応終了後、クロロホルムで抽出し、メタノールでの再沈殿による精製でアゾ化合物23(化合物(60))を得た。アゾ化合物23の構造を表3に、物性を表4に示す。
アゾ化合物1の製造例でアゾ化合物のポリマー成分(A−1)であったところを、(C−1)にした以外は同様にして、比較用アゾ化合物1を得た。比較用アゾ化合物1の構造を表3に、物性を表4に示す。
アゾ化合物1の製造例において、アゾ骨格ユニット6を、アゾ骨格ユニット13に変更した以外は同様にして、比較用アゾ化合物2を得た。比較用アゾ化合物2の構造を表3に、物性を表4に示す。
表3中、(R2−1)、(Ar−1)乃至(Ar−6)は、上記式(1)のR2及びArとポリマー成分との結合部分の構造を表わしている。
下記式の「*」はポリマー成分との結合部位を示す。
<ブラック(以下、Bkともいう)トナー1の製造例>
[マスターバッチ調整工程]
・スチレン(St)単量体 246部
・カーボンブラック(CB1) 45部
(Nipex35[Orion Engineered Carbon社製])
・3,5−ジ−ターシャリーブチルサリチル酸のアルミ化合物 4.5部
〔ボントロンE88(オリエント化学工業社製)〕
・アゾ化合物6 4.5部
上記材料をアトライター(三井鉱山社製)に導入し、半径2.5mmのジルコニアビーズ(350部)を用いて200rpm、25℃で300分間撹拌を行い、ブラックマスターバッチ分散液1を調製した。
[トナー組成物溶解液調製工程]
・マスターバッチ分散液1 150部
・スチレン(St)単量体 30部
・アクリル酸n−ブチル(BA)単量体 51部
・炭化水素系ワックス 22.5部
(フィッシャートロプシュワックス;HNP−51、最大吸熱ピーク=78℃)
・極性樹脂1 45部
(スチレン、メタクリル酸、メタクリル酸メチル及び2−ヒドロキシエチルメタクリレートの共重合体、Mw=14800、Tg=89℃、酸価AV=22mgKOH/g、水酸基価OHv=8mgKOH/g)
・極性樹脂2 0.5部
(2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸を5%含有するスチレン−2−エチルへキシルアクリレート共重合体、Tg=81℃)
上記材料を混合して65℃に加温し、TK式ホモミキサー(特殊機化工業製)を用いて、5,000rpmにて60分間均一に溶解し分散し、トナー組成物溶解液を得た。
一方、高速撹拌装置TK−ホモミキサーを備えた2リットルの四つ口フラスコ中に、イオン交換水300部に0.1M−Na3PO4水溶液175部を投入後、TK式ホモミキサーを12,000rpmに調整して60℃に加温した。その後、1.0M−CaCl2水溶液9.3部を徐々に添加してリン酸カルシウム化合物を含む水系媒体を得た。
次に、トナー組成物溶解液へ重合開始剤1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエートの70%トルエン溶液8部を溶解し、十分に混合したのち上記水系媒体へ投入した。これを、温度65℃、N2雰囲気下において、TK式ホモミキサーにて12,000rpmで10分間撹拌して重合性単量体組成物を造粒した。その後、パドル撹拌翼で撹拌しつつ温度75℃に昇温し、5時間重合を行った。その後、昇温速度1℃/min.で85℃に昇温し1時間反応させ重合反応を終了した。次いで、減圧下でトナー粒子の残存モノマーを留去し、水系媒体を冷却しトナー粒子の分散液を得た。
トナー粒子の分散液に塩酸を加えpHを1.4にし、1時間撹拌することでリン酸カルシウム塩を溶解させた。これを加圧濾過器にて、0.4Mpaの圧力下で固液分離を行い、トナーケーキを得た。次に、イオン交換水を加圧濾過器に満水になるまで加え、0.4Mpaの圧力で洗浄した。この洗浄操作を、三度繰り返したのち乾燥し、トナー粒子を得た。
得られたトナー粒子100質量部へ、ヘキサメチルジシラザンで表面処理された疎水性シリカ微粉体を1.5質量部(数平均一次粒子径:10nm)添加し、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)で300秒間混合工程を行い、Bkトナー1を得た。Bkトナー1について表5に示す。
Bkトナー1の製造例で、アゾ化合物とカーボンブラックの種類と添加量を表4のように調節した以外は、Bkトナー1と同様にして、Bkトナー2乃至12及び19乃至27を得た。Bkトナー2乃至12及び19乃至27について表5に示す。
[トナー結着樹脂Aの製造方法]
・トルエン 300部
・スチレン 200部
・アクリル酸n−ブチル 30部
・メタクリル酸 25部
・スチレンスルホン酸ナトリウム 15部
撹拌機、コンデンサー、温度計、窒素導入管を備えた反応容器に、上記材料を投入し、1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエートの70%トルエン溶液25部を溶解する。次いでトリメチロールプロパントリス(3−メルカプトプロピオネート)[堺化学社製](β−メルカプトプロピオン酸類)を0.10部添加して、窒素雰囲気下温度80℃に昇温して、4時間重合を行った。その後、減圧して脱溶剤したのちハンマーミルにて2mm以下に粗粉砕し、トナー結着樹脂Aを得た。
・トナー結着樹脂A 154部
・カーボンブラック(CB2) 18部
(MA−100[三菱化学(株)製])
・炭化水素系ワックス 24.7部
(フィッシャートロプシュワックス;HNP−51、最大吸熱ピーク=78℃)
・極性樹脂2 1.5部
(2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸を5%含有するスチレン−2−エチルへキシルアクリレート共重合体、Tg=81℃)
・アゾ化合物23 1.8部
上記の処方の材料を、ヘンシェルミキサーでよく混合した後、温度130℃に設定した2軸混練機にて混練した。得られた混練物を冷却し、ハンマーミルにて2mm以下に粗粉砕し、粗粉砕物を得た。
得られた粗粉砕物を、ホソカワミクロン社製ACM10を用いて、重量平均粒径100μmに中粉砕し、得られた中粉砕物を機械式粉砕機(ターボ工業社製;ターボミルT250−RS型)を用いて微粉砕した。その後、得られた微粉砕物を、ホソカワミクロン社製ターボプレックス100ATPを用いて粗粒分級を行い、トナー粒子を得た。
このトナー粒子100質量部へ、ヘキサメチルジシラザンで表面処理された疎水性シリカ微粉体を1.5質量部(数平均一次粒子径:10nm)添加し、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)で300秒間混合工程を行い、Bkトナー13を得た。Bkトナー13について表5に示す。
Bkトナー13の製造例で、アゾ化合物23であったところをアゾ化合物19にした以外は、Bkトナー13と同様にしてBkトナー14を得た。Bkトナー14について表5に示す。
[トナー結着樹脂B1の製造方法]
・プロピレンオキサイド変性ビスフェノールA(2モル付加物) 20部
・プロピレンオキサイド変性ビスフェノールA(3モル付加物) 80部
・テレフタル酸 20部
・イソフタル酸 20部
・トリメリット酸 1部
・テトラブトキシチタン 0.30部
上記材料を、攪拌器、温度計、流出用冷却機を備えた反応装置に入れ、190℃でエステル化反応を行った。その後、220℃に昇温しつつ系内を徐々に減圧し、150Paで
重縮合反応を行い、トナー結着樹脂B1を得た。
[トナー結着樹脂B2の製造方法]
・1,9−ノナンジオール 120部
・セバシン酸 130部
・トリメリット酸 1部
・テトラブトキシチタン 0.30部
上記材料を、攪拌器、温度計、流出用冷却機を備えた反応装置に入れ、190℃でエステル化反応を行った。その後、220℃に昇温しつつ系内を徐々に減圧し、150Paで重縮合反応を行い、トナー結着樹脂B2を得た。
Bkトナー13の製造方法で下記材料を用いた以外は、Bkトナー13と同様にして、Bkトナー15を得た。
・トナー結着樹脂B1 120部
・トナー結着樹脂B2 34部
・カーボンブラック(CB2) 18部
(MA−100[三菱化学(株)製])
・炭化水素系ワックス 24.7部
(フィッシャートロプシュワックス;HNP−51、最大吸熱ピーク=78℃)
・極性樹脂2 1.5部
(2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸を5%含有するスチレン−2−エチルへキシルアクリレート共重合体、Tg=81℃)
・アゾ化合物23 1.8部
Bkトナー15について表5に示す。
Bkトナー15の製造例で、アゾ化合物23であったところをアゾ化合物19にした以外は、Bkトナー15と同様にしてBkトナー16を得た。Bkトナー16について表5に示す。
<Bkトナー17の製造例>
・トナー結着樹脂B1 150部
・トナー結着樹脂B1 83.5部
・カーボンブラック(CB2) 22.5部
(MA−100[三菱化学(株)製])
・炭化水素系ワックス 40部
(フィッシャートロプシュワックス;HNP−51、最大吸熱ピーク=78℃)
・極性樹脂2 2.5部
(2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸を5%含有するスチレン−2−エチルへキシルアクリレート共重合体、Tg=81℃)
・アゾ化合物23 1.5部
上記混合物を、アトライター(三井金属社製)を用いて3時間分散し、分散液を調整した。一方、高速撹拌装置TK−ホモミキサーを備えた2リットルの四つ口フラスコ中にイオン交換水450部に0.1M−Na3PO4水溶液225部を投入後、ホモミキサーの回転数を10000rpmに調整し、65℃に加温した。その後、1.0M−CaCl2水溶液15部を徐々に添加してリン酸カルシウム化合物を含む水系媒体を得た。
上記分散液300部を水系媒体へ投入し、65℃で、回転数10000rpmで15分間造粒した。その後、高速撹拌装置から通常のプロペラ撹拌装置に変更し、撹拌装置の回転数を150rpmに維持し、内温を95℃に昇温し3時間保持して分散液から溶剤を除去し、トナー粒子を得た。
このトナー粒子100質量部へ、ヘキサメチルジシラザンで表面処理された疎水性シリカ微粉体を1.5質量部(数平均一次粒子径:10nm)添加し、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)で300秒間混合工程を行い、Bkトナー17を得た。Bkトナー17に
ついて表5に示す。
Bkトナー17の製造例で、アゾ化合物23であったところをアゾ化合物19にした以外は、Bkトナー17と同様にしてBkトナー18を得た。Bkトナー18について表5に示す。
Bkトナー1の製造例で、アゾ化合物を添加しなかった以外はBkトナー1と同様にして、比較Bkトナー1を得た。比較Bkトナー1について表5に示す。
<比較Bkトナー2の製造例>
Bkトナー13の製造例で、アゾ化合物を添加しなかった以外はBkトナー13と同様にして、比較Bkトナー2を得た。比較Bkトナー2について表5に示す。
Bkトナー17の製造例で、アゾ化合物を添加しなかった以外はBkトナー17と同様にして、比較Bkトナー3を得た。比較Bkトナー3について表5に示す。
Bkトナー1の製造例で、アゾ化合物1であったところを比較用アゾ化合物1及び2にした以外はBkトナー1と同様にして、比較Bkトナー4及び5を得た。比較Bkトナー4及び5について表5に示す。
[マスターバッチ調整工程]
・スチレン 261部
・ピグメントブルー15:3(PB1) 45部
(ECB−308[大日精化工業株式会社製])
・3,5−ジ−ターシャリーブチルサリチル酸のアルミ化合物 4.5部
〔ボントロンE88(オリエント化学工業社製)〕
・アゾ化合物6 4.5部
上記材料をアトライター(三井鉱山社製)に導入し、半径2.5mmのジルコニアビーズ(350部)を用いて200rpm、25℃で300分間撹拌を行い、シアンマスターバッチ分散液1を調製した。
[トナー組成物溶解液調整工程]
・マスターバッチ分散液1 147部
・スチレン単量体 45部
・n−ブチルアクリレート単量体 54部
・炭化水素系ワックス 22.5部
(フィッシャートロプシュワックス;HNP−51、最大吸熱ピーク=78℃)
・極性樹脂1 30部
(スチレン、メタクリル酸、メタクリル酸メチル、及び2−ヒドロキシエチルメタクリレートの共重合体、Mw=14800、Tg=89℃、酸価AV=22mgKOH/g、水酸基価OHv=8mgKOH/g)
・極性樹脂2 1.5部
(2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸を5%含有するスチレン−2−エチルへキシルアクリレート共重合体、Tg=81℃)
上記材料を混合して65℃に加温し、TK式ホモミキサー(特殊機化工業製)を用いて、5,000rpmにて60分間均一に溶解し分散し、トナー組成物溶解液を得た。
上記トナー組成物溶解液を用いた以外は、Bkトナー1の製造例と同様にして、Cyト
ナー1を得た。Cyトナー1について表6に示す。
Cyトナー1の製造例でアゾ化合物6であったところをアゾ化合物9にした以外は、Cyトナー1と同様にしてCyトナー2を得た。Cyトナー2について表6に示す。
Cyトナー1の製造例でアゾ化合物6用いたところを用いなかった以外はCyトナー1と同様にして比較Cyトナー1を得た。比較Cyトナー1について表6に示す。
[マスターバッチ調整工程]
・スチレン 228部
・ピグメントレッド122 (PR1) 60部
(Toner Mageta E[クラリアント社製])
・3,5−ジ−ターシャリーブチルサリチル酸のアルミ化合物 6部
〔ボントロンE88(オリエント化学工業社製)〕
・アゾ化合物6 6部
上記材料をアトライター(三井鉱山社製)に導入し、半径2.5mmのジルコニアビーズ(350部)を用いて200rpm、25℃で300分間撹拌を行い、マゼンタマスターバッチ分散液1を調製した。
[トナー組成物溶解液調整工程]
・マスターバッチ分散液1 135部
・スチレン単量体 36部
・n−ブチルアクリレート単量体 60部
・炭化水素系ワックス 22.5部
(フィッシャートロプシュワックス;HNP−51、最大吸熱ピーク=78℃)
・極性樹脂1 45部
(スチレン、メタクリル酸、メタクリル酸メチル、及び2−ヒドロキシエチルメタクリレートの共重合体、Mw=14800、Tg=89℃、酸価AV=22mgKOH/g、水酸基価OHv=8mgKOH/g)
・極性樹脂2 1.5部
(2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸を5%含有するスチレン−2−エチルへキシルアクリレート共重合体、Tg=81℃)
上記材料を混合して65℃に加温し、TK式ホモミキサー(特殊機化工業製)を用いて、5,000rpmにて60分間均一に溶解し分散し、トナー組成物溶解液を得た。
上記トナー組成物溶解液を用いた以外は、Bkトナー1の製造例と同様にして、Mgトナー1を得た。Mgトナー1について表6に示す。
Mgトナー1の製造例でピグメントレッド122(PR1)であったところをピグメントレッド150(PR2)[Fuji Fast Carmine522:冨士色素株式会社製]にし、アゾ化合物6であったところをアゾ化合物9にした以外は、Mgトナー1と同様にしてMgトナー2を得た。Mgトナー2について表6に示す。
Mgトナー1の製造例でピグメントレッド122(PR1)60部であったところをピグメントレッド122(PR1)30部とピグメントレッド150(PR2)30部にし、アゾ化合物6であったところをアゾ化合物9にした以外は、Mgトナー1と同様にしてMgトナー3を得た。Mgトナー3について表6に示す。
Mgトナー1の製造例でアゾ化合物を用いなかった以外はMgトナー1と同様にして比較Mgトナー1を得た。比較Mgトナー1について表6に示す。
Mgトナー2の製造例でアゾ化合物を用いなかった以外はMgトナー2と同様にして比較Mgトナー2を得た。比較Mgトナー2について表6に示す。
[マスターバッチ調整工程]
・スチレン 270部
・ピグメントイエロー155 (PY1) 40部
(Toner Yellow 4G[クラリアント社製])
・3,5−ジ−ターシャリーブチルサリチル酸のアルミ化合物 4部
〔ボントロンE88(オリエント化学工業社製)〕
・アゾ化合物6 6部
上記材料をアトライター(三井鉱山社製)に導入し、半径2.5mmのジルコニアビーズ(350部)を用いて200rpm、25℃で300分間撹拌を行い、イエローマスターバッチ分散液1を調製した。
[トナー組成物溶解液調整工程]
・マスターバッチ分散液1 112.5部
・スチレン単量体 67.5部
・n−ブチルアクリレート単量体 50.4部
・炭化水素系ワックス 24部
(フィッシャートロプシュワックス;HNP−51、最大吸熱ピーク=78℃)
・極性樹脂1 48部
(スチレン、メタクリル酸、メタクリル酸メチル、及び2−ヒドロキシエチルメタクリレートの共重合体、Mw=14800、Tg=89℃、酸価AV=22mgKOH/g、水酸基価OHv=8mgKOH/g)
・極性樹脂2 2.1部
(2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸を5%含有するスチレン−2−エチルへキシルアクリレート共重合体、Tg=81℃)
・アゾ化合物6 1.2部
上記材料を混合して65℃に加温し、TK式ホモミキサー(特殊機化工業製)を用いて、5,000rpmにて60分間均一に溶解し分散し、トナー組成物溶解液を得た。
上記トナー組成物溶解液を用いた以外は、Bkトナー1の製造例と同様にして、Yeトナー1を得た。Yeトナー1について表6に示す。
[マスターバッチ調整工程]
・スチレン 270部
・ピグメントイエロー185 (PY2) 40部
(Peliotol Yellow D1155[BASF社製])
・3,5−ジ−ターシャリーブチルサリチル酸のアルミ化合物 4部
〔ボントロンE88(オリエント化学工業社製)〕
・アゾ化合物9 6部
上記材料をアトライター(三井鉱山社製)に導入し、半径2.5mmのジルコニアビーズ(350部)を用いて200rpm、25℃で300分間撹拌を行い、イエローマスターバッチ分散液1を調製した。
[トナー組成物溶解液調整工程]
・マスターバッチ分散液1 192部
・n−ブチルアクリレート単量体 52.7部
・炭化水素系ワックス 22.5部
(フィッシャートロプシュワックス;HNP−51、最大吸熱ピーク=78℃)
・極性樹脂1 45部
(スチレン、メタクリル酸、メタクリル酸メチル、及び2−ヒドロキシエチルメタクリレートの共重合体、Mw=14800、Tg=89℃、酸価AV=22mgKOH/g、水酸基価OHv=8mgKOH/g)
・極性樹脂2 2.1部
(2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸を5%含有するスチレン−2−エチルへキシルアクリレート共重合体、Tg=81℃)
上記材料を混合して65℃に加温し、TK式ホモミキサー(特殊機化工業製)を用いて、5,000rpmにて60分間均一に溶解し分散し、トナー組成物溶解液を得た。
上記トナー組成物溶解液を用いた以外は、Bkトナー1の製造例と同様にして、Yeトナー2を得た。Yeトナー2について表6に示す。
Yeトナー2の製造例でピグメントイエロー185(PY2)であったところをピグメントイエロー180(PY3)[Novoperm Yellow P−HG(クラリアント社製)]にした以外は、Yeトナー2と同様にしてYeトナー3を得た。Yeトナー3について表6に示す。
Yeトナー1の製造例でアゾ化合物を用いなかった以外はYeトナー1と同様にして比較Yeトナー1を得た。比較Yeトナー1について表6に示す。
Yeトナー2の製造例でアゾ化合物を用いなかった以外はYeトナー2と同様にして比較Yeトナー2を得た。比較Yeトナー2について表6に示す。
<トナー着色力の評価方法>
市販のカラーレーザープリンタSatera LBP5050(キヤノン(株)社製)を一部改造して評価を行った。改造は定着機を外し、未定着画像を出力できるように変更し、コントローラーにより画像濃度を調節可能にした。さらに、一色のプロセスカートリッジだけの装着でも作動するよう改造した。市販のカートリッジから中に入っているトナーを抜き取り、エアーブローにて内部を清掃した後、試験トナー(30g)を充填した。
上記カートリッジをプリンターに装着し、転写材の左上部、右上部、中央、左下部及び右下部の5点へ1cm×1cmのパッチ画像を出力し、コントローラーで各パッチのトナー載り量が0.35g/m2になるように調節した。その後、定着機を取り付け、上記パッチ画像の定着画像を出力した。このパッチ画像の5つのパッチ部の画像濃度によりトナー着色力を評価した。尚、画像濃度の測定には「マクベス反射濃度計 RD918」(マクベス社製)を用いて、原稿濃度が0.00の白下地部分のプリントアウト画像に対する相対濃度を測定し、5つのパッチの平均値を算出した。なお、評価基準は下記の通りである。
転写材は、LETTERサイズのHP Brochure Paper 150g、Glossy用紙(ヒューレット・パッカード社製、150g/m2)を用いた。
(評価基準)
A:1.50以上
B:1.35以上1.50未満
C:1.20以上1.35未満
D:1.20未満
トナー1.0gとキヤリア(日本画像学会標準キャリア[N−02])19.0gをプ
ラスチックカップに量りとり、高温高湿環境下(30℃/80%Rh)及び低温低湿環境下(15℃/10%Rh)へ3日間放置し調湿を行った。調湿したトナーを各環境下で50ccの蓋付きのプラスチックボトルへ入れ密閉した。
このプラスチックボトルを振とう器(YS−LD:(株)ヤヨイ製)で、1秒間に4往復のスピードで1分間振とうを行い、2成分現像剤を得た。
この2成分現像剤について、図2の装置を用いてHH環境(高温高湿環境下)帯電量及びLL環境(低温低湿環境下)帯電量を測定した。また、トナー帯電量の環境差(LL帯電量−HH帯電量)を算出した。
(帯電量の測定方法)
底に500メッシュのスクリーン10のある金属製の測定容器9に2成分現像剤を0.5g入れ金属製のフタ11をする。このときの測定容器9全体の質量を秤りMl(g)とする。次に、吸引機8(測定容器9と接する部分は少なくとも絶縁体)に置き、吸引口14から吸引し風量調節弁13を調整して真空計12の圧力を250mmAqとする。この状態で1分間吸引を行い、トナーを吸引除去する。このときの電位計16の電位をV(ボルト)とする。ここで15はコンデンサーであり容量をC(μF)とする。吸引後の測定容器全体の質量を秤りM2(g)とする。このトナーの摩擦帯電量(mC/kg)は下記式の如く計算される。
摩擦帯電量(mC/kg)=(C×V)/(M1−M2)
各環境下でのトナー帯電量とトナー帯電量の環境差は以下基準に基づいて評価した。
[HH環境帯電量及びLL環境帯電量]
A:50mC/kg以上65mC/kg未満
B:40mC/kg以上50mC/kg未満または65mC/kg以上75mC/kg未満
C:30mC/kg以上40mC/kg未満または75mC/kg以上80mC/kg未満
D:30mC/kg未満または80mC/kg以上
[帯電量の環境差]
A:10mC/kg未満
B:10mC/kg以上15mC/kg未満
C:15mC/kg以上20mC/kg未満
D:20mC/kg以上
Bkトナー1について上記評価を行った。マクベス濃度は1.60でありHH環境帯電量は52mC/kgであり、LL環境帯電量は61mC/kgであり、帯電量の環境差が9mC/kgであった。着色力にすぐれ、帯電性、帯電安定性に優れていた。評価結果を表7に示す。
Bkトナー2乃至27、Cyトナー1及び2、Mgトナー1乃至3、及び、Yeトナー1乃至3について上記評価を行った。評価結果は表7及び表8の通りである。
比較Bkトナー1について上記評価を行った。マクベス濃度は1.15でありHH環境帯電量は33mC/kgであり、LL環境帯電量は71mC/kgであり、帯電量の環境差が38mC/kgであった。着色剤の添加量に対し、十分な性能を発揮しなかった。HH環境帯電量は十分でなくLL環境帯電量は過剰であった。環境差が大きく帯電安定性は不十分であった。評価結果を表7に示す。
比較Bkトナー2乃至5、比較Cyトナー1及び2、比較Mgトナー1及び2、並びに、比較Yeトナー1及び2について上記評価を行った。評価結果は表7及び表8の通りである。
Claims (12)
- 結着樹脂、顔料及びアゾ化合物を含有するトナーであって、
前記アゾ化合物が、下記式(2)で表されるアゾ化合物であり、
[前記一般式(2)中、R1、R2、及びR 11 乃至R 15 のいずれかは、単結合又は連結基を介してポリマー成分が結合する構造を有し、
R1は、アルキル基、フェニル基、OR4基又はNR5R6基を表し、R4乃至R6は、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、フェニル基又はアラルキル基を表す。R1がポリマー成分と結合する場合、単結合又は連結基を介して結合し、R1に結合する連結基は、アミド基、エステル基、ウレタン基、ウレア基、アルキレン基、フェニレン基、−O−、−NR3−及び−NHCH(CH2OH)−からなる群より選ばれる二価の連結基であり、R3は、水素原子、アルキル基、フェニル基又はアラルキル基を表す。
R2は、アルキル基、フェニル基、OR8基又はNR9R10基を表し、R8乃至R10は、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、フェニル基又はアラルキル基を表す。R2がポリマー成分と結合する場合、単結合又は連結基を介して結合し、R2に結合する連結基は、アルキレン基、フェニレン基、−O−、−NR7−及び−NHCH(CH2OH)−からなる群より選ばれる二価の連結基であり、R7は、水素原子、アルキル基、フェニル基又はアラルキル基を表す。
R 11 乃至R 15 は、それぞれ独立して、水素原子、COOR 16 基、又はCONR 17 R 18 基を表す。R 16 乃至R 18 は、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、フェニル基、又はアラルキル基を表す。R 11 乃至R 15 がポリマー成分と結合する場合、
単結合又は連結基を介して結合し、R 11 乃至R 15 に結合する連結基は、アミド基、エステル基、ウレタン基、ウレア基、アルキレン基、フェニレン基、−O−、−NH−及び−NHCH(CH 2 OH)−からなる群より選ばれる二価の連結基である。
前記単結合又は連結基が、R 1 、R 2 、R 11 乃至R 15 に結合する場合は、R 1 、R 2 、R 11 乃至R 15 の水素原子と置換して結合する。]
前記アゾ化合物を塗布したアルミ傾斜板を用いた傾斜帯電測定において、帯電量が5μC/g以下であることを特徴とするトナー。 - 前記アゾ化合物の酸価をAVとし、前記アゾ化合物のアミン価をAmVとしたときに、前記AmVのAVに対する比[AmV/AV]が、0以上0.50以下であることを特徴とする請求項1に記載のトナー。
- 前記アゾ化合物のサイズ排除クロマトグラフを用いて測定された数平均分子量が、3000以上30000以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載のトナー。
- 前記アゾ化合物の酸価が、30mgKOH/g以下であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のトナー。
- 前記アゾ化合物のアミン価が、5mgKOH/g以下であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のトナー。
- 前記結着樹脂がビニル樹脂を含有する場合は前記ポリマー成分がビニル樹脂を含有し、前記結着樹脂がポリエステル樹脂を含有する場合は、前記ポリマー成分がポリエステル樹脂を含有することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載のトナー。
- 前記一般式(2)中のR2がNR9R10基であり、かつR9が水素原子、R10がフェニル基であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載のトナー。
- 前記一般式(2)中のR2がNR9R10基であり、かつR9が水素原子、R10がフェニル基であり、前記フェニル基が二価の連結基を介して、前記ポリマー成分に結合していることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載のトナー。
- 前記R11乃至R15の少なくとも一つが、COOR16基又はCONR17R18基であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載のトナー。
- 前記R1、R2、及びR 11 乃至R 15 のいずれか一つが、ポリマー成分と結合する場合、連結基を介して結合し、R1、R2、又はR 11 乃至R 15 に結合する連結基が、−O−又は−NH−であることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載のトナー。
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