JP6062278B2 - 黒色顔料組成物 - Google Patents

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Description

本発明は、電子写真トナー、インク、塗料などに使用される黒色顔料組成物であって、従来のカーボンブラックと代替可能で、色相などの特性に優れた顔料組成物に関する。
カーボンブラックは安価で光遮蔽性が大きく、導電性に優れた顔料であり、従来から塗料、印刷インキ、トナー、インクジェット用インキなど多様な用途に使用されてきた。その反面、顔料の用途拡大と要求性能の向上に伴い、その優れた特性が特定の分野では逆に欠点となり、その欠点を解決できるカーボンブラック代替可能な顔料が求められている。
例えば、電子写真用トナーの場合、感光体の静電気パターンに対して、反対荷電を有するトナーを付着させる方法が画像形成原理のため、トナーが導電性であると、その電荷が漏洩しやすい。その結果、トナー粒子の帯電量が現像条件により変動するために、画像濃度や解像力などの画像特性が変化する。特に、カラー電子写真の場合、ブラック以外は非導電性顔料を使用することが多く、そのために帯電特性がブラックと他の有彩色で変化するために、静電パターンとの付着性が有彩色と黒色とで異なり、均一なカラー画像特性を得ることが困難となる。
また、電子写真トナーや印刷インキなどに用いられるカーボンブラック顔料は完全にニュートラルな無彩色ではなく、多少とも茶色や青色を含んだ黒色となっており、そのために従来ニュートラルな黒色を得るために、色補正用の有彩色顔料をカーボンブラックに添加するなどの工夫も行われていた(特許文献1)。しかしながら、このブラックのニュートラル化の技術も、有彩色顔料の退色性が大きく、品質要求を満たすことは難しい。そのためにカーボンブラック顔料に加えてその色味を消してニュートラル化を可能にし、且つ安定性のよい顔料組成物が求められていた。
上記の問題を解決する手段として、カーボンブラック顔料を、従来の有彩色顔料の混合物である黒色顔料組成物で置き換える方法も考えられる。しかしながらカーボンブラック顔料は、着色力が大きいため、トナー中のカーボンブラック組成比が小さくても画像濃度を高めることができ、所望の画像濃度を得るためのトナー膜厚を小さくすることが可能となり、結果として高い画像解像力を可能としていた。それに対して、従来の有彩色顔料を混合して黒色顔料組成物を得る方法では、それら有彩色顔料の着色力が小さいため、解像力の点でも十分と言えるものではないという問題点があった。
更に電子写真以外の用途、例えば赤外線透過性の遮熱黒色塗料を必要とする場合、カーボンブラックは赤外線波長の吸収率が大きいため使用困難である。それに代わる有彩色顔料の組み合わせによる黒色顔料組成物も従来多数提案されているが(特許文献2)、日射暴露すると退色が大きいなど、その性能の改良が必要とされている。
特許4571585 特開2011−68737
本発明の目的は、従来のカーボンブラック顔料の持つ欠点の改良を目的とするものであって、例えばトナーの着色剤として使用したときに、帯電漏洩性などの帯電性能の改良により画質を改良でき、また経時による退色性が小さな黒色顔料組成物を提供することにある。
本発明者等は、こうした実状に鑑み、従来技術の欠点を解決すべく鋭意研究した結果、本発明の課題を解決するための指針として次のような指針を得た。
(1)退色時に出来るだけ視覚的な変化が小さく見えるようにするためには、出来るだけブロードな吸収の顔料を使用して他の顔料と組み合わせることが好ましいこと。
(2)上記(1)の顔料の組合せを探索する指針として、可視波長400−700nmの波長域を2分して、可視吸収極大波長がλmax460−530nmの範囲にあり、且つ吸収スペクトルの半値波長(長波長側)が550nm以上である顔料P1と、吸収極大波長が600−700nmの範囲にある顔料P2を組み合わせ、その光学特性を制御することにより、色調が良好で且つ退色安定性の顔料を得やすいこと。
(3)前記(2)の顔料P1として、特に、いわゆるColor Indexにおいて主にブラウン名称の付された有機顔料を使用すると、本願目的に合致した光学特性を有し、且つ導電性も小さくすることが出来ること。
(4)更に、前記(2)〜(3)の顔料P1と組み合わせる顔料P2として、特に、フタロシアニン系顔料を使用することにより、色相、退色性、導電性、赤外線透過性の何れの特性も良好な性能を得ることができること。
上記(1)〜(4)のメカニズムについては、ブラウン、シアン顔料の持つ分光曲線から説明することができる。図1は、本発明に好ましい顔料を、分散剤と共にメチルエチルケトン溶媒中に分散(顔料濃度0.02重量%)した溶液の吸収スペクトルを示したものであるが、これで示されるように、ブラウン顔料(ピグメントブラウン25)の吸収極大波長は460−530nmの範囲にあり、且つ吸収スペクトルの半値波長(長波長側)が550nm以上で吸収が減衰する。シアン顔料はブラウン顔料と相反する特性を持っており、これらを併用することにより、お互いの可視光波長領域全体に渡って吸収を補完できる。この特性を利用し、2種類の顔料のみでカーボンブラックの代替となる黒色顔料組成物を得ることが出来ることを見出した。このようなブロードな吸収の2種類の顔料のみで可視域全体をカバーできるため、その一方の一部が退色しても全体としてスペクトルの平坦性が大きく損なわれず、視覚上の色味の発現が小さいと解釈される。
上記の指針に基づき、更に第三、第四の顔料の探索、組成比の最適化を行うことにより、良好な黒色で、色調保存性も良好な導電性の小さな顔料組成物を見出し、本発明に到達した。
即ち、本発明は、
(1)溶媒(メチルエチルケトン)分散状態で、吸収極大波長λmax(nm)が460≦λmax≦530の範囲にあり、且つ吸収スペクトルの半値波長(長波長側)が550nm以上である顔料P1と共に、吸収極大波長λmax(nm)が600≦λmax≦700の範囲にある顔料P2とを必須顔料として含有することを特徴とする黒色顔料組成物;
(2)顔料P1が、C.I.ピグメントブラウン23、ピグメントブラウン25、ピグメントブラウン41、ピグメントオレンジ38からなる群から選択される一種またはそれ以上の顔料であることを特徴とする、上記(1)に記載の黒色顔料組成物;
(3)顔料P2が、C.I.ピグメントブルー15、ピグメントブルー15:1、ピグメントブルー15:2、ピグメントブルー15:3、ピグメントブルー15:4、ピグメントブルー15:5、ピグメントブルー15:6およびピグメントブルー16からなる群から選択される一種またはそれ以上の顔料であることを特徴とする、上記(1)または(2)に記載の黒色顔料組成物;
(4)吸収ピーク波長λ(nm)が530<λ<600の範囲にある一種またはそれ以上の他の顔料P3を更に含有することを特徴とする、上記(1)〜(3)のいずれか一つに記載の黒色顔料組成物;
(5)顔料P3が、C.I.ピグメントオレンジ34、ピグメントオレンジ36、ピグメントオレンジ43、ピグメントオレンジ62、ピグメントオレンジ68、ピグメントオレンジ70、ピグメントオレンジ72、ピグメントオレンジ74、ピグメントレッド31、ピグメントレッド48:4、ピグメントレッド57:1、ピグメントレッド122、ピグメントレッド146、ピグメントレッド147、ピグメントレッド150、ピグメントレッド184、ピグメントレッド238、ピグメントレッド242、ピグメントレッド254、ピグメントレッド269、ピグメントバイオレット19、ピグメントバイオレット23、ピグメントバイオレット32からなる群から選択される一種またはそれ以上の顔料であることを特徴とする、上記(4)に記載の黒色顔料組成物;(6)吸収ピーク波長λ(nm)が400<λ<460nmの範囲にある一種またはそれ以上の他の顔料P4を更に含有することを特徴とする、上記(1)〜(5)のいずれか一つに記載の黒色顔料組成物;
(7)顔料P4が、C.I.ピグメントイエロー74、ピグメントイエロー120、ピグメントイエロー139、ピグメントイエロー151、ピグメントイエロー155、ピグメントイエロー180、ピグメントイエロー181、ピグメントイエロー185、ピグメントイエロー213、ピグメントグリーン7、ピグメントグリーン36、ピグメントレッド254、ピグメントオレンジ43からなる群から選択される一種またはそれ以上の顔料であることを特徴とする、上記(6)に記載の黒色顔料組成物;
(8)(P1+P2):P3:P4の顔料重量組成比が、顔料P1、P2、P3及びP4の総重量を100として、60〜100:0〜40:0〜40であり、P1:P2は、P1とP2との総重量を100として、31〜69:69:31であることを特徴とする、上記(1)〜(7)のいずれか一つに記載の黒色顔料組成物;
(9)上記(1)〜(8)のいずれか一つに記載の黒色顔料組成物とバインダー樹脂を少なくとも含むことを特徴とする印刷インキ、プラスチック組成物、乾式電子写真現像剤、湿式電子写真現像剤、インクジェットインク、カラーフィルターレジストインク、ペイント、ワニス、印刷インキ、粉体塗料材料用の組成物;
(10)バインダー樹脂が、塩ビ樹脂、アクリル樹脂、アクリルシリコン樹脂、スチレンアクリル樹脂、シリコン樹脂、フッ素樹脂、ウレタン樹脂、不飽和もしくは飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、PET樹脂、ポリカーボネイト樹脂、植物由来(バイオマス)樹脂から選択された樹脂であることを特徴とする、上記(9)に記載の組成物。
上述したところからわかるように本発明によれば、カーボンブラック顔料を使用しないもしくは使用量を低減できるため、トナー用途に使用した場合、トナーの帯電量が安定し、画質が向上する。また経時による退色が小さいため画像保存性も良好となる。
更に、トナー用途として使用する場合、カーボンブラックの全部を置き換えるのではなく、カーボンブラックの色相をニュートラルなブラックに補正できるように調製された本発明の顔料組成物を使用してその一部を置き換えることができ、それによっても、良好な画質を得ることが出来る。
更に、本発明の顔料組成物は赤外線波長域の光透過性が高いため、その特性を生かした日射遮熱塗料用の顔料組成物としても好適な性能を得ることができる。
本発明に好ましい顔料P1、P2のそれぞれを、分散剤と共にメチルエチルケトン溶媒中に分散(顔料濃度0.02重量%)した溶液の吸収スペクトルを示した図である。 本発明に好ましい顔料P1、P2、P3、P4のそれぞれを、分散剤と共にメチルエチルケトン溶媒中に分散(顔料濃度0.02重量%)した溶液の吸収スペクトルを示した図である。
本発明に用いられる顔料P1は、その吸収極大波長λmax(nm)が460≦λmax≦530、好ましくは480≦λmax≦510の範囲にあり、かつ半値波長(長波長側)が550nm以長にあるものが最適である。吸収極大波長が460nm未満の場合、もしくは530nmを超えると、色差が大きくなり、着色力も低減する。半値波長が550nm未満になると、カーボンブラックとの色差が大きくなり、褪色時の色差も大きくなる。また着色力も小さくなる等の不具合が生ずる。
本発明の必須顔料である顔料P1は、モノアゾ、ジスアゾ、縮合アゾ、ナフトールAS、ベンズイミダゾロンから選ばれる顔料であり、例えばC.I.ピグメントブラウン23、ピグメントブラウン25、ピグメントブラウン26、ピグメントブラウン41、ピグメントオレンジ38などが挙げられ、その中から1種もしくは複数の組み合わせを使用できる。
本発明において顔料P1と組み合わせて好適に使用される顔料P2としては、吸収極大波長λmax(nm)が600≦λmax≦700、好ましくは620≦λmax≦660範囲にあるものが使用される。吸収極大波長λmax(nm)が前記範囲を超えるかまたは下回る場合も同様に、色差の増加、着色力の低下、退色時の色差も大きくなるなどの不具合が生じ得る。このような顔料としては、例えばC.I.ピグメントブルー15、ピグメントブルー15:1、ピグメントブルー15:2、ピグメントブルー15:3、ピグメントブルー15:4、ピグメントブルー15:5、ピグメントブルー15:6、ピグメントブルー16のフタロシアニン顔料やピグメントブルー56、ピグメントブルー60または61、ピグメントブルー80などが挙げられ、その中から1種もしくは複数の組み合わせを使用できる。
本発明の黒色顔料組成物は、顔料P1と顔料P2を必須とするものであるが、色相をカーボンブラックにより近づけたいもしくはよりニュートラルな黒色により近づけたいあるいはより着色力を上げたい場合には、バイオレット、マゼンタ、イエロー、あるいはレッド、グリーン、オレンジ顔料から選ばれる少なくとも1種の顔料P3、P4を含むことができる。
本発明の黒色顔料組成物において必要に応じて顔料P1、及びP2と組み合わせて使用される顔料P3は、吸収ピーク波長λ(nm)が530<λ<600、好ましくは540<λ<590にある顔料である。ここに顔料P3の吸収ピークとは、主吸収ピーク(吸収極大)、もしくは副吸収ピークの何れであっても良い。例えば、バイオレット顔料、マゼンタ顔料、レッド顔料、もしくはオレンジ顔料から適宜選択された顔料等を使用できる。そのような顔料としては、モノアゾ、ジスアゾ、β−ナフトール、ナフトールAS、アゾレーキ、金属錯体、ベンズイミダゾロン、アンタントロン、アントラキノン、キナクリドン、ジオキサジン、ペリレン、チオインジゴ、トリアリールカルボニウムまたはジケトピロロピロール顔料などから適宜選択して使用される。具体的には、530<λ<600nmの範囲に吸収極大波長を持つものとして、バイオレット顔料として特にC.I.ピグメントバイオレット19、ピグメントバイオレット23、またはピグメントバイオレット32、マゼンタ顔料、もしくはレッド顔料として、特にC.I.ピグメントレッド2、ピグメントレッド3、ピグメントレッド4、ピグメントレッド5、ピグメントレッド
9、ピグメントレッド12、ピグメントレッド14、ピグメントレッド31、ピグメントレッド38、ピグメントレッド48:2、ピグメントレッド48:3、ピグメントレッド48:4、ピグメントレッド53:1、ピグメントレッド57:1、ピグメントレッド112、ピグメントレッド122、ピグメントレッド144、ピグメントレッド146、ピグメントレッド147、ピグメントレッド149、ピグメントレッド150、ピグメントレッド168、ピグメントレッド169、ピグメントレッド170、ピグメントレッド175、ピグメントレッド176、ピグメントレッド177、ピグメントレッド179、ピグメントレッド181、ピグメントレッド184、ピグメントレッド185、ピグメントレッド187、ピグメントレッド188、ピグメントレッド207、ピグメントレッド208、ピグメントレッド209、ピグメントレッド210、ピグメントレッド214、ピグメントレッド238、ピグメントレッド242、ピグメントレッド247、ピグメントレッド253、ピグメントレッド254、ピグメントレッド256、ピグメントレッド257、ピグメントレッド262、ピグメントレッド263、ピグメントレッド266、ピグメントレッド269、ピグメントレッド274、オレンジ顔料としては、特にC.I.ピグメントオレンジ5、ピグメントオレンジ13、ピグメントオレンジ34、ピグメントオレンジ36、ピグメントオレンジ43、ピグメントオレンジ62、ピグメントオレンジ68、ピグメントオレンジ70、ピグメントオレンジ72またはピグメントオレンジ74が挙げられ、一種、または二種以上の組み合わせを好適に使用できる。
本発明において必要に応じて顔料P1、及びP2と組み合わせて使用される顔料P4は、吸収ピーク波長λ(nm)が400<λ<460nmの範囲にあるものである。この場合も、顔料P4の吸収ピークとは、主吸収ピーク(吸収極大)、もしくは副吸収ピークの何れであっても良い。例えば、モノアゾ、ジスアゾ、ベンズイミダゾリン、イソインドリノン、イソインドリンまたはペリノン顔料から選ばれる。
特に好ましくは、400<λ<460nmの範囲に吸収極大波長を持つものとしては、C.I.ピグメントイエロー1、ピグメントイエロー3、ピグメントイエロー12、ピグメントイエロー13、ピグメントイエロー14、ピグメントイエロー16、ピグメントイエロー17、ピグメントイエロー73、ピグメントイエロー74、ピグメントイエロー81、ピグメントイエロー83、ピグメントイエロー87、ピグメントイエロー97、ピグメントイエロー111、ピグメントイエロー120、ピグメントイエロー126、ピグメントイエロー127、ピグメントイエロー128、ピグメントイエロー139、ピグメントイエロー151、ピグメントイエロー154、ピグメントイエロー155、ピグメントイエロー173、ピグメントイエロー174、ピグメントイエロー175、ピグメントイエロー176、ピグメントイエロー180、ピグメントイエロー181、ピグメントイエロー185、ピグメントイエロー191、ピグメントイエロー194、ピグメントイエロー196またはピグメントイエロー213、ピグメントイエロー214、ピグメントイエロー217などが挙げられる。
また他の顔料P4として、ピグメントグリーン7、ピグメントグリーン36等のグリーン顔料も使用できる。これはグリーン顔料が400<λ<460nmに副吸収ピークを持っており、イエローと同様の効果を得られるためである。また、P3としても使用できるが、ピグメントレッド254、ピグメントオレンジ43なども、400<λ<460nmの範囲に副吸収ピークを持っており、このような530<λ<600nmの範囲の他に、400<λ<460nmにも吸収ピークも持つ顔料を、顔料P3の選択によっては顔料4としても使用することができ、またその逆も当然可能である。上記の顔料P4は、一種、または二種以上の組み合わせを使用することができる。
本発明の黒色顔料組成物は、一つの態様では、顔料としては顔料P1と顔料P2のみからなり、この際、その重量組成比は、対照となるカーボンブラックと比較した色差、及び着色力の観点から、P1とP2の総重量を100として、好ましくは31〜69:69〜31、更に好ましくは35:65〜65:35、特に40:60〜60:40である。
P3、P4との組み合わせとしては、P1、P2とP3との組み合わせ、P1、P2とP4との組み合わせ、P1、P2、P3とP4との組み合わせが可能であり、その際の重量組成比は、理想的な色調あるいは着色力を得るという観点から、それぞれ、顔料P1、P2、P3及びP4の総重量を100として、
P1+P2+P3では、
60≦(P1+P2)<100
0<P3≦40;
P1+P2+P4では、
60≦(P1+P2)<100
0<P4≦40;
P1+P2+P3+P4では、
60≦(P1+P2)<100
0<P3<40
0<P4<40
である。この場合のP1:P2の重量組成比は、上記と同様に、P1とP2との総重量を100として、好ましくは31〜69:69〜31、更に好ましくは35:65〜65:35、特に40:60〜60:40である。
上述した有機顔料のうち、特に適したものは、その耐光性がブルーウールスケール(退色度の異なる8種類の染料で染色された標準布を試料と同環境に置き、試料の退色の程度をブルースケールと比較して8段階の評価を数値化して表示する。国際標準の耐光性試験指標;DIN ISO12040)により5を超え、特に6を超えるものである。これには例えばC.I.ピグメントブラウン23、ピグメントブラウン25、ピグメントブラウン41等のアゾ顔料やC.I.ピグメントブルー15、ピグメントブルー15:1、ピグメントブルー15:2、ピグメントブルー15:3、ピグメントブルー15:4、ピグメントブルー15:5、ピグメントブルー15:6等のフタロシアニン顔料などが挙げられる。
本発明に使用される顔料の表面は、その目的、必要性に応じて例えばスルホン化またはジアゾ化などの化学操作により改変され、官能性の中性もしくは荷電した基、または高分子連鎖が付与された表面変性顔料も有用であり、これらの表面変性顔料は、自己分散型顔料またはグラフト顔料としても知られている。
使用される顔料は、非常に微細に分割されていることが、色調、透明性などで好ましい。顔料粒子の好ましくは95%、より好ましくは99%が粒径≦500nmを有する。更に、使用状態において30nm〜400nmであり、より好ましくは50〜200nmである。これらの範囲以上となると、色相や透明性の低下がみられ、着色力が低下するために解像力も低下する。また粒径がこれらの範囲以下であると、顔料粒子が凝集しやすくなり分散状態が不安定となりやすく、また顔料微細化のエネルギーが大きくなり、コスト的にも不利となる。ここでいう顔料粒子の粒径は光子相関法により液中の顔料のブラウン運動を観察することによって得られる粒度分布である。例えば、ELS−Z(大塚電子社製)を使用して粒度を測定することができる。また、使用される顔料粒子の形態は広範に変化し得るので、顔料調製物の粘度挙動は粒子形状に応じて広範に変化し得る。
本発明の顔料組成物は、上記指針に基づいて得ることが出来るが、例えば、次の方法によって製造することができる。具体的には、それぞれ単独に乾燥、粉砕した、上記個々の顔料P1及びP2、並びに任意にP3及び/またはP4を、カーボンブラックの黒色に近似する様に、上記指針に基づいて所定重量割合で、常法に従って、例えばナウターミキサー、スーパーミキサー、ヘンシェルミキサーなどの混合機に投入し、均一に混合することによって得ることが出来る。好ましい態様の一つでは、2種以上の顔料の水性スラリーを混合して、撹拌した後、ろ過、洗浄を行い、乾燥させ、粉砕するのが好ましい。上記の製造方法において、顔料の水分散液を作成する際に、界面活性剤を併用することもできる。界面活性剤の種類としては、例えば、アニオン系界面活性剤、ノニオン活性剤、カチオン系活性剤等が挙げられる。
アニオン系の界面活性剤としては、例えば、ドデシルベンゼンスルフォン酸ナトリウム、ジアルキルスルホコハク酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸ナトリウム等が挙げられる。
ノニオン系界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ソルビタン脂肪酸エステル等が挙げられる。
カチオン系界面活性剤としては、例えば、ステアリルトリメチルアンモニウムクロライド、ジステアリルジメチルアンモニウムクロライド等が挙げられる。上記製造方法において、界面活性剤を併用する場合の使用量は、通常、顔料の合計100重量部に対して10重量部以下、中でも3〜10重量部の範囲が好ましい。界面活性剤の使用量が10重量部よりも多い場合、塗膜にしたときにブリスターが出易くなるといった好ましくない現象が表れる傾向にあるので好ましくない。
本発明による顔料組成物は有機有彩色顔料からなるが、必要によっては有機染料との混合物であってもよい。顔料組成物は、乾燥粉末の形態でのみならず含水プレスケーキとしても使用することができる。有用な有機染料としては、反応性染料、酸性染料、油溶染料、分散染料などを挙げることができる。
本発明の顔料組成物には、上記の化合物以外に、用途に応じて、例えば、顔料分散剤、防腐剤、光安定剤、酸化防止剤、カチオン性、アニオン性、両性または非イオン性界面活性物質(界面活性剤および湿潤剤)、デガッサー/消泡剤、および更に粘度調節剤、例えばポリビニルアルコール、セルロース誘導体または水溶性天然または人造樹脂、および接着性および耐磨耗性を高めるための皮膜形成剤または結合剤としてのポリマーなどの、特にインクジェットインク用、ならびに印刷および塗装工業における通常の他の添加剤を加えることができる。
本発明の顔料組成物は、粉体として使用することもできるが、必要に応じて液体、もしくは溶媒を加えて、使用目的に応じた分散、加工を行って使用される。分散は、顔料組成物と適量の溶媒、分散剤などを混合して混練などの方法で行われる。
この際、顔料分散に使用される有用な溶媒としては、例えば1価または多価アルコール、これらのエーテルおよびエステル、例えば特に1〜4個の炭素原子のアルカノール、例えばメタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール;特に2〜6個の炭素原子の2価または3価アルコール、例えばエチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、1,2,6−へキサントリオール、グリセロール、2−エチル−2−ヒドロキシメチル−1,3−プロパンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール;多価アルコールの低級アルキルエーテル、例えばエチレングリコールモノメチルまたはエチルまたはブチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルまたはエチルエーテル;ケトンおよびケトンアルコール、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルペンチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、ジアセトンアルコール;アミド、例えば、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドおよびN−メチルピロリドンがある。
本発明による顔料組成物はまた、電子写真トナーおよび現像剤、例えば1成分および2成分粉末トナーまたは現像剤、磁性トナー、液体トナー、重合トナーおよび更にその他の特殊トナー中の着色剤として有用である。トナーとして使用するためには一般に顔料に結合剤を混合する必要があるが、そのための典型的なトナー結合剤は、付加重合、重付加および重縮合樹脂、例えば、スチレン、スチレン/アクリレート、スチレン/ブタジエン、アクリレート、ポリエステルまたはフェノールエポキシ樹脂、ポリスルホンおよびポリウレタンの個別または組合せ、および更にポリエチレンおよびポリプロピレンであり、これらは、電荷制御剤、ワックスまたは流動剤などの更なる成分を含んでいてもよい。
本発明は、電子写真用トナー、その中でも特に重合トナーに好適な顔料組成物であるが、それに限定されずに遮熱塗料などの塗料用途、インクジェットインク、印刷インク、およびカラーフィルタ用の着色剤としての使用を提供する。
インクジェットインクとは、水性インク(マイクロエマルジョンを含む)のみならず、溶剤系インク、UV硬化インクおよびホットメルトインクも意味するものとする。
水性インクジェットインクは、基本的に0.5〜30重量%、好ましくは1〜15重量%の1種または複数の本発明による顔料組成物、70〜99.5重量%の水、0〜30重量%の1種または複数の添加剤および有機溶媒を含む。
水性インクジェットインクは、場合により水溶性結合剤および他の添加剤、例えば界面活性剤および湿潤剤、消泡剤、防腐剤および酸化防止剤を更に含んでいてもよい。
溶剤系インクジェットインクは、基本的に0.5〜30重量%の本発明による顔料組成物、70〜99.5重量%の有機溶媒もしくは溶媒混合物からなる。必要に応じて、溶剤系インクジェットインクは、溶媒中に可溶な担体材料および結合剤、例えばポリオレフィン、天然および合成ゴム、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル/酢酸ビニルコポリマー、ポリビニルブチラール、ワックス/ラテックス系またはこれらの組合せを含んでいてもよい。
UV硬化インクは、基本的に、0.5〜30重量%の本発明による顔料組成物、0.5〜99.5重量%の水、0.5〜99.5重量%の有機溶媒または溶媒混合物、0.5〜50重量%の放射線硬化性結合剤、および場合により0〜10重量%の光開始剤を含む。
ホットメルトインクは、通常、室温では固体であり、加熱により液化し、好ましい溶融範囲が約60℃と約140℃の間にある、ワックス、脂肪酸、脂肪アルコールまたはスルホンアミドをベースとしている。本発明はまた、基本的に、20〜90重量%のワックスおよび1〜10重量%の1種または複数の本発明による顔料組成物からなるホットメルトインクジェットインクを提供する。これは更に、0〜20重量%の追加のポリマー(「染料溶解剤」として)、0〜5重量%の分散助剤、0〜20重量%の粘度調節剤、0〜20重量%の可塑剤、0〜10重量%の粘着性付与剤、0〜10重量%の透明度安定剤(例えば、ワックスの結晶化を防止する)および更に0〜2重量%の酸化防止剤を含んでいてもよい。
本発明の印刷インク、特にインクジェットインクは、顔料組成物を、マイクロエマルジョン媒体中、または水性または非水性媒体中、またはUV硬化インク調製用媒体中あるいはホットメルトインクジェットインク調製用ワックス中に分散させることにより製造することができる。
得られた印刷インクは、インクジェット用途には、引き続いてろ過する(例えば、1μmフィルタを通して)ことが有利である。
本発明の顔料組成物は、全ての従来のインクジェットプリンタ、特にバブルジェット法または圧電法に基づくものにおいて有用である。
本発明による顔料組成物は、紙、天然または合成繊維材料、フィルムまたはプラスチックの印刷のみならず、各種のコートされたまたはコートされていない基材、例えば、板紙、厚紙、木材および木材ベースの材料、金属材料、半導体材料、セラミック材料、ガラス、ガラスなどへの画像形成、印刷に使用することができる。
本発明の顔料組成物は、プラスチック用途においても使用でき、天然または合成由来の高分子量有機材料の顔料着色用に使用することができる。本発明の顔料組成物により顔料着色することができる高分子量有機材料の例には、セルロースエーテルおよびセルロースエステル(例えば、エチルセルロース、ニトロセルロース、酢酸セルロース、酪酸セルロースなど)などのセルロース化合物、脂肪酸、脂肪油、樹脂およびこの変性生成物などの天然バインダー、または、ポリ縮合物、ポリ付加物、付加ポリマーおよび付加コポリマー[アミノ樹脂(特に尿素−ホルムアルデヒドおよびメラミン−ホルムアルデヒド樹脂など)、アルキド樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂(ノボラック、またはレゾルシノールなど)、尿素樹脂、ポリビニル類(ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、ポリ酢酸ビニルまたはポリビニルエーテルなど)、ポリカーボネート、ポリオレフィン(ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレンなど)、ポリ(メタ)アクリレートおよびこのコポリマー(ポリアクリル酸エステルなど)、ポリアクリロニトリル、ポリアミド、ポリエステル、ポリウレタン、クマロン−インデン樹脂、および炭化水素樹脂、エポキシ樹脂、種々の硬化メカニズムによる不飽和合成樹脂(ポリエステル、アクリレート)、ワックス、アルデヒド樹脂、ケトン樹脂、ガム、ゴム、およびこの誘導体、およびラテックス、カゼイン、シリコーンおよびシリコーン樹脂;個々に、または混合物において]などの合成樹脂がある。前述した高分子量有機化合物が、プラスチック塊または溶融物の形態にあるか、または紡糸溶液、分散液、ワニス、塗料または印刷インキの形態にあるかは、重要ではない。意図する用途により、本発明の顔料組成物を、ブレンドとして、または調製された生成物または分散液の形態において利用するのが有利であることが分かる。顔料着色されるべき高分子量有機材料に対して、本発明の顔料組成物を0.05重量%〜30重量%、好ましくは0.1重量%〜15重量%の量で使用する。
本発明による顔料組成物はまた、加色法ならびに減色法による発色のためのカラーフィルタ用の着色剤として、および更に電子インクまたは電子ペーパー用の着色剤としても有用である。
本発明の顔料組成物は、セキュリテイ印刷用途に用いることができ、そこに蛍光染顔料を含んでいてもよい。例えば、蛍光染料としてスチルベンベンゾキサゾイル誘導体やフタレンベンゾキサゾイル誘導体、蛍光顔料としてベンゾオキサゾン誘導体などが使用可能である。
以下、本発明を実施例、比較例を用いてより詳細に説明するが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。
本実施例、及び比較例で使用した顔料組成物、電子写真トナー用サンプルの作成方法を次に示した。尚、得られたサンプルの評価は、本実施例の最後の部分に記述した評価方法によった。
(顔料組成物の調製方法)
下記例に記載の各顔料P1及びP2、並びに場合によりP3及び/または`4を、下記例に記載の重量組成比で混合して、顔料組成物を得た。
(電子写真トナー特性評価用サンプル作成方法)
顔料組成物(着色剤)を5部、荷電制御剤としてCopy Charge N5P−01(登録商標、クラリアント株式会社製)1部、離型剤としてCeridust 2051(登録商標、クラリアント株式会社製)7部が、混練装置を使用して、30分間に、88部のポリエステル樹脂(ファイントーン(Finetone)(登録商標)382ES、Reichhold Chemical株式会社製)に均質に導入される。この組成物は、次いで、一般的な実験室ミルで粉砕され、次いで、遠心分級機で分級される。更に流動性改質剤としてHDK H2000T(登録商標、ワッカー社株式会社製)1部を外添し、トナーを作成した。
上記トナーを5g、溶媒(テトラヒドロフラン)20gを量り取り、50mlのプラスチックボトルに入れ、縦形ペイントシェーカーで45分程振り、樹脂を完全に溶解させる。出来上がったインキ(顔料濃度6%)は、バーコーターNo.4にてコート紙に展色する。展色後の乾燥にはホットプレートを用いる。バーコーターNo.4を用いた時のウエット塗布量は36μmであった。この展色サンプルを電子写真特性評価用代理サンプルとして、色相、着色力などを評価し表1〜4にその結果を示した。
実施例1
顔料P1としてPV Fast Brown HFR(ピグメントブラウン25,クラリアント社製)、顔料P2としてPV Fast Blue BG(ピグメントブルー15:3,クラリアント社製)を使用し、両者の重量組成比を120:80として、上述の手順に従いトナーを得た。この実施例1のトナーを用いて、前述の方法により電子写真トナー特性用サンプルを作成し、後述の方法により評価を行った結果を表1、2に示した。
実施例2、3
実施例1においてP1、P2の重量組成比を100:100(実施例2)、80:120(実施例3)とした以外は、実施例1と同様に顔料組成物のサンプル、電子写真トナー特性用サンプルの作成と評価を行った結果を表1に示した。更に、実施例2については、耐候性評価、帯電特性評価及び画像特性評価の結果も表5、6及び7に示した。
実施例4
P1としてPV Fast Brown RL(ピグメントブラウン41,クラリアント社製)使用し、P1とP2の重量組成比を表2に記載するようにした以外は、実施例1と同じ方法、条件で電子写真現像剤特性評価用サンプルを作成し、評価を行った結果を表2に示した。
実施例5
P1としてCromophtal Brown 5R(ピグメントブラウン23,BASF社製)使用し、P1とP2の重量組成比を表2に記載するようにした以外は、実施例1と同じ方法、条件で電子写真トナー特性評価用サンプルを作成し、評価を行った結果を表2に示した。
実施例6
P1としてPermanent Red HFG(ピグメントオレンジ38,クラリアント社製)使用し、P1とP2の重量組成比を表2に記載するようにした以外は、実施例1と同じ方法、条件で電子写真トナー特性評価用サンプルを作成し、評価を行った結果を表2に示した。
実施例7〜10
顔料P1(ピグメントブラウン25)及び顔料P2(ピグメントブルー15:3)の重量組成比を表3に記載のようにし、かつそれらと組み合わせる他の顔料P3、P4を、表中の重量組成で添加する以外は、実施例1と同様の手順、条件で電子写真トナー特性評価用サンプルを作成し、評価を行った結果を表3に示した。更に、実施例10については、耐候性評価、帯電特性評価及び画像特性評価の結果も表5、6及び7に示した。
ここで表3における顔料(P4)としてはPV Fast Yellow HG(ピグメントイエロー180,クラリアント社製)、顔料(P3)としてはPV Fast Violet RL(ピグメントバイオレット23,クラリアント社製)を使用した。
実施例11
実施例10のPV Fast Yellow HG(ピグメントイエロー180,クラリアント社製)の代わりにPV Fast Red D3G(ピグメントレッド254,クラリアント社製)を使用した他は、実施例10と同様の手順、条件で電子写真トナー特性評価用サンプルを作成し、評価を行った結果を表4に示した。
実施例12
実施例10のPV Fast Yellow HG(ピグメントイエロー180,クラリアント社製)の代わりにPV Fast Orange GRL(ピグメントオレンジ43,クラリアント社製)を使用した以外は、実施例10と同様の手順、条件で電子写真トナー特性評価用サンプルを作成し、評価を行った結果を表4に示した。
実施例13
実施例10のPV Fast Yellow HG(ピグメントイエロー180,クラリアント社製)の代わりにグリーン顔料としてPV Fast Green GNX(ピグメントグリーン7,クラリアント社製)を使用した以外は、実施例10と同様の手順、条件で電子写真トナー特性評価用サンプルを作成し、評価を行った結果を表4に示した。
比較例1
ブラック顔料としてカーボンブラック(Color Black FW200,ピグメントブラック7,オリオン社製)を使用し上述の手順で電子写真トナー特性評価用サンプルを作成し、評価を行った結果を表1に示した。また、耐候性評価、帯電特性評価及び画像特性評価の結果も表5、6及び7に示した。
比較例2
P1としてPV Fast Yellow H2R(ピグメントイエロー139,クラリアント社製)を使用し、表2に示す重量組成で添加する以外は、実施例1と同じ方法、条件で電子写真トナー特性評価用サンプルを作成し、評価を行った結果を表2に示した。
比較例3
P1としてPV Fast Yellow H3R(ピグメントイエロー181,クラリアント社製)を使用し、表2に示す重量組成で添加する以外は、実施例1と同じ方法、条件で電子写真トナー特性評価用サンプルを作成し、評価を行った結果を表2に示した。
比較例4
P1としてNovoperm Orange H5G70(ピグメントオレンジ62,クラリアント社製)を使用し、表2に示す重量組成で添加する以外は、実施例1と同じ方法、条件で電子写真トナー特性評価用サンプルを作成し、評価を行った結果を表2に示した。
比較例5
P1としてPV Fast Orange H2GL(ピグメントオレンジ64,クラリアント社製)を使用し、表2に示す重量組成で添加する以外は、実施例1と同じ方法、条件で電子写真トナー特性評価用サンプルを作成し、評価を行った結果を表2に示した。
比較例6
P1としてPV Fast Orange GRL(ピグメントオレンジ43,クラリアント社製)を使用し、表2に示す重量組成で添加する以外は、実施例1と同じ方法、条件で電子写真トナー特性評価用サンプルを作成し、評価を行った結果を表2に示した。
比較例7
P1としてPV Fast Scarlet 4RF(ピグメントレッド242,クラリアント社製)を使用し、表2に示す重量組成で添加する以外は、実施例1と同じ方法、条件で電子写真トナー特性評価用サンプルを作成し、評価を行った結果を表2に示した。
比較例8
P1としてPV Fast Red D3G(ピグメントレッド254,クラリアント社製)を使用し、表2に示す重量組成で添加する以外は、実施例1と同じ方法、条件で電子写真トナー特性評価用サンプルを作成し、評価を行った結果を表2に示した。
比較例9〜10
顔料P1を使用せず、顔料P2(ピグメントブルー15:3)と組み合わせる他の顔料を表3に示す重量組成で添加する以外は、実施例1と同様の手順で電子写真トナー特性評価用サンプルを作成し、評価を行った結果を表3に示した。ここで顔料P4としてはPV Fast Yellow HG(ピグメントイエロー180,クラリアント社製)、M(マゼンタ)顔料としてはPermanent Carmine L5B01(ピグメントレッド57:1,クラリアント社製)、R(レッド)顔料としてはPV Fast Red D3G(ピグメントレッド254,クラリアント社製)、G(グリーン)顔料としてはPV Fast Green GNX(ピグメントグリーン7,クラリアント社製)を使用した。
表1〜6の概要を示すと下記のようになる。
<表1>
P1とP2の顔料重量組成比について精査した結果を表1に示す。P1:P2=31:69〜69:31、特に40:60〜60:40の重量組成で良好な結果が得られていることが分かる。
<表2>
P1顔料に適する顔料の選定を行った結果を表2に示す。最大吸収波長が460−530nmの範囲にあり、なおかつ半値波長(長波長側)が550nm以上である顔料を使用したときのみ期待する色特性が発現することがわかる。
<表3>
P3およびP4顔料の効果を確認するために行った結果を表3に示す。実施例7−9から、P3顔料としてバイオレット顔料を用いることにより、より高い着色力を得るができることが確認できる。また、実施例10にあるように、P4顔料としてイエロー顔料を加えることにより、色差を更に小さくすることが可能である。
<表4>
イエロー顔料以外でも使用が可能か確認した結果を表4に示す。400<λ<460nmの範囲に副吸収波長を持つものについての適用性を確認したところ、表4に示すこれらの顔料は、イエロー顔料を用いた場合の色特性には劣るが、P4顔料として使用することが可能である。
<表5>
得られた画像の耐光性評価を行った結果を表5に示す。表5に示す実施例で示されるように、本発明の実施例2は、比較例1と比較して、dE2.0以下となることを見出した。以上から退色による色変化がカーボンブラックと同等かそれ以上の耐光性を示すことが確認された。
<表6>
トナーの帯電性の評価と現像画質について評価を行った結果を表6に示す。比較例1のカーボンブラックを使用した処方では帯電の安定性に問題があり、高温高湿下で画質や画像濃度に不具合が生じた。本発明を使えば帯電の安定性を保ちながら、画像濃度を満足するというこの課題を実現できる。
<評価方法>
(吸光度の測定方法)
ガラスビーズ130g、分散剤(AjisperPB821 味の素ファインテクノ社製)5g、メチルエチルケトン35gを250mlプラスチックボトルに量り取り、ペイントシェーカーで5分攪拌し、十分分散剤を溶解させた後、顔料10gを加え、更に1時間ペイントシェーカーで顔料を分散する。分散後、徐々にメチルエチルケトンを加えていき、顔料濃度0.02wt%まで希釈する。分光光度計〔SPECTRA FLASH SF600(データカラーインターナショナル社製)〕を用い、光路長1cmの石英セルに充てんした顔料分散液について400−700nmの波長域で吸収スペクトルを測定した。
(画像の色相評価方法)
上記印刷インクを用いてブラック画像(ベタ部)が得られた印刷物について、該ブラック画像を、分光光度計〔SPECTRA FLASH SF600(データカラーインターナショナル社製)〕を用い、測定用光源としてD65光源、視野角10°で測色を行い、色差(dE)および着色力(%)を定量的に評価した。尚、色相はCIE(国際照明委員会)で規格された表色系の定義に基づくものである。また、着色力は可視光域の分光反射率の積分値から算出される。更に標準として、カーボンブラック顔料(比較例1)を使用した。
ここでカーボンブラック顔料(比較例1)と比較した場合に、WET36ミクロンにおける色差(dE)が2.00以下 着色力(%)90以上を色特性良好と判断する。
(耐候性評価方法)
展色サンプルをSun test Xenon fade−o−meterにて(照射強度40W/cm)、所定時間暴露後、分光光度計〔SPECTRA FLASH SF600(データカラーインターナショナル社製)〕を用い、測定用光源としてD65光源、視野角10°で測色を行い、色差(dE)を測定した。標準として、比較例1を使用した。
(帯電特性評価方法)
作成したトナーの評価を、帯電量評価(q/m測定スタンド)、及び市販の電子写真複写機を用いて行った。帯電量測定は、標準q/m測定スタンド上で行われる。作成したトナー(粒径4〜25μm)を、シリコーンで被覆された、50〜200μmの大きさのマグネタイト粒子から成る担体と共にボールミルで活性化する。
45μmのメッシュサイズを有する篩を使用して、トナーが吹き飛ばされる時に担体が混入されない様にする。測定は、約50%の相対大気湿度で行われる。活性化期間の関数として、次表に報告するq/m値[μC/g]が測定される。
画像特性の評価は、市販の電子写真複写機(感光体はアモルファスセレン)を一部改造した評価装置を用い、定着ローラーは255mm/秒に設定した。上記の方法で作成したトナーを充填し、25℃、50%RH及び25℃、90%RHの環境に5時間放置した後、テストパターンを用いて画像形成を行い、評価した。
表7において帯電の立ち上がり・帯電の安定性・高温高湿下での帯電安定性・画像濃度について以下の基準で評価した。画像濃度に関してはハンディタイプの測色計SPECTROEYE(スペクトリス社)を用い、測定した。
帯電の立ち上がり=5分攪拌後の帯電量/120分攪拌後の帯電量*100
90%以上:○
80%以上:△
80%未満:×
帯電の安定性=5、10、30分攪拌後の帯電量/120分攪拌後の帯電量*100
90%以上:○
80%以上:△
80%未満:×
高温高湿下での帯電安定性=帯電量の維持率=帯電量(25度90%RH)/帯電量(25度50%RH)*100
80%以上:○
70%以上:△
70%未満:×
画像濃度=ID(付着量0.5mg/cmの場合に対応する画像濃度)
1.5以上:○
1.3−1.5:△
1.3未満:×

Claims (8)

  1. 溶媒(メチルエチルケトン)分散状態で、吸収極大波長λmax(nm)が460≦λmax≦530の範囲にあり、且つ吸収スペクトルの半値波長(長波長側)が550nm以上である顔料P1と共に、吸収極大波長λmax(nm)が600≦λmax≦700の範囲にある顔料P2とを必須顔料として含有する黒色顔料組成物であって、顔料P1としてピグメントブラウン41を含み、顔料P2としてC.I.ピグメントブルー15、ピグメントブルー15:1、ピグメントブルー15:2、ピグメントブルー15:3、ピグメントブルー15:4、ピグメントブルー15:5、ピグメントブルー15:6およびピグメントブルー16からなる群から選択される一種またはそれ以上の顔料を含むことを特徴とする、黒色顔料組成物。
  2. 吸収ピーク波長λ(nm)が530<λ<600の範囲にある一種またはそれ以上の他の顔料P3を更に含有することを特徴とする、請求項に記載の黒色顔料組成物。
  3. 顔料P3が、C.I.ピグメントオレンジ34、ピグメントオレンジ36、ピグメントオレンジ43、ピグメントオレンジ62、ピグメントオレンジ68、ピグメントオレンジ70、ピグメントオレンジ72、ピグメントオレンジ74、ピグメントレッド31、ピグメントレッド48:4、ピグメントレッド57:1、ピグメントレッド122、ピグメントレッド146、ピグメントレッド147、ピグメントレッド150、ピグメントレッド184、ピグメントレッド238、ピグメントレッド242、ピグメントレッド254、ピグメントレッド269、ピグメントバイオレット19、ピグメントバイオレット23、ピグメントバイオレット32からなる群から選択される一種またはそれ以上の顔料であることを特徴とする、請求項に記載の黒色顔料組成物。
  4. 吸収ピーク波長λ(nm)が400<λ<460の範囲にある一種またはそれ以上の他の顔料P4を更に含有することを特徴とする、請求項1〜のいずれか一つに記載の黒色顔料組成物。
  5. 顔料P4が、C.I.ピグメントイエロー74、ピグメントイエロー120、ピグメントイエロー139、ピグメントイエロー151、ピグメントイエロー155、ピグメントイエロー180、ピグメントイエロー181、ピグメントイエロー185、ピグメントイエロー213、ピグメントグリーン7、ピグメントグリーン36、ピグメントレッド254、ピグメントオレンジ43からなる群から選択される一種またはそれ以上の顔料であることを特徴とする、請求項に記載の黒色顔料組成物。
  6. (P1+P2):P3:P4の顔料重量組成比が、顔料P1、P2、P3及びP4の総重量を100として、60〜100:0〜40:0〜40であり、P1:P2は、P1とP2との総重量を100として、31〜69:69〜31であることを特徴とする、請求項1〜のいずれか一つに記載の黒色顔料組成物。
  7. 請求項1〜のいずれか一つに記載の黒色顔料組成物とバインダー樹脂を少なくとも含むことを特徴とする印刷インキ、プラスチック組成物、乾式電子写真現像剤、湿式電子写真現像剤、インクジェットインク、カラーフィルターレジストインク、ペイント、ワニス、粉体塗料材料用の組成物。
  8. バインダー樹脂が、塩ビ樹脂、アクリル樹脂、アクリルシリコン樹脂、スチレンアクリル樹脂、シリコン樹脂、フッ素樹脂、ウレタン樹脂、不飽和もしくは飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、PET樹脂、ポリカーボネイト樹脂、植物由来(バイオマス)樹脂から選択された樹脂であることを特徴とする、請求項に記載の組成物。
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