JPH03503457A - 液体トナー処方用の電荷制御剤組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 液体トナー処方用の電荷制御剤組成物 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１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ている。

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１０１′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バール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。

静電的潜像を可視画像に現像する際、トナー組成物中の着色材まｌ；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いる。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ｔ；好ましくその中に溶解する不純 物を含んでいてはならない。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下に、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清し、一方その 非極性及端部は肩囲のキャリアー液体相中へと、粒子表面から離れて配列するも 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Ｉ；ラテックス固体ポ リマー粒子中に溶は込むことにより、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Ｉ；は分散性でなければならず、そしてミクロンまたは サブ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酸の金属塩によるものである。

いずれもＫｏｓｅ　１氏に対し許可された、米国特許第３．７５３，７６０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、すなわちキャリアー液体、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、ＣＩ４〜１．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３．２１ ０．１６９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）Ｃ１１〜１．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（ｉｊ）　　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／Ｌ、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 ら構成される塩分合物：とＢ、（ｉ）ラウリルメタクリレートと（ｉｉ　）２− または４−ビニルビリジン、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（ｉｔ）の重量比が約４：ｌから約５０： ｌであるコポリマー：とがＢＡＡの重量比で約ｌＯ：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）は前記のような塩分合物である。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、ＡＳＡ−３がどうやって作られたかを正確に述べることは現在 不可能である。この塩分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に示された調製法で、表示された塩５または塩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。

この塩分合物は、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である。

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七ツマ−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コモノマーである。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３０．０００から約４ ０，０００である。分子量はゲル透過クロマトグラフィ（ｃ、ｐ、ｃ、）により 測定される。ラウリルメタクリレート対策２の七ツマ−の好ましい比率は約９： Ｉ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０４〜．。のアルキル混合物、さらに好ましくは０８〜．。のアルキル混合物 の脂肪族炭化水素溶剤である。アイソバールＧまたはＨが好ましくニアイソパー 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： Ａ　　　　０．１〜１．５％　　０．３５〜０．５５％　　０．４５％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景は液体 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賞量によるものである。

実施例１〜３と比較例１ ４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中に示されて実施例　ｌ 成　　　　　分　　　　　　　　　　重量部ＡＳＡ−３帯電防止添加剤　　　　 　　　　　０．４５実施例　２ 成　　　　　　　　分　　　　　　　　　　　　　　　重量部ＡＳＡ−３帯電防 止添加剤　　　　　　　　　０．４５実施例　３ 成　　　　　分　　　　　　　　　　重量部ＡＳＡ−３帯電防止添加剤　　　　 　　　　　　０．４５１００　、００ 比較例　ｌ 成　　　　　分　　　　　　　　　　重量部ＡＳＡ−３帯電防止添加剤　　　　 　　　　　０．５０この４種の電荷制御剤溶液は、前記の米国特許第３．７５３ ．７６０号、同第３，９００．４１２号、同！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（アイソバー ルＧ）と着色ラテックス固体トナーポリマー（アイソバール中固体分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１表中に示しであ る。

液体トナーの調製 ６０００ｎΩのビー力中に必要量のアイソバールＧを入れた。

おだやかｌこ撹拌しながら着色ラテックスポリマーをビー力に加える。最後Ｉこ 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Ｉ　０Ｏｃｃ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１表中に示 しである。

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（Ｂａ ｌｓｂａｕｇｈ）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日および第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１表中にオームｃ、　×ｌ　Ｑ　１１で示し である。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ら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。

静電オフセットリングラフィ 視覚的観察 以上に加えて、静電オフセットリン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ン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１１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・−でそれぞれ現像したとき（ これらのトナーを肩囲温度で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。酸化亜鉛リン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、酸化亜鉛リングラフ板の 非画像部分を疎水性面から親水性のものにと一変換させる。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は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■表中にま とめである。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繰上に出現するフリ 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：ゴースト測定　　　　　　べた埋め測定ゴーストなし −ｌ　　　良好なべた埋め　−１僅かなゴースト−２部分的なべた埋め一２中位 のゴースト−３べた埋めなし　　−３ひどいゴースト−４ 尾引き測定 尾引きなし−１ 僅かな尾引き−２ ひどい尾引き−３ 第■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。

第　　■　　表 べた埋め　　　　２　　　２　　　３ 尾引き　　　　　２　　　３　　　３ ２　　　ゴースト　　　　１　　　　１　　　　１べた埋め　　　　１　　　　 １　　　　１尾引き　　　　　ｌ　　　　　ｌ　　　　　１３　　　ゴースト　 　　　ｌ’　　　　　ｌ　　　　　ｌべた埋め　　　　１　　　　１　　　　１ 尾引き　　　　　ｌ　　　　　１　　　　１４　　　ゴースト　　　　４　　　 ４　　　４べた埋め　　　　３　　　３　　　３ 尾引き　　　　、２　　　３　　　３ ５　　　ゴースト　　　　ｌ　　　　　Ｉ　　　　　ｌべた埋め　　　　ｌ　　 　　　ｌ　　　　　１尾引き　　　　　ｌ　　　　　１　　　　１６　　　ゴー スト　　　　ｌ　　　　　ｌ　　　　　１べた埋め　　　　１　　　　１　　　 　１尾引き　　　　　ｌ　　　　　　ｌ　　　　　　１７　　　ゴースト　　　 　４　　　４　　　４べた埋め　　　　３　　　３　　　３ 尾引き　　　　　２　　　３　　　３ ８　　　ゴースト　　　　１　　　１　　　１べた埋め　　　　ｌ　　　　　ｌ 　　　　　１尾引き　　　　　ｌ　　　　　ｌ　　　　　１９　　　ゴースト　 　　　１　　　　　１　　　　１べた埋め　　　　１　　　１　　　１ 尾引き　　　　　ｌ　　　　　１　　　　１補正書の翻訳文提出書 （特許法第１８４条の７第１項） 平成２年９月２５日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）少なくとも１つの溶剤中に： Ａ．（ｉ）Ｃ１４〜１８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−ビニルビ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、電荷制御剤組成物。 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記載の電荷制御組成物。 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記載の電荷制御組成物。 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記載の電荷制御組成物。 ５）以下の各成分： Ａ．（ｉ）Ｃ１４〜１８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のコポリマーで、このコポリマーが約２ ０，０００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である溶剤分散 電荷制御剤組成物。 ６）以下の各成分： Ａ．（ｉ）Ｃ１４〜１８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−ビニルビ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．アイソパールＧの約９６．５５重量％；とからなる溶剤分散電荷制御剤組成 物。