TW201348185A - 電荷控制劑及使用其之碳粉 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種含有下述通式(1)所表示之苯三羧酸衍生物之1種或2種以上作為有效成分之電荷控制劑:□[通式(1)中,R1、R2及R3相互可相同亦可不同,表示氫原子等,R4、R5及R6相互可相同亦可不同,表示氫原子等,R7、R8及R9相互可相同亦可不同,表示可具有取代基之碳原子數5~10之環烷基]。
Description
本發明係關於一種於電子照相、靜電記錄等領域用以使靜電潛像顯像化之圖像形成裝置所使用之電荷控制劑、及含有電荷控制劑之負帶電性碳粉。
於藉由電子照相方式之圖像形成製程中,在硒、硒合金、硫化鎘、非晶矽等無機感光體、或使用電荷產生劑與電荷輸送劑之有機感光體上形成靜電潛像,利用碳粉使其顯影並轉印、固定於紙或塑膠膜上而獲得可視圖像。
關於感光體,根據其構成而具有正帶電性及負帶電性,於因曝光而使列印部作為靜電潛像而殘留之情形時,藉由逆符號帶電性碳粉而顯影,另一方面,於使列印部去靜電而進行反轉顯影之情形時,藉由同符號帶電性碳粉而顯影。
碳粉係由黏合樹脂、著色劑及其他添加劑構成。為了賦予較佳之帶電特性(帶電速度、帶電位準、帶電穩定性等)、經時穩定性、環境穩定性等,通常添加電荷控制劑。藉由該電荷控制劑之添加而大幅改善碳粉之特性。
目前,於該技術領域中,作為正摩擦帶電性電荷控制劑,已知苯胺黑染料、吖(azine)系染料、銅酞菁顏料、四級銨鹽、於側鏈上具有四級銨鹽之聚合物等。作為負摩擦帶電性電荷控制劑,已知單偶氮染料之金屬錯合鹽、水楊酸、萘甲酸或二羧酸之金屬錯合鹽、銅酞
菁顏料、包含酸成分之樹脂等。
又,於預想今後之市場會擴大之彩色碳粉之情形時,不會對色相造成影響之淡色、較佳為無色之電荷控制劑不可或缺。於該等淡色或無色之電荷控制劑中,作為負帶電性碳粉用途,存在羥基苯甲酸衍生物之金屬錯合鹽化合物(例如,參照專利文獻1~3)、芳香族二羧酸金屬鹽化合物(例如,參照專利文獻4)、鄰胺苯甲酸衍生物之金屬錯合鹽化合物(例如,參照專利文獻5~6)、有機硼化合物(例如,參照專利文獻7~8)、聯苯酚化合物(例如,參照專利文獻9)、杯(n)芳烴(Calix(n)arene)化合物(例如,參照專利文獻10~15)及環狀酚硫化物(例如,參照專利文獻16~18)等。又,作為正帶電性碳粉用途,存在四級銨鹽化合物(例如,參照專利文獻19~21)等。
專利文獻1:日本專利特公昭55-042752號公報
專利文獻2:日本專利特開昭61-069073號公報
專利文獻3:日本專利特開昭61-221756號公報
專利文獻4:日本專利特開昭57-111541號公報
專利文獻5:日本專利特開昭61-141453號公報
專利文獻6:日本專利特開昭62-094856號公報
專利文獻7:美國專利第4767688號公報
專利文獻8:日本專利特開平1-306861號公報
專利文獻9:日本專利特開昭61-003149號公報
專利文獻10:日本專利第2568675號公報
專利文獻11:日本專利第2899038號公報
專利文獻12:日本專利第3359657號公報
專利文獻13:日本專利第3313871號公報
專利文獻14:日本專利第3325730號公報
專利文獻15:日本專利特開2003-162100號公報
專利文獻16:日本專利特開2003-295522號公報
專利文獻17:WO2007-111346號公報
專利文獻18:WO2007-119797號公報
專利文獻19:日本專利特開昭57-119364號公報
專利文獻20:日本專利特開昭58-009154號公報
專利文獻21:日本專利特開昭58-098742號公報
然而,該等電荷控制劑大多為包含鉻等重金屬之錯合物或鹽,就廢棄物規制而言存在問題,未必可謂安全。又,關於該等電荷控制劑,由於目前所要求之帶電賦予效果較低,帶電之上升速度不充分,故而存在如下等缺點:初期之影印圖像缺乏清晰性,或連續影印中之影印圖像之品質容易變動,或者進而無法適用於聚合碳粉。因此,期待一種帶電賦予效果較高、可適用於聚合碳粉之電荷控制劑。
本發明之目的在於提供一種具有較高之帶電量、就廢棄物規制而言亦無問題的安全之電荷控制劑。又,本發明提供一種使用該電荷控制劑之具有較高之帶電性能之靜電荷像顯影用負帶電性碳粉、及負帶電性聚合碳粉。
本發明係為了達成上述目的而進行潛心研究之結果所獲得者,將以下內容作為主旨。
即,本發明提供一種含有通式(1)所表示之苯三羧酸衍生物之1種或2種以上作為有效成分之電荷控制劑。
[化1]
通式(1)中,R1、R2及R3相互可相同亦可不同,表示氫原子、氘原子、氟原子、氯原子、溴原子、碘原子、羥基、氰基、三氟甲基、硝基、可具有取代基之碳原子數1~8之直鏈狀或支鏈狀之烷基、可具有取代基之碳原子數5~10之環烷基、可具有取代基之碳原子數2~6之直鏈狀或支鏈狀之烯基、可具有取代基之碳原子數1~8之直鏈狀或支鏈狀之烷氧基、可具有取代基之碳原子數5~10之環烷氧基、經取代或未經取代之芳香族烴基、經取代或未經取代之雜環基、經取代或未經取代之縮合多環芳香族基、或經取代或未經取代之芳氧基,R4、R5及R6相互可相同亦可不同,表示氫原子、氘原子、可具有取代基之碳原子數1~8之直鏈狀或支鏈狀之烷基、可具有取代基之碳原子數5~10之環烷基、可具有取代基之碳原子數2~6之直鏈狀或支鏈狀之烯基、經取代或未經取代之芳香族烴基、經取代或未經取代之雜環基、或經取代或未經取代之縮合多環芳香族基,R7、R8及R9相互可相同亦可不同,表示可具有取代基之碳原子數5~10之環烷基。
又,本發明提供一種包含含有上述通式(1)所表示之苯三羧酸衍生物之1種或2種以上作為有效成分之電荷控制劑、著色劑、及黏合樹脂之碳粉。
進而,本發明提供一種包含含有上述通式(1)所表示之苯三羧酸衍生物之1種或2種以上作為有效成分之電荷控制劑、著色劑、及黏合樹脂之聚合碳粉。
含有上述通式(1)所表示之苯三羧酸衍生物之1種或2種以上作為有效成分之電荷控制劑具有較高之帶電量,並且具有就廢棄物規制而言亦無問題而安全之優異特性,可較佳地用於碳粉之電荷控制。因此,本發明可實現含有上述通式(1)所表示之苯三羧酸衍生物之1種或2種以上作為有效成分之電荷控制劑於碳粉之電荷控制中之用途,或者含有上述通式(1)所表示之苯三羧酸衍生物之1種或2種以上作為有效成分之電荷控制劑對碳粉之電荷控制之應用。上述碳粉亦可為聚合碳粉。
進而,本發明亦可稱為使用含有上述通式(1)所表示之苯三羧酸衍生物之1種或2種以上作為有效成分之電荷控制劑的碳粉之電荷控制方法。於該情形時,上述碳粉亦可為聚合碳粉。
於本發明中,含有通式(1)所表示之苯三羧酸衍生物之1種或2種以上作為有效成分之電荷控制劑與先前之電荷控制劑相比,帶電之上升速度較高,具有較高之帶電量,且具有經時穩定性及環境穩定性尤其優異之帶電特性。又,不含就環境問題而言有顧慮之鉻等重金屬,進而,分散性及化合物之穩定性優異。
本發明之電荷控制劑之電荷控制特性、耐環境性、及耐久性優異,於用於粉碎碳粉或聚合碳粉之情形時,可獲得無灰霧且圖像濃度、點再現性、細線再現性良好之圖像。上述電荷控制劑係使碳粉表現充分之摩擦帶電性之電子照相用荷電控制劑,尤其是作為彩色碳粉用途、進而作為聚合碳粉用途而較為有用。
以下,對本發明之實施形態進行詳細說明。再者,本發明並不
限定於以下之實施形態,可於其主旨之範圍內實施各種變形。
本實施形態之電荷控制劑含有上述通式(1)所表示之苯三羧酸衍生物之1種或2種以上作為有效成分。首先,對通式(1)所表示之苯三羧酸衍生物進行說明。
作為通式(1)中之R1、R2及R3(R1~R3)所表示之「可具有取代基之碳原子數1~8之直鏈狀或支鏈狀之烷基」、「可具有取代基之碳原子數5~10之環烷基」或「可具有取代基之碳原子數2~6之直鏈狀或支鏈狀之烯基」中的「碳原子數1~8之直鏈狀或支鏈狀之烷基」、「碳原子數5~10之環烷基」或「碳原子數2~6之直鏈狀或支鏈狀之烯基」,具體可列舉甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、第三丁基、正戊基、異戊基、新戊基、正己基、正庚基、異庚基、正辛基、異辛基、環戊基、環己基、1-金剛烷基、2-金剛烷基、乙烯基、烯丙基、異丙烯基及2-丁烯基等。
於通式(1)中之R1~R3所表示之「可具有取代基之碳原子數1~8之直鏈狀或支鏈狀之烷基」中,較佳為「可具有取代基之碳原子數1~6之直鏈狀或支鏈狀之烷基」,更佳為「可具有取代基之碳原子數1~4之直鏈狀或支鏈狀之烷基」。又,於通式(1)中之R1~R3所表示之「可具有取代基之碳原子數5~10之環烷基」中,較佳為「可具有取代基之碳原子數5~6之環烷基」。又,於通式(1)中之R1~R3所表示之「可具有取代基之碳原子數2~6之直鏈狀或支鏈狀之烯基」中,較佳為「可具有取代基之碳原子數2~4之直鏈狀或支鏈狀之烯基」。
作為通式(1)中之R1~R3所表示之「具有取代基之碳原子數1~8之直鏈狀或支鏈狀之烷基」、「具有取代基之碳原子數5~10之環烷基」或「具有取代基之碳原子數2~6之直鏈狀或支鏈狀之烯基」中之「取代基」,具體可列舉:氘原子、三氟甲基、氰基、硝基、羥基;氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等鹵素原子;甲基、乙基、正丙
基、異丙基、正丁基、異丁基、第三丁基、正戊基、異戊基、新戊基、正己基、正庚基、異庚基、正辛基、異辛基等碳原子數1~8之直鏈狀或支鏈狀之烷基;甲氧基、乙氧基、丙氧基等碳原子數1~8之直鏈狀或支鏈狀之烷氧基;烯丙基等烯基;苄基、萘基甲基、苯乙基等芳烷基;苯氧基、甲苯氧基等芳氧基;苄氧基、苯乙氧基等芳基烷氧基;苯基、聯苯基、三聯苯基、萘基、蒽基、菲基、茀基、茚基、芘基、苝基、丙二烯合茀基、聯三苯基等芳香族烴基或縮合多環芳香族基;吡啶基、呋喃基、吡喃基、噻吩基、呋喃基、吡咯基、吡咯啶基、咪唑基、咪唑啉基、咪唑啶基、吡唑基、吡唑啉基、吡唑啶基、嗒基、吡基、哌啶基、哌基、四氫噻吩基、噻烷基、喹啉基、異喹啉基、苯并呋喃基、苯并噻吩基、吲哚基、咔唑基、苯并唑基、苯并噻唑基、喹啉基、苯并咪唑基、吡唑基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、咔啉基等雜環基;苯乙烯基、萘基乙烯基等芳基乙烯基;乙醯基、苯甲醯基等醯基;二甲胺基、二乙胺基等二烷基胺基;二苯基胺基、二萘基胺基等經芳香族烴基或縮合多環芳香族基取代之雙取代胺基;二苄基胺基、二苯乙基胺基等二芳烷基胺基;二吡啶基胺基、二噻吩基胺基、二哌啶基胺基等經雜環基取代之雙取代胺基;二烯丙基胺基等二烯基胺基;經選自烷基、芳香族烴基、縮合多環芳香族基、芳烷基、雜環基或烯基中之取代基取代之雙取代胺基之類的基;該等取代基亦可進而經其他取代基取代,亦可經由單鍵、氧原子或硫原子相互鍵結而形成環。
作為通式(1)中之R1~R3所表示之「可具有取代基之碳原子數1~8之直鏈狀或支鏈狀之烷氧基」或「可具有取代基之碳原子數5~10之環烷氧基」中的「碳原子數1~8之直鏈狀或支鏈狀之烷氧基」或「碳原子數5~10之環烷氧基」,具體可列舉:甲氧基、乙氧基、正丙氧基、異丙氧基、正丁氧基、第三丁氧基、正戊氧基、正己氧基、正庚
氧基、異庚氧基、正辛氧基、異辛氧基、環戊氧基、環己氧基、環庚氧基、環辛氧基、1-金剛烷氧基及2-金剛烷氧基等。
於通式(1)中之R1~R3所表示之「可具有取代基之碳原子數1~8之直鏈狀或支鏈狀之烷氧基」中,較佳為「可具有取代基之碳原子數1~6之直鏈狀或支鏈狀之烷氧基」,更佳為「可具有取代基之碳原子數1~4之直鏈狀或支鏈狀之烷氧基」。又,於通式(1)中之R1~R3所表示之「可具有取代基之碳原子數5~10之環烷氧基」中,較佳為「可具有取代基之碳原子數5~6之環烷氧基」。
作為通式(1)中之R1~R3所表示之「具有取代基之碳原子數1~8之直鏈狀或支鏈狀之烷氧基」或「具有取代基之碳原子數5~10之環烷氧基」中之「取代基」,具體可列舉:氘原子、三氟甲基、氰基、硝基、羥基;氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等鹵素原子;甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、第三丁基、正戊基、異戊基、新戊基、正己基、正庚基、異庚基、正辛基、異辛基等碳原子數1~8之直鏈狀或支鏈狀之烷基;甲氧基、乙氧基、丙氧基等碳原子數1~8之直鏈狀或支鏈狀之烷氧基;烯丙基等烯基;苄基、萘基甲基、苯乙基等芳烷基;苯氧基、甲苯氧基等芳氧基;苄氧基、苯乙氧基等芳基烷氧基;苯基、聯苯基、三聯苯基、萘基、蒽基、菲基、茀基、茚基、芘基、苝基、丙二烯合茀基、聯三苯基等芳香族烴基或縮合多環芳香族基;吡啶基、呋喃基、吡喃基、噻吩基、呋喃基、吡咯基、吡咯啶基、咪唑基、咪唑啉基、咪唑啶基、吡唑基、吡唑啉基、吡唑啶基、嗒基、吡基、哌啶基、哌基、四氫噻吩基、噻烷基、喹啉基、異喹啉基、苯并呋喃基、苯并噻吩基、吲哚基、咔唑基、苯并唑基、苯并噻唑基、喹啉基、苯并咪唑基、吡唑基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、咔啉基等雜環基;苯乙烯基、萘基乙烯基等芳基乙烯基;乙醯基、苯甲醯基等醯基;二甲胺基、二乙胺基等二烷基胺
基;二苯基胺基、二萘基胺基等經芳香族烴基或縮合多環芳香族基取代之雙取代胺基;二苄基胺基、二苯乙基胺基等二芳烷基胺基;二吡啶基胺基、二噻吩基胺基、二哌啶基胺基等經雜環基取代之雙取代胺基;二烯丙基胺基等二烯基胺基;經選自烷基、芳香族烴基、縮合多環芳香族基、芳烷基、雜環基或烯基中之取代基取代之雙取代胺基之類的基;該等取代基亦可進而經其他取代基取代,亦可經由單鍵、氧原子或硫原子相互鍵結而形成環。
作為通式(1)中之R1~R3所表示之「經取代或未經取代之芳香族烴基」、「經取代或未經取代之雜環基」或「經取代或未經取代之縮合多環芳香族基」中之「芳香族烴基」、「雜環基」或「縮合多環芳香族基」,具體可列舉:苯基、聯苯基、三聯苯基、萘基、蒽基、菲基、茀基、茚基、芘基、苝基、丙二烯合茀基、聯三苯基、吡啶基、呋喃基、吡喃基、噻吩基、吡咯啶基、咪唑基、咪唑啉基、咪唑啶基、吡唑基、吡唑啉基、吡唑啶基、嗒基、吡基、哌啶基、哌基、四氫噻吩基、噻烷基、喹啉基、異喹啉基、苯并呋喃基、苯并噻吩基、吲哚基、咔唑基、苯并唑基、苯并噻唑基、喹啉基、苯并咪唑基、吡唑基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、及咔啉基等。
作為通式(1)中之R1~R3所表示之「取代芳香族烴基」、「取代雜環基」或「取代縮合多環芳香族基」中之「取代基」,具體可列舉:氘原子、氰基、三氟甲基、硝基、羥基;氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等鹵素原子;甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、第三丁基、正戊基、異戊基、新戊基、正己基、正庚基、異庚基、正辛基、異辛基等碳原子數1~8之直鏈狀或支鏈狀之烷基;環戊基、環己基等碳原子數5~10之環烷基;乙烯基、烯丙基、2-丁烯基、1-己烯基等碳原子數2~6之直鏈狀或支鏈狀之烯基;甲氧基、乙氧基、丙氧基等碳原子數1~8之直鏈狀或支鏈狀之烷氧基;環戊氧
基、環己氧基等碳原子數5~10之環烷氧基;苄基、萘基甲基、苯乙基等芳烷基;苯氧基、甲苯氧基、聯苯氧基、三聯苯氧基、萘氧基、蒽氧基、菲氧基、茀氧基、茚氧基、芘氧基、苝氧基等芳氧基;苄氧基、苯乙氧基等芳基烷氧基;苯基、聯苯基、三聯苯基、萘基、蒽基、菲基、茀基、茚基、芘基、苝基、丙二烯合茀基、聯三苯基等芳香族烴基或縮合多環芳香族基;吡啶基、呋喃基、吡喃基、噻吩基、呋喃基、吡咯基、吡咯啶基、咪唑基、咪唑啉基、咪唑啶基、吡唑基、吡唑啉基、吡唑啶基、嗒基、吡基、哌啶基、哌基、四氫噻吩基、噻烷基、喹啉基、異喹啉基、苯并呋喃基、苯并噻吩基、吲哚基、咔唑基、苯并唑基、苯并噻唑基、喹啉基、苯并咪唑基、吡唑基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、咔啉基等雜環基;苯乙烯基、萘基乙烯基等芳基乙烯基;乙醯基、苯甲醯基等醯基;二甲胺基、二乙胺基等二烷基胺基;二苯基胺基、二萘基胺基等經芳香族烴基或縮合多環芳香族基取代之雙取代胺基;二苄基胺基、二苯乙基胺基等二芳烷基胺基;二吡啶基胺基、二噻吩基胺基、二哌啶基胺基等經雜環基取代之雙取代胺基;二烯丙基胺基等二烯基胺基;經選自烷基、芳香族烴基、縮合多環芳香族基、芳烷基、雜環基或烯基中之取代基取代之雙取代胺基之類的基;該等取代基亦可進而經其他取代基取代,亦可經由單鍵、氧原子或硫原子相互鍵結而形成環。
作為通式(1)中之R1~R3所表示之「經取代或未經取代之芳氧基」中之「芳氧基」,具體可列舉苯氧基、甲苯氧基、聯苯氧基、三聯苯氧基、萘氧基、蒽氧基、菲氧基、茀氧基、茚氧基、芘氧基、苝氧基等。
作為通式(1)中之R1~R3所表示之「取代芳氧基」中之「取代基」,具體可列舉:氘原子、氰基、三氟甲基、硝基、羥基;氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等鹵素原子;甲基、乙基、正丙基、異
丙基、正丁基、異丁基、第三丁基、正戊基、異戊基、新戊基、正己基、正庚基、異庚基、正辛基、異辛基等碳原子數1~8之直鏈狀或支鏈狀之烷基;環戊基、環己基等碳原子數5~10之環烷基;乙烯基、烯丙基、2-丁烯基、1-己烯基等碳原子數2~6之直鏈狀或支鏈狀之烯基;甲氧基、乙氧基、丙氧基等碳原子數1~8之直鏈狀或支鏈狀之烷氧基;環戊氧基、環己氧基等碳原子數5~10之環烷氧基;苄基、萘基甲基、苯乙基等芳烷基;苯氧基、甲苯氧基、聯苯氧基、三聯苯氧基、萘氧基、蒽氧基、菲氧基、茀氧基、茚氧基、芘氧基、苝氧基等芳氧基;苄氧基、苯乙氧基等芳基烷氧基;苯基、聯苯基、三聯苯基、萘基、蒽基、菲基、茀基、茚基、芘基、苝基、丙二烯合茀基、聯三苯基等芳香族烴基或縮合多環芳香族基;吡啶基、呋喃基、吡喃基、噻吩基、呋喃基、吡咯基、吡咯啶基、咪唑基、咪唑啉基、咪唑啶基、吡唑基、吡唑啉基、吡唑啶基、嗒基、吡基、哌啶基、哌基、四氫噻吩基、噻烷基、喹啉基、異喹啉基、苯并呋喃基、苯并噻吩基、吲哚基、咔唑基、苯并唑基、苯并噻唑基、喹啉基、苯并咪唑基、吡唑基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、咔啉基等雜環基;苯乙烯基、萘基乙烯基等芳基乙烯基;乙醯基、苯甲醯基等醯基;二甲胺基、二乙胺基等二烷基胺基;二苯基胺基、二萘基胺基等經芳香族烴基或縮合多環芳香族基取代之雙取代胺基;二苄基胺基、二苯乙基胺基等二芳烷基胺基;二吡啶基胺基、二噻吩基胺基、二哌啶基胺基等經雜環基取代之雙取代胺基;二烯丙基胺基等二烯基胺基;經選自烷基、芳香族烴基、縮合多環芳香族基、芳烷基、雜環基或烯基中之取代基取代之雙取代胺基之類的基;該等取代基亦可進而經其他取代基取代,亦可經由單鍵、氧原子或硫原子相互鍵結而形成環。
作為通式(1)中之R1~R3,較佳為氫原子、氘原子、氟原子、氯
原子、溴原子、碘原子、碳原子數1~8之直鏈狀或支鏈狀之烷基、碳原子數5~10之環烷基、碳原子數2~6之直鏈狀或支鏈狀之烯基、碳原子數1~8之直鏈狀或支鏈狀之烷氧基、碳原子數5~10之環烷氧基、未經取代之芳香族烴基、未經取代之雜環基、未經取代之縮合多環芳香族基、或未經取代之芳氧基,更佳為氫原子、氟原子、氯原子、溴原子、碘原子、碳原子數1~8之直鏈狀或支鏈狀之烷基、碳原子數1~8之直鏈狀或支鏈狀之烷氧基、或未經取代之芳香族烴基,進而較佳為氫原子。
作為通式(1)中之R4、R5及R6(R4~R6)所表示之「可具有取代基之碳原子數1~8之直鏈狀或支鏈狀之烷基」、「可具有取代基之碳原子數5~10之環烷基」或「可具有取代基之碳原子數2~6之直鏈狀或支鏈狀之烯基」中的「碳原子數1~8之直鏈狀或支鏈狀之烷基」、「碳原子數5~10之環烷基」或「碳原子數2~6之直鏈狀或支鏈狀之烯基」,係與上述針對R1~R3所示者同樣之基,該等基可具有之取代基亦與針對R1~R3所示者同樣。
作為通式(1)中之R4~R6所表示之「經取代或未經取代之芳香族烴基」、「經取代或未經取代之雜環基」或「經取代或未經取代之縮合多環芳香族基」中之「芳香族烴基」、「雜環基」或「縮合多環芳香族基」,係與針對上述R1~R3所示者同樣之基,該等基可具有之取代基亦與針對R1~R3所示者同樣。
作為通式(1)中之R4~R6,較佳為氫原子、氘原子、碳原子數1~8之直鏈狀或支鏈狀之烷基、或碳原子數2~6之直鏈狀或支鏈狀之烯基,更佳為氫原子、氘原子、或碳原子數1~8之直鏈狀或支鏈狀之烷基,進而較佳為氫原子或氘原子,進而更佳為氫原子。
作為通式(1)中之R7、R8及R9(R7~R9)所表示之「可具有取代基之碳原子數5~10之環烷基」中之「碳原子數5~10之環烷基」,具體可
列舉環戊基、環己基、環庚基、環辛基、環壬基、環癸基、1-金剛烷基及2-金剛烷基等。
作為通式(1)中之R7~R9,較佳為可具有取代基之碳原子數5~8之環烷基,更佳為可具有取代基之碳原子數5~7之環烷基。
作為通式(1)中之R7~R9所表示之「具有取代基之碳原子數5~10之環烷基」中之「取代基」,具體可列舉:氘原子、三氟甲基、氰基、硝基、羥基;氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等鹵素原子;甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、第三丁基、正戊基、異戊基、新戊基、正己基、正庚基、異庚基、正辛基、異辛基等碳原子數1~8之直鏈狀或支鏈狀之烷基;甲氧基、乙氧基、丙氧基等碳原子數1~8之直鏈狀或支鏈狀之烷氧基;烯丙基等烯基;苄基、萘基甲基、苯乙基等芳烷基;苯氧基、甲苯氧基等芳氧基;苄氧基、苯乙氧基等芳基烷氧基;苯基、聯苯基、三聯苯基、萘基、蒽基、菲基、茀基、茚基、芘基、苝基、丙二烯合茀基、聯三苯基等芳香族烴基或縮合多環芳香族基;吡啶基、呋喃基、吡喃基、噻吩基、呋喃基、吡咯基、吡咯啶基、咪唑基、咪唑啉基、咪唑啶基、吡唑基、吡唑啉基、吡唑啶基、嗒基、吡基、哌啶基、哌基、四氫噻吩基、噻烷基、喹啉基、異喹啉基、苯并呋喃基、苯并噻吩基、吲哚基、咔唑基、苯并唑基、苯并噻唑基、喹啉基、苯并咪唑基、吡唑基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、咔啉基等雜環基;苯乙烯基、萘基乙烯基等芳基乙烯基;乙醯基、苯甲醯基等醯基;二甲胺基、二乙胺基等二烷基胺基;二苯基胺基、二萘基胺基等經芳香族烴基或縮合多環芳香族基取代之雙取代胺基;二苄基胺基、二苯乙基胺基等二芳烷基胺基;二吡啶基胺基、二噻吩基胺基、二哌啶基胺基等經雜環基取代之雙取代胺基;二烯丙基胺基等二烯基胺基;經選自烷基、芳香族烴基、縮合多環芳香族基、芳烷基、雜環基或烯基中之取代基取代之雙
取代胺基之類的基;該等取代基亦可進而經其他取代基取代,亦可經由單鍵、氧原子或硫原子相互鍵結而形成環。
作為通式(1)中之R7~R9所表示之「具有取代基之碳原子數5~10之環烷基」中之「取代基」,較佳為選自由羥基、氟原子、氯原子、溴原子、碘原子、碳原子數1~8之直鏈狀或支鏈狀之烷基、碳原子數1~8之直鏈狀或支鏈狀之烷氧基、及烯基所組成之群中之1種或2種以上。該等亦可經由單鍵、氧原子或硫原子相互鍵結而形成環。
作為通式(1)中之R7~R9所表示之「具有取代基之碳原子數5~10之環烷基」中之「取代基」,更佳為選自由氟原子、氯原子、溴原子、碘原子、及碳原子數1~8之直鏈狀或支鏈狀之烷基所組成之群中之1種或2種以上,進而較佳為選自由碳原子數1~8之直鏈狀或支鏈狀之烷基所組成之群中之1種或2種以上。
上述通式(1)所表示之苯三羧酸衍生物例如亦可為下述通式(2)、下述通式(3)、下述通式(4)或下述通式(5)所表示之苯三羧酸衍生物。
通式(2)中,R1、R2及R3相互可相同亦可不同,表示氫原子、氘原子、氟原子、氯原子、溴原子、碘原子、碳原子數1~8之直鏈狀或支鏈狀之烷基、碳原子數5~10之環烷基、碳原子數2~6之直鏈狀或支鏈狀之烯基、碳原子數1~8之直鏈狀或支鏈狀之烷氧基、碳原子數
5~10之環烷氧基、未經取代之芳香族烴基、未經取代之雜環基、未經取代之縮合多環芳香族基、或未經取代之芳氧基,R4、R5及R6相互可相同亦可不同,表示氫原子、氘原子、碳原子數1~8之直鏈狀或支鏈狀之烷基、或碳原子數2~6之直鏈狀或支鏈狀之烯基,R7、R8及R9相互可相同亦可不同,表示可具有取代基之碳原子數5~10之環烷基。
通式(3)中,R1、R2及R3相互可相同亦可不同,表示氫原子、氟原子、氯原子、溴原子、碘原子、碳原子數1~8之直鏈狀或支鏈狀之烷基、碳原子數1~8之直鏈狀或支鏈狀之烷氧基、或未經取代之芳香族烴基,R4、R5及R6相互可相同亦可不同,表示氫原子、氘原子、或碳原子數1~8之直鏈狀或支鏈狀之烷基,R7、R8及R9相互可相同亦可不同,表示可具有取代基之碳原子數5~10之環烷基。
通式(4)中,R1、R2及R3相互可相同亦可不同,表示氫原子、氟原子、氯原子、溴原子、碘原子、碳原子數1~8之直鏈狀或支鏈狀之烷基、碳原子數1~8之直鏈狀或支鏈狀之烷氧基、或未經取代之芳香族烴基,R7、R8及R9相互可相同亦可不同,表示可具有取代基之碳原子數5~10之環烷基。
通式(5)中,R7、R8及R9相互可相同亦可不同,表示可具有取代基之碳原子數5~10之環烷基。
本實施形態之通式(1)所表示之苯三羧酸衍生物可藉由已知之方法而製造。例如,可藉由使適當之苯三羧酸之三氯化物與具有適當之胺基之脂環式烴於鹼基等存在下反應而合成本實施形態之苯三羧酸衍生物。又,亦可藉由使適當之苯三羧酸與具有適當之胺基之脂環式烴於脫水縮合劑之存在下反應而合成。
於本實施形態之通式(1)所表示之苯三羧酸衍生物中,將較佳之化合物之具體例示於以下,但本發明並不限定於該等化合物。再者,於下述結構式中,省略記載氫原子。又,即便於存在立體異構物之情形時,亦記載其平面結構式。
[化6]
[化10]
[化14]
[化18]
[化22]
於本實施形態中,電荷控制劑較佳為將體積平均粒徑調整至0.1 μm~20 μm之範圍內而使用,尤佳為調整至0.1 μm~10 μm之範圍內而使用。若上述體積平均粒徑小於0.1 μm,則有出現於碳粉表面之該電荷控制劑變得極少而難以獲得目標電荷控制效果之傾向,又,若大於20 μm,則有自碳粉脫落之電荷控制劑增加而容易導致機內污染等不良影響之傾向,因此欠佳。
又,於將電荷控制劑用於聚合碳粉之情形時,較佳為將體積平均粒徑調整至1.0 μm以下而使用,尤佳為調整至0.01 μm~1.0 μm之範圍內而使用。若上述體積平均粒徑超過1.0 μm,則存在最終所獲得之
電子照相用碳粉之粒徑分佈變廣、產生游離粒子、導致性能或可靠性之下降之情形。另一方面,若上述平均粒徑於上述範圍內,則就無上述缺點、並且碳粉間之分佈不均減少、碳粉中之分散變得良好、性能及可靠性之變動變小之方面而言,較為有利。
作為使碳粉含有本實施形態之電荷控制劑之方法,存在:如將電荷控制劑與著色劑等一起添加於黏合樹脂中並進行混練、粉碎之方法(粉碎碳粉)、或將電荷控制劑添加於聚合性單體中並使其聚合而獲得碳粉之方法(聚合碳粉)般,預先添加於碳粉粒子之內部之方法(內添);以及預先製造碳粉粒子並添加(外添)於碳粉粒子之表面之方法。
作為內添於碳粉粒子中之情形時之較佳之電荷控制劑的添加量,相對於黏合樹脂100質量份之苯三羧酸衍生物之量係較佳為成為0.1~10質量份、更佳為成為0.2~5質量份之量。又,於外添於碳粉粒子上之情形時,相對於黏合樹脂100質量份之苯三羧酸衍生物之量係較佳為成為0.01~5質量份、更佳為成為0.01~2質量份之量。又,於外添於碳粉粒子上之情形時,較佳為使電荷控制劑以機械化學方式固著於碳粉粒子表面。
又,於本實施形態中,以通式(1)所表示之苯三羧酸衍生物作為有效成分之電荷控制劑可與已知之其他負帶電性之電荷控制劑併用。
作為併用之較佳之電荷控制劑,可列舉偶氮系鉄錯合物或錯合鹽、偶氮系鉻錯合物或錯合鹽、偶氮系錳錯合物或錯合鹽、偶氮系鈷錯合物或錯合鹽、偶氮系鋯錯合物或錯合鹽、羧酸衍生物之鉻錯合物或錯合鹽、羧酸衍生物之鋅錯合物或錯合鹽、羧酸衍生物之鋁錯合物或錯合鹽、羧酸衍生物之鋯錯合物或錯合鹽。上述羧酸衍生物較佳為芳香族羥基羧酸,更佳為3,5-二第三丁基水楊酸。進而可列舉硼錯合物或錯合鹽、負帶電性樹脂型電荷控制劑等。
於本實施形態中,於將本實施形態之電荷控制劑與其他電荷控
制劑併用之情形時,本實施形態之電荷控制劑以外之電荷控制劑之添加量相對於黏合樹脂100質量份而較佳為0.1~10質量份。
作為本實施形態之碳粉中所使用之黏合樹脂,可使用公知者,例如可列舉:苯乙烯系單體、丙烯酸酯系單體、甲基丙烯酸酯系單體等乙烯系聚合物,或包含該等單體2種以上之共聚物;聚酯系聚合物;多元醇樹脂;酚系樹脂;聚矽氧樹脂;聚胺基甲酸酯樹脂;聚醯胺樹脂;呋喃樹脂;環氧樹脂;二甲苯樹脂;萜烯樹脂;薰草咔-茚樹脂;聚碳酸酯樹脂;石油系樹脂等。
關於形成上述乙烯系聚合物或共聚物之苯乙烯系單體、丙烯酸酯系單體、甲基丙烯酸酯系單體,雖然於以下進行例示,但並不限定於該等。
作為苯乙烯系單體,可列舉苯乙烯、鄰甲基苯乙烯、間甲基苯乙烯、對甲基苯乙烯、對苯基苯乙烯、對乙基苯乙烯、2,4-二甲基苯乙烯、對正戊基苯乙烯、對第三丁基苯乙烯、對正己基苯乙烯、對正辛基苯乙烯、對正壬基苯乙烯、對正癸基苯乙烯、對正十二烷基苯乙烯、對甲氧基苯乙烯、對氯苯乙烯、3,4-二氯苯乙烯、間硝基苯乙烯、鄰硝基苯乙烯、對硝基苯乙烯等苯乙烯或其衍生物等。
作為丙烯酸酯系單體,可列舉丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸正十二烷基酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸硬脂酯、丙烯酸2-氯乙酯、丙烯酸苯酯等丙烯酸或其酯類等。
作為甲基丙烯酸酯系單體,可列舉甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸正辛酯、甲基丙烯酸正十二烷基酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸硬脂酯、甲基丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸二甲基胺基乙酯、甲基丙烯酸二乙基胺基乙酯等甲基丙烯酸或其酯類
等。
作為形成上述乙烯系聚合物或共聚物之其他單體之例,可列舉以下之(1)~(18)。(1)乙烯、丙烯、丁烯、異丁烯等單烯烴類;(2)丁二烯、異戊二烯等多烯類;(3)氯乙烯、偏二氯乙烯、溴乙烯、氟乙烯等鹵素化乙烯類;(4)乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯等乙烯酯類;(5)乙烯基甲醚、乙烯基乙醚、乙烯基異丁醚等乙烯醚類;(6)乙烯基甲酮、乙烯基己酮、甲基異丙烯酮等乙烯基酮類;(7)正乙烯基吡咯、正乙烯基咔唑、正乙烯基吲哚、正乙烯基吡咯烷酮等正乙烯化合物;(8)乙烯基萘類;(9)丙烯腈、甲基丙烯腈、丙烯醯胺等丙烯酸或甲基丙烯酸衍生物等;(10)馬來酸、檸康酸、衣康酸、烯基琥珀酸、富馬酸、中康酸等不飽和二元酸;(11)馬來酸酐、檸康酸酐、衣康酸酐、烯基琥珀酸酐等不飽和二元酸酐;(12)馬來酸單甲酯、馬來酸單乙酯、馬來酸單丁酯、檸康酸單甲酯、檸康酸單乙酯、檸康酸單丁酯、衣康酸單甲酯、烯基琥珀酸單甲酯、富馬酸單甲酯、中康酸單甲酯等不飽和二元酸之單酯;(13)馬來酸二甲酯、富馬酸二甲酯等不飽和二元酸酯;(14)丁烯酸、肉桂酸等α,β-不飽和酸;(15)丁烯酸酐、肉桂酸酐等α,β-不飽和酸酐;(16)該α,β-不飽和酸與低級脂肪酸之無水物、烯基丙二酸、烯基戊二酸、烯基己二酸、該等之酸酐及該等之單酯等具有羧基之單體;(17)丙烯酸2-羥基乙酯、甲基丙烯酸2-羥基乙酯、甲基丙烯酸2-羥基丙酯等丙烯酸或甲基丙烯酸羥基烷基酯類;(18)4-(1-羥基-1-甲基丁基)苯乙烯、4-(1-羥基-1-甲基己基)苯乙烯等具有羥基之單體。
於本實施形態之碳粉中,黏合樹脂之乙烯系聚合物或共聚物亦可具有以含有2個以上乙烯基之交聯劑交聯之交聯結構,關於此情形時所使用之交聯劑,作為芳香族二乙烯化合物,例如可列舉二乙烯苯、二乙烯基萘。作為以烷基鏈連接之二丙烯酸酯化合物類,例如可
列舉乙二醇二丙烯酸酯、1,3-丁二醇二丙烯酸酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、1,5-戊二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯或將上述化合物之丙烯酸酯替換為甲基丙烯酸酯者。
作為以含有醚鍵之烷基鏈連接之二丙烯酸酯化合物類,例如可列舉二乙二醇二丙烯酸酯、三乙二醇二丙烯酸酯、四乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇#400二丙烯酸酯、聚乙二醇#600二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、或將上述化合物之丙烯酸酯替換為甲基丙烯酸酯者。
除此以外,亦可列舉以含有芳香族基及醚鍵之鏈連接之二丙烯酸酯化合物或二甲基丙烯酸酯化合物。作為聚酯型二丙烯酸酯類,例如可列舉商品名MANDA(日本化藥股份有限公司製造)。
作為多官能之交聯劑,可列舉季戊四醇三丙烯酸酯、三羥甲基乙烷三丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、四羥甲基甲烷四丙烯酸酯、寡酯丙烯酸酯、及將以上之化合物之丙烯酸酯替換為甲基丙烯酸酯者、氰尿酸三烯丙酯、偏苯三酸三烯丙酯。
該等交聯劑係相對於其他單體成分100質量份,較佳為可使用0.01~10質量份,尤佳為使用0.03~5質量份。該等交聯性單體中,作為就固定性、耐偏移性之方面而言可較佳地用於碳粉用樹脂者,可列舉芳香族二乙烯化合物(尤佳為二乙烯苯)、以含有1個芳香族基及醚鍵之鍵結鏈連接之二丙烯酸酯化合物類。該等之中,較佳為苯乙烯系共聚物、如成為苯乙烯-丙烯酸酯系共聚物之單體之組合。
於本實施形態中,作為乙烯系聚合物或共聚物之製造中所使用之聚合起始劑,例如可列舉:2,2'-偶氮雙異丁腈、2,2'-偶氮雙(4-甲氧基-2,4-二甲基戊腈)、2,2'-偶氮雙(2,4-二甲基戊腈)、2,2'-偶氮雙(2-甲基丁腈)、二甲基-2,2'-偶氮雙異丁酸酯、1,1'-偶氮雙(1-環己甲腈)、2-(胺甲醯基偶氮)-異丁腈、2,2'-偶氮雙(2,4,4-三甲基戊烷)、2-苯基偶氮-2',4'-二甲基-4'-甲氧基戊腈、2,2'-偶氮雙(2-甲基丙烷),過氧化甲
基乙基酮、過氧化乙醯丙酮、過氧化環己酮等過氧化酮類,2,2-雙(過氧化第三丁基)丁烷、氫過氧化第三丁基、氫過氧化異丙苯、氫過氧化1,1,3,3-四甲基丁基、過氧化二第三丁基、過氧化第三丁基異丙苯、過氧化二異丙苯、α-(過氧化第三丁基)異丙基苯、過氧化異丁基、過氧化辛醯、過氧化癸醯、過氧化月桂醯、過氧化3,5,5-三甲基己醯、過氧化苯甲醯、過氧化間甲苯、過氧化二碳酸二異丙酯、過氧化二碳酸二-2-乙基己酯、過氧化二碳酸二-正丙酯、過氧化碳酸二-2-乙氧基乙酯、過氧化二碳酸二乙氧基異丙酯、過氧化碳酸雙(3-甲基-3-甲氧基丁基)酯、過氧化乙醯基環己基磺醯基、過氧化乙酸第三丁酯、過氧化異丁酸第三丁酯、過氧化己二酸第三丁基-2-乙酯、過氧化月桂酸第三丁酯、第三丁氧基苯甲酸酯、過氧化異丙基碳酸第三丁酯、過氧化間苯二甲酸二第三丁酯、過氧化烯丙基碳酸第三丁酯、過氧化-2-乙基己酸異戊酯、過氧化六氫對苯二甲酸二第三丁酯、過氧化壬二酸第三丁酯等。
於黏合樹脂為苯乙烯-丙烯酸酯系樹脂之情形時,就固定性、偏移性、保存性之方面而言,較佳為於樹脂成分之可溶於四氫呋喃(以下,簡稱THF)之可溶成分的藉由凝膠滲透層析法(以下,簡稱GPC)所獲得之分子量分佈中,在分子量3千~5萬(數平均分子量換算)之區域存在至少1個波峰且在分子量10萬以上之區域存在至少1個波峰之樹脂。又,THF可溶成分亦較佳為分子量分佈10萬以下之成分成為50~90%之黏合樹脂。進而較佳為於分子量5千~3萬之區域具有主峰,最佳為於5千~2萬之區域具有主峰。
於黏合樹脂為苯乙烯-丙烯酸酯系樹脂等乙烯系聚合物之情形時,其酸值較佳為0.1 mgKOH/g~100 mgKOH/g,更佳為0.1 mgKOH/g~70 mgKOH/g,進而較佳為0.1 mgKOH/g~50 mgKOH/g。
作為構成聚酯系聚合物之單體,可列舉以下者。作為二元醇成
分,可列舉:乙二醇、丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、2,3-丁二醇、二乙二醇、三乙二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、2-乙基-1,3-己二醇,環氧乙烷、環氧丙烷等環狀醚與氫化雙酚A或雙酚A聚合而獲得之二醇等。
為了使聚酯樹脂交聯,較佳為併用3元以上之醇。作為3元以上之多元醇,可列舉山梨糖醇、1,2,3,6-己四醇、1,4-去水山梨醇、季戊四醇、二季戊四醇、三季戊四醇、1,2,4-丁三醇、1,2,5-戊三醇、丙三醇、2-甲基丙三醇、2-甲基-1,2,4-丁三醇、三羥甲基乙烷、三羥甲基丙烷、1,3,5-三羥基苯等。
作為形成上述聚酯系聚合物之酸成分,可列舉:鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、對苯二甲酸等苯二羧酸類或其無水物,琥珀酸、己二酸、癸二酸、壬二酸等烷基二羧酸類或其無水物,馬來酸、檸康酸、衣康酸、烯基琥珀酸、富馬酸、中康酸等不飽和二元酸,馬來酸酐、檸康酸酐、衣康酸酐、烯基琥珀酸酐等不飽和二元酸酐等。又,作為3元以上之多元羧酸成分,可列舉:偏苯三甲酸、苯均四酸、2,5,7-萘三甲酸、1,2,4-萘三甲酸、1,2,4-丁烷三甲酸、1,2,5-己烷三甲酸、1,3-二羧基-2-甲基-2-亞甲基羧基丙烷、四(亞甲基羧基)甲烷、1,2,7,8-辛烷四甲酸、Enpol三聚物酸、或該等之無水物、部分低級烷基酯等。
於黏合樹脂為聚酯系樹脂之情形時,就碳粉之固定性、耐偏移性之方面而言,較佳為於樹脂成分之THF可溶成分之分子量分佈中,在分子量3千~5萬之區域存在至少1個波峰,又,THF可溶成分亦較佳為分子量10萬以下之成分成為60~100%之黏合樹脂。又,更佳為於分子量5千~2萬之區域存在至少1個波峰。
於本實施形態中,黏合樹脂之分子量分佈係藉由以THF作為溶劑之GPC而測定。上述分子量例如係利用HLC-8220 GPC裝置(東梭公司製造)測得之經標準聚苯乙烯換算之數平均分子量。
於黏合樹脂為聚酯樹脂之情形時,其酸值較佳為0.1 mgKOH/g~100 mgKOH/g,更佳為0.1 mgKOH/g~70 mgKOH/g,進而較佳為0.1 mgKOH/g~50 mgKOH/g。又,羥值較佳為30 mgKOH/g以下,更佳為10 mgKOH/g~25 mgKOH/g。
於本實施形態中,亦可將非晶質聚酯樹脂與晶質聚酯樹脂之2種以上混合而使用。於該情形時,較佳為考慮各自之相溶性而選擇材料。
非晶質聚酯樹脂可較佳地使用由多元羧酸成分、較佳為芳香族多元羧酸與多元醇成分所合成者。
晶質聚酯樹脂可較佳地使用由二元羧酸成分、較佳為脂肪族二羧酸與二元醇成分所合成者。
作為可用於本實施形態之碳粉之黏合樹脂,亦可使用於上述乙烯系聚合物成分及/或聚酯系樹脂成分中包含可與該等兩樹脂成分反應之單體成分的樹脂。作為構成聚酯系樹脂成分之單體中之可與乙烯系聚合物反應者,例如可列舉鄰苯二甲酸、馬來酸、檸康酸、衣康酸等不飽和二羧酸或其無水物等。作為構成乙烯系聚合物成分之單體,可列舉具有羧基或羥基者、或者丙烯酸或甲基丙烯酸酯類。
又,於將聚酯系聚合物、乙烯系聚合物與其他黏合樹脂併用之情形時,較佳為具有全部黏合樹脂之酸值為0.1 mgKOH/g~50 mgKOH/g之樹脂60質量%以上者。
於本實施形態中,碳粉組合物之黏合樹脂成分之酸值係藉由以下之方法而求出,基本操作係依據JIS K-0070。
(1)試料係預先去除黏合樹脂(聚合物成分)以外之添加物而使用,或者預先求出除黏合樹脂及經交聯之黏合樹脂以外之成分之酸值及含量。準確稱量試料之粉碎品0.5~2.0 g,將聚合物成分之重量設為Wg。例如,於自碳粉測定黏合樹脂之酸值之情形時,預先另外測定
著色劑或磁性體等之酸值及含量,藉由計算而求出黏合樹脂之酸值。
(2)於300(ml)之燒杯中放入試料,添加甲苯/乙醇(體積比4/1)之混合液150(ml)並溶解。
(3)使用0.1 mol/L之KOH之乙醇溶液並利用電位差滴定裝置進行滴定。
(4)將此時之KOH溶液之使用量設為S(ml),同時測定空白樣品,將此時之KOH溶液之使用量設為B(ml),利用以下之式(1)算出酸值。其中,f為KOH濃度之係數。
酸值(mgKOH/g)=[(S-B)×f×5.61]/W (1)
關於碳粉之黏合樹脂及包含黏合樹脂之組合物,就碳粉保存性之觀點而言,玻璃轉移溫度(Tg)較佳為35~80℃、尤佳為40~75℃。若Tg低於35℃,則於高溫環境下碳粉容易劣化,又,於固定時容易產生偏移。又,若Tg超過80℃,則有固定性下降之傾向。
於本實施形態之聚合碳粉中,可較佳地使用軟化點於自80至140℃之範圍內之黏合樹脂。若黏合樹脂之軟化點未達80℃,存在固定後及保管時之碳粉及碳粉之圖像穩定性惡化之情形。另一方面,若軟化點超過140℃,則存在低溫固定性惡化之情形。
作為可用於本實施形態之磁性體,可列舉:(1)包括磁鐵礦、磁赤鐵礦、肥粒鐵等磁性氧化鐵、及其他金屬氧化物之氧化鐵;(2)鐵、鈷、鎳之類的金屬,及該等金屬與鋁、鈷、銅、鉛、鎂、錫、鋅、銻、鈹、鉍、鎘、鈣、錳、硒、鈦、鎢、釩之類的金屬之合金;以及(3)該等之混合物等。
若具體地例示磁性體,則可列舉Fe3O4、γ-Fe2O3、ZnFe2O4、Y3Fe5O12、CdFe2O4、Gd3Fe5O12、CuFe2O4、PbFe12O、NiFe2O4、NdFe2O、BaFe12O19、MgFe2O4、MnFe2O4、LaFeO3、鐵粉、鈷粉、鎳粉等,可將上述磁性體單獨或組合2種以上而使用。尤佳之磁性體係
四氧化三鐵或γ-三氧化二鐵之微粉末。
又,亦可使用含有不同種元素之磁鐵礦、磁赤鐵礦、肥粒鐵等磁性氧化鐵、或其混合物。若例示不同種元素,則可列舉鋰、鈹、硼、鎂、鋁、矽、磷、鍺、鋯、錫、硫、鈣、鈧、鈦、釩、鉻、錳、鈷、鎳、銅、鋅、鎵等。作為較佳之不同種元素,可列舉選自鎂、鋁、矽、磷、或鋯中之元素。不同種元素可於氧化鐵晶格中取得,亦可作為氧化物而於氧化鐵中取得,或者亦可於表面作為氧化物或氫氧化物而存在,較佳為作為氧化物而含有。
上述不同種元素可藉由在生成磁性體時使各自之不同種元素之鹽混在一起進行pH值調整而進入粒子中。又,可藉由在生成磁性體粒子後進行pH值調整、或添加各元素之鹽進行pH值調整而使不同種元素於粒子表面析出。
上述磁性體之使用量較佳為相對於黏合樹脂100質量份,可設為磁性體10~200質量份,較佳為使用20~150質量份。該等磁性體之個數平均粒徑較佳為0.1 μm~2 μm,更佳為0.1 μm~0.5 μm。個數平均粒徑可藉由利用數位轉換器等對使用穿透式電子顯微鏡進行擴大撮影之照相進行測定而求出。
又,作為磁性體,較佳為施加10 kOe時之磁氣特性分別為抗磁力20~150 Oe、飽和磁化50~200 emu/g、殘留磁化2~20 emu/g者。
上述磁性體亦可用作著色劑。作為本實施形態之著色劑,於為黑色碳粉之情形時,可列舉黑色或藍色之染料或顏料粒子。作為黑色或藍色之顏料,有碳黑、苯胺黑、乙炔黑、酞菁藍、陰丹士林藍等。作為黑色或藍色之染料,亦可列舉偶氮系染料、蒽醌系染料、二苯并吡喃系染料、次甲基系染料等。
於用作彩色用碳粉之情形時,作為著色劑,可列舉如下者。作為洋紅著色劑,可使用縮合偶氮化合物、二酮基吡咯并吡咯化合物、
蒽醌化合物、喹吖啶酮化合物、鹼性染料、色澱染料、萘酚染料、苯并咪唑酮化合物、硫代靛藍化合物、苝化合物。具體而言,作為顏料系洋紅著色劑,可列舉:C.I.顏料紅1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、21、22、23、30、31、32、37、38、39、40、41、48、49、50、51、52、53、54、55、57、58、60、63、64、68、81、83、87、88、89、90、112、114、122、123、163、202、206、207、209;C.I.顏料紫19;C.I.還原紅1、2、10、13、15、23、29、35等。
雖然亦可單獨使用上述顏料,但就全彩圖像之畫質之方面而言,更佳為將染料與顏料併用而提昇其清晰度。
作為染料系深紅色著色劑,可列舉:C.I.溶劑紅1、3、8、23、24、25、27、30、49、81、82、83、84、100、109、121,C.I.分散紅9,C.I.溶劑紫8、13、14、21、27,C.I.分散紫1等油溶染料;C.I.鹼性紅1、2、9、12、13、14、15、17、18、22、23、24、27、29、32、34、35、36、37、38、39、40,C.I.鹼性紫1、3、7、10、14、15、21、25、26、27、28等鹼性染料。
作為藍色著色劑,可使用銅酞菁化合物及其衍生物、蒽醌、鹼性染料色澱化合物。具體而言,作為顏料系藍色著色劑,可列舉:C.I.顏料藍2、3、15、16、17;C.I.還原藍6;C.I.酸性藍45;或於酞菁骨架上取代1~5個鄰苯二甲醯亞胺甲基之銅酞菁顏料。
作為黃色著色劑,可使用縮合偶氮化合物、異吲哚啉酮化合物、蒽醌化合物、偶氮金屬錯合物、次甲基化合物、烯丙基醯胺化合物。具體而言,作為黃色用顏料,可列舉:C.I.顏料黃1、2、3、4、5、6、7、10、11、12、13、14、15、16、17、23、65、73、83;C.I.還原黃1、3、20等。
作為橙色顏料,可列舉赤色鉻黃、鉬橙、永固橙GTR、吡唑啉酮
橙、耐硫化橙、聯苯胺橙G、陰丹士林亮橙RK、陰丹士林亮橙GK等。作為紫色顏料,可列舉錳紫、速紫B、甲基紫色澱等。作為緑色顏料,可列舉氧化鉻、鉻綠、顏料綠、孔雀綠色澱、最終黃綠G等。
作為白色顏料,可列舉鋅白、氧化鈦、銻白、硫化鋅等。上述著色劑之使用量較佳為相對於黏合樹脂100質量份而設為0.1~20質量份。
本實施形態之碳粉亦可與載體混合而用作二成分顯影劑。於本實施形態中,作為載體,可使用通常之肥粒鐵、磁鐵礦等載體、樹脂塗佈載體。
樹脂塗佈載體包含載體芯粒子、及作為被覆(塗佈)載體芯粒子表面之樹脂之被覆材。作為用於該被覆材之樹脂,較佳為苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物等苯乙烯-丙烯酸酯系樹脂,丙烯酸酯共聚物、甲基丙烯酸酯共聚物等丙烯酸酯系樹脂,聚四氟乙烯、單氯三氟乙烯聚合物、聚偏二氟乙烯等含氟樹脂,聚矽氧樹脂、聚酯樹脂、聚醯胺樹脂、聚乙烯丁醛、胺基丙烯酸酯樹脂。除此以外,亦可使用可用作離子單體樹脂、聚苯硫醚樹脂等載體之被覆(塗佈)材之樹脂。該等樹脂可單獨或組合複數種而使用。
又,亦可使用於樹脂中分散有磁性粉末之黏合劑型之載體芯。
於樹脂塗佈載體中,作為以至少樹脂被覆材被覆載體芯之表面之方法,可使用:使樹脂溶解或懸濁於溶劑中並塗佈於載體芯上而使其附著之方法、或僅以粉體狀態混合之方法。樹脂被覆材之比率只要相對於樹脂塗佈載體而適當決定即可,相對於樹脂塗佈載體,較佳為0.01~5質量%、更佳為0.1~1質量%。
作為以2種以上之混合物之被覆(塗佈)劑被覆磁性體之使用例,可列舉:(1)相對於氧化鈦微粉體100質量份而以二甲基二氯矽烷與二甲基矽油(質量比1:5)之混合物12質量份進行處理者、(2)相對於二氧化矽微粉體100質量份而以二甲基二氯矽烷與二甲基矽油(質量比1:
5)之混合物20質量份進行處理者。
作為上述樹脂,較佳為苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、含氟樹脂與苯乙烯系共聚物之混合物、或聚矽氧樹脂,更佳為聚矽氧樹脂。
作為含氟樹脂與苯乙烯系共聚物之混合物,例如可列舉:聚偏二氟乙烯與苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物之混合物、聚四氟乙烯與苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物之混合物、偏二氟乙烯-四氟乙烯共聚物(共聚物質量比10:90~90:10)、苯乙烯-丙烯酸2-乙基己酯共聚物(共聚物質量比10:90~90:10)與苯乙烯-丙烯酸-2-乙基己酯-甲基丙烯酸甲酯共聚物(共聚物質量比20~60:5~30:10:50)之混合物。
作為聚矽氧樹脂,可列舉藉由含氮聚矽氧樹脂及含氮矽烷偶合劑與聚矽氧樹脂反應而生成之改性聚矽氧樹脂。
作為載體芯之磁性材料,可使用:肥粒鐵、鐵過剩型肥粒鐵、磁鐵礦、γ-氧化鐵等氧化物,鐵、鈷、鎳之類的金屬、或該等之合金。又,作為該等磁性材料中所含有之元素,可列舉鐵、鈷、鎳、鋁、銅、鉛、鎂、錫、鋅、銻、鈹、鉍、鈣、錳、硒、鈦、鎢、釩。
作為較佳之磁性材料,可列舉:以銅、鋅、及鐵成分為主成分之銅-鋅-鐵系肥粒鐵,以錳、鎂及鐵成分為主成分之錳-鎂-鐵系肥粒鐵。
載體之電阻值較佳為調整載體之表面之凹凸程度、被覆之樹脂之量而設為106 Ω˙cm~1010 Ω˙cm。載體之粒徑可設為4 μm~200 μm,較佳為10 μm~150 μm,更佳為20 μm~100 μm。尤其是,樹脂塗佈載體較佳為50%粒徑為20 μm~70 μm。
二成分系顯影劑較佳為相對於載體100質量份而以本實施形態之碳粉1~200質量份使用,更佳為相對於載體100質量份而以碳粉2~50質量份使用。
本實施形態之碳粉亦可進而含有蠟。於本實施形態中,所使用之蠟存在如下者。例如可列舉:低分子量聚乙烯、低分子量聚丙烯、
聚烯烴蠟、微晶蠟、石蠟、沙索蠟等脂肪族烴系蠟,氧化聚乙烯蠟等脂肪族烴系蠟之氧化物、該等之嵌段共聚物,堪地里拉蠟、巴西棕櫚蠟、木蠟、荷荷芭蠟等植物系蠟,蜂蠟、羊毛脂、鯨蠟等動物系蠟,地蠟(Ozokerite)、地蠟(Ceresin)、石蠟脂等礦物系蠟,褐煤酸酯蠟、蓖麻蠟等以脂肪酸酯為主成分之蠟類,脫酸巴西棕櫚蠟等使脂肪酸酯之一部分或全部脫氧化者。
作為蠟之例,進而可列舉:棕櫚酸、硬脂酸、褐煤酸、進而具有直鏈之烷基之直鏈烷基羧酸類等飽和直鏈脂肪酸,巴西烯酸、桐酸、十八碳四烯酸等不飽和脂肪酸,硬脂醇、二十醇、山萮醇、巴西棕櫚醇、鯨蠟醇、蜜蠟醇、長鏈烷基醇等飽和醇,山梨糖醇等多元醇,亞麻油酸醯胺、烯烴酸醯胺、月桂酸醯胺等脂肪酸醯胺,亞甲基雙癸酸醯胺、伸乙基雙月桂酸醯胺、六亞甲基雙硬脂酸醯胺等飽和脂肪酸雙醯胺,伸乙基雙油酸醯胺、六亞甲基雙油酸醯胺、N,N'-二油醯己二酸醯胺、N,N'-二油醯癸二酸醯胺等不飽和脂肪酸醯胺類,間二甲苯雙硬脂酸醯胺、N,N'-二硬脂基間苯二甲酸醯胺等芳香族系雙醯胺,硬脂酸鈣、月桂酸鈣、硬脂酸鋅、硬脂酸鎂等脂肪酸金屬鹽,於脂肪族烴系蠟中使用苯乙烯或丙烯酸酯等乙烯系單體而使其接枝化之蠟、山萮酸單甘油酯等脂肪酸與多元醇之部分酯化合物,藉由使植物性油脂氫化而獲得之具有羥基之甲酯化合物。
作為可較佳地使用之蠟,可列舉:使烯烴於高壓下進行自由基聚合而成之聚烯烴,使於高分子量聚烯烴聚合時所獲得之低分子量副產物純化而成之聚烯烴,於低壓下使用齊格勒觸媒、茂金屬觸媒等觸媒進行聚合而成之聚烯烴,利用放射線、電磁波或光進行聚合而成之聚烯烴,使高分子量聚烯烴熱分解而獲得之低分子量聚烯烴,石蠟、微晶蠟、費托蠟,藉由Jintoru法、Hydro-call法、Arge法等所合成之合成烴蠟,以碳數1個之化合物作為單體之合成蠟,具有羥基或羧基
等官能基之烴系蠟,烴系蠟與具有官能基之烴系蠟之混合物,以該等蠟作為母體利用苯乙烯、馬來酸酯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、馬來酸酐等乙烯系單體進行接枝改性而成之蠟。
又,可較佳地使用:利用加壓發汗法、溶劑法、再結晶法、真空蒸餾法、超臨界氣體萃取法或溶液晶析法使該等蠟之分子量分佈變得銳利者,或對該等蠟去除低分子量固形脂肪酸、低分子量固形醇、低分子量固形化合物、或其他雜質者。
關於本實施形態中所使用之蠟,為了獲得固定性與耐偏移性之平衡,熔點較佳為50~140℃,進而更佳為70~120℃。若未達50℃,則有耐黏連性下降之傾向,若超過140℃,則難以表現耐偏移效果。
又,藉由併用2種以上之不同種類之蠟,可同時表現作為蠟之作用之塑化作用與脫模作用。
作為具有塑化作用之蠟之種類,例如為熔點較低之蠟、於分子之結構上具有分支之蠟、或具有極性基之結構之蠟,作為具有脫模作用之蠟,可列舉熔點較高之蠟,就分子之結構而言,可列舉直鏈結構之蠟、或不具有官能基之無極性蠟。作為使用例,可列舉2種以上之不同之蠟的熔點之差成為10℃~100℃之組合、及聚烯烴與接枝改性聚烯烴之組合等。
於選擇2種蠟之情形時且於為具有同樣之結構的蠟之情形時,相對而言,熔點較低之蠟發揮塑化作用,熔點較高之蠟發揮脫模作用。
此時,於熔點之差為10~100℃之情形時,有效地表現功能分離。於未達10℃時,難以表現功能分離效果,於超過100℃之情形時,難以進行由相互作用所獲得之功能之強調。於該情形時,較佳為至少一種蠟之熔點為70~120℃,更佳為70~100℃。若熔點於該範圍內,則有易於發揮功能分離效果之傾向。
又,關於蠟,相對而言,分枝結構者、具有官能基等極性基
者、或經與主成分不同之成分改性者發揮塑化作用,進而,直鏈結構者、不具有官能基之無極性者、或未改性之直接使用者發揮脫模作用。作為較佳之蠟之組合,可列舉:以乙烯作為主成分之聚乙烯均聚物或共聚物與以除乙烯以外之烯烴作為主成分之聚烯烴均聚物或共聚物之組合;聚烯烴與接枝改性聚烯烴之組合;醇蠟、脂肪酸蠟或酯蠟與烴系蠟之組合;費托蠟或聚烯烴蠟與石蠟或微晶蠟之組合;費托蠟與聚烯烴蠟之組合;石蠟與微晶蠟之組合;巴西棕櫚蠟、堪地里拉蠟、米糠蠟或褐煤蠟與烴系蠟之組合。
於任一情形時,均較佳為在碳粉之DSC測定中觀測到之吸熱波峰中於70~110℃之區域具有最大波峰之峰頂溫度,更佳為於70~110℃之區域具有最大波峰之峰頂溫度。藉此,容易獲得碳粉保存性與固定性之平衡。
於本實施形態之碳粉中,該等蠟之總含量相對於黏合樹脂100質量份而較佳為0.2~20質量份、更佳為0.5~10質量份。
於本實施形態中,蠟之熔點係基於DSC中測得之蠟之吸熱波峰的最大波峰之峰頂溫度而獲得者。
於本實施形態中,蠟或碳粉之DSC測定較佳為利用高精度之內熱式輸入補償型示差掃描熱量計而進行。測定方法係依據ASTM D3418-82而進行。於本實施形態中,使用進行1次升溫、降溫而獲得前歷程後,以溫度速度10℃/min升溫時測得之DSC曲線。
於本實施形態之碳粉中,亦可添加流動性提昇劑。流動性提昇劑係藉由添加於碳粉表面而使碳粉之流動性改善(變得易於流動)者。
例如可列舉:碳黑、偏二氟乙烯微粉末、聚四氟乙烯微粉末等氟系樹脂粉末,濕式製法二氧化矽、乾式製法二氧化矽等微粉末二氧化矽,微粉未氧化鈦、微粉未氧化鋁,利用矽烷偶合劑、鈦偶合劑或矽油對該等實施表面處理之經處理之二氧化矽、經處理之氧化鈦、經處理之
氧化鋁。其中,較佳為微粉末二氧化矽、微粉未氧化鈦、微粉未氧化鋁,又,進而較佳為利用矽烷偶合劑或矽油對該等實施表面處理之經處理之二氧化矽。流動性提昇劑之粒徑係以平均一次粒徑計較佳為0.001 μm~2 μm、更佳為0.002 μm~0.2 μm。
較佳之微粉末二氧化矽係藉由矽鹵素化含物之氣相氧化而生成之微粉體,係稱為所謂乾式法二氧化矽或煙燻二氧化矽者。
作為藉由矽鹵素化合物之氣相氧化而生成之市售之二氧化矽微粉體,例如存在以如下商品名市售者:AEROSIL(日本Aerosil股份有限公司製造,以下相同)-130、-300、-380、-TT600、-MOX170、-MOX80、-COK84;Ca-O-SiL(CABOT股份有限公司製造,以下相同)-M-5、-MS-7、-MS-75、-HS-5、-EH-5;Wacker HDK(WACKER-CHEMIEGMBH股份有限公司製造,以下相同)-N20 V15、-N20E、-T30、-T40;D-CFineSilica(Dow Corning股份有限公司製造);Fransol(Fransil股份有限公司製造)。
進而更佳為對藉由矽鹵素化合物之氣相氧化所生成之二氧化矽微粉體進行疏水化處理而成的經處理之二氧化矽微粉體。作為經處理之二氧化矽微粉體,尤佳為以藉由甲醇滴定試験測得之疏水化度顯示30~80%之值之方式對二氧化矽微粉體進行處理而成者。疏水化處理例如可藉由利用與二氧化矽微粉體反應或物理吸附之有機矽化合物等進行化學或物理處理之方法而進行。其中,較佳為利用有機矽化合物對藉由矽鹵素化合物之氣相氧化所生成之二氧化矽微粉體進行處理之方法。
作為有機矽化合物,可列舉:羥基丙基三甲氧基矽烷、苯基三甲氧基矽烷、正十六烷基三甲氧基矽烷、正十八烷基三甲氧基矽烷、乙烯基甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、乙烯基三乙醯氧基矽烷、二甲基乙烯基氯矽烷、二乙烯基氯矽烷、γ-甲基丙烯氧基丙基三甲氧
基矽烷、六甲基二矽烷、三甲基矽烷、三甲基氯矽烷、二甲基二氯矽烷、甲基三氯矽烷、烯丙基二甲基氯矽烷、烯丙基苯基二氯矽烷、苄基二甲基氯矽烷、溴甲基二甲基氯矽烷、α-氯乙基三氯矽烷、β-氯乙基三氯矽烷、氯甲基二甲基氯矽烷、三有機矽烷基硫醇、三甲基矽烷基硫醇、三有機矽烷基丙烯酸酯、乙烯基二甲基乙醯氧基矽烷、二甲基乙氧基矽烷、三甲基乙氧基矽烷、三甲基甲氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷、異丁基三甲氧基矽烷、二甲基二甲氧基矽烷、二苯基二乙氧基矽烷、六甲基二矽氧烷、1,3-二乙烯基四甲基二矽氧烷、1,3-二苯基四甲基二矽氧烷、及每1分子具有2~12個矽氧烷單位且於位於未端之單位上分別含有0~1個鍵結於Si上之羥基的二甲基聚矽氧烷等。進而,可列舉二甲基矽油等矽油。該等可單獨使用1種、或者以2種以上之混合物之形式使用。
流動性提昇劑較佳為個數平均粒徑成為5 nm~100 nm者,更佳為個數平均粒徑成為5 nm~50 nm者。較佳為利用BET(Brunauer-Emmett-Teller,布厄特)法測得之氮吸附之比表面積為30 m2/g以上者,更佳為該比表面積為60 m2/g~400 m2/g者。作為經表面處理之微粉體,較佳為20 m2/g以上,更佳為40 m2/g~300 m2/g。該等微粉體之使用量相對於碳粉粒子100質量份而較佳為0.03~8質量份。
於本實施形態之碳粉中,為了感光體˙載體之保護、清潔性之提昇、熱特性˙電氣特性˙物理特性之調整、電阻調整、軟化點調整、固定率提昇等,亦可視需要添加各種金屬皂、氟系界面活性劑、鄰苯二甲酸二辛酯、作為導電性賦予劑之氧化錫、氧化鋅、碳黑、氧化銻等、或氧化鈦、氧化鋁、氧化鋁等無機微粉體等。又,該等無機微粉體亦可視需要疏水化。又,亦可使用聚四氟乙烯、硬脂酸鋅、聚偏二氟乙烯等潤滑劑、氧化銫、碳化矽、鈦酸鍶等研磨劑、抗結塊劑,進而亦可使用少量與碳粉粒子相反極性之白色微粒子及黑色微粒子作為
顯影性提昇劑。
為了帶電量控制等目的,該等添加劑亦較佳為利用聚矽氧清漆、各種改性聚矽氧清漆、矽油、各種改性矽油、矽烷偶合劑、具有官能基之矽烷偶合劑、其他有機矽化合物等處理劑、或各種處理劑進行處理。
於本實施形態中,亦可藉由如下方式獲得目標靜電荷顯影用碳粉:利用亨舍爾混合機、球磨機、圓錐螺旋混合機、V型混合機、W型混合機、高速混合機等混合機將電荷控制劑與如上所述之添加劑及碳粉一起充分地混合攪拌並於碳粉粒子表面均勻地進行外添處理。
本實施形態之碳粉對於熱亦較穩定,於電子照相製程時不會發生熱變化,可保持穩定之帶電特性。又,於任一種黏合樹脂中均可均勻地分散,因此新碳粉之帶電分佈非常均勻。因此,關於本實施形態之碳粉,即便未轉印而回收之碳粉(廢碳粉),亦與新碳粉相比,飽和摩擦帶電量、帶電分佈均幾乎未發現變化。另一方面,於對自本實施形態之靜電荷像顯影用碳粉中產生之廢碳粉進行回收之情形時,藉由利用於黏合樹脂中選擇包含脂肪族二醇之聚酯樹脂之方法、以經金屬交聯之苯乙烯-丙烯酸酯共聚物作為黏合樹脂並於其中添加大量聚烯烴之方法製造碳粉,可進而減小新碳粉與廢碳粉之差異。
本實施形態之碳粉可藉由已知之製造方法而製造。若例示製造方法,則較佳為如下方法(粉碎法),該方法係利用球磨機等混合機將黏合樹脂、電荷控制劑、著色劑等上述碳粉構成材料充分混合,藉由熱輥捏合機等加熱混練裝置對所獲得之混合物進行較佳地混練,將其冷卻固化並粉碎後,可進行分級。
又,亦可藉由如下方法製造,該方法係使上述混合物溶解於溶劑中,可利用噴霧使其微粒化、乾燥、分級。進而,亦可藉由如下方法而製造:於可構成黏合樹脂之單體中混合特定之材料而製成乳化或
懸濁液後使其聚合而獲得碳粉的利用聚合法之碳粉製造方法;對於包含核心材料及外殼材料之所謂微膠囊碳粉,於核心材料或外殼材料或者該等兩者中含有特定材料之方法。進而藉由視需要利用亨舍爾混合機等混合機將所需之添加劑與碳粉粒子充分地混合,可製造本實施形態之碳粉。
若對由上述粉碎法所獲得之本實施形態之碳粉之製造方法進行更詳細地說明,則首先將黏合樹脂、著色劑、電荷控制劑、其他必需之添加劑均勻地混合。混合可使用已知之攪拌機、例如亨舍爾混合機、高速混合機、球磨機等。使用密閉式捏合機、或單軸或雙軸擠出機對所獲得之混合物進行熱熔融混練。將混練物冷卻後,利用破碎機或鎚磨機進行粗粉碎,進而利用噴射磨機、高速轉子旋轉式研磨機等粉碎機進行微粉碎。進而使用風力分級機、例如利用康達效應之慣性分級方式之彎管噴嘴、旋風集塵機(離心)分級方式之微彈簧圈(Microplex)、DS隔片等進行分級直至特定之粒度為止。進而於使外添劑等對碳粉表面進行處理之情形時,利用高速攪拌機、例如亨舍爾混合機、高速混合機等將碳粉與外添劑攪拌混合。
又,本實施形態之碳粉亦可藉由懸濁聚合法或乳化聚合法而製造。於懸濁聚合法中,首先,使聚合性單體、著色劑、聚合起始劑、電荷控制劑、進而視需要之交聯劑、分散穩定劑、其他添加劑均勻地溶解或分散而製備單體組合物。其後,利用適當之攪拌機或分散機、例如均質攪拌機、均化器、霧化器、微噴均質機、一液流體噴嘴、氣液流體噴嘴、電氣乳化機等使該單體組合物與分散穩定劑分散於連續相(例如水相)中。較佳為以聚合性單體組合物之液滴具有所需之碳粉粒子尺寸之方式調整攪拌速度、溫度、時間而進行造粒。同時於40~90℃下進行聚合反應,可獲得具有所需之粒徑之碳粉粒子。將所獲得之碳粉粒子洗淨,過濾分離後進行乾燥。碳粉粒子之製造後之外添處
理可使用上述記載之方法。
若藉由乳化聚合法製造,則與由上述懸濁聚合法所獲得之粒子相比,均勻性優異者之平均粒徑為0.1 μm~1.0 μm而極小,故而有時藉由如下方法而製造:以乳化粒子作為核並後添加聚合性單體而使粒子成長之所謂利用種子聚合之方法;或使乳化粒子合併、融合直至成為適當之平均粒徑之方法。
藉由該等聚合法之製造由於未經由粉碎步驟,故無需對碳粉粒子賦予脆性,進而可大量使用於先前之粉碎法中難以使用之低軟化點物質,因此可擴大材料之選擇範圍。作為疏水性材料之脫模劑或著色劑難以於碳粉粒子表面露出,因此可使對碳粉載持構件、感光體、轉印輥及固定器之污染減少。
藉由利用聚合法製造本實施形態之碳粉,可進而提昇圖像再現性、轉印性、色再現性等特性。又,為了與微小點相對應而使碳粉之粒徑小徑化,可相對容易地獲得粒度分佈銳利之碳粉。
作為於利用聚合方法製造本實施形態之碳粉時使用之聚合性單體,可列舉可自由基聚合之乙烯系聚合性單體。作為該乙烯系聚合性單體,可使用單官能性聚合性單體或多官能性聚合性單體。
作為單官能性聚合性單體,可列舉:苯乙烯、α-甲基苯乙烯、β-甲基苯乙烯、鄰甲基苯乙烯、間甲基苯乙烯、對甲基苯乙烯、2,4-二甲基苯乙烯、對正丁基苯乙烯、對第三丁基苯乙烯、對正己基苯乙烯、對苯基苯乙烯等苯乙烯系聚合性單體;丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸異丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸第三丁酯、丙烯酸正戊酯、丙烯酸正己酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸苄酯、二甲基磷酸酯甲基丙烯酸酯、二丁基磷酸酯乙基丙烯酸酯、2-苯甲醯氧基乙基丙烯酸酯等丙烯酸酯系聚合性單體;甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丙酯、
甲基丙烯酸異丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸第三丁酯、甲基丙烯酸正戊酯、甲基丙烯酸正己酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸正辛酯、二乙基磷酸酯甲基丙烯酸酯、二丁基磷酸酯乙基甲基丙烯酸酯等甲基丙烯酸酯系聚合性單體;不飽和脂肪族單羧酸酯類;乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯等乙烯酯類;乙烯基甲醚、乙烯基異丁醚等乙烯醚類;乙烯基甲酮、乙烯基己酮、乙烯基異丙酮等乙烯基酮類。
利用聚合方法製造本實施形態之碳粉時使用之聚合起始劑可使用有機過氧化物等公知者,作為水溶性起始劑,可列舉過硫酸銨、過硫酸鉀、2,2'-偶氮雙(N,N'-二亞甲基異丁脒)鹽酸鹽、2,2'-偶氮雙(2-胺基二丙烷)鹽酸鹽、偶氮雙(異丁脒)鹽酸鹽、2,2'-偶氮雙異丁腈磺酸鈉、硫酸亞鐵或過氧化氫。
聚合起始劑係相對於聚合性單體100質量份而較佳為0.5~20質量份之添加量,可單獨或併用。作為製造聚合碳粉時使用之分散劑,例如作為無機系氧化物,可列舉磷酸三鈣、磷酸鎂、磷酸鋁、磷酸鋅、碳酸鈣、碳酸鎂、氫氧化鋁、偏矽酸鈣、硫酸鈣、硫酸鋇、膨潤土、二氧化矽、氧化鋁等。作為有機系化合物,例如可列舉聚乙烯基醇、明膠、甲基纖維素、甲基羥基丙基纖維素、乙基纖維素、羧基甲基纖維素之鈉鹽、澱粉等。該等分散劑較佳為相對於聚合性單體1OO質量份而使用0.2~2.0質量份。
該等分散劑可直接使用市售者,但為了獲得具有較細之均勻粒度之分散粒子,亦可於分散介質中在高速攪拌下生成該無機化合物。
關於利用上述聚合法所獲得之碳粉,與未進行特別之處理的由粉碎法所獲得之碳粉相比,有碳粉粒子之凹凸程度較小之傾向,為不定形,故靜電潛像載持體與碳粉之接觸面積增加,碳粉附著力變高,結果,機內污染較少,容易獲得更高圖像濃度、更高品位之圖像。
又,即便對於由粉碎法所獲得之碳粉,亦可藉由如下方法而使碳粉表面之凹凸程度變小:使碳粉粒子分散於水中並加熱之熱水浴法、使其於熱氣流中通過之熱處理法、或對其賦予機械能量而進行處理之機械衝擊法等方法。為了使凹凸程度變小,作為有效之裝置,可列舉使用乾式機械化學法之機械融合系統(Mechanofusion system)(Hosokawa Micron股份有限公司製造)、I式噴射磨機、作為具有轉子與襯墊之混合裝置的Hybridiza(奈良機械製作所股份有限公司製造)、作為具有高速攪拌翼之混合機的亨舍爾混合機等。
作為表示上述碳粉粒子之凹凸程度之值之一,可列舉平均圓形度。所謂平均圓形度(C),係指根據下式(2)而求出圓形度(Ci),進而如下式(3)所示般以測得之全部粒子數(m)除測得之全部粒子之圓形度的總和而獲得之值。
上述圓形度(Ci)係使用流動式粒子像分析裝置(例如,東亞醫用電子股份有限公司製造之FPIA-1000)而測定。作為測定方法,係使碳粉約5 mg分散於溶解有非離子界面活性劑約0.1 mg之水10 ml中而製備分散液,使超音波(20 kHz、50 W)對分散液照射5分鐘,將分散液濃度設為5000~20000個/μL,使用上述流動式粒子像分析裝置測定具
有0.60 μm以上且未達159.21 μm之圓相當徑的粒子之圓形度分佈。
上述平均圓形度之值較佳為0.955~0.995,更佳為0.960~0.985。若以平均圓形度成為上述值之方式調整碳粉粒子,則有難以產生導致轉印殘留碳粉之增加之現象且難以引起再轉印之傾向。
於為本實施形態之碳粉之情形時,就圖像性與碳粉之生產性之方面而言,例如於使用微米分級機(Micronsizer)(例如,清新企業股份有限公司製造)等雷射式粒度分佈測定機之測定中,於為粉碎碳粉之情形時,碳粉之粒徑以體積基準之平均粒徑計,較佳為於2 μm~15 μm之範圍內,更佳為於3 μm~12 μm之範圍內。若成為超過15 μm之平均粒徑,則解像度或鮮明性變弱之情況,又,若為未達2 μm之平均粒徑,則雖然解像性變得良好,但有產生由碳粉製造時之良率之惡化所導致的成本高之問題、或機內之碳粉飛散、皮膚浸透等對健康之損害之傾向。
另一方面,於為聚合碳粉之情形時,較佳為於3 μm~9 μm之範圍內,更佳為於4 μm~8.5 μm之範圍內,尤佳為於5 μm~8 μm之範圍內。若體積平均粒徑小於4 μm,則碳粉流動性下降,各粒子之帶電性容易下降,又,由於帶電分佈較廣,故容易產生對背景之覆蓋、或碳粉自顯影器之溢出等。又,若小於4 μm,則存在清潔性變得尤其困難之情形。若體積平均粒徑大於9 μm,解像度下降,故無法獲得充分之畫質,存在難以滿足近年來之高畫質要求之情形。
又,關於本實施形態之聚合碳粉,對於分割根據下述方法測得之粒度分佈的粒度範圍(通道),根據體積、數量而分別自小徑側描繪累積分佈,將成為累積16%之粒徑定義為體積D16%、將成為累積50%之粒徑定義為體積D50%,將成為累積84%之粒徑定義為體積D84%,此時,根據(D84%/D16%)1/2算出之體積平均粒度分佈指標(GSDv)較佳為1.15~1.30,更佳為1.15~1.25。
關於碳粉之粒度分佈,於為本實施形態之碳粉之情形時,例如根據利用庫爾特計數器(庫爾特股份有限公司製造之TA-II)之粒度測定,較佳為2 μm以下之粒子含量以個數基準計為10~90%,更佳為12.7 μm以上之粒子之含量以體積基準計為0~30%。又,較佳為粒徑均勻性較高之(體積平均粒徑/個數平均粒徑為1.00~1.30)者。
於為本實施形態之靜電荷顯影用碳粉之情形時,碳粉之比表面積係於將脫吸附氣體設為氮之BET比表面積測定中,較佳為1.2~5.0 m2/g,更佳為1.5~3.0 m2/g。比表面積之測定係例如使用BET比表面積測定裝置(例如,島津製作所股份有限公司製造,FlowSorb II2300),於50℃下歷經30分鐘使碳粉表面之吸附氣體脫離後,利用液體氮進行急冷而使氮氣再吸附,進而再次升溫至50℃,定義為根據此時之脫氣體量而求出之值。
於為本實施形態之碳粉之情形時,視比重(體積密度)係例如使用粉末測試機(例如,Hosokawa Micron股份有限公司製造)而測定。於為非磁性碳粉之情形時,較佳為0.2~0.6 g/cm3,於為磁性碳粉之情形時,雖取決於磁性粉末之種類及含量,但較佳為0.2~2.0 g/cm3。
於為本實施形態之碳粉之情形時,為非磁性碳粉之情形時之真比重較佳為0.9~1.2 g/cm3,於為磁性碳粉之情形時,雖取決於磁性粉末之種類及含量,但較佳為0.9~4.0 g/cm3。碳粉之真比重係以如下方式算出。準確稱量碳粉1.000 g,將其放入10 mmΦ之錠劑成型器中,於真空下一面施加200 kgf/cm2之壓力一面進行壓縮成型。利用測微計測定該圓柱狀成型物之高度,根據其算出真比重。
碳粉之流動性係例如根據由安息角測定裝置(例如,筒井理化股份有限公司製造)測得之流動安息角與靜止安息角而定義。於為使用本實施形態之電荷控制劑之靜電荷顯影用碳粉之情形時,流動安息角較佳為5度~45度。又,靜止安息角較佳為10~50度。
本實施形態之碳粉係為粉碎型碳粉之情形時之形狀係數(SF-1)之平均值較佳為100~400,形狀係數2(SF-2)之平均值較佳為100~350。
於本實施形態中,所謂表示碳粉之形狀係數之SF-1、SF-2,係指例如使用具備CCD(Charge coupled device,電荷耦合)攝影機之光學顯微鏡(例如,Olympus股份有限公司製造之BH-2),以於一視野中成為30個左右之方式對放大至1000倍之碳粉粒子群進行取樣,將所獲得之圖像傳輸至圖像解析裝置(例如,Nireco股份有限公司製造,Luzex FS)中,對碳粉粒子反覆進行相同作業直至成為約1000個為止,算出形狀係數。形狀係數(SF-1)與形狀係數2(SF-2)係根據以下之式而算出。
SF-1=((ML2×π)/4A)×100
(式中,ML表示粒子之最大長度,A表示一粒子之投影面積)
SF-2=(PM2/4Aπ)×100
(式中,PM表示粒子之周長,A表示一粒子之投影面積)。
SF-1係表示粒子之變形,粒子越接近球,其越接近100,粒子越細長,其數值變得越大。又,SF-2表示粒子之凹凸,粒子越接近球,其越接近100,粒子之形狀越複雜,其數值變得越大。
關於本實施形態之碳粉之體積電阻率,於為非磁性碳粉之情形時,較佳為1×1012~1×1016 Ω˙cm,又,於為磁性碳粉之情形時,雖取決於磁性粉末之種類及含量,但較佳為1×108~1×1016 Ω˙cm。該情形時之碳粉體積電阻率係定義為,對碳粉粒子進行壓縮成型而製作直徑50 mm、厚度2 mm之圓盤狀試片,將其設置於固體用電極(例如,安藤電氣股份有限公司製造之SE-70)上,使用高絶縁電阻計(例如,Hewlett Packard股份有限公司製造之4339A)連續施加直流電壓100 V時之歷經1小時後之值。
關於本實施形態之碳粉之介電損耗正切,於為非磁性碳粉之情形時,較佳為1.0×10-3~15.0×10-3,又,於為磁性碳粉之情形時,雖取決於磁性粉末之種類及含量,但較佳為2×10-3~30×10-3。該情形時之碳粉之介電損耗正切係定義為,對碳粉粒子進行壓縮成型而製作直徑50 mm、厚度2 mm之圓盤狀試片,將其設置於固體用電極上,使用LCR測定計(電感電容電阻測定計,Inductance capacitance resistanc meter)(例如,Hewlett Packard股份有限公司製造之4284A)於測定頻率1 KHz、峰間電壓(Peak-to-peak voltage)0.1 KV下測定時所獲得之介電損耗正切值(Tanδ)。
本實施形態之碳粉之艾氏衝擊值較佳為0.1~30 kg˙cm/cm。所謂該情形時之碳粉之艾氏衝擊值,係使碳粉粒子熱熔融而製作板狀試片,依據JIS規格K-7110(硬質塑膠之衝擊試験法)對其進行測定。
本實施形態之碳粉之熔融指數(Melt Index)(MI值)較佳為10~150 g/10 min。所謂該情形時之碳粉之熔融指數(MI值),係依據JIS規格K-7210(A法)而測得者。於該情形時,測定溫度為125℃,將負荷設為10 kg。
本實施形態之碳粉之熔融開始溫度較佳為80~180℃,4 mm下降溫度較佳為90~220℃。該情形時之碳粉熔融開始溫度係定義為,對碳粉粒子進行壓縮成型而製作直徑10 mm、厚度20 mm之圓柱狀試片,將其設置於熱熔融特性測定裝置、例如流量測試儀(例如,島津製作所股份有限公司製造之CFT-500C)上,於荷重20 kgf/cm2下測定時之熔融開始且活塞開始下降之值。又,於同樣之測定中,將活塞下降4 mm時之溫度定義為4 mm下降溫度。
本實施形態之碳粉之玻璃轉移溫度(Tg)較佳為35~80℃,更佳為40~75℃。該情形時之碳粉之玻璃轉移溫度係使用示差熱分析(以下,簡稱DSC)裝置進行測定,定義為,根據於一定溫度下升溫後進
行急冷、再升溫時產生之相變化之峰值而求出者。若碳粉之Tg小於35℃,則有耐偏移性及保存穩定性下降之傾向,若超過80℃,則有圖像之固定強度下降之傾向。
於本實施形態之碳粉之DSC測定中,較佳為於觀測到之吸熱波峰之70~120℃之區域存在最大波峰之峰頂溫度。
本實施形態之碳粉之熔融黏度較佳為1000~50000泊,更佳為1500~38000泊。該情形時之碳粉之熔融黏度係定義為,對碳粉粒子進行壓縮成型而製作直徑10 mm、厚度20 mm之圓柱狀試片,將其設置於熱熔融特性測定裝置、例如流量測試儀(島津製作所股份有限公司製造之CFT-500C)上,於荷重20 kgf/cm2下測定時之值。
本實施形態之碳粉之溶劑溶解殘分較佳為THF不溶分0~30質量%、乙酸乙酯不溶分0~40質量%及氯仿不溶分0~30質量%。此處之溶劑溶解殘分係設為,使碳粉1 g均勻地溶解/或分散於THF、乙酸乙酯及氯仿之各溶劑100 ml中,對該溶液/或分散液進行擠壓過濾,使濾液乾燥並定量,根據該值而算出碳粉中之不溶解物相對於有機溶劑之比率而獲得之值。
本實施形態之碳粉亦可用於作為圖像形成方法之一的單成分顯影方式。所謂單成分顯影方式,係將經薄膜化之碳粉供給至潛像載持體中而使潛像顯影之方式。碳粉之薄膜化通常使用具備碳粉搬送構件、碳粉層厚規制構件及碳粉補充輔助構件且該補充輔助構件與碳粉搬送構件、及碳粉層厚規制構件與碳粉搬送構件分別接觸之裝置而進行。
對將本實施形態之碳粉用於二成分顯影方式之情形進行具體地說明。所謂二成分顯影方式,係使用碳粉及載體(具有帶電賦予材及碳粉搬送材之作用者)之方式,作為載體,係使用上述磁性材或玻璃珠。顯影劑(碳粉及載體)係藉由利用攪拌構件進行攪拌而產生特定之
電荷量,利用磁輥等搬送至顯影部位。於磁輥上,藉由磁力而使顯影劑保持於輥表面,藉由顯影劑規制板等而於適當之高度形成經層規制之磁刷。顯影劑係隨著顯影輥之旋轉而於輥上移動,與靜電荷潛像保持體接觸、或隔開一定間隔而以非接觸狀態相對向,使潛像顯影可視化。於為非接觸狀態之顯影之情形時,通常藉由於顯影劑與潛像保持體之間產生直流電場,可獲得使碳粉於一定間隔之空間內飛翔之驅動力,但為了於更清晰之圖像上顯影,亦可用於使交流重疊之方式。
又,進而於本實施形態中使用之電荷控制劑亦可較佳地作為靜電粉體塗裝用塗料中之電荷控制劑(電荷增強劑)。即,使用該電荷增強劑之靜電塗裝用塗料係耐環境性、保存穩定性、尤其是熱穩定性及耐久性優異,塗著效率達到100%,可形成無塗膜缺陷之厚膜。
以下,基於實施例更詳細地說明本發明,但該等對本發明並無任何限制。於以下之實施例中,「份」均表示「質量份」。
通式(1)所表示之苯三羧酸衍生物之純化藉由利用管柱層析儀之純化、利用矽膠、活性碳、活性白土等之吸附純化、利用溶劑之再結晶或晶析法等而進行。化合物之鑑定係藉由NMR分析而進行。
於經氮取代之反應容器中添加環己胺14.7 g(148毫莫耳)、三乙胺16.70 g(165毫莫耳)、二烷300 ml後,一面攪拌一面滴加1,3,5-苯三羧酸三氯化物11.63 g(44毫莫耳)之二烷溶液100 ml,其後進行加熱並於50℃下攪拌7小時。放置一夜後,一面攪拌一面於水1500 ml中添加反應液。添加鹽酸而使溶液之pH值成為3後,進而攪拌1小時。藉由過濾而採取析出之粗製物,用水洗淨後,於60℃下進行減壓乾燥,藉此獲得白色晶體19.34 g(產率97.3%)。
對於所獲得之白色晶體,使用NMR對結構進行鑑定。於1H-NMR(DMSO-d6)中檢測出以下之39個氫之信號。
δ(ppm)=8.47-8.48(3H)、8.30(3H)、3.79(3H)、1.60-1.83(15H)、1.12-1.37(15H)。
於經氮取代之反應容器中添加4-第三丁基環己胺15.53 g(100毫莫耳)、三乙胺12.14 g(120毫莫耳)、二烷300 ml後,一面攪拌一面滴加1,3,5-苯三羧酸三氯化物7.96 g(30毫莫耳)之二烷溶液100 ml,其後進行加熱並於50℃下攪拌6小時。放置一夜後,一面攪拌一面於水1500 ml中添加反應液。添加鹽酸而使溶液之pH值成為3後,進而攪拌1小時。藉由過濾而採取析出之粗製物,用水洗淨後,於60℃下進行減壓乾燥,藉此以立體異構物之混合物之形式獲得白色晶體18.66 g(產率100%)。
對於所獲得之白色晶體,使用NMR對結構進行鑑定。於1H-NMR(DMSO-d6)中檢測出以下之個之63氫之信號。
δ(ppm)=8.08-8.28(6H)、3.72-4.07(3H)、0.86-2.49(54H)。
於經氮取代之反應容器中,在室溫下添加環戊胺12.94 g(152毫莫耳)、三乙胺16.70 g(165毫莫耳)、二烷300 ml後,一面攪拌一面滴加1,3,5-苯三羧酸三氯化物11.95 g(45毫莫耳)之二烷溶液100 ml,其後進行加熱並於50℃下攪拌6小時。放置一夜後,一面攪拌一面於水1500 ml中添加反應液。添加鹽酸而使溶液之pH值成為3後,進而攪拌1小時。藉由過濾而採取析出之粗製物,用水洗淨後,於60℃下進行減壓乾燥,藉此獲得白色晶體17.86 g(產率96.5%)。
對於所獲得之白色晶體,使用NMR對結構進行鑑定。於1H-NMR(DMSO-d6)中檢測出以下之33個氫之信號。
δ(ppm)=8.57-8.58(3H)、8.32(3H)、4.23-4.25(3H)、1.90(6H)、1.70(6H)、1.55(12H)。
於經氮取代之反應容器中,在室溫下添加環庚胺16.87 g(149毫莫耳)、三乙胺16.70 g(165毫莫耳)、二烷300 ml後,一面攪拌一面滴加1,3,5-苯三羧酸三氯化物11.95 g(45毫莫耳)之二烷溶液100 ml,其後進行加熱並於50℃下攪拌6小時。放置一夜後,一面攪拌一面於水1500 ml中添加反應液。添加鹽酸而使溶液之pH值成為3後,進而攪拌1小時。藉由過濾而採取析出之粗製物,用水洗淨後,於60℃下進行減壓乾燥,藉此獲得白色晶體21.89 g(產率98.1%)。
對於所獲得之白色晶體,使用NMR對結構進行鑑定。於1H-NMR(DMSO-d6)中檢測出以下之45個氫之信號。
δ(ppm)=8.25(6H)、3.99(3H)、1.46-1.88(36H)。
藉由130℃之加熱混合裝置(雙軸擠出混練機)而對苯乙烯-丙烯酸酯系共聚物樹脂(三井化學股份有限公司製造,商品名CPR-100,酸值0.1 mgKOH/g)91份、合成實施例1中合成之苯三羧酸衍生物(例示化合物2)1份、碳黑(三菱化學股份有限公司製造,商品名MA-100)5份及低分子量聚丙烯(三洋化成股份有限公司製造,商品名Biscol 550P)3份進行熔融混合。利用鎚磨機對冷卻之混合物進行粗粉碎後,利用噴射磨機進行微粉碎,分級而獲得體積平均粒徑9±0.5 μm之非磁性碳粉1。
將非磁性碳粉1與無塗佈系肥粒鐵載體(Powder Tech股份有限公司製造,商品名F-150)以4:100質量份(碳粉:載體)之比率混合振動而使碳粉帶負電後,利用吹出粉體帶電量測定裝置測定帶電量。其結果,帶電量為-37.5 μc/g。
同樣,針對與矽塗佈系肥粒鐵載體(Powder Tech公司製造,商品名F96-150)混合之情形,亦評價帶電量。其結果,帶電量為-24.6 μc/g。
將合成實施例1中合成之苯三羧酸衍生物(例示化合物2)替換為3,5-第三丁基水楊酸與鋅之鹽,除此以外,利用與實施例5同樣之方法製備比較非磁性碳粉1,利用吹出粉體帶電量測定裝置評價帶電量。其結果,無塗佈系肥粒鐵載體(Powder Tech股份有限公司製造,商品名F-150)混合之情形時之帶電量為-23.0 μc/g。同樣,矽塗佈系肥粒鐵載體(Powder Tech公司製造,商品名F96-150)混合之情形時之帶電量為-15.0 μc/g。
根據以上之結果而明確,於使用含有通式(1)所表示之苯三羧酸衍生物作為有效成分之電荷控制劑的碳粉中,帶電量變高。
將聚酯樹脂(三菱麗陽股份有限公司製造,DIACRON ER-561)80份、乙酸乙酯320份、異丙醇32份混合,使用均化器(美粒股份有限公司造,無氣泡混合機NGM-0.5TB)一面以5000~10000 rpm攪拌一面滴加適量0.1質量%之銨水而進行轉相乳化,進而,一面利用蒸發器減壓一面進行脫溶劑而獲得樹脂分散液。該分散液中之樹脂粒子之體積平均粒徑為0.2 μm(樹脂粒子濃度係以離子交換水進行調整而設為20質
量%)。
將十二烷基苯磺酸鈉0.2份、Sorbon T-20(東邦化學工業股份有限公司製造)0.2份、離子交換水17.6份混合溶解,進而,添加合成實施例1中合成之苯三羧酸衍生物(例示化合物2)2.0份、氧化鋯珠(珠粒之粒徑0.65 mm、15 ml相當量),利用塗料調節器(UNION N.J.(USA)公司製造,Red Devil No.5400-5L)分散3小時。使用篩子去除氧化鋯珠並以離子交換水進行調整而製成10質量%之電荷控制劑分散液。
於具備溫度計、pH值計、攪拌機之反應容器中添加上述樹脂分散液125份、20質量%之十二烷基苯磺酸鈉水溶液1.0份、離子交換水125份,一面將液溫控制於30℃一面以旋轉數150 rpm攪拌30分鐘。添加1質量%之硝酸水溶液而將pH值調整為3.0,進而攪拌5分鐘。一面利用均化器(IKA Japan公司製造,Ultra-Turrax T-25)進行分散一面添加聚氯鋁0.125份,使液溫升溫至50℃後,進而分散30分鐘。添加上述樹脂分散液62.5份、上述電荷控制劑分散液4.0份後,添加1質量%之硝酸水溶液而將pH值調整為3.0,進而分散30分鐘。一面利用攪拌機以400~700 rpm進行攪拌一面添加5質量%之氫氧化鈉水溶液8.0份,繼續攪拌直至碳粉之體積平均粒徑成為9.5 μm為止。使液溫升溫至75℃後,進而攪拌2小時,確認體積平均粒徑成為6.0 μm且使粒子形狀球形化後,使用冰水使其快速冷卻。藉由過濾而採取並利用離子交換水進行分散洗淨。反覆進行分散洗淨直至分散後之濾液之電氣傳導度成為20 μS/cm以下為止。其後,利用40℃之乾燥機進行乾燥而獲得碳粉粒子。利用166篩網(網眼90 μm)之篩子篩分所獲得之碳粉而設為評價用碳粉。
以所獲得之評價用碳粉2份、矽塗佈系肥粒鐵載體(Powder Tech公司製造,商品名F96-150)100份之比率混合並進行振動而使碳粉帶負電後,利用吹出粉體帶電量測定裝置於溫度25℃、濕度50%之環境下進行飽和帶電量之測定。其結果,飽和帶電量為-39.4 μc/g。
省略添加電荷控制劑分散液之操作,除此以外,於與實施例6同樣之條件下製作碳粉並進行飽和帶電量測定。其結果,飽和帶電量為-20.5 μC/g。
根據以上之結果而明確,含有通式(1)所表示之苯三羧酸衍生物作為有效成分之聚合碳粉顯示優異之帶電性能。
即,藉由使用含有通式(1)所表示之苯三羧酸衍生物作為有效成分之電荷控制劑,可對聚合碳粉賦予較高之帶電性能。
本發明之通式(1)所表示之苯三羧酸衍生物具有優異之帶電性能,含有該化合物作為有效成分之電荷控制劑具有較先前之電荷控制劑明顯較高之帶電性能。又,上述電荷控制劑最適合作為彩色碳粉用途、尤其是聚合碳粉用途。進而,上述電荷控制劑亦不含就環境問題而言有顧慮之鉻化合物等重金屬,因此極其有用。
Claims (10)
- 一種電荷控制劑,其含有下述通式(1)所表示之苯三羧酸衍生物之1種或2種以上作為有效成分:
- 一種電荷控制劑,其含有下述通式(2)所表示之苯三羧酸衍生物之1種或2種以上作為有效成分:
- 一種電荷控制劑,其含有下述通式(3)所表示之苯三羧酸衍生物之1種或2種以上作為有效成分:[化3]
- 一種電荷控制劑,其含有下述通式(4)所表示之苯三羧酸衍生物之1種或2種以上作為有效成分:
- 一種電荷控制劑,其含有下述通式(5)所表示之苯三羧酸衍生物之1種或2種以上作為有效成分:
- 如請求項1至5中任一項之電荷控制劑,其中R7、R8及R9中之取代基為選自由羥基、氟原子、氯原子、溴原子、碘原子、碳原子數1~8之直鏈狀或支鏈狀之烷基、碳原子數1~8之直鏈狀或支鏈狀之烷氧基、及烯基所組成之群中之1種或2種以上。
- 如請求項1至5中任一項之電荷控制劑,其中R7、R8及R9中之取代基為選自由氟原子、氯原子、溴原子、碘原子、及碳原子數1~8之直鏈狀或支鏈狀之烷基所組成之群中之1種或2種以上。
- 如請求項1至5中任一項之電荷控制劑,其中R7、R8及R9中之取代基為選自由碳原子數1~8之直鏈狀或支鏈狀之烷基所組成之群中之1種或2種以上。
- 一種碳粉,其含有如請求項1至8中任一項之電荷控制劑、著色劑、及黏合樹脂。
- 一種聚合碳粉,其含有如請求項1至8中任一項之電荷控制劑、著色劑、及黏合樹脂。
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