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技術 フタルイミド化合物を含有する電子写真用トナー

出願人 三井化学株式会社
発明者 詫摩啓輔入里義広吉富英武
出願日 1993年8月18日 (27年6ヶ月経過) 出願番号 1993-203869
公開日 1995年3月3日 (25年11ヶ月経過) 公開番号 1995-056393
状態 未査定
技術分野 電子写真における現像剤 電子写真における現像剤
主要キーワード 電気的衝撃 フタルイミド骨格 アンモニウム成分 現像粉 有色化合物 機械的摩擦 飽和重合性モノマー フタルイミド化合物
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この項目の情報は公開日時点(1995年3月3日)のものです。
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構成

効果

本発明により、毒性の高い金属を含まず、無色で、樹脂との相溶性が良好で樹脂中に均一に分散し、負帯電付与性帯電立ち上がり性、経時安定性、環境安定性(温度、湿度)に優れた化合物を負帯電付与性の電荷調整剤として含有する電子写真用トナーを得ることができた。

概要

背景

概要

カルボキシル基をもつフタルイミド化合物を含有する電子写真用トナー

本発明により、毒性の高い金属を含まず、無色で、樹脂との相溶性が良好で樹脂中に均一に分散し、負帯電付与性帯電立ち上がり性、経時安定性、環境安定性(温度、湿度)に優れた化合物を負帯電付与性の電荷調整剤として含有する電子写真用トナーを得ることができた。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
1件

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請求項1

一般式(1)

請求項

ID=000002HE=025 WI=074 LX=0230 LY=0450〔式中、Rは置換されていてもよいアルキル基または置換されていてもよいアリール基を示す。〕で表されるフタルイミド化合物またはその塩の少なくとも一種を、負帯電付与性電荷調整剤として含有することを特徴とする電子写真用トナー

技術分野

0001

本発明は電子写真または静電記録などの静電潜像現像するときに用いるトナーに関するものである。

0002

一般に電子写真法は、光導電性物質を含有する感光体上に電気的潜像を形成し、次いで該潜像をトナーを用いて現像し、必要に応じて紙等の転写材トナー画像転写した後、加熱あるいは加圧などにより定着し、被写物を得るものである。

0003

これらの現像法に用いられる現像粉は、通常、スチレン樹脂等の熱可塑性樹脂中に着色剤等を分散させた後、固化粉砕して得られる微粉末であるが、特公昭44−6398号公報等に記載されているような、例えばステアリン酸リチウムステアリン酸鉛のような第三物質を添加した電子写真用現像剤合物も知られている。また更に帯電性を向上させるために、帯電性を付与する染料または顔料等の電荷調整剤の添加が行われている。

0004

現在、公知である負帯電付与性の電荷調整剤としては、サルチル酸クロム錯体などの含金属錯体を挙げることができる。しかし、これらの毒性の高い重金属を含むものは、環境汚染を引き起こす可能性があり、環境保全の面から好ましくない。また、従来の電荷調整剤のほとんどは有色化合物であるために、カラー電子写真法に用いることができなかったり、あるいは安定性に乏しく、機械的摩擦、衝撃、温湿度変化電気的衝撃及び光照射等で分解又は変質し、電荷制御性が損なわれ易いというような欠点を有する。

0005

更に、従来の多くの電荷調整剤は熱可塑性樹脂中に均一に分散溶解することが困難なため、得られるトナー粒子帯電量は粒子間で異なり、帯電の分布が不均一となり易い。このような電荷調整剤を含有するトナーは電気的潜像を忠実に顕像化できず、顕像化手段として信頼性を確保できないこととなる。また、現像の初期段階には良好な現像特性をもたらす電荷調整剤も、寿命が短く、長期の使用においては現像性能が低下し、記録画質の低下が見られる。

0006

このように、従来の電荷調整剤には種々の問題があり、要求される特性のすべてを満足する、負帯電付与性の電荷調整剤は未だ見い出されていないのが現状である。

0007

本発明の目的は、毒性の高い金属を含まず、無色であり、樹脂との相溶性が良好で樹脂中に均一に分散し、帯電付与性、帯電量立ち上がり性、経時安定性、環境安定性(湿度、温度等)に優れた化合物を負帯電付与性の帯電調整剤として含有する電子写真用トナーを提供することにある。

課題を解決するための手段

0008

本発明者らは前記の目的を達成するべく鋭意検討した結果、カルボキシル基を有するフタルイミド化合物またはその塩が、前記の諸条件を満足する優れた負帯電付与性の電荷調整剤であることを見い出し、本発明を完成した。即ち本発明は、下記一般式(1)

0009

0010

〔式中、Rは置換されていてもよいアルキル基または置換されていてもよいアリール基を示す。〕で表されるフタルイミド化合物またはその塩の少なくとも一つを、負帯電付与性の電荷調整剤として含有することを特徴とする電子写真用トナーである。

0011

本発明のトナーに含まれる負帯電付与性の電荷調整剤の特徴は、フタルイミド骨格の4位にカルボキシル基もしくはその塩を導入したところにあり、これにより、既知の負帯電付与性の電荷調整剤と比べて、帯電性及び樹脂との相溶性が著しく向上するものである。

0012

本発明の、一般式(1)の置換基Rの具体例を次に示す。置換されていてもよいアルキル基としては、メチル基エチル基プロピル基イソプロピル基n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基イソペンチル基、2−メチルブチル基、3−メチルブチル基、ネオペンチル基、n−ヘキシル基、イソヘキシル基、2−メチルペンチル基、3−メチルペンチル基、4−メチルペンチル基、2,2−ジメチルブチル基、3,3−ジメチルブチル基、ヘプチル基オクチル基、ノニル基、デシル基ドデシル基、3,5−ジメチルヘキシル基、3,5,5−トリメチルヘキシル基、2−エチルヘキシル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基シクロヘプチル基、2−クロロエチル基、2−ブロモエチル基、2−ヒドロキシエチル基、2−メトキシエチル基、2−エトキシエチル基、2−ブトキシエチル基、2−ヘキシルオキシエチル基、2−オクチルオキシエチル基、3−クロロプロピル基、3−メトキシプロピル基、3−エトキシプロピル基、3−ヘキシルオキシプロピル基、4−クロロブチル基、4−ヒドロキシブチル基、4−メトキシブチル基、4−エトキシブチル基、エチルカルボニルオキシエチル基、メチルチオエチル基、ジメチルアミノエチル基等の無置換もしくは置換されたアルキル基や、ベンジル基、4−メチルベンジル基、3−メチルベンジル基、2−メチルベンジル基、4−クロロベンジル基、2−クロロベンジル基、4−ブロモベンジル基、4−ヨードベンジル基、4−フルオロベンジル基、4−エチルベンジル基、4−プロピルベンジル基、4−イソプロピルベンジル基、4−ブチルベンジル基、4−イソブチルベンジル基、4−tert−ブチルベンジル基、4−ペンチルベンジル基、4−ヘキシルベンジル基、4−ヘプチルベンジル基、4−オクチルベンジル基、2,4−ジメチルベンジル基、2−クロロ−4−メチルベンジル基、4−メトキシベンジル基、4−エトキシベンジル基、4−ブトキシベンジル基、4−ヘキシルオキシベンジル基、4−オクチルオキシベンジル基、フェネチル基、4−メチルフェネチル基、2−メチルフェネチル基、4−エチルフェネチル基、4−ブチルフェネチル基、4−ヘキシルフェネチル基、4−オクチルフェネチル基、4−メトキシフル基、4−ブトキシフェネチル基、4−ヘキシルオキシフェネチル基、フェニルプロピル基、4−メチルフェニルプロピル基、フェニルブチル基、フェニルペンチル基、フェニルヘキシル基等の無置換もしくは置換されたアラルキル基が挙げられ、特にC1〜C14のアルキル基、あるいは無置換もしくは4位がC1〜C8のアルキル基またはアルコキシ基で置換されたベンジル基、フェネチル基またはフェニルプロピル基が望ましい。

0013

置換されていてもよいアリール基としては、フェニル基、4−メチルフェニル基、3−メチルフェニル基、2−メチルフェニル基、4−クロロフェニル基、3−クロロフェニル基、2−クロロフェニル基、4−ブロモフェニル基、4−ヨードフェニル基、2−フルオロフェニル基、4−メチルフェニル基、4−プロピルフェニル基、4−イソプロピルフェニル基、4−ブチルフェニル基、4−イソブチルフェニル基、4−tert−ブチルフェニル基、4−ペンチルフェニル基、4−ヘキシルフェニル基、4−ヘプチルフェニル基、4−オクチルフェニル基、2,4−ジメチルフェニル基、2−クロロ−4−メチルフェニル基、4−メトキシフェニル基、4−エトキシフェニル基、4−ブトキシフェニル基、4−ヘキシルオキシフェニル基、4−オクチルオキシフェニル基、4−ヒドロキシフェニル基、2−ヒドロキシフェニル基、4−メチルチオフェニル基、4−ジメチルアミノフェニル基、4−ジブチルアミノフェニル基、2,4−ビス−tert−ブチルフェニル基、2−メチル−4−ニトロフェニル基、2−メトキシ−4−ニトロ基等が挙げられ、特に無置換または4位がC1〜C8のアルキル基またはアルコキシ基で置換されたものが望ましい。

0014

本発明に用いるフタルイミド化合物の塩としては、金属塩あるいはアンモニウム塩がある。そのうち、金属塩の金属としては、ナトリウムカリウムなどのアルカリ金属マグネシウムカルシウムバリウムなどのアルカリ土類金属亜鉛アルミニウムなどの低毒性の金属が挙げられる。またアンモニウム塩のアンモニウム成分としては、アンモニウムメチルアンモニウムエチルアンモニウムプロピルアンモニウムブチルアンモニウムペンチルアンモニウム、ジメチルアンモニウム、ジエチルアンモニウム、ジブチルアンモニウム、メチルエチルアンモニウム、トリメチルアンモニウムトリエチルアンモニウムトリブチルアンモニウム、メチルエチルブチルアンモニウム、テトラメチルアンモニウムテトラエチルアンモニウムテトラプロピルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム、テトラペンチルアンモニウム、テトラヘキシルアンモニウム、ベンジルトリメチルアンモニウム、ベンジルブチルジメチルアンモニウム、ベンジルジメチルアンモニウム、トリエタノールアンモニウム等があり、特に、C2〜C6のアルキル基またはベンジル基で置換されたアンモニウムが望ましい。

0015

本発明に用いるフタルイミド化合物は、対応するアミン無水トリメリット酸から、次に示すような反応経路により得ることができ、得られたフタルイミド化合物は公知の方法により対応する塩に変えることができる。

0016

ID=000004HE=055 WI=096 LX=0570 LY=0300
[式中、Rの意味は式(1)に同じであり、Mは金属またはアンモニウム成分を示し、m及びnは正の整数である。]

0017

すなわち、フタルイミド化合物は、アミン類と無水トリメリット酸を、ベンゼントルエンクロロベンゼン、1,2−ジクロロベンゼンなどの不活性溶媒中で加熱することにより得ることができる。この際、生成する水を共沸させて系外に取り出すか、硫酸マグネシウム等の乾燥剤ジシクロカルボジイミド(DCC)等の脱水剤共存させて脱水しながら反応を行うことにより、より効率よくフタルイミド化合物を得ることができる。また、硫酸塩酸等の鉱酸芳香族スルホン酸等の有機酸、あるいはフッ化ホウ素エーテラート等のLewis酸の存在下に反応させると更に効果的である。

0018

また、次に示すような反応経路によっても、本発明のフタルイミド化合物を得ることができる。

0019

ID=000005HE=025 WI=096 LX=0570 LY=1300
[式中、Rの意味は式(1)に同じであり、Mは金属またはアンモニウム成分、Xはハロゲン、SO3またはSO4を表す。]

0020

すなわち、ハロゲン化合物硫酸エステルまたはスルホン酸エステルと4−カルボキシフタルイミドを、ピリジントリエチルアミン水酸化ナトリウム炭酸カリウムなどの塩基触媒の存在下に加熱することによっても得ることができる。

0021

本発明の電子写真用トナーは、通常、結着樹脂及び着色剤を含有する。

0022

本発明において用いられる結着樹脂としては、従来より知られているものを広く使用することができる。例えば、スチレン樹脂、アクリル樹脂スチレンアクリル酸共重合体ポリエステル樹脂エポキシ樹脂、スチレン−ブタジエン樹脂ポリ塩化ビニル樹脂ポリ酢酸ビニル樹脂シリコーン樹脂ポリウレタンポリビニルブチラールテルペン樹脂フェノール樹脂ポリエチレン樹脂ポリプロピレン樹脂クマロンインデン樹脂ロジン樹脂等が挙げられる。

0023

これらのうち、スチレン樹脂としてはスチレン、メチルスチレン、エチルスチレン、ジメチルスチレン、クロロスチレンビニルナフタレン等のスチレンもしくはスチレン誘導体、又はこれらを主成分として、α,β−不飽和重合性モノマーを共重合したもの等を例として挙げることができる。

0024

また、アクリル樹脂としては、アクリル酸メチルアクリル酸エチルアクリル酸プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸ブチルアクリル酸イソブチル、アクリル酸tert−ブチル、アクリル酸アミルアクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸オクチル、アクリル酸デシル、アクリル酸ラウリルアクリル酸ステアリルアクリル酸グリシジル、アクリル酸2−クロロエチル、アクリル酸フェニル、α−クロロアクリル酸メチル、メタクリル酸メチルメタクリル酸エチルメタクリル酸プロピル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ヘキシルメタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸オクチル、メタクリル酸デシルメタクリル酸ラウリルメタクリル酸ステアリル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸グリシジル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル等のα−メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル類もしくはその誘導体アクリロニトリルメタクリロニトリルアクリルアミド、またはこれらを主成分としてα,β−不飽和重合性モノマーを共重合したもの等が例として挙げられる。

0025

また、ポリエステル樹脂は、ジカルボン酸トリカルボン酸テトラカルボン酸などの多価カルボン酸ジオールトリオール等の多価アルコールとのエステル化反応によって得られる。多価アルコール成分としてはエチレングリコールグリセリン、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、1,4−シクロヘキサンジエタノール、トリメチロールエタントリメチロールプロパンなどが用いられ、多価カルボン酸成分としてはフマル酸マレイン酸コハク酸アジピン酸アゼライン酸セバシン酸テレフタル酸イソフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、オクチルコハク酸、トリメリット酸ピロメリット酸、1,2,4−シクロヘキサントリカルボン酸、2,5,7−ナフタレントリカルボン酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸、1,2,4−ブタントリカルボン酸等が挙げられる。

0027

本発明の負帯電性トナーと混合して現像剤を形成するキャリアとしては、粒径50〜300μmくらいの鉄粉ニッケル粉フェライト粉マグネタイト強磁性を示す元素を含む化合物あるいは合金が挙げられる。

0028

本発明の電子写真用トナーの製造方法は、前述の結着樹脂、着色剤及び一般式(1)で表される電荷調整剤、また必要により磁性体、オフセット防止剤潤滑剤等を加え、溶融し、十分に混合した後、冷却、固化し、微粉砕する方法であってもよく、また前記混合物を溶剤中に懸濁し、噴霧乾燥するか、または溶剤を蒸発して固体残渣を微粉砕する方法であってもよく、また結着樹脂を構成するモノマーと着色剤と一般式(1)で表される電荷調整剤、必要により磁性体、オフセット防止剤、潤滑剤等を加えた混合物を重合し、粉砕する方法であってもよく、また前記のモノマーを含む混合物を水中で懸濁重合して粉粒体として得る方法であってもよい。

0029

トナー中に占める一般式(1)で表される電荷調整剤の量は、結着樹脂100重量部に対し通常0.1〜30重量部、好ましくは0.5〜10重量部である。また、トナー中に占める着色剤の量は、結着樹脂に対し通常0.1〜30重量部である。

0030

以下に実施例により具体的に説明する。ただし、ここでの「部」はすべて重量部を表す。
実施例1
無水トリメリット酸19.2部、n−ブチルアミン7.3部、ピリジン7.9部をトルエン200部に入れ、110℃にて6時間反応した。反応後、トルエンとピリジンを減圧下に留去し、残渣をメタノール500部に排出し、濾過、メタノール洗浄水洗希塩酸洗浄、水洗、乾燥、の順に処理して、次式(2)で表わされる化合物22.8部(収率92%)を得た。

0031

0032

次に、スチレン−アクリル酸共重合樹脂100部に上記化合物5部、カーボンブラック(三菱化成工業(株)製MA−100)5部、オフセット防止剤(三洋化成工業(株)製ビスコース330P)8部を加え、ニーダー中で均一に混合した。冷却後、混合物をジェットミルセイシン企業(株)製FS4型)中で粉砕して平均粒径10μmの粉末とした。このトナー粉末10部をキャリア(パウダーテック社製、ゼオライトFL−150)90部に混合して二成分系現像剤を調製し、これを用いて帯電量の測定及び複写テストを行った。まず、10分間の振とうにより帯電させ、ブローオフ粉体帯電測定装置(東ケミカル(株)製TB−200型)にて、キャリアとの摩擦による帯電量を測定した。帯電量は−28.9μc/gであった。

0033

また、正帯電型セレン系感光体磁気刷子現像装置及びブレードクリーナーを備えた複写機を用いて行った複写テストでは、5万枚複写後でも、帯電量立ち上がり性や帯電性は初期同値を示し、更にフィルミングカブリを生じることなく安定した画像濃度を得ることができた。

0034

実施例2〜45
実施例1と同様の方法によって、種々のフタルイミド化合物を製造後、同様の方法にてトナー粉末を得、二成分系現像剤を調製し、その帯電量の測定及び複写テストを行った。その化合物の構造、融点、帯電量及び複写テストの結果を、実施例1も含めて第1表に示す。表中の化合物の構造は式(1)に従って表し、複写性能の欄の○印は、複写テストの結果が実施例1と同様に良好であったことを意味する。

0035

0036

0037

0038

実施例46
実施例1で得られた化合物24.7部、水酸化カリウム7.0部をメタノール200部に入れ、室温で4時間撹拌した。この溶液硫酸亜鉛水和物14.4部を水15部に溶解した溶液を1時間かけて裝入し、さらに4時間撹拌した。反応後、濾過、メタノール洗浄、乾燥して次式(3)の化合物26.8部(収率96%)を得た。

0039

0040

次に、実施例1と同様の方法にてトナー粉末を得、二成分系現像剤を調製し、その帯電量の測定及び複写テストを行った。帯電量は−29.8μc/gであり、複写テストにおいては、安定した画像が得られ、5万枚の複写後も、帯電量の立ち上がり性及び帯電性の低下、フェルミング、カブリ等は見られなかった。

0041

実施例47〜69
実施例46と同様の方法にて、種々のフタルイミド化合物の塩を製造後、同様の方法でトナー粉末を得、二成分系現像剤を調製し、その帯電量の測定及び複写テストを行った。その化合物の構造、融点、帯電量及び複写テストの結果を、実施例46も含めて第2表に示す。尚、第2表中の構造は、下記の構造式(4)に従って示し、○印の意味は第1表に同じである。

0042

0043

0044

0045

比較例1
実施例1において式(2)のフタルイミド化合物を加えない以外は同様の方法にてトナー粉末を得、二成分系現像剤を調製し、その帯電量の測定及び複写テストを行った。帯電量は−4.2μc/gであり、また、複写テストにおいては、帯電性のバラつきが見られ、安定した画像が得られなかった。

0046

比較例2
実施例1において式(2)のフタルイミド化合物の代わりに次に示す化合物(5)を用いた以外は同様の方法でトナー粉末を製造し、その帯電量の測定及び複写テストを行った。帯電量は−6.3μc/gであり、また複写テストにおいては、初期の画像は安定していたが、1万枚ぐらいから画像のカブリが見られた。

0047

発明の効果

0048

本発明により、毒性の高い金属を含まず、無色で、樹脂との相溶性が良好で樹脂中に均一に分散し、負帯電付与性、帯電量立ち上がり性、経時安定性、環境安定性(温度、湿度等)に優れた化合物を負帯電付与性の電荷調整剤として含有する電子写真用トナーを得ることができた。

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