特許第6227571号(P6227571)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」

▶ 三洋化成工業株式会社の特許一覧

<>
< >
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6227571
(24)【登録日】2017年10月20日
(45)【発行日】2017年11月8日
(54)【発明の名称】トナーバインダーおよびトナー組成物
(51)【国際特許分類】
   G03G 9/087 20060101AFI20171030BHJP
【FI】
   G03G9/08 331
【請求項の数】10
【全頁数】29
(21)【出願番号】特願2015-9392(P2015-9392)
(22)【出願日】2015年1月21日
(65)【公開番号】特開2016-133713(P2016-133713A)
(43)【公開日】2016年7月25日
【審査請求日】2016年9月30日
(73)【特許権者】
【識別番号】000002288
【氏名又は名称】三洋化成工業株式会社
(72)【発明者】
【氏名】小田嶋 浩
(72)【発明者】
【氏名】田畠 雄太
(72)【発明者】
【氏名】和田 全展
(72)【発明者】
【氏名】泉 剛志
【審査官】 福田 由紀
(56)【参考文献】
【文献】 特開2005−195684(JP,A)
【文献】 国際公開第2007/072886(WO,A1)
【文献】 特開2007−292946(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G03G 9/08−9/087
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ガラス転移温度が−35℃以上45℃未満の非晶ポリエステル樹脂(A)とガラス転移温度が45℃以上80℃以下の非晶ポリエステル樹脂(B)との混合物と、伸長剤(D)とを反応させてなる樹脂組成物(C)を含有し、下記の関係式(1)と関係式(2)を満足することを特徴とするトナーバインダー。
0.02≦X≦0.08 (1)
0.10≦X/X≦0.90 (2)
[関係式中のXはポリエステル樹脂(A)とポリエステル樹脂(B)との混合物の平均架橋密度を、Xは樹脂組成物(C)の平均架橋密度を表す。]
【請求項2】
伸長剤(D)が3〜8価のポリイソシアネート化合物(D11)を少なくとも含有する請求項1に記載のトナーバインダー。
【請求項3】
ポリエステル樹脂(A)とポリエステル樹脂(B)重量比(A)/(B)が5/95〜15/85である請求項1または2に記載のトナーバインダー。
【請求項4】
伸長剤(D)が、イソシアヌレートおよびビウレットからなる群から選ばれる1種以上のポリイソシアネート化合物(D111)である請求項1〜3いずれかに記載のトナーバインダー。
【請求項5】
ポリエステル樹脂(A)が主鎖の末端に活性水素を有する請求項1〜4いずれかに記載のトナーバインダー。
【請求項6】
ポリエステル樹脂(B)の水酸基価が5KOHmg/g以下である請求項1〜5いずれかに記載のトナーバインダー。
【請求項7】
樹脂組成物(C)が、エステル基、ウレタン基、ウレア基、ビウレット基、およびアロファネート基からなる群より選ばれる1種以上の官能基を有する請求項1〜6いずれかに記載のトナーバインダー。
【請求項8】
樹脂組成物(C)中の揮発分が100ppm以下である請求項1〜7いずれかに記載のトナーバインダー。
【請求項9】
さらに、結晶性樹脂(E)を含有する請求項1〜8いずれかに記載のトナーバインダー。
【請求項10】
請求項1〜9いずれか記載のトナーバインダー及び着色剤を含有するトナー組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電子写真法、静電記録法や静電印刷法等において、静電荷像または磁気潜像の現像に用いられるトナー組成物およびトナーバインダーに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、電子写真システムの発展に伴い、複写機やレーザープリンター等の電子写真装置の需要は急速に増加しており、それらの性能に対する要求も高度化している。一般に、電子写真方式では、感光体上に静電荷像(潜像)を形成した後、トナーを用いて潜像を現像し、トナー画像を形成する。そのトナー画像を紙等の記録媒体上に転写した後、加熱等の方法で定着する。
【0003】
電子写真装置の小型化、高速化、高画質化の促進とともに、定着工程における消費エネルギーを低減するという省エネルギーの観点から、トナーの低温定着性の向上が強く求められている。
トナーの定着温度を低くする手段として、結着樹脂のガラス転移点を低くする技術が一般的に使用されている。しかしながら、ガラス転移点を低くし過ぎると、粉体の凝集(ブロッキング)が起り易くなりトナーの保存性が低下するため、ガラス転移点の下限は実用上50℃である。このガラス転移点は、結着樹脂の設計ポイントであり、ガラス転移点を下げる方法では、更に低温定着可能なトナーを得ることはできない。
また、別の手段として、分子量を小さくすることが行われている。しかしながら、分子量を小さくしすぎると、トナー画像を熱ロール定着方式により定着する場合には定着時に熱ロールと溶融状態のトナーとが直接接触するが、このとき熱ロール上に移行したトナーが次に送られてくる転写紙等を汚す、いわゆるオフセット現象が生じ易いという欠点がある。
【0004】
このような問題を解決するための手段として、例えば(特許文献1)には、架橋剤と分子量調節剤を用いて適度に架橋されたビニル系重合体からなるトナーが提案されており、(特許文献2)には重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比Mw/Mnが3.5〜40になるように分子量分布を広くしたトナーが提案されている。確かにこれらのトナーは、従来の分子量分布の狭い未架橋の単一樹脂に比べ、定着可能範囲、すなわちオフセット発生温度と定着下限温度との温度範囲は拡大するものの、まだ十分とはいえない。
【0005】
一方で、高分子化用樹脂とポリエステル樹脂の混合物とイソシアネートとの反応生成物を用いたトナーが提案されている。(特許文献3〜11)
しかしながら、この方法でも同様に高温でのオフセット現象はある程度防止できても、同時に定着下限温度も上昇するため低温定着が困難となり、未だ高速化、省エネルギー化の要求には十分に答えられていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特公昭51−2334号公報
【特許文献2】特公昭55−6805号公報
【特許文献3】特開昭63−56659号公報
【特許文献4】特開平1−154068号公報
【特許文献5】特開平2−166464号公報
【特許文献6】特開平2−308175号公報
【特許文献7】特開平4−211272号公報
【特許文献8】特開平11−282203号公報
【特許文献9】特開平11−305481号公報
【特許文献10】特開2000−234011号公報
【特許文献11】特開2004−258627号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は、低温定着性と光沢性および耐ホットオフセット性を両立しつつ、トナーの流動性、耐熱保存性、帯電安定性、粉砕性、画像強度、耐折り曲げ性およびドキュメントオフセット性に優れたトナーバインダーおよびトナー組成物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明者らは、これらの問題点を解決するべく鋭意検討した結果、本発明に到達した。
すなわち本発明は、ガラス転移温度が−35℃以上45℃未満の非晶ポリエステル樹脂(A)とガラス転移温度が45℃以上80℃以下の非晶ポリエステル樹脂(B)の溶融混合物に、伸長剤(D)を混合して反応させることにより得られる樹脂組成物(C)を含有し、下記の関係式(1)と関係式(2)を満足することを特徴とするトナーバインダー;上記のトナーバインダー及び着色剤を含有するトナー組成物;である。
【0009】
0.02≦X≦0.08 (1)
0.10≦X/X≦0.90 (2)
[関係式中のXはポリエステル樹脂(A)とポリエステル樹脂(B)との平均架橋密度を、Xは樹脂組成物(C)の平均架橋密度を表す。]
【発明の効果】
【0010】
本発明により、低温定着性と光沢性および耐ホットオフセット性を両立しつつ、トナーの流動性、耐熱保存性、帯電安定性、粉砕性、画像強度、耐折り曲げ性およびドキュメントオフセット性に優れたトナーバインダーおよびトナー組成物を提供することが可能になった。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明のトナーバインダーを説明する。
本発明のトナーバインダーは、ガラス転移温度が−35℃以上45℃未満の非晶ポリエステル樹脂(A)とガラス転移温度が45℃以上80℃以下の非晶ポリエステル樹脂(B)の溶融混合物に、伸長剤(D)を混合して反応させることにより得られる樹脂組成物(C)を含有し、かつ下記の関係式(1)と関係式(2)を満足することを特徴とする。
0.02≦X≦0.08 (1)
0.10≦X/X≦0.90 (2)
なお、関係式中のXはポリエステル樹脂(A)とポリエステル樹脂(B)との平均架橋密度を、Xは樹脂組成物(C)の平均架橋密度を表す。
関係式(1)と関係式(2)に関しては、あとで詳述する。
【0012】
本発明のトナーバインダーに含まれる樹脂組成物(C)は、ガラス転移温度が異なる2種以上の非晶ポリエステル樹脂の溶融混合物に、伸長剤(D)を混合して反応させることにより得られる。
【0013】
本発明のトナーに使用する非晶ポリエステル樹脂(A)および非晶ポリエステル樹脂(B)は非晶性のポリエステルであればその樹脂の組成は特に限定されない。
ここで、「非晶性」とは、軟化温度(℃)と融解熱の最大ピーク温度(℃)との比(軟化温度/融解熱の最大ピーク温度)が1.55より大きく、熱により緩やかに軟化する性状を示すことをいう。
【0014】
非晶ポリエステル樹脂(A)のガラス転移温度Tgは、−35℃以上45℃未満であることが必須である。Tgが45℃以上であると低温定着性が悪化し、−35℃未満であると耐熱保存性が悪化する。
また、非晶ポリエステル樹脂(B)のガラス転移温度Tgは、45℃以上80℃以下であることが必須である。Tgが80℃を超えると低温定着性が悪化し、45℃未満であると耐熱保存性が悪化する。
なお、ガラス転移温度(Tg)は、例えばセイコーインスツル(株)製DSC20、SSC/580を用いて、ASTM D3418−82に規定の方法(DSC法)で測定することができる。
【0015】
非晶ポリエステル樹脂(A)及び非晶ポリエステル樹脂(B)は、原料成分としての1種以上のポリオール成分(x)と1種以上のポリカルボン酸成分(y)を重縮合して得られる。
ポリオール成分(x)としては、ジオール及び3〜8価又はそれ以上のポリオールが挙げられ、ポリカルボン酸成分(y)としては、ジカルボン酸及び3〜6価又はそれ以上のポリカルボン酸が挙げられる。
【0016】
本発明で用いる非晶ポリエステル樹脂(A)及び非晶ポリエステル樹脂(B)のポリオール成分(x)として、ジオール及び3〜8価又はそれ以上のポリオールが挙げられる。
ジオールとしては、炭素数2〜36のアルキレングリコール(エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール及び1,12−ドデカンジオール等);
炭素数4〜36のアルキレンエーテルグリコール(ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール及びポリテトラメチレンエーテルグリコール等);炭素数6〜36の脂環式ジオール(1,4−シクロヘキサンジメタノール及び水素添加ビスフェノールA等);
上記脂環式ジオールの(ポリ)オキシアルキレン〔アルキレン基の炭素数2〜4(オキシエチレン及びオキシプロピレン等)以下のポリオキシアルキレン基も同じ〕エーテル〔オキシアルキレン単位(以下AO単位と略記)の数1〜30〕;
2価フェノール〔単環2価フェノール(例えばハイドロキノン)、ビスフェノール類のポリオキシアルキレンエーテル(AO単位の数2〜30);等が挙げられる。
ビスフェノール類のポリオキシアルキレンエーテルは、通常、ビスフェノール類にアルキレンオキサイド(以下、AOと略記することがある。)を付加して得られる。ビスフェノール類としては、下記一般式(1)で示されるものが挙げられる。
【0017】
OH−Ar−X−Ar−OH (1)
[式中、Xは炭素数1〜3のアルキレン基、−SO−、−O−、−S−、または直接結合を表し;Arは、ハロゲン原子または炭素数1〜30のアルキル基で置換されていてもよいフェニレン基を表す。]
【0018】
具体的には、例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールB、ビスフェノールAD、ビスフェノールS、トリクロロビスフェノールA、テトラクロロビスフェノールA、ジブロモビスフェノールF、2−メチルビスフェノールA、2,6−ジメチルビスフェノールA及び2,2’−ジエチルビスフェノールFが挙げられ、これらは2種以上を併用することもできる。
【0019】
これらビスフェノール類に付加するAOとしては、炭素数が2〜4のものが好ましく、具体的には、エチレンオキサイド(以下、EOと略記することがある。)、プロピレンオキサイド(以下、POと略記することがある。)、1,2−、2,3−、1,3−又はiso−ブチレンオキサイド、テトラヒドロフラン及びこれらの2種以上の併用が挙げられる。
これらの中で好ましくはEO及び/又はPOである。AOの付加モル数は、好ましくは2〜30モル、さらに好ましくは2〜10モルである。
ビスフェノール類のポリオキシアルキレンエーテルのうち、トナーの定着性の観点から好ましいものは、ビスフェノールAのEO及び/又はPO付加物(平均付加モル数2〜4、特に2〜3)である。
【0020】
ポリオール成分(x)として3〜8価又はそれ以上の価数のポリオールとしては、炭素数3〜36の3〜8価又はそれ以上の脂肪族多価アルコール(アルカンポリオール及びその分子内又は分子間脱水物、例えばグリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール、ソルビタン、ポリグリセリン及びジペンタエリスリトール);
糖類及びその誘導体、例えばショ糖及びメチルグルコシド);
上記脂肪族多価アルコールの(ポリ)オキシアルキレンエーテル(AO単位の数1〜30);
トリスフェノール類(トリスフェノールPA等)のポリオキシアルキレンエーテル(AO単位の数2〜30);
ノボラック樹脂(フェノールノボラック及びクレゾールノボラック等、平均重合度3〜60)のポリオキシアルキレンエーテル(AO単位の数2〜30)等が挙げられる。
【0021】
これらのポリオール成分(x)のうち、低温定着性と耐ホットオフセット性の両立の観点から好ましいものは、炭素数2〜12のアルキレングリコール、ビスフェノール類のポリオキシアルキレンエーテル(AO単位の数2〜30)、3〜8価又はそれ以上の脂肪族多価アルコール、及びノボラック樹脂のポリオキシアルキレンエーテル(AO単位の数2〜30)である。保存安定性の観点からさらに好ましいものは、炭素数2〜10のアルキレングリコール、ビスフェノール類のポリオキシアルキレンエーテル(AO単位の数2〜5)、ノボラック樹脂のポリオキシアルキレンエーテル(AO単位の数2〜30)であ る。特に好ましくは、炭素数2〜6のアルキレングリコール、ビスフェノールAのポリオキシアルキレンエーテル(AO単位の数2〜5)であり、最も好ましくは、エチレングリコール、プロピレングリコール、ビスフェノールAのポリオキシアルキレンエーテル(AO単位の数2〜3)である。
【0022】
本発明で用いる非晶ポリエステル樹脂(A)及び非晶ポリエステル樹脂(B)のポリカルボン酸成分(y)として、ジカルボン酸および3〜6価又はそれ以上のポリカルボン酸が挙げられる。
ジカルボン酸としては、炭素数2〜50のアルカンジカルボン酸(シュウ酸、マロン酸、コハク酸、アジピン酸、レパルギン酸及びセバシン酸等)、炭素数4〜50のアルケンジカルボン酸(ドデセニルコハク酸等のアルケニルコハク酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、メサコン酸、イタコン酸及びグルタコン酸等)、炭素数8〜36の芳香族ジカルボン酸(フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸及びナフタレンジカルボン酸等)、不飽和カルボン酸のビニル重合体[数平均分子量(以下Mnと記載、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)による):450〜10,000](α−オレフィン/マレイン酸共重合体等)等が挙げられる。
【0023】
3〜6価又はそれ以上の価数のポリカルボン酸としては、炭素数9〜20の芳香族ポリカルボン酸(トリメリット酸及びピロメリット酸等)、炭素数6〜36の脂肪族トリカルボン酸(ヘキサントリカルボン酸等)、不飽和カルボン酸のビニル重合体[Mn:450〜10,000](スチレン/マレイン酸共重合体、スチレン/アクリル酸共重合体、及びスチレン/フマル酸共重合体等)等が挙げられる。
ポリカルボン酸成分(y)として、これらのポリカルボン酸の、無水物、低級アルキル(炭素数1〜4)エステル(メチルエステル、エチルエステル及びイソプロピルエステル等)を用いてもよいし、これらのポリカルボン酸と併用してもよい。
【0024】
これらのポリカルボン酸成分(y)のうち、低温定着性と耐ホットオフセット性の両立の観点から好ましいものは、炭素数2〜50のアルカンジカルボン酸、炭素数4〜50のアルケンジカルボン酸、炭素数8〜20の芳香族ジカルボン酸、及び炭素数9〜20の芳香族ポリカルボン酸である。保存安定性の観点からさらに好ましくは、アジピン酸、炭素数16〜50のアルケニルコハク酸、テレフタル酸、イソフタル酸、マレイン酸、フマル酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、及びこれらの併用である。特に好ましくは、アジピン酸、テレフタル酸、トリメリット酸、及びこれらの併用である。これらの酸の無水物や低級アルキルエステルも、同様に好ましい。
【0025】
本発明において、各々の非晶ポリエステル樹脂(A)及び非晶ポリエステル樹脂(B)は、通常のポリエステル製造法と同様にして製造することができる。
例えば、不活性ガス(窒素ガス等)雰囲気中で、反応温度が好ましくは150〜280℃、さらに好ましくは160〜250℃、とくに好ましくは170〜235℃で反応させることにより行うことができる。また反応時間は、重縮合反応を確実に行う観点から、好ましくは30分以上、とくに好ましくは2〜40時間である。
【0026】
このとき必要に応じてエステル化触媒を使用することができる。エステル化触媒の例には、スズ含有触媒(例えばジブチルスズオキシド)、三酸化アンチモン、チタン含有触媒〔例えばチタンアルコキシド、シュウ酸チタン酸カリウム、テレフタル酸チタン、テレフタル酸チタンアルコキシド、特開2006−243715号公報に記載の触媒〔チタニウムジヒドロキシビス(トリエタノールアミネート)、チタニウムモノヒドロキシトリス(トリエタノールアミネート)、チタニルビス(トリエタノールアミネート)及びそれらの分子内重縮合物等〕、及び特開2007−11307号公報に記載の触媒(チタントリブトキシテレフタレート、チタントリイソプロポキシテレフタレート、及びチタンジイソプロポキシジテレフタレート等)]、ジルコニウム含有触媒(例えば酢酸ジルコニル)、及び酢酸亜鉛等が挙げられる。これらの中で好ましくはチタン含有触媒である。反応末期の反応速度を向上させるために減圧することも有効である。
【0027】
ポリオール成分(x)とポリカルボン酸成分(y)との反応比率は、水酸基とカルボキシル基の当量比[OH]/[COOH]として、好ましくは2/1〜1/2、さらに好ましくは1.5/1〜1/1.3、とくに好ましくは1.4/1〜1/1.2である。
【0028】
ガラス転移温度が−35℃以上45℃未満の非晶ポリエステル樹脂(A)は主鎖の末端に活性水素を有することがホットオフッセット性の観点から好ましい。
活性水素を有する末端官能基としてはアミノ基、水酸基、カルボキシル基等が挙げられ好ましくは水酸基およびカルボキシル基である。
【0029】
非晶ポリエステル樹脂(A)の酸価は、帯電性安定性の観点から好ましくは0〜15mgKOH/g、さらに好ましくは0〜10mgKOH/g、特に好ましくは0〜5mgKOH/gである。
【0030】
非晶ポリエステル樹脂(A)の酸価とは、(A)中に存在する全ての酸基の量を表すものである。この酸価は(A)が本来有するプロトン酸に加え、(A)中に存在する酸無水物基については、酸無水物基を加水分解して2つのプロトン酸としてから、(A)1gが有するすべてのプロトン酸を中和するのに必要な水酸化カリウムの重量をmgで表した数値である。
【0031】
非晶ポリエステル樹脂(A)の酸価は、以下の方法で測定することができる。
1)(A)の粉砕品約0.5gを精秤し、その重さをS(g)とする。
2)200ml三角フラスコに(A)の粉砕品を入れ、ピリジン25mlを加え100℃で1.5時間溶解する。
3)イオン交換水3mlを加え10分間加熱し、その後、室温まで冷却する。
4)THF50mlを加え、フェノールフタレイン指示薬を数滴加え、0.1規定のKOH・THF溶液を用いて滴定する。この時のKOH溶液の量をA(ml)とする。同時にブランクテストをし、この時のKOH溶液量をB(ml)とする。
5)次式により(A)の酸価を測定する。
(A)の酸価=(A−B)×f×5.61÷S(f:KOH溶液の力価)
【0032】
非晶ポリエステル樹脂(A)の水酸基価は、好ましくは10〜80mgKOH/g、さらに好ましくは20〜60mgKOH/g、とくに好ましくは30〜40mgKOH/gである。水酸基価が80mgKOH/g以下であるとトナーとして用いた時の低温定着性、光沢性がより良好となる。
(A)の水酸基価は、JIS K0070(1992年版)に規定の方法で測定することができる。
【0033】
ガラス転移温度が45℃以上80℃以下の非晶ポリエステル樹脂(B)の酸価は、好ましくは5〜30mgKOH/g、さらに好ましくは10〜20mgKOH/g、とくに好ましくは13〜17mgKOH/gである。酸価が30mgKOH/g以下であるとトナーとして用いた時の帯電特性が良好である。
【0034】
(B)の水酸基価は、好ましくは0〜5mgKOH/g、さらに好ましくは0.001〜3mgKOH/g、とくに好ましくは0.01〜1mgKOH/gである。水酸基価が5mgKOH/g以下であるとトナーとして用いた時の低温定着性、光沢性がより良好となる。
【0035】
(B)の酸価、水酸基価も、JIS K0070(1992年版)に規定の方法で測定することができる。
【0036】
非晶ポリエステル樹脂(A)、非晶ポリエステル樹脂(B)の酸価、水酸基価の測定において、試料に架橋にともなう溶剤不溶解分がある場合は、以下の方法で溶融混練後のものを試料として用いる。
混練装置 : 東洋精機(株)製 ラボプラストミル MODEL4M150
混練条件 : 130℃、70rpmにて30分
【0037】
非晶ポリエステル樹脂(A)のテトラヒドロフラン(THF)可溶分のピークトップ分子量(以下、Mpと略称することがある。)は、トナーの耐久性と低温定着性の両立の観点から、4,000〜50,000が好ましく、さらに好ましくは8,700〜25,000である。
【0038】
非晶ポリエステル樹脂(B)のTHF可溶分のMpは、トナーの耐熱保存性と低温定着性の両立の観点から、2,000〜15,000が好ましく、さらに好ましくは3,500〜10,000、特に好ましくは5,000〜6,500である。
【0039】
本発明において、ポリエステル樹脂等の樹脂の分子量[Mp、Mn、重量平均分子量(以下Mwと記載)]は、GPCを用いて以下の条件で測定することができる。
装置(一例) : 東ソー(株)製 HLC−8120
カラム(一例): TSK GEL GMH6 2本 〔東ソー(株)製〕
測定温度 : 40℃
試料溶液 : 0.25重量%のTHF溶液
溶液注入量 : 100μl
検出装置 : 屈折率検出器
基準物質 : 東ソー(株)製 標準ポリスチレン(TSKstandard POLYSTYRENE)12点(分子量 500 1,050 2,800 5,970 9,100 18,100 37,900 96,400 190,000 355,000 1,090,000 2,890,000)
分子量の測定は、ポリエステル樹脂等をTHFに溶解し、不溶解分をグラスフィルターでろ別したものを試料溶液とする。
【0040】
非晶ポリエステル樹脂(A)のTHF不溶解分は、耐ホットオフセット性の点から、(A)の重量に基づき好ましくは0〜50重量%、さらに好ましくは1〜35重量%である。
【0041】
非晶ポリエステル樹脂(B)のTHF不溶解分は、低温定着性の点から、(B)の重量に基づき好ましくは0〜50重量%、さらに好ましくは0〜20重量%である。
【0042】
非晶ポリエステル樹脂(A)と非晶ポリエステル樹脂(B)のTHF不溶解分は、以下の方法で求めたものである。
試料0.5gに50mlのTHFを加え、3時間撹拌還流させる。冷却後、グラスフィルターにて不溶解分をろ別し、グラスフィルター上の樹脂分を80℃で3時間減圧乾燥する。グラスフィルター上の乾燥した樹脂分の重量と試料の重量比から、不溶解分を算出する。
【0043】
本発明の樹脂組成物(C)は、非晶ポリエステル樹脂(A)と非晶ポリエステル樹脂(B)の溶融混合物に、伸長剤(D)を混合して反応させることにより得られるが、伸長剤(D)は、少なくとも非晶ポリエステル樹脂(A)と反応する官能基があれば限定されない。
官能基としては、イソシアネート基、ビニル基、エポキシ基、カルボキシル基、シラノール基などが好適に用いられる。
【0044】
中でも、伸長剤(D)はイソシアネート基を有する化合物(D1)であることが好ましい。さらに低温定着性、耐オフセット性、耐熱保存性の観点から官能基を3個以上有する伸長剤が好ましい。
【0045】
伸長剤(D)として好ましいイソシアネート基を有する化合物(D1)としては2価のジイソシアネート化合物(D12)と3〜8価のポリイソシアネート化合物(D11)が挙げられる。
【0046】
2価のジイソシアネート化合物(D12)としては、脂肪族ジイソシアネート化合物、脂環族ジイソシアネート、芳香族ジイソシアネート化合物が挙げられる。
【0047】
脂肪族ジイソシアネート化合物としては、例えば、トリメチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート,1,2−プロピレンジイソシアネート、1,3−ブチレンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシアネート、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネートなどが挙げられる。
【0048】
脂環族ジイソシアネート化合物としては、例えば、1,3−シクロペンテンジイソシアネート,1,3−シクロへキサンジイソシアネート、1,4−シクロヘキサンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、水素添加ジフェニルメタンジイソシアネート、水素添加キシリレンジイソシアネート,水素添加トリレンジイソシアネート、水素添加テトラメチルキシリレンジイソシアネートなどが挙げられる。
【0049】
芳香族ジイソシアネート化合物としては、例えば、フェニレンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソソアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、2,2’一ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4’−トルイジンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルエーテルジイソシアネート、4,4’−ジフェニルジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネートなどが挙げられる。
【0050】
2価のジイソシアネート化合物(D12)のうちで好ましいものは6〜15の芳香族ジイソシアネート、炭素数4〜12の脂肪族ジイソシアネート、および炭素数4〜15の脂環式ジイソシアネートであり、とくに好ましいものはTDI、MDI、HDI、水添MDI、およびIPDIである。
【0051】
3〜8価のポリイソシアネート化合物(D11)としては、イソシアネート基を3〜8個有する化合物であれば特に限定されないが、トリイソシアネート、テトライソシアネート、イソシアヌレート、ビウレットの化学構造を含む化合物などが挙げられる。
【0052】
トリイソシアネート化合物としては、例えば、下記の化学式(1)で表される化合物などが挙げられる。
【0053】
【化1】
【0054】
[式中、Rはアルキル基、Rはアルキレン基を表す。]
【0055】
テトライソシアネート化合物としては、例えば、下記の化学式(2)で表される化合物などが挙げられる。
【0056】
【化2】
【0057】
[式中、Rはアルキレン基を表す。]
【0058】
イソシアヌレート構造を有する化合物としては、例えば、イソシアヌレート3量体、イソシアヌレート5量体が挙げられ、また、イソシアヌレート7量体、9量体以上の多量体も存在する。
イソシアヌレート3量体とは、ジイソシアネートモノマー3分子からなり、イソシアヌレート基を有するポリイソシアネートであり、例えば、下記の化学式(3)で表される化合物などが挙げられる。
【0059】
【化3】
【0060】
[式中、Rはジイソシアネートモノマー残基を表す。]
【0061】
また、イソシアヌレート5量体とは、ジイソシアネートモノマー6分子からなる、イソシアヌレート構造を有するポリイソシアネートであり、例えば、下記の化学式(4)で表される化合物などが挙げられる。
【0062】
【化4】
【0063】
[式中、Rはジイソシアネートモノマー残基を表す。]
【0064】
ビウレット構造を有する化合物とはウレアとイソシアネート基から形成され、例えば、下記の化学式(5)で表される化合物などが挙げられる。
【0065】
【化5】
【0066】
[式中、Rはジイソシアネートモノマー残基を表す。]
【0067】
以上の伸長剤(D)としてのイソシアネート基を有する化合物(D1)のうち、低温定着性、耐オフセット性、耐熱保存性の観点から、3〜8価のポリイソシアネート化合物(D11)が好ましい。
さらに3〜8価のポリイソシアネート化合物(D11)のうち、イソシアヌレート、およびビウレットからなる群から選ばれる1種類以上のポリイソシアネート化合物(D111)が好ましい。
【0068】
これら伸長剤(D)の使用量は、非晶ポリエステル樹脂(A)と非晶ポリエステル樹脂(B)の1当量あたりイソシアネート基として0.2〜2.0当量であることが好ましい。
【0069】
関係式(2)中の平均架橋密度(X)とは、ポリエステル樹脂(A)とポリエステル樹脂(B)の混合物の架橋密度のことで、ポリエステル樹脂(A)とポリエステル樹脂(B)の混合物の分岐の程度を表す値であり、以下のように定義される。
ポリエステル樹脂(A)の原料のうちで3価以上の原料成分(3価以上のポリオール成分とポリカルボン酸成分)をn種類使用したときに、ポリエステル樹脂(A)の3価以上の原料成分のk番目のモル数をakとし、原料成分のk番目の価数をαkとする。
また、ポリエステル樹脂(A)の原料のうちの2価の原料成分(ジオール成分とジカルボン酸成分)と単官能の原料成分(モノアルコール成分とモノカルボン酸成分)を合計m種類使用したときに、ポリエステル樹脂(A)の2価の原料成分と単官能の原料成分の j番目のモル数をbjとする。
【0070】
ここで、ポリエステル樹脂(A)の使用量(重量)をTとし、ポリエステル樹脂(A)の全構成単位に対するk番目の構成単位の重量比率をgkとし、k番目の構成単位の 式量をMkとしたときに、ポリエステル樹脂(A)の構成単位のうちの3価以上の構成単位のk番目のモル数であるakは、次の計算式によって算出される。
k番目の構成単位がポリカルボン酸またはポリオール由来の場合のakは、
【0071】
【数1】
【0072】
同様に、ポリエステル樹脂(B)の原料のうちで3価以上の原料成分(3価以上のポリオール成分とポリカルボン酸成分)をn種類使用したときに、ポリエステル樹脂(A)の3価以上の原料成分のk番目のモル数をckとし、原料成分のk番目の価数をβkとする。
また、ポリエステル樹脂(B)の原料のうちの2価の原料成分(ジオール成分とジカルボン酸成分)と単官能の原料成分(モノアルコール成分とモノカルボン酸成分)を合計m種類使用したときに、ポリエステル樹脂(B)の2価の原料成分と単官能の原料成分の j番目のモル数をdjとする。
【0073】
ポリエステル樹脂(B)の場合も、同様に、ポリエステル樹脂(B)の使用量(重量)をTとし、ポリエステル樹脂(B)の全構成単位に対するk番目の原料成分の重量比率をhkとし、k番目の構成単位の式量をMkとしたときに、ポリエステル樹脂(B)の構成単位のうちの3価以上の構成単位のk番目のモル数であるckは、次の計算式によって算出される。
k番目の構成単位がポリカルボン酸またはポリオール由来の場合のckは、
【0074】
【数2】
【0075】
以上の前提で、ポリエステル樹脂(A)とポリエステル樹脂(B)の混合物の架橋密度(X)は次の計算式によって算出される。
【0076】
【数3】
【0077】
例えば、ポリエステル樹脂(A)の原料成分に3価のトリメチロールプロパンを10モル、2価のアジピン酸を15モル使用し、ポリエステル樹脂(B)の原料成分に3価のトリメチロールプロパンを10モル、3価のトリメリット酸を5モル、2価のプロピレングリコールを20モル2価のアジピン酸を15モル使用した場合は、
={10×(3−2)+10×(3−2)+5×(3−2)}/{10+15+10+5+20+15}
=0.33となる。
【0078】
本発明の樹脂組成物(C)の平均架橋密度(X) は下記の関係式(1)を満足する。
0.02≦X≦0.08 (1)
平均架橋密度(X)が0.02より小さいと耐オフッセット性が悪化し、0.08より大きいと低温定着性および光沢性が悪化する。
【0079】
ここで、平均架橋密度(X)とは、樹脂組成物(C)の平均架橋密度のことで、樹脂組成物(C)の分岐の程度を表す値であり、以下のように定義され、計算できる。
樹脂組成物(C)はポリエステル樹脂(A)とポリエステル樹脂(B)と伸長剤(D)を使用して製造する。
そして、関係式(1)中と関係式(2)中の平均架橋密度(X)を計算するにあたっては、以下に説明するように、ポリエステル樹脂(A)とポリエステル樹脂(B)のそれぞれの構成単位に分解してその価数に応じてそれぞれ計算し、また、伸長剤もその価数に応じてそれぞれ計算する。
【0080】
この伸長剤(D)として3価以上の伸長剤成分をn種類使用したとき、その3価以上の伸長剤成分のk番目のモル数をekとし価数をγkとする。
また、伸長剤(D)の内の2価の伸長剤成分と単官能の伸長剤成分を合計m種類使用したとき、伸長剤(D)の内の2価の伸長剤成分と単官能の伸長剤成分のj番目のモル数をfjとする。
【0081】
伸長剤(D)として1種または2種以上使用したときに、k番目の伸長剤のモル数であるekは、伸長剤(D)のk番目の使用量(重量)をTDkとし、原料の分子量をMkとしたときに次の計算式によって算出される。
【0082】
【数4】
【0083】
なお、使用したポリエステル樹脂(A)の3価以上の原料成分のk番目のモル数をakは架橋密度(X)で説明したのと同じである。
また、使用したポリエステル樹脂(B)の3価以上の原料成分のk番目のモル数ckも架橋密度(X)で説明したのと同じである。
【0084】
以上の前提で、樹脂組成物(C)の平均架橋密度(X)は次の計算式によって算出される。
【0085】
【数5】
【0086】
さらに、樹脂(C)の平均架橋密度(X)および、ポリエステル樹脂(A)とポリエステル樹脂(B)の平均架橋密度(X)との関係を表す下記の関係式(2)を本発明のトナーバインダーは満足することが必須である。
0.10 ≦X/X ≦ 0.90 (2)
【0087】
/Xの値は通常、0.10〜0.90であり、好ましくは0.15〜0.85、さらに好ましくは0.20〜0.80である。X/Xの値が低いと耐ホットオフセット性が悪化し、高いと低温定着性が悪化する。
【0088】
本発明の樹脂組成物(C)は非晶ポリエステル樹脂(A)と非晶ポリエステル樹脂(B)の溶融混合物に、伸長剤(D)を混合して反応させることにより得られれば特に限定されない。
低温定着性、対オフセット性の観点から、樹脂組成物(C)中にエステル基、ウレタン基、ウレア基、ビウレット基、およびアロファネート基からなる群より選ばれる1種以上の官能基を有することがさらに好ましい。
【0089】
本発明の樹脂組成物(C)は、非晶ポリエステル樹脂(A)と非晶ポリエステル樹脂(B)の溶融混合物に、伸長剤(D)を混合して反応させることにより得られるが、ポリエステル樹脂(A)とポリエステル樹脂(B)を重量比(A)/(B)が5/95〜15/85であることが低温定着性、光沢性、耐オフセット性の観点から好ましい。
【0090】
非晶ポリエステル樹脂(A)と非晶ポリエステル樹脂(B)の溶融混合物に、伸長剤(D)を混合することにより反応させるが、この際に有機溶剤を使用しないことが耐熱保存性、臭気、生産性の観点から好ましい。
例えば非晶ポリエステル樹脂(A)の溶融物と非晶ポリエステル樹脂(B)の溶融物を混練し、この混練物に伸長剤(D)を添加し溶融混練する方法などが挙げられる。
この溶融混合を行うための具体的方法としては非晶ポリエステル樹脂(A)と非晶ポリエステル樹脂(B)との混合物を二軸押出機に一定速度で注入し、同時に伸長剤(D)も一定速度でも一定速度で注入し、100〜200℃の温度で混練搬送しながら反応を行わせるなどの方法がある。
このとき、二軸押出機に投入または注入される反応原料である非晶ポリエステル樹脂(A)および非晶ポリエステル樹脂(B)は、それぞれ樹脂反応溶液から冷却することなくそのまま直接押出機に注入するようにしてもよいし、また一旦製造した樹脂を冷却、粉砕したものを二軸押出機に供給することにより行ってもよい。
しかし、本発明では、樹脂組成物(C)を製造する方法がこれら具体的に例示された方法に限られるわけではなく、従来公知の方法例えば反応容器中に原料を仕込み、溶液状態となる温度に加熱し、混合するような方法など適宜の方法で行うことができることはもちろんである。
【0091】
ポリエステル樹脂(A)とポリエステル樹脂(B)の溶融混合物に、伸長剤(D)を混合して反応させることにより得られる樹脂組成物(C)の揮発分が耐熱保存性の観点から100ppm以下であることが好ましい。
【0092】
ここでの樹脂組成物(C)の揮発分とはポリエステル樹脂(A)、ポリエステル樹脂(B)の原料成分、伸長剤(D)およびまたは(C)を得るために使用した有機溶剤の残存分のことで原料由来の揮発分と有機溶剤由来の揮発分の合計量のことである。
【0093】
原料由来の揮発分は上記に記載の酸成分、アルコール成分、伸長剤(D)が挙げられ、有機溶剤としては労働安全衛生法施行令(有機溶剤中毒予防規則第一章第一条)で定義される有機溶剤等(第1種有機溶剤、第2種有機溶剤、第3種有機溶剤)が挙げられる。
【0094】
樹脂組成物(C)の揮発分を低減する方法としては、例えば有機溶剤を使用しないプロセスを用いる方法や、温度150〜200℃、低圧下(例えば1kPa以下)で所定の原料成分量や溶剤量になるまで脱揮を継続する方法や、温度150〜200℃で水又は水蒸気を圧力0.1〜0.5MPaとなるように圧入後、減圧(例えば1kPa以下)として原料成分と溶剤を共沸させる方法、温度150〜200℃で低圧力下(例えば1kPa以下)、樹脂を薄膜状にして除去する方法などがあげられる。
【0095】
本発明のトナーバインダーにおいて樹脂組成物(C)に加えて、結晶性樹脂(E)を含有することが低温定着性の観点から好ましい。
【0096】
本発明における結晶性樹脂の「結晶性」とは、高化式フローテスターにより測定される軟化温度と、示差走査熱量計(DSC)により測定される融解熱の最大ピーク温度(融点)との比(軟化温度/融解熱の最大ピーク温度(融点))が0.80〜1.55であることが好ましく、熱により急峻に軟化する性状であり、この性状を有する樹脂を「結晶性樹脂」とする。
【0097】
樹脂組成物(C)と結晶性樹脂(E)の重量比はトナーの流動性、耐熱保存性、粉砕性、定着後の画像強度および低温定着性、光沢性の観点から通常95/5〜50/50、好ましくは92/8〜70/30、さらに好ましくは90/10〜80/20である。
結晶性樹脂(E)としては、樹脂組成物(C)と相溶するものであれば特にその化学構造は限定されない。例えば結晶性ポリエステル、結晶性ポリウレタン、結晶性ポリウレア、結晶性ポリアミド、結晶性ポリビニルなどの化合物が挙げられる。この中でも相溶性の観点から結晶性ポリエステルが好ましい。結晶性の観点から、ジオール成分の直鎖型脂肪族ジオールの含有率が80モル%以上である結晶性ポリエステル樹脂が好ましい。
【0098】
本発明のトナー組成物は、本発明のトナーバインダー及び着色剤を含有する。
着色剤としては、トナー用着色剤として使用されている染料、顔料等のすべてを使用することができる。具体的には、カーボンブラック、鉄黒、スーダンブラックSM、ファーストイエローG、ベンジジンイエロー、ピグメントイエロー、インドファーストオレンジ、イルガシンレッド、パラニトロアニリンレッド、トルイジンレッド、カーミンFB、ピグメントオレンジR、レーキレッド2G、ローダミンFB、ローダミンBレーキ、メチルバイオレットBレーキ、フタロシアニンブルー、ピグメントブルー、ブリリアントグリーン、フタロシアニングリーン、オイルイエローGG、カヤセットYG、オラゾールブラウンB及びオイルピンクOP等が挙げられ、これらは単独で又は2種以上を混合して用いることができる。また、必要により磁性粉(鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性金属の粉末若しくはマグネタイト、ヘマタイト、フェライト等の化合物)を着色剤としての機能を兼ねて含有させることができる。
着色剤の含有量は、本発明のトナーバインダー100重量部に対して、好ましくは1〜40重量部、さらに好ましくは3〜10重量部である。なお、磁性粉を用いる場合は、好ましくは20〜150重量部、さらに好ましくは40〜120重量部である。
【0099】
本発明のトナーは、トナーバインダー、着色剤以外に、必要により、離型剤、荷電制御剤、流動化剤等から選ばれる1種以上の添加剤を含有する。
離型剤としては、フローテスターによる軟化点〔Tm〕が50〜170℃のものが好ましく、ポリオレフィンワックス、天然ワックス、炭素数30〜50の脂肪族アルコール、炭素数30〜50の脂肪酸およびこれらの混合物等が挙げられる。
【0100】
ポリオレフィンワックスとしては、オレフィン(例えばエチレン、プロピレン、1−ブテン、イソブチレン、1−ヘキセン、1−ドデセン、1−オクタデセンおよびこれらの混合物等)の(共)重合体[(共)重合により得られるものおよび熱減成型ポリオレフィンを含む]、オレフィンの(共)重合体の酸素および/またはオゾンによる酸化物、オレフィンの(共)重合体のマレイン酸変性物[例えばマレイン酸およびその誘導体(無水マレイン酸、マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノブチルおよびマレイン酸ジメチル等)変性物]、オレフィンと不飽和カルボン酸[(メタ)アクリル酸、イタコン酸および無水マレイン酸等]および/または不飽和カルボン酸アルキルエステル[(メタ)アクリル酸アルキル(アルキルの炭素数1〜18)エステルおよびマレイン酸アルキル(アルキルの炭素数1〜18)エステル等]等との共重合体、およびサゾールワックス等が挙げられる。
【0101】
天然ワックスとしては、例えばカルナウバワックス、モンタンワックス、パラフィンワックスおよびライスワックスが挙げられる。炭素数30〜50の脂肪族アルコールとしては、例えばトリアコンタノールが挙げられる。炭素数30〜50の脂肪酸としては、例えばトリアコンタンカルボン酸が挙げられる。
【0102】
荷電制御剤としては、ニグロシン染料、3級アミンを側鎖として含有するトリフェニルメタン系染料、4級アンモニウム塩、ポリアミン樹脂、イミダゾール誘導体、4級アンモニウム塩基含有ポリマー、含金属アゾ染料、銅フタロシアニン染料、サリチル酸金属塩、ベンジル酸のホウ素錯体、スルホン酸基含有ポリマー、含フッ素系ポリマー、ハロゲン置換芳香環含有ポリマー等が挙げられる。
【0103】
流動化剤としては、コロイダルシリカ、アルミナ粉末、酸化チタン粉末、炭酸カルシウム粉末等が挙げられる。
【0104】
離型剤はトナー重量に基づき、0〜30重量%、好ましくは0.5〜20重量%、特に好ましくは1〜10重量%である。
荷電制御剤はトナー重量に基づき、0〜20重量%、好ましくは0.1〜10重量%、特に好ましくは0.5〜7.5重量%である。
流動化剤はトナー重量に基づき、0〜10重量%、好ましくは0〜5重量%、特に好ましくは0.1〜4重量%である。
また、添加剤の合計量はトナー重量に基づき、3〜70重量%、好ましくは4〜58重量%、特に好ましくは5〜50重量%である。トナーの組成比が上記の範囲であることで帯電性が良好なものを容易に得ることができる。
【0105】
本発明のトナーは、公知の混練粉砕法、乳化転相法、重合法等のいずれの方法により得られたものであってもよい。
例えば、混練粉砕法によりトナーを得る場合、流動化剤を除くトナーを構成する成分を乾式ブレンドした後、溶融混練し、その後粗粉砕し、最終的にジェットミル粉砕機等を用いて微粒化して、さらに分級することにより、体積平均粒径(D50)が好ましくは5〜20μmの微粒とした後、流動化剤を混合して製造することができる。
なお、粒径(D50)はコールターカウンター[例えば、商品名:マルチサイザーIII(コールター社製)]を用いて測定される。
また、乳化転相法によりトナーを得る場合、流動化剤を除くトナーを構成する成分を有機溶剤に溶解または分散後、水を添加する等によりエマルジョン化し、次いで分離、分級して製造することができる。トナーの体積平均粒径は、3〜15μmが好ましい。
【0106】
本発明のトナー組成物は、必要に応じて鉄粉、ガラスビーズ、ニッケル粉、フェライト、マグネタイト、および樹脂(アクリル樹脂、シリコーン樹脂等)により表面をコーティングしたフェライト等のキャリア粒子と混合されて電気的潜像の現像剤として用いられる。トナーとキャリア粒子との重量比は、通常1/99〜100/0である。また、キャリア粒子の代わりに帯電ブレード等の部材と摩擦し、電気的潜像を形成することもできる。
【0107】
本発明のトナー組成物は、複写機、プリンター等により支持体(紙、ポリエステルフィルム等)に定着して記録材料とされる。支持体に定着する方法としては、公知の熱ロール定着方法、フラッシュ定着方法等が適用できる。
【0108】
以下実施例により本発明をさらに説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0109】
<製造例1> <ポリエステル樹脂(A−1)の合成>
冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールA・PO2モル付加物2,854部(8.2モル)、3−メチル1,5−ペンタンジオール4,838部(41.0モル)、トリメチロールプロパン187.6部(1.4モル)、テレフタル酸8,184部(49.3モル)および縮合触媒としてテトラブトキシチタネート20.0部を入れ、220℃で窒素気流下に、生成する水を留去しながら4時間反応させた。さらに0.5〜2.5kPaの減圧下に10時間反応させた。酸価が1未満になった時点で取り出し、ポリエステル樹脂(A−1)を得た。ポリエステル樹脂(A−1)のTgは16℃、水酸基価は35、数平均分子量は3,200、重量平均分子量は9,400だった。
【0110】
<製造例2〜4> <ポリエステル樹脂(A−2)〜(A−4)の合成>
冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に、表1に記載した多塩基酸及び多価アルコールを仕込み、それ以外は製造例1と同様に反応を行い、ポリエステル樹脂(A−2)〜(A−4)を得た。
【0111】
<比較製造例1> <ポリエステル樹脂(A’−1)の合成>
冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に、表1に記載した多塩基酸及び多価アルコールを仕込み、それ以外は製造例1と同様に反応を行い、ポリエステル樹脂(A’−1)を得た。ポリエステル樹脂(A’−1)はガラス転移温度が−38℃となり、ポリエステル樹脂(A)には該当しない。
【0112】
【表1】
【0113】
<製造例5> <ポリエステル樹脂(B−1)の合成>
冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールA・PO2モル付加物16,079部(46.2モル)、安息香酸1,659部(13.6モル)、縮合触媒としてジブチル錫オキシド20.0部を入れ、200℃で窒素気流下に、生成する水を留去しながら4時間反応させた。次にテレフタル酸6,009部(36.2モル)、縮合触媒としてジブチル錫オキシド10.0部を入れ、次いで230℃まで徐々に昇温しながら、0.5〜2.5kPaの減圧下に4時間反応させた。次いで180℃まで冷却し、無水トリメリット酸787部(4.1モル)を加え、常圧密閉下2時間反応後、220℃、常圧で反応させ、水酸基価が1未満になった時点で取り出し、ポリエステル樹脂(B−1)を得た。
ポリエステル樹脂(B−1)のTgは56℃、水酸基価は0、数平均分子量は2,300、重量平均分子量は7,000だった。
【0114】
<製造例6〜9> <ポリエステル樹脂(B−2)〜(B−5)の合成>
冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に、表2に示した多塩基酸及び多価アルコールを仕込み、それ以外は製造例5と同様に反応を行い、それぞれ、ポリエステル樹脂(B−2)〜(B−5)を得た。
【0115】
<比較製造例2> <ポリエステル樹脂(B’−1)の合成>
冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に、表2に示した多塩基酸及び多価アルコールを仕込み、それ以外は製造例5と同様に反応を行い、ポリエステル樹脂(B’−1)を得た。ポリエステル樹脂(B’−1)はガラス転移温度が81℃となり、ポリエステル樹脂(B)には該当しない。
【0116】
【表2】
【0117】
<実施例1> <樹脂組成物(C−1)の合成>
水分量2,000ppmのポリエステル樹脂(A−1)90.3部とポリエステル樹脂(B−1)9.7部を二軸混練器(栗本鉄工所製, S5KRCニーダー)に10kg/hrで供給し、同時に伸長剤(D)としてデュラネートTPA−100(旭化成ケミカルズ製)を0.34kg/hrで供給して150℃で混練押出反応を行った。得られたものを冷却し、樹脂組成物(C−1)を得た。
【0118】
<実施例2〜4> <樹脂組成物(C−2)〜(C−4)の合成>
表3に示したポリエステル樹脂(A−1)、(A−2)とポリエステル樹脂(B−1)〜(B−3)と伸長剤(D)を仕込み、実施例1に準じて反応を行い樹脂組成物(C−2)〜(C−5)を得た。
【0119】
<比較例1〜5> <樹脂組成物(C’−1)〜(C’−5)の合成>
表3に示したポリエステル樹脂(A−1)、(A−3)、(A−4)、(A’−1)とポリエステル樹脂(B−1)、(B−4)、(B−5)、(B’−1)と伸長剤(D)を仕込み、実施例1に準じて反応を行い樹脂組成物(C’−1)〜(C’−5)を得た。
【0120】
【表3】
【0121】
<実施例5> <トナー(T−1)の作成>
樹脂組成物(C−1)85部に対して、カーボンブラックMA−100[三菱化学(株)製]6部、カルナバワックス4部、荷電制御剤T−77[保土谷化学(製)]4部を加え下記の方法でトナー化した。まず、ヘンシェルミキサ[三井三池化工機(株)製 FM10B]を用いて予備混合した後、二軸混練機[(株)池貝製 PCM−30]で混練した。ついで超音速ジェット粉砕機ラボジェット[日本ニューマチック工業(株)製]を用いて微粉砕した後、気流分級機[日本ニューマチック工業(株)製 MDS−I]で分級し、体積平均粒径D50が8μmのトナー粒子を得た。
ついで、トナー粒子100部にコロイダルシリカ(アエロジルR972:日本アエロジル製)1部をサンプルミルにて混合して、本発明のトナー(T1)を得た。
【0122】
<製造例6〜9> <トナー(T−2)〜(T−5)の作成>
原料の配合は表4を参考にして実施例5と同様にトナーを製造し、トナー(T−2)〜(T−5)を得た。つぎに実施例5と同様に評価し、その結果を表4に示した。
なお、実施例9に使用した結晶性樹脂(E−1)は結晶性ポリエステル樹脂である日本合成化学社製ポリエスターSP170を使用した。
【0123】
<比較例6〜10> <トナー(T’−1)〜(T’−5)の作成>
原料の配合は表4を参考にして実施例5と同様にトナーを製造し、トナー(T’−1)〜(T’−5)を得た。つぎに実施例5と同様に評価し、その結果を表4に示した。
【0124】
【表4】
【0125】
[評価方法]
以下に得られたトナーの低温定着性、光沢性、耐ホットオフセット性、流動性、耐熱保存性、帯電安定性、粉砕性、画像強度、耐折り曲げ性、ドキュメントオフセット試験の測定方法、評価方法、判定基準を説明する。
【0126】
<低温定着性>
トナーを紙面上に0.8mg/cmとなるよう均一に載せる。このとき粉体を紙面に載せる方法は、熱定着機を外したプリンターを用いる。上記の重量密度で粉体を均一に載せることができるのであれば他の方法を用いてもよい。
この紙を加圧ローラーに定着速度(加熱ローラ周速)213mm/sec、定着圧力(加圧ローラ圧)10kg/cmの条件で通した時のコールドオフセットの発生温度(MFT)を測定した。
コールドオフセットの発生温度が低いほど、低温定着性に優れることを意味する。
【0127】
<光沢性>
低温定着性と同様に定着評価を行う。画像の下に白色の厚紙を敷き、光沢度計(株式会社堀場製作所製、「IG−330」)を用いて、入射角度60度にて、印字画像の光沢度(%)を測定した。光沢度が高いほど、光沢性に優れることを意味する。
【0128】
<耐ホットオフセット性(ホットオフセット発生温度)>
低温定着性と同様に定着評価し、定着画像へのホットオフセットの有無を目視評価した。
加圧ローラー通過後、ホットオフセットが発生した温度を耐ホットオフセット性(℃)とした。
【0129】
<流動性>
ホソカワミクロン製パウダーテスターでトナーのかさ密度(g/100ml)を測定し、流動性を下記の判定基準で判定した。
【0130】
[判定基準]
○:30以上×:30未満
【0131】
<耐熱保存性>
トナーを50℃の雰囲気で24時間静置し、ブロッキングの程度を目視で判断し、下記判定基準で耐熱保存性を評価した。
[判定基準]
○:ブロッキングが発生していない。
△:一部にブロッキングが発生している。
×:全体にブロッキングが発生している。
【0132】
<帯電安定性>
(1)トナー0.5gとフェライトキャリア(パウダーテック社製、F−150)20gとを50mlのガラス瓶に入れ、これを23℃、相対湿度50%で8時間以上調湿する。
(2)ターブラーシェーカーミキサーにて50rpm×20分間と60分間摩擦攪拌し、それぞれの時間での帯電量を測定した。
測定にはブローオフ帯電量測定装置[東芝ケミカル(株)製]を用いた。
「摩擦時間60分の帯電量/摩擦時間20分の帯電量」を計算し、これを帯電安定性の指標とした。
【0133】
[判定基準]
○:0.7以上
△:0.6以上0.7未満
×:0.6未満
【0134】
<粉砕性>
二軸混練機で混練、冷却した粗粉砕物(8.6メッシュパス〜30メッシュオンのもの)を、超音速ジェット粉砕機ラボジェット[日本ニューマチック工業(株)製]により下記の条件で微粉砕した。
粉砕圧:0.5MPa
粉砕時間:10分
アジャスターリング:15mm
ルーバーの大きさ:中
これを分級せずに、体積平均粒径(μm)をコールターカウンター−TAII(米国コールター・エレクトロニクス社製)により測定し、下記の判定基準で粉砕性を評価した。
【0135】
[判定基準]
◎: 10未満
○: 10以上11未満
△: 11以上12未満
×: 12以上
【0136】
<画像強度>
低温定着性の評価で定着した画像を、JIS K5600に準じて、斜め45度に固定した鉛筆の真上から10gの荷重をかけ引っ掻き試験を行い、傷のつかない鉛筆硬度から画像強度を評価した。
鉛筆硬度が高いほど画像強度に優れることを意味する。
【0137】
<耐折り曲げ性>
低温定着性の評価で定着した画像を画像面が内側になるように紙を折り曲げ、30gの加重で3往復擦る。
紙を広げて、画像上の折り曲げたあとの白すじの有無を目視で判定した。
[判定基準]
○:白すじなし
△:わずかに白すじあり
×:白すじあり
【0138】
<ドキュメントオフセット性>
低温定着性の評価で得られた画像が定着されたA4の紙2枚を、定着面同士で重ね合わせ、420gの加重(0.68g/cm)をかけ、60℃で30分間静置する。
重ね合わせた紙同士を引き離したときの状態について、下記の判定基準でドキュメントオフセット性を評価した。
【0139】
[判定基準]
○:抵抗なし
△:パリパリと音がするが、紙面から画像は剥がれない
×:紙面から画像が剥がれる
【0140】
表4の評価結果から明らかなように、本発明の実施例5〜9のトナーはいずれもすべての性能評価が優れた結果が得られた。
一方、ガラス転移温度が−38℃の(A’−1)を用いた比較例6、ガラス転移温度が81℃の(B’−1)を用いた比較例7、前記の(A’−1)と(B’−1)を用いた比較例8、X/Xが0.90の(C’−4)を用いた比較例9、Xが0の(C’−5)を用いた比較例10はいくつかの性能項目が不良であった。
【産業上の利用可能性】
【0141】
本発明のトナーバインダー及びトナー組成物は、低温定着性および光沢性と耐ホットオフセット性を両立しつつ、トナーの流動性、耐熱保存性、帯電安定性、粉砕性、画像強度および対折り曲げ性に優れ、電子写真、静電記録、静電印刷等に用いる静電荷像現像用トナー及びトナーバインダーとして有用である。