(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023176546
(43)【公開日】2023-12-13
(54)【発明の名称】トナー用結着樹脂
(51)【国際特許分類】
G03G 9/087 20060101AFI20231206BHJP
C08F 220/10 20060101ALI20231206BHJP
C08L 67/00 20060101ALI20231206BHJP
C08L 33/04 20060101ALI20231206BHJP
【FI】
G03G9/087 325
G03G9/087 331
C08F220/10
C08L67/00
C08L33/04
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022088884
(22)【出願日】2022-05-31
(71)【出願人】
【識別番号】000000918
【氏名又は名称】花王株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002620
【氏名又は名称】弁理士法人大谷特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】野本 昌吾
(72)【発明者】
【氏名】岡内 伸曉
(72)【発明者】
【氏名】相馬 央登
(72)【発明者】
【氏名】平井 丈士
【テーマコード(参考)】
2H500
4J002
4J100
【Fターム(参考)】
2H500AA01
2H500BA22
2H500CA03
2H500CA06
2H500CA27
2H500EA32B
2H500EA34B
2H500EA41B
4J002BC07X
4J002BG01X
4J002BG03X
4J002CF09W
4J002FD010
4J002FD070
4J002FD090
4J002FD110
4J002GQ00
4J100AB02Q
4J100AJ01R
4J100AJ02R
4J100AL03P
4J100AL04Q
4J100AL05Q
4J100CA03
4J100CA05
4J100DA01
4J100DA23
4J100DA25
4J100DA29
4J100FA03
4J100FA18
4J100JA09
4J100JA43
(57)【要約】
【課題】優れた低温定着性を維持しつつ広い定着温度幅を有し、かつ、耐熱保存性及び生産性に優れるトナー用結着樹脂等に関する。
【解決手段】付加重合系樹脂ユニットと、ポリエステル系樹脂ユニットとが、共有結合を介して結合された複合樹脂を含有するトナー用結着樹脂であって、前記付加重合系樹脂ユニットを構成する付加重合系樹脂(A)が(メタ)アクリル系モノマー由来の構成単位を60質量%以上含み、前記付加重合系樹脂(A)の酸価が40mgKOH/g以上である、トナー用結着樹脂である。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
付加重合系樹脂ユニットと、ポリエステル系樹脂ユニットとが、共有結合を介して結合された複合樹脂を含有するトナー用結着樹脂であって、
前記付加重合系樹脂ユニットを構成する付加重合系樹脂(A)が(メタ)アクリル系モノマー由来の構成単位を60質量%以上含み、
前記付加重合系樹脂(A)の酸価が40mgKOH/g以上である、トナー用結着樹脂。
【請求項2】
前記付加重合系樹脂(A)が、塊状重合により形成されてなる、請求項1に記載のトナー用結着樹脂。
【請求項3】
前記付加重合系樹脂(A)の塊状重合が、140℃以上の条件下での重合である、請求項2に記載のトナー用結着樹脂。
【請求項4】
前記付加重合系樹脂(A)の塊状重合が、無溶剤の条件下での重合である、請求項2又は3に記載のトナー用結着樹脂。
【請求項5】
前記付加重合系樹脂(A)の塊状重合におけるラジカル発生剤の濃度が、付加重合系樹脂(A)の原料モノマー(a)100質量部に対して10質量部以下である、請求項2~4のいずれかに記載のトナー用結着樹脂。
【請求項6】
前記付加重合系樹脂(A)の塊状重合が、無触媒の条件下での重合である、請求項2~5のいずれかに記載のトナー用結着樹脂。
【請求項7】
前記付加重合系樹脂(A)の重量平均分子量が、5,000以上である、請求項1~6のいずれかに記載のトナー用結着樹脂。
【請求項8】
前記ポリエステル系樹脂ユニットを構成するポリエステル系樹脂(B)が、ポリエチレンテレフタレートと原料モノマー(b)との縮合物である、請求項1~7のいずれかに記載のトナー用結着樹脂。
【請求項9】
請求項1~8のいずれかに記載のトナー用結着樹脂を含有する、静電荷像現像用トナー。
【請求項10】
付加重合系樹脂ユニットと、ポリエステル系樹脂ユニットとが、共有結合を介して結合された複合樹脂を含有するトナー用結着樹脂の製造方法であって、
工程I:原料モノマー(a)の重合を行い、付加重合系樹脂(A)を得る工程、及び
工程II:アルコール成分(b-al)及びカルボン酸成分(b-ac)を反応させた後、工程Iで得られた付加重合系樹脂(A)を添加して反応を行い、前記複合樹脂を得る工程、を含み、
前記原料モノマー(a)が(メタ)アクリル系モノマーを60質量%以上含み、
前記付加重合系樹脂(A)の酸価が40mgKOH/g以上である、トナー用結着樹脂の製造方法。
【請求項11】
工程IIが、ポリエチレンテレフタレート、アルコール成分(b-al)、及びカルボン酸成分(b-ac)を反応させた後、工程Iで得られた付加重合系樹脂(A)を添加して反応を行い、前記複合樹脂を得る工程である、請求項10に記載のトナー用結着樹脂の製造方法。
【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、静電印刷法等において形成される潜像の現像に用いられるトナーに用いられる結着樹脂に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、電子写真の分野においては、電子写真システムの発展に伴い、高画質化及び高速化印刷に対応した静電荷像現像用トナーの開発が要求されている。このような要求に対して、低温定着性に優れるポリエステル樹脂を付加重合系樹脂と共有結合を介して結合させた複合樹脂が、トナー用結着樹脂として提唱されている。
特許文献1では、カルボン酸成分及びアルコール成分を含む重縮合性モノマーとポリエチレンテレフタレートとを重縮合させて得られるポリエステル樹脂と、付加重合性モノマーを付加重合させて得られるビニル樹脂とが、該重縮合性モノマーと該付加重合性モノマーのいずれとも反応し得る両反応性モノマーを介して化学的に結合した非晶質複合樹脂を含有し、前記ポリエチレンテレフタレートが、IV値が0.40以上0.75以下のポリエチレンテレフタレートを含む、トナー用結着樹脂組成物によって、低温定着性等に優れたトナーが得られると開示されている。
また、特許文献2では、結着樹脂及び着色剤を含有するトナー粒子を有するトナーであって、前記結着樹脂が、ポリエステルユニット及びその原料の非存在下でビニル系モノマーを重合させて得られるビニル系重合体ユニットと、ポリエステルユニットと、を化学的に結合したハイブリット樹脂であることによって、低温定着性、保存性、感光ドラムへのトナー融着の制御に優れたトナーが得られると開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2018-13523号公報
【特許文献2】特開2018-10124号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
一般に最低定着温度を下げ、高温オフセット発生温度を上げることにより、定着温度幅が広がり、省エネルギー化、高速定着化の要求を満たすことができる。そのため、定着温度幅が広いトナー用結着樹脂及びトナーへの要望は高い。
また、トナーは、一般に高温高湿下で長期保存してもトナー粒子が凝集しないという耐熱保存性も求められる。
しかしながら、特許文献1に開示されるトナーでは、複合樹脂を構成するビニル樹脂が、カルボン酸成分及びアルコール成分を含む重縮合性モノマーとポリエチレンテレフタレートの存在下で、ビニル系モノマーを付加重合させて得られるため、分子量や分子量分布の制御及びモノマー共重合性に課題がある。そのため、その後、該重縮合性モノマーとポリエチレンテレフタレートとを重縮合させて得られる複合樹脂は、耐高温オフセット性が十分でないことが判明した。
また、特許文献2に開示されるトナーでは、ハイブリッド樹脂を構成するビニル系重合体の酸価が低いため、樹脂の複合化が不十分となり、耐高温オフセット性、耐熱保存性が十分でない。
さらに、樹脂の複合化による高分子量化に起因して樹脂の粉砕性が低下するため、粉砕性等の生産性の改善も求められる。
本発明は、優れた低温定着性を維持しつつ広い定着温度幅を有し、かつ、耐熱保存性及び生産性に優れるトナー用結着樹脂、静電荷像現像用トナー、及びトナー用結着樹脂の製造方法に関する。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明者らは、低温定着性が優れるポリエステル系樹脂ユニットと、耐高温オフセット性に優れる付加重合系樹脂ユニットとが共有結合を介して結合された複合樹脂を含有するトナー用結着樹脂において、該複合樹脂の付加重合系樹脂ユニットを構成する付加重合系樹脂が(メタ)アクリル系モノマー由来の構成単位を60質量%以上含み、かつ該付加重合系樹脂の酸価を所定の値以上とすることにより、上記課題を解決し得ることを見出した。
すなわち、本発明は、次の〔1〕~〔3〕の実施形態に関する。
〔1〕付加重合系樹脂ユニットと、ポリエステル系樹脂ユニットとが、共有結合を介して結合された複合樹脂を含有するトナー用結着樹脂であって、
前記付加重合系樹脂ユニットを構成する付加重合系樹脂(A)が(メタ)アクリル系モノマー由来の構成単位を60質量%以上含み、
前記付加重合系樹脂(A)の酸価が40mgKOH/g以上である、トナー用結着樹脂。
〔2〕前記〔1〕に記載のトナー用結着樹脂を含有する、静電荷像現像用トナー。
〔3〕付加重合系樹脂ユニットと、ポリエステル系樹脂ユニットとが、共有結合を介して結合された複合樹脂を含有するトナー用結着樹脂の製造方法であって、
工程I:原料モノマー(a)の重合を行い、付加重合系樹脂(A)を得る工程、及び
工程II:アルコール成分(b-al)及びカルボン酸成分(b-ac)を反応させた後、工程Iで得られた付加重合系樹脂(A)を添加して反応を行い、前記複合樹脂を得る工程、を含み、
前記原料モノマー(a)が(メタ)アクリル系モノマーを60質量%以上含み、
前記付加重合系樹脂(A)の酸価が40mgKOH/g以上である、トナー用結着樹脂の製造方法。
【発明の効果】
【0006】
本発明によれば、優れた低温定着性を維持しつつ広い定着温度幅を有し、かつ、耐熱保存性及び生産性に優れるトナー用結着樹脂、静電荷像現像用トナー、及びトナー用結着樹脂の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0007】
[トナー用結着樹脂]
本発明のトナー用結着樹脂(以下、「本発明の結着樹脂」ともいう)は、付加重合系樹脂ユニットと、ポリエステル系樹脂ユニットとが、共有結合を介して結合された複合樹脂を含有する。
そして、前記付加重合系樹脂ユニットを構成する付加重合系樹脂(A)は、(メタ)アクリル系モノマー由来の構成単位を60質量%以上含み、前記付加重合系樹脂(A)の酸価は40mgKOH/g以上である。
本発明のトナーによれば、優れた低温定着性を維持しつつ広い定着温度幅を有し、かつ、優れた耐熱保存性及び生産性が示される。
【0008】
本発明の効果が得られる理由は定かではないが、次のように考えられる。
本発明の結着樹脂に含まれる複合樹脂の付加重合系樹脂ユニットは、構成する付加重合系樹脂が(メタ)アクリル系モノマー由来の構成単位を60質量%以上含み、該付加重合系樹脂の酸価を40mgKOH/g以上とすることにより、複合樹脂の低温時における分子運動及び高温時におけるポリマー鎖の絡み合いの制御が容易となり、低温時に低粘度でかつ高温時に高弾性な樹脂として、低温定着性及び耐高温オフセット性を向上させて定着温度幅を広げると共に、耐熱保存性を向上させ、更にトナーの製造時においては高い粘度を保持することができるため、せん断力が効率的に付与されて、トナーに含まれる着色剤等の他の成分との混合性が向上し、生産性を向上させることができると考えられる。
【0009】
本明細書における各種用語の定義等を以下に示す。
樹脂の結晶性は、軟化点と示差走査熱量計(DSC)による吸熱の最大ピーク温度との比、すなわち、「軟化点/吸熱の最大ピーク温度」で定義される結晶性指数によって表される。一般に、この結晶性指数が1.4を超えると樹脂は非晶性であり、0.6未満では結晶性が低く非晶性部分が多い。本発明において、「非晶性樹脂」とは、結晶性指数が1.4を超えるか、0.6未満の樹脂をいい、「結晶性樹脂」とは、結晶性指数が0.6以上、好ましくは0.7以上、より好ましくは0.9以上であり、そして、1.4以下、好ましくは1.2以下である樹脂をいう。
上記の「吸熱の最大ピーク温度」とは、実施例に記載する測定方法の条件下で観測される吸熱ピークのうち、ピーク面積が最大のピークの温度のことを指す。
樹脂の結晶性は、原料モノマーの種類とその比率、及び製造条件(例えば、反応温度、反応時間、冷却速度)等により調整することができる。
「ポリエステル系樹脂」とは、実質的にその特性を損なわない程度に変性されたポリエステル樹脂を含んでいてもよい。変性されたポリエステル樹脂としては、例えば、ポリエステル樹脂がウレタン結合で変性されたウレタン変性ポリエステル樹脂、ポリエステル樹脂がエポキシ結合で変性されたエポキシ変性ポリエステル樹脂が挙げられる。
「ビスフェノールA」は、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパンを意味する。
「カルボン酸化合物」としては、例えば、カルボン酸、それらの無水物及び炭素数1以上3以下のアルキルエステルが挙げられる。なお、アルキルエステルのアルキル基の炭素数は、カルボン酸化合物の炭素数に含めない。
「結着樹脂」とは、トナー中の複合樹脂を含む樹脂成分を意味する。
【0010】
<複合樹脂>
複合樹脂は、付加重合系樹脂ユニットと、ポリエステル系樹脂ユニットとが、共有結合を介して結合された樹脂である。
そして、前記付加重合系樹脂ユニットを構成する付加重合系樹脂(A)(以下、「付加重合系樹脂(A)」ともいう)は、(メタ)アクリル系モノマー由来の構成単位を60質量%以上含み、付加重合系樹脂(A)の酸価は40mgKOH/g以上である。
【0011】
〔付加重合系樹脂(A)〕
(原料モノマー(a))
付加重合系樹脂(A)は、優れた低温定着性を維持しつつ定着温度幅を広げる観点、並びに耐熱保存性及び生産性を向上させる観点から、複合樹脂の付加重合系樹脂ユニットを構成するものであり、付加重合性の原料モノマー(a)の付加重合物である。
原料モノマー(a)は、前記と同様の観点から、(メタ)アクリル系モノマーを60質量%以上含む。原料モノマー(a)は、1種又は2種以上用いてもよい。すなわち、付加重合系樹脂(A)は、原料モノマー(a)を1種のみ用いてなる単独重合体であってもよく、原料モノマー(a)を2種以上用いてなる共重合体であってもよいが、共重合体であることが好ましい。
【0012】
(メタ)アクリル系モノマーとしては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、(メタ)アクリル酸誘導体が挙げられる。
(メタ)アクリル酸誘導体としては、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n-プロピル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸n-ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸tert-ブチル、(メタ)アクリル酸アミル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸n-オクチル、(メタ)アクリル酸イソオクチル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸ステアリル、(メタ)アクリル酸メトキシエチル、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸2-クロルエチル、(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸2-(ジメチルアミノ)エチル、(メタ)アクリル酸2-(ジエチルアミノ)エチル、α-クロロアクリル酸メチル等の(メタ)アクリル酸エステルが挙げられる。なお、(メタ)アクリル酸エステルは、メタクリル酸2-ヒドロキシエチル等の水酸基を有するものであってもよい。
ここで、「(メタ)アクリル酸」は、アクリル酸とメタクリル酸の双方の場合を含むことを示す。また、「(メタ)アクリル酸エステル」は、アクリル酸エステルとメタクリル酸エステルの双方の場合を含むことを示す。
中でも、(メタ)アクリル系モノマーは、付加重合系樹脂(A)に所望の酸価を持たせる観点から、アクリル酸及びメタクリル酸から選ばれる1種以上を含むことが好ましい。
【0013】
原料モノマー(a)は、(メタ)アクリル系モノマー以外の他のモノマーとしてスチレン系化合物を含むものであってもよい。
スチレン系化合物としては、例えば、スチレン、o-メチルスチレン、m-メチルスチレン、p-メチルスチレン、α-メチルスチレン、p-エチルスチレン、2,4-ジメチルスチレン、p-クロルスチレン、ビニルナフタレン等のスチレン及びスチレン誘導体が挙げられ、好ましくはスチレン、α-メチルスチレンである。
【0014】
さらに、原料モノマー(a)は、(メタ)アクリル系モノマー及びスチレン系化合物以外の他のモノマーを含むものであってもよい。
他のモノマーとしては、例えば、エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレン等のエチレン性不飽和モノオレフィン類;ブタジエン等のジオレフィン類;塩化ビニル、臭化ビニル、弗化ビニル等のハロビニル類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ギ酸ビニル、カプロン酸ビニル等のビニルエステル類;ビニルメチルエーテル等のビニルエーテル類;ビニリデンクロリド等のビニリデンハロゲン化物;N-ビニルピロール、N-ビニルピロリドン等のN-ビニル化合物などが挙げられる。
【0015】
原料モノマー(a)は、好ましくは、(メタ)アクリル系モノマーとしてアクリル酸及びメタクリル酸から選ばれる1種以上を含み、より好ましくは、(メタ)アクリル系モノマーとしてアクリル酸及びメタクリル酸から選ばれる1種以上と(メタ)アクリル酸アルキルエステルとを含む。
(メタ)アクリル酸アルキルエステルにおけるアルキル基の炭素数は、好ましくは1以上であり、そして、好ましくは22以下、より好ましくは18以下、更に好ましくは12以下、更に好ましくは8以下である。
なお、(メタ)アクリル酸アルキルエステルのアルキル基の炭素数は、該(メタ)アクリル酸アルキルエステルを構成するアルコール成分由来の炭素数を意味する。
(メタ)アクリル酸アルキルエステルとしては、具体的には、アクリル酸メチル、アクリル酸n-ブチル、アクリル酸2-エチルヘキシル、アクリル酸ステアリル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸n-ブチル、及びメタクリル酸2-ヒドロキシエチルから選ばれる1種以上が好ましく挙げられる。
【0016】
付加重合系樹脂(A)を構成する原料モノマー(a)中の(メタ)アクリル系モノマーの含有量又は付加重合系樹脂(A)中の(メタ)アクリル系モノマー由来の構成単位の含有量は、優れた低温定着性を維持しつつ定着温度幅を広げる観点、並びに耐熱保存性及び生産性をより向上させる観点から、60質量%以上であり、好ましくは70質量%以上、より好ましくは80質量%以上、更に好ましくは90質量%以上、更に好ましくは95質量%以上であり、そして、好ましくは100質量%以下である。
付加重合系樹脂(A)を構成する原料モノマー(a)がアクリル酸及びメタクリル酸から選ばれる1種以上を含む場合、原料モノマー(a)中のアクリル酸及びメタクリル酸の合計含有量又は付加重合系樹脂(A)中のアクリル酸由来の構成単位及びメタクリル酸由来の構成単位の合計含有量は、優れた低温定着性を維持しつつ定着温度幅を広げる観点、並びに耐熱保存性及び生産性をより向上させる観点から、好ましくは0.5質量%以上、より好ましくは3質量%以上、更に好ましくは5質量%以上、更に好ましくは8質量%以上、更に好ましくは10質量%以上であり、そして、好ましくは40質量%以下、より好ましくは30質量%以下、更に好ましくは20質量%以下、更に好ましくは15質量%以下である。
付加重合系樹脂(A)を構成する原料モノマー(a)がスチレン系化合物を含む場合、付加重合系樹脂(A)を構成する原料モノマー(a)中のスチレン系化合物の含有量又は付加重合系樹脂(A)中のスチレン系化合物由来の構成単位の含有量は、優れた低温定着性を維持しつつ定着温度幅を広げる観点、並びに耐熱保存性及び生産性をより向上させる観点から、好ましくは0質量%以上、より好ましくは5質量%以上、更に好ましくは10質量%以上、更に好ましくは15質量%以上、更に好ましくは20質量%以上であり、そして、好ましくは40質量%以下、より好ましくは30質量%以下、更に好ましくは25質量%以下である。
【0017】
付加重合系樹脂(A)を構成する原料モノマー(a)中の(メタ)アクリル系モノマー及びスチレン系化合物の合計含有量又は付加重合系樹脂(A)中の(メタ)アクリル系モノマー由来の構成単位及びスチレン系化合物由来の構成単位の合計含有量は、優れた低温定着性を維持しつつ定着温度幅を広げる観点、並びに耐熱保存性及び生産性をより向上させる観点から、好ましくは90質量%以上、より好ましくは95質量%以上、更に好ましくは99質量%以上であり、そして、100質量%以下であり、更に好ましくは100質量%である。
【0018】
本発明において、付加重合系樹脂ユニットを構成する付加重合系樹脂(A)は、塊状重合法、溶液重合法、懸濁重合法、又は乳化重合法により形成されてなるものが挙げられる。中でも、付加重合系樹脂(A)は、分子量、分子量分布及びモノマーの共重合性を制御し、優れた低温定着性を維持しつつ定着温度幅を広げる観点、並びに耐熱保存性及び生産性を向上させる観点から、ポリエステル系樹脂ユニットを構成するポリエステル系樹脂や該ポリエステル系樹脂を構成する重縮合モノマーの非存在下で、塊状重合により形成されてなるものが好ましい。
本発明において「塊状重合」とは、反応系中に溶剤が実質的に存在しない条件下、すなわち無溶剤の条件下で行う付加重合をいう。
【0019】
塊状重合はラジカル発生剤を用いてもよい。
ラジカル発生剤としては、例えば、ジ-tert-ブチルパーオキサイド等の過酸化物、過硫酸ナトリウム等の過硫酸塩、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)等のアゾ化合物などが挙げられる。
塊状重合におけるラジカル発生剤の濃度は、分子量、分子量分布及び共重合性を制御し、優れた低温定着性を維持しつつ定着温度幅を広げる観点、並びに耐熱保存性及び生産性をより向上させる観点から、付加重合系樹脂(A)の原料モノマー(a)100質量部に対して、好ましくは10質量部以下、より好ましくは7質量部以下、更に好ましくは5質量部以下、更に好ましくは3質量部以下、更に好ましくは2質量部以下、更に好ましくは1質量部以下、更に好ましくは0.5質量部以下、更に好ましくは0質量部以下、すなわち無触媒の条件下で行うことが好ましい。
【0020】
塊状重合は、常圧以上の加圧状態で高温下行うことが好ましく、高温高圧下での連続塊状重合であることがより好ましい。
本発明において、加圧状態とは、オートクレーブのような密閉容器内で、内容物を常圧下での沸点以上に加熱している状態をいう。
常圧以上の加圧状態で高温下において、原料モノマー(a)の熱開始反応により発生したラジカルが重合開始剤として機能することにより、ラジカル発生剤が比較的少ない条件下においても付加重合を進行させることができ、分子量分布が狭い付加重合系樹脂(A)を得ることができる。
さらに、高温高圧下での連続塊状重合である場合には、分子量分布に加えて、モノマー組成分布を制御することができ、モノマー組成分布が狭い、より均一な付加重合系樹脂(A)を得ることができ、これにより、優れた低温定着性を維持しつつ定着温度幅をより広げ、耐熱保存性及び粉砕性をより向上させることができる。
塊状重合の温度は、上記の観点から、好ましくは140℃以上、より好ましくは180℃以上、更に好ましくは220℃以上、更に好ましくは260℃以上、更に好ましくは280℃以上であり、そして、好ましくは350℃以下、より好ましくは320℃以下である。
【0021】
付加重合系樹脂(A)の酸価は、ポリエステル樹脂ユニットを構成するポリエステル系樹脂(B)との複合化を十分なものとし、優れた低温定着性を維持しつつ定着温度幅を広げる観点、並びに耐熱保存性及び生産性をより向上させる観点から、40mgKOH/g以上であり、好ましくは43mgKOH/g以上、より好ましくは46mgKOH/g以上、更に好ましくは48mgKOH/g以上、更に好ましくは50mgKOH/g以上、更に好ましくは60mgKOH/g以上、更に好ましくは70mgKOH/g以上、更に好ましくは80mgKOH/g以上であり、そして、好ましくは300mgKOH/g以下、より好ましくは200mgKOH/g以下、更に好ましくは150mgKOH/g以下、更に好ましくは100mgKOH/g以下である。
【0022】
付加重合系樹脂(A)の重量平均分子量は、優れた低温定着性を維持しつつ定着温度幅を広げる観点、並びに耐熱保存性及び生産性を向上させる観点から、好ましくは5,000以上、より好ましくは6,000以上、更に好ましくは7,000以上、更に好ましくは8,000以上、更に好ましくは9,000以上であり、そして、好ましくは200,000以下、より好ましくは100,000以下、更に好ましくは50,000以下、更に好ましくは30,000以下、更に好ましくは20,000以下、更に好ましくは15,000以下、更に好ましくは13,000以下である。
付加重合系樹脂(A)の重量平均分子量は、重合温度、重合時間により調整することができる。
【0023】
付加重合系樹脂(A)のガラス転移温度は、優れた低温定着性を維持しつつ定着温度幅を広げる観点、並びに耐熱保存性及び生産性をより向上させる観点から、好ましくは45℃以上、より好ましくは50℃以上、更に好ましくは55℃以上、更に好ましくは60℃以上であり、そして、好ましくは120℃以下、より好ましくは90℃以下、更に好ましくは80℃以下、更に好ましくは70℃以下である。
付加重合系樹脂(A)の軟化点は、優れた低温定着性を維持しつつ定着温度幅を広げる観点、並びに耐熱保存性及び粉砕性をより向上させる観点から、好ましくは90℃以上、より好ましくは100℃以上、更に好ましくは105℃以上、更に好ましくは110℃以上であり、そして、好ましくは160℃以下、より好ましくは140℃以下、更に好ましくは130℃以下である。中でも、付加重合系樹脂ユニットを構成する付加重合系樹脂(A)は、優れた低温定着性を維持しつつ定着温度幅を広げる観点、並びに耐熱保存性及び生産性をより向上させる観点から、ガラス転移温度が50℃以上かつ軟化点が105℃以上であることが更に好ましい。
付加重合系樹脂(A)の酸価、重量平均分子量、ガラス転移温度、及び軟化点の測定は実施例に記載の方法により行うことができる。
【0024】
〔ポリエステル系樹脂(B)〕
ポリエステル系樹脂(B)は、優れた低温定着性を維持しつつ定着温度幅を広げる観点、並びに耐熱保存性及び粉砕性を向上させる観点から、複合樹脂のポリエステル系樹脂ユニットを構成し、好ましくは原料モノマー(b)としてアルコール成分(b-al)とカルボン酸成分(b-ac)との重縮合物を含むポリエステル樹脂である。
【0025】
(原料モノマー(b))
原料モノマー(b)は、ポリエステル系樹脂(B)の構成成分であり、好ましくはアルコール成分(b-al)及びカルボン酸成分(b-ac)を含有する。
【0026】
〔アルコール成分(b-al)〕
アルコール成分(b-al)は、芳香族ジオール、脂肪族ジオール、脂環式ジオール等のジオール、3価以上の多価アルコールが挙げられる。
芳香族ジオールとしては、例えば、ビスフェノールA〔2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン〕のアルキレンオキシド付加物(以下、「BPA-AO」ともいう。)が挙げられる。BPA-AOとしては、好ましくは、式(I):
【化1】
〔式中、OR
11及びR
12Oは、アルキレンオキシ基であり、R
11及びR
12はそれぞれ独立に、炭素数1以上4以下のアルキレン基(好ましくはエチレン基又はプロピレン基)であり、x及びyは、アルキレンオキシドの平均付加モル数であって、それぞれ独立に正の数であり、x及びyの和の平均値は、好ましくは1以上、より好ましくは1.5以上、更に好ましくは2以上であり、そして、好ましくは16以下、より好ましくは8以下、更に好ましくは4以下である。〕で表されるBPA-AOが挙げられる。
【0027】
BPA-AOとしては、具体的には、ポリオキシプロピレン(2.2)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(3.3)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシエチレン(2.2)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシエチレン(2.0)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(2.0)-ポリオキシエチレン(2.0)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(6)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン等が挙げられる。
上記の括弧内の数値は、上記式(I)におけるx及びyの和の平均値に相当するものである。
【0028】
BPA-AOとしては、好ましくはビスフェノールAのプロピレンオキシド付加物(以下、「BPA-PO」ともいう。)、及びビスフェノールAのエチレンオキシド付加物(以下、「BPA-EO」ともいう。)から選ばれる1種以上である。これらのBPA-AOは、1種又は2種以上を用いてもよい。
また、BPA-AOは、BPA-POとBPA-EOとを併用してもよい。
【0029】
脂肪族ジオールの炭素数は、好ましくは2以上であり、そして、好ましくは18以下、より好ましくは14以下、更に好ましくは10以下、更に好ましくは6以下である。
脂肪族ジオールとしては、例えば、エチレングリコール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4-ブテンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、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、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコールが挙げられる。
【0030】
脂環式ジオールとしては、例えば、1,4-シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフェノールA、水素添加ビスフェノールAの炭素数2以上4以下のアルキレンオキシド(平均付加モル数2以上12以下)付加物が挙げられる。
【0031】
3価以上の多価アルコールとしては、例えば、ソルビトール、1,2,3,6-ヘキサンテトロール、1,4-ソルビタン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、1,2,4-ブタントリオール、1,2,5-ペンタントリオール、グリセロール、2-メチルプロパントリオール、2-メチル-1,2,4-ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、1,3,5-トリヒドロキシメチルベンゼンが挙げられる。
なお、樹脂の分子量や軟化点を調整する観点から、アルコール成分(b-al)は、1価のアルコールを含んでもよい。
これらのアルコール成分は、1種又は2種以上を用いてもよい。
【0032】
アルコール成分(b-al)は、これらの中でも、好ましくはビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物、エチレングリコール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、及びネオペンチルグリコールから選ばれる1種以上を含み、より好ましくはビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物(BPA-AO)を含む。
BPA-AOの量は、アルコール成分(b-al)中、好ましくは80モル%以上、より好ましくは90モル%以上、更に好ましくは95モル%以上、更に好ましくは98モル%以上であり、そして、100モル%以下であり、更に好ましくは100モル%である。
BPA-AOとしてBPA-POとBPA-EOとを併用する場合、BPA-POとBPA-EOの合計量中のBPA-POの量は、好ましくは20モル%以上、より好ましくは30モル%以上、更に好ましくは40モル%以上、更に好ましくは50モル%以上であり、そして、100モル%以下である。
【0033】
〔カルボン酸成分(b-ac)〕
カルボン酸成分(b-ac)としては、例えば、ジカルボン酸化合物、3価以上の多価カルボン酸化合物が挙げられる。
【0034】
ジカルボン酸化合物としては、例えば、芳香族ジカルボン酸化合物、脂肪族ジカルボン酸化合物、及び脂環式ジカルボン酸化合物が挙げられる。
ジカルボン酸化合物の炭素数は、好ましくは2以上、より好ましくは3以上であり、そして、好ましくは30以下、より好ましくは20以下である。
芳香族ジカルボン酸化合物としては、例えば、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸が挙げられる。これらの中でも、イソフタル酸、テレフタル酸が好ましく、テレフタル酸がより好ましい。
脂肪族ジカルボン酸化合物としては、例えば、シュウ酸、マロン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、コハク酸、ペンタン二酸、アジピン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、アゼライン酸、炭素数1以上20以下の脂肪族炭化水素基で置換されたコハク酸が挙げられる。
炭素数1以上20以下の脂肪族炭化水素基で置換されたコハク酸としては、n-ドデセニルコハク酸、イソドデセニルコハク酸、n-ドデシルコハク酸、イソドデシルコハク酸、n-オクテニルコハク酸、n-オクチルコハク酸、イソオクテニルコハク酸、イソオクチルコハク酸等が挙げられる。
脂環式ジカルボン酸としては、シクロヘキサンジカルボン酸等が挙げられる。
【0035】
3価以上の多価カルボン酸化合物としては、例えば、1,2,4-ベンゼントリカルボン酸(トリメリット酸)、2,5,7-ナフタレントリカルボン酸、ピロメリット酸が挙げられる。
【0036】
カルボン酸成分(b-ac)は、これらの中でも、好ましくは、テレフタル酸、イソフタル酸、マレイン酸、フマル酸、アルケニルコハク酸、及びトリメリット酸から選ばれる1種以上を含み、より好ましくは、テレフタル酸、イソフタル酸、フマル酸、及びトリメリット酸から選ばれる1種以上を含み、更に好ましくはテレフタル酸及びイソフタル酸から選ばれる1種以上の芳香族ジカルボン酸化合物を含む。
芳香族ジカルボン酸化合物の量は、カルボン酸成分(b-ac)中、好ましくは50モル%以上、より好ましくは70モル%以上、更に好ましくは90モル%以上、更に好ましくは95モル%以上であり、そして、100モル%以下であり、更に好ましくは100モル%である。
【0037】
なお、カルボン酸成分(b-ac)は、樹脂の重合度を制御する観点から、3価以上の多価カルボン酸化合物が適宜含有されていてもよい。
【0038】
アルコール成分(b-al)のヒドロキシ基(OH基)に対するカルボン酸成分(b-ac)のカルボキシ基(COOH基)の当量比〔COOH基/OH基〕は、好ましくは0.5以上、より好ましくは0.6以上、更に好ましくは0.7以上であり、そして、好ましくは1.2以下、より好ましくは1.0以下、更に好ましくは0.9以下である。
【0039】
(ポリエチレンテレフタレート)
ポリエステル系樹脂(B)は、優れた低温定着性を維持しつつ定着温度幅を広げる観点、並びに耐熱保存性及び粉砕性を向上させる観点から、好ましくはポリエチレンテレフタレート(以下、「PET」ともいう)と原料モノマー(b)との縮合物である。
PETは、エチレングリコールと、テレフタル酸、テレフタル酸ジメチル等との重縮合物であり、PETの末端官能基と原料モノマー(b)とが縮合し、ポリエステル系樹脂(B)中に取り込まれる構成成分である。原料モノマー(b)との縮合の際にPETが解重合し、エチレングリコール、テレフタル酸、又は分解したポリマー鎖が生じる可能性があるが、これらは、ポリエステル系樹脂(B)の構成成分となり得る。
【0040】
PETの固有粘度(以下「IV値」ともいう)は、粉砕性をより向上させる観点から、好ましくは0.4以上、より好ましくは0.45以上、更に好ましくは0.5以上、更に好ましくは0.55以上、更に好ましくは0.6以上であり、そして、好ましくは0.8以下、より好ましくは0.75以下、更に好ましくは0.7以下である。IV値は分子量の指標となる。PETのIV値は、原料モノマーの仕込みモル比、重縮合時間等により調整することができる。
IV値の測定は、例えば、フェノール/テトラクロロエタン=60/40(質量比)混合溶媒に0.4g/dLの濃度にて試料を溶解し、ウベローデ型粘度計にて測定を行い、以下の式に従って算出することができる。
【数1】
〔式中、kはハギンズの定数であり、Cは試料溶液の濃度(g/dL)であり、η=(t
1/t
0)-1であり、t
0は溶媒のみの落下秒数であり、t
1は試料溶液の落下秒数である。kは0.33とする。〕
【0041】
PETは、常法に従って製造されたもの、又は市販品を用いることができる。
PETの市販品としては、例えば、Indorama Ventures社製の「RAMAPET BF3067」(IV値:0.64)、「RAMAPET L1」(IV値:0.60)、「RAMAPET N2G」(IV値:0.75);帝人株式会社製の「TRN―NTJ」(IV値:0.53)、「TRN―RTJC」(IV値:0.64)が挙げられる。
【0042】
ポリエステル系樹脂(B)中、PET成分の量は、優れた低温定着性を維持しつつ定着温度幅を広げる観点、並びに耐熱保存性及び粉砕性をより向上させる観点から、PET成分及びアルコール成分(b-al)の合計量100モル部に対して、好ましくは5モル部以上、より好ましくは7モル部以上、更に好ましくは10モル部以上であり、そして、好ましくは50モル部以下、より好ましくは40モル部以下、更に好ましくは30モル部以下である。
PET成分のモル数は、エチレングリコールとテレフタル酸の縮合ユニットのモル数として計算する。
【0043】
本発明に係る複合樹脂における付加重合系樹脂(A)の量は、優れた低温定着性を維持しつつ定着温度幅を広げる観点、並びに耐熱保存性及び生産性をより向上させる観点から、ポリエステル系樹脂(B)100質量部に対して、好ましくは1質量部以上、より好ましくは2質量部以上、更に好ましくは3質量部以上、更に好ましくは4質量部以上であり、そして、好ましくは50質量部以下、より好ましくは30質量部以下、更に好ましくは20質量部以下、更に好ましくは10質量部以下、更に好ましくは7質量部以下、更に好ましくは5質量部以下である。
【0044】
本発明に係る複合樹脂の軟化点は、好ましくは70℃以上、より好ましくは80℃以上、更に好ましくは90℃以上、更に好ましくは100℃以上であり、そして、好ましくは170℃以下、より好ましくは150℃以下、更に好ましくは140℃以下、更に好ましくは135℃以下、更に好ましくは130℃以下、更に好ましくは120℃以下、更に好ましくは115℃以下である。
本発明に係る複合樹脂のガラス転移温度は、好ましくは50℃以上、より好ましくは53℃以上であり、そして、好ましくは80℃以下、より好ましくは70℃以下、更に好ましくは60℃以下である。
本発明に係る複合樹脂の酸価は、好ましくは50mgKOH/g以下、より好ましくは40mgKOH/g以下、更に好ましくは30mgKOH/g以下、更に好ましくは20mgKOH/g以下、更に好ましくは15mgKOH/g以下であり、そして、好ましくは2mgKOH/g以上、より好ましくは3mgKOH/g以上である。
本発明に係る複合樹脂の水酸基価は、好ましくは10mgKOH/g以上、より好ましくは20mgKOH/g以上、更に好ましくは30mgKOH/g以上、更に好ましくは40mgKOH/g以上であり、そして、好ましくは80mgKOH/g以下、より好ましくは70mgKOH/g以下、更に好ましくは60mgKOH/g以下、更に好ましくは55mgKOH/g以下である。
本発明に係る複合樹脂の軟化点、ガラス転移温度、酸価及び水酸基価をこれらの範囲にするには、原料モノマーの種類及び量、ラジカル発生剤量、触媒量等の調整又は反応条件の選択により容易に行うことができる。
本発明に係る複合樹脂の軟化点、ガラス転移温度、酸価及び水酸基価の測定は実施例に記載の方法により行うことができる。
【0045】
本発明の結着樹脂は、優れた低温定着性を維持しつつ定着温度幅を広げる観点、並びに耐熱保存性及び生産性をより向上させる観点から、前記複合樹脂を非晶性ポリエステル系樹脂として含有することが好ましい。
【0046】
本発明の結着樹脂は、優れた低温定着性を維持しつつ定着温度幅を広げる観点、並びに耐熱保存性及び生産性をより向上させる観点から、軟化点が好ましくは5℃以上、より好ましくは10℃以上互いに異なる2種以上の非晶性ポリエステル系樹脂を含有することが好ましく、前記複合樹脂を低い軟化点を有する非晶性ポリエステル系樹脂として含有することがより好ましい。
2種以上の非晶性ポリエステル系樹脂の中で、最も低い軟化点を有するポリエステル系樹脂の軟化点は、耐熱保存性を向上させる観点から、好ましくは70℃以上、より好ましくは80℃以上、更に好ましくは90℃以上、更に好ましくは100℃以上であり、そして、低温定着性を向上させる観点から、好ましくは135℃以下、より好ましくは120℃以下、更に好ましくは115℃以下である。
2種以上の非晶性ポリエステル系樹脂の中で、最も高い軟化点を有するポリエステル系樹脂の軟化点は、耐高温オフセット性を向上させる観点から、好ましくは110℃以上、より好ましくは120℃以上であり、そして、低温定着性を向上させる観点から、好ましくは170℃以下、より好ましくは150℃以下、更に好ましくは140℃以下である。
本発明の結着樹脂は、トナーの生産性を向上させる観点から、高軟化点の非晶性ポリエステル系樹脂及び低軟化点の非晶性ポリエステル系樹脂の2種を併用することが好ましい。
高軟化点のポリエステル系樹脂と低軟化点のポリエステル系樹脂の軟化点の差は、耐高温オフセット性の観点から、好ましくは5℃以上、より好ましくは7℃以上、更に好ましくは10℃以上であり、そして、低温定着性及び耐熱保存性の観点から、好ましくは60℃以下、より好ましくは50℃以下、更に好ましくは40℃以下、更に好ましくは30℃以下、更に好ましくは25℃以下である。
【0047】
本発明の結着樹脂中の複合樹脂の含有量は、優れた低温定着性を維持しつつ定着温度幅を広げる観点、並びに耐熱保存性及び生産性をより向上させる観点から、好ましくは50質量%以上、より好ましくは55質量%以上、更に好ましくは60質量%以上であり、そして、100質量%以下、好ましくは90質量%以下、より好ましくは80質量%以下、更に好ましくは70質量%以下である。
【0048】
<非晶性ポリエステル系樹脂>
本発明の結着樹脂は、優れた低温定着性を維持しつつ定着温度幅を広げる観点、並びに耐熱保存性及び生産性をより向上させる観点から、非晶性ポリエステル系樹脂を更に含有することが好ましい。
非晶性ポリエステル系樹脂は、好ましくは前記複合樹脂の軟化点とは異なる軟化点を有するものであり、より好ましくは前記複合樹脂の軟化点より高い軟化点を有するものである。すなわち、本発明の結着樹脂は、前記複合樹脂を低軟化点の非晶性ポリエステル系樹脂として、前記非晶性ポリエステル系樹脂を高軟化点の非晶性ポリエステル系樹脂として含有することが好ましい。この場合、複合樹脂の軟化点と非晶性ポリエステル系樹脂の軟化点との差は、前述の高軟化点のポリエステル系樹脂と低軟化点のポリエステル系樹脂の軟化点の差と同じ範囲であることが好ましい。
【0049】
非晶性ポリエステル系樹脂は、好ましくはアルコール成分とカルボン酸成分との縮合物である非晶性ポリエステル樹脂である。
非晶性ポリエステル系樹脂のアルコール成分及びカルボン酸成分の例は、前述のポリエステル系樹脂(B)のアルコール成分(b-al)及びカルボン酸成分(b-ac)の例と同様である。
非晶性ポリエステル系樹脂のアルコール成分としては、BPA-AOが好ましい。
BPA-AOは、好ましくはBPA-PO及びBPA-EOから選ばれる1種以上である。
非晶性ポリエステル系樹脂のカルボン酸成分としては、芳香族ジカルボン酸化合物、脂肪族ジカルボン酸化合物、3価以上の多価カルボン酸化合物が好ましい。
芳香族ジカルボン酸化合物としては、テレフタル酸、イソフタル酸が好ましく、テレフタル酸がより好ましい。
芳香族ジカルボン酸化合物の量は、カルボン酸成分中、好ましくは20モル%以上、より好ましくは40モル%以上、更に好ましくは60モル%以上であり、そして、好ましくは90モル%以下、より好ましくは80モル%以下、更に好ましくは70モル%以下である。
脂肪族ジカルボン酸化合物としては、マレイン酸、フマル酸、アルケニルコハク酸が好ましく、アルケニルコハク酸がより好ましい。
脂肪族ジカルボン酸化合物の量は、カルボン酸成分中、好ましくは1モル%以上、より好ましくは3モル%以上、更に好ましくは5モル%以上であり、そして、好ましくは20モル%以下、より好ましくは15モル%以下、更に好ましくは10モル%以下である。
3価以上の多価カルボン酸化合物としては、トリメリット酸又はその無水物が好ましい。
3価以上の多価カルボン酸化合物の量は、カルボン酸成分中、好ましくは5モル%以上、より好ましくは10モル%以上、更に好ましくは20モル%以上であり、そして、好ましくは40モル%以下、より好ましくは35モル%以下、更に好ましくは30モル%以下である。
【0050】
(非晶性ポリエステル系樹脂の物性)
非晶性ポリエステル系樹脂の軟化点は、好ましくは90℃以上、より好ましくは100℃以上、更に好ましくは110℃以上、更に好ましくは120℃以上、更に好ましくは120℃超であり、そして、好ましくは170℃以下、より好ましくは150℃以下、更に好ましくは130℃以下である。
前記複合樹脂の軟化点が80℃以上120℃以下である場合、非晶性ポリエステル系樹脂の軟化点は、好ましくは120℃超、より好ましくは123℃以上であり、そして、好ましくは170℃以下、より好ましくは150℃以下、更に好ましくは130℃以下である。
【0051】
非晶性ポリエステル系樹脂のガラス転移温度は、好ましくは40℃以上、より好ましくは45℃以上、更に好ましくは50℃以上であり、そして、好ましくは90℃以下、より好ましくは80℃以下、更に好ましくは70℃以下である。
【0052】
非晶性ポリエステル系樹脂の酸価は、好ましくは2mgKOH/g以上、より好ましくは5mgKOH/g以上、更に好ましくは10mgKOH/g以上であり、そして、好ましくは40mgKOH/g以下、より好ましくは30mgKOH/g以下、更に好ましくは20mgKOH/g以下である。
非晶性ポリエステル系樹脂の水酸基価は、好ましくは10mgKOH/g以上、より好ましくは20mgKOH/g以上、更に好ましくは30mgKOH/g以上であり、そして、好ましくは50mgKOH/g以下、より好ましくは45mgKOH/g以下、更に好ましくは40mgKOH/g以下である。
【0053】
非晶性ポリエステル系樹脂の軟化点、ガラス転移温度、酸価、及び水酸基価は、原料モノマーの種類及びその仕込みモル比、並びに反応温度、反応時間、冷却速度等の製造条件により適宜調整することができる。それらの値は、後述の実施例に記載の方法により求められる。なお、非晶性ポリエステル系樹脂を2種以上組み合わせて使用する場合は、それらの混合物として得られた物性の値がそれぞれ前記範囲内であることが好ましい。
【0054】
本発明の結着樹脂中の非晶性ポリエステル系樹脂の含有量は、好ましくは10質量%以上、より好ましくは20質量%以上、更に好ましくは30質量%以上であり、そして、好ましくは50質量%以下、より好ましくは45質量%以下、更に好ましくは40質量%以下である。
本発明の結着樹脂に含まれる複合樹脂と非晶性ポリエステル系樹脂との質量比[複合樹脂/非晶性ポリエステル系樹脂]は、好ましくは0.5以上、より好ましくは1.0以上、更に好ましくは1.5以上、更に好ましくは1.7以上であり、そして、好ましくは4.0以下、より好ましくは3.0以下、更に好ましくは2.0以下である。
【0055】
<結晶性ポリエステル系樹脂>
本発明の結着樹脂は、優れた低温定着性を維持しつつ定着温度幅を広げる観点、並びに耐熱保存性及び生産性をより向上させる観点から、結晶性ポリエステル系樹脂を更に含有することが好ましい。
結晶性ポリエステル系樹脂としては、例えば、結晶性ポリエステル樹脂、ポリエステル樹脂セグメント及びビニル系樹脂セグメントを有する結晶性複合樹脂が挙げられる。結晶性ポリエステル樹脂としては、例えば、炭素数2以上16以下のα,ω-脂肪族ジオールを含むアルコール成分と炭素数2以上14以下の脂肪族ジカルボン酸化合物を含むカルボン酸成分との重縮合物が挙げられる。具体的には、結晶性ポリエステル樹脂は、例えば、特開2016-45358号公報に記載のものが挙げられる。
【0056】
本発明の結着樹脂中の結晶性ポリエステル系樹脂の含有量は、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.5質量%以上、更に好ましくは1質量%以上、更に好ましくは3質量%以上であり、そして、好ましくは20質量%以下、より好ましくは10質量%以下、更に好ましくは7質量%以下である。
【0057】
本発明の結着樹脂中の複合樹脂、非晶性ポリエステル系樹脂、及び結晶性ポリエステル系樹脂の合計含有量は、優れた低温定着性を維持しつつ定着温度幅を広げる観点、並びに耐熱保存性及び粉砕性をより向上させる観点から、好ましくは80質量%以上、より好ましくは90質量%以上、更に好ましくは98質量%以上であり、そして、100質量%以下である。
本発明の結着樹脂中に含まれる複合樹脂及び非晶性ポリエステル系樹脂の合計含有量と、結晶性ポリエステル系樹脂の含有量の質量比[(複合樹脂及び非晶性ポリエステル系樹脂の合計含有量)/(結晶性ポリエステル系樹脂の含有量)]は、好ましくは70/30以上、より好ましくは80/20以上、更に好ましくは90/10以上であり、そして、低温定着性の観点から、好ましくは98/2以下、より好ましくは97/3以下、更に好ましくは96/4以下である。
【0058】
[トナー用結着樹脂の製造方法]
本発明の結着樹脂は、付加重合系樹脂ユニットを構成する付加重合系樹脂(A)とポリエステル系樹脂ユニットを構成するポリエステル系樹脂(B)とを共有結合を介して結合させて複合化し、前記複合樹脂を得る工程を含む方法により製造することができる。
【0059】
<複合樹脂の製造>
付加重合系樹脂(A)とポリエステル系樹脂(B)との複合化は、複合化を十分なものとし、優れた低温定着性を維持しつつ定着温度幅を広げる観点、並びに耐熱保存性及び生産性をより向上させる観点から、これら樹脂(A)及び樹脂(B)のいずれとも反応し得る化合物(以下、「両反応性化合物」ともいう)を介した共有結合の形成により行うことが好ましい。両反応性化合物は、付加重合系樹脂(A)及びポリエステル系樹脂(B)を構成する原料モノマーのいずれとも反応し得る化合物が好ましく、例えば次の一般式(II-1)及び(II-2)で表わされるものが挙げられる。
【0060】
【化2】
〔式中、R
21、R
22及びR
23は同一又は異なって、水素原子、水酸基、置換基を有していてもよいアルキル基、アルコキシ基、アリール基若しくはビニル基又はハロゲン原子を示し、これらは互いに結合して環を形成していてもよい。A及びBは同一又は異なって、下記の一般式(III-1)、一般式(III-2)又は一般式(III-3)で表わされる基を示す。X及びYは同一又は異なって、-COOR
4(R
4は水素原子又は置換基を有していてもよい低級アルキル基を示す)を示す。〕
【0061】
【化3】
〔式中、R
31、R
32及びR
33は同一又は異なって、水素原子、水酸基、置換基を有していてもよいアルキル基、アルコキシ基、アリール基若しくはビニル基又はハロゲン原子を示し、これらは互いに結合して環を形成していてもよい。mは0以上5以下、nは0以上2以下の数を示す。〕
【0062】
ここで、これらの両反応性化合物は付加重合系樹脂(A)及びポリエステル系樹脂(B)の原料モノマーのいずれとも反応し得ることが好ましいが、付加重合系樹脂(A)及びポリエステル系樹脂(B)の原料モノマーがそれぞれ2種以上ある場合には、少なくともこのうちの1つと反応し得ればよい。
【0063】
一般式(II-1)、(II-2)、及び(III-1)~(III-3)中、R21~R23及びR31~R33で示されるもののうち、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、ビニル基、及びハロゲン原子の具体例又は好ましい態様は以下のとおりである。
アルキル基としては、直鎖状又は分岐鎖状の炭素数1以上6以下、好ましくは炭素数1以上4以下であり、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、i-プロピル基、n-ブチル基、tert-ブチル基が挙げられる。これらのアルキル基は、フェニル基、ナフチル基、水酸基等で置換されていてもよい。
アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、n-プロポキシ基、i-プロポキシ基、t-ブトキシ基が挙げられ、これらの基は、水酸基、カルボキシル基等で置換されていてもよい。
アリール基としては、例えば、フェニル基、ベンジル基、ナフチル基が挙げられ、これらの基は、メチル基、エチル基、メトキシ基、エトキシ基、カルボキシル基、水酸基等で置換されていてもよい。
ビニル基は、例えば、水酸基、フェニル基、アルキル基、アルコキシ基、カルボキシル基で置換されていてもよい。
ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられ、塩素原子、臭素原子が好ましい。
R4で示される低級アルキル基は、好ましくは炭素数1以上4以下であり、メチル基、エチル基等が挙げられ、これらの基は水酸基等で置換されていてもよい。
【0064】
一般式(II-2)においてXがカルボキシ基である場合、該一般式(II-2)で表わされる化合物としては、下記の一般式(IV-1)~(IV-3)で表されるエチレン性不飽和モノカルボン酸化合物が挙げられる。
【化4】
〔式中、R
41及びR
42は、R
21~R
23と同様の、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、アリール基若しくはビニル基又はハロゲン原子を示す。R
43及びR
44は、同一又は異なって、R
21~R
23と同様の、置換基を有していてもよいアルキル基、アリール基若しくはビニル基又はハロゲン原子を示す。Aは前記と同じである。〕
【0065】
一般式(IV-1)~(IV-3)で表されるエチレン性不飽和モノカルボン酸化合物の具体例としては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、桂皮酸、並びにこれらの低級アルキルエステル及び無水物が挙げられる。
【0066】
一般式(II-1)においてX及びYがカルボキシ基である場合、該一般式(II-1)で表わされる化合物としては、下記の一般式(V-1)及び(V-2)で表されるエチレン性不飽和ジカルボン酸化合物が挙げられる。
【化5】
〔式中、R
51及びR
52は、R
21~R
23と同様の、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基、アリール基若しくはビニル基又はハロゲン原子を示す。A及びBは前記と同じである。〕
【0067】
一般式(V-1)及び(V-2)で表されるエチレン性不飽和ジカルボン酸化合物の具体例としては、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、メサコン酸、シトラコン酸、並びにこれらの低級アルキルエステル及び無水物が挙げられる。
【0068】
両反応性化合物としては、複合化を十分なものとし、優れた低温定着性を維持しつつ定着温度幅を広げる観点、並びに耐熱保存性及び生産性をより向上させる観点から、好ましくはエチレン性不飽和モノカルボン酸化合物であり、より好ましくはアクリル酸及びメタクリル酸から選ばれる1種以上である。
両反応性化合物は、付加重合系樹脂(A)及びポリエステル系樹脂(B)のいずれか一方の原料モノマーとして複合化前にポリマー骨格に導入した後、該両反応性化合物を介して他方の樹脂と複合化することが好ましく、複合化を十分なものとする観点から、付加重合系樹脂(A)の原料モノマー(a)として複合化前にポリマー骨格に導入した後、該両反応性化合物を介してポリエステル系樹脂(B)と複合化することがより好ましい。
【0069】
付加重合系樹脂(A)及びポリエステル系樹脂(B)のいずれとも反応し得る両反応性化合物の量は、付加重合系樹脂ユニットを構成する付加重合系樹脂(A)の原料モノマー(a)中、好ましくは0.5質量%以上、より好ましくは3質量%以上、更に好ましくは5質量%以上であり、そして、好ましくは40質量%以下、より好ましくは30質量%以下、更に好ましくは20質量%以下、更に好ましくは15質量%以下である。
【0070】
付加重合系樹脂(A)及びポリエステル系樹脂(B)の複合化方法としては、(i)付加重合系樹脂(A)とポリエステル系樹脂(B)との高分子反応による方法、(ii)付加重合系樹脂(A)の存在下、ポリエステル系樹脂(B)の構成成分を反応させる方法、(iii)ポリエステル系樹脂(B)の構成成分の一部を反応させた後、付加重合系樹脂(A)とポリエステル系樹脂(B)の構成成分の残りを添加して反応を行う方法等が挙げられる。
【0071】
方法(i)の場合、付加重合系樹脂(A)とポリエステル系樹脂(B)のそれぞれの重合系は、独立した反応系で重合反応が行われるものが好ましい。付加重合系樹脂(A)の重合系は付加重合型で、ポリエステル系樹脂(B)の重合系は重縮合型であることが好ましい。付加重合系樹脂(A)及びポリエステル系樹脂(B)の重合反応は、それぞれ独立した反応系であれば、2つの重合反応の進行及び完結は時間的に同時である必要はなく、それぞれの反応機構に応じて反応温度及び時間を適当に選択して反応を進行、完結させればよい。
また、方法(i)の高分子反応において、付加重合系樹脂(A)とポリエステル系樹脂(B)との混合方法に特に制限はなく、例えば、原料モノマー(b)及び必要に応じてPETを縮合させて得られるポリエステル系樹脂(B)を単離した後、該ポリエステル系樹脂(B)と付加重合系樹脂(A)と混合する方法、原料モノマー(b)及び必要に応じてPETを縮合させて得られるポリエステル系樹脂(B)を単離せずに引き続き付加重合系樹脂(A)を添加して混合する方法が挙げられる。方法(i)において、PETは反応系内でエチレングリコールと、テレフタル酸、テレフタル酸ジメチル等との重縮合により製造してもよく、前述の市販品を用いてもよい。
【0072】
方法(ii)の場合、付加重合系樹脂(A)の存在下で反応させるポリエステル系樹脂(B)の構成成分は、原料モノマー(b)であってもよく、原料モノマー(b)及びPETであってもよい。
【0073】
方法(iii)の場合、アルコール成分(b-al)とカルボン酸成分(b-ac)の一部とを反応させた後、付加重合系樹脂(A)とカルボン酸成分(b-ac)の残りとを添加して反応を行う方法が挙げられる。ポリエステル系樹脂(B)が、PETと原料モノマー(b)との縮合物である場合には、アルコール成分(b-al)とカルボン酸成分(b-ac)の一部との反応、及び付加重合系樹脂(A)とカルボン酸成分(b-ac)の残りとの反応のいずれかの反応においてPETを添加して反応させることが好ましい。また、方法(iii)において、PETは反応系内でエチレングリコールと、テレフタル酸、テレフタル酸ジメチル等との重縮合により製造してもよく、前述の市販品を用いてもよい。
【0074】
これらの方法の中でも、分子量や分子量分布、及びモノマーの共重合性を制御し、優れた低温定着性を維持しつつ定着温度幅を広げる観点、並びに耐熱保存性及び粉砕性を向上させる観点から、前述の方法(i)が好ましい。すなわち、本発明の結着樹脂は、下記の工程I及び工程IIを含む方法より製造することが好ましい。
工程I:原料モノマー(a)の重合を行い、付加重合系樹脂(A)を得る工程
工程II:アルコール成分(b-al)及びカルボン酸成分(b-ac)を反応させた後、工程Iで得られた付加重合系樹脂(A)を添加して反応を行い、前記複合樹脂を得る工程
【0075】
工程Iは、前述の付加重合系樹脂(A)で説明したとおりである。
工程IIにおいては、アルコール成分(b-al)及びカルボン酸成分(b-ac)の反応は、エステル交換反応及び縮合反応であることが好ましい。
また、ポリエステル系樹脂(B)が、PETと原料モノマー(b)との縮合物である場合には、工程IIは、PET、アルコール成分(b-al)、及びカルボン酸成分(b-ac)を反応させた後、工程Iで得られた付加重合系樹脂(A)を添加して反応を行い、前記複合樹脂を得る工程(以下、「工程II’」ともいう)であることが好ましい。
工程II’の場合、PETの原料モノマーであるエチレングリコール及びテレフタル酸とアルコール成分(b-al)及びカルボン酸成分(b-ac)とでエステル交換反応が起こり、ポリエステル系樹脂(B)を構成するPET鎖とアルコール成分(b-al)及びカルボン酸成分(b-ac)とが重縮合して形成されるポリマー鎖との相溶性を向上させることができる。
【0076】
工程II又は工程II’において、アルコール成分(b-al)、カルボン酸成分(b-ac)、及び必要に応じて用いるPETの反応、並びに付加重合系樹脂(A)を添加した後の反応は、必要に応じて、2-エチルヘキサン酸錫(II)、酸化ジブチル錫、チタンジイソプロピレートビストリエタノールアミネート等のエステル化触媒をポリエステル系樹脂(B)の構成成分の総量100質量部に対し0.01質量部以上5質量部以下;没食子酸(3,4,5-トリヒドロキシ安息香酸と同じ。)等のエステル化助触媒をポリエステル系樹脂(B)の構成成分の総量100質量部に対し0.001質量部以上0.5質量部以下用いてもよい。
また、原料モノマー(b)としてフマル酸等の不飽和結合を有するモノマーを使用する際には、必要に応じてポリエステル系樹脂(B)の構成成分の総量100質量部に対して、好ましくは0.001質量部以上0.5質量部以下のラジカル重合禁止剤を用いてもよい。ラジカル重合禁止剤としては、例えば、4-tert-ブチルカテコールが挙げられる。
工程II又は工程II’の反応の温度は、好ましくは120℃以上、より好ましくは160℃以上、更に好ましくは180℃以上であり、そして、好ましくは260℃以下、より好ましくは240℃以下である。なお、工程II又は工程II’の反応は、不活性ガス雰囲気中にて行ってもよい。
【0077】
本発明の結着樹脂が、前記複合樹脂に加えて更に前記非晶性ポリエステル系樹脂及び前記結晶性ポリエステル系樹脂を含有する場合には、工程IIで得られた複合樹脂にこれらの樹脂を添加し、混合する工程を含むことが好ましい。
【0078】
[静電荷像現像用トナー]
本発明の静電荷像現像用トナー(以下、「本発明のトナー」ともいう)は、前記結着樹脂を含有し、好ましくは、着色剤と、前記結着樹脂とを含有する。
本発明のトナーは、例えば、トナー粒子と外添剤とを含有する。
トナー粒子は、前記結着樹脂を含み、好ましくは、着色剤と、前記結着樹脂とを含む。
そして、トナー粒子は、例えば、着色剤誘導体、荷電制御剤、ワックス等の離型剤、その他添加剤を含んでいてもよい。
前記結着樹脂の含有量は、トナー中、好ましくは80質量%以上、より好ましくは85質量%以上、更に好ましくは87質量%以上であり、そして、100質量%以下である。
前記複合樹脂の含有量は、トナー中、好ましくは40質量%以上、より好ましくは45質量%以上、更に好ましくは50質量%以上であり、そして、好ましくは80質量%以下、より好ましくは70質量%以下、更に好ましくは60質量%以下である。
【0079】
<着色剤>
着色剤としては、顔料又は染料のいずれであってもよい。
着色剤としては、サーマルブラック法、アセチレンブラック法、チャンネルブラック法、ランプブラック法等により製造される各種のカーボンブラック;カーボンブラックの表面を樹脂で被覆しているグラフト化カーボンブラック;ニグロシン染料;フタロシアニンブルー、パーマネントブラウンFG、ブリリアントファーストスカーレット、ピグメントグリーンB、ピグメントブルー15:3、ローダミン-Bベース、ソルベントレッド49、ソルベントレッド146、ソルベントブルー35等、及びそれらの混合物などが挙げられる。
着色剤の含有量は、トナーの画像濃度を向上させる観点から、結着樹脂100質量部に対して、好ましくは1質量部以上、より好ましくは2質量部以上、そして、好ましくは20質量部以下、より好ましくは17質量部以下である。
【0080】
<荷電制御剤>
本発明のトナーは、荷電制御剤を含有してもよい。荷電制御剤は、正帯電性荷電制御剤及び負帯電性荷電制御剤のいずれを含有していてもよい。
これらの荷電制御剤は、1種又は2種以上を用いてもよい。
【0081】
正帯電性荷電制御剤としては、例えば、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級アンモニウム塩化合物、ポリアミン樹脂、イミダゾール誘導体、スチレン-アクリル系樹脂が挙げられる。
ニグロシン染料として「ニグロシンベースEX」、「オイルブラックBS」、「オイルブラックSO」、「ボントロンN-01」、「ボントロンN-07」、「ボントロンN-11」(以上、オリヱント化学工業株式会社製)が挙げられる。4級アンモニウム塩化合物としては、例えば「ボントロンP-51」(オリヱント化学工業株式会社製)、セチルトリメチルアンモニウムブロミド、「COPY CHARGE PX VP435」(ヘキスト社製)が挙げられる。ポリアミン樹脂としては、例えば「AFP-B」(オリヱント化学工業株式会社製)が挙げられる。イミダゾール誘導体としては、例えば「PLZ-2001」、「PLZ-8001」(以上、四国化成工業株式会社製)を挙下られる。スチレン-アクリル系樹脂としては、例えば「FCA-701PT」(藤倉化成株式会社製)が挙げられる。
【0082】
負帯電性荷電制御剤の具体例としては、例えば、含金属アゾ染料、ベンジル酸化合物の金属化合物、サリチル酸化合物の金属化合物、銅フタロシアニン染料、4級アンモニウム塩、ニトロイミダゾール誘導体、有機金属化合物が挙げられる。
含金属アゾ染料としては、例えば、「バリファーストブラック3804」、「ボントロンS-31」(以上、オリヱント化学工業株式会社製)、「T-77」(保土ヶ谷化学工業株式会社製)、「ボントロンS-32」、「ボントロンS-34」、「ボントロンS-36」(以上、オリヱント化学工業株式会社製)、「アイゼンスピロンブラックTRH」(保土谷化学工業株式会社製)が挙げられる。サリチル酸化合物の金属化合物としては、例えば「ボントロンE-81」、「ボントロンE-82」、「ボントロンE-84」、「ボントロンE-85」(以上、オリヱント化学工業株式会社製)が挙げられる。4級アンモニウム塩としては、例えば「COPY CHARGE NX VP434」(ヘキスト社製)が挙げられる。有機金属化合物としては、例えば「TN105」(保土谷化学工業株式会社製)が挙げられる。
【0083】
荷電制御剤の含有量は、結着樹脂100質量部に対して、好ましくは0.1質量部以上8質量部以下、より好ましくは0.2質量部以上5質量部以下である。
【0084】
<ワックス>
本発明のトナーは、オフセット防止剤として、ポリオレフィン、パラフィンワックス等のワックスを含有することが好ましい。
ワックスの含有量は、結着樹脂100質量部に対して、好ましくは0.5質量部以上5質量部以下である。
ここで、ポリオレフィンとしては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン等が挙げられ、比較的低分子量のもの、特に蒸気浸透法による分子量が3,000以上15,000以下のものが好ましい。また、環球法による軟化点が70℃以上150℃以下、特に120℃以上150℃以下のものが好ましい。
【0085】
<その他添加剤>
トナー粒子は、その他添加剤として、更に、磁性粉、流動性向上剤、導電性調整剤、繊維状物質等の補強充填剤、酸化防止剤、老化防止剤、クリーニング性向上剤等の添加剤を適宜含有してもよい。
【0086】
本発明のトナー中、トナー粒子の含有量は、好ましくは80質量%以上、より好ましくは90質量%以上、更に好ましくは95質量%以上であり、そして、100質量%以下、好ましくは99質量%以下である。
【0087】
トナー粒子の体積中位粒径(D50)は、好ましくは2μm以上、より好ましくは3μm以上、更に好ましくは5μm以上であり、そして、好ましくは20μm以下、より好ましくは15μm以下、更に好ましくは10μm以下である。本明細書において、体積中位粒径(D50)とは、体積分率で計算した累積体積頻度が粒径の小さい方から計算して50%になる粒径を意味する。
【0088】
<外添剤>
本発明のトナーには、流動性を向上させるために、トナー粒子の表面を外添剤等の特性改良剤で処理することにより、例えば、トナー粒子と外添剤とを含有するものとしてもよい。外添剤としては、例えば、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、酸化スズ、酸化亜鉛等の無機材料の微粒子や、メラミン系樹脂微粒子、ポリテトラフルオロエチレン樹脂微粒子等の樹脂粒子等の有機微粒子が挙げられる。これらは、1種又は2種以上を用いてもよい。これらの外添剤の中では、シリカが好ましく、疎水化処理剤で処理された疎水性シリカがより好ましい。
【0089】
疎水化処理剤としては、例えば、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)、ジメチルジクロロシラン(DMDS)、シリコーンオイル、オクチルトリエトキシシラン(OTES)、メチルトリエトキシシランが挙げられる。これらの中でもヘキサメチルジシラザンが好ましい。
【0090】
外添剤を用いて、トナー粒子の表面処理を行う場合、該外添剤の含有量は、トナーの帯電性や流動性の観点から、トナー粒子100質量部に対して、好ましくは0.05質量部以上、より好ましくは0.08質量部以上、更に好ましくは0.1質量部以上であり、そして、好ましくは5質量部以下、より好ましくは3質量部以下、更に好ましくは2質量部以下である。
【0091】
[トナーの製造方法]
本発明のトナーは、溶融混練法、乳化転相法、懸濁重合法、乳化凝集法等の公知のいずれの方法により得られたトナーであってもよいが、生産性や着色剤の分散性の観点から、溶融混練法による粉砕トナーが好ましい。
溶融混練法では、前記結着樹脂、着色剤と、必要に応じて特性改良剤とを均一分散した後、公知の方法により溶融混練、冷却、粉砕、分級することにより、体積中位粒径(D50)5μm以上15μm以下のトナーを得ることができる。
【0092】
本発明のトナーは、電子写真法、静電記録法、静電印刷法等において形成される潜像の現像に用いられる。当該トナーは、非磁性一成分系現像剤として、又は、酸化鉄系キャリア、真球状酸化鉄系キャリア、フェライト系キャリア等のキャリアをそのまま、もしくは樹脂等でコートしたものと混合して乾式二成分系現像剤として使用することができる。
【実施例0093】
[測定]
〔樹脂の酸価及び水酸基価〕
樹脂の酸価及び水酸基価は、JIS K0070:1992の方法に基づき測定した。ただし、測定溶媒のみJIS K0070:1992規定のエタノールとエーテルの混合溶媒から、非晶性樹脂の場合はアセトンとトルエンの混合溶媒〔アセトン:トルエン=1:1(容量比)〕に、結晶性ポリエステル樹脂の場合はクロロホルムに変更する。
【0094】
〔樹脂の重量平均分子量〕
以下の方法により得られる、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法により分子量分布を測定し、重量平均分子量を求めた。
(1)試料溶液の調製
濃度が0.5g/100mLになるように、試料を、テトラヒドロフラン(非晶性樹脂の場合)又はクロロホルム(結晶性ポリエステル樹脂の場合)に、25℃で溶解させた。次いで、この溶液をポアサイズ0.2μmのフッ素樹脂フィルター「DISMIC-25JP」(ADVANTEC製)を用いて濾過して不溶解分を除き、試料溶液とした。
(2)分子量測定
下記の測定装置と分析カラムを用い、溶離液としてテトラヒドロフラン(非晶性樹脂)又はクロロホルム(結晶性ポリエステル樹脂)を、毎分1mLの流速で流し、40℃の恒温槽中でカラムを安定させた。そこに試料溶液100μLを注入して測定を行った。試料の分子量は、あらかじめ作成した検量線に基づき算出した。このときの検量線には、数種類の単分散ポリスチレン「A-500」(5.0×102)、「A-1000」(1.01×103)、「A-2500」(2.63×103)、「A-5000」(5.97×103)、「F-1」(1.02×104)、「F-2」(1.81×104)、「F-4」(3.97×104)、「F-10」(9.64×104)、「F-20」(1.90×105)、「F-40」(4.27×105)、「F-80」(7.06×105)、「F-128」(1.09×106)(以上、東ソー株式会社製)を標準試料として作成したものを用いた。括弧内は分子量を示す。
測定装置:「HLC-8220CPC」(東ソー株式会社製)
分析カラム:「GMHXL」+「G3000HXL」(東ソー株式会社製)
【0095】
〔樹脂の軟化点〕
フローテスター「CFT-500D」(株式会社島津製作所製)を用い、1gの試料を昇温速度6℃/分で加熱しながら、プランジャーにより1.96MPaの荷重を与え、直径1mm、長さ1mmのノズルから押し出しした。温度に対し、フローテスターのプランジャー降下量をプロットし、試料の半量が流出した温度を軟化点とした。
【0096】
〔吸熱の最大ピーク温度〕
示差走査熱量計「Q-20」(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン株式会社製)を用いて、室温(20℃)から降温速度10℃/minで0℃まで冷却した試料をそのままの温度で1分間維持し、その後、昇温速度10℃/minで180℃まで昇温しながら測定した。観測される吸熱ピークのうち、最も大きいピークの温度を吸熱の最大ピーク温度とした。
【0097】
〔非晶性樹脂のガラス転移温度〕
示差走査熱量計「Q-20」(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン株式会社製)を用いて、試料0.01~0.02gをアルミパンに計量し、200℃まで昇温し、その温度から降温速度10℃/minで0℃まで冷却した。次に試料を昇温速度10℃/minで昇温し、吸熱の最高ピーク温度以下のベースラインの延長線とピークの立ち上がり部分からピークの頂点までの最大傾斜を示す接線との交点の温度をガラス転移温度とした。
【0098】
〔結晶性ポリエステル樹脂の融点〕
示差走査熱量計「Q-100」(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン株式会社製)を用いて、試料0.01~0.02gをアルミパンに計量し、室温から降温速度10℃/minで-10℃まで冷却し、1分間温度を保持した。次に試料を昇温速度10℃/minで200℃まで昇温し、その温度から降温速度10℃/minで-30℃まで冷却した。次に試料を昇温速度10℃/minで昇温し、観測される吸熱ピークのうち、最も高温側にあるピーク温度を融点とした。
【0099】
〔離型剤の融点〕
示差走査熱量計「Q-100」(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン株式会社製)を用いて、試料0.02gをアルミパンに計量し、200℃まで昇温した後、200℃から降温速度10℃/minで0℃まで冷却した。次いで、試料を昇温速度10℃/minで昇温し、熱量を測定した。得られた吸熱の最大ピーク温度を融点とした。
【0100】
〔トナー粒子の体積中位粒径(D50)〕
トナー粒子の体積中位粒径(D50)は、次のとおり測定した。
・測定装置:「コールターマルチサイザー(登録商標)III」(ベックマン・コールター株式会社製)
・アパチャー径:50μm
・解析ソフト:「コールターマルチサイザー(登録商標)IIIバージョン 3.51」(ベックマン・コールター株式会社製)
・電解液:「アイソトン(登録商標)II」(ベックマン・コールター株式会社製)
・分散液:「エマルゲン(登録商標)109P」〔ポリオキシエチレンラウリルエーテル、花王株式会社製、HLB(Hydrophile-Lipophile Balance、グリフィン法)=13.6〕を前記電解液に溶解させ、濃度5質量%の分散液を得た。
・分散条件:前記分散液5mLに測定試料10mgを添加し、超音波分散機にて1分間分散させ、その後、電解液25mLを添加し、更に、超音波分散機にて1分間分散させて、試料分散液を調製した。
・測定条件:ビーカー内で、前記試料分散液を、前記電解液100mLに加えることにより、3万個の粒子の粒径を20秒間で測定できる濃度に調整した後、3万個の粒子を測定し、得られた粒度分布から体積中位粒径(D50)を求めた。
【0101】
[付加重合系樹脂(A)及び付加重合系樹脂(A’)の製造]
【0102】
製造例A1~A3、及びA5(樹脂A-1、A-2、A’-3、及びA’-5の製造)
表1に示す両反応性化合物としてアクリル酸又はメタクリル酸を含む付加重合系樹脂の原料モノマー(a)を、ステンレス製撹拌棒を備えたオートクレーブ中に入れ、加圧加熱条件(300℃)2時間にて原料モノマー(a)を重合した。常圧、常温に戻すことで析出した付加重合系樹脂を回収することで、付加重合系樹脂A-1、A-2、A’-3、及びA’-5を得た。各種物性を表1に示す。
【0103】
製造例A4(樹脂A’-4の製造)
表1に示す両反応性化合物としてアクリル酸を含む付加重合系樹脂の原料モノマー(a)、及びラジカル発生剤を、温度計、ステンレス製撹拌棒、流下式コンデンサー及び窒素導入管を装備したステンレス製反応容器中に入れ、150℃、2時間にて原料モノマー(a)を重合した。常温に戻すことで析出した付加重合系樹脂を回収することで、付加重合系樹脂A’-4を得た。各種物性を表1に示す。
【0104】
【0105】
[非晶性ポリエステル樹脂の製造]
製造例AH1(樹脂AH-1の製造)
表2に示すアルコール成分、テレフタル酸、ドデセニルコハク酸無水物、エステル化触媒、及びエステル化助触媒を、温度計、ステンレス製撹拌棒、分留塔、脱水管、冷却管、及び窒素導入管を装備した10リットルの四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気にてマントルヒーター中で、235℃まで昇温し、常圧で2.5時間反応を行った後、8kPaにて1時間減圧で反応を行った。その後、常圧で190℃まで冷却し、表2に示すトリメリット酸無水物を添加した後、210℃まで10℃/hの速度で昇温した。その後、8kPaにて所望の軟化点まで反応を行い、非晶性ポリエステル樹脂AH-1を得た。各種物性を表2に示す。
【0106】
【0107】
[結晶性ポリエステル樹脂の製造]
製造例C1(樹脂C-1の製造)
表3に示すアルコール成分、カルボン酸成分、エステル化触媒、及び重合禁止剤を、温度計、ステンレス製撹拌棒、分留塔、脱水管、冷却管、及び窒素導入管を装備した10リットルの四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気にてマントルヒーター中で、140℃まで昇温し、5時間反応を行った後、200℃まで10℃/hの速度で昇温を行った。その後8kPaにて所望の軟化点まで反応を行い、結晶性ポリエステル樹脂C-1を得た。各種物性を測定し表3に示す。なお、樹脂C-1は、測定溶媒に不溶であったため、酸価、及び重量平均分子量については、測定を行わなかった。
【0108】
【0109】
[複合樹脂の製造]
製造例1及び2(複合樹脂AL-1及びAL-2の製造)
表4に示すアルコール成分(b-al)、カルボン酸成分(b-ac)、エステル化触媒、及びエステル化助触媒を、温度計、ステンレス製撹拌棒、分留塔、脱水管、冷却管、及び窒素導入管を装備した10リットルの四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気にてマントルヒーター中で、235℃まで昇温し、常圧で3時間反応を行った。その後、180℃まで冷却し、表4に示す付加重合系樹脂(A)を添加した後、230℃まで10℃/hの速度で昇温した。その後、67kPaにて所望の軟化点まで反応を行い、複合樹脂AL-1及びAL-2を得た。各種物性を表4に示す。
【0110】
製造例3~7(複合樹脂AL-3~AL-7の製造)
表4に示すPET、アルコール成分(b-al)、カルボン酸成分(b-ac)、エステル化触媒、及びエステル化助触媒を、温度計、ステンレス製撹拌棒、分留塔、脱水管、冷却管、及び窒素導入管を装備した10リットルの四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気にてマントルヒーター中で、235℃まで昇温し、常圧で3時間反応を行った。その後、180℃まで冷却し、表4に示す付加重合系樹脂(A)を添加した後、230℃まで10℃/hの速度で昇温した。その後、67kPaにて所望の軟化点まで反応を行い、複合樹脂AL-3~AL-7を得た。各種物性を表4に示す。
【0111】
【0112】
比較製造例1、2、及び4(複合樹脂AX-1、AX-2、及びAX-4の製造)
表5に示すアルコール成分とカルボン酸成分、エステル化触媒、及びエステル化助触媒を、温度計、ステンレス製撹拌棒、分留塔、脱水管、冷却管、及び窒素導入管を装備した10リットルの四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気にてマントルヒーター中で、235℃まで昇温し、常圧で2.5時間反応を行った後、8kPaにて1時間減圧で反応を行った。その後、常圧で190℃まで冷却し、表5に示す付加重合系樹脂(A’)を添加した後、235℃まで昇温した。その後、所望の軟化点まで反応を行い、複合樹脂AX-1、AX-2、及びAX-4を得た。各種物性を表5に示す。
【0113】
比較製造例3及び5(複合樹脂AX-3及びAX-5の製造)
表5に示すアルコール成分とカルボン酸成分、付加重合系樹脂(A’)、エステル化触媒、及びエステル化助触媒を、温度計、ステンレス製撹拌棒、分留塔、脱水管、冷却管、及び窒素導入管を装備した10リットルの四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気にてマントルヒーター中で、190℃まで昇温し、常圧で2.0時間反応を行った後、235℃まで10℃/hの速度で昇温した。その後、所望の軟化点まで反応を行い、複合樹脂AX-3及びAX-5を得た。各種物性を表5に示す。
【0114】
【0115】
実施例1-1~1-7及び比較例1-1~1-5
製造例1~7及び比較製造例1~5で得られた各複合樹脂を用い、結着樹脂としての評価を以下の方法により行った。
〔溶液粘度〕
表6に示す結着樹脂1.5gをクロロホルム8.5gで溶解し、濃度が15%になるように調製した。E形粘度計「TVE-25L」(東機産業株式会社製)を用い、コーンプレートの温度を20℃に安定化した後、上記の溶液をケミカルピペットで1030μL採取し測定した。結果を表6に示す。
溶液粘度が高いほどトナーの製造時において樹脂にせん断力を効率的に付与することができ、トナーに含まれる着色剤等の他の成分との混合性を向上させ、トナーの生産性を向上させることができる。溶液粘度が4.0mPa・s以上であればトナーの生産性に優れる。
【0116】
〔粉砕性指数〕
表6に示す結着樹脂を体積で1000mL程度準備した。篩い振とう機(ヴァーダー・サイエンティフィック株式会社製)を用いて、16メッシュと22メッシュで篩い、16メッシュと22メッシュの間に残ったサンプルを20g精秤した。
次に、精秤した20gの試料をコーヒーミルで10秒間粉砕し、さらに、30メッシュで試料が落ちなくなるまで篩い、30メッシュ上に残った試料を精秤した。
粉砕性指数は下式から求め、測定3回の平均値とした。結果を表6に示す。
粉砕性指数が高いほど樹脂の粉砕性に優れ、トナーの生産性を向上させることができる。粉砕性指数が95.0%以上であればトナーの生産性に優れる。
粉砕性指数(%)=[〔20(g)-30メッシュ上に残った試料の質量(g)〕/20(g)]×100
【0117】
【0118】
表6に示すとおり、特定の結着樹脂を用いた実施例は、比較例と比較して、溶液粘度が高く、かつ粉砕性指数が高く、トナーの生産性に優れていることがわかる。
【0119】
[トナーの製造]
実施例2-1~2-7及び比較例2-1~2-5
表7に示す配合比の結着樹脂を105質量部、負帯電性荷電制御剤「ボントロンE-81」(オリヱント化学工業株式会社製)1質量部、着色剤「シアニンブルー4927」(大日精化工業株式会社製、C.I.ピグメントブルー15:3)10質量部、及び離型剤「HNP-9」(日本精蝋株式会社製、パラフィンワックス、融点:80℃)1質量部をヘンシェルミキサーで十分混合した後、混練部分の全長1560mm、スクリュー径42mm、バレル内径43mmの同方向回転二軸押出し機を用い、ロール回転速度200r/min、ロール内の加熱温度100℃で溶融混練した。混合物の供給速度は20kg/h、平均滞留時間は約18秒であった。得られた溶融混練物を冷却、粗粉砕した後、ジェットミルにて粉砕し、分級して、体積中位粒径(D50)が8μmのトナー粒子を得た。
得られたトナー粒子100質量部に、外添剤「AEROSIL NAX 50」(日本アエロジル株式会社製、疎水性シリカ、疎水化処理剤:HMDS、個数平均粒子径:約30nm)1質量部を添加し、ヘンシェルミキサーで3,600r/min、5分間混合することにより、外添剤処理を行い、トナー1~7,51~55を得た。
【0120】
[トナー評価]
〔耐熱保存性〕
20mL容の容器(直径約3cm)にトナー4gを入れ、温度55℃、相対湿度60%の環境下で48時間放置した。その後、6時間毎に72時間までトナー凝集の発生程度を目視にて観察した。凝集の発生が認められた時点の時間の値が大きいほど高温高湿下での耐熱保存性が良好である。結果を表7に示す。なお、表7中「>72」は72時間後も凝集は認められないことを示す。
【0121】
〔最低定着温度及びホットオフセット温度〕
複写機「AR-505」(シャープ株式会社製)の定着機を装置外での定着が可能なように改良した装置に各トナーを実装し、未定着の状態で印刷物を得た(印字面積:2cm×12cm、付着量:0.5mg/cm2)。その後、総定着圧が40kgfになるように調整した定着機(定着速度300mm/sec)を用い、定着ロールの温度を80℃から240℃へと5℃ずつ順次上昇させながら、各温度で未定着状態の印刷物の定着試験を行った。得られた印刷物の画像部分にセロハン粘着テープ「ユニセロハンテープ」(三菱鉛筆株式会社製、幅:18mm、JIS Z1522)を貼り付け、30℃に設定した定着ローラーに通過させた後、テープを剥がした。テープを貼る前と剥がした後の光学反射密度を反射濃度計「RD-915」(グレタグマクベス社製)を用いて測定し、両者の比率(剥離後/貼付前×100)が最初に90%を越える定着ローラーの温度を最低定着温度とした。最低定着温度が低いほど、低温定着性に優れる。
また、上記で得られた定着画像を目視で判断し、ホットオフセットが見られた定着ロールの最低温度をホットオフセット温度とした。ホットオフセット温度が高いほど、耐高温オフセット性に優れる。
さらに、最低定着温度とホットオフセット温度との差を定着温度幅とした。定着温度幅が広いほど、使用可能温度領域を広げることができ、省エネルギー化、高速定着化の要求を満たすことができる。
なお、定着紙には、「CopyBond SF-70NA」(シャープ株式会社製、75g/m2)を使用した。
これらの結果を表7に示す。
【0122】
【0123】
表7に示すとおり、特定の複合樹脂を含有する結着樹脂を用いた実施例のトナーは、耐熱保存性に優れ、最低定着温度が低くかつホットオフセット温度が高いため定着温度幅が広く、優れた耐熱保存性と広い使用可能温度領域との両立を達成できることがわかる。
一方、比較例のトナーは、実施例のトナーと比べて、耐熱保存性に劣るか、最低定着温度が高いか、又は定着温度幅が狭く、優れた耐熱保存性と広い使用可能温度領域との両立を達成できていないことがわかる。