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(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】P2024108130
(43)【公開日】2024-08-09
(54)【発明の名称】トナーバインダー
(51)【国際特許分類】
   G03G 9/087 20060101AFI20240802BHJP
   C08F 22/10 20060101ALI20240802BHJP
【FI】
G03G9/087 325
C08F22/10
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2024003398
(22)【出願日】2024-01-12
(31)【優先権主張番号】P 2023011498
(32)【優先日】2023-01-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【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】千葉 宙
【テーマコード(参考)】
2H500
4J100
【Fターム(参考)】
2H500AA01
2H500CA03
2H500EA13B
2H500EA39B
2H500EA40B
2H500EA42B
2H500EA44B
4J100AB02Q
4J100AL03S
4J100AL34P
4J100AL44P
4J100AM02R
4J100CA05
4J100CA06
4J100DA01
4J100JA09
(57)【要約】
【課題】本発明は、低温定着性と保存安定性を両立させつつ、画像強度、粉砕性及び耐久性を満足するトナーバインダーを提供することを目的とする。
【解決手段】炭素-炭素二重結合を有する炭素数4~6のジカルボン酸と鎖状炭化水素基を有する炭素数16~30のモノアルコールとを縮合させて得られるジエステルである単量体(a)を構成単量体として含む結晶性ビニル樹脂(A)を含有するトナーバインダーであり、好ましくはトナーバインダーの重量を基準として結晶性ビニル樹脂(A)の重量割合が30~100重量%であるトナーバインダーである。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
炭素-炭素二重結合を有する炭素数4~6のジカルボン酸と鎖状炭化水素基を有する炭素数16~30のモノアルコールとを縮合させて得られるジエステルである単量体(a)を構成単量体として含む結晶性ビニル樹脂(A)を含有するトナーバインダー。
【請求項2】
トナーバインダーの重量を基準として結晶性ビニル樹脂(A)の重量割合が30~100重量%である請求項1に記載のトナーバインダー。
【請求項3】
結晶性ビニル樹脂(A)の吸熱ピークのピークトップ温度(Tm)が50~70℃である請求項1に記載のトナーバインダー。
【請求項4】
結晶性ビニル樹脂(A)が単量体(a)及び前記単量体(a)以外の単量体(b)を含む単量体組成物(A0)の重合体であり、単量体(b)の溶解度パラメータ(SP値)が8.9~13.0(cal/cm1/2である請求項1に記載のトナーバインダー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はトナーバインダーに関する。
【背景技術】
【0002】
複写機、プリンター等における画像の定着方式として一般的に採用されている熱定着方式用のトナーには、近年の省エネルギー化の観点から低温定着性の更なる向上が要求されている。
それに加え、現像槽内で固着しない高い保存安定性や、繰り返し印刷後も現像槽内のトナーが劣化せず問題なく現像が行えるための高い耐久性、定着後のトナー画像が擦れや折り曲げに対して耐性を有する高い画像強度、トナーの更なる微細化要求に対して生産効率を高めるために更なる粉砕性が必要とされている。
【0003】
トナーバインダーは、上述のようなトナー特性に大きな影響を与えるものであり、トナーバインダーによる低温定着化技術として、非晶性ポリエステル樹脂や、非晶性のスチレン-アクリル樹脂のガラス転移温度を下げることが挙げられるが、この方法では保存安定性が悪くなるという問題点がある。
そこで近年、シャープメルト性に優れた結晶性樹脂をトナーバインダーとして用いることで、低温定着性を向上させる手法が提案されている。
前記結晶性樹脂として、結晶性アルキル(メタ)アクリレート樹脂を用いることで、低温定着性が向上することが知られている(例えば、特許文献1~5)。
しかしながら、特許文献1~5に記載のトナーバインダーは、低温定着性と保存安定性を両立させつつ、画像強度、粉砕性及び耐久性を満足させることはできなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2019-211763号公報
【特許文献2】特開2019-219653号公報
【特許文献3】特開2019-219656号公報
【特許文献4】特開2021-152637号公報
【特許文献5】特開2022-47491号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、低温定着性と保存安定性を両立させつつ、画像強度、粉砕性及び耐久性を満足するトナーバインダー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】
【0006】
本発明者は、鋭意検討した結果、本発明に至った。すなわち本発明は炭素-炭素二重結合を有する炭素数4~6のジカルボン酸と鎖状炭化水素基を有する炭素数16~30のモノアルコールとを縮合させて得られるジエステルである単量体(a)を構成単量体とする結晶性ビニル樹脂(A)を含有するトナーバインダーである。
【発明の効果】
【0007】
本発明により、低温定着性と保存安定性を両立させつつ、画像強度、粉砕性及び耐久性を満足するトナーバインダーを提供することが可能になる。
【発明を実施するための形態】
【0008】
本発明のトナーバインダーは、結晶性ビニル樹脂(A)を含有するトナーバインダーである。結晶性ビニル樹脂(A)は、結晶性のビニル樹脂であり、炭素-炭素二重結合を有する炭素数4~6のジカルボン酸と鎖状炭化水素基を有する炭素数16~30のモノアルコールとを縮合させて得られるジエステルである単量体(a)を構成単量体として含む重合体である。
なお、本発明において「結晶性」とは、下記に記載の示差走査熱量測定(DSC測定ともいう)により得られる示差走査熱量曲線の昇温過程において、DSC曲線に極大があり、吸熱ピークのピークトップ温度を有することを意味する。
【0009】
結晶性ビニル樹脂(A)の吸熱ピークのピークトップ温度の測定方法を以下に記載する。
示差走査熱量計{例えば「DSCQ20」[TA Instruments(株)製]}を用いて測定する。結晶性ビニル樹脂(A)を20℃から10℃/分の条件で150℃まで第1回目の昇温を行い、続いて150℃から10℃/分の条件で0℃まで冷却し、続いて0℃から10℃/分の条件で150℃まで第2回目の昇温をした際の第2回目の昇温過程の吸熱ピークのトップを示す温度を結晶性ビニル樹脂(A)の吸熱ピークのピークトップ温度とする。
【0010】
単量体(a)は炭素-炭素二重結合を有する炭素数4~6のジカルボン酸と鎖状炭化水素基を有する炭素数16~30のモノアルコールとを縮合させて得られるジエステルであり、単量体(a)は、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
単量体(a)はエステル基を2個有し、エステル基間の炭素数が短く、エステル基が近い位置関係にあることで画像強度、耐久性が良好となると考えられる。更に長鎖の鎖状炭化水素基を2つ有するため低温定着性が良好となる。
【0011】
炭素-炭素二重結合を有する炭素数4~6のジカルボン酸としては、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が挙げられる。
また、これらのジカルボン酸の、酸無水物、低級アルキル(炭素数1~4)エステル(例えば、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。但し、低級アルキル(炭素数1~4)エステルのアルキル基の炭素原子は前記ジカルボン酸の炭素数には含めない。ジカルボン酸は1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
これらのうち、保存安定性の観点から好ましくは、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸及びそれらの酸無水物である。
【0012】
鎖状炭化水素基を有する炭素数16~30のモノアルコールとしては、直鎖のアルキル基(アルキル基の炭素数16~30)を有するアルコール(セタノール、ステアリルアルコール、1-エイコサノール、ベヘニルアルコール、1-テトラコサノール及び1-トリアコンタノール等)と分岐のアルキル基(アルキル基の炭素数16~30)を有するアルコール(2-デシル-1-テトラデカノール等)等が挙げられる。
これらのうち、結晶性の観点から好ましくは、直鎖のアルキル基(アルキル基の炭素数16~30)を有するアルコールであり、より好ましくは直鎖のアルキル基(アルキル基の炭素数16~24)を有するアルコールである。
【0013】
単量体(a)の酸価は5mgKOH/g以下が好ましい。酸価が5mgKOH/g以下であると吸熱ピークのピークトップ温度Tmが上がることや吸湿性が下がることにより保存安定性が良好になる。結晶性ビニル樹脂(A)の酸価は、より好ましくは3mgKOH/g以下であり、更に好ましくは2mgKOH/g以下であり、特に好ましくは0~1mgKOH/gである。
単量体(a)の酸価は、例えばJIS K 0070などの方法で測定される。
【0014】
単量体(a)の吸熱ピークのピークトップ温度(Tm)は、低温定着性及び保存安定性の観点から、好ましくは50~80℃であり、より好ましくは55~75℃である。吸熱ピークトップ温度が50℃以上の場合は保存安定性が良好となり、80℃以下の場合は低温定着性が良好となる。
但し、単量体(a)の吸熱ピークのピークトップ温度(Tm)とは、示差走査熱量計(DSC)を用いて単量体(a)を20℃から150℃まで10℃/分の条件で第1回目の昇温した後、150℃から0℃まで10℃/分の条件で冷却し、続いて0℃から150℃まで10℃/分の条件で昇温する第2回目の昇温過程における単量体(a)の吸熱ピークのピークトップ温度のことである。
【0015】
単量体(a)の製造方法は、炭素-炭素二重結合を有する炭素数4~6のジカルボン酸と鎖状炭化水素基を有する炭素数16~30のモノアルコールとを縮合させて得られること以外は特に限定されないが、縮合反応を確実に行い単量体(a)の製造時の炭素-炭素二重結合の反応を抑止するために後述するエステル化触媒や安定剤(重合禁止剤)を使用することが好ましい。
【0016】
結晶性ビニル樹脂(A)は、単量体(a)を構成単量体として含む重合体であれば特に限定されないが、粉砕性及び耐久性の観点から、単量体(a)及び単量体(b)を含む単量体組成物(A0)の重合体であることが好ましい。
また、単量体(b)は、単量体(a)以外の単量体である。単量体(b)の溶解度パラメータ(SP値)は、結晶性ビニル樹脂(A)の極性調整と粉砕性及び画像強度の観点から好ましくは8.9~13.0(cal/cm1/2であり、更に好ましくは8.9~11.2(cal/cm1/2である。単量体(b)は1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
また、単量体(a)のSP値は、低温定着性の観点から好ましくは8.5~9.0(cal/cm1/2であり、更に好ましくは8.7~8.9(cal/cm1/2である。
単量体(a)のSP値と単量体(b)のSP値の差の絶対値は、低温定着性、粉砕性及び画像強度の観点から好ましくは0.5~2.0(cal/cm1/2であり、更に好ましくは0.7~1.8(cal/cm1/2である。なお、単量体(a)及び単量体(b)がそれぞれ2種以上を併用する場合、各単量体のSP値を加重平均したものをそれぞれ単量体(a)及び単量体(b)のSP値とする。なお、単量体(a)のSP値及び単量体(b)のSP値はそれぞれ単量体そのもののSP値である。
また、結晶性ビニル樹脂(A)のSP値は、低温定着性、粉砕性及び画像強度の観点から好ましくは9.6~11.3(cal/cm1/2であり、更に好ましくは9.6~10.6(cal/cm1/2である。
なお、溶解度パラメータ(SP値)とは、Fedorsらが提案した下記の文献に記載の方法によって計算されるものである。
「POLYMER ENGINEERING AND SCIENCE,FEBRUARY,1974,Vol.14,No.2,ROBERT F.FEDORS.(147~154頁)」
【0017】
単量体(b)としては、例えばビニル炭化水素(b1)、カルボン酸基含有ビニルモノマー(b2)、ヒドロキシル基含有ビニルモノマー(b3)、含窒素ビニルモノマー(b4)、エポキシ基含有ビニルモノマー(b5)及び(b1)~(b5)以外のその他のビニルモノマー(b6)等が挙げられる。
【0018】
ビニル炭化水素(b1)としては芳香族ビニル炭化水素等が挙げられる。
芳香族ビニル炭化水素としては、スチレン[SP値は9.24(以下、同様に[ ]内はSP値である)]及びそのハイドロカルビル(アルキル、シクロアルキル、アラルキル及び/又はアルケニル)置換体等が挙げられ、具体的にはα-メチルスチレン[9.20]、エチルスチレン[9.13]、ビニルトルエン[9.20]、フェニルスチレン[10.22]及びベンジルスチレン[9.98]等が挙げられる。
【0019】
カルボン酸基含有ビニルモノマー(b2)としては、炭素数3~20の不飽和モノカルボン酸等が挙げられる。
具体的には、(メタ)アクリル酸(アクリル酸[11.08]、メタクリル酸[10.73])、クロトン酸[10.49]及びシトラコン酸[12.90]等が挙げられる。
なお、本発明において「(メタ)アクリル酸」は「アクリル酸」及び/又は「メタクリル酸」を意味する。
【0020】
ヒドロキシル基含有ビニルモノマー(b3)としては、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート(アクリル酸2-ヒドロキシエチル[12.45]、メタクリル酸2-ヒドロキシエチル[11.18]]等)、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート(アクリル酸2-ヒドロキシプロピル[11.83]及びメタクリル酸2-ヒドロキシプロピル[11.54])等が挙げられる。
なお、本発明において「(メタ)アクリレート」は「アクリレート」及び/又は「メタクリレート」を意味する。
【0021】
含窒素ビニルモノマー(b4)としては、アミド基含有ビニルモノマー及びニトリル基含有ビニルモノマー等が挙げられる。
アミド基含有ビニルモノマーとしては、N,N-ジメチルアクリルアミド[10.59]及びN-ビニルピロリドン[12.38]等が挙げられる。
ニトリル基含有ビニルモノマーとしては、アクリロニトリル[11.12]、メタクリロニトリル[10.74]及びシアノスチレン[11.55]等が挙げられる。
【0022】
エポキシ基含有ビニルモノマー(b5)としては、グリシジル(メタ)アクリレート[グリシジルアクリレート[12.90]及びグリシジルメタクリレート[10.23]]等が挙げられる。
【0023】
(b1)~(b5)以外のその他のビニルモノマー(b6)としては、例えばアルキル基の炭素数が1~2のアルキル(メタ)アクリレート(メチル(メタ)アクリレート((メタ)アクリル酸メチル)(アクリル酸メチル[8.95]、メタクリル酸メチル[8.93]))、アルキル基の炭素数が3以上のアルキル(メタ)アクリレート(ベヘニルアクリレート[8.65]等)、多官能(メタ)アクリレート(1,6-ヘキサンジオールジアクリレート[9.56]等の多価アルコールの多官能(メタ)アクリレート及びジカルボン酸と炭素数15以下のモノアルコールとを縮合させて得られるジエステル等)及び炭素数4の脂肪族ビニルエステル(酢酸ビニル[8.95])等が挙げられる。
【0024】
これらの単量体(b)の内、粉砕性及び画像強度の観点から好ましいのはビニル炭化水素(b1)、含窒素ビニルモノマー(b4)、及びその他のビニルモノマー(b6)であり、より好ましくは芳香族ビニル炭化水素、ニトリル基含有ビニルモノマー、アルキル基の炭素数が1~2のアルキル(メタ)アクリレート及び多官能(メタ)アクリレートである。
【0025】
結晶性ビニル樹脂(A)における単量体組成物(A0)中の単量体(a)の重量割合は、単量体組成物(A0)の重量を基準として、好ましくは30重量%以上であり、より好ましくは40重量%以上であり、更に好ましくは50重量%以上である。単量体(a)の重量割合が30重量%以上であると結晶性及び低温定着性が良好となる。一方、単量体(a)の重量割合の上限については粉砕性及び画像強度の観点から、好ましくは90重量%以下、より好ましくは80重量%以下、更に好ましくは70重量%以下である。一態様において、単量体組成物(A0)の重量を基準として30~90重量%であることが好ましく、より好ましくは40~80重量%、更に好ましくは50~70重量%である。
【0026】
結晶性ビニル樹脂(A)における単量体組成物(A0)中の単量体(b)の重量割合は、単量体組成物(A0)の重量を基準として、粉砕性及び画像強度の観点から、好ましくは10重量%以上であり、より好ましくは20重量%以上であり、更に好ましくは30重量%以上であり、結晶性及び低温定着性の観点から、好ましくは70重量%以下、より好ましくは60重量%以下、更に好ましくは50重量%以下である。一態様において、単量体組成物(A0)の重量を基準として10~70重量%であることが好ましく、より好ましくは20~60重量%、更に好ましくは30~50重量%である。
【0027】
本発明における結晶性ビニル樹脂(A)は、単量体組成物を公知の方法(例えば、ラジカル重合、アニオン重合、カチオン重合、リビングラジカル重合、リビングアニオン重合及びリビングカチオン重合等)で重合することで製造できる。ラジカル重合の場合は、例えば、前記単量体を溶媒(トルエン等)中でラジカル反応開始剤(c)とともに反応させる溶液重合法(特開平5-117330号公報等)により合成することが出来る。
また、ラジカル反応開始剤は公知のラジカル反応開始剤(c)を用いてもよい。ラジカル反応開始剤(c)としては、特に制限されず、無機過酸化物(c1)、有機過酸化物(c2)及びアゾ化合物(c3)等が挙げられる。また、これらのラジカル反応開始剤を併用することもできる。
【0028】
無機過酸化物(c1)としては、特に限定されないが、例えば過酸化水素、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム及び過硫酸ナトリウム等が挙げられる。
【0029】
有機過酸化物(c2)としては、特に制限されないが、例えば、ベンゾイルパーオキシド、ジ-t-ブチルパーオキシド、t-ブチルクミルパーオキシド、ジクミルパーオキシド、α,α-ビス(t-ブチルパーオキシ)ジイソプロピルベンゼン、2,5-ジメチル-2,5-ビス(t-ブチルパーオキシ)へキサン、ジ-t-へキシルパーオキシド、2,5-ジメチル-2,5-ジ-t-ブチルパーオキシへキシン-3、アセチルパーオキシド、イソブチリルパーオキシド、オクタニノルパーオキシド、デカノリルパーオキシド、ラウロイルパーオキシド、3,3,5-トリメチルヘキサノイルパーオキシド、m-トルイルパーオキシド、t-ブチルパーオキシイソブチレート、t-ブチルパーオキシネオデカノエート、クミルパーオキシネオデカノエート、t-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート、t-ブチルパーオキシ-3,5,5-トリメチルヘキサノエート、t-ブチルパーオキシラウレート、t-ブチルパーオキシベンゾエート、t-ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート及びt-ブチルパーオキシアセテート等が挙げられる。
【0030】
アゾ化合物(c3)としては、特に制限されないが、例えば、2,2’-アゾビス-(2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル、1,1’-アゾビス(シクロヘキサン-1-カルボニトリル)、2,2’-アゾビス-4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル、2,2’-アゾビス(2-メチルブチロニトリル)及びアゾビスイソブチロニトリル等が挙げられる。
【0031】
結晶性ビニル樹脂(A)の吸熱ピークのピークトップ温度(Tm)は、低温定着性及び保存安定性の観点から、好ましくは50~70℃であり、より好ましくは50~60℃である。吸熱ピークトップ温度が50℃以上の場合は保存安定性がより良好となり、70℃以下の場合は低温定着性がより良好となる。
但し、結晶性ビニル樹脂(A)の吸熱ピークトップ温度(Tm)とは、示差走査熱量計(DSC)を用いて結晶性ビニル樹脂(A)を20℃から150℃まで10℃/分の条件で第1回目の昇温した後、150℃から0℃まで10℃/分の条件で冷却し、続いて0℃から150℃まで10℃/分の条件で昇温する第2回目の昇温過程における結晶性ビニル樹脂(A)の吸熱ピークのピークトップ温度のことである。
【0032】
本発明における結晶性ビニル樹脂(A)のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)における重量平均分子量は、低温定着性と保存安定性の観点から好ましくは2,000~200,000であり、より好ましくは5,000~100,000であり、更に好ましくは10,000~70,000であり、特に好ましくは20,000~50,000である。
【0033】
本発明において、結晶性ビニル樹脂(A)の数平均分子量(以下、Mnと略称することがある。)及び重量平均分子量(以下、Mwと略称することがある。)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) : HLC-8320 [東ソー(株)製]
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
移動相 : テトラヒドロフラン(重合禁止剤を含まない)
溶液注入量 : 100μL
検出装置 : 屈折率検出器
基準物質 : 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)[東ソー(株)製]
分子量の測定は、0.25重量%になるように試料をテトラヒドロフラン(以下、THFと略記)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。
なお、後述する非晶性樹脂(B)及びトナーバインダーについても、上記と同様の方法でMn及びMwを求めることができる。
【0034】
本発明のトナーバインダーは、結晶性ビニル樹脂(A)以外のトナーバインダー用樹脂として公知である非晶性樹脂(B)を含有してもよい。非晶性樹脂(B)としては非晶性ビニル樹脂、非晶性ポリエステル樹脂、非晶性ポリウレタン樹脂、非晶性エポキシ樹脂、非晶性ポリアミド樹脂、非晶性ポリイミド樹脂、非晶性アイオノマー樹脂、非晶性ポリカーボネート樹脂等が挙げられ、上記樹脂の2種以上を併用しても良い。これらのうち低温定着性及び保存安定性の観点から、好ましくは非晶性ビニル樹脂、非晶性ポリエステル樹脂である。
なお、本発明において、「非晶性」とは、上記結晶性ビニル樹脂(A)の吸熱ピークのピークトップ温度の測定方法と同様の測定条件により示差走査熱量計(DSC)を用いて試料の転移温度測定を行った場合に、吸熱ピークのピークトップ温度が存在しないことを意味する。
【0035】
非晶性ビニル樹脂は非晶性のビニル樹脂であればその樹脂の組成は特に限定されないが、粉砕性及び保存安定性の観点から、スチレンを含む単量体組成物(B0)の重合体であることが好ましい。
【0036】
スチレンを含む単量体組成物(B0)は、必要により他の単量体を併用してもよく、結晶性ビニル樹脂(A)で例示した単量体(b)と同様のものが挙げられる。これらの単量体は1種を用いてもよく、2種以上を併用してもよく、非晶性ビニル樹脂としては、例えば、スチレン-アルキル(メタ)アクリレート共重合体、スチレン-(メタ)アクリル酸共重合体、スチレン-アルキル(メタ)アクリレート-(メタ)アクリル酸共重合体、スチレン-アクリロニトリル共重合体、及びスチレン-アルキル(メタ)アクリレート-アクリロニトリル共重合体等が挙げられる。
上記のうち好ましくはスチレン-アルキル(メタ)アクリレート-(メタ)アクリル酸共重合体、及びスチレン-アルキル(メタ)アクリレート-アクリロニトリル共重合体等である。
【0037】
本発明における非晶性ビニル樹脂は、結晶性ビニル樹脂(A)と同様の方法で製造できる。ラジカル重合の場合のラジカル反応開始剤(c)も同様のものが挙げられる。
【0038】
非晶性ポリエステル樹脂は非晶性のポリエステル樹脂であればその樹脂の組成は特に限定されないが、耐久性及び保存安定性の観点から、ポリエステル(B1)が炭素-炭素結合により架橋された樹脂である非線形ポリエステル樹脂であることが好ましい。
非線形ポリエステル樹脂は、ポリエステル(B1)を炭素-炭素結合により架橋した構造を有する樹脂である。炭素-炭素結合による架橋は、ポリエステル(B1)分子に含まれる炭素原子のうち少なくとも1つの炭素原子と、ポリエステル(B1)に含まれる他の炭素原子とが直接結合することにより形成される。
非線形ポリエステル樹脂は、炭素-炭素結合を生成する架橋反応によりポリエステル(B1)を架橋した樹脂であり、これらの架橋反応の形態のうち、炭素-炭素結合を生成する架橋反応としては、粉砕性及び低温定着性の観点から、炭素-炭素二重結合を有するポリエステルをラジカル付加反応、カチオン付加反応又はアニオン付加反応等によって反応させ、分子間炭素-炭素結合を生成させる方法が好ましい。
【0039】
ポリエステル(B1)は、不飽和カルボン酸成分(y)又は不飽和アルコール成分(z)のいずれかを必須成分とする構成成分を重縮合して得られたポリエステル樹脂であることが好ましい。
更に、炭素-炭素二重結合を有するポリエステルは、上記必須成分以外に、飽和アルコール成分(x)や、飽和カルボン酸成分(w)を構成成分として含んでいてもよい。
また、ポリエステル(B1)はこれらの各成分を、それぞれ1種類ずつ用いて重縮合したものでもよく、各成分として複数種類を併用して重縮合したものでもよい。
なお、本明細書において、不飽和カルボン酸成分(y)であるか、飽和カルボン酸成分(w)であるかの判断に、芳香環及び複素環の炭素-炭素二重結合は考慮しない。
同様に、不飽和アルコール成分(z)であるか、飽和アルコール成分(x)であるかの判断に芳香環及び複素環の炭素-炭素二重結合は考慮しない。
【0040】
不飽和アルコール成分(z)としては、不飽和モノオール(z1)及び不飽和ジオール(z2)等が挙げられる。
これらは、1種単独であっても、2種以上の組み合わせであってもよい。
【0041】
不飽和モノオール(z1)としては、2-プロペン-1-オール、及びメタクリル酸2-ヒドロキシエチル等が挙げられる。
【0042】
不飽和ジオール(z2)としては、リシノレイルアルコールが挙げられる。
【0043】
飽和アルコール成分(x)としては、飽和モノオール(x1)、飽和ジオール(x2)及び3価以上の飽和ポリオール(x3)等が挙げられる。
これらは、1種単独であっても、2種以上の組み合わせであってもよい。
【0044】
飽和モノオール(x1)としては、炭素数1~13の直鎖又は分岐アルキルアルコール(メタノール、エタノール、イソプロパノール、1-デカノール及びドデシルアルコール等)及び炭素数14~30の直鎖又は分岐アルキルアルコール(テトラデシルアルコール、ペンタデシルアルコール、セチルアルコール、ヘプタデシルアルコール、オクタデシルアルコール(ステアリルアルコール)、ノナデシルアルコール、アラキジルアルコール、ベヘニルアルコール、リグノセリルアルコール及びメリシルアルコール)等が挙げられる。
これらの飽和モノオール(x1)うち、低温定着性の観点から、好ましいものは炭素数14~30の直鎖又は分岐アルキルアルコールであり、より好ましくは炭素数14~30の直鎖アルキルアルコールであり、更に好ましくは炭素数18~22の直鎖アルキルアルコールである。
【0045】
飽和ジオール(x2)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-プロパンジオール(プロピレングリコール)、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、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,7-ヘプタンジオール、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、1,10-デカンジオール、1,11-ウンデカンジオール及び1,12-ドデカンジオール等)(x21)、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)(x22)、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)(x23)、上記脂環式ジオールのアルキレンオキサイド(以下、「アルキレンオキサイド」をAOと略記することがある。)付加物(好ましくは平均付加モル数1~30)(x24)、芳香族ジオール[単環2価フェノール(例えばハイドロキノン等)及びビスフェノール類等](x25)及び上記芳香族ジオールのAO付加物(好ましくは平均付加モル数2~30)(x26)等が挙げられる。
これらの飽和ジオール(x2)のうち、低温定着性の観点から、炭素数2~36のアルキレングリコール(x21)及び芳香族ジオールのAO付加物(x26)が好ましく、ビスフェノール類のAO付加物が更に好ましい。
上記AOとしては、アルキレン基の炭素数2~4のもの(エチレンオキサイド(EO)、プロピレンオキサイド(PO)、1,2-、2,3-又はiso-ブチレンオキサイド及びテトラヒドロフラン)が好ましい。AOは1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。
【0046】
ビスフェノール類としては、下記一般式(1)で示されるもの等が挙げられる。
HO-Ar-P-Ar-OH (1)
一般式(1)におけるPは炭素数1~3のアルキレン基、-SO-、-O-、-S-又は直接結合を表し、Arは、水素原子がハロゲン原子又は炭素数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。
【0047】
一般式(1)で表されるビスフェノール類の具体例としては、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1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。
【0048】
ビスフェノール類のAO付加物を構成するAOとして低温定着性の観点から好ましいのはEO及び/又はPOである。
また、AOの平均付加モル数は、好ましくは2~30モル、より好ましくは2~10モル、更に好ましくは2~5モルである。
ビスフェノール類のAO付加物の内、低温定着性の観点から好ましいのは、ビスフェノールAのEO付加物(平均付加モル数は好ましくは2~4、より好ましくは2~3)及び/又はPO付加物(平均付加モル数は好ましくは2~4、より好ましくは2~3)である。
【0049】
3価以上の飽和ポリオール(x3)としては、炭素数3~36の3価以上の脂肪族多価アルコール(x31)、糖類及びその誘導体(x32)、脂肪族多価アルコールのAO付加物(平均付加モル数は好ましくは1~30)(x33)、トリスフェノール類(トリスフェノールPA等)のAO付加物(平均付加モル数は好ましくは2~30)(x34)、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が含まれ、平均重合度としては好ましくは3~60)のAO付加物(平均付加モル数は好ましくは2~30)(x35)等が挙げられる。
【0050】
炭素数3~36の3価以上の脂肪族多価アルコール(x31)としては、アルカンポリオール及びその分子内又は分子間脱水物が挙げられ、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等が挙げられる。
糖類及びその誘導体(x32)としては、例えばショ糖及びメチルグルコシド等が挙げられる。
【0051】
3価以上の飽和ポリオール(x3)の内、光沢性の観点から、炭素数3~36の3価以上の脂肪族多価アルコール(x31)及びノボラック樹脂(フェノールノボラック及びクレゾールノボラック等が含まれ、平均重合度としては好ましくは3~60)のAO付加物(平均付加モル数は好ましくは2~30)(x35)が好ましい。
【0052】
飽和アルコール成分(x)の内、低温定着性の観点から好ましいのは、炭素数2~36のアルキレングリコール(x21)、ビスフェノール類のAO付加物(平均付加モル数は好ましくは2~30)、炭素数3~36の3価以上の脂肪族多価アルコール(x31)及びノボラック樹脂(フェノールノボラック及びクレゾールノボラック等が含まれ、平均重合度としては好ましくは3~60)のAO付加物(平均付加モル数は好ましくは2~30)(x35)である。
【0053】
飽和アルコール成分(x)として、低温定着性の観点からより好ましいのは、炭素数14~30の直鎖又は分岐アルキルアルコール、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AO付加物(平均付加モル数は好ましくは2~5)、炭素数3~36の3~8価の脂肪族多価アルコール及びノボラック樹脂(フェノールノボラック及びクレゾールノボラック等が含まれ、平均重合度としては好ましくは3~60)のAO付加物(平均付加モル数は好ましくは2~30)であり、更に好ましいのは、炭素数18~22の直鎖アルキルアルコール、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AO付加物(平均付加モル数は好ましくは2~5)及び炭素数3~36の3価の脂肪族多価アルコールであり、特に好ましいのは、エチレングリコール、1,2-プロパンジオール、ビスフェノールAのAO付加物(平均付加モル数は好ましくは2~3)及びトリメチロールプロパンである。
【0054】
不飽和カルボン酸成分(y)としては、不飽和モノカルボン酸(y1)、不飽和ジカルボン酸(y2)、3価以上の不飽和ポリカルボン酸(y3)及びこれらの酸の無水物や低級アルキルエステル等が挙げられる。
これらは、1種単独であっても、2種以上の組み合わせであってもよい。
【0055】
不飽和モノカルボン酸(y1)としては、炭素数3~30の不飽和モノカルボン酸が含まれ、例えばアクリル酸、メタクリル酸、プロピオル酸、2-ブチン酸、クロトン酸、イソクロトン酸、3-ブテン酸、アンゲリカ酸、チグリン酸、4-ペンテン酸、2-エチル-2-ブテン酸、10-ウンデセン酸、2,4-ヘキサジエン酸、ミリストレイン酸、パルミトレイン酸、サピエン酸、オレイン酸、エライジン酸、バクセン酸、ガドレイン酸、エルカ酸及びネルボン酸等が挙げられる。
【0056】
不飽和ジカルボン酸(y2)としては、炭素数4~50のアルケンジカルボン酸が含まれ、例えば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、グルタコン酸等が挙げられる。
【0057】
3価以上の不飽和ポリカルボン酸(y3)としては、炭素数6~50の3価以上のアルケンポリカルボン酸(具体的には、アコニット酸、3-ブテン-1,2,3-トリカルボン酸及び4-ペンテン-1,2,4-トリカルボン酸等のアルケントリカルボン酸;1-ペンテン-1,1,4,4-テトラカルボン酸、4-ペンテン-1,2,3,4-テトラカルボン酸及び3-ヘキセン-1,1,6,6-テトラカルボン酸等のアルケンテトラカルボン酸等)が挙げられる。
【0058】
これらの不飽和カルボン酸成分(y)の内、低温定着性及び保存安定性の両立の観点から、好ましいのは炭素数2~10の不飽和モノカルボン酸及び炭素数4~18のアルケンジカルボン酸であり、より好ましいのはアクリル酸、メタクリル酸、ドデセニルコハク酸等のアルケニルコハク酸、マレイン酸及びフマル酸であり、更に好ましいのは、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸及びこれらの併用である。また、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。
【0059】
飽和カルボン酸成分(w)としては、例えば、芳香族カルボン酸及び脂肪族カルボン酸等が挙げられる。飽和カルボン酸成分(w)は1種を用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0060】
芳香族カルボン酸としては、例えば、炭素数7~37の芳香族モノカルボン酸(安息香酸、トルイル酸、4-エチル安息香酸、4-プロピル安息香酸等)、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)、炭素数9~20の3価以上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)等が挙げられる。
脂肪族カルボン酸としては、例えば、炭素数2~50の脂肪族モノカルボン酸(酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、テトラデカン酸、ペンタデカン酸、ヘキサデカン酸、ヘプタデカン酸、オクタデカン酸(ステアリン酸)、エイコサン酸、ドコサン酸(ベヘン酸)、テトラコサン酸及びトリアコンタン酸等)、炭素数2~50の脂肪族ジカルボン酸(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)等が挙げられる。
また、飽和カルボン酸成分(w)としては、これらの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、これらのカルボン酸と併用してもよい。
【0061】
これらの飽和カルボン酸成分(w)の内、保存安定性の観点から好ましいのは、炭素数2~50の脂肪族モノカルボン酸、炭素数2~50の脂肪族ジカルボン酸、炭素数8~20の芳香族ジカルボン酸及び炭素数9~20の3価以上の芳香族ポリカルボン酸であり、より好ましくは、ステアリン酸、ベヘン酸、アジピン酸、アルキルコハク酸、テレフタル酸、イソフタル酸、トリメリット酸、ピロメリット酸及びこれらの併用であり、更に好ましいのは、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。
【0062】
ポリエステル(B1)を構成する飽和アルコール成分(x)及び不飽和アルコール成分(z)と不飽和カルボン酸成分(y)及び飽和カルボン酸成分(w)との合計の仕込み比率は、水酸基とカルボキシ基のモル比([OH]/[COOH])として、好ましくは1/2~2/1、より好ましくは1/1.3~1.5/1、更に好ましくは1/1.2~1.4/1である。
【0063】
本発明において、ポリエステル(B1)は、公知のポリエステル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℃、より好ましくは160~250℃、更に好ましくは170~235℃で各成分を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、より好ましくは2~40時間である。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。
【0064】
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等)、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{チタニウムジイソプロポキシビス(トリエタノールアミネート)、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)等]、ジルコニウム含有触媒(例えば酢酸ジルコニル等)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。
【0065】
また、ポリエステル重合安定性を得る目的で、安定剤を添加してもよい。安定剤としては、ハイドロキノン、メチルハイドロキノン、2,6-ジ-tert-ブチルフェノール、2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェノール、2,6-ジ-tert-ブチル-4-エチルフェノール、2,6-ジ-tert-ブチル-4-イソプロピルフェノール、2,4,6-トリ-tert-ブチルフェノール、tert-ブチルヒドロキノン、2,5-ジ-tert-ブチルヒドロキノン4-tert-ブチルカテコール、4-メトキシフェノール、2-tert-ブチル-4-メトキシフェノール、2,6-ジ-tert-ブチル-4-メトキシフェノール及びヒンダードフェノール化合物等が挙げられ、低温定着性の観点から好ましくは2,6-ジ-tert-ブチルフェノール、2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェノール、2,6-ジ-tert-ブチル-4-エチルフェノール、2,6-ジ-tert-ブチル-4-イソプロピルフェノール、2,4,6-トリ-tert-ブチルフェノール、tert-ブチルヒドロキノン、2,5-ジ-tert-ブチルヒドロキノンである。
【0066】
本発明において、ポリエステル(B1)のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)における重量平均分子量Mwは2,000~30,000であることが好ましく、より好ましくは3,000~20,000であり、更に好ましくは6,000~15,000である。
【0067】
本発明において、トナーバインダー中の結晶性ビニル樹脂(A)の重量割合は、低温定着性及び保存安定性の観点から、トナーバインダーの重量を基準として好ましくは30~100重量%であり、下限についてより好ましくは40重量%であり、更に好ましくは50重量%であり、特に好ましくは60重量%であり、上限についてより好ましくは90重量%であり、更に好ましくは80重量%である。
【0068】
本発明において、トナーバインダー中に非晶性樹脂(B)を含む場合、非晶性樹脂(B)の重量割合は、低温定着性及び保存安定性の観点から、トナーバインダーの重量を基準として好ましくは70重量%以下であり、上限についてより好ましくは60重量%であり、更に好ましくは50重量%であり、特に好ましくは40重量%以下である。下限についてより好ましくは10重量%であり、更に好ましくは20重量%である。
【0069】
本発明のトナーバインダーの吸熱ピークのピークトップ温度(Tm)は、低温定着性及び保存安定性の観点から、好ましくは40~100℃であり、より好ましくは45~90℃である。吸熱ピークトップ温度が40℃以上の場合は保存安定性が良好となり、100℃以下の場合は低温定着性が良好となる。
トナーバインダーの吸熱ピークのピークトップ温度(Tm)は結晶性ビニル樹脂(A)と同様の条件で測定することができる。
【0070】
トナーバインダーの製造方法について説明する。
トナーバインダーは結晶性ビニル樹脂(A)を含有していれば特に限定されず、例えば結晶性ビニル樹脂(A)、必要により用いる非晶性樹脂(B)及び添加剤を混合する場合の混合方法は公知の方法でよく、混合方法としては、粉体混合、溶融混合及び溶剤混合等が挙げられる。また、結晶性ビニル樹脂(A)、必要により用いる非晶性樹脂(B)及び添加剤は、トナーを製造するときに同時に混合してもよい。
【0071】
粉体混合する場合の混合装置としては、ヘンシェルミキサー、ナウターミキサー及びバンバリーミキサー等が挙げられる。好ましくはヘンシェルミキサーである。
溶融混合する場合の混合装置としては、反応槽等のバッチ式混合装置及び連続式混合装置が挙げられる。適正な温度で短時間に均一に混合するためには、連続式混合装置が好ましい。連続式混合装置としては、スタティックミキサー、エクストルーダー、コンティニアスニーダー及び3本ロール等が挙げられる。
溶剤混合の方法としては、結晶性ビニル樹脂(A)及び非晶性樹脂(B)を溶剤(酢酸エチル、THF及びアセトン等)に溶解し、均一化させた後、脱溶剤及び粉砕する方法や、結晶性ビニル樹脂(A)及び非晶性樹脂(B)を溶剤(酢酸エチル、THF及びアセトン等)に溶解し、水中に分散させた後、造粒及び脱溶剤する方法等が挙げられる。
【0072】
また、本発明の更に好適なトナーバインダーの製造方法としては、低温定着性及び保存安定性の観点から、(1)結晶性ビニル樹脂(A)の存在下、非晶性ビニル樹脂の単量体組成物(B0)を重合させ、結晶性ビニル樹脂(A)と非晶性ビニル樹脂を含有するトナーバインダーを得る製造方法、(2)結晶性ビニル樹脂(A)とポリエステル(B1)とを溶融混合しながらポリエステル(B1)を架橋して結晶性ビニル樹脂(A)と非線形ポリエステル樹脂を含有するトナーバインダーを得る方法が挙げられる。
【0073】
結晶性ビニル樹脂(A)の存在下で非晶性ビニル樹脂の単量体組成物(B0)を重合する場合は、当該工程における重合温度は110℃~190℃であることが均一性や生産性の観点から好ましい。重合温度は、より好ましくは120~190℃であり、更に好ましくは130~190℃であり、特に好ましくは140~170℃であり、最も好ましくは140~155℃である。重合温度が190℃以下であると結晶性ビニル樹脂(A)の分解が起こりにくく保存安定性を良好なものとすることができる。重合温度が110℃以上であると結晶性ビニル樹脂(A)の粘度が低くなり、結晶性ビニル樹脂(A)と単量体組成物(B0)との均一性が良好なものとすることができ、より均一性に優れたトナーバインダーを得ることが可能になる。
【0074】
結晶性ビニル樹脂(A)の存在下で非晶性ビニル樹脂の単量体組成物(B0)を重合する場合は、当該工程における、反応前の非晶性ビニル樹脂の単量体組成物(B0)と結晶性ビニル樹脂(A)の重量比[(B0):(A)]が、[20:80]~[60:40]であることが好ましく、より好ましくは[20:80]~[50:50]であり、更に好ましくは[20:80]~[40:60]である。
【0075】
結晶性ビニル樹脂(A)の存在下で非晶性ビニル樹脂の単量体組成物(B0)を重合する場合は、重合工程以外の他の工程を含んでいてもよい。他の工程としては特に制限されず、一般的なトナーバインダーの製造工程で行われる工程を採用することができる。
他の工程としては、例えば、有機溶剤や開始剤分解残渣等を除去するため重合工程後に反応系内を減圧する工程(減圧工程)、重合工程により得られたトナーバインダーを取り出して粉砕する工程(粉砕工程)等が挙げられる。
【0076】
前記減圧工程の温度は好ましくは110~190℃であり、より好ましくは130~190℃であり、更に好ましくは140~170℃である。
【0077】
前記減圧工程の減圧度は、保存安定性及び生産性の観点から、好ましくは0.01~30kPa、より好ましくは0.05~20kPa、更に好ましくは0.08~10kPa、特に好ましくは0.1~5kPaである。
【0078】
結晶性ビニル樹脂(A)とポリエステル(B1)とを溶融混合しながらポリエステル(B1)を架橋する場合は、当該工程における重合温度は100℃~150℃であることが均一性や生産性の観点から好ましい。重合温度は、より好ましくは100~130℃である。重合温度が150℃以下であるとポリエステル(B1)の分解が起こりにくく保存安定性を良好なものとすることができる。重合温度が100℃以上であると結晶性ビニル樹脂(A)の粘度が低くなり、結晶性ビニル樹脂(A)とポリエステル(B1)との均一性が良好なものとすることができ、より均一性に優れたトナーバインダーを得ることが可能になる。
【0079】
結晶性ビニル樹脂(A)とポリエステル(B1)とを溶融混合しながらポリエステル(B1)を架橋する場合は、当該工程における、ポリエステル(B1)と結晶性ビニル樹脂(A)の重量比[(B1):(A)]が、[20:80]~[60:40]であることが好ましく、より好ましくは[20:80]~[50:50]であり、更に好ましくは[20:80]~[40:60]である。
【0080】
結晶性ビニル樹脂(A)とポリエステル(B1)とを溶融混合しながらポリエステル(B1)を架橋する場合は、架橋工程以外の他の工程を含んでいてもよい。他の工程としては特に制限されず、一般的なトナーバインダーの製造工程で行われる工程を採用することができる。
他の工程としては、例えば、有機溶剤や開始剤分解残渣等を除去するため重合工程後に反応系内を減圧する工程(減圧工程)、重合工程により得られたトナーバインダーを取り出して粉砕する工程(粉砕工程)等が挙げられる。
【0081】
前記減圧工程の温度は好ましくは100~150℃であり、より好ましくは100~130℃である。
【0082】
前記減圧工程の減圧度は、保存安定性及び生産性の観点から、好ましくは0.01~30kPa、より好ましくは0.05~20kPa、更に好ましくは0.08~10kPa、特に好ましくは0.1~5kPaである。
【0083】
本発明のトナーバインダーを含有するトナーは、必要により着色剤、離型剤、荷電制御剤及び流動化剤等を含有してもよい。
【0084】
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及び顔料等のすべてを使用することができる。例えば、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、着色剤は、これらは単独であってもよく、2種以上が混合されたものであってもよい。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、より好ましくは3~10重量部である。着色剤として磁性粉を用いる場合は、好ましくは20~150重量部、より好ましくは40~120重量部である。
【0085】
離型剤としては、定試験力押出形細管式レオメータフローテスタによるフロー軟化点〔T1/2〕が50~170℃のものが好ましく、ポリオレフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス、フィッシャートロプシュワックス等の脂肪族炭化水素系ワックス及びそれらの酸化物、カルナバワックス、モンタンワックス及びそれらの脱酸ワックス、エステルワックス、脂肪酸アミド類、脂肪酸類、高級アルコール類、脂肪酸金属塩及びこれらの混合物等が挙げられる。
【0086】
フロー軟化点〔T1/2〕の測定方法を記載する。
定試験力押出形細管式レオメータフローテスタ{たとえば、(株)島津製作所製、CFT-500D}を用いて、1gの測定試料を昇温速度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て、「プランジャー降下量(流れ値)」と「温度」とのグラフを描き、プランジャーの降下量の最大値の1/2に対応する温度をフロー軟化点〔T1/2〕とする。
【0087】
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-オクタデセン及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及びそれを更に熱減成して得られるものを含む]、(例えば低分子量ポリプロピレン、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレンポリエチレン共重合体)、オレフィンの(共)重合体の酸素及び/又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[例えばマレイン酸及びその誘導体(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及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、イタコン酸及び無水マレイン酸等]及び/又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)エステル及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]等との共重合体等が挙げられる。
【0088】
マイクロクリスタリンワックスとしては、例えば、日本精蝋(株)製のHi-Mic-2095、Hi-Mic-1090、Hi-Mic-1080、Hi-Mic-1070、Hi-Mic-2065、Hi-Mic-1045、Hi-Mic-2045等が挙げられる。
【0089】
パラフィンワックスとしては、例えば、日本精蝋(株)製のParaffin WAX-155、Paraffin WAX-150、Paraffin WAX-145、Paraffin WAX-140、Paraffin WAX-135、HNP-3、HNP-5、HNP-9、HNP-10、HNP-11、HNP-12、HNP-51等が挙げられる。
【0090】
フィッシャートロプシュワックスとしては、サゾール社製のSasolwax C80、日本精蝋(株)製のFT-0070等が挙げられる。
【0091】
カルナバワックスとしては、株式会社加藤洋行社製の精製カルナウバワックス 特製1号等が挙げられる。
【0092】
エステルワックスとしては、脂肪酸エステルワックス(例えば、日油社製のニッサンエレクトールWEP-2、WEP-3、WEP-4、WEP-5及びWEP-8等)等が挙げられる。
【0093】
高級アルコール類としては、炭素数30~50の脂肪族アルコールなどであり、例えばトリアコンタノールが挙げられる。脂肪酸類としては、炭素数30~50の脂肪酸などであり、例えばトリアコンタンカルボン酸が挙げられる。
【0094】
脂肪酸アミドとしては、三菱ケミカル株式会社製のダイヤミッドY、ダイヤミッド200等が挙げられる。
【0095】
荷電制御剤としては、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く、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、含フッ素ポリマー及びハロゲン置換芳香環含有ポリマー等が挙げられる。
【0096】
流動化剤としては、シリカ、チタニア、アルミナ、炭酸カルシウム、脂肪酸金属塩、シリコーン樹脂粒子及びフッ素樹脂粒子等が挙げられ、2種以上を併用してもよい。トナーの帯電性の観点からシリカが好ましい。また、シリカは、トナーの転写性の観点から疎水性シリカであることが好ましい。また、シリカは、トナーの転写性の観点から疎水性シリカであることが好ましい。
【0097】
トナー中のトナーバインダーの含有量は、トナーの重量に基づき、好ましくは30~97重量%、より好ましくは40~95重量%、更に好ましくは45~92重量%である。
着色剤の含有量はトナー重量に基づき、好ましくは0.05~60重量%、より好ましくは0.1~55重量%、更に好ましくは0.5~50重量%である。
離型剤の含有量はトナー重量に基づき、好ましくは0.1~30重量%、より好ましくは0.5~20重量%、更に好ましくは1~10重量%である。
荷電制御剤の含有量はトナーの重量に基づき、好ましくは0~20重量%、より好ましくは0.1~10重量%、更に好ましくは0.5~7.5重量%である。
流動化剤の含有量はトナー重量に基づき、好ましくは0~10重量%、より好ましくは0~5重量%、更に好ましくは0.1~4重量%である。
また、添加剤(着色剤、離型剤、荷電制御剤及び流動化剤等)の含有量の合計量はトナー重量に基づき、好ましくは3~70重量%、より好ましくは5~60重量%、更に好ましくは8~55重量%である。
【0098】
本発明のトナーバインダーを含有するトナーの製造方法は特に限定されず、混練粉砕法、乳化転相法、乳化重合法、懸濁重合法、溶解懸濁法及び乳化凝集法等の公知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ヘンシェルミキサー、ナウターミキサー及びバンバリーミキサー等で乾式ブレンドした後、二軸混練機、エクストルーダー、コンティニアスニーダー及び3本ロール等の連続式混合装置で溶融混練し、その後ミル機等粗粉砕し、最終的に気流式微粉砕機等を用いて微粒化して、更にエルボージェット等の分級機で粒度分布を調整することにより、トナー粒子[好ましくは体積平均粒径(D50)が5~20μmの粒子]とした後、流動化剤を混合して製造することができる。
【0099】
なお、トナー粒子(トナー)の体積平均粒径(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(ベックマン・コールター(株)製)]を用いて測定することができる。
具体的には、電解水溶液であるISOTON-II(ベックマン・コールター社製)100~150mL中に分散剤として界面活性剤(アルキルベンゼンスルホン酸塩)を0.1~5mL加える。更に測定試料を2~20mg加え、試料を懸濁した電解液を、超音波分散器で約1~3分間分散処理を行い、前記測定装置により、アパチャーとして50μmアパチャーを用いて、トナー粒子の体積、個数を測定して、体積分布と個数分布を算出する。得られた分布から、トナー粒子の体積平均粒径(D50)(μm)、個数平均粒径(μm)、粒度分布(体積平均粒径/個数平均粒径)を求める。
【0100】
本発明のトナーバインダーを含有するトナーは、必要に応じて鉄粉、ガラスビーズ、ニッケル粉、フェライト、マグネタイト及び樹脂(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。キャリア粒子を用いる場合、トナーとキャリア粒子との重量比は、1/99~99/1が好ましい。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。
なお、本発明のトナーバインダーを含有するトナーは、キャリア粒子を含まなくてもよい。
【0101】
本発明のトナーバインダーを含有するトナーは、複写機、プリンター等により支持体(紙、及び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及びフラッシュ定着方法等が適用できる。
【0102】
本発明のトナーバインダーを用いて作製したトナーは、電子写真法、静電記録法や静電印刷法等において、静電荷像又は磁気潜像の現像に用いられる。更に詳しくは、特にフルカラー用に好適な静電荷像又は磁気潜像の現像に用いられる。
【実施例0103】
以下、実施例及び比較例により本発明を更に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。以下、特に定めない限り、「部」は重量部を示す。
【0104】
単量体(a)、結晶性ビニル樹脂(A)、ポリエステル(B1)及びトナーバインダーの各物性については次の方法により測定した。
【0105】
酸価は、JIS K0070に規定の方法で測定した。ただし、測定溶媒はアセトン、メタノール及びトルエンの混合溶媒(アセトン:メタノール:トルエン=12.5:12.5:75)とした。
【0106】
結晶性ビニル樹脂(A)の吸熱ピークのピークトップ温度(Tm)は、示差走査熱量計[TA Instruments(株)製、DSCQ20]を用いて測定した。試料を20℃から10℃/分の条件で150℃まで第1回目の昇温を行い、続いて150℃から10℃/分の条件で0℃まで冷却し、続いて0℃から10℃/分の条件で150℃まで第2回目の昇温をした際の第2回目の昇温過程での吸熱ピークのトップを示す温度を結晶性ビニル樹脂(A)の吸熱ピークのピークトップ温度(Tm)とした。単量体(a)の吸熱ピークのピークトップ温度(Tm)とトナーバインダー(C)の吸熱ピークのピークトップ温度(Tm)もTmと同様に測定した。
【0107】
重量平均分子量Mwは、GPCを用いて以下の条件で測定した。
装置 : HLC-8320[東ソー(株)製]
カラム: 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)
重量平均分子量の測定では、0.25重量%になるように試料を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した。
【0108】
ポリエステル(B1)のガラス転移温度(TgB1)は、TA Instruments(株)製、DSC Q20を用いて、ASTM D3418-82に規定の方法(DSC法)で測定した。
【0109】
<製造例1>[単量体(a-1)の製造]
撹拌装置、加熱冷却装置、温度計、空気導入管、減圧装置、減水装置を備えた加圧反応容器に、セタノール1部、ステアリルアルコール403部、1-エイコサノール72部、ベヘニルアルコール394部、1-テトラコサノール4部、フマル酸178部、ジブチルスズオキシド2.5部、2,6-ジ-tert-ブチル-p-クレゾール1部を投入し、120℃で撹拌して均一化した。その後、165℃に昇温し、21kPaで3時間留出水を除去しながら減圧エステル化して酸価が30mgKOH/g未満となったことを確認した後、3kPa以下で12時間留出水を除去しながら減圧エステル化した。酸価が2mgKOH/g未満となったことを確認した後、取出して単量体(a-1)を得た。
【0110】
<製造例2>[単量体(a-2)の製造]
撹拌装置、加熱冷却装置、温度計、空気導入管、減圧装置、減水装置を備えた加圧反応容器に、ベヘニルアルコール883部、フマル酸164部、ジブチルスズオキシド2.5部、2,6-ジ-tert-ブチル-p-クレゾール1部を投入し、120℃で撹拌して均一化した。その後、165℃に昇温し、21kPaで3時間留出水を除去しながら減圧エステル化して酸価が30mgKOH/g未満となったことを確認した後、3kPa以下で12時間留出水を除去しながら減圧エステル化した。酸価が2mgKOH/g未満となったことを確認した後、取出して単量体(a-2)を得た。
【0111】
<製造例3>[単量体(a-3)の製造]
撹拌装置、加熱冷却装置、温度計、空気導入管、減圧装置、減水装置を備えた加圧反応容器に、セタノール2部、ステアリルアルコール13部、1-エイコサノール133部、ベヘニルアルコール733部、1-テトラコサノール7部、無水マレイン酸133部、ジブチルスズオキシド2.5部、2,6-ジ-tert-ブチル-p-クレゾール1部を投入し、120℃で撹拌して均一化した。その後、165℃に昇温し、1時間常圧でエステル化した後、3kPa以下で12時間留出水を除去しながら減圧エステル化した。酸価が2mgKOH/g未満となったことを確認した後、取出して単量体(a-3)を得た。
【0112】
<製造例4>[単量体(a-4)の製造]
撹拌装置、加熱冷却装置、温度計、空気導入管、減圧装置、減水装置を備えた加圧反応容器に、セタノール2部、ステアリルアルコール13部、1-エイコサノール131部、ベヘニルアルコール719部、1-テトラコサノール7部、イタコン酸173部、ジブチルスズオキシド2.5部、2,6-ジ-tert-ブチル-p-クレゾール1部を投入し、120℃で撹拌して均一化した。その後、120℃に保持したまま3kPa以下で30時間留出水を除去しながら減圧エステル化した。酸価が2mgKOH/g未満となったことを確認した後、取出して単量体(a-4)を得た。
【0113】
<製造例5>[単量体(a-5)の製造]
撹拌装置、加熱冷却装置、温度計、空気導入管、減圧装置、減水装置を備えた加圧反応容器に、1-トリアコンタノール913部、フマル酸121部、ジブチルスズオキシド2.5部、2,6-ジ-tert-ブチル-p-クレゾール1部を投入し、120℃で撹拌して均一化した。その後、165℃に昇温し、21kPaで3時間留出水を除去しながら減圧エステル化して酸価が30mgKOH/g未満となったことを確認した後、3kPa以下で12時間留出水を除去しながら減圧エステル化した。酸価が2mgKOH/g未満となったことを確認した後、取出して単量体(a-5)を得た。
【0114】
<比較製造例1>[単量体(a’-1)の製造]
撹拌装置、加熱冷却装置、温度計、空気導入管、減圧装置、減水装置を備えた加圧反応容器に、1-テトラデカノール840部、フマル酸227部、ジブチルスズオキシド2.5部、2,6-ジ-tert-ブチル-p-クレゾール1部を投入し、120℃で撹拌して均一化した。その後、165℃に昇温し、21kPaで3時間留出水を除去しながら減圧エステル化して酸価が30mgKOH/g未満となったことを確認した後、3kPa以下で12時間留出水を除去しながら減圧エステル化した。酸価が2mgKOH/g未満となったことを確認した後、取出して単量体(a’-1)を得た。
【0115】
単量体(a-1)~(a-5)及び(a’-1)の組成及び物性を表1に示す。なお、表1中、例えばC16アルコールとは炭素数が16であるアルコールであることを示す。
【0116】
【表1】
【0117】
<製造例6>[結晶性ビニル樹脂(A-1)の製造]
オートクレーブにキシレン120.0部と単量体(a-1)480.0部を仕込み、撹拌下密閉状態で135℃まで昇温後、圧抜きを行い、その後撹拌下密閉状態で155℃まで昇温した。スチレン160.0部、アクリロニトリル160.0部、ジ-t-ブチルパーオキシド1.6部、及びキシレン60.0部の混合溶液をオートクレーブ内温度が155℃になるようコントロールしながら、3時間かけて滴下し重合を行った。滴下後、滴下ラインをキシレン20.0部で洗浄した。更に同温度で2.2時間保持した後、70℃まで冷却後に単量体(a-1)の反応率を確認した。単量体(a-1)の反応率が98%未満であったため、更にジ-t-ブチルパーオキシドを12.8部投入し、反応率が98%以上まで反応させた。170℃で3時間0.5~2.5kPaの減圧下で脱溶剤を行い、結晶性ビニル樹脂(A-1)を得た。
【0118】
<製造例7>[結晶性ビニル樹脂(A-2)の製造]
オートクレーブにキシレン120.0部と単量体(a-2)480.0部を仕込み、撹拌下密閉状態で135℃まで昇温後、圧抜きを行い、その後撹拌下密閉状態で155℃まで昇温した。スチレン144.0部、アクリル酸メチル16.0部、アクリロニトリル160.0部、ジ-t-ブチルパーオキシド1.6部、及びキシレン60.0部の混合溶液をオートクレーブ内温度が155℃になるようコントロールしながら、3時間かけて滴下し重合を行った。滴下後、滴下ラインをキシレン20.0部で洗浄した。更に同温度で2.2時間保持した後、70℃まで冷却後に単量体(a-2)の反応率を確認した。単量体(a-2)の反応率が98%未満であったため、更にジ-t-ブチルパーオキシドを12.8部投入し、反応率が98%以上まで反応させた。170℃で3時間0.5~2.5kPaの減圧下で脱溶剤を行い、結晶性ビニル樹脂(A-2)を得た。
【0119】
<製造例8>[結晶性ビニル樹脂(A-3)の製造]
オートクレーブにキシレン120.0部と単量体(a-3)480.0部を仕込み、撹拌下密閉状態で135℃まで昇温後、圧抜きを行い、その後撹拌下密閉状態で155℃まで昇温した。スチレン144.0部、アクリル酸メチル16.0部、アクリロニトリル160.0部、ジ-t-ブチルパーオキシド1.6部、及びキシレン60.0部の混合溶液をオートクレーブ内温度が155℃になるようコントロールしながら、3時間かけて滴下し重合を行った。滴下後、滴下ラインをキシレン20.0部で洗浄した。更に同温度で2.2時間保持した後、70℃まで冷却後に単量体(a-3)の反応率を確認した。単量体(a-3)の反応率が98%未満であったため、更にジ-t-ブチルパーオキシドを12.8部投入し、反応率が98%以上まで反応させた。170℃で3時間0.5~2.5kPaの減圧下で脱溶剤を行い、結晶性ビニル樹脂(A-3)を得た。
【0120】
<製造例9>[結晶性ビニル樹脂(A-4)の製造]
オートクレーブにキシレン120.0部と単量体(a-4)480.0部を仕込み、撹拌下密閉状態で135℃まで昇温後、圧抜きを行い、その後撹拌下密閉状態で155℃まで昇温した。スチレン80.0部、アクリル酸メチル80.0部、アクリロニトリル160.0部、ジ-t-ブチルパーオキシド1.6部、及びキシレン60.0部の混合溶液をオートクレーブ内温度が155℃になるようコントロールしながら、3時間かけて滴下し重合を行った。滴下後、滴下ラインをキシレン20.0部で洗浄した。更に同温度で2.2時間保持した後、70℃まで冷却後に単量体(a-4)の反応率を確認した。単量体(a-4)の反応率が98%未満であったため、更にジ-t-ブチルパーオキシドを12.8部投入し、反応率が98%以上まで反応させた。170℃で3時間0.5~2.5kPaの減圧下で脱溶剤を行い、結晶性ビニル樹脂(A-4)を得た。
【0121】
<製造例10>[結晶性ビニル樹脂(A-5)の製造]
オートクレーブにキシレン120.0部と単量体(a-2)320.0部を仕込み、撹拌下密閉状態で135℃まで昇温後、圧抜きを行い、その後撹拌下密閉状態で155℃まで昇温した。スチレン152.0部、アクリル酸メチル160.0部、メタクリロニトリル160.0部、1,6-ヘキサンジオールジアクリレート8.0部、ジ-t-ブチルパーオキシド1.6部、及びキシレン60.0部の混合溶液をオートクレーブ内温度が155℃になるようコントロールしながら、3時間かけて滴下し重合を行った。滴下後、滴下ラインをキシレン20.0部で洗浄した。更に同温度で2.2時間保持した後、70℃まで冷却後に単量体(a-2)の反応率を確認した。単量体(a-2)の反応率が98%未満であったため、更にジ-t-ブチルパーオキシドを12.8部投入し、反応率が98%以上まで反応させた。170℃で3時間0.5~2.5kPaの減圧下で脱溶剤を行い、結晶性ビニル樹脂(A-5)を得た。
【0122】
<製造例11>[結晶性ビニル樹脂(A-6)の製造]
オートクレーブにキシレン120.0部と単量体(a-5)480.0部を仕込み、撹拌下密閉状態で135℃まで昇温後、圧抜きを行い、その後撹拌下密閉状態で155℃まで昇温した。スチレン160.0部、アクリロニトリル160.0部、ジ-t-ブチルパーオキシド1.6部、及びキシレン60.0部の混合溶液をオートクレーブ内温度が155℃になるようコントロールしながら、3時間かけて滴下し重合を行った。滴下後、滴下ラインをキシレン20.0部で洗浄した。更に同温度で2.2時間保持した後、70℃まで冷却後に単量体(a-5)の反応率を確認した。単量体(a-5)の反応率が98%未満であったため、更にジ-t-ブチルパーオキシドを12.8部投入し、反応率が98%以上まで反応させた。170℃で3時間0.5~2.5kPaの減圧下で脱溶剤を行い、結晶性ビニル樹脂(A-6)を得た。
【0123】
<製造例12>[結晶性ビニル樹脂(A-7)の製造]
オートクレーブにキシレン120.0部と単量体(a-2)280.0部を仕込み、撹拌下密閉状態で135℃まで昇温後、圧抜きを行い、その後撹拌下密閉状態で155℃まで昇温した。スチレン240.0部、アクリロニトリル280.0部、ジ-t-ブチルパーオキシド1.6部、及びキシレン60.0部の混合溶液をオートクレーブ内温度が155℃になるようコントロールしながら、3時間かけて滴下し重合を行った。滴下後、滴下ラインをキシレン20.0部で洗浄した。更に同温度で2.2時間保持した後、70℃まで冷却後に単量体(a-2)の反応率を確認した。単量体(a-2)の反応率が98%未満であったため、更にジ-t-ブチルパーオキシドを12.8部投入し、反応率が98%以上まで反応させた。170℃で3時間0.5~2.5kPaの減圧下で脱溶剤を行い、結晶性ビニル樹脂(A-7)を得た。
【0124】
<製造例13>[結晶性ビニル樹脂(A-8)の製造]
オートクレーブにキシレン120.0部と単量体(a-2)680.0部を仕込み、撹拌下密閉状態で135℃まで昇温後、圧抜きを行い、その後撹拌下密閉状態で155℃まで昇温した。スチレン40.0部、アクリロニトリル80.0部、ジ-t-ブチルパーオキシド1.6部、及びキシレン60.0部の混合溶液をオートクレーブ内温度が155℃になるようコントロールしながら、3時間かけて滴下し重合を行った。滴下後、滴下ラインをキシレン20.0部で洗浄した。更に同温度で2.2時間保持した後、70℃まで冷却後に単量体(a-2)の反応率を確認した。単量体(a-2)の反応率が98%未満であったため、更にジ-t-ブチルパーオキシドを12.8部投入し、反応率が98%以上まで反応させた。170℃で3時間0.5~2.5kPaの減圧下で脱溶剤を行い、結晶性ビニル樹脂(A-8)を得た。
【0125】
<比較製造例2>[結晶性ビニル樹脂(A’-1)の製造]
オートクレーブにキシレン150.0部を仕込み、撹拌下密閉状態で135℃まで昇温後、圧抜きを行い、その後撹拌下密閉状態で170℃まで昇温した。ベヘニルアクリレート450.0部、スチレン150.0部、アクリロニトリル150.0部、ジ-t-ブチルパーオキシド1.5部、及びキシレン75.0部の混合溶液を50℃に温調し、オートクレーブ内温度を170℃にコントロールしながら、3時間かけて滴下し重合を行った。滴下後、滴下ラインをキシレン25.0部で洗浄した。更に同温度で0.5時間保持した後、70℃まで冷却後にベヘニルアクリレートの反応率を確認した。ベヘニルアクリレートの反応率が98%未満であったため、更にジ-t-ブチルパーオキシドを9.0部投入し、反応率が98%以上まで反応させた。170℃で3時間0.5~2.5kPaの減圧下で脱溶剤を行い、結晶性ビニル樹脂(A’-1)を得た。
【0126】
<比較製造例3>[結晶性ビニル樹脂(A’-2)の製造]
オートクレーブにキシレン120.0部と単量体(a’-1)480.0部を仕込み、撹拌下密閉状態で135℃まで昇温後、圧抜きを行い、その後撹拌下密閉状態で155℃まで昇温した。スチレン160.0部、アクリロニトリル160.0部、ジ-t-ブチルパーオキシド1.6部、及びキシレン60.0部の混合溶液をオートクレーブ内温度が155℃になるようコントロールしながら、3時間かけて滴下し重合を行った。滴下後、滴下ラインをキシレン20.0部で洗浄した。更に同温度で2.2時間保持した後、70℃まで冷却後に単量体(a’-1)の反応率を確認した。単量体(a’-1)の反応率が98%未満であったため、更にジ-t-ブチルパーオキシドを12.8部投入し、反応率が98%以上まで反応させた。170℃で3時間0.5~2.5kPaの減圧下で脱溶剤を行い、結晶性ビニル樹脂(A’-2)を得た。
【0127】
結晶性ビニル樹脂(A-1)~(A-8)、(A’-1)~(A’-2)の組成及び物性を表2に示す。
【0128】
【表2】
【0129】
<製造例14>[ポリエステル(B1-1)の製造]
撹拌装置、加熱冷却装置、温度計、空気導入管、減圧装置、減水装置を備えた加圧反応容器に、ネオペンチルグリコール251部、1,2-プロパンジオール334部、テレフタル酸633部、ベヘン酸31部を投入し、撹拌して均一化した。その後、チタニウムジイソプロポキシビストリエタノールアミネート2部を入れて30分均一化し、227℃、0.45MPaで加圧エステル化を5時間行い、酸価が10mgKOH/gとなったことを確認した。その後、4kPa以下で減圧エステル化を行い、1,2-プロパンジオール161部を回収し、酸価が1mgKOH/g、Mwが2500であることを確認後、180℃に冷却し、2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェノール2部を投入し、30分均一化した。その後、フマル酸68部を投入し、180℃で2時間常圧エステル化した後、4kPa以下で15時間減圧エステル化を行い、反応容器から取出し、ポリエステル(B1-1)を得た。
【0130】
ポリエステル(B1)の組成及び物性を表3に示す。
【0131】
【表3】
【0132】
<実施例1>[トナーバインダー(C-1)の製造]
撹拌装置、加熱冷却装置、温度計、窒素導入管、減圧装置、減水装置を備えた反応容器に結晶性ビニル樹脂(A-1)600.0部、ポリエステル(B1)400.0部を仕込み、窒素フローしながら115℃まで昇温した。115℃で1時間保持した後、窒素フローを止め、t-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート0.6部を、反応槽内温度を115℃にコントロールしながら、15分かけて常圧下で滴下し、更に同温度で40分保持した。その後110℃で1時間0.5~2.5kPaの減圧下で脱溶剤を行い、ポリエステル(B1)が炭素-炭素結合により架橋された非線形ポリエステル樹脂と結晶性ビニル樹脂(A-1)を含有するトナーバインダー(C-1)を得た。
【0133】
<実施例2>[トナーバインダー(C-2)の製造]
撹拌装置、加熱冷却装置、温度計、窒素導入管、減圧装置、減水装置を備えた反応容器に結晶性ビニル樹脂(A-2)600.0部、ポリエステル(B1)400.0部を仕込み、窒素フローしながら115℃まで昇温した。115℃で1時間保持した後、窒素フローを止め、t-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート0.6部を、反応槽内温度を115℃にコントロールしながら、15分かけて常圧下で滴下し、更に同温度で40分保持した。その後110℃で1時間0.5~2.5kPaの減圧下で脱溶剤を行い、ポリエステル(B1)が炭素-炭素結合により架橋された非線形ポリエステル樹脂と結晶性ビニル樹脂(A-2)を含有するトナーバインダー(C-2)を得た。
【0134】
<実施例3>[トナーバインダー(C-3)の製造]
オートクレーブにキシレン149.6部と結晶性ビニル樹脂(A-3)600.0部を仕込み、撹拌下密閉状態で135℃まで昇温後、圧抜きを行い、その後撹拌下密閉状態で150℃まで昇温した。スチレン148.0部、ブチルアクリレート80.0部、アクリル酸メチル72.0部、アクリロニトリル100.0部、ジ-t-ブチルパーオキシド0.3部、及びキシレン82.3部の混合溶液を、オートクレーブ内温度を150℃にコントロールしながら3時間かけて滴下し重合を行った。滴下後、滴下ラインをキシレン17.5部で洗浄した。更に同温度で1時間保持した後、170℃まで昇温した。その後、ジ-t-ブチルパーオキシドを0.4部投入し、70℃まで冷却し、スチレン、ブチルアクリレート、アクリル酸メチル、アクリロニトリルの各反応率が95%以上であることを確認した。その後170℃に昇温し、170℃で3時間0.5~2.5kPaの減圧下で脱溶剤を行い、非晶性ビニル樹脂と結晶性ビニル樹脂(A-3)を含有するトナーバインダー(C-3)を得た。
【0135】
<実施例4>[トナーバインダー(C-4)の製造]
表4に記載した原料の配合部数とした以外は、実施例3と同様にトナーバインダーを製造し、非晶性ビニル樹脂と結晶性ビニル樹脂(A-4)を含有するトナーバインダー(C-4)を得た。
【0136】
<実施例5>[トナーバインダー(C-5)の製造]
結晶性ビニル樹脂(A-5)を、トナーバインダー(C-5)として使用した。
【0137】
<実施例6>[トナーバインダー(C-6)の製造]
撹拌装置、加熱冷却装置、温度計、窒素導入管、減圧装置、減水装置を備えた反応容器に結晶性ビニル樹脂(A-6)600.0部、ポリエステル(B1)400.0部を仕込み、窒素フローしながら115℃まで昇温した。115℃で1時間保持した後、窒素フローを止め、t-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート0.6部を、反応槽内温度を115℃にコントロールしながら、15分かけて常圧下で滴下し、更に同温度で40分保持した。その後110℃で1時間0.5~2.5kPaの減圧下で脱溶剤を行い、ポリエステル(B1)が炭素-炭素結合により架橋された非線形ポリエステル樹脂と結晶性ビニル樹脂(A-6)を含有するトナーバインダー(C-6)を得た。
【0138】
<実施例7>[トナーバインダー(C-7)の製造]
撹拌装置、加熱冷却装置、温度計、窒素導入管、減圧装置、減水装置を備えた反応容器に結晶性ビニル樹脂(A-7)800.0部、ポリエステル(B1)200.0部を仕込み、窒素フローしながら115℃まで昇温した。115℃で1時間保持した後、窒素フローを止め、t-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート0.6部を、反応槽内温度を115℃にコントロールしながら、15分かけて常圧下で滴下し、更に同温度で40分保持した。その後110℃で1時間0.5~2.5kPaの減圧下で脱溶剤を行い、ポリエステル(B1)が炭素-炭素結合により架橋された非線形ポリエステル樹脂と結晶性ビニル樹脂(A-7)を含有するトナーバインダー(C-7)を得た。
【0139】
<実施例8>[トナーバインダー(C-8)の製造]
撹拌装置、加熱冷却装置、温度計、窒素導入管、減圧装置、減水装置を備えた反応容器に結晶性ビニル樹脂(A-8)600.0部、ポリエステル(B1)400.0部を仕込み、窒素フローしながら115℃まで昇温した。115℃で1時間保持した後、窒素フローを止め、t-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート0.6部を、反応槽内温度を115℃にコントロールしながら、15分かけて常圧下で滴下し、更に同温度で40分保持した。その後110℃で1時間0.5~2.5kPaの減圧下で脱溶剤を行い、ポリエステル(B1)が炭素-炭素結合により架橋された非線形ポリエステル樹脂と結晶性ビニル樹脂(A-8)を含有するトナーバインダー(C-8)を得た。
【0140】
<比較例1>[トナーバインダー(C’-1)の製造]
表4に記載した原料の配合部数とした以外は、実施例3と同様にトナーバインダーを製造し、非晶性ビニル樹脂と結晶性ビニル樹脂(A’-1)を含有するトナーバインダー(C’-1)を得た。
【0141】
<比較例2>[トナーバインダー(C’-2)の製造]
表4に記載した原料の配合部数とした以外は、実施例1と同様にトナーバインダーを製造し、非晶性ビニル樹脂と結晶性ビニル樹脂(A’-2)を含有するトナーバインダー(C’-2)を得た。
【0142】
トナーバインダー(C-1)~(C-8)及び(C’-1)~(C’-2)の組成及び物性を表4に示す。
【0143】
【表4】
【0144】
<実施例9> [トナー(T-1)の製造]
実施例1に係るトナーバインダー(C-1)86部に対して、顔料のカーボンブラック[三菱ケミカル(株)製、MA-100]7部、離型剤のフィッシャー・トロプッシュワックス[日本精蝋(株)製、FT-0070]5部、荷電制御剤[保土谷化学工業(株)製、T-77]1部を加え下記の方法でトナー化した。
まず、ヘンシェルミキサー[日本コークス工業(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[(株)栗本鐵工所製、KJ-25]を用いて微粉砕した後、エルボージェット分級機[(株)マツボー製、EJ-L-3(LABO)型]で分級し、体積平均粒径D50が7μmのトナー粒子を得た。
ついで、トナー粒子100部に流動化剤として疎水性シリカ[日本アエロジル(株)製、アエロジルR972]1部をサンプルミルにて混合して、実施例9に係るトナー(T-1)を得た。
【0145】
<実施例10~16> [トナー(T-2)~(T-8)の製造]
表5に記載した原料の配合部数とした以外は、実施例9と同様にトナーを製造し、実施例10~16に係るトナー(T-2)~(T-8)を得た。
【0146】
<比較例3~4> [トナー(T’-1)~(T’-2)の製造]
表5に記載した原料の配合部数とした以外は、実施例9と同様にトナーを製造し、比較例3~4に係るトナー(T’-1)~(T’-2)を得た。
【0147】
各実施例及び比較例で得られたトナーの組成及び評価結果を表5に示す。
【0148】
【表5】
【0149】
[評価方法]
以下に、得られたトナー(T-1)~(T-8)及び(T’-1)~(T’-2)の低温定着性、保存安定性、画像強度、粉砕性及び耐久性の評価方法を、判定基準を含めて説明する。
【0150】
<低温定着性>
トナーを紙面上に1.00mg/cmとなるよう均一に載せた。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た。この紙をソフトローラーに定着速度(加熱ローラーの周速)213mm/秒、加熱ローラーの温度80~180℃の範囲を5℃刻みで通した。次に定着画像へのコールドオフセットの有無を目視し、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し、この評価条件では、MFTは一般には110℃以下であることが好ましい。
【0151】
<保存安定性>
トナー1gとアエロジルR8200(エボニックジャパン(株)製)0.013gをシェイカーで1時間混合し、混合物を密閉容器に入れ、温度47℃、湿度80%の雰囲気で48時間静置し、パウダーテスターで凝集性を測定し、保存安定性を評価した。
下記方法により求められる凝集性試験の数値が低いほど、保存安定性に優れることを意味する。この評価条件では、4%以下であることが好ましい。
装置: POWDER TESTER model PT-X(ホソカワミクロン製)
篩の目開き: 355μm、250μm、150μm
振動幅: 1mm
振動時間: 30秒
操作方法: パウダーテスターの振動台に、篩を上段355μm、中段250μm、下段150μmの順でセットし、上段の篩にトナーを1g乗せ、1mmの振動幅で30秒間振動させて、各篩上に残存したトナーの重量を測定。
凝集性: 測定に使用したトナー重量と篩後の残存トナー重量から算出。
凝集性(%)=(U/N+M/N×3/5+L/N×1/5)×100
U:上段の重量、M:中段の重量、L:下段の重量、N:サンプルの重量(1g)
【0152】
<画像強度>
上記の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12gの荷重が加わる様にして手かき法によりかけ引っ掻き硬度試験を行い、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。一般にはHB以上であることが好ましい。
【0153】
<粉砕性>
実施例に用いた各トナーバインダー(C-1)~(C-8)及び(C’-1)~(C’-2)86部に対して、顔料のカーボンブラック[三菱ケミカル(株)製、MA-100]7部、離型剤のフィッシャー・トロプッシュワックス[日本精蝋(株)製、FT-0070]5部、荷電制御剤[保土谷化学工業(株)製、T-77]1部を加え、ヘンシェルミキサー[日本コークス工業(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]で混練して得た混合物を冷却後に250μm~850μmの大きさに粉砕した粗砕物を、気流式微粉砕機[(株)栗本鐵工所製 KJ-25]を使用して下記の条件で微粉砕し、体積平均粒径が7μmの微粉砕物を得た。
粉砕圧:0.64MPa
粉砕時間:60分
アジャスターリング:15mm
ルーバーの大きさ:中
得られた微粉砕物を、気流分級機[日本ニューマチック工業(株)製 MDS-I]で0.2~20μmの範囲に分級し、粉砕後の微粉砕物とした。このときの粉砕収率(分級後の0.2~20μmの範囲の微粉砕物の重量(g)/粉砕前の粗砕物の重量(g)×100)(%)から、粉砕性を評価した。
粉砕収率が高いほど粉砕性に優れることを意味する。一般には25%以上であることが好ましい。
【0154】
<耐久性>
トナーを二成分現像剤として、市販モノクロ複写機[AR5030、シャープ(株)製]を用いて連続コピーを行い、以下の基準で耐久性を評価した。
【0155】
[判定基準]
◎:2万枚コピー後も画質に変化なく、カブリの発生もない。
○:1万枚コピー後も画質に変化なく、カブリの発生もない。
△:1万枚コピー後でカブリが発生している。