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JP2005514486A - トナー用バインダー樹脂及び該樹脂を用いた静電荷現像用電子写真トナー - Google Patents

トナー用バインダー樹脂及び該樹脂を用いた静電荷現像用電子写真トナー Download PDF

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Abstract

本発明の目的は、定着性、粉砕性、耐オフセット性、保存性、環境安定性に優れた静電荷現像用電子写真トナーを得ることにある。
本発明のトナー用バインダー樹脂はポリエステル系樹脂とスチレン系樹脂とがエポキシ基由来の構造を介して結合した構造を有していることを特徴とする。本発明のトナーは、上記の構造を有するトナー用バインダー樹脂を用いているので、高い定着性と耐オフセット性とのバランスを有し、かつ優れた環境安定性を示す。
また本発明のもう一つのトナー用バインダー樹脂は、ポリエステル系樹脂とスチレン系樹脂とがエポキシ基由来の構造を介して結合した構造に加え、ワックス由来の構造を有することを特徴とする。本発明のトナーは、上記の構造を有するトナー用バインダー樹脂を用いているので、高い定着性と耐オフセット性とのバランス、優れた環境安定性に加え、より高い粉砕性と、保存性を有する。

Description

本発明は、電子写真、静電印刷等において静電荷像を現像するために用いられる電子写真用トナーに関する。
オフィスオートメーションの発展に伴い、電子写真法を利用した複写機やプリンターの需要は急激に増加しており、それらの性能に対する要求も高度化している。一般に、電子写真法を用いて可視画像を得るには、セレン、アモルファスシリコン、有機半導体などからなる感光体を帯電したのち露光し、トナーを含有する現像剤を用いて現像を行う。このとき、現像された画像にカブリがなく、十分な画像濃度を有する鮮明な画像が形成される必要がある。また近年特に、高速化、安全性、あるいは省エネルギー化の見地から、高耐久性、メンテナンスフリー化とすることが強く要請されており、またトナーも低温定着性の優れたものが求められている。
トナーの定着性を改善するためには、一般に溶融時のトナーの粘度を低下させて定着基材との接着面積を大きくする必要がある。そのため従来、使用するトナーバインダー樹脂のガラス転移点(Tg)を低下させる、あるいは分子量を小さくすることが行われている。しかしながら、ガラス転移点の低い樹脂は一般に耐ブロッキング性が良くないため、トナーの使用時あるいは貯蔵時に粉体として安定して存在させることが難しい。また分子量が小さく高流動性の樹脂は、トナー画像を熱ロール定着方式により定着する際には、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、この時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やすいという欠点がある。そしてこの傾向は、樹脂の分子量が小さい場合ほど顕著に現れる。
さらには、複写機、プリンターの高速化に伴い、帯電部位の高性能化の要求も高まってきている。すなわちトナーに対し、より高度な耐久性が必要とされてきており、長期耐刷安定性が必要になりつつある。
このような要求に対して、従来技術では、トナー用バインダー樹脂の分子量や分子量分布を改良したもの等の提案がなされている。具体的には、結着樹脂を低分子量化し、定着温度を低くしようとする試みがなされた。しかしながら、低分子量化することにより融点は低下するが、同時に樹脂の凝集力も低下するため、定着ロールへのオフセット現象が発生する。この問題を防ぐため、高分子量の樹脂と低分子量の樹脂を混合使用して分子量分布を広くしたものを該バインダー樹脂として用いる方法や、あるいは、さらにバインダー樹脂の高分子量部分を架橋させたりすることなどが行われている。
上記手法を用いたトナー用バインダー樹脂としては、一般に、スチレン-アクリル系樹脂(例えば、特公昭55-6895号公報(特許文献1)、特公昭63-32180号公報(特許文献2)、米国特許第5,084,368号公報(特許文献3)等)やポリエステル樹脂(例えば、特開昭61−284771号公報(特許文献4)、特開昭62−291668号公報(特許文献5)、特公平7−101318号公報(特許文献6)、米国特許第4,833,057号公報(特許文献7)等)やポリオール樹脂等(例えば、特開平11−189647号公報(特許文献8)等)が主として用いられている。
これらの中では、定着性と耐オフセット性のバランスの観点からポリエステル系樹脂が用いられる傾向にある。しかし、ポリエステル樹脂は、樹脂骨格中のエステル基に由来する極性により吸水性が高く、高温高湿下における帯電不良が起こりがちであり、環境安定性が不十分であった。
また、上記のスチレン−アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリオール系樹脂などを用いたトナーでは、熱定着ロールからの熱量が十分に伝わり難い高速複写機や小型複写機では十分な効果が得られていない。すなわち、オフセット現象を防止する目的で、重量平均分子量の高いものや、架橋を施したものを使用すると樹脂の粘度が高くなり、定着性が悪化する。
このような要求を達成するためにトナー中にパラフィンワックス、低分子量ポリオレフィン等を離型剤として添加する方法がある。スチレン系の結着樹脂を使用する場合の技術が開示されている(例えば、特開昭49-65232号公報(特許文献9)、特開昭50-28840号公報(特許文献10)、特開昭50-81342号公報(特許文献11)等)。
しかしながら、オフセット現象を改善する反面、耐ブロッキング性(保存性)を悪化させトナーの使用時あるいは貯蔵時に粉体として安定して存在させることを難くしたり、現像性が悪化したりしていた。さらに、ポリエステル樹脂の場合には、同上の離型剤を適用しても効果は少なく、使用量を多くすると現像剤の劣化が早いことも確認されている。
このように、充分な定着性、オフセット性を持ち、なおかつ、高画質の複写画像を提供することが可能な現像剤を提供するためには、上述の現像剤に十分な電子写真特性を付与する必要があり、現在までに、複写画像の高画質,高精細化を図るために、種々の手法が試みられてはいるものの、特に上述した欠点を全て改善することができる手段は現在までのところ得られていなかった。
特公昭55-6895号公報 特公昭63-32180号公報 米国特許第5,084,368号公報 特開昭61−284771号公報 特開昭62−291668号公報 特公平7−101318号公報 米国特許第4,833,057号公報 特開平11−189647号公報 特開昭49-65232号公報 特開昭50-28840号公報 特開昭50-81342号公報
本発明の課題は、複写機の高速化に伴ってトナーに要望される低温定着性やオフセット防止液を塗布することなくオフセットが防止できる耐オフセット性、保存性を高める効果のある耐ブロッキング性、且つ環境安定性に優れたトナー用バインダー樹脂及び該樹脂を用いた静電荷現像用電子写真トナーを得ることである。
本発明者等は、上記の様な要望を満足させるのに十分な性能を有するトナーを製造する際に用いることのできる優れた特性を有するバインダー樹脂を開発すべく鋭意検討した。その結果、例えばポリエステル系樹脂とエポキシ基含有スチレン系樹脂とポリイソシアネートと、必要に応じてワックスとを反応させることにより得られる様なポリエステル由来の構造単位とエポキシ基含有スチレン系樹脂由来の構造単位とウレタン結合を有する構造単位と、必要に応じてワックスの構造単位とからなるポリエステル樹脂が従来の技術では到達出来なかった優れたトナー用バインダー樹脂であることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明の第1の態様は、
少なくとも
ポリエステル構造を有する構造単位(A)と
スチレン系樹脂由来の構造単位(B)と
エポキシ基由来の構造単位(C)と
ウレタン結合を有する構造単位(D)
を有するポリエステル樹脂(E)を含むトナー用バインダー樹脂である。
本発明の第2の態様は、
数平均分子量(Mn)が1000〜50000であり水酸基価が4〜100mgKOH/gであり酸価が1〜40mgKOH/gであるポリエステル系樹脂(A2)55〜99質量部と、数平均分子量(Mn)が1000〜30000でありエポキシ当量が1000〜30000g/当量であるエポキシ基含有スチレン系樹脂(B2)45〜1質量部と、ポリエステル系樹脂(A2)の合計水酸基価1モル当量に対しイソシアネート基として0.1〜2.5モル当量のポリイソシアネート(D2)から得られるポリエステル樹脂(E)を含むトナー用バインダー樹脂である。
本発明の第3の態様は、
ポリエステル樹脂(E)のガラス転移温度が40〜70℃であり、かつ、テトラヒドロフラン可溶分の分子量分布(重量平均分子量を数平均分子量(Mn)で除した値、すなわちMw/Mn)が6以上であるトナー用バインダー樹脂である。
本発明の第4の態様は、
少なくとも
ポリエステル構造を有する構造単位(A)と
スチレン系樹脂由来の構造単位(B)と
エポキシ基由来の構造単位(C)と
ウレタン結合を有する構造単位(D)と
ワックス由来の構造単位(F)
を有するポリエステル樹脂(G)を含むトナー用バインダー樹脂である。
本発明の第5の態様は、
数平均分子量(Mn)が1000〜50000であり水酸基価が4〜100mgKOH/gであり酸価が1〜40mgKOH/gであるポリエステル系樹脂(A2)55〜99質量部と、数平均分子量(Mn)が1000〜30000でありエポキシ当量が1000〜30000g/当量であるエポキシ基含有スチレン系樹脂(B2)45〜1質量部と、ワックス(F1)をポリエステル系樹脂(A2)とエポキシ基含有スチレン系樹脂(B2)の総量100質量部に対して1〜13質量部と、ポリエステル系樹脂(A2)の合計水酸基価1モル当量に対しイソシアネート基として0.1〜2.5モル当量のポリイソシアネート(D2)とから得られるポリエステル樹脂(G)を含むトナー用バインダー樹脂である。
本発明の第6の態様は、
上記のトナー用バインダー樹脂を用いた静電荷現像用電子写真トナーである。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明においては重合と言う語に、共重合の意味が含まれることがあり、重合体と言う語に、共重合体の意味が含まれることがある。
本発明のポリエステル樹脂(E)は、好ましくは
ポリエステル構造を有する構造単位(A)が55〜99質量部と
スチレン系樹脂由来の構造単位(B)が45〜1質量部と
ポリエステル構造を有する構造単位(A)とスチレン系樹脂由来の構造単位(B)との合計100質量部に対し
エポキシ基由来の構造単位(C)0.04〜15質量部
ポリイソシアネート由来の構造単位(D)0.05〜40質量部と
とからなる。
本発明においてポリエステル構造を有する構造単位(A)は一般に対応するポリエステル樹脂(A2)に由来する部位であり、ポリエステル樹脂(A2)は、一般に、少なくとも一種のジオールと少なくとも一種のジカルボン酸とを主成分として、重縮合反応を行うことによって得られる樹脂である。更に、分子量分布やガラス転移温度などの調節などを目的として、数種類のポリエステル系樹脂を組み合わせて使用することも出来る。上記の重縮合反応を行う際の温度は、一般に、150〜300℃、好ましくは180℃〜270℃、更に好ましくは180℃〜250℃である。反応温度が150℃未満の場合は反応時間が延び、300℃を超える場合は分解が起こる場合がある。
ポリエステル樹脂(A2)の原料として使用されるジオールとしては、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、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、水素添加ビスフェノールA、ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物などが挙げられる。これらの中でもビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、エチレングリコール、ネオペンチルグリコールが好ましく、更にはビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物、トリエチレングリコール、エチレングリコール、ネオペンチルグリコールが好ましく用いられる。
ポリエステル樹脂(A2)のもう一方の原料として使用されるジカルボン酸としては、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸などの脂肪族飽和ジカルボン酸類、 マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸などの脂肪族不飽和ジカルボン酸、 フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸などの芳香族ジカルボン酸、 前記の各種ジカルボン酸の無水物(例えば無水コハク酸、無水マレイン酸、無水フタル酸など)や炭素数1〜6の低級アルキルエステル(例えばコハク酸ジメチルエステル、マレイン酸ジエチルエステル、フタル酸ジヘキシルエステルなど)などが挙げられる。これらの中でもアジピン酸、テレフタル酸、イソフタル酸が好ましく、更にはテレフタル酸、イソフタル酸が好ましく用いられる。
更に、ポリエステル樹脂(A2)の原料として、必要によりグリセリン、2−メチルプロパントリオール、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、ソルビット、ソルビタンなどの3価以上の多価アルコール、 オクタン酸、デカン酸、ドデカン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸などの脂肪族モノカルボン酸、 分岐や不飽和基を有する脂肪族モノカルボン酸、 オクタノール、デカノール、ドデカノール、ミリスチルアルコール、パルミチルアルコール、ステアリルアルコールなどの脂肪族モノアルコール、 安息香酸、ナフタレンカルボン酸などの芳香族モノカルボン酸、 トリメリット酸、ピロメリット酸などの3価以上の多価カルボン酸ならびにその酸無水物などを使用することができる。これらの化合物を用いることにより、ポリエステル樹脂(A2)の分子量やTgの調節や、分岐構造の付与などを行うことが出来る。これらの中でもグリセリン、トリメチロールプロパン、ステアリン酸、トリメリット酸、安息香酸が好ましく、更にはトリメチロールプロパン、ステアリン酸、安息香酸が好ましく用いられる。
特に、後工程であるポリイソシアネートで高分子量化(以後、ウレタン伸長と記載することがある)する際に充分高分子化させるために、ポリエステル系樹脂(A2)の原料として、前記した3価以上の多価アルコールを1種以上使用することが好ましい。3価以上の多価アルコールの使用量は、ポリエステル系樹脂(A2)の原料である全アルコール成分(ジオールと3価以上の多価アルコールの合計量)の0.25〜25モル%の範囲が好ましく、更には0.5〜20モル%の範囲がより好ましい。3価以上の多価アルコールの使用量が0.25モル%未満の場合には、後述するポリイソシアネートでポリエステル樹脂(A2)をウレタン伸長する際に、一般的に反応性が低く高分子量化し難い為、耐オフセット性や耐久性が不足することとがあり、また25モル%を超えるとポリエステル系樹脂(A2)を製造する際にゲル化しやすくなり、重縮合反応を実施し難くなる問題が生じることがある。
ポリエステル系樹脂(A2)の水酸基価は、4mgKOH/g以上であり、且つ100mgKOH/g以下、更には80mgKOH/gであることが好ましい。なお、本発明において水酸基価は樹脂1g中の水酸基をエステル化するのに必要な酸無水物を中和する為に必要な水酸化カリウムのmg数を言う。
水酸基価が4mgKOH/g以下の場合、後述するポリイソシアネートでウレタン伸長する際に一般的に反応性が低く高分子化し難いため、耐オフセット性が不充分となる場合がある。水酸基価が100mgKOH/gを超えた場合、ポリイソシアネートでウレタン伸長する際にゲル分が多くなり過ぎ、定着性が不十分となる場合がある。また、ポリエステル系樹脂(A)の数平均分子量(Mn)は、1000〜50000が好ましい。より好ましくは1000〜20000である。数平均分子量が1000未満の場合、耐オフセット性や耐久性の面で好ましくない場合があり、50000を超えた場合は定着性の面で好ましくない場合がある。また、ポリエステル系樹脂(A2)のガラス転移温度(Tg)は、30℃〜80℃が好ましい。更に好ましくは40〜70℃である。30℃未満の場合、ポリイソシアネートでウレタン伸長後のウレタン変性ポリエステル樹脂のTgが低くなり、耐ブロッキング性(保存性)が悪化する場合があり、80℃を超える場合はポリイソシアネートでウレタン伸長後のウレタン変性ポリエステル樹脂のTgが高くなりすぎて定着性が悪化する場合がある。また、ポリエステル系樹脂(A2)の酸価は1〜40mgKOH/gが好ましく、より好ましくは30mgKOH/g以下であり、更に好ましくは20mgKOH/g以下である。尚、本発明において、酸価とは樹脂1gを中和する為に必要な水酸化カリウムのmg数を言う。酸価が1mgKOH/gより小さい場合、後述するエポキシ基含有スチレン系樹脂(B2)との反応性が低くなり過ぎることがあり、酸価が40mgKOH/gより大きい場合、耐ブロッキング性(保存性)が悪化することがあるため好ましくない。
本発明においてポリエステル樹脂(A2)は2種類以上を併用しても良い。この場合、それぞれの酸価や水酸基価が上記の範囲外であっても、全体のポリエステル樹脂(A2)として酸価や水酸基価が上記の範囲に入っていることが好ましい。特に好ましい例として、水酸基価が、0〜15mgKOH/g、好ましくは0〜13mgKOH/gであり、酸価が、0〜6mgKOH/g、好ましくは0〜5mgKOH/gであるポリエステル樹脂(A3)50〜85質量%と、水酸基価が、30〜100mgKOH/g、好ましくは30〜90mgKOH/gであり、酸価が、7〜25mgKOH/g好ましくは9〜20mgKOH/gであるポリエステル樹脂(A4)50〜15質量%とからなるポリエステル樹脂(A5)が挙げられる。更に好ましくは、ポリエステル樹脂(A3)が60〜85質量%、ポリエステル樹脂(A4)が40〜15質量%であることが好ましい。また、ポリエステル樹脂(A5)は、GPCによって測定されたクロマトグラフにおいて分子量1000〜20000、好ましくは分子量1000〜15000に少なくとも1つの極大値またはショルダーを有することが好ましい。
本発明においてスチレン系樹脂由来の構造単位(B)、エポキシ基由来の構造単位(C)とは、通常エポキシ基含有スチレン系樹脂(B2)に由来する部位であり、エポキシ基含有スチレン系樹脂(B2)は、通常スチレンと少なくとも1種以上のエポキシ基含有ビニル化合物と必要に応じて用いられる他の重合性化合物との共重合により得られる樹脂である。本発明のエポキシ基含有スチレン系樹脂(B2)は、そのエポキシ当量が1,000g/当量以上、更には1,500g/当量以上であり、且つ30,000g/当量以下、更には15,000g/当量以下であることが好ましい。上記のエポキシ当量が1,000g/当量未満の場合は、後述するポリエステル樹脂との反応性が激しすぎたり、エポキシ基含有スチレン樹脂(B2)の保存安定性が低い等の問題が生じることがある。一方、上記のエポキシ当量が30,000g/当量を超える場合、後述するポリエステル樹脂との反応性が不足し、トナーとして使用する際の粘度が不十分となる場合がある。
本発明のエポキシ基含有スチレン系樹脂(B2)は、その数平均分子量(Mn)が1,000以上、更には3,000以上であり、且つ30,000以下、更には25,000以下であることが好ましい。上記数平均分子量(Mn)が1,000未満の場合、トナーとして使用する際に粘度が不足し、耐オフセット性が低下する場合がある。一方30,000を超える場合、ポリエステル系樹脂との相溶性が悪化し、トナーとして使用する際に粘度が不足する場合がある。尚、本発明においてエポキシ当量はエポキシ基(エポキシ酸素)1グラム当量を含むエポキシ基含有樹脂の重量を言う。
本発明のエポキシ基含有スチレン系樹脂(B2)は、スチレン単位が35質量%以上、更には50質量%以上、99.5質量%以下更には90質量%以下であることが好ましい。スチレン単位が35質量%未満の場合、トナーとして用いた場合、樹脂の吸水性が高く、前述の環境安定性が不十分となることがある。
本発明のエポキシ基含有スチレン系樹脂(B2)は、エポキシ当量、数平均分子量、組成が異なる2種類以上の樹脂を併用することもできる。この際、エポキシ当量、数平均分子量、組成が前記の好ましい範囲外の物であっても、全体として上記の範囲に入っていれば、好ましいエポキシ基含有スチレン系樹脂(B2)として用いることが出来る。
本発明のエポキシ基含有スチレン系樹脂(B2)は、溶液重合、塊状重合、懸濁重合、乳化重合など公知の方法で製造することが出来る。その中でも、有機溶媒を用いた溶液重合法がその簡便さから好適に用いられる。上記溶液重合では、溶媒の種類に特に制限はないが、原料および得られる樹脂の溶解性や経済性の面からベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、オルトキシレン、メタキシレン、パラキシレン、キュメン等の芳香族炭化水素を使用することが好ましい。これらの溶媒は単独もしくは組み合わせて使用することが出来、また、他の溶剤も併用することができる。
上記の重合反応では、重合開始剤を用いることが好ましい。重合開始剤として特に制限はないが、通常、ラジカル重合開始剤が用いられる。具体的には、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、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)、ジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレート、などのアゾ系開始剤, メチルエチルケトンパーオキサイド、アセチルアセトンパーオキサイド、などのケトンパーオキサイド類, 1,1’−ビス(t−ブチルパーオキシ )−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ビス(ブチルパーオキシ )シクロヘキサン、などのパーオキシケタール類, t−ブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、などのハイドロパーオキサイド類, ジ−t−ブチルパーオキサイド、t−ブチルクミルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、などのジアルキルパーオキサイド類, イソブチリルパーオキサイド、オクタノイルパーオキサイド、デカノイルパーオキサイド、などのジアシルパーオキサイド類, ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ−2−エチルヘキシルパーオキシジカーボネート、ジ−n−プロピルパーオキシジカーボネート、などのパーオキシジカーボネート類, アセチルシクロヘキシルスルホニルパーオキサイドなどのスルホニルパーオキサイド類, t−ブチルパーオキシアセテート、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イト、などのパーオキシエステル類等を例示することができる。これらは単独で用いることも出来るし、2種以上を併用することもできる。その種類、量は反応温度、単量体濃度等により適宜選択して使用でき、通常、仕込単量体100質量部当たり 0.01〜10質量部使用される。また、重合開始剤を用いなくても、反応温度等を適宜選択することによって、重合を行うことが出来る。
本発明のエポキシ基含有スチレン系重合体(B2)の製造に用いられるエポキシ基含有ビニル単量体として、具体的にはアクリル酸グリシジル、アクリル酸−β−メチルグリシジル、3,4−エポキシシクロヘキシルメチルアクリレート、メタクリル酸グリシジル、メタクリル酸−β−メチルグリシジル、3,4−エポキシシクロヘキシルメチルメタクリレート、等が挙げられる。
本発明のエポキシ基含有スチレン系重合体(B2)の製造に用いられる他の重合性化合物とは、スチレン(スチレンモノマー)以外の重合性二重結合を有する化合物であり、例えばアクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸オクチル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸ベンジル、アクリル酸フルフリル、アクリル酸テトラヒドロフルフリル、アクリル酸エトキシル、アクリル酸ブトキシル、アクリル酸ジメチルアミノメチルエステル、アクリル酸ジメチルアミノエチルエステル等のアクリル酸エステル類, メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸オクチル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸ベンジル、メタクリル酸フルフリル、メタクリル酸テトラヒドロフルフリル、メタクリル酸ヒドロキシエチル、メタクリル酸ヒドロキシプロピル、メタクリル酸ヒドロキシブチル、メタクリル酸ジメチルアミノメチルエステル、メタクリル酸ジメチルアミノエチルエステル等のメタクリル酸エステル類, ビニルトルエン、メチルスチレン、クロルスチレン等の芳香族ビニル化合物, マレイン酸ジブチル、マレイン酸ジオクチル、フマール酸ジブチル、フマール酸ジオクチル等の不飽和二塩基酸ジアルキルエステル類, 酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステル類, アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミド、メタクリルアミド、N−置換アクリルアミド、N−置換メタクリルアミド等の含窒素重合性化合物, ジビニルベンゼン、 (ポリ) エチレングリコールジアクリレート、(ポリ) エチレングリコールジメタクリレート等の2官能重合性化合物, ブタジエン、クロロプレン、イソプレン等の共役ジエン化合物であり、これらのビニル単量体の少なくとも1種または2種以上を用いることが出来る。これらの中で特に好ましい重合性化合物としては、芳香族ビニル単量体類、アクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類、フマール酸ジアルキルエステル類、アクリロニトリル、アクリルアミド、メタクリルアミド等である。
エポキシ基含有スチレン系樹脂(B2)のTgは30℃〜80℃が好ましい。更に好ましくは40〜70℃である。30℃以下の場合、後述するトナー用バインダー樹脂のTgが低くなり、耐ブロッキング性(保存性)が悪化する場合があり、80℃以上の場合はウレタン伸長後の樹脂のTgが高くなりすぎ、定着性が悪化する場合がある。
本発明のウレタン結合を有する構造単位(D)は、通常ポリイソシアネート(D2)と前記ポリエステル樹脂の水酸基やエポキシ基含有スチレン樹脂のエポキシ基由来の水酸基等と反応する(ウレタン伸長反応)ことによって形成される。本発明のポリイソシアネート(D2)とは、1分子中に2個以上のイソシアネート基を有する化合物であり、例えばヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、テトラメチレンジイソシアネートなどの脂肪族ジイソシアネート, イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ノルボルナンジイソシアネート(NBDI)、水素添加ジフェニルメタンジイソシアネートなどの脂環族ジイソシアネート、 トリレンジイソシアネート(TDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)などの芳香族ジイソシアネート, キシリレンジイソシアネート(XDI)などのアラルキル系ジイソシアネートなどによって代表される、1分子中に2個のイソシアネート基を含有するジイソシアネート化合物が挙げられる。また、ポリフェニレンポリメチレンポリイソシアネート(ポリメリックMDI)などの1分子中に3個以上のイソシアネート基を含有するポリイソシアネートも用いることが出来る。更に、前記の各種ポリイソシアネート類をビウレット変性、アロファネート変性、イソシアヌレート変性、ウレタン変性などの種々の変性を行った変性ポリイソシアネート類も使用することが可能である。中でも芳香族ジイソシアネートは反応性に富み、また安価であるので、最も好適に使用し得るポリイソシアネートの1つである
本発明のポリエステル樹脂(E)は、好ましくはポリエステル樹脂(A2)とエポキシ基含有スチレン系樹脂(B2)とポリイソシアネート(D2)とを反応させて得られる。上記の反応方法に特に制限はなく、例えば、ポリエステル樹脂(A2)とエポキシ基含有スチレン系樹脂(B2)とポリイソシアネート(D2)とを反応器や押出機中で反応させても良く、ポリエステル樹脂(A2)とポリイソシアネート(D2)とを反応させた後、エポキシ基含有スチレン系樹脂(B2)と反応させても良い。また、ポリエステル樹脂(A2)とエポキシ基含有スチレン系樹脂(B2)とを反応させた後、ポリイソシアネート(D2)と反応させることも、ポリエステル樹脂(B2)を製造する重縮合反応をポリイソシアネートおよび/またはエポキシ基含有スチレン系樹脂(B2)の存在下に行うことも出来る。これらの方法の中で、代表的な2例について詳述する。
ポリエステル系樹脂(A2)とエポキシ基含有スチレン系樹脂(B2)とポリイソシアネート(D2)とを反応させる方法の好適な例としては、例えばポリエステル系樹脂(A2)とエポキシ基含有スチレン系樹脂(B2)の両樹脂を二軸混練機に供給して混練し、更に混練搬送中の樹脂混合物にポリイソシアネート(D2)を注入して溶融混練する方法を挙げることが出来る。上記の方法での反応器としては単軸押出機、スタティックミキサーや、通常の攪拌機付きの反応器も用いることができる。
上記の反応温度の好ましい範囲は、100〜200℃、更に好ましくは140℃以上、190℃以下である。100℃以下の場合、ウレタン伸長が不充分となり耐オフセット性が悪化する場合があり、200℃以上の場合、樹脂が熱により分解する場合がある。
上記の方法において、ポリエステル系樹脂(A2)55〜99質量%に対しエポキシ基含有スチレン系樹脂(B2)は45〜1質量%の範囲で用いられることが好ましい。ポリエステル系樹脂(A2)は、更には60質量%以上である事が好ましく、97質量%以下であることが好ましい。エポキシ基含有スチレン系樹脂(B2)は、更には40質量%以下であることが好ましく、3質量%以上であることが好ましい。
エポキシ基含有スチレン系樹脂(B2)の比率が1質量%未満の場合、環境安定性が不充分となる場合があり、また45質量%を超えた場合は、定着性が低下する場合がある。
ポリイソシアネート(D2)の使用量は、ポリエステル樹脂(A2)の合計水酸基1モル当量当り、ポリイソシアネート(D2)をイソシアネート基として0.1〜2.5モル当量用いることが好ましく、更には0.2モル当量以上、2.0モル当量以下であることが一層好ましい。より具体的には、ポリエステル樹脂(A2)とエポキシ基含有スチレン系樹脂(B2)との合計100質量部に対して0.05〜40質量部が好ましい範囲として例示できる。ポリイソシアネート(D2)のイソシアネート基が、ポリエステル樹脂(A2)の水酸基1モル当量当たり0.1モル当量未満であると耐オフセット性の面で好ましくなく、2.5モル当量を超えると、得られるウレタン変性ポリエステル樹脂中に未反応のポリイソシアネートが残存する場合がある。
一方、ポリエステル樹脂(A2)とポリイソシアネート(D2)とを反応させた後、エポキシ基含有スチレン系樹脂(B2)と反応させる方法も好適である。この方法においては、ポリエステル樹脂(A2)の合計水酸基1モル当量当り、ポリイソシアネート(D2)をイソシアネート基として0.1〜2.5モル当量用いることが好ましく、更には0.2モル当量以上、2.0モル当量以下であることが一層好ましい。ポリイソシアネート(D2)のイソシアネート基が、ポリエステル樹脂(A2)の水酸基1モル当量当たり0.1モル当量未満であると耐オフセット性の面で好ましくなく、2.5モル当量を超えると、得られるウレタン変性ポリエステル樹脂中に未反応のポリイソシアネートが残存する場合がある。
さらに、上記のウレタン変性ポリエステル系樹脂55〜99質量%に対しエポキシ基含有スチレン系樹脂(B2)は45〜1質量%の範囲で用いられることが好ましい。ウレタン変性ポリエステル系樹脂は、更には60質量%以上である事が好ましく、97質量%以下であることが好ましい。エポキシ基含有スチレン系樹脂(B2)は、更には40質量%以下であることが好ましく、3質量%以上であることが好ましい。
エポキシ基含有スチレン系樹脂(B2)の比率が1質量%未満の場合、環境安定性が不充分となる場合があり、また45質量%を超えた場合は、定着性が低下する場合がある。
更に、上記の反応は、後述する帯電調整剤(CCA)、着色剤、離型剤などの存在下に行うことも可能である。
本発明のポリエステル樹脂(E)は、通常テトラヒドロフラン可溶部と、テトラヒドロフラン不溶部とを有する。このうちテトラヒドロフラン不溶部の比率は50重量%以下、好ましくは35重量%以下、更に好ましくは20重量%以下である。テトラヒドロフラン不溶部が50重量%より多い場合、トナーの定着性が悪化することがある。テトラヒドロフラン不溶部にはウレタン結合に由来する窒素がテトラヒドロフラン可溶部より多く含まれている。
また、ポリエステル樹脂(E)のテトラヒドロフラン可溶分の分子量分布(Mw/Mn)は、6以上であることが耐ホットオフセット性の面から好ましく、より好ましくは7以上である。
本発明のトナー用バインダー樹脂として、
少なくとも
ポリエステル構造を有する構造単位(A)と
スチレン系樹脂由来の構造単位(B)と
エポキシ基由来の構造単位(C)と
ウレタン結合を有する構造単位(D)と
ワックス由来の構造単位(F)
とから構成されるポリエステル樹脂(G)を含むトナー用バインダー樹脂を用いることも出来る。
上記のポリエステル樹脂(G)は、好ましくは、
ポリエステル構造を有する構造単位(A)が55〜99質量部
スチレン系樹脂由来の構造単位(B)が45〜1質量部と
ポリエステル構造を有する構造単位(A)とスチレン系樹脂由来の構造単位(B)との合計100質量部に対し
エポキシ基由来の構造単位(C)が、0.04〜15質量部
ポリイソシアネート由来の構造単位(D)が0.05〜40質量部
ワックス由来の構造単位(F)が1〜13質量部とからなる。
上記のワックス由来の構成単位(F)は、対応するワックス(F2)に由来する構成単位である。ワックス(F2)は、融点が70〜155℃であればいずれを用いても良く、具体的にはポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン等の低分子量ポリオレフィン類、加熱により軟化点を有するシリコーン類、オレイン酸アミド、エルカ酸アミド、リシノール酸アミド、ステアリン酸アミド等のような脂肪族アミド類やセラミックワックス、ライスワックス、シュガーワックス、ウルシロウ、蜜鑞、カルナバワックス、キャンデリラワックス、モンタンワックス等の天然ワックス、フィッシャートロプシュワックス及びこれらの変性物が上げられ、ワックス(F2)としてこれらの中から少なくとも1種を用いる。ワックス(F2)の融点が70℃未満の場合、ワックスの低融点成分が増加する事が原因と考えられるブロッキングを引き起こす場合があり、155℃以上の場合ではワックスが溶融しにくくなり低温定着性が低下する。
本発明のポリエステル樹脂(G)は、例えば上記のワックス(F2)を前述のポリエステル樹脂(E)を製造する方法の任意の過程で使用することにより得ることが出来る。また、上記のワックス(F2)の使用量はポリエステル系樹脂(A2)とエポキシ基含有スチレン系樹脂(B2)の総量100質量部に対して1〜13質量部、特に、2〜10質量部が好ましい。1質量部未満では、ワックスの効果が発現しない場合があり、13質量部を越えると、ワックスの軟性分の増加が原因と考えられる定着ロールあるいは感光体の汚れが激しくなる事がある。
本発明のポリエステル樹脂(E)、ポリエステル樹脂(G)は、
少なくともポリエステル構造を有する構造単位(A1)と
スチレン系樹脂由来の構造単位(B)と
エポキシ基由来の構造単位(C)
で構成される樹脂(E1)を含むことを特徴とする。
上記樹脂(E1)は、例えば
1,ポリエステル樹脂(A2)のカルボキシル基とエポキシ基含有スチレン系樹脂(B2)エポキシ基とが反応する。
2,上記のポリエステル樹脂(A2)とエポキシ基含有スチレン系樹脂(B2)とポリイソシアネート(D2)とからポリエステル樹脂(E)を製造する際に、ポリエステル樹脂(A2)中のカルボキシル基とエポキシ基含有スチレン系樹脂(B2)のエポキシ基との反応が起こる。この場合、上記の反応で生成した水酸基がポリイソシアネート(C2)のイソシアネート基と反応することもある。
3,ウレタン変性ポリエステル樹脂のカルボキシル基とエポキシ基含有スチレン系樹脂(B2)のエポキシ基とが反応する。次いで、上記の反応で生じた水酸基とポリイソシアネート(C2)のイソシアネート基が反応する。
4,上記1,2,3の反応において、ワックス(F)を併用する。
等の反応で生成することが考えられる。上記のポリエステル構造を有する構造単位(A1)は、主としてポリエステル樹脂(A2)の末端にカルボキシル基を有する成分に由来する構造単位である。ポリエステル樹脂とスチレン系樹脂とを結合させる方法としては水酸基やカルボキシル基を有するスチレン系樹脂をポリエステルと反応させる方法もあるが、エポキシ基はカルボキシル基との反応が速やか且つ選択的に起こるので、樹脂(E1)を効率よく製造することが出来る。
本発明の樹脂(E1)において、ポリエステル樹脂構造を有する単位(A1)とスチレン系樹脂由来の構造単位(B)とが結合した構造になっていることは、溶媒分別、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)、広幅核磁気共鳴スペクトル(広幅NMR)、赤外分光装置(IR)等の手段を用いて分析することが出来る。
上記の2,3、4の方法で得られた樹脂(E1)は、ポリイソシアネート由来の構造単位(D)やワックス(F)の構造単位を含むので、そのままポリエステル樹脂(E)やポリエステル樹脂(G)として用いることが出来る。上記1の方法で得られた樹脂(E1)は、例えばポリイソシアネートと反応させたり、ウレタン変性ポリエステルと混合したり、樹脂(E1)の存在下、ポリエステル樹脂(A2)とポリイソシアネート(D2)と必要に応じてワックス(F)とを反応させることによってポリエステル樹脂(E)、ポリエステル樹脂(G)とすることが出来る。
ワックス(F2)が水酸基やカルボキシル基等の反応性を有する基を有する場合、ワックス(F2)は、ポリエステル樹脂(A2)、エポキシ基含有スチレン系樹脂(B2)等と反応して上記樹脂と結合していることが考えられる。上記樹脂とワックス(F2)とが結合すると、ポリエステル樹脂(G)におけるワックス成分の分散性が向上し、結果、耐ブロッキング性が更に向上することが考えられる。
本発明のポリエステル樹脂(G)のテトラヒドロフラン不溶部の比率は50重量%以下、好ましくは35重量%以下、更に好ましくは20重量%以下である。テトラヒドロフラン不溶部が50重量%より多い場合、トナーの定着性が悪化することがある。テトラヒドロフラン不溶部にはウレタン結合に由来する窒素がテトラヒドロフラン可溶部より多く含まれている。
また、ポリエステル樹脂(G)のテトラヒドロフラン可溶分の分子量分布(Mw/Mn)は、3以上であることが耐ホットオフセット性の面から好ましく、より好ましくは6以上、更に好ましくは7以上である。
本発明のポリエステル樹脂(E)、ポリエステル樹脂(G)のガラス転移温度は、40〜70℃が好ましく、更には45℃以上、65℃以下がより好ましい。40℃未満の場合、保存性が悪化することがあり、70℃を超えると定着性が悪化することがある。
また本発明のポリエステル樹脂(E)、ポリエステル樹脂(G)は、各構成単位が全て結合している必要はない。例えば、未反応ポリエステル樹脂(A2)、未反応エポキシ基含有スチレン系樹脂(B2)等が残っていても、後述するトナー用バインダー樹脂やトナーとして好ましい性能を有していれば、トナー用バインダー樹脂に使用することが出来る。
本発明のポリエステル樹脂(E)、ポリエステル樹脂(G)の構造、組成の分析は、公知の方法を用いて行うことが出来る。該樹脂がゲル成分を有する場合、分析手段が限られる問題がある。しかし、例えば該樹脂を加水分解反応で徹底的に分解し、得られるカルボン酸、アルコール、スチレン樹脂等を液体クロマトグラフィー、IR、NMRなどを用いて分析することにより求めることもできる。
本発明のトナー用バインダー樹脂は、上記のポリエステル樹脂(E)、ポリエステル樹脂(G)それぞれ単独であっても、ポリエステル樹脂(E)とポリエステル樹脂(G)の混合物であっても良い。また、その特性を損なわない範囲でそれらに他の成分を加えた組成物であっても良い。他の成分として具体的にはバインダー樹脂として公知のものであればいずれでもよく、例えばポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂、スチレンアクリル系樹脂、エポキシ樹脂、ポリオール樹脂等が挙げられる。
上記の中でもスチレン系樹脂(H)が好ましく用いられる。
スチレン系樹脂(H)はエポキシ基含有スチレン系樹脂(B2)と同様の方法で得られるが、エポキシ基を持たない樹脂である。
スチレン系樹脂(H)はGPCによって測定されたクロマトグラフにおいて分子量2000〜25000に少なくとも1つの極大値またはショルダーを有することが好ましい。更に好ましくは3000〜20000である。極大値またはショルダーが2000より低い場合、耐久性の面から好ましくない場合があり、25000よりも大きい場合、定着性が悪化することがあるため好ましくない。また、分子量分布がMw/Mn値で3より大きい値であることが耐オフセット性の面から好ましい。
スチレン系樹脂(H)のガラス転移温度(Tg)は30℃〜80℃が好ましい。30℃以下の場合、ウレタン伸長後の樹脂のTgが低くなり、耐ブロッキング性(保存性)が悪化する場合があり、80℃以上の場合は定着性が悪化する場合がある。更に好ましくは40〜70℃である。
ポリエステル樹脂(E)やポリエステル樹脂(G)とスチレン系樹脂(H)とは、その質量比が75/25〜99/1の割合で用いられることが好ましい。
スチレン系樹脂(H)を用いる場合、特にポリエステル樹脂(E2)として、以下の特徴を有するポリエステル樹脂(A6)とエポキシ基含有スチレン系樹脂(B2)とイソシアネート(D2)とから得られるものが好ましい。即ちポリエステル樹脂(A6)とは、水酸基価が5〜100mgKOH/g、好ましくは5〜80mgKOH/gであり、酸価が1〜40mgKOH/g、より好ましくは1〜30mgKOH/gであり、更に好ましくは1〜20mgKOH/gである。ポリエステル樹脂(E)を(H)と用いる他の場合、ポリエステル樹脂(E3)として、ポリエステル樹脂(A6)とエポキシ基含有スチレン系樹脂(B2)とイソシアネート(D2)とから得られる樹脂が好ましい。である。また、ポリエステル樹脂(A5)、ポリエステル樹脂(A6)のいずれもGPCによって測定されたクロマトグラフにおいて分子量1000〜20000、好ましくは分子量1000〜15000に少なくとも1つの極大値またはショルダーを有することが好ましい。
本発明のトナーは、上記のポリエステル樹脂(E)とポリエステル樹脂(E)とを含むトナー用バインダー樹脂、帯電調整剤(CCA)、着色剤、表面処理剤、ワックスを含むものである。
本発明のトナ−用バインダー樹脂の量は、トナー中に40〜95質量%であることが好ましい。
以下、トナー用バインダー樹脂以外のものについて詳述する。
本発明のトナーに用いる着色剤としては、従来知られている染料及び顔料を使用することができ、具体的には例えばカーボンブラック、マグネタイト、フタロシアニンブルー、ピーコックブルー、パーマネントレッド、レーキレッド、ローダミンレーキ、ハンザイエロー、パーマネントイエロー、ベンジジンイエロー、ニグロシン染料(C.I.No. 50415),アニリンブルー(C.I.No. 50405),カルコオイルブルー(C.I.No.azoec Blue 3),クロームイエロー(C.I.No. 14090),ウルトラマリンブルー(C.I.No. 77103),デユポンオイルレツド(C.I.No. 26105),オリエントオイルレツド#330(C.I.No. 60505),キノリンイエロー(C.I.No. 47005),メチレンブルークロライド(C.I.No. 52015),フタロシアニンブルー(C.I.No. 74160),マラカイトグリーンオクサレート(C.I.No. 42000),ランブブラツク(C.I.No. 77266),ローズベンガル(C.I.No. 45435),オイルブラツク,アゾオイルブラツク等を使用することができる。その添加量としては、トナー用バインダー樹脂100質量部に対して3〜35質量部、好ましくは3〜20質量部、さらにはトナー像の好適なOHPフィルムの透過性を考慮すると12質量部以下の範囲で使用されるのが好ましく、特には3〜9質量部であるのが好適である。
また、帯電調整剤としては、ニグロシン、4級アンモニウム塩や含金属アゾ染料をはじめとする公知の帯電調整剤を適宜選択して使用することができ、その使用量はトナー用バインダー樹脂組成物100質量部に対して、通常用いられる0.1〜10質量部である。
本発明のトナーに用いられるワックスとしては前記のワックス(F)で例示した物が挙げられる。ポリエステル樹脂(G)にはワックスが含まれているが、必要に応じ、特性を損なわない範囲でワックスを用いることができる。
本発明のトナーに用いられる表面処理剤は、トナーに添加することによって、トナーとキャリア、あるいはトナー相互の間に該表面処理剤が存在することになり、現像剤の粉体流動性が向上される。さらに現像剤の寿命をも向上させることが出来る。具体的な例示としては、コロイダルシリカ、アルミナ、酸化チタン、ポリテトラフロロエチレン、ポリビニリデンクロライド、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン超微粒子、シリコーンといった微粉末を挙げることが出来、商品名としては、AEROSIL 130、200、200V、200CF、200FAD、300、300CF、380、R972、R972V、R972CF、R974、R976、RX200、R200、R202、R805、R812、R812S、TT600、MOX80、MOX170、COK84、酸化チタンT805、酸化チタンP25(以上、日本アエロジル社、およびテグザ社製)、CAB−O−SIL L90、LM130、LM150、M5、PTG、MS55、H5、HS5、LM150D、M7D、MS75D、TS720、TS610、TS530(以上、CABOT社製)などが挙げられる。更に該表面処理剤の表面積が、BET法による窒素吸着によった比表面積が30m/g以上、特に50〜400m/gの範囲のものが好ましい。かかる該表面処理剤の添加量は、トナー用バインダー樹脂組成物100質量部に対して0.1〜20質量部で使用することが好適である。
また、本発明のトナーは、その特性を損なわない範囲で他のトナー用バインダー樹脂を含有せしめることができる。含有させる事のできる他のトナー用バインダー樹脂としては、前述したバインダー樹脂として公知のものであればいずれでも使用することが出来る。
これらの材料を含む本発明のトナーの製造方法としては、以下の好適な例を挙げることが出来る。即ち、本発明のトナー用バインダー樹脂、着色剤、必要であればその他の添加剤を粉体混合機により充分に混合してから加熱ロール、ニーダー、エクストルーダーといった混練機を用いて温度100〜200℃で溶融、混練して各構成成分を充分に混合する。これを冷却後、粉砕、分級を行なって、通常8〜20μmの範囲の粒子を集め、粉体混合法により表面処理剤をまぶして電子写真用トナーを得る。
本発明のトナー用バインダー樹脂およびトナーは、吸水性が低く環境安定性がよい。これは、ポリエステル樹脂(E)中に上記の樹脂(E1)が含まれているため、吸水性の低いポリスチレン系樹脂のポリエステル樹脂(E)中での分散性が良好で、その結果全体の吸水性を低下させているためと推測される。
本発明により得られるトナーは種々の現像プロセスに用いることが出来る。例えばカスケード現像法、磁気ブラシ法、パウダー・クラウド法、タツチダウン現像法、キヤリアとして粉砕法によって製造された磁性トナーを用いる所謂マイクロトーニング法、磁性トナー同士の摩擦帯電によって必要なトナー電荷を得る所謂バイポーラー・マグネチックトナー法などに用いることができるが、これに限定されるものではない。
また,本発明により得られるトナーは種々の定着方法,例えば所謂オイルレスおよびオイル塗布ヒートロール法、フラツシユ法、オーブン法、圧力定着法などに用いることができる。
更に、本発明のトナーは,種々のクリーニング方法、例えば、所謂フアーブラシ法、ブレード法などに用いることができる。
次に実施例、比較例により本発明を具体的に説明する。実施例、比較例の記載において「部」は特に断わらない限り質量部を意味する。また、各表中のデータの測定法及び判定法は次の通りである。
ガラス転移温度(Tg)は示差走査型熱量測定法(DSC)に従い、DSC−20(セイコー電子工業社製)によって測定した。試料約10mgを−20℃から200℃まで10℃/分で昇温し、得られたカーブのベースラインと吸熱ピークの傾線の交点よりTgを求める。この昇温測定の前に一旦樹脂を200℃程度まで昇温し、5分間保持した後、即座に常温(25℃)まで降温する操作を行い、樹脂の熱履歴を統一することが望ましい。また、ワックスの融点もワックス吸熱ピークから求める。
水酸基価の測定方法は例えば酸無水物による逆滴定により行われるが、特に酸無水物に無水フタル酸、触媒にイミダゾールを使用する方法が好ましく、これら酸無水物、触媒を溶かす溶剤にはピリジンを用いて反応試薬とする。反応試薬と樹脂を反応させた後にこれらを希釈する溶剤に、ピリジン又はテトラヒドロフラン(THF)等、樹脂の溶解性に優れた溶剤を使用する必要性は言うまでも無い。
酸価の測定方法は中和滴定により行われるが、樹脂の溶解性に優れた溶剤を使用する必要性は言うまでもなく、キシレン/ジメチルホルムアミド=1/1(重量比)の混合溶剤が特に好ましい。
エポキシ当量は樹脂試料0.25gを精秤し、200mlの三角フラスコに入れた後、ジオキサン25mlを加えて溶解させる。1/5規定の塩酸溶液(ジオキサン溶媒)25mlを加え、密栓して充分混合後、30分間静置する。次にトルエン‐エタノール混合溶液(1:1容量比)50mlを加えた後、クレゾールレッドを指示薬として1/10規定水酸化ナトリウム水溶液で滴定する。滴定結果に基づいて下記式にしたがってエポキシ当量(g/当量)を計算する。エポキシ当量(g/当量)=1000×W/[(B-S)×N×F] W:試料採取量(g)、B:空試験に要した水酸化ナトリウム水溶液の量(ml)、S:試料の試験に要した水酸化ナトリウム水溶液の量(ml)、N:水酸化ナトリウム水溶液の規定度、F:水酸化ナトリウム水溶液の力価。
分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて求めた数平均分子量である。測定は、市販の単分散標準ポリスチレンを標準とし、以下の条件で行った。
検出器 ; SHODEX RI-41S
溶剤 ; テトラヒドロフラン
カラム ; KF-G + KF-807L x 3 + KF800D
流速 ; 1.0 ml/分
試料 ; 0.25 %THF溶液
なお、測定の信憑性は上記の測定条件で行ったNBS706ポリスチレン試料(Mw=288,000, Mn=137,000, Mw/Mn=2.11)のMw/Mnが、2.11±0.10となることにより確認し得る。
体積平均粒径はコールターカウンターによって求めた体積平均粒径であり、トナーの粉砕性の判定は一定条件下ジェット粉砕した試料の体積平均粒径を測定し以下の基準に従って行った。
○ ; 11μm ≧ 体積平均粒径 ≧ 7μm
△ ; 7μm > 体積平均粒径 ≧ 5μm
13μm ≧ 体積平均粒径 > 11μm
× ; 5μm > 体積平均粒径
体積平均粒径 > 13μm
定着性は市販の電子写真複写機を改造した複写機にて未定着画像を作成した後、この未定着画像を市販の複写機の定着部を改造した熱ローラー定着装置を用いて定着させた。熱ロールの定着速度は210mm/secとし、熱ローラーの温度を5℃ずつ変化させてトナーの定着を行った。得られた定着画像を砂消しゴム(トンボ鉛筆社製)により、0.5Kgの荷重をかけ、10回摩擦させ、この摩擦試験前後の画像濃度をマクベス式反射濃度計により測定した。各温度での画像濃度の変化率が70%以上となった最低の定着温度をもって最低定着温度とした。なお、ここに用いた熱ローラ定着装置はシリコーンオイル供給機構を有しないものである。また、環境条件は、常温常圧(温度22℃,相対湿度55%)とした。
○ ; 最低定着温度 ≦ 170℃
△ ; 190℃ ≧ 最低定着温度 > 170℃
× ; 最低定着温度 > 190℃
耐オフセット性の評価は、上記最低定着温度の測定に準ずるが、上記複写機にて未定着画像を作成した後、トナー像を転写して上述の熱ローラー定着装置により定着処理を行い、次いで白紙の転写紙を同様の条件下で当該熱ローラー定着装置に送って転写紙上にトナー汚れが生ずるか否かを目視観察する操作を、前記熱ローラー定着装置の熱ローラーの設定温度を順次上昇させた状態で繰り返し、トナーによる汚れの生じた最低の設定温度をもってオフセット発生温度とした。また、環境条件は、常温常圧(温度22℃,相対湿度55%)とした。
○ ; オフセット発生温度 ≧ 240℃
△ ; 240℃ > オフセット発生温度 ≧ 220℃
× ; 220℃ > オフセット発生温度
環境安定性は22℃、相対湿度55%に48時間放置したトナー1gとパウダーテック社製キャリア鉄粉(F95-100)49gをターブラーシェイカーミキサーで30分混合攪拌させた後、東芝ケミカル社製ブローオフ帯電測定装置により測定した摩擦帯電量Q1と、35℃、相対湿度85%に48時間放置したトナー1gとパウダーテック社製キャリア鉄粉(F95-100)49gをターブラーシェイカーミキサーで30分混合攪拌させた後、東芝ケミカル社製ブローオフ帯電測定装置により測定した摩擦帯電量Q2の比(Q2/Q1)から評価を行った。
○ ; Q2/Q1 ≧ 0.9
△ ; 0.9 > Q2/Q1 ≧ 0.7
× ; 0.7 > Q2/Q1
保存性は温度40℃、相対湿度60%の環境条件下に24時間放置後、150メッシュのふるいに5gのせ、パウダーテスター(細川粉体工学研究所)の加減抵抗機の目盛りを3にして、1分間振動を加える。振動後の150メッシュのふるいの上に残った質量を測定し、残存質量比を求めた。
○ ; 20%より小さい
△ ; 20%以上35%以下
× ; 35%より大きい
本発明ではポリエステル系樹脂(A2)として以下の樹脂を用いた。
樹脂A−1;5リットルの四つ口フラスコに還流冷却器、水分離装置、窒素ガス導入管、温度計及び攪拌装置を取り付け、ポリオールKB300(三井化学株式会社製)24.0mol、エチレングリコール(EG)56.0mol、トリエチレングリコール(TEG)4.0mol、テレフタル酸(TPA)83.5mol、安息香酸(Benz A)18.3molを仕込みフラスコ内に窒素を導入しながら180〜240℃で脱水縮重合し樹脂A−1を得た。反応生成物のTgは45℃であり、水酸基価は22.0mgKOH/gであり、酸価は2.1mgKOH/mgであり、数平均分子量は2800であった。
樹脂A−2;ポリオールKB300(三井化学株式会社製)を28.5mol、エチレングリコール(EG)を66.5mol、トリメチロールプロパン(TMP)5.0mol、テレフタル酸(TPA)を99mol、安息香酸(Benz A)20.0molとした以外は樹脂A−1と同様の方法で樹脂A−2を得た。反応生成物のTgは56℃、水酸基価は3.0mgKOH/g以下であり、酸価は20.9mgKOH/mgであり、数平均分子量は2900であった。
樹脂A−3;ポリオールKB300(三井化学株式会社製)22.0mol、トリメチロールプロパン(TMP)8.0mol、エチレングリコール(EG)50.0mol、トリエチレングリコール(TEG)20.0mol、テレフタル酸(TPA)86.0molとした以外は樹脂A−1と同様の方法で樹脂B−2を得た。反応生成物のTgは33.6℃、水酸基価は50.0mgKOH/gであり、酸価は2.5mgKOH/mgであり、数平均分子量は2700であった。
樹脂A−4;上記のように得られた樹脂A−1;100質量部を10kg/hrの流量で二軸混練機に供給し、175℃で混練し、更に混練搬送中の樹脂混合物にトリレンジイソシアネート(TDI)2.3質量部を供給して更に混練して樹脂B−1を得た。得られた樹脂のTgは58.9℃であり、Mw/Mn>6であった。
樹脂A−5;上記のように得られた樹脂A−2;80質量部、A−3;20質量部の混合物を10kg/hrの流量で二軸混練機に供給し、175℃で混練し、更に混練搬送中の樹脂混合物にトリレンジイソシアネート(TDI)1.2質量部を供給して更に混練して樹脂A−4を得た。得られた樹脂のTgは59.5℃であり、Mw/Mn>6であった。
本発明ではポリスチレン系樹脂(B2)として以下の樹脂を用いた。
樹脂B−1;窒素置換したフラスコにキシレン40.0質量部を仕込み、オイルバスにより加熱し還流下(内温130℃)においてスチレン77.0質量部とアクリル酸n−ブチル20.0質量部とグリシジルメタクリレート3.0質量部とジ−t−ブチルパーオキサイド0.5質量部を5時間かけて連続滴下し、その後、1時間反応を継続して重合後、内温を130℃に保ち、ジ−t−ブチルパーオキサイド0.5質量部を添加し2時間反応させて重合を終了した。得られた樹脂を190℃、10mmHgのベッセル中にフラッシュして溶剤を除去し、樹脂B−1を得た。反応生成物のTgは58℃、エポキシ当量は、4700g/当量、数平均分子量は8200、ピーク分子量は5000であった。
樹脂B−2;単量体組成をスチレン78.5質量部、アクリル酸n−ブチル21.0質量部、グリシジルメタクリレート0.5質量部とした以外は樹脂B−1と同様の方法で樹脂B−2を得た。反応生成物のTgは58℃、エポキシ当量は、28400g/当量、数平均分子量は7800、ピーク分子量は50000であった。
樹脂B−3;単量体組成をスチレン76.0質量部、アクリル酸n−ブチル16.0質量部、グリシジルメタクリレート8.0質量部とした以外は樹脂B−1と同様の方法で樹脂B−3を得た。反応生成物のTgは59℃、エポキシ当量は、1800g/当量、数平均分子量は7500、ピーク分子量は50000であった。
樹脂C−1;上記のように得られた樹脂A−4;99質量部、樹脂B−1;1質量部の混合物を10kg/hrの流量で二軸混練機に供給し、175℃で混練して樹脂C−1を得た。得られた樹脂のTgは59.5℃であり、Mw/Mn>6であった。
樹脂C−2;上記のように得られた樹脂A−4;80質量部、樹脂B−1;20質量部の混合物を10kg/hrの流量で二軸混練機に供給し、175℃で混練して樹脂C−2を得た。得られた樹脂のTgは59.7℃であり、Mw/Mn>6であった。
樹脂C−3;上記のように得られた樹脂A−4;70質量部、樹脂B−1;30質量部の混合物を10kg/hrの流量で二軸混練機に供給し、175℃で混練して樹脂C−3を得た。得られた樹脂のTgは59.9℃であり、Mw/Mn>6であった。
樹脂C−4;上記のように得られた樹脂A−4;55質量部、樹脂B−1;45質量部の混合物を10kg/hrの流量で二軸混練機に供給し、175℃で混練して樹脂C−4を得た。得られた樹脂のTgは60.0℃であり、Mw/Mn>6であった。
樹脂C−5;上記のように得られた樹脂A−4;100質量部を10kg/hrの流量で二軸混練機に供給し、175℃で混練して樹脂C−5を得た。得られた樹脂のTgは58.9℃であり、Mw/Mn>6であった。
樹脂C−6;上記のように得られた樹脂A−4;45質量部、樹脂B−1;55質量部の混合物を10kg/hrの流量で二軸混練機に供給し、175℃で混練して樹脂C−6を得た。得られた樹脂のTgは60.2℃であり、Mw/Mn>6であった。
樹脂C−7;上記のように得られた樹脂A−2;70質量部、樹脂B−1;30質量部の混合物を10kg/hrの流量で二軸混練機に供給し、175℃で混練して樹脂C−7を得た。得られた樹脂のTgは59.9℃であり、Mw/Mn>6であった。
樹脂C−8;上記のように得られた樹脂A−4;70、樹脂B−2;30質量部の混合物を10kg/hrの流量で二軸混練機に供給し、175℃で混練して樹脂C−8を得た。得られた樹脂のTgは59.8℃であり、Mw/Mn>6であった。
樹脂C−9;上記のように得られた樹脂A−4;70、樹脂B−3;30質量部の混合物を10kg/hrの流量で二軸混練機に供給し、175℃で混練して樹脂C−9を得た。得られた樹脂のTgは60.7℃であり、Mw/Mn>6であった。
樹脂C−10;上記のように得られた樹脂A−5;75質量部、樹脂B−1;25質量部の混合物を10kg/hrの流量で二軸混練機に供給し、175℃で混練して樹脂C−10を得た。得られた樹脂のTgは59.7℃であり、Mw/Mn>6であった。
樹脂C−11;上記のように得られた樹脂A−5;100質量部を10kg/hrの流量で二軸混練機に供給し、175℃で混練して樹脂C−11を得た。得られた樹脂のTgは59.5℃であり、Mw/Mn>6であった。
樹脂C−12;上記のように得られた樹脂A−1;99質量部、樹脂B−1;1質量部の混合物を10kg/hrの流量で二軸混練機に供給し、175℃で混練し、更に混練搬送中の樹脂混合物にトリレンジイソシアネート(TDI)2.3質量部を供給して更に混練して樹脂C−12を得た。得られた樹脂のTgは59.5℃であり、Mw/Mn>6であった。
樹脂C−13;上記のように得られた樹脂A−1;75質量部、樹脂B−1;25質量部の混合物を10kg/hrの流量で二軸混練機に供給し、175℃で混練し、更に混練搬送中の樹脂混合物にトリレンジイソシアネート(TDI)1.8質量部を供給して更に混練して樹脂C−13を得た。得られた樹脂のTgは59.7℃であり、Mw/Mn>6であった。
樹脂C−14;上記のように得られた樹脂A−1;55質量部、樹脂B−1;45質量部の混合物を10kg/hrの流量で二軸混練機に供給し、175℃で混練し、更に混練搬送中の樹脂混合物にトリレンジイソシアネート(TDI)1.3質量部を供給して更に混練して樹脂C−14を得た。得られた樹脂のTgは60.0℃であり、Mw/Mn>6であった。
樹脂C−15;上記のように得られた樹脂A−1;100質量部を10kg/hrの流量で二軸混練機に供給し、175℃で混練し、更に混練搬送中の樹脂混合物にトリレンジイソシアネート(TDI)2.3質量部を供給して更に混練して樹脂C−15を得た。得られた樹脂のTgは58.9℃であり、Mw/Mn>6であった。
樹脂C−16;上記のように得られた樹脂A−1;45質量部、樹脂B−1;55質量部の混合物を10kg/hrの流量で二軸混練機に供給し、175℃で混練し、更に混練搬送中の樹脂混合物にトリレンジイソシアネート(TDI)1.1質量部を供給して更に混練して樹脂C−16を得た。得られた樹脂のTgは60.2℃であり、Mw/Mn>6であった。
樹脂C−17;上記のように得られた樹脂A−1;75質量部、樹脂B−1;25質量部の混合物を10kg/hrの流量で二軸混練機に供給し、175℃で混練し、更に混練搬送中の樹脂混合物にトリレンジイソシアネート(TDI)0質量部を供給して更に混練して樹脂C−17を得た。得られた樹脂のTgは57.3℃であり、Mw/Mn>6であった。
樹脂C−18;上記のように得られた樹脂A−2;75質量部、樹脂B−1;25質量部の混合物を10kg/hrの流量で二軸混練機に供給し、175℃で混練し、更に混練搬送中の樹脂混合物にトリレンジイソシアネート(TDI)1.8質量部を供給して更に混練して樹脂C−18を得た。得られた樹脂のTgは56.9℃であり、Mw/Mn>6であった。
樹脂C−19;上記のように得られた樹脂A−1;75、樹脂B−2;25質量部の混合物を10kg/hrの流量で二軸混練機に供給し、175℃で混練し、更に混練搬送中の樹脂混合物にトリレンジイソシアネート(TDI)1.8質量部を供給して更に混練して樹脂C−19を得た。得られた樹脂のTgは59.8℃であり、Mw/Mn>6であった。
樹脂C−20;上記のように得られた樹脂A−1;75、樹脂B−3;25質量部の混合物を10kg/hrの流量で二軸混練機に供給し、175℃で混練し、更に混練搬送中の樹脂混合物にトリレンジイソシアネート(TDI)1.8質量部を供給して更に混練して樹脂C−20を得た。得られた樹脂のTgは60.7℃であり、Mw/Mn>6であった。
樹脂C−21;上記のように得られた樹脂A−2;60質量部、A−3;15質量部、樹脂B−1;25質量部の混合物を10kg/hrの流量で二軸混練機に供給し、175℃で混練し、更に混練搬送中の樹脂混合物にトリレンジイソシアネート(TDI)0.9質量部を供給して更に混練して樹脂C−21を得た。得られた樹脂のTgは59.7℃であり、Mw/Mn>6であった。
樹脂C−22;上記のように得られた樹脂A−2;80質量部、A−3;20質量部の混合物を10kg/hrの流量で二軸混練機に供給し、175℃で混練し、更に混練搬送中の樹脂混合物にトリレンジイソシアネート(TDI)1.2質量部を供給して更に混練して樹脂C−22を得た。得られた樹脂のTgは59.5℃であり、Mw/Mn>6であった。
(実施例1)
樹脂C−1を100部に対してカーボンブラックMA−100(三菱化成株式会社製)6部及びポリプロピレンワックス ビスコール660P(三洋化成工業株式会社製)3部をヘンシェルミキサーにて分散混合した後、二軸混練機 PCM30(池貝鉄工株式会社製)にて180℃で溶融混練して塊状のトナー組成物を得た。この組成物をハンマーミルにて粗粉砕した後、ジェット粉砕機(日本ニューマチック社製 IDS2型)にて微粉砕し、次いで気流分級して平均粒径10μm(5μm以下3質量%、20μm以上2質量%)のトナー粒子を得た。トナーの粉砕性はジェット粉砕機への粗粉の供給速度を一定にした条件での粉砕後の体積平均粒径を測定して判断した。このトナーを市販の複写機を用いて定着性とオフセット性を判定して熱ローラの汚染性の程度を調べた。更に、このトナーと疎水性シリカ(エアロジルR972 日本エアロジル社製)0.1%とを混合したものを温度40℃、相対湿度60%の環境に24時間保存した後、粒子の凝集状態から保存性を調べた。
(実施例2)
樹脂C−2を用いて実施例1と同様の方法で試験を実施した。
(実施例3)
樹脂C−3を用いて実施例1と同様の方法で試験を実施した。
(実施例4)
樹脂C−4を用いて実施例1と同様の方法で試験を実施した。
(比較例1)
樹脂C−5を用いて実施例1と同様の方法で試験を実施した。
(参考例1)
樹脂C−6を用いて実施例1と同様の方法で試験を実施した。
(参考例2)
樹脂C−7を用いて実施例1と同様の方法で試験を実施した。
評価結果を表1に示す。
Figure 2005514486
(実施例5)
樹脂C−8を用いて実施例1と同様の方法で試験を実施した。
(実施例6)
樹脂C−9を用いて実施例1と同様の方法で試験を実施した。
(実施例7)
樹脂C−10を用いて実施例1と同様の方法で試験を実施した。
(比較例2)
樹脂C−11を用いて実施例1と同様の方法で試験を実施した。
(実施例8)
樹脂A−5;75質量部、樹脂B−1;25質量部に対してカーボンブラックMA−100(三菱化成株式会社製)6部及びポリプロピレンワックス ビスコール660P(三洋化成工業株式会社製)3部をヘンシェルミキサーにて分散混合した後、二軸混練機PCM30(池貝鉄工株式会社製)にて150℃で溶融混練して塊状のトナー組成物を得た以外は実施例1と同様の方法で試験を実施した。
評価結果を表2に示す。
Figure 2005514486

以上の結果からスチレン系樹脂(B2)を用いないトナーは環境安定性に劣っている事が確認された。
(実施例9)
樹脂C−12を100部に対してカーボンブラックMA−100(三菱化成株式会社製)6部及びポリプロピレンワックス ビスコール660P(三洋化成工業株式会社製)3部をヘンシェルミキサーにて分散混合した後、二軸混練機 PCM30(池貝鉄工株式会社製)にて150℃で溶融混練して塊状のトナー組成物を得た。この組成物をハンマーミルにて粗粉砕した後、ジェット粉砕機(日本ニューマチック社製 IDS2型)にて微粉砕し、次いで気流分級して平均粒径10μm(5μm以下3質量%、20μm以上2質量%)のトナー粒子を得た。トナーの粉砕性はジェット粉砕機への粗粉の供給速度を一定にした条件での粉砕後の体積平均粒径を測定して判断した。このトナーを市販の複写機を用いて定着性とオフセット性を判定して熱ローラの汚染性の程度を調べた。更に、このトナーと疎水性シリカ(エアロジルR972 日本エアロジル社製)0.1%とを混合したものを温度40℃、相対湿度60%の環境に24時間保存した後、粒子の凝集状態から保存性を調べた。それらの結果を表3に示す。
(実施例10)
樹脂C−13を用いて実施例9と同様の方法で試験を実施した。
(実施例11)
樹脂C−14を用いて実施例9と同様の方法で試験を実施した。
(比較例3)
樹脂C−15を用いて実施例9と同様の方法で試験を実施した。
(参考例3)
樹脂C−16を用いて実施例9と同様の方法で試験を実施した。
(参考例4)
樹脂C−17を用いて実施例9と同様の方法で試験を実施した。
(参考例5)
樹脂C−18を用いて実施例9と同様の方法で試験を実施した。
評価結果を表3に示す。
Figure 2005514486
(実施例12)
樹脂C−19を用いて実施例9と同様の方法で試験を実施した。
(実施例13)
樹脂C−20を用いて実施例9と同様の方法で試験を実施した。
(実施例14)
樹脂C−21を用いて実施例9と同様の方法で試験を実施した。
(比較例4)
樹脂C−22を用いて実施例9と同様の方法で試験を実施した。
評価結果を表4に示す。
Figure 2005514486
以上の結果からスチレン系樹脂(B2)を用いないトナーは、環境安定性に劣っており、また耐オフセット性が若干低い事が確認された。
以下の実施例、比較例では、定着性の評価条件を変更した。詳細を下記する。
定着性は市販の電子写真複写機を改造した複写機にて未定着画像を作成した後、この未定着画像を市販の複写機の定着部を改造した熱ローラー定着装置を用いて定着させた。熱ロールの定着速度は190 mm/secとし、熱ローラーの温度を5℃ずつ変化させてトナーの定着を行った。得られた定着画像を砂消しゴム(トンボ鉛筆社製)により、1.0 Kgの荷重をかけ、10回摩擦させ、この摩擦試験前後の画像濃度をマクベス式反射濃度計により測定した。各温度での画像濃度の変化率が60%以上となった最低の定着温度をもって最低定着温度とした。なお、ここに用いた熱ローラ定着装置はシリコーンオイル供給機構を有しないものである。また、環境条件は、常温常圧(温度22℃,相対湿度55%)とした。
○ ; 最低定着温度 ≦ 165℃
△ ; 185℃ ≧ 最低定着温度 > 165℃
× ; 最低定着温度 > 185℃
また、ポリエステル樹脂(A2)、エポキシ基含有スチレン樹脂(B2)を再度合成して用いた。
樹脂A−6;A−1と同様の方法でポリエステル樹脂A−6を得た。該樹脂のTgは45℃、水酸基価は22.0mg-KOH/mg、酸価は2.1mg-KOH/mg、数平均分子量は2800、重量平均分子量は15600であった。
樹脂A−7;A−2と同様の方法でポリエステル樹脂A−7を得た。該樹脂のTgは56℃、水酸基価は2.2mg-KOH/mg、酸価は20.9mg-KOH/mg、数平均分子量は2400、重量平均分子量は6900であった。
樹脂A−8;A−3と同様の方法でポリエステル樹脂A−8を得た。該樹脂のTgは33.6℃、水酸基価は56.3mg-KOH/mg、数平均分子量は2700、重量平均分子量は11000であった。
樹脂B−4;B−1と同様の方法でエポキシ基含有スチレン系樹脂を得た。該樹脂のエポキシ当量は4700 g/当量であり、Tgは58℃、
数平均分子量は8300であった。
樹脂B−5;B−2と同様の方法でエポキシ基含有スチレン系樹脂を得た。反応生成物のエポキシ当量は28400 g/当量であり、Tgは58℃、数平均分子量は7900であった。
樹脂B−6;B−3と同様の方法でエポキシ基含有スチレン系樹脂を得た。反応生成物エポキシ当量は1800 g/当量であり、Tgは59℃、数平均分子量は6200であった。
樹脂C−23;上記のように得られた樹脂A−6;97質量部、樹脂B−4;3質量部、ワックスとしてFT−100(日本精鑞株式会社製、融点98℃);3質量部の混合物を10kg/hrの流量で二軸混練機に供給し、175℃で混練し、更に混練搬送中の樹脂混合物にトリレンジイソシアネート(TDI)2.3質量部を供給して更に混練して樹脂C−23を得た。得られた樹脂のTgは58.8℃であり、Mw/Mn>3であった。
樹脂C−24;上記のように得られた樹脂A−6;75質量部、樹脂B−4;25質量部、ワックスとしてFT−100(日本精鑞株式会社製、融点98℃);3質量部の混合物を10kg/hrの流量で二軸混練機に供給し、175℃で混練し、更に混練搬送中の樹脂混合物にトリレンジイソシアネート(TDI)1.8質量部を供給して更に混練して樹脂C−24を得た。得られた樹脂のTgは59.1℃であり、Mw/Mn>3であった。
樹脂C−25;上記のように得られた樹脂A−6;60質量部、樹脂B−4;40質量部、ワックスとしてFT−100(日本精鑞株式会社製、融点98℃);3質量部の混合物を10kg/hrの流量で二軸混練機に供給し、175℃で混練し、更に混練搬送中の樹脂混合物にトリレンジイソシアネート(TDI)1.3質量部を供給して更に混練して樹脂C−25を得た。得られた樹脂のTgは59.2℃であり、Mw/Mn>3であった。
樹脂C−26;上記のように得られた樹脂A−6;100質量部、ワックスとしてFT−100(日本精鑞株式会社製、融点98℃);3質量部を10kg/hrの流量で二軸混練機に供給し、175℃で混練し、更に混練搬送中の樹脂混合物にトリレンジイソシアネート(TDI)2.3質量部を供給して更に混練して樹脂C−26を得た。得られた樹脂のTgは58.2℃であり、Mw/Mn>3であった。
樹脂C−27;上記のように得られた樹脂A−6;45質量部、樹脂B−4;55質量部、ワックスとしてFT−100(日本精鑞株式会社製、融点98℃);3質量部の混合物を10kg/hrの流量で二軸混練機に供給し、175℃で混練し、更に混練搬送中の樹脂混合物にトリレンジイソシアネート(TDI)1.1質量部を供給して更に混練して樹脂C−27を得た。得られた樹脂のTgは59.5℃であり、Mw/Mn>3であった。
樹脂C−28;上記のように得られた樹脂A−6;75質量部、樹脂B−4;25質量部、ワックスとしてFT−100(日本精鑞株式会社製、融点98℃);3質量部の混合物を10kg/hrの流量で二軸混練機に供給し、175℃で混練し、更に混練搬送中の樹脂混合物にトリレンジイソシアネート(TDI)0質量部を供給して更に混練して樹脂C−28を得た。得られた樹脂のTgは56.6℃であり、Mw/Mn>3であった。
樹脂C−29;上記のように得られた樹脂A−7;75質量部、樹脂B−4;25質量部、ワックスとしてFT−100(日本精鑞株式会社製、融点98℃);3質量部の混合物を10kg/hrの流量で二軸混練機に供給し、175℃で混練し、更に混練搬送中の樹脂混合物にトリレンジイソシアネート(TDI)1.8質量部を供給して更に混練して樹脂C−29を得た。得られた樹脂のTgは56.2℃であり、Mw/Mn>3であった。
樹脂C−30;上記のように得られた樹脂A−6;75質量部、樹脂B−5;25質量部、ワックスとしてFT−100(日本精鑞株式会社製、融点98℃);3質量部の混合物を10kg/hrの流量で二軸混練機に供給し、175で混練し、更に混練搬送中の樹脂混合物にトリレンジイソシアネート(TDI)1.8質量部を供給して更に混練して樹脂C−30を得た。得られた樹脂のTgは59.1℃であり、Mw/Mn>3であった。
樹脂C−31;上記のように得られた樹脂A−6;75質量部、樹脂B−6;25質量部の混合物、ワックスとしてFT−100(日本精鑞株式会社製、融点98℃);3質量部を10kg/hrの流量で二軸混練機に供給し、175℃で混練し、更に混練搬送中の樹脂混合物にトリレンジイソシアネート(TDI)1.8質量部を供給して更に混練して樹脂C−31を得た。得られた樹脂のTgは60.0℃であり、Mw/Mn>3であった。
樹脂C−32;上記のように得られた樹脂A−7;60質量部、A−8;15質量部、樹脂B−4;25質量部、ワックスとしてFT−100(日本精鑞株式会社製、融点98℃);3質量部の混合物を10kg/hrの流量で二軸混練機に供給し、175℃で混練し、更に混練搬送中の樹脂混合物にトリレンジイソシアネート(TDI)0.9質量部を供給して更に混練して樹脂C−32を得た。得られた樹脂のTgは59.0℃であり、Mw/Mn>3であった。
樹脂C−33;上記のように得られた樹脂A−7;80質量部、A−8;20質量部の混合物、ワックスとしてFT−100(日本精鑞株式会社製、融点98℃);3質量部を10kg/hrの流量で二軸混練機に供給し、175℃で混練し、更に混練搬送中の樹脂混合物にトリレンジイソシアネート(TDI)1.2質量部を供給して更に混練して樹脂C−33を得た。得られた樹脂のTgは58.8℃であり、Mw/Mn>3であった。
樹脂C−34;上記のように得られた樹脂A−6;75質量部、樹脂B−4;25質量部の混合物を10kg/hrの流量で二軸混練機に供給し、175℃で混練し、更に混練搬送中の樹脂混合物にトリレンジイソシアネート(TDI)1.8質量部を供給して更に混練して樹脂C−34を得た。得られた樹脂のTgは59.7℃であり、Mw/Mn>3であった。
樹脂C−35;上記のように得られた樹脂A−6;75質量部、樹脂B−4;25質量部、ワックスとしてFT−100(日本精鑞株式会社製、融点98℃);1質量部の混合物を10kg/hrの流量で二軸混練機に供給し、175℃で混練し、更に混練搬送中の樹脂混合物にトリレンジイソシアネート(TDI)1.8質量部を供給して更に混練して樹脂C−35を得た。得られた樹脂のTgは59.5℃であり、Mw/Mn>3であった。
樹脂C−36;上記のように得られた樹脂A−6;75質量部、樹脂B−4;25質量部、ワックスとしてFT−100(日本精鑞株式会社製、融点98℃);10質量部の混合物を10kg/hrの流量で二軸混練機に供給し、175℃で混練し、更に混練搬送中の樹脂混合物にトリレンジイソシアネート(TDI)1.8質量部を供給して更に混練して樹脂C−36を得た。得られた樹脂のTgは54.9℃であり、Mw/Mn>3であった。
樹脂C−37;上記のように得られた樹脂A−6;75質量部、樹脂B−4;25質量部、ワックスとしてFT−100(日本精鑞株式会社製、融点98℃);18質量部の混合物を10kg/hrの流量で二軸混練機に供給し、175℃で混練し、更に混練搬送中の樹脂混合物にトリレンジイソシアネート(TDI)1.8質量部を供給して更に混練して樹脂C−37を得た。得られた樹脂のTgは53.2℃であり、Mw/Mn>3であった。
樹脂C−38;上記のように得られた樹脂A−6;75質量部、樹脂B−4;25質量部、ワックスとしてHNP−0190(日本精鑞株式会社製、融点84℃);3質量部の混合物を10kg/hrの流量で二軸混練機に供給し、175℃で混練し、更に混練搬送中の樹脂混合物にトリレンジイソシアネート(TDI)1.8質量部を供給して更に混練して樹脂C−38を得た。得られた樹脂のTgは57.8℃であり、Mw/Mn>3であった。
樹脂C−39;上記のように得られた樹脂A−6;75質量部、樹脂B−4;25質量部、ワックスとしてNP105(三井化学株式会社製、融点148℃);3質量部の混合物を10kg/hrの流量で二軸混練機に供給し、175℃で混練し、更に混練搬送中の樹脂混合物にトリレンジイソシアネート(TDI)1.8質量部を供給して更に混練して樹脂C−39を得た。得られた樹脂のTgは59.4℃であり、Mw/Mn>3であった。
樹脂C−40;上記のように得られた樹脂A−6;75質量部、樹脂B−1;25質量部、ワックスとして精製カルナバワックス1号粉末(日本ワックス株式会社製、融点86℃);3質量部の混合物を10kg/hrの流量で二軸混練機に供給し、175℃で混練し、更に混練搬送中の樹脂混合物にトリレンジイソシアネート(TDI)1.8質量部を供給して更に混練して樹脂C−40を得た。得られた樹脂のTgは57.4℃であり、Mw/Mn>3であった。
樹脂C−41;上記のように得られた樹脂A−6;100質量部を10kg/hrの流量で二軸混練機に供給し、175℃で混練し、更に混練搬送中の樹脂混合物にトリレンジイソシアネート(TDI)2.3質量部を供給して更に混練して樹脂C−41を得た。得られた樹脂のTgは58.2℃であり、Mw/Mn>3であった。
(実施例15)
樹脂C−23を100部に対してカーボンブラック(MA−100・三菱化学社製)6部、帯電調整剤(BONTRON E-84;オリエント化学工業社製)1.5部をヘンシェルミキサーにて分散混合した後、二軸押出機・PCM−30(池貝鉄工社製)にて120℃で溶融混練して塊状のトナー組成物を得た。このトナー組成物をハンマーミルにて粗粉砕した。さらに、ジェット粉砕機(日本ニューマチック社製IDS2型)にて微粉砕し、ついで気流分級して平均粒径10μm(5μm以下3重量%、20μm以上2重量%)のトナー微粉末を得た。次いで、上記トナ−100部に対して、疎水性シリカ(R−972、アエロジル社製)を0.5部となる割合で外部から添加して、これをヘンシェルミキサーにより混合してトナ−を得た。このトナーを用いて、定着性、耐オフセット性、耐ブロッキング性(保存性)を調べた。それらの結果を表5に示す。
(実施例16)
樹脂C−24を用いて実施例15と同様の方法で試験を実施した。
(実施例17)
樹脂C−25を用いて実施例15と同様の方法で試験を実施した。
(比較例5)
樹脂C−26を用いて実施例15と同様の方法で試験を実施した。
(参考例6)
樹脂C−27を用いて実施例15と同様の方法で試験を実施した。
(参考例7)
樹脂C−28を用いて実施例15と同様の方法で試験を実施した。
(参考例8)
樹脂C−29を用いて実施例15と同様の方法で試験を実施した。
評価結果を表5に示す。
Figure 2005514486
(実施例18)
樹脂C−30を用いて実施例15と同様の方法で試験を実施した。
(実施例19)
樹脂C−31を用いて実施例15と同様の方法で試験を実施した。
(実施例20)
樹脂C−32を用いて実施例15と同様の方法で試験を実施した。
(比較例6)
樹脂C−33を用いて実施例15と同様の方法で試験を実施した。
評価結果を表6に示す。
Figure 2005514486
(参考例9)
樹脂C−34を用いて実施例15と同様の方法で試験を実施した。
(実施例21)
樹脂C−35を用いて実施例15と同様の方法で試験を実施した。
(実施例22)
樹脂C−36を用いて実施例15と同様の方法で試験を実施した。
(参考例10)
樹脂C−37を用いて実施例15と同様の方法で試験を実施した。
評価結果を表7に示す。
Figure 2005514486
(実施例23)
樹脂C−38を用いて実施例15と同様の方法で試験を実施した。
(実施例24)
樹脂C−39を用いて実施例15と同様の方法で試験を実施した。
(実施例25)
樹脂C−40を用いて実施例15と同様の方法で試験を実施した。
(比較例17)
樹脂C−41を100部に対してカーボンブラック(MA−100・三菱化学社製)6部、帯電調整剤(BONTRON E-84;オリエント化学工業社製)1.5部、FT−100(日本精鑞株式会社製、融点98℃);3質量部をヘンシェルミキサーにて分散混合した以外は実施例15と同様の方法で試験を実施した。
評価結果を表8に示す。
Figure 2005514486
以上の結果からスチレン樹脂由来の構造単位(B)、エポキシ基由来の構造単位(C)および/またはワックス(F)の無いトナーは定着性、耐オフセット性、耐ブロッキング性(保存性)バランスが低い事が確認された。
続いて、スチレン系樹脂(H)を用いた実施例を示す。
尚、ここでは定着性評価を、砂消しゴム(トンボ鉛筆社製)による1.0 Kgの荷重の摩擦回数を10回とした以外は、実施例15と同様にして行う方法に変更した。
樹脂A−9; 5リットルの四つ口フラスコに還流冷却器、水分離装置、窒素ガス導入管、温度計及び攪拌装置を取り付け、ポリオールKB300(三井化学株式会社製)28.5mol、エチレングリコール(EG)66.5mol、トリメチロールプロパン(TMP)5.0molテレフタル酸(TPA)90.0mol、安息香酸(Benz A)19.0molを仕込みフラスコ内に窒素を導入しながら180〜240℃で脱水縮重合し樹脂A−9を得た。反応生成物のTgは53℃であり、水酸基価は9.0mgKOH/mgであり、酸価は4.0 mgKOH/mgであり、GPCのピーク分子量は7100であった。
樹脂A−10; ポリオールKB300(三井化学株式会社製)を28.5mol、エチレングリコール(EG)を66.5mol、トリメチロールプロパン(TMP)5.0mol、テレフタル酸(TPA)を99mol、安息香酸(Benz A)20.0molとした以外は樹脂A−9と同様の方法で樹脂A−10を得た。反応生成物のTgは56℃、水酸基価は2.2mgKOH/mgであり、酸価は20.9 mgKOH/mgであり、GPCのピーク分子量は6300であった。
樹脂A−11; ポリオールKB300(三井化学株式会社製)22.0mol、トリメチロールプロパン(TMP)8.0mol、エチレングリコール(EG)50.0mol、トリエチレングリコール(TEG)20.0mol、テレフタル酸(TPA)99molとした以外は樹脂A−9と同様の方法で樹脂A−11を得た。反応生成物のTgは33.6℃、水酸基価は56.3mgKOH/mgであり、酸価は1.9 mgKOH/mgであり、GPCのピーク分子量は7200であった。
樹脂A−12; ポリオールKB300(三井化学株式会社製)24.0mol、トリメチロールプロパン(TMP)12.0mol、エチレングリコール(EG)56.0mol、テレフタル酸(TPA)85.0molとした以外は樹脂A−9と同様の方法で樹脂A−12を得た。反応生成物のTgは37.0℃、水酸基価は89.0mgKOH/mgであり、酸価は11.0 mgKOH/mgであり、GPCのピーク分子量は4900であった。
樹脂D−1; 窒素置換したフラスコに単量体としてスチレン74質量部とアクリル酸n−ブチル23.5質量部とメタクリル酸1.0質量部を仕込み、オイルバスにより加熱し、内温を120℃に保ち、塊状重合により6時間重合させた。塊状重合の重合率は40%であった。塊状重合についでキシレン50質量部を加え、1.1−ビス(t−ブチルパーオキシ)3.3.5トリメチルシクロヘキサン0.34質量部とキシレン60質量部溶液を内温110℃に保ちながら9時間かけて連続滴下し、その後2時間反応を継続して重合後、内温130℃に保ちながらジ−t−ブチルパーオキサイド0.2質量部を添加し2時間反応後、更にジ−t−ブチルパーオキサイド0.5質量部を添加し2時間反応後、キシレン123.3質量部で希釈して重合を終了した。この重合物(D−1−1)は分子量350000に極大があり、Tgは55℃であった。
つづいて窒素置換したフラスコにキシレン100質量部を仕込み、オイルバスにより加熱し還流下(内温138℃)においてスチレン82質量部とアクリル酸n−ブチル18質量部とt−ブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエート3質量部との溶液を5時間かけて連続滴下し、その後、1時間反応を継続して重合後、内温を98℃に保ち、t−ブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエート0.3質量部を添加し1時間反応後、さらにt−ブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエート0.5質量部を添加し2時間反応させて重合を終了した。この重合物(D−1−2)は分子量12000に極大がありTgは56.5℃であった。
前述の樹脂D−1−1を40質量部と樹脂D−1−2を60質量部を混合し190℃10mmHgのベッセル中にフラッシュして溶剤を除去して樹脂D−1を得た。樹脂D−1のTgは56.1℃であり、Mw/Mn>3であった。
樹脂C−42; 上記のようにして得られた樹脂A−9;70質量部、樹脂A−11;25質量部、樹脂B−1;5質量部の混合物を10kg/hrの流量で二軸混練機に供給し、175℃で混練し、更に混練搬送中の樹脂混合物にトリレンジイソシアネート(TDI)3.0質量部を供給して更に混練して樹脂C−42を得た。得られた樹脂のTgは59.4℃であり、Mw/Mn>3であった。
樹脂C−43; 上記のようにして得られた樹脂A−10;70質量部、A−11;25質量部、樹脂B−1;5質量部の混合物を10kg/hrの流量で二軸混練機に供給し、175℃で混練し、更に混練搬送中の樹脂混合物にトリレンジイソシアネート(TDI)3.0質量部を供給して更に混練して樹脂C−43を得た。得られた樹脂のTgは56.6℃であり、Mw/Mn>3であった。
(実施例26)
樹脂C−42;85質量部と樹脂D−1;15質量部をVブレンダー(株式会社徳寿工作所製)にて粉体混合し、この混合物100質量部に対してカーボンブラック(MA−100・三菱化学社製)6質量部、帯電調整剤(BONTRON E-84;オリエント化学工業社製)1.5質量部、ポリプロピレンワックス ビスコール660P(三洋化成工業株式会社製)3質量部をヘンシェルミキサーにて分散混合した後、二軸押出機・PCM−30(池貝鉄工社製)にて120℃で溶融混練して塊状のトナー組成物を得た。このトナー組成物をハンマーミルにて粗粉砕した。さらに、ジェット粉砕機(日本ニューマチック社製IDS2型)にて微粉砕し、ついで気流分級して平均粒径10μm(5μm以下3重量%、20μm以上2重量%)のトナー微粉末を得た。次いで、上記トナ−100質量部に対して、疎水性シリカ(R−972、アエロジル社製)を0.5質量部となる割合で外部から添加して、これをヘンシェルミキサーにより混合してトナ−を得た。このトナーを用いて、定着性、耐オフセット性、耐ブロッキング性(保存性)を調べた。それらの結果を表9に示す。
(実施例27)
樹脂C−43;85質量部と樹脂D−1;15質量部とした以外は実施例1と同様の方法で試験を実施した。結果を表9に示した。
Figure 2005514486
以上の結果から、ポリエステル構造を有する構造単位(A)、スチレン系樹脂由来の構造単位(B)、エポキシ基由来の構造単位(C)、ポリイソシアネート由来の構造単位(D)を有する樹脂とスチレン系樹脂(H)とからも低温定着性、耐ブロッキング性に優れたトナーが得られることが示された。
最後に、定着性試験を更に厳しい条件での検討を行った。即ち、最良の評価(○)は、最低定着温度が160℃以下とした以外は実施例26と同様にして評価を行った。
樹脂C−44; 上記のようにして得られた樹脂A−9;70質量部、樹脂A−12;30質量部を混合しポリエステル樹脂A−13とし、この樹脂A−13;90質量部、樹脂B−1;10質量部の混合物を10kg/hrの流量で二軸混練機に供給し、175℃で混練し、更に混練搬送中の樹脂混合物にトリレンジイソシアネート(TDI)3.1質量部を供給して更に混練して樹脂C−44を得た。得られた樹脂のTgは59.3℃であり、Mw/Mn>3であった。
(実施例28)
樹脂C−44;100質量部に対してカーボンブラック(MA−100・三菱化学社製)6質量部、帯電調整剤(BONTRON E-84;オリエント化学工業社製)1.5質量部、ポリプロピレンワックス ビスコール660P(三洋化成工業株式会社製)3質量部をヘンシェルミキサーにて分散混合した後、二軸押出機・PCM−30(池貝鉄工社製)にて120℃で溶融混練して塊状のトナー組成物を得た。このトナー組成物をハンマーミルにて粗粉砕した。さらに、ジェット粉砕機(日本ニューマチック社製IDS2型)にて微粉砕し、ついで気流分級して平均粒径10μm(5μm以下3重量%、20μm以上2重量%)のトナー微粉末を得た。次いで、上記トナ−100質量部に対して、疎水性シリカ(R−972、アエロジル社製)を0.5質量部となる割合で外部から添加して、これをヘンシェルミキサーにより混合してトナ−を得た。このトナーを用いて、定着性、耐オフセット性、耐ブロッキング性(保存性)を調べた。それらの結果を表10に示す。
(実施例29)
樹脂C−44の代わりに樹脂C−44;97質量部と樹脂D−1;3質量部の混合物を用いた以外は実施例1と同様の方法で試験を実施した。結果を表10に示す。
Figure 2005514486
本発明のトナーは、耐オフセット性、耐ブロッキング性能を維持しつつ、定着温度160℃以下という極めて優れた性能を示すことが判明した。

Claims (7)

  1. 少なくとも
    ポリエステル構造を有する構造単位(A)と
    スチレン系樹脂由来の構造単位(B)と
    エポキシ基由来の構造単位(C)と
    ポリイソシアネート由来の構造単位(D)
    を有するポリエステル樹脂(E)を含むトナー用バインダー樹脂。
  2. 平均分子量(Mn)が1000〜50000であり水酸基価が4〜100mgKOH/gであり酸価が1〜40mgKOH/gであるポリエステル系樹脂(A2)55〜99質量部と、平均分子量(Mn)が1000〜30000でありエポキシ当量が1000〜30000g/当量であるエポキシ基含有スチレン系樹脂(B2)45〜1質量部と、ポリエステル系樹脂(A2)の合計水酸基価1モル当量に対しイソシアネート基として0.1〜2.5モル当量のポリイソシアネート(D2)から得られる請求項1記載のポリエステル樹脂(E)を含むトナー用バインダー樹脂。
  3. ポリエステル樹脂(E)のガラス転移温度が40〜70℃であり、かつ、テトラヒドロフラン可溶分の分子量分布(重量平均分子量(Mw)を数平均分子量(Mn)で除した値、すなわちMw/Mn)が6以上である請求項1に記載のトナー用バインダー樹脂。
  4. 少なくとも
    ポリエステル構造を有する構造単位(A)と
    スチレン系樹脂由来の構造単位(B)と
    エポキシ基由来の構造単位(C)と
    ポリイソシアネート由来の構造単位(D)と
    ワックス由来の構造単位(F)
    を有するポリエステル樹脂(G)を含むトナー用バインダー樹脂。
  5. 数平均分子量(Mn)が1000〜50000であり水酸基価が4〜100mgKOH/gであり酸価が1〜40mgKOH/gであるポリエステル系樹脂(A2)55〜99質量部と、数平均分子量(Mn)が1000〜30000でありエポキシ当量が1000〜30000g/当量であるエポキシ基含有スチレン系樹脂(B2)45〜1質量部と、ワックス(F2)をポリエステル系樹脂(A2)とエポキシ基含有スチレン系樹脂(B2)の総量100質量部に対して1〜13質量部と、ポリエステル系樹脂(A2)の合計水酸基価1モル当量に対しイソシアネート基として0.1〜2.5モル当量のポリイソシアネート(D2)とから得られる請求項1記載のポリエステル樹脂(G)を含むトナー用バインダー樹脂。
  6. 請求項4記載のトナー用バインダー樹脂を用いた静電荷現像用電子写真トナー。
  7. 請求項1記載のトナー用バインダー樹脂を用いた静電荷現像用電子写真トナー。
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