JP2006003584A - 静電荷現像用トナー及び現像剤 - Google Patents

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正啓 大木
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彰法 斉藤
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Abstract

【課題】低温定着性、耐高温オフセット性及び耐熱保存性に優れた静電荷像現像用トナーの提供。
【解決手段】少なくとも結着樹脂、着色剤からなる静電荷像現像用トナーにおいて、該結着樹脂が少なくともポリエステル樹脂を含み、該ポリエステル樹脂の末端を、下記の一般式(1)又は一般式(2)で表される基によって封止する。該ポリエステル樹脂のヒドロキシル基と前記末端基とのモル比は0.50〜5.00の範囲であり、該ポリエステル樹脂のカルボキシル基と末端t−ブチル基のモル比が0.02〜5.00の範囲であることが好ましい。
Figure 2006003584

【選択図】 なし

Description

本発明は、電子写真や静電記録などにおいて、感光体表面に形成された静電荷像を顕像化する静電荷像現像用トナー、及びトナーを用いた現像剤に関する。
電子写真法における定着方式としては、そのエネルギー効率の良さから、加熱ヒートローラー方式が広く一般に用いられている。この加熱ヒートローラー方式を用いる場合に、特に近年、省エネルギーのためにトナーには低温定着が要求され、特に高いエネルギーを必要とする高速複写方式にはその要求は強く、そのために定着時にトナーに与えられる熱エネルギーを、より小さくする試みが盛んに行なわれている。
特に、省エネルギーのために、画像形成装置を使用可能な状態にしてから画像形成が可能となるまでの待機時間(装置のウオームアップ(リカバリー)タイム)に要する電力量を可能な限り小さくするために、待機時間の短縮が強く要望されている。1999年度の国際エネルギー機関(IEA)のDSM(Demand−side−Management)プログラム中には、次世代複写機の技術調達プロジェクトが存在し、その要求仕様が公表され、30cpm以上の複写機については、前記待機時間が10秒以内、待機時の消費電力が10〜30ワット以下(複写速度で異なる)とするよう、従来の複写機に比べて飛躍的な省エネ化の達成が要求されている。
この要求を達成するためのやり方の一つとして、加熱ヒートローラー等の定着部材を低熱容量化させて、トナーの温度応答性を向上させる方法が考えられるが、十分満足できるものではない。前記要求を達成し待機時間を極小にするためには、トナー自体の定着温度を下げ、使用可能時のトナー定着温度を低下させることが必須の技術的達成事項であると考えられる。しかしながら、この低温定着のレベルを画像形成装置の設定温度で比較すると、従来の低温定着トナーを用いる場合より更に20℃程度設定温度を低下させる必要があると考えられ、20℃の差はその要求レベルが非常に高いものであることが認識できる。そのため、従来公知の技術を適用しても容易に達成することは不可能であり、従来の技術領域よりさらに進んだ技術の確立が必要である。
このようにトナーの低温定着化をはかると、それに起因して定着温度範囲の確保(耐ホットオフセット性)と耐熱保存性の維持が難しくなってくるという問題が想定される。
ポリエステル樹脂を使用して低温定着性と耐高温オフセット性を両立させるための技術としては、特許文献1〜4等に開示されているが、より優れた低温定着性を維持するためには、さらに分子量を低分子化させ、シャープメルト性を強調した樹脂設計が必要であるが、ガラス転移点の低下による耐熱保存性の悪化という問題が発生する。
また、耐熱保存性、低温定着性、耐ホットオフセット性のいずれにも優れた乾式トナーが特許文献5、特許文献6等に記載されており、これらの公報に記載されたトナーの製造方法は、イソシアネート基含有ポリエステルプレポリマーを有機溶媒及び水系媒体中でアミンと重付加反応させる高分子量化工程を含むものである。しかしながら、上記製造方法においても、低温定着性を満足するには、基体樹脂であるポリエステル樹脂のシャープメルト性が不十分である。
更に結着樹脂として変性されたポリエステル樹脂を用いることによってトナーの物性を改良することも提案されている。
特許文献7には、結着樹脂として炭素数22〜102の長鎖アルキル基と末端に水酸基或いはカルボキシル基とを有する化合物で少なくとも一部が変性されたポリエステル樹脂を用いることによって低温定着性、耐ホットオフセット性、環境安定性に優れたトナーを得ることが開示されている。特許文献8には、結着樹脂として分子末端をモノカルボン酸エステルとなった架橋ポリエステル樹脂を用いることによって耐環境安定性に優れたトナーを得ることが開示されている。
特許文献9には、ポリエステル樹脂とエポキシ基含有ビニル系重合体とを反応させて得られる特定の分子量分布曲線を示す変性ポリエステル樹脂をトナーバインダーとすることによって、低温定着が可能で、耐ホットオフセット性、保存安定性に優れたトナーを得ることが開示されている。
特開2000− 89514号公報 特開2001−356527号公報 特開2002− 82484号公報 特開2002−162773号公報 特開2002−287400号公報 特開2002−351143号公報 特開平7−175623号公報 特開2000−137348号公報 特開2001−175029号公報
本発明は、上記の様な現状の問題点に鑑み、従来にないレベルの低温定着性、耐高温オフセット性を有しつつ、耐熱保存性を維持し、従来にないレベルの省エネルギー化を達成できる定着装置に適し、長期に亘って現像性が良好で高画質な画像を形成することが可能なトナーを提供することである。
本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、従来にないレベルの低温定着性、耐高温オフセット性を有しつつ、耐熱保存性を維持するためには、結着樹脂が、特定の末端基で分子末端を封止したポリエステル樹脂を含むことが必要であり、その末端基とポリエステル樹脂が有する官能基との比率及び含有量が、定められた範囲内において、目的とする性能が得られるという結論に至った。
すなわち本発明は、少なくとも結着樹脂、着色剤からなる静電荷像現像用トナーにおいて、該結着樹脂が少なくともポリエステル樹脂を含み、該ポリエステル樹脂の末端が特定の基によって封止されていることを特徴とし、具体的には次の構成を有する。
(1)少なくとも結着樹脂、着色剤からなる静電荷像現像用トナーであって、該結着樹脂が少なくともポリエステル樹脂を含み、該ポリエステル樹脂の末端が、tert−ブチル基を有する、下記の一般式(1)又は一般式(2)で表される基によって封止されていることを特徴とする静電荷像現像用トナー。
Figure 2006003584
(2)前記ポリエステル樹脂のヒドロキシル基と前記tert−ブチル基とのモル比が0.50〜5.00の範囲であることを特徴とする上記(1)の静電荷像現像用トナー。
(3)前記ポリエステル樹脂のカルボキシル基と前記tert−ブチル基とのモル比が0.02〜5.00の範囲であることを特徴とする上記(1)の静電荷像現像用トナー。
(4)前記ポリエステル樹脂における前記末端基の含有量が1.0〜10.0重量%であることを特徴とする上記(1)〜(3)の静電荷像現像用トナー。
(5)前記ポリエステル樹脂のTHF可溶分の重量平均分子量が1,000〜30,000であることを特徴とする上記(1)〜(4)の静電荷像現像用トナー。
(6)前記ポリエステル樹脂のガラス転移点が35〜65℃であることを特徴とする上記(1)〜(5)の静電荷像現像用トナー。
(7)前記ポリエステル樹脂の酸価が1.0〜50.0KOHmg/gであることを特徴とする上記(1)〜(6)の静電荷像現像用トナー。
(8)前記トナーの酸価が0.5〜40.0KOHmg/gであることを特徴とする上記(1)〜(7)の静電荷像現像用トナー。
(9)前記トナーのガラス転移点が40〜70℃であることを特徴とする上記(1)〜(8)の静電荷像現像用トナー。
(10)前記トナーの体積平均粒径が3〜8μmであることを特徴とする上記(1)〜(9)の静電荷像現像用トナー。
(11)前記トナーのDv/Dnが1.25以下であることを特徴とする上記(1)〜(10)の静電荷像現像用トナー。
(12)前記トナーの平均円形度が0.92〜1.00であることを特徴とする上記(1)〜(11)の静電荷像現像用トナー。
(13)前記トナーのBET比表面積が1.0〜6.0m/gであることを特徴とする上記(1)〜(12)の静電荷像現像用トナー。
(14)前記トナーが有機溶媒中で活性水素基を有する化合物と反応可能な部位を有する重合体及び着色剤を溶解または分散させ、得られた溶液または分散液を水系溶媒中で分散させ、該活性水素基を有する化合物と反応可能な部位を有する重合体を反応させた後、もしくは反応させながら、該有機溶媒を除去し、洗浄、乾燥したトナーであることを特徴とする上記(1)〜(13)の静電荷像現像用トナー。
(15)上記(1)〜(14)のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーとキャリアとを有する二成分現像剤。
本発明により、優れた低温定着性を実現させながら、耐高温オフセット性、耐熱保存性を十分に有する、静電荷像現像用トナーを得ることが可能である。
以下に本発明を詳細に説明する。本発明者等は、結着樹脂に少なくともポリエステル樹脂を使用し、その重量平均分子量を下げることに取り組み、低温定着性を発現させることに成功したが、低分子量化に伴うガラス転移点の低下による耐熱保存性の維持が新たな課題となった。
ポリエステル樹脂のガラス転移点は、主にその化学構造に支配されており、ガラス転移点の低下はポリエステル樹脂中のアルキレン骨格に依存し、そのアルキレン骨格が長鎖であればあるほど、また、含有量が多ければ多いほどガラス転移点は低くなるため耐熱保存性に悪影響を及ぼす。また、ガラス転移点の上昇はポリエステル樹脂中のベンゼン環骨格に依存し、そのベンゼン環骨格が連続すればするほど、また、含有量が多ければ多いほどガラス転移点は高くなるため、耐熱保存性の維持には有利に働く。しかしながら、低温定着性を付与するためには、軟らかいアルキレン骨格は必要不可欠な構造であり、また、強固なベンゼン環骨格は低温定着性に不利なためその含有量を抑制する必要がある。そのため、低温定着性と耐熱保存性の両立のためには、ポリエステル樹脂中のアルキレン骨格とベンゼン環骨格をバランスよく組み合わせる必要があるため、使用する原材料の種類や量を十分に考慮する必要があった。
そこで、本発明者等は十分な低温定着性を満足するために必要なアルキレン骨格を有しながらも、耐熱保存性を維持するのに必要なガラス転移点を得るために、ポリエステルの化学構造を考慮した結果、その末端を特定の構造で封止することにより、新たな課題であった耐熱保存性の維持という課題を解決するに至った。
すなわち、本発明者等は、この耐熱保存性の維持という課題を解決するために鋭意検討し、結着樹脂成分であるポリエステル樹脂の末端を上記一般式(1)又は一般式(2)で表される基(以下、「末端基A」という。)で封止することにより、アルキレン基が有する低温定着性を損なわずに、その長さを短くし、低分子量化に伴うガラス転移点の低下を抑制し、低温定着性、耐高温オフセット性を有しつつ、耐熱保存性を維持することを達成した。
ここで、末端を封止する末端基Aはより効果的に耐熱保存性を発現するためにベンゼン環を含んでいる。また、ヒドロキシル基と末端基Aとのモル比を0.50〜5.00の範囲にすることが好ましい。ヒドロキシル基と末端基Aとのモル比が0.50未満ではアルコール成分に由来するアルキレン基の効果が少なくなり、低温定着性が不十分となり、また、5.00を超えるとアルキレン基に対してベンゼン環骨格が不足して耐熱保存性が悪化する。
更には、カルボキシル基と末端基Aとのモル比を0.02〜5.00の範囲にすることが好ましい。カルボキシル基と末端基Aとのモル比が0.02未満では、カルボン酸成分に由来するベンゼン環の効果が少なくなり、耐熱保存性が不十分となり、また、5.00を超えるとベンゼン環骨格に対してアルキレン基が不足して低温定着性が不十分となる。更には、ポリエステル樹脂中の末端基Aの含有量が1.0〜10.0重量%の範囲であることが尚、好ましい。つまり、含有量が1.0重量%未満ではアルキレン基の及ぼす耐熱保存性の影響を抑制するには末端基Aの量が不十分であり、また、10.0重量%を超えるとアルキレン基の有する低温定着性の発現に悪影響を及ぼす。
本発明における末端基Aの含有量は、封止に用いた末端基Aを有するモノアルコール及びモノカルボン酸の使用量より算出され、また、ヒドロキシル基及びカルボキシル基とのモル比については、ポリエステル樹脂の水酸基価と酸価を測定することにより算出が可能である。
また、低温定着性、耐高温オフセット性を有しつつ、耐熱保存性を維持するためには、ポリエステル樹脂の重量平均分子量をコントロールすることが重要であり、本発明におけるポリエステル樹脂のTHF可溶分の重量平均分子量は1,000〜30,000に設計することが好ましく、より低温定着性を重視した場合の重量平均分子量は1,000〜20,000の範囲であることが更に好ましい。すなわち、1,000未満ではオリゴマー成分が増加するため、t−ブチル基による末端封止を施しても耐熱保存性が悪化し、30,000を超えると溶融温度が高くなり低温定着性が悪化するためである。
本発明による分子量はGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)により次のように測定される。40℃のヒートチャンバー中でカラムを安定させ、この温度におけるカラムに、溶媒としてTHFを毎分1mlの流速で流し、試料濃度として0.05〜0.6重量%に調製した樹脂のTHF試料溶液を50〜200μl注入して測定する。試料の分子量測定に当たっては、試料の有する分子量分布を、数種の単分散ポリスチレン標準試料により、作成された検量線の対数値とカウント数との関係から算出した。検量線作成用の標準ポリスチレン試料としては、例えば、Pressure Chemical Co.あるいは東洋ソーダ工業社製の分子量が6×102、2.1×103、4×103、1.75×104、5.1×104、1.1×105、3.9×105、8.6×105、2×106、4.48×106のものを用い、少なくとも10点程度の標準ポリスチレン試料を用いるのが適当である。また、検出器にはRI(屈折率)検出器を用いる。
また、ポリエステル樹脂の酸価を1.0〜50.0(KOHmg/g)にすることにより、低温定着性、耐高温オフセット性、耐熱保存性、帯電安定性などのトナー特性をより高品位にすることが可能である。つまり、酸価が50.0(KOHmg/g)を超えると変性ポリエステルの伸長または架橋反応が不十分となり、耐高温オフセット性に影響が見られ、また、1.0(KOHmg/g)未満では、変性ポリエステルの伸長または架橋反応が進みやすく、製造安定性に問題が生じるためである。
本発明の酸価の測定方法は、JIS K0070に準拠した方法による。但しサンプルが溶解しない場合は、溶媒にジオキサン又はTHF等の溶媒を用いる。
本発明においては、ポリエステル樹脂の耐熱保存性能は、変性前のポリエステルのガラス転移点に依存するため、ポリエステル樹脂のガラス転移点を35℃〜65℃に設計することが好ましい。つまり、35℃未満では、耐熱保存性が不足し、65℃を超えると低温定着に悪影響を及ぼす。
本発明のガラス転移点の測定は、理学電機社製のRigaku THERMOFLEX TG8110により、昇温速度10℃/minの条件にて測定される。
本発明のさらなる検討によれば、トナー酸価は低温定着性、耐高温オフセット性に対して、ポリエステル樹脂の酸価より重要である。本発明のトナー酸価は、定着特性(定着下限温度、ホットオフセット発生温度など)を制御するために、酸価を0.5〜40.0(KOHmg/g)にする事が好ましい。つまり、トナー酸価が40.0(KOHmg/g)を超えると、変性ポリエステルの伸長または架橋反応が不十分となり、耐高温オフセット性に影響が見られ、また、0.5(KOHmg/g)未満では、変性ポリエステルの伸長または架橋反応が進みやすく、製造安定性に問題が生じるためである。
本発明のトナーのガラス転移点は低温定着性、耐熱保存性、高耐久性を得るために40〜70℃が好ましい。つまり、ガラス転移点が40℃未満では現像機内でのブロッキングや感光体へのフィルミングが発生し易くなり、また、70℃を超えた場合には低温定着性が悪化しやすくなる。
本発明のトナーの、体積平均粒径(Dv)は3〜8μmであることが好ましく、また、その個数平均粒径(Dn)との比(Dv/Dn)はDv/Dn≦1.25であることが、さらに好ましい。Dv/Dnをこのように規定することにより、高解像度、高画質のトナーを得ることが可能となる。また、より高品質の画像を得るには、トナーの体積平均粒径(Dv)を3〜7μmにし、個数平均粒径(Dn)との比(Dv/Dn)をDv/Dn≦1.20にし、且つ3μm以下の粒子を個数%で1〜10個数%にするのがよく、より好ましくは、体積平均粒径を3〜6μmにし、Dv/DnをDv/Dn≦1.15にするのがよい。このようなトナーは、耐熱保存性、低温定着性、耐ホットオフセット性のいずれにも優れ、とりわけフルカラー複写機などに用いた場合に画像の光沢性に優れ、更に二成分現像剤においては、長期に亘るトナーの収支が行われても、現像剤中でのトナーの粒子径変動が少なくなり、現像装置における長期の攪拌においても、良好で安定した現像性が得られる。
本発明のトナーの平均粒径及び粒度分布は、コールターカウンターTA−II型を用い、個数分布、体積分布を出力するインターフェイス(日科技研社製)と、PC9801パーソナルコンピューター(NEC製)とを接続し測定した。
本発明のトナーは特定の形状と形状の分布を有することが好ましく、平均円形度が0.92未満では、満足した転写性やチリのない高画質画像が得られ難い。なお形状の計測方法としては粒子を含む懸濁液を平板上の撮像部検知帯に通過させ、CCDカメラで光学的に粒子画像を検知し、解析する光学的検知帯の手法が適当である。この手法で得られる投影面積の等しい相当円の周囲長を実在粒子の周囲長で除した値である平均円形度が0.92〜1.00のトナーが適正な濃度の再現性のある高精細な画像を形成するのに好ましい。
本発明のトナーの平均円形度はフロー式粒子像分析装置FPIA−2000(東亜医用電子株式会社製)により計測できる。具体的な測定方法としては、容器中の予め不純固形物を除去した水100〜150ml中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスフォン酸塩を0.1〜0.5ml加え、更に測定試料を0.1〜0.5g程度加える。試料を分散した懸濁液は超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行い、分散液濃度を3000〜1万個/μlとして前記装置によりトナーの形状及び分布を測定することによって得られる。
本発明のトナーは、BET比表面積が1.0〜6.0(m/g)であることが好ましく、BET比表面積が1.0(m/g)未満では粗大粒子の存在や添加剤の内包により、また、6.0(m/g)を超えた場合は微細粒子の存在、添加剤の浮出し、表面の凹凸により画質に影響が現れやすい。
本発明のトナーのBET比表面積はユアサアイオニクス製NOVAシリーズなどJIS規格(Z8830及びR1626)に対応可能な機器を用いて測定することによって得られる。
本発明のトナーは、通常の粉砕法による製造も可能であるが、溶融混練によるせん断シェアや加熱による温度履歴の影響を受けない環境において最も安定した性能を発揮するため、前述のような履歴を全く受けない環境で製造されることが好ましい。すなわち、有機溶媒中で、少なくともポリエステル樹脂、プレポリマー、着色剤、ワックスを溶解または分散させ、該溶液または分散液を水系溶媒中で分散させ、プレポリマーを反応させた後、もしくは反応させながら、該有機溶媒を除去し、洗浄、乾燥したトナーであることが好ましい。
さらには、本発明に用いるトナーを製造する方法は、無機微粒子及び/又はポリマー微粒子を含む水系媒体中に分散させたイソシアネート基含有ポリエステル系プレポリマーAを、アミンBと反応させる高分子量化工程を含むことが好ましい。
本発明で用いられるポリエステル樹脂は、末端を末端基Aにより封止するための封止剤として、tert-ブチル基(以下「t−ブチル基」という)を有する単官能アルコール及び/又は単官能カルボン酸を使用する。単官能アルコールとしてはt−ブチルアルコール、単官能カルボン酸としてはt−ブチル安息香酸などが挙げられる。上記、単官能モノマーはポリエステル樹脂の末端を封止する目的で用いられるため、その他の材料については、通常の重縮合に用いられるアルコールとカルボン酸を使用することになる。該アルコールとしては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール等のグリコール類、1.4−ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン、及びビスフェノールA等のエーテル化ビスフェノール類、その他二価のアルコール単量体、三価以上の多価アルコール単量体を挙げることができる。また、カルボン酸としては、例えばマレイン酸、フマール酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、コハク酸、マロン酸等の二価の有機酸単量体、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸、1,2,5−ベンゼントリカルボン酸、1,2,4−シクロヘキサントリカルボン酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸、1,2,5−ヘキサントリカルボン酸、1,3−ジカルボキシル−2−メチレンカルボキシプロパン、1,2,7,8−オクタンテトラカルボン酸等の三価以上の多価カルボン酸単量体を挙げることができる。
本発明で用いられるプレポリマーは、イソシアネート基を含有するポリエステル系プレポリマーAが好ましく、ポリオール(PO)とポリカルボン酸(PC)の重縮合物でかつ活性水素基を有するポリエステルをさらにポリイソシアネート(PIC)と反応させることによって得ることができる。この場合、ポリエステルの有する活性水素基としては、水酸基(アルコール性水酸基およびフェノール性水酸基)、アミノ基、カルボキシル基、メルカプト基などが挙げられ、これらのうち好ましいものはアルコール性水酸基である。
前記ポリオール(PO)としては、ジオール(DIO)および3価以上のポリオール(TO)が挙げられ、(DIO)単独、又は(DIO)と少量の(TO)の混合物が好ましい。ジオール(DIO)としては、アルキレングリコール(エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオールなど);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、ポリテトラメチレンエーテルグリコールなど);脂環式ジオール(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など);ビスフェノール類(ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールSなど);上記脂環式ジオールのアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど)付加物;上記ビスフェノール類のアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど)付加物などが挙げられる。これらのうち好ましいものは、炭素数2〜12のアルキレングリコールおよびビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物であり、特に好ましいものはビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物、およびこれと炭素数2〜12のアルキレングリコールとの併用である。3価以上のポリオール(TO)としては、3〜8価又はそれ以上の多価脂肪族アルコール(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、ソルビトールなど);3価以上のフェノール類(トリスフェノールPA、フェノールノボラック、クレゾールノボラックなど);上記3価以上のポリフェノール類のアルキレンオキサイド付加物などが挙げられる。
前記ポリカルボン酸(PC)としては、ジカルボン酸(DIC)および3価以上のポリカルボン酸(TC)が挙げられ、(DIC)単独、および(DIC)と少量の(TC)の混合物が好ましい。ジカルボン酸(DIC)としては、アルキレンジカルボン酸(コハク酸、アジピン酸、セバシン酸など);アルケニレンジカルボン酸(マレイン酸、フマール酸など);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、ナフタレンジカルボン酸など)などが挙げられる。これらのうち好ましいものは、炭素数4〜20のアルケニレンジカルボン酸および炭素数8〜20の芳香族ジカルボン酸である。3価以上のポリカルボン酸(TC)としては、炭素数9〜20の芳香族ポリカルボン酸(トリメリット酸、ピロメリット酸など)などが挙げられる。なお、ポリカルボン酸(PC)としては、上述のものの酸無水物又は低級アルキルエステル(メチルエステル、エチルエステル、イソプロピルエステルなど)を用いてポリオール(PO)と反応させてもよい。
ポリオール(PO)とポリカルボン酸(PC)の比率は、水酸基[OH]とカルボキシル基[COOH]の当量比[OH]/[COOH]として、通常2/1〜1/1、好ましくは1.5/1〜1/1、さらに好ましくは1.3/1〜1.02/1である。
前記ポリイソシアネート(PIC)としては、脂肪族ポリイソシアネート(テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,6−ジイソシアナトメチルカプロエートなど);脂環式ポリイソシアネート(イソホロンジイソシアネート、シクロヘキシルメタンジイソシアネートなど);芳香族ジイソシアネート(トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネートなど);芳香脂肪族ジイソシアネート(α,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネートなど);イソシアヌレート類;前記ポリイソシアネートをフェノール誘導体、オキシム、カプロラクタムなどでブロックしたもの;およびこれら2種以上の併用が挙げられる。
イソシアネート基を有するポリエステル系プレポリマーを得る場合、ポリイソシアネート(PIC)と活性水素を有するポリエステル系樹脂(PE)との比率は、イソシアネート基[NCO]と、水酸基を有するポリエステルの水酸基[OH]との当量比[NCO]/[OH]として、通常5/1〜1/1、好ましくは4/1〜1.2/1、さらに好ましくは2.5/1〜1.5/1である。末端にイソシアネート基を有するプレポリマーA中のポリイソシアネート(PIC)構成成分の含有量は、通常0.5〜40重量%、好ましくは1〜30重量%、さらに好ましくは2〜20重量%である。
前記アミンBとしては、ポリアミン及び/又は活性水素含有基を有するアミン類が用いられる。この場合の活性水素含有基には、水酸基やメルカプト基が包含される。このようなアミンには、ジアミン(B1)、3価以上のポリアミン(B2)、アミノアルコール(B3)、アミノメルカプタン(B4)、アミノ酸(B5)、およびB1〜B5のアミノ基をブロックしたもの(B6)などが挙げられる。ジアミン(B1)としては、芳香族ジアミン(フェニレンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、4,4’ジアミノジフェニルメタンなど);脂環式ジアミン(4,4’−ジアミノ−3,3’ジメチルジシクロヘキシルメタン、ジアミンシクロヘキサン、イソホロンジアミンなど);および脂肪族ジアミン(エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなど)などが挙げられる。3価以上のポリアミン(B2)としては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンなどが挙げられる。アミノアルコール(B3)としては、エタノールアミン、ヒドロキシエチルアニリンなどが挙げられる。アミノメルカプタン(B4)としては、アミノエチルメルカプタン、アミノプロピルメルカプタンなどが挙げられる。アミノ酸(B5)としては、アミノプロピオン酸、アミノカプロン酸などが挙げられる。B1〜B5のアミノ基をブロックしたもの(B6)としては、前記B1〜B5のアミン類とケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなど)から得られるケチミン化合物、オキサゾリン化合物などが挙げられる。これらアミンBのうち好ましいものは、(B1)および(B1)と少量の(B2)の混合物である。
さらに、プレポリマーAとアミンBとを反応させる場合、必要により伸長停止剤を用いてポリエステルの分子量を調整することができる。伸長停止剤としては、活性水素含有基を有しないモノアミン(ジエチルアミン、ジブチルアミン、ブチルアミン、ラウリルアミンなど)、およびそれらをブロックしたもの(ケチミン化合物)などが挙げられる。その添加量は、生成するウレア変性ポリエステルに所望する分子量との関係で適宜選定される。
アミンBとイソシアネート基を有するプレポリマーAとの比率は、イソシアネート基を有するプレポリマーA中のイソシアネート基[NCO]と、アミンB中のアミノ基[NHx](xは1〜2の数を示す)の当量比[NCO]/[NHx]として、通常1/2〜2/1、好ましくは1.5/1〜1/1.5、さらに好ましくは1.2/1〜1/1.2である。
本発明においては、前述したt−ブチル基により末端封止されたポリエステル樹脂を結着樹脂として含有し、トナー自体のガラス転移点が前述した範囲内であれば、ポリエステル樹脂以外の樹脂も、ブレンド使用において結着樹脂として使用できる。
ポリエステル樹脂以外の使用可能な樹脂を例示すると、次のようなものを挙げることができる。ポリスチレン、クロロポリスチレン、ポリα−メチルスチレン、スチレン/クロロスチレン共重合体、スチレン/プロピレン共重合体、スチレン/ブタジエン共重合体、スチレン/塩化ビニル共重合体、スチレン/酢酸ビニル共重合体、スチレン/マレイン酸共重合体、スチレン/アクリル酸エステル共重合体(スチレン/アクリル酸メチル共重合体、スチレン/アクリル酸エチル共重合体、スチレン/アクリル酸ブチル共重合体、スチレン/アクリル酸オクチル共重合体、スチレン/アクリル酸フェニル共重合体等)、スチレン/メタクリル酸エステル共重合体(スチレン/メタクリル酸メチル共重合体、スチレン/メタクリル酸エチル共重合体、スチレン/メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン/メタクリル酸フェニル共重合体等)、スチレン/α−クロルアクリル酸メチル共重合体、スチレン/アクリロニトリル/アクリル酸エステル共重合体等のスチレン系樹脂(スチレン又はスチレン置換体を含む単独重合体又は共重合体)、塩化ビニル樹脂、スチレン/酢酸ビニル共重合体、ロジン変性マレイン酸樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ケトン樹脂、エチレン/エチルアクリレート共重合体、キシレン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂等、石油系樹脂、水素添加された石油系樹脂。
これらの樹脂の製造法は、特に限定されるものではなく、塊状重合、溶液重合、乳化重合、懸濁重合のいずれも利用できる。
本発明の着色剤としては公知の染料及び顔料が全て使用でき、例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローS、ハンザイエロー(10G、5G、G)、カドミュウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー(GR、A、RN、R)、ピグメントイエローL、ベンジジンイエロー(G、GR)、パーマネントイエロー(NCG)、バルカンファストイエロー(5G、R)、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローBGL、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミュウムレッド、カドミュウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド4R、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットG、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンBS、パーマネントレッド(F2R、F4R、FRL、FRLL、F4RH)、ファストスカーレットVD、ベルカンファストルビンB、ブリリアントスカーレットG、リソールルビンGX、パーマネントレッドF5R、ブリリアントカーミン6B、ポグメントスカーレット3B、ボルドー5B、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーF2K、ヘリオボルドーBL、ボルドー10B、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、ローダミンレーキY、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドB、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー(RS、BC)、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンB、ナフトールグリーンB、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボン及びそれらの混合物が使用できる。着色剤の含有量はトナーに対して通常1〜15重量%、好ましくは3〜10重量%である。
本発明で用いる着色剤は樹脂と複合化されたマスターバッチとして用いることもできる。 マスターバッチの製造またはマスターバッチとともに混練されるバインダー樹脂としては、前述したポリエステル樹脂の他にポリスチレン、ポリp−クロロスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の重合体;スチレン−p−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体などのスチレン系共重合体;ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、エポキシ樹脂、エポキシポリオール樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、脂肪族叉は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックスなどが挙げられ、単独あるいは混合して使用できる。
本マスターバッチはマスターバッチ用の樹脂と着色剤とを高せん断力をかけて混合、混練してマスターバッチを得る事ができる。この際着色剤と樹脂の相互作用を高めるために、有機溶剤を用いる事ができる。またいわゆるフラッシング法と呼ばれる着色剤の水を含んだ水性ペーストを樹脂と有機溶剤とともに混合混練し、着色剤を樹脂側に移行させ、水分と有機溶剤成分を除去する方法も着色剤のウエットケーキをそのまま用いる事ができるため乾燥する必要がなく、好ましく用いられる。混合混練するには3本ロールミル等の高せん断分散装置が好ましく用いられる。
また、結着樹脂、着色剤とともにワックスを含有させることもできる。本発明のワックスとしては公知のものが使用でき、例えばポリオレフィンワッックス(ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックスなど);長鎖炭化水素(パラフィンワッックス、サゾールワックスなど);カルボニル基含有ワックスなどが挙げられる。これらのうち好ましいものは、カルボニル基含有ワックスである。カルボニル基含有ワックスとしては、ポリアルカン酸エステル(カルナバワックス、モンタンワックス、トリメチロールプロパントリベヘネート、ペンタエリスリトールテトラベヘネート、ペンタエリスリトールジアセテートジベヘネート、グリセリントリベヘネート、1,18-オクタデカンジオールジステアレートなど);ポリアルカノールエステル(トリメリット酸トリステアリル、ジステアリルマレエートなど);ポリアルカン酸アミド(エチレンジアミンジベヘニルアミドなど);ポリアルキルアミド(トリメリット酸トリステアリルアミドなど);およびジアルキルケトン(ジステアリルケトンなど)などが挙げられる。これらカルボニル基含有ワックスのうち好ましいものは、ポリアルカン酸エステルである。本発明で用いるワックスの融点は、通常40〜160℃であり、好ましくは50〜120℃、さらに好ましくは60〜90℃である。融点が40℃未満のワックスは耐熱保存性に悪影響を与え、160℃を超えるワックスは低温での定着時にコールドオフセットを起こしやすい。また、ワックスの溶融粘度は、融点より20℃高い温度での測定値として、5〜1000cpsが好ましく、さらに好ましくは10〜100cpsである。1000cpsを超えるワックスは、耐ホットオフセット性、低温定着性への向上効果に乏しい。トナー中のワックスの含有量は通常0〜40重量%であり、好ましくは3〜30重量%である。
本発明のトナーは、必要に応じて帯電制御剤を含有してもよい。帯電制御剤としては公知のものが全て使用でき、例えばニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、クロム含有金属錯体染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、4級アンモニウム塩(フッ素変性4級アンモニウム塩を含む)、アルキルアミド、燐の単体または化合物、タングステンの単体または化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩及び、サリチル酸誘導体の金属塩等である。具体的にはニグロシン系染料のボントロン03、第四級アンモニウム塩のボントロンP−51、含金属アゾ染料のボントロンS−34、オキシナフトエ酸系金属錯体のE−82、サリチル酸系金属錯体のE−84、フェノール系縮合物のE−89(以上、オリエント化学工業社製)、第四級アンモニウム塩モリブデン錯体のTP−302、TP−415(以上、保土谷化学工業社製)、第四級アンモニウム塩のコピーチャージPSY VP2038、トリフェニルメタン誘導体のコピーブルーPR、第四級アンモニウム塩のコピーチャージ NEG VP2036、コピーチャージ NX VP434(以上、ヘキスト社製)、LRA−901、ホウ素錯体であるLR−147(日本カ一リット社製)、銅フタロシアニン、ペリレン、キナクリドン、アゾ系顔料、その他スルホン酸基、カルボキシル基、四級アンモニウム塩等の官能基を有する高分子系の化合物が挙げられる。
本発明において荷電制御剤の使用量は、バインダー樹脂の種類、必要に応じて使用される添加剤の有無、分散方法を含めたトナー製造方法によって決定されるもので、一義的に限定されるものではないが、好ましくはバインダー樹脂100重量部に対して、0.1〜10重量部の範囲で用いられる。好ましくは、0.2〜5重量部の範囲がよい。10重量部を超える場合にはトナーの帯電性が大きすぎ、主帯電制御剤の効果を減退させ、現像ローラとの静電的吸引力が増大し、現像剤の流動性低下や、画像濃度の低下を招く。これらの帯電制御剤はマスターバッチ、樹脂とともに溶融混練した後溶解分散させる事もできるし、もちろん有機溶剤に直接溶解、分散する際に加えても良いし、トナー表面にトナー粒子作成後固定化させてもよい。
本発明で得られた着色粒子の流動性や現像性、帯電性を補助するための外添剤としては、無機微粒子を好ましく用いることができる。この無機微粒子の一次粒子径は、5mμ〜2μmであることが好ましく、特に5mμ〜500mμであることが好ましい。また、BET法による比表面積は、20〜500m/gであることが好ましい。この無機微粒子の使用割合は、トナーの0.01〜5重量%であることが好ましく、特に0.01〜2.0重量%であることが好ましい.無機微粒子の具体例としては、例えばシリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ペンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素などを挙げることができる。
この他 高分子系微粒子たとえばソープフリー乳化重合や懸濁重合、分散重合によって得られるポリスチレン、メタクリル酸エステルやアクリル酸エステル共重合体やシリコーン、ベンゾグアナミン、ナイロンなどの重縮合系、熱硬化性樹脂による重合体粒子が挙げられる。
このような流動化剤は表面処理を行って、疎水性を上げ、高湿度下においても流動特性や帯電特性の悪化を防止することができる。例えばシランカップリング剤、シリル化剤、フッ化アルキル基を有するシランカップリング剤、有機チタネート系カップリング剤、アルミニウム系のカップリング剤、シリコーンオイル、変性シリコーンオイルなどが好ましい表面処理剤として挙げられる。
感光体や一次転写媒体に残存する転写後の現像剤を除去するためのクリーニング性向上剤としては、例えばステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸など脂肪酸金属塩、例えばポリメチルメタクリレート微粒子、ポリスチレン微粒子などのソープフリー乳化重合などによって製造された、ポリマー微粒子などを挙げることができる。ポリマー微粒子は比較的粒度分布が狭く、体積平均粒径が0.01から1μmのものが好ましい。
更に、本発明のトナーは磁性体を含有した磁性トナーとして用いることができ、トナー中に含まれる磁性材料としては、マグネタイト、ヘマタイト、フェライト等の酸化鉄、鉄、コバルト、ニッケルのような金属あるいはこれら金属のアルミニウム、コバルト、銅、鉛、マグネシウム、スズ、亜鉛、アンチモン、ベリリウム、ビスマス、カドミウム、カルシウム、マンガン、セレン、チタン、タングステン、バナジウムのような金属の合金およびその混合物などが挙げられる。特にマグネタイトが磁気特性の点で好ましい。これらの強磁性体は平均粒径が0.1〜2μm程度のものが望ましく、トナー中に含有させる量としては樹脂成分100重量部に対し約15〜200重量部、特に好ましくは樹脂成分100重量部に対し20〜100重量部である。
本発明のトナーは、一成分現像剤としても、キャリアと組み合わせてなる二成分現像剤としても用いることができる。本発明のトナーを二成分現像剤として使用する場合のキャリアとしては、公知のものがすべて使用可能であり、例えば鉄粉、フェライト粉、ニッケル粉のごとき磁性を有する粉体、ガラスビーズ等及びこれらの表面を樹脂などで処理したものなどが挙げられる。本発明におけるキャリアにコーティングし得る樹脂粉末としては、スチレン−アクリル共重合体、シリコーン樹脂、マレイン酸樹脂、フッ素系樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂等がある。スチレン−アクリル共重合体の場合は、30〜90重量%のスチレン分を有するものが好ましい。この場合スチレン分が30重量%未満だと現像特性が低く、90重量%を超えるとコーティング膜が硬くなって剥離しやすくなり、キャリアの寿命が短くなるからである。また、本発明におけるキャリアの樹脂コーティングは、上記樹脂の他に接着付与剤、硬化剤、潤滑剤、導電材、荷電制御剤等を含有してもよい。
以下実施例により本発明を更に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
以下では、「部」は「重量部」を示す。
製造例1〜5は、ポリエステル樹脂の末端を、一般式(1)で示される末端基(n=0)としたものであって、実施例に相当するものであり、THF可溶分の重量平均分子量、酸価、ガラス転移点、ヒドロキシル基/末端t−ブチル基のモル比、カルボキシル基と末端t−ブチル基のモル比、末端t−ブチル基の含有量を特に好ましい数値の範囲内としたものである。
製造例6はポリエステル樹脂の末端を封止しない例である。
製造例7〜10は、ポリエステル樹脂の末端を、一般式(1)で示される末端基(n=0)としたものであって、実施例に相当するものであるが、THF可溶分の重量平均分子量、酸価、ガラス転移点、ヒドロキシル基/末端t−ブチル基のモル比、カルボキシル基と末端t−ブチル基のモル比、末端t−ブチル基の含有量の少なくとも一つを特に好ましいとされる数値の範囲外としたものである。
[製造例1]
(ポリエステルの製造例)
冷却管、攪拌機及び窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物70部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物568部、テレフタル酸245部、イソフタル酸44部を投入し、常圧窒素気流下で、210℃で10時間縮合反応した。次いで4−t−ブチル安息香酸73部を投入し、210℃で5時間縮合反応を継続した。更に0〜15mmHgの減圧下で脱水しながら5時間反応を継続した後に冷却し、ポリエステル(A)を得た。得られたポリエステル樹脂のTHF可溶分の重量平均分子量は3,800、酸価19KOHmg/g、水酸基価32KOHmg/g、ガラス転移点53℃であった。また、ヒドロキシル基とt−ブチル基のモル比は1.39、カルボキシル基とt−ブチル基のモル比は0.83、t−ブチル基の含有量は7.3重量%であった。
(プレポリマーの製造例)
冷却管、攪拌機及び窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物795部、イソフタル酸200部、テレフタル酸65部、及びジブチルチンオキサイドを2部を投入し、常圧窒素気流下で、210℃で8時間縮合反応した。次いで10〜15mmHgの減圧下で脱水しながら5時間反応を継続した後に80℃まで冷却し、酢酸エチル中にてイソホロンジイソシアネート170部と2時間反応を行い、プレポリマー(a)を得た。得られたプレポリマーの重量平均分子量は5,000、平均官能基数は2.25であった。
(ケチミン化合物の製造例)
攪拌棒及び温度計のついた反応槽中にイソホロジアミン30部とメチルエチルケトン70部を仕込み、50℃で5時間反応を行いケチミン化合物(1)を得た。
(トナーの製造例)
ポリエステル(A)85部、プレポリマー(a)15部、ケチミン化合物(1)2部、脱遊離脂肪酸型カルナバワックス5部、カーボンブラック(#44:三菱化学製)10部、含金属アゾ化合物1部をヘンシェルミキサーで攪拌混合した後、ロールミルで130〜140℃の温度で約30分間加熱溶融し、室温まで冷却後、得られた混練物をジェットミル、風力分級機を用いて粉砕分級し、トナー母体を得た。得られたトナー母体に疎水性シリカ0.5部を添加混合し、最終的なトナー(I)とした。
[製造例2]
(ポリエステルの製造例)
冷却管、攪拌機及び窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物73部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物590部、テレフタル酸254部、イソフタル酸46部を投入し、常圧窒素気流下で、210℃で10時間縮合反応した。次いで4−t−ブチル安息香酸38部を投入し、210℃で5時間縮合反応を継続した。更に0〜15mmHgの減圧下で脱水しながら5時間反応を継続した後に冷却し、ポリエステル(B)を得た。得られたポリエステル樹脂のTHF可溶分の重量平均分子量は4,200、酸価8KOHmg/g、水酸基価48KOHmg/g、ガラス転移点45℃であった。また、ヒドロキシル基とt−ブチル基のモル比は4.00、カルボキシル基とt−ブチル基のモル比は0.67、t−ブチル基の含有量は3.8重量%であった。
(トナーの製造例)
ポリエステル(B)85部、プレポリマー(a)15部、ケチミン化合物(1)2部、脱遊離脂肪酸型カルナバワックス5部、カーボンブラック(#44:三菱化学製)10部、含金属アゾ化合物1部をヘンシェルミキサーで攪拌混合した後、ロールミルで130〜140℃の温度で約30分間加熱溶融し、室温まで冷却後、得られた混練物をジェットミル、風力分級機を用いて粉砕分級し、トナー母体を得た。得られたトナー母体に疎水性シリカ0.5部を添加混合し、最終的なトナー(II)とした。
[製造例3]
(ポリエステルの製造例)
冷却管、攪拌機及び窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物162部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物470部、テレフタル酸289部、イソフタル酸57部を投入し、常圧窒素気流下で、210℃で10時間縮合反応した。次いで4−t−ブチル安息香酸21部を投入し、210℃で5時間縮合反応を継続した。更に0〜15mmHgの減圧下で脱水しながら5時間反応を継続した後に冷却し、ポリエステル(C)を得た。得られたポリエステル樹脂のTHF可溶分の重量平均分子量は8,500、酸価30KOHmg/g、水酸基価15KOHmg/g、ガラス転移点60℃であった。また、ヒドロキシル基とt−ブチル基のモル比は2.27、カルボキシル基とt−ブチル基のモル比は4.53、t−ブチル基の含有量は2.1重量%であった。
(トナーの製造例)
ポリエステル(C)83部、プレポリマー(a)17部、ケチミン化合物(1)2部、脱遊離脂肪酸型カルナバワックス5部、カーボンブラック(#44:三菱化学製)10部、含金属アゾ化合物1部をヘンシェルミキサーで攪拌混合した後、ロールミルで130〜140℃の温度で約30分間加熱溶融し、室温まで冷却後、得られた混練物をジェットミル、風力分級機を用いて粉砕分級し、トナー母体を得た。得られたトナー母体に疎水性シリカ0.5部を添加混合し、最終的なトナー(III)とした。
[製造例4]
(トナーの製造例)
ビーカー内にプレポリマー(a)14.3部、ポリエステル(A)55部、酢酸エチル78.6部を入れ、攪拌溶解した。次いで別途、離型剤であるライスワックス10部、銅フタロシアニンブルー顔料4部、酢酸エチルを100部ビーズミルに入れ30分間、分散した。2つの液を混合し、TK式ホモミキサーを用いて12000rpmの回転数で5分攪拌した後、ビーズミルで10分間分散処理した。これをトナー材料油性分散液(1)とする。ビーカー内にイオン交換水306部、リン酸三カルシウム10%懸濁液265部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.2部を入れ、TK式ホモミキサーで12000rpmに攪拌しながら、この水分散液(1)に上記トナー材料油性分散液(1)及びケチミン化合物(1)2.7部を加え、30分攪拌を続けながら反応させた。反応後の分散液(粘度:3500mPa・s)を減圧下1.0時間以内に50℃以下の温度で有機溶剤を除去した後、濾別、洗浄、乾燥し、次いで風力分級し、球形状のトナー母体を得た。得られた母体粒子100部、帯電制御剤(オリエント化学社製ボントロン E−84)0.25部をQ型ミキサー(三井鉱山社製)に仕込み、タービン型羽根の周速を50m/secに設定して混合処理した。この場合、その混合操作は、2分間運転、1分間休止を5サイクル行い、合計の処理時間を10分間とした。さらに、疎水性シリカ(H2000、クラリアントジャパン社製)を0.5部添加し、混合処理した。この場合、その混合操作は、周速を15m/secとして30秒混合1分間休止を5サイクル行ない、最終的なトナー(IV)を得た。
[製造例5]
(ポリエステルの製造例)
冷却管、攪拌機及び窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物662部、テレフタル酸269部、無水トリメリット酸12部を投入し、常圧窒素気流下で、210℃で10時間縮合反応した。
次いで4−t−ブチル安息香酸57部を投入し、210℃で5時間縮合反応を継続した。更に10〜15mmHgの減圧下で脱水しながら5時間反応を継続した後に冷却し、ポリエステル(D)を得た。得られたポリエステル樹脂のTHF可溶分の重量平均分子量は12,500、酸価25KOHmg/g、水酸基価60KOHmg/g、ガラス転移点51℃であった。また、ヒドロキシル基とt−ブチル基のモル比は3.34、カルボキシル基とt−ブチル基のモル比は1.39、t−ブチル基の含有量は5.7重量%であった。
(プレポリマーの製造例)
冷却管、攪拌機及び窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物795部、イソフタル酸200部、テレフタル酸65部、及びジブチルチンオキサイドを2部を投入し、常圧窒素気流下で、210℃で8時間縮合反応した。次いで10〜15mmHgの減圧下で脱水しながら5時間反応を継続した後に80℃まで冷却し、酢酸エチル中にてイソホロンジイソシアネート150部と2時間反応を行い、プレポリマー(b)を得た。得られたプレポリマーの重量平均分子量は5,000、平均官能基数は2.00であった。
(トナーの製造例)
ビーカー内にプレポリマー(b)14.3部、ポリエステル(D)55部、酢酸エチル78.6部を入れ、攪拌溶解した。次いで別途、離型剤であるライスワックス10部、銅フタロシアニンブルー顔料4部、酢酸エチルを100部ビーズミルに入れ30分間、分散した。2つの液を混合し、TK式ホモミキサーを用いて12000rpmの回転数で5分攪拌した後、ビーズミルで10分間分散処理した。これをトナー材料油性分散液(2)とする。ビーカー内にイオン交換水306部、リン酸三カルシウム10%懸濁液265部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.2部を入れ、TK式ホモミキサーで12000rpmに攪拌しながら、この水分散液(2)に上記トナー材料油性分散液(2)及びケチミン化合物(1)2.7部を加え、30分攪拌を続けながら反応させた。反応後の分散液(粘度:5500mPa・s)を減圧下1.0時間以内に50℃以下の温度で有機溶剤を除去した後、濾別、洗浄、乾燥し、次いで風力分級し、球形状のトナー母体を得た。得られた母体粒子100部、帯電制御剤(オリエント化学社製ボントロン E−84)0.25部をQ型ミキサー(三井鉱山社製)に仕込み、タービン型羽根の周速を50m/secに設定して混合処理した。この場合、その混合操作は、2分間運転、1分間休止を5サイクル行い、合計の処理時間を10分間とした。さらに、疎水性シリカ(H2000、クラリアントジャパン社製)を0.5部添加し、混合処理した。この場合、その混合操作は、周速を15m/secとして30秒混合1分間休止を5サイクル行ない、最終的なトナー(V)を得た。
[製造例6]
(ポリエステルの製造例)
冷却管、攪拌機及び窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物691部、テレフタル酸309部を投入し、常圧窒素気流下で、210℃で10時間縮合反応した。次いで10〜15mmHgの減圧下で脱水しながら5時間反応を継続した後に冷却し、ポリエステル(E)を得た。得られたポリエステル樹脂のTHF可溶分の重量平均分子量は3,500、酸価10KOHmg/g、水酸基価50KOHmg/g、ガラス転移点40℃であった。
(トナーの製造例)
ポリエステル(E)85部、プレポリマー(a)15部、ケチミン化合物(1)2部、脱遊離脂肪酸型カルナバワックス5部、カーボンブラック(#44:三菱化学製)10部、含金属アゾ化合物1部をヘンシェルミキサーで攪拌混合した後、ロールミルで130〜140℃の温度で約30分間加熱溶融し、室温まで冷却後、得られた混練物をジェットミル、風力分級機を用いて粉砕分級し、トナー母体を得た。得られたトナー母体に疎水性シリカ0.5部を添加混合し、最終的なトナー(VI)とした。
[製造例7]
(ポリエステルの製造例)
冷却管、攪拌機及び窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物70部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物567部、テレフタル酸220部、イソフタル酸12部を投入し、常圧窒素気流下で、210℃で10時間縮合反応した。次いで4−t−ブチル安息香酸131部を投入し、210℃で5時間縮合反応を継続した。更に0〜15mmHgの減圧下で脱水しながら5時間反応を継続した後に冷却し、ポリエステル(F)を得た。得られたポリエステル樹脂のTHF可溶分の重量平均分子量は4,300、酸価38KOHmg/g、水酸基価20KOHmg/g、ガラス転移点58℃であった。また、ヒドロキシル基とt−ブチル基のモル比は0.48、カルボキシル基とt−ブチル基のモル比は0.92、t−ブチル基の含有量は13.1重量%であった。
(トナーの製造例)
ポリエステル(F)85部、プレポリマー(a)15部、ケチミン化合物(1)2部、脱遊離脂肪酸型カルナバワックス5部、カーボンブラック(#44:三菱化学製)10部、含金属アゾ化合物1部をヘンシェルミキサーで攪拌混合した後、ロールミルで130〜140℃の温度で約30分間加熱溶融し、室温まで冷却後、得られた混練物をジェットミル、風力分級機を用いて粉砕分級し、トナー母体を得た。得られたトナー母体に疎水性シリカ0.5部を添加混合し、最終的なトナー(VII)とした。
[製造例8]
(ポリエステルの製造例)
冷却管、攪拌機及び窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物173部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物501部、テレフタル酸302部、イソフタル酸15部を投入し、常圧窒素気流下で、210℃で10時間縮合反応した。次いで4−t−ブチル安息香酸9部を投入し、210℃で5時間縮合反応を継続した。更に0〜15mmHgの減圧下で脱水しながら5時間反応を継続した後に冷却し、ポリエステル(G)を得た。得られたポリエステル樹脂のTHF可溶分の重量平均分子量は7,200、酸価15KOHmg/g、水酸基価23KOHmg/g、ガラス転移点48℃であった。また、ヒドロキシル基とt−ブチル基のモル比は8.11、カルボキシル基とt−ブチル基のモル比は5.29、t−ブチル基の含有量は0.9重量%であった。
(トナーの製造例)
ポリエステル(G)85部、プレポリマー(b)15部、ケチミン化合物(1)2部、脱遊離脂肪酸型カルナバワックス5部、カーボンブラック(#44:三菱化学製)10部、含金属アゾ化合物1部をヘンシェルミキサーで攪拌混合した後、ロールミルで130〜140℃の温度で約30分間加熱溶融し、室温まで冷却後、得られた混練物をジェットミル、風力分級機を用いて粉砕分級し、トナー母体を得た。得られたトナー母体に疎水性シリカ0.5部を添加混合し、最終的なトナー(VIII)とした。
[製造例9]
(ポリエステルの製造例)
冷却管、攪拌機及び窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物271部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物354部、テレフタル酸285部、イソフタル酸14部を投入し、常圧窒素気流下で、210℃で10時間縮合反応した。次いで4−t−ブチル安息香酸76部を投入し、210℃で5時間縮合反応を継続した。更に0〜15mmHgの減圧下で脱水しながら5時間反応を継続した後に冷却し、ポリエステル(H)を得た。得られたポリエステル樹脂のTHF可溶分の重量平均分子量は4,000、酸価55KOHmg/g、水酸基価40KOHmg/g、ガラス転移点51℃であった。また、ヒドロキシル基とt−ブチル基のモル比は1.67、カルボキシル基とt−ブチル基のモル比は2.30、t−ブチル基の含有量は7.6重量%であった。
(トナーの製造例)
ビーカー内にプレポリマー(a)14.3部、ポリエステル(H)55部、酢酸エチル78.6部を入れ、攪拌溶解した。次いで別途、離型剤であるライスワックス10部、銅フタロシアニンブルー顔料4部、酢酸エチルを100部ビーズミルに入れ30分間、分散した。2つの液を混合し、TK式ホモミキサーを用いて12000rpmの回転数で5分攪拌した後、ビーズミルで10分間分散処理した。これをトナー材料油性分散液(3)とする。ビーカー内にイオン交換水306部、リン酸三カルシウム10%懸濁液265部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.2部を入れ、TK式ホモミキサーで12000rpmに攪拌しながら、この水分散液(3)に上記トナー材料油性分散液(3)及びケチミン化合物(1)2.7部を加え、30分攪拌を続けながら反応させた。反応後の分散液(粘度:3800mPa・s)を減圧下1.0時間以内に50℃以下の温度で有機溶剤を除去した後、濾別、洗浄、乾燥し、次いで風力分級し、球形状のトナー母体を得た。得られた母体粒子100部、帯電制御剤(オリエント化学社製ボントロン E−84)0.25部をQ型ミキサー(三井鉱山社製)に仕込み、タービン型羽根の周速を50m/secに設定して混合処理した。この場合、その混合操作は、2分間運転、1分間休止を5サイクル行い、合計の処理時間を10分間とした。さらに、疎水性シリカ(H2000、クラリアントジャパン社製)を0.5部添加し、混合処理した。この場合、その混合操作は、周速を15m/secとして30秒混合1分間休止を5サイクル行ない、最終的なトナー(IX)を得た。
[製造例10]
(ポリエステルの製造例)
冷却管、攪拌機及び窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物661部、テレフタル酸250部、無水トリメリット酸61部を投入し、常圧窒素気流下で、210℃で10時間縮合反応した。
次いで4−t−ブチル安息香酸28部を投入し、210℃で5時間縮合反応を継続した。更に10〜15mmHgの減圧下で脱水しながら5時間反応を継続した後に冷却し、ポリエステル(I)を得た。得られたポリエステル樹脂のTHF可溶分の重量平均分子量は30,500、酸価15KOHmg/g、水酸基価10KOHmg/g、ガラス転移点66℃であった。また、ヒドロキシル基とt−ブチル基のモル比は1.70、カルボキシル基とt−ブチル基のモル比は1.13、t−ブチル基の含有量は2.8重量%であった。
(トナーの製造例)
ビーカー内にプレポリマー(b)14.3部、ポリエステル(I)55部、酢酸エチル78.6部を入れ、攪拌溶解した。次いで別途、離型剤であるライスワックス10部、銅フタロシアニンブルー顔料4部、酢酸エチルを100部ビーズミルに入れ30分間、分散した。2つの液を混合し、TK式ホモミキサーを用いて12000rpmの回転数で5分攪拌した後、ビーズミルで10分間分散処理した。これをトナー材料油性分散液(4)とする。ビーカー内にイオン交換水306部、リン酸三カルシウム10%懸濁液265部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.2部を入れ、TK式ホモミキサーで12000rpmに攪拌しながら、この水分散液(4)に上記トナー材料油性分散液(4)及びケチミン化合物(1)2.7部を加え、30分攪拌を続けながら反応させた。反応後の分散液(粘度:7800mPa・s)を減圧下1.0時間以内に50℃以下の温度で有機溶剤を除去した後、濾別、洗浄、乾燥し、次いで風力分級し、球形状のトナー母体を得た。得られた母体粒子100部、帯電制御剤(オリエント化学社製ボントロン E−84)0.25部をQ型ミキサー(三井鉱山社製)に仕込み、タービン型羽根の周速を50m/secに設定して混合処理した。この場合、その混合操作は、2分間運転、1分間休止を5サイクル行い、合計の処理時間を10分間とした。さらに、疎水性シリカ(H2000、クラリアントジャパン社製)を0.5部添加し、混合処理した。この場合、その混合操作は、周速を15m/secとして30秒混合1分間休止を5サイクル行ない、最終的なトナー(X)を得た。
上述した、トナー(I)〜(X)で用いたポリエステル樹脂A〜Iの物性を表1に示す。
Figure 2006003584
[評価方法]
製造例1〜10により得られたトナー(I)〜(X)について、低温定着性、耐高温オフセット性、耐熱保存性を評価した。評価方法は下記に示すとおりである。
また、評価結果を表2に示す。
(定着性評価)
定着ローラーとしてテフロン(登録商標)ローラーを使用した(株)リコー製複写機 MF2200定着部を改造した装置を用いて、これにリコー製のタイプ6200紙をセットし複写テストを行なった。定着温度を変化させてコールドオフセット温度(定着下限温度)とホットオフセット温度(耐ホットオフセット温度)を求めた。従来の低温定着トナーの定着下限温度は140〜150℃程度である。なお、低温定着の評価条件は、紙送りの線速度を120〜150mm/sec、面圧1.2Kgf/cm2、ニップ幅3mm、高温オフセットの評価条件は紙送りの線速度を50mm/sec、面圧2.0Kgf/cm2、ニップ幅4.5mmと設定した。各特性評価の基準は以下の通りである。
低温定着性(5段階評価)
良 ◎:130℃未満、○:130〜140℃、□:140〜150℃、△:150〜160℃、:160℃以上 悪
ホットオフセット性(5段階評価)
良 ◎:201℃以上、○:200〜191℃、□:190〜181℃、△:180〜171℃、×:170℃以下 悪
(耐熱保存性評価)
トナー試料20gを20mlのガラス瓶に入れ、50回程度ガラス瓶をタッピングし試料を密に固めた後、50℃の高温槽に24時間放置し、その後針入度試験器を用いて針入度を以下のように求めた。
(良)◎:貫通、○:〜25mm、□:25〜20mm、△:20〜15mm、×:15mm以下(悪)
Figure 2006003584
上記のように、本発明の静電荷現像用トナーは、優れた低温定着性を実現させながら、耐高温オフセット性、耐熱保存性をも有しているので、電子写真や静電記録用の静電荷像現像用トナー及びトナーを用いた現像剤として利用することができる。

Claims (15)

  1. 少なくとも結着樹脂、着色剤からなる静電荷像現像用トナーであって、該結着樹脂が少なくともポリエステル樹脂を含み、該ポリエステル樹脂の末端が、tert−ブチル基を有する、下記の一般式(1)又は一般式(2)で表される基によって封止されていることを特徴とする静電荷像現像用トナー。
    Figure 2006003584
  2. 前記ポリエステル樹脂のヒドロキシル基と前記tert−ブチル基とのモル比が0.50〜5.00の範囲であることを特徴とする請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
  3. 前記ポリエステル樹脂のカルボキシル基と前記tert−ブチル基とのモル比が0.02〜5.00の範囲であることを特徴とする請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
  4. 前記ポリエステル樹脂における前記末端基の含有量が1.0〜10.0重量%であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
  5. 前記ポリエステル樹脂のTHF可溶分の重量平均分子量が1,000〜30,000であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
  6. 前記ポリエステル樹脂のガラス転移点が35〜65℃であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
  7. 前記ポリエステル樹脂の酸価が1.0〜50.0KOHmg/gであることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
  8. 前記トナーの酸価が0.5〜40.0KOHmg/gであることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
  9. 前記トナーのガラス転移点が40〜70℃であることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
  10. 前記トナーの体積平均粒径が3〜8μmであることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
  11. 前記トナーのDv/Dnが1.25以下であることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
  12. 前記トナーの平均円形度が0.92〜1.00であることを特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
  13. 前記トナーのBET比表面積が1.0〜6.0m/gであることを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
  14. 前記トナーが有機溶媒中で活性水素基を有する化合物と反応可能な部位を有する重合体及び着色剤を溶解または分散させ、得られた溶液または分散液を水系溶媒中で分散させ、該活性水素基を有する化合物と反応可能な部位を有する重合体を反応させた後、もしくは反応させながら、該有機溶媒を除去し、洗浄、乾燥したトナーであることを特徴とする請求項1〜13のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
  15. 請求項1〜14のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーとキャリアとを有する二成分現像剤。
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