JP2010014758A - 画像形成用トナー、画像形成装置、画像形成方法、およびプロセスカートリッジ - Google Patents

画像形成用トナー、画像形成装置、画像形成方法、およびプロセスカートリッジ Download PDF

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Abstract

【課題】熱特性、耐熱保存安定性、および透明性に優れた画像形成用トナー、画像形成装置、画像形成方法、およびプロセスカートリッジを提供することを目的とする。
【解決手段】少なくとも結着樹脂として、ポリヒドロキシカルボン酸骨格を含有するポリエステルジオール(b11)と(b11)以外のポリエステルジオール(b12)とを、伸長剤とともに反応させて得られる直鎖状のポリエステル系樹脂(b1)を含有することを特徴とする画像形成用トナー。
【選択図】なし

Description

本発明は、複写機、静電印刷、プリンター、ファクシミリ、静電記録等の電子写真方式の画像形成に用いられるトナー、並びに該トナーを用いた画像形成装置、画像形成方法、及びプロセスカートリッジに関する。
従来から電子写真方式の画像形成装置等において、電気的または磁気的に形成された潜像は、画像形成用トナー(以下、単に「トナー」と称することもある)によって顕像化されている。例えば、電子写真法では、感光体上に静電荷像(潜像)を形成し、次いで、該潜像をトナーにより現像して、トナー画像を形成している。トナー画像は、通常、紙等の転写材上に転写され、次いで、紙等の転写材上に定着される。トナー像を転写紙上に定着工程においては、そのエネルギー効率の良さから、加熱ローラ定着方式や加熱ベルト定着方式といった熱定着方式が広く一般に用いられている。
近年では、画像形成装置の高速化、省エネルギー化に対する市場からの要求は益々大きくなり、低温定着性と透明性に優れ、高品位な画像を提供できるトナーが求められている。しかしながら、トナーの低温定着性を達成するためにはバインダー樹脂の軟化点を低くする必要がある。バインダー樹脂の軟化点が低いと、定着時にトナー像の一部が定着部材の表面に付着し、これがコピー用紙上に転移する、いわゆるオフセット(以下、ホットオフセットとも呼ぶ)が発生する。また、トナーの耐熱性が低下し、特に高温環境下においてトナー粒子同士が融着する、いわゆるブロッキングが発生する。その他に、現像器内においてもトナーが現像器内部やキャリアに融着して汚染する問題や、トナーが感光体表面にフィルミングしやすくなる問題があった。
こうした課題に対してなされた対応の一つに結着樹脂の改良によるトナー物性改良があり、ポリ乳酸を含有するポリエステル樹脂を使用したトナーが保存安定性、低温定着性、耐オフセット性、環境安定性、及び環境保全性に優れたものとして提案されている。従来トナー用途に用いられてきたポリエステル樹脂に較べ、ポリ乳酸を含有するポリエステル樹脂の熱特性を充分制御できていないため、樹脂の処方量、製造工法に制約が多い上、充分な保存安定性、低温定着性、耐オフセット性を得るに至っていない。(特許文献1、2参照)。
特開2006−208455号公報 特開2006−091278号公報
本発明は従来技術における上記の事情に鑑みてなされたものである。すなわち、熱特性、耐熱保存安定性、および透明性に優れた画像形成用トナー、画像形成装置、画像形成方法、およびプロセスカートリッジを提供するものである。
本発明者らは、上記の課題について鋭意検討を行った結果、本発明に到達した。即ち、本発明は以下の構成よりなる。
(1)少なくとも結着樹脂として、ポリヒドロキシカルボン酸骨格を含有するポリエステルジオール(b11)と(b11)以外のポリエステルジオール(b12)とを、伸長剤とともに反応させて得られる直鎖状のポリエステル系樹脂(b1)を含有することを特徴とする画像形成用トナー。
(2)少なくとも結着樹脂として、ポリヒドロキシカルボン酸骨格を含有するポリエステルジオール(b11)と(b11)以外のポリエステルジオール(b12)とを、伸長剤とともに反応させて得られる直鎖状のポリエステル系樹脂(b1)を含有する画像形成用トナーであって、かつ、前記(b11)のポリヒドロキシカルボン酸骨格を形成するモノマーが光学活性モノマーであり、モノマー成分換算で光学純度X(%)=|X(L体)−X(D体)|〔ただし、X(L体)は光学活性モノマー換算でのL体比率(モル%)、X(D体)は光学活性モノマー換算でのD体比率(モル%)を表す〕が80%以下であるか、あるいは全結着樹脂中の樹脂(b1)の含有量Y(質量%)と、モノマー成分換算における光学純度X(モル%)=|X(L体)−X(D体)|〔ただし、X(L体)は光学活性モノマー換算でのL体比率(モル%)、X(D体)は光学活性モノマー換算でのD体比率(モル%)を表す〕の関係がY≦−1.5X+220(80<X≦100)を満たすことを特徴とする請求項1記載の画像形成用トナー。
(3)前記ポリエステル系樹脂(b1)において、ポリヒドロキシカルボン酸骨格を含有するポリエステルジオール(b11)と(b11)以外のポリエステルジオール(b12)との質量比が31:69〜90:10であることを特徴とする前記(1)又は(2)に記載の画像形成用トナー。
(4)前記ポリヒドロキシカルボン酸骨格を含有するポリエステルジオール(b11)のポリヒドロキシカルボン酸骨格が炭素数2〜6のヒドロキシカルボン酸が重合した骨格であることを特徴とする前記(1)〜(3)のいずれか1項に記載の画像形成用トナー。
(5)前記ポリヒドロキシカルボン酸骨格を含有するポリエステルジオール(b11)のポリヒドロキシカルボン酸骨格がヒドロキシカルボン酸を直接脱水縮合して得られることを特徴とする前記(1)〜(4)のいずれか1項に記載の画像形成用トナー。
(6)前記ポリエステル系樹脂(b1)以外の結着樹脂として、ビニル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂の群から選ばれる少なくとも1種の樹脂を含有することを特徴とする前記(1)〜(5)のいずれか1項に記載の画像形成用トナー。
(7)前記画像形成用トナーが、さらにワックス(c)、および(c)にビニルポリマー鎖がグラフトした変性ワックス(d)を含有することを特徴とする前記(1)〜(6)のいずれか1項に記載の画像形成用トナー。
(8)前記画像形成用トナーが、少なくとも樹脂(b1)を含む結着樹脂と着色剤とを含むトナー構成成分を溶融混練した後に粉砕されることにより得られた粒子からなることを特徴とする前記(1)〜(7)のいずれか1項に記載の画像形成用トナー。
(9)静電潜像担持体と、該静電潜像担持体表面を帯電させる帯電手段と、帯電された静電潜像担持体表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像をトナーを用いて現像して可視像を形成する現像手段と、前記可視像を記録媒体に転写する転写手段と、前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着手段とを少なくとも有する画像形成装置であって、前記トナーが、前記(1)〜(8)のいずれか1項に記載の画像形成用トナーであることを特徴とする画像形成装置。
(10)静電潜像担持体表面を帯電させる帯電工程と、帯電された静電潜像担持体表面を露光して静電潜像を形成する露光工程と、前記静電潜像をトナーを用いて現像して可視像を形成する現像工程と、前記可視像を記録媒体に転写する転写工程と、前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着工程とを少なくとも含む画像形成方法であって、前記トナーが、前記(1)〜(8)のいずれか1項に記載の画像形成用トナーであることを特徴とする画像形成方法。
(11)静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に形成された静電潜像をトナーを用いて現像し可視像を形成する現像手段とを少なくとも有し、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジであって、前記トナーが、前記(1)〜(8)のいずれか1項に記載の画像形成用トナーであることを特徴とするプロセスカートリッジ。
本発明によると、熱特性、耐熱保存安定性、および透明性に優れた画像形成用トナー、画像形成装置、画像形成方法、およびプロセスカートリッジを提供することができる。
本発明の、ポリヒドロキシカルボン酸骨格を含有するポリエステルジオール(b11)と(b11)以外のポリエステルジオール(b12)を、伸長剤とともに反応させて得られる直鎖状のポリエステル系樹脂(b1)において、直鎖状のポリエステルを得るためには、(b11)、(b12)および伸長剤が、それぞれ2官能である必要がある。いずれかが3官能以上であると、架橋反応が進行し直鎖状のポリエステルを得ることができない。
直鎖状のポリエステルは構造が単純であり分子量、これによって生じる物性(熱特性、他樹脂との相溶性など)の制御が容易である。また、本発明における直鎖状のポリエステル樹脂は(b11)と(b12)のユニットから構成され、(b12)のユニットに用いるポリエステル種、分子量、構造によっても(b1)の物性制御が可能になることがメリットであり、従来の乳酸を含有する組成物に対し、物性制御手段を明確に具備させたことが特徴である。
(b11)を構成するポリヒドロキシカルボン酸骨格は、ヒドロキシカルボン酸が重合した骨格を有し、ヒドロキシカルボン酸を直接脱水縮合する方法、あるいは、対応する環状エステルを開環重合する方法で形成できる。組成設計の自由度が高いという観点から、ヒドロキシカルボン酸を直接脱水縮合する方法が好ましい。ヒドロキシカルボン酸としては、脂肪族ヒドロキシカルボン酸(グリコール酸、乳酸、ヒドロキシ酪酸等)、芳香族ヒドロキシカルボン酸(サリチル酸、クレオソート酸、マンデル酸、バーリン酸、シリング酸等)あるいはこれらの混合物が挙げられ、対応する環状エステルとしては、グリコリド、ラクチド、γ−ブチロラクトン、6−バレロラクトン等が挙げられる。これらのうちで、透明性と熱特性の観点から、ポリヒドロキシカルボン酸骨格を形成するモノマーとしては、脂肪族ヒドロキシカルボン酸および環状エステルが好ましく、さらに好ましくは炭素数2〜6のヒドロキシカルボン酸(対応する環状エステルも含める)であり、特に好ましくはグリコール酸、乳酸、グリコリド、ラクチドであり、最も好ましくは、グリコール酸および乳酸である。
ポリヒドロキシカルボン酸骨格を形成するモノマーが乳酸のように光学活性モノマーの場合、モノマー成分換算で光学純度X(%)=|X(L体)−X(D体)|〔ただし、X(L体)は光学活性モノマー換算でのL体比率(%)、X(D体)は光学活性モノマー換算でのD体比率(%)を表す〕が80%以下であることが好ましく、さらに好ましくは60%以下である。この範囲であると、ポリエステル樹脂(b1)の結晶性が低下し、結晶化に由来する他のトナー構成成分との分散不良を防止できる。
ポリヒドロキシカルボン酸骨格を形成する際に、後述のジオール(11)を添加して共重合することで、ポリヒドロキシカルボン酸骨格を含有するポリエステルジオール(b11)が得られる。ジオールとして好ましいものは、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、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)のアルキレンオキサイド(アルキレンオキサイドを以下AOと略記する、具体例としてはエチレンオキサイド(以下EOと略記)、プロピレンオキサイド(以下POと略記)、ブチレンオキサイド(以下BOと略記)などが挙げられる)付加物(付加モル数2〜30)、およびこれらの併用であり、さらに好ましくは、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、ビスフェノールAのAO付加物であり、特に好ましくは1,3−プロピレングリコールである。
(b11)以外のポリエステルジオール(b12)は、後述のポリエステル樹脂のうち、ジオール(11)とジカルボン酸(13)の反応物と同様のものが使用可能であり、重合時にジオールとジカルボン酸の仕込み比率を調整して、水酸基を過剰にすることで得られる。(b12)として好ましいものは、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、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)のAO(EO、PO、BOなど)付加物(付加モル数2〜30)、およびこれらの併用から選ばれる1種以上のジオールと、テレフタル酸、イソフタル酸、アジピン酸、コハク酸、およびこれらの併用から選ばれる1種以上のジカルボン酸との反応物である。
(b11)および(b12)の水酸基価は,(b1)の物性調整の観点から、3〜224が好ましく、さらに好ましくは5〜112、最も好ましくは10〜56である。
樹脂(b)の数平均分子量(ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにて測定、測定法の詳細は後述する,Mnと略記)、融点(DSCにて測定)、ガラス転移温度(Tg)は用途によって好ましい範囲に適宜調整すればよい.
本発明緒におけるTgは、DSC測定またはフローテスタ測定(DSCでは測定できない場合)からもとめられる価である.
DSCで測定の場合は,セイコー電子工業(株)製DSC20,SSC/580を用いて,ASTM D3418−82に規定の方法(DSC法)で測定される.
フローテスター測定には島津製作所製の高架式フローテスターCFT500型を用いる。フローテスター測定の条件は下記のとおりであり、以下,測定は全てこの条件で行われる.
(フローテスター測定条件)
荷重 30kg/cm
昇温速度 3.0℃/min
ダイ口径 0.50mm
ダイ長さ 10.0mm
(b11)および(b12)の数平均分子量(以下、Mnと略記)は、(b1)の物性調整の観点から、500〜3万が好ましく、さらに好ましくは1000〜2万、最も好ましくは2000〜5000である。
樹脂(b1)のMnは、好ましくは1,000〜500万、さらに好ましくは2,000〜50万である。樹脂(b1)の融点は、好ましくは20℃〜200℃、さらに好ましくは80℃〜180℃である。樹脂(b1)のTgは、好ましくは20℃〜100℃、さらに好ましくは40℃〜800℃である。
(b11)と(b12)との伸長に用いる伸長剤としては、(b11)および(b12)に含有される水酸基と反応可能な官能基を2つ有しているものであれば、特に制限されないが、後述のジカルボン酸(13)およびその無水物、ポリイソシアネート(15)、ポリエポキシド(19)のうち、2官能のものが挙げられる。これらのうち、(b11)および(b12)との相溶性の観点から、好ましいものは、ジイソシアネート化合物、ジカルボン酸化合物であり、さらに好ましくはジイソシアネート化合物である。具体的には、コハク酸、アジピン酸、マレイン酸およびその無水物、フマール酸およびその無水物、、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、1,3−および/または1,4−フェニレンジイソシアネート、2,4−および/または2,6−トリレンジイソシアネート(TDI)、2,4’−および/または4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、ジシクロヘキシルメタンー4,4’−ジイソシアネート(水添MDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ビスフェノールAジグリシジルエーテル等が挙げられ、これらのうち、好ましいものは、コハク酸、アジピン酸、イソフタル酸、テレフタル酸、マレイン酸(およびその無水物)、フマール酸(およびその無水物)、HDI、IPDIであり、もっとも好ましくはマレイン酸(およびその無水物)、フマール酸(およびその無水物)、およびIPDIである。
(b1)中の伸長剤の含有量は、透明性と熱特性の観点から、好ましくは0.1〜30質量%であり、さらに好ましくは1〜20質量%である。
全結着樹脂に含有される直鎖状ポリエステル樹脂(b1)の含有量は、用途によって好ましい範囲に適宜調整すればよいが、分散性の観点から、好ましくは、全結着樹脂に対して40〜100質量%であり、さらに好ましくは60〜100質量%である。樹脂(b1)に含有されるヒドロキシカルボン酸が乳酸のように光学活性モノマーの場合でも、モノマー成分換算で光学純度が80%以下であれば上記の含有量が好ましい。モノマー成分換算で光学純度が80%を越える場合は、分散性の観点から、全結着樹脂に対する(b1)の含有量は、全結着樹脂中の樹脂(b1)の含有率Y(%)とXの関係がY≦−1.5X+220を満たすことが好ましい。
直鎖状ポリエステルを構成する、ポリヒドロキシカルボン酸骨格を含有するポリエステルジオール(b11)と(b11)以外のポリエステルジオール(b12)との質量比は、好ましくは31:69〜90:10であり、樹脂粒子(C)の透明性と熱特性の観点から、さらに好ましくは、40:60〜80:20である。
本発明のトナーは少なくとも上述の直鎖状のポリエステル(b1)を結着樹脂として含有するが、直鎖状ポリエステル(b1)に他の樹脂を併用することができる。直鎖状ポリエステル(b1)に併用する結着樹脂として、公知のいかなる樹脂を併用してもよく、例えば、ビニル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ケイ素系樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、アニリン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリカーボネート樹脂等が挙げられる。このうち好ましいものは、ビニル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、およびそれらの併用であり、さらに好ましいのは、ポリウレタン樹脂、およびポリエステル樹脂であり、とくに好ましいのは、1,2−プロピレングリコールを構成単位として含有する、ポリエステル樹脂およびポリウレタン樹脂である。
尚,(B1)以外の樹脂として,ポリα-ヒドロキシカルボン酸骨格を含有するポリエステルジオール(b11)と後述の3〜8価またはそれ以上のポリオール(12)を、伸長剤で伸長した非線形ポリエステル樹脂を用いることもできる。
以下、好ましい樹脂であるビニル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、およびエポキシ樹脂につき、詳細に説明する。ビニル樹脂は、ビニルモノマーを単独重合または共重合したポリマーである。ビニルモノマーとしては、下記(1)〜(10)が挙げられる。
(1)ビニル炭化水素:
(1−1)脂肪族ビニル炭化水素:アルケン類、例えばエチレン、プロピレン、ブテン、イソブチレン、ペンテン、ヘプテン、ジイソブチレン、オクテン、ドデセン、オクタデセン、前記以外のα−オレフイン等;アルカジエン類、例えばブタジエン、イソプレン、1,4−ペンタジエン、1,6−ヘキサジエン、1,7−オクタジエン。
(1−2)脂環式ビニル炭化水素:モノ−もしくはジ−シクロアルケンおよびアルカジエン類、例えばシクロヘキセン、(ジ)シクロペンタジエン、ビニルシクロヘキセン、エチリデンビシクロヘプテン等;テルペン類、例えばピネン、リモネン、インデン等。
(1−3)芳香族ビニル炭化水素:スチレンおよびそのハイドロカルビル(アルキル、シクロアルキル、アラルキルおよび/またはアルケニル)置換体、例えばα−メチルスチレン、ビニルトルエン、2,4−ジメチルスチレン、エチルスチレン、イソプロピルスチレン、ブチルスチレン、フェニルスチレン、シクロヘキシルスチレン、ベンジルスチレン、クロチルベンゼン、ジビニルベンゼン、ジビニルトルエン、ジビニルキシレン、トリビニルベンゼン等;およびビニルナフタレン。
(2)カルボキシル基含有ビニルモノマーおよびその金属塩:
炭素数3〜30の不飽和モノカルボン酸、不飽和ジカルボン酸ならびにその無水物およびそのモノアルキル(炭素数1〜24)エステル、例えば(メタ)アクリル酸、(無水)マレイン酸、マレイン酸モノアルキルエステル、フマル酸、フマル酸モノアルキルエステル、クロトン酸、イタコン酸、イタコン酸モノアルキルエステル、イタコン酸グリコールモノエーテル、シトラコン酸、シトラコン酸モノアルキルエステル、桂皮酸等のカルボキシル基含有ビニルモノマー。なお、上記(メタ)アクリル酸とは、アクリル酸および/またはメタアクリル酸を意味し、以下同様の記載法を用いる。
(3)スルホン基含有ビニルモノマー、ビニル硫酸モノエステル化物およびこれらの塩:
炭素数2〜14のアルケンスルホン酸、例えばビニルスルホン酸、(メタ)アリルスルホン酸、メチルビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸;およびその炭素数2〜24のアルキル誘導体、例えばα−メチルスチレンスルホン酸等;スルホ(ヒドロキシ)アルキル−(メタ)アクリレートもしくは(メタ)アクリルアミド、例えば、スルホプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−(メタ)アクリロキシプロピルスルホン酸、2−(メタ)アクリロイルアミノ−2,2−ジメチルエタンスルホン酸、2−(メタ)アクリロイルオキシエタンスルホン酸、3−(メタ)アクリロイルオキシ−2−ヒドロキシプロパンスルホン酸、2−(メタ)アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、3−(メタ)アクリルアミド−2−ヒドロキシプロパンスルホン酸、アルキル(炭素数3〜18)アリルスルホコハク酸、ポリ(n=2〜30)オキシアルキレン(エチレン、プロピレン、ブチレン:単独、ランダム、ブロックでもよい)モノ(メタ)アクリレートの硫酸エステル[ポリ(n=5〜15)オキシプロピレンモノメタクリレート硫酸エステル等]、ポリオキシエチレン多環フェニルエーテル硫酸エステルおよび下記一般式(1−1)〜(1−3)で示される硫酸エステルもしくはスルホン酸基含有モノマー;ならびそれらの塩等。
Figure 2010014758
(式中、Rは炭素数1〜15のアルキル基、Aは炭素数2〜4のアルキレン基を示し、nが複数の場合同一でも異なっていてもよく、異なる場合はランダムでもブロックでもよい。Arはベンゼン環を示し、nは1〜50の整数を示し、R’はフッ素原子で置換されていてもよい炭素数1〜15のアルキル基を示す。)
(4)燐酸基含有ビニルモノマーおよびその塩:
(メタ)アクリロイルオキシアルキル(C1〜C24)燐酸モノエステル、例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリロイルホスフェートフェニル−2−アクリロイロキシエチルホスフェート(メタ)アクリロイルオキシアルキル(炭素数1〜24)ホスホン酸類、例えば2−アクリロイルオキシエチルホスホン酸。
なお、上記(2)〜(4)の塩としては、金属塩、アンモニウム塩、およびアミン塩(4級アンモニウム塩を含む)が挙げられる。金属塩を形成する金属としては、Al、Ti、Cr、Mn、Fe、Zn、Ba、Zr、Ca、Mg、Na、およびK等が挙げられる。好ましくはアルカリ金属塩、およびアミン塩であり、さらに好ましくは、ナトリウム蝋および炭素数3〜20の3級モノアミンの塩である。
(5)ヒドロキシル基含有ビニルモノマー:
ヒドロキシスチレン、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、(メタ)アリルアルコール、クロチルアルコール、イソクロチルアルコール、1−ブテン−3−オール、2−ブテン−1−オール、2−ブテン−1,4−ジオール、プロパルギルアルコール、2−ヒドロキシエチルプロペニルエーテル、庶糖アリルエーテル等
(6)含窒素ビニルモノマー:
(6−1)アミノ基含有ビニルモノマー:アミノエチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、t−ブチルアミノエチルメタクリレート、N−アミノエチル(メタ)アクリルアミド、(メタ)アリルアミン、モルホリノエチル(メタ)アクリレート、4−ビニルピリジン、2−ビニルピリジン、クロチルアミン、N,N−ジメチルアミノスチレン、メチルα−アセトアミノアクリレート、ビニルイミダゾール、N−ビニルピロール、N−ビニルチオピロリドン、N−アリールフェニレンジアミン、アミノカルバゾール、アミノチアゾール、アミノインドール、アミノピロール、アミノイミダゾール、アミノメルカプトチアゾール、これらの塩等
(6−2)アミド基含有ビニルモノマー:(メタ)アクリルアミド、N−メチル(メタ)アクリルアミド、N−ブチルアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、N,N’−メチレン−ビス(メタ)アクリルアミド、桂皮酸アミド、N、N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジベンジルアクリルアミド、メタクリルホルムアミド、N−メチルN−ビニルアセトアミド、N−ビニルピロリドン等
(6−3)ニトリル基含有ビニルモノマー:(メタ)アクリロニトリル、シアノスチレン、シアノアクリレート等
(6−4)4級アンモニウムカチオン基含有ビニルモノマー:ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、ジアリルアミン等の3級アミン基含有ビニルモノマーの4級化物(メチルクロライドジメチル硫酸、ベンジルクロライド、ジメチルカーボネート等の4級化剤を用いて4級化したもの)
(6−5)ニトロ基含有ビニルモノマー:ニトロスチレン等
(7)エポキシ基含有ビニルモノマー:
グルシジル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、p−ビニルフェニルフェニルオキサイド等
(8)ハロゲン元素含有ビニルモノマー:
塩化ビニル、臭化ビニル、塩化ビニリデン、アリルクロライドクロルスチレンVIブロムスチレン、ジクロルスチレン、クロロメチルスチレン、テトラフルオロスチレン、クロロプレン等
(9)ビニルエステル、ビニル(チオ)エーテル、ビニルケトン、ビニルスルホン類:
(9−1)ビニルエステル例えば酢酸ビニル、ビニルブチレート、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、ジアリルフタレート、ジアリルアジペート、イソプロペニルアセテート、ビニルメタクリレート、メチル4−ビニルベンゾエート、シクロヘキシルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、ビニルメトキシアセテート、ビニルベンゾエート、エチルα−エトキシアクリレート、炭素数1〜50のアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレート[メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、ヘキサデシル(メタ)アクリレート、ヘプタデシル(メタ)アクリレート、エイコシル(メタ)アクリレート等]、ジアルキルフマレート(フマル酸ジアルキルエステル)(2個のアルキル基は、炭素数2〜8の、直鎖、分枝鎖もしくは脂環式の基であるルジアルキルマレエート(マレイン酸ジアルキルエステル)(2個のアルキル基は、炭素数2〜8の、直鎖、分枝鎖もしくは脂環式の基である)、ポリ(メタ)アリロキシアルカン類[ジアリロキシエタン、トリアリロキシエタン、テトラアリロキシエタン、テトラアリロキシプロパン、テトラアリロキシブタン、テトラメタアリロキシエタン等]等、ポリアルキレングリコール鎖を有するビニルモノマー[ポリエチレングリコール(分子量300)モノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(分子量500)モノアクリレート、メチルアルコールEO10モル付加物(メタ)アクリレートラウリルアルコールEO30モル付加物(メタ)アクリレート等]、ポリ(メタ)アクリレート類[多価アルコール類のポリ(メタ)アクリレート:エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート等]等
(9−2)ビニル(チオ)エーテル、例えばビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルプロピルエーテル、ビニルブチルエーテル、ビニル2−エチルヘキシルエーテル、ビニルフェニルエーテル、ビニル2−メトキシエチルエーテル、メトキシブタジエン、ビニル2−ブトキシエチルエーテル、3,4−ジヒドロ12−ピラン、2−ブトキシ−2,−ビニロキシジエチルエーテル、ビニル2−エチルメルカプトエチルエーテル、アセトキシスチレン、フェノキシスチレン等
(9−3)ビニルケトン、例えばビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルフェニルケトン;ビニルスルホン、例えばジビニルサルファイド、p−ビニルジフェニルサルファイドビニルエチルサルファイド、ビニルエチルスルフォン、ジビニルスルフォン、ジビニルスルフォキサイド等
(10)その他のビニルモノマー:
イソシアナトエチル(メタ)アクリレート、m−イソプロペニル−α,α−ジメチルベンジルイソシアネート等
ビニル樹脂としては、上記(1)〜(10)の任意のモノマー同士を、2元またはそれ以上の個数で任意の割合で共重合したポリマーが挙げられるが、例えば、スチレン−(メタ)アクリル酸エステル−(メタ)アクリル酸共重合体、スチレン−ブタジエン−(メタ)アクリル酸共重合体、(メタ)アクリル酸一アクリル酸エステル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−(メタ)アクリル酸一ジビニルベンゼン共重合体、スチレン−スチレンスルホン酸一(メタ)アクリル酸エステル共重合体およびこれらの共重合体の塩などが挙げられる。これらのうち好ましいものは、構成単位としてアクリル酸エステルを20〜80%含有する共重合体である。
ポリエステル樹脂としては、ポリオールとポリカルボン酸またはその酸無水物またはその低級アルキルエステルとの重縮合物、およびこれらの重縮合物の金属塩などが挙げられる。ポリオールとしてはジオール(11)および3〜8価またはそれ以上のポリオール(12)が、ポリカルボン酸またはその酸無水物またはその低級アルキルエステルとしては、ジカルボン酸(13)および3〜6価またはそれ以上のポリカルボン酸(14)およびこれらの酸無水物または低級アルキルエステルが挙げられる。
ポリオールとポリカルボン酸の比率は、水酸基[OH]とカルボキシル基[COOH]の当量比[OH]/[COOH]として、好ましくは2/1〜1/5、さらに好ましくは1.5/1〜1/4、とくに好ましくはl/1.3〜1/3である。
カルボキシル基の含有量を前記の好ましい範囲内とするために、水酸基が過剰なポリエステルをポリカルボン酸で処理してもよい。
ジオール(11)としては、炭素数2〜36のアルキレングリコール(エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−へキサンジオール、オクタンジオール、デカンジオール、ドデカンジオール、テトラデカンジオール、ネオペンチルグリコール、2,2−ジエチルー1,3−プロパンジオールなど):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、ポリテトラメチレンエーテルグリコールなど);炭素数4〜36の脂環式ジオール(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);上記アルキレングリコールまたは脂環式ジオールのAO〔EO、PO、BOなど〕付加物(付加モル数1〜120):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)のAO(AO、PO、BOなど)付加物(付加モル数2〜30);ポリラクトンジオール(ポリε−カプロラクトンジオールなど);およびポリブタジエンジオールなどが挙げられる。
ジオールとしては、上記のヒドロキシル基以外の官能基を有しないジオール以外に、他の官能基を有するジオール(11a)を用いてもよい。(11a)としては、カルボキシル基を有するジオール、スルホン酸基もしくはスルファミン酸基を有するジオールおよびこれらの塩等が挙げられる。
カルボキシル基を有するジオールとしては、ジアルキロールアルカン酸[C6〜24のもの、例えば2,2−ジメチロールプロピオン酸(DMPA)、2,2−ジメチロールブタン酸、2,2−ジメチロールヘブタン酸、2,2−ジメチロールオクタン酸など]が挙げられる。
スルホン酸基もしくはスルファミン酸基を有するジオールとしては、スルファミン酸ジオール[NN−ビス(2−ヒドロキシアルキル)スルファミン酸(アルキル基のC1〜6)またはそのAO付加物(AOとしてはEOまたはPOなど、AOの付加モル数1〜6):例えばN,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)スルファミン酸およびN,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)スルファミン酸PO2モル付加物など]:ビス(2−ヒドロキシエチル)ホスフェートなどが挙げられる。
これらの中和塩基を有するジオールの中和塩基としては、例えば前記炭素数3〜30の3級アミン(トリエチルアミンなど)および/またはアルカリ金属(ナトリウム塩など)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、カルボキシル基を有するジオールビスフェノール類のAO付加物、およびこれらの併用である。
3〜8価またはそれ以上のポリオール(12)としては、炭素数3〜36の3〜8価またはそれ以上の多価脂肪族アルコール(アルカンポリオールおよびその分子内もしくは分子間脱水物、例えばグリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール、ソルビタン、およびポリグリセリン;糖類およびその誘導体、例えばショ糖、およびメチルグルコシド);多価脂肪族アルコールのAO付加物(付加モル数2〜120):トリスフェノール類(トリスフェノールPAなど)のAO付加物(付加モル数2〜30);ノボラック樹脂(フェノールノボラック、クレゾールノボラックなど)のAO付加物(付加モル数2〜30);アクリルポリオール[ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートと他のビニルモノマーの共重合物など];などが挙げられる。これらのうち好ましいものは、3〜8価またはそれ以上の多価脂肪族アルコールおよびノボラック樹脂のAO付加物であり、さらに好ましいものはノボラック樹脂のAO付加物である。
ジカルボン酸(13)としては、炭素数4〜36のアルカンジカルボン酸(コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、ドデカンジカルボン酸、オクタデカンジカルボン酸、デシルコハク酸など)およびアルケニルコハク酸(ドデセニルコハク酸、ペンタデセニルコハク酸、オクタデセニルコハク酸など);炭素数6〜40の脂環式ジカルボン酸〔ダイマー酸(2量化リノール酸)など〕、炭素数4〜36のアルケンジカルボン酸(マレイン酸、フマール酸、シトラコン酸など):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、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。
3〜6価またはそれ以上のポリカルボン酸(14)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、ジカルボン酸(13)または3〜6価またはそれ以上のポリカルボン酸(14)としては、上述のものの酸無水物または炭素数1〜4の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)を用いてもよい。
ポリウレタン樹脂としては、ポリイソシアネート(15)と活性水素含有化合物{水、ポリオール[ジオール(11)〔ヒドロキシル基以外の官能基を有するジオール(11a)を含む〕、および3〜8価またはそれ以上のポリオール(12)]ポリカルボン酸[ジカルボン酸(13)、および3〜6価またはそれ以上のポリカルボン酸(14)]、ポリオールとポリカルボン酸の重縮合により得られるポリエステルポリオール、炭素数6〜12のラクトンの開環重合体、ポリアミン(16)、ポリチオール(17)、およびこれらの併用等}の重付加物、並びに(15)と活性水素含有化合物を反応させてなる末端イソシアネート基プレポリマーと、該プレポリマーのイソシアネート基に対して等量の1級および/または2級モノアミン(18)とを反応させて得られる、アミノ基含有ポリウレタン樹脂が挙げられる。
ジオール(11)、3〜8価またはそれ以上のポリオール(12)、ジカルボン酸(13)、および3〜6価またはそれ以上のポリカルボン酸(14)としては、前記のものが挙げられ、好ましいものも同様である。
ポリイソシアネート(15)としては、炭素数(NCO基中の炭素を除く、以下同様)6〜20の芳香族ポリイソシアネート炭素数2〜18の脂肪族ポリイソシアネート炭素数4〜15の脂環式ポリイソシアネート、炭素数8〜15の芳香脂肪族ポリイソシアネートおよびこれらのポリイソシアネートの変性物(ウレタン基、カルボジイミド基、アロファネート基、ウレア基、ビューレット基、ウレトジオン基、ウレトイミン基、イソシアヌレート基、オキサゾリドン基含有変性物など)およびこれらの2種以上の混合物が挙げられる。
上記芳香族ポリイソシアネートの具体例としては、1,3−および/または14−フェニレンジイソシアネート2,4−および/または2,6−トリレンジイソシアネート(TDI)、粗製TDI、2,4’−および/または4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、粗製MDI[粗製ジアミノフェニルメタン〔ホルムアルデヒドと芳香族アミン(アニリン)またはその混合物との縮合生成物;ジアミノジフェニルメタンと少量(たとえば5〜20%)の3官能以上のポリアミンとの混合物〕のホスゲン化物:ポリアリルポリイソシアネート(PAPI)]、1,5−ナフチレンジイソシアネート4,4’,4”−トリフェニルメタントリイソシアネート、m−およびp−イソシアナトフェニルスルホニルイソシアネートなどが挙げられる。上記脂肪族ポリイソシアネートの具体例としては、エチレンジイソシアネートテトラメチレンジイソシアネートヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、ドデカメチレンジイソシアネート1,6,11−ウンデカントリイソシアネート2,2’4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネートリジ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、ビス(2−イソシアナトエチル)フマレートビス(2−イソシアナトエチル)カーボネート、2−イソシアナトエチル−2,6−ジイソシアナトヘキサノエートなどの脂肪族ポリイソシアネートなどが挙げられる。上記脂環式ポリイソシアネートの具体例としては、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネート(水添MDI)、シクロヘキシレンジイソシアネートメチルシクロヘキシレンジイソシアネート(水添TDI)、ビス(2−イソシアナトエチル)−4−シクロヘキセン−1,2−ジカルボキシレート、2,5−および/または2,6−ノルボルナンジイソシアネートなどが挙げられる。上記芳香脂肪族ポリイソシアネートの具体例としては、m−および/またはp−キシリレンジイソシアネート(XDI)、α,α,α,α,−テトラメチルキシリレンジイソシアネート(TMXDI)などが挙げられる。また、上記ポリイソシアネートの変性物には、ウレタン基、カルボジイミド基、アロファネート基、ウレア基、ビューレット基、ウレトジオン基、ウレトイミン基、イソシアヌレート基、オキサゾリドン基含有変性物などが挙げられる。具体的には、変性MDI(ウレタン変性MDI、カルボジイミド変性MDI、トリヒドロカルビルホスフェート変'性MDIなど)、ウレタン変'性TDIなどのポリイソシアネートの変性物およびこれらの2種以上の混合物[たとえば変性MDIとウレタン変性TDI(イソシアネート含有プレポリマー)との併用]が含まれる。これらのうちで好ましいものは6〜15の芳香族ポリイソシアネート、炭素数4〜12の脂肪族ポリイソシアネートおよび炭素数4〜15の脂環式ポリイソシアネートであり、とくに好ましいものはTDI、MDI、HDI、水添MDI、およびIPDIである。
ポリアミン(16)の例としては、脂肪族ポリアミン類(C2〜Cl8):〔1〕脂肪族ポリアミン{C2〜C6アルキレンジアミン(エチレンジアミン、プロピレンジアミン、トリメチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、へキサメチレンジアミンなど)、ポリアルキレン(C2〜C6)ポリアミン〔ジエチレントリアミン、イミノビスプロピルアミン、ビス(ヘキサメチレン)トリアミン,トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミンなど〕};〔2〕これらのアルキル(C1〜C4)またはヒドロキシアルキル(C2〜C4)置換体〔ジアルキル(C1〜C3)アミノプロピルアミン、トリメチルヘキサメチレンジアミン、アミノエチルエタノールアミン、2,5−ジメチル−2,5−へキサメチレンジアミン、メチルイミノビスプロピルアミンなど〕;〔3〕脂環または複素環含有脂肪族ポリアミン〔3,9−ビス(3−アミノプロピル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカンなど〕;〔4〕芳香環含有脂肪族アミン類(C8〜C15)(キシリレンジアミン、テトラクロル−p−キシリレンジアミンなど)、脂環式ポリアミン(C4〜C15):1,3−ジアミノシクロヘキサンイソホロンジアミン、メンセンジアミン、4,4’−メチレンジシクロヘキサンジアミン(水添メチレンジアニリン)など、複素環式ポリアミン(C4〜C15):ピペラジン、N−アミノエチルビペラジン、1,4−ジアミノエチルビペラジン、1,4ビス(2−アミノ−2−メチルプロピル)ピペラジンなど、芳香族ポリアミン類(C6〜C20):〔1〕非置換芳香族ポリアミン〔1,2−、1,3−および1,4−フェニレンジアミン、2,4−および4,4−ジフェニルメタンジアミン、クルードジフェニルメタンジアミン(ポリフェニルポリメチレンポリアミン)、ジアミノジフェニルスルホン、ベンジジン、チオジアニリン、ビス(3,4−ジアミノフエール)スルホン、2,6−ジアミノピリジン、m−アミノベンジルアミン、トリフェニルメタン−4,4’,4”−トリアミン、ナフチレンジアミンなど;〔2〕核置換アルキル基〔メチル,エチル,n−およびi−プロピルブチルなどのC1〜C4アルキル基〕を有する芳香族ポリアミン、たとえば2.4−および2,6−トリレンジアミン、クルードトリレンジアミン、ジエチルトリレンジアミン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチルジフェニルメタン、4,4’−ビス(O一トルイジン)、ジアニシジン、ジアミノジトリルスルホン、1,3−ジメチル−2,4−ジアミノベンゼン、1,3−ジメチル−2,6−ジアミノベンゼン、1,4−ジイソプロピル−2,5−ジアミノベンゼン、2,4−ジアミノメシチレン、1−メチル−3,5−ジエチル−2,4−ジアミノベンゼン、2,3−ジメチル−1,4−ジアミノナフタレン、2,6−ジメチル−1,5−ジアミノナフタレン、3,3,5,5−テトラメチルベンジジン、3,3,5,5−テトラメチル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,5−ジエチル−3’−メチル−2’,4−ジアミノジフェニルメタン、3,3’−ジエチル−2,2’−ジアミノジフェニルメタン、4,4−ジアミノ−3,3−ジメチルジフェニルメタン、3,3,5,5−テトラエチル−4,4−ジアミノベンゾフェノン、3,3,5,5−テトラエチル−4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,3,5,5−テトライソプロピル−4,4’−ジアミノジフェニルスルホンなど〕、およびこれらの異性体の種々の割合の混合物:〔3〕核置換電子吸引基(Cl,Br,1,Fなどのハロゲン;メトキシ、エトキシなどのアルコキシ基:ニトロ基など)を有する芳香族ポリアミン〔メチレンビス−o−クロロアニリン、4−クロロ−o−フェニレンジアミン、2−クロル−1,4−フェニレンジアミン、3−アミノ−4−クロロアニリン、4−ブロモ−1,3−フェニレンジアミン、2,5−ジクロル−1,4−フェニレンジアミン、5−ニトロ−1,3−フェニレンジアミン、3−ジメトキシ−4−アミノアニリン;4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチル−5,5’−ジブロモ−ジフェニルメタン、3,3−ジクロロベンジジン、3,3−ジメトキシベンジジン、ビス(4−アミノ−3−クロロフェニル)オキシド、ビス(4−アミノ−2−クロロフェニル)プロパン、ビス(4−アミノ−2−クロロフェニル)スルホン、ビス(4−アミノ−3−メトキシフェニル)デカン、ビス(4−アミノフェニル)スルフイドビス(4−アミノフェニル)テルリド、ビス(4−アミノフェニル)セレニド、ビス(4−アミノ−3−メトキシフェニル)ジスルフイド、4,4−メチレンビス(2−ヨードアニリン)、4,4−メチレンビス(2−ブロモアニリン)、4,4−メチレンビス(2−フルオロアニリン)、4−アミノフェニル−2−クロロアニリンなど〕;〔4〕2級アミノ基を有する芳香族ポリアミン〔上記〔1〕〜〔3〕の芳香族ポリアミンの−NH2の一部または全部が−NH−R’(R’はアルキル基たとえばメチル,エチルなどの低級アルキル基)で置き換ったもの〕〔4,4−ジ(メチルアミノ)ジフェニルメタン、1−メチル−2−メチルアミノ−4−アミノベンゼンなど〕、ポリアミドポリアミン:ジカルボン酸(ダイマー酸など)と過剰の(酸lモル当り2モル以上の)ポリアミン類(上記アルキレンジアミン,ポリアルキレンポリアミンなど)との縮合により得られる低分子量ポリアミドポリアミンなど、ポリエーテルポリアミン:ポリエーテルポリオール(ポリアルキレングリコールなど)のシアノエチル化物の水素化物などが挙げられる。
ポリチオール(17)としては、炭素数2〜36のアルカンジチオール(エチレンジチオール、1,4−ブタンジチオール、1,6−ヘキサンジチオールなど)等が挙げられる。
1級および/または2級モノアミン(18)としては、炭素数2〜24のアルキルアミン(エチルアミン、、−ブチルアミン、イソブチルアミンなど)等が挙げられる。
エポキシ樹脂としては、ポリエポキシド(19)の開環重合物、ポリエポキシド(19)と活性水素基含有化合物{水、ポリオール[前記ジオール(11)および3〜8価またはそれ以上のポリオール(12)]、前記ジカルボン酸(13)、前記3〜6価またはそれ以上のポリカルボン酸(14)、前記ポリアミン(16)、前記ポリチオール(17)等}との重付加物、またはポリエポキシド(19)とジカルボン酸(13)または3〜6価またはそれ以上のポリカルボン酸(14)の酸無水物との硬化物などが挙げられる。
本発明に用いるポリエポキシド(19)は、分子中に2個以上のエポキシ基を有していれば、特に限定されない。ポリエポキシド(19)として好ましいものは、硬化物の機械的性質の観点から分子中にエポキシ基を2〜6個有するものである。ポリエポキシド(19)のエポキシ当量(エポキシ基1個当たりの分子量)は、好ましくは65〜1000であり、さらに好ましいのは90〜500である。エポキシ当量が1000を超えると、架橋構造がルーズになり硬化物の耐水性、耐薬品性、機械的強度等の物性が悪くなり、一方、エポキシ当量が65未満のものを合成するのは困難である。
ポリエポキシド(19)の例としては、芳香族系ポリエポキシ化合物、複素環系ポリエポキシ化合物、脂環族系ポリエポキシ化合物あるいは脂肪族系ポリエポキシ化合物が挙げられる。芳香族系ポリエポキシ化合物としては、多価フェノール類のグリシジルエーテル体およびグリシジルエステル体、グリシジル芳香族ポリアミン、並びに、アミノフェノールのグリシジル化物等が挙げられる。多価フェノールのグリシジルエーテル体としては、ビスフェノールFジグリシジルエーテル、ビスフェノールAジグリシジルエーテル、ビスフェノールBジグリシジルエーテル、ビスフェノールADジグリシジルエーテル、ビスフェノールSジグリシジルエーテル、ハロゲン化ビスフェノール、AジグリシジルテトラクロロビスフェノールAジグリシジルエーテル、カテキンジグリシジルエーテル、レゾルシノールジグリシジルエーテル、ハイドロキノンジグリシジルエーテル、ピロガロールトリグリシジルエーテル、1,5−ジヒドロキシナフタリンジグリシジルエーテル、ジヒドロキシビフェニルジグリシジルエーテル、オクタクロロ−4,4’−ジヒドロキシビフェニルジグリシジルエーテル、テトラメチルビフェニルジグリシジルエーテル、ジヒドロキシナフチルクレゾールトリグリシジルエーテル、トリス(ヒドロキシフェニル)メタントリグリシジルエーテル、ジナフチルトリオールトリグリシジルエーテル、テトラキス(4−ヒドロキシフェニル)エタンテトラグリシジルエーテル、p−グリシジルフェニルジメチルトリールビスフェノールAグリシジルエーテル、トリスメチル−tret−ブチル−ブチルヒドロキシメタントリグリシジルエーテル、9,9’−ビス(4−ヒドキシフェニル)フロオレンジグリシジルエーテル、4,4’−オキシビス(1,4−フェニルエチル)テトラクレゾールグリシジルエーテル、4,4’−オキシビス(1,4−フェニルエチル)フェニルグリシジルエーテル、ビス(ジヒドロキシナフタレン)テトラグリシジルエーテル、フェノールまたはクレゾールノボラック樹脂のグリシジルエーテル体、リモネンフェノールノボラック樹脂のグリシジルエーテル体、ビスフェノールA2モルとエピクロロヒドリン3モルの反応から得られるジグリシジルエーテル体、フェノールとグリオキザールグルタールアルデヒド、またはホルムアルデヒドの縮合反応によって得られるポリフェノールのポリグリシジルエーテル体、およびレゾルシンとアセトンの縮合反応によって得られるポリフェノールのポリグリシジルエーテル体等が挙げられる。多価フェノールのグリシジルエステル体としては、フタル酸ジグリシジルエステル、イソフタル酸ジグリシジルエステルテレフタル酸ジグリシジルエステル等が挙げられる。グリシジル芳香族ポリアミンとしては、NN−ジグリシジルアニリン、N,N,N’,N’−テトラグリシジルキシリレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラグリシジルジフェニルメタンジアミン等が挙げられる。さらに、本発明において前記芳香族系として、P−アミノフェノールのトリグリシジルエーテル、トリレンジイソシアネートまたはジフェニルメタンジイソシアネートとグリシドールの付加反応によって得られるジグリシジルウレタン化合物、前記2反応物にポリオールも反応させて得られるグリシジル基含有ポリウレタン(プレ)ポリマーおよびビスフェノールAのアルキレンオキシド(エチレンオキシドまたはプロピレンオキシド)付加物のジグリシジルエーテル体も含む。複素環系ポリエポキシ化合物としては、トリスグリシジルメラミンが挙げられる:脂環族系ポリエポキシ化合物としては、ビニルシクロヘキセンジオキシドリモネンジオキシド、ジシクロペンタジエンジオキシド、ビス(2,3−エポキシシクロペンチル)エーテル、エチレングリコールビスエポキシジシクロペンチルエール、3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキシルメチル−3’,4’−エポキシ−6,−メチルシクロヘキサンカルボキシレートビス(3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキシルメチル)アジペートおよびビス(3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキシルメチル)ブチルアミン、ダイマー酸ジグリシジルエステル等が挙げられる。また、脂環族系としては、前記芳香族系ポリエポキシド化合物の核水添化物も含む;脂肪族系ポリエポキシ化合物としては、多価脂肪族アルコールのポリグリシジルエーテル体、多価脂肪酸のポリグリシジルエステル体、およびグリシジル脂肪族アミンが挙げられる。多価脂肪族アルコールのポリグリシジルエーテル体としては、エチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、テトラメチレングリコールジグリシジルエーテル、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリテトラメチレングリコールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、グリセロールポリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル、ソルビトールポリグリシジルエーテルおよびポリグリセロールポリグリシジルエーテル等が挙げられる。多価脂肪酸のポリグリシジルエステル体としては、ジグリシジルオキサレートジグリシジルマレートジグリシジルスクシネートジグリシジルグルタレート、ジグリシジルアジペートジグリシジルピメレート等が挙げられる。グリシジル脂肪族アミンとしては、N,N,N’,N’−テトラグリシジルヘキサメチレンジアミンが挙げられる。また、本発明において脂肪族系としては、ジグリシジルエーテル、グリシジル(メタ)アクリレートの(共)重合体も含む。これらのうち、好ましいのは、脂肪族系ポリエポキシ化合物および芳香族系ポリエポキシ化合物である。本発明のポリエポキシドは、2種以上併用しても差し支えない。
本発明において、ポリエステル樹脂等のポリウレタン樹脂以外の樹脂の、数平均分子量(Mn)、および重量平均分子量(以下、Mwと略記)は、テトラヒドロフラン(THF)可溶分について、ゲルパーミエーションクロマトグラフイー(GPC)を用いて以下の条件で測定される。
装置(一例) :東ソー製HLC−8120
カラム(一例) :TSKgelGMHXL(2本)
:TSKgelMultiporeHXL−M(1本)
試料溶液 :0.25%のTHF溶液
溶液注入量 :100μl
流量 :1ml/分
測定温度 :40℃
検出装置 :屈折率検出器
基準物質 :東ソー製標準ポリスチレン(TSKstandardPOLYSTYRENE)12点(分子量500 1050 2800 5970 9100 18100 37900 96400 190000 355000 1090000 2890000)
また、ポリウレタン樹脂のMnおよびMwは、GPCを用いて以下の条件で測定される。
装置(一例) :東ソー製HLC−8220GPC
カラム(一例) :GuardcolumnαTSKgelα−M
試料溶液 :0.125%のジメチルホルムアミド溶液
溶液注入量 :100μl
流量 :1ml/分
温度 :40℃
検出装置 :屈折率検出器
基準物質 :東ソー製標準ポリスチレン(TSKstandardPOLYSTYRENE)12点(分子量500 1050 2800 5970 9100 18100 37900 96400 190000 355000 1090000 2890000)
本発明におけるTgは、DSC測定またはフローテスター測定(DSCで測定できない場合)から求められる値である。
DSCで測定の場合は、セイコー電子工業(株)製DSC20、SSC/580を用いて、ASTMD3418−82に規定の方法(DSC法)で測定される。フローテスター測定には、島津製作所製の高架式フローテスターCFT500型を用いる。フローテスター測定の条件は下記のとおりであり、以下測定は全てこの条件で行われる。(フローテスター測定条件)荷重:30kg/cm2、昇温速度:3.0℃/min、ダイ径:0.50mm、タイ長さ:10.0mm
ワックス(c)としては、ポリオレフィンワックス、パラフィンワックス、カルボニル基含有ワックスおよびこれらの混合物等が挙げられるが、このうち、とくに好ましいのはパラフィンワックスであり、融点50〜90℃で炭素数20〜36の直鎖飽和炭化水素を主成分とする石油系ワックスが挙げられる。また、雛型性の観点から、(c)のMnは、好ましくは400〜5000、さらに好ましくは1000〜3000、とくに1500〜2000である。尚、上記および以下においてワックスのMnは、GPCを用いて測定される(溶媒:オルソジクロロベンゼン、基準物質:ポリスチレン)。
ワックス(c)は、ビニルポリマー鎖がグラフトした変性ワックス(d)と無溶媒下溶融混練処理および/または前記の有機溶剤(u)存在下の加熱溶解混合処理した後に、結着樹脂に分散されるのが好ましい。この方法により、変性ワックス(d)のワックス基部分が効率よく(c)表面に吸着、あるいはワックスのマトリクス構造内に一部絡みあうことにより、ワックス(c)表面とポリエステル系樹脂(b1)との親和性が良好になり、(c)をより均一に(b1)中に内包することができ、分散状態の制御が容易になる。
変性ワックス(d)は、ワックスにビニルポリマー鎖がグラフトしたものである。(d)に用いられるワックスとしては上記ワックス(c)と同様のものが挙げられ、好ましいものも同様である。(d)のビニルポリマー鎖を構成するビニルモノマーとしては、前記ビニル樹脂を構成するモノマー(1)〜(10)と同様のものが挙げられるが、この中でとくに好ましいのは(1)、(2)、および(6)である。ビニルポリマー鎖はビニルモノマーの単独重合体でもよいし、共重合体でもよい。
変性ワックス(d)におけるワックス成分の量(未反応ワックスを含む)は、0.5〜99.5%が好ましく、さらに好ましくは1〜80%、とくに好ましくは5〜50%、最も好ましくは10〜30%である。また(d)のTgは、樹脂粒子(C)の耐熱保存安定性の観点から、好ましくは40〜90℃、さらに好ましくは50〜80℃である。(d)のMnは、好ましくは1500〜10000、とくに1800〜9000である。Mnが1500〜10000の範囲では、得られるトナーの機械強度が良好である。
変性ワックス(d)は、例えばワックス(c)を有機溶剤(例えばトルエンまたはキシレン)に溶解または分散させ、100〜200℃に加熱した後、ビニルモノマーをパーオキサイド系開始剤(ベンゾイルパーオキサイド、ジターシャリーブチルパーオキサイド、ターシヤリブチルパーオキサイドベンゾエート等)とともに滴下して重合後、溶剤を留去することにより得られる。変性ワックス(d)の合成におけるパーオキサイド系開始剤の量は、(d)の原料の合計質量に基づいて、好ましくは0.2〜10%、さらに好ましくは0.5〜5%である。
パーオキサイド重合開始剤としては、油溶性パーオキサイド重合開始剤および水溶」性パーオキサイド重合開始剤等が用いられる。これらの開始剤の具体例としては、前記のものが挙げられる。
ワックス(c)と変性ワックス(d)を混合する方法としては、〔1〕それぞれの融点以上の温度で溶融混練する方法、〔2〕(c)と(d)を有機溶剤(u)中に溶解あるいは懸濁させた後、冷却晶析、溶剤晶析等により液中に析出、あるいはスプレードライ等により気体中に析出させる方法、〔3〕(c)と(d)を有機溶剤(u)中に溶解あるいは懸濁させた後、分散機により機械的に湿式粉砕させる方法、等が挙げられる。ワックス(c)および変性ワックス(d)をポリエステル系樹脂(b1)中に分散させる方法としては、(c)および(d)と、(b1)とを、それぞれ溶融混練、もしくは溶剤溶液もしくは分散液とした後それら同士を混合する方法等が挙げられる。
添加剤として、樹脂粒子(B)中に、樹脂(b)と共に、ワックス(c)、および(c)にビニルポリマー鎖がグラフトした変性ワックス(d)を含有すると、耐熱保存安定性がより向上し好ましい。全結着樹脂に対する(c)の含有量は、好ましくは20質量%以下、さらに好ましくは1〜15質量%である。(d)の含有量は、好ましくは10%質量以下、さらに好ましくは0.5〜8質量%である。(c)と(d)の合計含有量は、好ましくは25質量%以下、さらに好ましくは1〜20質量%である。
(着色剤)
本発明に用いられる着色剤としては、特に制限はなく、通常使用される樹脂を適宜選択して使用することができるが、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、カドミウムレッド、カドミ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、リトボン及びこれらの混合物、などが挙げられる。
前記着色剤の含有量としては、トナーに対して1〜15質量%が好ましく、3〜10質量%がより好ましい。
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。マスターバッチとともに混練されるバインダー樹脂としては、先に挙げた本発明のトナーの結着樹脂に使用可能な各種樹脂を用いることができる。
前記マスターバッチは、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、好適に使用される。混合混練するには、例えば二本ロールミルや三本ロールミル等の高せん断分散装置が好適に使用される。
前記マスターバッチの使用量としては、結着樹脂100量部に対して、0.1〜20質量部が好ましい。
また、前記マスターバッチ用の樹脂は、酸価が30mgKOH/g以下で、着色剤を分散させて使用することが好ましく、20mgKOH/g以下がより好ましい。酸価が30mgKOH/gを超えると、高湿下での帯電性が低下し、顔料分散性も不十分となることがある。なお、酸価はJIS K0070に記載の方法により測定することができる。
また、前記マスターバッチ用の樹脂と着色剤と共に顔料分散剤を用いても良いが、顔料分散性の点で、結着樹脂との相溶性が高いことが好ましい。具体的な市販品としては、「アジスパーPB821」、「アジスパーPB822」(味の素ファインテクノ社製)、「Disperbyk−2001」(ビックケミー社製)、「EFKA−4010」(EFKA社製)、などが挙げられる。
前記顔料分散剤は、トナー中に、着色剤に対して0.1〜10質量%の割合で配合することが好ましい。配合割合が0.1質量%未満であると、顔料分散性が不十分となることがあり、10質量%より多いと、高湿下での帯電性が低下することがある。
(磁性体)
本発明では、結着樹脂、着色剤とともに磁性体を含有させることもできる。
本発明で使用できる磁性体としては、例えば、(1)マグネタイト、マグヘマイト、フェライトの如き磁性酸化鉄、及び他の金属酸化物を含む酸化鉄、(2)鉄、コバルト、ニッケル等の金属、又は、これらの金属とアルミニウム、コバルト、銅、鉛、マグネシウム、錫、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、バナジウム等の金属との合金、(3)及びこれらの混合物、などが用いられる。
磁性体として具体的に例示すると、Fe34、γ−Fe23、ZnFe24、Y3Fe512、CdFe24、Gd3Fe512、CuFe24、PbFe12O、NiFe24、NdFe2O、BaFe1219、MgFe24、MnFe24、LaFeO3、鉄粉、コバルト粉、ニッケル粉、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。これらの中でも特に、四三酸化鉄、γ−三二酸化鉄の微粉末が好適に挙げられる。
また、異種元素を含有するマグネタイト、マグヘマイト、フェライト等の磁性酸化鉄、又はその混合物も使用できる。異種元素を例示すると、例えば、リチウム、ベリリウム、ホウ素、マグネシウム、アルミニウム、ケイ素、リン、ゲルマニウム、ジルコニウム、錫、イオウ、カルシウム、スカンジウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ガリウム、などが挙げられる。好ましい異種元素としては、マグネシウム、アルミニウム、ケイ素、リン、又はジルコニウムから選択される。異種元素は、酸化鉄結晶格子の中に取り込まれていてもよいし、酸化物として酸化鉄中に取り込まれていてもよいし、又は表面に酸化物あるいは水酸化物として存在していてもよいが、酸化物として含有されているのが好ましい。
前記異種元素は、磁性体生成時にそれぞれの異種元素の塩を混在させ、pH調整により、粒子中に取り込むことができる。また、磁性体粒子生成後にpH調整、あるいは各々の元素の塩を添加しpH調整することにより、粒子表面に析出することができる。
前記磁性体の使用量としては、結着樹脂100質量部に対して、磁性体10〜200質量部が好ましく、20〜150質量部がより好ましい。これらの磁性体の個数平均粒径としては、0.1〜2μmが好ましく、0.1〜0.5μmがより好ましい。前記個数平均径は、透過電子顕微鏡により拡大撮影した写真をデジタイザー等で測定することにより求めることができる。
また、磁性体の磁気特性としては、10Kエルステッド印加での磁気特性がそれぞれ、抗磁力20〜150エルステッド、飽和磁化50〜200emu/g、残留磁化2〜20emu/gのものが好ましい。
前記磁性体は、着色剤としても使用することができる。
(帯電制御剤)
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、サリチル酸金属塩および、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(日本カーリット社製)、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、結着樹脂の種類、必要に応じて使用される添加剤の有無等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、好ましくは結着樹脂100質量部に対して、0.1〜10質量部の範囲で用いられる。好ましくは、0.2〜5質量部の範囲がよい。10質量部を越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こともできるし、勿論有機溶剤に直接溶解または分散する際に加えても良い。また、トナー母体粒子調製後にその表面に固定化させても良い。
(外添剤)
前記外添剤としては、特に制限はなく、公知のものの中から目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、シリカ微粒子、疎水化されたシリカ微粒子、脂肪酸金属塩(例えばステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウムなど);金属酸化物(例えばチタニア、アルミナ、酸化錫、酸化アンチモンなど)又はこれらの疎水化物、フルオロポリマーなどが挙げられる。これらの中でも、疎水化されたシリカ微粒子、チタニア粒子、疎水化されたチタニア微粒子、が好適に挙げられる。
前記シリカ微粒子としては、例えばHDK H 2000、HDK H 2000/4、HDK H 2050EP、HVK21、HDK H1303(いずれも、ヘキスト社製);R972、R974、RX200、RY200、R202、R805、R812(いずれも日本アエロジル株式会社製)などが挙げられる。前記チタニア微粒子としては、例えばP−25(日本アエロジル株式会社製);STT−30、STT−65C−S(いずれも、チタン工業株式会社製);TAF−140(富士チタン工業株式会社製);MT−150W、MT−500B、MT−600B、MT−150A(いずれも、テイカ株式会社製)などが挙げられる。前記疎水化された酸化チタン微粒子としては、例えばT−805(日本アエロジル株式会社製);STT−30A、STT−65S−S(いずれも、チタン工業株式会社製);TAF−500T、TAF−1500T(いずれも、富士チタン工業株式会社製);MT−100S、MT−100T(いずれも、テイカ株式会社製);IT−S(石原産業株式会社製)などが挙げられる。
前記疎水化されたシリカ微粒子、疎水化されたチタニア微粒子、疎水化されたアルミナ微粒子を得るためには、親水性の微粒子をメチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン等のシランカップリング剤で処理して得ることができる。
前記疎水化処理剤としては、例えばジアルキルジハロゲン化シラン、トリアルキルハロゲン化シラン、アルキルトリハロゲン化シラン、ヘキサアルキルジシラザンなどの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、シリコーンワニスなどが挙げられる。
また、無機微粒子にシリコーンオイルを必要ならば熱を加えて処理したシリコーンオイル処理無機微粒子も好適である。
前記無機微粒子としては、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、酸化鉄、酸化銅、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、硫酸パリウム、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。これらの中でも、シリカ、二酸化チタンが特に好ましい。
前記シリコーンオイルとしては、例えばジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、クロルフェニルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンシリコーンオイル、アルキル変性シリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイル、ポリエーテル変性シリコーンオイル、アルコール変性シリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル、エポキシ変性シリコーンオイル、エポキシ・ポリエーテル変性シリコーンオイル、フェノール変性シリコーンオイル、カルボキシル変性シリコーンオイル、メルカプト変性シリコーンオイル、アクリル又はメタクリル変性シリコーンオイル、α−メチルスチレン変性シリコーンオイルなどが挙げられる。
前記無機微粒子の一次粒子の平均粒径は、1〜100nmが好ましく、3〜70nmがより好ましい。前記平均粒径が1nm未満であると、無機微粒子がトナー中に埋没し、その機能が有効に発揮されにくいことがあり、100nmを超えると、静電潜像担持体表面を不均一に傷つけてしまうことがある。前記外添剤としては、無機微粒子や疎水化処理無機微粒子を併用することができるが、疎水化処理された一次粒子の平均粒径は1〜100nmが好ましく、5〜70nmがより好ましい。また、疎水化処理された一次粒子の平均粒径が20nm以下の無機微粒子を少なくとも2種類含み、かつ30nm以上の無機微粒子を少なくとも1種類含むことがより好ましい。また、前記無機微粒子のBET法による比表面積は、20〜500m2/gであることが好ましい。
前記外添剤の添加量は、前記トナーに対し0.1〜5質量%が好ましく、0.3〜3質量%がより好ましい。
前記外添剤として樹脂微粒子も添加することができる。例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、アクリル酸エステルの共重合体;シリコーン、ベンゾグアナミン、ナイロン等の縮重合系;熱硬化性樹脂による重合体粒子が挙げられる。このような樹脂微粒子を併用することによってトナーの帯電性が強化でき、逆帯電のトナーを減少させ、地肌汚れを低減することができる。前記樹脂微粒子の添加量は、前記トナーに対し0.01〜5質量%が好ましく、0.1〜2質量%がより好ましい。
(トナーの製造方法)
前記トナーの製造方法としては、従来公知の混練・粉砕法、重合法、溶解懸濁法、噴霧造粒法等を用いることができるが、離型剤及び着色剤の分散性、生産性の観点や、材料選択性の高さから、混練・粉砕法が好適な手段として用いられる。
前記混練・粉砕法は、例えばトナー材料を溶融混練したものを、粉砕し、分級することにより、前記トナーの母体粒子を製造する方法である。
前記溶融混練では、前記トナー材料を混合し、該混合物を溶融混練機に仕込んで溶融混練する。該溶融混練機としては、例えば、一軸又は二軸の連続混練機や、ロールミルによるバッチ式混練機を用いることができる。例えば、神戸製鋼所製KTK型二軸押出機、東芝機械社製TEM型押出機、ケイシーケイ社製二軸押出機、池貝鉄工所製PCM型二軸押出機、ブス社製コニーダー等が好適に用いられる。この溶融混練は、結着樹脂の分子鎖の切断を招来しないような適正な条件で行うことが好ましい。具体的には、溶融混練温度は、結着樹脂の軟化点を参考にして行われ、該軟化点より高温過ぎると切断が激しく、低温すぎると分散が進まないことがある。
前記粉砕では、前記混練で得られた混練物を粉砕する。この粉砕においては、まず、混練物を粗粉砕し、次いで微粉砕することが好ましい。この際ジェット気流中で衝突板に衝突させて粉砕したり、ジェット気流中で粒子同士を衝突させて粉砕したり、機械的に回転するローターとステーターの狭いギャップで粉砕する方式が好ましく用いられる。
前記分級は、前記粉砕で得られた粉砕物を分級して所定粒径の粒子に調整する。前記分級は、例えば、サイクロン、デカンター、遠心分離器等により、微粒子部分を取り除くことにより行うことができる。
前記粉砕及び分級が終了した後に、粉砕物を遠心力などで気流中に分級し、所定の粒径のトナー母体粒子を製造することができる。
次いで、外添剤のトナー母体粒子への外添が行われる。トナー母体粒子と外添剤とをミキサーを用い、混合及び攪拌することにより外添剤が解砕されながらトナー母体粒子表面に被覆される。この時、無機微粒子や樹脂微粒子等の外添剤を均一かつ強固にトナー母体粒子に付着させることが耐久性の点で重要である。
(現像剤)
現像剤は、本発明のトナーを少なくとも含有してなり、キャリア等の適宜選択したその他の成分を含有してなる。該現像剤としては、一成分現像剤であってもよいし、二成分現像剤であってもよいが、近年の情報処理速度の向上に対応した高速プリンター等に使用する場合には、寿命向上等の点で前記二成分現像剤が好ましい。
(キャリア)
キャリアとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、芯材と、該芯材を被覆する樹脂層とを有するものが好ましい。
前記芯材の材料としては、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、50〜90emu/gのマンガン−ストロンチウム(Mn−Sr)系材料、マンガン−マグネシウム(Mn−Mg)系材料などが好ましく、画像濃度の確保の点では、鉄粉(100emu/g以上)、マグネタイト(75〜120emu/g)等の高磁化材料が好ましい。また、トナーが穂立ち状態となっている静電潜像担持体への当りを弱くでき高画質化に有利である点で、銅−ジンク(Cu−Zn)系(30〜80emu/g)等の弱磁化材料が好ましい。これらは、1種単独で使用してもよい、2種以上を併用してもよい。
前記芯材の粒径としては、平均粒径(重量平均粒径(D50))で、10〜200μmが好ましく、40〜100μmがより好ましい。前記平均粒径(重量平均粒径(D50))が、10μm未満であると、キャリア粒子の分布において、微粉系が多くなり、1粒子当たりの磁化が低くなってキャリア飛散を生じることがあり、200μmを超えると、比表面積が低下し、トナーの飛散が生じることがあり、ベタ部分の多いフルカラーでは、特にベタ部の再現が悪くなることがある。
前記樹脂層の材料としては、特に制限はなく、公知の樹脂の中から目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、アミノ系樹脂、ポリビニル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ハロゲン化オレフィン樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリフッ化ビニル樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂、ポリトリフルオロエチレン樹脂、ポリヘキサフルオロプロピレン樹脂、フッ化ビニリデンとアクリル単量体との共重合体、フッ化ビニリデンとフッ化ビニルとの共重合体、テトラフルオロエチレンとフッ化ビニリデンと非フッ化単量体とのターポリマー等のフルオロターポリマー(フッ化三重(多重)共重合体)、シリコーン樹脂などが挙げられる。これらは、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。これらの中でも、シリコーン樹脂が特に好ましい。
前記シリコーン樹脂としては、特に制限はなく、一般的に知られているシリコーン樹脂の中から目的に応じて適宜選択することができ、例えば、オルガノシロサン結合のみからなるストレートシリコーン樹脂;アルキド樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂等で変性したシリコーン樹脂、などが挙げられる。
前記シリコーン樹脂としては、市販品を用いることができ、ストレートシリコーン樹脂としては、例えば、信越化学工業株式会社製のKR271、KR255、KR152;東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製のSR2400、SR2406、SR2410などが挙げられる。
前記変性シリコーン樹脂としては、市販品を用いることができ、例えば、信越化学工業株式会社製のKR206(アルキド変性)、KR5208(アクリル変性)、ES1001N(エポキシ変性)、KR305(ウレタン変性);東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製のSR2115(エポキシ変性)、SR2110(アルキド変性)、などが挙げられる。
なお、シリコーン樹脂を単体で用いることも可能であるが、架橋反応する成分、帯電量調整成分等を同時に用いることも可能である。
前記樹脂層には、必要に応じて導電粉等を含有させてもよく、該導電粉としては、例えば、金属粉、カーボンブラック、酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛、などが挙げられる。これらの導電粉の平均粒子径としては、1μm以下が好ましい。前記平均粒子径が1μmを超えると、電気抵抗の制御が困難になることがある。
前記樹脂層は、例えば、前記シリコーン樹脂等を溶剤に溶解させて塗布溶液を調製した後、該塗布溶液を前記芯材の表面に公知の塗布方法により均一に塗布し、乾燥した後、焼付を行うことにより形成することができる。前記塗布方法としては、例えば、浸漬法、スプレー法、ハケ塗り法、などが挙げられる。
前記溶剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、セルソルブ、ブチルアセテート、などが挙げられる。
前記焼付としては、特に制限はなく、外部加熱方式であってもよいし、内部加熱方式であってもよく、例えば、固定式電気炉、流動式電気炉、ロータリー式電気炉、バーナー炉等を用いる方法、マイクロウエーブを用いる方法、などが挙げられる。
前記樹脂層の前記キャリアにおける量としては、0.01〜5.0質量%が好ましい。前記量が、0.01質量%未満であると、前記芯材の表面に均一な前記樹脂層を形成することができないことがあり、5.0質量%を超えると、前記樹脂層が厚くなり過ぎてキャリア同士の造粒が発生し、均一なキャリア粒子が得られないことがある。
前記現像剤が二成分現像剤である場合には、前記キャリアの該二成分現像剤における含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、90〜98質量%が好ましく、93〜97質量%がより好ましい。
前記二成分系現像剤のトナーとキャリアの混合割合は、一般にキャリア100質量部に対しトナー1〜10.0質量部が好ましい。
(画像形成装置及び画像形成方法)
本発明の画像形成装置は、静電潜像担持体と、該静電潜像担持体表面を帯電させる帯電手段と、帯電された静電潜像担持体表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像をトナーを用いて現像して可視像を形成する現像手段と、前記可視像を記録媒体に転写する転写手段と、前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着手段とを少なくとも有してなり、クリーニング手段、更に必要に応じて適宜選択したその他の手段、例えば、除電手段、リサイクル手段、制御手段等を有してなる。なお、帯電手段と、露光手段とを合わせて静電潜像形成手段と称することもある。前記現像手段に用いるトナーは、本発明の画像形成用トナーである。
本発明の画像形成方法は、静電潜像担持体表面を帯電させる帯電工程と、帯電された静電潜像担持体表面を露光して静電潜像を形成する露光工程と、前記静電潜像をトナーを用いて現像して可視像を形成する現像工程と、前記可視像を記録媒体に転写する転写工程と、前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着工程とを少なくとも含んでなり、クリーニング工程、更に必要に応じて適宜選択したその他の工程、例えば、除電工程、リサイクル工程、制御工程等を含んでなる。なお、帯電工程と、露光工程とを合わせて静電潜像形成工程と称することもある。前記現像工程に用いるトナーは、本発明の画像形成用トナーである。
本発明の画像形成方法は、本発明の画像形成装置により好適に実施することができ、前記帯電工程は前記帯電手段により行うことができ、前記露光工程は前記露光手段により行うことができ、前記現像工程は前記現像手段により行うことができ、前記転写工程は前記転写手段により行うことができ、前記定着工程は前記定着手段により行うことができ、前記クリーニング工程は前記クリーニング手段により行うことができ、前記その他の工程は前記その他の手段により行うことができる。
本発明の画像形成用トナーを前記静電潜像担持体と、現像手段とを少なくとも有し、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジに収容して用いることもできる。
図1に本発明の画像形成用トナーを有するプロセスカ−トリッジを備えた画像形成装置の概略構成を示す。
図において、1はプロセスカ−トリッジ全体を示し、2は感光体、3は帯電手段、4は現像手段、5はクリーニング手段を示す。
本発明においては、上述の感光体2、帯電手段3、現像手段4及びクリ−ニング手段5等の構成要素のうち、複数のものをプロセスカ−トリッジとして一体に結合して構成し、このプロセスカ−トリッジを複写機やプリンタ−等の画像形成装置本体に対して着脱可能に構成する。
本発明の画像形成用トナーを有するプロセスカ−トリッジを備えた画像形成装置の動作を説明すると次の通りである。
感光体2が所定の周速度で回転駆動される。感光体2は回転過程において、帯電手段3によりその周面に正または負の所定電位の均一帯電を受け、次いで、スリット露光やレ−ザ−ビ−ム走査露光等の像露光手段からの画像露光光を受け、こうして感光体の周面に静電潜像が順次形成され、形成された静電潜像は、次いで現像手段4によりトナ−現像され、現像されたトナ−像は、給紙部から感光体と転写手段との間に感光体の回転と同期されて給送された転写材に、転写手段により順次転写されていく。像転写を受けた転写材は感光体面から分離されて像定着手段へ導入されて像定着され、複写物(コピ−)として装置外へプリントアウトされる。像転写後の感光体の表面は、クリ−ニング手段によって転写残りトナ−の除去を受けて清浄面化され、更に除電された後、繰り返し画像形成に使用される。
以下実施例により本発明をさらに説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。以下の記載において「部」は質量部を示す。
製造例1(直鎖状ポリエステル系樹脂(b1)の製造)
温度計、攪伴機および窒素挿入管の付いたオートクレーブ反応槽器中に、1,3−プロパンジオール 3部、L−乳酸ラクチド450部、D−乳酸ラクチド50部および2−エチルヘキシル酸スズ2部を入れ、常圧で160℃3時間開環重合し、さらに常圧で130℃反応させた。取り出した樹脂を室温まで冷却後、粉砕粒子化しポリヒドロキシカルボン酸骨格を含有するポリエステルジオールを得た(光学純度80モル%)。得られたヒドロキシル価が11.2のポリヒドロキシカルボン酸骨格を含有するポリエステルジオール400部とヒドロキシル価が56のポリエステルジオール[ビスフェノールA・EO2モル付加物とテレフタル酸をモル比をl:lで脱水縮合して合成して得た]100部をメチルエチルケトン中に溶解し、続いて伸長剤としてIPDIを20部加えて、50℃で6時間伸長反応を行い、溶媒を留去して[ポリエステルb1−1]を得た。[ポリエステルb1−1]のTgは43℃であった。
製造例2(直鎖状ポリエステル系樹脂(b1)の製造)
温度計、攪枠機および窒素挿入管の付いたオートクレーブ反応槽中に、1,4−ブタンジオール 3部、L−乳酸ラクチド400部、D−乳酸ラクチド100部および2−エチルヘキシル酸スズ2部を入れ、常圧で160℃3時間開環重合し、さらに常圧で130℃反応させた。取り出した樹脂を室温まで冷却後、粉砕粒子化しポリヒドロキシカルボン酸骨格を含有するポリエステルジオールを得た(光学純度60モル%)。得られたヒドロキシル価が11.2のポリヒドロキシカルボン酸骨格を含有するポリエステルジオール200部とヒドロキシル価が56のポリエステルジオール[ビスフェノールA・EO2モル付加物とテレフタル酸をモル比l:1で脱水縮合して合成して得た]300部をメチルエチルケトン中に溶解し、続いて伸長剤としてIPDIを38部加えて、50℃で6時間伸長反応を行い、溶媒を留去して[ポリエステルb1−2]を得た。[ポリエステルb1−2]のTgは46℃であった。
製造例3(直鎖状ポリエステル系樹脂(b1)の製造)
温度計、攪伴機および窒素挿入管の付いたオートクレーブ反応槽中に、1,3−プロパンジオール 3部、L−乳酸ラクチド400部、グリコリド100部および2−エチルヘキシル酸スズ2部を入れ、常圧で160℃3時間開環重合し、さらに常圧で130℃反応させた。取り出した樹脂を室温まで冷却後、粉砕粒子化しポリヒドロキシカルボン酸骨格を含有するポリエステルジオールを得た(光学純度100モル%)。得られたヒドロキシル価が11.2のポリヒドロキシカルボン酸骨格を含有するポリエステルジオール250部とヒドロキシル価が56のポリエステルジオール[ビスフェノールA・EO2モル付加物とテレフタル酸をモル比1:1で脱水縮合して合成して得た]250部を溶融し、続いて伸長剤としてアジピン酸25部を加えて、10〜l5mmHgの減圧で5時間反応を行い、[ポリエステルb1−3]を得た。[ポリエステルb1−3]のTgは49℃であった。
製造例4(直鎖状ポリエステル系樹脂(b1)の製造)
冷却管、攪拝機および窒素挿入管の付いた反応容器中に、1,4−ブタンジオール 3部、L−乳酸450部、D−乳酸50部およびテトラブトキシチタネート2部を入れ、常圧で160℃3時間脱水縮合し、さらに10〜15mmHgの減圧で160℃で脱水縮合した。取り出した樹脂を室温まで冷却後、粉砕粒子化しポリヒドロキシカルボン酸骨格を含有するポリエステルジオールを得た(光学純度80モル%)。得られたヒドロキシル価が11.2のポリヒドロキシカルボン酸骨格を含有するポリエステルジオール400部とヒドロキシル価が56のポリエステルジオール[ビスフェノールA・EO2モル付加物とテレフタル酸をモル比1:1で脱水縮合して合成して得た]100部をメチルエチルケトン中に溶解し、続いてIPDI20部を加えて、50℃で6時間伸長反応を行い、溶媒を留去して[ポリエステルb1−4]を得た。[ポリエステルb1−4]のTgは48℃であった。
製造例5(直鎖状ポリエステル系樹脂(b1)の製造)
冷却管、攪枠機および窒素挿入管の付いた反応容器中に、1,4−ブタンジオール 3部、L−乳酸450部、D−乳酸50部およびテトラブトキシチタネート2部を入れ、常圧で160℃3時間脱水縮合し、さらに10〜l5mmHgの減圧で160℃で脱水縮合した。取り出した樹脂を室温まで冷却後、粉砕粒子化しポリヒドロキシカルボン酸骨格を含有するポリエステルジオールを得た(光学純度80モル%)。得られたヒドロキシル価が11.2のポリヒドロキシカルボン酸骨格を含有するポリエステルジオール400部とヒドロキシル価が56のポリエステルジオール[1,2−プロピレングリコールとテレフタル酸をモル比1:1で脱水縮合して合成して得た]100部をメチルエチルケトン中に溶解し、続いてIPDI20部を加えて、50℃で6時間伸長反応を行い、溶媒を留去して[ポリエステルb1−5]を得た。[ポリエステルb1−5]のTgは48℃であった。
製造例6(ポリエステル樹脂の製造)
温度計および攪枠機の付いたオートクレーブ反応槽に、グリセリン9部、L−乳酸ラクチド288部およびジブチルチンオキサイド2部を投入し、窒素置換後、常圧で160℃で6時間開環重合し、さらに10〜l5mmHgの減圧で5時間反応した後、110℃まで冷却し、トルエン中にてIPDIを18部入れて110℃で5時間反応を行い、次いで脱溶剤し、重量平均分子量
Mw70,000、遊離イソシアネート含量0.5%の[ウレタン変性ポリエステル]を得た(光学純度100モル%)。
製造例7(ポリエステル樹脂の製造)
温度計および攪枠機の付いたオートクレーブ反応槽に、エチレングリコール6部、L−乳酸ラクチド400部およびジブチルチンオキサイド2部を投入し、窒素置換後、常圧で160℃で8時間開環重合し、さらに10〜l5mmHgの減圧で5時間反応を行い、[ポリエステル1]を得た(光学純度100モル%)。[ポリエステル1]のTgは40℃であった。
製造例8(ポリエステル樹脂の製造)
冷却管、撹拝機および窒素導入管の付いた反応槽中に、1,2−プロピレングリコール701部、テレフタル酸ジメチルエステル716部、アジピン酸180部、および縮合触媒としてテトラブトキシチタネート3部を入れ、180℃で窒素気流下に、生成するメタノールを留去しながら8時間反応させた。次いで230℃まで徐々に昇温しながら、窒素気流下に、生成する1,2−プロピレングリコール、水を留去しながら4時間反応させ、さらに5〜20mmHgの減圧下に反応させ、軟化点が150℃になった時点で取り出した。温度計および攪枠機の付いたオートクレーブ反応槽に、取り出した樹脂100部、L−乳酸ラクチド400部、ラセミ乳酸ラクチド100部およびテレフタル酸チタン1部を投入し、窒素置換後、160℃で6時間重合し、[ポリエステル2]を得た(光学純度80モル%)。[ポリエステル2]のTgは47℃であった。
製造例9(ポリエステル樹脂の製造)
冷却管、攪枠機および窒素導入管の付いた反応槽中に、1,2- プロピレングリコール781部、テレフタル酸ジメチルエステル794部、アジピン酸66部、無水トリメリット酸38部および重合触媒としてテレフタル酸チタン1部を入れ、180℃で窒素気流下に、生成するメタノールを留去しながら8時間反応させた。次いで230℃まで徐々に昇温しながら、窒素気流下に、生成する1,2- プロピレングリコール、水を留去しながら4時間反応させ、さらに5〜20mmHgの減圧下に1時間反応させ、軟化点が160℃になった時点で取り出し、[ポリエステル3]を得た。[ポリエステル3]のTgは61℃であった。
製造例10(変性ワックスの製造)
温度計および撹枠機の付いたオートクレーブ反応槽中に、キシレン454部、低分子量ポリエチレン(三洋化成工業(株)製サンワックスLEL−400:軟化点128℃)150部を投入し窒素置換後170℃に昇温して十分溶解し、スチレン595部、メタクリル酸メチル255部、ジ−t−ブチルパーオキシヘキサヒドロテレフタレート34部およびキシレン119部の混合溶液を170℃で3時間で滴下して重合し、さらにこの温度で30分間保持した。次いで脱溶剤を行い、[変性ワックスl]を得た。[変性ワックス1]のグラフト鎖のsp値は10.35(cal/cm31/2,Mnは1872,Mwは5194、Tgは56.9℃であった。
製造例11(樹脂の製造)
[ポリエステル3]200部と[ポリエステルb1−2]800部を二軸混練機(株式会社池貝製、PCM−30)で100〜130℃の温度で溶融・混練した。次に得られた混練物を室温まで冷却後、ハンマーミルにて200〜300μmに粗粉砕して[樹脂1]を得た(樹脂中の(b1)の含有量80%、(b1)の光学純度60%)。
製造例12(樹脂の製造)
[ポリエステルb1−1]1000部をハンマーミルにて200〜300μmに粗粉砕して[樹脂2]を得た(樹脂中の(b1)の含有量100%、(b1)の光学純度80%)。
製造例13(樹脂の製造)
[ポリエステル3]200部と[ポリエステルb1−3]800部を製造例11と同様の方法で溶融・混練、粉砕し、[樹脂3]を得た(樹脂中の(b1)の含有量80%、(b1)の光学純度100%)。
製造例14(樹脂の製造)
[ウレタン変性ポリエステル]200部と[ポリエステルb1−4]800部を製造例11と同様の方法で溶融・混練、粉砕し、[樹脂4]を得た(樹脂中の(b1)の含有量80%、(b1)の光学純度80%)。
製造例15(樹脂の製造)
[ウレタン変性ポリエステル]200部と[ポリエステルb1−5]800部を製造例11と同様の方法で溶融・混練、粉砕し、[樹脂5]を得た(樹脂中の(b1)の含有量80%、(b1)の光学純度80%)。
製造例16(樹脂の製造)
[ポリエステル3]350部と[ポリエステルb1−3]650部を製造例11と同様の方法で溶融・混練、粉砕し、[樹脂6]を得た(樹脂中の(b1)の含有量65%、(b1)の光学純度100%)。
製造例17(樹脂の製造)
[ウレタン変性ポリエステル]200部と[ポリエステル1]800部を製造例11と同様の方法で溶融・混練、粉砕し、[樹脂7]を得た(樹脂中の(b1)の含有量 0%、(b1)の光学純度 0%)。
製造例18(樹脂の製造)
[ウレタン変性ポリエステル]200部と[ポリエステル2]800部を製造例11と同様の方法で溶融・混練、粉砕し、[樹脂8]を得た(樹脂中の(b1)の含有量 0%、(b1)の光学純度 0%)。
〔トナーの重量平均粒径測定方法〕
測定機 :コールターマルチサイザーII(ベックマンコールター社製)
アパチャー径:100μm
解析ソフト :コールターマルチサイザーアキュコンプ バージョン 1.19
(ベックマンコールター社製)
電解液 :アイソトンII(ベックマンコールター社製)
分散液 :エマルゲン109P(花王社製、ポリオキシエチレンラウリルエーテ
ル、HLB:13.6)5%電解液
分散条件 :分散液5mlに測定試料10mgを添加し、超音波分散機にて1分間分
散させ、その後、電解液25mlを添加し、さらに、超音波分散機にて
1分間分散させる。
測定条件 :ビーカーに電解液100mlと分散液を加え、3万個の粒子の粒径を
20秒で測定できる濃度で、3万個の粒子を測定し、その粒度分布から
重量平均粒径を求める。
(実施例1)
(トナー処方)
樹脂1 84部
パラフィンワックス(融点73℃) 5部
変性ワックス1 1部
カーボンブラック(三菱化学 #44) 10部
上記に示すトナーの原材料を、へンシェルミキサー(三井三池化工機株式会社製、FM10B)を用いて予備混合した後、二軸混練機(株式会社池貝製、PCM−30)で100〜130℃の温度で溶融、混練した。得られた混練物は室温まで冷却後、ハンマーミルにて200〜300μmに粗粉砕した。次いで、超音速ジェット粉砕機ラボジェット(日本ニューマチック工業株式会社製)を用いて、重量平均粒径が6.2±0.3μmとなるように粉砕エアー圧を適宜調整しながら微粉砕した後、気流分級機(日本ニューマチック工業株式会社製、MDS−I)で、重量平均粒径が7.0±0.2μm、4μm以下の微粉量が10個数%以下となるようにルーバー開度を適宜調整しながら分級し、トナー母体粒子を得た。次いで、トナー母体粒子100質量部に対し、添加剤(シリカ:HDK−2000、クラリアント株式会社製)1.0質量部をヘンシェルミキサーで撹拌混合し、トナー1を製造した。
(実施例2)
(トナー処方)
樹脂2 58.8部
樹脂4 25.2部
パラフィンワックス(融点73℃) 5部
変性ワックス1 1部
カーボンブラック(三菱化学 #44) 10部
上記に示すトナーの処方に変更した以外は、実施例1と同様の方法でトナー2を製造した。
(実施例3)
(トナー処方)
樹脂2 42部
樹脂3 42部
パラフィンワックス(融点73℃) 5部
変性ワックス1 1部
カーボンブラック(三菱化学 #44) 10部
上記に示すトナーの処方に変更した以外は、実施例1と同様の方法でトナー3を製造した。
(実施例4)
(トナー処方)
樹脂3 84部
パラフィンワックス(融点73℃) 5部
変性ワックス1 1部
カーボンブラック(三菱化学 #44) 10部
上記に示すトナーの処方に変更した以外は、実施例1と同様の方法でトナー4を製造した。
(実施例5)
(トナー処方)
樹脂4 42部
樹脂3 42部
カルナバワックス(融点80℃) 5部
変性ワックス1 1部
カーボンブラック(三菱化学 #44) 10部
上記に示すトナーの処方に変更した以外は、実施例1と同様の方法でトナー5を製造した。
(実施例6)
(トナー処方)
樹脂5 84部
パラフィンワックス(融点73℃) 5部
変性ワックス1 1部
カーボンブラック(三菱化学 #44) 10部
上記に示すトナーの処方に変更した以外は、実施例1と同様の方法でトナー65を製造した。
(実施例7)
(トナー処方)
樹脂6 84部
カルナバワックス(融点80℃) 5部
変性ワックス1 1部
カーボンブラック(三菱化学 #44) 10部
上記に示すトナーの処方に変更した以外は、実施例1と同様の方法でトナー7を製造した。
比較例1
(トナー処方)
樹脂7 84部
パラフィンワックス(融点73℃) 5部
変性ワックス1 1部
カーボンブラック(三菱化学 #44) 10部
上記に示すトナーの処方に変更した以外は、実施例1と同様の方法でトナー8を製造した。
比較例2
(トナー処方)
樹脂8 84部
パラフィンワックス(融点73℃) 5部
変性ワックス1 1部
カーボンブラック(三菱化学 #44) 10部
上記に示すトナーの処方に変更した以外は、実施例1と同様の方法でトナー9を製造した。
実施例1〜7および比較例1〜2で得たトナーを以下に記載する帯電特性、耐熱保存安定性、溶融性およびヘイズ度の測定方法に基づいて測定し、評価した。評価結果を表1に示した。
〔帯電特性〕(帯電量)
50ccの共栓付ガラス瓶に、トナー、鉄粉(日本鉄粉株式会社製「F−150」)10gを精秤し、共栓をして23℃、50%RHの雰囲気下でターブラシェーカミキサー(ウイリー・ア・バショッフェン社製)にセットし、回転数90rpmで2分攪拌した。攪拌後の混合粉体O2gを目開き20μmステンレス金網がセットされたブローオフ粉体帯電量測定装置(京セラケミカル株式会社製TB−203)に装填し、ブロー圧10KPa,吸引圧5KPaの条件で、残存鉄粉の帯電量を測定し定法により樹脂粒子の帯電量を算出した。なお、トナー用としてはマイナス帯電量が高いほど帯電特性が優れている。評価基準は下記のとおりである。
○:−25μC/g以下、△:−25〜−20μC/g、×:−20μC/g以上
〔耐熱保存安定性〕
50℃に温調された乾燥機にトナーを15時間静置し、ブロッキングの程度により下記の基準で評価した。
○:ブロッキングが発生しない。
△:ブロッキングが発生するが、力を加えると容易に分散する。
×:ブロッキングが発生し、力を加えても分散しない。
〔溶融性〕
トナーを紙面上に0.6mg/cm2となるよう均一に載せる(このとき粉体を紙面に載せる方法は、熱定着機を外したプリンターを用いる(上記の重量密度で粉体を均一に載せることができるのであれば他の方法を用いてもよい)。この紙を加圧ローラに定着速度(加熱ローラ周速)213mm/sec、定着圧力(加圧ローラ圧)10kg/cm2の条件で通した時のコールドオフセットの発生温度を測定した。評価基準は下記のとおりである。
○:120℃以下、△:120〜140℃、×:140℃以上
〔ヘイズ度〕
上記の溶融性試験と同様の操作で、OHPシート上に画像を形成し、JISK7136に準拠して、ヘイズメーター(「NDH2000」、日本電色工業(株)製)を用いて測定した。ヘイズ度は、曇り度とも言われ、樹脂フィルムの透明性を示す尺度として測定され、値が低い程、透明性が高くなる。評価基準は下記のとおりである。
○:20%以下、△:20〜30%、×:30%以上
〔体積固有抵抗〕
トナーの体積固有抵抗LogRの測定は以下のようにして行った。まず、3gのトナーを約2mm厚のペレット状に成型した測定用サンプルを作成し、これをSE−70形固体用電極(安藤電気(株)製))にセットし、そして上記電極間に1kHzの交流を印加したときのLogRをTR−10C型誘電体損測定器、WBG−9発振器、BDA−9平衡点検出器(いずれも安藤電気(株)製)から構成される測定器によって測定し、これによりトナーの体積固有抵抗値LogRをもとめた。LogRが高いほど、電荷を保持しやすい傾向にあり帯電量の環境変動が小さく好ましい。評価基準は下記のとおりである。
O:11.0 LogΩ・cm以上
△:10.0〜11.0 LogΩ・cm
×:10.0 LogΩ・cm以下
〔画像濃度〕
溶融性の評価と同様な方法で、トナーを紙面上に0.4mg/cm2となるよう均一に載せる、この紙を加圧ローラーに定着速度(加熱ローラ周速)213mm/sec、定着圧力(加圧ローラ圧)10kg/cm2の条件で通したサンプルの画像濃度をX−Rite938(エックスライト製)を用い、ビジュアル濃度を測定することで評価した。評価基準は下記のとおりである。
O:ビジュアル濃度1.4以上
△:ビジュアル濃度1.4〜1.2
×ビジュアル濃度1.2以下
Figure 2010014758
本発明の画像形成用トナーは熱特性、耐熱保存安定性、および透明性に優れているので、複写機、静電印刷、プリンター、ファクシミリ、静電記録等の電子写真方式の画像形成に用いられるトナーとして好適に使用することができる。
プロセスカートリッジの構成を示す概略図である。
符号の説明
1 プロセスカートリッジ
2 感光体
3 帯電手段
4 現像手段
5 クリーニング手段

Claims (11)

  1. 少なくとも結着樹脂として、ポリヒドロキシカルボン酸骨格を含有するポリエステルジオール(b11)と(b11)以外のポリエステルジオール(b12)とを、伸長剤とともに反応させて得られる直鎖状のポリエステル系樹脂(b1)を含有することを特徴とする画像形成用トナー。
  2. 少なくとも結着樹脂として、ポリヒドロキシカルボン酸骨格を含有するポリエステルジオール(b11)と(b11)以外のポリエステルジオール(b12)とを、伸長剤とともに反応させて得られる直鎖状のポリエステル系樹脂(b1)を含有する画像形成用トナーであって、かつ、前記(b11)のポリヒドロキシカルボン酸骨格を形成するモノマーが光学活性モノマーであり、モノマー成分換算で光学純度X(%)=|X(L体)−X(D体)|〔ただし、X(L体)は光学活性モノマー換算でのL体比率(モル%)、X(D体)は光学活性モノマー換算でのD体比率(モル%)を表す〕が80%以下であるか、あるいは全結着樹脂中の樹脂(b1)の含有量Y(質量%)と、モノマー成分換算における光学純度X(モル%)=|X(L体)−X(D体)|〔ただし、X(L体)は光学活性モノマー換算でのL体比率(モル%)、X(D体)は光学活性モノマー換算でのD体比率(モル%)を表す〕の関係がY≦−1.5X+220(80<X≦100)を満たすことを特徴とする請求項1記載の画像形成用トナー。
  3. 前記ポリエステル系樹脂(b1)において、ポリヒドロキシカルボン酸骨格を含有するポリエステルジオール(b11)と(b11)以外のポリエステルジオール(b12)との質量比が31:69〜90:10であることを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成用トナー。
  4. 前記(b11)のポリヒドロキシカルボン酸骨格が炭素数2〜6のヒドロキシカルボン酸が(共)重合した骨格であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の画像形成用トナー。
  5. 前記(b11)のポリヒドロキシカルボン酸骨格がヒドロキシカルボン酸を直接脱水縮合して得られる(共)重合体であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の画像形成用トナー。
  6. 前記ポリエステル系樹脂(b1)以外の結着樹脂として、ビニル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂の群から選ばれる少なくとも1種の樹脂を含有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の画像形成用トナー。
  7. 前記画像形成用トナーが、さらにワックス(c)、および(c)にビニルポリマー鎖がグラフトした変性ワックス(d)を含有することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の画像形成用トナー。
  8. 前記画像形成用トナーが、少なくとも樹脂(b1)を含む結着樹脂と着色剤とを含むトナー構成成分を溶融混練した後に粉砕されることにより得られた粒子からなることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の画像形成用トナー。
  9. 静電潜像担持体と、該静電潜像担持体表面を帯電させる帯電手段と、帯電された静電潜像担持体表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像をトナーを用いて現像して可視像を形成する現像手段と、前記可視像を記録媒体に転写する転写手段と、前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着手段とを少なくとも有する画像形成装置であって、前記トナーが、請求項1〜8のいずれか1項に記載の画像形成用トナーであることを特徴とする画像形成装置。
  10. 静電潜像担持体表面を帯電させる帯電工程と、帯電された静電潜像担持体表面を露光して静電潜像を形成する露光工程と、前記静電潜像をトナーを用いて現像して可視像を形成する現像工程と、前記可視像を記録媒体に転写する転写工程と、前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着工程とを少なくとも含む画像形成方法であって、前記トナーが、請求項1〜8のいずれか1項に記載の画像形成用トナーであることを特徴とする画像形成方法。
  11. 静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に形成された静電潜像をトナーを用いて現像し可視像を形成する現像手段とを少なくとも有し、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジであって、前記トナーが、請求項1〜8のいずれか1項に記載の画像形成用トナーであることを特徴とするプロセスカートリッジ。
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