JP2016218272A - 電子写真用トナー用結着樹脂組成物 - Google Patents

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Abstract

【課題】低温定着性、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び高湿度下での耐熱保存性に優れる電子写真用トナーを得ることができる電子写真用トナー用結着樹脂組成物、及び該結着樹脂組成物を含有する電子写真用トナーを提供する。
【解決手段】重縮合系樹脂成分(CH−1)及びスチレン系樹脂成分(CH−2)を含む結晶性複合樹脂(CH)と、非晶質樹脂(A)とを含有する電子写真用トナー用結着樹脂組成物であって、重縮合系樹脂成分(CH−1)が、炭素数2以上4以下の脂肪族ジオールを80モル%以上100モル%以下含有するアルコール成分と、炭素数12以上14以下の脂肪族ジカルボン酸化合物を80モル%以上100モル%以下含有するカルボン酸成分とを重縮合させて得られるものである、電子写真用トナー用結着樹脂組成物、及び該結着樹脂組成物を含有する電子写真用トナーである。
【選択図】なし

Description

本発明は、電子写真法、静電記録法、静電印刷法等において形成される潜像の現像に用いられる電子写真用トナー用結着樹脂組成物及び該結着樹脂組成物を含有する電子写真用トナーに関する。
印刷装置の高速化、省エネルギー化の観点から、低温定着性に優れたトナーが要求されている。しかしながら、低温定着性を改良するために、トナーの軟化点やガラス転移温度を低く設計すると、保存安定性が低下するという弊害が生じる。そこで、低温定着性及び保存安定性を両立させるため、結晶性ポリエステルを用いたトナーの開発が行われている。
例えば、特許文献1には、炭素数2〜10の脂肪族ジオールを含有したアルコール成分と芳香族ジカルボン酸を含有したカルボン酸成分とを重縮合させて得られる重縮合系樹脂成分とスチレン系樹脂成分とを含む複合樹脂からなる、トナー用結晶性樹脂が開示されている。
特許文献2には、炭素数8〜12のジオールと炭素数10〜12のジカルボン酸化合物を含み、両者の総含有量が80モル%以上である結晶性ポリエステルの原料モノマー、付加重合系樹脂の原料モノマー及び該付加重合系樹脂の原料モノマー100重量部に対して、3〜15重量部の結晶性ポリエステルの原料モノマーと付加重合系樹脂の原料モノマーのいずれとも反応し得る化合物を重合させることにより得られる、結晶性ポリエステル成分と付加重合系樹脂成分とを含む結晶性ハイブリッド樹脂(1−2)と、アルコール成分と、芳香族ジカルボン酸化合物を含有したカルボン酸成分を含む非晶質縮重合系樹脂の原料モノマー、付加重合系樹脂の原料モノマー及び該付加重合系樹脂の原料モノマー100重量部に対して、2〜15重量部の非晶質縮重合系樹脂の原料モノマーと付加重合系樹脂の原料モノマーのいずれとも反応し得る化合物を重合させることにより得られる、非晶質縮重合系樹脂成分と付加重合系樹脂成分とを含む非晶質ハイブリッド樹脂(2−2)を含有してなる結着樹脂を含有してなる静電荷像現像用トナーであって、前記の結晶性ハイブリッド樹脂(1−2)と非晶質ハイブリッド樹脂(2−2)との重量比(結晶性ハイブリッド樹脂(1−2)/非晶質ハイブリッド樹脂(2−2))が1/99〜40/60である、静電荷像現像用トナーが開示されている。
特開2010−139659号公報 特開2013−109237号公報
特許文献1に記載の結晶性樹脂は、重縮合系樹脂成分を構成するカルボン酸成分として芳香族ジカルボン酸化合物を用いており、耐熱保存性の向上が求められている。
また、特許文献2に記載の結晶性ハイブリッド樹脂は、重縮合系樹脂成分を構成するアルコール成分として長鎖の脂肪族ジオールを用いており、低温定着性の向上が求められている。
本発明は、低温定着性、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び高湿度下での耐熱保存性に優れる電子写真用トナーを得ることができる電子写真用トナー用結着樹脂組成物、及び該結着樹脂組成物を含有する電子写真用トナーを提供することを課題とする。
本発明者等は、電子写真用トナーを構成する結着樹脂として、特定の原料から得られる結着樹脂を用いることにより、低温定着性、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び高湿度下での耐熱保存性に優れる電子写真用トナーを得ることができることを見出し、本発明を完成させるに至った。
すなわち、本発明は、下記の電子写真用トナー用結着樹脂組成物、及び該結着樹脂組成物を含有する電子写真用トナーの製造方法を提供する。
[1]重縮合系樹脂成分(CH−1)及びスチレン系樹脂成分(CH−2)を含む結晶性複合樹脂(CH)と、非晶質樹脂(A)とを含有する電子写真用トナー用結着樹脂組成物であって、
重縮合系樹脂成分(CH−1)が、炭素数2以上4以下の脂肪族ジオールを80モル%以上100モル%以下含有するアルコール成分と、炭素数12以上14以下の脂肪族ジカルボン酸化合物を80モル%以上100モル%以下含有するカルボン酸成分とを重縮合させて得られるものである、電子写真用トナー用結着樹脂組成物。
[2]上記[1]に記載の電子写真用トナー用結着樹脂組成物を含有する、電子写真用トナー。
本発明によれば、低温定着性、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び高湿度下での耐熱保存性に優れる電子写真用トナーを得ることができる電子写真用トナー用結着樹脂組成物、及び該結着樹脂組成物を含有する電子写真用トナーを提供することができる。
[電子写真用トナー用結着樹脂組成物]
本発明の電子写真用トナー(以下、単に「トナー」ともいう)用結着樹脂組成物は、重縮合系樹脂成分(CH−1)及びスチレン系樹脂成分(CH−2)を含む結晶性複合樹脂(CH)と、非晶質樹脂(A)とを含有する電子写真用トナー用結着樹脂組成物であって、重縮合系樹脂成分(CH−1)が、炭素数2以上4以下の脂肪族ジオールを80モル%以上100モル%以下含有するアルコール成分と、炭素数12以上14以下の脂肪族ジカルボン酸化合物を80モル%以上100モル%以下含有するカルボン酸成分とを重縮合させて得られることを特徴とする。
本発明のトナーが、低温定着性、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び高湿度下での耐熱保存性に優れる理由は定かではないが、次のように考えられる。
本発明のトナーに含まれる結晶性複合樹脂(CH)は、原料モノマーとして炭素数12以上14以下の長鎖脂肪族ジカルボン酸化合物を用いた重縮合系樹脂成分(CH−1)を含有しているため、疎水性が高い。そのため、結晶性複合樹脂(CH)は非晶質樹脂(A)との相溶性が低く、結晶化し易くなると考えられる。更に、該重縮合系樹脂成分(CH−1)は、原料モノマーとして炭素数2以上4以下の短鎖ジオールを用いているため、紙との親和性にも優れるため、低温定着性に優れると考えられる。
また、結晶性複合樹脂(CH)は、前記重縮合系樹脂成分(CH−1)に加えて、スチレン系樹脂成分(CH−2)を有するため、縮合系樹脂と比較して、疎水性が高く、高湿度下での耐熱保存性(以下、単に「保存性」ともいう)にも優れると共に、帯電安定性にも優れると考えられる。
更に、原料モノマーとして炭素数12以上14以下の長鎖脂肪族ジカルボン酸化合物を用いた重縮合系樹脂成分(CH−1)を含有している結晶性複合樹脂(CH)は、離型効果を有するためか、耐ホットオフセット性も向上すると考えられる。
<結晶性複合樹脂(CH)>
結晶性複合樹脂(CH)は、重縮合系樹脂成分(CH−1)及びスチレン系樹脂成分(CH−2)を含むものであり、重縮合系樹脂成分(CH−1)と、スチレン系樹脂成分(CH−2)と、重縮合系樹脂成分(CH−1)及びスチレン系樹脂成分(CH−2)のいずれとも反応し得る両反応性モノマーに由来する構成部分とからなっていることが好ましい。また、本発明の目的を阻害しない範囲内で、これら3つの構成部分以外の構成部分を含んでいてもよいが、3つの構成部分以外の構成部分を含んでいないことが好ましい。
本発明において、樹脂の結晶性は、軟化点と示差走査熱量計による吸熱の最大ピーク温度との比、即ち[軟化点/吸熱の最大ピーク温度]の値で定義される結晶性指数によって表わされる。
結晶性樹脂は、結晶性指数が0.6以上1.4以下の樹脂であり、好ましくは0.7以上1.2以下、より好ましくは0.9以上1.2以下である。
樹脂の結晶性は、原料モノマーの種類とその比率、及び製造条件(例えば、反応温度、反応時間、冷却速度)等により調整することができる。なお、吸熱の最大ピーク温度とは、観測される吸熱ピークのうち、最も高温側にあるピークの温度を指す。結晶性樹脂においては、吸熱の最大ピーク温度を融点とする。結晶性指数は、実施例に記載の方法により測定することができる。
結晶性複合樹脂(CH)における、重縮合系樹脂成分(CH−1)とスチレン系樹脂成分(CH−2)との質量比(重縮合系樹脂成分(CH−1)/スチレン系樹脂成分(CH−2))は、低温定着性、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び保存性の観点から、好ましくは60/40以上、より好ましくは70/30以上、更に好ましくは80/20以上、より更に好ましくは85/15以上であり、そして、耐ホットオフセット性及び帯電安定性の観点から、好ましくは97/3以下、より好ましくは95/5以下、更に好ましくは92/8以下である。
なお、上記質量比の計算において、重縮合系樹脂成分(CH−1)の質量は、重縮合系樹脂成分(CH−1)の原料モノマーの合計量から、縮合反応時の脱水量を除去した値を用い、また、スチレン系樹脂成分(CH−2)の質量は、スチレン系樹脂成分(CH−2)の原料モノマー及び重合開始剤の合計量を用いる。また、必要により用いられる両反応性モノマーは、重縮合系樹脂成分(CH−1)の質量として算出される。後述する非晶質複合樹脂(AH)も同様である。
結晶性複合樹脂(CH)中の、重縮合系樹脂成分(CH−1)、スチレン系樹脂成分(CH−2)、及び両反応性モノマー由来の構成部分の含有量の合計は、低温定着性、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び保存性の観点から、好ましくは90モル%以上、より好ましくは95モル%以上、更に好ましくは99モル%以上であり、そして、好ましくは100モル%以下、より好ましくは100モル%である。
(重縮合系樹脂成分(CH−1))
重縮合系樹脂成分(CH−1)は、低温定着性、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び保存性の観点から、炭素数2以上4以下の脂肪族ジオールを80モル%以上100モル%以下含有するアルコール成分(以下、「アルコール成分(CH−al)」ともいう)と、炭素数12以上14以下の脂肪族ジカルボン酸化合物を80モル%以上100モル%以下含有するカルボン酸成分(以下、「カルボン酸成分(CH−ac)」ともいう)とを重縮合させて得られる樹脂成分である。
このような重縮合系樹脂成分(CH−1)を構成する樹脂としては、ポリエステル樹脂が好ましい。
〔アルコール成分(CH−al)〕
アルコール成分(CH−al)は、低温定着性、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び保存性の観点から、炭素数2以上4以下の脂肪族ジオールを80モル%以上100モル%以下含有する。
脂肪族ジオールの炭素数は、同様の観点から、2以上であり、好ましくは3以上であり、そして、低温定着性及び帯電安定性の観点から、4以下であり、好ましくは4である。
炭素数2以上4以下の脂肪族ジオールとしては、例えば、エチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、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、1,4−ブテンジオール等が挙げられる。これらの中でも、低温定着性、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び保存性の観点から、好ましくはエチレングリコール、1,4−ブタンジオール、より好ましくは1,4−ブタンジオールである。
アルコール成分(CH−al)中の、炭素数2以上4以下の脂肪族ジオールの含有量は、低温定着性、耐ホットオフセット性、及び帯電安定性の観点から、80モル%以上100モル%以下であり、好ましくは90モル%以上、より好ましくは95モル%以上であり、そして、好ましくは100モル%以下、より好ましくは100モル%である。
アルコール成分(CH−al)は炭素数2以上4以下の脂肪族ジオール以外の他のアルコールを含有していてもよい。
アルコール成分(CH−al)が含み得る他のアルコール成分としては、炭素数5以上の脂肪族ジオール、芳香族ジオール、脂環式ジオール、3価以上の多価アルコール、又はそれらの炭素数2以上4以下のアルキレンオキサイド(平均付加モル数1以上16以下)付加物等が挙げられる。
アルコール成分(CH−al)が含み得る他のアルコールの具体例としては、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,12−ドデカンジオール等の脂肪族ジオール、ビスフェノールA等の芳香族ジオール又はそれらのアルキレンオキサイド(平均付加モル数1以上16以下)付加物、水素添加ビスフェノールA等の脂環式ジオール又はそれらの炭素数2以上4以下のアルキレンオキサイド(平均付加モル数2以上12以下)付加物、グリセリン、ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン、ソルビトール等の3価以上の多価アルコール又はそれらの炭素数2以上4以下のアルキレンオキサイド(平均付加モル数1以上16以下)付加物等が挙げられる。
これらのアルコール成分(CH−al)は、単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
〔カルボン酸成分(CH−ac)〕
カルボン酸成分(CH−ac)は、低温定着性、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び保存性の観点から、炭素数12以上14以下の脂肪族ジカルボン酸化合物を80モル%以上100モル%以下含有する。
脂肪族ジカルボン酸化合物の炭素数は、低温定着性、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び保存性の観点から、12以上、好ましくは13以上であり、そして、低温定着性、耐ホットオフセット性、及び帯電安定性の観点から、14以下、好ましくは14である。
なお、脂肪族ジカルボン酸化合物は、脂肪族ジカルボン酸化合物又はその炭素数1以上3以下のアルキルエステルであり、炭素数は、炭化水素基の炭素数にカルボキシ基の炭素数を含めたものであり、アルキルエステルのアルキル炭素数は含めない。
炭素数12以上14以下の脂肪族ジカルボン酸化合物としては、結晶性を高め、低温定着性や保存性を高める観点から、α,ω−直鎖アルカンジカルボン酸化合物が好ましく、例えば、ドデカン二酸(炭素数12)、トリデカン二酸(炭素数13)、テトラデカン二酸(炭素数14)又はその炭素数1以上3以下のアルキルエステル等が挙げられる。これらの中でも、低温定着性、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び保存性の観点から、好ましくはドデカン二酸、テトラデカン二酸、より好ましくはテトラデカン二酸又はそれらの炭素数1以上3以下のアルキルエステルである。
カルボン酸成分(CH−ac)中の、炭素数12以上14以下の脂肪族ジカルボン酸化合物の含有量は、低温定着性、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び保存性の観点から、80モル%以上100モル%以下であり、好ましくは90モル%以上、より好ましくは95モル%以上、更に好ましくは100モル%であり、そして、好ましくは100モル%以下、より好ましくは100モル%である。
カルボン酸成分(CH−ac)は、炭素数12以上14以下の脂肪族ジカルボン酸化合物以外の他のカルボン酸成分を含有していてもよい。
カルボン酸成分(CH−ac)が含み得る他のカルボン酸成分としては、炭素数12以上14以下の脂肪族ジカルボン酸化合物以外のジカルボン酸化合物、3価以上の多価カルボン酸化合物、並びにそれらの無水物及びそれらの炭素数1以上3以下のアルキルエステル等が挙げられる。
ジカルボン酸化合物としては、芳香族ジカルボン酸化合物、炭素数12以上14以下の脂肪族ジカルボン酸化合物以外の脂肪族ジカルボン酸化合物、及び脂環式ジカルボン酸化合物が挙げられる。
カルボン酸成分(CH−ac)には、遊離酸だけでなく、反応中に分解して酸を生成する無水物、及び各カルボン酸化合物の炭素数1以上3以下のアルキルエステルも含まれる。
芳香族ジカルボン酸化合物としては、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸等が挙げられる。
炭素数12以上14以下の脂肪族ジカルボン酸化合物以外の脂肪族ジカルボン酸化合物としては、例えば、マロン酸(炭素数3)、マレイン酸(炭素数4)、フマル酸(炭素数4)、シトラコン酸(炭素数5)、イタコン酸(炭素数5)、グルタコン酸(炭素数5)、コハク酸(炭素数4)、アジピン酸(炭素数6)、アゼライン酸(炭素数9)、セバシン酸(炭素数10)、ウンデカン二酸(炭素数11)、ペンタデカン二酸(炭素数15)、ヘキサデカン二酸(炭素数16)、炭素数12以上20以下のアルキル基又は炭素数12以上20以下のアルケニル基で置換されたコハク酸等が挙げられる。
3価以上の多価カルボン酸化合物としては、トリメリット酸、2,5,7−ナフタレントリカルボン酸、ピロメリット酸等が挙げられる。
これらのカルボン酸成分(CH−ac)は、単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
なお、物性調整の観点から、アルコール成分(CH−al)には1価のアルコールが適宜含有されていてもよく、カルボン酸成分(CH−ac)には1価のカルボン酸化合物が適宜含有されていてもよい。
アルコール成分(CH−al)に対するカルボン酸成分(CH−ac)の当量比(COOH基/OH基)は、低温定着性、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び保存性の観点から、好ましくは0.7以上、より好ましくは0.8以上、更に好ましくは0.9以上であり、そして、好ましくは1.3以下、より好ましくは1.2以下、更に好ましくは1.1以下である。
(スチレン系樹脂成分(CH−2))
スチレン系樹脂成分(CH−2)は、スチレン系樹脂を含有するセグメントである。
スチレン系樹脂としては、ポリスチレン、スチレン誘導体の重合体、スチレン−アクリル共重合体等が挙げられ、低温定着性、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び保存性の観点から、ポリスチレン、スチレン誘導体の重合体及びスチレン−アクリル共重合体から選ばれる1種以上が好ましく、ポリスチレン及びスチレン−アクリル共重合体から選ばれる1種以上がより好ましく、低温定着性、耐ホットオフセット性、及び保存性の観点から、スチレン−アクリル共重合体が更に好ましい。
スチレン系樹脂成分(CH−2)の原料モノマーとしては、低温定着性、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び保存性の観点から、スチレン及びアルキル(メタ)アクリレートを併用することが好ましい。
なお、「アルキル(メタ)アクリレート」とは、アルキルアクリレートとアルキルメタクリレートの両方を意味する。以下においても同様である。
スチレンを用いる場合、スチレン系樹脂成分(CH−2)の原料モノマー中のスチレンの含有量は、低温定着性、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び保存性の観点から、好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上、更に好ましくは70質量%以上、より更に好ましくは75質量%以上であり、そして、低温定着性、耐ホットオフセット性、及び保存性の観点から、好ましくは95質量%以下、より好ましくは90質量%以下、更に好ましくは85質量%以下である。
スチレン誘導体としては、メチルスチレン、α−メチルスチレン、β−メチルスチレン、t−ブチルスチレン、クロロスチレン、クロロメチルスチレン、メトキシスチレン、スチレンスルホン酸及びその塩から選ばれる1種以上が好ましい。
アルキル(メタ)アクリレートとしては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、(イソ)プロピル(メタ)アクリレート、(イソ又はターシャリー)ブチル(メタ)アクリレート、(イソ)アミル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、(イソ)オクチル(メタ)アクリレート、(イソ)デシル(メタ)アクリレート、(イソ)ドデシル(メタ)アクリレート、(イソ)パルミチル(メタ)アクリレート、(イソ)ステアリル(メタ)アクリレート、(イソ)ベヘニル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
これらの中でも、スチレン系樹脂成分(CH−2)にビニルエステルを導入して高Tg化することにより低温定着性を向上させる観点から、2−エチルヘキシルアクリレート及び/又はブチルアクリレートが好ましく、2−エチルヘキシルアクリレートがより好ましい。
アルキル(メタ)アクリレートのアルキル基の炭素数としては、低温定着性及び耐ホットオフセット性の観点から、好ましくは2以上、より好ましくは4以上、更に好ましくは6以上であり、そして、保存性の観点から、好ましくは18以下、より好ましくは12以下、更に好ましくは10以下である。
アルキル(メタ)アクリレートを用いる場合、スチレン系樹脂成分(CH−2)中のアルキル(メタ)アクリレート由来の構成単位の含有量は、低温定着性、耐ホットオフセット性、及び保存性の観点から、好ましくは5質量%以上、より好ましくは10質量%以上、更に好ましくは15質量%以上であり、そして、帯電安定性の観点から、好ましくは50質量%以下、より好ましくは40質量%以下、更に好ましくは30質量%以下、より更に好ましくは25質量%以下である。
〔両反応性モノマー〕
結晶性複合樹脂(CH)は、更に、両反応性モノマー由来の構成単位を含むことが好ましい。
結晶性複合樹脂(CH)の原料モノマーとして両反応性モノマーを用いると、当該両反応性モノマーが重縮合系樹脂成分(CH−1)とスチレン系樹脂成分(CH−2)との両方と反応することにより、結晶性複合樹脂(CH)を良好に製造することができる。
すなわち、本発明に用いる結晶性複合樹脂(CH)は、重縮合系樹脂成分(CH−1)の原料モノマーと、スチレン系樹脂成分(CH−2)の原料モノマーと、両反応性モノマーとを重合させることにより得られるものが好ましい。これにより、結晶性複合樹脂(CH)は、両反応性モノマー由来の構成単位を介して重縮合系樹脂成分(CH−1)とスチレン系樹脂成分(CH−2)とが結合し、重縮合系樹脂成分(CH−1)とスチレン系樹脂成分(CH−2)とが均一に分散したものとなり、低温定着性、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び保存性が良好なものとなる。
両反応性モノマーとしては、分子内に、カルボキシ基、水酸基、エポキシ基、第1級アミノ基及び第2級アミノ基から選ばれる1種以上の官能基を有する化合物と、エチレン性不飽和結合とを有する化合物が挙げられる。これらの中でも、反応性の観点から、好ましくは水酸基及び/又はカルボキシ基とエチレン性不飽和結合とを有する化合物、より好ましくはカルボキシ基とエチレン性不飽和結合とを有する化合物である。
具体的には、両反応性モノマーとしては、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸及び無水マレイン酸等が挙げられる。重縮合反応及び付加重合反応の反応性の観点から、アクリル酸及びメタクリル酸が好ましく、アクリル酸がより好ましい。
両反応性モノマーの使用量は、低温定着性、耐ホットオフセット性、及び帯電安定性の観点から、重縮合系樹脂成分(CH−1)の原料モノマーであるアルコール成分(CH−al)100モル部に対して、好ましくは1モル部以上、より好ましくは3モル部以上であり、そして、低温定着性及び保存性の観点から、好ましくは30モル部以下、より好ましくは25モル部以下、更に好ましくは20モル部以下、より更に好ましくは15モル部以下、より更に好ましくは10モル部以下である。
(結晶性複合樹脂(CH)の製造方法)
結晶性複合樹脂(CH)は、例えば、以下の(1)〜(3)のいずれかの方法により製造することができる。なお、両反応性モノマーは、反応性の観点から、スチレン系樹脂成分(CH−2)の原料モノマーと共に反応系に供給されることが好ましい。また、同様の観点から、エステル化触媒、エステル化助触媒等の触媒を用いてもよく、更に重合開始剤及び重合禁止剤を用いてもよい。
(1)アルコール成分(CH−al)及びカルボン酸成分(CH−ac)による重縮合反応の工程(X)の後に、スチレン系樹脂成分(CH−2)の原料モノマー及び必要に応じて両反応性モノマーによる付加重合反応の工程(Y)を行う方法。
なお、工程(X)において、カルボン酸成分(CH−ac)の一部を重縮合反応に供し、次いで工程(Y)を実施した後に、再度反応温度を上昇させ、カルボン酸成分(CH−ac)の残部を重合系に添加し、工程(X)の重縮合反応及び必要に応じて両反応性モノマーとの反応を更に進める方法がより好ましい。
(2)スチレン系樹脂成分(CH−2)の原料モノマー及び両反応性モノマーによる付加重合反応の工程(Y)の後に、重縮合系樹脂成分(CH−1)の原料モノマーによる重縮合反応の工程(X)を行う方法。
アルコール成分(CH−al)及びカルボン酸成分(CH−ac)については、付加重合反応時に反応系内に存在させておき、重縮合反応に適した温度でエステル化触媒及び必要に応じて更にエステル化助触媒を添加させることにより重縮合反応を開始することもできるし、重縮合反応に適した温度条件下で反応系内に後からアルコール成分(CH−al)及びカルボン酸成分(CH−ac)を添加することにより重縮合反応を開始することもできる。前者の場合は、重縮合反応に適した温度でエステル化触媒及び必要に応じて更にエステル化助触媒を添加することで分子量及び分子量分布が調節できる。
(3)アルコール成分(CH−al)及びカルボン酸成分(CH−ac)による重縮合反応の工程(X)と、スチレン系樹脂成分(CH−2)の原料モノマー及び両反応性モノマーによる付加重合反応の工程(Y)とが並行して進行する条件で反応を行う方法。
この方法では、付加重合反応に適した反応温度条件下で工程(X)と工程(Y)とを行い、反応温度を上昇させ、重縮合反応に適した温度条件下で、必要に応じて、重縮合系樹脂成分(CH−1)の3価以上の原料モノマー等を架橋剤として重合系に添加し、更に工程(X)の重縮合反応を行うことが好ましい。その際、重縮合反応に適した温度条件下では、ラジカル重合禁止剤を添加して重縮合反応だけを進めることもできる。両反応性モノマーは付加重合反応と共に重縮合反応にも関与する。
結晶性複合樹脂(CH)は、上記(1)〜(3)の方法の中でも(1)による方法によって製造されたものが好ましく、下記工程I〜IIIを有する方法によって製造されたものがより好ましい。
工程I:重縮合系樹脂成分(CH−1)の原料モノマーの一部を重縮合する工程
工程II:工程Iで得られた重縮合物の存在下でスチレン系樹脂成分(CH−2)の原料モノマー、好ましくはスチレン系樹脂成分(CH−2)の原料モノマー及び両反応性モノマーを付加重合する工程
工程III:工程IIで得られた反応物の存在下で、残りの重縮合系樹脂成分(CH−1)の原料モノマーを重縮合する工程
なお、両反応性モノマーは、低温定着性の観点から、スチレン系樹脂成分(CH−2)の原料モノマーと共に用いることが好ましい。
上記工程I〜IIIを行うことで、結晶性複合樹脂(CH)中の重縮合系樹脂成分(CH−1)とスチレン系樹脂成分(CH−2)とが適度な分散状態となり、重縮合系樹脂成分(CH−1)の分散性が高まり、低温定着性、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び保存性を向上させることができる。
〔工程I〕
工程Iは、重縮合系樹脂成分(CH−1)の原料モノマーの一部を重縮合する工程である。
工程Iに供する原料モノマーにおいて、カルボン酸成分(CH−ac)の量は、結晶性複合樹脂(CH)の製造に用いるカルボン酸成分(CH−ac)総量の、好ましくは10質量%以上、より好ましくは20質量%以上、更に好ましくは30質量%以上、より更に好ましくは40質量%以上であり、そして、好ましくは90質量%以下、より好ましくは80質量%以下、更に好ましくは70質量%以下、より更に好ましくは60質量%以下である。
また、工程Iに供する原料モノマーにおいて、アルコール成分(CH−al)の量は、カルボン酸成分(CH−ac)のモル数以上であることが好ましく、結晶性複合樹脂(CH)の製造に用いるアルコール成分(CH−al)の全量であることが、未反応のアルコール成分(CH−al)が工程IIを行う際の溶媒となるため、より好ましい。
工程Iにおける重縮合反応の温度は、反応性の観点から、好ましくは120℃以上、より好ましくは130℃以上であり、そして、好ましくは230℃以下、より好ましくは200℃以下、更に好ましくは180℃以下である。重縮合反応時の圧力は、常圧であってもよい。
工程Iの重縮合反応の終了は、工程Iに供した原料モノマーが、好ましくは95モル%以上、より好ましくは98モル%以上反応した時点とすることが好ましい。
〔工程II〕
工程IIは、工程Iで得られた重縮合物の存在下でスチレン系樹脂成分(CH−2)の原料モノマー、好ましくはスチレン系樹脂成分(CH−2)の原料モノマー及び両反応性モノマーを付加重合する工程である。
前記工程IIにおける付加重合反応の温度は、反応性の観点から、好ましくは120℃以上、より好ましくは130℃以上であり、そして、好ましくは200℃以下、より好ましくは180℃以下である。
なお、工程IIで付加重合反応に供するスチレン系樹脂成分(CH−2)の原料モノマーを予め工程Iで反応系に添加してもよく、その場合、重合開始剤を工程IIで添加すればよい。工程IIで、付加重合反応と共に、重縮合反応が、進行してもよい。
工程IIの反応の終了時は、スチレン系樹脂成分(CH−2)の残存原料モノマーが、工程IIで得られる樹脂に対して1000ppm(wt/wt)以下であることが好ましい。
工程IIで得られた反応物は、重縮合系樹脂成分の一部とスチレン系樹脂成分とを含む複合樹脂を含有すると考えられる。
〔工程III〕
工程IIIは、工程IIで得られた反応物の存在下で、残りの重縮合系樹脂成分(CH−1)の原料モノマーを重縮合する工程である。
即ち、工程IIIで供するカルボン酸成分(CH−ac)の量は、結晶性複合樹脂(CH)の製造に用いるカルボン酸成分(CH−ac)総量の、好ましくは10質量%以上、より好ましくは20質量%以上、更に好ましくは30質量%以上、より更に好ましくは40質量%以上であり、そして、好ましくは90質量%以下、より好ましくは80質量%以下、更に好ましくは70質量%以下、より更に好ましくは60質量%以下である。
工程IIIにおける重縮合反応の温度は、反応性の観点から、好ましくは120℃以上、より好ましくは130℃以上、更に好ましくは150℃以上であり、そして、好ましくは230℃以下、より好ましくは220℃以下である。工程IIIにおける重縮合反応時の圧力は、常圧であってもよい。
工程IIIでは、重縮合反応を進行させて、結晶性複合樹脂(CH)の酸価を好ましい範囲にまで低下させる観点から、さらに減圧下で重縮合反応することが好ましい。
ここで、減圧とは、常圧(101.3kPa)未満の圧力であり、好ましくは80kPa以下、より好ましくは50kPa以下、更に好ましくは20kPa以下である。
工程IIIは、生成した結晶性複合樹脂(CH)が、後述する好ましい酸価になるまで行うことが好ましい。また、工程IIIは前記エステル化触媒の存在下で行うことが好ましい。
工程I〜IIIは、同一容器内で行うことが好ましい。
〔エステル化触媒〕
重縮合反応に好適に用いられるエステル化触媒としては、チタン化合物及びSn−C結合を有していない錫(II)化合物が挙げられ、これらは単独で又は2種以上を併せて使用することができる。
チタン化合物としては、Ti−O結合を有するチタン化合物が好ましく、総炭素数1以上28以下のアルコキシ基、アルケニルオキシ基又はアシルオキシ基を有する化合物がより好ましい。
Sn−C結合を有していない錫(II)化合物としては、Sn−O結合を有する錫(II)化合物、Sn−X(Xはハロゲン原子を示す)結合を有する錫(II)化合物等が好ましく挙げられ、Sn−O結合を有する錫(II)化合物がより好ましく、中でも、反応性、分子量調整、及び結晶性複合樹脂(CH)の物性調整の観点から、ジ(2−エチルヘキサン酸)錫(II)が更に好ましい。
上記エステル化触媒の使用量は、反応性、分子量調整、及び結晶性複合樹脂(CH)の物性調整の観点から、アルコール成分(CH−al)とカルボン酸成分(CH−ac)との総量100質量部に対して、好ましくは0.01質量部以上、より好ましくは0.1質量部以上、更に好ましくは0.2質量部以上であり、そして、好ましくは1.5質量部以下、より好ましくは1.0質量部以下、更に好ましくは0.5質量部以下である。
〔エステル化助触媒〕
エステル化助触媒としては、ピロガロール化合物が好ましい。このピロガロール化合物は、互いに隣接する3個の水素原子が水酸基で置換されたベンゼン環を有するものであり、ピロガロール、没食子酸、没食子酸エステル、2,3,4−トリヒドロキシベンゾフェノン、2,2’,3,4−テトラヒドロキシベンゾフェノン等のベンゾフェノン誘導体、エピガロカテキン、エピガロカテキンガレート等のカテキン誘導体等が挙げられ、反応性の観点から、没食子酸が好ましい。
〔重合禁止剤〕
重合禁止剤としては、4−t−ブチルカテコール等が挙げられる。
(軟化点)
結晶性複合樹脂(CH)の軟化点は、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び保存性の観点から、好ましくは60℃以上、より好ましくは70℃以上、更に好ましくは75℃以上であり、そして、低温定着性の観点から、好ましくは120℃以下、より好ましくは100℃以下、更に好ましくは90℃以下である。
(融点)
結晶性複合樹脂(CH)の融点は、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び保存性の観点から、好ましくは50℃以上、より好ましくは60℃以上、更に好ましくは70℃以上であり、そして、低温定着性の観点から、好ましくは110℃以下、より好ましくは90℃以下、更に好ましくは80℃以下である。
(酸価)
結晶性複合樹脂(CH)の酸価は、帯電安定性及び低温定着性の観点から、好ましくは10mgKOH/g以上、より好ましくは15mgKOH/g以上、更に好ましくは18mgKOH/g以上であり、そして、低温定着性、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び保存性の観点から、好ましくは35mgKOH/g以下、より好ましくは30mgKOH/g以下、更に好ましくは28mgKOH/g以下である。
(水酸基価)
結晶性複合樹脂(CH)の水酸基価は、生産性の観点から、好ましくは1mgKOH/g以上、より好ましくは3mgKOH/g以上であり、そして、低温定着性、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び保存性の観点から、好ましくは20mgKOH/g以下、より好ましくは15mgKOH/g以下、更に好ましくは10mgKOH/g以下である。
結晶性複合樹脂(CH)の軟化点、融点、酸価、及び水酸基価は、原料モノマーの種類及びその比率、並びに反応温度、反応時間、冷却速度等の製造条件により適宜調整することができる。軟化点、融点、酸価、及び水酸基価は、実施例に記載の方法によって求められる。
<非晶質樹脂(A)>
非晶質樹脂(A)は、前記結晶性指数が、1.4を超えるか、0.6未満の樹脂であり、好ましくは1.5を超えるか、0.5以下、より好ましくは1.6以上か、0.5以下である。
非晶質樹脂(A)としては、低温定着性、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び保存性の観点から、非晶質ポリエステル(AP)、ポリエステル樹脂成分(AH−1)とスチレン系樹脂成分(AH−2)とを含む非晶質複合樹脂(AH)、及び非晶質スチレン系樹脂(AS)から選ばれる1種以上が好ましく挙げられ、これらの中でも、帯電安定性の観点から、ポリエステル樹脂成分(AH−1)とスチレン系樹脂成分(AH−2)とを含む非晶質複合樹脂(AH)及び非晶質スチレン系樹脂(AS)から選ばれる1種以上が好ましく、低温定着性の観点から、非晶質ポリエステル(AP)及び非晶質スチレン系樹脂(AS)から選ばれる1種以上がより好ましく、保存性の観点から、非晶質スチレン系樹脂(AS)が更に好ましい。
したがって、低温定着性、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び保存性の観点から、非晶質スチレン系樹脂(AS)がより好ましい。
(軟化点)
非晶質樹脂(A)の軟化点は、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び保存性の観点から、好ましくは50℃以上、より好ましくは70℃以上、更に好ましくは85℃以上であり、そして、低温定着性の観点から、好ましくは150℃以下、より好ましくは130℃以下、更に好ましくは125℃以下である。
(ガラス転移温度)
非晶質樹脂(A)のガラス転移温度は、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び保存性の観点から、好ましくは30℃以上、より好ましくは40℃以上、更に好ましくは50℃以上であり、そして、低温定着性の観点から、好ましくは90℃以下、より好ましくは70℃以下、更に好ましくは60℃以下である。
(酸価)
非晶質樹脂(A)の酸価は、低温定着性、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び保存性の観点から、好ましくは0mgKOH/g以上であり、そして、好ましくは40mgKOH/g以下、より好ましくは30mgKOH/g以下、更に好ましくは25mgKOH/g以下である。
非晶質樹脂(A)の軟化点、ガラス転移温度、及び酸価は、原料モノマーの種類及びその比率、並びに反応温度、反応時間、冷却速度等の製造条件により適宜調整することができる。
次に、非晶質樹脂(A)として好ましく用いられる、非晶質スチレン系樹脂(AS)、非晶質ポリエステル(AP)、非晶質複合樹脂(AH)について説明する。
(非晶質スチレン系樹脂(AS))
非晶質樹脂(A)として用いられる非晶質スチレン系樹脂(AS)としては、ポリスチレン、スチレン誘導体の重合体、スチレン−アクリル共重合体等が挙げられ、低温定着性、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び保存性の観点から、ポリスチレン、スチレン誘導体の重合体及びスチレン−アクリル共重合体から選ばれる1種以上が好ましく、ポリスチレン及びスチレン−アクリル共重合体から選ばれる1種以上がより好ましく、スチレン−アクリル共重合体が更に好ましい。
非晶質スチレン系樹脂(AS)の原料モノマーとしては、前記スチレン系樹脂成分(CH−2)の原料モノマーとして挙げられたものと同様のものが挙げられる。これらの中でも、スチレン及びアルキル(メタ)アクリレートを併用することが好ましい。
スチレンを用いる場合、非晶質スチレン系樹脂(AS)の原料モノマー中のスチレンの含有量は、低温定着性、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び保存性の観点から、好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上、更に好ましくは70質量%以上、より更に好ましくは75質量%以上であり、そして、好ましくは95質量%以下、より好ましくは90質量%以下、更に好ましくは85質量%以下である。
アルキル(メタ)アクリレートとしては、前記スチレン系樹脂成分(CH−2)の原料モノマーとして挙げられたものと同様のものが挙げられ、これらの中でも、n−ブチルアクリレートが好ましい。
スチレン系樹脂成分(CH−2)の原料モノマーとして用いられるアルキル(メタ)アクリレートのアルキル基の炭素数としては、低温定着性、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び保存性の観点から、好ましくは2以上、より好ましくは3以上であり、そして、好ましくは12以下、より好ましくは10以下、更に好ましくは8以下、より更に好ましくは6以下である。
アルキル(メタ)アクリレートを用いる場合、非晶質スチレン系樹脂(AS)の原料モノマー中のアルキル(メタ)アクリレートの含有量は、低温定着性、耐ホットオフセット性、及び保存性の観点から、好ましくは5質量%以上、より好ましくは10質量%以上、更に好ましくは15質量%以上であり、そして、帯電安定性の観点から、好ましくは30質量%以下、より好ましくは25質量%以下である。
非晶質スチレン系樹脂(AS)は、前記原料モノマーを付加重合反応することにより製造することができる。
付加重合反応の温度は、反応性の観点から、好ましくは120℃以上、より好ましくは130℃以上、更に好ましくは150℃以上であり、そして、好ましくは230℃以下、より好ましくは220℃以下である。
また、重合の後半に反応系を減圧することにより、溶媒を除去したり、反応を促進させることが好ましい。
〔軟化点〕
非晶質スチレン系樹脂(AS)の軟化点は、低温定着性、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び保存性の観点から、好ましくは90℃以上、より好ましくは105℃以上、更に好ましくは115℃以上であり、そして、好ましくは150℃以下、より好ましくは135℃以下、更に好ましくは125℃以下である。
〔ガラス転移温度〕
非晶質スチレン系樹脂(AS)のガラス転移温度は、低温定着性、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び保存性の観点から、好ましくは30℃以上、より好ましくは40℃以上、更に好ましくは50℃以上であり、そして、好ましくは90℃以下、より好ましくは70℃以下、更に好ましくは60℃以下である。
〔酸価〕
非晶質スチレン系樹脂(AS)の酸価は、低温定着性、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び保存性の観点から、好ましくは0mgKOH/g以上であり、そして、好ましくは30mgKOH/g以下、より好ましくは25mgKOH/g以下、更に好ましくは10mgKOH/g以下である。
非晶質スチレン系樹脂(AS)の軟化点、ガラス転移温度、及び酸価は、原料モノマーの種類及びその比率、並びに反応温度、反応時間、冷却速度等の製造条件により適宜調整することができる。
(非晶質ポリエステル(AP))
非晶質樹脂(A)として用いられる非晶質ポリエステル(AP)は、アルコール成分(以下、「アルコール成分(AP−al)」ともいう)と、カルボン酸成分(以下、「カルボン酸成分(AP−ac)」ともいう)とを重縮合反応することにより得られる。
〔アルコール成分(AP−al)〕
アルコール成分(AP−al)としては、前記アルコール成分(CH−al)と同様のものが挙げられる。
これらの中でも、低温定着性、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び保存性の観点から、ビスフェノールA等の芳香族ジオール又はそれらのアルキレンオキサイド(平均付加モル数1以上16以下)付加物が好ましく、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物がより好ましい。
アルコール成分(AP−al)中、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物の含有量は、低温定着性、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び保存性の観点から、好ましくは80モル%以上、より好ましくは90モル%以上、更に好ましくは95モル%以上、より更に好ましくは98モル%以上であり、そして、好ましくは100モル%以下、より好ましくは100モル%である。
ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物のプロピレンオキサイドの平均付加モル数は、低温定着性、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び保存性の観点から、好ましくは1以上、より好ましくは1.2以上、更に好ましくは1.5以上であり、そして、好ましくは16以下、より好ましくは12以下、更に好ましくは8以下、より更に好ましくは4以下である。
これらのアルコール成分(AP−al)は、単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
〔カルボン酸成分(AP−ac)〕
カルボン酸成分(AP−ac)としては、前記カルボン酸成分(CH−ac)として挙げられたものと、同様のものが挙げられる。
これらの中でも、低温定着性、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び保存性の観点から、脂肪族ジカルボン酸化合物、芳香族ジカルボン酸化合物が好ましく、脂肪族ジカルボン酸化合物と芳香族ジカルボン酸化合物とを併用することがより好ましい。
脂肪族ジカルボン酸化合物の炭素数は、低温定着性、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び保存性の観点から、好ましくは2以上であり、そして、好ましくは10以下、より好ましくは6以下、更に好ましくは4以下である。脂肪族ジカルボン酸化合物としては、フマル酸が好ましい。
カルボン酸成分(AP−ac)中の脂肪族ジカルボン酸化合物の含有量は、低温定着性、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び保存性の観点から、好ましくは20モル%以上、より好ましくは30モル%以上であり、そして、好ましくは70モル%以下、より好ましくは60モル%以下、更に好ましくは50モル%以下である。
芳香族ジカルボン酸化合物としてはテレフタル酸が好ましい。カルボン酸成分(AP−ac)中の芳香族ジカルボン酸化合物、好ましくはテレフタル酸の含有量は、低温定着性、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び保存性の観点から、好ましくは30モル%以上、より好ましくは40モル%以上、更に好ましくは50モル%以上であり、そして、好ましくは80モル%以下、より好ましくは70モル%以下である。
これらのアルコール成分(AP−ac)は、単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
なお、物性調整の観点から、アルコール成分(AP−al)には1価のアルコールが適宜含有されていてもよく、カルボン酸成分(AP−ac)には1価のカルボン酸化合物が適宜含有されていてもよい。
アルコール成分(AP−al)に対するカルボン酸成分(AP−ac)の当量比(COOH基/OH基)は、低温定着性、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び保存性の観点から、好ましくは0.6以上、より好ましくは0.7以上、更に好ましくは0.8以上であり、そして、好ましくは1.2以下、より好ましくは1.0以下、更に好ましくは0.9以下である。
非晶質ポリエステル(AP)は、アルコール成分(AP−al)とカルボン酸成分(AP−ac)とを不活性ガス雰囲気中にて、必要に応じエステル化触媒、エステル化助触媒、重合禁止剤等を用いて重縮合することにより製造することができる。
重縮合反応の温度は、好ましくは120℃以上、より好ましくは160℃以上、更に好ましくは200℃以上であり、そして、好ましくは250℃以下、より好ましくは240℃以下である。
重縮合反応に好適に用いられるエステル化触媒、エステル化助触媒、及び重合禁止剤としては、前記結晶性複合樹脂(CH)の製造に用いられるものと同様のものが挙げられ、好ましい態様も同様である。
上記エステル化触媒の使用量は、反応性、分子量調整、及び非晶質ポリエステル(AP)の物性調整の観点から、アルコール成分(AP−al)とカルボン酸成分(AP−ac)との総量100質量部に対して、好ましくは0.01質量部以上、より好ましくは0.1質量部以上、更に好ましくは0.3質量部以上であり、そして、好ましくは2.0質量部以下、より好ましくは1.5質量部以下、更に好ましくは1.0質量部以下である。
エステル化助触媒の使用量は、反応性、分子量調整及び非晶質ポリエステル(AP)の物性調整の観点から、アルコール成分(AP−al)とカルボン酸成分(AP−ac)との総量100質量部に対して、好ましくは0.001質量部以上、より好ましくは0.01質量部以上、更に好ましくは0.03質量部以上であり、そして、好ましくは0.2質量部以下、より好ましくは0.15質量部以下、更に好ましくは0.1質量部以下である。
エステル化助触媒とエステル化触媒との質量比〔エステル化助触媒/エステル化触媒〕は、反応性の観点から、好ましくは0.001以上、より好ましくは0.01以上、更に好ましくは0.05以上であり、そして、好ましくは0.5以下、より好ましくは0.3以下、更に好ましくは0.15以下である。
〔軟化点〕
非晶質ポリエステル(AP)の軟化点は、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び保存性の観点から、好ましくは50℃以上、より好ましくは70℃以上、更に好ましくは85℃以上であり、そして、低温定着性の観点から、好ましくは130℃以下、より好ましくは110℃以下、更に好ましくは95℃以下である。
〔ガラス転移温度〕
非晶質ポリエステル(AP)のガラス転移温度は、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び保存性の観点から、好ましくは30℃以上、より好ましくは40℃以上、更に好ましくは50℃以上であり、そして、低温定着性の観点から、好ましくは90℃以下、より好ましくは70℃以下、更に好ましくは60℃以下である。
〔酸価〕
非晶質ポリエステル(AP)の酸価は、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び保存性の観点から、好ましくは0mgKOH/g以上、より好ましくは10mgKOH/g以上、更に好ましくは15mgKOH/g以上であり、そして、低温定着性の観点から、好ましくは40mgKOH/g以下、より好ましくは30mgKOH/g以下、更に好ましくは25mgKOH/g以下である。
非晶質ポリエステル(AP)の軟化点、ガラス転移温度、及び酸価は、原料モノマーの種類及びその比率、並びに反応温度、反応時間、冷却速度等の製造条件により適宜調整することができる。
(非晶質複合樹脂(AH)
非晶質樹脂(A)として用いられる非晶質複合樹脂(AH)は、ポリエステル樹脂成分(AH−1)とスチレン系樹脂成分(AH−2)とを含むものであり、ポリエステル樹脂成分(AH−1)と、スチレン系樹脂成分(AH−2)と、ポリエステル樹脂成分(AH−1)及びスチレン系樹脂成分(AH−2)のいずれとも反応し得る両反応性モノマーに由来する構成部分とからなっていることが好ましい。また、本発明の目的を阻害しない範囲内で、これら3つの構成部分以外の構成部分を含んでいてもよいが、3つの構成部分以外の構成部分を含んでいないことが好ましい。
両反応性モノマーとしては、前記結晶性複合樹脂(CH)に用いることができる両反応性モノマーと同様のものが挙げられ、好ましい種類及び使用量も同様である。
非晶質複合樹脂(AH)における、ポリエステル樹脂成分(AH−1)とスチレン系樹脂成分(AH−2)との質量比(ポリエステル樹脂成分(AH−1)/スチレン系樹脂成分(AH−2))は、低温定着性、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び保存性の観点から、好ましくは50/50以上、より好ましくは60/40以上、更に好ましくは70/30以上であり、そして、好ましくは95/5以下、より好ましくは90/10以下、更に好ましくは85/15以下である。
非晶質複合樹脂(AH)中の、ポリエステル樹脂成分(AH−1)、スチレン系樹脂成分(AH−2)、及び両反応性モノマー由来の構成部分の含有量の合計は、低温定着性、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び保存性の観点から、好ましくは90モル%以上、より好ましくは95モル%以上、更に好ましくは99モル%以上であり、そして、好ましくは100モル%以下、より好ましくは100モル%である。
〔ポリエステル樹脂成分(AH−1)〕
ポリエステル樹脂成分(AH−1)は、低温定着性、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び保存性の観点から、アルコール成分(以下、「アルコール成分(AH−al)」ともいう)と、カルボン酸成分(以下、「カルボン酸成分(AH−ac)」ともいう)とを重縮合させて得られるものである。
アルコール成分(AH−al)及びカルボン酸成分(AH−ac)としては、前記アルコール成分(AP−al)及びカルボン酸成分(AP−ac)と同様のものが挙げられ、好ましい態様も同様である。
アルコール成分(AH−al)に対するカルボン酸成分(AH−ac)の当量比(COOH基/OH基)は、低温定着性、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び保存性の観点から、好ましくは0.6以上、より好ましくは0.7以上、更に好ましくは0.8以上であり、そして、好ましくは1.2以下、より好ましくは1.0以下、更に好ましくは0.9以下である。
なお、物性調整の観点から、アルコール成分(AH−al)には1価のアルコールが適宜含有されていてもよく、カルボン酸成分(AH−ac)には1価のカルボン酸化合物が適宜含有されていてもよい。
〔スチレン系樹脂成分(AH−2)〕
スチレン系樹脂成分(AH−2)は、スチレン系樹脂を含有するセグメントである。
スチレン系樹脂としては、ポリスチレン、スチレン誘導体の重合体、スチレン−アクリル共重合体等が挙げられ、低温定着性、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び保存性の観点から、ポリスチレン、スチレン誘導体の重合体及びスチレン−アクリル共重合体から選ばれる1種以上が好ましく、ポリスチレン及びスチレン−アクリル共重合体から選ばれる1種以上がより好ましく、スチレン−アクリル共重合体が更に好ましい。
スチレン系樹脂成分(AH−2)の原料モノマーとしては、前記スチレン系樹脂成分(CH−2)の原料モノマーと同様のものが挙げられ、好ましい種類及び使用量も同様である。
非晶質複合樹脂(AH)は、前記結晶性複合樹脂(CH)の製造方法(1)〜(3)と同様の方法により製造することができる。
重縮合反応の温度は、反応性の観点から、好ましくは120℃以上、より好ましくは130℃以上、更に好ましくは150℃以上であり、そして、好ましくは250℃以下、より好ましくは240℃以下である。
付加重合反応の温度は、反応性の観点から、好ましくは120℃以上、より好ましくは130℃以上であり、そして、好ましくは200℃以下、より好ましくは180℃以下である。
〔エステル化触媒、エステル化助触媒、重合禁止剤〕
重縮合反応に好適に用いられるエステル化触媒、エステル化助触媒、及び重合禁止剤としては、前記非晶質ポリエステル(AP)の製造に用いられるエステル化触媒、エステル化助触媒、及び重合禁止剤と同様のものが挙げられ、好ましい態様も同様である。
〔軟化点〕
非晶質複合樹脂(AH)の軟化点は、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び保存性の観点から、好ましくは60℃以上、より好ましくは80℃以上、更に好ましくは95℃以上であり、そして、低温定着性の観点から、好ましくは140℃以下、より好ましくは120℃以下、更に好ましくは110℃以下である。
〔ガラス転移温度〕
非晶質複合樹脂(AH)のガラス転移温度は、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び保存性の観点から、好ましくは30℃以上、より好ましくは40℃以上、更に好ましくは50℃以上であり、そして、低温定着性の観点から、好ましくは90℃以下、より好ましくは70℃以下、更に好ましくは60℃以下である。
〔酸価〕
非晶質複合樹脂(AH)の酸価は、低温定着性、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び保存性の観点から、好ましくは0mgKOH/g以上、より好ましくは10mgKOH/g以上、更に好ましくは15mgKOH/g以上であり、そして、好ましくは40mgKOH/g以下、より好ましくは30mgKOH/g以下、更に好ましくは25mgKOH/g以下である。
非晶質複合樹脂(AH)の軟化点、ガラス転移温度、及び酸価は、原料モノマーの種類及びその比率、並びに反応温度、反応時間、冷却速度等の製造条件により適宜調整することができる。
本発明の電子写真トナー用結着樹脂組成物は、重縮合系樹脂成分(CH−1)及びスチレン系樹脂成分(CH−2)を含む結晶性複合樹脂(CH)と、非晶質樹脂(A)とを含有する。
結着樹脂組成物中、結晶性複合樹脂(CH)の含有量は、トナーの低温定着性、耐ホットオフセット性を向上させる観点から、好ましくは1質量%以上、より好ましくは3質量%以上、更に好ましくは6質量%以上であり、また、トナーの保存性を向上させる観点から、好ましくは50質量%以下、より好ましくは30質量%以下、更に好ましくは20質量%以下、更に好ましくは15質量%以下である。
結着樹脂組成物中、非晶質樹脂(A)の含有量は、トナーの帯電安定性、及び保存性の観点から、好ましくは50質量%以上、より好ましくは70質量%以上、更に好ましくは80質量%以上、より更に好ましくは85質量%以上であり、また、トナーの低温定着性、耐ホットオフセット性を向上させる観点から、好ましくは99質量%以下、より好ましくは97質量%以下、更に好ましくは94質量%以下である。
結晶性複合樹脂(CH)と非晶質樹脂(A)との質量比(結晶性複合樹脂(CH)/非晶質樹脂(A))は、低温定着性、耐ホットオフセット性の観点から、好ましくは1/99以上、より好ましくは3/97以上、更に好ましくは6/94以上であり、帯電安定性、及び保存性の観点から、好ましくは50/50以下、より好ましくは30/70以下、更に好ましくは20/80以下、より更に好ましくは15/85以下である。後述するように、コアシェル粒子の場合、非晶質樹脂(A)は、非晶質樹脂(A1)と非晶質樹脂(A2)とを含む。
本発明の結着樹脂組成物は、前記結晶性複合樹脂(CH)、前記非晶質樹脂(A)以外の樹脂を含んでいてもよいが、前記結晶性複合樹脂(CH)と前記非晶質樹脂(A)との合計含有量は、結着樹脂組成物中、好ましくは80質量%以上、より好ましくは90質量%以上、更に好ましくは95質量%以上であり、そして、好ましくは100質量%以下、より好ましくは100質量%である。
<任意成分>
本発明の結着樹脂組成物は、トナーに用いられる公知の樹脂、例えば、非晶質樹脂(A)以外のポリエステル、スチレン−アクリル共重合体、エポキシ、ポリカーボネート、ポリウレタン等を含有していてもよい。
本発明の結着樹脂組成物は、更に、着色剤、荷電制御剤、磁性粉、流動性向上剤、導電性調整剤、体質顔料、繊維状物質等の補強充填剤、酸化防止剤、老化防止剤、クリーニング性向上剤等の添加剤が適宜含有されていてもよい。
(着色剤)
着色剤としては、特に制限はなく公知の着色剤が挙げられ、目的に応じて適宜選択することができる。具体的には、カーボンブラック、無機系複合酸化物、クロムイエロー、ハンザイエロー、ベンジジンイエロー、スレンイエロー、キノリンイエロー、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、ウオッチヤングレッド、パーマネントレッド、ブリリアンカーミン3B、ブリリアンカーミン6B、デュポンオイルレッド、ピラゾロンレッド、リソールレッド、ローダミンBレーキ、レーキレッドC、ベンガル、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー、カルコオイルブルー、メチレンブルークロライド、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、及びマラカイトグリーンオクサレート等の種々の顔料;アクリジン系、キサンテン系、アゾ系、ベンゾキノン系、アジン系、アントラキノン系、インジコ系、チオインジコ系、フタロシアニン系、アニリンブラック系、ポリメチン系、トリフェニルメタン系、ジフェニルメタン系、チアジン系、及びチアゾール系等の各種染料が挙げられる。これらは単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
着色剤の含有量は、トナーの画像濃度を向上させる観点から、結晶性複合樹脂(CH)及び非晶質樹脂(A)の合計100質量部に対して、好ましくは0.1質量部以上、より好ましくは0.5質量部以上、更に好ましくは1.0質量部以上であり、そして、好ましくは40質量部以下、より好ましくは20質量部以下、更に好ましくは10質量部以下である。
(荷電制御剤)
荷電制御剤としては、クロム系アゾ染料、鉄系アゾ染料、アルミニウムアゾ染料、及びサリチル酸金属錯体等が挙げられる。これらは単独で又は2種以上を組み合わせて使用してもよい。
荷電制御剤の含有量は、トナーの帯電安定性の観点から、結晶性複合樹脂(CH)及び非晶質樹脂(A)の合計100質量部に対して、好ましくは0.01質量部以上、より好ましくは0.1質量部以上、更に好ましくは0.5質量部以上であり、そして、好ましくは3.0質量部以下、より好ましくは2.0質量部以下、更に好ましくは1.5質量部以下である。
(離型剤)
離型剤としては、ポリオレフィンワックス、パラフィンワックス、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脂肪酸アミド類;カルナバロウワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス、木ロウ、ホホバ油等の植物系ワックス;ミツロウ等の動物系ワックス;モンタンワックス、オゾケライト、セレシン、マイクロクリスタリンワックス、フィッシャートロプシュワックス等の鉱物・石油系ワックス等のワックスが挙げられ、これらは単独で又は2種以上を混合して用いることができる。
離型剤の添加量は、樹脂の分散性の観点から、結晶性複合樹脂(CH)及び非晶質樹脂(A)の合計100質量部に対して、好ましくは0.1質量部以上、より好ましくは0.5質量部以上、更に好ましくは2質量部以上であり、そして、好ましくは20質量部以下、より好ましくは15質量部以下、更に好ましくは10質量部以下である。
[電子写真用トナー]
本発明のトナーは、本発明の結着樹脂組成物を含有するものである。
本発明のトナーは、本発明の結着樹脂組成物の他に、更に、着色剤、離型剤、荷電制御剤、磁性粉、流動性向上剤、導電性調整剤、体質顔料、繊維状物質等の補強充填剤、酸化防止剤、老化防止剤、クリーニング性向上剤等の添加剤が必要に応じて適宜含有されたものである。なお、着色剤、離型剤、荷電制御剤等の添加剤は、予め、結着樹脂組成物に含有させておいてもよく、別途添加してもよい。その場合、着色剤、離型剤、荷電制御剤としては、本発明の結着樹脂組成物に含有させることができる着色剤、離型剤、荷電制御剤と同様のものが挙げられ、好ましい態様も同様である。
<電子写真用トナーの製造方法>
本発明の電子写真用トナーは、例えば、結晶性複合樹脂(CH)、非晶質樹脂(A)、及び前記任意成分を溶融混練した後、粉砕する方法や、結晶性複合樹脂(CH)を含む樹脂粒子(以下、「樹脂粒子(X)」ともいう)の水系分散体と、非晶質樹脂(A)を含む樹脂粒子(以下、「樹脂粒子(Y)」ともいう)の水系分散体とを凝集工程及び合一工程に付す方法(以下、「凝集合一法」ともいう)等により製造することができる。
以下、凝集合一法による製造方法について詳細に説明する。
(凝集合一法)
凝集合一法による製造方法は、下記工程A1〜A4を有することが好ましい。
工程A1:結晶性複合樹脂(CH)に水系媒体を添加し、転相乳化して、結晶性複合樹脂(CH)を含有する樹脂粒子(X)の水系分散体を得る工程
工程A2:非晶質樹脂(A)に水系媒体を添加し、転相乳化して、非晶質樹脂(A)を含有する樹脂粒子(Y)の水系分散体を得る工程
工程A3:樹脂粒子(X)と樹脂粒子(Y)とを水系媒体中で凝集させて、凝集粒子(1)を得る工程
工程A4:凝集粒子(1)を融着させ、結着樹脂組成物粒子を得る工程
〔工程A1〕
工程A1は、結晶性複合樹脂(CH)に水系媒体を添加し、転相乳化して、結晶性複合樹脂(CH)を含有する樹脂粒子(X)の水系分散体を得る工程である。
転相乳化工程では、結晶性複合樹脂(CH)に、水系媒体を添加することで、まず最初に、W/O相が形成され、次に、O/W相に転相される。転相しているかどうかは、例えば、目視や導電率などで確認することができる。
転相工程は、後述するような、水系媒体の添加速度や量によって、調整することができる。
工程A1においては、結晶性複合樹脂(CH)に、有機溶媒及び中和剤の少なくとも1種を含むことが好ましく、中和剤を含むことがより好ましく、有機溶媒及び中和剤を含むことが更に好ましい。また、必要に応じて界面活性剤を添加してもよい。
有機溶媒としては、ポリエステル系樹脂を溶解する観点から、イソプロパノール、及びイソブタノール等のアルコール系溶媒;メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、及びジエチルケトン等のケトン系溶媒;ジブチルエーテル、及びジオキサン等のエーテル系溶媒;酢酸エチル、酢酸イソプロピル等の酢酸エステル系溶媒等が好ましく挙げられる。これらの中でも、ケトン系溶媒がより好ましく、メチルエチルケトンが更に好ましい。
有機溶媒と結晶性複合樹脂(CH)との質量比〔有機溶媒/結晶性複合樹脂(CH)〕は、好ましくは0.3以上、より好ましくは0.5以上、更に好ましくは0.7以上であり、そして、好ましくは2.0以下、より好ましくは1.5以下、更に好ましくは1.3以下である。
本発明に用いられる中和剤としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、及び水酸化カリウム等のアルカリ金属の水酸化物;アンモニア;トリメチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、トリエタノールアミン、及びトリブチルアミン等の有機塩基が挙げられる。これらの中でも、アルカリ金属の水酸化物が好ましく、水酸化ナトリウムがより好ましい。
結晶性複合樹脂(CH)の中和剤による中和度は、好ましくは40モル%以上、より好ましくは50モル%以上、更に好ましくは60モル%以上であり、そして、好ましくは100モル%以下、より好ましくは90%モル以下、更に好ましくは80モル%以下である。なお、樹脂の中和度(モル%)は、下記式によって求めることができる。
中和度={[中和剤の質量(g)/中和剤の当量]/〔[樹脂の酸価(mgKOH/g)×樹脂の質量(g)]/(56×1000)〕}×100
水系媒体としては水を主成分とするものが好ましい。水の含有量は、水系媒体中、樹脂の乳化安定性を向上させる観点から、好ましくは80質量%以上、より好ましくは90質量%以上、更に好ましくは95質量%以上であり、そして、好ましくは100質量%以下、より好ましくは100質量%である。水は、脱イオン水又は蒸留水が好ましい。
水以外の成分としては、メタノール、エタノール、アセトン;テトラヒドロフラン等の環状エーテル等の水に溶解する有機溶媒が挙げられる。
水系媒体を添加する際の温度は、樹脂の乳化安定性を向上させる観点から、好ましくは20℃以上、より好ましくは40℃以上、更に好ましくは50℃以上であり、そして、好ましくは90℃以下、より好ましくは85℃以下、更に好ましくは80℃以下である。
水系媒体の添加速度は、小粒径の樹脂粒子を得る観点から、転相が終了するまでは、結晶性複合樹脂(CH)100質量部に対して、好ましくは0.1質量部/min以上、より好ましくは1質量部/min以上、更に好ましくは3質量部/min以上、より更に好ましくは5質量部/min以上であり、そして、好ましくは50質量部/min以下、より好ましくは30質量部/min以下、更に好ましくは20質量部/min以下、より更に好ましくは10質量部/min以下である。転相後の水系媒体の添加速度には制限はない。
水系媒体の使用量は、後の凝集工程で均一な凝集粒子を得る観点から、結晶性複合樹脂(CH)100質量部に対して、好ましくは100質量部以上、より好ましくは200質量部以上、更に好ましくは300質量部以上、より更に好ましくは400質量部以上であり、そして、好ましくは2000質量部以下、より好ましくは1500質量部以下、更に好ましくは1000質量部以下、より更に好ましくは800質量部以下である。
界面活性剤としては、非イオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤及びカチオン性界面活性剤が挙げられる。なかでも、樹脂の乳化安定性の観点から、非イオン性界面活性剤及び/又はアニオン性界面活性剤が好ましく、アニオン性界面活性剤がより好ましい。
非イオン性界面活性剤としては、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル類又はポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリエチレングリコールモノラウレート、ポリエチレングリコールモノステアレート、ポリエチレングリコールモノオレエート等のポリオキシエチレン脂肪酸エステル類、オキシエチレン/オキシプロピレンブロックコポリマー等が挙げられ、これらの中でも樹脂の乳化安定性の観点から、ポリオキシエチレンアルキルエーテル類が好ましい。
アニオン性界面活性剤としては、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム等のアルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキル硫酸ナトリウム等のアルキル硫酸塩、ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウム等のアルキルエーテル硫酸塩等が挙げられ、これらの中でも樹脂の乳化安定性の観点から、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、アルキルエーテル硫酸塩が好ましく、アルキルエーテル硫酸塩がより好ましい。
カチオン性界面活性剤としては、アルキルトリメチルアンモニウムクロライド、ジアルキルジメチルアンモニウムクロライド等が挙げられる。
これらの中でも、結晶性複合樹脂(CH)の乳化安定性の観点から、ポリオキシエチレンアルキルエーテル類及びアルキルエーテル硫酸塩が好ましく、アルキルエーテル硫酸塩がより好ましい。
工程A1により得られる樹脂粒子(X)の体積中位粒径(D50)は、トナーの生産性の観点から、好ましくは50nm以上、より好ましくは70nm以上、更に好ましくは80nm以上であり、そして、好ましくは200nm以下、より好ましくは150nm以下、更に好ましくは110nm以下である。
なお、本明細書において、体積中位粒径(D50)とは、体積分率で計算した累積体積頻度が粒径の小さい方から計算して50%になる粒径を意味する。
水系分散体が有機溶媒を含む場合、工程A1の後、得られた水系分散体から有機溶媒を除去する工程A1−1を行うことが好ましい。
有機溶媒の除去方法は、特に限定されず、任意の方法を用いることができるが、水と溶解しているため蒸留するのが好ましい。また、有機溶媒は、完全に除去されず水系分散体中に残留していてもよい。この場合、有機溶媒の残存量は、水系分散体中、1質量%以下が好ましく、0.5質量%以下がより好ましく、実質的に0%が更に好ましい。
蒸留によって有機溶媒の除去を行う場合、撹拌を行いながら、使用する有機溶媒の沸点以上の温度に昇温して留去するのが好ましい。また、樹脂粒子の分散安定性を維持する観点から、減圧下で、その圧力における使用する有機溶媒の沸点以上の温度に昇温して留去するのがより好ましい。なお、減圧した後昇温しても、昇温した後減圧してもよい。結着樹脂組成物の分散安定性を維持する観点から、温度及び圧力を一定にして留去するのが好ましい。
更に、工程A1又は工程A1−1の後に、得られた水系分散体に界面活性剤を混合する工程A1−2を行ってもよい。
工程A1〜工程A1−2を含む水系分散体の製造工程を経て得られる水系分散体の固形分濃度は、水系分散体の安定性及び取扱い容易性等の観点から、適宜水を加えることにより、好ましくは3質量%以上、より好ましくは5質量%以上、更に好ましくは15質量%以上であり、そして、好ましくは40質量%以下、より好ましくは30質量%以下、更に好ましくは25質量%以下とすることが好ましい。
本発明のトナー用結着樹脂組成物の水系分散体は、前記転相乳化による方法以外に、超音波等の物理力で乳化してもよい。しかしながら、前記転相乳化法により、乳化して得られるものが、均一な樹脂粒子を得る観点から、好ましい。
〔工程A2〕
工程A2は、非晶質樹脂(A)に水系媒体を添加し、転相乳化して、非晶質樹脂(A)を含有する樹脂粒子(Y)の水系分散体を得る工程である。
樹脂粒子(Y)は、樹脂粒子(Y)の水系分散体として得ることが好ましく、結着樹脂として非晶質樹脂(A)を用いることにより、前記樹脂粒子(X)の水系分散体と同様の方法により製造することができる。
樹脂粒子(Y)の体積中位粒径(D50)は、トナーの生産性の観点から、好ましくは70nm以上、より好ましくは90nm以上、更に好ましくは100nm以上であり、そして、好ましくは200nm以下、より好ましくは150nm以下、更に好ましくは130nm以下である。
樹脂粒子(Y)の水系分散体の固形分濃度は、分散体の安定性及び取扱い容易性等の観点から、適宜水を加えることにより、好ましくは3質量%以上、より好ましくは5質量%以上、更に好ましくは15質量%以上であり、そして、好ましくは40質量%以下、より好ましくは30質量%以下、更に好ましくは25質量%以下とすることが好ましい。
〔工程A3〕
工程A3は、工程A1及び工程A2で得られた樹脂粒子(X)と樹脂粒子(Y)とを水系媒体中で凝集させて、凝集粒子(1)を得る工程である。
工程A3は、工程A1で得られた樹脂粒子(X)の水系分散体と、工程A2で得られた樹脂粒子(Y)の水系分散体とを混合して、樹脂粒子(X)と樹脂粒子(Y)とを凝集させることが好ましい。なお、工程A3では、凝集を効率的に行うために凝集剤を添加することが好ましい。
樹脂粒子(X)と樹脂粒子(Y)との質量比(樹脂粒子(X)/樹脂粒子(Y))は、低温定着性、耐ホットオフセット性の観点から、好ましくは1/99以上、より好ましくは3/97以上、更に好ましくは6/94以上であり、帯電安定性、及び保存性の観点から、好ましくは50/50以下、より好ましくは30/70以下、更に好ましくは20/80以下、より更に好ましくは15/85以下である。
凝集剤は、第四級塩のカチオン性界面活性剤、ポリエチレンイミン等の有機系凝集剤;無機金属塩、無機アンモニウム塩等の無機系凝集剤が用いられる。トナーの粒径分布、保存性の観点から、無機系凝集剤が好ましく、なかでも無機金属塩が好ましい。
無機金属塩としては、例えば、硫酸ナトリウム、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、塩化バリウム、塩化マグネシウム、塩化亜鉛、塩化アルミニウム等が挙げられる。無機金属塩の価数は、トナーの粒径分布、保存性の観点から、2価以上であることが好ましい。
凝集剤を添加する場合、その添加量は、樹脂粒子(X)及び樹脂粒子(Y)の合計100質量部に対して、好ましくは0.001質量部以上、より好ましくは0.01質量部以上、更に好ましくは0.1質量部以上であり、そして、好ましくは10質量部以下、より好ましくは5質量部以下、更に好ましくは1質量部以下である。
凝集剤は、水系媒体に溶解させて添加することが好ましく、凝集剤の添加時及び添加終了後は十分撹拌することが好ましい。
凝集工程において、系内の固形分濃度は、均一な凝集を起こさせるために、好ましくは5質量%以上、より好ましくは10質量%以上であり、そして、好ましくは50質量%以下、より好ましくは40質量%以下、更に好ましくは30質量%以下である。
凝集工程において、凝集剤を均一に分散し、均一な凝集を起こさせる観点から、凝集剤の添加時の温度は、好ましくは10℃以上、より好ましくは15℃以上、更に好ましくは18℃以上であり、そして、好ましくは40℃以下、より好ましくは35℃以下、更に好ましくは30℃以下である。
凝集剤を添加した後の保持温度は、好ましくは40℃以上、より好ましくは45℃以上、更に好ましくは47℃以上であり、そして、好ましくは65℃以下、より好ましくは60℃以下、更に好ましくは55℃以下である。
また、工程A3では、着色剤、荷電制御剤、離型剤、導電性調整剤、繊維状物質等の補強充填剤、酸化防止剤、及び老化防止剤等の前記添加剤を添加してから凝集させてもよい。
着色剤、荷電制御剤、離型剤等の添加剤は、結着樹脂に予め混合してもよく、別途各添加剤を水等の分散媒中に分散させた分散液、すなわち着色剤微粒子を含有する着色剤分散液、荷電制御剤微粒子を含有する荷電制御剤分散液、離型剤微粒子を含有する離型剤分散液を調製して、凝集工程に供してもよい。
着色剤微粒子の体積中位粒径(D50)は、好ましくは50nm以上、より好ましくは100nm以上であり、そして、好ましくは200nm以下、より好ましくは150nm以下である。
荷電制御剤微粒子の体積中位粒径(D50)は、好ましくは100nm以上、より好ましくは300nm以上であり、そして、好ましくは800nm以下、より好ましくは500nm以下である。
離型剤微粒子の体積中位粒径(D50)は、好ましくは100nm以上、より好ましくは300nm以上であり、そして、好ましくは1000nm以下、より好ましくは700nm以下である。
着色剤、荷電制御剤等の添加剤は、樹脂粒子(X)又は樹脂粒子(Y)を調製する際に予め結着樹脂と混合しておいてもよく、その場合、結着樹脂と添加剤とを溶融混練することが好ましい。
溶融混練には、オープンロール型二軸混練機を使用することが好ましい。オープンロール型二軸混練機は、2本のロールが平行に近接して配設された混練機であり、各ロールに熱媒体を通すことにより、加熱機能又は冷却機能を付与することができる。したがって、オープンロール型二軸混練機は、溶融混練する部分がオープン型であり、また加熱ロールと冷却ロールを備えていることから、通常の二軸混練機と異なり、溶融混練の際に発生する混練熱を容易に放熱することができる。
また、各添加剤の水系分散液は、各添加剤、界面活性剤及び水を混合し、分散機で分散処理することによって得られる。
〔工程A4〕
工程A4は、工程A3で得られた凝集粒子(1)を融着させ、結着樹脂組成物粒子を得る工程である。
工程A4では、工程A3で得られた凝集粒子(1)の水系分散体に必要に応じて凝集停止剤を加えた後、必要に応じて、加熱することにより融着粒子を得る。
工程A4における系内の温度は、目的とするトナーの粒径、粒度分布、形状制御及び粒子の融着性の観点、並びに低温定着性、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び保存性の観点から、非晶質樹脂(A)の軟化点−55℃以上が好ましく、軟化点−50℃以上がより好ましく、軟化点−45℃以上が更に好ましく、そして、軟化点+10℃以下が好ましく、軟化点以下がより好ましく、軟化点−10℃以下が好ましく、軟化点−20℃以下が好ましく、軟化点−30℃以下が好ましい。
具体的には、好ましくは70℃以上、より好ましくは75℃以上であり、そして、好ましくは100℃以下、より好ましくは90℃以下である。
また、本工程は撹拌下で行うことが好ましく、撹拌速度は、凝集粒子(1)が沈降しない速度が好ましい。
なお、凝集停止剤を用いる場合、凝集停止剤として界面活性剤を用いることが好ましく、アニオン性界面活性剤を用いることがより好ましい。アニオン性界面活性剤のうち、アルキルエーテル硫酸塩、アルキル硫酸塩、及び直鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩から選ばれる1種以上を用いることがより好ましく、アルキルエーテル硫酸塩を用いることが更に好ましい。
次に、本発明のトナーの好適な態様である、コアシェル型のトナーについて説明する。
<コアシェル型のトナー>
本発明のトナーは、非晶質樹脂(A)として、非晶質樹脂(A1)と非晶質樹脂(A2)とを含有することが好ましく、結晶性複合樹脂(CH)と非晶質樹脂(A1)とを含有するコア層と、非晶質樹脂(A2)を含有するシェル層とを有する、コアシェル型のトナーであることが、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び保存性の観点から、好ましい。
以下、本発明のコアシェル型のトナーについて説明する。
(コア層)
コア層は、結晶性複合樹脂(CH)と非晶質樹脂(A1)とを含有するものである。
非晶質樹脂(A1)は、前述の非晶質樹脂(A)を用いることができる。
コア層に用いる非晶質樹脂(A1)は、低温定着性、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び保存性の観点から、非晶質ポリエステル(AP)、ポリエステル樹脂成分(AH−1)とスチレン系樹脂成分(AH−2)とを含む非晶質複合樹脂(AH)、及び非晶質スチレン系樹脂(AS)から選ばれる1種以上が好ましく挙げられ、これらの中でも、帯電安定性の観点から、ポリエステル樹脂成分(AH−1)とスチレン系樹脂成分(AH−2)とを含む非晶質複合樹脂(AH)及び非晶質スチレン系樹脂(AS)から選ばれる1種以上が好ましく、低温定着性の観点から、非晶質ポリエステル(AP)及び非晶質スチレン系樹脂(AS)から選ばれる1種以上がより好ましく、保存性の観点から、非晶質スチレン系樹脂(AS)が更に好ましい。
したがって、コア層に用いる非晶質樹脂(A1)は、低温定着性、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び保存性の観点から、非晶質スチレン系樹脂(AS)を含むことがより好ましい。
本発明の電子写真用トナーのコア層における、結晶性複合樹脂(CH)と非晶質樹脂(A1)との質量比(結晶性複合樹脂(CH)/非晶質樹脂(A1))は、低温定着性、耐ホットオフセット性の観点から、好ましくは1/99以上、より好ましくは3/97以上、更に好ましくは6/94以上、より更に好ましくは8/92以上であり、そして、帯電安定性、及び保存性の観点から、好ましくは50/50以下、より好ましくは30/70以下、更に好ましくは20/80以下、より更に好ましくは15/85以下である。
(シェル層)
シェル層は、非晶質樹脂(A2)を含有することが好ましい。
非晶質樹脂(A2)は、前述の非晶質樹脂(A)を用いることができる。
シェル層に用いる非晶質樹脂(A2)は、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び保存性の観点から、非晶質ポリエステル(AP)、ポリエステル樹脂成分(AH−1)とスチレン系樹脂成分(AH−2)とを含む非晶質複合樹脂(AH)を含むことが好ましい。
コア層に用いる非晶質樹脂(A1)とシェル層に用いる非晶質樹脂(A2)との質量比(A1/A2)は、低温定着性、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び保存性の観点から、好ましくは50/50以上、より好ましくは60/40以上、更に好ましくは70/30以上、より好ましくは75/25以上であり、同様の観点から、好ましくは95/5以下、より好ましくは90/10以下、更に好ましくは85/15以下である。
また、コア層(結晶性複合樹脂(CH)と非晶質樹脂(A1)との合計含有量)とシェル層(非晶質樹脂(A2))の質量比[(CH+A1)/A2]は、低温定着性、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び保存性の観点から、好ましくは50/50以上、より好ましくは60/40以上、更に好ましくは70/30以上、より好ましくは80/20以上であり、同様の観点から、好ましくは95/5以下、より好ましくは90/10以下である。
次に、本発明のコアシェル型のトナーの製造方法について説明する。
本発明のトナーは、コア層を構成する結晶性複合樹脂(CH)及び非晶質樹脂(A1)を含有する粒子の周囲に、シェル層を構成する非晶質樹脂(A2)を含有する樹脂粒子(Z)を凝集させた後、合一工程に付す方法により製造することが好ましい。
結晶性複合樹脂(CH)及び非晶質樹脂(A1)を含有する粒子は、例えば、結晶性複合樹脂(CH)及び非晶質樹脂(A1)を前記任意成分と共に有機溶媒に溶解及び混合した後、水系媒体を添加し、超音波ホモジナイザー等の分散機で懸濁させる方法や、結晶性複合樹脂(CH)を含有する樹脂粒子(X)と、非晶質樹脂(A1)を含有する樹脂粒子(Y1)とを水系媒体中で凝集させる方法(以下、「凝集法」ともいう)が挙げられる。これらの中でも、低温定着性、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び保存性の観点から、凝集法が好ましい。
すなわち、本発明のトナーは下記工程B1〜B5により製造することが好ましい。
工程B1:結晶性複合樹脂(CH)に水系媒体を添加し、転相乳化して、結晶性複合樹脂(CH)を含有する前記樹脂粒子(X)の水系分散体を得る工程
工程B2:非晶質樹脂(A1)に水系媒体を添加し、転相乳化して、非晶質樹脂(A1)を含有する前記樹脂粒子(Y1)の水系分散体を得る工程
工程B3:樹脂粒子(X)と樹脂粒子(Y1)とを水系媒体中で凝集させて、凝集粒子(1)を得る工程
工程B4:工程B3で得られた凝集粒子(1)に、非晶質樹脂(A2)を含有する樹脂粒子(Z)を凝集させて、凝集粒子(2)を得る工程
工程B5:工程B4で得られた凝集粒子(2)を融着させて、コアシェル粒子を得る工程
(工程B1〜B3)
工程B1〜B3は、前記工程A1〜A3と同様であり、好ましい態様も同様である。
樹脂粒子(X)と樹脂粒子(Y1)との質量比(樹脂粒子(X)/樹脂粒子(Y1))は、低温定着性、耐ホットオフセット性の観点から、好ましくは1/99以上、より好ましくは3/97以上、更に好ましくは6/94以上、より更に好ましくは8/92以上であり、そして、帯電安定性、及び保存性の観点から、好ましくは50/50以下、より好ましくは30/70以下、更に好ましくは20/80以下、より更に好ましくは15/85以下である。
(工程B4)
工程B4は、工程B3で得られた凝集粒子(1)に、非晶質樹脂(A2)を含有する樹脂粒子(Z)を凝集させて、凝集粒子(2)を得る工程である。
樹脂粒子(Z)は、非晶質樹脂(A2)に水系媒体を添加し、転相乳化する方法により好適に製造することができる。
転相乳化の条件は前記樹脂粒子(X)と同様であり、好ましい態様も同様である。
工程B4により得られる樹脂粒子(Z)の体積中位粒径(D50)は、トナーの生産性の観点から、好ましくは70nm以上、より好ましくは90nm以上、更に好ましくは100nm以上であり、そして、好ましくは200nm以下、より好ましくは150nm以下、更に好ましくは130nm以下である。
樹脂粒子(Z)の水系分散体の固形分濃度は、分散体の安定性及び取扱い容易性等の観点から、適宜水を加えることにより、好ましくは3質量%以上、より好ましくは5質量%以上、更に好ましくは15質量%以上であり、そして、好ましくは40質量%以下、より好ましくは30質量%以下、更に好ましくは25質量%以下とすることが好ましい。
工程B4では、前述した凝集粒子(1)の分散液に、樹脂粒子(Z)の水系分散体を添加することにより、凝集粒子(1)に更に樹脂粒子(Z)を付着させ、凝集粒子(2)の分散液を得ることが好ましい。
凝集粒子(1)の分散液に樹脂粒子(Z)の水系分散体を添加する前に、凝集粒子(1)の分散液に水性媒体を添加して希釈してもよい。また、凝集粒子(1)の分散液に樹脂粒子(Z)の水系分散体を添加する時には、凝集粒子(1)に樹脂粒子(Z)を効率的に付着させるために、前記凝集剤を本工程で用いてもよい。
樹脂粒子(Z)の水系分散体を添加する時の温度は、得られるトナーの低温定着性、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び保存性の観点から、好ましくは40℃以上、より好ましくは45℃以上、更に好ましくは50℃以上であり、そして、好ましくは80℃以下、より好ましくは70℃以下、更に好ましくは65℃以下である。
樹脂粒子(Z)の添加量は、低温定着性、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び保存性の観点から、樹脂粒子(Z)と樹脂粒子(X)及び樹脂粒子(Y1)との質量比〔(樹脂粒子(X)及び樹脂粒子(Y1))/(樹脂粒子(Z))〕が、好ましくは50/50以上、より好ましくは60/40以上、更に好ましくは70/30以上、より好ましくは80/20以上であり、同様の観点から、好ましくは95/5以下、より好ましくは90/10以下である。
得られる凝集粒子(2)の体積中位粒径(D50)は、高画質の画像が得られるトナーを得る観点、並びに得られるトナーの低温定着性、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び保存性の観点から、好ましくは2μm以上、より好ましくは3μm以上、更に好ましくは4μm以上であり、そして、好ましくは10μm以下、より好ましくは9μm以下、更に好ましくは8μm以下である。
樹脂粒子(Z)の全量を添加し、トナーとして適度な粒径に成長したところで凝集を停止させてもよい。
凝集を停止させる方法としては、分散液を冷却する方法、凝集停止剤を添加する方法、分散液を希釈する方法等が挙げられる。不必要な凝集を確実に防止する観点からは、凝集停止剤を添加して凝集を停止させる方法が好ましい。
凝集停止剤としては、前記工程A4で挙げられたものと同様のものが挙げられ、好ましい態様も同様である。
(工程B5)
工程B5は、工程B4で得られた凝集粒子(2)を融着させて、コアシェル粒子を得る工程である。
工程B5における系内の温度は、目的とするトナーの粒径、粒度分布、形状制御及び粒子の融着性の観点、並びに低温定着性、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び保存性の観点から、非晶質樹脂(A1)の軟化点−55℃以上が好ましく、軟化点−50℃以上がより好ましく、軟化点−45℃以上が更に好ましく、そして、軟化点+10℃以下が好ましく、軟化点以下がより好ましく、軟化点−10℃以下が更に好ましく、軟化点−20℃以下がより更に好ましく、軟化点−30℃以下がより更に好ましい。
具体的には、好ましくは70℃以上、より好ましくは75℃以上であり、そして、好ましくは100℃以下、より好ましくは90℃以下である。
前記工程B5により得られたコアシェル粒子を、適宜、ろ過等の固液分離工程、洗浄工程、乾燥工程に供することにより、本発明の電子写真用トナーを好適に得ることができる。
洗浄工程では、添加した非イオン性界面活性剤も洗浄により完全に除去することが好ましく、非イオン性界面活性剤の曇点以下での水系溶液での洗浄が好ましい。洗浄は複数回行うことが好ましい。
また、乾燥工程では、振動型流動乾燥法、スプレードライ法、冷凍乾燥法、フラッシュジェット法等、任意の方法を採用することができる。トナーの乾燥後の水分含量は、帯電性の観点から、好ましくは1.5質量%以下、より好ましくは1.0質量%以下に調整することが好ましい。
本発明のトナーには、転写性を向上させるために、外添剤を用いてもよい。外添剤としては、無機微粒子を用いることが好ましい。無機微粒子としては、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、酸化錫、酸化亜鉛が挙げられ、これらの中でも、シリカが好ましい。シリカとしては、トナーの転写性の観点から、疎水化処理された疎水性シリカが好ましい。
シリカ粒子の表面を疎水化するための疎水化処理剤としては、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)、ジメチルジクロロシラン(DMDS)、シリコーンオイル、オクチルトリエトキシシラン(OTES)、メチルトリエトキシシラン等が挙げられ、これらの中でも、ヘキサメチルジシラザンが好ましい。
外添剤の平均粒子径は、トナーの帯電性、流動性、転写性の観点から、好ましくは10nm以上、より好ましくは15nm以上であり、そして、好ましくは250nm以下、より好ましくは200nm以下、更に好ましくは100nm以下、より更に好ましくは50nm以下である。
外添剤の含有量は、外添剤で処理する前のトナー100質量部に対して、好ましくは0.05質量部以上、より好ましくは0.1質量部以上、更に好ましくは0.3質量部以上であり、そして、好ましくは5質量部以下、より好ましくは4質量部以下、更に好ましくは3質量部以下である。
本発明のトナーの体積中位粒径(D50)は、トナーの低温定着性、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び保存性の観点から、好ましくは3.0μm以上、より好ましくは3.5μm以上、更に好ましくは4.0μm以上、より更に好ましくは4.5μm以上であり、そして、好ましくは9.0μm以下、より好ましくは8.5μm以下、更に好ましくは8.0μm以下、より更に好ましくは7.5μm以下である。
本発明の電子写真用トナーは、一成分現像用トナーとして、又はキャリアと混合して二成分現像剤として用いることができる。
樹脂、結着樹脂粒子、トナー等の各性状等については次の方法により測定、評価した。
[樹脂の酸価]
樹脂の酸価は、JIS K 0070の方法に基づき測定した。ただし、測定溶媒のみJIS K 0070の規定のエタノールとエーテルの混合溶媒から、アセトンとトルエンの混合溶媒(アセトン:トルエン=1:1(容量比))に変更した。
[樹脂の軟化点、融点、結晶性指数、及びガラス転移温度]
(1)軟化点
フローテスター「CFT−500D」(株式会社島津製作所製)を用い、1gの試料を昇温速度6℃/分で加熱しながら、プランジャーにより1.96MPaの荷重を与え、直径1mm、長さ1mmのノズルから押し出した。温度に対し、フローテスターのプランジャー降下量をプロットし、試料の半量が流出した温度を軟化点とした。
(2)吸熱の最大ピーク温度、融点、結晶性指数
示差走査熱量計「Q−100」(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン株式会社製)を用いて、室温(20℃)から降温速度10℃/分で0℃まで冷却した試料をそのまま1分間静止させ、その後、昇温速度10℃/分で180℃まで昇温しながら測定した。観測される吸熱ピークのうち、最も高温側にあるピークの温度を吸熱の最大ピーク温度とした。また、結晶性樹脂においては、この融解熱の最大ピーク温度を融点とした。
上記で得られた軟化点と、吸熱の最大ピークとの比[軟化点/吸熱の最大ピーク温度]から結晶性指数を求めた。
(3)ガラス転移温度
示差走査熱量計「Q−100」(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン株式会社製)を用いて、試料0.01〜0.02gをアルミパンに計量し、200℃まで昇温し、その温度から降温速度10℃/分で0℃まで冷却した。次に昇温速度10℃/分で150℃まで昇温しながら測定した。吸熱の最大ピーク温度以下のベースラインの延長線とピークの立ち上がり部分からピークの頂点までの最大傾斜を示す接線との交点の温度をガラス転移温度とした。
[凝集粒子の体積中位粒径(D50)]
凝集粒子の体積中位粒径は以下の通り測定した。
・測定機:「コールターマルチサイザーIII」(ベックマンコールター社製)
・アパチャー径:50μm
・解析ソフト:「マルチサイザーIIIバージョン3.51」(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:ポリオキシエチレンラウリルエーテル「エマルゲン109P」(花王株式会社製、HLB:13.6)を前記電解液に溶解させ、濃度5質量%の分散液を得た。
・分散条件:前記分散液5mLに試料10mg(固形分換算)を添加し、超音波分散機にて1分間分散させ、その後、電解液25mLを添加し、更に、超音波分散機にて1分間分散させて、試料分散液を作製した。
・測定条件:前記試料分散液を前記電解液100mLに加えることにより、3万個の粒子の粒径を20秒で測定できる濃度に調整した後、3万個の粒子を測定し、その粒度分布から体積中位粒径(D50)を求めた。
[結着樹脂粒子、着色剤微粒子、荷電制御剤微粒子、離型剤粒子の体積中位粒径(D50)]
(1)測定装置:レーザー回折型粒径測定機「LA−920」(株式会社堀場製作所製)
(2)測定条件:測定用セルに蒸留水を加え、吸光度が適正範囲になる濃度で体積中位粒径(D50)を測定した。
[着色剤分散液、荷電制御剤分散液、結着樹脂粒子の水系分散体の固形分濃度]
赤外線水分計「FD−230」(株式会社ケツト科学研究所製)を用いて、試料5gを乾燥温度150℃、測定モード96(監視時間2.5分/変動幅0.05%)の条件にて乾燥させ、試料の水分(質量%)を測定した。固形分は下記式に従って算出した。
固形分濃度(質量%)=100−M
M:試料の水分(質量%)
[トナーの最低定着温度及びホットオフセット温度]
複写機「AR−505」(シャープ株式会社製)の定着機を装置外での定着が可能なように改良した装置にトナーを実装し、未定着の状態で印刷物を得た(印字面積:2cm×12cm、付着量:0.5mg/cm)。その後、総定着圧が40kgfになるように調整した定着機(定着速度300mm/sec)を用い、定着ロールの温度を80℃から240℃へと5℃ずつ順次上昇させながら、各温度で未定着状態の印刷物の定着試験を行った。得られた印刷物の画像部分にセロハン粘着テープ「ユニセフセロハン」(三菱鉛筆株式会社製、幅:18mm、JIS Z1522)を貼り付け、30℃に設定した定着ローラーに通過させた後、テープを剥がした。テープを貼る前と剥がした後の光学反射密度を反射濃度計「RD−915」(グレタグマクベス社製)を用いて測定し、両者の比率(剥離後/貼付前×100)が最初に90%を越える定着ローラーの温度を最低定着温度とした。最低定着温度が低いほど、低温定着性に優れる。
また、上記で得られた定着画像を目視で判断し、ホットオフセットが見られた定着ロールの最低温度をホットオフセット温度とした。なお、定着紙には、「CopyBond SF−70NA」(シャープ株式会社製、75g/m)を使用した。ホットオフセット温度が高いほど、耐ホットオフセット性に優れる。
[トナーの帯電安定性]
温度32℃、相対湿度50%の高温高湿条件下にて、トナー0.6gとシリコーンフェライトキャリア(関東電化工業株式会社製、平均粒子径90μm)19.4gとを50ml容のポリビンに入れ、ボールミルを用いて250r/分で混合し、Q/Mメーター(EPPING社製)を用いて以下の方法により、トナーの帯電量を測定した。
所定の混合時間後、Q/Mメーター付属のセルに規定量のトナーとキャリアの混合物を投入し、目開き32μmのふるい(ステンレス製、綾織、線径:0.0035mm)を通してトナーのみを90秒間吸引した。そのとき発生するキャリア上の電圧変化をモニターし、X=〔90秒後の総電気量(μC)/吸引されたトナー量(g)〕の値を帯電量(μC/g)とした。混合時間60秒後における帯電量と混合時間600秒後における帯電量の比率(混合時間60秒後における帯電量/混合時間600秒後の帯電量)を計算し、帯電安定性を以下の評価基準に従って評価した。数値が大きいほど高温高湿下での帯電安定性に優れる。
(評価基準)
A:Xが0.90以上
B:Xが0.85以上0.90未満
C:Xが0.80以上0.85未満
D:Xが0.70以上0.80未満
E:Xが0.70未満
[トナーの高湿度下での耐熱保存性]
25mL容の容器(直径約3cm)にトナー5gを入れ、温度55℃、湿度90%の環境下で72時間放置した。12時間毎にトナー凝集の発生程度を目視にて観察し、以下の評価基準に従って、高湿度下での耐熱保存性を評価した。凝集が認められない時間が長いほど、高湿度下での耐熱保存性に優れる。
(評価基準)
A:72時間後でも凝集は認められない。
B:60時間後で凝集は認められないが72時間後では凝集が認められる。
C:36時間後で凝集は認められないが48時間後では凝集が認められる。
D:24時間後で凝集は認められないが36時間後では凝集が認められる。
E:24時間後で凝集が認められる。
[結晶性樹脂の製造]
合成例1〜4、6〜16、18
(結晶性複合樹脂C−1〜C−4、C−6〜C−16、C−18の製造)
表1及び2に示すポリエステル樹脂成分の原料成分のうち、アルコール成分全量、及びカルボン酸成分の半量、エステル化触媒を、温度計、ステンレス製撹拌棒、流下式コンデンサー及び窒素導入管を装備した10リットルの四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気にてマントルヒーター中で、135℃から160℃まで6時間かけて昇温した後、160℃で反応を行った。その後、反応率が95%以上に到達したのを確認し、表1及び2に示すスチレン系樹脂成分の原料モノマー、両反応性モノマー及びラジカル重合開始剤の混合溶液を1時間かけて滴下した。その後、30分間160℃に保持した後、残りのカルボン酸成分を投入し、135℃から200℃まで8時間かけて昇温し、更に8kPaの減圧下で2時間反応させ、結晶性複合樹脂C−1〜C−4、C−6〜C−16、C−18を得た。樹脂の物性を表1及び2に示す。なお、本発明における反応率とは、生成反応水量(mol)/理論生成水量(mol)×100の値をいう。
合成例5
(結晶性ポリエステルC−5の製造)
表1に示すポリエステル樹脂成分の原料成分のうち、アルコール成分全量、及びカルボン酸成分の全量、エステル化触媒を、温度計、ステンレス製撹拌棒、流下式コンデンサー及び窒素導入管を装備した10リットルの四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気にてマントルヒーター中で、135℃から200℃まで8時間かけて昇温した後、200℃にて2時間反応させ、反応率が95%以上に到達したのを確認した。更に8kPaの減圧下で2時間反応させ、結晶性ポリエステルC−5を得た。樹脂の物性を表1に示す。
合成例17
(結晶性複合樹脂C−17の製造)
表2に示すポリエステル樹脂成分の原料成分のうち、アルコール成分全量、及びカルボン酸成分の全量、エステル化触媒を、温度計、ステンレス製撹拌棒、流下式コンデンサー及び窒素導入管を装備した10リットルの四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気にてマントルヒーター中で、135℃から160℃まで6時間かけて昇温した後、160℃で2時間反応を行った。その後、表2に示すスチレン系樹脂成分の原料モノマー、両反応性モノマー及びラジカル重合開始剤の混合溶液を1時間かけて滴下した。その後、30分間160℃に保持した後、160℃から200℃まで4時間かけて昇温し、更に8kPaの減圧下で2時間反応させ、結晶性複合樹脂C−17を得た。樹脂の物性を表2に示す。
Figure 2016218272
Figure 2016218272
[非晶質樹脂の製造]
合成例19
(非晶質スチレン系樹脂A−1)
2リットルのキシレンを、温度計、ステンレス製撹拌棒、流下式コンデンサー、滴下ロート及び窒素導入管を装備した10リットルの四つ口フラスコに入れ、表3に示すスチレン系樹脂の原料モノマー及びラジカル重合開始剤を四つ口フラスコに装備した滴下ロートに入れた。その後、四つ口フラスコ中のキシレンを窒素雰囲気下で135℃に昇温し、滴下ロートから原料モノマーと重合開始剤の混合物を1時間かけてキシレン中に滴下した。更に200℃まで昇温し、200℃で2時間保持した。その後、更に8kPaの減圧下で1時間保持することによりキシレンを除去して、非晶質スチレン系樹脂A−1を得た。物性を表3に示す。
Figure 2016218272
合成例20
(非晶質ポリエステルA−2の製造)
表4に示すBPA−PO、テレフタル酸、エステル化触媒及びエステル化助触媒を、温度計、ステンレス製撹拌棒、流下式コンデンサー及び窒素導入管を装備した10リットルの四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気にてマントルヒーター中で、235℃まで2時間かけて昇温を行った。その後、235℃にて反応率が95%以上に到達したのを確認した。その後、190℃まで冷却し、ラジカル重合禁止剤及び残りのカルボン酸成分を加え、2時間かけて210℃まで昇温した。その後、210℃にて1時間反応後、40kPaにて表4に記載の軟化点に達するまで反応を行い、非晶質ポリエステルA−2を得た。物性を表4に示す。
合成例21及び22
(非晶質複合樹脂A−3〜A−4の製造)
表4に示すBPA−PO、テレフタル酸、エステル化触媒及びエステル化助触媒を、温度計、ステンレス製撹拌棒、流下式コンデンサー及び窒素導入管を装備した10リットルの四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気にてマントルヒーター中で、235℃まで2時間かけて昇温を行った。その後235℃にて反応率が95%以上に到達したのを確認し、160℃まで冷却し、表4に示すスチレン系樹脂成分の原料モノマー、両反応性モノマー及びラジカル重合開始剤の混合溶液を1時間かけて滴下した。その後、30分間160℃に保持した後、200℃まで昇温し、更に8kPaの減圧下で1時間反応させた後、180℃まで冷却した。その後、ラジカル重合禁止剤及び残りのカルボン酸成分を加え、2時間かけて210℃まで昇温した。その後、210℃にて1時間反応後、40kPaにて表4に記載の軟化点に達するまで反応を行い、非晶質複合樹脂A−3〜A−4を得た。物性を表4に示す。
Figure 2016218272
[着色剤分散液の製造]
調製例1
銅フタロシアニン「ECB−301」(大日精化工業株式会社製)50g、非イオン性界面活性剤「エマルゲン150」(ポリオキシエチレンラウリルエーテル、花王株式会社製)5g及びイオン交換水200gを混合し、ホモジナイザーを用いて10分間分散させて、着色剤微粒子を含有する着色剤分散液を得た。着色剤微粒子の体積中位粒径(D50)は120nmであり、固形分濃度は22質量%であった。
[荷電制御剤分散液の製造]
調製例2
荷電制御剤としてサリチル酸系化合物「ボントロンE−84」(オリエント化学工業株式会社製)50g、非イオン性界面活性剤として「エマルゲン150」(花王株式会社製)5g及びイオン交換水200gを混合し、ガラスビーズを使用し、サンドグラインダーを用いて10分間分散させて、荷電制御剤微粒子を含有する荷電制御剤分散液を得た。荷電制御剤微粒子の体積中位粒径(D50)は400nmであり、固形分濃度は22質量%であった。
[離型剤分散液の製造]
調製例3
パラフィンワックス「HNP9」(日本精蝋株式会社製)50g、カチオン性界面活性剤「サニゾール(登録商標)B50」(花王株式会社製、アルキルベンジルジメチルアンモニウムクロライド)5g及びイオン交換水200gを95℃に加熱して、超音波ホモジナイザー(ドクターヒールッシャー株式会社製、商品名:「UP−400S」)を用いて出力350Wで30分間、分散処理して、離型剤粒子を含有する離型剤分散液を得た。パラフィンワックス(離型剤粒子)の体積中位粒径(D50)は550nmであり、固形分濃度は22質量%であった。
[結着樹脂粒子の水系分散体の製造]
製造例1
(結着樹脂粒子の水系分散体c−1の製造)
撹拌機、還流冷却器、滴下ロート、温度計及び窒素導入管を備えた3L容の容器に、結晶性複合樹脂C−1 100g、メチルエチルケトン 100g、アニオン性界面活性剤「エマールE27C」(ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウム、花王株式会社製)を16.7g(樹脂100gに対して4.5質量%)を投入し、73℃にて2時間かけて溶解させた。得られた溶液に、5質量%の水酸化ナトリウム水溶液を、樹脂の酸価に対して中和度70モル%になるように添加して、30分撹拌した。
73℃に保持したまま、280r/分(周速88m/分)で撹拌しながら、イオン交換水675gを77分かけて添加し、転相乳化した。継続して73℃に保持したまま、メチルエチルケトンを減圧下で留去した。その後、280r/分(周速88m/分)の撹拌を行いながら水系分散体を30℃に冷却した。その後分散液の固形分濃度を測定し、20質量%になるようにイオン交換水を加えることにより、水系媒体中に結着樹脂粒子が分散してなる結着樹脂粒子の水系分散体を得た。得られた水系分散体中の結着樹脂粒子の体積中位粒径を表5に示す。
製造例2〜18、20〜22
(結着樹脂粒子の水系分散体c−2〜c−18、a−2〜a−4の製造)
製造例1において、樹脂の種類を表5及び6に示すように変更した以外は、製造例1と同様にして、結着樹脂粒子の水系分散体を得た。得られた水系分散体中の結着樹脂粒子の体積中位粒径を表5及び6に示す。
製造例19
(結着樹脂粒子の水系分散体a−1の製造)
非晶質スチレン樹脂A−1を100g、メチルエチルケトン100g、アニオン性界面活性剤「エマールE27C」(花王株式会社製)を16.7g(樹脂100gに対して4.5質量%)を25℃にて混合し、73℃にて2時間かけて溶解させた。得られた溶液に、73℃のイオン交換水600gを混合し、超音波ホモジナイザー(ドクターヒールッシャー社製、商品名:「UP−400S」)を用いて出力350Wで30分間、分散処理した。その後70℃にて、酢酸エチルを減圧留去し、結着樹脂粒子の水系分散体a−1を得た。得られた水系分散体中の結着樹脂粒子の体積中位粒径を表6に示す。
Figure 2016218272
Figure 2016218272
[電子写真用トナーの製造]
実施例1
(トナーAの製造)
結晶性複合樹脂C−1の水系分散体c−1を30g、非晶質スチレン系樹脂A−1の水系分散体a−1を270g、着色剤分散液8g、離型剤分散液20g、荷電制御剤分散液2g及び脱イオン水52gを2L容の容器に入れ、アンカー型の撹拌機で100r/分(周速31m/分)の撹拌下、20℃で0.1質量%塩化カルシウム水溶液150gを30分かけて滴下した。その後、撹拌しながら50℃まで昇温した。体積中位粒径(D50)が5μmになるまで50℃で保持した。体積中位粒径(D50)が5μmに達したのを確認した後、直ちに非晶質複合樹脂A−4の水系分散体a−4を60g加え、撹拌して分散させた。その後、凝集停止剤としてアニオン性界面活性剤「エマールE27C」(花王株式会社製、固形分27質量%)4.2gを脱イオン水37gで希釈した希釈液を添加した。次いで80℃まで昇温し、80℃になった時点から80℃で1時間保持した後、加熱を終了した。これにより合一粒子を形成させた後、20℃まで徐冷し、150メッシュ(目開き150μm)の金網でろ過した後、吸引ろ過を行い、洗浄、及び乾燥工程を経てトナー粒子を得た。
(外添工程)
上記トナー粒子100質量部に対して、疎水性シリカ「NAX−50」(日本アエロジル株式会社製、個数平均粒子径40nm)1.0質量部、疎水性シリカ「R972」(日本アエロジル株式会社製、個数平均粒子径16nm)0.6質量部、酸化チタン「JMT−150IB」(テイカ株式会社製、個数平均粒子径15nm)0.5質量部を、ST、A0撹拌羽根を装着した10Lヘンシェルミキサー(日本コークス工業株式会社製)に投入し、3000rpmにて2分間撹拌して、トナーAを得た。トナーの評価結果を表7に示す。
実施例2〜16、18、19、比較例1〜4
(トナーB〜T、V、Wの製造)
実施例1において、水系分散体の種類及びコア中の結晶性樹脂と非晶質樹脂との比率を、表7に示す種類と比率に変更した以外は、実施例1と同様にして、トナーB〜T、V、Wを得た。なお、コアに用いる水系分散体の総量は実施例1と同量(300g)とした。得られたトナーの評価結果を表7に示す。
実施例17
(トナーUの製造)
実施例1において、非晶質複合樹脂A−4の水系分散体a−4を添加しなかったこと以外は、実施例1と同様にして、トナーUを得た。得られたトナーの評価結果を表7に示す。
実施例20
(トナーXの製造)
結晶性複合樹脂C−1 6g、非晶質スチレン系樹脂A−1 54g、着色剤(銅フタロシアニン「ECB−301」(大日精化工業株式会社製))1.8g、離型剤(パラフィンワックス「HNP9」(日本精蝋株式会社製))4.4g、荷電制御剤(サリチル酸系化合物「ボントロンE−84」(オリエント化学工業株式会社製))0.4g、酢酸エチル60g、及びアニオン性界面活性剤「エマールE27C」(花王株式会社製、固形分27質量%)1.2gを混合し、70℃にて2時間かけて溶解させた。得られた溶液に、70℃のイオン交換水315gを混合し、超音波ホモジナイザー(ドクターヒールッシャー社製、商品名:「UP−400S」)を用いて出力200Wで20分間、分散処理した。その後70℃にて、酢酸エチルを減圧留去し、懸濁法によるコア粒子を作製した。体積中位粒径(D50)は5.0μmであった。この懸濁液を50℃に冷却した後、0.1質量%塩化カルシウム水溶液150gを30分かけて滴下した。その後、非晶質複合樹脂の水系分散体a−4を60g加え、撹拌して分散させた。その後、凝集停止剤としてアニオン性界面活性剤「エマールE27C」(花王株式会社製、固形分28質量%)4.2gを脱イオン水37gで希釈した希釈液を添加した。次いで80℃まで昇温し、80℃になった時点から80℃で1時間保持した後、加熱を終了した。これにより合一粒子を形成させた後、20℃まで徐冷し、150メッシュ(目開き150マイクロメートル)の金網でろ過した後、吸引ろ過を行い、洗浄、乾燥工程を経てトナー粒子を得た。更にこのトナー粒子に対して、実施例1と同様の外添工程を行い、トナーXを得た。トナーの評価結果を表7に示す。
Figure 2016218272
表7より、本発明の実施例1〜20のトナーが、比較例1〜4のトナーに比べて、低温定着性、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び高湿度下での耐熱保存性のバランスに優れていることがわかる。
実施例1、3、比較例1を比較すると、ポリエステル樹脂成分の原料モノマーとして、炭素数が14である脂肪族ジカルボン酸を用いた結晶性複合樹脂(CH)を含む実施例1のトナーが、低温定着性、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び高湿度下での耐熱保存性に優れることがわかる。
実施例1と比較例3とを比較すると、ポリエステル樹脂成分の原料として、炭素数2以上4以下の脂肪族ジオールを80モル%以上100モル%以下含有するアルコール成分を用いた結晶性複合樹脂(CH)を含有する実施例1のトナーが、低温定着性、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び高湿度下での耐熱保存性に優れることがわかる。
実施例1と比較例4を比較すると、ポリエステル樹脂成分の原料として、炭素数12以上14以下のジカルボン酸化合物を、80モル%以上100モル%以下含有するカルボン酸成分を用いた結晶性複合樹脂(CH)を含有する実施例1のトナーが、低温定着性、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び高湿度下での耐熱保存性に優れることがわかる。
実施例1、4、5、6、比較例2を比較すると、結晶性複合樹脂中のポリエステル樹脂成分とスチレン系樹脂成分との質量比が90/10である結晶性複合樹脂を含有する実施例1のトナーが、低温定着性、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び高湿度下での耐熱保存性に優れていることがわかる。
実施例1、7、8を比較すると、結晶性複合樹脂の調製に用いた両反応性モノマーの量が、アルコール成分100モル%に対して、5モル%である実施例1のトナーが、特に、低温定着性、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び高湿度下での耐熱保存性に優れていることがわかる。
実施例1、9、10の比較から、結晶性複合樹脂の酸価が25mgKOH/gである実施例1のトナーが、低温定着性、耐ホットオフセット性、帯電安定性及び高湿下での保存性に優れていることがわかる。
実施例1と実施例11との比較から、結晶性複合樹脂の水酸基価が5mgKOH/gである実施例1のトナーが、低温定着性、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び高湿度下での耐熱保存性に優れていることがわかる。
実施例1、12、14の比較から、結晶性複合樹脂のスチレン系樹脂成分中、2−エチルヘキシルアクリレート由来の構成単位を、20モル%含有する実施例1のトナーが、低温定着性、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び高湿度下での耐熱保存性に優れていることがわかる。
実施例1、15、16の比較から、コア層の非晶質樹脂(A1)としてスチレン系樹脂を用いた実施例1のトナーが、低温定着性、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び高湿度下での耐熱保存性に優れていることがわかる。
実施例1と実施例17との比較から、コア層に結晶性複合樹脂と非晶質樹脂とを含有し、更にシェル層に、非晶質樹脂を含有する実施例1のトナーが、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び高湿度下での耐熱保存性に優れることがわかる。
実施例1、18、19の比較から、コア層の結晶性複合樹脂と非晶質樹脂との質量比が10/90である実施例1のトナーが、低温定着性、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び高湿度下での耐熱保存性に優れることがわかる。
実施例1と実施例13との比較から、結晶性複合樹脂の製造時に、重縮合系樹脂成分の原料モノマーの一部を重縮合した後、スチレン系樹脂成分の原料モノマーを付加重合し、更に、重縮合系樹脂成分の残りの原料モノマーを重縮合させて得られた結晶性複合樹脂を用いた実施例1のトナーが、低温定着性、耐ホットオフセット性、帯電安定性、及び高湿度下での耐熱保存性に優れることがわかる。これは、結晶性複合樹脂中における重縮合系樹脂成分の分散性が高まったことによると考えられる。
実施例1と実施例20との比較から、転相乳化法により製造された結晶性複合樹脂(CH)を含む水系分散体と、非晶質樹脂(A1)を含む水系分散体とを凝集工程及び合一工程に付すことにより得られた実施例1のトナーが、低温定着性と帯電安定性に優れることがわかる。

Claims (10)

  1. 重縮合系樹脂成分(CH−1)及びスチレン系樹脂成分(CH−2)を含む結晶性複合樹脂(CH)と、非晶質樹脂(A)とを含有する電子写真用トナー用結着樹脂組成物であって、
    重縮合系樹脂成分(CH−1)が、炭素数2以上4以下の脂肪族ジオールを80モル%以上100モル%以下含有するアルコール成分と、炭素数12以上14以下の脂肪族ジカルボン酸化合物を80モル%以上100モル%以下含有するカルボン酸成分とを重縮合させて得られるものである、電子写真用トナー用結着樹脂組成物。
  2. 結晶性複合樹脂(CH)と非晶質樹脂(A)との質量比(結晶性複合樹脂(CH)/非晶質樹脂(A))が、1/99以上50/50以下である、請求項1に記載の電子写真用トナー用結着樹脂組成物。
  3. 結晶性複合樹脂(CH)が、重縮合系樹脂成分(CH−1)の原料モノマーと、スチレン系樹脂成分(CH−2)の原料モノマーと、重縮合系樹脂成分(CH−1)の原料モノマー及びスチレン系樹脂成分(CH−2)の原料モノマーのいずれとも反応し得る両反応性モノマーとを重合させて得られる樹脂であり、該両反応性モノマーの量が、重縮合系樹脂成分(CH−1)の原料モノマーである前記アルコール成分100モル部に対して3モル部以上15モル部以下である、請求項1又は2に記載の電子写真用トナー用結着樹脂組成物。
  4. 結晶性複合樹脂(CH)における、重縮合系樹脂成分(CH−1)とスチレン系樹脂成分(CH−2)との質量比が、70/30以上95/5以下である、請求項1〜3のいずれかに記載の電子写真用トナー用結着樹脂組成物。
  5. スチレン系樹脂成分(CH−2)が、炭素数2以上12以下のアルキル(メタ)アクリレート由来の構成単位を含有し、該炭素数2以上12以下のアルキル(メタ)アクリレート由来の構成単位の含有量が、スチレン系樹脂成分(CH−2)中、5質量%以上50質量%以下である、請求項1〜4のいずれかに記載の電子写真用トナー用結着樹脂組成物。
  6. 結晶性複合樹脂(CH)の酸価が、10mgKOH/g以上35mgKOH/g以下であり、水酸基価が、1mgKOH/g以上20mgKOH/g以下である、請求項1〜5のいずれかに記載の電子写真用トナー用結着樹脂組成物。
  7. 非晶質樹脂(A)が、非晶質ポリエステル(AP)、ポリエステル樹脂成分(AH−1)とスチレン系樹脂成分(AH−2)とを含む非晶質複合樹脂(AH)、及び非晶質スチレン系樹脂から選ばれる1種以上である、請求項1〜6のいずれかに記載の電子写真用トナー用結着樹脂組成物。
  8. 結晶性複合樹脂(CH)が、下記工程I〜IIIを含む製造方法により得られたものである、請求項1〜7のいずれかに記載の電子写真用トナー用結着樹脂組成物。
    工程I:重縮合系樹脂成分(CH−1)の原料モノマーの一部を重縮合する工程
    工程II:工程Iで得られた重縮合物の存在下でスチレン系樹脂成分(CH−2)の原料モノマーを付加重合する工程
    工程III:工程IIで得られた反応物の存在下で、更に、残りの重縮合系樹脂成分(CH−1)の原料モノマーを重縮合する工程
  9. 請求項1〜7のいずれかに記載の電子写真用トナー用結着樹脂組成物を含有する、電子写真用トナー。
  10. 非晶質樹脂(A)が、非晶質樹脂(A1)と非晶質樹脂(A2)とを含み、結晶性複合樹脂(CH)と非晶質樹脂(A1)とを含有するコア層と、非晶質樹脂(A2)を含有するシェル層とを有する、請求項9に記載の電子写真用トナー。
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