JP2022092924A - トナー用結着樹脂組成物 - Google Patents
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Abstract
【課題】優れた低温定着性及び耐ホットオフセット性を有しつつ、耐擦過性及び耐折り曲げ性に優れるトナー用結着樹脂組成物、当該結着樹脂組成物の製造方法、及び当該結着樹脂組成物を含有する電子写真用トナー等に関する。【解決手段】軟化点が120℃以上150℃以下であるポリエステル系樹脂(A)を含有するトナー用結着樹脂組成物であり、該ポリエステル系樹脂(A)が、ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物、芳香族ジカルボン酸化合物、3価以上のアルコール及び3価以上のカルボン酸化合物から選ばれる少なくとも1種の3価以上の原料モノマー、及びアミン系高分子化合物を含む原料モノマー(a)の重縮合物である、トナー用結着樹脂組成物。【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トナー用結着樹脂組成物、当該結着樹脂組成物の製造方法、及び当該結着樹脂組成物を含有する電子写真用トナー等に関する。
電子写真の分野においては、電子写真システムの発展に伴い、高画質化及び高速化に対応したトナーの開発が求められている。
例えば、特許文献1には、トナーの優れた保存性、及び優れた顔料分散性を示すトナー用結着樹脂組成物等の提供を目的として、酸基を有する非晶性ポリエステル系樹脂とポリアルキレンイミンとを縮合させて得られる樹脂組成物を含有する、トナー用結着樹脂組成物等が記載されている。
例えば、特許文献1には、トナーの優れた保存性、及び優れた顔料分散性を示すトナー用結着樹脂組成物等の提供を目的として、酸基を有する非晶性ポリエステル系樹脂とポリアルキレンイミンとを縮合させて得られる樹脂組成物を含有する、トナー用結着樹脂組成物等が記載されている。
電子写真システムの高画質化及び高速化のニーズの高まりに伴い、広い定着可能温度領域を得るため低温定着性及び耐ホットオフセット性に優れていることに加えて、形成された画像の耐久度を示す耐擦過性や耐折り曲げ性等の性能の向上も求められている。特に、耐擦過性を担保するためには、トナー用結着樹脂として用いるポリエステル樹脂に十分な固さが必要となるが、単純な高分子量化の場合には低温定着性が低下してしまう。
一方、ポリエステル樹脂の高分子量化として、無水トリメリット酸等の3価のモノマーを用いた架橋構造をポリエステル樹脂に導入する場合には、高分子量化を行った場合でも分子量分布が広がることにより低温定着性を維持することができるため、低温定着性と耐擦過性との両立はある程度は可能となる。しかしながら、耐擦過性への要求に対して未だ十分でなく、さらに、ポリエステル樹脂に無水トリメリット酸等の3価のモノマーを用いた架橋構造を導入する場合、耐折り曲げ試験時には画像の劣化が確認され、ポリエステル樹脂の高分子量化だけでは画像の耐久度が十分でないことが判明した。
特許文献1では、トナーの保存性及び顔料分散性は向上するものの、優れた低温定着性及び耐ホットオフセット性と、優れた耐擦過性及び耐折り曲げ性との両立については改善の余地があることが判明した。
本発明は、優れた低温定着性及び耐ホットオフセット性を有しつつ、耐擦過性及び耐折り曲げ性に優れるトナー用結着樹脂組成物、当該結着樹脂組成物の製造方法、及び当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。
一方、ポリエステル樹脂の高分子量化として、無水トリメリット酸等の3価のモノマーを用いた架橋構造をポリエステル樹脂に導入する場合には、高分子量化を行った場合でも分子量分布が広がることにより低温定着性を維持することができるため、低温定着性と耐擦過性との両立はある程度は可能となる。しかしながら、耐擦過性への要求に対して未だ十分でなく、さらに、ポリエステル樹脂に無水トリメリット酸等の3価のモノマーを用いた架橋構造を導入する場合、耐折り曲げ試験時には画像の劣化が確認され、ポリエステル樹脂の高分子量化だけでは画像の耐久度が十分でないことが判明した。
特許文献1では、トナーの保存性及び顔料分散性は向上するものの、優れた低温定着性及び耐ホットオフセット性と、優れた耐擦過性及び耐折り曲げ性との両立については改善の余地があることが判明した。
本発明は、優れた低温定着性及び耐ホットオフセット性を有しつつ、耐擦過性及び耐折り曲げ性に優れるトナー用結着樹脂組成物、当該結着樹脂組成物の製造方法、及び当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。
本発明者は、トナー用結着樹脂組成物が、軟化点が所定の範囲であるポリエステル系樹脂を含有し、該ポリエステル系樹脂が、ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物、芳香族ジカルボン酸化合物、3価以上のアルコール及び3価以上のカルボン酸化合物から選ばれる少なくとも1種の3価以上の原料モノマー、及びアミン系高分子化合物を含む原料モノマーの重縮合物であることにより、上記課題を解決し得ることを見出した。
すなわち、本発明は、次の〔1〕~〔3〕の実施形態に関する。
〔1〕軟化点が120℃以上150℃以下であるポリエステル系樹脂(A)を含有するトナー用結着樹脂組成物であり、
該ポリエステル系樹脂(A)が、ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物、芳香族ジカルボン酸化合物、3価以上のアルコール及び3価以上のカルボン酸化合物から選ばれる少なくとも1種の3価以上の原料モノマー、及びアミン系高分子化合物を含む原料モノマー(a)の重縮合物である、トナー用結着樹脂組成物。
〔2〕下記工程Aを含む、前記〔1〕に記載のトナー用結着樹脂組成物の製造方法。
工程A:前記3価以上の原料モノマー以外のポリエステル系樹脂(A)を構成するアルコール成分(a-al)及びカルボン酸成分(a-ac)を重縮合反応させた後、前記3価以上の原料モノマーを添加して重縮合反応させ、次いで、アミン系高分子化合物を添加して重縮合反応させる工程
〔3〕前記〔1〕に記載の結着樹脂組成物を含有する、電子写真用トナー。
〔1〕軟化点が120℃以上150℃以下であるポリエステル系樹脂(A)を含有するトナー用結着樹脂組成物であり、
該ポリエステル系樹脂(A)が、ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物、芳香族ジカルボン酸化合物、3価以上のアルコール及び3価以上のカルボン酸化合物から選ばれる少なくとも1種の3価以上の原料モノマー、及びアミン系高分子化合物を含む原料モノマー(a)の重縮合物である、トナー用結着樹脂組成物。
〔2〕下記工程Aを含む、前記〔1〕に記載のトナー用結着樹脂組成物の製造方法。
工程A:前記3価以上の原料モノマー以外のポリエステル系樹脂(A)を構成するアルコール成分(a-al)及びカルボン酸成分(a-ac)を重縮合反応させた後、前記3価以上の原料モノマーを添加して重縮合反応させ、次いで、アミン系高分子化合物を添加して重縮合反応させる工程
〔3〕前記〔1〕に記載の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、優れた低温定着性及び耐ホットオフセット性を有しつつ、耐擦過性及び耐折り曲げ性に優れるトナー用結着樹脂組成物、当該結着樹脂組成物の製造方法、及び当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。
[トナー用結着樹脂組成物]
本発明のトナー用結着樹脂組成物(以下、単に「本発明の結着樹脂組成物」ともいう。)は、軟化点が120℃以上150℃以下であるポリエステル系樹脂(A)を含有する。
そして、ポリエステル系樹脂(A)は、ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物、芳香族ジカルボン酸化合物、3価以上のアルコール及び3価以上のカルボン酸化合物から選ばれる少なくとも1種の3価以上の原料モノマー(以下、単に「3価以上の原料モノマー」ともいう)、及びアミン系高分子化合物を含む原料モノマー(a)の重縮合物である。
本発明の結着樹脂組成物によれば、トナーの優れた低温定着性及び耐ホットオフセット性と共に、優れた耐擦過性及び耐折り曲げ性が示される。
本発明のトナー用結着樹脂組成物(以下、単に「本発明の結着樹脂組成物」ともいう。)は、軟化点が120℃以上150℃以下であるポリエステル系樹脂(A)を含有する。
そして、ポリエステル系樹脂(A)は、ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物、芳香族ジカルボン酸化合物、3価以上のアルコール及び3価以上のカルボン酸化合物から選ばれる少なくとも1種の3価以上の原料モノマー(以下、単に「3価以上の原料モノマー」ともいう)、及びアミン系高分子化合物を含む原料モノマー(a)の重縮合物である。
本発明の結着樹脂組成物によれば、トナーの優れた低温定着性及び耐ホットオフセット性と共に、優れた耐擦過性及び耐折り曲げ性が示される。
本発明の効果が得られる理由は定かではないが、次のように考えられる。
本発明の結着樹脂組成物は、軟化点が所定の範囲であるポリエステル系樹脂を含有し、該ポリエステル系樹脂が、ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物と、芳香族ジカルボン酸化合物と、3価以上の原料モノマーと、アミン系高分子化合物とを含む原料モノマー(a)の重縮合物である。該ポリエステル系樹脂は、3価以上の原料モノマーによる架橋構造の導入に加えて、アミン系高分子化合物を架橋剤とした架橋構造が更に導入されており、アミン系高分子化合物の柔軟性が高い為か、優れた低温定着性及び耐ホットオフセット性を維持しつつ、ポリエステル樹脂の固さと柔軟性とを両立することが可能となり、耐擦過性及び耐折り曲げ性を向上させることができると考えられる。
本発明の結着樹脂組成物は、軟化点が所定の範囲であるポリエステル系樹脂を含有し、該ポリエステル系樹脂が、ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物と、芳香族ジカルボン酸化合物と、3価以上の原料モノマーと、アミン系高分子化合物とを含む原料モノマー(a)の重縮合物である。該ポリエステル系樹脂は、3価以上の原料モノマーによる架橋構造の導入に加えて、アミン系高分子化合物を架橋剤とした架橋構造が更に導入されており、アミン系高分子化合物の柔軟性が高い為か、優れた低温定着性及び耐ホットオフセット性を維持しつつ、ポリエステル樹脂の固さと柔軟性とを両立することが可能となり、耐擦過性及び耐折り曲げ性を向上させることができると考えられる。
本明細書における各種用語の定義等を以下に示す。
樹脂の結晶性は、軟化点と示差走査熱量計(DSC)による吸熱の最大ピーク温度との比、すなわち、「軟化点/吸熱の最大ピーク温度」で定義される結晶性指数によって表される。
「結晶性樹脂」とは、結晶性指数が0.6以上、好ましくは0.7以上、より好ましくは0.9以上であり、そして、1.4以下、好ましくは1.2以下である樹脂をいう。
「非晶性樹脂」は、示差走査熱量計(DSC)による吸熱ピークが観測されないか、又は、吸熱ピークが観測される場合には、結晶性指数が0.6未満又は1.4超である樹脂をいう。
吸熱の最大ピーク温度とは、実施例に記載の測定方法の条件下で観測される吸熱ピークのうち、ピーク面積が最大のピークの温度のことを指す。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。
「ポリエステル系樹脂」とは、実質的にその特性を損なわない程度に変性されたポリエステル樹脂を含んでいてもよい。変性されたポリエステル樹脂としては、例えば、ポリエステル樹脂がアミド結合で変性されたアミド変性ポリエステル樹脂、ポリエステル樹脂がウレタン結合で変性されたウレタン変性ポリエステル樹脂、ポリエステル樹脂がエポキシ結合で変性されたエポキシ変性ポリエステル樹脂が挙げられる。
「ビスフェノールA」は、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパンを意味する。
「カルボン酸化合物」としては、例えば、カルボン酸、それらの無水物及び炭素数1以上3以下のアルキルエステルが挙げられる。
「結着樹脂組成物」とは、トナー中のポリエステル系樹脂(A)を含む結着樹脂成分を意味する。
樹脂の結晶性は、軟化点と示差走査熱量計(DSC)による吸熱の最大ピーク温度との比、すなわち、「軟化点/吸熱の最大ピーク温度」で定義される結晶性指数によって表される。
「結晶性樹脂」とは、結晶性指数が0.6以上、好ましくは0.7以上、より好ましくは0.9以上であり、そして、1.4以下、好ましくは1.2以下である樹脂をいう。
「非晶性樹脂」は、示差走査熱量計(DSC)による吸熱ピークが観測されないか、又は、吸熱ピークが観測される場合には、結晶性指数が0.6未満又は1.4超である樹脂をいう。
吸熱の最大ピーク温度とは、実施例に記載の測定方法の条件下で観測される吸熱ピークのうち、ピーク面積が最大のピークの温度のことを指す。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。
「ポリエステル系樹脂」とは、実質的にその特性を損なわない程度に変性されたポリエステル樹脂を含んでいてもよい。変性されたポリエステル樹脂としては、例えば、ポリエステル樹脂がアミド結合で変性されたアミド変性ポリエステル樹脂、ポリエステル樹脂がウレタン結合で変性されたウレタン変性ポリエステル樹脂、ポリエステル樹脂がエポキシ結合で変性されたエポキシ変性ポリエステル樹脂が挙げられる。
「ビスフェノールA」は、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパンを意味する。
「カルボン酸化合物」としては、例えば、カルボン酸、それらの無水物及び炭素数1以上3以下のアルキルエステルが挙げられる。
「結着樹脂組成物」とは、トナー中のポリエステル系樹脂(A)を含む結着樹脂成分を意味する。
<ポリエステル系樹脂(A)>
ポリエステル系樹脂(A)(以下、単に「樹脂(A)」ともいう)は、低温定着性及び耐ホットオフセット性を維持しつつ、耐擦過性及び耐折り曲げ性を向上させる観点から、ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物、芳香族ジカルボン酸化合物、3価以上のアルコール及び3価以上のカルボン酸化合物から選ばれる少なくとも1種の3価以上の原料モノマー、及びアミン系高分子化合物を含む原料モノマー(a)の重縮合物であ。
ポリエステル系樹脂(A)は、前記と同様の観点から、好ましくは非晶性ポリエステル系樹脂である。
ポリエステル系樹脂(A)(以下、単に「樹脂(A)」ともいう)は、低温定着性及び耐ホットオフセット性を維持しつつ、耐擦過性及び耐折り曲げ性を向上させる観点から、ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物、芳香族ジカルボン酸化合物、3価以上のアルコール及び3価以上のカルボン酸化合物から選ばれる少なくとも1種の3価以上の原料モノマー、及びアミン系高分子化合物を含む原料モノマー(a)の重縮合物であ。
ポリエステル系樹脂(A)は、前記と同様の観点から、好ましくは非晶性ポリエステル系樹脂である。
(ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物)
ポリエステル系樹脂(A)を構成する原料モノマー(a)は、ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物を含む。
ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物(以下、「BPA-AO」ともいう。)としては、好ましくは、式(I):
〔式中、OR11及びR12Oは、アルキレンオキシ基であり、R11及びR12はそれぞれ独立に、炭素数1以上4以下のアルキレン基(好ましくはエチレン基又はプロピレン基)であり、x及びyは、アルキレンオキシドの平均付加モル数であって、それぞれ独立に正の数であり、x及びyの和の平均値は、好ましくは1以上4以下である。〕で表されるBPA-AOが挙げられる。
ポリエステル系樹脂(A)を構成する原料モノマー(a)は、ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物を含む。
ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物(以下、「BPA-AO」ともいう。)としては、好ましくは、式(I):
〔式中、OR11及びR12Oは、アルキレンオキシ基であり、R11及びR12はそれぞれ独立に、炭素数1以上4以下のアルキレン基(好ましくはエチレン基又はプロピレン基)であり、x及びyは、アルキレンオキシドの平均付加モル数であって、それぞれ独立に正の数であり、x及びyの和の平均値は、好ましくは1以上4以下である。〕で表されるBPA-AOが挙げられる。
BPA-AOは、好ましくはビスフェノールAのプロピレンオキシド付加物(以下、「BPA-PO」ともいう。)、ビスフェノールAのエチレンオキシド付加物(以下、「BPA-EO」ともいう。)である。これらのBPA-AOは、1種又は2種以上を用いてもよい。
ポリエステル系樹脂(A)を構成するアルコール成分(a-al)(以下、「アルコール成分(a-al)」ともいう)中のBPA-AOの量は、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、更に好ましくは98モル%以上であり、そして、100モル%以下であり、更に好ましくは100モル%である。
(芳香族ジカルボン酸化合物)
ポリエステル系樹脂(A)を構成する原料モノマー(a)は、芳香族ジカルボン酸化合物を含む。
芳香族ジカルボン酸化合物としては、例えば、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸が挙げられる。これらの中でも、イソフタル酸、テレフタル酸が好ましく、テレフタル酸がより好ましい。
ポリエステル系樹脂(A)を構成するカルボン酸成分(a-ac)(以下、「カルボン酸成分(a-ac)」ともいう)中の芳香族ジカルボン酸化合物の量は、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95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。
ポリエステル系樹脂(A)を構成する原料モノマー(a)は、芳香族ジカルボン酸化合物を含む。
芳香族ジカルボン酸化合物としては、例えば、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸が挙げられる。これらの中でも、イソフタル酸、テレフタル酸が好ましく、テレフタル酸がより好ましい。
ポリエステル系樹脂(A)を構成するカルボン酸成分(a-ac)(以下、「カルボン酸成分(a-ac)」ともいう)中の芳香族ジカルボン酸化合物の量は、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95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。
(3価以上の原料モノマー)
ポリエステル系樹脂(A)を構成する原料モノマー(a)は、3価以上のアルコール及び3価以上のカルボン酸化合物から選ばれる少なくとも1種の3価以上の原料モノマーを含む。
3価以上の多価アルコールとしては、例えば、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、ソルビタンが挙げられる。
3価以上の多価カルボン酸化合物としては、例えば、1,2,4-ベンゼントリカルボン酸(トリメリット酸)、2,5,7-ナフタレントリカルボン酸、ピロメリット酸が挙げられる。
ポリエステル系樹脂(A)を構成する原料モノマー(a)は、3価以上のアルコール及び3価以上のカルボン酸化合物から選ばれる少なくとも1種の3価以上の原料モノマーを含む。
3価以上の多価アルコールとしては、例えば、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、ソルビタンが挙げられる。
3価以上の多価カルボン酸化合物としては、例えば、1,2,4-ベンゼントリカルボン酸(トリメリット酸)、2,5,7-ナフタレントリカルボン酸、ピロメリット酸が挙げられる。
3価以上の原料モノマーは、好ましくは3価以上のカルボン酸化合物であり、より好ましくはトリメリット酸又はその無水物である。
3価以上の原料モノマーとして3価以上のカルボン酸化合物を用いる場合、ポリエステル系樹脂(A)を構成するカルボン酸成分(a-ac)中の3価以上のカルボン酸化合物の量は、好ましくは3モル%以上、より好ましくは5モル%以上、更に好ましくは10モル%以上、更に好ましくは15モル%以上、更に好ましくは20モル%以上であり、そして、好ましくは50モル%以下、より好ましくは45モル%以下、更に好ましくは40モル%以下である。
3価以上の原料モノマーとして3価以上のカルボン酸化合物を用いる場合、ポリエステル系樹脂(A)を構成するカルボン酸成分(a-ac)中の3価以上のカルボン酸化合物の量は、好ましくは3モル%以上、より好ましくは5モル%以上、更に好ましくは10モル%以上、更に好ましくは15モル%以上、更に好ましくは20モル%以上であり、そして、好ましくは50モル%以下、より好ましくは45モル%以下、更に好ましくは40モル%以下である。
原料モノマー(a)は、BPA-AO、芳香族ジカルボン酸化合物、3価以上の原料モノマー以外の他のアルコール成分又はカルボン酸化合物を含むことができる。
他のアルコール成分としては、例えば、脂肪族ジオール、脂環式ジオール等のBPA-AO以外の他のジオールが挙げられる。
脂肪族ジオールの炭素数は、好ましくは2以上であり、そして、好ましくは18以下である。
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、ネオペンチルグリコール、1,4-ブテンジオール、1,2-ペンタンジオール、1,4-ペンタンジオール、2,4-ペンタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,2-ヘキサンジオール、1,5-ヘキサンジオール、2,5-ヘキサンジオール、1,6-ヘキサンジオール、3,3-ジメチル-1,2-ブタンジオール、1,7-ヘプタンジオール、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、1,10-デカンジオール、1,11-ウンデカンジオール、1,12-ドデカンジオール、1,13-トリデカンジオール、1,14-テトラデカンジオールが挙げられる。
脂環式ジオールとしては、例えば、水素添加ビスフェノールA、水素添加ビスフェノールAの炭素数2以上4以下のアルキレンオキシド(平均付加モル数2以上12以下)付加物が挙げられる。
なお、樹脂の分子量や軟化点を調整する観点から、原料モノマー(a)は、他のアルコール成分として、1価のアルコールを含んでもよい。
これらの他のアルコール成分は、1種又は2種以上を用いてもよい。
ポリエステル系樹脂(A)を構成するアルコール成分(a-al)中の他のジオールの量は、好ましくは10モル%以下、より好ましくは5モル%以下、更に好ましくは1モル%以下であり、そして、更に好ましくは0モル%である。
脂肪族ジオールの炭素数は、好ましくは2以上であり、そして、好ましくは18以下である。
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、ネオペンチルグリコール、1,4-ブテンジオール、1,2-ペンタンジオール、1,4-ペンタンジオール、2,4-ペンタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,2-ヘキサンジオール、1,5-ヘキサンジオール、2,5-ヘキサンジオール、1,6-ヘキサンジオール、3,3-ジメチル-1,2-ブタンジオール、1,7-ヘプタンジオール、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、1,10-デカンジオール、1,11-ウンデカンジオール、1,12-ドデカンジオール、1,13-トリデカンジオール、1,14-テトラデカンジオールが挙げられる。
脂環式ジオールとしては、例えば、水素添加ビスフェノールA、水素添加ビスフェノールAの炭素数2以上4以下のアルキレンオキシド(平均付加モル数2以上12以下)付加物が挙げられる。
なお、樹脂の分子量や軟化点を調整する観点から、原料モノマー(a)は、他のアルコール成分として、1価のアルコールを含んでもよい。
これらの他のアルコール成分は、1種又は2種以上を用いてもよい。
ポリエステル系樹脂(A)を構成するアルコール成分(a-al)中の他のジオールの量は、好ましくは10モル%以下、より好ましくは5モル%以下、更に好ましくは1モル%以下であり、そして、更に好ましくは0モル%である。
他のカルボン酸化合物としては、例えば、直鎖、分岐鎖、又は環式の脂肪族ジカルボン酸化合物が挙げられる。
直鎖又は分岐鎖の脂肪族ジカルボン酸化合物としては、例えば、シュウ酸、マロン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、コハク酸、ペンタン二酸、アジピン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、アゼライン酸、炭素数1以上20以下の脂肪族炭化水素基で置換されたコハク酸が挙げられる。
脂環式ジカルボン酸化合物としては、例えば、シクロヘキサンジカルボン酸が挙げられる。
これらの他のカルボン酸化合物は、1種又は2種以上を用いてもよい。
ポリエステル系樹脂(A)を構成するカルボン酸成分(a-ac)中の脂肪族ジカルボン酸化合物の量は、好ましくは10モル%以下、より好ましくは5モル%以下、更に好ましくは1モル%以下であり、そして、更に好ましくは0モル%である。
直鎖又は分岐鎖の脂肪族ジカルボン酸化合物としては、例えば、シュウ酸、マロン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、コハク酸、ペンタン二酸、アジピン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、アゼライン酸、炭素数1以上20以下の脂肪族炭化水素基で置換されたコハク酸が挙げられる。
脂環式ジカルボン酸化合物としては、例えば、シクロヘキサンジカルボン酸が挙げられる。
これらの他のカルボン酸化合物は、1種又は2種以上を用いてもよい。
ポリエステル系樹脂(A)を構成するカルボン酸成分(a-ac)中の脂肪族ジカルボン酸化合物の量は、好ましくは10モル%以下、より好ましくは5モル%以下、更に好ましくは1モル%以下であり、そして、更に好ましくは0モル%である。
アルコール成分(a-al)のヒドロキシ基(OH基)に対するカルボン酸成分(a-ac)のカルボキシ基(COOH基)の当量比〔COOH基/OH基〕は、好ましくは0.7以上、より好ましくは0.8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以下である。
(アミン系高分子化合物)
アミン系高分子化合物は、低温定着性及び耐ホットオフセット性を維持しつつ、耐擦過性及び耐折り曲げ性を向上させる観点から、樹脂(A)を構成するカルボン酸成分(a-ac)の酸基と重縮合反応して、樹脂(A)の分子骨格中に取り込まれうる高分子化合物である。本発明において、アミン系高分子化合物の分子量は、500以上である。
アミン系高分子化合物は、低温定着性及び耐ホットオフセット性を維持しつつ、耐擦過性及び耐折り曲げ性を向上させる観点から、樹脂(A)を構成するカルボン酸成分(a-ac)の酸基と重縮合反応して、樹脂(A)の分子骨格中に取り込まれうる高分子化合物である。本発明において、アミン系高分子化合物の分子量は、500以上である。
アミン系高分子化合物は、低温定着性及び耐ホットオフセット性を維持しつつ、耐擦過性及び耐折り曲げ性をより向上させる観点から、好ましくは、アミノ基と、炭素数2以上6以下のアルキレン基と、を含む繰り返し単位を含有する。
アミン系高分子化合物は、炭素数2以上6以下のアルキレン基を含む繰り返し単位を含有することにより、柔軟性が高く、優れた低温定着性及び耐ホットオフセット性を維持しつつ、樹脂の固さと柔軟性とを両立することが可能となり、耐擦過性及び耐折り曲げ性をより向上させることができると考えられる。
前記繰り返し単位に含まれるアミノ基は、カルボン酸成分(a-ac)との反応性の観点から、好ましくは第一級アミノ基及び第二級アミノ基から選ばれる少なくとも1種を含み、より好ましくは少なくとも第一級アミノ基を含み、更に好ましくは第一級アミノ基である。
アミン系高分子化合物に含まれるアミノ基は、主鎖に有してもよく、側鎖に有してもよい。アミン系高分子化合物のポリマー構造としては、直鎖状又は分岐状の構造が挙げられる。
アミン系高分子化合物は1種又は2種以上を用いてもよい。
アミン系高分子化合物は、炭素数2以上6以下のアルキレン基を含む繰り返し単位を含有することにより、柔軟性が高く、優れた低温定着性及び耐ホットオフセット性を維持しつつ、樹脂の固さと柔軟性とを両立することが可能となり、耐擦過性及び耐折り曲げ性をより向上させることができると考えられる。
前記繰り返し単位に含まれるアミノ基は、カルボン酸成分(a-ac)との反応性の観点から、好ましくは第一級アミノ基及び第二級アミノ基から選ばれる少なくとも1種を含み、より好ましくは少なくとも第一級アミノ基を含み、更に好ましくは第一級アミノ基である。
アミン系高分子化合物に含まれるアミノ基は、主鎖に有してもよく、側鎖に有してもよい。アミン系高分子化合物のポリマー構造としては、直鎖状又は分岐状の構造が挙げられる。
アミン系高分子化合物は1種又は2種以上を用いてもよい。
前記繰り返し単位は、低温定着性及び耐ホットオフセット性を維持しつつ、耐擦過性及び耐折り曲げ性をより向上させる観点から、好ましくはアリルアミン、ジアリルアミン、ビニルアミン、及びエチレンイミンから選ばれる少なくとも1種由来の単位であり、より好ましくはアリルアミン及びエチレンイミンから選ばれる少なくとも1種由来の単位である。
アミン系高分子化合物としては、例えば、ポリアリルアミン、ポリアルキレンイミンが挙げられる。
アミン系高分子化合物としては、例えば、ポリアリルアミン、ポリアルキレンイミンが挙げられる。
ポリアリルアミンとしては、アリルアミン、ジアリルアミン等のアリルアミン化合物の単独重合体又は共重合体等のアミノ基を側鎖に有するポリマーが挙げられる。中でも、アリルアミン化合物の単独重合体が好ましい。
ポリアリルアミンの重量平均分子量は、低温定着性及び耐ホットオフセット性を維持しつつ、耐擦過性及び耐折り曲げ性をより向上させる観点から、好ましくは800以上、より好ましくは3,000以上、更に好ましくは5,000以上であり、そして、好ましくは30,000以下、より好ましくは20,000以下、更に好ましくは10,000以下である。
該重量平均分子量の値は、実施例に記載の方法により求められる。
ポリアリルアミンの重量平均分子量は、低温定着性及び耐ホットオフセット性を維持しつつ、耐擦過性及び耐折り曲げ性をより向上させる観点から、好ましくは800以上、より好ましくは3,000以上、更に好ましくは5,000以上であり、そして、好ましくは30,000以下、より好ましくは20,000以下、更に好ましくは10,000以下である。
該重量平均分子量の値は、実施例に記載の方法により求められる。
ポリアルキレンイミンは、好ましくはアルキレン基の炭素数が2以上6以下であるポリアルキレンイミン、より好ましくはアルキレン基の炭素数が2以上4以下であるポリアルキレンイミン、更に好ましくはポリエチレンイミン又はポリプロピレンイミン、更に好ましくはポリエチレンイミンである。
ポリアルキレンイミンのポリマー構造としては、直鎖状又は分岐状の構造が挙げられる。中でも、低温定着性及び耐ホットオフセット性を維持しつつ、耐擦過性及び耐折り曲げ性をより向上させる観点から、分岐状構造であることが好ましい。
ポリアルキレンイミンが分岐状構造である場合、その構造中に第二級アミノ基(イミノ基)の他、第三級アミノ基、第一級アミノ基を有していてもよい。
ポリアルキレンイミンが分岐状構造である場合、該アルキレンイミンのアミノ基中の第一級アミノ基及び第二級アミノ基の合計割合は、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、好ましくは100%以下である。
該第一級アミノ基及び第二級アミノ基の合計割合の値は、13C-NMRにより求められる。
ポリアルキレンイミンのポリマー構造としては、直鎖状又は分岐状の構造が挙げられる。中でも、低温定着性及び耐ホットオフセット性を維持しつつ、耐擦過性及び耐折り曲げ性をより向上させる観点から、分岐状構造であることが好ましい。
ポリアルキレンイミンが分岐状構造である場合、その構造中に第二級アミノ基(イミノ基)の他、第三級アミノ基、第一級アミノ基を有していてもよい。
ポリアルキレンイミンが分岐状構造である場合、該アルキレンイミンのアミノ基中の第一級アミノ基及び第二級アミノ基の合計割合は、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、好ましくは100%以下である。
該第一級アミノ基及び第二級アミノ基の合計割合の値は、13C-NMRにより求められる。
ポリアルキレンイミンの数平均分子量は、低温定着性及び耐ホットオフセット性を維持しつつ、耐擦過性及び耐折り曲げ性をより向上させる観点から、好ましくは500以上、より好ましくは800以上、更に好ましくは1,000以上であり、そして、好ましくは10,000以下、より好ましくは5,000以下、更に好ましくは3,000以下、更に好ましくは2,000以下である。該数平均分子量の値は、実施例に記載の方法により求められる。
これらの中でも、アミン系高分子化合物は、低温定着性及び耐ホットオフセット性を維持しつつ、耐擦過性及び耐折り曲げ性をより向上させる観点から、好ましくは、ポリアリルアミン及びアルキレン基の炭素数が2以上6以下であるポリアルキレンイミンから選ばれる1種以上であり、より好ましくはポリアリルアミン及びポリエチレンイミンから選ばれる1種以上であり、更に好ましくはポリアリルアミンである。
原料モノマー(a)中のアミン系高分子化合物の量は、低温定着性及び耐ホットオフセット性を維持しつつ、耐擦過性及び耐折り曲げ性をより向上させる観点から、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.5質量%以上、更に好ましくは1質量%以上、更に好ましくは2質量%以上であり、そして、好ましくは10質量%以下、より好ましくは7質量%以下、更に好ましくは5質量%以下、更に好ましくは4質量%以下である。
(樹脂(A)の物性)
樹脂(A)の軟化点は、低温定着性及び耐ホットオフセット性を維持しつつ、耐擦過性及び耐折り曲げ性を向上させる観点から、120℃以上であり、好ましくは125℃以上、より好ましくは130℃以上、更に好ましくは135℃以上であり、そして、150℃以下であり、好ましくは145℃以下、より好ましくは140℃以下である。
樹脂(A)の軟化点は、低温定着性及び耐ホットオフセット性を維持しつつ、耐擦過性及び耐折り曲げ性を向上させる観点から、120℃以上であり、好ましくは125℃以上、より好ましくは130℃以上、更に好ましくは135℃以上であり、そして、150℃以下であり、好ましくは145℃以下、より好ましくは140℃以下である。
樹脂(A)のガラス転移温度は、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50℃以上であり、そして、好ましくは90℃以下、より好ましくは80℃以下、更に好ましくは70℃以下、更に好ましくは60℃以下である。
樹脂(A)の酸価は、好ましくは2mgKOH/g以上、より好ましくは5mgKOH/g以上、更に好ましくは10mgKOH/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、更に好ましくは20mgKOH/g以下である。
樹脂(A)の軟化点、ガラス転移温度、酸価は、原料モノマー(a)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。それらの値は、後述の実施例に記載の方法により求められる。なお、樹脂(A)を2種以上組み合わせて使用する場合は、それらの混合物として得られた物性の値がそれぞれ前記範囲内であることが好ましい。
本発明の結着樹脂組成物中の樹脂(A)の含有量は、好ましくは40質量%以上、より好ましくは50質量%以上、更に好ましくは60質量%以上、更に好ましくは70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95質量%以下、更に好ましくは90質量%以下、更に好ましくは85質量%以下である。
(樹脂(A)の製造)
樹脂(A)は、BPA-AO、芳香族ジカルボン酸化合物、3価以上の原料モノマー、及びアミン系高分子化合物を含む原料モノマー(a)を重縮合反応することにより得ることができる。
原料モノマー(a)の各原料モノマーの添加順序は特に制限はないが、樹脂(A)は、下記工程Aを含む方法により製造することが好ましい。
工程A:前記3価以上の原料モノマー以外のポリエステル系樹脂(A)を構成するアルコール成分(a-al)及びカルボン酸成分(a-ac)を重縮合反応させた後、前記3価以上の原料モノマーを添加して重縮合反応させ、次いで、アミン系高分子化合物を添加して重縮合反応させる工程
樹脂(A)は、BPA-AO、芳香族ジカルボン酸化合物、3価以上の原料モノマー、及びアミン系高分子化合物を含む原料モノマー(a)を重縮合反応することにより得ることができる。
原料モノマー(a)の各原料モノマーの添加順序は特に制限はないが、樹脂(A)は、下記工程Aを含む方法により製造することが好ましい。
工程A:前記3価以上の原料モノマー以外のポリエステル系樹脂(A)を構成するアルコール成分(a-al)及びカルボン酸成分(a-ac)を重縮合反応させた後、前記3価以上の原料モノマーを添加して重縮合反応させ、次いで、アミン系高分子化合物を添加して重縮合反応させる工程
原料モノマー(a)の重縮合反応において、必要に応じて、ジオクチル酸錫(II)、酸化ジブチル錫、チタンジイソプロピレートビストリエタノールアミネート等のエステル化触媒を原料モノマー(a)の総量100質量部に対し0.01質量部以上5質量部以下;没食子酸(3,4,5-トリヒドロキシ安息香酸と同じ。)等のエステル化助触媒を原料モノマー(a)の総量100質量部に対し0.001質量部以上0.5質量部以下用いてもよい。
また、重縮合反応にフマル酸等の不飽和結合を有する原料モノマーを使用する際には、必要に応じて原料モノマー(a)の総量100質量部に対して、好ましくは0.001質量部以上0.5質量部以下のラジカル重合禁止剤を用いてもよい。ラジカル重合禁止剤としては、例えば、4-tert-ブチルカテコールが挙げられる。
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180℃以上であり、そして、好ましくは260℃以下、より好ましくは240℃以下である。なお、重縮合反応は、不活性ガス雰囲気中にて行ってもよい。
また、重縮合反応にフマル酸等の不飽和結合を有する原料モノマーを使用する際には、必要に応じて原料モノマー(a)の総量100質量部に対して、好ましくは0.001質量部以上0.5質量部以下のラジカル重合禁止剤を用いてもよい。ラジカル重合禁止剤としては、例えば、4-tert-ブチルカテコールが挙げられる。
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180℃以上であり、そして、好ましくは260℃以下、より好ましくは240℃以下である。なお、重縮合反応は、不活性ガス雰囲気中にて行ってもよい。
原料モノマー(a)中のアミン系高分子化合物の配合量は、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.5質量%以上、更に好ましくは1質量%以上、更に好ましくは2質量%以上であり、そして、好ましくは10質量%以下、より好ましくは7質量%以下、更に好ましくは5質量%以下、更に好ましくは4質量%以下である。
<非晶性ポリエステル系樹脂(B)>
本発明の結着樹脂組成物は、優れた低温定着性及び耐ホットオフセット性を維持しつつ、耐擦過性及び耐折り曲げ性をより向上させる観点から、ポリエステル系樹脂(A)に加えて、好ましくはポリエステル系樹脂(A)以外の非晶性ポリエステル系樹脂(B)(以下、単に「樹脂(B)」ともいう。)を更に含有する。樹脂(B)は、好ましくは前述の樹脂(A)の軟化点と異なる軟化点を有するものであり、より好ましくは前述の樹脂(A)の軟化点より低い軟化点を有するものである。
本発明の結着樹脂組成物は、優れた低温定着性及び耐ホットオフセット性を維持しつつ、耐擦過性及び耐折り曲げ性をより向上させる観点から、ポリエステル系樹脂(A)に加えて、好ましくはポリエステル系樹脂(A)以外の非晶性ポリエステル系樹脂(B)(以下、単に「樹脂(B)」ともいう。)を更に含有する。樹脂(B)は、好ましくは前述の樹脂(A)の軟化点と異なる軟化点を有するものであり、より好ましくは前述の樹脂(A)の軟化点より低い軟化点を有するものである。
樹脂(B)は、好ましくはアルコール成分(b-al)とカルボン酸成分(b-ac)との重縮合物である非晶性ポリエステル樹脂である。
(アルコール成分(b-al))
アルコール成分(b-al)は、好ましくはBPA-AOを含む。BPA-AOとしては、好ましくは前記式(I)で表されるBPA-AOが挙げられる。
BPA-AOは、好ましくはBPA-PO、BPA-EO、より好ましくはBPA-POである。すなわち、アルコール成分(b-al)は、BPA-POを含むことが好ましい。これらのBPA-AOは、1種又は2種以上を用いてもよい。
BPA-AOの量は、アルコール成分(b-al)中、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、更に好ましくは98モル%以上であり、そして、100モル%以下であり、更に好ましくは100モル%である。
アルコール成分(b-al)がBPA-POを含む場合、BPA-POの量は、アルコール成分(b-al)中、好ましくは50モル%以上、より好ましくは60モル%以上、更に好ましくは70モル%以上であり、そして、100モル%以下であり、好ましくは90モル%以下である。
アルコール成分(b-al)は、好ましくはBPA-AOを含む。BPA-AOとしては、好ましくは前記式(I)で表されるBPA-AOが挙げられる。
BPA-AOは、好ましくはBPA-PO、BPA-EO、より好ましくはBPA-POである。すなわち、アルコール成分(b-al)は、BPA-POを含むことが好ましい。これらのBPA-AOは、1種又は2種以上を用いてもよい。
BPA-AOの量は、アルコール成分(b-al)中、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、更に好ましくは98モル%以上であり、そして、100モル%以下であり、更に好ましくは100モル%である。
アルコール成分(b-al)がBPA-POを含む場合、BPA-POの量は、アルコール成分(b-al)中、好ましくは50モル%以上、より好ましくは60モル%以上、更に好ましくは70モル%以上であり、そして、100モル%以下であり、好ましくは90モル%以下である。
アルコール成分(b-al)は、BPA-AOとは異なる他のアルコール成分を含んでもよい。他のアルコール成分としては、例えば、脂肪族ジオール、脂環式ジオール、3価以上の多価アルコールが挙げられる。
脂肪族ジオール、脂環式ジオール、及び3価以上の多価アルコールの例は、先に例示したものと同様である。
なお、樹脂の分子量や軟化点を調整する観点から、アルコール成分(b-al)は、1価のアルコールを含んでもよい。
これらのアルコール成分は、1種又は2種以上を用いてもよい。
脂肪族ジオール、脂環式ジオール、及び3価以上の多価アルコールの例は、先に例示したものと同様である。
なお、樹脂の分子量や軟化点を調整する観点から、アルコール成分(b-al)は、1価のアルコールを含んでもよい。
これらのアルコール成分は、1種又は2種以上を用いてもよい。
(カルボン酸成分(b-ac))
カルボン酸成分(b-ac)としては、例えば、ジカルボン酸化合物、3価以上の多価カルボン酸化合物が挙げられる。
ジカルボン酸化合物としては、例えば、芳香族ジカルボン酸化合物、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。
芳香族ジカルボン酸化合物、直鎖又は分岐鎖の脂肪族ジカルボン酸化合物、脂環式ジカルボン酸化合物、及び3価以上の多価カルボン酸化合物の例は、先に例示したものと同様である。
これらのジカルボン酸化合物の中でも、カルボン酸成分(b-ac)は、好ましくは芳香族ジカルボン酸化合物を含み、より好ましくはテレフタル酸を含む。
芳香族ジカルボン酸化合物の量は、カルボン酸成分(b-ac)中、好ましくは50モル%以上、より好ましくは60モル%以上、更に好ましくは65モル%以上、更に好ましくは70モル%以上であり、そして、100モル%以下、更に好ましくは100モル%である。
3価以上の多価カルボン酸化合物の含有量は、カルボン酸成分(b-ac)中、好ましくは10モル%以下、より好ましくは5モル%以下、更に好ましくは1モル%以下であり、そして、更に好ましくは0モル%である。
なお、樹脂の分子量や軟化点を調整する観点から、カルボン酸成分(b-ac)には、1価のカルボン酸が、適宜含有されていてもよい。
これらのカルボン酸成分は、1種又は2種以上を用いてもよい。
カルボン酸成分(b-ac)としては、例えば、ジカルボン酸化合物、3価以上の多価カルボン酸化合物が挙げられる。
ジカルボン酸化合物としては、例えば、芳香族ジカルボン酸化合物、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。
芳香族ジカルボン酸化合物、直鎖又は分岐鎖の脂肪族ジカルボン酸化合物、脂環式ジカルボン酸化合物、及び3価以上の多価カルボン酸化合物の例は、先に例示したものと同様である。
これらのジカルボン酸化合物の中でも、カルボン酸成分(b-ac)は、好ましくは芳香族ジカルボン酸化合物を含み、より好ましくはテレフタル酸を含む。
芳香族ジカルボン酸化合物の量は、カルボン酸成分(b-ac)中、好ましくは50モル%以上、より好ましくは60モル%以上、更に好ましくは65モル%以上、更に好ましくは70モル%以上であり、そして、100モル%以下、更に好ましくは100モル%である。
3価以上の多価カルボン酸化合物の含有量は、カルボン酸成分(b-ac)中、好ましくは10モル%以下、より好ましくは5モル%以下、更に好ましくは1モル%以下であり、そして、更に好ましくは0モル%である。
なお、樹脂の分子量や軟化点を調整する観点から、カルボン酸成分(b-ac)には、1価のカルボン酸が、適宜含有されていてもよい。
これらのカルボン酸成分は、1種又は2種以上を用いてもよい。
アルコール成分(b-al)のヒドロキシ基(OH基)に対するカルボン酸成分(b-ac)のカルボキシ基(COOH基)の当量比〔COOH基/OH基〕は、好ましくは0.7以上、より好ましくは0.8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1.0以下である。
(樹脂(B)の物性)
樹脂(B)の軟化点は、優れた低温定着性及び耐ホットオフセット性を維持しつつ、耐擦過性及び耐折り曲げ性をより向上させる観点から、好ましくは80℃以上、より好ましくは90℃以上、更に好ましくは100℃以上であり、そして、好ましくは120℃未満、より好ましくは115℃以下、更に好ましくは110℃以下である。
樹脂(A)と樹脂(B)の軟化点の差は、好ましくは5℃以上、より好ましくは10℃以上、更に好ましくは20℃以上、更に好ましくは30℃以上であり、そして、好ましくは60℃以下、より好ましくは50℃以下、更に好ましくは40℃以下である。
樹脂(B)のガラス転移温度は、好ましくは40℃以上、より好ましくは50℃以上、更に好ましくは55℃以上であり、そして、好ましくは90℃以下、より好ましくは80℃以下、更に好ましくは70℃以下である。
樹脂(B)の酸価は、好ましくは2mgKOH/g以上、より好ましくは3mgKOH/g以上、更に好ましくは4mgKOH/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20mgKOH/g以下である。
樹脂(B)の軟化点は、優れた低温定着性及び耐ホットオフセット性を維持しつつ、耐擦過性及び耐折り曲げ性をより向上させる観点から、好ましくは80℃以上、より好ましくは90℃以上、更に好ましくは100℃以上であり、そして、好ましくは120℃未満、より好ましくは115℃以下、更に好ましくは110℃以下である。
樹脂(A)と樹脂(B)の軟化点の差は、好ましくは5℃以上、より好ましくは10℃以上、更に好ましくは20℃以上、更に好ましくは30℃以上であり、そして、好ましくは60℃以下、より好ましくは50℃以下、更に好ましくは40℃以下である。
樹脂(B)のガラス転移温度は、好ましくは40℃以上、より好ましくは50℃以上、更に好ましくは55℃以上であり、そして、好ましくは90℃以下、より好ましくは80℃以下、更に好ましくは70℃以下である。
樹脂(B)の酸価は、好ましくは2mgKOH/g以上、より好ましくは3mgKOH/g以上、更に好ましくは4mgKOH/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20mgKOH/g以下である。
樹脂(B)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。それらの値は、後述の実施例に記載の方法により求められる。なお、樹脂(B)を2種以上組み合わせて使用する場合は、それらの混合物として得られた物性の値がそれぞれ前記範囲内であることが好ましい。
樹脂(B)は、例えば、アルコール成分(b-al)及びカルボン酸成分(b-ac)を含む原料モノマー(b)による重縮合反応を行う工程Bを含む方法により製造してもよい。
重縮合反応の条件は、例えば、前述の樹脂Aにおける重縮合反応で示した条件を適用することができる。
重縮合反応の条件は、例えば、前述の樹脂Aにおける重縮合反応で示した条件を適用することができる。
本発明の結着樹脂組成物中の樹脂(B)の含有量は、優れた低温定着性及び耐ホットオフセット性を維持しつつ、耐擦過性及び耐折り曲げ性をより向上させる観点から、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、好ましくは60質量%以下、より好ましくは50質量%以下、更に好ましくは40質量%以下、更に好ましくは30質量%以下である。
[電子写真用トナー]
本発明の電子写真用トナー(以下、「本発明のトナー」ともいう)は、前記結着樹脂組成物を含有し、好ましくは、着色剤と、前記結着樹脂組成物とを含有する。
本発明のトナーは、例えば、トナー粒子と外添剤とを含有する。
トナー粒子は、前記結着樹脂組成物を含み、好ましくは、着色剤と、前記結着樹脂組成物とを含む。
そして、トナー粒子は、例えば、着色剤誘導体、荷電制御剤、ワックス等の離型剤、その他添加剤を含んでいてもよい。
前記結着樹脂組成物の含有量は、トナー中、好ましくは80質量%以上、より好ましくは85質量%以上、更に好ましくは87質量%以上であり、そして、100質量%以下である。
本発明の電子写真用トナー(以下、「本発明のトナー」ともいう)は、前記結着樹脂組成物を含有し、好ましくは、着色剤と、前記結着樹脂組成物とを含有する。
本発明のトナーは、例えば、トナー粒子と外添剤とを含有する。
トナー粒子は、前記結着樹脂組成物を含み、好ましくは、着色剤と、前記結着樹脂組成物とを含む。
そして、トナー粒子は、例えば、着色剤誘導体、荷電制御剤、ワックス等の離型剤、その他添加剤を含んでいてもよい。
前記結着樹脂組成物の含有量は、トナー中、好ましくは80質量%以上、より好ましくは85質量%以上、更に好ましくは87質量%以上であり、そして、100質量%以下である。
<着色剤>
着色剤は、顔料又は染料のいずれであってもよい。
顔料としては、例えば、アゾ顔料、フタロシアニン顔料、縮合多環顔料、レーキ顔料が挙げられる。
アゾ顔料としては、例えば、C.I.ピグメントレッド3等の不溶性アゾ顔料、C.I.ピグメントレッド48:1等の溶性アゾ顔料、C.I.ピグメントレッド144等の縮合アゾ顔料が挙げられる。
フタロシアニン顔料としては、例えば、C.I.ピグメントブルー15:3等の銅フタロシアニン顔料、C.I.ピグメントグリーン58等のポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料が挙げられる。
縮合多環顔料としては、例えば、C.I.ピグメントレッド177等のアントラキノン系顔料、C.I.ピグメントレッド123等のペリレン系顔料、C.I.ピグメントオレンジ43等のペリノン系顔料、C.I.ピグメントレッド122等のキナクリドン系顔料、C.I.ピグメントレッド269等のナフトール系顔料、C.I.ピグメントバイオレット23等のジオキサジン系顔料、C.I.ピグメントイエロー139、185等のイソインドリノン系顔料、C.I.ピグメントオレンジ66等のイソインドリン系顔料、C.I.ピグメントイエロー138等のキノフタロン系顔料、C.I.ピグメントイエロー150等のニッケルアゾ錯体系顔料、C.I.ピグメントレッド88等のインジゴ系顔料、C.I.ピグメントグリーン8等の金属錯体顔料、C.I.ピグメントレッド254、C.I.ピグメントレッド255、C.I.ピグメントオレンジ71等のジケトピロロピロール系顔料が挙げられる。
レーキ顔料としては、例えば、C.I.ピグメントレッド57:1が挙げられる。
着色剤は、顔料又は染料のいずれであってもよい。
顔料としては、例えば、アゾ顔料、フタロシアニン顔料、縮合多環顔料、レーキ顔料が挙げられる。
アゾ顔料としては、例えば、C.I.ピグメントレッド3等の不溶性アゾ顔料、C.I.ピグメントレッド48:1等の溶性アゾ顔料、C.I.ピグメントレッド144等の縮合アゾ顔料が挙げられる。
フタロシアニン顔料としては、例えば、C.I.ピグメントブルー15:3等の銅フタロシアニン顔料、C.I.ピグメントグリーン58等のポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料が挙げられる。
縮合多環顔料としては、例えば、C.I.ピグメントレッド177等のアントラキノン系顔料、C.I.ピグメントレッド123等のペリレン系顔料、C.I.ピグメントオレンジ43等のペリノン系顔料、C.I.ピグメントレッド122等のキナクリドン系顔料、C.I.ピグメントレッド269等のナフトール系顔料、C.I.ピグメントバイオレット23等のジオキサジン系顔料、C.I.ピグメントイエロー139、185等のイソインドリノン系顔料、C.I.ピグメントオレンジ66等のイソインドリン系顔料、C.I.ピグメントイエロー138等のキノフタロン系顔料、C.I.ピグメントイエロー150等のニッケルアゾ錯体系顔料、C.I.ピグメントレッド88等のインジゴ系顔料、C.I.ピグメントグリーン8等の金属錯体顔料、C.I.ピグメントレッド254、C.I.ピグメントレッド255、C.I.ピグメントオレンジ71等のジケトピロロピロール系顔料が挙げられる。
レーキ顔料としては、例えば、C.I.ピグメントレッド57:1が挙げられる。
染料としては、例えば、アジン系染料、アントラキノン系染料、ペリノン系染料、ローダミン染料が挙げられる。染料として、より具体的に、例えば、C.I.ソルベントブラック5、C.I.ソルベントブラック7、スピリットブラックSB、トルイジンブルー、C.I.ソルベントブルー11、C.I.ソルベントブルー12、C.I.ソルベントブルー35、C.I.ソルベントブルー59、C.I.ソルベントブルー74、1-アミノアントラキノン、2-アミノアントラキノン、ヒドロキシエチルアミノアントラキノン、C.I.ソルベントバイオレット47、ソルベントオレンジ60、ソルベントオレンジ78、ソルベントオレンジ90、ソルベントバイオレット29、ソルベントレッド135、ソルベントレッド162、ソルベントレッド179、ローダミン-Bベースが挙げられる
着色剤の含有量は、トナーの画像濃度の観点から、トナーの結着樹脂成分全量100質量部に対して、好ましくは1質量部以上、より好ましくは2質量部以上、更に好ましくは3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30質量部以下、更に好ましくは15質量部以下である。
<離型剤>
本発明のトナーは、離型剤を含有してもよい。
離型剤としては、例えば、ポリプロピレンワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンポリエチレン共重合体ワックス;マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス、フィッシャートロプシュワックス等の炭化水素系ワックス又はそれらの酸化物;カルナウバワックス、モンタンワックス又はそれらの脱酸ワックス、脂肪酸エステルワックス等のエステル系ワックス;脂肪酸アミド類、脂肪酸類、高級アルコール類、脂肪酸金属塩が挙げられる。これらは、1種又は2種以上を用いてもよい。
離型剤の融点は、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、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100℃以下である。
本発明のトナーは、離型剤を含有してもよい。
離型剤としては、例えば、ポリプロピレンワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンポリエチレン共重合体ワックス;マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス、フィッシャートロプシュワックス等の炭化水素系ワックス又はそれらの酸化物;カルナウバワックス、モンタンワックス又はそれらの脱酸ワックス、脂肪酸エステルワックス等のエステル系ワックス;脂肪酸アミド類、脂肪酸類、高級アルコール類、脂肪酸金属塩が挙げられる。これらは、1種又は2種以上を用いてもよい。
離型剤の融点は、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、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100℃以下である。
離型剤の含有量は、トナーの結着樹脂成分全量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0.8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8質量部以下、更に好ましくは5質量部以下である。
<荷電制御剤>
本発明のトナーは、荷電制御剤を含有してもよい。荷電制御剤は、正帯電性荷電制御剤及び負帯電性荷電制御剤のいずれを含有していてもよい。
正帯電性荷電制御剤としては、ニグロシン染料、例えば「ニグロシンベースEX」、「オイルブラックBS」、「オイルブラックSO」、「ボントロン(登録商標)N-01」、「ボントロン(登録商標)N-04」、「ボントロン(登録商標)N-07」、「ボントロン(登録商標)N-09」、「ボントロン(登録商標)N-11」(以上、オリヱント化学工業株式会社製)等;3級アミンを側鎖として含有するトリフェニルメタン系染料、4級アンモニウム塩化合物、例えば「ボントロン(登録商標)P-51」(オリヱント化学工業株式会社製)、セチルトリメチルアンモニウムブロミド、「COPY CHARGE PX VP435」(クラリアント社製)等;ポリアミン樹脂、例えば「AFP-B」(オリヱント化学工業株式会社製)等;イミダゾール誘導体、例えば「PLZ-2001」、「PLZ-8001」(以上、四国化成工業株式会社製)等;スチレン-アクリル系樹脂、例えば「FCA-701PT」(藤倉化成株式会社製)等が挙げられる。
本発明のトナーは、荷電制御剤を含有してもよい。荷電制御剤は、正帯電性荷電制御剤及び負帯電性荷電制御剤のいずれを含有していてもよい。
正帯電性荷電制御剤としては、ニグロシン染料、例えば「ニグロシンベースEX」、「オイルブラックBS」、「オイルブラックSO」、「ボントロン(登録商標)N-01」、「ボントロン(登録商標)N-04」、「ボントロン(登録商標)N-07」、「ボントロン(登録商標)N-09」、「ボントロン(登録商標)N-11」(以上、オリヱント化学工業株式会社製)等;3級アミンを側鎖として含有するトリフェニルメタン系染料、4級アンモニウム塩化合物、例えば「ボントロン(登録商標)P-51」(オリヱント化学工業株式会社製)、セチルトリメチルアンモニウムブロミド、「COPY CHARGE PX VP435」(クラリアント社製)等;ポリアミン樹脂、例えば「AFP-B」(オリヱント化学工業株式会社製)等;イミダゾール誘導体、例えば「PLZ-2001」、「PLZ-8001」(以上、四国化成工業株式会社製)等;スチレン-アクリル系樹脂、例えば「FCA-701PT」(藤倉化成株式会社製)等が挙げられる。
負帯電性荷電制御剤としては、含金属アゾ染料、例えば「バリファスト(登録商標)ブラック3804」、「ボントロン(登録商標)S-31」、「ボントロン(登録商標)S-32」、「ボントロン(登録商標)S-34」、「ボントロン(登録商標)S-36」(以上、オリヱント化学工業株式会社製)、「アイゼンスピロンブラックTRH」、「T-77」(保土谷化学工業株式会社製)等;ベンジル酸化合物の金属化合物、例えば、「LR-147」、「LR-297」(以上、日本カーリット株式会社製)等;サリチル酸化合物の金属化合物、例えば、「ボントロン(登録商標)E-81」、「ボントロン(登録商標)E-84」、「ボントロン(登録商標)E-88」、「ボントロンE-304」(以上、オリヱント化学工業株式会社製)、「TN-105」(保土谷化学工業株式会社製)等;銅フタロシアニン染料;4級アンモニウム塩、例えば「COPY CHARGE PX VP434」(クラリアント社製)、ニトロイミダゾール誘導体等;有機金属化合物等が挙げられる。これらの荷電制御剤は、1種又は2種以上を用いてもよい。
荷電制御剤の含有量は、トナーの結着樹脂成分全量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0.2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3質量部以下である。
<その他添加剤>
トナー粒子は、その他添加剤として、更に、磁性粉、流動性向上剤、導電性調整剤、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を適宜含有してもよい。
トナー粒子は、その他添加剤として、更に、磁性粉、流動性向上剤、導電性調整剤、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を適宜含有してもよい。
本発明のトナー中、トナー粒子の含有量は、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、100質量%以下、好ましくは99質量%以下である。
トナー粒子の体積中位粒径(D50)は、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20μm以下、より好ましくは15μm以下、更に好ましくは10μm以下である。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。
<外添剤>
本発明のトナーには、流動性を向上させるために、更に外添剤を含有させてもよい。外添剤としては、例えば、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、酸化スズ、酸化亜鉛等の無機材料の微粒子や、メラミン系樹脂微粒子、ポリテトラフルオロエチレン樹脂微粒子等の樹脂粒子等の有機微粒子が挙げられる。これらは、1種又は2種以上を用いてもよい。これらの外添剤の中では、シリカが好ましく、疎水化処理剤で処理された疎水性シリカがより好ましい。
本発明のトナーには、流動性を向上させるために、更に外添剤を含有させてもよい。外添剤としては、例えば、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、酸化スズ、酸化亜鉛等の無機材料の微粒子や、メラミン系樹脂微粒子、ポリテトラフルオロエチレン樹脂微粒子等の樹脂粒子等の有機微粒子が挙げられる。これらは、1種又は2種以上を用いてもよい。これらの外添剤の中では、シリカが好ましく、疎水化処理剤で処理された疎水性シリカがより好ましい。
疎水化処理剤としては、例えば、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が挙げられる。これらの中でもヘキサメチルジシラザンが好ましい。
外添剤を用いて、トナー粒子の表面処理を行う場合、本発明のトナー中の該外添剤の含有量は、トナーの帯電性や流動性の観点から、トナー粒子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0.08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5質量部以下、より好ましくは3質量部以下、更に好ましくは2質量部以下である。
[トナーの製造方法]
本発明のトナーは、溶融混練法、乳化転相法、懸濁重合法、乳化凝集法等の公知のいずれの方法により得られたトナーであってもよいが、生産性や着色剤の分散性の観点から、溶融混練法による粉砕トナーが好ましい。
溶融混練法では、前記結着樹脂組成物と、着色剤と、必要に応じて特性改良剤等とを均一分散した後、公知の方法により溶融混練、冷却、粉砕、分級することにより、体積中位粒径(D50)2μm以上20μm以下のトナーを得ることができる。
本発明のトナーは、溶融混練法、乳化転相法、懸濁重合法、乳化凝集法等の公知のいずれの方法により得られたトナーであってもよいが、生産性や着色剤の分散性の観点から、溶融混練法による粉砕トナーが好ましい。
溶融混練法では、前記結着樹脂組成物と、着色剤と、必要に応じて特性改良剤等とを均一分散した後、公知の方法により溶融混練、冷却、粉砕、分級することにより、体積中位粒径(D50)2μm以上20μm以下のトナーを得ることができる。
本発明のトナーは、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。当該トナーは、一成分系現像剤として、又はキャリアと混合して二成分系現像剤として使用することができる。
原料等の各性状等については、次の方法により、測定、評価した。
[測定]
〔樹脂の軟化点〕
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℃/min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。
〔樹脂の軟化点〕
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℃/min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。
〔吸熱の最大ピーク温度〕
示差走査熱量計「Q-20」(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℃/minで0℃まで冷却した試料をそのままの温度で1分間維持し、その後、昇温速度10℃/minで180℃まで昇温しながら熱量を測定した。観測される吸熱ピークのうち、ピーク面積が最も大きいピークの温度を吸熱の最大ピーク温度とした。
示差走査熱量計「Q-20」(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℃/minで0℃まで冷却した試料をそのままの温度で1分間維持し、その後、昇温速度10℃/minで180℃まで昇温しながら熱量を測定した。観測される吸熱ピークのうち、ピーク面積が最も大きいピークの温度を吸熱の最大ピーク温度とした。
〔樹脂のガラス転移温度〕
示差走査熱量計「Q-20」(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℃/minで0℃まで冷却した。次に試料を昇温速度10℃/minで昇温し、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。
示差走査熱量計「Q-20」(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℃/minで0℃まで冷却した。次に試料を昇温速度10℃/minで昇温し、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。
〔樹脂の酸価〕
酸価は、JIS K0070:1992の方法に基づき測定した。ただし、該方法において、測定溶媒のみエタノールとエーテルの混合溶媒から、非晶性ポリエステル系樹脂の場合は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。
酸価は、JIS K0070:1992の方法に基づき測定した。ただし、該方法において、測定溶媒のみエタノールとエーテルの混合溶媒から、非晶性ポリエステル系樹脂の場合は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。
〔ポリアリルアミンの重量平均分子量(Mw)及びポリアルキレンイミンの数平均分子量(Mn)〕
以下に示す、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)法により分子量分布を測定し、数平均分子量及び重量平均分子量を求めた。
(1)試料溶液の調製
濃度が0.2g/100mLになるように、ポリアルキレンイミン又はポリアリルアミンを、0.15モル/LでNa2SO4を1質量%酢酸水溶液に溶解させた溶液に溶解させた。次いで、この溶液をポアサイズ0.2μmのフッ素樹脂フィルター「FP-200」(住友電気工業株式会社製)を用いて濾過して不溶解成分を除き、試料溶液とした。
(2)分子量測定
下記の測定装置と分析カラムを用い、溶離液として0.15モル/LでNa2SO4を1質量%酢酸水溶液に溶解させた溶液を、毎分1mLの流速で流し、40℃の恒温槽中でカラムを安定させた。そこに、試料溶液100μLを注入して測定を行った。試料の分子量は、あらかじめ作成した検量線に基づき算出した。このときの検量線には、数種類の標準プルラン「P-5」(5.9×103)、「P-50」(4.73×104)、「P-200」(2.12×105)、「P-800」(7.08×105)(以上昭和電工株式会社製)を標準試料として作成したものを用いた。括弧内は分子量を示す。
測定装置:「HLC-8320GPC」(東ソー株式会社製)
分析カラム:「α」+「α-M」+「α-M」(東ソー株式会社製)
以下に示す、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)法により分子量分布を測定し、数平均分子量及び重量平均分子量を求めた。
(1)試料溶液の調製
濃度が0.2g/100mLになるように、ポリアルキレンイミン又はポリアリルアミンを、0.15モル/LでNa2SO4を1質量%酢酸水溶液に溶解させた溶液に溶解させた。次いで、この溶液をポアサイズ0.2μmのフッ素樹脂フィルター「FP-200」(住友電気工業株式会社製)を用いて濾過して不溶解成分を除き、試料溶液とした。
(2)分子量測定
下記の測定装置と分析カラムを用い、溶離液として0.15モル/LでNa2SO4を1質量%酢酸水溶液に溶解させた溶液を、毎分1mLの流速で流し、40℃の恒温槽中でカラムを安定させた。そこに、試料溶液100μLを注入して測定を行った。試料の分子量は、あらかじめ作成した検量線に基づき算出した。このときの検量線には、数種類の標準プルラン「P-5」(5.9×103)、「P-50」(4.73×104)、「P-200」(2.12×105)、「P-800」(7.08×105)(以上昭和電工株式会社製)を標準試料として作成したものを用いた。括弧内は分子量を示す。
測定装置:「HLC-8320GPC」(東ソー株式会社製)
分析カラム:「α」+「α-M」+「α-M」(東ソー株式会社製)
〔離型剤の融点〕
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0.02gをアルミパンに計量し、200℃まで昇温した後、200℃から降温速度10℃/minで0℃まで冷却した。次いで、試料を昇温速度10℃/minで昇温し、熱量を測定した。得られた吸熱の最大ピーク温度を融点とした。
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0.02gをアルミパンに計量し、200℃まで昇温した後、200℃から降温速度10℃/minで0℃まで冷却した。次いで、試料を昇温速度10℃/minで昇温し、熱量を測定した。得られた吸熱の最大ピーク温度を融点とした。
〔トナー粒子の体積中位粒径(D50)〕
トナー粒子の体積中位粒径(D50)は、次のとおり測定した。
・測定装置:「コールターマルチサイザー(登録商標)III」(ベックマン・コールター株式会社製)
・アパチャー径:50μm
・解析ソフト:「コールターマルチサイザー(登録商標)IIIバージョン 3.51」(ベックマン・コールター株式会社製)
・電解液:「アイソトン(登録商標)II」(ベックマン・コールター株式会社製)
・分散液:「エマルゲン(登録商標)109P」〔ポリオキシエチレンラウリルエーテル、花王株式会社製、HLB(Hydrophile-Lipophile Balance、グリフィン法)=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、前記電解液25mLを添加し、更に、超音波分散機にて1分間分散させて、試料分散液を調製した。
・測定条件:ビーカー内で、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秒間で測定できる濃度に調整した後、3万個の粒子を測定し、得られた粒度分布から体積中位粒径(D50)を求めた。
トナー粒子の体積中位粒径(D50)は、次のとおり測定した。
・測定装置:「コールターマルチサイザー(登録商標)III」(ベックマン・コールター株式会社製)
・アパチャー径:50μm
・解析ソフト:「コールターマルチサイザー(登録商標)IIIバージョン 3.51」(ベックマン・コールター株式会社製)
・電解液:「アイソトン(登録商標)II」(ベックマン・コールター株式会社製)
・分散液:「エマルゲン(登録商標)109P」〔ポリオキシエチレンラウリルエーテル、花王株式会社製、HLB(Hydrophile-Lipophile Balance、グリフィン法)=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、前記電解液25mLを添加し、更に、超音波分散機にて1分間分散させて、試料分散液を調製した。
・測定条件:ビーカー内で、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秒間で測定できる濃度に調整した後、3万個の粒子を測定し、得られた粒度分布から体積中位粒径(D50)を求めた。
[樹脂(A)]
製造例A-1~A-6
表1に示すアルコール成分を、窒素導入管を装備した脱水管、撹拌器及び熱電対を装備した10リットル容の四つ口フラスコに入れ、100℃に昇温した後、表1に示すテレフタル酸を添加し、160℃まで昇温し、さらに表1に示すエステル化触媒とエステル化助触媒を添加し、235℃まで昇温し、235℃で10時間反応させた後、235℃、8.0kPaにて1時間重縮合反応させた。その後200℃まで冷却し、表1に示す無水トリメリット酸を添加し、200℃で1時間重縮合反応させ、160℃まで冷却し、表1に示すアミン系高分子化合物を添加した。再度、225℃まで昇温し、225℃で1時間重縮合反応させた後、さらに225℃、8.0kPaにて表1に示す軟化点に到達するまで反応を行い、非晶性ポリエステル系樹脂A1~A6を得た。各種物性を測定し表1に示した。
なお、表1に示すアミン系高分子化合物の詳細は下記のとおりである。
ポリエチレンイミン1200:純正化学株式会社製「ポリエチレンイミン1200」(数平均分子量1,200、有効分100質量%)
ポリアリルアミンPAA-01:ニットーボーメディカル株式会社「ポリアリルアミンPAA-01」(重量平均分子量1,600、水溶液(有効分15質量%))
ポリアリルアミンPAA-08:ニットーボーメディカル株式会社「ポリアリルアミンPAA-80」(重量平均分子量8,000、水溶液(有効分15質量%))
ポリアリルアミンPAA-15C:ニットーボーメディカル株式会社「ポリアリルアミンPAA-15C」(重量平均分子量15,000、水溶液(有効分15質量%))
製造例A-1~A-6
表1に示すアルコール成分を、窒素導入管を装備した脱水管、撹拌器及び熱電対を装備した10リットル容の四つ口フラスコに入れ、100℃に昇温した後、表1に示すテレフタル酸を添加し、160℃まで昇温し、さらに表1に示すエステル化触媒とエステル化助触媒を添加し、235℃まで昇温し、235℃で10時間反応させた後、235℃、8.0kPaにて1時間重縮合反応させた。その後200℃まで冷却し、表1に示す無水トリメリット酸を添加し、200℃で1時間重縮合反応させ、160℃まで冷却し、表1に示すアミン系高分子化合物を添加した。再度、225℃まで昇温し、225℃で1時間重縮合反応させた後、さらに225℃、8.0kPaにて表1に示す軟化点に到達するまで反応を行い、非晶性ポリエステル系樹脂A1~A6を得た。各種物性を測定し表1に示した。
なお、表1に示すアミン系高分子化合物の詳細は下記のとおりである。
ポリエチレンイミン1200:純正化学株式会社製「ポリエチレンイミン1200」(数平均分子量1,200、有効分100質量%)
ポリアリルアミンPAA-01:ニットーボーメディカル株式会社「ポリアリルアミンPAA-01」(重量平均分子量1,600、水溶液(有効分15質量%))
ポリアリルアミンPAA-08:ニットーボーメディカル株式会社「ポリアリルアミンPAA-80」(重量平均分子量8,000、水溶液(有効分15質量%))
ポリアリルアミンPAA-15C:ニットーボーメディカル株式会社「ポリアリルアミンPAA-15C」(重量平均分子量15,000、水溶液(有効分15質量%))
製造例A-C1
表1に示すアルコール成分を、窒素導入管を装備した脱水管、撹拌器及び熱電対を装備した10リットル容の四つ口フラスコに入れ、100℃に昇温した後、表1に示すテレフタル酸を添加し、160℃まで昇温し、さらに表1に示すエステル化触媒とエステル化助触媒を添加し、235℃まで昇温し、235℃で10時間重縮合反応させた後、235℃、8.0kPaにて1時間反応させた。200℃まで冷却し、表1に示す無水トリメリット酸を添加し、再度、225℃まで昇温し、225℃で1時間重縮合反応させた後、さらに225℃、8.0kPaにて表1に示す軟化点に到達するまで反応を行い、非晶性ポリエステル樹脂AC1を得た。各種物性を測定し表1に示した。
表1に示すアルコール成分を、窒素導入管を装備した脱水管、撹拌器及び熱電対を装備した10リットル容の四つ口フラスコに入れ、100℃に昇温した後、表1に示すテレフタル酸を添加し、160℃まで昇温し、さらに表1に示すエステル化触媒とエステル化助触媒を添加し、235℃まで昇温し、235℃で10時間重縮合反応させた後、235℃、8.0kPaにて1時間反応させた。200℃まで冷却し、表1に示す無水トリメリット酸を添加し、再度、225℃まで昇温し、225℃で1時間重縮合反応させた後、さらに225℃、8.0kPaにて表1に示す軟化点に到達するまで反応を行い、非晶性ポリエステル樹脂AC1を得た。各種物性を測定し表1に示した。
[樹脂(B)の製造]
製造例B-1
表2に示すアルコール成分を、窒素導入管を装備した脱水管、撹拌器及び熱電対を装備した10リットル容の四つ口フラスコに入れ、100℃に昇温した後、表2に示すテレフタル酸、160℃まで昇温し、さらに表2に示すエステル化触媒とエステル化助触媒を添加し、235℃まで昇温し、235℃で10時間重縮合反応させ、さらに235℃、8.0kPaにて表2に示す軟化点に到達するまで反応させて、非晶性ポリエステル樹脂B1を得た。各種物性を測定し表2に示した。
製造例B-1
表2に示すアルコール成分を、窒素導入管を装備した脱水管、撹拌器及び熱電対を装備した10リットル容の四つ口フラスコに入れ、100℃に昇温した後、表2に示すテレフタル酸、160℃まで昇温し、さらに表2に示すエステル化触媒とエステル化助触媒を添加し、235℃まで昇温し、235℃で10時間重縮合反応させ、さらに235℃、8.0kPaにて表2に示す軟化点に到達するまで反応させて、非晶性ポリエステル樹脂B1を得た。各種物性を測定し表2に示した。
[トナーの製造]
実施例1~7及び比較例1(トナー1~7,51)
表3に示す結着樹脂組成物100質量部、着色剤「ファストゲンスーパーマゼンタR」(C.I.ピグメントレッド122、大日本インキ化学工業(株)製)6質量部、荷電制御剤「LR-147」(日本カーリット社製)1質量部、及び離型剤「カルナウバワックス C1」(加藤洋行社製、融点:80℃)4質量部を、ヘンシェルミキサーで十分に混合した後、混練部分の全長1560mm、スクリュー径42mm、バレル内径43mmの同方向回転二軸押出機を用いて溶融混練した。スクリューの回転速度は200r/min、バレル内の加熱設定温度は100℃であり、混合物の供給速度は10kg/h、平均滞留時間は約18秒であった。得られた溶融混練物を冷却した後、ジェットミルで粉砕し、体積中位粒径(D50)6.5μmのトナー粒子を得た。
得られたトナー粒子100質量部に対し、外添剤として疎水性シリカ「アエロジル R-972」(日本アエロジル社製、疎水化処理剤:DMDS、平均粒子径:16nm)2質量部を添加し、ヘンシェルミキサーで3600r/min、5分間混合することにより外添剤処理を行い、トナー1~7,51を得た。
実施例1~7及び比較例1(トナー1~7,51)
表3に示す結着樹脂組成物100質量部、着色剤「ファストゲンスーパーマゼンタR」(C.I.ピグメントレッド122、大日本インキ化学工業(株)製)6質量部、荷電制御剤「LR-147」(日本カーリット社製)1質量部、及び離型剤「カルナウバワックス C1」(加藤洋行社製、融点:80℃)4質量部を、ヘンシェルミキサーで十分に混合した後、混練部分の全長1560mm、スクリュー径42mm、バレル内径43mmの同方向回転二軸押出機を用いて溶融混練した。スクリューの回転速度は200r/min、バレル内の加熱設定温度は100℃であり、混合物の供給速度は10kg/h、平均滞留時間は約18秒であった。得られた溶融混練物を冷却した後、ジェットミルで粉砕し、体積中位粒径(D50)6.5μmのトナー粒子を得た。
得られたトナー粒子100質量部に対し、外添剤として疎水性シリカ「アエロジル R-972」(日本アエロジル社製、疎水化処理剤:DMDS、平均粒子径:16nm)2質量部を添加し、ヘンシェルミキサーで3600r/min、5分間混合することにより外添剤処理を行い、トナー1~7,51を得た。
[トナー評価]
〔最低定着温度〕
カラープリンター「C612dnw」(株式会社沖データ製)に各トナーを実装し、未定着で画像出し(印刷面積:6cm×6cm、付着量:0.5mg/cm2)を行った。その後、前記プリンターの定着機をオフラインで使用し、100mm/secにて定着ロールの温度を100℃から5℃ずつ温度を上げ、各温度で未定着画像を定着させた。なお、定着紙にはJ紙(富士ゼロックス株式会社製、坪量:82g/m2、紙厚:97μm)を使用した。
定着画像に「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濃度を反射濃度計「RD-915」(マクベス社製)を用いて測定し、両者の比率(剥離後の光学反射濃度/貼付前の光学反射濃度×100)が最初に90%を超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。結果を表3に示す。
〔最低定着温度〕
カラープリンター「C612dnw」(株式会社沖データ製)に各トナーを実装し、未定着で画像出し(印刷面積:6cm×6cm、付着量:0.5mg/cm2)を行った。その後、前記プリンターの定着機をオフラインで使用し、100mm/secにて定着ロールの温度を100℃から5℃ずつ温度を上げ、各温度で未定着画像を定着させた。なお、定着紙にはJ紙(富士ゼロックス株式会社製、坪量:82g/m2、紙厚:97μm)を使用した。
定着画像に「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濃度を反射濃度計「RD-915」(マクベス社製)を用いて測定し、両者の比率(剥離後の光学反射濃度/貼付前の光学反射濃度×100)が最初に90%を超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。結果を表3に示す。
〔ホットオフセット温度〕
複写機「AR-505」(シャープ株式会社製)に各トナーを実装し、未定着で画像出しを行った(印字面積:2cm×12cm、付着量:0.5mg/cm2)。なお、定着紙にはNcolor104(富士ゼロックス製、104g/m2・125μm)を用いた。前記複写機の定着機をオフラインで使用し、400mm/secにて未定着画像を定着させた。160℃から5℃ずつ205℃まで上げて、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。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。結果を表3に示す。
さらに、最低定着温度とホットオフセット温度との差を定着温度幅として算出した。定着温度幅が広いほど、使用可能温度領域を広げることができ、省エネルギー化、高速定着化の要求を満たすことができる。結果を表3に示す。
〔耐擦過性〕
評価紙として「Business4200」(秤量105g/m2、Xerox社製)を用い、トナーの載り量を0.50mg/cm2としたベタ画像を180℃に温調した定着機に通して定着させた。得られた定着画像を、40℃、相対湿度80%の環境下にて1か月放置した。500gの荷重をかけた底面が15mm×7.5mmの砂消しゴムで、放置後の定着画像を5往復擦過し、擦過前後の光学反射濃度を反射濃度計「RD-915」(マクベス社製)を用いて測定し、下記式より光学反射濃度の低下率(%)を算出し、以下の評価基準に従って、定着画像の耐擦過性を評価した。結果を表3に示す。
光学反射濃度の低下率(%)=〔1-(擦過後の光学反射濃度/擦擦前の光学反射濃度)〕×100
(評価基準)
A:光学反射濃度の低下率が15%未満であり、擦過による画像の変化が見られない。
B:光学反射濃度の低下率が15%以上、20%未満であり、擦過によって画像にカスレ等が若干みられる。
C:光学反射濃度の低下率が20%以上、25%未満であり、擦過によって画像にカスレ等がみられる。
D:光学反射濃度の低下率が25%以上であり、擦過によって明らかな画像不良がみられる。
複写機「AR-505」(シャープ株式会社製)に各トナーを実装し、未定着で画像出しを行った(印字面積:2cm×12cm、付着量:0.5mg/cm2)。なお、定着紙にはNcolor104(富士ゼロックス製、104g/m2・125μm)を用いた。前記複写機の定着機をオフラインで使用し、400mm/secにて未定着画像を定着させた。160℃から5℃ずつ205℃まで上げて、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。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。結果を表3に示す。
さらに、最低定着温度とホットオフセット温度との差を定着温度幅として算出した。定着温度幅が広いほど、使用可能温度領域を広げることができ、省エネルギー化、高速定着化の要求を満たすことができる。結果を表3に示す。
〔耐擦過性〕
評価紙として「Business4200」(秤量105g/m2、Xerox社製)を用い、トナーの載り量を0.50mg/cm2としたベタ画像を180℃に温調した定着機に通して定着させた。得られた定着画像を、40℃、相対湿度80%の環境下にて1か月放置した。500gの荷重をかけた底面が15mm×7.5mmの砂消しゴムで、放置後の定着画像を5往復擦過し、擦過前後の光学反射濃度を反射濃度計「RD-915」(マクベス社製)を用いて測定し、下記式より光学反射濃度の低下率(%)を算出し、以下の評価基準に従って、定着画像の耐擦過性を評価した。結果を表3に示す。
光学反射濃度の低下率(%)=〔1-(擦過後の光学反射濃度/擦擦前の光学反射濃度)〕×100
(評価基準)
A:光学反射濃度の低下率が15%未満であり、擦過による画像の変化が見られない。
B:光学反射濃度の低下率が15%以上、20%未満であり、擦過によって画像にカスレ等が若干みられる。
C:光学反射濃度の低下率が20%以上、25%未満であり、擦過によって画像にカスレ等がみられる。
D:光学反射濃度の低下率が25%以上であり、擦過によって明らかな画像不良がみられる。
〔耐折り曲げ性〕
カラープリンター「C612dnw」(株式会社沖データ製)にトナーを実装し、未定着で2種類の画像出し(印刷面積:縦4cm×横12cm(共通)、付着量:1.5mg/cm2と0.7mg/cm2)を行った。
未定着画像を、前記プリンターの定着機をオフラインで使用し、150℃、200mm/secで定着させた。なお、定着紙にはJ紙(富士ゼロックス製、坪量:82g/m2、紙厚:97μm)を使用した。
定着画像の縦2cmのラインを折り目にして、定着画像を内側にして半分に折り曲げ、折り目の上で円筒型分銅「M1CSB-1KA」1kg(株式会社池田理化製、底面直径5cm)を2往復させた後、開いて折り目を観察し、以下の評価基準に従って、耐折り曲げ性を評価した。結果を表3に示す。
(評価基準)
A:1.5mg/cm2と0.7mg/cm2のどちらの画像においても白抜けが観察されない。
B:1.5mg/cm2の画像で白点抜けが1か所以上観察されるが、0.7mg/cm2の画像では観察されない。
C:0.7mg/cm2の画像で白点抜けが1か所以上観察される。
D:0.7mg/cm2の画像で5mm以上1cm未満の白線が観察される。
E:0.7mg/cm2の画像で1cm以上5cm未満の白線が観察される。
カラープリンター「C612dnw」(株式会社沖データ製)にトナーを実装し、未定着で2種類の画像出し(印刷面積:縦4cm×横12cm(共通)、付着量:1.5mg/cm2と0.7mg/cm2)を行った。
未定着画像を、前記プリンターの定着機をオフラインで使用し、150℃、200mm/secで定着させた。なお、定着紙にはJ紙(富士ゼロックス製、坪量:82g/m2、紙厚:97μm)を使用した。
定着画像の縦2cmのラインを折り目にして、定着画像を内側にして半分に折り曲げ、折り目の上で円筒型分銅「M1CSB-1KA」1kg(株式会社池田理化製、底面直径5cm)を2往復させた後、開いて折り目を観察し、以下の評価基準に従って、耐折り曲げ性を評価した。結果を表3に示す。
(評価基準)
A:1.5mg/cm2と0.7mg/cm2のどちらの画像においても白抜けが観察されない。
B:1.5mg/cm2の画像で白点抜けが1か所以上観察されるが、0.7mg/cm2の画像では観察されない。
C:0.7mg/cm2の画像で白点抜けが1か所以上観察される。
D:0.7mg/cm2の画像で5mm以上1cm未満の白線が観察される。
E:0.7mg/cm2の画像で1cm以上5cm未満の白線が観察される。
表3に示すとおり、特定の樹脂組成物を含有する実施例のトナーは、比較例のトナーと比較して、低温定着性及び耐ホットオフセット性に優れ、広い定着可能温度領域を有しつつ、耐擦過性及び耐折り曲げ性に優れることがわかる。
Claims (8)
- 軟化点が120℃以上150℃以下であるポリエステル系樹脂(A)を含有するトナー用結着樹脂組成物であり、
該ポリエステル系樹脂(A)が、ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物、芳香族ジカルボン酸化合物、3価以上のアルコール及び3価以上のカルボン酸化合物から選ばれる少なくとも1種の3価以上の原料モノマー、及びアミン系高分子化合物を含む原料モノマー(a)の重縮合物である、トナー用結着樹脂組成物。 - 非晶性ポリエステル系樹脂(B)を更に含有し、該非晶性ポリエステル系樹脂(B)の軟化点が80℃以上120℃未満である、請求項1に記載にトナー用結着樹脂組成物。
- アミン系高分子化合物が、アミノ基と、炭素数2以上6以下のアルキレン基と、を含む繰り返し単位を含有する、請求項1又は2に記載のトナー用結着樹脂組成物。
- アミン系高分子化合物が、ポリアリルアミンである、請求項1~3のいずれかに記載のトナー用結着樹脂組成物。
- ポリアリルアミンの重量平均分子量が、800以上30,000以下である、請求項4に記載のトナー用結着樹脂組成物。
- 原料モノマー(a)中のアミン系高分子化合物の含有量が0.5質量%以上7質量%以下である、請求項1~5のいずれかに記載のトナー用結着樹脂組成物。
- 下記工程Aを含む、請求項1~6のいずれかに記載のトナー用結着樹脂組成物の製造方法。
工程A:前記3価以上の原料モノマー以外のポリエステル系樹脂(A)を構成するアルコール成分(a-al)及びカルボン酸成分(a-ac)を重縮合反応させた後、前記3価以上の原料モノマーを添加して重縮合反応させ、次いで、アミン系高分子化合物を添加して重縮合反応させる工程 - 請求項1~6のいずれかに記載の結着樹脂組成物を含有する、電子写真用トナー。
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JP2020205928A JP2022092924A (ja) | 2020-12-11 | 2020-12-11 | トナー用結着樹脂組成物 |
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