JP2907493B2 - トナー用ポリエステル樹脂 - Google Patents

トナー用ポリエステル樹脂

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JP2907493B2
JP2907493B2 JP2148505A JP14850590A JP2907493B2 JP 2907493 B2 JP2907493 B2 JP 2907493B2 JP 2148505 A JP2148505 A JP 2148505A JP 14850590 A JP14850590 A JP 14850590A JP 2907493 B2 JP2907493 B2 JP 2907493B2
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伸司 久保
等 岩▲崎▼
正幸 田久
昌宏 伊藤
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電子写真法、静電記録法、静電印刷法など
において静電荷像の現像に用いる乾式トナーとして有用
なポリエステル樹脂に関する。さらに詳しくは、耐ブロ
ッキング性、溶融流動性および定着性に優れていて、特
に高い溶融流動性が要求されるフルカラー用、低温定着
性が要求される高速複写機および高速プリンター用とし
て有用なポリエステル樹脂に関する。
〔従来の技術〕
静電荷像より恒久的な顕像を得る方法においては、光
導電性感光体または静電記録体上に形成された静電荷像
をあらかじめ摩擦により帯電させたトナーによって現像
したのち定着する。磁気潜像の場合は磁気ドラム上の潜
像を磁性体を含むトナーによって現像した後定着する。
定着は、光導電性感光体または静電記録体上に現像によ
って得られたトナー像を直接融着させるか、または紙や
フィルム上にトナー像を転写した後これを転写シート上
に融着させることによって行われる。トナー像の融着は
溶剤蒸気との接触、加圧および加熱によって行われる。
加熱方式には、電気オーブンまたはフラッシュ方式によ
る無接触加熱方式と加熱ローラーによる圧着加熱方式が
あるが、定着工程の高速化が要請されている最近では主
として後者が用いられている。
さらに、カラー画像を得るためには、上述の現像工程
において、3〜4色のトナーを転写紙に付着させ、次い
で定着工程において、各種トナーを溶融混合しながら発
色し定着させなければならない。フルカラートナー用バ
インダーには上述のごとく定着工程での混合性の良い樹
脂、換言すれば、溶融流動性の良い樹脂が強く望まれて
いる。一方では、溶融流動性の良好なバインダーを用い
た場合、定着工程でのオフセット現象が生じる問題があ
る。しかしながら、オフセット現象を防止するため、バ
インダーを架橋化させたり高分子化させると、溶融流動
性が低下し、フルカラーコピーには適さない。したがっ
て、複写機の定着ローラー表面にシリコーンを塗布し、
オフセットを防止する手法が用いられている。
定着部における高速化および省エネルギー化が強く要
請されている最近、フルカラー複写機以外の複写機およ
びプリンターにおいても、オフセット防止対策として、
定着ローラーにシリコーンを塗布する手法が採られる例
も少なくない。
従来より、トナー用樹脂として、良好な溶融流動性に
加えて耐ブロッキング性を付与するため、2価のカルボ
ン酸と、リジッドなポリマーを与える芳香族ジオールか
らなる低分子量ポリエステルが提案されている。しかし
ながら、芳香族ジオール成分は反応性が悪いため、目的
の物性を得ようとすると、高い温度での反応が必要であ
り、そのため、芳香族ジオールが分解し、悪臭が出た
り、画質が劣化する等の問題が生じる。
また、高溶融流動性を付与するために低分子化が計ら
れているが、溶融粘度の温度依存性が高いと、110℃程
度では良好な溶融粘度を有していても、実際の複写機で
使用される温度エネルギーの下では、急激に溶融粘度が
低下し且つ弾性が低下し、オフセットが発生したり、フ
ルカラー用としては、複写機内の温度環境の変化に応じ
て色斑が発生する。さらに、高温での溶融粘度が低下す
るとトナー製造時における混練が不充分になり、顔料等
との分散状態が不充分になる。
〔発明が解決しようとする課題〕
以上のような状況から、フルカラーおよび定着性本位
の低分子量トナー用バインダー樹脂としては、耐ブロッ
キング性に優れ、溶融流動性に優れ、且つ、溶融粘度の
温度依存性が小さな樹脂が強く望まれている。
本発明の目的は、上記のような要望に応えるトナー用
バインダー樹脂、特に、溶融粘度の温度依存性が小さい
トナー用バインダー樹脂を提供するにある。
〔課題を解決するための手段および作用〕
本発明は、(a)2価のカルボン酸ならびにその低級
アルキルエステルおよび酸無水物の中から選ばれた少く
とも一種、(b)下記式〔I〕で表されるジオール成分 (式中、Rはエチレン基またはプロピレン基であり、x
およびyは整数であって、2≦x+y≦6である。)お
よび、(c)脂肪族ジオールの少くとも一種から導かれ
るポリエステル樹脂であって、 (b)成分が全酸成分に対して80モル%以下であり、 (c)成分が全酸成分に対して20モル%以上であり、 ポリエステル樹脂のガラス転移温度が40〜70℃であり、
溶融粘度が5,000ポイズになる温度(T1)が100〜145℃
であり、溶融粘度が500ポイズになる温度(T2)が125〜
175℃であり、かつ両者の温度差(T2−T1)が20℃以上
であることを特徴とするトナー用ポリエステル樹脂を提
供する。
本発明で使用する2価カルボン酸ならびにその低級ア
ルキルエステルおよび酸無水物の具体例としては、テレ
フタル酸、イソフタル酸、セバシン酸、イソデシルコハ
ク酸、マレイン酸、フマル酸およびこれらのモノメチ
ル、モノエチル、ジメチルおよびジエチルエステル、お
よび無水フタル酸、無水マレイン酸などがあり、特にテ
レフタル酸、イソフタル酸およびこれらのジメチルエス
テルが耐ブロッキング性およびコストの点で好ましい。
これらの2価カルボン酸ならびに低級アルキルエステル
および酸無水物はトナーの定着性や耐ブロッキング性に
大きく影響する。すなわち、縮合度にもよるが、芳香族
系のテレフタル酸、イソフタル酸などを多く用いると耐
ブロッキング性は向上するが、定着性が低下する。逆
に、セバシン酸、イソデシルこはく酸、マレイン酸、フ
マル酸などを多く用いると定着性は向上するが、耐ブロ
ッキング性が低下する。従って、他のモノマー組成や比
率、縮合度に合わせてこれらの2価カルボン酸類が適宜
選定され、単独または組合わせて使用される。
本発明において使用する式〔I〕で表されるジオール
成分(b)の具体例としては、ポリオキシプロピレン−
(n)−ポリオキシエチレン−(n′)−2,2−ビス
(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロ
ピレン−(n)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニ
ル)プロパン、ポリオキシエチレン−(n)−2,2−ビ
ス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、等が挙げられ
るが、特に、2.1≦n≦2.5であるポリオキシプロピレン
−(n)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロ
パンおよび2.0≦n≦2.5であるポリオキシエチレン−
(n)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパ
ンが好ましい。このようなジオール成分は、ガラス転移
温度Tgを向上し、反応を制御し易くするという利点があ
る。但し、このジオール成分は、高温で熱分解を起こし
やすいため、高い反応温度が必要とされる芳香族ジカル
ボン酸との並用が困難となるため、その使用量は全カル
ボン酸成分に対して80モル%以下とする。その好ましい
使用量は10〜70モル%である。
本発明において使用する脂肪族ジオール(d)の具体
例としては、エチレングリコール、ジエチレングリコー
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、ネオペンチルグルコール、プロピレ
ングルコールなどが挙げられる。これらの脂肪族ジオー
ルは、縮重合反応速度を向上せしめる作用を有する。こ
れらの中でも、定着性の点からエチレングリコール、ネ
オペンチルグルコール、ブタンジオールが好ましい。脂
肪族ジオールの使用量は20モル%以上、好ましくは30モ
ル%〜90モル%である。
ポリエステルの特性を損わない限り、一般にポリエス
テルに基づき10モル%以下の範囲で、上記(a)2価の
カルボン酸ならびにその低級アルキルエステルおよび酸
無水物、(b)式〔I〕で表されるジオール、および
(c)脂肪族ジオールの各成分以外のモノマーを共縮合
することができる。例えば、3価以上の多官能モノマー
を用いてポリマーに分岐構造を付与することによって熱
安定性を向上するとともに粉砕特性を向上することがで
きる。
本発明のトナー用ポリエステル樹脂は、ガラス転移点
が40〜70℃で、溶融粘度が5000ポイズになる温度(T1
が105〜145℃であり、500ポイズになる温度(T2)が125
〜175℃であり、かつ溶融粘度が5000ポイズになる温度
(T1)と500ポイズになる温度(T2)との温度差(T2−T
1)が20℃以上であることが重要である。
ガラス転移温度Tgが40〜70℃の範囲にあると良好な耐
ブロッキング性が得られる。一般に、トナーにシリカ等
の無機粉末を加えるとブロッキング性が改良され、特に
バインダーのTgが低い場合には、その効果は顕著であ
る。Tgが50〜70℃の範囲にあると無機粉末を添加しなく
ても耐ブロッキング性は良好である。但し、Tgが40℃未
満であると定着性は良好となるが、ブロッキング性が極
めて悪くなり、無機粉末を加えてもブロッキング性は良
好とならない。Tgが70℃を超えると、溶融粘度も上昇
し、溶融流動性および定着性が不良となる。さらに好ま
しいガラス転移温度Tgは50〜65℃である。
溶融粘度が5000ポイズである温度(T1)が105℃未満
である樹脂は、溶融流動性は良好となるが、Tgが低下
し、粉砕時に過粉砕物が多量に発生する。また、溶融粘
度が5000ポイズである温度(T2)が145℃より高くなる
と、フルカラー用トナーとして使用する場合、溶融流動
性が極めて低下し、定着性が不良となり、高速複写機に
使用することができない。従って、溶融粘度が5000ポイ
ズになる温度(T2)は105〜145℃である必要があり、11
0、140℃の範囲が好ましい。
溶融粘度500ポイズという状態は、多くの場合、フル
カラートナーでは溶融混合の際のバインダーの状態に近
く、また、高速複写機用トナーでは定着時のバインダー
の状態に近い値であるので、実用上重要なファクターで
ある。溶融粘度が500ポ イズになる温度(T2)が125℃未満となると溶融流動性
は良好となるが、Tgが低下し、トナー製造時の溶融混練
過程で充分なシェアーをかけることができないため、顔
料等を分散させることが困難となる。また、溶融粘度が
500ポイズになる温度(T2)が175℃を超えると溶融流動
性が極めて低下するため、フルカラー用および高速複写
機には適さない。
さらに、上記溶融粘度付近における温度依存性が高い
と、複写機内の温度環境の変化によって、フルカラー用
の場合溶融混合性に変化が生じ、色斑が生じる原因とな
る。また、溶融混練時においても、温度変化に依って混
練状態が変動する。従って、溶融粘度5000ポイズでの温
度(T1)と、溶融粘度500ポイズでの温度(T2)との差
(T2−T1)は20℃以上必要であり、(T2−T1)は好まし
くは22℃以上である。
本発明のポリエステル樹脂は、通常のポリエステル合
成方法、すなわち、ジカルボン酸成分とジオール成分を
エステル化反応またはエステル交換反応せしめた後、低
沸分のジオール成分を系外へ留出せしめつつ重縮合する
方法によって合成される。重縮合に際しては、公知の重
合触媒、例えば、チタンテトラブトキサイド、ジブチル
スズオキサイド、酢酸スズ、酢酸亜鉛、二硫化スズ、三
酸化アンチモン、二酸化ゲルマニウムなど用いることが
できる。
本発明のポリエステル樹脂はそのまま、または他のト
ナー用樹脂とブレンドして、乾式トナーとして用いるこ
とができる。他のトナー用樹脂とブレンドした場合であ
っても耐ブロッキング性を損なうことなくトナーの定着
性が向上する。なお、本発明のポリエステル樹脂は、一
般トナー用のバインダーはもとより、粉体塗料としても
使用可能である。
〔実施例〕
以下に、本発明の実施例を示すが、本発明はこれらの
実施態様に限定されるものではない。
実施例において、樹脂の溶融粘度およびガラス転移温
度Tgは次のように測定した。溶融粘度は、島津製作所
(株)製フローテスターCFT−500を用いて0.5mmφ×15m
mのノズル、荷重10kgf、昇温速度3℃/minの等速昇温下
で測定し、算出した。ガラス転移温度Tgは示差走査熱量
計を用いて昇温速度5℃/分で測定した時のチャートの
ベースラインとTg近傍の吸熱カーブの接線の交点の温度
として求めた。
実施例1 テレフタル酸、イソフタル酸、トリメリット酸、エチ
レングリコール、ポリオキシプロピレン−(2,3)〔ま
たは(2,1)〕−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)
プロパン、水添ビスフェノールAおよびペンタエリスリ
トールを表−1の組成に従って反応容器に投入し、さら
に重合触媒である三酸化アンチモンをジカルボン酸成分
に基づき400ppm投入した。次に、内温230℃にて撹拌回
転数を200rpmに保ち、常庄下で5時間エステル化反応を
行った。次に、内温を240℃、撹拌回転数200rpmに保
ち、常庄下で5時間エステル化反応を行った。次に、内
温を240℃、撹拌回転数200rpmに保ち真空度が1.0mmHgに
なるまで40分かけて徐々に減圧し、この減圧下にエチレ
ングリコールを留出させた。重縮合の終点は溶融粘度を
追跡し、所望の溶融粘度に到達した時とした。淡黄色の
樹脂R1〜R7を得た。それらの特性値を表−1に示す。
表−1より樹脂R1〜R7は耐ブロッキング性が良好でか
つ溶融流動性が良好であるとともに溶融流動性の温度依
存性が小さいことがわかる。
実施例2 仕込組成を表−2に示すように変えた他は実施例1と
同様の操作を行い、樹脂R8〜R11を得た。それらの特性
値を表−2に示す。
表−2より樹脂R8R〜R11は耐ブロッキング性が良好
でかつ、溶融流動性が良好であるとともに溶融流動性の
温度依存性が小さいことがわかる。
比較例1 仕込組成を表−3に示すように変えた他は、実施例1
と同様の操作を行い、樹脂R12〜R16を得た。それらの特
性値を表−3に示す。
表−3より、樹脂R12は、反応性の悪いジオールAを9
5モル%用いているため、縮合度が上昇せず、重合温度
を270℃まで上げたところ、ジオールAの分解物が多量
に留出し、樹脂が着色した。R12は分子量が低いためTg
が著しく低い。
樹脂R14は耐ブロッキング性は良好で、溶融粘度の温
度依存性は小さいが、溶融粘度が高いため、フルカラー
用トナー樹脂や高速複写機には適さない。
樹脂R15は耐ブロッキング性は極めて良好な範囲にあ
るが、溶融粘度が非常に高く、フルカラー用トナー樹脂
や高速複写機としての使用には適さない。
樹脂R13およびR16溶融流動性は極めて良好であるが、
温度依存性が高いため、フルカラー用トナー樹脂として
用いる場合、温度環境の変化に応じて樹脂混合状態が変
化し、色斑の原因となり、一般高速複写機等に使用する
場合でも、高速で粘度が低いためオフセットが発生す
る。
〔発明の効果〕
本発明のトナー用ポリエステル樹脂は良好な耐ブロッ
キング性を有し、溶融流動性に優るとともに溶融粘度の
温度依存性が小さい。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田久 正幸 愛知県豊橋市牛川通4丁目1番地の2 三菱レイヨン株式会社豊橋事業所内 (72)発明者 伊藤 昌宏 愛知県名古屋市東区砂田橋4丁目1番60 号 三菱レイヨン株式会社商品開発研究 所内 (72)発明者 伊藤 弘一 愛知県名古屋市東区砂田橋4丁目1番60 号 三菱レイヨン株式会社商品開発研究 所内 (56)参考文献 特開 平3−164753(JP,A) 特開 平3−96965(JP,A) 特開 平2−130559(JP,A) 特開 平1−224776(JP,A) 特開 昭63−75755(JP,A) 特開 昭62−102252(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G03G 9/087

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(a)2価のカルボン酸ならびにその低級
    アルキルエステルおよび酸無水物の中から選ばれた少く
    とも一種、(b)下記式〔I〕で表されるジオール成分 (式中、Rはエチレン基またはプロピレン基であり、x
    およびyは整数であって、2≦x+y≦6である。)お
    よび、(c)脂肪族ジオールの少くとも一種から導かれ
    るポリエステル樹脂であって、 (b)成分が全酸成分に対して80モル%以下であり、 (c)成分が全酸成分に対して20モル%以上であり、 ポリエステル樹脂のガラス転移温度が40〜70℃であり、
    溶融粘度が5,000ポイズになる温度(T1)が100〜145℃
    であり、溶融粘度が500ポイズになる温度(T2)が125〜
    175℃であり、かつ両者の温度差(T2−T1)が20℃以上
    であることを特徴とするトナー用ポリエステル樹脂。
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