JP3100421B2 - トナー用変性架橋ポリエステル樹脂 - Google Patents

トナー用変性架橋ポリエステル樹脂

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JP3100421B2
JP3100421B2 JP03134298A JP13429891A JP3100421B2 JP 3100421 B2 JP3100421 B2 JP 3100421B2 JP 03134298 A JP03134298 A JP 03134298A JP 13429891 A JP13429891 A JP 13429891A JP 3100421 B2 JP3100421 B2 JP 3100421B2
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正幸 田久
象運 田尻
等 岩▲崎▼
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電子写真法、静電記録
法、静電印刷法等において、静電荷像や磁気潜像の現像
に用いられるトナー用変性架橋ポリエステル樹脂に関す
る。
【0002】
【従来の技術】電子写真法や静電印刷法等による画像形
成には、記録すべき画像を静電記録体面に静電荷像や導
電性像等の電子性潜像とし、これを荷電したトナーによ
って現像し、可視化して得た静電記録体面上のトナー像
を紙や各種記録用フィルム上に転写させ、定着させる方
法が採られている。このような画像形成方法は、高速で
コピーができ、画像の記録体面での定着安定性が良く、
また使用される装置の操作性が良いという利点を有し、
複写機、レーザープリンター等の広い分野で利用されて
いる。
【0003】例えば、電子写真法による画像形成におい
ては、光導電性感光体よりなるローラー表面を帯電処理
し、複写物体面よりの反射光にて露光して形成された静
電潜像をトナーによって顕像化した後、得られたトナー
像を紙等に転写し、かつ加熱下での加圧により転写トナ
ー像を紙上に定着する画像形成方法が採られている。
【0004】上記トナー用バインダー樹脂としては、ス
チレン−アクリル系樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ
樹脂等が用いられているが、近年においては、定着性に
優れ、画質が良好であり、さらに耐塩ビ可塑剤性を有す
るトナーを提供し得るバインダー樹脂として、ポリエス
テル樹脂が注目されている。
【0005】トナーに要求される性能のうち重要なもの
としては、定着性および非オフセット性が挙げられる。
定着性および非オフセット性に優れたトナーを提供する
ために、3官能以上のモノマーを用いてバインダー樹脂
に架橋構造を持たせることが提案されており、このよう
な架橋構造を有するトナー用ポリエステル樹脂の代表例
は、米国特許Re 31072号明細書に記載されている。
【0006】上述した画像形成方法においては、光導電
性感光体上に形成された荷電潜像をトナーにより顕像化
させるため、その現像工程でトナーを帯電させる必要が
ある。トナーには、正帯電トナーおよび負帯電トナーが
あるが、ポリエステル樹脂は負帯電性を有するため、正
帯電トナー用には非常に利用し難く、先に挙げた架橋ポ
リエステル樹脂においても、同様の問題が有る。この問
題を解決する手段として、本発明者らは、既に特願平1
−186098号において、含窒素化合物を構成単位として含
む、変性架橋ポリエステル樹脂を提案した。
【0007】しかしながら、アミン類やニトロ化合物の
ような含窒素化合物は、本質的に熱分解し易い。そのた
め、ポリエステル樹脂の合成過程におけるエステル化や
重縮合のような高温反応では熱分解を伴い、反応中にア
ンモニア等の副生物が生成したり、合成した樹脂が劣化
したり、悪臭を放つ等といった問題が残されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、正帯
電トナー用バインダーとして効果的に使用でき、かつ、
アンモニア等の副生や樹脂の熱劣化を伴うことなく製造
し得るトナー用変性架橋ポリエステル樹脂を提供するこ
とにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、 (a)2価以上の芳香族多価カルボン酸、
(b)2価以上の多価アルコール、および(c)一般式 (I)、
【0010】
【化2】
【0011】(式中、R1 、R2 およびR3 はそれぞれ
独立に水素または -C2H4OH、 -CH2CH(CH3)OHまたは -CH
(CH3)CH2OHを表す)で表される化合物から導かれるポリ
エステルであって、 (c)成分が (a)成分 100モル%に対
して1〜20モル%の量で含有されていることを特徴とす
正帯電トナー用変性架橋ポリエステル樹脂を提供す
る。
【0012】本発明で使用される2価以上の芳香族多価
カルボン酸は、一般に知られているいかなるものであっ
てもよい。芳香族ジカルボン酸の具体例としては、テレ
フタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレンジカル
ボン酸、5-tert- ブチルイソフタル酸およびこれらの酸
の無水物もしくは低級アルキルエステル等が挙げられ
る。また、3価以上の芳香族多価カルボン酸の具体例と
しては、トリメリット酸、トリメシン酸、トルエントリ
カルボン酸、ナフタレントリカルボン酸、ピロメリット
酸およびこれらの酸の無水物もしくは低級アルキルエス
テル等が挙げられる。これらは、単独でもしくは2種以
上の混合系で使用される。芳香族多価カルボン酸は、樹
脂のガラス転移温度を向上させる効果を有する。また、
トナー粉体の耐ブロッキング性を損なわない範囲であれ
ば、脂肪族多価カルボン酸を併用しても良い。
【0013】本発明で使用される2価以上の多価アルコ
ールは、一般に知られているいかなるものであってもよ
い。2価アルコールの具体例としては、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、
1,4-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、1,6-ヘキサ
ンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリ
コール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサンジメ
タノール、ポリオキシエチレン(m)-2,2-ビス (4-ヒドロ
キシフェニル) プロパン(mはエチレンオキシ単位のモ
ル数)、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(nはプロピレンオキシ単位の
モル数)、1,4-シクロヘキサンジオール、水素化ビスフ
ェノールA、水素化ビスフェノールF等が挙げられる。
また、3価以上の多価アルコールの具体例としては、グ
リセリン、トリメチロールプロパン、トリメチロールエ
タン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトー
ル、ソルビトール等が挙げられる。
【0014】本発明において最も重要な点は、イソシア
ヌル酸およびその誘導体である一般式 (I)で表される化
合物 (以下、化合物 (I)と称する) の成分を2価以上の
芳香族カルボン酸の全成分 100モル%に対して、1〜20
モル%含有することにある。化合物 (I)の含有量が1モ
ル%未満の場合には、樹脂の帯電特性を改良することが
できず、本発明の目的を達成することができない。ま
た、化合物 (I)は3官能で、いわゆる架橋剤として作用
するため、化合物 (1)の含有量が20モル%を超える場
合、架橋反応の進行が速くなりすぎ、製造時の反応制御
が困難になる。
【0015】また、3価以上の芳香族多価カルボン酸お
よび3価以上の多価アルコールは、必要に応じて架橋剤
として使用することができるが、上述の場合と同様に、
製造時の反応制御を考慮して、化合物 (I)、3価以上の
芳香族多価カルボン酸および3価以上の多価アルコール
の総量は、2価以上の全芳香族カルボン酸成分 100モル
%に対して20モル%以下であることが好ましい。
【0016】本発明のポリエステル樹脂は、通常のポリ
エステル樹脂と同様な方法で製造することができる。例
えば、まずエステル化またはエステル交換反応を行い、
水または低級アルコールが留出してこなくなるまで続け
る。この時、必要に応じて公知のエステル交換触媒を使
用することができる。その後、 150トル以下の真空下で
重縮合を行い、反応系が所望の架橋度に到達したら反応
を終了させる。この時、必要に応じて公知の重縮合触媒
を使用することができる。
【0017】本発明のポリエステル樹脂は、架橋構造を
有する。ここで、「架橋構造を有する樹脂」とは架橋点
に到達した樹脂のことであり、「架橋点」とは重縮合反
応中に反応系の粘度が急激に上昇し始める点を言う。
【0018】本発明の樹脂は、ガラス転移温度(Tg)が50
〜75℃の範囲内であることが好ましい。Tgが50℃未満で
あると、トナーの耐ブロッキング性が不良となり易い。
また、Tgが75℃を超えると、軟化温度が過度に高くな
り、トナーの低温定着性に悪影響を及ぼす。
【0019】本発明の樹脂の軟化温度T1/2については、
トナーの低温定着性を考えた場合、低い方が好ましく、
実質的に 160℃以下であるのが好ましい。
【0020】本発明の樹脂の酸価は、12mgKOH/g 以下で
あることが好ましく、さらに好ましくは8mgKOH/g 以下
である。酸価が12mgKOH/g を超えると、樹脂のプラス帯
電性が弱くなり、またトナーの耐湿性も不良となり易
い。また、酸価が極端に低いポリエステル樹脂の合成は
非常に困難であるため、本発明の樹脂の酸価は実質上
0.1mgKOH/g 以上である。
【0021】
【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。
【0022】実施例において、Tgは、示差走査熱量計(D
SC) 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。
【0023】T1/2は、フローテスター (島津製作所製、
CFT-500)を用いて下記の条件下で測定した時に、サンプ
ルの半量が流出した時点の温度として求めた。
【0024】<測定条件> ノズル : 直径 1.0mmφ×長さ10.0mm 荷重 : 30kgf 昇温速度 : 3℃/min サンプル量: 1.0 g
【0025】酸価は、樹脂をベンジルアルコールに加熱
溶解させた後に、 KOHあるいはNaOHによる滴定法を用い
て求めた。
【0026】摩擦帯電量は、以下の方法で測定した。 1.粉体の調製 重合体をジエットミルで粉砕し、5μm以下および20μ
m以上の粒径を有する粒子を除去し、コールターカウン
ターで測定したときの体面積平均粒径が8〜15μmであ
る粉体を得る。
【0027】2.粉体の帯電 気温20℃、相対湿度60%の室内で粉体を十分なじませた
後、キャリア(同和鉄粉(株)、DSP-128B) 100重量部
と上記方法で得た重合体粉末3重量部をガラス容器に入
れ、ボールミルと同様な方法で60rpm の速度で30分間キ
ャリアと重合体粉末をよく攪拌する。
【0028】3.摩擦帯電量の測定 攪拌を終えた混合物 0.2gをセルに取り、ブローオフ帯
電量測定器(東芝ケミカル社製、TB-500) で帯電量を測
定する。
【0029】以上のようにして測定された単位重量当た
りの摩擦帯電量は、粉体の体面積平均径に比例して変動
するため、粒径の影響を除外するために、これを体面積
平均径で除した値を摩擦帯電量とした。この摩擦帯電量
が−0.5 μc/g・μm以上であれば、正帯電トナー用
バインダー樹脂として好適である。
【0030】実施例1 テレフタル酸、イソフタル酸、ポリオキシプロピレン
(2.3)-2,2-ビス (4-ヒドロキシフェニル) プロパン、エ
チレングリコールおよびトリス (2-ヒドロキシエチル)
イソシアヌレートを、表1の組成に従って、蒸留塔を備
えた容量2リットルのオートクレーブに仕込み、酸成分
に対し、500ppm (重量) の三酸化アンチモンおよび 200
ppm(重量) の酢酸亜鉛を加え、エステル化反応を行っ
た。エステル化反応中は、特に刺激臭が発生することも
なく、アンモニア等の副生は見られなかった。反応によ
って生成した水の留出がほとんどなくなった時点で、エ
ステル化反応を終了した。次に、蒸留塔を外し、釜内温
度 245℃、2トルの真空下で重縮合反応を行い、表1に
示した組成および物性の樹脂を得た。取り出した樹脂
は、淡黄色透明で、臭気も無く、熱劣化した様子は認め
られなかった。また、表1に示した通り、物性的にも正
帯電トナー用樹脂として好適な樹脂であった。
【0031】
【表1】
【0032】実施例2〜4 表2の仕込み組成に従い、実施例1と同様の手法で反応
を行った。結果を表2および表3に示す。実施例2〜4
では、いずれも、反応中の有害物の副生や樹脂の反応中
の劣化は見られなかった。また、物性的に、正帯電トナ
ー用樹脂として好適なものであった。
【0033】
【表2】
【0034】
【表3】
【0035】実施例5および6 表4の仕込み組成に従い、かつ触媒として三酸化アンチ
モン 500ppm(対酸成分重量) を使用した他は、実施例1
と同様の手法で反応を行った。結果を表4および表5に
示す。実施例4および5では、いずれも、反応中の有害
物の副成や樹脂の反応中の熱劣化は見られなかった。ま
た、物性的に正帯電トナー用樹脂として好適なものであ
った。
【0036】
【表4】
【0037】
【表5】
【0038】比較例1および2 表6の仕込み組成に従い、実施例5および6と同様の手
法で反応を行った。表6に示した物性値から明らかなよ
うに、比較例1および2の樹脂は、いずれも、負帯電性
が強く、正帯電トナー用樹脂としては不適なものであっ
た。
【0039】
【表6】
【0040】比較例3 表7の仕込み組成に従って、実施例1と同様の手法で反
応を行った。しかし、重縮合反応時に粘度上昇が激しく
起こり、反応制御ができなかった。樹脂の粘度が上がり
過ぎ、釜内からの樹脂の取り出しが困難であった。
【0041】
【表7】
【0042】比較例4 含窒素モノマーとしてアセトグアナミンを用い、表8に
示した組成に従って実施例1と同様に原料を仕込み、エ
ステル交換反応を行った。反応中、激しいアンモニア臭
が発生した。メタノールの留出がほとんど無くなった
後、実施例1と同様に重縮合反応を行ったが、重縮合反
応中も使用した真空ポンプよりアンモニア臭が発生し
た。この比較例の組成の樹脂では、反応中に有害なアン
モニア類の副生が見られた。また、取り出した樹脂は濃
い茶褐色で透明感が無く、激しい熱劣化が起きているこ
とが認められた。
【0043】
【表8】
【0044】比較例5および6 含窒素モノマーとしてニコチン酸、トリエタノールアミ
ンを用い、表9の仕込み組成に従い、実施例1と同様の
手法で反応を行った。比較例5の樹脂は、黒褐色に熱劣
化しており、焦げくさい臭いがした。比較例6において
は、10時間反応を行っても、重縮合反応が進行せず、ま
た釜内容物を取り出すと黒褐色に熱劣化していた。
【0045】
【表9】
【0046】
【発明の効果】以上に詳述した通り、本発明のトナー用
変性架橋ポリエステル樹脂は、正帯電トナー用バインダ
ー樹脂として好適であるのみならず、その製造のための
反応中にアンモニア等の有害物質を副生せず、かつ樹脂
の熱劣化を伴わずに安全かつ安定して製造することがで
きる。
フロントページの続き (72)発明者 久保 伸司 愛知県豊橋市牛川通四丁目1番地の2 三菱レイヨン株式会社 豊橋事業所内 (56)参考文献 特開 昭62−215962(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08G 63/685

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (a) 2価以上の芳香族多価カルボン酸、 (b) 2価以上の多価アルコール、および (c) 一般式 (I)、 【化1】 (式中、R1 、R2 およびR3 はそれぞれ独立に水素ま
    たは -C2H4OH、 -CH2CH(CH3)OHまたは -CH(CH3)CH2OHを
    表す)で表される化合物から導かれるポリエステルであ
    って、 (c)成分が (a)成分 100モル%に対して1〜20モ
    ル%の量で含有されていることを特徴とする正帯電トナ
    ー用変性架橋ポリエステル樹脂。
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