JP3738829B2 - 乾式トナーおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真、静電記録、静電印刷などにおける静電画像を熱定着により現像するために使用する乾式トナーに関する。
【0002】
【従来の技術】
乾式トナーとしては、通常、結着樹脂中に離型剤、着色剤、荷電制御剤等を分散させた後、微粉砕手段によりトナーサイズに粉砕、分級してトナー粒子とされ、現像方式により一成分トナー粒子、またはトナー粒子およびキャリア粒子からなる二成分トナーとされる。
【0003】
最近、電子写真にあっては、一層の高速化、低温定着化が求められ、トナー粒子を構成する結着樹脂の低温溶融特性化が必須である。そのため、特開昭63−174061号公報には、乾式トナーにおける結着樹脂として、少なくとも1個以上のイソシアネート基を有する化合物とモノアルコールとの反応生成物および/または少なくとも2個以上のヒドロキシル基を有する化合物とモノイソシアネートとの反応生成物を含有させることを開示し、その反応生成物は低融点を有する低分子化合物であることを記載するが、その低融点により定着温度を低下させる効果を有するものの、反面、耐オフセット性が低下し、また、トナーとしての耐久性が低下して転写ローラー等へのフィルミングを生じやすく、さらに保存性、耐ブロッキング性が悪化するという問題がある。
【0004】
また、同様の技術を開示する特開昭63−66564号公報には、水酸基もしくはアミノ基を少なくとも1個有する化合物とモノイソシアネート化合物もしくはポリイソシアネート化合物との反応生成物をバインダーとする乾式トナーを開示し、その反応生成物が実質上単一の分子量の化合物であり、その分子量が500以下であり、融点が50〜150℃のものであることを開示するが、上記と同様に低融点により定着温度を低下させる効果を有するものの、反面、上記の同様の問題を有する。
【0005】
また、一層の高速化、低温定着化の要請に対応するものとして、結着樹脂中に離型剤を分散させた内部分散型、オイルレス定着用トナー粒子がある。例えば、特開平9−34170号公報には、バインダー樹脂、着色剤及び離型剤とからなり、ウレタン樹脂をバインダー樹脂として例示すると共にバインダー樹脂の重量平均分子量が5万以上とし、また、離型剤の融点を特定のものとすることにより、低温定着性、耐オフセット性、耐ブロッキング性に優れたトナーとできることを開示する。しかしながら、離型剤の添加による結着樹脂溶融時の内部凝集力の低下にともない、定着用ローラへの付着等のオフセット防止を図る必要があり、離型剤の含有量を多くせざるを得ないのが現状であり、トナーの耐久性低下を招くだけでなく、離型剤の分散条件の最適化あるいは粉砕条件の最適化等が困難となる問題がある。さらに必要以上の離型剤を配合することにより、カラートナーとした場合にあっては透明性が低下するという問題が生じる。
【0006】
また、トナーバインダーとしてはスチレン−アクリル共重合体が一般的に使用されており、例えば、特開平6−27731号公報にはその連続生産を目的として重合反応を二軸押出反応機等の強力混合機中で行なうことが記載されているが、未反応モノマーの残存量が多くなり、その除去工程が必要となり、連続生産には問題がある。また、スチレン−アクリル共重合体同様にトナーバインダーとして使用されるポリエステル樹脂にしても、重合反応工程で反応を制御するためには例えば水等の成分を反応系外に取り出す必要があり、その連続生産性には問題がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、低温定着性に優れると共に、粉砕性、耐オフセット性、耐久性および保存性に優れ、また、上記特性に加え、さらに、透明性、耐光性に優れ、カラートナーとして有用である乾式トナーであって、連続生産性に優れる乾式トナー、及びその製造方法の提供を課題とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の乾式トナーは、下記式(1)
【化7】
(式中、R1 はメチレン基、エチレン基、−C(CH3 )2 −基から選ばれるアルキレン基を示し、R2 及びR3 は炭素数4以下のアルキル基、アルコキシ基、ハロゲンから選ばれる基を示す。)
で示されるポリイソシアネート、ジフェニルメタン−4,4′−ジイソシアネート、環式脂肪族炭化水素に2個のイソシアネート基が直接またはアルキレン基を介して結合した脂環式ジイソシアネート化合物から選ばれるイソシアネート基を2個含有する化合物(以下、ポリイソシアネート)と下記式(3)
【化8】
(式中、Rはエチレン基またはプロピレン基であり、同一でも相違していてもよく、x、yはそれぞれ1以上の整数であり、かつx+yの平均値は2〜12である。)
で示されるポリオキシアルキレンビスフェノールAエーテル化合物である活性水素を有する官能基を2個含有する化合物(以下、多活性水素化合物)とのバルク重合により得られ、ウレタン結合を主鎖に有し、ポリスチレンを基準としたときの数平均分子量(Mn)が1,500〜20,000のポリマー(以下、バインダーポリマー)を結着樹脂として含有することを特徴とする。
【0012】
上記の脂環式ジイソシアネート化合物が、イソホロンジイソシアネートであることを特徴とする。
【0013】
上記の脂環式ジイソシアネート化合物が、ノルボルナンジイソシアネートであることを特徴とする。
【0017】
上記のポリマーにおける重量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn)が1.5〜20であることを特徴とする。
【0018】
また、本発明の乾式トナーの製造方法は、上記式(1)で示されるポリイソシアネート、ジフェニルメタン−4,4′−ジイソシアネート、環式脂肪族炭化水素に2個のイソシアネート基が直接またはアルキレン基を介して結合した脂環式ジイソシアネート化合物から選ばれるイソシアネート基を2個含有する化合物と上記式(3)で示されるポリオキシアルキレンビスフェノールAエーテル化合物である活性水素を有する官能基を2個含有する化合物とを無溶剤下でバルク重合させ、ウレタン結合を主鎖に有し、ポリスチレンを基準としたときの数平均分子量(Mn)が1,500〜20,000のポリマーとした後、着色剤を混練し、粉砕することを特徴とする。
【0019】
上記のバルク重合が、反応温度に設定された反応炉中を通過するベルト状の反応器中で連続的に行われることを特徴とする。
【0020】
上記のバルク重合が、二軸押出反応機を使用して連続的に行われることを特徴とする。
【0021】
また、本発明の乾式トナーの製造方法は、上記式(1)で示されるポリイソシアネート、ジフェニルメタン−4,4′−ジイソシアネート、環式脂肪族炭化水素に2個のイソシアネート基が直接またはアルキレン基を介して結合した脂環式ジイソシアネート化合物から選ばれるイソシアネート基を2個含有する化合物と上記式(3)で示されるポリオキシアルキレンビスフェノールAエーテル化合物である活性水素を有する官能基を2個含有する化合物とを無溶剤下で混合した後、バレル入口と、該バレル中間部に設置されたサイドフィーダーと、バレル出口とからなる二軸押出反応機におけるバレル入口から連続的に投入してバルク重合させ、ウレタン結合を主鎖に有し、ポリスチレンを基準としたときの数平均分子量(Mn)が1,500〜20,000のポリマーとすると共に、該サイドフィーダーから顔料を含む添加物を連続的に投入して、顔料を含む添加物とバルク重合生成物との混練物を該バレル出口より連続的に排出し、さらに、排出された該混練物を粉砕することを特徴とする。
【0022】
【発明の実施の形態】
トナーの結着樹脂としては従来高分子量の樹脂が用いられ、樹脂中に着色剤や荷電制御剤とを混練・微粉砕してトナー粒子とされているが、結着樹脂は着色剤粒子等をトナー粒子中に保持し、定着に際しては定着ローラーでの熱と圧力で軟化し、紙等の転写材にトナー粒子を付着させる機能を有するが、低温定着を目的として、結着樹脂の分子量設計により軟化温度を下げると、そのガラス転移温度の低下や強度低下が生じ、着色剤の保持性や耐オフセット性、定着像強度、さらには保存性等が低下する。
【0023】
結着樹脂として、その構造においてウレタン結合を有する樹脂は、その分子間凝集エネルギーが8.74kcal/molであるが、例えばメチン結合(−CH2 −)の0.68kcal/mol、エーテル結合(−O−)の1.0kcal/mol、ベンゼン結合の3.9kcal/mol、エステル結合における2.9kcal/molに比して格段に大きく、高結晶性のためそのガラス転移点が高い。
【0024】
一方、高分子量のポリウレタン樹脂は軟化点が高く、低温定着性に問題があり、さらに結着樹脂としては弾性が大きく、粉砕性に問題があるが、本発明は、その構造においてウレタン結合を有する樹脂において、ポリスチレンを基準としたときの数平均分子量(Mn)が1,500〜20,000の平均分子量とすることにより、フロー軟化点を140℃以下とでき、低分子量化に伴う低温定着性に優れるものとできること、また、その軟化点の低下にもかかわらず、ガラス転移温度は55℃以上とでき、ガラス転移温度の低下や強度程度の低下が小さく、トナーにおける結着樹脂として着色剤の保持性や耐オフセット性、定着像強度、保存性等に優れるものとできることを見出したことに基づく。
【0025】
本発明におけるポリマーは、水酸基とイソシアネート基が反応した結果生じるウレタン結合(−A−NHCOO−B−、式中Aはポリイソシアネート残基、Bは多活性水素化合物残基)を結合要素として含有する。
【0026】
本発明におけるポリイソシアネートとしては、脂肪族ジイソシアネート類であるエタンジイソシアネート、プロパンジイソシアネート、ブテンジイソシアネート、ブタンジイソシアネート、チオジエチルジイソシアネート、ペンタンジイソシアネート、βーメチルブタンジイソシアネート、ヘキサンジイソシアネート、ω,ω′−ジプロピルエーテルジイソシアネート、チオジプロピルジイソシアネート、ヘプタンジイソシアネート、2,2−ジメチルペンタンジイソシアネート、3−メトキシヘキサンジイソシアネート、オクタンジイソシアネート、2,2,4−トリメチルペンタンジイソシアネート、ノナンジイソシアネート、デカンジイソシアネート、3−ブトキシヘキサンジイソシアネート、1,4−ブチレングリコール−ジプロピルエーテル−ω,ω′−ジイソシアネート、ウンデカンジイソシアネート、ドデカンジイソシアネート、チオジヘキシルジイソシアネート等が挙げられる。
【0027】
また、環状基を有する脂肪族ジイソシアネートとしてはω,ω′−1,3−ジメチルベンゼンジイソシアネート、ω,ω′−1,2−ジメチルベンゼンジイソシアネート、ω,ω′−1,2−ジメチルシクロヘキサンジイソシアネート、ω,ω′−1,4−ジメチルシクロヘキサンジイソシアネート、ω,ω′−1,4−ジエチルベンゼンジイソシアネート、ω,ω′−1,4−ジメチルナフタリンジイソシアネート、ω,ω′−1,5−ジメチルナフタリンジイソシアネート、3,5−ジメルシクロヘキサン−1−メチルイソシアネート−2−プロピルイソシアネート、ω,ω′−n−プロピル−ビフェニルジイソシアネート等が挙げられる。
【0028】
芳香族ジイソシアネート類としては1,3−フェニレンジイソシアネート、1,4−フェニレンジイソシアネート、1−メチルベンゼン−2,4−ジイソシアネート、1−メチルベンゼン−2,5−ジイソシアネート、1−メチルベンゼン−3,5−ジイソシアネート、1,3−ジメチルベンゼン−2,4−ジイソシアネート、1,3−ジメチルベンゼン−4,6−ジイソシアネート、1,4−ジメチルベンゼン−2,5−ジイソシアネート、1−エチルベンゼン−2,4−ジイソシアネート、1−イソプロピルベンゼン−2,4−ジイソシアネート、ジエチルベンゼンジイソシアネート、ジイソプロピルベンゼンジイソシアネート等が挙げられる。
【0029】
ナフタリンジイソシアネート類としてはナフタリン−1,4−ジイソシアネート、ナフタリン−1,5−ジイソシアネート、ナフタリン−2,6−ジイソシアネート、ナフタリン−2,7−ジイソシアネート、1,1′−ジナフチル−2,2′−ジイソシアネート等が挙げられる。
【0030】
ビフェニルジイソシアネート類としてはビフェニル−2,4′−ジイソシアネート、ビフェニル−4,4′−ジイソシアネート、3,3′−ジメチルビフェニル−4,4′−ジイソシアネート、3,3′−ジメトキシビフェニル−4,4′−ジイソシアネート、2−ニトロビフェニル−4,4′−ジイソシアネート等が挙げられる。
【0031】
ジ−あるいはトリフェニルメタンジイソシアネート、およびジ−あるいはトリフェニルエタンジイソシアネートとしては、ジフェニルメタン−4,4′−ジイソシアネート、2,2′−ジメチルジフェニルメタン−4,4′−ジイソシアネート、ジフェニルジメチルメタン−4,4′−ジイソシアネート、2,5,2′,5′−テトラメチルジフェニルメタン−4,4′−ジイソシアネート、3,3′−ジメトキシジフェニルメタン−4,4′−ジイソシアネート、4,4′−ジメトキシフェニル−3,3′−ジイソシアネート、4,4′−ジエトキシフェニルメタン−3,3′−ジイソシアネート、2,2′−ジメチル−5,5′−ジメトキシジフェニルメタン−4,4′−ジイソシアネート、3,3−ジクロロジフェニルジメチルメタン−4,4′−ジイソシアネート、ベンゾフェノン−3,3′−ジイソシアネート、α,β−ジフェニルエタン−2,4−ジイソシアネート、3−ニトロトリフェニルメタン−4,4′−ジイソシアネート、4−ニトロトリフェニルメタン−4,4′−ジイソシアネート等、またはその誘導体が挙げられる。
【0032】
トリイソシアネート類としては1−メチルベンゼン−2,4,6−トリイソシアネート、1,3,5−トリメチルベンゼン−2,4,6−トリイソシアネート、ナフタリン−1,3,7−トリイソシアネート、ビフェニル−1,3,7−トリイソシアネート、ジフェニルメタン−2,4,4′−トリイソシアネート、3−メチルジフェニルメタン−4,6,4′−トリイソシアネート、トリフェニルメタン−4,4′,4″−トリイソシアネート、ジフェニル−4,4′−ジイソシアナトカルバミン酸クロリド、または誘導体が挙げられる。
【0033】
本発明にあっては、特に、ジフェニルメタン−4,4′−ジイソシアネート(MDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ノルボルナンジイソシアネート(NBDI)、ジシクロヘキシルメタン−4,4′−ジイソシアネート(水素化MDI)、p−キシリレンジイソシアネート、m−キシリレンジイソシアネート(XDI)、p−フェニレンジイソシアネート、p−テトラメチルキシリレンジイソシアネート、m−テトラメチルキシリレンジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネート、1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン(水素化XDI)、2,4−トリレンジイソシアネート(TDI)等の脂環式炭化水素や芳香族炭化水素を有するジイソシアネート類が好ましく、更にこれらのポリイソシアネート類の混合物を使用するのが好ましい。
【0034】
また、ポリイソシアネートとして上記式(1)で示されるジイソシアネート類を使用すると、粉砕性に優れるポリマーとでき、乾式トナーとする際の粉砕工程における生産性を向上できる。上記式(1)で示されるジイソシアネート類としては、具体的には、ジフェニルメタン−4,4′−ジイソシアネート、2,2′−ジメチルジフェニルメタン−4,4′−ジイソシアネート、3,3′−ジメトキシジフェニルメタン−4,4′−ジイソシアネート、3,3′−ジクロロジフェニルメタン−4,4′−ジイソシアネート、α,β−ジジフェニルエタン−4,4′−ジイソシアネート等、またはその誘導体が挙げられ、また、これらのポリイソシアネート類の混合物を使用するのが好ましい。
【0035】
上記式(1)で示されるポリイソシアネート類は、その基本骨格として2つの芳香族環がアルキレン基を介して結合した構造を有しており、本成分をハードセグメントとして使用することで、バインダーポリマーにおける分子鎖のフレキシビィリティを小さくでき、リジッドな構造となるため、粉砕性に優れるものと考えられる。また、基本骨格として2つの芳香族環がアルキレン基を介して結合した構造を有することにより分子間凝集力を高めることができるものと考えられ、高温オフセット性を抑えることが可能である。
【0036】
また、ポリイソシアネートとして脂環式ジイソシアネート化合物を使用すると、乾式トナーとする際に、耐光性に優れ、画像の長期保存に際して退色のないものとできる。脂環式ジイソシアネート化合物は環状脂肪族炭化水素構造を有するため、光や熱による劣化が抑えられるものと考えられる。また、得られるバインダーポリマーはリジッドな構造で粉砕性に優れるものであり、乾式トナーとする際の粉砕、分級工程における生産性を向上できる。
【0037】
脂環式ジイソシアネート化合物は、環式脂肪族炭化水素、または多環式脂肪族炭化水素に2個のイソシアネート基が直接またはアルキレン基を介して結合した構造を有し、例えば構造式
【0038】
【化7】
で示されるイソホロンジイソシアネート、また、ω,ω′−1,2−ジメチルシクロヘキサンジイソシアネート、ω,ω′−1,4−ジメチルシクロヘキサンジイソシアネート、3,5−ジメルシクロヘキサン−1−メチルイソシアネート−2−プロピルイソシアネートが挙げられる。
【0041】
また、例えば下記構造式
【化9】
で示されるノルボルナンジイソシアネートが挙げられる。
【0042】
R4 がエチレン基でnが0の場合としては、2,5(6)−ジ(イソシアナトメチル)ビシクロ〔2,2,2〕オクタン、2−イソシアナトメチル−5(6)−イソシアナトエチル−ビシクロ〔2,2,2〕オクタン、2−イソシアナトメチル−5(6)−イソシアナトプロピル−ビシクロ〔2,2,2〕オクタン、2−イソシアナトメチル−5(6)−イソシアナトブチル−ビシクロ〔2,2,2〕オクタン、2−イソシアナトメチル−5(6)−イソシアナトペンチル−ビシクロ〔2,2,2〕オクタン、2,5(6)−ジ(イソシアナトエチル)ビシクロ〔2,2,2〕オクタン、2−イソシアナトエチル−5(6)−イソシアナトプロピル−ビシクロ〔2,2,2〕オクタン、2−イソシアナトエチル−5(6)−イソシアナトブチル−ビシクロ〔2,2,2〕オクタン、2−イソシアナトエチル−5(6)−イソシアナトペンチル−ビシクロ〔2,2,2〕オクタン等が挙げられる。
【0043】
R4 がメチレン基でnが1の場合としては、3(4),8(9)−ジ(イソシアナトメチル)トリシクロ〔5,2,1,02.6 〕デカン、3(4)−イソシアナトメチル−8(9)−イソシアナトエチル−トリシクロ〔5,2,1,02.6 〕デカン、3(4)−イソシアナトメチル−8(9)−イソシアナトプロピル−トリシクロ〔5,2,1,02.6 〕デカン、3(4)−イソシアナトメチル−8(9)−イソシアナトブチル−トリシクロ〔5,2,1,02.6 〕デカン、3(4)−イソシアナトメチル−8(9)−イソシアナトペンチル−トリシクロ〔5,2,1,02.6 〕デカン、3(4),8(9)−ジ(イソシアナトエチル)トリシクロ〔5,2,1,02.6 〕デカン、3(4)−イソシアナトエチル−8(9)−イソシアナトプロピル−トリシクロ〔5,2,1,02.6 〕デカン、3(4)−イソシアナトエチル−8(9)−イソシアナトブチル−トリシクロ〔5,2,1,02.6 〕デカン、3(4)−イソシアナトエチル−8(9)−イソシアナトペンチル−トリシクロ〔5,2,1,02.6 〕デカン等が挙げられる。
【0044】
一般に、ポリウレタン合成やポリエステル合成は、逐次反応のため、分子量分布の狭いポリマーが得られるが、多活性水素化合物とのウレタン反応において、例えばイソホロンジイソシアネートの場合には分子量分布をさらに狭くすることが可能なため、加熱時の溶融が非常に短時間で起こり、そのためシャープメルト性を実現でき、バインダーポリマーの樹脂設計に際して自由度を増すことができる。その詳細な理由は不明であるが、イソホロンジイソシアネートは第1級のイソシアネート基と第2級のイソシアネート基をもち、それぞれのイソシアネート基の反応性が異なることにより、反応に際して選択性を生じることによるものと考えられる。
【0045】
イソホロンジイソシアネートと他のポリイソシアネートを併用する場合、イソホロンジイソシアネートの配合割合は、全イソシアネート成分中60重量%以下とするとよい。他のポリイソシアネートが多すぎると耐光性、シャープメルト性の効果が低下する。
【0046】
次に、多活性水素化合物としては、ポリオール類等が例示される。ポリオール類としては、水添ビスフェノールA、ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ポリ(カプロラクトンポリオール)、ポリ(ヘキサメチレンカーボネート)、ビス(2−ヒドロキシエチル)テレフタレート、シクロヘキサンジメタノール、ジメチロールプロピオン酸、ジメチロールブタン酸、ポリエチレンアジペート、ポリプロピレンアジペート、ポリヘキサメチレンアジペート等が例示される。
【0048】
また、多活性水素化合物として、上記式(3)で示されるポリオキシアルキレンビスフェノールAエーテル化合物を使用して乾式トナーとすると、粉砕性に優れる乾式トナーとできる。上記式(3)で示されるポリオキシアルキレンビスフェノールAエーテル化合物としては、例えば、ビスフェノールAのエチレンオキサイド2〜12モル付加物(以下、EO付加物)、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド2〜12モル付加物(以下、PO付加物)が例示されるが、これらを単独で、もしくは両者を混合して使用できる。さらには、EO基あるいはPO基の繰り返し単位数が異なる化合物を2種以上混合して用いてもよい。両者を混合して用いる場合、その混合比率(モル比)は、EO付加物/PO付加物=8:2〜1:9、好ましくは8:2〜2:8、更に好ましくは7:3〜4:6である。
【0049】
また、式(3)におけるRは同一でも、相違してもよく、一方がエチレン基で他方がプロピレン基でもよい。また、EO基、PO基はその繰り返し単位数により、バインダーポリマーとした際に物性が変化する。x+yの平均値は2〜12、好ましくは2〜4であり、繰り返し単位数がこれより大きいと、ガラス転移温度の低下や粉砕性の悪化を招くので好ましくなく、小さすぎると強度低下を来たし、折れ剥がれ強度が低下する。また、EO成分の組成比を高めると定着強度(折れ剥がれ強度)を向上させることができるが、ガラス転移温度の低下や粉砕性の悪化を招き、反対に、PO成分の組成比を高めると粉砕性は向上するが、定着強度(折れ剥がれ強度)は低下する。また、ポリオキシアルキレンビスフェノールAエーテル化合物における水酸基価は、100〜350KOHmg/g、好ましくは200〜290KOHmg/gである。
【0050】
式(3)で示されるポリオキシアルキレンビスフェノールAエーテル化合物は、ビスフェノールAを基本骨格とすることで、ポリイソシアネートとの反応物であるバインダーポリマーとした際に、分子鎖のフレキシビィリティが小さく、リジッドな構造となるものと考えられ、乾式トナーとした時の粉砕性に優れるものとなると考えられる。
【0051】
本発明のバインダーポリマーは、その数平均分子量(Mn)が1,500〜20,000と中程度であり、その性状は構成成分であるポリイソシアネート類や多活性水素化合物の化学構造に依存するところが大きい。上記のポリイソシアネート類にあっても数種類のポリイソシアネートの混合物を使用したり、また、多活性水素化合物にしても数種類の多活性水素化合物の混合物を使用するとよく、その組み合わせによりバインダーポリマーとしての特性をコントロールすることができる。例えば、脂環式ポリイソシアネートと芳香族ポリイソシアネートとの混合物、また、ビスフェノールAのエチレンオキシド付加物とビスフェノールAのプロピレンオキシド付加物との混合物等が好ましく例示される。
【0052】
ポリイソシアネート類と多活性水素化合物の配合割合は、ポリイソシアネートにおけるイソシアネート基数に対する多活性水素化合物における活性水素基数の割合(NCO/活性水素)が0.5〜1.0、好ましくは0.7〜1.0の範囲で反応させるとよい。
【0053】
バインダーポリマーの製造にあたっては、多活性水素化合物とポリイソシアネート類を、温度30℃〜180℃、好ましくは30℃〜140℃で、大気圧下、無溶剤下で、数分から数十時間、バルク重合させるとよい。触媒としては、例えばジブチルスズジクロライド、ジメチルスズジクロライド、オクチル酸スズ、トリフェニルアンモニウムジクロライド、トリエチルアミン、N,N−ジメチルシクロヘキシルアミン、トリエチレンジアミン、ジメチルアミノエタノール等が例示される。
【0054】
本発明におけるバインダーポリマー製造方法は、容器中でのバルク重合により製造してもよいが、溶液重合のごとく溶剤を必要とせず、また、重縮合反応のごとく副生物を生じないので、溶剤や副生水の除去操作が不要であるので、多活性水素化合物とポリイソシアネート類との反応を無溶剤下で行うことができ、効率のよい連続生産が可能である。
【0055】
バインダーポリマー製造の連続方法について、図1、図2により説明する。図1は、ベルト方式での反応装置であり、図中、1はコンベア、2は反応炉、3は計量供給機、4は混合機を示す。ベルト方式での反応装置にあっては、まず、計量供給機3により多活性水素化合物とポリイソシアネート類の供給量がそれぞれ所定の割合となるように計量された後、混合機4により混合され、原料混合物がコンベア1上に供給される。コンベア1は、反応容器をベルト状とした構造とし、また、反応炉2はトンネル状構造とするとよい。コンベア1は、反応炉2の入口にあって原料混合物の供給を受け、出口にあって反応生成物を排出するように反応炉2中を回転駆動される。また、反応炉2内にあっては、原料混合物が反応温度である30℃〜180℃となるように制御される。反応炉2の長さやコンベア1の移動速度は、重合反応を促進させるために必要な条件に応じて適宜設定される。また、反応を完結させるために、コンベア1から排出された反応生成物は、大気炉中で60℃〜180℃、15分〜10時間で熱処理を行ってもよい。こうして得られたバインダーポリマーは、顔料を含む添加剤と共に二軸混練機等により混練され、粉砕・分級工程を経てトナーとされる。
【0056】
図2は、二軸押出反応機を使用した反応装置であり、図中、10は二軸押出反応機(バレル)、11は原料供給口、12はサイドフィーダー、13は計量供給機、14は生成物排出口を示す。二軸押出反応機を使用した反応装置にあっては、計量供給機13により多活性水素化合物とポリイソシアネート類の供給量がそれぞれ所定の割合となるように計量された後、原料供給口11から1〜10kg/Hrの割合でバレル中に供給される。バレル10は、L/Dが5〜150で、入り口温度50℃〜250℃、中間温度30℃〜250℃、出口温度30℃〜250℃として、滞留時間1〜60minで操作されるとよい。二軸押出反応機により製造されたバインダーポリマーは、反応を完結させるために、大気炉中60℃〜180℃、15分〜10時間の熱処理を行ってもよい。こうして得られたバインダーポリマーは、顔料、荷電制御剤等の添加剤と共に二軸混練機等により混練され、粉砕・分級工程を経てトナーとされる。
【0057】
なお、上記のバインダーポリマー製造にあっては、二軸押出反応機は重合反応のみに使用したが、原料供給口11からサイドフーダー12の間で重合反応を行わせ、サイドフィーダー12から荷電制御剤、顔料等の添加剤をそれぞれ所定量供給して、バインダーポリマー、荷電制御剤、顔料からなる混練物を生成物排出口14から排出させてもよい。この際、バインダーポリマーの重合度等への影響を避ける観点から、荷電制御剤、顔料の含水率は低く制御されるとよく、またその構造中にポリイソシアネート類との反応性基を有しないものとするとよい。
【0058】
本発明におけるバインダーポリマーは、ポリスチレンを基準としたときの数平均分子量(Mn)が1,500〜20,000、好ましくは2,000〜10,000、更に好ましくは3,000〜8,000のものである。数平均分子量(Mn)が1,500より小さいと、低温定着性に優れるものの、着色剤の保持性や耐フィルミング性、耐オフセット性、定着像強度、保存性に劣るものであり、また、20,000より大きいと低温定着性に劣るものとなり、結着樹脂として単独では使用できないものとなる。
【0059】
また、重量平均分子量(Mw)は3,000〜300,000、好ましくは5,000〜50,000、更に好ましくは8,000〜20,000であり、Mw/Mnが1.5〜20、好ましくは1.8〜10、更に好ましくは1.8〜5である。耐オフセット性と溶融特性を両立させるために、通常は樹脂のMw/Mnを大きくする、つまりブロードな分子量分布を有するように設計するか、または、低分子量体と高分子量体とを別途作製しブレンドする手法がとられているが、Mw/Mnを大きくしたり、ブレンド物とすると、シャープに溶融しないため透明性が低下し、特にカラー画像の画質が低下するという問題がある。これに対して、本発明のバインダーポリマーは、分子量分布を狭いものとすることによりシャープな溶融特性を示し、透明性に優れ、高画質のカラー画像を得ることができるものであり、また、そのウレタン結合の大きな分子間凝集エネルギーにより、熱溶融時に内部凝集力が維持され、高温オフセット性に優れるものとできる。
【0060】
バインダーポリマーにおける分子量を制御するには、ポリイソシアネートにおけるイソシアネート基数に対する多活性水素化合物における活性水素基数の割合(NCO/活性水素)を小さくすれば低分子量化でき、また、等モル量に近づけると高分子量化できるので、適宜、ポリイソシアネートと多活性水素化合物の反応モル数を制御することにより容易に制御できる。
【0061】
なお、本発明のバインダーポリマーの物性に影響を与えない範囲で鎖伸長剤を適宜使用してもよい。鎖伸長剤としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、ビス−(β−ヒドロキシ)ベンゼン、トリメチロールプロパン等が挙げられる。
【0062】
本発明のバインダーポリマーは、フロー軟化点(Tm)として90℃〜140℃、好ましくは90℃〜120℃、さらに好ましくは100℃〜110℃の範囲にある。フロー軟化点(Tm)が90℃より低いと耐フィルミング性に劣るものとなり、また、140℃より高いと低温定着性に劣るものとなる。また、ガラス転移温度(Tg)は50℃〜90℃、好ましくは55℃〜80℃、さらに好ましくは60℃〜70℃の範囲にあるものである。ガラス転移温度(Tg)が50℃より低いと保存性に劣るものとなり、また、90℃より高いとそれにともなってTmが上昇し、低温定着性に劣るものとなる。
【0063】
本発明におけるバインダーポリマーは、分子間結合力が大きく、高結晶性ポリマーであるため、分子量を低下させTmを下げる分子設計をした時のTgの低下幅を小さくすることができるので、低Tmと高Tgを両立させることができる。また、本発明におけるバインダーポリマーは、50%流出点における溶融粘度が3×103 〜1.5×104 Pa・sとでき、オイルレス定着用トナーとして適したものとできる。
【0064】
本発明のバインダーポリマーには、他のバインダー樹脂をバインダーポリマーの性状を損なわない範囲で添加してもよい。他のバインダー樹脂としては、バインダーポリマーを製造する際に共存させてもよいが、製造後に混練してもよい。本発明のバインダーポリマーを製造する際に共存させる場合には、ポリイソシアネート類との反応性基を含有しない樹脂が好ましい。
【0065】
他のバインダー樹脂としては、例えばポリスチレン、ポリ−α−メチルスチレン、クロロポリスチレン、スチレン−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−塩化ビニル共重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−α−クロルアクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体等のスチレン樹脂でスチレン又はスチレン置換体を含む単重合体又は共重合体、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン変成エポキシ樹脂、シリコーン変成エポキシ樹脂、塩化ビニル樹脂、ロジン変成マレイン酸樹脂、フェニール樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、アイオノマー樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ケトン樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合体、キシレン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂等を単独又は混合して使用できる。
【0066】
本発明の乾式トナーは、上記で製造されるバインダーポリマーと必要に応じて添加される他の樹脂からなる結着樹脂(あわせて結着樹脂という)および着色剤、荷電制御剤からなる。
【0067】
着色剤としては、以下に示すような、有機ないし無機の各種、各色の顔料、染料が使用可能である。黒色顔料としては、カーボンブラック、酸化銅、四三酸化鉄、二酸化マンガン、アニリンブラック、活性炭などがある。黄色顔料としては、黄鉛、亜鉛黄、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、ミネラルファストイエロー、ニッケルチタンイエロー、ネーブルスエロー、ナフトールエローS、バンザーイエローG、バンザーイエロー10G、ベンジジンエローG、ベンジジンエローGR、キノリンエローレーキ、パーマネントエローNCG、タートラジンレーキなどがある。橙色顔料としては、赤色黄鉛、モリブデンオレンジ、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、インダスレンブリリアントオレンジRK、ベンジジンオレンジG、インダスレンブリリアントオレンジGKMなどがある。赤色系顔料としては、ベンガラ、カドミウムレッド、鉛丹、硫化水銀、カドミウム、パーマネントレッド4R、リソールレッド、ピロゾロンレッド、ウオッチングレッド、カルシウム塩、レーキレッドD、ブリリアントカーミン6B、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン3Bなどがある。紫色顔料としては、マンガン紫、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキなどがある。青色顔料としては、紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー部分塩素化物、ファーストスカイブルー、インダスレンブルーBCなどがある。緑色顔料としては、クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンB、マラカイトグリーンレーキ、ファイナルイエローグリーンGなどがある。白色顔料としては、亜鉛華、酸化チタン、アンチモン白、硫化亜鉛などがある。体質顔料としては、バライト粉、炭酸バリウム、クレー、シリカ、ホワイトカーボン、タルク、アルミナホワイトなどがある。また、塩基性、酸性、分散、直接染料などの各種染料としては、ニグロシン、メチレンブルー、ローズベンガル、キノリンイエロー、ウルトラマリンブルーなどがある。
【0068】
また、透光性カラートナーとして用いる場合は、着色剤としては、以下に示すような、各種、各色の顔料、染料が使用可能である。黄色顔料としては、C.I.10316(ナフトールイエローS)、C.I.11710(ハンザエロー10G)、C.I.11660(ハンザエロー5G)、C.I.11670(ハンザエロー3G)、C.I.11680(ハンザエローG)、C.I.11730(ハンザエローGR)、C.I.11735(ハンザエローA)、C.I.11740(ハンザエローNR)、C.I.12710(ハンザエローR)、C.I.12720(ピグメントイエローL)、C.I.21090(ベンジジンエロー)、C.I.21095(ベンジジンエローG)、C.I.21100(ベンジジンエローGR)、C.I.20040(パーマネントエローNCG)、C.I.21220(バルカンファストエロー5)、C.I.21135(バルカンファストエローR)などがある。赤色顔料としては、C.I.12055(スターリンI)、C.I.12075(パーマネントオレンジ)、C.I.12175(リソールファストオレンジ3GL)、C.I.12305(パーマネントオレンジGTR)、C.I.11725(ハンザエロー3R)、C.I.21165(バルカンファストオレンジGG)、C.I.21110(ベンジジンオレンジG)、C.I.12120(パーマネントレッド4R)、C.I.1270(パラレッド)、C.I.12085(ファイヤーレッド)、C.I.12315(ブリリアントファストスカーレット)、C.I.12310(パーマネントレッドF2R)、C.I.12335(パーマネントレッドF4R)、C.I.12440(パーマネントレッドFRL)、C.I.12460(パーマネントレッドFRLL)、C.I.12420(パーマネントレッドF4RH)、C.I.12450(ライトファストレッドトーナーB)、C.I.12490(パーマネントカーミンFB)、C.I.15850(ブリリアントカーミン6B)などがある。また、青色顔料としては、C.I.74100(無金属フタロシアニンブルー)、C.I.74160(フタロシアニンブルー)、C.I.74180(ファーストスカイブルー)などがある。
【0069】
これらの着色剤は、単独であるいは複数組合せて用いることができるが、結着樹脂100重量部に対して、1〜20重量部、好ましくは2〜10重量部使用することが望ましい。20重量部より多いとトナーの定着性および透明性が低下し、一方、1重量部より少ないと所望の画像濃度が得られない虞れがある。
【0070】
また、本発明の乾式トナーにあっては、バインダーポリマーが熱溶融特性に優れることにより離型剤を不要とするが、添加する場合には、結着樹脂100重量部に対して0〜3重量部程度であり、オイルレス定着を可能とする。
【0071】
離型剤としては、具体的にはパラフィンワックス、ポリオレフィンワックス、芳香族基を有する変性ワックス、脂環基を有する炭化水素化合物、天然ワックス、炭素数12以上の長鎖炭化水素鎖〔CH3(CH2)11またはCH3(CH2)12以上の脂肪族炭素鎖〕を有する長鎖カルボン酸、そのエステル、脂肪酸金属塩、脂肪酸アミド、脂肪酸ビスアミド等を例示し得る。異なる低軟化点化合物を混合して用いても良い。具体的には、パラフィンワックス(日本石油製)、パラフィンワックス(日本精蝋製)、マイクロワックス(日本石油製)、マイクロクリスタリンワックス(日本精蝋製)、硬質パラフィンワックス(日本精蝋製)、PE−130(ヘキスト製)、三井ハイワックス110P(三井石油化学製)、三井ハイワックス220P(三井石油化学製)、三井ハイワックス660P(三井石油化学製)、三井ハイワックス210P(三井石油化学製)、三井ハイワックス320P(三井石油化学製)、三井ハイワックス410P(三井石油化学製)、三井ハイワックス420P(三井石油化学製)、変性ワックスJC−1141(三井石油化学製)、変性ワックスJC−2130(三井石油化学製)、変性ワックスJC−4020(三井石油化学製)、変性ワックスJC−1142(三井石油化学製)、変性ワックスJC−5020(三井石油化学製)、密ロウ、カルナバワックス、モンタンワックス等を挙げることができる。脂肪酸金属塩として、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、オレイン酸亜鉛、パルミチン酸亜鉛、パルミチン酸マグネシウム等がある。
【0072】
ポリオレフィン系ワックスとしては、例えば低分子量ポリプロピレン、低分子量ポリエチレン、あるいは酸化型のポリプロピレン、酸化型のポリエチレン等が挙げられる。ポリオレフィン系ワックスの具体例としては、例えば、Hoechst Wax PE520、Hoechst Wax PE130、Hoechst Wax PE190(ヘキスト社製)、三井ハイワックス200、三井ハイワックス210、三井ハイワックス210M、三井ハイワックス220、三井ハイワックス220M(三井石油化学工業社製)、サンワックス131−P、サンワックス151−P、サンワックス161−P(三洋化成工業社製)などのような非酸化型ポリエチレンワックス、Hoechst Wax PED121、Hoechst Wax PED153、Hoechst Wax PED521、Hoechst Wax PED522、同Ceridust 3620 、同Ceridust VP130、同Ceridust VP5905、同Ceridust VP9615A、同Ceridust TM9610F、同 Ceridust 3715 (ヘキスト社製)、三井ハイワックス420M(三井石油化学工業社製)、サンワックスE−300、サンワックスE−250P(三洋化成工業社製)などのような酸化型ポリエチレンワックス、Hoechist Wachs PP230(ヘキスト社製)、ビスコール330−P、ビスコール550−P、ビスコール660P(三洋化成工業社製)などのような非酸化型ポリプロピレンワックス、ビスコールTS−200(三洋化成工業社製)などのような酸化型ポリプロピレンワックスなどが例示される。これらの離型剤は、単独であるいは複数種組合せて使用することができる。必要に応じて添加される離型剤としては、セイコーインスツルメント(株)製「DSC120」で測定されるDSC吸熱曲線における吸熱メインピーク値である軟化点(融点)が40〜130℃、好ましくは50〜120℃のものを使用するとよい。
【0073】
荷電制御剤としては、摩擦帯電により正または負の荷電を与え得るものであれば、特に限定されず有機あるいは無機の各種のものを用いることができる。
【0074】
正荷電制御剤としては、例えば、ニグロシンベースEX(オリエント化学工業(株)製)、第4級アンモニウム塩P−51(オリエント化学工業(株)製)、ニグロシン ボントロンN−01(オリエント化学工業(株)製)、スーダンチーフシュバルツBB(ソルベントブラック3:Colr Index 26150)、フェットシュバルツHBN(C.I.NO.26150)、ブリリアントスピリッツシュバルツTN(ファルベン・ファブリッケン・バイヤ社製)、ザボンシュバルツX(ファルベルケ・ヘキスト社製)、さらにアルコキシ化アミン、アルキルアミド、モリブデン酸キレート顔料などが挙げられる。中でも第4級アンモニウム塩P−51が好ましい。
【0075】
また、負荷電制御剤としては、例えば、オイルブラック(Color Index 26150)、オイルブラックBY(オリエント化学工業(株)製)、ボントロンS−22(オリエント化学工業(株)製)、サリチル酸金属錯体E−81(オリエント化学工業(株)製)、チオインジゴ系顔料、銅フタロシアニンのスルホニルアミン誘導体、スピロンブラックTRH(保土谷化学工業(株)製)、ボントロンS−34(オリエント化学工業(株)製)、ニグロシンSO(オリエント化学工業(株)製)、セレスシュバルツ(R)G(ファルベン・ファブリケン・バイヤ社製)、クロモーゲンシュバルツETOO(C.I.NO.14645)、アゾオイルブラック(R)(ナショナル・アニリン社製)などが挙げられる。中でも、サリチル酸金属錯体E−81が好ましい。
【0076】
これらの荷電制御剤は、単独であるいは複数種組合せて使用することができるが、結着樹脂に添加する荷電制御剤の添加量は、結着樹脂100重量部に対して0.001〜5重量部であり、好ましくは0.001〜3重量部である。
【0077】
その他、着色樹脂粒子には磁性粒子、分散剤等の添加剤を適宜添加してもよい。
【0078】
本発明の乾式トナーは、バインダーポリマーの重合に際して記載したように、バインダーポリマー、着色剤、荷電制御剤、必要に応じて添加される離型剤等の内添剤を混練・溶融により分散させた後、微粉砕手段により粉砕・分級して得られるが、その流動性を向上させる為に、流動性向上剤を外添してもよい。
【0079】
流動性向上剤としては、有機系微粉末または無機系微粉末を用いることができる。例えばフツ素系樹脂粉末、すなわちフツ化ビニリデン微粉末、ポリテトラフルオロエチレン微粉末、アクリル樹脂系微粉末など;又は脂肪酸金属塩、すなわちステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸鉛など;又は金属酸化物、すなわち酸化鉄、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化亜鉛など;又は微粉末シリカ、すなわち湿式製法シリカ、乾式製法シリカ、それらシリカにシランカツプリング剤、チタンカツプリング剤、シリコンオイルなどにより表面処理をほどこした処理シリカなどがあり、これらは1種或いは2種以上の混合物で用いられる。
【0080】
好ましい流動性向上剤としては、ケイ素ハロゲン化合物の気相酸化法により生成された微粉体であり、いわゆる乾式法シリカ又はヒユームドシリカと称されるもので、従来公知の技術によって製造されるものである。例えば四塩化ケイ素ガスの酸水素焔中における熱分解酸化反応を利用するもので、基礎となる反応式は次の様なものである。
【0081】
SiCl4+2H2+O2→SiO2+4HCl
又、この製造工程において、例えば塩化アルミニウム又は塩化チタンなど他の金属ハロゲン化合物をケイ素ハロゲン化合物と共に用いる事によってシリカと他の金属酸化物の複合微粉体を得る事も可能であり、それらも包含する。その粒径は平均の一次粒径として、0.001〜2μmの範囲内である事が望ましく、特に好ましくは、0.002〜0.2μmの範囲内のシリカ微粉体を使用するのが良い。
【0082】
本発明に用いられるケイ素ハロゲン化合物の気相酸化法により生成された市販のシリカ微粉体としては、例えば以下の様な商品名で市販されているものがある。日本アエロジル社製の「AEROSIL 130」、以下、同 200、 300、 380、 TT600、MOX170、 MOX80、 COK84等が挙げられ、また、CABOT Co.社製の「Ca−O−SiL M-5 」、以下、同 MS−7、MS−75、HS−5、EH−5等が挙げられ、また、WACKER−CHEMIE GMBH社製の「Wacker HDK N 20 V15 」、以下、同 N20E、 T30、 T40、ダウコーニングCo.社の「D−C Fine Silica」、Fransil社の「Fransol」等が挙げられる。
【0083】
さらには、該ケイ素ハロゲン化合物の気相酸化により生成されたシリカ微粉体に疎水化処理した処理シリカ微粉体を用いることがより好ましい。該処理シリカ微粉体において、メタノール滴定試験によって測定された疎水化度が30〜80の範囲の値を示すようにシリカ微粉体を処理したものが特に好ましい。疎水化方法としてはシリカ微粉体と反応、あるいは物理吸着する有機ケイ素化合物などで化学的に処理することによって付与される。好ましい方法としては、ケイ素ハロゲン化合物の上記気相酸化により生成されたシリカ微粉体を有機ケイ素化合物で処理する。
【0084】
その様な有機ケイ素化合物の例は、ヘキサメチレンジシラザン、トリメチルシラン、トリメチルクロルシラン、トリメチルエトキシシラン、ジメチルジクロルシラン、メチルトリクロルシラン、アリルジメチルクロルシラン、アリルフエニルジクロルシラン、ベンジルジメチルクロルシラン、ブロムメチルジメチルクロルシラン、α−クロルエチルトリクロルシラン、β−クロルエチルトリクロルシラン、クロルメチルジメチルクロルシラン、トリオルガノシリルメルカプタン、トリメチルシリルメルカプタン、トリオルガノシリルアクリレート、ビニルジメチルアセトキシシラン、ジメチルエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジフエニルジエトキシシラン、ヘキサメチルジシロキサン、1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサン、1,3−ジフエニルテトラメチルジシロキサンおよび1分子当り2から12個のシロキサン単位を有し末端に位置する単位にそれぞれ1個宛のSiに結合した水酸基を有するジメチルポリシロキサン等がある。これらは1種あるいは2種以上の混合物で用いられる。
【0085】
その処理シリカ微粉体の粒径としては0.003〜0.1μmの範囲、さらに好ましくは0.005〜0.05の範囲のものを使用するのが良い。市販品としては、タラノツクス−500(タルコ社)、AEROSIL R−972(日本アエロジル社)などがある。
【0086】
流動性向上剤の添加量としては、該樹脂粒子100重量部に対して0.01〜5重量部、好ましくは0.1〜3重量部である。0.01重量部未満では流動性向上に効果はなく、5重量部を超えるとカブリや文字のにじみ、機内飛散を助長する。
【0087】
本発明の乾式トナーの製造方法は、バインダーポリマー(結着樹脂)の製造に際して上述したが、基本的には次の各工程よりなる。
(1)原料の均一混合工程
結着樹脂、着色剤、荷電制御剤等の添加剤を所定量ヘンシェルミキサー20B(三井鉱山(株))に投入し、均一混合する。その際、結着樹脂と着色剤からなるマスターバッチを調製しておき、該マスターバッチと希釈用の結着樹脂、荷電制御剤等の添加剤を均一混合してもよい。マスターバッチの配合割合は、結着樹脂:着色剤=90:10〜50:50(重量部)であり、好ましくは80:20〜60:40(重量部)てあり、トナー粒子作製にあたっての配合例としては、結着樹脂100重量部に対して、マスターバッチ着色剤20〜60重量部、好ましくは30〜50重量部、荷電制御剤5重量部以下、好ましくは3重量部以下であり、その他分散剤等の添加剤を適量内添してもよい。
【0088】
(2)結着樹脂中への各添加剤の分散固定化工程
均一に混合した後、二軸混練押出機(池貝化成(株)製PCM−30)を使用して溶融混練し、結着樹脂中に各添加剤を分散固定化する。溶融混練手段としては、他に「TEM−37」(東芝機械(株))、「KRCニーダー」((株)栗本鉄工所)等の連続式混練機や加熱・加圧ニーダーのようなバッチ式混練機等が挙げられる。
【0089】
(3)粉砕工程
混練物を粗粉砕して粒度調整をした後、ジェット粉砕機「200AFG」(ホソカワミクロン(株))または「IDS−2」(日本ニューマチック工業(株))を使用し、ジェットエアーによる衝突粉砕により、微粉砕し、平均粒子径1〜8μmのものとする。粉砕手段としては他に、機械式粉砕機ターボミル(川崎重工(株))、スーパーローター(日清エンジニアリング(株))等が挙げられる。
【0090】
(4)分級工程
微粉を除去し、粒径分布のシャープ化を目的として、風力又はローター回転による粒度調整を風力分級装置「100ATP」(ホソカワミクロン(株))又は「DSX−2」(日本ニューマチック工業(株))又は「エルボージェット」(日鉄鉱業(株))等を使用して行なう。
【0091】
(5) 外添処理工程
得られた着色樹脂粒子と流動化剤を、所定量ヘンシェルミキサー20B(三井鉱山(株))に投入し均一混合し、乾式トナーとする。
【0092】
このようにして得られる乾式トナーとして、平均粒径は、3〜10μm、好ましくは5〜8μmとするとよく、これにより高精細化を可能とする。また、例えば熱風処理等により円形度を、0.93〜0.99、好ましくは0.94〜0.98のものとするとよく、これにより、流動性、クリーニング性に優れるものとできる。
【0093】
【実施例】
以下、実施例により本発明を説明するが、明細書や実施例で記載する各種評価手法は下記の通りである。
【0094】
▲1▼ 非オフセット領域
一成分系現像方式を採用した市販のレーザープリンタ(IBM4019)を用いて、未定着の画像サンプルを採取する。採取するサンプルのベタについては、トナー付着量を0.30〜0.55mg/cm2 に調整した。
【0095】
コニカ(株)製レーザープリンタ(KL2010)の定着器(背面加熱方式で、定着ローラーはPFAチューブ採用、ニップ通過時間60msec)を用いて、定着ローラの表面温度を変化させながら、未定着の画像サンプルを通紙し、定着後のサンプルのオフセット発生の有無を目視で評価する。
【0096】
▲2▼ 耐久試験
市販のレーザープリンタ(IBM4019)の現像器にトナーをセットした後、無補給でエージングを行ない、部材へのフィルミングが発生するまでの時間を測定する。
【0097】
▲3▼ 保存性試験
トナーをガラス製サンプル瓶に入れ、これを55℃恒温槽中で24時間保持した後の、凝集状態を目視により下記の3段階で評価する。
○ : 全く変化なし
△ : 若干凝集が見られるが実用的なレベル
× : 凝集が著しく、実用不可。
【0098】
▲4▼ 分子量分布の測定
樹脂またはトナー5mgを5gのTHFに溶解し、樹脂成分以外のコンタミ物質を除去するため、ポアサイズ0.2μmのメンブランフィルターを通して、GPC用サンプルを調製する。顔料およびワックスが添加されているトナーについては、THF溶解液を遠心機にかけて遠心分離し、樹脂成分の溶解しているTHF層を分取した後、さらにポアサイズ0.2μmのメンブランフィルターを通して、GPC用サンプルを調製する。
【0099】
こうして調製したサンプルを、GPCを用いて、下記条件にて測定する。
カラム : トーソーTSKgel−GMHHR−M
カラム温度 : 30℃
溶媒 : THF
流速 : 1.0ml/min.
検出器 : UV検出器(254nm)
標準試料 : 単分散ポリスチレン標準試料。
【0100】
▲5▼ ガラス転移点(Tg)
樹脂またはトナー10mgをアルミニウム製セルにパッキングし、セイコーインスツルメント(株)製「DSC120」を用いて下記の条件で測定する。
測定温度 : 0〜200℃
昇温速度 : 10℃/min
Tg : 2度目の昇温時のDSC曲線より読み取る。
【0101】
▲6▼ フロー軟化点(Tm)
樹脂またはトナー1.0gをペレット状に加圧成形してサンプルとし、(株)島津製作所製「フローテスターCFT−500D」を用いて、下記条件にて測定する。
昇温速度 : 5℃/min
シリンダー圧力 : 2.0MPa
ダイ穴径 : 1.0mm
ダイ穴長 : 1.0mm
Tm算出法 : 1/2法。
【0102】
▲7▼ 「粒径」という場合「平均粒径」を意味し、コールターカウンターTA-II 型(コールターカウンター社製)を用い、100μmのアパチャーチューブで粒径別相対重量分布を測定することにより求める。
【0103】
▲8▼ 粉砕性試験
トナーバルクをジェット粉砕機(日本ニューマチック(株)製「ラボジェットLJ)に投入して微粉砕し、得られる微粉の平均粒径(D50)により下記の4段階にて評価する。
◎ : 6μm以上、10μm未満
○ : 10μm以上、15μm未満
△ : 15μm以上、20μm未満
× : 20μm以上。
【0104】
▲9▼ 耐光性評価
トナーを溶融して、スライドグラス上に厚さ15μmの薄膜を形成した試料について、スガ試験機(株)製のキセノンフェードメーターを用いて、100時間光線暴露し、光線暴露前後での400nmの透過率変化(ΔT)により、下記の4段階で評価する。
◎ : 5%未満
○ : 5%以上、10%未満
△ : 10%以上、20%未満
× : 20%以上。
【0105】
(実施例1)
ジフェニルメタン−4,4′−ジイソシアネート17.4重量部、イソホロンジイソシアネート15.5重量部を50℃の油浴中にて混合溶解し、イソシアネート成分を調製した。また、別に、ポリオキシエチレンビスフェノールAエーテル(日本油脂(株)製ユニオールDA−400:OH基価276KOHmg/g)34.0重量部とポリオキシプロピレンビスフェノールAエーテル(日本油脂(株)製ユニオールDB−400:OH基価283KOHmg/g)33.1重量部を混合し、ポリオール成分を調製した。
【0106】
イソシアネート成分とポリオール成分を混合溶解し、200mm×300mmのトレーに流し込み、これを大気炉中に投入し、30℃で5時間保持した後、130℃まで10時間かけて昇温、ついで130℃で5時間保持して反応を完結させた。得られたポリウレタン樹脂の分子量は、数平均分子量(Mn)0.37×104 、重量平均分子量(Mw)1.07×104 、Mw/Mn=2.9であり、Tgは67℃、Tmは112℃であった。
【0107】
得られたポリウレタン樹脂91.0重量部、シアン顔料(C.I.ピグメントブルー15:3)8.0重量部、帯電制御剤(オリエント化学(株)製、BONTRON E−84)1.0重量部とを、二軸混練機を用いて混練し、冷却後、ハンマーミル、さらにジェットミルにて粉砕した。分級後の粒径は、D50=6.9μm、Dmax=15μmであった。この粒子100重量部に対して、疎水性シリカ(粒径20nm)を1.5重量部添加し、ヘンシェルミキサーにて混合攪拌し、青色トナーを得た。このトナーは、非オフセット領域:120〜190℃、耐久性:5Hr、保存性:○であった。
【0108】
(実施例2)
実施例1で得たポリウレタン樹脂90.0重量部、シアン顔料(C.I.ピグメントブルー15:3)8.0重量部、帯電制御剤(オリエント化学(株)製、BONTRON E−84)1.0重量部、ポリオレフィン系ワックス1.0重量部とを、二軸混練機を用いて混練し、冷却後、ハンマーミル、さらにジェットミルにて粉砕した。分級後の粒径は、D50=6.9μm、Dmax=15μmであった。
【0109】
この粒子100重量部に対して、疎水性シリカ(粒径20nm)を1.5重量部添加し、ヘンシェルミキサーにて混合攪拌し、青色トナーを得た。このトナーは、非オフセット領域:120〜200℃、耐久性:3Hr、保存性:○であった。
【0110】
(実施例3)
ジフェニルメタン−4,4′−ジイソシアネート17.6重量部、ノルボルナンジイソシアネート14.5重量部を混合溶解し、イソシアネート成分を調製した。また、別に、ポリオキシエチレンビスフェノールAエーテル(日本油脂(株)製ユニオールDA−400:OH基価276KOHmg/g)44.6重量部とポリオキシプロピレンビスフェノールAエーテル(日本油脂(株)製ユニオールDB−400:OH基価283KOHmg/g)23.4重量部を混合し、ポリオール成分を調製した。
【0111】
イソシアネート成分とポリオール成分を混合溶解し、200mm×300mmのトレーに流し込み、これを大気炉中に投入し、30℃で5時間保持した後、130℃まで10時間かけて昇温、ついで130℃で5時間保持して反応を完結させた。得られたポリウレタン樹脂の分子量は、数平均分子量(Mn)0.47×104 、重量平均分子量(Mw)1.22×104 、Mw/Mn=2.6であり、Tgは63℃、Tmは105℃であった。
【0112】
得られたポリウレタン樹脂91.0重量部、シアン顔料(C.I.ピグメントブルー15:3)8.0重量部、帯電制御剤(オリエント化学(株)製、BONTRON E−84)1.0重量部とを、二軸混練機を用いて混練し、冷却後、ハンマーミル、さらにジェットミルにて粉砕した。分級後の粒径は、D50=6.8μm、Dmax=16μmであった。この粒子100重量部に対して、疎水性シリカ(粒径20nm)を1.5重量部添加し、ヘンシェルミキサーにて混合攪拌し、青色トナーを得た。このトナーは、非オフセット領域:100〜190℃、耐久性:3Hr、保存性:○であった。
【0113】
(実施例4)
実施例3で調製したイソシアネート成分とポリオール成分とを、その割合で、図1に示す衝突混合機に投入すると共に、混合機から排出される原料混合物をコンベア1上に10kg/Hrで供給し、原料混合物が90℃となるように制御された反応炉2中を30分かけて通過させて重合させた。コンベアから排出された樹脂をトレーに載せ、大気炉に投入し、130℃、3時間の熱処理を行った。得られたポリウレタン樹脂の分子量は、数平均分子量(Mn)0.42×104 、重量平均分子量(Mw)1.13×104 、Mw/Mn=2.7であり、Tgは61℃、Tmは103℃であった。
【0114】
得られたポリウレタン樹脂91.0重量部、シアン顔料(C.I.ピグメントブルー15:3)8.0重量部、帯電制御剤(オリエント化学(株)製、BONTRON E−84)1.0重量部とを、二軸混練機を用いて混練し、冷却後、ハンマーミル、さらにジェットミルにて粉砕した。分級後の粒径は、D50=6.4μm、Dmax=14μmであった。この粒子100重量部に対して、疎水性シリカ(粒径20nm)を1.5重量部添加し、ヘンシェルミキサーにて混合攪拌し、青色トナーを得た。このトナーは、非オフセット領域:100〜180℃、耐久性:3Hr、保存性:○であった。
【0115】
(実施例5)
実施例3で調製したイソシアネート成分とポリオール成分とを、その割合で、図2に示す二軸押出反応機に2kg/Hrで供給した。二軸押出反応機はL/D=45、バレル入口温度110℃、中間温度90℃、出口温度90℃、滞留時間15分の操作条件とした。二軸押出反応機から排出された樹脂を、トレーに載せ、大気炉中に投入し、130℃、3時間の熱処理を行った。得られたポリウレタン樹脂の分子量は、数平均分子量(Mn)0.43×104 、重量平均分子量(Mw)1.12×104 、Mw/Mn=2.6であり、Tgは63℃、Tmは103℃であった。
【0116】
得られたポリウレタン樹脂91.0重量部、シアン顔料(C.I.ピグメントブルー15:3)8.0重量部、帯電制御剤(オリエント化学(株)製、BONTRON E−84)1.0重量部とを、二軸混練機を用いて混練し、冷却後、ハンマーミル、さらにジェットミルにて粉砕した。分級後の粒径は、D50=6.5μm、Dmax=14μmであった。この粒子100重量部に対して、疎水性シリカ(粒径20nm)を1.5重量部添加し、ヘンシェルミキサーにて混合攪拌し、青色トナーを得た。このトナーは、非オフセット領域:100〜170℃、耐久性:2Hr、保存性:○であった。
【0117】
(実施例6)
実施例3で調製したイソシアネート成分とポリオール成分とを、その割合で、図2に示す二軸押出反応機に2kg/Hrで供給した。二軸押出反応機はL/D=80、バレル入口温度115℃、中間温度90℃、出口温度85℃、滞留時間25分の操作条件とし、サイドフィーダー12から、シアン顔料(C.I.ピグメントブルー15:3)が5.0重量部と荷電制御剤(オリエント化学(株)製「BONTRON:E−84)1.0重量部との混合物を0.12kg/Hrで供給した。二軸押出反応機から排出される着色ポリウレタン樹脂をトレーに載せ、大気炉に投入し、130℃、3時間の熱処理を行った。得られた着色ポリウレタン樹脂の分子量は、数平均分子量(Mn)0.40×104 、重量平均分子量(Mw)1.20×104 、Mw/Mn=3.0であり、Tgは59℃、Tmは107℃であった。
【0118】
得られた着色ポリウレタン樹脂をハンマーミル、さらにジェットミルにて粉砕した。分級後の粒径は、D50=6.8μm、Dmax=16μmであった。この粒子100重量部に対して、疎水性シリカ(粒径20nm)を1.5重量部添加し、ヘンシェルミキサーにて混合攪拌し、青色トナーを得た。このトナーは非オフセット領域:110〜190℃、耐久性:3Hr、保存性:○であった。
【0119】
(実施例7)
ジフェニルメタン−4,4′−ジイソシアネート33.2重量部を秤量し、イソシアネート成分とした。また、別に、ポリオキシエチレンビスフェノールAエーテル(日本油脂(株)製ユニオールDA−400:OH基価276KOHmg/g)43.8重量部とポリオキシプロピレンビスフェノールAエーテル(日本油脂(株)製ユニオールDB−400:OH基価283KOHmg/g)23.0重量部を混合し、ポリオール成分を調製した。
【0120】
イソシアネート成分とポリオール成分を混合溶解し、200mm×300mmのトレーに流し込み、これを大気炉中に投入し、50℃で1時間保持した後、130℃まで2時間かけて昇温、ついで130℃で5時間保持して反応を完結させた。得られたポリウレタン樹脂の分子量は、数平均分子量(Mn)0.46×104 、重量平均分子量(Mw)1.29×104 、Mw/Mn=2.8であり、Tgは65℃、Tmは107℃であった。
【0121】
得られたポリウレタン樹脂91.0重量部、シアン顔料(C.I.ピグメントブルー15:3)8.0重量部、帯電制御剤(オリエント化学(株)製、BONTRON E−84)1.0重量部とを、二軸混練機を用いて混練し、冷却後、ハンマーミル、さらにジェットミルにて粉砕した。分級後の粒径は、D50=7.0μm、Dmax=18μmであった。この粒子100重量部に対して、疎水性シリカ(粒径20nm)を1.5重量部添加し、ヘンシェルミキサーにて混合攪拌し、青色トナーを得た。このトナーは、非オフセット領域:120〜200℃、耐久性:3Hr、保存性:○であった。
【0122】
(実施例8)
ヘキサメチレンジイソシアネート27.8重量部を秤量し、イソシアネート成分とした。また、ポリオキシプロピレンビスフェノールAエーテル(日本油脂(株)製ユニオールDB−400:OH基価283KOHmg/g)72.2重量部を秤量し、ポリオール成分とした。
【0123】
イソシアネート成分とポリオール成分、および触媒としてジブチルスズジクロライド0.02重量部添加して混合溶解し、200mm×300mmのトレーに流し込み、これを大気炉中に投入し、50℃で1時間保持した後、130℃で5時間保持して反応を完結させた。得られたポリウレタン樹脂の分子量は、数平均分子量(Mn)0.41×104 、重量平均分子量(Mw)0.98×104 、Mw/Mn=2.4であり、Tgは60℃、Tmは103℃であった。
【0124】
得られたポリウレタン樹脂90.0重量部、シアン顔料(C.I.ピグメントブルー15:3)8.0重量部、帯電制御剤(オリエント化学(株)製、BONTRON E−84)1.0重量部:ポリオレフィン系ワックス1.0重量部とを、二軸混練機を用いて混練し、冷却後、ハンマーミル、さらにジェットミルにて粉砕した。分級後の粒径は、D50=9.2μm、Dmax=22μmであった。この粒子100重量部に対して、疎水性シリカ(粒径20nm)を1.5重量部添加し、ヘンシェルミキサーにて混合攪拌し、青色トナーを得た。このトナーは、非オフセット領域:120〜150℃、耐久性:2Hr、保存性:△であった。
【0125】
(実施例9)
ジフェニルメタン−4,4′−ジイソシアネート24.4重量部、イソホロンジイソシアネート21.9重量部を50℃の油浴中にて混合溶解し、イソシアネート成分を調製した。また、ポリプロピレングリコール(日本油脂(株)製ユニオールD−250:OH基価446KOHmg/g)53.7重量部を秤量し、ポリオール成分とした。
【0126】
イソシアネート成分とポリオール成分を混合溶解し、200mm×300mmのトレーに流し込み、これを大気炉中に投入し、30℃で5時間保持した後、130℃まで10時間かけて昇温、ついで130℃で5時間保持して反応を完結させた。得られたポリウレタン樹脂の分子量は、数平均分子量(Mn)0.49×104 、重量平均分子量(Mw)1.37×104 、Mw/Mn=2.8であり、Tgは54℃、Tmは101℃であった。
【0127】
得られたポリウレタン樹脂90.0重量部、シアン顔料(C.I.ピグメントブルー15:3)8.0重量部、帯電制御剤(オリエント化学(株)製、BONTRON E−84)1.0重量部:ポリオレフィン系ワックス1.0重量部とを、二軸混練機を用いて混練し、冷却後、ハンマーミル、さらにジェットミルにて粉砕した。分級後の粒径は、D50=9.8μm、Dmax=22μmであった。この粒子100重量部に対して、疎水性シリカ(粒径20nm)を1.5重量部添加し、ヘンシェルミキサーにて混合攪拌し、青色トナーを得た。このトナーは、非オフセット領域:120〜140℃、耐久性:1Hr、保存性:△であった。
【0128】
(実施例10)
ジフェニルメタン−4,4′−ジイソシアネート34.4重量部を秤量し、イソシアネート成分とした。また、別に、ポリオキシプロピレンビスフェノールAエーテル(日本油脂(株)製ユニオールDB−400:OH基価283KOHmg/g)65.6重量部を秤量し、ポリオール成分とした。
【0129】
イソシアネート成分とポリオール成分を混合溶解し、200mm×300mmのトレーに流し込み、これを大気炉中に投入し、50℃で1時間保持した後、130℃で5時間保持して反応を完結させた。得られたポリウレタン樹脂の分子量は、数平均分子量(Mn)0.35×104 、重量平均分子量(Mw)1.12×104 、Mw/Mn=3.2であり、Tgは70℃、Tmは109℃であった。
【0130】
得られたポリウレタン樹脂91.0重量部、シアン顔料(C.I.ピグメントブルー15:3)8.0重量部、帯電制御剤(オリエント化学(株)製、BONTRON E−84)1.0重量部とを、二軸混練機を用いて混練し、冷却後、ハンマーミル、さらにジェットミルにて粉砕した。分級後の粒径は、D50=6.9μm、Dmax=16μmであった。この粒子100重量部に対して、疎水性シリカ(粒径20nm)を1.5重量部添加し、ヘンシェルミキサーにて混合攪拌し、青色トナーを得た。このトナーは、非オフセット領域:125〜200℃、耐久性:5Hr、保存性:○、粉砕性は◎であった。
【0131】
(実施例11)
実施例10で得られたポリウレタン樹脂90.0重量部、シアン顔料(C.I.ピグメントブルー15:3)8.0重量部、帯電制御剤(オリエント化学(株)製、BONTRON E−84)1.0重量部、ポリオレフィン系ワックス1.0重量部の組成として、二軸混練機を用いて混練し、冷却後、ハンマーミル、さらにジェットミルにて粉砕した。分級後の粒径は、D50=6.7μm、Dmax=16μmであった。この粒子100重量部に対して、疎水性シリカ(粒径20nm)を1.5重量部添加し、ヘンシェルミキサーにて混合攪拌し、青色トナーを得た。このトナーは、非オフセット領域:120〜200℃、耐久性:3Hr、保存性:○、粉砕性は○であった。
【0132】
(実施例12)
ジフェニルメタン−4,4′−ジイソシアネート29.4重量部、イソホロンジイソシアネート6.5重量部を50℃の油浴中にて混合溶解し、イソシアネート成分を調製した。また、別に、ポリオキシプロピレンビスフェノールAエーテル(日本油脂(株)製ユニオールDB−400:OH基価283KOHmg/g)64.1重量部を秤量し、ポリオール成分とした。
【0133】
イソシアネート成分とポリオール成分を混合溶解し、200mm×300mmのトレーに流し込み、これを大気炉中に投入し、50℃で1時間保持した後、130℃で5時間保持して反応を完結させた。得られたポリウレタン樹脂の分子量は、数平均分子量(Mn)0.40×104 、重量平均分子量(Mw)1.01×104 、Mw/Mn=2.5であり、Tgは72℃、Tmは115℃であった。
【0134】
得られたポリウレタン樹脂91.0重量部、シアン顔料(C.I.ピグメントブルー15:3)8.0重量部、帯電制御剤(オリエント化学(株)製、BONTRON E−84)1.0重量部とを、二軸混練機を用いて混練し、冷却後、ハンマーミル、さらにジェットミルにて粉砕した。分級後の粒径は、D50=6.7μm、Dmax=15μmであった。この粒子100重量部に対して、疎水性シリカ(粒径20nm)を1.5重量部添加し、ヘンシェルミキサーにて混合攪拌し、青色トナーを得た。このトナーは、非オフセット領域:120〜200℃、耐久性:5Hr、保存性:○、粉砕性:◎であった。
【0135】
(実施例13)
ジフェニルメタン−4,4′−ジイソシアネート4.2重量部、2,4−トリレンジイソシアネート23.1重量部を混合溶解し、イソシアネート成分を調製した。また、別に、ポリオキシプロピレンビスフェノールAエーテル(日本油脂(株)製ユニオールDB−400:OH基価283KOHmg/g)72.7重量部を秤量し、ポリオール成分とした。
【0136】
イソシアネート成分とポリオール成分を混合溶解し、200mm×300mmのトレーに流し込み、これを大気炉中に投入し、70℃で1時間保持した後、130℃で5時間保持して反応を完結させた。得られたポリウレタン樹脂の分子量は、数平均分子量(Mn)0.32×104 、重量平均分子量(Mw)1.31×104 、Mw/Mn=4.1であり、Tgは70℃、Tmは115℃であった。
【0137】
得られたポリウレタン樹脂91.0重量部、シアン顔料(C.I.ピグメントブルー15:3)8.0重量部、帯電制御剤(オリエント化学(株)製、BONTRON E−84)1.0重量部とを、二軸混練機を用いて混練し、冷却後、ハンマーミル、さらにジェットミルにて粉砕した。分級後の粒径は、D50=7.0μm、Dmax=18μmであった。この粒子100重量部に対して、疎水性シリカ(粒径20nm)を1.5重量部添加し、ヘンシェルミキサーにて混合攪拌し、青色トナーを得た。このトナーは、非オフセット領域:120〜200℃、耐久性:5Hr、保存性:○、粉砕性:○、耐光性:△であった。
【0138】
(実施例14)
2,4−キシリレンジイソシアネート28.3重量部を秤量し、イソシアネート成分とした。また、別に、ポリオキシプロピレンビスフェノールAエーテル(日本油脂(株)製ユニオールDB−400:OH基価283KOHmg/g)71.7重量部を秤量し、ポリオール成分とした。
【0139】
イソシアネート成分とポリオール成分および触媒としてジブチルスズクロライド0.02重量部を混合溶解し、200mm×300mmのトレーに流し込み、これを大気炉中に投入し、70℃で1時間保持した後、130℃で5時間保持して反応を完結させた。得られたポリウレタン樹脂の分子量は、数平均分子量(Mn)0.36×104 、重量平均分子量(Mw)1.36×104 、Mw/Mn=3.8であり、Tgは62℃、Tmは105℃であった。
【0140】
得られたポリウレタン樹脂91.0重量部、シアン顔料(C.I.ピグメントブルー−15:3)8.0重量部、帯電制御剤(オリエント化学(株)製、BONTRON E−84)1.0重量部とを、二軸混練機を用いて混練し、冷却後、ハンマーミル、さらにジェットミルにて粉砕した。分級後の粒径は、D50=7.2μm、Dmax=18μmであった。この粒子100重量部に対して、疎水性シリカ(粒径20nm)を1.5重量部添加し、ヘンシェルミキサーにて混合攪拌し、青色トナーを得た。このトナーは、非オフセット領域:110〜190℃、耐久性:5Hr、保存性:○、粉砕性:○、耐光性:△であった。
【0141】
(実施例15)
ノルボルナンジイソシアネート30.2重量部を秤量し、イソシアネート成分とした。また、別に、ポリオキシプロピレンビスフェノールAエーテル(日本油脂(株)製ユニオールDB−400:OH基価283KOHmg/g)69.8重量部を秤量し、ポリオール成分とした。
【0142】
イソシアネート成分とポリオール成分、および触媒としてジブチルスズクロライド0.02重量部を混合溶解し、200mm×300mmのトレーに流し込み、これを大気炉中に投入し、50℃で1時間保持した後、130℃で5時間保持して反応を完結させた。得られたポリウレタン樹脂の分子量は、数平均分子量(Mn)0.35×104 、重量平均分子量(Mw)1.26×104 、Mw/Mn=3.6であり、Tgは72℃、Tmは118℃であった。
【0143】
得られたポリウレタン樹脂91.0重量部、シアン顔料(C.I.ピグメントブルー15:3)8.0重量部、帯電制御剤(オリエント化学(株)製、BONTRON E−84)1.0重量部とを、二軸混練機を用いて混練し、冷却後、ハンマーミル、さらにジェットミルにて粉砕した。分級後の粒径は、D50=6.8μm、Dmax=16μmであった。この粒子100重量部に対して、疎水性シリカ(粒径20nm)を1.5重量部添加し、ヘンシェルミキサーにて混合攪拌し、青色トナーを得た。このトナーは、非オフセット領域:120〜200℃、耐久性:5Hr、保存性:○、粉砕性は◎、耐光性:◎であった。
【0144】
(実施例16)
ノルボルナンジイソシアネート23.8重量部、ジフェニルメタン−4,4′−ジイソシアネート7.2重量部を混合溶解し、イソシアネート成分を調製した。また、別に、ポリオキシプロピレンビスフェノールAエーテル(日本油脂(株)製ユニオールDB−400:OH基価283KOHmg/g)68.9重量部を秤量し、ポリオール成分とした。
【0145】
イソシアネート成分とポリオール成分、および触媒としてジブチルスズクロライド0.02重量部を混合溶解し、200mm×300mmのトレーに流し込み、これを大気炉中に投入し、50℃で1時間保持した後、130℃で5時間保持して反応を完結させた。得られたポリウレタン樹脂の分子量は、数平均分子量(Mn)0.39×104 、重量平均分子量(Mw)1.13×104 、Mw/Mn=2.9であり、Tgは70℃、Tmは113℃であった。
【0146】
得られたポリウレタン樹脂91.0重量部、シアン顔料(C.I.ピグメントブルー15:3)8.0重量部、帯電制御剤(オリエント化学(株)製、BONTRON E−84)1.0重量部とを、二軸混練機を用いて混練し、冷却後、ハンマーミル、さらにジェットミルにて粉砕した。分級後の粒径は、D50=6.4μm、Dmax=16μmであった。この粒子100重量部に対して、疎水性シリカ(粒径20nm)を1.5重量部添加し、ヘンシェルミキサーにて混合攪拌し、青色トナーを得た。このトナーは、非オフセット領域:120〜200℃、耐久性:5Hr、保存性:○、粉砕性は◎、耐光性:◎であった。
【0147】
(実施例17)
イソホロンジイソシアネート31.9重量部を秤量し、イソシアネート成分とした。また、別に、ポリオキシプロピレンビスフェノールAエーテル(日本油脂(株)製ユニオールDB−400:OH基価283KOHmg/g)68.1重量部を秤量し、ポリオール成分とした。
【0148】
イソシアネート成分とポリオール成分、および触媒としてジブチルスズクロライド0.02重量部を混合溶解し、200mm×300mmのトレーに流し込み、これを大気炉中に投入し、50℃で5時間保持した後、130℃まで10時間かけて昇温、130℃で5時間保持して反応を完結させた。得られたポリウレタン樹脂の分子量は、数平均分子量(Mn)0.40×104 、重量平均分子量(Mw)0.84×104 、Mw/Mn=2.1であり、Tgは65℃、Tmは108℃であった。
【0149】
得られたポリウレタン樹脂91.0重量部、シアン顔料(C.I.ピグメントブルー15:3)8.0重量部、帯電制御剤(オリエント化学(株)製、BONTRON E−84)1.0重量部とを、二軸混練機を用いて混練し、冷却後、ハンマーミル、さらにジェットミルにて粉砕した。分級後の粒径は、D50=6.2μm、Dmax=14μmであった。この粒子100重量部に対して、疎水性シリカ(粒径20nm)を1.5重量部添加し、ヘンシェルミキサーにて混合攪拌し、青色トナーを得た。このトナーは、非オフセット領域:110〜190℃、耐久性:5Hr、保存性:○、粉砕性は◎、耐光性:◎であった。
【0150】
(実施例18)
ジフェニルメタン−4,4′−ジイソシアネート7.5重量部、イソホロンジイソシアネート26.8重量部を50℃の油浴中にて混合溶解し、イソシアネート成分を調製した。また、別に、ポリオキシプロピレンビスフェノールAエーテル(日本油脂(株)製ユニオールDB−400:OH基価283KOHmg/g)65.7重量部を秤量し、ポリオール成分とした。
【0151】
イソシアネート成分とポリオール成分を混合溶解し、200mm×300mmのトレーに流し込み、これを大気炉中に投入し、70℃で1時間保持した後、130℃で5時間保持して反応を完結させた。得られたポリウレタン樹脂の分子量は、数平均分子量(Mn)0.44×104 、重量平均分子量(Mw)1.06×104 、Mw/Mn=2.4であり、Tgは68℃、Tmは111℃であった。
【0152】
得られたポリウレタン樹脂91.0重量部、シアン顔料(C.I.ピグメントブルー15:3)8.0重量部、帯電制御剤(オリエント化学(株)製、BONTRON E−84)1.0重量部とを、二軸混練機を用いて混練し、冷却後、ハンマーミル、さらにジェットミルにて粉砕した。分級後の粒径は、D50=6.3μm、Dmax=14μmであった。この粒子100重量部に対して、疎水性シリカ(粒径20nm)を1.5重量部添加し、ヘンシェルミキサーにて混合攪拌し、青色トナーを得た。このトナーは、非オフセット領域:115〜190℃、耐久性:5Hr、保存性:○、粉砕性:◎、耐光性:○であった。
【0153】
(実施例19)
ジフェニルメタン−4,4′−ジイソシアネート18.3重量部、イソホロンジイソシアネート16.4重量部を50℃の油浴中にて混合溶解し、イソシアネート成分を調製した。また、別に、ポリオキシエチレンビスフェノールAエーテル(日本油脂(株)製ユニオールDA−400:OH基価276KOHmg/g)52.5重量部とポリオキシプロピレンビスフェノールAエーテル(日本油脂(株)製ユニオールDB−400:OH基価283KOHmg/g)12.8重量部を混合し、ポリオール成分を調製した。
【0154】
イソシアネート成分とポリオール成分を混合溶解し、200mm×300mmのトレーに流し込み、これを大気炉中に投入し、30℃で5時間保持した後、130℃まで10時間かけて昇温、ついで130℃で5時間保持して反応を完結させた。得られたポリウレタン樹脂の分子量は、数平均分子量(Mn)0.40×104 、重量平均分子量(Mw)1.12×104 、Mw/Mn=2.8であり、Tgは63℃、Tmは109℃であった。
【0155】
得られたポリウレタン樹脂91.0重量部、シアン顔料(C.I.ピグメントブルー15:3)8.0重量部、帯電制御剤(オリエント化学(株)製、BONTRON E−84)1.0重量部とを、二軸混練機を用いて混練し、冷却後、ハンマーミル、さらにジェットミルにて粉砕した。分級後の粒径は、D50=6.8μm、Dmax=15μmであった。この粒子100重量部に対して、疎水性シリカ(粒径20nm)を1.5重量部添加し、ヘンシェルミキサーにて混合攪拌し、青色トナーを得た。このトナーは、非オフセット領域:120〜200℃、耐久性:3Hr、保存性:○、粉砕性:○であった。
【0156】
(実施例20)
ジフェニルメタン−4,4′−ジイソシアネート17.5重量部、イソホロンジイソシアネート15.6重量部を50℃の油浴中にて混合溶解し、イソシアネート成分を調製した。また、別に、ポリオキシエチレンビスフェノールAエーテル(日本油脂(株)製ユニオールDA−400:OH基価276KOHmg/g)13.7重量部とポリオキシプロピレンビスフェノールAエーテル(日本油脂(株)製ユニオールDB−400:OH基価283KOHmg/g)53.3重量部を混合し、ポリオール成分を調製した。
【0157】
イソシアネート成分とポリオール成分を混合溶解し、200mm×300mmのトレーに流し込み、これを大気炉中に投入し、30℃で5時間保持した後、130℃まで10時間かけて昇温、ついで130℃で5時間保持して反応を完結させた。得られたポリウレタン樹脂の分子量は、数平均分子量(Mn)0.43×104 、重量平均分子量(Mw)1.12×104 、Mw/Mn=2.6であり、Tgは70℃、Tmは110℃であった。
【0158】
得られたポリウレタン樹脂91.0重量部、シアン顔料(C.I.ピグメントブルー15:3)8.0重量部、帯電制御剤(オリエント化学(株)製、BONTRON E−84)1.0重量部を、二軸混練機を用いて混練し、冷却後、ハンマーミル、さらにジェットミルにて粉砕した。分級後の粒径は、D50=6.5μm、Dmax=14μmであった。この粒子100重量部に対して、疎水性シリカ(粒径20nm)を1.5重量部添加し、ヘンシェルミキサーにて混合攪拌し、青色トナーを得た。このトナーは、非オフセット領域:120〜200℃、耐久性:5Hr、保存性:○:粉砕性:◎であった。
【0159】
(実施例21)
ジフェニルメタン−4,4′−ジイソシアネート16.7重量部、イソホロンジイソシアネート14.9重量部を50℃の油浴中にて混合溶解し、イソシアネート成分を調製した。また、別に、ポリオキシプロピレンビスフェノールAエーテル(日本油脂(株)製ユニオールDB−400:OH基価283KOHmg/g)46.6重量部とポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンビスフェノールAエーテル(日本油脂(株)製ユニオールDAB−800:OH基価151KOHmg/g)21.8重量部を混合し、ポリオール成分を調製した。
【0160】
イソシアネート成分とポリオール成分を混合溶解し、200mm×300mmのトレーに流し込み、これを大気炉中に投入し、30℃で5時間保持した後、130℃まで10時間かけて昇温、ついで130℃で5時間保持して反応を完結させた。得られたポリウレタン樹脂の分子量は、数平均分子量(Mn)0.38×104 、重量平均分子量(Mw)1.21×104 、Mw/Mn=3.2であり、Tgは64℃、Tmは107℃であった。
【0161】
得られたポリウレタン樹脂91.0重量部、シアン顔料(C.I.ピグメントブルー15:3)8.0重量部、帯電制御剤(オリエント化学(株)製、BONTRON E−84)1.0重量部とを、二軸混練機を用いて混練し、冷却後、ハンマーミル、さらにジェットミルにて粉砕した。分級後の粒径は、D50=6.6μm、Dmax=14μmであった。この粒子100重量部に対して、疎水性シリカ(粒径20nm)を1.5重量部添加し、ヘンシェルミキサーにて混合攪拌し、青色トナーを得た。このトナーは、非オフセット領域:115〜190℃、耐久性:3Hr、保存性:○、粉砕性:◎であった。
【0162】
(実施例22)
ジフェニルメタン−4,4′−ジイソシアネート18.4重量部、ノルボルナンジイソシアネート15.2重量部を50℃の油浴中にて混合溶解し、イソシアネート成分を調製した。また、別に、ポリオキシエチレンビスフェノールAエーテル(日本油脂(株)製ユニオールDA−400:OH基価276KOHmg/g)19.8重量部とポリオキシプロピレンビスフェノールAエーテル(日本油脂(株)製ユニオールDB−400:OH基価283KOHmg/g)38.6重量部、ポリオキシエチレンビスフェノールAエーテル(日本油脂(株)製ユニオールDA−550:OH基価226KOHmg/g)8.1重量部とを混合し、ポリオール成分を調製した。
【0163】
イソシアネート成分とポリオール成分を混合溶解し、200mm×300mmのトレーに流し込み、これを大気炉中に投入し、30℃で5時間保持した後、130℃まで10時間かけて昇温、ついで130℃で5時間保持して反応を完結させた。得られたポリウレタン樹脂の分子量は、数平均分子量(Mn)0.33×104 、重量平均分子量(Mw)1.32×104 、Mw/Mn=4.0であり、Tgは60℃、Tmは104℃であった。
【0164】
得られたポリウレタン樹脂91.0重量部、シアン顔料(C.I.ピグメントブルー15:3)8.0重量部、帯電制御剤(オリエント化学(株)製、BONTRON E−84)1.0重量部とを、二軸混練機を用いて混練し、冷却後、ハンマーミル、さらにジェットミルにて粉砕した。分級後の粒径は、D50=7.0μm、Dmax=18μmであった。この粒子100重量部に対して、疎水性シリカ(粒径20nm)を1.5重量部添加し、ヘンシェルミキサーにて混合攪拌し、青色トナーを得た。このトナーは、非オフセット領域:100〜180℃、耐久性:3Hr、保存性:○、粉砕性:○であった。
【0165】
(実施例23)
ジフェニルメタン−4,4′−ジイソシアネート18.0重量部、ノルボルナンジイソシアネート14.8重量部を50℃の油浴中にて混合溶解し、イソシアネート成分を調製した。また、別に、ポリオキシプロピレンビスフェノールAエーテル(日本油脂(株)製ユニオールDB−400:OH基価283KOHmg/g)56.5重量部、ポリオキシエチレンビスフェノールAエーテル(日本油脂(株)製ユニオールDA−700:OH基価169KOHmg/g)10.7重量部とを混合し、ポリオール成分を調製した。
【0166】
イソシアネート成分とポリオール成分を混合溶解し、200mm×300mmのトレーに流し込み、これを大気炉中に投入し、30℃で5時間保持した後、130℃まで10時間かけて昇温、ついで130℃で5時間保持して反応を完結させた。得られたポリウレタン樹脂の分子量は、数平均分子量(Mn)0.39×104 、重量平均分子量(Mw)1.29×104 、Mw/Mn=3.3であり、Tgは63℃、Tmは108℃であった。
【0167】
得られたポリウレタン樹脂91.0重量部、シアン顔料(C.I.ピグメントブルー15:3)8.0重量部、帯電制御剤(オリエント化学(株)製、BONTRON E−84)1.0重量部とを、二軸混練機を用いて混練し、冷却後、ハンマーミル、さらにジェットミルにて粉砕した。分級後の粒径は、D50=7.0μm、Dmax=16μmであった。この粒子100重量部に対して、疎水性シリカ(粒径20nm)を1.5重量部添加し、ヘンシェルミキサーにて混合攪拌し、青色トナーを得た。このトナーは、非オフセット領域:110〜190℃、耐久性:3Hr、保存性:○、粉砕性:◎であった。
【0168】
(比較例1)
ジフェニルメタン−4,4′−ジイソシアネート21.7重量部、イソホロンジイソシアネート19.4重量部を50℃の油浴中にて混合溶解し、イソシアネート成分を調製した。また、ポリオキシプロピレンビスフェノールAエーテル(日本油脂(株)製ユニオールDB−400:OH基価283KOHmg/g)55.7重量部とエタノール3.2重量部を混合し、ポリオール成分を調製した。
【0169】
イソシアネート成分とポリオール成分を混合溶解し、200mm×300mmのトレーに流し込み、これを大気炉中に投入し、30℃で5時間保持した後、130℃まで10時間かけて昇温、ついで130℃で5時間保持して反応を完結させた。得られたポリウレタン樹脂の分子量は、数平均分子量(Mn)870、重量平均分子量(Mw)3,300、Mw/Mn=3.8であり、Tgは62℃、Tmは102℃であった。
【0170】
得られたポリウレタン樹脂90.0重量部、シアン顔料(C.I.ピグメントブルー15:3)8.0重量部、帯電制御剤(オリエント化学(株)製、BONTRON E−84)1.0重量部:ポリオレフィン系ワックス1.0重量部とを、二軸混練機を用いて混練し、冷却後、ハンマーミル、さらにジェットミルにて粉砕した。分級後の粒径は、D50=6.3μm、Dmax=16μmであった。この粒子100重量部に対して、疎水性シリカ(粒径20nm)を1.5重量部添加し、ヘンシェルミキサーにて混合攪拌し、青色トナーを得た。このトナーは、非オフセット領域:115〜140℃、耐久性:20minでフィルミングが発生、保存性:△であった。
【0171】
【発明の効果】
本発明の乾式トナーは、低温定着性に優れると共に、粉砕性、耐オフセット性、耐久性、保存性、さらには透明性、耐光性に優れるものであり、また、本発明の製造方法は連続生産性に適する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は、本発明のバインダーポリマー製造に際してベルト方式での反応装置を使用する場合を説明する図である。
【図2】 図2は、本発明のバインダーポリマー製造に際して二軸押出反応機を使用する場合を説明する図である。
【符号の説明】
1はコンベア、2は反応炉、3は計量供給機、4は混合機、10は二軸押出反応機(バレル)、11は原料供給口、12はサイドフィーダー、13は計量供給機、14は重合生成物排出口
Claims (8)
- 下記式(1)
で示されるポリイソシアネート、ジフェニルメタン−4,4′−ジイソシアネート、環式脂肪族炭化水素に2個のイソシアネート基が直接またはアルキレン基を介して結合した脂環式ジイソシアネート化合物から選ばれるイソシアネート基を2個含有する化合物と下記式(3)
で示されるポリオキシアルキレンビスフェノールAエーテル化合物である活性水素を有する官能基を2個含有する化合物とのバルク重合により得られ、ウレタン結合を主鎖に有し、ポリスチレンを基準としたときの数平均分子量(Mn)が1,500〜20,000のポリマーを結着樹脂として含有することを特徴とする乾式トナー。 - 脂環式ジイソシアネート化合物が、イソホロンジイソシアネートであることを特徴とする請求項1記載の乾式トナー。
- 脂環式ジイソシアネート化合物が、ノルボルナンジイソシアネートであることを特徴とする請求項1記載の乾式トナー。
- ポリマーにおける重量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn)が1.5〜20であることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1つ記載の乾式トナー。
- 下記式(1)
で示されるポリイソシアネート、ジフェニルメタン−4,4′−ジイソシアネート、環式脂肪族炭化水素に2個のイソシアネート基が直接またはアルキレン基を介して結合した脂環式ジイソシアネート化合物から選ばれるイソシアネート基を2個含有する化合物と下記式(3)
で示されるポリオキシアルキレンビスフェノールAエーテル化合物である活性水素を有する官能基を2個含有する化合物とを無溶剤下でバルク重合させ、ウレタン結合を主鎖に有し、ポリスチレンを基準としたときの数平均分子量(Mn)が1,500〜20,000のポリマーとした後、着色剤を混練し、粉砕することを特徴とする乾式トナーの製造方法。 - バルク重合が、反応温度に設定されたトンネル状の反応炉中を通過するベルト状の反応容器中で連続的に行われることを特徴とする請求項5記載の乾式トナーの製造方法。
- バルク重合が、二軸押出反応機を使用して連続的に行われることを特徴とする請求項5記載の乾式トナーの製造方法。
- 下記式(1)
で示されるポリイソシアネート、ジフェニルメタン−4,4′−ジイソシアネート、環式脂肪族炭化水素に2個のイソシアネート基が直接またはアルキレン基を介して結合した脂環式ジイソシアネート化合物から選ばれるイソシアネート基を2個含有する化合物と下記式(3)
で示されるポリオキシアルキレンビスフェノールAエーテル化合物である活性水素を有する官能基を2個含有する化合物とを無溶剤下で混合した後、バレル入口と、該バレル中間部に設置されたサイドフィーダーと、バレル出口とからなる二軸押出反応機におけるバレル入口から連続的に投入してバルク重合させ、ウレタン結合を主鎖に有し、ポリスチレンを基準としたときの数平均分子量(Mn)が1,500〜20,000のポリマーとすると共に、該サイドフィーダーから顔料を含む添加物を連続的に投入して、顔料を含む添加物とバルク重合生成物との混練物を該バレル出口より連続的に排出し、さらに、排出された該混練物を粉砕することを特徴とする乾式トナーの製造方法。
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