JP3849832B2 - トナー用樹脂組成物、トナーバインダー組成物およびトナー組成物 - Google Patents
トナー用樹脂組成物、トナーバインダー組成物およびトナー組成物 Download PDFInfo
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子写真、静電記録、静電印刷などに用いられるトナーおよびこれに用いられるトナー用樹脂組成物、トナーバインダー組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】
熱定着方式のトナーは、ヒートロールにより支持体上に定着される。その際、省エネルギー化、複写機等の装置の小型化の観点から、従来よりいっそう高い定着温度でもトナーが熱ロールに融着せず(耐ホットオフセット性)、かつ定着温度が低くてもトナーが定着できること(低温定着性)が求められている。従来、結着樹脂に架橋樹脂を用いて耐ホットオフセット性を向上する手段や、結着樹脂の分子量分布を広げることで低温定着性と耐ホットオフセット性を両立させようとする手段がとられてきた。また、耐ホットオフセット性を向上させるため、離型剤が従来から用いられている。特に、トナーバインダーとしてスチレン系樹脂を用いたトナーにおいては、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン等のポリオレフィン系離型剤や、これらポリオレフィン系樹脂にスチレン系樹脂をグラフトさせた樹脂組成物が有効であることが知られている(例えば特公昭52−3304号公報、特公平7−82255号公報等)。
【0003】
一方、トナーバインダーとして、低温定着性に優れることからポリエステル系樹脂も検討されている。しかし、スチレン系樹脂を用いたトナーでは効果の高い離型剤である低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレンは、ポリエステル系樹脂中での分散性が不十分であり、これらを離型剤として使用した場合、トナーの流動性が低下するとともに、連続コピーをとるとベタ画像の白抜けの発生、画像濃度の低下等のトラブルを発生する問題点もある。このポリエステル系樹脂に対するポリオレフィン系離型剤の分散性不良の問題には、前記スチレン系樹脂をグラフトさせた樹脂組成物も効果がなく、実用化には至っていない。
【0004】
これらの問題点を解決するため、酸化型ポリプロピレン(例えば特公昭43−9367号公報)やマレイン酸変性ポリプロピレン(例えば特開昭48−46689号公報)などを離型剤として使用するものが提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような変性した低分子量ポリプロピレン系樹脂は、未変性物と比較して分散性は向上しておりトナーの流動性低下等の悪影響は改善されるものの、未変性物と比較して溶融粘度が高くなるために離型剤本来の機能である離型性が低下してしまい、耐ホットオフセット性が未変性物よりも劣るという欠点を有しており、いまだ満足できるものではない。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、耐ホットオフセット性に優れ、かつ、流動性の低下が少なく、連続コピー時にベタ画像の白抜けや画像濃度低下等のトラブルのないトナーを開発すべく鋭意検討した結果、本発明に到達した。すなわち、本発明は、下記4発明である。
[I] 下記(1)、(2)および(3)からなるトナー用樹脂組成物と、ジオール(a)とジカルボン酸(b)と3価以上のポリオール(c)および/または3価以上のポリカルボン酸(d)との重縮合物であり、該ポリエステル系トナーバインダーの貯蔵弾性率が60000dyne/cm2となる温度(TG1)が130℃以上であり、複素粘性率が10000ポイズとなる温度(TE1)が80〜140℃であるポリエステル系トナーバインダーとからなるトナーバインダー組成物。
(1);軟化点80〜170℃のポリオレフィン樹脂
(2);SP値が10.8〜12.6のビニル系樹脂
(3);(1)に(2)を構成するビニル系モノマーがグラフトした構造を有するグラフト重合体
[II] 下記(1)、(2)および(3)からなるトナー用樹脂組成物と、少なくともジオール(a)を含んでなるポリオールと、少なくともジカルボン酸(b)を含んでなるポリカルボン酸を重縮合して得られ、該ポリエステル系トナーバインダーの複素粘性率が1000ポイズとなる温度(TE2)が90〜170℃であるポリエステル系トナーバインダーとからなるトナーバインダー組成物。
(1);軟化点80〜170℃のポリオレフィン樹脂
(2);SP値が10.8〜12.6のビニル系樹脂
(3);(1)に(2)を構成するビニル系モノマーがグラフトした構造を有するグラフト重合体
[III] 上記[I]のトナーバインダー組成物と着色剤とからなるトナー組成物。
[IV] 上記[II]のトナーバインダー組成物と着色剤とからなるトナー組成物。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳述する。
本発明のポリオレフィン樹脂を構成するオレフィン類としては、エチレン、プロピレン、1−ブテン、イソブチレン、1−ヘキセン、1−ドデセン、1−オクタデセンなどが挙げられる。
ポリオレフィン樹脂(1)としては、オレフィン類の重合体(1−1)、オレフィン類の重合体の酸化物(1−2)、オレフィン類の重合体の変性物(1−3)オレフィン類と共重合可能な他の単量体との共重合物(1−4)などが挙げられる。
(1−1)としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン/プロピレン共重合体、エチレン/1−ブテン共重合体、プロピレン/1−ヘキセン共重合体などが挙げられる。
また、本発明においては、ポリマー構造がポリオレフィンの構造を有していれば良く、モノマーが必ずしもオレフィン構造を有している必要はない。例えば、ポリメチレン(サゾールワックス等)等も使用することができる。
(1−2)としては、上記(1−1)の酸化物等が挙げられる。
(1−3)としては、上記(1−1)のマレイン酸誘導体(無水マレイン酸、マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノブチル、マレイン酸ジメチル等)付加物などが挙げられる。
(1−4)としては、不飽和カルボン酸[(メタ)アクリル酸、イタコン酸、無水マレイン酸等]、不飽和カルボン酸アルキルエステル[(メタ)アクリル酸アルキル(C1〜C18)エステル、マレイン酸アルキル(C1〜C18)エステル等]等の単量体とオレフィン類との共重合体等が挙げられる。
これらポリオレフィン樹脂(1)のうち、好ましいものは、(1−1)、(1−2)、(1−3)であり、さらに好ましくは、ポリエチレン、ポリメチレン、ポリプロピレン、エチレン/プロピレン重合体、酸化型ポリエチレン、酸化型ポリプロピレン、マレイン化ポリプロピレンであり、特に好ましいものは、ポリエチレンおよびポリプロピレンである。
【0008】
ポリオレフィン樹脂(1)の軟化点は、通常80〜170℃であり、好ましくは90〜160℃であり、さらに好ましくは100〜155℃である。軟化点が80℃を超えるとトナーの流動性が良好となり、170℃未満で充分な離型効果を発揮する。
【0009】
(1)の溶融粘度は160℃において通常2〜10000(mPa・s)であり、好ましくは3〜7000(mPa・s)、さらに好ましくは5〜4500(mPa・s)である。
【0010】
キャリアー等へのフィルミング及び離型性の観点から、(1)の数平均分子量は通常500〜20000、重量平均分子量は800〜100000であり、好ましくは数平均分子量は1000〜15000、重量平均分子量は1500〜60000、さらに好ましくは、数平均分子量は1500〜10000、重量平均分子量は2000〜30000である。
【0011】
(1)の針進入度は通常5.0以下であり、好ましくは3.5以下であり、さらに好ましくは、1.0以下である。
【0012】
ビニル系樹脂(2)のSP値(ソルビリティー パラメーター)としては通常10.6〜12.6(cal/cm3)1/2好ましくは10.6〜12.0(cal/cm3)1/2、さらに好ましくは10.7〜11.8(cal/cm3)1/2であり、特に好ましくは10.8〜11.5(cal/cm3)1/2である。SP値が12.6を超えても、10.6未満でもバインダー樹脂とのSP値差が大きくなりすぎ離型剤の分散が不良となる。
なお、SP値は公知のFedors法で算出できる。
【0013】
ビニル系樹脂(2)としては、(a)単独重合体のSP値が10.6〜12.6(cal/cm3)1/2であるモノマーの単独重合体でもよいが、(b)単独重合体のSP値が11.0〜18.0、特に好ましくは11.0〜16.0(cal/cm3)1/2であるビニル系モノマー(A),と単独重合体のSP値が8.0〜11.0、特に好ましくは9.0〜10.8(cal/cm3)1/2であるモノマー(B)との共重合体がより好ましい。
【0014】
(A)としては、不飽和ニトリル系モノマー(A1)、α,β−不飽和カルボン酸類(A2)が挙げられる。
【0015】
(A1)としては、(メタ)アクリロニトリル、シアノスチレンなどが挙げられる。これらのうち好ましいのは(メタ)アクリロニトリルである。(A2)としては、不飽和カルボン酸類およびその無水物[(メタ)アクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸およびその無水物など]、不飽和ジカルボン酸モノエステル類[マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノブチル、イタコン酸モノメチルなど]などが挙げられる。これらのうち好ましいものは、(メタ)アクリル酸、不飽和ジカルボン酸モノエステル類であり、特に好ましいのは(メタ)アクリル酸およびマレイン酸モノエステル[マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノブチル]である。
【0016】
(B)としては、スチレン系モノマー[スチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メトキシスチレン、p−ヒドロキシスチレン、p−アセトキシスチレン、ビニルトルエン、エチルスチレン、フェニルスチレン、ベンジルスチレンなど]、不飽和カルボン酸のアルキル(炭素数1〜18)エステル[メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレートなど]、ビニルエステル系モノマー[酢酸ビニルなど]、ビニルエーテル系モノマー[ビニルメチルエーテルなど]、ハロゲン元素含有ビニル系モノマー[塩化ビニルなど]、ジエン系モノマー(ブタジエン、イソブチレン等)およびこれらの併用が挙げられる。これのうち好ましいものはスチレン系モノマー、不飽和カルボン酸アルキルエステルおよびその併用であり、特に好ましいのは、スチレンおよびスチレンと(メタ)アクリル酸アルキルエステルの併用である。
【0017】
ビニル系樹脂(2)の分子量は、数平均分子量で1500〜100000、重量平均分子量で、5000〜200000であり、好ましいのは数平均分子量で2500〜50000、重量平均分子量で6000〜100000、特に好ましいのは数平均分子量で2800〜20000、重量平均分子量で7000〜50000である。
【0018】
(2)のTg(ガラス転移点)は通常40〜90℃であり、好ましいのは45〜80℃、特に好ましいのは50〜70℃である。Tgが40℃以上で保存性が良好となり、90℃以下の場合低温定着性が良好になる。
【0019】
(1)に(2)を構成するビニル系モノマーがグラフトした構造を有するグラフト重合体(3)を構成する(1)、(2)は、前記(1)および(2)と同様のものが挙げられ、好ましいものも同様である。
(3)を構成する各成分の量は、生成した(3)の重量に基づいて(1)が通常1〜90重量%、好ましくは5〜80重量%、(2)が通常10〜99重量%、好ましくは20〜95%である。
【0020】
本発明の樹脂組成物を構成する前記(1)〜(3)の量は、生成した樹脂組成物の重量に基づいて、(1)が通常0.5〜70重量%、(2)が通常29〜98.5重量%、(3)が通常1〜70重量%である。
【0021】
本発明の樹脂組成物の具体例としては、以下の(1)、(2)、及び(1)に(2)を構成するビニル系モノマーがグラフトした構造を有するグラフト重合体(3)から構成されるものなどが挙げられる。
【0022】
本発明の樹脂組成物の製法を例示すると、例えばまず、ポリオレフィン樹脂(1)をトルエン、キシレン等の溶剤に溶解または分散させ、100℃〜200℃に加熱した後、(A)または(A)と(B)の混合物をパーオキサイド系開始剤(ベンゾイルパーオキサイド、ジターシャリーブチルパーオキサイド、ターシャリブチルパーオキシドベンゾエート等)とともに滴下重合後、溶剤を留去することにより本発明の樹脂組成物が得られる。
【0023】
上記重合体混合物の溶液を合成するために用いるパーオキサイド系開始剤の量は生成した重合体混合物の重量に基づいて通常0.2〜10重量%、好ましくは0.5〜5重量%である。
【0024】
本発明のトナーバインダー組成物は前記樹脂組成物とポリエステル系トナーバインダーとから構成される。
【0025】
ポリエステル系トナーバインダーとしては、ポリオールとポリカルボン酸との重縮合物などが挙げられる。ポリオールとしては、ジオール(a)および3価以上のポリオール(c)が、ポリカルボン酸としては、ジカルボン酸(b)および3価以上のポリカルボン酸(d)が挙げられる。
【0026】
ジオール(a)としては、水酸基価180〜1900mgKOH/gのジオール類、具体的には、アルキレングリコール(エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオールなど);アルキレンエーテルグリコール(ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、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エーテルグリコールなど);脂環式ジオール(1,4−シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフェノールAなど);ビスフェノール類(ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールSなど);上記脂環式ジオールのC2〜C4アルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど)付加物;上記ビスフェノール類のC2〜C4アルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど)付加物などが挙げられる。
これらのうち好ましいものは、炭素数2〜12のアルキレングリコールおよびビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物であり、特に好ましいものはビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物、およびこれと炭素数2〜12のアルキレングリコールとの併用である。
3価以上のポリオール(c)としては、水酸基価150〜1900mgKOH/gのポリオール類、具体的には、3〜8価またはそれ以上の脂肪族多価アルコール(グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトールなど);上記脂肪族多価アルコールのC2〜C4アルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど)付加物;トリスフェノール類(トリスフェノールPAなど);ノボラック樹脂(フェノールノボラック、クレゾールノボラックなど);上記トリスフェノール類のC2〜C4のアルキレンオキサイド付加物;上記ノボラック樹脂のC2〜C4のアルキレンオキサイド付加物などが挙げられる。
これらのうち好ましいものは、3〜8価またはそれ以上の脂肪族多価アルコールおよびノボラック樹脂のアルキレンオキサイド付加物であり、特に好ましいものはノボラック樹脂のアルキレンオキサイド付加物である。
【0027】
ジカルボン酸(b)としては、酸価180〜1250mgKOH/gのジカルボン酸、具体的には、アルキレンジカルボン酸(コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、ドデセニルコハク酸など);アルケニレンジカルボン酸(マレイン酸、フマル酸など);芳香族ジカルボン酸(フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸など)などが挙げられる。これらのうち好ましいものは、炭素数4〜20のアルケニレンジカルボン酸および炭素数8〜20の芳香族ジカルボン酸である。
3価〜6価またはそれ以上のポリカルボン酸(d)としては、酸価150〜1250mgKOH/gのポリカルボン酸、具体的には、炭素数9〜20の芳香族ポリカルボン酸(トリメリット酸、ピロメリット酸など)、不飽和カルボン酸のビニル重合物(スチレン/マレイン酸共重合物、スチレン/アクリル酸共重合物、α−オレフィン/マレイン酸共重合物、スチレン/フマル酸共重合物など)などが挙げられる。これらのうち好ましいものは、炭素数9〜20の芳香族ポリカルボン酸であり、特に好ましいものはトリメリット酸、ピロメリット酸である。
なお、ジカルボン酸(b)または3価以上のポリカルボン酸(d)としては、上述のものの酸無水物または低級アルキルエステル(メチルエステル、エチルエステル、イソプロピルエステルなど)を用いてもよい。
【0028】
ポリオールとポリカルボン酸の比率は、水酸基[OH]とカルボキシル基[COOH]の当量比[OH]/[COOH]として、通常2/1〜1/2、好ましくは1.8/1〜1/1.8、さらに好ましくは1.5/1〜1/1.5である。
【0029】
トナーバインダーはモノクロ用、フルカラー用で各々異なる物性が求められており、ポリエステル系トナーバインダーの設計も異なる。
即ち、フルカラー用には高光沢画像が求められるため、低粘性のバインダーとする必要があるが、モノクロ用は光沢は特に必要なくホットオフセット性が重視されるため高弾性のバインダーとする必要がある。
【0030】
モノクロ複写機等に有用である低光沢画像を得る場合は、ジオール(a)、ジカルボン酸(b)とともに3価以上のポリオール(c)および/または3価以上のポリカルボン酸(d)を用いた非線状のポリエステルが好ましく、(a)、(b)、(c)、(d)の4成分からなるポリエステルが特に好ましい。(c)と(d)の両方を用いることで耐ホットオフッセト性がより向上する。
3価以上のポリオール(c)および3価以上のポリカルボン酸(d)の比率は、(c)と(d)のモル数の和が(a)〜(d)のモル数の合計に対して、通常0.1〜40モル%、好ましくは0.5〜25モル%、さらに好ましくは、1〜20モル%である。(b)と(d)とのモル比は、通常0/100〜100/0、好ましくは90/10〜20/80、さらに好ましくは、85/15〜30/70である。
【0031】
この場合、ポリエステル系トナーバインダーの貯蔵弾性率(G’)としては、耐ホットオフセット性の観点から、60000dyne/cm2となる温度(TG1)が、通常130〜230℃、好ましくは140〜230℃、さらに好ましくは150〜230℃である。
ポリエステル系の複素粘性率(η*)としては、低温定着性及び耐熱保存性の観点から、10000ポイズとなる温度(TE1)が通常80〜140℃、好ましくは90〜135℃、さらに好ましくは105〜130℃である。140℃未満で良好な低温定着性が得られ、80℃を超えると耐熱保存性が良好となる。
TG1およびTE1は、例えば、樹脂をラボプラストミルを用いて130℃、70rpmで30分間溶融混練後のブロックを、市販の動的粘弾性測定装置を用いて、樹脂温度を変化させながら貯蔵弾性率(G’)および複素粘性率(η*)を測定することで求められる。
【0032】
モノクロ用ポリエステル系トナーバインダーの分子量は、GPCにおいて分子量1000〜10000に極大値を有していることが好ましく、さらに好ましくは極大値が2000〜8500、特に好ましくは極大値が2500〜8000である。1000以上で、耐熱保存性および粉体流動性が良好となり、10000未満でトナーの粉砕性が向上し、生産性が良好となる。
また、テトラヒドロフラン(THF)不溶分を5〜70重量%含有していることが好ましく、さらに好ましくは、15〜60%、特に好ましくは20〜50%である。THF不溶分が5%を超えると耐ホットオフセット性が良好になり、70%未満で良好な低温定着性が得られる。
【0033】
フルカラー複写機等に有用である高光沢画像を得る場合は、ジオール(a)、ジカルボン酸(b)を用いた線状ポリエステルでも、ジオール(a)、ジカルボン酸(b)に、さらに3価以上のポリオール(c)および/または3価以上のポリカルボン酸(d)を併用した非線状ポリエステルでも構わない。
非線状ポリエステルの場合、3価以上のポリオール(c)および/または3価以上のポリカルボン酸(d)の比率は、(c)と(d)のモル数の和が(a)〜(d)のモル数の合計に対して、通常20モル%以下、好ましくは15モル%以下、さらに好ましくは、10モル%以下である。
【0034】
フルカラー用ポリエステル系トナーバインダーの複素粘性率としては、1000ポイズとなる温度(TE2)が90〜170℃、好ましくは100〜165℃、さらに好ましくは105〜150℃であるである。170℃未満で十分な光沢が得られ、90℃を超えると耐熱保存性が良好となる。
TE2はモノクロ用と同様の方法により測定することで求められる。
【0035】
フルカラー用ポリエステル系トナーバインダーの分子量は、GPCにおいて数平均分子量が、通常1000〜10000、好ましくは1500〜8500、さらに好ましくは1800〜6500である。数平均分子量1000以上で、耐熱保存性および粉体流動性が良好となり、10000未満でトナーの粉砕性が向上し、生産性が良好となる。
また、テトラヒドロフラン(THF)不溶分は、光沢度の観点から、通常10重量%未満、好ましくは5重量%未満である。
【0036】
本発明のポリエステル系トナーバインダーの製造方法を例示する。
ポリエステルは、ポリオールとポリカルボン酸を、テトラブトキシチタネート、ジブチルチンオキサイドなど公知のエステル化触媒の存在下、150〜280℃に加熱し、脱水縮合することで得られる。反応末期の反応速度を向上させるために減圧することも有効である。
【0037】
本発明のトナーバインダー組成物においては、ポリエステル系トナーバインダーとともに、他の樹脂も含有させることができる。
他の樹脂としては、スチレン系樹脂(スチレンとアルキル(メタ)アクリレートの共重合体、スチレンとジエン系モノマーとの共重合体等)、エポキシ樹脂(ビスフェノールAとエピクロルヒドリンの付加縮合物等)、ウレタン樹脂(ジオールとジイソシアネートの重付加物等)などが挙げられる。
【0038】
ポリエステル系トナーバインダーの具体例としては、以下のものなどが挙げられる。
▲1▼:ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物/ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物/フェノールノボラックのエチレンオキサイド付加物/テレフタル酸/無水トリメリット酸重縮合物
▲2▼:ビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物/フェノールノボラックのエチレンオキサイド付加物/無水マレイン酸/テレフタル酸/テレフタル酸ジメチル/無水トリメリット酸重縮合物
▲3▼:ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物/ビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物/フェノールノボラックのプロピレンオキサイド付加物/テレフタル酸/テレフタル酸ジメチル/無水トリメリット酸重縮合物
▲4▼:ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物/ビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物/フェノールノボラックのプロピレンオキサイド付加物/テレフタル酸重縮合物
▲5▼:ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物/ビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物/フェノールノボラックのプロピレンオキサイド付加物/イソフタル酸/イソフタル酸ジメチル/無水トリメリット酸重縮合物
【0039】
本発明のトナーバインダー組成物は、本発明のトナー用樹脂組成物(I)とポリエステル系トナーバインダー(II)からなっている。
本トナーバインダー組成物中の本発明のトナー用樹脂組成物(I)の量は、トナーバインダーの量に基づいて、通常0.1〜30重量%、好ましくは0.3〜20重量%であり、ポリエステル系トナーバインダー(II)の量は、トナーバインダーの量に基づいて、通常65〜99.9重量%、好ましくは75〜99.7重量%である。
【0040】
本トナーバインダー組成物には、本発明のトナー用樹脂組成物に由来するポリオレフィン樹脂以外の離型剤成分としてワックス類を含ませることもできる。 ワックス類としては、前述のポリオレフィン樹脂、エステルワックス類(カルナウバワックス、モンタンワックス、ライスワックス等)、長鎖(C30以上)脂肪族アルコール、長鎖(C30以上)脂肪酸およびこれらの混合物等が挙げられる。これらワックス類の量は、トナーバインダー組成物の量に基づいて、通常0〜50重量%、好ましくは0〜30重量%である。
【0041】
本トナーバインダー組成物を得るためには、(I)と(II)および必要に応じ他の部材を粉体混合しても良いし、二軸押出機や、加熱撹拌のできる配合釜等で溶融混合しても良く、(I)の存在下に(II)を重合しても良い。
【0042】
本発明のトナー組成物は、上記トナーバインダー組成物と着色剤等から構成される。
着色剤としては公知の染料、顔料および磁性粉を用いることができる。具体的には、カーボンブラック、スーダンブラックSM、ファーストイエロ−G、ベンジジンイエロー、ピグメントイエロー、インドファーストオレンジ、イルガシンレッド、バラニトアニリンレッド、トルイジンレッド、カーミン、ピグFBメントオレンジR、レーキレッド2G、ローダミンFB、ローダミンBレーキ、メチルバイオレットBレーキ、フタロシアニンブルー、ピグメントブルー、プリリアントグリーン、フタロシアニングリーン、オイルイエローGG、カヤセットYG、オラゾールブラウンB、オイルピンクOP、マグネタイト、鉄黒などが挙げられる。
トナー中の着色剤の含有量は、染料または顔料を使用する場合は、通常2〜15重量%であり、磁性粉を使用する場合は、通常20〜70重量%である。
【0043】
必要に応じて離型剤、荷電制御剤、流動化剤など種々の添加剤等を混合する。
離型剤としては、前述のポリオレフィン樹脂、エステルワックス等が挙げられる。離型剤の量は、通常トナー中の0〜10重量%である。
荷電制御剤としては、公知のものすなわち、ニグロシン染料、4級アンモニウム塩化合物、4級アンモニウム塩基含有ポリマー、含金属アゾ染料、サリチル酸金属塩、スルホン酸基含有ポリマー、含フッソ系ポリマー、ハロゲン置換芳香環含有ポリマーなどが挙げられる。
トナー中の荷電制御剤の含有量は通常0〜5重量%である。
さらに、流動化剤を使用することもできる。流動化剤としては、コロイダルシリカ、アルミナ粉末、酸化チタン粉末、炭酸カルシウム粉末など公知のものを用いることができる。
【0044】
トナーの製造法としては、公知の混練粉砕法などが挙げられる。上記トナー構成成分を乾式ブレンドした後、溶融混練し、その後、ジェットミルなどを用いて微粉砕し、さらに風力分級し、粒径が通常2〜20μmの粒子として得られる。
【0045】
本発明のトナーバインダーを用いたトナーは必要に応じて鉄粉、ガラスビーズ、ニッケル粉、フェライト、マグネタイト、および樹脂(アクリル樹脂、シリコーン樹脂など)により表面をコーティングしたフェライトなどのキャリアー粒子と混合されて電気的潜像の現像剤として用いられる。また、キャリアー粒子のかわりに帯電ブレードなどの部材と摩擦し、電気的潜像を形成することもできる。
次いで、公知の熱ロール定着方法などにより支持体(紙、ポリエステルフィルムなど)に定着して記録材料とされる。
【0046】
本発明における、トナーの性能試験の方法を以下に示す。
(1)最低定着温度、ホットオフセット発生温度、光沢発生温度
カーボンブラックを使用したモノクロ用トナー、及びフルカラートナーは、トナー30部とフェライトキャリア(パウダーテック社製、F−150)800部を均一混合し二成分現像剤として試験した。
(i)カーボンブラック使用モノクロ用トナー(低光沢画像)の場合
▲1▼最低定着温度(MFT)
市販モノクロ複写機(AR5030、シャープ(株)製)を用いて現像した未定着画像を、市販モノクロ複写機(SF8400A、シャープ(株)製)の定着ユニットを改造し熱ローラー温度を可変にした定着機でプロセススピード145mm/secで定着した。定着画像を布パッドで擦った後の画像濃度の残存率が70%以上となる熱ローラー温度を最低定着温度とした。
▲2▼ホットオフセット発生温度
上記MFTと同様に定着し、定着画像へのホットオフセットの有無を目視判定した。ホットオフセットが発生しはじめた温度をホットオフセット発生温度とした。
(ii)磁性粉使用モノクロ用トナー(低光沢画像)の場合
市販モノクロプリンター(LBP−210、キヤノン(株)製)を用いて未定着画像を得ること、定着ユニットのプロセススピードを72mm/secとすること以外は上記▲1▼、▲2▼と同様に試験する。
(iii)フルカラートナー(高光沢画像)の場合
市販モノクロ複写機(AR5030、シャープ(株)製)を用いて現像した未定着画像を、市販フルカラー複写機(CLC−1、キヤノン(株)製)の定着ユニットを用いてプロセススピード80mm/secで定着した。市販光沢計(MURAKAMI COLOR RESEARCH LABORATORY製 GMX−202−60型)を用い、定着画像の60゜の反射率が10%を超える熱ローラー温度を光沢発現温度とした。また、目視判定でホットオフセットが発生し始めた温度をホットオフセット発生温度とした。
【0047】
(2)トナー流動性
約9ミクロンに微粉砕、分級された未外添トナーについて、ホソカワミクロン製パウダーテスターで静かさ密度を測定し、下記基準で判定した。△以上が実用範囲である。
尚、磁性トナーの場合は測定値に0.65を乗じた数値を上記基準で判定した。
【0048】
以下実施例により本発明を更に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。以下、部は重量部を示す。なお、実施例1〜3は参考例である。
【0049】
【実施例】
実施例および比較例で得られたトナー及びトナーバインダーの性質の測定法を次に示す。
なお、下記1,3,5については、試料にテトラヒドロフラン不溶分がある場合は、以下の方法で溶融混練後のものを試料として用いた。
混練装置 : 東洋精機(株)製 ラボプラストミル MODEL 30R150
混練条件 : 100℃、70rpmにて30分、サンプル量65g
1.酸価および水酸基価
JIS K0070に規定の方法。
2.ガラス転移点(Tg)
ASTM D3418−82に規定の方法(DSC法)。
装置:セイコー電子工業(株)製 DSC20,SSC/580
3.分子量
THF可溶分をゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定。
GPCによる分子量測定の条件は以下の通りである。
装置 : 東洋曹達製 HLC−802A
カラム : TSK GEL GMH6 2本 (東洋曹達製)
測定温度 : 25℃
試料溶液 : 0.25重量%のテトラヒドロフラン溶液
溶液注入量: 200μl
検出装置 : 屈折率検出器
得られたクロマトグラム上最大のピーク高さを示す分子量をピーク分子量と称する。
なお、分子量校正曲線は標準ポリスチレンを用いて作成した。
4.テトラヒドロフラン(THF)不溶分
試料0.5gに50mlのTHFを加え、3時間攪拌還流させる。冷却後、グラスフィルターにて不溶分をろ別し、80℃で3時間減圧乾燥する。グラスフィルター上の樹脂分の重量と試料の重量比から、不溶分を算出する。
5.貯蔵弾性率(G’)、複素粘性率(η*)の測定
装置 : レオメトリックス社製
RDS−7700IIダイナミックススペクトロメーターテストフィックスチャー:25mmφコーンプレート
測定周波数: 20Hz(125.6rad/sec)
歪率 : 5%固定
【0050】
ポリエステル樹脂製造例1
冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物4533部、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物4460部、フェノールノボラック樹脂(核体数約5個)のエチレンオキサイド5モル付加物618部、テレフタル酸2789部、無水マレイン酸414部およびジブチルチンオキサイド24部を入れ、窒素気流下230℃で酸価が1.5になるまで脱水反応した。次いで、これに1720部のジメチルテレフタレートおよびキシレン400部を加えて常圧下220℃で3時間反応し、さらに10〜15mmHgの減圧下2時間反応した。その後、無水トリメリット酸439部を加えて10〜15mmHgの減圧で反応させて、メルトインデックス(150℃、5000g)が2.1g/10分となった時点で反応槽から取り出し、ポリエステル(F−1)を得た。
(F−1)のTHF不溶分は32.4%、ピーク分子量は3600であり、酸価8.1mgKOH/g、水酸基価15.6mgKOH/gであった。また、ガラス転移点は59.7℃、TG1は165℃、TE1は120℃であった。
ポリエステル樹脂製造例2
冷却管、撹拌機および素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物3773部、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物3546部、フェノールノボラック樹脂(核体数約5個)のエチレンオキサイド5モル付加物968部、テレフタル酸3406部、ジブチルチンオキサイド22部を入れ、常圧下230℃で脱水反応し、次いで10〜15mmHgの減圧下で反応を続行し、メルトインデックス(150℃、5000g)が2.3g/10分となった時点で反応槽から取り出し、ポリエステル(F−2)を得た。
(F−2)のTHF不溶分は36%、ピーク分子量は3940であり、酸価1.8mgKOH/g、水酸基価47.1mgKOH/gであった。また、ガラス転移点は59.8℃、TG1は161℃、TE1は117℃であった。
ポリエステル樹脂製造例3
冷却管、撹拌機および素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物2310部、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物2172部、テレフタル酸1892部およびジブチルチンオキサイド18部を入れ、常圧下225℃で10時間反応を行い、さら10〜15mmHgの減圧下、酸価が1.3mgKOH/gになるまで反応を行いポリエステル(F−3)を得た。
(F−3)にはTHF不溶分は無く、数平均分子量は3020、重量平均分子量は8040、水酸基価35mgKOH/gであった。また、ガラス転移点は63.7℃、TE2は132℃であった。
ポリエステル樹脂製造例4
冷却管、撹拌機および素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物7456部、フェノールノボラック樹脂(核体数約5個)のエチレンオキサイド5モル付加物529部、テレフタル酸3320部、ジブチルチンオキサイド20部を入れ、常圧下225℃で10時間反応を行い、さら10〜15mmHgの減圧下、酸価が1.3mgKOH/gになるまで反応を行った。これに無水トリメリット酸151部を加え酸価が7.0mgKOH/gになるまで反応させポリエステル(F−4)を得た。
(F−4)にはTHF不溶分は無く、数平均分子量は3340、重量平均分子量は19800、水酸基価42mgKOH/gであった。また、ガラス転移点は59.7℃、TE2は131℃であった。
【0051】
実施例1
温度計および攪拌機の付いたオートクレーブ反応槽中に、キシレン600部、低分子量ポリプロピレン(三洋化成工業(株)製 ビスコール440P:軟化点153℃)480部、低分子量ポリエチレン(三洋化成工業(株)製 サンワックスLEL−400:軟化点128℃)120部を入れ充分溶解し、窒素置換後、スチレン1992部、アクリロニトリル168部、マレイン酸モノブチル240部、ジ−t−ブチルパーオキシヘキサヒドロテレフタレート78部およびキシレン455部の混合溶液を175℃で3時間で滴下し重合し、さらにこの温度で30分間保持した。次いで脱溶剤を行い、本発明のトナー用樹脂組成物(E−1)を得た。
(E−1)のグラフト鎖のSP値は 11.13(cal/cm3)1/2 、数平均分子量は2950、重量平均分子量は10900、ガラス転移点は83.9℃であり、また酸価は20.9mgKOH/gであった。
【0052】
実施例2
温度計および攪拌機の付いたオートクレーブ反応槽中に、キシレン1020部、低分子量ポリプロピレン(三洋化成工業(株)製 ビスコール660P:軟化点 145℃)750部を入れ充分溶解し、窒素置換後、スチレン2385部、アクリロニトリル264部、アクリル酸ブチル330部、アクリル酸21部、ジ−t−ブチルパーオキシヘキサヒドロテレフタレート32.5部およびキシレン570部の混合溶液を175℃で3時間で滴下し、さらにこの温度で30分間保持した。次いで脱溶剤を行い、本発明のトナー用樹脂組成物(E−2)を得た。
(E−2)のグラフト鎖のSP値は11.14(cal/cm3)1/2、数平均分子量は3000、重量平均分子量は8200、ガラス転移点は57.5℃、また酸価は3.4mgKOH/gであった。
【0053】
実施例3
温度計および攪拌機の付いたオートクレーブ反応槽中に、キシレン340部、低分子量ポリプロピレン(三洋化成工業(株)製ビスコール440P:軟化点 153℃)200部、低分子量ポリエチレン(三洋化成工業(株)製 サンワックスLEL−400:軟化点 128℃)50部を入れ充分溶解し、窒素置換後、スチレン839部、アクリロニトリル44部、アクリル酸ブチル110部、アクリル酸7部、ジ−t−ブチルパーオキシヘキサヒドロテレフタレート32.5部およびキシレン148部の混合溶液を175℃で3時間で滴下し、さらにこの温度で30分間保持した。 次いで脱溶剤を行い、本発明のトナー用樹脂組成物(E−3)を得た。
(E−3)のグラフト鎖のSP値は10.84(cal/cm3)1/2、数平均分子量は2990、重量平均分子量は7970、ガラス転移点は57.4℃、また酸価は4.6mgKOH/gであった。
【0054】
比較例1
温度計および攪拌機の付いたオートクレーブ反応槽中に、キシレン400部、低分子量ポリプロピレン(三洋化成工業(株)製、ビスコール440P:軟化点153℃)50部を入れ充分溶解し、窒素置換後、スチレン782部、アクリル酸ブチル218部、ジ−t−ブチルパーオキシヘキサヒドロテレフタレート8.5部の混合溶液を160℃で2時間で滴下し、さらに1時間保持した。次いで脱溶剤を行い、樹脂組成物(E−4)を得た。
(E−4)のグラフト鎖のSP値は10.41(cal/cm3)1/2、数平均分子量は8310、重量平均分子量は22900,ガラス転移点は60.5℃であった。
【0055】
比較例2
温度計および攪拌機の付いたオートクレーブ反応槽中に、キシレン1200部を入れ窒素置換後、スチレン1992部、アクリロニトリル168部、マレイン酸モノブチル240部、ジ−t−ブチルパーオキシヘキサヒドロテレフタレート78部およびキシレン455部の混合溶液を175℃で3時間で滴下し重合し、さらにこの温度で30分間保持した。次いで脱溶剤を行い、樹脂組成物(E−5)を得た。
(E−5)のSP値は11.13(cal/cm3)1/2、数平均分子量は2900、重量平均分子量は9800,ガラス転移点は80.6℃であり、また酸価は25.8mgKOH/gであった。
【0056】
実施例4
トナー用樹脂組成物(E−1) 100部とポリエステル系トナーバインダー(F−1)2900部をヘンシェルミキサ(三井三池化工機(株)製 FM10B)を用いて予備混合した後、二軸混練機((株)池貝製 PCM−30)で混練し、本発明のトナー用バインダー(G−1)を得た。
【0057】
実施例5
ポリエステル製造例1で無水トリメリット酸439部を加えた後、反応温度を170℃に下げ、さらにトナー用樹脂組成物(E−2)を420部、低分子量ポリプロピレン(三洋化成工業製ビスコ−ル550P)560部を加え、同様にメルトインデックス(150℃、5000g)が3.0g/10分になるまで反応させ本発明のトナー用バインダー(G−2)を得た。
【0058】
実施例6
ポリエステル製造例3で酸価が1.3となった時点で温度を160℃に下げ、トナー用樹脂組成物(E−3)を60部と低分子量ポリエチレン(三洋化成工業製サンワックス171P60部を加え1時間攪拌混合してトナー用バインダー(G−3)を得た。
【0059】
評価例1
製造例1のポリエステル樹脂(F−1) 100部
実施例1のトナー用樹脂組成物(E−1) 3部
カーボンブラック(三菱化学(株)製 MA100) 8部
荷電制御剤(保土ヶ谷化学(株)製 スピロンブラックTRH) 1部
低分子量ポリプロピレン(三洋化成工業(株)製ビスコール660P)3部
低分子量ポリエチレン(三洋化成工業(株)製サンワックスLEL400)1部
上記材料をヘンシェルミキサ(三井三池化工機(株)製 FM10B)を用いて予備混合した後、130℃に温度設定した二軸混練機((株)池貝製 PCM−30)で溶融混練した。混練物を冷却後、粗粉砕し、超音速ジェット粉砕機ラボジェット(日本ニューマチック工業(株)製)を用いて微粉砕した後、気流分級機(日本ニューマチック工業(株)製 MDS−I)で分級し、粒径d50が9.0μmのトナー粒子を得た。ついで、トナー粒子100部とコロイダルシリカ(日本アエロジル製 アエロジルR972)0.3部とを混合(外添)して、トナー(T−1)を得た。T−1を電子顕微鏡で観察したところ、離型剤の平均分散粒径は約0.7ミクロンで、均一で良好な分散状態であった。
T−1の最低定着温度は145℃、ホットオフセットは230℃以下では認められなかった。
【0060】
評価例2〜5、比較評価例1〜3
表1に示す配合組成で、評価例1と同様に予備混合、溶融混練、粗粉砕、微粉砕、外添しトナー(T−2)〜トナー(T−8)を得た。これらカーボントナーのトナー粒径、離型剤分散粒径、離型剤分散状態、流動性、定着試験結果を表2に示す。
【0061】
【表1】
【0062】
【表2】
【0063】
表2中、離型剤の分散状態は電子顕微鏡で観察し、下記基準で判定した。
【0064】
表2に示すように、本発明のトナー用樹脂組成物を使用したモノクロ用トナーは、従来のトナーに比べ離型剤分散性が良好で流動性に優れ広い定着温度幅を持っていることがわかる。
【0065】
【表3】
【0066】
表3中、EPT1000は戸田工業(株)製 磁性粉である。
【0067】
【表4】
【0068】
表4中、離型剤の分散状態は表2の場合と同様に判定した。
表4に示すように、本発明のトナー用樹脂組成物を使用したモノクロ用磁性トナーは、従来のトナーに比べ離型剤分散性が良好で流動性に優れ広い定着温度幅を持っていることがわかる。
フルカラートナーの場合は、PCM−30の温度設定を80℃とした。
【0069】
【表5】
【0070】
表5中、離型剤であるサンワックス171Pは三洋化成工業(株)製 低分子量ポリエチレン、顔料であるシアニンブルーKROは山陽色素(株)製である。
【0071】
【表6】
【0072】
表6中、離型剤の分散状態は表2の場合と同様に判定した。
表6に示すように、本発明のトナー用樹脂組成物を使用したフルカラー用トナーは、従来のトナーに比べ離型剤分散性が良好で流動性に優れ広い定着温度幅を持っていることがわかる。
上記の結果から本発明の樹脂組成物を使用したトナーが、従来のトナーに比べ、離型剤の分散に優れ、定着温度幅が広くかつ流動性に優れていることがわかる。
【0073】
【発明の効果】
本発明のトナー用樹脂組成物をトナーに用いることにより定着温度幅が広く、かつ流動性が良いので連続コピーを行っても白抜けの発生や画像濃度の低下等のトラブルを発生しないトナーとすることができる。また本発明の組成物を用いてトナーを作成する場合、離型剤が均一に分散されるので、画質の良いトナーを容易に得ることができる。
【発明の属する技術分野】
本発明は電子写真、静電記録、静電印刷などに用いられるトナーおよびこれに用いられるトナー用樹脂組成物、トナーバインダー組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】
熱定着方式のトナーは、ヒートロールにより支持体上に定着される。その際、省エネルギー化、複写機等の装置の小型化の観点から、従来よりいっそう高い定着温度でもトナーが熱ロールに融着せず(耐ホットオフセット性)、かつ定着温度が低くてもトナーが定着できること(低温定着性)が求められている。従来、結着樹脂に架橋樹脂を用いて耐ホットオフセット性を向上する手段や、結着樹脂の分子量分布を広げることで低温定着性と耐ホットオフセット性を両立させようとする手段がとられてきた。また、耐ホットオフセット性を向上させるため、離型剤が従来から用いられている。特に、トナーバインダーとしてスチレン系樹脂を用いたトナーにおいては、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン等のポリオレフィン系離型剤や、これらポリオレフィン系樹脂にスチレン系樹脂をグラフトさせた樹脂組成物が有効であることが知られている(例えば特公昭52−3304号公報、特公平7−82255号公報等)。
【0003】
一方、トナーバインダーとして、低温定着性に優れることからポリエステル系樹脂も検討されている。しかし、スチレン系樹脂を用いたトナーでは効果の高い離型剤である低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレンは、ポリエステル系樹脂中での分散性が不十分であり、これらを離型剤として使用した場合、トナーの流動性が低下するとともに、連続コピーをとるとベタ画像の白抜けの発生、画像濃度の低下等のトラブルを発生する問題点もある。このポリエステル系樹脂に対するポリオレフィン系離型剤の分散性不良の問題には、前記スチレン系樹脂をグラフトさせた樹脂組成物も効果がなく、実用化には至っていない。
【0004】
これらの問題点を解決するため、酸化型ポリプロピレン(例えば特公昭43−9367号公報)やマレイン酸変性ポリプロピレン(例えば特開昭48−46689号公報)などを離型剤として使用するものが提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような変性した低分子量ポリプロピレン系樹脂は、未変性物と比較して分散性は向上しておりトナーの流動性低下等の悪影響は改善されるものの、未変性物と比較して溶融粘度が高くなるために離型剤本来の機能である離型性が低下してしまい、耐ホットオフセット性が未変性物よりも劣るという欠点を有しており、いまだ満足できるものではない。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、耐ホットオフセット性に優れ、かつ、流動性の低下が少なく、連続コピー時にベタ画像の白抜けや画像濃度低下等のトラブルのないトナーを開発すべく鋭意検討した結果、本発明に到達した。すなわち、本発明は、下記4発明である。
[I] 下記(1)、(2)および(3)からなるトナー用樹脂組成物と、ジオール(a)とジカルボン酸(b)と3価以上のポリオール(c)および/または3価以上のポリカルボン酸(d)との重縮合物であり、該ポリエステル系トナーバインダーの貯蔵弾性率が60000dyne/cm2となる温度(TG1)が130℃以上であり、複素粘性率が10000ポイズとなる温度(TE1)が80〜140℃であるポリエステル系トナーバインダーとからなるトナーバインダー組成物。
(1);軟化点80〜170℃のポリオレフィン樹脂
(2);SP値が10.8〜12.6のビニル系樹脂
(3);(1)に(2)を構成するビニル系モノマーがグラフトした構造を有するグラフト重合体
[II] 下記(1)、(2)および(3)からなるトナー用樹脂組成物と、少なくともジオール(a)を含んでなるポリオールと、少なくともジカルボン酸(b)を含んでなるポリカルボン酸を重縮合して得られ、該ポリエステル系トナーバインダーの複素粘性率が1000ポイズとなる温度(TE2)が90〜170℃であるポリエステル系トナーバインダーとからなるトナーバインダー組成物。
(1);軟化点80〜170℃のポリオレフィン樹脂
(2);SP値が10.8〜12.6のビニル系樹脂
(3);(1)に(2)を構成するビニル系モノマーがグラフトした構造を有するグラフト重合体
[III] 上記[I]のトナーバインダー組成物と着色剤とからなるトナー組成物。
[IV] 上記[II]のトナーバインダー組成物と着色剤とからなるトナー組成物。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳述する。
本発明のポリオレフィン樹脂を構成するオレフィン類としては、エチレン、プロピレン、1−ブテン、イソブチレン、1−ヘキセン、1−ドデセン、1−オクタデセンなどが挙げられる。
ポリオレフィン樹脂(1)としては、オレフィン類の重合体(1−1)、オレフィン類の重合体の酸化物(1−2)、オレフィン類の重合体の変性物(1−3)オレフィン類と共重合可能な他の単量体との共重合物(1−4)などが挙げられる。
(1−1)としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン/プロピレン共重合体、エチレン/1−ブテン共重合体、プロピレン/1−ヘキセン共重合体などが挙げられる。
また、本発明においては、ポリマー構造がポリオレフィンの構造を有していれば良く、モノマーが必ずしもオレフィン構造を有している必要はない。例えば、ポリメチレン(サゾールワックス等)等も使用することができる。
(1−2)としては、上記(1−1)の酸化物等が挙げられる。
(1−3)としては、上記(1−1)のマレイン酸誘導体(無水マレイン酸、マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノブチル、マレイン酸ジメチル等)付加物などが挙げられる。
(1−4)としては、不飽和カルボン酸[(メタ)アクリル酸、イタコン酸、無水マレイン酸等]、不飽和カルボン酸アルキルエステル[(メタ)アクリル酸アルキル(C1〜C18)エステル、マレイン酸アルキル(C1〜C18)エステル等]等の単量体とオレフィン類との共重合体等が挙げられる。
これらポリオレフィン樹脂(1)のうち、好ましいものは、(1−1)、(1−2)、(1−3)であり、さらに好ましくは、ポリエチレン、ポリメチレン、ポリプロピレン、エチレン/プロピレン重合体、酸化型ポリエチレン、酸化型ポリプロピレン、マレイン化ポリプロピレンであり、特に好ましいものは、ポリエチレンおよびポリプロピレンである。
【0008】
ポリオレフィン樹脂(1)の軟化点は、通常80〜170℃であり、好ましくは90〜160℃であり、さらに好ましくは100〜155℃である。軟化点が80℃を超えるとトナーの流動性が良好となり、170℃未満で充分な離型効果を発揮する。
【0009】
(1)の溶融粘度は160℃において通常2〜10000(mPa・s)であり、好ましくは3〜7000(mPa・s)、さらに好ましくは5〜4500(mPa・s)である。
【0010】
キャリアー等へのフィルミング及び離型性の観点から、(1)の数平均分子量は通常500〜20000、重量平均分子量は800〜100000であり、好ましくは数平均分子量は1000〜15000、重量平均分子量は1500〜60000、さらに好ましくは、数平均分子量は1500〜10000、重量平均分子量は2000〜30000である。
【0011】
(1)の針進入度は通常5.0以下であり、好ましくは3.5以下であり、さらに好ましくは、1.0以下である。
【0012】
ビニル系樹脂(2)のSP値(ソルビリティー パラメーター)としては通常10.6〜12.6(cal/cm3)1/2好ましくは10.6〜12.0(cal/cm3)1/2、さらに好ましくは10.7〜11.8(cal/cm3)1/2であり、特に好ましくは10.8〜11.5(cal/cm3)1/2である。SP値が12.6を超えても、10.6未満でもバインダー樹脂とのSP値差が大きくなりすぎ離型剤の分散が不良となる。
なお、SP値は公知のFedors法で算出できる。
【0013】
ビニル系樹脂(2)としては、(a)単独重合体のSP値が10.6〜12.6(cal/cm3)1/2であるモノマーの単独重合体でもよいが、(b)単独重合体のSP値が11.0〜18.0、特に好ましくは11.0〜16.0(cal/cm3)1/2であるビニル系モノマー(A),と単独重合体のSP値が8.0〜11.0、特に好ましくは9.0〜10.8(cal/cm3)1/2であるモノマー(B)との共重合体がより好ましい。
【0014】
(A)としては、不飽和ニトリル系モノマー(A1)、α,β−不飽和カルボン酸類(A2)が挙げられる。
【0015】
(A1)としては、(メタ)アクリロニトリル、シアノスチレンなどが挙げられる。これらのうち好ましいのは(メタ)アクリロニトリルである。(A2)としては、不飽和カルボン酸類およびその無水物[(メタ)アクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸およびその無水物など]、不飽和ジカルボン酸モノエステル類[マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノブチル、イタコン酸モノメチルなど]などが挙げられる。これらのうち好ましいものは、(メタ)アクリル酸、不飽和ジカルボン酸モノエステル類であり、特に好ましいのは(メタ)アクリル酸およびマレイン酸モノエステル[マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノブチル]である。
【0016】
(B)としては、スチレン系モノマー[スチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メトキシスチレン、p−ヒドロキシスチレン、p−アセトキシスチレン、ビニルトルエン、エチルスチレン、フェニルスチレン、ベンジルスチレンなど]、不飽和カルボン酸のアルキル(炭素数1〜18)エステル[メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレートなど]、ビニルエステル系モノマー[酢酸ビニルなど]、ビニルエーテル系モノマー[ビニルメチルエーテルなど]、ハロゲン元素含有ビニル系モノマー[塩化ビニルなど]、ジエン系モノマー(ブタジエン、イソブチレン等)およびこれらの併用が挙げられる。これのうち好ましいものはスチレン系モノマー、不飽和カルボン酸アルキルエステルおよびその併用であり、特に好ましいのは、スチレンおよびスチレンと(メタ)アクリル酸アルキルエステルの併用である。
【0017】
ビニル系樹脂(2)の分子量は、数平均分子量で1500〜100000、重量平均分子量で、5000〜200000であり、好ましいのは数平均分子量で2500〜50000、重量平均分子量で6000〜100000、特に好ましいのは数平均分子量で2800〜20000、重量平均分子量で7000〜50000である。
【0018】
(2)のTg(ガラス転移点)は通常40〜90℃であり、好ましいのは45〜80℃、特に好ましいのは50〜70℃である。Tgが40℃以上で保存性が良好となり、90℃以下の場合低温定着性が良好になる。
【0019】
(1)に(2)を構成するビニル系モノマーがグラフトした構造を有するグラフト重合体(3)を構成する(1)、(2)は、前記(1)および(2)と同様のものが挙げられ、好ましいものも同様である。
(3)を構成する各成分の量は、生成した(3)の重量に基づいて(1)が通常1〜90重量%、好ましくは5〜80重量%、(2)が通常10〜99重量%、好ましくは20〜95%である。
【0020】
本発明の樹脂組成物を構成する前記(1)〜(3)の量は、生成した樹脂組成物の重量に基づいて、(1)が通常0.5〜70重量%、(2)が通常29〜98.5重量%、(3)が通常1〜70重量%である。
【0021】
本発明の樹脂組成物の具体例としては、以下の(1)、(2)、及び(1)に(2)を構成するビニル系モノマーがグラフトした構造を有するグラフト重合体(3)から構成されるものなどが挙げられる。
【0022】
本発明の樹脂組成物の製法を例示すると、例えばまず、ポリオレフィン樹脂(1)をトルエン、キシレン等の溶剤に溶解または分散させ、100℃〜200℃に加熱した後、(A)または(A)と(B)の混合物をパーオキサイド系開始剤(ベンゾイルパーオキサイド、ジターシャリーブチルパーオキサイド、ターシャリブチルパーオキシドベンゾエート等)とともに滴下重合後、溶剤を留去することにより本発明の樹脂組成物が得られる。
【0023】
上記重合体混合物の溶液を合成するために用いるパーオキサイド系開始剤の量は生成した重合体混合物の重量に基づいて通常0.2〜10重量%、好ましくは0.5〜5重量%である。
【0024】
本発明のトナーバインダー組成物は前記樹脂組成物とポリエステル系トナーバインダーとから構成される。
【0025】
ポリエステル系トナーバインダーとしては、ポリオールとポリカルボン酸との重縮合物などが挙げられる。ポリオールとしては、ジオール(a)および3価以上のポリオール(c)が、ポリカルボン酸としては、ジカルボン酸(b)および3価以上のポリカルボン酸(d)が挙げられる。
【0026】
ジオール(a)としては、水酸基価180〜1900mgKOH/gのジオール類、具体的には、アルキレングリコール(エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオールなど);アルキレンエーテルグリコール(ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、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エーテルグリコールなど);脂環式ジオール(1,4−シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフェノールAなど);ビスフェノール類(ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールSなど);上記脂環式ジオールのC2〜C4アルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど)付加物;上記ビスフェノール類のC2〜C4アルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど)付加物などが挙げられる。
これらのうち好ましいものは、炭素数2〜12のアルキレングリコールおよびビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物であり、特に好ましいものはビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物、およびこれと炭素数2〜12のアルキレングリコールとの併用である。
3価以上のポリオール(c)としては、水酸基価150〜1900mgKOH/gのポリオール類、具体的には、3〜8価またはそれ以上の脂肪族多価アルコール(グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトールなど);上記脂肪族多価アルコールのC2〜C4アルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど)付加物;トリスフェノール類(トリスフェノールPAなど);ノボラック樹脂(フェノールノボラック、クレゾールノボラックなど);上記トリスフェノール類のC2〜C4のアルキレンオキサイド付加物;上記ノボラック樹脂のC2〜C4のアルキレンオキサイド付加物などが挙げられる。
これらのうち好ましいものは、3〜8価またはそれ以上の脂肪族多価アルコールおよびノボラック樹脂のアルキレンオキサイド付加物であり、特に好ましいものはノボラック樹脂のアルキレンオキサイド付加物である。
【0027】
ジカルボン酸(b)としては、酸価180〜1250mgKOH/gのジカルボン酸、具体的には、アルキレンジカルボン酸(コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、ドデセニルコハク酸など);アルケニレンジカルボン酸(マレイン酸、フマル酸など);芳香族ジカルボン酸(フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸など)などが挙げられる。これらのうち好ましいものは、炭素数4〜20のアルケニレンジカルボン酸および炭素数8〜20の芳香族ジカルボン酸である。
3価〜6価またはそれ以上のポリカルボン酸(d)としては、酸価150〜1250mgKOH/gのポリカルボン酸、具体的には、炭素数9〜20の芳香族ポリカルボン酸(トリメリット酸、ピロメリット酸など)、不飽和カルボン酸のビニル重合物(スチレン/マレイン酸共重合物、スチレン/アクリル酸共重合物、α−オレフィン/マレイン酸共重合物、スチレン/フマル酸共重合物など)などが挙げられる。これらのうち好ましいものは、炭素数9〜20の芳香族ポリカルボン酸であり、特に好ましいものはトリメリット酸、ピロメリット酸である。
なお、ジカルボン酸(b)または3価以上のポリカルボン酸(d)としては、上述のものの酸無水物または低級アルキルエステル(メチルエステル、エチルエステル、イソプロピルエステルなど)を用いてもよい。
【0028】
ポリオールとポリカルボン酸の比率は、水酸基[OH]とカルボキシル基[COOH]の当量比[OH]/[COOH]として、通常2/1〜1/2、好ましくは1.8/1〜1/1.8、さらに好ましくは1.5/1〜1/1.5である。
【0029】
トナーバインダーはモノクロ用、フルカラー用で各々異なる物性が求められており、ポリエステル系トナーバインダーの設計も異なる。
即ち、フルカラー用には高光沢画像が求められるため、低粘性のバインダーとする必要があるが、モノクロ用は光沢は特に必要なくホットオフセット性が重視されるため高弾性のバインダーとする必要がある。
【0030】
モノクロ複写機等に有用である低光沢画像を得る場合は、ジオール(a)、ジカルボン酸(b)とともに3価以上のポリオール(c)および/または3価以上のポリカルボン酸(d)を用いた非線状のポリエステルが好ましく、(a)、(b)、(c)、(d)の4成分からなるポリエステルが特に好ましい。(c)と(d)の両方を用いることで耐ホットオフッセト性がより向上する。
3価以上のポリオール(c)および3価以上のポリカルボン酸(d)の比率は、(c)と(d)のモル数の和が(a)〜(d)のモル数の合計に対して、通常0.1〜40モル%、好ましくは0.5〜25モル%、さらに好ましくは、1〜20モル%である。(b)と(d)とのモル比は、通常0/100〜100/0、好ましくは90/10〜20/80、さらに好ましくは、85/15〜30/70である。
【0031】
この場合、ポリエステル系トナーバインダーの貯蔵弾性率(G’)としては、耐ホットオフセット性の観点から、60000dyne/cm2となる温度(TG1)が、通常130〜230℃、好ましくは140〜230℃、さらに好ましくは150〜230℃である。
ポリエステル系の複素粘性率(η*)としては、低温定着性及び耐熱保存性の観点から、10000ポイズとなる温度(TE1)が通常80〜140℃、好ましくは90〜135℃、さらに好ましくは105〜130℃である。140℃未満で良好な低温定着性が得られ、80℃を超えると耐熱保存性が良好となる。
TG1およびTE1は、例えば、樹脂をラボプラストミルを用いて130℃、70rpmで30分間溶融混練後のブロックを、市販の動的粘弾性測定装置を用いて、樹脂温度を変化させながら貯蔵弾性率(G’)および複素粘性率(η*)を測定することで求められる。
【0032】
モノクロ用ポリエステル系トナーバインダーの分子量は、GPCにおいて分子量1000〜10000に極大値を有していることが好ましく、さらに好ましくは極大値が2000〜8500、特に好ましくは極大値が2500〜8000である。1000以上で、耐熱保存性および粉体流動性が良好となり、10000未満でトナーの粉砕性が向上し、生産性が良好となる。
また、テトラヒドロフラン(THF)不溶分を5〜70重量%含有していることが好ましく、さらに好ましくは、15〜60%、特に好ましくは20〜50%である。THF不溶分が5%を超えると耐ホットオフセット性が良好になり、70%未満で良好な低温定着性が得られる。
【0033】
フルカラー複写機等に有用である高光沢画像を得る場合は、ジオール(a)、ジカルボン酸(b)を用いた線状ポリエステルでも、ジオール(a)、ジカルボン酸(b)に、さらに3価以上のポリオール(c)および/または3価以上のポリカルボン酸(d)を併用した非線状ポリエステルでも構わない。
非線状ポリエステルの場合、3価以上のポリオール(c)および/または3価以上のポリカルボン酸(d)の比率は、(c)と(d)のモル数の和が(a)〜(d)のモル数の合計に対して、通常20モル%以下、好ましくは15モル%以下、さらに好ましくは、10モル%以下である。
【0034】
フルカラー用ポリエステル系トナーバインダーの複素粘性率としては、1000ポイズとなる温度(TE2)が90〜170℃、好ましくは100〜165℃、さらに好ましくは105〜150℃であるである。170℃未満で十分な光沢が得られ、90℃を超えると耐熱保存性が良好となる。
TE2はモノクロ用と同様の方法により測定することで求められる。
【0035】
フルカラー用ポリエステル系トナーバインダーの分子量は、GPCにおいて数平均分子量が、通常1000〜10000、好ましくは1500〜8500、さらに好ましくは1800〜6500である。数平均分子量1000以上で、耐熱保存性および粉体流動性が良好となり、10000未満でトナーの粉砕性が向上し、生産性が良好となる。
また、テトラヒドロフラン(THF)不溶分は、光沢度の観点から、通常10重量%未満、好ましくは5重量%未満である。
【0036】
本発明のポリエステル系トナーバインダーの製造方法を例示する。
ポリエステルは、ポリオールとポリカルボン酸を、テトラブトキシチタネート、ジブチルチンオキサイドなど公知のエステル化触媒の存在下、150〜280℃に加熱し、脱水縮合することで得られる。反応末期の反応速度を向上させるために減圧することも有効である。
【0037】
本発明のトナーバインダー組成物においては、ポリエステル系トナーバインダーとともに、他の樹脂も含有させることができる。
他の樹脂としては、スチレン系樹脂(スチレンとアルキル(メタ)アクリレートの共重合体、スチレンとジエン系モノマーとの共重合体等)、エポキシ樹脂(ビスフェノールAとエピクロルヒドリンの付加縮合物等)、ウレタン樹脂(ジオールとジイソシアネートの重付加物等)などが挙げられる。
【0038】
ポリエステル系トナーバインダーの具体例としては、以下のものなどが挙げられる。
▲1▼:ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物/ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物/フェノールノボラックのエチレンオキサイド付加物/テレフタル酸/無水トリメリット酸重縮合物
▲2▼:ビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物/フェノールノボラックのエチレンオキサイド付加物/無水マレイン酸/テレフタル酸/テレフタル酸ジメチル/無水トリメリット酸重縮合物
▲3▼:ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物/ビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物/フェノールノボラックのプロピレンオキサイド付加物/テレフタル酸/テレフタル酸ジメチル/無水トリメリット酸重縮合物
▲4▼:ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物/ビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物/フェノールノボラックのプロピレンオキサイド付加物/テレフタル酸重縮合物
▲5▼:ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物/ビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物/フェノールノボラックのプロピレンオキサイド付加物/イソフタル酸/イソフタル酸ジメチル/無水トリメリット酸重縮合物
【0039】
本発明のトナーバインダー組成物は、本発明のトナー用樹脂組成物(I)とポリエステル系トナーバインダー(II)からなっている。
本トナーバインダー組成物中の本発明のトナー用樹脂組成物(I)の量は、トナーバインダーの量に基づいて、通常0.1〜30重量%、好ましくは0.3〜20重量%であり、ポリエステル系トナーバインダー(II)の量は、トナーバインダーの量に基づいて、通常65〜99.9重量%、好ましくは75〜99.7重量%である。
【0040】
本トナーバインダー組成物には、本発明のトナー用樹脂組成物に由来するポリオレフィン樹脂以外の離型剤成分としてワックス類を含ませることもできる。 ワックス類としては、前述のポリオレフィン樹脂、エステルワックス類(カルナウバワックス、モンタンワックス、ライスワックス等)、長鎖(C30以上)脂肪族アルコール、長鎖(C30以上)脂肪酸およびこれらの混合物等が挙げられる。これらワックス類の量は、トナーバインダー組成物の量に基づいて、通常0〜50重量%、好ましくは0〜30重量%である。
【0041】
本トナーバインダー組成物を得るためには、(I)と(II)および必要に応じ他の部材を粉体混合しても良いし、二軸押出機や、加熱撹拌のできる配合釜等で溶融混合しても良く、(I)の存在下に(II)を重合しても良い。
【0042】
本発明のトナー組成物は、上記トナーバインダー組成物と着色剤等から構成される。
着色剤としては公知の染料、顔料および磁性粉を用いることができる。具体的には、カーボンブラック、スーダンブラックSM、ファーストイエロ−G、ベンジジンイエロー、ピグメントイエロー、インドファーストオレンジ、イルガシンレッド、バラニトアニリンレッド、トルイジンレッド、カーミン、ピグFBメントオレンジR、レーキレッド2G、ローダミンFB、ローダミンBレーキ、メチルバイオレットBレーキ、フタロシアニンブルー、ピグメントブルー、プリリアントグリーン、フタロシアニングリーン、オイルイエローGG、カヤセットYG、オラゾールブラウンB、オイルピンクOP、マグネタイト、鉄黒などが挙げられる。
トナー中の着色剤の含有量は、染料または顔料を使用する場合は、通常2〜15重量%であり、磁性粉を使用する場合は、通常20〜70重量%である。
【0043】
必要に応じて離型剤、荷電制御剤、流動化剤など種々の添加剤等を混合する。
離型剤としては、前述のポリオレフィン樹脂、エステルワックス等が挙げられる。離型剤の量は、通常トナー中の0〜10重量%である。
荷電制御剤としては、公知のものすなわち、ニグロシン染料、4級アンモニウム塩化合物、4級アンモニウム塩基含有ポリマー、含金属アゾ染料、サリチル酸金属塩、スルホン酸基含有ポリマー、含フッソ系ポリマー、ハロゲン置換芳香環含有ポリマーなどが挙げられる。
トナー中の荷電制御剤の含有量は通常0〜5重量%である。
さらに、流動化剤を使用することもできる。流動化剤としては、コロイダルシリカ、アルミナ粉末、酸化チタン粉末、炭酸カルシウム粉末など公知のものを用いることができる。
【0044】
トナーの製造法としては、公知の混練粉砕法などが挙げられる。上記トナー構成成分を乾式ブレンドした後、溶融混練し、その後、ジェットミルなどを用いて微粉砕し、さらに風力分級し、粒径が通常2〜20μmの粒子として得られる。
【0045】
本発明のトナーバインダーを用いたトナーは必要に応じて鉄粉、ガラスビーズ、ニッケル粉、フェライト、マグネタイト、および樹脂(アクリル樹脂、シリコーン樹脂など)により表面をコーティングしたフェライトなどのキャリアー粒子と混合されて電気的潜像の現像剤として用いられる。また、キャリアー粒子のかわりに帯電ブレードなどの部材と摩擦し、電気的潜像を形成することもできる。
次いで、公知の熱ロール定着方法などにより支持体(紙、ポリエステルフィルムなど)に定着して記録材料とされる。
【0046】
本発明における、トナーの性能試験の方法を以下に示す。
(1)最低定着温度、ホットオフセット発生温度、光沢発生温度
カーボンブラックを使用したモノクロ用トナー、及びフルカラートナーは、トナー30部とフェライトキャリア(パウダーテック社製、F−150)800部を均一混合し二成分現像剤として試験した。
(i)カーボンブラック使用モノクロ用トナー(低光沢画像)の場合
▲1▼最低定着温度(MFT)
市販モノクロ複写機(AR5030、シャープ(株)製)を用いて現像した未定着画像を、市販モノクロ複写機(SF8400A、シャープ(株)製)の定着ユニットを改造し熱ローラー温度を可変にした定着機でプロセススピード145mm/secで定着した。定着画像を布パッドで擦った後の画像濃度の残存率が70%以上となる熱ローラー温度を最低定着温度とした。
▲2▼ホットオフセット発生温度
上記MFTと同様に定着し、定着画像へのホットオフセットの有無を目視判定した。ホットオフセットが発生しはじめた温度をホットオフセット発生温度とした。
(ii)磁性粉使用モノクロ用トナー(低光沢画像)の場合
市販モノクロプリンター(LBP−210、キヤノン(株)製)を用いて未定着画像を得ること、定着ユニットのプロセススピードを72mm/secとすること以外は上記▲1▼、▲2▼と同様に試験する。
(iii)フルカラートナー(高光沢画像)の場合
市販モノクロ複写機(AR5030、シャープ(株)製)を用いて現像した未定着画像を、市販フルカラー複写機(CLC−1、キヤノン(株)製)の定着ユニットを用いてプロセススピード80mm/secで定着した。市販光沢計(MURAKAMI COLOR RESEARCH LABORATORY製 GMX−202−60型)を用い、定着画像の60゜の反射率が10%を超える熱ローラー温度を光沢発現温度とした。また、目視判定でホットオフセットが発生し始めた温度をホットオフセット発生温度とした。
【0047】
(2)トナー流動性
約9ミクロンに微粉砕、分級された未外添トナーについて、ホソカワミクロン製パウダーテスターで静かさ密度を測定し、下記基準で判定した。△以上が実用範囲である。
尚、磁性トナーの場合は測定値に0.65を乗じた数値を上記基準で判定した。
【0048】
以下実施例により本発明を更に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。以下、部は重量部を示す。なお、実施例1〜3は参考例である。
【0049】
【実施例】
実施例および比較例で得られたトナー及びトナーバインダーの性質の測定法を次に示す。
なお、下記1,3,5については、試料にテトラヒドロフラン不溶分がある場合は、以下の方法で溶融混練後のものを試料として用いた。
混練装置 : 東洋精機(株)製 ラボプラストミル MODEL 30R150
混練条件 : 100℃、70rpmにて30分、サンプル量65g
1.酸価および水酸基価
JIS K0070に規定の方法。
2.ガラス転移点(Tg)
ASTM D3418−82に規定の方法(DSC法)。
装置:セイコー電子工業(株)製 DSC20,SSC/580
3.分子量
THF可溶分をゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定。
GPCによる分子量測定の条件は以下の通りである。
装置 : 東洋曹達製 HLC−802A
カラム : TSK GEL GMH6 2本 (東洋曹達製)
測定温度 : 25℃
試料溶液 : 0.25重量%のテトラヒドロフラン溶液
溶液注入量: 200μl
検出装置 : 屈折率検出器
得られたクロマトグラム上最大のピーク高さを示す分子量をピーク分子量と称する。
なお、分子量校正曲線は標準ポリスチレンを用いて作成した。
4.テトラヒドロフラン(THF)不溶分
試料0.5gに50mlのTHFを加え、3時間攪拌還流させる。冷却後、グラスフィルターにて不溶分をろ別し、80℃で3時間減圧乾燥する。グラスフィルター上の樹脂分の重量と試料の重量比から、不溶分を算出する。
5.貯蔵弾性率(G’)、複素粘性率(η*)の測定
装置 : レオメトリックス社製
RDS−7700IIダイナミックススペクトロメーターテストフィックスチャー:25mmφコーンプレート
測定周波数: 20Hz(125.6rad/sec)
歪率 : 5%固定
【0050】
ポリエステル樹脂製造例1
冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物4533部、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物4460部、フェノールノボラック樹脂(核体数約5個)のエチレンオキサイド5モル付加物618部、テレフタル酸2789部、無水マレイン酸414部およびジブチルチンオキサイド24部を入れ、窒素気流下230℃で酸価が1.5になるまで脱水反応した。次いで、これに1720部のジメチルテレフタレートおよびキシレン400部を加えて常圧下220℃で3時間反応し、さらに10〜15mmHgの減圧下2時間反応した。その後、無水トリメリット酸439部を加えて10〜15mmHgの減圧で反応させて、メルトインデックス(150℃、5000g)が2.1g/10分となった時点で反応槽から取り出し、ポリエステル(F−1)を得た。
(F−1)のTHF不溶分は32.4%、ピーク分子量は3600であり、酸価8.1mgKOH/g、水酸基価15.6mgKOH/gであった。また、ガラス転移点は59.7℃、TG1は165℃、TE1は120℃であった。
ポリエステル樹脂製造例2
冷却管、撹拌機および素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物3773部、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物3546部、フェノールノボラック樹脂(核体数約5個)のエチレンオキサイド5モル付加物968部、テレフタル酸3406部、ジブチルチンオキサイド22部を入れ、常圧下230℃で脱水反応し、次いで10〜15mmHgの減圧下で反応を続行し、メルトインデックス(150℃、5000g)が2.3g/10分となった時点で反応槽から取り出し、ポリエステル(F−2)を得た。
(F−2)のTHF不溶分は36%、ピーク分子量は3940であり、酸価1.8mgKOH/g、水酸基価47.1mgKOH/gであった。また、ガラス転移点は59.8℃、TG1は161℃、TE1は117℃であった。
ポリエステル樹脂製造例3
冷却管、撹拌機および素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物2310部、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物2172部、テレフタル酸1892部およびジブチルチンオキサイド18部を入れ、常圧下225℃で10時間反応を行い、さら10〜15mmHgの減圧下、酸価が1.3mgKOH/gになるまで反応を行いポリエステル(F−3)を得た。
(F−3)にはTHF不溶分は無く、数平均分子量は3020、重量平均分子量は8040、水酸基価35mgKOH/gであった。また、ガラス転移点は63.7℃、TE2は132℃であった。
ポリエステル樹脂製造例4
冷却管、撹拌機および素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物7456部、フェノールノボラック樹脂(核体数約5個)のエチレンオキサイド5モル付加物529部、テレフタル酸3320部、ジブチルチンオキサイド20部を入れ、常圧下225℃で10時間反応を行い、さら10〜15mmHgの減圧下、酸価が1.3mgKOH/gになるまで反応を行った。これに無水トリメリット酸151部を加え酸価が7.0mgKOH/gになるまで反応させポリエステル(F−4)を得た。
(F−4)にはTHF不溶分は無く、数平均分子量は3340、重量平均分子量は19800、水酸基価42mgKOH/gであった。また、ガラス転移点は59.7℃、TE2は131℃であった。
【0051】
実施例1
温度計および攪拌機の付いたオートクレーブ反応槽中に、キシレン600部、低分子量ポリプロピレン(三洋化成工業(株)製 ビスコール440P:軟化点153℃)480部、低分子量ポリエチレン(三洋化成工業(株)製 サンワックスLEL−400:軟化点128℃)120部を入れ充分溶解し、窒素置換後、スチレン1992部、アクリロニトリル168部、マレイン酸モノブチル240部、ジ−t−ブチルパーオキシヘキサヒドロテレフタレート78部およびキシレン455部の混合溶液を175℃で3時間で滴下し重合し、さらにこの温度で30分間保持した。次いで脱溶剤を行い、本発明のトナー用樹脂組成物(E−1)を得た。
(E−1)のグラフト鎖のSP値は 11.13(cal/cm3)1/2 、数平均分子量は2950、重量平均分子量は10900、ガラス転移点は83.9℃であり、また酸価は20.9mgKOH/gであった。
【0052】
実施例2
温度計および攪拌機の付いたオートクレーブ反応槽中に、キシレン1020部、低分子量ポリプロピレン(三洋化成工業(株)製 ビスコール660P:軟化点 145℃)750部を入れ充分溶解し、窒素置換後、スチレン2385部、アクリロニトリル264部、アクリル酸ブチル330部、アクリル酸21部、ジ−t−ブチルパーオキシヘキサヒドロテレフタレート32.5部およびキシレン570部の混合溶液を175℃で3時間で滴下し、さらにこの温度で30分間保持した。次いで脱溶剤を行い、本発明のトナー用樹脂組成物(E−2)を得た。
(E−2)のグラフト鎖のSP値は11.14(cal/cm3)1/2、数平均分子量は3000、重量平均分子量は8200、ガラス転移点は57.5℃、また酸価は3.4mgKOH/gであった。
【0053】
実施例3
温度計および攪拌機の付いたオートクレーブ反応槽中に、キシレン340部、低分子量ポリプロピレン(三洋化成工業(株)製ビスコール440P:軟化点 153℃)200部、低分子量ポリエチレン(三洋化成工業(株)製 サンワックスLEL−400:軟化点 128℃)50部を入れ充分溶解し、窒素置換後、スチレン839部、アクリロニトリル44部、アクリル酸ブチル110部、アクリル酸7部、ジ−t−ブチルパーオキシヘキサヒドロテレフタレート32.5部およびキシレン148部の混合溶液を175℃で3時間で滴下し、さらにこの温度で30分間保持した。 次いで脱溶剤を行い、本発明のトナー用樹脂組成物(E−3)を得た。
(E−3)のグラフト鎖のSP値は10.84(cal/cm3)1/2、数平均分子量は2990、重量平均分子量は7970、ガラス転移点は57.4℃、また酸価は4.6mgKOH/gであった。
【0054】
比較例1
温度計および攪拌機の付いたオートクレーブ反応槽中に、キシレン400部、低分子量ポリプロピレン(三洋化成工業(株)製、ビスコール440P:軟化点153℃)50部を入れ充分溶解し、窒素置換後、スチレン782部、アクリル酸ブチル218部、ジ−t−ブチルパーオキシヘキサヒドロテレフタレート8.5部の混合溶液を160℃で2時間で滴下し、さらに1時間保持した。次いで脱溶剤を行い、樹脂組成物(E−4)を得た。
(E−4)のグラフト鎖のSP値は10.41(cal/cm3)1/2、数平均分子量は8310、重量平均分子量は22900,ガラス転移点は60.5℃であった。
【0055】
比較例2
温度計および攪拌機の付いたオートクレーブ反応槽中に、キシレン1200部を入れ窒素置換後、スチレン1992部、アクリロニトリル168部、マレイン酸モノブチル240部、ジ−t−ブチルパーオキシヘキサヒドロテレフタレート78部およびキシレン455部の混合溶液を175℃で3時間で滴下し重合し、さらにこの温度で30分間保持した。次いで脱溶剤を行い、樹脂組成物(E−5)を得た。
(E−5)のSP値は11.13(cal/cm3)1/2、数平均分子量は2900、重量平均分子量は9800,ガラス転移点は80.6℃であり、また酸価は25.8mgKOH/gであった。
【0056】
実施例4
トナー用樹脂組成物(E−1) 100部とポリエステル系トナーバインダー(F−1)2900部をヘンシェルミキサ(三井三池化工機(株)製 FM10B)を用いて予備混合した後、二軸混練機((株)池貝製 PCM−30)で混練し、本発明のトナー用バインダー(G−1)を得た。
【0057】
実施例5
ポリエステル製造例1で無水トリメリット酸439部を加えた後、反応温度を170℃に下げ、さらにトナー用樹脂組成物(E−2)を420部、低分子量ポリプロピレン(三洋化成工業製ビスコ−ル550P)560部を加え、同様にメルトインデックス(150℃、5000g)が3.0g/10分になるまで反応させ本発明のトナー用バインダー(G−2)を得た。
【0058】
実施例6
ポリエステル製造例3で酸価が1.3となった時点で温度を160℃に下げ、トナー用樹脂組成物(E−3)を60部と低分子量ポリエチレン(三洋化成工業製サンワックス171P60部を加え1時間攪拌混合してトナー用バインダー(G−3)を得た。
【0059】
評価例1
製造例1のポリエステル樹脂(F−1) 100部
実施例1のトナー用樹脂組成物(E−1) 3部
カーボンブラック(三菱化学(株)製 MA100) 8部
荷電制御剤(保土ヶ谷化学(株)製 スピロンブラックTRH) 1部
低分子量ポリプロピレン(三洋化成工業(株)製ビスコール660P)3部
低分子量ポリエチレン(三洋化成工業(株)製サンワックスLEL400)1部
上記材料をヘンシェルミキサ(三井三池化工機(株)製 FM10B)を用いて予備混合した後、130℃に温度設定した二軸混練機((株)池貝製 PCM−30)で溶融混練した。混練物を冷却後、粗粉砕し、超音速ジェット粉砕機ラボジェット(日本ニューマチック工業(株)製)を用いて微粉砕した後、気流分級機(日本ニューマチック工業(株)製 MDS−I)で分級し、粒径d50が9.0μmのトナー粒子を得た。ついで、トナー粒子100部とコロイダルシリカ(日本アエロジル製 アエロジルR972)0.3部とを混合(外添)して、トナー(T−1)を得た。T−1を電子顕微鏡で観察したところ、離型剤の平均分散粒径は約0.7ミクロンで、均一で良好な分散状態であった。
T−1の最低定着温度は145℃、ホットオフセットは230℃以下では認められなかった。
【0060】
評価例2〜5、比較評価例1〜3
表1に示す配合組成で、評価例1と同様に予備混合、溶融混練、粗粉砕、微粉砕、外添しトナー(T−2)〜トナー(T−8)を得た。これらカーボントナーのトナー粒径、離型剤分散粒径、離型剤分散状態、流動性、定着試験結果を表2に示す。
【0061】
【表1】
【0062】
【表2】
【0063】
表2中、離型剤の分散状態は電子顕微鏡で観察し、下記基準で判定した。
【0064】
表2に示すように、本発明のトナー用樹脂組成物を使用したモノクロ用トナーは、従来のトナーに比べ離型剤分散性が良好で流動性に優れ広い定着温度幅を持っていることがわかる。
【0065】
【表3】
【0066】
表3中、EPT1000は戸田工業(株)製 磁性粉である。
【0067】
【表4】
【0068】
表4中、離型剤の分散状態は表2の場合と同様に判定した。
表4に示すように、本発明のトナー用樹脂組成物を使用したモノクロ用磁性トナーは、従来のトナーに比べ離型剤分散性が良好で流動性に優れ広い定着温度幅を持っていることがわかる。
フルカラートナーの場合は、PCM−30の温度設定を80℃とした。
【0069】
【表5】
【0070】
表5中、離型剤であるサンワックス171Pは三洋化成工業(株)製 低分子量ポリエチレン、顔料であるシアニンブルーKROは山陽色素(株)製である。
【0071】
【表6】
【0072】
表6中、離型剤の分散状態は表2の場合と同様に判定した。
表6に示すように、本発明のトナー用樹脂組成物を使用したフルカラー用トナーは、従来のトナーに比べ離型剤分散性が良好で流動性に優れ広い定着温度幅を持っていることがわかる。
上記の結果から本発明の樹脂組成物を使用したトナーが、従来のトナーに比べ、離型剤の分散に優れ、定着温度幅が広くかつ流動性に優れていることがわかる。
【0073】
【発明の効果】
本発明のトナー用樹脂組成物をトナーに用いることにより定着温度幅が広く、かつ流動性が良いので連続コピーを行っても白抜けの発生や画像濃度の低下等のトラブルを発生しないトナーとすることができる。また本発明の組成物を用いてトナーを作成する場合、離型剤が均一に分散されるので、画質の良いトナーを容易に得ることができる。
Claims (7)
- 下記(1)、(2)および(3)からなるトナー用樹脂組成物と、ジオール(a)とジカルボン酸(b)と3価以上のポリオール(c)および/または3価以上のポリカルボン酸(d)との重縮合物であり、該ポリエステル系トナーバインダーの貯蔵弾性率が60000dyne/cm2となる温度(TG1)が130℃以上であり、複素粘性率が10000ポイズとなる温度(TE1)が80〜140℃であるポリエステル系トナーバインダーとからなるトナーバインダー組成物。
(1);軟化点80〜170℃のポリオレフィン樹脂
(2);SP値が10.8〜12.6のビニル系樹脂
(3);(1)に(2)を構成するビニル系モノマーがグラフトした構造を有するグラフト重合体 - 下記(1)、(2)および(3)からなるトナー用樹脂組成物と、少なくともジオール(a)を含んでなるポリオールと、少なくともジカルボン酸(b)を含んでなるポリカルボン酸を重縮合して得られ、該ポリエステル系トナーバインダーの複素粘性率が1000ポイズとなる温度(TE2)が90〜170℃であるポリエステル系トナーバインダーとからなるトナーバインダー組成物。
(1);軟化点80〜170℃のポリオレフィン樹脂
(2);SP値が10.8〜12.6のビニル系樹脂
(3);(1)に(2)を構成するビニル系モノマーがグラフトした構造を有するグラフト重合体 - 請求項1記載のトナーバインダー組成物と着色剤とからなるトナー組成物。
- 請求項2記載のトナーバインダー組成物と着色剤とからなるトナー組成物。
- 該(2)が、単独重合体のSP値が11.0以上であるモノマー(A)からなる重合物である請求項1〜4のいずれか記載の組成物。
- 該(A)が(メタ)アクリロニトリル系モノマー(A1)および/またはα,β−不飽和カルボン酸類(A2)である請求項5記載の組成物。
- 該(2)が(A)とスチレン系モノマー(B)との共重合物である請求項5または6記載の組成物。
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