JP4166685B2 - トナー用バインダー樹脂およびトナー - Google Patents
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ポリエステル樹脂と、ポリプロピレンやポリエチレン系のワックスあるいは植物性ワックスやモンタンワックス等、エステル基等の極性部を含有するワックスとの相溶性は、スチレン-アクリル系樹脂とワックスとのそれに比べ、一般的に低い傾向がある。この為、一般にポリエステル樹脂へのワックスの分散は困難、即ち一般的には、樹脂中でのワックスの分散粒径は大きく、トナーの生産性悪化、現像における耐久性劣化等、種々の問題が生じる事が報告されている。
(1)テトラヒドロフラン不溶成分(A−I)0.1〜40質量%と、
テトラヒドロフラン可溶成分(A−S)99.9〜60質量%
とからなり、
テトラヒドロフラン不溶成分(A−I)が、0.1〜20質量%の官能基含有ワックス(W)を有し、
テトラヒドロフラン可溶成分(A−S)が、0〜5質量%の官能基含有ワックス(W)を有し、かつ、
(A−I)成分中のワックス(W)含有率(α)と(A−S)成分中のワックス(W)含有率(β)において、(α)/(β)が2以上
であるポリエステル樹脂(A)を含むことを特徴とするトナー用バインダー樹脂であり、
(2) 好ましくは、ワックス(W)が、カルボキシル基および/または水酸基を含有するワックス(W−A)であることを特徴とするトナー用バインダー樹脂であり、
(3) 好ましくは、ワックス(W)が植物系ワックスおよび/またはモンタン酸エステルワックスであることを特徴とするトナー用バインダー樹脂であり、
(4) 好ましくは、テトラヒドロフラン不溶成分(A−I)が、多価イソシアネート由来の構造単位(UI1)を含有するポリエステル樹脂であることを特徴とするトナー用バインダー樹脂であり、
(5) 好ましくは、ポリエステル樹脂(A)が、
OH価が20〜90KOHmg/gであるポリエステル樹脂(a)10〜60質量%と、
OH価が10KOHmg/g以下であるポリエステル樹脂(b)40〜90質量%と、
多価イソシアネートとから得られるポリエステル樹脂(A1)であることを特徴とするトナー用バインダー樹脂であり、
(6) 好ましくは、ポリエステル樹脂(A)中のアルコール由来の構造単位の全てを100モル%として、下記(式1)の構造単位(AN1)が1モル以下であることを特徴とするトナー用バインダー樹脂であり、
本発明に用いられるトナー用バインダー樹脂はポリエステル樹脂(A)を含んでいる。ポリエステル樹脂(A)は、テトラヒドロフランに不溶な成分(A−I)が0.1〜40質量%とテトラヒドロフランに可溶な成分(A−S)が99.9〜60質量%とからなる。好ましくはテトラヒドロフラン不溶成分(A−I)が0.5〜25質量%であり、テトラヒドロフラン可溶成分(A−S)が99.5〜75質量%である。テトラヒドロフラン不溶成分(A−I)が0.1質量%未満では耐オフセット性が十分でない場合があり、40質量%を越えると定着性が不充分となることがある。
このワックス(W)は、テトラヒドロフラン不溶成分(A−I)中に0.1〜20質量%含有される。好ましくは0.1〜15質量部であり、更に好ましくは、1〜10質量部である。
多価カルボン酸由来の構造単位とは具体的には、下記のような構造のものが好ましい。
R5、R6は、炭素、水素、および必要に応じて窒素、酸素、燐、珪素から選ばれる元素からなる基、もしくは水素基である。)
上記の構造単位の中で、多価カルボン酸由来の構造単位と多価アルコール由来の構造単位とは、ポリエステル樹脂(A)中で例えば下記(式6)の様な構造を形成している。
本発明のポリエステル樹脂(a)のOH価は20〜90KOHmg/gである。好ましくは、30KOHmg/g以上であり、80KOHmg/g以下である。本発明において、ポリエステル樹脂(a)は主として、後述する多価イソシアネートと反応して高分子量化すると考えられる。OH価が20KOHmg/g未満の場合には、多価イソシアネートとの反応量が少なくなり、すなわち上記のイソシアネート由来の構造が少なくなるため、トナーの耐現像耐久性が不充分となることがある。90KOHmg/gより大きくなると、ポリエステル樹脂(a)の分子量を高めることが難しく、耐オフセット性が不十分となることがある。
本発明のポリエステル樹脂(b)のOH価は10KOHmg/g以下であることが好ましい。本発明においてポリエステル樹脂(b)のOH価が上記範囲内に制御することにより、ポリエステル樹脂(b)は、後述する多価イソシアネートと反応することは少なく、同反応後、主にTHF可溶成分を形成する。OH価が10KOHmg/gを超えると後述する多価イソシアネートと反応し易くなりTHF可溶成分の現象をもたらすため、定着性が不充分となることがある。
本発明のトナーは、少なくとも先の本発明のトナー用バインダー樹脂、帯電調整剤(CCA)、着色剤、表面処理剤を含むものである。本発明のトナーは、キャリアと混合し現像を行う、所謂二成分系現像材用のトナーや、磁性粉をトナー中に含有した所謂、磁性一成分トナーや、トナーのみで現像を行う一成分トナー等のトナーとして用いることができる。なお、その際、本発明のトナ−用バインダー樹脂の量は、トナー中に50〜95質量%であることが好ましい。
検出器; SHODEX RI-71S
溶剤; テトラヒドロフラン
カラム; KF-G 1本、KF-807L 3本、KF800D 1本を直列接続
(カラムは何れも昭和電工製)
流速; 1.0 ml/分
試料; 0.25 %THF溶液
なお、測定の信憑性は上記の条件で測定したNBS706ポリスチレン試料(Mw=288,000, Mn=137,000, Mw/Mn=2.11)のMw/Mnが、2.11±0.10となることにより確認し得る。
THF不溶成分とTHF可溶成分の値は、RC値とSC値とから下記の式によって求められる。
THF可溶成分比率 = (SC/RC) × 100 (%)
THF不溶成分比率 = [(RC−SC)/RC]× 100 (%)
次に、該溶液から上澄み液をデカンテーションによって除き、残査をTHFで数回洗浄する。その残査を減圧下、40℃で乾燥してTHF不溶成分が得られる。
1、定着性
市販の電子写真複写機を改造した複写機にて未定着画像を作成した後、この未定着画像を市販の複写機を、定着温度、定着速度の任意制御が可能なように改造した熱ローラー定着装置を用いて定着させた。熱ロールの定着速度は200 mm/secとし、熱ローラーの温度を5℃ずつ変化させてトナーの定着を行った。得られた定着画像を綿布により、0.5 Kgfの荷重をかけ、10回摩擦させ、画像濃度をマクベス式反射濃度計により測定した。各温度での画像濃度の変化率が80%以上となった最低の定着温度をもって最低定着温度とし、下記の規定に従って評価した。なお、ここに用いた熱ローラ定着装置はシリコーンオイル供給機構を有しないものである。また、環境条件は、常温常圧(温度22℃,相対湿度55%)とした。
1 ; 最低定着温度 ≦ 160℃
2 ;180℃ ≧ 最低定着温度 > 160℃
3 ; 最低定着温度 > 180℃
耐オフセット性の評価は、上記最低定着温度の測定に準じた方法で行う。すなわち、上記複写機にて未定着画像を作成した後、トナー像を転写して上述の熱ローラー定着装置により定着処理を行い、次いで白紙の転写紙を同様の条件下で当該熱ローラ定着装置に送って転写紙上にトナー汚れが生ずるか否かを目視観察する。この操作を、前記熱ローラー定着装置の熱ローラーの設定温度を順次上昇させた状態で繰り返し、トナーによる汚れの生じた最低の設定温度をもってオフセット発生温度とし、下記の規定に従って評価した。また、環境条件は、常温常圧(温度22℃,相対湿度55%)とした。
1 ; オフセット発生温度 ≧ 230℃
2 ; 230℃ > オフセット発生温度 ≧ 210℃
3 ; 210℃ > オフセット発生温度
市販の複写機(東芝製、プレシオ5560)により連続して100,000枚にわたる実写テストを行った後、画像濃度、画質の劣化を確認し、下記の規定に従って評価した。
1 : 劣化が確認されなかった
2 : 劣化が確認された
温度50℃、相対湿度55%の環境条件下に70時間放置した後、150メッシュのふるいにトナーを5gのせ、パウダーテスター(細川粉体工学研究所)の加減抵抗機の目盛りを2にして、3分間振動を与える。振動後のメッシュ上に残った重量を測定し、残存重量比を求め、下記の規定に従って評価した。
1 : 20%より小さい
2 : 20%以上35%以下
3 : 35%より大きい
5リットルの四つ口フラスコに還流冷却器、水分離装置、窒素ガス導入管、温度計及び撹拌装置を取り付け、フレーク状のリサイクルPET(重量平均分子量:75000)をPET中のエチレングリコール由来の構造単位で55mol%、ネオペンチルグリコール(NPG)30mol%、トリエチレングリコール(TEG)8mol%、トリメチロールプロパン(TMP)7mol%、テレフタル酸(TPA)33mol%、カルナバワックス(精製カルナバ1号;(株)加藤洋行輸入品)5質量%、チタンラクテート(オルガチックスTC-310;(株)マツモト交商社)0.2質量%を仕込み、フラスコ内に窒素を導入しながら240℃で解重合及び脱水重縮合を行った。なお、本発明の製造例で示すmol%は、ネオペンチルグリコール、トリエチレングリコール、トリメチロールプロパンの量およびエチレングリコール由来の構造単位の量の総和を100モル%とした時の相対値であり、また、ワックス成分における質量%は全原料、すわなちPET、多価カルボン酸、多価アルコール、ワックス、触媒の総量を100質量%とした際の質量%を示す。反応生成物の酸価が所定値に達したところでフラスコより抜き出し冷却、粉砕して樹脂(a−1)を得た。なお、得られた樹脂は透明であった。仕込み組成および得られた樹脂(a−1)の物性を表1に示す。
表1に示した仕込み組成とした以外はポリエステル樹脂製造例1に準じて、樹脂(a−2)〜樹脂(a−7)を製造した。得られたポリエステル樹脂の物性を表1に併せて示す。
5リットルの四つ口フラスコに還流冷却器、水分離装置、窒素ガス導入管、温度計及び撹拌装置を取り付け、フレーク状のリサイクルPET(重量平均分子量:75000)をPET中のエチレングリコールユニット単位で70mol%、(NPG)30mol%、イソフタル酸(IPA)32mol%、安息香酸6mol%、テトラノルマルブチルチタネート(オルガチックスTA-25;(株)マツモト交商社)0.3質量%を仕込み、フラスコ内に窒素を導入しながら240℃で解重合及び脱水重縮合を行った。反応生成物の酸価が所定値に達したところでフラスコより抜き出し冷却、粉砕してポリエステル樹脂(b−1)を得た。仕込み組成および得られたポリエステル樹脂(b−1)の物性を表2に示す。
表2に記載の仕込み組成としたポリエステル樹脂製造例8に準じて、樹脂(b−2)および樹脂(b−3)を製造した。得られたポリエステル樹脂の物性を表2に併せて示す。
実施例1を代表例として具体的に記述する。樹脂2〜10について、即ち実施例2〜5および比較例1〜5については、樹脂(a−1)〜樹脂(a−7)と樹脂(b−1)から樹脂(b−3)の配合比やトリレンジイソシアネート添加量およびトナー化の際に添加したワックスの種類および量を表3に示した条件に変更した以外は、実施例1と同様な操作を行って樹脂およびトナーを得た。樹脂のテトラヒドロフラン不溶成分量、テトラヒドロフラン不溶成分中のワックス成分含有量(α)、テトラヒドロフラン可溶成分中のワックス成分含有量(β)、α/β比の値およびトナー特性評価を表3、表4に併せて示した。
Claims (7)
- テトラヒドロフラン不溶成分(A−I)0.1〜40質量%と、
テトラヒドロフラン可溶成分(A−S)99.9〜60質量%
とからなり、
テトラヒドロフラン不溶成分(A−I)が、0.1〜20質量%の官能基含有ワックス(W)を有し、
テトラヒドロフラン可溶成分(A−S)が、0〜5質量%の官能基含有ワックス(W)を有し、かつ、
(A−I)成分中のワックス(W)の含有率(α)と(A−S)成分中のワックス(W)の含有率(β)において、(α)/(β)が2以上
であるポリエステル樹脂(A)を含むことを特徴とするトナー用バインダー樹脂。 - ワックス(W)が、カルボキシル基および/または水酸基を含有するワックス(W−A)であることを特徴とする請求項1記載のトナー用バインダー樹脂。
- ワックス(W)が植物系ワックスおよび/またはモンタン酸エステルワックスであることを特徴とする請求項1記載のトナー用バインダー樹脂。
- テトラヒドロフラン不溶成分(A−I)が、多価イソシアネート由来の構造単位(UI1)を含有するポリエステル樹脂であることを特徴とする請求項1記載のトナー用バインダー樹脂。
- ポリエステル樹脂(A)が、
OH価が20〜90KOHmg/gであるポリエステル樹脂(a)10〜60質量%と、
OH価が10KOHmg/g以下であるポリエステル樹脂(b)40〜90質量%と、
多価イソシアネートとから得られるポリエステル樹脂(A1)であることを特徴とする請求項1記載のトナー用バインダー樹脂。 - 請求項1記載のトナー用バインダー樹脂を含有するトナー。
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