JP5465471B2 - Method for producing polyester resin, polyester resin for toner, and toner - Google Patents
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Description
本発明はポリエステル樹脂、特に電子写真法、静電記録法や静電印刷法等において、静電荷像または磁気潜像の現像に好適に用いられるトナー用ポリエステル樹脂の製造方法、トナー用ポリエステル樹脂、およびトナーに関する。 The present invention relates to a polyester resin, in particular, a method for producing a polyester resin for toner that is suitably used for developing an electrostatic charge image or a magnetic latent image in electrophotography, electrostatic recording method, electrostatic printing method, etc., polyester resin for toner, And toner.
電子写真印刷法および静電荷現像法により画像を得る方法においては、感光体上に形成された静電荷像をあらかじめ摩擦により帯電させたトナーによって現像したのち、定着が行われる。定着方式については、現像によって得られたトナー像を加圧および加熱されたローラーを用いて定着するヒートローラー方式と、電気オーブンまたはフラッシュビーム光を用いて定着する非接触定着方式とがある。これらのプロセスを問題なく通過するためには、トナーは、まず安定した帯電量を保持することが必要であり、次に紙への定着性が良好である必要がある。また、装置は加熱体である定着部を有し、装置内での温度が上昇するため、トナーがブロッキングしないことが必要である。また、連続印刷時においても装置の汚れや印刷面へのカブリなどが見られないこと、すなわちトナーの耐久性が必要である。 In the method of obtaining an image by the electrophotographic printing method and the electrostatic charge developing method, the electrostatic charge image formed on the photoreceptor is developed with toner charged in advance by friction and then fixed. As for the fixing method, there are a heat roller method in which a toner image obtained by development is fixed using a pressurized and heated roller, and a non-contact fixing method in which fixing is performed using an electric oven or flash beam light. In order to pass through these processes without any problem, the toner needs to maintain a stable charge amount first, and then needs to have good fixability to paper. In addition, the apparatus has a fixing unit which is a heating body, and the temperature in the apparatus rises, so that it is necessary that the toner does not block. Further, even during continuous printing, it is necessary that the apparatus is not soiled or fogged on the printing surface, that is, the durability of the toner is required.
さらに、ヒートローラー方式においては、省エネ化の観点から定着部の低温化が進み、トナーにはより低い温度で紙に定着する性能、つまり低温定着性が強く求められるようになってきた。加えて、装置のコンパクト化が進み、オイルを塗布しないローラーが用いられるようになってきており、トナーにはヒートローラーとの剥離性、すなわち非オフセット性への要求が高まっている。 Further, in the heat roller system, the temperature of the fixing unit has been lowered from the viewpoint of energy saving, and the toner has been strongly required to have a capability of fixing onto a paper at a lower temperature, that is, a low temperature fixability. In addition, devices are becoming more compact and rollers that do not apply oil have been used, and there is an increasing demand for toner to be peelable from the heat roller, that is, non-offset.
トナー用バインダー樹脂は、上述のようなトナー特性に大きな影響を与えるものであり、ポリスチレン樹脂、スチレンアクリル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂等が知られているが、最近では、強靭性、低温での定着性等に優れ、性能バランスの良いポリエステル樹脂が特に注目されている。 Binder resin for toner has a great influence on the toner characteristics as described above, and polystyrene resin, styrene acrylic resin, polyester resin, epoxy resin, polyamide resin, etc. are known, but recently, toughness, A polyester resin which is excellent in fixability at a low temperature and has a good performance balance has attracted particular attention.
一方で、近年、地球温暖化抑制等の環境保護の観点から、カーボンニュートラルが特に注目され、従来の石油原料由来のプラスチックから環境負荷の少ない植物原料由来のプラスチックへの転換が積極的に図られている。 On the other hand, in recent years, carbon neutral has attracted particular attention from the viewpoint of environmental protection such as the prevention of global warming, and the transition from conventional plastics derived from petroleum materials to plastics derived from plant materials with less environmental impact has been actively promoted. ing.
例えば日本バイオプラスチック協会では、原材料、製品に含まれるバイオマスプラスチック組成中のバイオマス由来成分の全体量に対する割合が、25重量%以上のプラスチック製品を「バイオマスプラ」として認証し、定められた認証マークの使用を認可している。 For example, the Japan Bioplastics Association has certified plastic products with a ratio of 25% by weight or more of biomass-derived components in the biomass plastic composition contained in raw materials and products as “biomass plastics”. Authorized for use.
トナーについても、トナー中の植物由来成分の使用が望まれており、トナーを構成するバインダー樹脂についても植物原料由来の構成単位を含むものが望まれている。 The use of plant-derived components in the toner is also desired for the toner, and the binder resin constituting the toner is also desired to contain a constituent unit derived from a plant raw material.
植物由来成分を含むポリエステル樹脂として、例えば特許文献1には、植物原料由来のイソソルバイドとダイマー酸を重縮合するポリエステルの製造方法が記載されている。
しかし、特許文献1には、特定量のイソソルバイドと三価以上のカルボン酸を併用して重縮合する記載はなく、耐ホットオフセット性、特にオイルフリーの定着ローラーを用いた場合の耐ホットオフセット性が不十分であった。 However, Patent Document 1 does not describe polycondensation using a specific amount of isosorbide and a trivalent or higher carboxylic acid in combination, and is resistant to hot offset, particularly when using an oil-free fixing roller. Was insufficient.
本発明の要旨は、植物原料由来のイソソルバイドを、多価カルボン酸と多価アルコールの全量の5〜20.2質量%含む多価アルコールと、三価以上のカルボン酸を、多価カルボン酸全量中に0.5〜30モル%含む多価カルボン酸を重縮合して得られる、ガラス転移温度(Tg)が48℃〜75℃であるトナー用ポリエステル樹脂を含有するトナーにある。 The gist of the present invention is that a polyhydric alcohol containing 5 to 20.2% by mass of isosorbide derived from a plant raw material with respect to the total amount of the polyvalent carboxylic acid and the polyhydric alcohol, and a trivalent or higher carboxylic acid, the total amount of the polyvalent carboxylic acid. obtained by polycondensation of polyvalent carboxylic acids containing from 0.5 to 30 mol% in the glass transition temperature (Tg) is in the toner containing polyester resin for a toner is 48 ° C. to 75 ° C..
本発明のトナー用ポリエステル樹脂を用いることによって、環境負荷が低く、かつ定着性、耐ホットオフセット性、保存安定性の良好なトナーを提供することができる。 By using the polyester resin for toner of the present invention, it is possible to provide a toner having a low environmental load and good fixability, hot offset resistance and storage stability.
本発明では、植物原料由来のイソソルバイドを、多価カルボン酸と多価アルコールの全量の0.5〜30質量%含む多価アルコールと、三価以上のカルボン酸を多価カルボン酸全量中に0.5〜30モル%含む多価カルボン酸を重縮合する。 In the present invention, a polyhydric alcohol containing 0.5 to 30% by mass of the total amount of polycarboxylic acid and polyhydric alcohol, and trivalent or higher carboxylic acid in the total amount of polycarboxylic acid is zero. Polycondensation of polyvalent carboxylic acid containing 5 to 30 mol%.
一般的に、ポリエステル樹脂の原料として用いることのできる植物由来の物質は脂肪族の物質が主であり、これを多用すると得られるポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tg)が大幅に低下し、トナーとしての保存安定性を悪化させる要因となる。 In general, plant-derived substances that can be used as raw materials for polyester resins are mainly aliphatic substances, and if they are used extensively, the glass transition temperature (Tg) of the resulting polyester resins is greatly reduced, and as a toner. It will be a factor that deteriorates the storage stability of.
本発明では、植物原料由来のイソソルバイドを共重合成分として用いることにより、保存安定性の低下を防ぎ、かつ全原料中の植物由来物質の比率を高め環境負荷低減に効果がある。 In the present invention, by using isosorbide derived from plant raw materials as a copolymerization component, reduction in storage stability is prevented, and the ratio of plant-derived substances in all raw materials is increased, which is effective in reducing environmental burden.
植物原料由来のイソソルバイドとしては、例えば、Polysorb−P(登録商標)(Roquette社製)が挙げられる。 Examples of the isosorbide derived from plant materials include Polysorb-P (registered trademark) (manufactured by Roquette).
また本発明では、植物原料由来のイソソルバイドを多価アルコール中に、多価カルボン酸と多価アルコールの全量の0.5〜30質量%含むことが必要である。0.5質量%未満では保存安定性が低下し、30質量%を超えると定着性が低下する。保存安定性の点から1質量%以上であることが好ましく、定着性の点から25質量%以下が好ましい。 Moreover, in this invention, it is necessary to contain 0.5-30 mass% of the whole quantity of polyhydric carboxylic acid and polyhydric alcohol in the polyhydric alcohol by isosorbide derived from a plant raw material. When it is less than 0.5% by mass, the storage stability is lowered, and when it exceeds 30% by mass, the fixing property is lowered. The content is preferably 1% by mass or more from the viewpoint of storage stability, and preferably 25% by mass or less from the viewpoint of fixability.
さらに本発明において多価アルコールとしては、本発明の効果を損なわない範囲で、例えばエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、ポリエチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,4−シクロヘキサンジメタノールなどの脂肪族ジオール、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、ポリオキシエチレン−(2.0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン−(2.0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(2.2)−ポリオキシエチレン−(2.0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(6)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン−(2.4)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(3.3)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンなどの芳香族ジオール、
ソルビトール、1,2,3,6−ヘキサテトラロール、1,4−ソルビタン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,5−ペンタントリオール、グリセロール、2−メチル−1,2,3−プロパントリオール、2−メチル−1,2,4−ブタントリオール、トリメチロールプロパン、1,3,5−トリヒドロキシメチルベンゼンなどの三価以上のアルコール成分を用いることができる。 これらは植物由来物質、石油由来物質のいずれでも良く、単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
Furthermore, in the present invention, the polyhydric alcohol is, for example, ethylene glycol, neopentyl glycol, polyethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butane as long as the effects of the present invention are not impaired. Diols, diethylene glycol, triethylene glycol, aliphatic diols such as 1,4-cyclohexanedimethanol, polyoxypropylene- (2.3) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, polyoxyethylene- (2 .0) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, polyoxypropylene- (2.0) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, polyoxypropylene (2.2) -poly Oxyethylene- (2.0) -2,2-bis (4-hydroxyphene) E) Propane, polyoxypropylene (6) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, polyoxypropylene (2.2) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, polyoxypropylene- Aromatic diols such as (2.4) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane and polyoxypropylene (3.3) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane;
Sorbitol, 1,2,3,6-hexatetralol, 1,4-sorbitan, pentaerythritol, dipentaerythritol, tripentaerythritol, 1,2,4-butanetriol, 1,2,5-pentanetriol, glycerol Trihydric or higher alcohol components such as 2-methyl-1,2,3-propanetriol, 2-methyl-1,2,4-butanetriol, trimethylolpropane, 1,3,5-trihydroxymethylbenzene, etc. Can be used. These may be plant-derived substances or petroleum-derived substances, and may be used alone or in combination of two or more.
さらに本発明では、三価以上のカルボン酸を多価カルボン酸全量中に0.5〜30モル%含むことが必要である。三価以上のカルボン酸が0.5モル%未満の場合、トナーの耐ホットオフセット性が不十分となり、30モル%をこえるとトナーの保存安定性が不十分となる。耐ホットオフセット性の点から1モル%以上であることが好ましく、保存安定性の点から25質量%以下が好ましい。 Furthermore, in this invention, it is necessary to contain 0.5-30 mol% of carboxylic acid more than trivalence in polyvalent carboxylic acid whole quantity. When the trivalent or higher carboxylic acid is less than 0.5 mol%, the hot offset resistance of the toner is insufficient, and when it exceeds 30 mol%, the storage stability of the toner is insufficient. It is preferably 1 mol% or more from the viewpoint of hot offset resistance, and preferably 25 mass% or less from the viewpoint of storage stability.
三価以上のカルボン酸成分としては、特に制限されないが、トリメリット酸、ピロメリット酸、1,2,4−シクロヘキサントリカルボン酸、2,5,7−ナフタレントリカルボン酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸、1,2,5−ヘキサントリカルボン酸、1,2,7,8−オクタンテトラカルボン酸またはこれらのエステルもしくは酸無水物等が挙げられる。これらの中では、トリメリット酸またはその無水物が好ましい。 The trivalent or higher carboxylic acid component is not particularly limited, but trimellitic acid, pyromellitic acid, 1,2,4-cyclohexanetricarboxylic acid, 2,5,7-naphthalenetricarboxylic acid, 1,2,4-naphthalene. Examples thereof include tricarboxylic acid, 1,2,5-hexanetricarboxylic acid, 1,2,7,8-octanetetracarboxylic acid, and esters or acid anhydrides thereof. In these, trimellitic acid or its anhydride is preferable.
さらに多価カルボン酸として、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸ジメチル、イソフタル酸ジメチル、テレフタル酸ジエチル、イソフタル酸ジエチル、テレフタル酸ジブチル、イソフタル酸ジブチル等の二価のカルボン酸、またはこれらのエステルもしくは酸無水物等の芳香族ジカルボン酸成分、フタル酸、セバシン酸、イソデシルコハク酸、ドデセニルコハク酸、マレイン酸、フマル酸、アジピン酸、コハク酸、またはこれらのエステルもしくは酸無水物等の脂肪族ジカルボン酸成分等が挙げられ、単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。また、これらは植物由来物質、石油由来物質のいずれでも良い。 Further, as the polyvalent carboxylic acid, for example, divalent carboxylic acids such as terephthalic acid, isophthalic acid, dimethyl terephthalate, dimethyl isophthalate, diethyl terephthalate, diethyl isophthalate, dibutyl terephthalate, dibutyl isophthalate, or esters thereof Or an aliphatic dicarboxylic acid component such as an acid anhydride, aliphatic such as phthalic acid, sebacic acid, isodecyl succinic acid, dodecenyl succinic acid, maleic acid, fumaric acid, adipic acid, succinic acid, or esters or acid anhydrides thereof A dicarboxylic acid component etc. are mentioned, It can use individually or in combination of 2 or more types. These may be plant-derived substances or petroleum-derived substances.
本発明では上記の多価アルコールと、多価カルボン酸の重縮合を行う。 In the present invention, polycondensation of the polyhydric alcohol and polycarboxylic acid is performed.
重縮合の方法は、特に制限されないが、例えば、上記の多価アルコールと多価カルボン酸を反応容器内に投入して、エステル化反応又はエステル交換反応、及び縮重合反応を経て重合する方法が挙げられる
ポリエステル樹脂の重合に際しては、例えば、チタンテトラアルコキシド、酸化チタン、ジブチルスズオキシド、酢酸スズ、酢酸亜鉛、二硫化スズ、三酸化アンチモン、二酸化ゲルマニウム、酢酸マグネシウム等の重合触媒を用いることができる。
The polycondensation method is not particularly limited. For example, there is a method in which the polyhydric alcohol and the polycarboxylic acid are introduced into a reaction vessel and polymerized through an esterification reaction or a transesterification reaction, and a condensation polymerization reaction. In polymerization of the polyester resin mentioned, for example, a polymerization catalyst such as titanium tetraalkoxide, titanium oxide, dibutyltin oxide, tin acetate, zinc acetate, tin disulfide, antimony trioxide, germanium dioxide, magnesium acetate, etc. can be used.
重合温度は、特に制限されないが、180℃〜280℃の範囲とするのが好ましい。重合温度が180℃以上の場合に、生産性が良好となる傾向にあり、280℃以下の場合に、樹脂の分解や、臭気の要因となる揮発分の副生成を抑制できる傾向にある。重合温度の下限値は200℃以上がより好ましく、220℃以上が特に好ましい。重合温度の上限値は270℃以下がより好ましい。 The polymerization temperature is not particularly limited, but is preferably in the range of 180 ° C to 280 ° C. When the polymerization temperature is 180 ° C. or higher, the productivity tends to be good, and when it is 280 ° C. or lower, the decomposition of the resin and the by-product of volatile components that cause odor tend to be suppressed. The lower limit of the polymerization temperature is more preferably 200 ° C. or higher, and particularly preferably 220 ° C. or higher. The upper limit of the polymerization temperature is more preferably 270 ° C. or less.
本発明においては、必要に応じて、本発明の効果を損なわない範囲で上記の成分とともに離型剤成分を添加してポリエステル樹脂を重合することもできる。離型剤成分を添加して重合することにより、トナーの定着性、ワックス分散性が向上する傾向にある。離型剤成分としては、後述するトナー配合物として使用できるワックスと同様のものが適宜使用でき、例えばカルナバワックス、ライスワックス、蜜蝋、合成エステル系ワックス、パラフィンワックス、各種ポリオレフィンワックスまたはその変性品、脂肪酸アミド、シリコーン系ワックス等を挙げることができる。 In the present invention, if necessary, a polyester resin can be polymerized by adding a release agent component together with the above components within a range not impairing the effects of the present invention. By adding a release agent component and polymerizing, the toner fixing property and wax dispersibility tend to be improved. As the release agent component, the same waxes that can be used as a toner composition described later can be used as appropriate, for example, carnauba wax, rice wax, beeswax, synthetic ester wax, paraffin wax, various polyolefin waxes or modified products thereof, Examples thereof include fatty acid amides and silicone waxes.
本発明の製造法により得られるポリエステル樹脂は、Tgが48℃〜75℃であることが好ましい。Tgが48℃以上である場合に、トナーの保存安定性が良好となる傾向にあり、また、75℃以下である場合にトナーの定着性が良好となる傾向にある。Tgの下限値は50℃以上がより好ましく、上限値は72℃以下がより好ましい。 The polyester resin obtained by the production method of the present invention preferably has a Tg of 48 ° C to 75 ° C. When Tg is 48 ° C. or higher, toner storage stability tends to be good, and when it is 75 ° C. or lower, toner fixability tends to be good. The lower limit value of Tg is more preferably 50 ° C. or higher, and the upper limit value is more preferably 72 ° C. or lower.
該ポリエステル樹脂の軟化温度は、110〜160℃であることが好ましい。軟化温度が110℃以上の場合に、トナーの耐ホットオフセット性が良好となる傾向にあり、160℃以下の場合にトナーの定着性が良好となる傾向にある。 The softening temperature of the polyester resin is preferably 110 to 160 ° C. When the softening temperature is 110 ° C. or higher, the hot offset resistance of the toner tends to be good, and when it is 160 ° C. or lower, the toner fixability tends to be good.
さらに、該ポリエステル樹脂の酸価は、2〜25mgKOH/gであることが好ましい。酸価が2mgKOH/g以上の場合に、樹脂の反応性が向上する傾向にあり、酸価が25mgKOH/g以下の場合にトナーの画像濃度が安定する傾向にある。ポリエステル樹脂の酸価の上限値は、20mgKOH/g以下がより好ましく、15mgKOH/g以下が特に好ましい。 Furthermore, the acid value of the polyester resin is preferably 2 to 25 mgKOH / g. When the acid value is 2 mgKOH / g or more, the reactivity of the resin tends to be improved, and when the acid value is 25 mgKOH / g or less, the toner image density tends to be stable. The upper limit of the acid value of the polyester resin is more preferably 20 mgKOH / g or less, and particularly preferably 15 mgKOH / g or less.
次に、該ポリエステル樹脂を用いたトナーについて説明する。
本発明のトナーは、着色剤、荷電制御剤、離型剤、流動改質剤等の添加剤、磁性体等を配合して得られる。
Next, a toner using the polyester resin will be described.
The toner of the present invention is obtained by blending a colorant, a charge control agent, a release agent, an additive such as a flow modifier, a magnetic material, and the like.
着色剤としては、特に制限されないが、カーボンブラック、ニグロシン、アニリンブルー、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、ハンザイエロー、ローダミン系染顔料、クロムイエロー、キナクリドン、ベンジジンイエロー、ローズベンガル、トリアリルメタン系染料、モノアゾ系、ジスアゾ系、縮合アゾ系染料もしくは顔料などを挙げることができる。これらの染料や顔料はそれぞれ単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。フルカラートナーの場合には、イエローとしてベンジジンイエロー、モノアゾ系染顔料、縮合アゾ系染顔料など、マゼンタとしてキナクリドン、ローダミン系染顔料、モノアゾ系染顔料など、シアンとしてフタロシアニンブルーなどが挙げられる。着色剤の含有量は、特に制限されないが、トナーの色調や画像濃度、熱特性の点から、トナー中2〜10質量%であることが好ましい。 The colorant is not particularly limited, but carbon black, nigrosine, aniline blue, phthalocyanine blue, phthalocyanine green, hansa yellow, rhodamine dye, chrome yellow, quinacridone, benzidine yellow, rose bengal, triallylmethane dye, monoazo And disazo dyes, condensed azo dyes or pigments. These dyes and pigments can be used alone or in admixture of two or more. In the case of a full-color toner, yellow includes benzidine yellow, monoazo dyes, condensed azo dyes, magenta, quinacridone, rhodamine dyes, monoazo dyes, cyan, phthalocyanine blue, and the like. The content of the colorant is not particularly limited, but is preferably 2 to 10% by mass in the toner from the viewpoint of the toner color tone, image density, and thermal characteristics.
荷電制御剤としては、特に制限されないが、正帯電制御剤として4級アンモニウム塩や、塩基性もしくは電子供与性の有機物質等が挙げられ、負帯電制御剤として金属キレート類、含金属染料、酸性もしくは電子求引性の有機物質等が挙げられる。カラートナーの場合、帯電制御剤が無色ないし淡色で、トナーへの色調障害がないことが重要であり、例としてはサリチル酸またはアルキルサリチル酸のクロム、亜鉛、アルミニウム等との金属塩、金属錯体、アミド化合物、フェノール化合物、ナフトール化合物等が挙げられる。さらに、スチレン系、アクリル酸系、メタクリル酸系、スルホン酸基を有するビニル重合体を荷電制御剤として用いてもよい。 The charge control agent is not particularly limited, and examples of the positive charge control agent include quaternary ammonium salts and basic or electron-donating organic substances. Negative charge control agents include metal chelates, metal-containing dyes, and acidic substances. Or an electron withdrawing organic substance etc. are mentioned. In the case of color toners, it is important that the charge control agent is colorless or light color and does not cause any color tone problems on the toner. Examples include metal salts, metal complexes, amides of salicylic acid or alkylsalicylic acid with chromium, zinc, aluminum, etc. A compound, a phenol compound, a naphthol compound, etc. are mentioned. Furthermore, a vinyl polymer having a styrene, acrylic acid, methacrylic acid or sulfonic acid group may be used as the charge control agent.
荷電制御剤の含有量は、特に制限されないが、トナー中0.5〜5質量%であるのが好ましい。荷電制御剤の含有量が0.5質量%以上の場合にトナーの帯電量が充分なレベルとなる傾向にあり、5質量%以下の場合に荷電制御剤の凝集による帯電量の低下が抑制される傾向にある。 The content of the charge control agent is not particularly limited, but is preferably 0.5 to 5% by mass in the toner. When the content of the charge control agent is 0.5% by mass or more, the charge amount of the toner tends to be a sufficient level, and when the content is 5% by mass or less, a decrease in the charge amount due to aggregation of the charge control agent is suppressed. It tends to be.
離型剤としては、特に制限されず、トナーの離型性、保存性、定着性、発色性等を考慮して、カルナバワックス、ライスワックス、蜜蝋、ポリプロピレン系ワックス、ポリエチレン系ワックス、合成エステル系ワックス、パラフィンワックス、脂肪酸アミド、シリコーン系ワックス等を適宜選択して使用できる。これらは単独であるいは二種以上を併用して使用することができる。 The release agent is not particularly limited, and carnauba wax, rice wax, beeswax, polypropylene wax, polyethylene wax, synthetic ester type in consideration of toner releasability, storage stability, fixability, color developability, etc. Wax, paraffin wax, fatty acid amide, silicone wax and the like can be appropriately selected and used. These can be used alone or in combination of two or more.
離型剤の融点は特に制限されず、上記トナー性能を考慮して適宜選択して使用できる。離型剤の含有量は特に制限されないが、上記のトナー性能を左右することから、トナー中0.3〜15質量%であることが好ましい。離型剤の含有量の下限値は、より好ましくは1質量%以上がより好ましく、2質量%以上が特に好ましい。また、離型剤の含有量の上限値は、13質量%以下がより好ましく、12質量%以下が特に好ましい。 The melting point of the release agent is not particularly limited, and can be appropriately selected and used in consideration of the toner performance. The content of the release agent is not particularly limited, but is preferably 0.3 to 15% by mass in the toner because it affects the toner performance. The lower limit of the content of the release agent is more preferably 1% by mass or more, and particularly preferably 2% by mass or more. Further, the upper limit value of the content of the release agent is more preferably 13% by mass or less, and particularly preferably 12% by mass or less.
流動改質剤などの添加剤としては、特に制限されないが、微粉末のシリカ、アルミナ、チタニア等の流動性向上剤、マグネタイト、フェライト、酸化セリウム、チタン酸ストロンチウム、導電性チタニア等の無機微粉末、スチレン樹脂、アクリル樹脂などの抵抗調節剤、滑剤などが挙げられ、これらは内添剤または外添剤として使用される。 Additives such as flow modifiers are not particularly limited, but fine powder silica, alumina, titania and other fluidity improvers, magnetite, ferrite, cerium oxide, strontium titanate, conductive titania and other inorganic fine powders , Resistance adjusting agents such as styrene resin and acrylic resin, lubricants and the like, and these are used as an internal additive or an external additive.
これらの添加剤の含有量は、特に制限されないが、トナー中0.05〜10質量%であるのが好ましい。これらの添加剤の含有量が0.05質量%以上の場合にトナーの性能改質効果が充分に得られる傾向にあり、10質量%以下の場合にトナーの画像安定性が良好となる傾向にある。 The content of these additives is not particularly limited, but is preferably 0.05 to 10% by mass in the toner. When the content of these additives is 0.05% by mass or more, a toner performance-modifying effect tends to be sufficiently obtained, and when it is 10% by mass or less, the image stability of the toner tends to be good. is there.
さらにバインダー樹脂として、本発明のポリエステル樹脂以外のバインダー樹脂を用いててもよく、例えば、本発明のポリエステル樹脂以外のポリエステル樹脂、スチレン系樹脂、スチレン−アクリル系樹脂、環状オレフィン樹脂、メタクリル酸系樹脂、エポキシ樹脂などを挙げることができ、本発明の効果を損なわない範囲で、単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。 Further, as the binder resin, a binder resin other than the polyester resin of the present invention may be used. For example, a polyester resin other than the polyester resin of the present invention, a styrene-based resin, a styrene-acrylic resin, a cyclic olefin resin, a methacrylic acid-based resin. A resin, an epoxy resin, etc. can be mentioned, In the range which does not impair the effect of this invention, it can use individually or in mixture of 2 or more types.
本発明のトナーは、磁性1成分現像剤、非磁性1成分現像剤、2成分現像剤の何れの現像剤としても使用できる。 The toner of the present invention can be used as any one of a magnetic one-component developer, a non-magnetic one-component developer, and a two-component developer.
磁性1成分現像剤として用いる場合には磁性体を含有し、磁性体としては、例えば、フェライト、マグネタイト等をはじめとする、鉄、コバルト、ニッケル等を含む強磁性の合金の他、化合物や強磁性元素を含まないが、適当に熱処理することによって強磁性を表すようになる合金、例えば、マンガン−銅−アルミニウム、マンガン−銅−スズ等のマンガンと銅とを含む所謂ホイスラー合金、二酸化クロム等が挙げられる。 When used as a magnetic one-component developer, it contains a magnetic substance. Examples of the magnetic substance include ferromagnetic alloys including iron, cobalt, nickel, etc., including ferrite, magnetite, etc. Alloys that do not contain magnetic elements but exhibit ferromagnetism by appropriate heat treatment, such as so-called Heusler alloys containing manganese and copper, such as manganese-copper-aluminum, manganese-copper-tin, and chromium dioxide Is mentioned.
磁性体の含有量は、特に制限されないが、トナーの粉砕性に大きく影響を与えるため、トナー中3〜70質量%であることが好ましい。磁性体の含有量が3質量%以上の場合にトナーの帯電量が充分なレベルとなる傾向にあり、70質量%以下の場合にトナーの定着性や粉砕性が良好となる傾向にある。磁性体の含有量の下限値は、3質量%以上がより好ましく、3質量%以上が特に好ましい。また、磁性体の含有量の上限値は、60質量%以下がより好ましく、50質量%以下が特に好ましい。 The content of the magnetic substance is not particularly limited, but is preferably 3 to 70% by mass in the toner because it greatly affects the pulverizability of the toner. When the content of the magnetic material is 3% by mass or more, the charge amount of the toner tends to be at a sufficient level, and when it is 70% by mass or less, the fixability and grindability of the toner tend to be good. The lower limit of the content of the magnetic substance is more preferably 3% by mass or more, and particularly preferably 3% by mass or more. Further, the upper limit of the content of the magnetic material is more preferably 60% by mass or less, and particularly preferably 50% by mass or less.
また、2成分現像剤として用いる場合、キャリアと併用して用いられる。キャリアとしては、鉄粉、マグネタイト粉、フェライト粉などの磁性物質、それらの表面に樹脂コーティングを施したもの、磁性キャリア等の公知のものを使用することができる。樹脂コーティングキャリアのための被覆樹脂としては、一般に知られているスチレン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレンアクリル共重合系樹脂、シリコーン系樹脂、変性シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、それらの樹脂の混合物などを使用することができる。 When used as a two-component developer, it is used in combination with a carrier. As the carrier, a known material such as a magnetic substance such as iron powder, magnetite powder, or ferrite powder, a resin coating on the surface thereof, or a magnetic carrier can be used. As coating resins for resin coating carriers, generally known styrene resins, acrylic resins, styrene acrylic copolymer resins, silicone resins, modified silicone resins, fluorine resins, mixtures of these resins, etc. Can be used.
本発明のトナーの製造方法については、特に制限されないが、前述のバインダー樹脂および配合物を混合した後、2軸押出機などで溶融混練し、粗粉砕、微粉砕、分級を行い、必要に応じて無機粒子の外添処理等を行って製造する方法(粉砕法)、前述のバインダー樹脂および配合物を溶剤に溶解・分散させ、水系媒体中にて造粒したのち溶剤を除去し、洗浄、乾燥してトナー粒子を得て、必要に応じて無機粒子の外添処理等を行って製造する方法(ケミカル法)等が挙げられる。 The method for producing the toner of the present invention is not particularly limited, but after mixing the binder resin and the compound described above, the mixture is melt-kneaded with a twin screw extruder or the like, coarsely pulverized, finely pulverized, and classified. A method of manufacturing by externally adding inorganic particles (grinding method), dissolving and dispersing the binder resin and compound described above in a solvent, granulating in an aqueous medium, removing the solvent, washing, Examples thereof include a method (chemical method) in which toner particles are obtained by drying and externally added with inorganic particles as necessary.
以下に本発明の実施例を示すが、本発明の実施の態様がこれに限定されるものではない。また、本実施例で示される樹脂やトナーの評価方法は以下の通りである。 Although the Example of this invention is shown below, the embodiment of this invention is not limited to this. The evaluation methods for the resin and toner shown in this example are as follows.
(1)ポリエステル樹脂の評価方法
(ガラス転移温度(Tg))
島津製作所(株)製示差走差熱量計DSC−60を用い、昇温速度5℃/分で測定した時のチャートの低温側のベースラインとガラス転移温度近傍にある吸熱カーブの接線との交点の温度を求めた。
(1) Evaluation method of polyester resin (Glass transition temperature (Tg))
Intersection of the base line on the low temperature side of the chart and the tangent line of the endothermic curve near the glass transition temperature when measured with a differential scanning calorimeter DSC-60 manufactured by Shimadzu Corporation at a heating rate of 5 ° C / min The temperature of was determined.
(軟化温度)
島津製作所(株)製フローテスターCFT−500を用い、1mmφ×10mmのノズルにより、荷重294N(30Kgf)、昇温速度3℃/分の等速昇温下で測定した時、サンプル1.0g中の1/2が流出した温度を求めた。
(Softening temperature)
When using a flow tester CFT-500 manufactured by Shimadzu Corporation and measuring with a 1 mmφ × 10 mm nozzle under a constant temperature increase with a load of 294 N (30 Kgf) and a temperature increase rate of 3 ° C./min, The temperature at which 1/2 of the effluent flowed was determined.
(酸価)
サンプル約0.2gを枝付き三角フラスコ内に精秤し(A(g))、ベンジルアルコール10mlを加え、窒素雰囲気下として230℃のヒーターにて15分加熱し樹脂を溶解した。室温まで放冷後、ベンジルアルコール10ml、クロロホルム20ml、フェノールフタレイン溶液数滴を加え、0.02規定のKOH溶液にて滴定した(滴定量=B(ml)、KOH溶液の力価=p)。ブランク測定を同様に行い(滴定量=C(ml))、以下の式に従って算出した。
酸価(mgKOH/g)=(B−C)×0.02×56.11×p÷A
(2)トナーの評価方法
(保存安定性)
トナーを約5g秤量してサンプル瓶に投入し、これを45℃に保温された乾燥機に約24時間放置し、トナーの凝集程度を評価して耐ブロッキング性の指標とした。評価基準を以下の通りとした。
◎(非常に良好):サンプル瓶を逆さにするだけで分散する。
○(良好):サンプル瓶を逆さにし、2〜3回叩くと分散する。
△(使用可能):サンプル瓶を逆さにし、4〜5回叩くと分散する。
×(劣る):サンプル瓶を逆さにし、5回叩いた際に分散しない。
(Acid value)
About 0.2 g of the sample was precisely weighed in a branch Erlenmeyer flask (A (g)), 10 ml of benzyl alcohol was added, and the mixture was heated in a nitrogen atmosphere for 15 minutes with a heater at 230 ° C. to dissolve the resin. After cooling to room temperature, 10 ml of benzyl alcohol, 20 ml of chloroform and a few drops of a phenolphthalein solution were added and titrated with a 0.02N KOH solution (titrate = B (ml), titer of KOH solution = p). . A blank measurement was performed in the same manner (titer amount = C (ml)), and calculation was performed according to the following formula.
Acid value (mgKOH / g) = (BC) × 0.02 × 56.11 × p ÷ A
(2) Toner evaluation method (Storage stability)
About 5 g of the toner was weighed and put into a sample bottle, which was left in a drier kept at 45 ° C. for about 24 hours, and the degree of toner aggregation was evaluated as an index of blocking resistance. The evaluation criteria were as follows.
◎ (Very good): Disperse just by inverting the sample bottle.
○ (Good): Dispersed when the sample bottle is turned upside down and tapped 2-3 times.
Δ (Available): The sample bottle is turned upside down and dispersed by tapping 4 to 5 times.
X (Inferior): The sample bottle is inverted and does not disperse when tapped 5 times.
(定着性)
シリコーンオイルが塗布されていない定着ローラーを有し、ローラー速度を100mm/sに設定したローラー温度変更可能であるプリンターを用いて、テストパターンとして0.5mg/cm2のトナー濃度にて縦4.5cm×横15cmのベタ画像を作成し、定着ローラーの温度を145℃に設定して定着させた。このテストパターン画像に対し、マクベス社製画像濃度計にて画像濃度を測定して記録した。
(Fixability)
Using a printer that has a fixing roller not coated with silicone oil and that can change the roller temperature with the roller speed set to 100 mm / s, the test pattern has a toner concentration of 0.5 mg / cm2 and a length of 4.5 cm. X A solid image of 15 cm in width was prepared, and the fixing roller was set at a temperature of 145 ° C. and fixed. The test pattern image was recorded by measuring the image density with a Macbeth image densitometer.
濃度測定部分を縦に谷折りとして、保護紙を乗せた上から折り曲げ部に1kgの重りを5回滑らせて折り目をつけ、続いて同じ折り目で山折りとして、保護紙を乗せた上から折り曲げ部に1kgの重りを5回滑らせた。試験紙を伸ばし、折り曲げ部にセロハンテープ(日東電工CSシステム社 No.29)を貼りつけて5回なぞったのちゆっくりと剥がし、マクベス社製画像濃度計にて画像濃度を測定した。3箇所で同測定を行い、試験前後の画像濃度より各々の定着率を以下の式で算出し、3箇所の平均定着率をもとに以下の基準により評価した。
定着率=試験後の画像濃度/試験前の画像濃度 ×100 (%)
◎(非常に良好):85%以上の定着率
○(良好) :80%以上85%未満の定着率
△(使用可能):75%以上80%未満の定着率
×(劣る) :75%未満の定着率または160℃でオフセット現象が発生し測定不可
(耐ホットオフセット性)
シリコーンオイルが塗布されていない定着ローラーを有し、ローラー速度30mm/sに設定したローラー温度変更可能であるプリンターを用いて、テストパターンとして0.5mg/cm2のトナー濃度にて縦4.5cm×横15cmのベタ画像をローラー温度5℃毎に印刷した際、定着時にホットオフセット現象により定着ローラーにトナーが移行するときの最低温度をホットオフセット発生温度と定め、以下の基準を用いて耐ホットオフセット性を判断した。
◎(非常に良好) :ホットオフセット発生温度が200℃以上
○(良好) :ホットオフセット発生温度が180℃以上200℃未満
△(使用可能):ホットオフセット発生温度が170℃以上180℃未満
×(劣る) :ホットオフセット発生温度が170℃未満
(実施例1)
表1に示す多価カルボン酸、多価アルコール、および全酸成分に対して1500ppmの三酸化アンチモンを蒸留塔備え付けの反応容器に投入した。なお、表1に記載した多価カルボン酸、多価アルコールの仕込み組成は、全酸成分100モル部としたときの各成分のモル部である。
The density measurement part is vertically valley-folded, and a protective paper is placed on the folded part, and a 1 kg weight is slid to the folding part 5 times to make a crease, followed by a mountain fold at the same crease and then folded from above the protective paper. A 1 kg weight was slid to the part 5 times. The test paper was stretched, cellophane tape (Nitto Denko CS System No. 29) was affixed to the bent part, traced 5 times, and then slowly peeled off, and the image density was measured with a Macbeth image densitometer. The same measurement was performed at three locations, and the respective fixing rates were calculated from the image densities before and after the test by the following formula, and evaluated based on the following criteria based on the average fixing rates at the three locations.
Fixing rate = image density after test / image density before test × 100 (%)
◎ (very good): 85% or more fixing rate ○ (good): 80% or more and less than 85% fixing rate Δ (available): 75% or more and less than 80% fixing rate x (poor): less than 75% Fixation rate or offset phenomenon occurs at 160 ° C and cannot be measured (Hot offset resistance)
Using a printer that has a fixing roller not coated with silicone oil and that can change the roller temperature set at a roller speed of 30 mm / s, the test pattern has a toner concentration of 0.5 mg / cm 2 and a length of 4.5 cm. × When printing a solid 15cm wide image at a roller temperature of 5 ° C, the minimum temperature at which the toner moves to the fixing roller due to the hot offset phenomenon at the time of fixing is determined as the hot offset occurrence temperature. The offset property was judged.
◎ (very good): hot offset generation temperature is 200 ° C or higher ○ (good): hot offset generation temperature is 180 ° C or higher and lower than 200 ° C △ (available): hot offset generation temperature is 170 ° C or higher and lower than 180 ° C x ( Inferior): Hot offset occurrence temperature is less than 170 ° C. (Example 1)
1500 ppm of antimony trioxide with respect to the polyvalent carboxylic acid, polyhydric alcohol, and all acid components shown in Table 1 was charged into a reaction vessel equipped with a distillation column. In addition, the preparation composition of polyhydric carboxylic acid and polyhydric alcohol described in Table 1 is a mole part of each component when the total acid component is 100 mole parts.
次いで、反応容器中の攪拌翼の回転数を120rpmに保ち、昇温を開始し、反応系内の温度が265℃になるように加熱し、この温度を保持した。エステル化反応が終了し反応系からの水の留出がなくなた後、反応系内の温度を下げて235℃に保ち、反応容器内を約40分かけて減圧し、真空度を133Paとし、反応系からジオール成分を留出させながら縮合反応を行った。 Subsequently, the rotation speed of the stirring blade in the reaction vessel was kept at 120 rpm, temperature increase was started, and the temperature in the reaction system was heated to 265 ° C., and this temperature was maintained. After the esterification reaction is completed and water is no longer distilled from the reaction system, the temperature in the reaction system is lowered and maintained at 235 ° C., the pressure in the reaction vessel is reduced over about 40 minutes, and the degree of vacuum is set to 133 Pa. The condensation reaction was conducted while distilling the diol component from the reaction system.
反応とともに反応系の粘度が上昇し、粘度上昇とともに真空度を上昇させ、攪拌翼のトルクが所望の軟化温度を示す値となるまで縮合反応を実施した。そして、所定のトルクを示した時点で撹拌を停止し、反応系を常圧に戻し、窒素により加圧して反応物を取り出し、ポリエステル樹脂を得た。得られたポリエステル樹脂の特性値を表1に示す。 The viscosity of the reaction system increased with the reaction, the degree of vacuum was increased with the increase of the viscosity, and the condensation reaction was carried out until the torque of the stirring blade reached a value indicating a desired softening temperature. And stirring was stopped when the predetermined torque was shown, the reaction system was returned to normal pressure, and the reaction product was taken out by pressurizing with nitrogen to obtain a polyester resin. The characteristic values of the obtained polyester resin are shown in Table 1.
なおイソソルバイド比率は、多価カルボン酸と多価アルコールの全量中のイソソルバイドの質量%である。 The isosorbide ratio is mass% of isosorbide in the total amount of polyvalent carboxylic acid and polyhydric alcohol.
次いで、上記で得られたポリエステル樹脂を用いて、トナー化を行った。トナーの配合には、ポリエステル樹脂を93質量部、キナクリドン顔料(クラリアント社製HOSTAPARM PINK E、C.I.番号:Pigment Red 122)を3質量部、カルナバワックス1号(東洋アドレ社製)3質量部、負帯電性の荷電制御剤(日本カーリット社製LR−147)1質量部を使用し、ヘンシェルミキサーで5分間混合した。 Next, the polyester resin obtained above was used to form a toner. For blending the toner, 93 parts by weight of polyester resin, 3 parts by weight of quinacridone pigment (HOSTAPARM PIN E, CI No .: Pigment Red 122 manufactured by Clariant), 3 parts by weight of Carnauba Wax No. 1 (manufactured by Toyo Adre) Part, 1 part by mass of a negatively chargeable charge control agent (LR-147 manufactured by Nippon Carlit) was mixed for 5 minutes with a Henschel mixer.
次いで、得られた混合物を2軸混練機で溶融混練した。溶融混練は内温を樹脂の軟化温度に設定して行った。混練後、冷却してトナー魂を得、ジェットミル微粉砕機で10μm以下に微粉砕し、分級機にて3μm以下の微粒子をカットして粒径を整えた。得られた微粉末100質量部に対して、0.25質量部のシリカ(日本アエロジル社製R−972)を加え、ヘンシェルミキサーで混合して付着させトナーを得た。 Next, the obtained mixture was melt-kneaded with a biaxial kneader. The melt kneading was performed by setting the internal temperature to the softening temperature of the resin. After kneading, the toner soul was obtained by cooling, finely pulverized to 10 μm or less with a jet mill fine pulverizer, and fine particles of 3 μm or less were cut with a classifier to adjust the particle size. To 100 parts by mass of the obtained fine powder, 0.25 part by mass of silica (R-972 manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) was added and mixed by a Henschel mixer to obtain a toner.
得られたトナーについて前述の評価方法を用いてトナー評価を行った。評価結果を表1に示す。
実施例2、参考例1、比較例1〜3
多価カルボン酸、多価アルコールを表1に示すとおりに変更する以外は、実施例1と同様の方法でポリエステル樹脂を得た。得られたポリエステル樹脂の特性値を表1に示す。
The obtained toner was evaluated for toner using the aforementioned evaluation method. The evaluation results are shown in Table 1.
Example 2 , Reference Example 1 , Comparative Examples 1-3
A polyester resin was obtained in the same manner as in Example 1 except that the polyvalent carboxylic acid and polyhydric alcohol were changed as shown in Table 1. The characteristic values of the obtained polyester resin are shown in Table 1.
次いで、得られたポリエステル樹脂を用いて実施例1と同様の方法でトナーを得た。得られたトナーについて前述の評価方法を用いてトナー評価を行った。評価結果を表1に示す。 Next, a toner was obtained in the same manner as in Example 1 using the obtained polyester resin. The obtained toner was evaluated for toner using the aforementioned evaluation method. The evaluation results are shown in Table 1.
イソソルバイド:Polysorb−P(登録商標)(Roquette社製)
1,3−プロパンジオール:Susterra(登録商標)プロパンジオール(DuPont社製)
比較例1は、三価以上のカルボン酸を含有しているが、イソソルバイドを含有していないため、トナーの保存安定性が不良であった。
1,3-propanediol: Susterra (registered trademark) propanediol (manufactured by DuPont)
Comparative Example 1 contained a trivalent or higher carboxylic acid, but did not contain isosorbide, and thus the storage stability of the toner was poor.
比較例2は、イソソルバイドを含有しているが、三価以上のカルボン酸を含有していないため、トナーの耐ホットオフセット性が不良であった。 Comparative Example 2 contained isosorbide but did not contain a trivalent or higher carboxylic acid, and thus the hot offset resistance of the toner was poor.
比較例3は、イソソルバイドが、多価カルボン酸と多価アルコールの全量に対し30モル%を超えているためトナーの定着性が不良であった。 In Comparative Example 3, since the isosorbide exceeds 30 mol% with respect to the total amount of the polyvalent carboxylic acid and the polyhydric alcohol, the toner has poor fixability.
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