JP5723549B2 - トナーバインダーおよびトナー組成物 - Google Patents
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低温定着性と耐ホットオフセット性のいずれにも優れた、ポリエステル系トナーバインダーを含有するトナー組成物が知られている(特許文献1、2参照)。しかし、近年、保存安定性や、低温定着性と耐ホットオフセット性の両立(定着温度幅)の要望がますます高まっており、なお不十分であった。
すなわち本発明は、カルボン酸成分(x)とポリオール成分(y)を構成単位として有し、カルボン酸成分(x)が、芳香族ジカルボン酸およびそのエステル形成性誘導体から選ばれる2種以上のジカルボン酸(x1)を合計で80モル%以上含有し、かつ、さらに少なくとも、3価以上のポリカルボン酸(x2)をも含有し、ポリオール成分(y)が、炭素数が2〜10の脂肪族ジオール(y1)を80モル%以上含有する、150℃における貯蔵弾性率〔G’150〕が20000dyn/cm2以上であり、〔G’150〕(dyn/cm2)および180℃における貯蔵弾性率〔G’180〕(dyn/cm2)が次式(1)を満たすポリエステル樹脂(A)と、炭素数9〜30の脂肪族ポリカルボン酸およびそのエステル形成性誘導体から選ばれる1種以上を60モル%以上含有するカルボン酸成分(x)とポリオール成分(y)との重縮合ポリエステル樹脂であって、SP値が9.0〜10.5(cal/cm3)1/2であり、融点〔Tmp〕が50〜120℃、フローテスターによる軟化点〔Tm〕が50〜150℃であり、かつ、〔Tm〕/〔Tmp〕が1.0〜1.8である結晶性ポリエステル樹脂(B)とを含有するトナーバインダーであって、ポリエステル樹脂(A)が、さらにポリイソシアネート(i)並びにポリアミン(j)および/又は水を合成原料として用いる、ウレタン基およびウレア基を含有する変性ポリエステル樹脂(A1)であるトナーバインダー;並びに、このトナーバインダーと、着色剤、並びに、必要により離型剤、荷電制御剤、および流動化剤から選ばれる一種以上の添加剤を含有するトナー組成物;である。
〔G’150〕/〔G’180〕≦15 ・・・式(1)
本発明のトナーバインダーは、ポリエステル樹脂(A)と結晶性ポリエステル樹脂(B)とを含有する。
ポリエステル樹脂(A)は、少なくともカルボン酸成分(x)とポリオール成分(y)を構成単位として有するポリエステル樹脂であって、低温定着性と耐ホットオフセット性を両立(定着温度幅)させる観点から、芳香族ジカルボン酸およびそのエステル形成性誘導体から選ばれる2種以上のジカルボン酸(x1)を合計で80モル%以上含有し、かつ、さらに少なくとも、3価以上のポリカルボン酸(x2)をも含有するカルボン酸成分(x)と、炭素数が2〜10の脂肪族ジオール(y1)が80モル%以上含有されたポリオール成分(y)とを構成単位とする。
上記エステル形成性誘導体としては、酸無水物、アルキル(炭素数1〜24:メチル、エチル、ブチル、ステアリル等、好ましくは炭素数1〜4)エステル、および部分アルキル(上記と同様)エステル等が挙げられる。以下のエステル形成性誘導体についても同様である。
なお、本発明においては、芳香族ジカルボン酸およびそのエステル形成性誘導体から選ばれる2種以上のジカルボン酸(x1)において、芳香族ジカルボン酸とその同一ジカルボン酸のエステル形成性誘導体とは、1種として数える。
これら(x1)のうち、低温定着性と耐ホットオフセット性の両立の観点から、好ましくは、以下に挙げた(1)〜(3)から選ばれる2種以上である。
(1)テレフタル酸および/またはそのエステル形成性誘導体
(2)イソフタル酸および/またはそのエステル形成性誘導体
(3)フタル酸および/またはそのエステル形成性誘導体
好ましい組合せとしては(1)と(2)、および(1)と(3)であり、さらに好ましくは、(1)と(2)の重量比が(1)/(2)=3/7〜7/3であり、(1)と(3)の重量比が(1)/(3)=3/7〜7/3である。
カルボン酸成分(x)のうち、(x1)以外のジカルボン酸としては、炭素数4〜36のアルカンジカルボン酸(例えばコハク、アジピン、およびセバシン酸);炭素数6〜40の脂環式ジカルボン酸〔例えばダイマー酸(2量化リノール酸)〕;炭素数4〜36のアルケンジカルボン酸(例えば、ドデセニルコハク酸等のアルケニルコハク酸、マレイン、フマル、シトラコン、およびメサコン酸)およびこれらのエステル形成性誘導体;等が挙げられる。
これらのうち好ましいものは、炭素数4〜20のアルケンジカルボン酸;炭素数4〜36のアルケンジカルボン酸および、これらのエステル形成性誘導体であり、さらに好ましくは、コハク酸、アジピン酸、マレイン酸、フマル酸、および/またはそれらのエステル形成性誘導体である。
これらのうち好ましいものは、トリメリット酸、ピロメリット酸、およびこれらのエステル形成性誘導体である。
脂肪族(脂環式を含む)モノカルボン酸(x31)としては、炭素数1〜30(好ましくは1〜24)のアルカンモノカルボン酸(ギ酸、酢酸、プロピオン酸、ブタン酸、イソブタン酸、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチル酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘン酸、セロチン酸、モニタン酸、およびメリシン酸等)、炭素数3〜30(好ましくは3〜24)のアルケンモノカルボン酸(アクリル酸、メタクリル酸、オレイン酸、およびリノール酸等)などが挙げられる。
また、(x)中のポリカルボン酸(x2)の量としては20モル%以下が好ましく、より好ましくは1〜15モル%、とくに好ましくは2〜12モル%である。
また、(x)中の芳香族モノカルボン酸(x32)の量としては10モル%以下が好ましく、さらに好ましくは0.1〜9.5モル%、とくに好ましくは0.5〜9モル%である。
これら(y1)のうち、低温定着性と耐ホットオフセット性の両立の観点から、分子末端に1級水酸基を有する、分岐のない脂肪族ジオール(エチレングリコール、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、1,9−ノナンジオール、および1,10−デカンジオール)が好ましい。
保存安定性の観点から、エチレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオールがさらに好ましく、エチレングリコールが特に好ましい。
ポリオール成分(y)のうち、(y1)以外のジオールとしては、炭素数11〜36のアルキレングリコール(1,12−ドデカンジオール等);炭素数11〜36のアルキレンエーテルグリコール(ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、およびポリテトラメチレンエーテルグリコール等);炭素数6〜36の脂環式ジオール(1,4−シクロヘキサンジメタノール、および水素添加ビスフェノールA等);上記脂環式ジオールの(ポリ)オキシアルキレン(アルキレン基の炭素数2〜4(オキシエチレン、オキシプロピレン等)。以下のポリオキシアルキレン基も同じ)エーテル〔オキシアルキレン単位(以下AO単位と略記)の数1〜30〕;および2価フェノール〔単環2価フェノール(例えばハイドロキノン)、およびビスフェノール類(ビスフェノールA、ビスフェノールFおよびビスフェノールS等)〕のポリオキシアルキレンエーテル(AO単位の数2〜30);等が挙げられる。
これらのうち好ましいものは、ビスフェノール類のポリオキシアルキレンエーテル(AO単位の数2〜30)である。
これらのうち好ましいものは、3〜8価もしく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ポリオキシアルキレンエーテル(AO単位の数2〜30)であり、とくに好ましいものはノボラック樹脂のポリオキシアルキレンエーテル(AO単位の数2〜30)である。
ポリオール成分(y)とポリカルボン酸成分(x)との反応比率は、水酸基とカルボキシル基の当量比[OH]/[COOH]として、好ましくは2/1〜1/2、さらに好ましくは1.5/1〜1/1.3、とくに好ましくは1.3/1〜1/1.2である。
このとき必要に応じてエステル化触媒を使用することができる。エステル化触媒の例には、スズ含有触媒(例えばジブチルスズオキシド)、三酸化アンチモン、チタン含有触媒[例えばチタンアルコキシド、シュウ酸チタン酸カリウム、テレフタル酸チタン、特開2006−243715号公報に記載の触媒〔チタニウムジヒドロキシビス(トリエタノールアミネート)、チタニウムモノヒドロキシトリス(トリエタノールアミネート)、およびそれらの分子内重縮合物等〕、および特開2007−11307号公報に記載の触媒(チタントリブトキシテレフタレート、チタントリイソプロポキシテレフタレート、およびチタンジイソプロポキシジテレフタレート等)]、ジルコニウム含有触媒(例えば酢酸ジルコニル)、および酢酸亜鉛等が挙げられる。これらの中で好ましくはチタン含有触媒である。
変性ポリエステル樹脂(A1)は、トナーの定着温度幅確保の点で好ましい。
〔1〕脂肪族ジアミン{C2〜C6アルキレンジアミン(エチレンジアミン、プロピレンジアミン、トリメチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなど)、ポリアルキレン(C2〜C6)ジアミン〔ジエチレントリアミン、イミノビスプロピルアミン、ビス(ヘキサメチレン)トリアミン,トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミンなど〕};
〔2〕これらのアルキル(C1〜C4)またはヒドロキシアルキル(C2〜C4)置換体〔ジアルキル(C1〜C3)アミノプロピルアミン、トリメチルヘキサメチレンジアミン、アミノエチルエタノールアミン、2,5−ジメチル−2,5−ヘキサメチレンジアミン、メチルイミノビスプロピルアミンなど〕;
〔3〕脂環または複素環含有脂肪族ジアミン{脂環式ジアミン(C4〜C15)〔1,3−ジアミノシクロヘキサン、イソホロンジアミン、メンセンジアミン、4,4´−メチレンジシクロヘキサンジアミン(水添メチレンジアニリン)など〕、複素環式ジアミン(C4〜C15)〔ピペラジン、N−アミノエチルピペラジン、1,4−ジアミノエチルピペラジン、3,9−ビス(3−アミノプロピル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカンなど〕;
〔4〕芳香環含有脂肪族アミン類(C8〜C15)(キシリレンジアミン、テトラクロル−p−キシリレンジアミンなど);等が挙げられる。
〔1〕非置換芳香族ジアミン〔1,2−、1,3−および1,4−フェニレンジアミン、2,4´−および4,4´−ジフェニルメタンジアミン、クルードジフェニルメタンジアミン(ポリフェニルポリメチレンポリアミン)、ジアミノジフェニルスルホン、ベンジジン、チオジアニリン、2,6−ジアミノピリジン、m−アミノベンジルアミン、トリフェニルメタン−4,4´,4′′−トリアミン、ナフチレンジアミンなど;
〔2〕核置換アルキル基〔メチル,エチル,n−およびi−プロピル、ブチルなどのC1〜C4アルキル基〕を有する芳香族ジアミン、たとえば2,4−および2,6−トリレンジアミン、クルードトリレンジアミン、ジエチルトリレンジアミン、4,4´−ジアミノ−3,3´−ジメチルジフェニルメタン、4,4´−ビス(o−トルイジン)、ジアニシジン、ジアミノジトリルスルホン、1,3−ジメチル−2,4−ジアミノベンゼン、2,3−ジメチル−1,4−ジアミノナフタレン、4,4´−ジアミノ−3,3´−ジメチルジフェニルメタンなど〕、およびこれらの異性体の種々の割合の混合物;
〔3〕核置換電子吸引基(Cl,Br,I,Fなどのハロゲン;メトキシ、エトキシなどのアルコキシ基;ニトロ基など)を有する芳香族ジアミン〔メチレンビス−o−クロロアニリン、4−クロロ−o−フェニレンジアミン、2−クロロ−1,4−フェニレンジアミン、3−アミノ−4−クロロアニリン、4−ブロモ−1,3−フェニレンジアミン、2,5−ジクロロ−1,4−フェニレンジアミン、5−ニトロ−1,3−フェニレンジアミン、3−ジメトキシ−4−アミノアニリンなど〕;
〔4〕2級アミノ基を有する芳香族ジアミン〔上記〔1〕〜〔3〕の芳香族ジアミンの−NH2の一部または全部が−NH−R´(R´はアルキル基たとえばメチル,エチルなどの低級アルキル基)で置き換ったもの〕〔4,4´−ジ(メチルアミノ)ジフェニルメタン、1−メチル−2−メチルアミノ−4−アミノベンゼンなど〕が挙げられる。
上記モル比率は、変性ポリエステル樹脂(A1)を製造する際に使用した、ポリイソシアネート(i)と、ポリアミン(j)および(i)と反応する水の重量から、(A1)中に含有されるウレタン基(―NHCOO―)のモル数とウレア基(―NHCONH―)のモル数の比を、計算により求めたものである。
製造法〔1〕;カルボン酸成分(x)とポリオール成分(y)とを重縮合させて得られる、水酸基を有するポリエステル樹脂(a)の、有機溶剤(S)溶液を、ポリイソシアネート(i)と反応させ、次いで未反応のイソシアネート基を有する反応生成物をポリアミン(j)と反応させて変性ポリエステル樹脂(A1)を製造する方法。
製造法〔2〕;カルボン酸成分(x)とポリオール成分(y)とを重縮合させて得られる、水酸基を有するポリエステル樹脂(a)を、液体状態で、ポリイソシアネート(i)と反応させ、次いで未反応のイソシアネート基を有する反応生成物をポリアミン(j)と反応させて変性ポリエステル樹脂(A1)を製造する方法。
製造法〔3〕;ポリイソシアネート(i)とポリアミン(j)を、[(i)中のイソシアネート基]/[(j)中のアミノ基]=1.5/1〜3/1の当量比で反応させ、次いで未反応のイソシアネート基を有する反応生成物とポリオール成分(y)とを反応させて得られる変性ポリオール(y1)を含むポリオール成分(y)と、カルボン酸成分(x)とを重縮合させて、変性ポリエステル樹脂(A1)を製造する方法。
酸価は、変性ポリエステル樹脂(A1)の場合、さらに好ましくは0〜80、とくに好ましくは0〜60である。(A1)以外のポリエステル樹脂(A)の場合、帯電量の観点から、さらに好ましくは4〜80、とくに好ましくは10〜60である。
また、(A)の水酸基価は、好ましくは0〜100(mgKOH/g、以下同じ)、さらに好ましくは0〜80、とくに好ましくは0〜50である。水酸基価が100以下であるとトナー化時の耐ホットオフセット性がより良好となる。
なお、試料に架橋にともなう溶剤不溶解分がある場合は、以下の方法で溶融混練後のものを試料として用いる。
混練装置 : 東洋精機(株)製 ラボプラストミル MODEL4M150
混練条件 : 130℃、70rpmにて30分
装置(一例) : 東ソー(株)製 HLC−8120
カラム(一例): TSK GEL GMH6 2本 〔東ソー(株)製〕
測定温度 : 40℃
試料溶液 : 0.25重量%のTHF(テトラヒドロフラン)溶液
溶液注入量 : 100μl
検出装置 : 屈折率検出器
基準物質 : 東ソー製 標準ポリスチレン(TSKstandard POLYSTYRENE)12点(分子量 500 1050 2800 5970 9100 18100 37900 96400 190000 355000 1090000 2890000)
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トップ分子量(Mp)と称する。また、分子量の測定は、ポリエステル樹脂をTHFに溶解し、不溶解分をグラスフィルターでろ別したものを試料溶液とする。
なお、上記および以下において、Tgはセイコー電子工業(株)製DSC20、SSC/580を用いて、ASTM D3418−82に規定の方法(DSC法)で測定される。
この範囲であると、耐ホットオフセット性と低温定着性の両立が良好となる。本発明において、Tmは以下の方法で測定される。
<軟化点〔Tm〕>
降下式フローテスター{たとえば、(株)島津製作所製、CFT−500D}を用いて、1gの測定試料を昇温速度6℃/分で加熱しながら、プランジャーにより1.96MPaの荷重を与え、直径1mm、長さ1mmのノズルから押し出して、「プランジャー降下量(流れ値)」と「温度」とのグラフを描き、プランジャーの降下量の最大値の1/2に対応する温度をグラフから読み取り、この値(測定試料の半分が流出したときの温度)を軟化点〔Tm〕とする。
〔G’150〕/〔G’180〕≦15 ・・・式(1)
〔G’150〕/〔G’180〕≦14 ・・・式(1’)
〔G’150〕/〔G’180〕≦13 ・・・式(1”)
G’150、G’180が式(1)を満たすと、高温領域でも実用範囲において粘度が低くなりすぎないと考えられ、トナーとして使用したときの耐ホットオフセット性が良好となる。
ポリエステル樹脂(A)の貯蔵弾性率(G’)を調整するには、例えば、G’150/G’180を小さくする場合、ポリエステル樹脂(A)のTmを上げる、3価以上の構成成分の比率を上げ架橋点の数を増やす、分子量を大きくする、またはTgを高くする、等で達成できる。
装置 :ARES−24A(レオメトリック社製)
治具 :25mmパラレルプレート
周波数 :1Hz
歪み率 :5%
昇温速度:5℃/min
Eta〔Tg+40〕≦7×105 ・・・式(2)
Eta〔Tg+40〕≦6×105 ・・・式(2’)
Eta〔Tg+40〕≦5×105 ・・・式(2”)
Eta〔Tg+40〕が式(2)を満たすと、低温領域での粘度が小さく、トナーとして使用したときの低温定着性が良好となる。
ポリエステル樹脂(A)の粘度Etaを調整するには、例えば、Eta〔Tg+40〕を小さくする場合、ポリエステル樹脂(A)のTmを下げる、またはMpを小さくする、などすればよい。
装置 :ARES−24A(レオメトリック社製)
治具 :8mmパラレルプレート
周波数 :1Hz
歪み率 :5%
昇温速度:3℃/min
結晶性ポリエステル樹脂(B)は、前記カルボン酸成分(x)と前記ポリオール成分(y)との重縮合ポリエステル樹脂であって、炭素数9〜30(好ましくは9〜22)の脂肪族ポリカルボン酸およびそのエステル形成性誘導体から選ばれる1種以上(x*)をカルボン酸成分中に60モル%以上含有し、且つSP値が9.0〜10.5〔(cal/cm3)1/2、以下同じ〕である結晶性ポリエステル樹脂である。
本発明において、「結晶性ポリエステル樹脂」とは、25℃以上の融点〔Tmp〕を有するポリエステルのことをいう。Tmpは後述の方法で測定される。
結晶性ポリエステル樹脂(B)を構成するポリオール成分(y)中のジオールの具体例としては、前記の炭素数2〜10の脂肪族ジオール(y1)、および(y1)以外のジオールと同様のものが挙げられる。ジオールとして好ましくは、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、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、および1,12−ドデカンジオールであり、さらに好ましくは、エチレングリコール、1,4−ブタンジオール、および1,6−ヘキサンジオールである。
(y)中の3価以上のポリオールの具体例としては、前記のものが挙げられる。これらのうち、グリセリンおよびトリメチロールプロパンが好ましい。
(x)中の必須構成成分である炭素数9〜30の脂肪族ポリカルボン酸およびそのエステル形成性誘導体から選ばれる1種以上(x*)としては、前記(x1)以外のジカルボン酸中の炭素数4〜36のアルカンジカルボン酸、および炭素数6〜40の脂環式ジカルボン酸の中で、炭素数が9〜30のものおよびそれらのエステル形成性誘導体、前記(x2)中の炭素数6〜36の脂肪族(脂環式を含む)ポリカルボン酸の中で、炭素数が9〜30のものおよびそれらのエステル形成性誘導体等が挙げられる。
これらのうち、好ましくは炭素数9〜22のアルカンジカルボン酸およびそのエステル形成性誘導体であり、さらに好ましくは、アゼライン酸、ゼバシン酸、1,10−デカンジカルボン酸、1,18−オクタデカンジカルボン酸、およびそれらのエステル形成性誘導体であり、とくに好ましくは1,10−デカンジカルボン酸である。
また、(B)を構成するカルボン酸成分(x)中のジカルボン酸の含有量(モル%)は、60〜100が好ましく、さらに好ましくは80〜100、とくに好ましくは90〜100である。さらに、ジカルボン酸は、1種類のジカルボン酸であることが好ましい。
また、(B)の水酸基価は、好ましくは0〜50、さらに好ましくは0〜40である。水酸基価が50以下であるとトナー化時の耐ホットオフセット性がより良好となる。
SP値が9.0未満では、ポリエステル樹脂(A)との相溶性が不十分で耐久性が不十分となり、10.5を越えるとTgが低下し、耐ブロッキング性が悪化する。
なお、本発明におけるSP値は、Fedorsらが提案した下記の文献に記載の方法によって計算されるものである。
「POLYMER ENGINEERING AND SCIENCE,FEBRUARY,1974,Vol.14,No.2,ROBERT F.FEDORS.(147〜154頁)」
<融点〔Tmp〕>
示差走査熱量計{たとえば、セイコー電子工業社製、DSC210}を用いて、測定試料を200℃まで昇温してから、降温速度10℃/分で0℃まで冷却した後、昇温速度10℃/分で昇温して吸発熱変化を測定して、「吸発熱量」と「温度」とのグラフを描き、吸発熱量の最大ピークに対応する温度を融点〔Tmp〕とする。
すなわち、当量比(OH基/COOH基)が1に近づくと、Mn、Mpが大きくなるとともに、Tm、Tmpがともに高くなり、1から離れるとMn、Mpが小さくなるとともに、Tm、Tmpはともに低くなる。また、(x*)の炭素数が大きくなると、Tm、Tmpがともに低くなるが、Tmpがより大きく低下する。従って(x*)のカルボン酸の炭素数と当量比(OH基/COOH基)を調整することによって、{〔Tm〕/〔Tmp〕}をコントロールできる。
溶融混合する場合の混合装置としては、反応槽等のバッチ式混合装置、および連続式混合装置が挙げられる。適正な温度で短時間で均一に混合するためには、連続式混合装置が好ましい。連続混合装置としては、エクストルーダー、コンティニアスニーダー、3本ロール等が挙げられる。
粉体混合する場合の混合装置としては、ヘンシェルミキサー、ナウターミキサー、およびバンバリーミキサー等が挙げられる。好ましくはヘンシェルミキサーである。
着色剤の含有量は、本発明のトナーバインダー100部に対して、好ましくは1〜40部、さらに好ましくは3〜10部である。なお、磁性粉を用いる場合は、好ましくは20〜150部、さらに好ましくは40〜120部である。上記および以下において、部は重量部を意味する。
ポリオレフィンワックスとしては、オレフィン(例えばエチレン、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−オクタデセンおよびこれらの混合物等)の(共)重合体[(共)重合により得られるものおよび熱減成型ポリオレフィンを含む]、オレフィンの(共)重合体の酸素および/またはオゾンによる酸化物、オレフィンの(共)重合体のマレイン酸変性物[例えばマレイン酸およびその誘導体(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およびマレイン酸ジメチル等)変性物]、オレフィンと不飽和カルボン酸[(メタ)アクリル酸、イタコン酸および無水マレイン酸等]および/または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(アルキルの炭素数1〜18)エステルおよびマレイン酸アルキル(アルキルの炭素数1〜18)エステル等]等との共重合体、およびサゾールワックス等が挙げられる。
また、乳化転相法によりトナーを得る場合、流動化剤を除くトナーを構成する成分を有機溶剤に溶解または分散後、水を添加する等によりエマルジョン化し、次いで分離、分級して製造することができる。トナーの体積平均粒径は、3〜15μmが好ましい。
〔ポリエステル樹脂(A−1)の合成〕
反応槽中に、テレフタル酸440部(2.7モル)、イソフタル酸235部(1.4モル)、アジピン酸7部(0.05モル)、エチレングリコール554部(8.9モル)、重合触媒としてテトラブトキシチタネート0.5部を入れ、210℃で窒素気流下に生成する水とエチレングリコールを留去しながら5時間反応させた後、5〜20mmHgの減圧下に1時間反応させた。次いで、無水トリメリット酸103部(0.54モル)を加え、常圧下で1時間反応させた後、20〜40mmHgの減圧下で反応させ所定の軟化点で取出した。回収されたエチレングリコールは219部(3.5モル)であった。得られた樹脂を室温まで冷却後、粉砕し粒子化した。これをポリエステル樹脂(A−1)とする。
ポリエステル樹脂(A−1)のTgは56℃、Tmは135℃、Mpは4800、酸価は37、水酸基価は50、THF不溶解分は5%であった。
〔ポリエステル樹脂(A−2)の合成〕
反応槽中に、テレフタル酸310部(1.9モル)、イソフタル酸465部(2.8モル)、アジピン酸36部(0.25モル)、エチレングリコール610部(9.8モル)、重合触媒としてテトラブトキシチタネート0.5部を入れ、210℃で窒素気流下に生成する水とエチレングリコールを留去しながら5時間反応させた後、5〜20mmHgの減圧下に1時間反応させた。次いで、無水トリメリット酸52部(0.27モル)を加え、常圧下で1時間反応させた後、20〜40mmHgの減圧下で反応させ所定の軟化点で取出した。回収されたエチレングリコールは262部(4.2モル)であった。得られた樹脂を室温まで冷却後、粉砕し粒子化した。これをポリエステル樹脂(A−2)とする。
ポリエステル樹脂(A−2)のTgは60℃、Tmは150℃、Mpは10500、酸価は10、水酸基価は0、THF不溶解分は1%であった。
〔ポリエステル樹脂(A−3)の合成〕
反応槽中に、テレフタル酸460部(2.8モル)、イソフタル酸307部(1.8モル)、エチレングリコール573部(9.2モル)、および重合触媒としてテトラブトキシチタネート3部を入れ、210℃で窒素気流下に生成する水とエチレングリコールを留去しながら5時間反応させた後、5〜20mmHgの減圧下に1時間反応させた。次いで、無水トリメリット酸52部(0.27モル)を加え、180℃で1時間保持した後取出した。回収されたエチレングリコールは200部(3.2モル)であった。得られた樹脂を室温まで冷却後、粉砕し粒子化した。これをポリエステル樹脂(A−3−1)とする。(A−3−1)のTgは59℃、Tmは97℃、Mpは7000、酸価は49、水酸基価は77、THF不溶解分は0%であった。
次いで、(A−3−1)を反応槽中に200部(0.07モル)、テトラヒドロフラン800部を入れ80℃まで加熱し、溶解した。窒素気流下でイソホロンジイソシアネート(IPDI)を60部(0.27モル)加え24時間反応させた。さらにイソホロンジアミン(IPDA)を23部(0.13モル)加え、3時間撹拌した後、200℃まで加熱しながら5〜20mmHgの減圧下でテトラヒドロフランを10時間かけて留去し、取出した。得られた樹脂を室温まで冷却後、粉砕し粒子化した。これをポリエステル樹脂(A−3)とする。
ポリエステル樹脂(A−3)のTgは59℃、Tmは140℃、Mpは7300、酸価は45、水酸基価は1、THF不溶解分は4%であった。(A−3−1)の水酸基とIPDIのイソシアネート基の当量比〔OH〕/〔NCO〕は1/1.89、(A−3−1)とIPDIの反応物の未反応イソシアネート基とIPDAのアミノ基の当量比は〔NCO〕/〔NH2〕は0.95/1、ポリエステル樹脂(A−3)中のポリイソシアネートとポリアミンの構成単位の合計含有量は29.3%、ウレタン基/ウレア基のモル比は1/1であった。
〔結晶性ポリエステル樹脂(B−1)の合成〕
反応槽中に、1,6−ヘキサンジオール132部(1.12モル)、1、10−デカンジカルボン酸230部(1.0モル)、及び重合触媒としてテトラブトキシチタネート3部を入れ、210℃で常圧下に生成する水を留去しながら5時間反応させ。次いで、5〜20mmHgの減圧下で反応を継続し、酸価が2以下になったところで取出した。得られた樹脂を室温まで冷却後、粉砕し粒子化した。これを結晶性ポリエステル樹脂(B−1)とする。
結晶性ポリエステル樹脂(B−1)のTmpは66℃、Tmは73℃(Tm/Tmp=1.1)、Mpは13500、酸価は1、SP値は9.6であった。
〔結晶性ポリエステル樹脂(B−2)の合成〕
反応槽中に、1,6−ヘキサンジオール121部(1.03モル)、1、10−デカンジカルボン酸230部(1.0モル)、及び重合触媒としてテトラブトキシチタネート3部を入れ、210℃で常圧下に生成する水を留去しながら5時間反応させ。次いで、5〜20mmHgの減圧下で反応を継続し、酸価が2以下になったところで取出した。得られた樹脂を室温まで冷却後、粉砕し粒子化した。これを結晶性ポリエステル樹脂(B−2)とする。
結晶性ポリエステル樹脂(B−2)のTmpは73℃、Tmは93℃(Tm/Tmp=1.3)、Mpは90000、酸価は1、SP値は9.6であった。
〔結晶性ポリエステル樹脂(B−3)の合成〕
反応槽中に、1,6−ヘキサンジオール132部(1.12モル)、1、18−オクタデカンジカルボン酸343部(1.0モル)、及び重合触媒としてテトラブトキシチタネート3部を入れ、210℃で常圧下に生成する水を留去しながら5時間反応させ。次いで、5〜20mmHgの減圧下で反応を継続し、酸価が2以下になったところで取出した。得られた樹脂を室温まで冷却後、粉砕し粒子化した。これを結晶性ポリエステル樹脂(B−3)とする。
結晶性ポリエステル樹脂(B−3)のTmpは68℃、Tmは95℃(Tm/Tmp=1.4)、Mpは20000、酸価は1、SP値は9.3であった。
〔結晶性ポリエステル樹脂(B−4)の合成〕
反応槽中に、エチレングリコール69部(1.12モル)、1、10−デカンジカルボン酸230部(1.0モル)、及び重合触媒としてテトラブトキシチタネート3部を入れ、200℃で常圧下に生成する水を留去しながら5時間反応させ。次いで、5〜20mmHgの減圧下で反応を継続し、酸価が2以下になったところで取出した。得られた樹脂を室温まで冷却後、粉砕し粒子化した。これを結晶性ポリエステル樹脂(B−4)とする。
結晶性ポリエステル樹脂(B−4)のTmpは108℃、Tmは110℃(Tm/Tmp=1.0)、Mpは10500、酸価は2、SP値は10.0であった。
〔ポリエステル樹脂(RA−1)の合成〕
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41部(0.13モル)、ビスフェノールA・プロピレンオキサイド3モル付加物457部(1.14モル)、フェノールノボラック(平均官能基数:5.6)のプロピレンオキサイド6モル付加物9部(0.01モル)、テレフタル酸166部(1.0モル)、フマル酸93部(0.8モル)、および縮合触媒としてテトラブトキシチタネート3部を入れ、230℃窒素気流下に、生成する水を留去しながら5時間反応させた。次いで5〜20mmHgの減圧下に反応させ、酸価が2以下になった時点で180℃に冷却し、無水トリメリット酸41部(0.21モル)を加え、常圧密閉下2時間反応後、さらに230℃、5〜20mmHgの減圧下で反応させ、Tmが132℃になった時点で取出した。取出した樹脂を室温まで冷却後、粉砕し粒子化した。これをポリエステル樹脂(RA−1)とする。
ポリエステル樹脂(RA−1)のTgは58℃、Tmは135℃、Mpは11300、酸価は20、水酸基価は5、THF不溶解分は6%であった。
〔ポリエステル樹脂(RA−2)の合成〕
反応槽中に、ビスフェノールA・プロピレンオキサイド3モル付加物486部(1.21モル)、フェノールノボラック(平均官能基数:5.6)のプロピレンオキサイド6モル付加物23部(0.29モル)、テレフタル酸166部(1.0モル)、および縮合触媒としてテトラブトキシチタネート3部を入れ、230℃窒素気流下に、生成する水を留去しながら5時間反応させた。次いで5〜20mmHgの減圧下に反応させ、酸価が2以下になった時点で180℃に冷却し、無水トリメリット酸40部(0.21モル)を加え、常圧密閉下2時間反応後、さらに230℃、5〜20mmHgの減圧下で反応させ、Tmが140℃になった時点で取出した。取出した樹脂を室温まで冷却後、粉砕し粒子化した。これをポリエステル樹脂(RA−2)とする。
ポリエステル樹脂(RA−2)のTgは57℃、Tmは145℃、Mpは8300、酸価は20、水酸基価は18、THF不溶解分は28%であった。
〔ポリエステル樹脂(RA−3)の合成〕
反応槽中に、テレフタル酸470部(2.8モル)、フタル酸311部(2.1モル)、エチレングリコール599部(9.66モル)および縮合触媒としてテトラブトキシチタネート0.5部を入れ、210℃窒素気流下に、生成する水を留去しながら5時間反応させた後、5〜20mmHgの減圧下に1時間反応させた。次いで、酸価が2以下になった時点で180℃に冷却し、無水トリメリット酸83部(0.43モル)を加え、常圧密閉下1時間反応後、さらに230℃、5〜20mmHgの減圧下で反応させ、所定の軟化点になった時点で取出した。回収されたエチレングリコールは235部であった。取出した樹脂を室温まで冷却後、粉砕し粒子化した。これをポリエステル樹脂(RA−3)とする。
ポリエステル樹脂(RA−3)のTgは59℃、Tmは142℃、Mpは8400、酸価は1、水酸基価は19、THF不溶解分は2%であった。
上記製造例で得られたポリエステル樹脂(A−1)〜(A−3)、結晶性ポリエステル樹脂(B−1)〜(B−4)、及び比較製造例で得られたポリエステル樹脂(RA−1)〜(RA−3)を、表1の配合比(部)に従い配合し、本発明のトナーバインダー、および比較のトナーバインダーを得て、下記の方法でトナー化した。
まず、カーボンブラックMA−100[三菱化学(株)製]8部、カルナバワックス5部、荷電制御剤T−77[保土谷化学(製)]1部を加え、ヘンシェルミキサー[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]で混練した。ついで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8μmのトナー粒子を得た。ついで、トナー粒子100部にコロイダルシリカ(アエロジルR972:日本アエロジル製)0.5部をサンプルミルにて混合して、本発明のトナー組成物(T−1)〜(T−6)、および比較用のトナー組成物(RT−1)〜(RT−4)を得た。
下記評価方法で評価した評価結果を表2に示す。
〔1〕最低定着温度(MFT)
市販複写機(AR5030;シャープ製)を用いて現像した未定着画像を、市販複写機(AR5030;シャープ製)の定着機を用いて評価した。定着画像をパットで擦った後の画像濃度の残存率が70%以上となる下限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(HOT)
上記MFTと同様に定着評価し、定着画像へのホットオフセットの有無を目視評価した。定着ロール通過後ホットオフセットが発生しない上限温度をホットオフセット発生温度とした。
〔3〕トナーの耐ブロッキング性試験
上記トナー組成物を、50℃・85%R.H.の高温高湿環境下で、48時間調湿した。同環境下において該現像剤のブロッキング状態を目視判定し、さらに市販複写機(AR5030:シャープ製)でコピーした時の画質を観察した。
判定基準
◎:トナーのブロッキングがなく、3000枚複写後の画質も良好。
○:トナーのブロッキングはないが、3000枚複写後の画質に僅かに乱れが観察さ
れる。
×:トナーのブロッキングが目視でき、3000枚までに画像が出なくなる。
Claims (7)
- カルボン酸成分(x)とポリオール成分(y)を構成単位として有し、カルボン酸成分(x)が、芳香族ジカルボン酸およびそのエステル形成性誘導体から選ばれる2種以上のジカルボン酸(x1)を合計で80モル%以上含有し、かつ、さらに少なくとも、3価以上のポリカルボン酸(x2)をも含有し、ポリオール成分(y)が、炭素数が2〜10の脂肪族ジオール(y1)を80モル%以上含有する、150℃における貯蔵弾性率〔G’150〕が20000dyn/cm2以上であり、〔G’150〕(dyn/cm2)および180℃における貯蔵弾性率〔G’180〕(dyn/cm2)が次式(1)を満たすポリエステル樹脂(A)と、炭素数9〜30の脂肪族ポリカルボン酸およびそのエステル形成性誘導体から選ばれる1種以上を60モル%以上含有するカルボン酸成分(x)とポリオール成分(y)との重縮合ポリエステル樹脂であって、SP値が9.0〜10.5(cal/cm3)1/2であり、融点〔Tmp〕が50〜120℃、フローテスターによる軟化点〔Tm〕が50〜150℃であり、かつ、〔Tm〕/〔Tmp〕が1.0〜1.8である結晶性ポリエステル樹脂(B)とを含有するトナーバインダーであって、ポリエステル樹脂(A)が、さらにポリイソシアネート(i)並びにポリアミン(j)および/又は水を合成原料として用いる、ウレタン基およびウレア基を含有する変性ポリエステル樹脂(A1)であるトナーバインダー。
〔G’150〕/〔G’180〕≦15 ・・・式(1) - ポリエステル樹脂(A)のガラス転移点(Tg)が30〜70℃であり、Tg+40℃における粘度Eta〔Tg+40〕(Pa・s)が、次の式(2)を満たす請求項1記載のトナーバインダー。
Eta〔Tg+40〕≦7×105 ・・・式(2) - ポリエステル樹脂(A)を構成するジカルボン酸(x1)が、下記(1)〜(3)から選ばれる2種以上である請求項1又は2記載のトナーバインダー。
(1)テレフタル酸および/またはそのエステル形成性誘導体
(2)イソフタル酸および/またはそのエステル形成性誘導体
(3)フタル酸および/またはそのエステル形成性誘導体 - ポリエステル樹脂(A)の、テトラヒドロフラン可溶分のゲルパーミエーションクロマトグラフィーのピークトップが分子量2000〜20000であり、フローテスターによる軟化点〔Tm〕が120〜170℃である請求項1〜3のいずれか記載のトナーバインダー。
- 結晶性ポリエステル樹脂(B)の、テトラヒドロフラン可溶分のゲルパーミエーションクロマトグラフィーのピークトップ分子量が5000〜150000である請求項1〜4のいずれかに記載のトナーバインダー。
- ポリエステル樹脂(A)と結晶性ポリエステル樹脂(B)の含有重量比(A/B)が、5/95〜80/20である請求項1〜5のいずれか記載のトナーバインダー。
- 請求項1〜6のいずれか記載のトナーバインダーと、着色剤、並びに、必要により離型剤、荷電制御剤、および流動化剤から選ばれる1種以上の添加剤を含有するトナー組成物。
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