JP6249890B2 - トナー用結着樹脂組成物 - Google Patents
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Description
〔1〕 結晶性ポリエステルと非晶質ポリエステルを含有するトナー用結着樹脂組成物であって、前記結晶性ポリエステルの融点が80℃以上120℃以下であり、該結晶性ポリエステルが、炭素数6以上14以下の脂肪族ジオール及びテレフタル酸と、分子量が400以上2000以下で融点が70℃以上120℃以下である水酸基を有する炭化水素ワックス1.0質量%以上15質量%以下を含む原料モノマーを重縮合してなる、トナー用結着樹脂組成物、
〔2〕 前記〔1〕記載のトナー用結着樹脂組成物を含有する、静電荷像現像用トナー、
〔3〕 結晶性ポリエステルと非晶質ポリエステルを含有する静電荷像現像用トナーであって、前記結晶性ポリエステルの融点が80℃以上120℃以下であり、該結晶性ポリエステルが、炭素数6以上14以下の脂肪族ジオール及びテレフタル酸と、分子量が400以上2000以下で融点が70℃以上120℃以下である水酸基を有する炭化水素ワックス1.0質量%以上15質量%以下を含む原料モノマーを重縮合してなる、静電荷像現像用トナー、並びに
〔4〕 前記〔2〕又は〔3〕記載の静電荷像現像用トナーとキャリアを含有する二成分現像剤
に関する。
本発明における結晶性ポリエステルは、結晶性を向上させる炭素数6〜14の脂肪族ジオール部分と水酸基を有する炭化水素ワックス由来の構造部位を含むため、高い結晶性を有し、定着時に結晶が融解し、低温定着性に優れるものと考えられる。
さらに、芳香族カルボン酸であるテレフタル酸部分を有するため、分子骨格自体が硬くなるためか、耐熱保存性が向上するものと考えられる。通常、非晶質ポリエステルは芳香環を有するため、テレフタル酸部分を有する樹脂と相溶しやすく、結晶性や保存性に影響があるが、本発明の結晶性ポリエステルは、水酸基を有する炭化水素ワックス由来の炭化水素基が、非晶質ポリエステルとの相溶を阻害するために、トナー中においてそれぞれの結晶性とガラス転移温度を維持し、低温定着性と耐熱保存性に優れるものと考えられる。
一方、相溶はしないものの、テレフタル酸部分と非晶質ポリエステルの親和性は高いために、本発明における結晶性ポリエステルは、トナー中に均一かつ微細に分散し、炭化水素ワックス由来の炭化水素基がトナー表面にすべり性を与えるため、キャリアの汚染を著しく抑制できるものと考えられる。
で表されるビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物等の芳香族ジオール、炭素数4以上の脂肪族ジオール、水素添加ビスフェノールA等の2価アルコールやソルビトール、1,4-ソルビタン、ペンタエリスリトール、グリセロール、トリメチロールプロパン等の炭素数3〜10の3価以上のアルコール等が挙げられる。
<3> 非晶質ポリエステルと結晶性ポリエステルの質量比(非晶質ポリエステル/結晶性ポリエステル)が、65/35〜95/5である、前記<1>又は<2>記載のトナー用結着樹脂組成物。
<4> 水酸基を有する炭化水素ワックスの水酸基価が、40〜140mgKOH/gである、前記<1>〜<3>いずれか記載のトナー用結着樹脂組成物。
<5> 水酸基を有する炭化水素ワックスが、さらにカルボキシ基を有する、前記<1>〜<4>いずれか記載のトナー用結着樹脂組成物。
<6> 非晶質ポリエステルの原料モノマーであるアルコール成分が、炭素数2〜3の脂肪族ジオールを含有する、前記<1>〜<5>いずれか記載のトナー用結着樹脂組成物。
<7> 炭素数2〜3の脂肪族ジオールの含有量が、非晶質ポリエステルの原料モノマーであるアルコール成分中、50〜100モル%である、前記<6>記載のトナー用結着樹脂組成物。
<8> 炭素数2〜3の脂肪族ジオールが、エチレングリコール及び1,2-プロパンジオールの少なくともいずれかである、前記<6>又は<7>記載のトナー用結着樹脂組成物。
<9> 非晶質ポリエステルの原料モノマーであるカルボン酸成分が、テレフタル酸及びイソフタル酸から選ばれる1つ以上を含有する、前記<1>〜<8>いずれか記載のトナー用結着樹脂組成物。
<10> テレフタル酸及びイソフタル酸の含有量が、非晶質ポリエステルの原料モノマーであるカルボン酸成分中、30〜100モル%である、前記<9>記載のトナー用結着樹脂組成物。
<11> 炭素数6〜14の脂肪族ジオール及びテレフタル酸の総含有量が、水酸基を有する炭化水素ワックスを除いた結晶性ポリエステルの原料モノマー中、80〜100モル%である、前記<1>〜<10>いずれか記載のトナー用結着樹脂組成物。
<12> 前記<1>〜<11>いずれか記載のトナー用結着樹脂組成物を含有する、静電荷像現像用トナー。
<13> 結晶性ポリエステルと非晶質ポリエステルを含有する静電荷像現像用トナーであって、前記結晶性ポリエステルの融点が80〜120℃であり、該結晶性ポリエステルが、炭素数6〜14の脂肪族ジオール及びテレフタル酸と、分子量が400〜2000で融点が70〜120℃である水酸基を有する炭化水素ワックス1.0〜15質量%を含む原料モノマーを重縮合してなる、静電荷像現像用トナー。
<14> 前記<12>又は<13>記載の静電荷像現像用トナーとキャリアを含有する二成分現像剤。
フローテスター「CFT-500D」(島津製作所製)を用い、1gの試料を昇温速度6℃/min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す。温度に対し、フローテスターのプランジャー降下量をプロットし、試料の半量が流出した温度を軟化点とする。
示差走査熱量計「Q-100」(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン社製)を用いて、試料0.01〜0.02gをアルミパンに計量し、室温から降温速度10℃/minで0℃まで冷却しそのまま1分間静止させる。その後、昇温速度50℃/minで測定する。観測される吸熱ピークのうち、最も吸熱面積の大きいピークの温度を最大吸熱のピーク温度とする。
示差走査熱量計「Q-100」(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン社製)を用いて、試料0.01〜0.02gをアルミパンに計量し、200℃まで昇温し、その温度から降温速度10℃/minで0℃まで冷却する。次に試料を昇温速度10℃/minで昇温し、最大吸熱のピーク温度以下のベースラインの延長線とピークの立ち上がり部分からピークの頂点までの最大傾斜を示す接線との交点の温度をガラス転移温度とする。
JIS K0070の方法に基づき測定する。但し、測定溶媒のみJIS K0070の規定のエタノールとエーテルの混合溶媒から、アセトンとトルエンの混合溶媒(アセトン:トルエン=1:1(容量比))に変更する。
示差走査熱量計「Q-100」(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン社製)を用いて200℃まで昇温し、その温度から降温速度10℃/minで0℃まで冷却したサンプルを昇温速度10℃/minで昇温し、融解熱の最大ピーク温度を融点とする。
下記の測定装置と分析カラムを用い、溶離液としてクロロホルムを、毎分1mlの流速で流し、40℃の恒温槽中でカラムを安定させる。そこに試料溶液100μlを注入して測定を行う。試料の分子量は、あらかじめ作成した検量線に基づき算出する。このときの検量線には、数種類の単分散ポリスチレン(東ソー社製のA-500(5.0×102)、A-1000(1.01×103)、A-2500(2.63×103)、A-5000(5.97×103)、F-1(1.02×104)、F-2(1.81×104)、F-4(3.97×104)、F-10(9.64×104)、F-20(1.90×105)、F-40(4.27×105)、F-80(7.06×105)、F-128(1.09×106)(なお、括弧内の値は分子量である))を標準試料として作成したものを用いる。
測定装置:HLC-8220GPC(東ソー社製)
分析カラム:GMHXL+G3000HXL(東ソー社製)
JIS K0070の方法により測定する。但し、測定溶媒のみJIS K0070の規定のエタノールとエーテルの混合溶媒から、キシレンとエタノールの混合溶媒(キシレン:エタノール=3:5(容量比))に変更する。
示差走査熱量計「Q-100」(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン社製)を用いて200℃まで昇温し、その温度から降温速度10℃/minで0℃まで冷却したサンプルを昇温速度10℃/minで昇温し、融解熱の最大ピーク温度を融点とする。
平均粒子径は、個数平均粒子径を指し、外添剤の走査型電子顕微鏡(SEM)写真から測定した、500個の粒子の粒径の平均値をいう。長径と短径がある場合は長径を指す。
測定機:コールターマルチサイザーII(ベックマンコールター社製)
アパチャー径:50μm
解析ソフト:コールターマルチサイザーアキュコンプ バージョン 1.19(ベックマンコールター社製)
電解液:アイソトンII(ベックマンコールター社製)
分散液:エマルゲン109P(花王社製、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、HLB:13.6)5%電解液
分散条件:分散液5mlに測定試料10mgを添加し、超音波分散機にて1分間分散させ、その後、電解液25mlを添加し、さらに、超音波分散機にて1分間分散させる。
測定条件:ビーカーに電解液100mlと分散液を加え、3万個の粒子の粒径を20秒で測定できる濃度で、3万個の粒子を測定し、その粒度分布から体積中位粒径(D50)を求める。
(1) 外径7mm(内径6mm)、高さ5mmの蓋付プラスティックケースにキャリアをタッピングしながら充填し、プラスティックケースの質量とキャリアを充填したプラスティックケースの質量の差から、キャリアの質量を求める。
(2) 理研電子(株)の磁気特性測定装置「BHV-50H」(V.S.MAGNETOMETER)のサンプルホルダーにキャリアを充填したプラスティックケースをセットし、バイブレーション機能を使用して、プラスティックケースを加振しながら、79.6kA/mの磁場を印加して飽和磁化を測定する。得られた値は充填されたキャリアの質量を考慮し、単位質量当たりの飽和磁化に換算する。
プロピレンテトラマー(新日本石油株式会社製、商品名:「ライトテトラマー」)を用いて、183〜208℃の加熱条件で分留してアルキレン化合物Aを得た。得られたアルキレン化合物Aは、ガスクロマトグラフィー質量分析において、40個のピークを有していた。アルキレン化合物の分布は、C9H18:0.5質量%、C10H20:4質量%、C11H22:20質量%、C12H24:66質量%、C13H26:9質量%、C14H28:0.5質量%であった。なお、ガスクロマトグラフィー質量分析は、特開2008−256845号公報に記載の方法に従って行った。
1Lの日東高圧社製オートクレーブにアルキレン化合物A542.4g、無水マレイン酸157.2g、抗酸化剤としてチェレックス-O 0.4g(SC有機化学社製、Triisooctyl phosphite)、重合禁止剤としてブチルハイドロキノン0.1gを仕込み、加圧窒素置換(0.2MPaG)を3回繰り返した。60℃で撹拌開始後、230℃まで1時間かけて昇温して6時間反応を行った。反応温度到達時の圧力は、0.3MPaGであった。反応終了後、80℃まで冷却し、常圧(101.3kPa)に戻して1L容の4つ口フラスコに移し替えた。180℃まで撹拌しながら昇温し、1.3kPaにて残存アルキレン化合物を1時間で留去した。引き続き、室温(25℃)まで冷却後、常圧(101.3kPa)に戻して目的物のアルケニル無水コハク酸A 406.1gを得た。酸価より求めたアルケニル無水コハク酸Aの平均分子量(Mw)は268であった。
製造例1〔樹脂A〜M〕
表1及び表2に示すアジピン酸以外の原料モノマー、2-エチルヘキサン酸錫(II)40g及び没食子酸2gを窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱電対を装備した10L容の四つ口フラスコに入れ、180℃まで昇温、180℃から210℃まで12時間で昇温し、210℃で6時間保持、さらにアジピン酸を加えて210℃で4時間保持、その後、8.3kPaにて1時間反応させて、結晶性ポリエステルを得た。
表4に示す無水トリメリット酸以外の原料モノマー、並びにチタンジイソプロピレートビストリエタノールアミネート40g及び没食子酸2gを、窒素導入管、98℃の熱水を通した分留管を装備した脱水管、撹拌器及び熱電対を装備した10リットル容の四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気下、180℃から230℃まで10℃/hrで昇温し、その後230℃で反応率が90%に到達するまで重縮合反応させた。その後、無水トリメリット酸を添加して、210℃で1時間常圧にて反応させた後、20kPaにて表4に示す軟化点に達するまで反応を行って、非晶質ポリエステルを得た。
実施例1〜15及び比較例1〜4
表5に示す樹脂を混合した結着樹脂100質量部、着色剤「ECB-301」(大日精化社製、C.I.ピグメントブルー15:3)5質量部、負帯電性荷電制御剤「LR-147」(日本カーリット社製)1質量部、離型剤「カルナウバワックス C1」(加藤洋行社製、融点:83℃)1質量部、及び離型剤「パラフリントH105」(サゾールワックス社製、融点:110℃)2質量部を、ヘンシェルミキサーによく攪拌した後、混練部分の全長1560mm、スクリュー径42mm、バレル内径43mmの同方向回転二軸押出機を用いて溶融混練した。ロールの回転速度は200r/min、ロール内の加熱温度は120℃であり、混合物の供給速度は10kg/h、平均滞留時間は約18秒であった。得られた混練物を冷却ローラーで圧延冷却した後、ジェットミルで体積中位粒径(D50)6.5μmのトナー粒子を得た。
複写機「AR-505」(シャープ(株)製)の定着機を装置外での定着が可能なように改良した装置にトナーを実装し、シャープ(株)製の紙[CopyBond SF-70NA(75g/m2)]上に、トナー付着量が0.7mg/cm2となるように未定着の状態で印刷物を得た。総定着圧が40kgfになるように調整した定着機(定着速度150mm/sec)を用い、定着ローラーの温度を90℃から240℃へと5℃ずつ順次上昇させながら、各温度で前記未定着状態の印刷物の定着試験を行った。
500gの荷重をかけた底面が15mm×7.5mmの砂消しゴムで、定着機を通して定着された画像を5往復こすり、こする前後の光学反射密度を反射濃度計「RD−915」(マクベス社製)を用いて測定し、両者の比率(こすり後/こすり前)が最初に70%を越える定着ローラーの温度を最低定着温度とした。最低定着温度が低いほど低温定着性が良好である。結果を表5に示す。
トナー10gを半径12mmの円筒型容器に入れ、上から100gの重りをのせ、50℃及び相対湿度60%の環境で72時間保持した。パウダーテスター(ホソカワミクロン(株)製)に、上から順に、篩いA(目開き250μm)、篩いB(目開き150μm)、篩いC(目開き75μm)の3つの篩を重ね合わせて設置し、篩いA上にトナー10gを乗せて60秒間振動を与えた。篩いA上に残存したトナー質量WA(g)を、篩いB上に残存したトナー質量WB(g)を、篩いC上に残存したトナー質量WC(g)を、それぞれ測定し、下記式に従って算出される値(α)をもとに、耐熱保存性を評価した。値(α)が100に近いほど、耐熱保存性に優れる。結果を表5に示す。
α=100−(WA+WB×0.6+WC×0.2)/10×100
トナー3質量部と平均粒子径90μmのシリコーンコートフェライトキャリア(関東電化工業社製、飽和磁化:70Am2/kg)97質量部とを混合して得られた現像剤を複写機「プリテール50」(リコー社製)に実装し、印字率5%の画像を1時間連続印刷した後、トナーを取り出し得られた混合物を目開き32μmの篩を用いてトナー部分を吸引し、キャリア部分だけを得た。得られたキャリアの炭素量を炭素分析装置「EMIA-110」(堀場製作所)を用いて測定し、あらかじめトナーと混合する前に測定しておいたキャリアの炭素量との差(質量%)を求めた。炭素量の差が小さいほど、キャリアに付着したトナーの量が少なく、キャリア汚染が低減できており、良好である。結果を表5に示す。
Claims (10)
- 結晶性ポリエステルと非晶質ポリエステルを含有するトナー用結着樹脂組成物であって、前記結晶性ポリエステルの融点が80℃以上120℃以下であり、該結晶性ポリエステルが、炭素数6以上14以下の脂肪族ジオール及びテレフタル酸と、分子量が400以上2000以下で融点が70℃以上120℃以下である水酸基を有する炭化水素ワックス1.0質量%以上15質量%以下を含む原料モノマーを重縮合してなる、トナー用結着樹脂組成物。
- 非晶質ポリエステルと結晶性ポリエステルの質量比(非晶質ポリエステル/結晶性ポリエステル)が、65/35以上95/5以下である、請求項1記載のトナー用結着樹脂組成物。
- 水酸基を有する炭化水素ワックスの水酸基価が、40mgKOH/g以上140mgKOH/g以下である、請求項1又は2記載のトナー用結着樹脂組成物。
- 水酸基を有する炭化水素ワックスが、さらにカルボキシ基を有する、請求項1〜3いずれか記載のトナー用結着樹脂組成物。
- 非晶質ポリエステルの原料モノマーであるアルコール成分が、炭素数2以上3以下の脂肪族ジオールを含有する、請求項1〜4いずれか記載のトナー用結着樹脂組成物。
- 非晶質ポリエステルの原料モノマーであるカルボン酸成分が、テレフタル酸及びイソフタル酸から選ばれる1つ以上を含有する、請求項1〜5いずれか記載のトナー用結着樹脂組成物。
- 炭素数6以上14以下の脂肪族ジオール及びテレフタル酸の総含有量が、水酸基を有する炭化水素ワックスを除いた結晶性ポリエステルの原料モノマー中、80モル%以上100モル%以下である、請求項1〜6いずれか記載のトナー用結着樹脂組成物。
- 請求項1〜7いずれか記載のトナー用結着樹脂組成物を含有する、静電荷像現像用トナー。
- 結晶性ポリエステルと非晶質ポリエステルを含有する静電荷像現像用トナーであって、前記結晶性ポリエステルの融点が80℃以上120℃以下であり、該結晶性ポリエステルが、炭素数6以上14以下の脂肪族ジオール及びテレフタル酸と、分子量が400以上2000以下で融点が70℃以上120℃以下である水酸基を有する炭化水素ワックス1.0質量%以上15質量%以下を含む原料モノマーを重縮合してなる、静電荷像現像用トナー。
- 請求項8又は9記載の静電荷像現像用トナーとキャリアを含有する二成分現像剤。
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