JP6491354B2 - トナーバインダーおよびトナー - Google Patents
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Description
フルカラー電子写真用には従来、電子写真感光体等の潜像坦持体に色画像情報に基づく潜像を形成し、該潜像を対応する色のトナーにより現像し、次いで該トナー像を転写材上に転写するといった画像形成工程を繰り返した後、転写材上のトナー像を加熱定着して多色画像を得る方法や装置が知られている。
また、最近では用いられる転写材として、表面凹凸の大きい再生紙や、表面が平滑なコート紙など多くの種類の紙が用いられる。これらの転写材の表面性に対応するために、ソフトローラーやベルトローラーなどのニップ幅の広い定着器が好ましく用いられている。しかし、ニップ幅を広くすると、トナーと定着ローラーとの接触面積が増え、定着ローラーに溶融トナーが付着する、いわゆる高温オフセット現象が発生するため、耐オフセット性が要求されるのが前提である。
上記に加えて、多色画像(フルカラー)は写真画像などの再現等から白黒画像(モノクロ)比べてはるかに高い光沢が必要とされ、得られる画像のトナー層が平滑になるようにする必要がある。
したがって、高い光沢を有しながら耐オフセット性を維持しつつ、低温定着性を発現させる必要があり、広いワーキングレンジで高光沢なトナー画像が要求されるようになってきている。
しかしながら、この方法は高温でのオフセット現象はある程度防止できても、同時に定着下限温度も上昇するため低温定着が困難となり、また、イソシアネートから誘導されるウレア基やウレタン基の高凝集性により、樹脂の粉砕性が著しく悪くなる。さらに樹脂の均一性が損なわれ耐熱保存性も悪化し、未だ高速化、省エネルギー化の要求には充分に答えられていない。
しかしながら、この方法でも樹脂の粉砕性が改良されるが、光沢性が不充分であり、未だカラートナーにおける高画質化、高速化、省エネルギー化の要求には充分に答えられていない。
すなわち本発明は、非線形ポリエステル変性樹脂(A)を含有するトナーバインダーであって、非線形ポリエステル変性樹脂(A)が、ポリエステルを架橋して炭素−炭素結合を形成した変性樹脂であり、110〜130℃のすべての温度範囲における損失正接tanδが2〜20であることを特徴とするトナーバインダー;およびこのトナーバインダーと着色剤とを含有するトナーである。
以下に、本発明のトナーバインダーを順次、説明する。
ここでいうポリエステルとは特に限定はなく、架橋して炭素−炭素結合を形成した状態となるものであればどんなポリエステルでもよい。例えば、炭素−炭素二重結合を有するポリエステル(A1)、主鎖分子内の水素ラジカル引き抜きが起きて分子同士の炭素−炭素結合を形成したポリエステル(A2)等が挙げられる。架橋構造を形成し易いという観点から、好ましくは炭素−炭素二重結合を有するポリエステル(A1)である。
また、非線形ポリエステル変性樹脂(A)の炭素−炭素結合の少なくとも一部は、上記炭素−炭素二重結合を有するポリエステル(A1)由来の炭素−炭素二重結合同士が架橋された炭素−炭素結合であることが好ましい。
さらに、炭素−炭素二重結合を有するポリエステル(A1)は、不飽和カルボン酸成分(y)および不飽和アルコール成分(z)以外に、飽和アルコール成分(x)や、飽和カルボン酸成分(w)を構成原料として含んでいてもよい。
また、これら成分は、1種単独で重縮合していてもよく、複数種類が重縮合していてもよい。
なお、本明細書において、不飽和カルボン酸成分(y)であるか、飽和カルボン酸成分(w)であるかの判断に、芳香環の結合は考慮しない。すなわち、芳香環部分以外が不飽和カルボン酸である化合物は、不飽和カルボン酸成分(y)と判断し、芳香環部分以外が飽和カルボン酸である化合物は、飽和カルボン酸成分(w)と判断する。
同様に、不飽和アルコール成分(z)であるか、飽和アルコール成分(x)であるかの判断に芳香環の結合は考慮しない。すなわち、芳香環部分以外が不飽和アルコールである化合物は、不飽和アルコール成分(z)と判断し、芳香環部分以外が飽和アルコールである化合物は、飽和アルコール成分(x)と判断する。
これらモノオールのうち好ましいものは炭素数8〜24のアルカノールであり、さらに好ましくはドデシルアルコール、ミリスチルアルコール、ステアリルアルコール、ベヘニルアルコールである。
これらは、1種単独であっても、2種以上の組み合わせであってもよい。
炭素数4〜36の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およびポリテトラメチレンエーテルグリコール等)(x22);
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)(x23);
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(オキシエチレンおよび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〕(x24);
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)]、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)(x25);等が挙げられる。
これらのジオール(x2)のうち、低温定着性と耐熱保存性の観点から、ビスフェノール類のポリオキシアルキレンエーテルが好ましい。
[式中、Xは炭素数1〜3のアルキレン基、−SO2−、−O−、−S−、または直接結合を表し;Arは、ハロゲン原子または炭素数1〜30のアルキル基で置換されていてもよいフェニレン基を表す。]
また、AOの付加モル数は、好ましくは2〜30モル、さらに好ましくは2〜10モルである。
ビスフェノール類のポリオキシアルキレンエーテルのうち、トナーの定着性の観点から好ましいものは、ビスフェノールAのEOおよび/またはPO付加物(平均付加モル数2〜4、特に2〜3)である。
特に好ましくは、炭素数2〜6のアルキレングリコール、ビスフェノールAのポリオキシアルキレンエーテル(AO単位の数2〜5)であり、最も好ましくは、エチレングリコール、プロピレングリコール、ビスフェノールAのポリオキシアルキレンエーテル(AO単位の数2〜3)である。
さらに好ましくは、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、および、これらの組み合わせである。また、不飽和カルボン酸(y)は、これらの酸の無水物や低級アルキルエステルであってもよい。
また、飽和カルボン酸成分(w)は、これらのカルボン酸の無水物、低級アルキル(炭素数1〜4)エステル(メチルエステル、エチルエステルおよびイソプロピルエステル等)であってもよい。
保存安定性の観点からさらに好ましくは、アジピン酸、アルキルコハク酸、テレフタル酸、イソフタル酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、および、これらの組み合わせである。
特に好ましくは、アジピン酸、テレフタル酸、トリメリット酸、および、これらの組み合わせである。また、これらの酸の無水物や低級アルキルエステルであってもよい。
例えば、不活性ガス(窒素ガス等)雰囲気中で、反応温度が好ましくは150〜280℃、さらに好ましくは160〜250℃、とくに好ましくは170〜235℃で反応させることにより行うことができる。また反応時間は、重縮合反応を確実に行う観点から、好ましくは30分以上、とくに好ましくは2〜40時間である。
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、テレフタル酸チタンアルコキシド、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)、チタニルビス(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。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。
Tgが45℃以下であると低温定着性が良好になり、−35℃以上であると耐熱保存性が良好になる。ポリエステル(A1)のガラス転移温度(TgA1)は、さらに好ましくは−30〜43℃であり、特に好ましくは−25〜40℃であり、最も好ましくは−20〜38℃である。
なお、ガラス転移温度(Tg)は、例えばセイコーインスツル(株)製DSC20、SSC/580を用いて、ASTM D3418−82に規定の方法(DSC法)で測定することができる。
ピークトップ分子量Mpが2,000〜30,000であると、光沢性、低温定着性および、ホットオフセット性が好ましくなる。
まず、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により標準ポリスチレン試料を用いて検量線を作製する。
次に、GPCにより試料を分離し、各保持時間における分離された試料のカウント数を測定する。
次に、上記検量線の対数値と得られたカウント数とから試料の分子量分布のチャートを作成する。分子量分布のチャート中のピーク最大値がピークトップ分子量Mpである。
なお、分子量分布のチャート中の、複数のピークがある場合は、それらのピークの中の最大値がピークトップ分子量Mpである。なお、GPC測定の測定条件は、以下のとおりである。
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(株)製 標準ポリスチレン(TSKstandard POLYSTYRENE)12点(分子量 500 1,050 2,800 5,970 9,100 18,100 37,900 96,400 190,000 355,000 1,090,000 2,890,000)
分子量の測定は、0.25重量%になるように試料を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。
具体的には架橋反応により得られるポリエステル樹脂のことで、架橋反応の形態は、特に限定されないが、例えば、不飽和二重結合をポリエステル樹脂の主鎖や側鎖に導入し、ラジカル付加反応、カチオン付加反応、またはアニオン付加反応等によって反応させ、分子間炭素−炭素結合を生成させる反応が挙げられる。
具体的には、炭素−炭素二重結合を有するポリエステル(A1)由来の炭素−炭素二重結合同士で架橋反応を行い、少なくとも一部を架橋させて炭素−炭素結合を生成する方法が挙げられる。
まず、不飽和カルボン酸成分(y)と、飽和アルコール成分(x)および/または不飽和アルコール成分(z)とを構成原料として縮合反応させて分子内に炭素−炭素二重結合を有するポリエステル(A1)を得る。次に、ポリエステル(A1)にラジカル反応開始剤(c)を作用させて、ラジカル反応開始剤(c)から発生するラジカルを利用して、ポリエステル(A1)中の不飽和カルボン酸成分(y)および/または不飽和アルコール成分(z)に起因する炭素−炭素二重結合同士を架橋反応により結合させる。これにより非線形ポリエステル変性樹脂(A)を製造することができる。この方法は、架橋反応を短時間で均一にできる点で好ましい方法である。
さらに、架橋反応が効率よく進行し、使用量が少なくて済むことから、水素引抜き能の高い反応開始剤が特に好ましく、ベンゾイルパーオキシド、ジ−t−ブチルパーオキシド、t−ブチルクミルパーオキシド、ジクミルパーオキシド、α、α−ビス(t−ブチルパーオキシ)ジイソプロピルベンゼン、2,5−ジメチル−2,5−ビス(t−ブチルパーオキシ)へキサン、ジ−t−へキシルパーオキシド等の水素引抜き能の高いラジカル反応開始剤が、特に好ましい。
ラジカル反応開始剤の使用量が、0.1重量部以上の場合に架橋反応が進行し易くなる傾向にあり、50重量部以下の場合に、臭気が良好となる傾向にある。この使用量は、30重量部以下であることがより好ましく、20重量部以下であることがさらに好ましく、10重量部以下であることが特に好ましい。
また、ポリエステル(A2)の主鎖中または側鎖中に炭素−炭素二重結合を導入するために、水素ラジカルを引き抜きやすい成分をポリエステル(A2)の構成原料としてもよい。
炭素−炭素二重結合の含有量がポリエステル(A1)の重量に基づいて0.02〜2.0ミリモル/gである場合、好適に架橋反応が起こり、トナーの耐ホットオフセット性が良好になる。
(2)トナーバインダーおよびポリエステル(A1)中の炭素−炭素二重結合をJISK2605に規定の臭素価試験方法で測定し、定量を行う方法。
<サンプル調整>
NMRチューブにサンプルを100mg、内部標準物質としてトリメチルシリルプロパンスルホン酸ナトリウムを10mg、緩和試薬としてCr(AcAc)3を10mgはかりとり、重水素化溶媒(例えば重ピリジン)を0.45ml加え樹脂を溶解させる。
<測定条件>
装置:ブルカーバイオスピン社製「AVANCE III HD400」
積算回数:24000回
<解析および計算>
例えば炭素−炭素二重結合がマレイン酸、フマル酸などの不飽和カルボン酸成分(z)であれば不飽和カルボン酸成分(z)由来の二重結合のカーボンのピーク(164.6ppm)の面積比と内部標準物質のカーボンのピーク(0ppm)の面積比から二重結合の含有量(mmol/g)を算出する。
ポリエステル(A1)の酸価は、JIS K0070(1992年版)に規定の方法で測定することができる。
なお、ガラス転移温度(TgT)は、ASTM D3418−82に規定の方法(DSC法)により決定することができる。ガラス転移温度(TgT)は、例えば、セイコーインスツル(株)製DSC20、SSC/580を用いて測定できる。
さらに120℃での損失正接tanδが2〜20であることが好ましく、特に好ましくは120℃での損失正接tanδが2〜15であり、最も好ましくは120℃での損失正接tanδが2〜8である。
一般的に、貯蔵弾性率(G’)(単位Pa)は弾性を表し、外部から受けた力で変形した時に戻ろうと貯蔵する力の指標である。一方、損失弾性率(G’’)(単位Pa)は粘性を表し、外部から受けた力で変形した時に受けた力に追従し熱として損失する力の指標である。
110℃〜130℃のいずれかの温度範囲における損失正接tanδが2未満であると粘性に対して弾性が高すぎるため光沢性が悪化し、損失正接tanδが20を超えると粘性に対して弾性が低すぎるため耐ホットオフセット性が悪化する。一般に光沢性と耐ホットオフセット性を両立させることはこれまで困難であった。
なお、損失正接tanδ、貯蔵弾性率(G’)、損失弾性率(G’’)の値は温度依存性が高いため、どのような温度範囲での損失正接tanδの値を採用するかの設定に関しては、低温定着性、光沢性の両立が難しいことを考慮し、低温定着性を確保しながら光沢性を上げるためにはコールドオフセットの発生温度(MFT)付近の温度として、110℃〜130℃の温度範囲を設定した。
貯蔵弾性率(G’)が高くなれば耐ホットオフセット性が良好となり、低くなれば光沢性が良好になる傾向があるが、両立し得るのは上記の範囲である。
損失弾性率(G’’)が高くなれば光沢性が良好となり、低くなれば低温定着性が良好になる傾向があるが、両立し得るのは上記の範囲である。
なお、貯蔵弾性率(G’)と損失弾性率(G’’)の値に関しては、110℃〜130℃の温度範囲の中心値の120℃での値を採用した。
例えば、貯蔵弾性率(G’)および損失弾性率(G’’)を大きくする場合、ポリエステル(A1)の炭素−炭素二重結合の含有量を増やす、3価以上の構成成分の比率を上げ架橋点の数を増やす、ポリエステル(A1)および/もしくはポリエステル(B)の分子量を大きくする、または、ポリエステル(A1)および/もしくはポリエステル(B)のTgを高くする、等で達成できる。
また、例えば、貯蔵弾性率(G’’)/損失弾性率(G’)を大きくしたい場合、すなわち、損失正接tanδを大きくする場合は、炭素−炭素二重結合を有するポリエステル(A1)の比率を減らす、結晶性樹脂(C)を添加する、ポリエステル(A1)および/もしくはポリエステル(B)の分子量を小さくする、または、ポリエステル(A1)および/もしくはポリエステル(B)のTgを低くする等の組み合わせにより達成できる。
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℃/分
昇温開始:100℃
昇温終了:200℃
本発明のトナーバインダー中のTHF不溶解分の重量%は、光沢性、耐ホットオフセット性、低温定着性両立の点から、20重量%以下であることが好ましく、より好ましくは15重量%以下であり、さらに好ましくは、10重量%以下であり、特に好ましくは、0.1〜10重量%である。
試料0.5gに50mlのTHFを加え、3時間撹拌還流させる。冷却後、グラスフィルターにて不溶解分をろ別し、グラスフィルター上の樹脂分を80℃で3時間減圧乾燥する。グラスフィルター上の乾燥した樹脂分の重量をTHF不溶解分の重量とし、試料の重量からTHF不溶解分の重量を引いた重量をTHF溶解分の重量とし、THF不溶解分とTHF溶解分の重量%を算出する。
本発明のトナーバインダがポリエステル(B)を含有すると、低温定着性が向上する。
ポリエステル(B)の構成原料であるカルボン酸成分は、飽和カルボン酸成分(w)であることが好ましく、ポリエステル(B)の構成原料であるアルコール成分は、飽和アルコール成分(x)であることが好ましい。
また、ポリエステル(B)は、不飽和カルボン酸成分(y)および不飽和アルコール成分(z)のいずれも含まない樹脂である。
ポリエステル(B)が、THF不溶解分を含む場合、THF不溶解分の含有量は1.0重量%以下であることが好ましく、0.1〜1.0重量%であることがより好ましい。
なお、ポリエステル(B)は、THF不溶解分を含まないことが好ましい。
具体的には、飽和アルコール成分(x)と、飽和カルボン酸成分(w)を組み合わせて縮合したポリエステル樹脂が挙げられる。
また、ポリエステル(B)はTHF不溶解分を含まなければ微量の架橋点を有していてもよく、分子末端をポリカルボン酸(3価以上のものでもよい)の無水物の無水トリメリット酸、無水フタル酸等で変性したものであってもよい。
このように非線形ポリエステル変性樹脂(A)を作製すると、架橋反応が短時間で均一になる。
ラジカル反応開始剤(c)を用いることにより、架橋反応がより短時間で均一になる。
本発明のトナーバインダーが、ポリエステル以外の結晶性樹脂(C)を含有すると、低温定着性、光沢性が良好になる。
例えば結晶性ポリエステル、結晶性ポリウレタン、結晶性ポリウレア、結晶性ポリアミド、結晶性ポリビニルなどの化合物が挙げられる。この中でも相溶性の観点から結晶性ポリエステルが好ましい。結晶性の観点から、ジオール成分の直鎖型脂肪族ジオールの含有率が80モル%以上である結晶性ポリエステル樹脂が好ましい。
トナーバインダーは非線形ポリエステル変性樹脂(A)を含有していれば特に限定されず、たとえば2種類のポリエステル樹脂や添加剤を混合する場合、混合方法は通常行われる公知の方法でよく、粉体混合、溶融混合、溶剤混合のいずれでもよい。また、トナー化時に混合してもよい。この方法の中では、均一に混合し、溶剤除去の必要のない溶融混合が好ましい。
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。連続式混合装置としては、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。
また、溶融混合する方法がこれら具体的に例示された方法に限られるわけではなく、例えば反応容器中に原料を仕込み、溶液状態となる温度に加熱し、混合するような方法など適宜の方法で行うことができることはもちろんである。
着色剤の含有量は、本発明のトナーバインダー100重量部に対して、好ましくは1〜40重量部、さらに好ましくは3〜10重量部である。なお、磁性粉を用いる場合は、好ましくは20〜150重量部、さらに好ましくは40〜120重量部である。
荷電制御剤はトナー重量に基づき、0〜20重量%、好ましくは0.1〜10重量%、特に好ましくは0.5〜7.5重量%である。
流動化剤はトナー重量に基づき、0〜10重量%、好ましくは0〜5重量%、特に好ましくは0.1〜4重量%である。
また、添加剤の合計量はトナー重量に基づき、3〜70重量%、好ましくは4〜58重量%、特に好ましくは5〜50重量%である。トナーの組成比が上記の範囲であることで帯電性が良好なものを容易に得ることができる。
例えば、混練粉砕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乾式ブレンドした後、溶融混練し、その後粗粉砕し、最終的にジェットミル粉砕機等を用いて微粒化して、さらに分級することにより、体積平均粒径(D50)が好ましくは5〜20μmの微粒とした後、流動化剤を混合して製造することができる。
なお、粒径(D50)はコールターカウンター[例えば、商品名:マルチサイザーIII(コールター社製)]を用いて測定される。
なお、本発明のトナーは、キャリア粒子を含まなくてもよい。
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・EO2モル付加物737部(100.0モル%)、テレフタル酸153部(42.0モル%)、アジピン酸164部(51.2モル%)、フマル酸17部(6.8モル%)、縮合触媒としてチタニウムジイソプロポキシビストリエタノールアミネート2.5部、重合禁止剤としてtert−ブチルカテコール5部を入れ、180℃で窒素気流下に、生成する水を留去しながら4時間反応させた。さらに、0.5〜2.5kPaの減圧下に10時間反応させた後取り出し、ポリエステル(A1−1)を得た。
ポリエステル(A1−1)の二重結合当量は0.15ミリモル/g、TgA1は39℃、ピークトップ分子量は18,400だった。
冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に、表1に記載したアルコール成分とカルボン酸成分を仕込み、それ以外は製造例1と同様に反応を行い、ポリエステル(A1−2)〜(A1−18)を得た。表1に得られたポリエステル(A1−2)〜(A1−18)の二重結合当量、TgA1、ピークトップ分子量を記載した。
冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に、表1に記載したアルコール成分とカルボン酸成分を仕込み、それ以外は製造例1と同様に反応を行い、ポリエステル(A1’−1)を得た。
ポリエステル(A1’−1)は炭素−炭素二重結合を有さない。
冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に、表1に記載したアルコール成分とカルボン酸成分を仕込み、それ以外は製造例1と同様に反応を行い、ポリエステル(A1’−2)を得た。表1にTgA1、ピークトップ分子量を記載した。
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・PO2モル付加物746部(100モル%)、テレフタル酸262部(84.1モル%)、アジピン酸19部(6.9モル%)、縮合触媒としてチタニウムジイソプロポキシビストリエタノールアミネート0.6部、220℃で窒素気流下に、生成する水を留去しながら4時間反応させた。さらに、0.5〜2.5kPaの減圧下に10時間反応させた。次いで180℃まで冷却し、無水トリメリット酸32部(9.0モル%)を加え、常圧密閉下1時間反応後取り出し、ポリエステル(B−1)を得た。ポリエステル(B−1)は、炭素−炭素二重結合を有さない。
冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に、表2に記載したアルコール成分とカルボン酸成分を仕込み、それ以外は製造例19と同様に反応を行い、ポリエステル(B−2)〜(B−8)を得た。
ポリエステル(B−2)〜(B−8)は、炭素−炭素二重結合を有さない。
冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に、ドデカン二酸716部と1,6−ヘキサンジオール394部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、170℃で窒素気流下に、生成する水を留去しながら8時間反応させた。次いで220℃まで徐々に昇温しながら、窒素気流下に、生成する水を留去しながら4時間反応させ、さらに0.5〜2.5kPaの減圧下に反応させ、酸価が0.5以下になった時点で取り出し、結晶性樹脂(C−1)を得た。結晶性樹脂(C−1)の軟化温度は78℃、融点は72℃であった。軟化温度/融点が1.08であることから熱により急峻に軟化する性状であり、結晶性樹脂である。
ポリエステル(A1−1)30部およびポリエステル(B−1)70部を混合し、二軸混練器(栗本鉄工所製,S5KRCニーダー)に10kg/時で供給し、同時にラジカル反応開始剤(c)としてt−ブチルパーオキシベンソエート(c−1)1.0部を0.10kg/時で供給して160℃で15分間混練押出して架橋反応を行った。得られたものを冷却し、本発明のトナーバインダー(D−1)を得た。
表3に示した重量部数のポリエステル(A1)、ポリエステル(B)および結晶性樹脂(C)を混合し、実施例1と同様に二軸混練器に供給し、同時にラジカル反応開始剤(c)を供給して、実施例1と同様に架橋反応を行い、本発明のトナーバインダー(D−2)〜(D−21)を得た。
なお、表3中のラジカル反応開始剤(c)は以下のとおりである。
(c−1):t−ブチルパーオキシベンソエート
(c−2):ジ−t−ブチルパーオキシド
(c−3):t−ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート
表3に示した重量部数のポリエステル(A1)もしくは(A1’)、ポリエステル(B)および結晶性樹脂(C)を混合し、実施例1と同様に二軸混練器に供給し、同時にラジカル反応開始剤(c)を供給して、実施例1と同様に架橋反応を行い、トナーバインダー(D’−1)〜(D’−3)を得た。
各実施例及び各比較例に係るトナーバインダーのガラス転移温度(TgT)及びTHF不溶解分の含有量を測定した。結果を表3に示す。
また、110℃、120℃及び130℃における貯蔵弾性率(G’)及び損失弾性率(G’’)を測定し、各温度における損失正接tanδを算出した結果を表3に示す。
また、120℃における貯蔵弾性率(G’)及び損失弾性率(G’’)も表3に示す。
トナーバインダー(D−1)85部に対して、顔料のカーボンブラックMA−100[三菱化学(株)製]6部、離型剤のカルナバワックス4部、荷電制御剤T−77[保土谷化学(製)]4部を加え下記の方法でトナー化した。
まず、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、体積平均粒径D50が8μmのトナー粒子を得た。
ついで、トナー粒子100部に流動化剤としてコロイダルシリカ[アエロジルR972:日本アエロジル製]1部をサンプルミルにて混合して、本発明のトナー(T−1)を得た。
表4に記載した原料の配合部数で、実施例22と同様にトナーを製造し、本発明のトナー(T−2)〜(T−21)を得た。
表4に記載した原料の配合部数で、実施例22と同様にトナーを製造し、トナー(T’−1)〜(T’−3)を得た。
以下に、得られたトナーの低温定着性、光沢性、耐ホットオフセット性、耐熱保存性、帯電安定性、粉砕性、画像強度の測定方法と評価方法を、判定基準を含めて説明する。
トナーを紙面上に1.00mg/cm2となるよう均一に載せた。このとき粉体を紙面に載せる方法は、熱定着機を外したプリンターを用いる。上記の重量密度で粉体を均一に載せることができるのであれば他の方法を用いてもよい。
この紙をソフトローラーに定着速度(加熱ローラーの周速)213mm/秒、加熱ローラーの温度100〜230℃の範囲を5℃刻みで通した。
次に定着画像へのコールドオフセットの有無を目視し、コールドオフセットの発生温度(MFT)を測定した。
コールドオフセットの発生温度が低いほど、低温定着性に優れることを意味する。
この評価条件では、一般には125℃以下であることが好ましい。
上記低温定着性に記載した方法と同じ方法で、トナーを紙面上に載せ、トナーの定着を行った。
次に、トナーが定着した紙面の下に白色の厚紙を敷き、光沢度計(株式会社堀場製作所製、「IG−330」)を用いて、入射角度60度にて、印字画像の光沢度(%)を、コールドオフセットの発生温度(MFT)以上の温度からホットオフセットが発生した温度まで、5℃ごとに測定し、その範囲において最も高い光沢度(%)をトナーの光沢性の指標とする。
例えば、120℃では10%、125℃では15%、130℃では20%、135℃では18%であれば、130℃の20%が最も高い値なので20%を採用する。
光沢度が高いほど、光沢性に優れることを意味する。この評価条件では、通常20%以上が好ましい。
上記低温定着性に記載した方法と同じ方法で、トナーを紙面上に載せ、この紙をソフトローラーに定着速度(加熱ローラーの周速)213mm/秒、加熱ローラーの温度100〜230℃の範囲を5℃刻みで通した。
次に定着画像へのホットオフセットの有無を目視し、ホットオフセットの発生温度を測定した。
ホットオフセットの発生温度が高いほど、耐ホットオフセット性に優れることを意味する。この評価条件では、180℃以上であることが好ましい。
トナー1gを密閉容器に入れ、温度50℃、湿度50%の雰囲気で24時間静置し、ブロッキングの程度を目視で判断し、下記判定基準で耐熱保存性を評価した。
[判定基準]
A:ブロッキングが全く発生していない。
B:一部にブロッキングが発生している。
C:全体にブロッキングが発生している。
(1)トナー0.5gとフェライトキャリア(パウダーテック社製、F−150)20gとを50mlのガラス瓶に入れ、これを23℃、相対湿度50%で8時間以上調湿した。
(2)ターブラーシェーカーミキサーにて50rpm×10分間と60分間摩擦攪拌し、それぞれの時間での帯電量を測定した。
測定にはブローオフ帯電量測定装置[京セラケミカル(株)製]を用いた。
「摩擦時間60分後の帯電量/摩擦時間10分後の帯電量」を計算し、これを帯電安定性の指標とした。
A:0.7以上
B:0.6以上0.7未満
C:0.6未満
二軸混練機で混練、冷却した粗粉砕物(8.6メッシュパス〜30メッシュオンのもの)を、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]により下記の条件で微粉砕した。
粉砕圧:0.5MPa
粉砕時間:10分
アジャスターリング:15mm
ルーバーの大きさ:中
これを分級せずに、体積平均粒径(μm)をコールターカウンター−TAII(米国コールター・エレクトロニクス社製)により測定し、下記の判定基準で粉砕性を評価した。
A:10μm未満
B:10μm以上12μm未満
C:12μm以上
低温定着性の評価で定着した画像を、JIS K5600に準じて、斜め45度に固定した鉛筆の真上から10gの荷重をかけ引っ掻き試験を行い、傷のつかない鉛筆硬度から画像強度を評価した。鉛筆硬度が高いほど画像強度に優れることを意味する。一般にはHB以上であることが好ましい。
A:HB以上
B:B
C:2B以下
一方、比較例4、比較例5および比較例6のトナーは、いくつかの性能項目が不良であった。なお、比較例5で用いたトナーバインダーのtanδは110℃、120℃、130℃で2未満であり、一方、比較例6で用いたトナーバインダーのtanδは130℃で20を超えていた。
さらに、塗料用添加剤、接着剤用添加剤、電子ペーパー用粒子などの用途として好適である。
Claims (15)
- 非線形ポリエステル変性樹脂(A)を含有するトナーバインダーであって、前記非線形ポリエステル変性樹脂(A)は、ポリエステルが炭素−炭素結合により架橋された変性樹脂であり、110〜130℃のすべての温度範囲における損失正接tanδが2〜20であり、前記ポリエステルが、炭素−炭素二重結合を有するポリエステル(A1)を含有し、前記炭素−炭素二重結合を有するポリエステル(A1)のガラス転移温度(Tg A1 )が−30〜43℃であることを特徴とするトナーバインダー。
- 前記炭素−炭素二重結合を有するポリエステル(A1)が、不飽和カルボン酸成分(y)および/または不飽和アルコール成分(z)を構成原料として含む請求項1に記載のトナーバインダー。
- 前記トナーバインダー中の二重結合当量が0.50ミリモル/g以下である請求項1または2に記載のトナーバインダー。
- 前記炭素−炭素二重結合を有するポリエステル(A1)中の二重結合当量が0.02〜2.00ミリモル/gである請求項1〜3いずれかに記載のトナーバインダー。
- 前記炭素−炭素結合の少なくとも一部は、前記炭素−炭素二重結合を有するポリエステル(A1)由来の炭素−炭素二重結合同士が架橋された炭素−炭素結合である請求項1〜4いずれかに記載のトナーバインダー。
- 前記炭素−炭素二重結合を有するポリエステル(A1)のピークトップ分子量Mpが2,000〜30,000である請求項1〜5いずれかに記載のトナーバインダー。
- 飽和カルボン酸成分および飽和アルコール成分を構成原料として含むポリエステル(B)を含有する請求項1〜6いずれかに記載のトナーバインダー。
- 前記炭素−炭素二重結合を有するポリエステル(A1)と前記ポリエステル(B)との重量比(A1)/(B)が5/95〜50/50である請求項7に記載のトナーバインダー。
- 120℃における貯蔵弾性率(G’)が30〜35,000Paであり、120℃における損失弾性率(G’’)が60〜70,000Paである請求項1〜8いずれかに記載のトナーバインダー。
- 前記トナーバインダーは、テトラヒドロフラン(THF)不溶解分を含有し、
前記トナーバインダー中の前記テトラヒドロフラン(THF)不溶解分が20重量%以下である請求項1〜9いずれかに記載のトナーバインダー。 - 前記炭素−炭素二重結合を有するポリエステル(A1)および前記ポリエステル(B)以外の結晶性樹脂(C)を含有する請求項1〜10いずれかに記載のトナーバインダー。
- 前記トナーバインダーを用いて示差走査熱量測定(DSC)を行った際に得られたチャートにおいて、−20〜80℃の温度範囲に、ガラス転移温度TgTを示す変曲点を少なくとも1個有する請求項1〜11いずれかに記載のトナーバインダー。
- 請求項1〜12いずれかに記載のトナーバインダーと着色剤とを含有するトナー。
- 請求項7または8に記載のトナーバインダーの製造方法であって、
前記炭素−炭素二重結合を有するポリエステル(A1)と、前記ポリエステル(B)とが混合した状態で、前記炭素−炭素二重結合を有するポリエステル(A1)由来の炭素−炭素二重結合同士を架橋することにより前記非線形ポリエステル変性樹脂(A)を作製するトナーバインダーの製造方法。 - 前記炭素−炭素二重結合を有するポリエステル(A1)と、前記ポリエステル(B)とが混合した状態で、前記炭素−炭素二重結合を有するポリエステル(A1)由来の炭素−炭素二重結合同士を、ラジカル反応開始剤(c)により、架橋することにより前記非線形ポリエステル変性樹脂(A)を作製する請求項14に記載のトナーバインダーの製造方法。
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