JP6666936B2 - トナーバインダー及びトナー - Google Patents

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Description

本発明は、トナーバインダー及びトナーバインダーを含有するトナーに関する。
近年、電子写真システムの発展に伴い、複写機やレーザープリンター等の電子写真装置の需要は急速に増加しており、それらの性能に対する要求も高度化している。
電子写真用には従来、電子写真感光体等の潜像坦持体に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画像を得る方法や装置が知られている。
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ことが必要とされる。また、装置は定着部に加熱体を有するため、装置内で温度が上昇することから、トナーは、装置内でブロッキングしないことが要求される。
更に、電子写真装置の小型化、高速化、高画質化の促進とともに、定着工程における消費エネルギーを低減するという省エネルギーの観点から、トナーの低温定着性の向上が強く求められている。
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。
上記を満たす方法として、非晶性ポリビニル樹脂に結晶性ポリエステル樹脂を含有させる技術が提案されている(特許文献1)。
しかしながら、結晶性ポリエステル樹脂と非晶性ポリビニル樹脂は、相溶性が悪いため、十分な低温定着性が得られず、不十分なものであった。更に、非晶性ポリビニル樹脂及び結晶性ポリエステル樹脂を含有する場合、極性及び化学構造が大きく異なると大きい結晶ドメインが形成される傾向がある。定着後の画像内において、大きい結晶ドメインが形成されると、画像表面に凹凸が生じてしまい、結果として、画像の光沢均一性が低下するという問題もある。
これらの問題を解決すべく、非晶性ポリビニル樹脂中での結晶性ポリエステル樹脂を相溶させる技術が提案されている(特許文献2)。これにより、低温定着性、耐熱保存性の両立ができ、光沢均一性、帯電性は改良された。しかしながら、上記技術において低温定着性には優れる反面、熱定着時に定着媒体上で溶融したトナーが、再び結晶化するまでには時間を要するため、画像表面の硬度が速やかに回復できない。このため、定着後の排紙工程における排紙ローラー等によって、画像表面にローラー跡による光沢変化や傷が発生するという問題があり、未だ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十分に答えられていない。
以上、述べたように、耐オフセット性、低温定着性、耐熱保存性に優れ、かつ帯電性、光沢性に優れ、画像搬送傷の発生を解消したトナーは、これまでなかった。
特開2003−302791号公報 特開2016−35560号公報
本発明は、耐オフセット性、低温定着性、耐熱保存性、帯電性及び光沢性に優れ、画像搬送傷の発生を解消したトナーバインダー及びトナーを提供することを目的とする。
上記の目的を達成するべく鋭意検討した結果、本発明に到達した。
すなわち本発明は、結晶性樹脂(A)、非晶性ポリビニル樹脂(B)及び非晶性ポリエステル樹脂(C)を含有するトナーバインダーであって、前記結晶性樹脂(A)が結晶性ポリビニル樹脂(A5)であり、(A5)を構成する単量体中の炭素数18〜36の直鎖アルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレートの重量割合が(A5)を構成する単量体の合計重量を基準として60重量%以上であり、(B)を構成する単量体中の芳香族ビニルモノマー(b1)の重量割合が(B)を構成する単量体の合計重量を基準として50〜95重量%であるトナーバインダー;前記トナーバインダーを含有するトナーである。
本発明により、耐オフセット性、低温定着性、耐熱保存性、帯電性及び光沢性に優れ、画像搬送傷の発生を解消したトナーバインダー及びトナーを提供することが可能になる。
本発明のトナーバインダーは、結晶性樹脂(A)、非晶性ポリビニル樹脂(B)及び非晶性ポリエステル樹脂(C)を含有し、(B)を構成する単量体中の芳香族ビニルモノマー(b1)の重量割合が(B)を構成する単量体の合計重量を基準として50〜95重量%である。
トナーバインダーとして結晶性樹脂(A)と非晶性ポリビニル樹脂(B)とを含有しているが、トナーが加熱定着時に融解した際、(A)と(B)とが相溶することが好ましい。(A)と(B)とが相溶すると、(B)が可塑化され、トナーバインダーのガラス転移温度が下がり、その溶融粘度も同温度の非晶性ポリビニル樹脂(B)単体に比べ低くなるので好ましい。
その結果、トナーとしての溶融粘度も低くなるため、定着時に、より低温での定着が可能となるので好ましい。
(A)と(B)とが相溶することによる(B)の溶融粘度の低下は、(A)が(B)に相溶する量に依存しており、相溶する量が多い方が溶融粘度を低下させることができる。トナーバインダー中の(A)は、理想的には定着時に全量が(B)に相溶することが好ましい。そのため、低温定着性の観点からは(A)と(B)とが相溶しやすい樹脂の組み合わせが好ましい。
一方、加熱溶融前のトナーバインダーにおいては、(A)が(B)に相溶すると、(B)のガラス転移温度が下がるため、トナーバインダーの耐熱保存性が低下する。
そのため、トナーバインダー中の(A)と(B)とは、加熱溶融時なら相溶する樹脂の組み合わせであっても、加熱溶融前では相溶せずに相分離した状態で存在することが好ましい。
更に、トナーバインダーは(A)と(B)に加えて非晶性ポリエステル(C)を含有しているが、(C)は理想的には(A)とも(B)とも相溶しないことが好ましい。
上記のような(A)と(B)が相溶しやすい樹脂の組み合わせ、かつ加熱溶融前では相溶せずに相分離した状態となっていても、熱定着時に加熱により定着媒体上で溶融した(A)が、冷却により(B)中で相分離して結晶化するまでには時間を要するため、画像表面の硬度が速やかに回復できない。
しかし、(C)を含有していると、上記の特性を維持した状態で、ローラー跡による光沢変化や傷の発生が解消することがわかり本発明に至った。理由は明確ではないが、定着時に加熱溶融されたトナーバインダー中の(C)が画像表面に相分離された結果、ローラー通過中の画像表面の粘度や貯蔵弾性率が上がりローラー圧力に対する強度が上がっていると推定している。
具体的には、前述のように、本発明のトナーバインダーでは、加熱溶融時には相溶する(A)と(B)とを、加熱溶融前のトナーバインダー中では相分離した状態で存在させ、かつ(A)と(B)に相溶しない(C)を含有させることが好ましい。このような構成であることで、高いレベルでの耐熱保存性と低温定着性の相反する性能を両立しながら、耐ホットオフセット性、光沢性、画像搬送傷の発生を解消できるので好ましい。
このような形態を実現することによって、帯電性も向上する。具体的には、加熱溶融前のトナーバインダー中の(A)と(B)との相溶を抑えることで、トナーバインダーの軟化を抑制し、帯電性を向上させている。
本発明のトナーバインダーは、関係式(1)を満足することにより、高いレベルでの耐熱保存性と低温定着性の相反する性能を両立し得る点で好ましい。Q2/Q1は加熱溶融時の(A)と(B)との相溶し易さの指標であり、値が小さいほど加熱溶融時に(A)と(B)は相溶し易いことを意味する。
Q2/Q1≦0.50 (1)
より好ましくは関係式(2)を満たすものであり、さらに好ましくは関係式(3)を満たすものであり、最も好ましくは関係式(4)を満たすものである。
Q2/Q1≦0.30 (2)
Q2/Q1≦0.10 (3)
Q2/Q1=0 (4)
Q2/Q1を小さくしたい場合は結晶性樹脂(A)又は非晶性ポリビニル樹脂(B)の重量平均分子量を小さくしたり、非晶性ポリビニル樹脂(B)の溶解度パラメータ(SP値)であるSPと結晶性樹脂(A)の溶解度パラメータであるSPとの差を小さくすることで制御できる。
また、関係式(1)式中、Q1は、トナーバインダーを0℃から150℃まで毎分10℃で昇温したときに検出される第1回目の昇温過程における結晶性樹脂(A)に由来の吸熱ピークに基づく吸熱量[J/g]を表す。Q2は、トナーバインダーの第1回目の昇温過程でQ1を測定した後に、150℃から0℃まで毎分10℃で冷却した後、0℃から150℃まで再び毎分10℃で昇温する第2回目の昇温過程における結晶性樹脂(A)に由来の吸熱ピークに基づく吸熱量[J/g]を表す。
すなわち、本発明のトナーバインダーを上記の条件で昇温、冷却、昇温と繰り返した際に、示差走査熱量計(DSC)により測定すると結晶性樹脂(A)由来の吸熱ピークが示される。そこで、第1回目の昇温過程の吸熱ピークに基づく吸熱量をQ1、第2回目の昇温過程の吸熱ピークに基づく吸熱量をQ2とする。
DSCにより測定する際の昇温・冷却条件としては、0℃から10℃/分の条件で150℃まで昇温する(第1回目の昇温過程)。次いで、10℃/分の条件で0℃まで冷却する(第1回目の冷却過程)。更に、10℃/分の条件で150℃まで昇温する(第2回目の昇温過程)。
結晶性樹脂(A)由来の吸熱ピークが2つ以上ある場合は、DSCチャートにおいてQ1、Q2共にそれらに相当する吸熱ピーク面積を合算した値で吸熱量を計算する。
また結晶性樹脂(A)由来の吸熱ピークが結晶性樹脂(A)由来ではない吸熱ピークと重なる場合は、結晶性樹脂(A)由来ではない吸熱ピーク分を差し引いて求める。なお、トナーバインダーに更に配合する原料のうち、ワックスなどの結晶性の原料は吸熱ピークを発現する場合がある。このような場合は、吸熱ピーク面積を合算した値から、結晶性樹脂(A)由来ではない結晶性物質単体の融解熱量(Qw0)と、トナー中の結晶性樹脂(A)由来ではない結晶性物質単体の含有量(q)から以下の式より算出される値(Q)を結晶性樹脂(A)由来ではない結晶性物質単体の融解熱量として、吸熱ピーク面積を合算した値から差し引くことで算出できる。
=QW0×q/100
結晶性樹脂(A)由来ではない結晶性物質単体の融解熱量(QW0)と、トナーバインダー中の結晶性樹脂(A)由来ではない結晶性物質単体の含有量(q)は、例えば、製造されるトナーバインダーの原料の分析結果とその構成比から算出しても良いし、これが不明な場合は、トナーの溶剤抽出等で、この構成物質を分析し、単離分析する方法により、トナーバインダーの構成物質の構成比を明らかにした後に算出しても良い。
示差走査熱量計(DSC)により測定されたトナーバインダーの第1回目の昇温過程における結晶性樹脂(A)由来の吸熱熱量Q1は、加熱溶融前の相分離状態、帯電性、耐熱保存性、低温定着性及び光沢性の観点から好ましくは1〜30J/g、更に好ましくは2〜25J/g、特に好ましくは、3〜20J/gである。
本発明のトナーバインダーは、結晶性樹脂(A)、非晶性ポリビニル樹脂(B)及び非晶性ポリエステル樹脂(C)を含有し、(B)を構成する単量体中の芳香族ビニルモノマー(b1)の重量割合が(B)を構成する単量体の合計重量を基準として50〜95重量%である。
本発明における「結晶性」とは前述のDSC測定の第1回目の昇温過程において明確な吸熱ピークを有する樹脂をいう。
結晶性樹脂(A)由来の吸熱ピークトップ温度Ta(℃)としての範囲は好ましくは50〜100℃、更に好ましくは53〜90℃、特に好ましくは55〜85℃である。トナーバインダーの耐熱保存性、耐湿熱保存性、トナー耐久性及び帯電性の観点からTaは50以上が好ましく、低温定着性及び光沢性の観点から100以下が好ましい。
なお、ピークトップ温度とは、DSCチャートの吸熱ピークの凹部の最も深い箇所の温度のことを指す。
そして、結晶性樹脂(A)由来の吸熱ピークが2つ以上ある場合は、少なくとも1つがこの範囲にあればよい。
本発明の結晶性樹脂(A)は、前述のDSC測定の第1回目の昇温過程において明確な吸熱ピークを有する樹脂であれば、特にその種類は限定されないが、例えば以下の結晶性ポリエステル樹脂(A1)、結晶性ポリウレタン樹脂(A2)、結晶性ポリウレア樹脂(A3)、結晶性ポリアミド樹脂(A4)、結晶性ポリビニル樹脂(A5)、結晶性エポキシ樹脂(A6)及び結晶性ポリエーテル樹脂(A7)等の化合物が挙げられる。
(A)は1種を用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
結晶性ポリエステル樹脂(A1)としては、例えば、ジオール成分(x)とジカルボン酸成分(y)とを必須構成単量体とするポリエステル樹脂等が挙げられ、必要に応じて3価以上のアルコール成分や3価以上のポリカルボン酸成分を併用してもよい。
ジオール成分(x)のジオールとしては、例えば、炭素数2〜40の鎖状脂肪族ジオール{直鎖型脂肪族ジオール(エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,11−ウンデカンジオール、1,12−ドデカンジオール、1,13−トリデカンジオール、1,14−テトラデカンジオール、1,18−オクタデカンジオール及び1,20−エイコサンジオール等)、分岐型脂肪族ジオール(1,2−プロパンジオール等)、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、及びポリテトラメチレンエーテルグリコール等)};炭素数4〜36の脂環式ジオール(1,4−シクロヘキサンジメタノール及び水素添加ビスフェノールA等);上記脂環式ジオールのアルキレンオキサイド(以下、「アルキレンオキサイド」をAOと略記することがある)〔エチレンオキサイド(以下、「エチレンオキサイド」をEOと略記することがある)、プロピレンオキサイド(以下、「プロピレンオキサイド」をPOと略記する)及びブチレンオキサイド(以下、「ブチレンオキサイド」をBOと略記する)等〕付加物(好ましくは付加モル数1〜30等);ビスフェノール類(ビスフェノールA、ビスフェノールF及びビスフェノールS等)のAO(EO、PO及びBO等)付加物(好ましくは付加モル数2〜30等);ポリラクトンジオール(ポリε−カプロラクトンジオール等);ポリブタジエンジオール等が挙げられる。ジオール成分(x)としては、1種を用いてもよく、これらの2種以上を併用してもよい。
これらのジオールの中で、結晶性の観点から鎖状脂肪族ジオールが好ましい。炭素数は好ましくは2〜36個であり、2〜20個がさらに好ましい。更に、同様の観点から直鎖型脂肪族ジオールが分岐型脂肪族ジオールより好ましい。
直鎖型脂肪族ジオールとしては、例えば、炭素数2〜36のものが好ましく挙げられ、さらに好ましくは炭素数2〜20のものであり、具体的には、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,11−ウンデカンジオール、1,12−ドデカンジオール、1,13−トリデカンジオール、1,14−テトラデカンジオール、1,18−オクタデカンジオール及び1,20−エイコサンジオールなどが挙げられる。これらのうち、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、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−デカンジオール及び1,12−ドデカンジオールが好ましい。
結晶性、低温定着性及び耐熱保存性の観点から、直鎖型脂肪族ジオールの含有率が、結晶性ポリエステル樹脂(A1)を構成する単量体として使用するジオール成分(x)の合計モル数を基準として、80モル%以上であることが好ましく、更に好ましくは90モル%以上である。
必要によりジオール成分(x)と併用される3価以上(3〜8価又はそれ以上)のポリオールとしては、炭素数3〜36の3〜8価又はそれ以上の多価脂肪族アルコール(アルカンポリオール及びその分子内もしくは分子間脱水物〔例えばグリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール、ソルビタン及びポリグリセリン等〕);糖類及びその誘導体(例えばショ糖及びメチルグルコシド等);トリスフェノール類(トリスフェノールPA等)のAO付加物(好ましくは付加モル数2〜30);ノボラック樹脂(フェノールノボラック及びクレゾールノボラック等)のAO付加物(好ましくは付加モル数2〜30);アクリルポリオール(ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートと他のビニル系モノマーの共重合物など);などが挙げられる。3〜8価又はそれ以上のポリオールとしては、1種を用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
これらのうち耐ホットオフセット性の観点から好ましいものは、3〜8価又はそれ以上の多価脂肪族アルコール及びノボラック樹脂のAO付加物であり、更に好ましいものはノボラック樹脂のAO付加物である。
結晶性ポリエステル樹脂(A1)には、前記ジオール成分(x)に加え、水酸基を2つと、カルボン酸(塩)基、スルホン酸(塩)基、スルファミン酸(塩)基及びリン酸(塩)基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基とを有するジオール(以下において「官能基を有するジオール」と略記することがある)を構成単量体としてもよい。官能基を有するジオールとしては、1種を用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
なお、本発明における「酸(塩)」の表記は、「酸及び/又は酸塩」を意味する。
カルボン酸(塩)基を有するジオールとしては、酒石酸(塩)、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)プロパン酸(塩)、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)ブタン酸(塩)及び3−[ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノ]プロパン酸(塩)等が挙げられる。
スルホン酸(塩)基を有するジオールとしては、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)エタンスルホン酸(塩)、2−[ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノ]エタンスルホン酸(塩)及び5−スルホ−イソフタル酸−1,3‐ビス(2‐ヒドロキシエチル)エステル(塩)等が挙げられる。
スルファミン酸(塩)基を有するジオールとしては、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)スルファミン酸(塩)、N,N−ビス(3−ヒドロキシプロピル)スルファミン酸(塩)、N,N−ビス(4−ヒドロキシブチル)スルファミン酸(塩)及びN,N−ビス(2−ヒドロキシプロピル)スルファミン酸(塩)等が挙げられる。
リン酸(塩)基を有するジオールとしては、ビス(2−ヒドロキシエチル)ホスフェート(塩)等が挙げられる。
酸塩を構成する塩としては、アンモニウム塩、アミン塩(メチルアミン塩、ジメチルアミン塩、トリメチルアミン塩、エチルアミン塩、ジエチルアミン塩、トリエチルアミン塩、プロピルアミン塩、ジプロピルアミン塩、トリプロピルアミン塩、ブチルアミン塩、ジブチルアミン塩、トリブチルアミン塩、モノエタノールアミン塩、ジエタノールアミン塩、トリエタノールアミン塩、N−メチルエタノールアミン塩、N−エチルエタノールアミン塩、N,N−ジメチルエタノールアミン塩、N,N−ジエチルエタノールアミン塩、ヒドロキシルアミン塩、N,N−ジエチルヒドロキシルアミン塩及びモルホリン塩等)、4級アンモニウム塩[テトラメチルアンモニウム塩、テトラエチルアンモニウム塩及びトリメチル(2−ヒドロキシエチル)アンモニウム塩等]及びアルカリ金属塩(ナトリウム塩及びカリウム塩等)が挙げられる。
官能基を有するジオールのうち、トナーの帯電性及び耐熱保存性の観点から好ましいのは、カルボン酸(塩)基を有するジオール及びスルホン酸(塩)基を有するジオール(x’)である。
結晶性ポリエステル樹脂(A1)を構成するジカルボン酸成分(y)のジカルボン酸としては、炭素数(カルボニル基の炭素を含める)2〜50のアルカンジカルボン酸(コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、ドデカンジカルボン酸、オクタデカンジカルボン酸及びデシルコハク酸等);炭素数4〜50のアルケンジカルボン酸(ドデセニルコハク酸、ペンタデセニルコハク酸、オクタデセニルコハク酸などのアルケニルコハク酸、マレイン酸、フマル酸及びシトラコン酸等);炭素数6〜40の脂環式ジカルボン酸〔ダイマー酸(2量化リノール酸)等〕;炭素数8〜36の芳香族ジカルボン酸(フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、t−ブチルイソフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸及び4,4’−ビフェニルジカルボン酸等)などが挙げられる。ジカルボン酸成分(y)としては、1種を用いてもよく、これらの2種以上を併用してもよい。
これらジカルボン酸の中では、アルカンジカルボン酸及びアルケンジカルボン酸が結晶性、低温定着性及び耐熱保存性の観点から好ましく、直鎖型のアルカンジカルボン酸及び直鎖型のアルケンジカルボン酸(アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、ドデカンジカルボン酸、オクタデカンジカルボン酸、マレイン酸及びフマル酸等)が特に好ましい。
また、アルカンジカルボン酸及び/又はアルケンジカルボン酸と共に芳香族ジカルボン酸(テレフタル酸、イソフタル酸、t−ブチルイソフタル酸及びこれらの低級アルキルエステル類等)を共重合したものも同様に好ましい。芳香族ジカルボン酸の共重合量としては、結晶性、低温定着性及び耐熱保存性の観点から、20モル%以下が好ましい。
なお、ジカルボン酸としては、上述のものの酸無水物、又は炭素数1〜4の低級アルキルエステル(メチルエステル、エチルエステル、イソプロピルエステルなど)を用いてもよい。
結晶性樹脂(A)が結晶性ポリエステル樹脂(A1)の場合は非晶性ポリエステル樹脂(C)との相溶を抑えるために、結晶性ポリエステル樹脂(A1)にセグメント(a1)が化学結合した結晶ポリエステル変性樹脂(A11)としてもよい。
セグメント(a1)としては、例えば、長鎖アルキルモノアルコール(好ましくは炭素数18〜42)、長鎖アルキルモノカルボン酸(好ましくは炭素数18〜42)、ブタジエンのアルコール変性体、ジメチルシロキサンのアルコール変性体等が挙げられ、好ましくは炭素数18〜42の長鎖アルキルモノアルコール及び炭素数18〜42の長鎖アルキルモノカルボン酸等である。さらに好ましくは、ステアリン酸、ベヘン酸、ベヘニルアルコール及びステアリルアルコールである。
本発明の結晶性樹脂(A)として使用できる結晶性ポリウレタン樹脂(A2)としては、非晶性ポリビニル樹脂(B)と相溶するものが好ましく、結晶性を有していれば特にその化学構造は限定されない。
結晶性ポリウレタン樹脂(A2)としては、例えば、前記の結晶性ポリエステル樹脂(A1)とジイソシアネート(v)とを構成単量体とするもの、及び前記の結晶性ポリエステル樹脂(A1)と前記ジオール成分(x)とジイソシアネート(v)とを構成単量体とするもの等が挙げられる。
ジイソシアネート(v)としては、炭素数(NCO基中の炭素を除く。以下同様。)6〜20の芳香族ジイソシアネート、炭素数2〜18の脂肪族ジイソシアネート、これらのジイソシアネートの変性物(ウレタン基、カルボジイミド基、アロファネート基、ウレア基、ビューレット基、ウレトジオン基、ウレトイミン基、イソシアヌレート基及びオキサゾリドン基含有変性物等)及びこれらの2種以上の混合物等が挙げられる。
芳香族ジイソシアネートとしては、1,3−又は1,4−フェニレンジイソシアネート、2,4−又は2,6−トリレンジイソシアネート(TDI)、粗製TDI、m−又はp−。キシリレンジイソシアネート(XDI)、α,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネート(TMXDI)、2,4’−又は4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、粗製MDI{粗製ジアミノフェニルメタン[ホルムアルデヒドと芳香族アミン(アニリン)又はその混合物との縮合生成物及びこれらの混合物等が挙げられる。
脂肪族ジイソシアネートとしては、鎖状脂肪族ジイソシアネート及び環状脂肪族ジイソシアネート等が挙げられる。
鎖状脂肪族ジイソシアネートとしては、直鎖状脂肪族ジイソシアネート(エチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、及びドデカメチレンジイソシアネート等)、分岐状脂肪族ジイソシアネート(2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、2,6−ジイソシアナトメチルカプロエート、ビス(2−イソシアナトエチル)フマレート、ビス(2−イソシアナトエチル)カーボネート、及び2−イソシアナトエチル−2,6−ジイソシアナトヘキサノエート等)及びこれらの混合物等が挙げられる。
環状脂肪族ジイソシアネートとしては、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネート(水添MDI)、シクロヘキシレンジイソシアネート、メチルシクロヘキシレンジイソシアネート(水添TDI)、ビス(2−イソシアナトエチル)−4−シクロヘキセン−1,2−ジカルボキシレート、2,5−又は2,6−ノルボルナンジイソシアネート及びこれらの混合物等が挙げられる。
ジイソシアネートの変性物には、ウレタン基、カルボジイミド基、アロファネート基、ウレア基、ビューレット基、ウレトジオン基、ウレトイミン基、イソシアヌレート基及び/又はオキサゾリドン基を含有する変性物等が用いられ、変性MDI(ウレタン変性MDI、カルボジイミド変性MDI及びトリヒドロカルビルホスフェート変性MDI等)、ウレタン変性TDI及びこれらの混合物[例えば変性MDIとウレタン変性TDI(イソシアネート含有プレポリマー)との混合物]等が挙げられる。
これらのジイソシアネート(v)のうちで好ましいのは、炭素数6〜15の芳香族ジイソシアネート、炭素数4〜15の脂肪族ジイソシアネートであり、更に好ましいのはTDI、MDI、HDI、水添MDI及びIPDIである。
結晶性ポリウレア(A3)としては、非晶性ポリビニル樹脂(B)と相溶するものが好ましく、結晶性を有していれば特にその化学構造は限定されない。
結晶性ポリウレア(A3)としては、例えば、前記の結晶性ポリエステル樹脂(A1)とジアミン(z)とジイソシアネート(v)とを構成単量体とするもの等が挙げられる。
ジアミン(z)としては、炭素数2〜18の脂肪族ジアミン及び炭素数6〜20の芳香族ジアミン等が挙げられる。
炭素数2〜18の脂肪族ジアミンとしては、鎖状脂肪族ジアミン及び環状脂肪族ジアミン等が挙げられる。
鎖状脂肪族ジアミンとしては、炭素数2〜12の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及びヘキサメチレンジアミン等)及びポリアルキレン(好ましくは炭素数2〜6)ポリアミン[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及びペンタエチレンヘキサミン等]等が挙げられる。環状脂肪族ポリアミンとしては、炭素数4〜15の脂環式ジアミン{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)及び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]ウンデカン等}及び炭素数4〜15の複素環式ジアミン[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、及び1,4−ビス(2−アミノ−2−メチルプロピル)ピペラジン等]等が挙げられる。
炭素数6〜20の芳香族ジアミンとしては、芳香族ジアミン、アルキル基(メチル基、エチル基、n−又はイソプロピル基及びブチル基等の炭素数1〜4のアルキル基)を有する芳香族ジアミン等が挙げられる。
芳香族ジアミンとしては、1,2−、1,3−又は1,4−フェニレンジアミン、2,4’−又は4,4’−ジフェニルメタンジアミン、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、ビス(3,4−ジアミノフェニル)スルホン、2,6−ジアミノピリジン、m−アミノベンジルアミン、ナフチレンジアミン及びこれらの混合物等が挙げられる。
アルキル基(メチル基、エチル基、n−又はイソプロピル基及びブチル基等の炭素数1〜4のアルキル基)を有する芳香族ジアミンとしては、2,4−又は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、1,3−ジエチル−2,4−ジアミノベンゼン、1,3−ジメチル−2,6−ジアミノベンゼン、1,4−ジエチル−2,5−ジアミノベンゼン、1,4−ジイソプロピル−2,5−ジアミノベンゼン、1,4−ジブチル−2,5−ジアミノベンゼン、2,4−ジアミノメシチレン、1,3,5−トリエチル−2,4−ジアミノベンゼン、1,3,5−トリイソプロピル−2,4−ジアミノベンゼン、1−メチル−3,5−ジエチル−2,4−ジアミノベンゼン、1−メチル−3,5−ジエチル−2,6−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、2,6−ジメチル−1,5−ジアミノナフタレン、2,6−ジイソプロピル−1,5−ジアミノナフタレン、2,6−ジブチル−1,5−ジアミノナフタレン、3,3’,5,5’−テトラメチルベンジジン、3,3’,5,5’−テトライソプロピルベンジジン、3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,3’,5,5’−テトラエチル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,3’,5,5’−テトライソプロピル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,3’,5,5’−テトラブチル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,5−ジエチル−3’−メチル−2’,4−ジアミノジフェニルメタン、3,5−ジイソプロピル−3’−メチル−2’,4−ジアミノジフェニルメタン、3,3’−ジエチル−2,2’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチルジフェニルメタン、3,3’,5,5’−テトラエチル−4,4’−ジアミノベンゾフェノン、3,3’,5,5’−テトライソプロピル−4,4’−ジアミノベンゾフェノン、3,3’,5,5’−テトラエチル−4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,3’,5,5’−テトライソプロピル−4,4’−ジアミノジフェニルスルホン及びこれらの混合物等が挙げられる。
結晶性ポリアミド(A4)としては、非晶性ポリビニル樹脂(B)と相溶するものが好ましく、結晶性を有していれば特にその化学構造は限定されない。
結晶性ポリアミド(A4)としては、例えば、前記の結晶性ポリエステル樹脂(A1)と前記ジアミン(z)とジカルボン酸成分(y)とを構成単量体とするもの等が挙げられる。
結晶性ポリビニル樹脂(A5)としては、非晶性ポリビニル樹脂(B)と相溶するものが好ましく、結晶性を有していれば特にその化学構造は限定されない。
結晶性ポリビニル樹脂(A5)としては、例えば、重合性二重結合とエステル基とを有する単量体を単独重合又は共重合した重合体が挙げられる。
重合性二重結合とエステル基とを有する単量体としては、具体的には、ビニルアルコールと脂肪族モノカルボン酸とのエステル化物(酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル及び酪酸ビニル等)、アリルアルコールとジカルボン酸とのエステル化物(ジアリルフタレート、ジアリルアジペート等)、2−メチルアリルアルコールと脂肪族モノカルボン酸とのエステル化物(イソプロペニルアセテート等)、ビニルメタクリレート、ビニルアルコールと芳香族モノカルボン酸とのエステル化物(ビニルベンゾエート、メチル−4−ビニルベンゾエート等)、脂環式アルコールとメタクリル酸とのエステル化物(シクロヘキシルメタクリレート等)、芳香(脂肪族)アルコールと(メタ)アクリル酸とのエステル化物(ベンジル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート等)、ビニルメトキシアセテート、エチル−α−エトキシアクリレート、炭素数1〜50の直鎖又は分岐アルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレート[メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、ヘキサデシル(メタ)アクリレート、ヘプタデシル(メタ)アクリレート、エイコシル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート及びベヘニルアクリレート等]、ジアルキルフマレート(2個のアルキル基は、炭素数2〜8の直鎖、分枝鎖又は脂環式の基である)、ジアルキルマレエート(2個のアルキル基は、炭素数2〜8の直鎖、分枝鎖又は脂環式の基である)、ポリ(メタ)アリロキシアルカン類(ジアリロキシエタン、トリアリロキシエタン、テトラアリロキシエタン、テトラアリロキシプロパン、テトラアリロキシブタン及びテトラメタアリロキシエタン等)等、ポリアルキレングリコール鎖と重合性二重結合とエステル基とを有する単量体[ポリエチレングリコール[Mn=300]モノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(Mn=500)モノアクリレート、メチルアルコールEO10モル付加物(メタ)アクリレート及びラウリルアルコールEO30モル付加物(メタ)アクリレート等]、ポリ(メタ)アクリレート類[多価アルコール類のポリ(メタ)アクリレート:エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート及びポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート等]等が挙げられる。
これらの重合性二重結合とエステル基とを有する単量体のうち結晶性、低温定着性及び耐熱保存性の観点から炭素数1〜50の直鎖アルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレートが好ましく、炭素数18〜36の直鎖アルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレートがさらに好ましく、ステアリル(メタ)アクリレート及びベヘニル(メタ)アクリレートが最も好ましい。
重合性二重結合とエステル基とを有する単量体の重量割合は、(A5)を構成する単量体の合計重量を基準として、結晶性の観点から30重量%以上が好ましく、さらに好ましくは60重量%以上であり、最も好ましくは90重量%以上である。
結晶性ポリビニル樹脂(A5)は、重合性二重結合とエステル基とを有する単量体に加え、重合性二重結合とエステル基とを有する単量体を除く重合性二重結合を有する炭化水素単量体(例えばスチレン等)、カルボキシル基と重合性二重結合とを有する単量体及びそれらの塩(例えばメタクリル酸及びアクリル酸等)、スルホ基と重合性二重結合とを有する単量体及びそれらの塩、ホスホノ基と重合性二重結合とを有する単量体及びその塩、ヒドロキシル基と重合性二重結合とを有する単量体(例えば2−ヒドロキシエチルメタクリレート等)、重合性二重結合を有する含窒素単量体(例えばアクリロニトリル等)、エポキシ基と重合性二重結合とを有する炭素数6〜18の単量体、ハロゲン元素と重合性二重結合とを有する炭素数2〜16の単量体、重合性二重結合を有するエーテル(例えばエチルビニルエーテル等)並びに重合性二重結合を有するケトン及び重合性二重結合を有する含硫黄化合物などを構成単量体とすることができる。重合性二重結合とエステル基とを有する単量体を除く上記単量体の重量割合は、(A5)を構成する単量体の合計重量を基準として、結晶性、(B)との相溶性の観点から0〜70重量%が好ましく、さらに好ましくは0〜40重量%であり、最も好ましくは0〜10重量%である。
結晶性エポキシ樹脂(A6)としては、非晶性ポリビニル樹脂(B)と相溶するものが好ましく、結晶性を有していれば特にその化学構造は限定されない。
結晶性エポキシ樹脂(A6)としては、例えば、ポリエポキシドの開環重合物、ポリエポキシドと活性水素含有化合物[水、前記ジオール(x)、ジカルボン酸(y)及びジアミン(z)等]との重付加物等が挙げられる。
ポリエポキシドとしては、分子中に2個以上のエポキシ基を有していれば特に限定されない。ポリエポキシドのうち好ましいのは、硬化物の機械的性質の観点から分子中にエポキシ基を2〜6個有するものである。ポリエポキシドのエポキシ当量(エポキシ基1個当たりの分子量)は、好ましくは65〜1,000であり、更に好ましくは90〜500である。エポキシ当量が1,000以下であると、架橋構造が密になり硬化物の耐水性、耐薬品性及び機械的強度等の物性が向上し、一方、エポキシ当量が65以上であると合成が容易である。
ポリエポキシドとしては、芳香族系ポリエポキシ化合物、複素環系ポリエポキシ化合物、脂環族系ポリエポキシ化合物及び脂肪族系ポリエポキシ化合物等が挙げられ、具体的には公知文献(特開2000−119376号公報)に記載のもの等が使用でき、耐熱保存性耐ホットオフセット性の観点から好ましくは芳香族系ポリエポキシ化合物である。
結晶性ポリエーテル樹脂(A7)としては、結晶性ポリオキシアルキレンポリオール等が挙げられる。
結晶性ポリオキシアルキレンポリオールの製造方法としては特に限定されず、公知のいずれの方法でもよい。
例えば、キラル体のポリオキシアルキレンポリオールを、一般的にポリオキシアルキレンポリオールの重合で使用される触媒で開環重合させる方法(Journalof theAmericanChemical Society、1956年、第78巻、第18号、p.4787−4792に記載);安価なラセミ体のポリオキシアルキレンポリオールを、立体的に嵩高い特殊な化学構造の錯体を触媒として用いて開環重合させる方法が挙げられる。
特殊な錯体を用いる方法としては、ランタノイド錯体と有機アルミニウムを接触させた化合物を触媒として用いる方法(特開平11−12353号公報に記載)やバイメタル−μ−オキソアルコキサイドとヒドロキシル化合物をあらかじめ反応させる方法(特表2001−521957号公報に記載)等が挙げられる。
また、非常にアイソタクティシティーの高いポリオキシアルキレンポリオールを得る方法として、サレン錯体を触媒として用いる方法(Journalof the American Chemical Society、2005年、第127巻、第33号、p.11566−11567に記載)等が挙げられる。
例えば、キラル体のポリオキシアルキレンポリオールを用い、その開環重合時に、開始剤として、グリコール又は水を用いると、末端にヒドロキシル基を有するアイソタクティシティが50%以上であるポリオキシアルキレングリコールが得られる。
アイソタクティシティが50%以上であるポリオキシアルキレングリコールは、その末端を例えば、カルボキシル基になるように変性したものであってもよい。なお、アイソタクティシティが50%以上であると、一般的にポリオキシアルキレンポリオールは結晶性を有する。
上記グリコールとしては、前記ジオール成分(x)等が挙げられ、カルボキシ変性するのに用いるカルボン酸としては、前記ジカルボン酸成分(y)等が挙げられる。
これらの結晶性樹脂(A)の内、非晶性ポリビニル樹脂(B)との相溶性の制御し易さや低温定着性、光沢性及び画像搬送性の観点から結晶性ポリエステル樹脂(A1)及び結晶性ポリビニル樹脂(A5)が好ましい。
本発明の結晶性樹脂(A)の重量平均分子量(Mw)は好ましくは3,000〜50,000であり、更に好ましくは3,500〜40,000、特に好ましくは4,000〜30,000である。
低温定着性の観点から50,000以下が好ましく、耐熱保存性の観点から3,000以上が好ましい。
本発明における結晶性樹脂(A)と非晶性ポリビニル樹脂(B)と非晶性ポリエステル樹脂(C)の分子量分布や数平均分子量(Mn)や重量平均分子量(Mw)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて、以下の条件で測定することができる。
装置(一例) :「HLC−8120」[東ソー(株)製]
カラム(一例):「TSK GEL GMH6」[東ソー(株)製]2本
測定温度 :40℃
試料溶液 :0.25重量%のテトラヒドロフラン溶液(不溶解分をグラスフィルターでろ別したもの)
溶液注入量 :100μl
検出装置 :屈折率検出器
基準物質 :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)[東ソー(株)製]
結晶性樹脂(A)は、耐熱保存安定性の観点から(A)中の分子量が1,500以下の成分の含有率が、(A)の重量に対して12重量%以下であることが好ましく、より好ましくは8重量%以下、更に好ましくは7重量%以下である。
(A)中の分子量が1,500以下の成分の含有率は、上記のGPCの条件で(A)の分子量分布曲線を得た後、(A)の分子量分布曲線の全面積に対する、分子量分布曲線中の分子量が1,500以下の部分の面積の比率から算出することができる。ただし、システムピークは除外して算出する。
結晶性樹脂(A)の酸価は、耐熱保存性、帯電性の観点から、0.01〜30mgKOH/gが好ましく、より好ましくは0.01〜20mgKOH/gであり、更に好ましくは0.01〜15mgKOH/gである。特に好ましくは0.1〜10mgKOH/gであり、最も好ましくは0.1〜5mgKOH/gである。
本発明において、酸価はJIS K0070に規定の方法で測定することができる。
結晶性樹脂(A)のキシレン不溶分が0.1〜5重量%であることが好ましい。更に好ましくは0.1〜4重量%であり、特に好ましくは0.1〜3重量%である。
これはトナーを懸濁重合法で作成する場合、芳香族ビニルモノマー(b1)中に結晶性樹脂(A)を均一に溶解し易くなり、トナーの均一性が増し帯電性や耐熱保存性が良好になるためである。
結晶性樹脂(A)のキシレン不溶分の測定方法は以下の通りである。
サンプル作製としては、結晶性樹脂(A)1.00gを吸熱ピークトップ温度Ta(℃)以上の温度でキシレン100gに溶解又は分散し、25℃まで冷却したものを遠心分離機により、遠心分離を行い、上澄み液を除去した後、減圧乾燥(170℃、2時間)し、キシレン不溶分を得て、キシレン不溶分の重量を小数点以下第4位まで測定し、下記式により(A)のキシレン不溶分を算出する。
結晶性樹脂(A)のキシレン不溶分(重量%)=(キシレン不溶分の重量(g)/1.00)×100
尚、遠心分離の条件は以下の通りである。
<遠心分離条件>
遠心分離機:H−19F(株式会社コクサン製)
回転速度 :4000rpm
回転時間 :20分
本発明の非晶性ポリビニル樹脂(B)は、構成する単量体中の芳香族ビニルモノマー(b1)の重量割合が(B)を構成する単量体の合計重量を基準として50〜95重量%である。95重量%より大きいと結晶性樹脂(A)との相溶性が悪くなる場合があり、50重量%未満の場合、低温定着性が十分に改善されない場合がある。
非晶性ポリビニル樹脂(B)は、エステル基を有する非晶性ポリビニル樹脂であり、芳香族ビニルモノマー(b1)以外に、芳香族ビニルモノマー(b1)を除くカルボキシル基及びスルホン酸基を有しないモノマー(b2)とカルボキシル基を有するモノマー(b3)及び/又はスルホン酸基を有するモノマー(b4)とを併用することが好ましい。(b2)と(b3)及び/又は(b4)とを併用することで、樹脂(B)のガラス転移点温度及び結晶性樹脂(A)との相溶性を制御し易い点で好ましい。そして、カルボキシル基を含有するモノマー(b3)やスルホン酸基を含有するモノマー(b4)を構成単位とする非晶性ポリビニル樹脂は酸基を含有するため酸価を有する場合がある。
芳香族ビニルモノマー(b1)としては、重合性二重結合を有する芳香族炭化水素:スチレン;スチレンのハイドロカルビル(炭素数1〜30のアルキル、シクロアルキル、アラルキル及び/又はアルケニル)置換体(例えばα−メチルスチレン、ビニルトルエン、2,4−ジメチルスチレン、エチルスチレン、イソプロピルスチレン、ブチルスチレン、フェニルスチレン、シクロヘキシルスチレン、ベンジルスチレン、クロチルベンゼン、ジビニルベンゼン、ジビニルトルエン、ジビニルキシレン及びトリビニルベンゼン等);及びビニルナフタレン等が挙げられる。これらのうち、結晶性樹脂(A)との相溶性及び耐熱保存性の観点から好ましいのは、スチレン、スチレンのハイドロカルビル置換体及びこれらの併用である。
芳香族ビニルモノマー(b1)を除くカルボキシル基及びスルホン酸基を有しないモノマー(b2)としては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレートなどのアルキル基の炭素数が1〜18のアルキル(メタ)アクリレート;ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートなどのアルキル基の炭素数1〜18のヒドロキシル基含有(メタ)アクリレート;ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレートなどのアルキル基の炭素数1〜18のアミノ基含有(メタ)アクリレート;アクリロニトリル、メタクリロニトリル及びメタクリロニトリルのメチル基が炭素数1〜18のニトリル基含有(メタ)アクリル化合物などを挙げることができる。
これらのうちエステル基濃度の制御、SP値の制御及び低温定着性の観点から好ましくはメチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート及びこれらの2種以上の混合物である。
なお、(メタ)アクリレートとは、アクリレート及び/又はメタクリレートを意味する。また、「(メタ)アクリル」の表記は、アクリル及び/又はメタクリルを意味する。
カルボキシル基を有するモノマー(b3)としては、不飽和モノカルボン酸(b31)、不飽和ジカルボン酸(b32)等が挙げられる。
不飽和モノカルボン酸(b31)としては、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、イソクロトン酸及び桂皮酸等が挙げられる。
また、不飽和ジカルボン酸(b32)としては、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸及びメサコン酸等が挙げられる。
更に、不飽和ジカルボン酸の酸無水物(例えばマレイン酸、フマル酸、イタコン酸等の酸無水物)やモノアルキル(炭素数1〜10)エステル(例えばマレイン酸モノメチルエステル、マレイン酸モノデシルエステル、フマル酸モノエチルエステル、イタコン酸モノブチルエステル及びシトラコン酸モノデシルエステル等)も使用できる。
スルホン酸基を有するモノマー(b4)としては、例えば、炭素数2〜14のアルケンスルホン酸、スチレンスルホン酸、炭素数5〜18のスルホ(ヒドロキシ)アルキル(メタ)アクリレート、炭素数5〜18のスルホ(ヒドロキシ)アルキル(メタ)アクリルアミド、アルキル(炭素数3〜18)アリルスルホコハク酸等が挙げられる。
カルボキシル基を含有するモノマー(b3)及び/又はスルホン酸基を含有するモノマー(b4)のうち、酸価の制御、SP値の制御、耐熱保存性及び帯電性の観点から好ましくはアクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸及びこれらの2種以上の混合物である。
非晶性ポリビニル樹脂(B)の酸価は好ましくは0.1〜40mgKOH/gであり、より好ましくは1〜35mgKOH/gであり、更に好ましくは5〜30mgKOH/gであり、特に好ましくは8〜25mgKOH/gであり、最も好ましくは10〜20mgKOH/gである。
低温定着性の観点から0.1mgKOH/g以上が好ましく、耐熱保存性の観点から40mgKOH/g以下が好ましい。
非晶性ポリビニル樹脂(B)が、(B)を構成する単量体中の芳香族ビニルモノマー(b1)の重量割合が(B)を構成する単量体の合計重量を基準として50〜95重量%であり、更にエステル基を有する非晶性ポリビニル樹脂であり、芳香族ビニルモノマー(b1)を除くカルボキシル基及びスルホン酸基を有しないモノマー(b2)とカルボキシル基を有するモノマー(b3)及び/又はスルホン酸基を有するモノマー(b4)とを構成単量体とする樹脂が好ましいが、さらに非晶性ポリビニル樹脂(B)と結晶性樹脂(A)とを含有する本発明のトナーバインダーは下記の関係式(5)を満たすことが結晶性樹脂(A)と非晶性ポリビニル樹脂(B)との相溶性、低温定着性、光沢性及び画像搬送性の観点から好ましい。
20≦X≦55 (5)
X=0.61×AV−0.64×(|SP−SP|−0.5)−0.35×(|E−E|+20)−0.50×Mw/10,000+18.0
より好ましくは関係式(6)を満たすものであり、さらに好ましくは関係式(7)を満たすものであり、最も好ましくは関係式(8)を満たすものである。
20≦X≦45 (6)
20≦X≦35 (7)
20≦X≦30 (8)
式中、AVは非晶性ポリビニル樹脂(B)の酸価(mgKOH/g)を表す。また、SPは非晶性ポリビニル樹脂(B)の溶解度パラメータ(SP値)、SPは結晶性樹脂(A)の溶解度パラメータを表す。
また、Eは非晶性ポリビニル樹脂(B)のエステル基濃度(重量%)、Eは結晶性樹脂(A)のエステル基濃度(重量%)、Mwは非晶性ポリビニル樹脂(B)の重量平均分子量を表す。
なお、本発明における溶解度パラメータ(SP値)は、Fedorsによる方法[Polym.Eng.Sci.14(2)152,(1974)]により計算することができる。
結晶性樹脂(A)及び非晶性ポリビニル樹脂(B)のエステル基濃度は、(A)又は(B)中のエステル基[−C(=O)O−]の数から算出することができ、具体的には下記の式(9)によって表される値である。
エステル基濃度(単位:重量%)=[(N×44)/数平均分子量]×100 (9)ここで、Nは(A)又は(B)の1分子当りのエステル基数の平均であり、44はエステル基[−C(=O)O−]の式量である。
実際のエステル基濃度を算出するにあたり、核磁気共鳴スペクトル(NMR)等で(A)を構成するモノマー組成とエステル基数を求めて算出する方法や、(A)の製造に供した原料の量比からエステル基数を求めて算出する方法がある。本発明では(A)及び(B)の製造に供した原料の量比からエステル基数を求めて算出する。
上記の関係式(5)は非晶性ポリビニル樹脂(B)の酸価、非晶性ポリビニル樹脂(B)の溶解度パラメータと結晶性樹脂(A)の溶解度パラメータとの差、非晶性ポリビニル樹脂(B)のエステル基濃度と結晶性樹脂(A)のエステル基濃度との差及び非晶性ポリビニル樹脂(B)の重量平均分子量を制御し、(A)と(B)の相溶性、低温定着性、光沢性及び画像搬送性を良好にするために実験的に求められた範囲である。
Xを調整するには、例えばXを小さくする場合、非晶性ポリビニル樹脂(B)の酸価を下げる、非晶性ポリビニル樹脂(B)の溶解度パラメータと結晶性樹脂(A)の溶解度パラメータの差を大きくする、非晶性ポリビニル樹脂(B)のエステル基濃度と結晶性樹脂(A)のエステル基濃度の差を大きくする、分子量を上げる等で達成できる。
非晶性ポリビニル樹脂(B)は、GPCで得られる分子量分布において、1つ又は2つ以上の分子量ピークを有するが、その際に3,000〜60,000の領域に少なくとも1つのピークを有することが好ましい。
非晶性ポリビニル樹脂(B)の120℃における貯蔵弾性率G’(120)は、低温定着性の観点から好ましくは1×10〜1×10Paであり、更に好ましくは3×10〜5×10Pa、特に好ましくは5×10〜1×10Paである。
トナーは、下記の関係式(10)を満たすことが低温定着性、耐熱保存性の観点から好ましい。
10≦Tg−Tg≦30 (10)
式(10)中のTgは、トナーバインダーを0℃から150℃まで毎分10℃で昇温したときにDSCで検出される第1回目の昇温過程におけるガラス転移温度(℃)を表す。
また、Tgはトナーバインダーの第1回目の昇温過程でTgを測定した後に、150℃から0℃まで毎分10℃で冷却した後、0℃から150℃まで毎分10℃で再び昇温したときに検出される第2回目の昇温過程におけるガラス転移温度(℃)を表す。
なお、Tgは、DSCを用いて、ASTM D3418−82に規定の方法(DSC法)で測定される。
上記の関係式(10)のTgは定着前の装置内におけるトナーバインダーのガラス転移温度を意味しており装置内でトナーがブロッキングしないためにはTgは高いほど好ましく、Tgは定着時におけるトナーバインダーのガラス転移温度を意味しており低い温度で定着するためにはTgは低いほど好ましい。
Tg−Tgの値が10℃以上であると、トナーの低温定着性が良好であり、また30℃以下であると、トナー化時に相分離状態を維持できる。
Tg−Tgを調整するには、例えばTg−Tgを小さくする場合、結晶性樹脂(A)の重量比を下げる、結晶性樹脂(A)と非晶性ポリビニル樹脂(B)を分離しやすくするため、非晶性ポリビニル樹脂(B)の溶解度パラメータと結晶性樹脂(A)の溶解度パラメータの差を大きくする、非晶性ポリビニル樹脂(B)のエステル基濃度と結晶性樹脂(A)のエステル基濃度の差を大きくする、非晶性ポリビニル樹脂(B)の重量平均分子量を上げる等で達成できる。
トナー中の結晶性樹脂(A)の含有率は、結晶性樹脂(A)と非晶性ポリビニル樹脂(B)と非晶性ポリエステル樹脂(C)との合計重量に基づいて5〜50重量%であることが好ましい。さらに好ましくは5〜30重量%であり、最も好ましくは5〜15重量%である。
低温定着性の観点から5重量%以上が好ましく、耐熱保存性の観点から50重量%以下が好ましい。
トナー中の非晶性ポリビニル樹脂(B)の含有率は、結晶性樹脂(A)と非晶性ポリビニル樹脂(B)と非晶性ポリエステル樹脂(C)との合計重量に基づいて10〜85重量%であることが好ましい。さらに好ましくは30〜85重量%であり、最も好ましくは50〜85重量%である。
耐熱保存性の観点から10重量%以上が好ましく、低温定着性の観点から85重量%以下が好ましい。
非晶性ポリビニル樹脂(B)は、前記のモノマー(b1)及び必要により(b2)、(b3)及び(b4)とラジカル重合開始剤とを用いて、溶液重合、塊状重合、懸濁重合及び乳化重合等の公知の重合方法で得ることができる。
これらの重合方法のうち、分子量制御の観点から好ましいのは、溶液重合、懸濁重合、塊状重合及びこれらの組み合わせである。
ラジカル重合開始剤としては、アゾ系重合開始剤(例えばアゾビスイソブチロニトリル、アゾビスバレロニトリル、及びアゾビスシアノ吉草酸)、及び有機過酸化物系重合開始剤〔例えばベンゾイルパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシベンゾエート、2、2−ビス(4,4−ジ−t−ブチルパーオキシシクロヘキシル)プロパン〕等が挙げられる。
これらのうち好ましいのは、ジ−t−ブチルパーオキサイド、及び2、2−ビス(4,4−ジ−t−ブチルパーオキシシクロヘキシル)プロパンである。
ラジカル重合開始剤の使用量は、モノマーの全重量に基づいて、好ましくは0.01〜10重量%、更に好ましくは0.02〜8重量%、特に好ましくは0.05〜6重量%である。
本発明の非晶性ポリビニル樹脂(B)の合成に使用可能な有機溶剤としては、芳香族炭化水素系溶剤(トルエン、キシレン、エチルベンゼン及びテトラリン等);脂肪族炭化水素系溶剤(n−ヘキサン、n−ヘプタン、n−デカン、ミネラルスピリット及びシクロヘキサン等);ハロゲン溶剤(塩化メチル、臭化メチル、ヨウ化メチル、メチレンジクロライド、四塩化炭素、トリクロロエチレン及びパークロロエチレン等);エステル系溶剤(酢酸エチル、酢酸ブチル、2−ヒドロキシイソ酪酸メチル、乳酸メチル、乳酸エチル、メトキシブチルアセテート、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、ピルビン酸メチル及びピルビン酸エチル等);エーテル系溶剤(ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジオキソラン、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル及びプロピレングリコールモノエチルエーテル等);ケトン系溶剤(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジ−n−ブチルケトン及びシクロヘキサノン等);アルコール系溶剤(メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、イソブタノール、t−ブタノール、2−エチルヘキシルアルコール、ベンジルアルコール、2,2,3,3−テトラフルオロプロパノール及びトリフルオロエタノール等);アミド系溶剤(ジメチルホルムアミド及びジメチルアセトアミド等);スルホキシド系溶剤(ジメチルスルホキシド等);複素環式化合物系溶剤(N−メチルピロリドン等)及びこれらの2種以上の混合溶剤が挙げられる。
これらのうち、操作性の観点から好ましいのは芳香族炭化水素系溶剤、更に好ましくは、キシレン、トルエン及びエチルベンゼンである。
また、懸濁重合を行う場合、無機酸塩分散剤(炭酸カルシウム及びリン酸カルシウム等)、及び有機分散剤(ポリビニルアルコール及びメチルセルロース等)等を用いて水中で重合することができる。
本発明のトナーバインダーは非晶性ポリエステル樹脂(C)を含有する。本発明における「非晶性」とはDSC測定の第1回目の昇温過程において明確な吸熱ピークを有さない樹脂をいう。
本発明において非晶性ポリエステル樹脂(C)としては、例えばアルコール成分(X)とカルボン酸成分(Y)とを必須構成単量体とするポリエステル樹脂等が挙げられる。
(C)は理想的には(A)とも(B)とも相溶しないことが好ましく、例えば(A)や(B)よりも(C)の極性を高くしたり、(C)に架橋構造を持たせたりすることで非相溶状態を得やすいため好ましい方法である。
アルコール成分(X)としては、例えば、不飽和アルコール成分(X1)と飽和アルコール成分(X2)等が挙げられる。アルコール成分(X)は1種を用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
不飽和アルコール(X1)としては、例えば、炭素数2〜30の不飽和モノアルコール、炭素数2〜30の不飽和ジオール等が挙げられ、具体的には2−プロペン−1−オール、オレイルアルコール、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル及びリシノレイルアルコール等が挙げられる。
飽和アルコール成分(X2)としては、例えば、モノオール(X21)、ジオール(X22)、及び3〜8価又はそれ以上の価数のポリオール(X23)等が挙げられる。
モノオール(X21)としては、例えば、炭素数1〜30の直鎖又は分岐アルキルアルコール(メタノール、エタノール、イソプロパノール、ドデシルアルコール、ミリスチルアルコール、セチルアルコール、ステアリルアルコール及びベヘニルアルコール等)等が挙げられる。
これらモノオールのうち好ましいものは炭素数8〜24の直鎖アルキルアルコールであり、更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及び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。
ジオール(X22)としては、炭素数2〜36のアルキレングリコール(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、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール及び1,12−ドデカンジオール等)(X221);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及びポリテトラメチレンエーテルグリコール等)(X222);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及び水素添加ビスフェノールA等)(X223);上記脂環式ジオールの(ポリ)オキシアルキレン付加物(好ましくは付加モル数=1〜30)(X224);芳香族ジオール〔単環2価フェノール(例えばハイドロキノン等)及びビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物(好ましくは付加モル数2〜30)〕(X225);等が挙げられる。
これらのジオール(X22)うち、低温定着性及び耐熱保存性の観点から、芳香族ジオール(X225)が好ましく、ビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物がさらに好ましい。
アルキレンオキサイドにおいて、アルキレン基の炭素数は好ましくは2〜4(エチレンオキサイド、1,2−又は1,3−プロピレンオキサイド、1,2−、2,3−、1,3−又はiso−ブチレンオキサイド及びテトラヒドロフラン等)である。
ビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物は、一般的に、ビスフェノール類にアルキレンオキサイド(以下、「アルキレンオキサイド」をAOと略記することがある。)を付加して得られる。ビスフェノール類としては、下記一般式(11)で示されるものが挙げられる。
HO−Ar−P−Ar−OH (11)
[式中、Pは炭素数1〜3のアルキレン基、−SO−、−O−、−S−、又は直接結合を表し;Arは、水酸基及びPが結合する部分以外の水素原子がハロゲン原子又は炭素数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。]
ビスフェノール類とは、具体的には、例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールB、ビスフェノールAD、ビスフェノールS、トリクロロビスフェノールA、テトラクロロビスフェノールA、ジブロモビスフェノールF、2−メチルビスフェノールA、2,6−ジメチルビスフェノールA及び2,2’−ジエチルビスフェノールF等が挙げられ、これらは2種以上を併用することもできる。
これらビスフェノール類に付加するアルキレンオキサイドとしては、炭素数が2〜4のアルキレンオキサイドが好ましく、具体的には、エチレンオキサイド(以下、「エチレンオキサイド」をEOと略記することがある。)、1,2−又は1,3−プロピレンオキサイド(以下、「1,2−プロピレンオキサイド」をPOと略記することがある。)、1,2−、2,3−、1,3−又はiso−ブチレンオキサイド、テトラヒドロフラン及びこれらの2種以上の併用が挙げられる。
これらの中で、耐熱保存性及び低温定着性の観点から、好ましくはEO及び/又はPOである。AOの付加モル数は、耐熱保存性及び低温定着性の観点から、好ましくは2〜30モル、更に好ましくは2〜10モルである。
ビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物のうち、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及び/又はPO付加物(平均付加モル数2〜4が好ましく、さらに好ましくは2〜3)である。
3〜8価又はそれ以上の価数のポリオール(X23)としては、炭素数3〜36の3〜8価又はそれ以上の価数の脂肪族多価アルコール(X231)、糖類及びその誘導体(x32)、脂肪族多価アルコールの(ポリ)オキシアルキレンエーテル(オキシアルキレン単位の数として好ましくは1〜30)(X233)、トリスフェノール類(トリスフェノールPA等)のポリオキシアルキレンエーテル(オキシアルキレン単位の数として好ましくは2〜30)(X234)、ノボラック樹脂(フェノールノボラック及びクレゾールノボラック等が含まれ、平均重合度として好ましくは3〜60)のポリオキシアルキレンエーテル(オキシアルキレン単位の数として好ましくは2〜30)(X235)等が挙げられる。
炭素数3〜36の3〜8価又はそれ以上の価数の脂肪族多価アルコール(X231)としては、アルカンポリオール及びその分子内又は分子間脱水物が含まれ、例えばグリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール、ソルビタン、ポリグリセリン及びジペンタエリスリトール等が挙げられる。
糖類及びその誘導体(X232)としては、例えばショ糖及びメチルグルコシド等が挙げられる。
飽和アルコール成分(X2)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いものは、炭素数2〜36のアルキレングリコール(X221)、ビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物(AO単位の数として好ましくは2〜30)(X225)、炭素数3〜36の3〜8価又はそれ以上の脂肪族多価アルコール(X231)、及びノボラック樹脂のポリオキシアルキレンエーテル(オキシアルキレン単位の数として好ましくは2〜30)(X235)である。
耐熱保存性の観点から更に好ましいものは、炭素数2〜10のアルキレングリコール、ビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物(AO単位の数として好ましくは2〜5)、3〜4価の脂肪族多価アルコール及びノボラック樹脂のポリオキシアルキレンエーテル(オキシアルキレン単位の数として好ましくは2〜30)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、3価の脂肪族多価アルコール及びビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物(AO単位の数として好ましくは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、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、トリメチロールプロパン及びビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物(AO単位の数として好ましくは2〜3)である。
非晶性の観点からはビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物(AO単位の数として好ましくは2〜5)が更に好ましく、特に好ましくはビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物(AO単位の数として好ましくは2〜3)である。
またアルコール成分中にビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物を10モル%以上含有することが好ましく、30モル%以上含有することが更に好ましく、50モル%以上含有することが最も好ましい。
カルボン酸成分(Y)としては不飽和カルボン酸成分(Y1)と飽和カルボン酸成分(Y2)が挙げられる。カルボン酸成分(Y)は1種を用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
不飽和カルボン酸成分(Y1)としては、例えば、不飽和モノカルボン酸(Y11)、不飽和ジカルボン酸(Y12)、及びこれらの酸の無水物や低級アルキルエステル等が挙げられる。
不飽和モノカルボン酸(Y11)としては、例えば、炭素数2〜30の不飽和モノカルボン酸が挙げられ、具体的にはアクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、イソクロトン酸、3−ブテン酸、アンゲリカ酸、チグリン酸、4−ペンテン酸、2−エチル−2−ブテン酸、10−ウンデセン酸、2,4−ヘキサジエン酸、ミリストレイン酸、パルミトレイン酸、サピエン酸、オレイン酸、エライジン酸、バクセン酸、ガドレイン酸、エイコセン酸、エルカ酸及びネルボン酸等が挙げられる。
不飽和ジカルボン酸(Y12)としては、例えば、炭素数4〜50のアルケンジカルボン酸が挙げられ、具体的にはドデセニルコハク酸等のアルケニルコハク酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、メサコン酸、イタコン酸及びグルタコン酸等が挙げられる。
これらの不飽和カルボン酸(Y1)のうち、低温定着性及び耐ホットオフセット性の両立の観点から好ましいものは、アクリル酸、メタクリル酸、ドデセニルコハク酸等のアルケニルコハク酸、マレイン酸及びフマル酸である。
更に好ましくは、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸及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も同様に好ましい。
飽和カルボン酸成分(Y2)としては、例えば、芳香族カルボン酸(Y21)と脂肪族カルボン酸(Y22)等が挙げられる。飽和カルボン酸成分(Y2)は1種を用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
芳香族カルボン酸(Y21)としては、例えば、炭素数7〜37の芳香族モノカルボン酸(安息香酸、トルイル酸、4−エチル安息香酸、4−プロピル安息香酸等)、炭素数8〜36の芳香族ジカルボン酸(フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸及びナフタレンジカルボン酸等)、炭素数9〜20の3価以上の芳香族ポリカルボン酸(トリメリット酸及びピロメリット酸等)等が挙げられる。
脂肪族カルボン酸(Y22)としては、例えば、炭素数2〜50の脂肪族モノカルボン酸(酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、マルガリン酸、ステアリン酸及びベヘン酸等)、炭素数2〜50の脂肪族ジカルボン酸(シュウ酸、マロン酸、コハク酸、アジピン酸、レパルギン酸及びセバシン酸等)、炭素数6〜36の脂肪族トリカルボン酸(ヘキサントリカルボン酸等)等が挙げられる。
飽和カルボン酸成分(Y2)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、エチルエステル及びイソプロピルエステル等)を用いてもよいし、これらのカルボン酸と併用してもよい。
これらの飽和カルボン酸成分(Y2)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いものは、炭素数7〜37の芳香族モノカルボン酸、炭素数2〜50の脂肪族ジカルボン酸、炭素数8〜20の芳香族ジカルボン酸及び炭素数9〜20の3価以上の芳香族ポリカルボン酸である。
耐熱保存性、帯電性の観点から更に好ましくは、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、ピロメリット酸及びこれらの組み合わせであり、特に好ましくは、アジピン酸、テレフタル酸、トリメリット酸及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。
非晶性ポリエステル樹脂(C)は非晶性の観点から2種類以上のカルボン酸成分(Y)を構成単量体とすることが好ましく、3種類以上のカルボン酸成分(Y)を構成単量体とすることがさらに好ましい。
また非晶性ポリエステル樹脂(C)は、アルコール成分の合計モル数を基準として芳香族ジオールを80モル%以上含有するアルコール成分(X)と、カルボン酸成分の合計モル数を基準として芳香族ジカルボン酸を80モル%以上含有するカルボン酸成分(Y)を構成単量体とするポリエステル樹脂であることが好ましい。
これは芳香族ビニルモノマー(b1)中に非晶性ポリエステル樹脂(C)を均一に溶解し易くなり、トナーの均一性が増し帯電性や耐熱保存性が良好になるためである。またトナーを懸濁重合法で作成する場合に特に有効である。
芳香族ジオールの具体例としては、上記記載のビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物(付加モル数2〜30)(X225)などが挙げられる。芳香族ジカルボン酸の具体例としては、テレフタル酸、イソフタル酸、トリメリット酸、ピロメリット酸及びこれらの組み合わせが挙げられる。
本発明において、各々のポリエステルは、一般的なポリエステルと同様にして製造することができる。
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℃、更に好ましくは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。
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、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)及びそれらの分子内重縮合物等}、及び特開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、及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)、及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。
また、ポリエステル重合安定性を得る目的で、安定剤を添加してもよい。安定剤としては、ハイドロキノン、メチルハイドロキノン及びヒンダードフェノール化合物などが挙げられる。
アルコール成分(X)とカルボン酸成分(Y)の仕込み比率は、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、更に好ましくは1.5/1〜1/1.3、とくに好ましくは1.4/1〜1/1.2である。
トナー中の非晶性ポリエステル樹脂(C)の含有率は、結晶性樹脂(A)と非晶性ポリビニル樹脂(B)と非晶性ポリエステル樹脂(C)との合計重量に基づいて2〜40重量%であることが好ましい。
前述の通り、(C)は理想的には(A)とも(B)とも相溶しないことが好ましい。
非晶性ポリエステル樹脂(C)の酸価は、(C)と(A)や(B)との相溶性を極性((C)と(A)や(B)との極性を離す)により制御したい場合や帯電性安定性の観点から、好ましくは1〜80mgKOH/gであり、より好ましくは2〜70mgKOH/gであり、更に好ましくは5〜60mgKOH/gであり、特に好ましくは、10〜50mgKOH/gである。
非晶性ポリエステル樹脂(C)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。
本発明において非晶性ポリエステル樹脂(C)と(A)や(B)との相溶性を架橋構造を持たせることで制御したい場合、非晶性ポリエステル樹脂(C)は、主鎖中に分岐(架橋点)を有するポリエステル樹脂であることが好ましい。つまり、非晶性ポリエステル樹脂(C)が、ポリエステル樹脂(C0)が炭素−炭素結合により架橋されたポリエステル樹脂であることが好ましい。
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、又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。
また、架橋反応としては、ポリエステル樹脂合成時の3〜6価又はそれ以上の価数のポリカルボン酸、3〜6価又はそれ以上の価数のポリオールの縮合反応による、エステル結合を生成させる反応も挙げられる。
更に、架橋反応としては、多価エポキシ基、多価イソシアネート基、多価カルボジイミド基、多価アジリジン基、多価オキサゾリン基含有化合物とポリエステル樹脂との重付加反応等も挙げられる。
これらのうち、ラジカル付加反応、カチオン付加反応、又はアニオン付加反応等によって分子間炭素−炭素結合を生成させる方法が粉砕性及び低温定着性の観点から好ましい。
具体的には、ポリエステル樹脂(C0)が炭素−炭素二重結合を有するポリエステル樹脂であり、(C0)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、好ましい方法である。
また、本発明の非晶性ポリエステル(C)において、炭素−炭素二重結合を有するポリエステル樹脂(C0)は、不飽和カルボン酸成分(Y1)及び/又は不飽和アルコール成分(X1)を含有する成分を重縮合して得られるポリエステル樹脂であることが好ましい。
更に、炭素−炭素二重結合を有するポリエステル樹脂(C0)は、不飽和カルボン酸成分(Y1)及び不飽和アルコール成分(X1)以外に、飽和アルコール成分(X2)や、飽和カルボン酸成分(Y2)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(Y1)であるか、飽和カルボン酸成分(Y2)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(Y1)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(Y2)と判断する。
同様に、不飽和アルコール成分(X1)であるか、飽和アルコール成分(X1)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(X1)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(X2)と判断する。
本発明においてポリエステル樹脂(C0)が、ガラス転移温度−40℃以上55℃未満のポリエステル樹脂(C1)及び/又はガラス転移温度55℃以上80℃以下のポリエステル樹脂(C2)を含む樹脂であることが好ましい。
ポリエステル樹脂(C1)のガラス転移温度は、−40℃以上55℃未満であることが低温定着性の観点から好ましい。
ポリエステル樹脂(C1)のガラス転移温度は、更に好ましくは−30〜50℃であり、特に好ましくは−20〜40℃であり、最も好ましくは−10〜35℃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。
ポリエステル樹脂(C2)のガラス転移温度は、55℃以上80℃未満であることが耐熱保存性及び画像搬送性の観点から好ましい。
ポリエステル樹脂(C2)のガラス転移温度は、更に好ましくは57〜77℃であり、特に好ましくは60〜75℃であり、最も好ましくは63〜73℃である。
非晶性ポリエステル樹脂(C)の製造法は、例えば、以下の方法が挙げられる。
まず、カルボン酸成分及びアルコール成分(不飽和カルボン酸成分(Y1)及び/又は不飽和アルコール成分(X1)を構成原料として含む)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樹脂(C0)を得る。次に、ポリエステル樹脂(C0)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、ポリエステル樹脂(C0)中の不飽和カルボン酸成分(Y1)及び/又は不飽和アルコール成分(X1)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。これにより非晶性ポリエステル樹脂(C)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。
ポリエステル樹脂(C0)の架橋反応のために用いるラジカル反応開始剤(c)としては、特に制限されず、アゾ系化合物又はジアゾ系化合物(c1)や有機過酸化物(c2)が用いられる。(c)は1種を用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
アゾ系化合物又はジアゾ系化合物(c1)としては、特に制限されないが、例えば、2,2’−アゾビス−(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、2,2’−アゾビス−4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル、アゾビスイソブチロニトリル等が挙げられる。
有機過酸化物(c2)としては、特に制限されないが、例えば、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、2,5−ジメチル−2,5−ジ−t−ブチルパーオキシへキシン−3、アセチルパーオキシド、イソブチリルパーオキシド、オクタニノルパーオキシド、デカノリルパーオキシド、ラウロイルパーオキシド、3,3,5−トリメチルヘキサノイルパーオキシド、m−トルイルパーオキシド、t−ブチルパーオキシイソブチレート、t−ブチルパーオキシネオデカノエート、クミルパーオキシネオデカノエート、t−ブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシ3,5,5−トリメチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシラウレート、t−ブチルパーオキシベンソエート、t−ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、t−ブチルパーオキシアセテート等が挙げられる。
これらの中でも開始剤効率が高く、シアン化合物などの有毒な副生成物を生成しないことから、有機過酸化物(c2)が好ましい。
更に、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、t−ブチルパーオキシラウレート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(c)の使用量は、特に制限されないが、不飽和カルボン酸成分(Y1)及び/又は不飽和アルコール成分(X1)100重量部に対して、0.1〜50重量部が好ましい。
ラジカル反応開始剤(c)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更に好ましく、10重量部以下であることが特に好ましい。
また、非晶性ポリビニル樹脂(B)はラジカル重合開始剤を用いて、溶液重合、塊状重合、懸濁重合及び乳化重合で得る場合、(C0)をあらかじめ添加すれば(C0)由来の炭素−炭素二重結合により生成した(C)の一部が非晶性ポリビニル樹脂(B)と結合し、トナーの低温定着性、耐ホットオフセット性及び耐久性が良好になるため、好ましい。
本発明のトナーは、上記本発明のトナーバインダーを含有すればよいが、着色剤を含有してもよい。この着色剤としては黒色着色剤、青色着色剤、赤色着色剤及び黄色着色剤からなる群より選ばれる1種類以上を含有することが好ましい。着色剤としては、トナー用着色剤として使用されている染料、顔料等のすべてを使用することができる。
具体的には、カーボンブラック、鉄黒、スーダンブラックSM、ファーストイエローG、ベンジジンイエロー、ソルベントイエロー(21、77及び114等)、ピグメントイエロー(12、14、17及び83等)、インドファーストオレンジ、イルガシンレッド、パラニトアニリンレッド、トルイジンレッド、ソルベントレッド(17、49、128、5、13、22及び48・2等)、ディスパースレッド、カーミンFB、ピグメントオレンジR、レーキレッド2G、ローダミンFB、ローダミンBレーキ、メチルバイオレットBレーキ、フタロシアニンブルー、ソルベントブルー(25、94、60及び15・3等)、ピグメントブルー、ブリリアントグリーン、フタロシアニングリーン、オイルイエローGG、カヤセットYG、オラゾールブラウンB及びオイルピンクOP等が挙げられる。また、必要により磁性粉(鉄、コバルト及びニッケル等の強磁性金属の粉末、マグネタイト、ヘマタイト並びにフェライト等の化合物)を着色剤としての機能を兼ねて含有させることができる。
着色剤の含有率は、トナーの重量に基づき、好ましくは0〜60重量%であり、更に好ましくは0.1〜55重量%、特に好ましくは0.5〜50重量%である。
本発明のトナーは、上記トナーバインダー及び着色剤の他に、離型剤、荷電制御剤及び流動化剤等を含有させることができる。
離型剤としては、天然ワックス(蜜ろう、カルナバワックス及びモンタンワックス等)、石油ワックス(パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、及びペトロラタム等)、合成ワックス(ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、酸化ポリエチレンワックス及び酸化ポリプロピレンワックス等)、及び合成エステルワックス(炭素数10〜30の脂肪酸と炭素数10〜30のアルコールから合成される脂肪酸エステル等)等が挙げられ、これらの離型剤からなる群より選ばれる1種類以上を含有することが好ましい。
離型剤の吸熱ピークの最大温度(Tr)は、低温定着性及び光沢の観点から好ましくは40〜90℃であり、更に好ましくは45〜85℃、特に好ましくは50〜80℃である。
離型剤の100℃における動粘度は、低温定着性及び光沢の観点から好ましくは3〜20mm/sであり、更に好ましくは4〜19mm/s、特に好ましくは5〜18mm/sである。
離型剤の含有率は、トナーの重量に基づき、好ましくは0〜30重量%であり、更に好ましくは0.5〜20重量%、特に好ましくは1〜10重量%である。
荷電制御剤としては、ニグロシン染料、3級アミンを側鎖として含有するトリフェニルメタン系染料、4級アンモニウム塩、ポリアミン樹脂、イミダゾール誘導体、4級アンモニウム塩基含有ポリマー、含金属アゾ染料、銅フタロシアニン染料、サリチル酸金属塩、ベンジル酸のホウ素錯体、スルホン酸基含有ポリマー、含フッ素系ポリマー、ハロゲン置換芳香環含有ポリマー、サリチル酸のアルキル誘導体の金属錯体、セチルトリメチルアンモニウムブロミド等が挙げられる。
荷電制御剤の含有率は、トナーの重量に基づき、好ましくは0〜20重量%であり、更に好ましくは0.1〜10重量%、特に好ましくは0.5〜7.5重量%である。
流動化剤としては、シリカ、チタニア、アルミナ、脂肪酸金属塩、シリコーン樹脂粒子及びフッ素樹脂粒子等が挙げられ、2種以上を併用してもよい。
流動化剤の含有率は、トナーの重量に基づいて、好ましくは0.2〜5.0重量%であり、更に好ましくは0.3〜4.0重量%、特に好ましくは0.4〜3.0重量%である。
トナーは、必要に応じて、キャリアー粒子[鉄粉、ガラスビーズ、ニッケル粉、フェライト、マグネタイト及び樹脂(アクリル樹脂及びシリコーン樹脂等)により表面をコーティングしたフェライト等]と混合して、電気的潜像の現像剤として用いることができる。また、キャリアー粒子の替わりに、帯電ブレード等と摩擦させて、電気的潜像を形成させることもでき、電気的潜像は、公知の熱ロール定着方法等によって、支持体(紙及びポリエステルフィルム等)に定着される。
トナーの体積平均粒径は、好ましくは1〜15μmであり、更に好ましくは2〜10μm、特に好ましくは3〜7μmである。
なお、トナーの体積平均粒径は、コールターカウンター「マルチサイザーIV」(ベックマンコールター社製)を用いて測定することができる。
トナーの製造方法については特に制限はなく、公知の混練粉砕法、特公昭36−10231号公報、特開昭59−53856号公報、特開昭59−61842号公報に記載されている懸濁重合法、単量体には可溶で水溶性重合開始剤の存在下で直接重合させてトナーを生成するソープフリー重合法に代表される乳化重合法、マイクロカプセル製法のような界面重合法、insite重合法、コアセルベーション法、特開昭62−106473号公報や特開昭63−186253号公報に開示されている様な少なくとも1種以上の微粒子を凝集させ所望の粒径のものを得る会合重合法、単分散を特徴とする分散重合法、非水溶性有機溶媒に必要な樹脂類を溶解させた後水中でトナー化する溶解懸濁法により得られたものであってもよいし、超臨界状態の二酸化炭素中で分散する方法により製造してもよい。
その際に、結晶性樹脂(A)と、非晶性ポリビニル樹脂(B)及び/又は非晶性ポリビニル樹脂(B)を構成するモノマー(b)と非晶性ポリエステル樹脂(C)が混合される工程を含み、この混合工程以後の製造工程の温度を結晶性樹脂(A)の吸熱ピークの最大温度(Ta)以下に維持することが好ましい。この混合工程以降に上記温度となるように温度管理を行うことで、トナー中に(A)と(B)を相分離したままの状態で存在させることができ、耐熱保存性の観点から好ましい。
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、更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。
例えば、溶解懸濁法によりトナーを得る場合は、(A)、(B)、(C)、着色剤及び離型剤などの、流動化剤以外のトナーを構成する成分を有機溶剤に溶解又は分散して油相とした後、界面活性剤を含有した水相とこの油相を混合することで微細な粒子化を行い、更に油相と水相の混合物から有機溶剤を除去し、次いでトナー粒子を分離、分級した後、最後に流動化剤を混合して製造することができる。
本発明において溶解懸濁法を実施する場合、結晶性樹脂(A)は有機溶剤中に分散している状態であり、その形態は、たとえば以下の一連の工程のようにして実現される。撹拌装置、加熱冷却装置、冷却管及び温度計を備えた反応容器に、結晶性樹脂(A)及び酢酸エチルを投入し、撹拌下で加熱溶解する。その後冷却し結晶性樹脂(A)を微粒子状に晶析させ、これを、たとえばウルトラビスコミルのような粉砕機で湿式粉砕し、(A)の分散液が得られる。
上記(A)の分散液と有機溶剤に溶解した(B)及び(C)とを混合することにより、(A)は固体のまま(B)及び(C)と混合されトナー化され、トナー中では(B)及び(C)とは相溶しないのが好ましい。
また、溶解懸濁法のように有機溶剤に分散させるかわりに、超臨界状態の二酸化炭素中で分散する方法(例えば特開2007−277511号公報に記載)で製造してもよい。
本発明の結晶性樹脂(A)は、前記の結晶性樹脂(A)の分散液としてのトナーへの導入に限定されるものではなく、溶融状態の(A)をトナー中で析出させる等の方法でも実施可能である。
たとえば、重合法のように、非晶性ポリビニル樹脂(B)を構成するモノマー(b1)〜(b4)に(A)及び(C)又は(C0)を融解又は溶解させた状態でモノマーの重合反応を実施する方法においても、重合反応温度を(A)の吸熱ピークの最大温度(Ta)以下に維持することで、重合の進行と共に(A)及び(C)が析出し、更に重合以降の工程についても同様の温度条件で温度管理を行なうことで、相分離状態のトナーを製造することができ、耐熱保存性の観点から好ましい。
本発明のトナー粒子等の固形分濃度及び揮発分は、以下の方法で求めたものである。
トナー粒子等の試料約2.00gをはかりとり、120℃で1時間の条件で乾燥する。乾燥後の試料を取り出し重量を小数点第2位まで測定し、(乾燥後の試料の重量/乾燥前の試料の重量)×100から固形分濃度を算出し、{(乾燥前の試料の重量−乾燥後の試料の重量)/乾燥前の試料の重量}×100から揮発分を算出する。
以下、実施例により本発明を更に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。
なお、以下において実施例1〜6、及び9〜15は参考例1〜13を意味する。
<製造例1>[結晶性樹脂(A−1)の合成]
撹拌装置、加熱冷却装置、温度計、冷却管及び窒素導入管を備えた反応容器に、1,6−ヘキサンジオール426重量部、セバシン酸697重量部、重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重量部を入れ、180℃に昇温し、同温度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、次いで220℃まで昇温した後、窒素気流下に生成する水を留去しながら4時間反応した。更に同温度で0.007〜0.026MPaの減圧下で水を留去しながら、酸価が0.5以下になるまで反応させ、結晶性樹脂(A−1)を得た。
<製造例2>[結晶性樹脂(A−2)の合成]
オートクレーブにキシレン150重量部を仕込み、窒素で置換した後、185℃まで昇温した。次いで、同温度でベヘニルアクリレート1000重量部、ジ−t−ブチルパーオキサイド2.3重量部及びキシレン1000重量部の混合溶液を、同温度で3時間かけて滴下し、更に同温度で1時間保持して、結晶性樹脂(A−2)のキシレン溶液を得た。次いで、得られたキシレン溶液を、1kPa以下でキシレンを除去しながら170℃に降温した。ガスクロマトグラフィーにより樹脂中のキシレンが1,000ppmであることを確認して、結晶性樹脂(A−2)を得た。
<製造例3>[結晶性樹脂(A−3)の合成]
オートクレーブにキシレン150重量部を仕込み、窒素で置換した後、185℃まで昇温した。次いで、同温度でベヘニルアクリレート600重量部、スチレン400重量部、ジ−t−ブチルパーオキサイド2.3重量部及びキシレン1000重量部の混合溶液を、同温度で3時間かけて滴下し、更に同温度で1時間保持して、結晶性樹脂(A−3)のキシレン溶液を得た。次いで、得られたキシレン溶液を、1kPa以下でキシレンを除去しながら170℃に降温した。ガスクロマトグラフィーにより樹脂中のキシレンが1,000ppmであることを確認して、結晶性樹脂(A−3)を得た。
<製造例4>[結晶性樹脂(A−4)の合成]
撹拌装置、加熱冷却装置、温度計、冷却管及び窒素導入管を備えた反応容器に、1,6−ヘキサンジオール412重量部、セバシン酸687重量部、ベヘニルアルコール22重量部、重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重量部を入れ、200℃に昇温し、同温度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、次いで220℃まで昇温した後、0.007〜0.026MPaの減圧下で水を留去しながら、酸価が9.2になるまで反応させ、結晶性樹脂(A−4)を得た。
結晶性樹脂(A−1)〜(A−4)の物性値を表1に示す。
Figure 0006666936
<製造例5>[非晶性ポリビニル樹脂(B−1)の合成]
オートクレーブにキシレン80重量部を仕込み、窒素で置換した後、185℃まで昇温した。次いで、同温度でスチレン90.0重量部、n−ブチルアクリレート8.0重量部、アクリル酸2.0重量部、ジ−t−ブチルパーオキサイド0.23重量部及びキシレン35重量部の混合溶液を、同温度で3時間かけて滴下し、更に同温度で1時間保持して、非晶性ポリビニル樹脂(B−1)のキシレン溶液を得た。次いで、得られたキシレン溶液を、1kPa以下でキシレンを除去しながら170℃に降温した。ガスクロマトグラフィーにより樹脂中のキシレンが1,000ppm、モノマーが1,000ppm以下であることを確認して、非晶性ポリビニル樹脂(B−1)を得た。
<製造例6>[非晶性ポリビニル樹脂(B−2)の合成]
オートクレーブにキシレン80重量部を仕込み、窒素で置換した後、185℃まで昇温した。次いで、同温度でスチレン65.0重量部、n−ブチルアクリレート31.2重量部、アクリル酸3.8重量部、ジ−t−ブチルパーオキサイド0.23重量部及びキシレン35重量部の混合溶液を、同温度で3時間かけて滴下し、更に同温度で1時間保持して、非晶性ポリビニル樹脂(B−2)のキシレン溶液を得た。次いで、得られたキシレン溶液を、1kPa以下でキシレンを除去しながら170℃に降温した。ガスクロマトグラフィーにより樹脂中のキシレンが1,000ppm、モノマーが1,000ppm以下であることを確認して、非晶性ポリビニル樹脂(B−2)を得た。
<製造例7>[非晶性ポリビニル樹脂(B−3)の合成]
オートクレーブにキシレン80重量部を仕込み、窒素で置換した後、185℃まで昇温した。次いで、同温度でスチレン95.0重量部、n−ブチルアクリレート4.4重量部、アクリル酸0.5重量部、ジ−t−ブチルパーオキサイド0.23重量部及びキシレン35重量部の混合溶液を、同温度で3時間かけて滴下し、更に同温度で1時間保持して、非晶性ポリビニル樹脂(B−3)のキシレン溶液を得た。次いで、得られたキシレン溶液を、1kPa以下でキシレンを除去しながら170℃に降温した。ガスクロマトグラフィーにより樹脂中のキシレンが1,000ppm、モノマーが1,000ppm以下であることを確認して、非晶性ポリビニル樹脂(B−3)を得た。
<製造例8>[非晶性ポリビニル樹脂(B’−1)の合成]
オートクレーブにキシレン80重量部を仕込み、窒素で置換した後、185℃まで昇温した。次いで、同温度でスチレン100.0重量部、ジ−t−ブチルパーオキサイド0.23重量部及びキシレン35重量部の混合溶液を、同温度で3時間かけて滴下し、更に同温度で1時間保持して、非晶性ポリビニル樹脂(B’−1)のキシレン溶液を得た。次いで、得られたキシレン溶液を、1kPa以下でキシレンを除去しながら170℃に降温した。ガスクロマトグラフィーにより樹脂中のキシレンが1,000ppm、モノマーが1,000ppm以下であることを確認して、非晶性ポリビニル樹脂(B’−1)を得た。
非晶性ポリビニル樹脂(B−1)〜(B−3)及び(B’−1)の物性値を表2に示す。
Figure 0006666936
<製造例9>[非晶性ポリエステル樹脂(C−1)の合成]
冷却管、撹拌機及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562重量部、ビスフェノールA・PO3モル付加物162重量部、テレフタル酸158重量部、フマル酸1重量部、縮合触媒としてシュウ酸チタン酸カリウム2重量部を入れ、235℃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。次に180℃に冷却した後、イソフタル酸158重量部を入れ、0.5〜2.5kPaの減圧下に10時間反応させた。次いで無水トリメリット酸22部を加え、常圧密閉下1時間反応後取り出し、非晶性ポリエステル樹脂(C−1)を得た。
<製造例10>[非晶性ポリエステル樹脂(C−2)の合成]
冷却管、撹拌機及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751重量部、テレフタル酸132重量部、アジピン酸142重量部、フマル酸46重量部、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重量部、重合禁止剤としてtert−ブチルカテコール5重量部を入れ、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。更に、0.5〜2.5kPaの減圧下に10時間反応させた後取り出し、非晶性ポリエステル樹脂(C−2)を得た。
<製造例11>[ポリエステル樹脂(C0−1)の合成]
冷却管、撹拌機及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751重量部、テレフタル酸132重量部、アジピン酸142重量部、フマル酸46重量部、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重量部、重合禁止剤としてtert−ブチルカテコール5重量部を入れ、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。更に、0.5〜2.5kPaの減圧下に10時間反応させた後取り出し、ポリエステル樹脂(C0−1)を得た。
<製造例12>[ポリエステル樹脂(C0−2)の合成]
冷却管、撹拌機及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148重量部、ビスフェノールA・PO2モル付加物630重量部、テレフタル酸279重量部、フマル酸1重量部、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重量部を入れ、235℃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、非晶性ポリエステル樹脂(C0−2)を得た。
非晶性ポリエステル樹脂(C−1)、(C−2)及びポリエステル樹脂(C0−1)、(C0−2)の物性値を表3に示す。
Figure 0006666936
<製造例13>[結晶性樹脂分散液(AD−1)の製造]
撹拌装置、加熱冷却装置、冷却管及び温度計を備えた反応容器に、製造例1で製造した結晶性樹脂(A−1)15重量部及び酢酸エチル15重量部を投入し、撹拌下65℃に昇温し、同温度で30分間撹拌し結晶性樹脂を溶解させた後、1時間かけて10℃まで冷却して結晶性樹脂を微粒子状に晶析させ、更にウルトラビスコミル(アイメックス製)で湿式粉砕し、結晶性樹脂分散液(AD−1)を得た。(AD−1)中の(A−1)の体積平均粒径は0.5μm、固形分濃度は50重量%であった。
<製造例14>[非晶性ポリビニル樹脂溶液(BS−1)の製造]
撹拌装置を備えた反応容器に、非晶性ポリビニル樹脂(B−1)を50重量部、酢酸エチル50重量部を投入し、撹拌して樹脂を均一に溶解させ、非晶性ポリビニル樹脂溶液(BS−1)を得た。
<製造例15>[非晶性ポリビニル樹脂溶液(BS’−1)の製造]
撹拌装置を備えた反応容器に、非晶性ポリビニル樹脂(B’−1)を50重量部、酢酸エチル50重量部を投入し、撹拌して樹脂を均一に溶解させ、非晶性ポリビニル樹脂溶液(BS’−1)を得た。
<製造例16>[非晶性ポリエステル樹脂溶液(CS−1)の製造]
撹拌装置を備えた反応容器に、非晶性ポリエステル樹脂(C−1)を50重量部、酢酸エチル50重量部を投入し、撹拌して樹脂を均一に溶解させ、非晶性ポリエステル樹脂溶液(CS−1)を得た。
<製造例17>[非晶性ポリエステル樹脂溶液(CS−2)の製造]
撹拌装置を備えた反応容器に、非晶性ポリエステル樹脂(C−2)を50重量部、酢酸エチル50重量部を投入し、撹拌して樹脂を均一に溶解させ、非晶性ポリエステル樹脂溶液(CS−2)を得た。
<製造例18>[離型剤分散液の製造]
撹拌装置、加熱冷却装置、冷却管及び温度計を備えた反応容器に、パラフィンワックス(石油ワックス)「HNP−9」[Tr:73℃、100℃における動粘度:7mm/s、日本精鑞(株)製]10重量部、酢酸エチル15重量部を投入し、撹拌下78℃に昇温し、同温度で30分間撹拌後、1時間かけて30℃まで冷却してパラフィンワックスを微粒子状に晶析させ、更にウルトラビスコミル(アイメックス製)で湿式粉砕し、離型剤分散液を得た。得られた離型剤分散液の体積平均粒径は0.25μm、固形分濃度は50重量%であった。
<実施例1> [トナー(T−1)の作成]
結晶性樹脂(A−1)10重量部、非晶性ポリビニル樹脂(B−1)72重量部、非晶性ポリエステル樹脂(C−1)5重量部、着色剤としてカーボンブラックMA−100[三菱化学(株)製]6重量部、離型剤としてパラフィンワックス(石油ワックス)「HNP−9」6重量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[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99重量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重量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。
<実施例2> [トナー(T−2)の作成]
結晶性樹脂(A−1)10重量部、非晶性ポリビニル樹脂(B−1)72重量部、非晶性ポリエステル樹脂(C−2)5重量部、着色剤としてカーボンブラックMA−100[三菱化学(株)製]6重量部、離型剤としてパラフィンワックス(石油ワックス)「HNP−9」6重量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[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99重量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重量部をサンプルミルにて混合して、本発明のトナー(T−2)を得た。
<実施例3> [トナー(T−3)の作成]
反応容器中のイオン交換水1000重量部に、リン酸ナトリウム14重量部ならびに10重量%塩酸を4.5重量部投入し、Nパージしながら65℃で60分保温した。TK式ホモミキサー(プライミクス(株)製)を用いて、12000rpmにて攪拌しながら、イオン交換水10重量部に7.8重量部の塩化カルシウムを溶解した塩化カルシウム水溶液を一括投入し、分散安定剤を含む水系媒体を調製した。
次に別容器中に
・スチレン 65重量部
・n−ブチルアクリレート 6重量部
・アクリル酸 1重量部
・結晶性樹脂(A−1) 10重量部
・非晶性ポリエステル樹脂(C−1) 5重量部
・着色剤 カーボンブラックMA−100 6重量部
・離型剤 パラフィンワックス「HNP−9」 6重量部
を加え、上記材料を66℃に保温し、TK式ホモミキサー(プライミクス(株)製)を用いて、500rpmにて均一に溶解、分散した。これに、重合開始剤t−ブチルパーオキシラウレート(日油(株)製、商品名「パーブチルL」、分子量:272、10時間半減期温度:98.3℃、活性酸素量:5.24%)3.0重量部を溶解し、重合性単量体組成物を調製した。
反応容器中の上記水系媒体中に上記重合性単量体組成物を投入し、65℃、Nパージ下において、TK式ホモミキサーにて10000rpmで5分間攪拌し、pH5.8で造粒した。その後、パドル攪拌翼で攪拌しつつ65℃で6時間、更に90℃に昇温し、6時間反応させ、(A−1)及び(C−1)の存在下で(B−1)の合成を行った。
重合反応終了後、62℃まで1時間で冷却し、62℃で1時間保持した後、室温まで反応容器を急冷し、その後10重量%塩酸を加えpH=2とした状態で2時間攪拌しながら分散安定剤を溶解させ、トナー粒子の水性分散体を得た。そのトナー粒子の水性分散体を濾別し、更に2000重量部以上のイオン交換水で洗浄、濾別した。得られたケーキを再び、1000重量部のイオン交換水に戻し、10重量%塩酸を加えpH=1以下とした状態で2時間攪拌し洗浄、濾別した。上記と同様に更に2000重量部以上のイオン交換水で洗浄、濾別し、充分通気をした後、減圧乾燥し、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5μmのトナー粒子を得た。
ついで、トナー粒子99重量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重量部をサンプルミルにて混合して、本発明のトナー(T−3)を得た。
<実施例4> [トナー(T−4)の作成]
反応容器中のイオン交換水1000重量部に、リン酸ナトリウム14重量部ならびに10重量%塩酸を4.5重量部投入し、Nパージしながら65℃で60分保温した。TK式ホモミキサー(プライミクス(株)製)を用いて、12000rpmにて攪拌しながら、イオン交換水10重量部に7.8重量部の塩化カルシウムを溶解した塩化カルシウム水溶液を一括投入し、分散安定剤を含む水系媒体を調製した。
次に別容器中に
・スチレン 65重量部
・n−ブチルアクリレート 6重量部
・アクリル酸 1重量部
・結晶性樹脂(A−1) 10重量部
・非晶性ポリエステル樹脂(C−2) 5重量部
・着色剤 カーボンブラックMA−100 6重量部
・離型剤 パラフィンワックス「HNP−9」 6重量部
(ここで(C−2)は炭素−炭素二重結合を有するポリエステル樹脂(C0)として用いた。)
を加え、上記材料を66℃に保温し、TK式ホモミキサー(プライミクス(株)製)を用いて、500rpmにて均一に溶解、分散した。これに、重合開始剤t−ブチルパーオキシラウレート(日本油脂社製、商品名「パーブチルL」、分子量:272、10時間半減期温度:98.3℃、活性酸素量:5.24%)3.0重量部を溶解し、重合性単量体組成物を調製した。
反応容器中の上記水系媒体中に上記重合性単量体組成物を投入し、65℃、Nパージ下において、TK式ホモミキサーにて10000rpmで5分間攪拌し、pH5.8で造粒した。その後、パドル攪拌翼で攪拌しつつ65℃で6時間、更に90℃に昇温し、6時間反応させ、(A−1)の存在下で(C−2)の架橋反応及び(B−1)の合成を行った。
重合反応終了後、62℃まで1時間で冷却し、62℃で1時間保持した後、室温まで反応容器を急冷し、その後10重量%塩酸を加えpH=2とした状態で2時間攪拌しながら分散安定剤を溶解させ、トナー粒子の水性分散体を得た。そのトナー粒子の水性分散体を濾別し、更に2000重量部以上のイオン交換水で洗浄、濾別した。得られたケーキを再び、1000重量部のイオン交換水に戻し、10重量%塩酸を加えpH=1以下とした状態で2時間攪拌し洗浄、濾別した。上記と同様に更に2000重量部以上のイオン交換水で洗浄、濾別し、充分通気をした後、減圧乾燥し、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5μmのトナー粒子を得た。
ついで、トナー粒子99重量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重量部をサンプルミルにて混合して、ポリエステル樹脂(C0)が炭素−炭素結合により架橋されたポリエステル樹脂(C)を含有する本発明のトナー(T−4)を得た。
<実施例5、6> [トナー(T−5)、(T−6)の作成]
製造例13〜18で得られた分散液(AD−1)、溶液(BS−1)、(CS−1)、(CS−2)、離型剤分散液を用いて、結晶性樹脂(A−1)、非晶性ポリビニル樹脂(B−1)、非晶性ポリエステル樹脂(C−1)、(C−2)、離型剤分散液の固形分量が、それぞれ表4に記載の重量部数となるよう秤量し、以下の方法でトナーを作製した。
ビーカーに、イオン交換水95重量部、カルボキシメチルセルロースナトリウム1重量部、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの50.0重量%水溶液「エレミノールMON−7」[三洋化成工業(株)製]16.8重量部及び酢酸エチル8.9重量部を投入し、撹拌して均一に溶解した。次いで25℃に昇温し、同温度でTKオートホモミキサーを10,000rpmに撹拌しながら、結晶性樹脂分散液9.0重量部、非晶性ポリビニル樹脂溶液64.8重量部、非晶性ポリエステル樹脂溶液4.5重量部、着色剤2.7重量部、離型剤分散液5.4重量部投入し2分間撹拌した。次いでこの分散体を、撹拌装置、加熱冷却装置、冷却管及び温度計を備えた反応容器に移し、30℃で酢酸エチルの濃度が0.5重量%以下となるまで酢酸エチルを留去し、トナー粒子の水性樹脂分散体を得た。次いで洗浄、濾別し、40℃で18時間乾燥を行い、揮発分を0.5重量%以下とした。得られたトナー粒子49.5重量部と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)0.5重量部とを均一混合して、体積平均粒径(D50)が5μmの本発明のトナー(T−5)及び(T−6)を得た。
<実施例7> [トナー(T−7)の作成]
結晶性樹脂(A−2)10重量部、非晶性ポリビニル樹脂(B−1)72重量部、非晶性ポリエステル樹脂(C−1)5重量部、着色剤としてカーボンブラックMA−100[三菱化学(株)製]6重量部、離型剤としてパラフィンワックス(石油ワックス)「HNP−9」6重量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[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99重量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重量部をサンプルミルにて混合して、本発明のトナー(T−7)を得た。
<実施例8> [トナー(T−8)の作成]
反応容器中のイオン交換水1000重量部に、リン酸ナトリウム14重量部ならびに10%塩酸を4.5重量部投入し、Nパージしながら65℃で60分保温した。TK式ホモミキサー(プライミクス(株)製)を用いて、12000rpmにて攪拌しながら、イオン交換水10重量部に7.8重量部の塩化カルシウムを溶解した塩化カルシウム水溶液を一括投入し、分散安定剤を含む水系媒体を調製した。
次に別容器中に
・スチレン 65重量部
・n−ブチルアクリレート 6重量部
・アクリル酸 1重量部
・結晶性樹脂(A−3) 10重量部
・非晶性ポリエステル樹脂(C−1) 5重量部
・着色剤 カーボンブラックMA−100 6重量部
・離型剤 パラフィンワックス「HNP−9」 6重量部
を加え、上記材料を66℃に保温し、TK式ホモミキサー(プライミクス(株)製)を用いて、500rpmにて均一に溶解、分散した。これに、重合開始剤t−ブチルパーオキシラウレート(日油(株)製、商品名「パーブチルL」、分子量:272、10時間半減期温度:98.3℃、活性酸素量:5.24%)3.0重量部を溶解し、重合性単量体組成物を調製した。
反応容器中の上記水系媒体中に上記重合性単量体組成物を投入し、65℃、Nパージ下において、TK式ホモミキサーにて10000rpmで5分間攪拌し、pH5.8で造粒した。その後、パドル攪拌翼で攪拌しつつ65℃で6時間、更に90℃に昇温し、6時間反応させ、(A−3)及び(C−1)の存在下で(B−1)の合成を行った。
重合反応終了後、62℃まで1時間で冷却し、62℃で1時間保持した後、室温まで反応容器を急冷し、その後10重量%塩酸を加えpH=2とした状態で2時間攪拌しながら分散安定剤を溶解させ、トナー粒子の水性分散体を得た。そのトナー粒子の水性分散体を濾別し、更に2000重量部以上のイオン交換水で洗浄、濾別した。得られたケーキを再び、1000重量部のイオン交換水に戻し、10重量%塩酸を加えpH=1以下とした状態で2時間攪拌し洗浄、濾別した。上記と同様に更に2000重量部以上のイオン交換水で洗浄、濾別し、充分通気をした後、減圧乾燥し、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5μmのトナー粒子を得た。
ついで、トナー粒子99重量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重量部をサンプルミルにて混合して、本発明のトナー(T−8)を得た。
<実施例9> [トナー(T−9)の作成]
結晶性樹脂(A−4)10重量部、非晶性ポリビニル樹脂(B−1)72重量部、非晶性ポリエステル樹脂(C−2)5重量部、着色剤としてカーボンブラックMA−100[三菱化学(株)製]6重量部、離型剤としてパラフィンワックス(石油ワックス)「HNP−9」6重量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[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99重量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重量部をサンプルミルにて混合して、本発明のトナー(T−9)を得た。
<実施例10> [トナー(T−10)の作成]
結晶性樹脂(A−4)10重量部、非晶性ポリビニル樹脂(B−2)72重量部、非晶性ポリエステル樹脂(C−2)5重量部、着色剤としてカーボンブラックMA−100[三菱化学(株)製]6重量部、離型剤としてパラフィンワックス(石油ワックス)「HNP−9」6重量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[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99重量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重量部をサンプルミルにて混合して、本発明のトナー(T−10)を得た。
<実施例11> [トナー(T−11)の作成]
結晶性樹脂(A−4)10重量部、非晶性ポリビニル樹脂(B−3)72重量部、非晶性ポリエステル樹脂(C−2)5重量部、着色剤としてカーボンブラックMA−100[三菱化学(株)製]6重量部、離型剤としてパラフィンワックス(石油ワックス)「HNP−9」6重量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[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99重量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重量部をサンプルミルにて混合して、本発明のトナー(T−11)を得た。
<実施例12> [トナー(T−12)の作成]
非晶性ポリビニル樹脂(B−1)72重量部、非晶性ポリエステル樹脂(C0−1)5重量部を二軸混練器(栗本鉄工所製, S5KRCニーダー)に52kg/時で供給し、同時にラジカル反応開始剤としてt−ブチルペルオキシイソプロピルモノカーボネート2.0部を1kg/時で供給して160℃で6分間混練押出して架橋反応を行った。次いで、架橋反応により得た樹脂と結晶性樹脂(A−4)10重量部、着色剤としてカーボンブラックMA−100[三菱化学(株)製]6重量部、離型剤としてパラフィンワックス(石油ワックス)「HNP−9」6重量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[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99重量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重量部をサンプルミルにて混合して、本発明のトナー(T−12)を得た。
<実施例13> [トナー(T−13)の作成]
非晶性ポリビニル樹脂(B−1)72重量部、非晶性ポリエステル樹脂(C0−2)5重量部を二軸混練器(栗本鉄工所製, S5KRCニーダー)に52kg/時で供給し、同時にラジカル反応開始剤としてt−ブチルペルオキシイソプロピルモノカーボネート2.0部を1kg/時で供給して160℃で6分間混練押出して架橋反応を行った。次いで、架橋反応により得た樹脂と結晶性樹脂(A−4)10重量部、着色剤としてカーボンブラックMA−100[三菱化学(株)製]6重量部、離型剤としてパラフィンワックス(石油ワックス)「HNP−9」6重量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[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99重量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重量部をサンプルミルにて混合して、本発明のトナー(T−13)を得た。
<実施例14> [トナー(T−14)の作成]
反応容器中のイオン交換水1000重量部に、リン酸ナトリウム14重量部ならびに10重量%塩酸を4.5重量部投入し、Nパージしながら65℃で60分保温した。TK式ホモミキサー(プライミクス(株)製)を用いて、12000rpmにて攪拌しながら、イオン交換水10重量部に7.8重量部の塩化カルシウムを溶解した塩化カルシウム水溶液を一括投入し、分散安定剤を含む水系媒体を調製した。
次に別容器中に
・スチレン 65重量部
・n−ブチルアクリレート 6重量部
・アクリル酸 1重量部
・結晶性樹脂(A−4) 10重量部
・非晶性ポリエステル樹脂(C0−2) 5重量部
・着色剤 カーボンブラックMA−100 6重量部
・離型剤 パラフィンワックス「HNP−9」 6重量部
を加え、上記材料を66℃に保温し、TK式ホモミキサー(プライミクス(株)製)を用いて、500rpmにて均一に溶解、分散した。これに、重合開始剤t−ブチルパーオキシラウレート(日本油脂社製、商品名「パーブチルL」、分子量:272、10時間半減期温度:98.3℃、活性酸素量:5.24%)3.0重量部を溶解し、重合性単量体組成物を調製した。
反応容器中の上記水系媒体中に上記重合性単量体組成物を投入し、65℃、Nパージ下において、TK式ホモミキサーにて10000rpmで5分間攪拌し、pH5.8で造粒した。その後、パドル攪拌翼で攪拌しつつ65℃で6時間、更に90℃に昇温し、6時間反応させ、(A−4)の存在下で(C0−2)の架橋反応及び(B−1)の合成を行った。
重合反応終了後、62℃まで1時間で冷却し、62℃で1時間保持した後、室温まで反応容器を急冷し、その後10重量%塩酸を加えpH=2とした状態で2時間攪拌しながら分散安定剤を溶解させ、トナー粒子の水性分散体を得た。そのトナー粒子の水性分散体を濾別し、更に2000重量部以上のイオン交換水で洗浄、濾別した。得られたケーキを再び、1000重量部のイオン交換水に戻し、10重量%塩酸を加えpH=1以下とした状態で2時間攪拌し洗浄、濾別した。上記と同様に更に2000重量部以上のイオン交換水で洗浄、濾別し、充分通気をした後、減圧乾燥し、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5μmのトナー粒子を得た。
ついで、トナー粒子99重量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重量部をサンプルミルにて混合して、ポリエステル樹脂(C0)が炭素−炭素結合により架橋されたポリエステル樹脂(C)を含有する本発明のトナー(T−14)を得た。
<実施例15> [トナー(T−15)の作成]
非晶性ポリビニル樹脂(B−1)57重量部、非晶性ポリエステル樹脂(C0−2)10重量部を二軸混練器(栗本鉄工所製, S5KRCニーダー)に52kg/時で供給し、同時にラジカル反応開始剤としてt−ブチルペルオキシイソプロピルモノカーボネート2.0部を1kg/時で供給して160℃で6分間混練押出して架橋反応を行った。次いで、架橋反応により得た樹脂と結晶性樹脂(A−4)20重量部、着色剤としてカーボンブラックMA−100[三菱化学(株)製]6重量部、離型剤としてパラフィンワックス(石油ワックス)「HNP−9」6重量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[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99重量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重量部をサンプルミルにて混合して、本発明のトナー(T−15)を得た。
<比較例1> [比較トナー(T’−1)の作成]
製造例13〜18で得られた分散液(AD−1)、溶液(BS−1)、離型剤分散液を用いて、結晶性樹脂(A−1)、非晶性ポリビニル樹脂(B−1)、離型剤分散液の固形分量が、それぞれ表4に記載の重量部数となるよう秤量し、以下の方法でトナーを作製した。
Figure 0006666936
ビーカーに、イオン交換水95重量部、カルボキシメチルセルロースナトリウム1重量部、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの50.0重量%水溶液「エレミノールMON−7」[三洋化成工業(株)製]16.8重量部及び酢酸エチル8.9重量部を投入し、撹拌して均一に溶解した。次いで25℃に昇温し、同温度でTKオートホモミキサーを10,000rpmに撹拌しながら、結晶性樹脂分散液9.0重量部、非晶性ポリビニル樹脂溶液69.3重量部、着色剤2.7重量部、離型剤分散液5.4重量部投入し2分間撹拌した。次いでこの分散体を、撹拌装置、加熱冷却装置、冷却管及び温度計を備えた反応容器に移し、30℃で濃度が0.5重量%以下となるまで酢酸エチルを留去し、トナー粒子の水性樹脂分散体を得た。次いで洗浄、濾別し、40℃で18時間乾燥を行い、揮発分を0.5重量%以下とした。得られたトナー粒子49.5重量部と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)0.5重量部とを均一混合して、体積平均粒径(D50)が5μmの比較のトナー(T’−1)を得た。
<比較例2> [比較トナー(T’−2)の作成]
製造例13〜18で得られた分散液(AD−1)、溶液(BS’−1)、離型剤分散液を用いて、結晶性樹脂(A−1)、非晶性ポリビニル樹脂(B’−1)、離型剤分散液の固形分量が、それぞれ表4に記載の重量部数となるよう秤量し、比較例1と同様の方法でトナーを作製し、体積平均粒径(D50)が5μmの比較のトナー(T’−2)を得た。
<比較例3> [比較トナー(T’−3)の作成]
結晶性樹脂(A−1)10重量部、非晶性ポリビニル樹脂(B’−1)72重量部、非晶性ポリエステル樹脂(C−1)5重量部、着色剤としてカーボンブラックMA−100[三菱化学(株)製]6重量部、離型剤としてパラフィンワックス(石油ワックス)「HNP−9」6重量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[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99重量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重量部をサンプルミルにて混合して、比較のトナー(T’−3)を得た。
トナー(T−1)〜(T−15)及び比較のトナー(T’−1)〜(T’−3)について、以下の方法で低温定着性、耐ホットオフセット性、光沢、耐熱保存安定性、帯電性、画像搬送性を評価した。その結果を表4に示す。
[1]低温定着性
紙面上に0.6mg/cmとなるようトナーを均一に載せる(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)。この紙を加圧ローラーに定着速度(加熱ローラ周速)213mm/sec、定着圧力(加圧ローラ圧)1MPaの条件で通した時のコールドオフセットの発生温度を測定した。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。
[2]耐ホットオフセット性(ホットオフセット発生温度)
低温定着性と同様の装置と方法で定着評価し、定着画像へのホットオフセットの有無を目視評価した。
加圧ローラー通過後、ホットオフセットが発生した温度を耐ホットオフセット性(℃)とした。
[3]光沢
140℃で定着した画像を光沢度計(VG−1D)(日本電色社製)を用い、投光角度、受光角度をそれぞれ60°にあわせ、S、S/10の切り替えSWはSにあわせ、0調整及び標準板を用い、標準設定の後試料台に前記画像を置き、光沢を測定した。
光沢の数値が高いほど、光沢に優れることを意味する。
[4]耐熱保存性
50℃の雰囲気で1日間静置し、ブロッキングの程度を目視で判断し、下記の基準で耐熱保存性を評価した。
[評価基準]
◎:ブロッキングが発生しない
○:ブロッキングが発生するが、少しの力で容易に分散する
△:ブロッキングが発生するが、力を加えると分散する
×:ブロッキングが発生し、力を加えても分散しない
[5]帯電性
(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の共栓付ガラス瓶に入れ、これを23℃、相対湿度50%で8時間以上調湿する。
(2)ターブラーシェーカーミキサー(ウイリー・ア・バショッフェン社製)にて50rpm×20分間と60分間摩擦攪拌し、攪拌後の混合粉体0.2gを目開き20μmステンレス金網がセットされたブローオフ粉体帯電量測定装置(京セラケミカル株式会社製TB−203)に装填し、ブロー圧10KPa、吸引圧5KPaの条件で、残存フェライトキャリアの帯電量を測定し、定法によりトナーの帯電量(μC/g)を算出する。
「摩擦時間60分の帯電量/摩擦時間10分の帯電量」を計算し、これを帯電性の指標とした。
[判定基準]
◎:0.9以上
○:0.7以上0.9未満
△:0.5以上0.7未満
×:0.5未満
[6]画像搬送性
二成分現像剤として、市販モノクロ複写機[AR5030、シャープ(株)製]を用いて紙全面ベタ画像を作成し、排紙ローラーによって生じた画像搬送傷の程度をランク見本と比較して、以下の基準で画像搬送性を評価した。
ランク見本は、画像搬送傷が多いものから少ないものまでを、ランク1〜5まで並べたもので、点数が高いほど、画像搬送傷が少ないことを示す。
[評価基準]
◎:ランク5(画像搬送傷がない)
○:ランク3〜4(10〜30倍に拡大すると画像搬送傷が確認できる)
△:ランク2(画像搬送傷が部分的に確認できる)
×:ランク1(画像搬送傷が全体に確認できる)
実施例1〜15の本発明のトナーはいずれの性能評価項目でも優れた結果が得られた。
一方、非晶性ポリエステル(C)を含有していない比較例1のトナーは画像搬送性が不良
であった。また、非晶性ポリエステル(C)を含有せず、芳香族ビニルモノマー(b1)の割合が範囲外である非晶性ポリビニル樹脂(B)を使用した比較例2のトナーは低温定着性、耐熱保存性、帯電性、光沢性及び画像搬送性が不良であり、非晶性ポリエステル(C)は含有しているが、芳香族ビニルモノマー(b1)の割合が範囲外である非晶性ポリビニル樹脂(B)を使用した比較例3のトナーは低温定着性、帯電性及び画像搬送性が不良であった。
本発明のトナーバインダー及びトナーは、耐オフセット性、低温定着性、耐熱保存性に優れ、かつ帯電性、光沢性に優れ、画像搬送性に優れることから、電子写真法、静電記録法及び静電印刷法等において、静電荷像又は磁気潜像の現像に用いられる電子写真トナー、静電記録トナー及び静電印刷トナー等として有用である。

Claims (16)

  1. 結晶性樹脂(A)、非晶性ポリビニル樹脂(B)及び非晶性ポリエステル樹脂(C)を含有するトナーバインダーであって、前記結晶性樹脂(A)が結晶性ポリビニル樹脂(A5)であり、(A5)を構成する単量体中の炭素数18〜36の直鎖アルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレートの重量割合が(A5)を構成する単量体の合計重量を基準として60重量%以上であり、(B)を構成する単量体中の芳香族ビニルモノマー(b1)の重量割合が(B)を構成する単量体の合計重量を基準として50〜95重量%であるトナーバインダー。
  2. 下記の関係式(1)を満たす請求項1に記載のトナーバインダー。
    Q2/Q1≦0.50 (1)
    [式中、Q1は、0℃から150℃まで毎分10℃で昇温したときに示差走査熱量計(DSC)により測定されたトナーバインダーの第1回目の昇温過程における結晶性樹脂(A)由来の吸熱ピークに基づく吸熱量[J/g]、Q2は、示差走査熱量計(DSC)によりトナーバインダーの第1回目の昇温過程でQ1を測定した後に、150℃から0℃まで毎分10℃で冷却した後、0℃から150℃まで再び毎分10℃で昇温する第2回目の昇温過程における結晶性樹脂(A)に由来の吸熱ピークに基づく吸熱量[J/g]を表す。]
  3. 示差走査熱量計(DSC)により測定されたトナーバインダーの第1回目の昇温過程における結晶性樹脂(A)由来の吸熱ピークに基づく吸熱量Q1が、1〜30J/gである請求項2に記載のトナーバインダー。
  4. 非晶性ポリビニル樹脂(B)が、更にエステル基を有する非晶性ポリビニル樹脂であり、芳香族ビニルモノマー(b1)を除くカルボキシル基及びスルホン酸基を有しないモノマー(b2)とカルボキシル基を有するモノマー(b3)及び/又はスルホン酸基を有するモノマー(b4)とを構成単量体とする樹脂であり、結晶性樹脂(A)と非晶性ポリビニル樹脂(B)とが下記の関係式(5)を満たす請求項1〜のいずれかに記載のトナー。
    20≦X≦55 (5)
    [但し、式(5)中、X=0.61×AV−0.64×(|SP−SP|−0.5)−0.35×(|E−E|+20)−0.50×Mw/10,000+18.0である。AVは非晶性ポリビニル樹脂(B)の酸価(mgKOH/g)、SPは非晶性ポリビニル樹脂(B)の溶解度パラメータ(SP値)、SPは結晶性樹脂(A)の溶解度パラメータ、Eは非晶性ポリビニル樹脂(B)のエステル基濃度(重量%)、Eは結晶性樹脂(A)のエステル基濃度(重量%)、Mwは非晶性ポリビニル樹脂(B)の重量平均分子量を表す。]
  5. 下記の関係式(10)を満たす請求項1〜のいずれかに記載のトナーバインダー。
    10≦Tg−Tg≦30 (10)
    [式(10)中、Tgはトナーバインダーを0℃から150℃まで毎分10℃で昇温したときに示差走査熱量測定で検出される第1回目の昇温過程におけるガラス転移温度(℃)を表す。また、Tgはトナーバインダーの第1回目の昇温過程でTgを測定した後に、150℃から0℃まで毎分10℃で冷却した後、0℃から150℃まで毎分10℃で再び昇温したときに検出される第2回目の昇温過程におけるガラス転移温度(℃)を表す。]
  6. 結晶性樹脂(A)の酸価が0.01〜10mgKOH/gである請求項1〜のいずれかに記載のトナーバインダー。
  7. 結晶性樹脂(A)の重量平均分子量が3,000〜50,000である請求項1〜のいずれかに記載のトナーバインダー。
  8. 結晶性樹脂(A)中の分子量が1,500以下の成分の含有率が、(A)の重量に対して12重量%以下である請求項1〜のいずれかに記載のトナーバインダー。
  9. 結晶性樹脂(A)のキシレン不溶分が0.1〜5重量%である請求項1〜のいずれかに記載のトナーバインダー。
  10. 非晶性ポリエステル樹脂(C)が、アルコール成分(X)とカルボン酸成分(Y)とを含有する成分を重縮合して得られるポリエステル樹脂であって、アルコール成分(X)が芳香族ジオールを80モル%以上含有し、カルボン酸成分(Y)が芳香族ジカルボン酸を80モル%以上含有する請求項1〜のいずれかに記載のトナーバインダー。
  11. 非晶性ポリエステル樹脂(C)の酸価が1〜80mgKOH/gである請求項1〜10のいずれかに記載のトナーバインダー。
  12. 非晶性ポリエステル樹脂(C)が、ポリエステル樹脂(C0)が炭素−炭素結合により架橋されたポリエステル樹脂である請求項1〜11のいずれかに記載のトナーバインダー。
  13. ポリエステル樹脂(C0)が、炭素−炭素二重結合を有するポリエステル樹脂である請求項12に記載のトナーバインダー。
  14. ポリエステル樹脂(C0)が、不飽和カルボン酸成分(Y1)及び/又は不飽和アルコール成分(X1)を含有する成分を重縮合して得られるポリエステル樹脂である請求項12又は13に記載のトナーバインダー。
  15. 前記ポリエステル樹脂(C0)が、ガラス転移温度−40℃以上55℃未満のポリエステル樹脂(C1)及び/又はガラス転移温度55℃以上80℃以下のポリエステル樹脂(C2)を含むポリエステル樹脂である請求項12〜14のいずれかに記載のトナーバインダー。
  16. 請求項1〜15のいずれかに記載のトナーバインダーを含有するトナー。
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