JP7034787B2 - トナーバインダー及びトナー - Google Patents

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本発明は電子写真法、静電記録法や静電印刷法等において、静電荷像又は磁気潜像の現像に用いられるトナーバインダー及びトナーに関する。
近年、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。
トナーの定着温度を低くする手段として、結着樹脂のガラス転移点を低くする技術が一般的に使用されている。
しかしながら、ガラス転移点を低くし過ぎると、粉体の凝集(ブロッキング)が起り易くなることから、トナーの保存性が低下するのに加え、現像槽内で凝集が発生し、画像性が悪化する課題がある。そのため、ガラス転移点を下げる方法での低温定着化には限界がある。
その中で、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として、結晶性ポリエステルを使用したトナーが提案されている。(特許文献1及び2)
結着樹脂に非晶性樹脂と結晶性樹脂を併用することで、結晶性樹脂の溶融特性から、トナーの低温定着性や光沢性が向上する。
しかしながら、結晶性樹脂の含有量を増やすと樹脂強度が低下する場合があり、また溶融混練時に結晶性樹脂と結着樹脂の相溶化により結晶性樹脂が非晶化し、その結果、トナーのガラス転移点が低下することで前述と同様の課題が生じる。
これに対し、溶融混練工程後に加熱処理を行い結晶性樹脂の結晶性を再現させる方法や(特許文献3)、使用するモノマー成分を変える方法(特許文献4及び5)等が提案されている。
かかる方法ではトナーの低温定着性及び光沢性は確保できるが、耐ホットオフセット性やトナーの流動性、高温保存時の安定性である耐熱保存性が不充分であり、また帯電安定性や粉砕する際の粉砕性が低下する問題もある。
溶融懸濁法や乳化凝集法を用いて得られたシェル層で被覆する方法等も提案されているが(特許文献6~9)、結晶性樹脂がコアの結着樹脂と相溶化し、短時間では結晶の再析出が不充分なことから定着後の画像強度及び耐折り曲げ性が未だ不充分である。
特開2005-77930号公報 特開2012-98719号公報 特開2005-308995号公報 特開2012-8371号公報 特開2007-292816号公報 特開2011-197193号公報 特開2011-197192号公報 特開2011-186053号公報 特開2006-251564号公報
本発明は、低温定着性、光沢性及び耐ホットオフセット性を両立しつつ、トナーの流動性、耐熱保存性、帯電安定性、粉砕性、画像強度、耐折り曲げ性及びドキュメントオフセット性に優れ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。
本発明者らは、これらの問題点を解決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、下記2発明である。
(1)アルコール成分(x)とカルボン酸成分(y)との重縮合体である結晶性樹脂(A)を含有するトナーバインダーであって、アルコール成分(x)が炭素数2~12の直鎖又は分岐脂肪族ジオール(x1)を少なくとも2種類含有し、(x1)中で含有モル数が最も大きい成分(x1a)のモル質量と(x1a)以外の成分のうちいずれか1つの成分(x1b)のモル質量との組み合わせのうち少なくとも1つの組み合わせでモル質量の差が15未満であり、(x1)中で(x1a)以外の成分(x1b)の合計含有量が末端封止剤(a2)を除くアルコール成分(x)の合計モル数に基づいて0.05~3モル%であり、30℃から10℃/分の条件で昇温したとき40℃~100℃の範囲に示差走査熱量計(DSC)によるチャートで吸熱ピークトップを少なくとも1個有するトナーバインダー。
(2)上記のトナーバインダー及び着色剤を含有するトナー。
本発明により、低温定着性と光沢性及び耐ホットオフセット性を両立しつつ、トナーの流動性、耐熱保存性、帯電安定性、粉砕性、画像強度、耐折り曲げ性及びドキュメントオフセット性に優れ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った。
以下、本発明を詳述する。
本発明のトナーバインダーは、アルコール成分(x)とカルボン酸成分(y)との重縮合体である結晶性樹脂(A)を含有するトナーバインダーであって、アルコール成分(x)が炭素数2~12の直鎖又は分岐脂肪族ジオール(x1)を少なくとも2種類含有し、(x1)中で含有モル数が最も大きい成分(x1a)のモル質量と(x1a)以外の成分のうちいずれか1つの成分(x1b)のモル質量との組み合わせのうち少なくとも1つの組み合わせでモル質量の差が15未満であり、30℃から10℃/分の条件で昇温したとき40℃~100℃の範囲に示差走査熱量計(DSC)によるチャートで吸熱ピークトップを少なくとも1個有するトナーバインダーである。
本発明のトナーバインダーは、結晶性樹脂(A)を必須成分として含有する。そして、後で詳述するが、本発明のトナーバインダーを30℃から10℃/分の条件で昇温したとき示差走査熱量計(DSC)により測定すると吸熱ピークが示される。この吸熱ピークトップを示す温度(Tp)を40~100℃の範囲に少なくとも1つ以上有することを特徴とするトナーバインダーである。
本発明に使用する結晶性樹脂(A)は、結晶性を示し、(A)のTpが40~100℃の範囲にあれば特に限定されない。
なお、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、DSC曲線に極大があり、明確な吸熱ピークを有する樹脂をいう。
本発明におけるトナーバインダーの吸熱ピークトップを示す温度(Tp)は、40~100℃、好ましくは45~95℃、更に好ましくは50~90℃である。Tpが40℃未満であるとトナーの流動性、耐熱保存性、粉砕性、定着後の画像強度、耐折り曲げ性及びドキュメントオフセット性が悪化し、100℃を超えると低温定着性及び光沢性が悪化する。トナーバインダーの吸熱ピークトップは、好ましくは結晶性樹脂(A)由来の吸熱ピークトップである。
なお、吸熱ピークトップを示す温度とは、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、吸熱ピークが2つ以上ある場合は、少なくとも1つの吸熱ピークの吸熱ピークトップを示す温度がこの範囲にあればよい。
結晶性樹脂(A)はアルコール成分(x)と、カルボン酸成分(y)とを構成原料として、アルコール成分(x)が炭素数2~12のアルキル基を有する直鎖又は分岐脂肪族ジオール(x1)を少なくとも2種類含有し、(x1)中で含有モル数が最も大きい成分(x1a)のモル質量と(x1a)以外の成分(x1b)のモル質量との組み合わせのうち少なくとも1つの組み合わせでモル質量の差が15未満であれば、特にその化学構造は限定されない。
結晶性樹脂(A)としては、例えば結晶性ポリエステル(a11)、結晶性ポリウレタン(a12)、結晶性ポリウレア(a13)、結晶性ポリアミド(a14)及び結晶性ポリビニル(a15)等が挙げられる。これらのうち、エステル基、ウレタン基、ウレア基、アミド基、エポキシ基及びビニル基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を有するものが好ましく、アルコール成分(x)と、カルボン酸成分(y)の導入の容易さから、結晶性ポリエステル(a11)がより好ましい。またこれらの結晶性樹脂は2種以上を併用しても構わない。
より好ましい結晶性ポリエステル(a11)は、アルコール成分(x)と、カルボン酸成分(y)と反応して得られるポリエステル樹脂である。
アルコール成分(x)としては必須構成成分である炭素数2~12の直鎖又は分岐脂肪族ジオール成分(x1)、(x1)以外のジオール成分(x2)、必要により3価以上のアルコール成分(x3)が挙げられる。
炭素数2~12の直鎖又は分岐脂肪族ジオール成分(x1)としては、炭素数2~12の直鎖脂肪族ジオール成分及び炭素数2~12の分岐脂肪族ジオール成分が挙げられる。
直鎖脂肪族ジオール成分としては、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-ドデカンジオール等が挙げられる。
分岐脂肪族ジオール成分としては、2-メチル-1,4-ブタンジオール、2-メチル-1,8-オクタンジオール等が挙げられる。
これらの内、(x1)としては結晶性及び非晶樹脂との相溶性の観点から、好ましくは炭素数2~12の直鎖脂肪族ジオール成分であり、更に好ましく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、1,6-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、1,12-ドデカンジオールであり、特に好ましくは1,6-ヘキサンジオール、1,9-ノナンジオール、1,10-デカンジオールである。これらの2種以上を併用しても良いが、低温定着性の観点から、1種であることが好ましい。
なお、(x1)としては、脂環式ジオールを含まない。
(x1)以外のジオール成分(x2)としては、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、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、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)〔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)、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)、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(付加モル数1~30)、ビスフェノール化合物(ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS等)のAO(EO、PO、BO等)付加物(付加モル数2~30)、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)及びポリブタジエンジオール等が挙げられる。これらの2種以上を併用してもよい。
必要によりジオール成分(x1)~(x2)と併用される3価以上のアルコール成分(x3)としては、3価以上のポリオール、具体的には、3~8価又はそれ以上の価数のポリオールが挙げられる。
必要によりジオール成分(x1)と併用される3~8価又はそれ以上の価数のポリオールとしては、炭素数3~36の3~8価又はそれ以上の価数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;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);トリスフェノール化合物(トリスフェノールPA等)のAO付加物(付加モル数2~30);ノボラック樹脂(フェノールノボラック、クレゾールノボラック等)のAO付加物(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モノマーの共重合物等];等が挙げられる。
これらのうち好ましいものは、3~8価又はそれ以上の価数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(a11)は、前記ジオール成分(x1)に加え、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種の基を有するジオール(x1’)を構成単位としてもよい。
これらの官能基を有するジオール(x1’)を構成単位とすることにより、トナーの帯電性、耐熱保存安定性が向上する。
なお、本発明における「酸(塩)」は、酸又は酸塩を意味する。
ジオール成分(x1)と、官能基を有するジオール(x1’)と、カルボン酸成分(y)とを原料として反応して得られるポリエステル樹脂は、結晶性ポリエステル(a11)として好ましい。官能基を有するジオール(x1’)は、1種のみ用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
カルボン酸(塩)基を有するジオール(x1’)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(x1’)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(x1’)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(x1’)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]、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(x1’)のうち、トナーの帯電性及び耐熱保存安定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(x1’)及びスルホン酸(塩)基を有するジオール(x1’)である。
本発明のアルコール成分(x)は、炭素数2~12の直鎖又は分岐脂肪族ジオール(x1)を少なくとも2種類含有し、(x1)中で含有モル数が最も大きい成分(x1a)のモル質量と(x1a)以外の成分(x1b)のモル質量との組み合わせのうち少なくとも1つの組み合わせで、モル質量の差が15未満である。この条件を満たさないとトナーに使用した際の低温定着性、耐ホットオフセット性及び保存性が不良となる。
結晶性樹脂(A)を構成するアルコール成分(x)中の含有モル数が最も大きい成分(x1a)の含有量は、低温定着性及び耐ホットオフセット性の観点からアルコール成分(x)の合計モル数に基づいて、好ましくは70~99.99モル%、更に好ましくは70~99.95モル%、特に好ましくは90~99.95モル%、最も好ましくは97~99.95モル%である。
(x1a)以外の成分(x1b)の合計含有量は、低温定着性、耐ホットオフセット性及び耐熱保存性の観点からアルコール成分(x)の合計モル数に基づいて、好ましくは0.01~3モル%、更に好ましくは0.05~3モル%、最も好ましくは0.05~1モル%である。
(x1a)以外の成分(x1b)は、1種類でも2種類以上であってもよい。
アルコール成分(x)として、(x1)以外のジオール成分(x2)及び3価以上のアルコール成分(x3)を含む場合、(x2)及び(x3)の含有量の合計は、好ましくは29.5モル%以下、更に好ましくは9.5モル%以下、最も好ましくは2.5モル%以下である。
カルボン酸成分(y)としては、ジカルボン酸(y1)及び必要により3価以上のポリカルボン酸(y2)から構成されるのが好ましい。
ジカルボン酸(y1)としては脂肪族ジカルボン酸及び芳香族ジカルボン酸が挙げられる。
脂肪族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、ドデカン二酸等のドデカンジカルボン酸、オクタデカンジカルボン酸、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〕が挙げられる。
芳香族ジカルボン酸としては、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、4,4’-ビフェニルジカルボン酸等)等が挙げられる。これらの2種以上を併用してもよい。
3価以上のカルボン酸成分(y2)としては、3~6価又はそれ以上の価数のポリカルボン酸が挙げられる。3~6価又はそれ以上の価数のポリカルボン酸として、例えば、炭素数9~20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)、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)、不飽和カルボン酸のビニル重合体[数平均分子量(Mn):450~10,000](スチレン/マレイン酸共重合体、スチレン/アクリル酸共重合体、及びスチレン/フマル酸共重合体等)等が挙げられる。数平均分子量(Mn)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により求められる。
これらカルボン酸の中では、結晶性の観点から、好ましくは脂肪族ジカルボン酸であり、更に好ましくは炭素数2~50の脂肪族ジカルボン酸であり、特に好ましくは炭素数4~12の脂肪族ジカルボン酸であり、最も好ましくはアジピン酸、セバシン酸、ドデカン二酸である。
また、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)を共重合したものを用いる場合、芳香族ジカルボン酸の共重合量としては20モル%以下が好ましい。
なお、ジカルボン酸又は3価以上のポリ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。
結晶性ポリウレタン(a12)
結晶性ポリウレタン(a12)としては、前記の結晶性ポリエステル(a11)とジイソシアネート(v2)との重付加物、及び前記の結晶性ポリエステル(a11)と前記アルコール成分(x)とジイソシアネート(v2)との重付加物等が挙げられる。
結晶性ポリエステル(a11)とジイソシアネート(v2)との重付加物とする結晶性ポリウレタン(a12)は、結晶性ポリエステル(a11)とジイソシアネート(v2)とを反応させることにより得ることができる。結晶性ポリエステル(a11)とジオール成分(x1)~(x3)とジイソシアネート(v2)との重付加物とする結晶性ポリウレタン(a12)は、結晶性ポリエステル(a11)とジオール成分(x1)~(x3)とジイソシアネート(v2)とを反応させることにより得ることができる。
また、前記ジオール成分(x1)~(x3)に加え、前記の官能基を有するジオール(x1’)を構成単位とすることにより、トナーの帯電性、耐熱保存安定性が向上する。
ジイソシアネート(v2)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。
炭素数6~20の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)、粗製ジアミノフェニルメタンジイソシアネート(粗製MDI)等が挙げられる。
炭素数2~18の脂肪族ジイソシアネートとしては、炭素数2~18の鎖状脂肪族ジイソシアネート及び炭素数3~18の環状脂肪族ジイソシアネート等が挙げられる。
炭素数2~18の鎖状脂肪族ジイソシアネートとしては、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)、ドデカメチレンジイソシアネート、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、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及びこれらの混合物等が挙げられる。
炭素数3~18の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オキサゾリドン基からなる群から選ばれる少なくとも1つの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(v2)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(a13)
結晶性ポリウレア(a13)としては、前記結晶性ポリエステル(a11)とジアミン(z)とジイソシアネート(v2)との重付加物等が挙げられる。このような結晶性ポリウレア(a13)は、結晶性ポリエステル(a11)とジアミン(z)とジイソシアネート(v2)とを反応させることにより得ることができる。
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(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、非置換芳香族ジアミン、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。
非置換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(a14)
結晶性ポリアミド(a14)としては、前記結晶性ポリエステル(a11)と前記ジアミン(z)とジカルボン酸成分(y)との重縮合物等が挙げられる。このような結晶性ポリアミド(a14)は、結晶性ポリエステル(a11)と、上記ジアミン(z)と、ジカルボン酸成分とを反応させることにより得ることができる。
結晶性ポリビニル樹脂(a15)
結晶性ポリビニル樹脂(a15)としては、重合性二重結合を有するエステルを単独重合又は共重合した重合体が挙げられる。
重合性二重結合を有するエステルとしては、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、ジアリルフタレート、ジアリルアジペート、イソプロペニルアセテート、ビニルメタクリレート、メチル-4-ビニルベンゾエート、シクロヘキシルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、ビニルメトキシアセテート、ビニルベンゾエート、エチル-α-エトキシアクリレート、炭素数1~50の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)アクリレート及びエイコシル(メタ)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化合物(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[多価アルコールのポリ(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。
結晶性ポリビニル樹脂(a15)は、重合性二重結合を有するエステルに加え、以下の単量体(w1)~(w9)等の化合物を構成単量体とすることができる。
単量体(w1)重合性二重結合を有する炭化水素:
例えば、以下の(w11)重合性二重結合を有する脂肪族炭化水素と(w12)重合性二重結合を有する芳香族炭化水素が挙げられる。
(w11)重合性二重結合を有する脂肪族炭化水素:
例えば、以下の(w111)と(w112)が挙げられる。
(w111)重合性二重結合を有する鎖状炭化水素:炭素数2~30のアルケン(例えばイソプレン、1,4-ペンタジエン、1,5-ヘキサジエン及び1,7-オクタジエン等)。
(w112)重合性二重結合を有する環状炭化水素:炭素数6~30のモノ又はジシクロアルケン(例えばシクロヘキセン、ビニルシクロヘキセン及びエチリデンビシクロヘプテン等)及び炭素数5~30のモノ又はジシクロアルカジエン[例えば(ジ)シクロペンタジエン等]等。
(w12)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。
(w2)カルボキシル基と重合性二重結合を有する単量体及びそれらの塩:
炭素数3~15の不飽和モノカルボン酸{例えば(メタ)アクリル酸[「(メタ)アクリル」は、アクリル又はメタクリルを意味する。]、クロトン酸、イソクロトン酸及び桂皮酸等};炭素数3~30の不飽和ジカルボン酸(無水物)[例えば(無水)マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、(無水)シトラコン酸及びメサコン酸等];及び炭素数3~10の不飽和ジカルボン酸のモノアルキル(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)等。
カルボキシル基と重合性二重結合を有する単量体の塩を構成する塩としては、例えばアルカリ金属塩(ナトリウム塩及びカリウム塩等)、アルカリ土類金属塩(カルシウム塩及びマグネシウム塩等)、アンモニウム塩、アミン塩及び4級アンモニウム塩等が挙げられる。
アミン塩としては、アミン化合物であれば特に限定されないが、例えば1級アミン塩(エチルアミン塩、ブチルアミン塩及びオクチルアミン塩等)、2級アミン(ジエチルアミン塩及びジブチルアミン塩等)、3級アミン(トリエチルアミン塩及びトリブチルアミン塩等)が挙げられる。4級アンモニウム塩としては、テトラエチルアンモニウム塩、トリエチルラウリルアンモニウム塩、テトラブチルアンモニウム塩及びトリブチルラウリルアンモニウム塩等が挙げられる。
カルボキシル基と重合性二重結合を有する単量体の塩としては、アクリル酸ナトリウム、メタクリル酸ナトリウム、マレイン酸モノナトリウム、マレイン酸ジナトリウム、アクリル酸カリウム、メタクリル酸カリウム、マレイン酸モノカリウム、アクリル酸リチウム、アクリル酸セシウム、アクリル酸アンモニウム、アクリル酸カルシウム及びアクリル酸アルミニウム等が挙げられる。
(w3)スルホ基と重合性二重結合を有する単量体及びそれらの塩:
炭素数2~14のアルケンスルホン酸(例えばビニルスルホン酸、(メタ)アリルスルホン酸及びメチルビニルスルホン酸等);スチレンスルホン酸及びこのアルキル(炭素数2~24)誘導体(例えばα-メチルスチレンスルホン酸等;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[例えばスルホプロピル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシ-3-(メタ)アクリロキシプロピルスルホン酸、2-(メタ)アクリロイルオキシエタンスルホン酸及び3-(メタ)アクリロイルオキシ-2-ヒドロキシプロパンスルホン酸等];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[例えば2-(メタ)アクリロイルアミノ-2,2-ジメチルエタンスルホン酸、2-(メタ)アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸及び3-(メタ)アクリルアミド-2-ヒドロキシプロパンスルホン酸等];アルキル(炭素数3~18)アリルスルホコハク酸(例えばプロピルアリルスルホコハク酸、ブチルアリルスルホコハク酸、2-エチルヘキシル-アリルスルホコハク酸等);ポリ[n(重合度。以下同様。)=2~30]オキシアルキレン(オキシエチレン、オキシプロピレン及びオキシブチレン等。オキシアルキレンは単独又は併用でもよく、併用する場合、付加形式はランダム付加でもブロック付加でもよい。)モノ(メタ)アクリレートの硫酸エステル[例えばポリ(n=5~15)オキシエチレンモノメタクリレート硫酸エステル及びポリ(n=5~15)オキシプロピレンモノメタクリレート硫酸エステル等];及びこれらの塩等が挙げられる。
なお、塩としては、(w2)カルボキシル基と重合性二重結合を有する単量体の塩を構成する塩として例示したものが挙げられる。
(w4)ホスホノ基と重合性二重結合を有する単量体及びその塩:
(メタ)アクリロイルオキシアルキルリン酸モノエステル(アルキル基の炭素数1~24)(例えば2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリロイルホスフェート及びフェニル-2-アクリロイロキシエチルホスフェート等)、(メタ)アクリロイルオキシアルキルホスホン酸(アルキル基の炭素数1~24)(例えば2-アクリロイルオキシエチルホスホン酸等)。
なお、塩としては、(w2)カルボキシル基と重合性二重結合を有する単量体を構成する塩として例示したもの挙げられる。
(w5)ヒドロキシル基と重合性二重結合を有する単量体:
ヒドロキシスチレン、N-メチロール(メタ)アクリルアミド、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、(メタ)アリルアルコール、クロチルアルコール、イソクロチルアルコール、1-ブテン-3-オール、2-ブテン-1-オール、2-ブテン-1,4-ジオール、プロパルギルアルコール、2-ヒドロキシエチルプロペニルエーテル及び庶糖アリルエーテル等。
(w6)重合性二重結合を有する含窒素単量体:
例えば、(w61)アミノ基と重合性二重結合を有する単量体、(w62)アミド基と重合性二重結合を有する単量体、(w63)ニトリル基と重合性二重結合を有する炭素数3~10の単量体、(w64)ニトロ基と重合性二重結合を有する炭素数8~12の単量体等が挙げられる。
(w61)アミノ基と重合性二重結合を有する単量体:
アミノエチル(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、t-ブチルアミノエチルメタクリレート、N-アミノエチル(メタ)アクリルアミド、(メタ)アリルアミン、モルホリノエチル(メタ)アクリレート、4-ビニルピリジン、2-ビニルピリジン、クロチルアミン、N,N-ジメチルアミノスチレン、メチル-α-アセトアミノアクリレート、ビニルイミダゾール、N-ビニルピロール、N-ビニルチオピロリドン、N-アリールフェニレンジアミン、アミノカルバゾール、アミノチアゾール、アミノインドール、アミノピロール、アミノイミダゾール、アミノメルカプトチアゾール及びこれらの塩等。
(w62)アミド基と重合性二重結合を有する単量体:
(メタ)アクリルアミド、N-メチル(メタ)アクリルアミド、N-ブチルアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、N-メチロール(メタ)アクリルアミド、N,N’-メチレン-ビス(メタ)アクリルアミド、桂皮酸アミド、N,N-ジメチルアクリルアミド、N,N-ジベンジルアクリルアミド、メタクリルホルムアミド、N-メチル-N-ビニルアセトアミド及びN-ビニルピロリドン等。
(w63)ニトリル基と重合性二重結合を有する炭素数3~10の単量体:
(メタ)アクリロニトリル、シアノスチレン及びシアノアクリレート等。
(w64)ニトロ基と重合性二重結合を有する炭素数8~12の単量体:
ニトロスチレン等。
(w7)エポキシ基と重合性二重結合を有する炭素数6~18の単量体:
グリシジル(メタ)アクリレート及びp-ビニルフェニルフェニルオキサイド等。
(w8)ハロゲン元素と重合性二重結合を有する炭素数2~16の単量体:
塩化ビニル、臭化ビニル、塩化ビニリデン、アリルクロライド、クロロスチレン、ブロムスチレン、ジクロロスチレン、クロロメチルスチレン、テトラフルオロスチレン及びクロロプレン等。
(w9)重合性二重結合を有するエーテル、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:
例えば、(w91)重合性二重結合を有する炭素数3~16のエーテル、(w92)重合性二重結合を有する炭素数4~12のケトン、(w93)重合性二重結合を有する炭素数2~16の含硫黄化合物等が挙げられる。
(w91)重合性二重結合を有する炭素数3~16のエーテル:
ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルプロピルエーテル、ビニルブチルエーテル、ビニル-2-エチルヘキシルエーテル、ビニルフェニルエーテル、ビニル-2-メトキシエチルエーテル、メトキシブタジエン、ビニル-2-ブトキシエチルエーテル、3,4-ジヒドロ-1,2-ピラン、2-ブトキシ-2’-ビニロキシジエチルエーテル、アセトキシスチレン及びフェノキシスチレン等が挙げられる。
(w92)重合性二重結合を有する炭素数4~12のケトン:
ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン及びビニルフェニルケトン等が挙げられる。
(w93)重合性二重結合を有する炭素数2~16の含硫黄化合物:
ジビニルサルファイド、p-ビニルジフェニルサルファイド、ビニルエチルサルファイド、ビニルエチルスルホン、ジビニルスルホン及びジビニルスルホキサイド等が挙げられる。
本発明の結晶性樹脂(A)は、示差走査熱量計(DSC)により測定される、DSCによるチャートで、トナーバインダーを30℃から10℃/分の条件で180℃まで昇温した際の第1回目の昇温過程の吸熱ピークの吸熱量をS(J/g)、10℃/分の条件で0℃まで冷却後、10℃/分の条件で180℃まで昇温した際の第2回目の昇温過程の吸熱ピークの吸熱量をS(J/g)とするとき、昇温時の吸熱ピークの吸熱量SとSが下記の関係式(1)を満たすことがトナーの低温定着性、流動性、耐熱保存性、粉砕性及び定着後の画像強度、耐折り曲げ性及びドキュメントオフセット性の観点から好ましい。
35≦(S/S)×100≦100 (1)
本発明において、結晶性樹脂(A)及びトナーバインダー等を、DSCにより測定する際の昇温・冷却条件としては、以下の過程からなる。(1)30℃から10℃/分の条件で180℃まで昇温する(第1回目の昇温過程)。(2)次いで、180℃で10分間放置後、10℃/分の条件で0℃まで冷却する(第1回目の冷却過程)。(3)次いで、0℃で10分間放置した後、10℃/分の条件で180℃まで昇温する(第2回目の昇温過程)。
結晶性樹脂(A)の吸熱ピークが2つ以上ある場合は、S、S共にそれらを合算した吸熱量で計算する。
吸熱ピークの吸熱量(面積)は、ピークの谷の箇所にてベースラインに対して垂直に線を引いて分割し、その分割線によって分けられた面積を用いて計算する。
なお、ピークが特定できれば、結晶性樹脂(A)ではなく、トナーバインダー又はトナーを試料に用いてDSCを測定しても差し支えない。
またトナーバインダー又はトナーを試料に用いた場合、結晶性樹脂(A)の吸熱ピークが結晶性樹脂(A)ではない吸熱ピークと重なる場合は、各々のピークに分解して結晶性樹脂(A)の吸熱ピークの吸熱量を求める。なお、トナーバインダーに更に配合する原料のうち、ワックス等の結晶性の原料は吸熱ピークを発現する場合がある。
関係式(1)の(S/S)×100の値はより好ましくは40~99、更に好ましくは50~98である。
第2回目の昇温過程における結晶性樹脂(A)の吸熱ピークの吸熱量(J/g)は好ましくは1~30J/g、より好ましくは2~25J/g、更に好ましくは3~20J/gである。低温定着性及び光沢性の観点から、結晶性樹脂(A)の吸熱熱量は1J/g以上が好ましく、耐ホットメルト性の観点から30J/g以下が好ましい。
結晶性樹脂(A)が、関係式(1)を満たすためには、(A)の構成成分として、好ましくはアルコール成分(x)として炭素数2~12の直鎖又は分岐脂肪族ジオール(x1)を含み、カルボン酸成分(y)として炭素数4~12の脂肪族ジカルボン酸を含み、並びにアルコール成分(x)として長鎖アルキルモノアルコール(好ましくは炭素数18~42)及びカルボン酸成分(y)として長鎖アルキルモノカルボン酸(好ましくは炭素数18~42)からなる群から選ばれる化合物を含む。
結晶性樹脂(A)の重量平均分子量(以下、重量平均分子量をMwと略称することがある。)は、低温定着性及び光沢性の観点から、8,000~150,000が好ましく、更に好ましくは10,000~110,000、特に好ましくは12,000~100,000である。
なお、Mwと数平均分子量(本明細書中、Mnとも記載する)は結晶性樹脂(A)をテトラヒドロフラン(THF)に溶解し、それを試料溶液として、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される。
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)
本発明のトナーバインダーは、アルコール成分(x)とカルボン酸成分(y)とを構成原料とするポリエステル樹脂(B)を含有することが耐ホットオフセット性、帯電性、定着画像の熱安定性の観点から好ましい。
非晶性ポリエステル樹脂(B)と結晶性樹脂(A)との重量比(B/A)はトナーの流動性、耐熱保存性、粉砕性、定着後の画像強度、低温定着性及び光沢性の観点から好ましくは50/50~95/5、より好ましくは60/40~92/8、更に好ましくは70/30~90/10である。非晶性ポリエステル樹脂(B)と結晶性樹脂(A)とを上記割合で含む混合物は、本発明のトナーバインダーとして好ましい。つまり本発明のトナーバインダーにおける非晶性ポリエステル樹脂(B)と結晶性樹脂(A)との重量比(B/A)は、上記範囲であることが好ましい。
本発明においては、非晶性ポリエステル樹脂(B)のガラス転移点(Tg+30)(℃)が結晶性樹脂(A)の吸熱ピークトップを示す温度Tp(℃)と同じ又は高い場合は(Tg+30)の温度において、(Tg+30)がTpより低い場合はTpの温度において、好ましくはトナーバインダーの全体又は一部分に濁りがあり更に好ましくはトナーバインダーの一部に濁りがある。
非晶性ポリエステル樹脂(B)と結晶性樹脂(A)を混合した混合物を、(Tg+30)の温度(℃)が結晶性樹脂(A)の吸熱ピークトップを示す温度Tp(℃)より同じ又は高い場合は(Tg+30)の温度において、また(Tg+30)がTpより低い場合はTpの温度において目視で観察した際に、混合物全体又は一部分に濁りがあることが好ましい。濁りがあると結晶性樹脂(A)が非晶性ポリエステル樹脂(B)に完全に相溶化していないことを意味し、冷却した際に結晶性樹脂(A)が再結晶し易くなることから好ましい。
なお、結晶性樹脂(A)の吸熱ピークが2つ以上ある場合は、それらの中で最も高い吸熱ピークトップを示す温度をこの場合のTpとする。
非晶性ポリエステル樹脂(B)と結晶性樹脂(A)を混合する方法は特に規定されず、例えば、非晶性ポリエステル樹脂(B)と結晶性樹脂(A)を溶融混練機で混合する方法、溶剤等で溶解させて混合しその後に溶剤を除去する方法、非晶性ポリエステル樹脂(B)の製造時に結晶性樹脂(A)を混合する方法等がある。混合する温度は樹脂粘度の観点から100~200℃が好ましく、110~190℃が更に好ましい。
本発明のトナーバインダーは、例えば、上記のように結晶性樹脂(A)と非晶性ポリエステル樹脂(B)とを混合することにより得ることができる。
以下において、「非晶性ポリエステル樹脂(B)に対して相溶しないセグメント(a2)」を「非晶性ポリエステル樹脂(B)に対して相溶しない末端封止剤(a2)」とし、「セグメント(a2)」を「末端封止剤(a2)」とする。
結晶性樹脂(A)は、少なくとも2種以上のセグメントが化学結合された樹脂であって、非晶性ポリエステル樹脂(B)に対して相溶する結晶性セグメント(a1)と、非晶性ポリエステル樹脂(B)に対して相溶しないセグメント(a2)とが化学結合された樹脂であるものが好ましい。本明細書中、非晶性ポリエステル樹脂(B)に対して相溶する結晶性セグメント(a1)を、単にセグメント(a1)又は結晶性セグメント(a1)ともいう。非晶性ポリエステル樹脂(B)に対して相溶しないセグメント(a2)を、単にセグメント(a2)ともいう。
なお、本発明において、セグメント(a1)及びセグメント(a2)は、互いに反応する末端基を有する化合物である。
本発明において非晶性ポリエステル樹脂(B)に対して相溶しないとは、非晶性ポリエステル樹脂(B)と各セグメントを混合し、室温においてその混合物を目視で観察した際に、混合物全体又は一部分に濁りがあることをいう。混合する方法及び判断方法としては、非晶性ポリエステル樹脂(B)と各セグメントとを溶剤中で加熱しながら溶解させて混合し、その後に溶剤を除去することで得た混合物100mgをスライドガラス(76mm×26mm)上で130℃で10分加熱して溶融させた後室温まで空冷し、そのときの混合物の濁りを目視で観察した。
また、結晶性セグメント(a1)としては、上記に説明した、結晶性ポリエステル(a11)、結晶性ポリウレタン(a12)、結晶性ポリウレア(a13)、結晶性ポリアミド(a14)、結晶性ポリビニル(a15)等が挙げられる。
樹脂(B)に対して相溶しないセグメント(a2)としては、非晶性ポリエステル樹脂(B)に相溶しない化合物であれば特に限定しない。非晶性ポリエステル樹脂(B)に相溶しない化合物として、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、炭素数18~42の長鎖アルキルモノカルボン酸等である。セグメント(a2)としては、このような化合物から構成される構造が好ましい。炭素数18~42の長鎖アルキルモノアルコールとして、例えば、ベヘニルアルコール、ステアリルアルコール等が好ましい。
非晶性ポリエステル樹脂(B)の溶解性パラメーターをSP、セグメント(a1)の溶解性パラメーターをSPa1、セグメント(a2)の溶解性パラメーターをSPa2とすると、セグメント(a1)とセグメント(a2)が下記の関係式(2)と(3)の両方を満たすことが好ましい。
|SPa1-SP|≦2.0(cal/cm1/2 (2)
|SPa2-SP|≧2.0(cal/cm1/2 (3)
上記式中、SPa1はセグメント(a1)のSP値、SPa2はセグメント(a2)のSP値、SPは非晶性ポリエステル樹脂(B)のSP値を示す。
ここで、結晶性樹脂(A)が、セグメント(a1)とセグメント(a2)とが縮合によって化学結合された樹脂である場合には次のようにSP値を計算する。
エステル結合を形成する縮合である場合、セグメント(a1)とセグメント(a2)の結合部分は脱水縮合してできたものと考えて、セグメント(a1)とセグメント(a2)のSP値をそれぞれ計算する。
アミド結合を形成する縮合である場合、セグメント(a1)とセグメント(a2)の結合部分は脱水縮合してできたものと考えて、セグメント(a1)とセグメント(a2)のSP値をそれぞれ計算する。
関係式(2)の左辺の値は、非晶性ポリエステル樹脂(B)とセグメント(a1)の相溶性の観点から好ましくは2.0以下であり、より好ましくは0.1~1.9である。
同様に、関係式(4)の左辺の値は、非晶性ポリエステル樹脂(B)とセグメント(a2)の相溶性の観点から好ましくは2.0以上であり、より好ましくは2.1以上である。関係式(3)の左辺の上限は、4.0以下が好ましく、3.5以下がより好ましい。
関係式(2)及び(3)を両方満たすことにより、結晶性樹脂(A)による加熱時の過疎化と冷却時の再結晶とが起こりやすくなり、低温定着性、光沢性、トナーの流動性、耐熱保存性、定着後の画像強度、耐折り曲げ性が向上する。
なお、本発明における結晶性セグメント(a1)及びセグメント(a2)のSP値(SPa1、SPa2)[単位は(cal/cm1/2]は、Fedorsによる方法[Polym.Eng.Sci.14(2)152,(1974)]に従って求めた。
好ましい本発明の結晶性樹脂(A)は、同一分子内に少なくともセグメント(a1)とセグメント(a2)が化学結合されていることが好ましい。また、結晶性樹脂(A)は、エステル基、ウレタン基、ウレア基、アミド基、エポキシ基、及び、ビニル基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を有することが好ましい。
また、1種のセグメント(a1)と1種のセグメント(a2)の組み合わせ以外に、3種以上のセグメントを含む場合でもよく、セグメント(a1)とセグメント(a2)は直接化学結合してもよいし、セグメント(a1)とセグメント(a2)以外のセグメント(a3)を介して結合してもよい。
このセグメント(a3)としては、例えば、非晶性ポリエステル樹脂(B)に対して相溶する非結晶性のセグメントが挙げられる。
従って、3種以上のセグメントを含む場合としては、例えば、1種のセグメント(a1)と1種のセグメント(a2)と1種のセグメント(a3)の組み合わせ、2種のセグメント(a1)と1種のセグメント(a2)の組み合わせ、1種のセグメント(a1)と2種のセグメント(a2)の組み合わせ等が挙げられる。ここで、2種以上のセグメントの一例として、化学構造の種類(例えば、ポリエステル)が同じであっても分子量やその他の物性が異なる場合が挙げられる。
化学結合は、低温定着性の観点からエステル基、ウレタン基、ウレア基、アミド基、及びエポキシ基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基であることが好ましく、同様の観点からエステル基及びウレタン基が更に好ましい。
本発明においては、結晶性樹脂(A)中のセグメント(a1)とセグメント(a2)とが、エステル基、ウレタン基、ウレア基、アミド基及びエポキシ基からなる群から選ばれる1種類以上の官能基で結合されていることが好ましい。このようにセグメント(a1)とセグメント(a2)とが、エステル基、ウレタン基、ウレア基、アミド基及びエポキシ基からなる群から選ばれる1種類以上の官能基で結合されてなる結晶性樹脂(A)は、本発明における結晶性樹脂(A)として好ましい。
本発明のトナー及びトナーバインダーに使用する非晶性ポリエステル樹脂(B)は、アルコール成分(X)とカルボン酸成分(Y)とを原料として反応して得られるポリエステル樹脂であり、結晶性樹脂(A)を除くものあればその樹脂の組成は特に限定されない。アルコール成分(X)は、好ましくはジオール等のポリオール成分である。
非晶性ポリエステル樹脂(B)は変性していてもよく、その変性樹脂としては、ウレタン基、ウレア基、アミド基、エポキシ基及びビニル基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を有する変性樹脂であってもよい。
ポリエステル樹脂(B)として、例えば非晶性のポリエステル樹脂(B1)、非晶性のスチレン(共)重合体のポリエステル変性樹脂(B2)、非晶性のエポキシ樹脂のポリエステル変性樹脂(B3)、非晶性のウレタン樹脂のポリエステル変性樹脂(B4)及び非晶性のウレア樹脂のポリエステル変性樹脂(B5)が挙げられる。このうち、ポリエステル樹脂(B)として、好ましくは非晶性のポリエステル樹脂(B1)である。
なお、本発明における「非晶性」とは前述のDSC測定の第1回目の昇温過程において、DSC曲線に極大がなく、明確な吸熱ピークを有さない樹脂をいう。
非晶性のポリエステル樹脂(B1)は、アルコール成分(X)とカルボン酸成分(Y)を原料として反応して得られるポリエステル樹脂である。
非晶性のポリエステル樹脂(B1)を構成するポリオール成分としては結晶性ポリエステル(a11)で使用するジオール成分(x1)~(x3)と同様のものを使用できる。また必要に応じて、ジオール成分(x1)~(x3)と共に、3価以上のポリオール(x4)及びモノオール(x5)も使用することができる。3価以上のポリオールとして、結晶性ポリエステル(a11)で使用される3価以上のポリオールと同じものを使用することができる。
モノオール(x5)としては炭素数1~30のアルカノール(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等)等が挙げられる。
そのうち、アルコール成分(X)として、低温定着性と耐ホットオフセット性の観点から、炭素数2~12のアルキレングリコール、ビスフェノール化合物のポリオキシアルキレンエーテル(AO単位の数2~30)[ビスフェノールAのAO付加物(付加モル数2~30)]、3~8価又はそれ以上の価数の多価脂肪族アルコール、及びノボラック樹脂のポリオキシアルキレンエーテル(AO単位の数2~30)[ノボラック樹脂のAO付加物(付加モル数2~30)]が好ましい。
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、ビスフェノール化合物のポリオキシアルキレンエーテル(AO単位の数2~5)、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、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。
非晶性樹脂とするために、直鎖型ジオールの含有率は使用するジオール成分(x1)~(x3)の70モル%以下が好ましく、更に好ましくは60モル%以下である。また、非晶性のポリエステル樹脂(B1)を構成するアルコール成分(X)において、ジオール成分(x1)が90~100モル%であることが好ましい。
非晶性のポリエステル樹脂(B1)を構成するカルボン酸成分(Y)としては結晶性ポリエステル(a11)で使用するジカルボン酸成分(y1)同様のものを使用できる。また必要に応じて、ジカルボン酸成分(y1)と共に、3価以上のポリカルボン酸(y2)及びモノカルボン酸(y3)も使用することができる。3価以上のポリカルボン酸として、結晶性ポリエステル(a11)で使用される3価以上のポリカルボン酸と同じものを使用することができる。
モノカルボン酸(y3)の内、脂肪族(脂環式を含む)モノカルボン酸としては、炭素数1~30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、メリシン酸等)、炭素数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、リノール酸等)などが挙げられる。(x1)のうち芳香族モノカルボン酸としては、炭素数7~36の芳香族モノカルボン酸(安息香酸、メチル安息香酸、p-t-ブチル安息香酸、フェニルプロピオン酸、及びナフトエ酸等)などが挙げられる。
これらのカルボン酸成分のうち、低温定着性と耐ホットオフセット性の両立の観点から、安息香酸、炭素数2~50のアルカンジカルボン酸、炭素数4~50のアルケンジカルボン酸、炭素数8~20の芳香族ジカルボン酸、炭素数9~20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)が好ましい。
更に好ましくは、安息香酸、アジピン酸、炭素数16~50のアルケニルコハク酸、テレフタル酸、イソフタル酸、マレイン酸、フマル酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、及びこれらの2種以上の併用であり、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2種以上の併用である。
また、これらのカルボン酸の無水物や低級アルキルエステルも、同様に好ましい。
非晶性ポリエステル樹脂(B)のガラス転移点(Tg)は、低温定着性、光沢性及びトナーの流動性、耐熱保存性、定着後の画像強度、耐折り曲げ性、ドキュメントオフセット性の観点から、40~75℃が好ましく、更に好ましくは45~72℃、特に好ましくは50~70℃である。
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。
非晶性のポリエステル樹脂(B1)のMwは、低温定着性、光沢性及びトナーの流動性、耐熱保存性、粉砕性、定着後の画像強度、耐折り曲げ性、ドキュメントオフセット性の観点から、2,000~200,000が好ましく、更に好ましくは2,500~150,000、特に好ましくは3,000~120,000である。
非晶性ポリエステル樹脂(B)のMw及びMnは、上述した結晶性樹脂(A)と同様の方法でGPCにより求められる。
非晶性ポリエステル樹脂(B)の酸価は、低温定着性、光沢性及びトナーの流動性、耐熱保存性、帯電安定性、粉砕性、定着後の画像強度、耐折り曲げ性、ドキュメントオフセット性の観点から、30mgKOH/g以下が好ましく、より好ましくは20mgKOH/g以下であり、更に好ましくは15mgKOH/g以下である。
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。
非晶性ポリエステル樹脂(B)の酸価を小さくする手法は特に限定されないが、例えば、分子量を上げる、ハーフエステル化するための無水トリメリット酸の仕込量を減らす、末端をモノアルコール等でキャップする、3官能以上の酸又はアルコール等で架橋反応を行う、ウレタン等の仕込みの酸及びアルコール比率を調整してアルコールを少し過剰量にして末端官能基をアルコールにする、等が挙げられる。
非晶性ポリエステル樹脂(B)の水酸基価は、低温定着性、光沢性及びトナーの流動性、耐熱保存性、帯電安定性、粉砕性、定着後の画像強度、耐折り曲げ性、ドキュメントオフセット性の観点から、60mgKOH/g以下が好ましく、より好ましくは50mgKOH/g以下である。
本発明において、水酸基価はJIS K0070に規定の方法で測定することができる。
非晶性ポリエステル樹脂(B)の水酸基価を少なくする手法は特に限定されないが、例えば、分子量を上げる、末端をモノカルボン酸等でキャップする、3官能以上の酸又はアルコール等で架橋反応を行う、ウレタン等の仕込みの酸及びアルコール比率を調整して酸を少し過剰量にして末端官能基を酸にする、等が挙げられる。
非晶性ポリエステル樹脂(B)の分子量1,000以下の分子の含有量は、トナーの流動性、耐熱保存性、帯電安定性、粉砕性、定着後の画像強度、耐折り曲げ性、ドキュメントオフセット性の観点から、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより非晶性ポリエステル樹脂(B)の分子量を測定した場合のピーク面積で表した場合に、全ピーク面積の10%以下が好ましく、より好ましくは8%以下であり、更に好ましくは6%以下である。特に好ましくは4%以下であり、最も好ましくは2%以下である。非晶性ポリエステル樹脂(B)に含まれる分子量1,000以下の分子の含有量が上記範囲であると、トナーの流動性、耐熱保存性、帯電安定性、粉砕性、定着後の画像強度、耐折り曲げ性、ドキュメントオフセット性が良好となる
本発明における前記非晶性ポリエステル樹脂(B)の分子量1,000以下の分子の含有量は前述のGPCによる非晶性ポリエステル樹脂(B)の分子量測定結果を以下のようにデータ処理することにより求める。
(1)分子量と保持時間を軸とする検量線から分子量が1,000となる保持時間を求める。
(2)全ピーク面積(Σ1)を求める。
(3)(1)で求めた保持時間以降のピーク面積(分子量1,000以下のピーク面積)(Σ2)を求める。
(4)以下の式から分子量1,000以下の分子の含有量を求める。
分子量1,000以下の分子の含有量(%)=(Σ2)×100/(Σ1)
非晶性ポリエステル樹脂(B)の分子量1,000以下の分子の含有量を小さくする手法は特に限定されないが、例えば、非晶性ポリエステル樹脂(B)の分子量を上げる、末端をモノカルボン酸等でキャップする、3官能以上の酸等で架橋反応を行う、等が挙げられる。
非晶性ポリエステル樹脂(B)のフローテスターで測定した軟化点(Tm)は、80~170℃が好ましく、更に好ましくは85~165℃、特に好ましくは90~160℃である。
軟化点(Tm)は以下の方法で測定される。
高化式フローテスター{例えば、(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。
非晶性ポリエステル樹脂(B)はTmの異なるものを2種類以上併用してもよく、Tmが80~110℃のものと110~170℃のものとの組み合わせが好ましい。
本発明における非晶性ポリエステル樹脂(B)として、非晶性のスチレン(共)重合体のポリエステル変性樹脂(B2)も使用できる。
この非晶性のスチレン(共)重合体のポリエステル変性樹脂(B2)は、スチレンモノマー単独の重合体、又はスチレンモノマーと(メタ)アクリルモノマーの共重合体をポリエステルと反応したものである。
スチレンモノマーとしてはスチレン、アルキル基の炭素数が1~3のアルキルスチレン(例えばα-メチルスチレン、p-メチルスチレン)等が挙げられる。好ましくはスチレンである。
併用できる(メタ)アクリルモノマーとしては、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)アクリレート等のアルキル基の炭素数が1~18のアルキルエステル;ヒドロキシルエチル(メタ)アクリレート等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)アクリレート等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、メタクリロニトリルのメチル基が炭素数2~18のアルキル基に置き換えられたニトリル基含有(メタ)アクリル化合物及び(メタ)アクリル酸等を挙げることができる。
これらのうち好ましくはメチル(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、(メタ)アクリル酸;及びこれらの2種以上の混合物である。
非晶性のスチレン(共)重合体のポリエステル変性樹脂(B2)には、必要により他のビニルエステルモノマーや脂肪族炭化水素ビニルモノマーを併用してもよい。
ビニルエステルモノマーとしては脂肪族ビニルエステル(炭素数4~15、例えば酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、イソプロペニルアセテート等)、不飽和カルボン酸多価(2~3価)アルコールエステル(炭素数8~200、例えば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、1,6-ヘキサンジオールジ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)、芳香族ビニルエステル(炭素数9~15、例えばメチル-4-ビニルベンゾエート等)等が挙げられる。
脂肪族炭化水素ビニルモノマーとしてはオレフィン(炭素数2~10、例えばエチレン、プロピレン、ブテン、オクテン等)、ジエン(炭素数4~10、例えばブタジエン、イソプレン、1,6-ヘキサジエン等)等が挙げられる。
本発明に使用される非晶性のスチレン(共)重合体のポリエステル変性樹脂(B2)のMwは、定着温度幅の観点から、Mw100,000~300,000であり、好ましくは130,000~280,000であり、更に好ましくは150,000~250,000である。
また、非晶性のスチレン(共)重合体のポリエステル変性樹脂(B2)のMwと数平均分子量(Mn)との比Mw/Mnについては定着温度幅の観点から、例えば、好ましくは10~70であり、より好ましくは15~65であり、更に好ましくは20~60である。
非晶性のスチレン(共)重合体のポリエステル変性樹脂(B2)は定着温度幅の観点から分子量が異なるものを2種類以上併用することが好ましい。
本発明における非晶性ポリエステル樹脂(B)として、非晶性のエポキシ樹脂のポリエステル変性樹脂(B3)も使用できる。
非晶性のエポキシ樹脂のポリエステル変性樹脂(B3)としては、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、ポリオール[ジオール及び3価以上のポリオール]、ジカルボン酸、3価以上のポリカルボン酸、ポリアミン等}との重付加物等をポリエステルと反応したもの等が挙げられる。
また、本発明における非晶性ポリエステル樹脂(B)として、非晶性のウレタン樹脂のポリエステル変性樹脂(B4)も使用できる。
非晶性のウレタン樹脂のポリエステル変性樹脂(B4)としては、前記のジイソシアネート(v2)、モノイソシアネート(v1)、3官能以上のポリイソシアネート(v3)と、ポリエステルとを反応したもの等が挙げられる。
モノイソシアネート(v1)としては、フェニルイソシアネート、トリレンイソシアネート、キシリレンイソシアネート、α,α,α’,α’-テトラメチルキシリレンイソシアネート、ナフチレンイソシアネート、エチルイソシアネート、プロピルイソシアネート、ヘキシルイソシアネート、オクチルイソシアネート、デシルイソシアネート、ドデシルイソシアネート、テトラデシルイソシアネート、ヘキサデシルイソシアネート、オクタデシルイソシネート、シクロブチルイソシネート、シクロヘキシルイソシネート、シクロオクチルイソシアネート、シクロデシルイソシネート、シクロドデシルイソシアネート、シクロテトラデシルイソシネート、イソホロンイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン-4-イソシアネート、シクロヘキシレンイソシアネート、メチルシクロヘキシレンイソシアネート、ノルボルナンイソシアネート及びビス(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等が挙げられる。
また、3官能以上のポリイソシアネート(v3)としては、イソシアネート基を3個以上有する化合物であれば特に限定されないが、たとえばトリイソシアネート、テトライソシアネート、イソシアヌレート、ビウレットの化学構造を含む化合物等が挙げられる。
本発明のトナーバインダーは、結晶性樹脂(A)及び非晶性ポリエステル樹脂(B)からなるものであってもよく、本発明の効果を損なわない限り、必要に応じて他の成分を含んでもよい。好ましくは、結晶性樹脂(A)及び非晶性ポリエステル樹脂(B)からなるトナーバインダーである。
本発明おける結晶性樹脂(A)及び非晶性ポリエステル樹脂(B)の含有量の合計は、低温定着性の観点から、トナーバインダーの重量に基づいて、好ましくは90~100重量%であり、更に好ましくは95~100重量%である。
本発明における結晶性樹脂(A)は、公知の樹脂の製造方法と同様にして製造することができる。
例えば、本発明における結晶性ポリエステル(a11)は、ポリエステル樹脂公知のポリエステル製造法と同様にして製造することができる。例えば、ポリオール成分(x)とポリカルボン酸成分(y)とを、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170~260℃、特に好ましくは180~240℃、最も好ましくは200~230℃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、特に好ましくは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(テトラブトキシチタネート)、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)、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。
ポリオール成分(x)とポリカルボン酸成分(y)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、更に好ましくは1.5/1~1/1.3、特に好ましくは1.4/1~1/1.2である。
本発明のトナーバインダー及び着色剤を含有するトナーも、本発明の一つである。
本発明のトナーは、好ましくは、非晶性ポリエステル樹脂(B)と結晶性樹脂(A)からなるトナーバインダー及び着色剤を含有する組成物である。
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、ピグメントイエロー、インドファーストオレンジ、イルガシンレッド、パラニトロアニリンレッド、トルイジンレッド、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、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、これらは単独で又は2種以上を混合して用いることができる。
また、必要により磁性粉(鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性金属の粉末もしくはマグネタイト、ヘマタイト、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。
本発明におけるトナーバインダーの含有量は、トナー100重量部とした際に、好ましくは75~95重量部、更に好ましくは80~90重量部である。
本発明における着色剤の含有量は、トナー100重量部とした際に、好ましくは1~40重量部、更に好ましくは3~10重量部である。
なお、磁性粉を用いる場合は、トナー100重量部に対して、好ましくは20~150重量部、更に好ましくは40~120重量部である。
本発明のトナーは、結晶性樹脂(A)、非晶性ポリエステル樹脂(B)、着色剤以外に、必要により、離型剤、荷電制御剤、流動化剤等から選ばれる1種以上の添加剤を含有する。
離型剤としては、フローテスターによる軟化点〔Tm〕が50~170℃のものが好ましく、ポリオレフィンワックス、天然ワックス、炭素数30~50の脂肪族アルコール、炭素数30~50の脂肪酸及びこれらの混合物等が挙げられる。
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-オクタデセン及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及び熱減成型ポリオレフィンを含む]、オレフィンの(共)重合体の酸素及び/又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[例えばマレイン酸及びそのエステル化物(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及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、イタコン酸及び無水マレイン酸等]及び/又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)エステル及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、及びサゾールワックス等が挙げられる。
天然ワックスとしては、例えばカルナウバワックス、モンタンワックス、パラフィンワックス及びライスワックスが挙げられる。炭素数30~50の脂肪族アルコールとしては、例えばトリアコンタノールが挙げられる。炭素数30~50の脂肪酸としては、例えばトリアコンタンカルボン酸が挙げられる。
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等が挙げられる。
流動化剤としては、コロイダルシリカ、アルミナ粉末、酸化チタン粉末、炭酸カルシウム粉末等が挙げられる。
本発明のトナーの製造方法は特に限定されない。
本発明のトナーは、公知の混練粉砕法、乳化転相法、重合法等のいずれの方法により得られたものであってもよい。
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。
なお、体積平均粒径(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。
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又は分散後、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。
本発明のトナーは、必要に応じて鉄粉、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、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のキャリア粒子と混合されて電気的潜像の現像剤として用いられる。トナーとキャリア粒子との重量比は、好ましくはトナー/キャリア粒子が1/99~100/0である。また、キャリア粒子の代わりに帯電ブレード等の部材と摩擦し、電気的潜像を形成することもできる。
本発明のトナーは、複写機、プリンター等により支持体(紙、ポリエステルフィルム等)に定着して記録材料とされる。支持体に定着する方法としては、公知の熱ロール定着方法、フラッシュ定着方法等が適用できる。
以下実施例、比較例により本発明を更に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
製造例1
〔結晶性セグメント(a1-1)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、1,10-デカンジオール(x1a-1、Mw;174)627重量部(99.6モル%)、1,9-ノナンジオール(x1b-1、Mw;160)2重量部(0.4モル%)、アジピン酸491重量部及び縮合触媒としてテトラブトキシチタネート0.5重量部を入れ、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、更に0.5~2.5kPaの減圧下に反応させ、酸価が2.0mgKOH/g以下になった時点で取り出した。取り出した樹脂を室温まで冷却後、粉砕して粒子化し、結晶性ポリエステル(a1-1)を得た。結晶性ポリエステル(a1-1)のSPa1は9.9(cal/cm1/2、酸価は1.6mgKOH/g、水酸基価は26mgKOH/gであった。
製造例2
〔結晶性セグメント(a1-2)の合成〕
製造例1において、使用する原料を1,6-ヘキサンジオール(x1a-2、Mw;118)435重量部(98.1モル%)、1,7-ヘプタンジオール(x1b-2、Mw;132)10重量部(1.9モル%)、アゼライン酸[Emerox1144、エメリーオレオケミカルズジャパン(株)製]684重量部とする以外は製造例1と同様に反応を行い、結晶性ポリエステル(a1-2)を得た。結晶性ポリエステル(a1-2)のSPa2は10.0(cal/cm1/2、酸価は1.8mgKOH/g、水酸基価は18mgKOH/gであった。
製造例3
〔結晶性セグメント(a1-3)の合成〕
製造例1において、使用する原料を1,6-ヘキサンジオール(x1a-3、Mw;118))415重量部(99.4モル%)、1,7-ヘプタンジオール(x1b-3、Mw;132)3重量部(0.6モル%)、セバシン酸707重量部とする以外は製造例1と同様に反応を行い、結晶性ポリエステル(a1-3)を得た。結晶性ポリエステル(a1-3)のSPa3は9.9(cal/cm1/2、酸価は1.6mgKOH/g、水酸基価は8mgKOH/gであった。
製造例4
〔結晶性セグメント(a1-4)の合成〕
製造例1において、使用する原料を1,4-ブタンジオール(x1a-4、Mw;90)332重量部(99.1モル%)、2-メチル-1,4-ブタンジオール(x1b-4、Mw;104)3重量部(0.9モル%)、ドデカン二酸787重量部とする以外は製造例1と同様に反応を行い、結晶性ポリエステル(a1-4)を得た。結晶性ポリエステル(a1-4)のSPa4は10.0(cal/cm1/2、酸価は1.4mgKOH/g、水酸基価は34mgKOH/gであった。
製造例5
〔結晶性セグメント(a1-5)の合成〕
製造例1において、使用する原料を1,9-ノナンジオール(x1a-5、Mw;160)508重量部(99.4モル%)、2-メチル-1,8-オクタンジオール(x1b-5、Mw;160)3重量部(0.6モル%)、セバシン酸594重量部とする以外は製造例1と同様に反応を行い、結晶性ポリエステル(a1-5)を得た。結晶性ポリエステル(a1-5)のSPa5は9.8(cal/cm1/2、酸価は1.7mgKOH/g、水酸基価は29mgKOH/gであった。
製造例6
〔結晶性セグメント(a1-6)の合成〕
製造例1において、使用する原料を1,12-ドデカンジオール(x1a-6、Mw;202)647重量部(97.0モル%)、2-メチル-1,11-ウンデカンジオール(x1b-6、Mw;202)20重量部(3.0モル%)、アジピン酸440重量部とする以外は製造例1と同様に反応を行い、結晶性ポリエステル(a1-6)を得た。結晶性ポリエステル(a1-6)のSPa6は9.8(cal/cm1/2、酸価は1.8mgKOH/g、水酸基価は32mgKOH/gであった。
製造例7
〔結晶性セグメント(a1-7)の合成〕
製造例1において、使用する原料を1,9-ノナンジオール(x1a-7、Mw;160)667重量部(99.1モル%)、1,10-デカンジオール(x1b-7、Mw;174)7重量部(0.9モル%)、コハク酸469重量部とする以外は製造例1と同様に反応を行い、結晶性ポリエステル(a1-7)を得た。結晶性ポリエステル(a1-7)のSPa7は10.2(cal/cm1/2、酸価は1.4mgKOH/g、水酸基価は26mgKOH/gであった。
製造例8
〔結晶性セグメント(a1-8)の合成〕
製造例1において、使用する原料を1,6-ヘキサンジオール(x1a-8、Mw;118)423重量部(99.モル%)、1,7-ヘプタンジオール(x1b-8、Mw;132)1重量部(0.モル%)、セバシン酸701重量部とする以外は製造例1と同様に反応を行い、結晶性ポリエステル(a1-8)を得た。結晶性ポリエステル(a1-8)のSPa8は10.0(cal/cm1/2、酸価は1.6mgKOH/g、水酸基価は13mgKOH/gであった。
製造例9
〔結晶性セグメント(a1-9)の合成〕
製造例1において、使用する原料を1,12-ドデカンジオール(x1a-9、Mw;202)492重量部(90.0モル%)、1,11-ウンデカンジオール(x1b-9、Mw;188)5重量部(0.9モル%)、ビスフェノールAのプロピレンオキシド2モル付加物(x2、Mw;348)86重量部(9.1モル%),セバシン酸507重量部とする以外は製造例1と同様に反応を行い、結晶性ポリエステル(a1-9)を得た。結晶性ポリエステル(a1-9)のSPa9は9.7(cal/cm1/2、酸価は1.5mgKOH/g、水酸基価は22mgKOH/gであった。
製造例10
〔セグメント(a2-1)〕
(a2-1)としてはステアリルアルコールを用いた。SPa2は9.5(cal/cm1/2である。
製造例11
〔セグメント(a2-2)〕
(a2-2)としてはベヘニルアルコールを用いた。SPa2は9.3(cal/cm1/2である。
比較製造例1
〔結晶性セグメント(a’1-1)の合成〕
製造例1において、使用する原料を1,10-デカンジオール(x1a’-1、Mw;174)628重量部(100モル%)、アジピン酸492重量部とする以外は製造例1と同様に反応を行い、結晶性ポリエステル(a’1-1)を得た。結晶性ポリエステル(a’1-1)のSPa’1-1は9.9(cal/cm1/2、酸価は1.4mgKOH/g、水酸基価は25mgKOH/gであった。
比較製造例2
〔結晶性セグメント(a’1-2)の合成〕
製造例1において、使用する原料を1,6-ヘキサンジオール(x1a’-2、Mw;118)417重量部(99.1モル%)、2-メチル-1,8-オクタンジオール(x1b’-2、Mw;160)11重量部(0.9モル%)、セバシン酸695重量部とする以外は製造例1と同様に反応を行い、結晶性ポリエステル(a’1-2)を得た。結晶性ポリエステル(a’1-2)のSPa’1-2は9.9(cal/cm1/2、酸価は1.8mgKOH/g、水酸基価は18mgKOH/gであった。
以下の製造例12~22では、結晶性樹脂(A)を製造した。製造例23及び24では、非晶性ポリエステル樹脂(B)を製造した。比較製造例3~5では、比較のための結晶性樹脂(A’)を製造した。
結晶性樹脂(A)の吸熱ピークトップを示す温度(Tp)は、示差走査熱量計(DSC)により以下の方法で測定した。
装置:Q Series Version 2.8.0.394(TA Instruments社製)
測定温度の昇温、冷却、昇温のパターンは以下の通り:
(1)20℃から180℃まで昇温速度10℃/分で昇温
(2)180℃で10分間保持後、0℃まで降温速度10℃/分で冷却
(3)0℃で10分間保持後、180℃まで昇温速度10℃/分で再び昇温
樹脂約5mgを精秤し、アルミ製のパンの中に入れ、一回測定を行った。リファレンスとしてはアルミ製の空パンを用いた。そのときの、(3)の昇温過程(第2回目の昇温過程)の結晶性樹脂(A)の吸熱ピークの凹部の最も深い箇所の温度を、吸熱ピークトップを示す温度Tpとした。結晶性樹脂(A)の吸熱ピークが2つ以上ある場合は、それらの中で最も高い吸熱ピークトップを示す温度をTpとした。
樹脂の重量平均分子量(Mw)は、樹脂をテトラヒドロフラン(THF)に溶解し、それを試料溶液として、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した。
装置 : 東ソー(株)製 HLC-8120
カラム: 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)
非晶性ポリエステル樹脂(B)のTg(Tg)は、DSC(TA Instruments社製の型式Q Series Version 2.8.0.394)を用いて、ASTM D3418-82に規定の方法(DSC法)で測定した。
結晶性樹脂(A)のSP値(SP)及び非晶性ポリエステル樹脂(B)のSP値(SP)は、Fedorsによる方法[Polym.Eng.Sci.14(2)152,(1974)]に従って求めた。
非晶性ポリエステル樹脂(B)の酸価及び水酸基価は、JIS K0070に規定の方法で測定した。
非晶性ポリエステル樹脂(B)の分子量1,000以下の分子の含有量は、上記のGPCによる各樹脂の測定結果を以下のようにデータ処理することにより求めた。
(1)分子量と保持時間を軸とする検量線から分子量が1,000となる保持時間を求めた。
(2)全ピーク面積(Σ1)を求めた。
(3)(1)で求めた保持時間以降のピーク面積(分子量1,000以下のピーク面積)(Σ2)を求めた。
(4)以下の式から分子量1,000以下の分子の含有量を求めた。
分子量1,000以下の分子の含有量(%)=(Σ2)×100/(Σ1)
上記により求めた分子量1,000以下の分子の含有量(%)を、「分子量1,000以下の分子の含有量」として記載した。
製造例12
〔結晶性樹脂(A-1)〕
結晶性セグメント(a1-1)を結晶性樹脂(A-1)として用いた。結晶性樹脂(A-1)のTpは60℃、Mwは16,000であった。
製造例13
〔結晶性樹脂(A-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、結晶性セグメント(a1-1)960重量部とセグメント(a2-1)40重量部及び縮合触媒としてテトラブトキシチタネート0.5重量部を入れ、220℃、0.5~2.5kPaの減圧下で4時間反応させ、結晶性樹脂(A-2)を得た。結晶性樹脂(A-2)の酸価は1.5mgKOH/g、水酸基価は31mgKOH/g、Tpは61℃、Mwは16,500であった。
製造例14
〔結晶性樹脂(A-3)の合成〕
製造例13において、使用するセグメントを結晶性セグメント(a1-2)960重量部とセグメント(a2-2)40重量部に変更する以外は製造例13と同様の反応を行い、結晶性樹脂(A-3)を得た。結晶性樹脂(A-3)の酸価は1.7mgKOH/g、水酸基価は23mgKOH/g、Tpは62℃、Mwは22,000であった。
製造例15
〔結晶性樹脂(A-4)の合成〕
製造例13において、使用するセグメントを結晶性セグメント(a1-3)960重量部とセグメント(a2-2)40重量部とに変更する以外は製造例13と同様の反応を行い、結晶性樹脂(A-4)を得た。結晶性樹脂(A-4)の酸価は1.5mgKOH/g、水酸基価は13mgKOH/g、Tpは68℃、Mwは45,000であった。
製造例16
〔結晶性樹脂(A-5)の合成〕
製造例13において、使用するセグメントを結晶性セグメント(a1-4)960重量部とセグメント(a2-2)40重量部とに変更する以外は製造例13と同様の反応を行い、結晶性樹脂(A-5)を得た。結晶性樹脂(A-5)の酸価は1.3mgKOH/g、水酸基価は39mgKOH/g、Tpは67℃、Mwは13,000であった。
製造例17
〔結晶性樹脂(A-6)の合成〕
製造例13において、使用するセグメントを結晶性セグメント(a1-5)960重量部とセグメント(a2-2)40重量部とに変更する以外は製造例13と同様の反応を行い、結晶性樹脂(A-6)を得た。結晶性樹脂(A-6)の酸価は1.6mgKOH/g、水酸基価は34mgKOH/g、Tpは71℃、Mwは14,000であった。
製造例18
〔結晶性樹脂(A-7)の合成〕
製造例13において、使用するセグメントを結晶性セグメント(a1-6)960重量部とセグメント(a2-2)40重量部とに変更する以外は製造例13と同様の反応を行い、結晶性樹脂(A-7)を得た。結晶性樹脂(A-7)の酸価は1.7mgKOH/g、水酸基価は37mgKOH/g、Tpは77℃、Mwは13,000であった。
製造例19
〔結晶性樹脂(A-8)の合成〕
製造例13において、使用するセグメントを結晶性セグメント(a1-7)960重量部とセグメント(a2-2)40重量部とに変更する以外は製造例13と同様の反応を行い、結晶性樹脂(A-8)を得た。結晶性樹脂(A-8)の酸価は1.3mgKOH/g、水酸基価は31mgKOH/g、Tpは40℃、Mwは16,000であった。
製造例20
〔結晶性樹脂(A-9)の合成〕
製造例13において、使用するセグメントを結晶性セグメント(a1-8)960重量部とセグメント(a2-2)40重量部とに変更する以外は製造例13と同様の反応を行い、結晶性樹脂(A-9)を得た。結晶性樹脂(A-9)の酸価は1.5mgKOH/g、水酸基価は18mgKOH/g、Tpは68℃、Mwは31,000であった。
製造例21
〔結晶性樹脂(A-10)の合成〕
製造例13において、使用するセグメントを結晶性セグメント(a1-9)960重量部とセグメント(a2-2)40重量部とに変更する以外は製造例13と同様の反応を行い、結晶性樹脂(A-10)を得た。結晶性樹脂(A-10)の酸価は1.4mgKOH/g、水酸基価は27mgKOH/g、Tpは84℃、Mwは19,000であった。
製造例22
〔結晶性樹脂(A-11)の合成〕
撹拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に、結晶性セグメント(a1-9)959重量部とセグメント(a2-2)39重量部を仕込み、100℃で均一に溶解した。さらにヘキサメチレンジイソシアネート2重量部を仕込み、100℃で3時間反応させ、結晶性樹脂(A-11)を得た。結晶性樹脂(A-11)のTpは68℃、Mwは34000であった。結晶性樹脂(A-11)は結晶性ポリウレタン(a12)の結晶性セグメント(a12-1)とセグメント(a2-2)とが化学結合した結晶性樹脂である。結晶性セグメント(a12-1)のSPa10は9.7cal/cm1/2、酸価は1.4mgKOH/g、水酸基価は26mgKOH/g、イソシアネート含量は1400ppmであった。
比較製造例3
〔結晶性樹脂(A’-1)〕
結晶性セグメント(a’1-1)を結晶性樹脂(A’-1)として用いた。結晶性樹脂(A’-1)のTpは61℃、Mwは18,000であった。
比較製造例4
〔結晶性樹脂(A’-2)の合成〕
製造例13において、使用するセグメントを結晶性セグメント(a’1-1)960重量部とセグメント(a2-1)40重量部に変更する以外は製造例13と同様の反応を行い、結晶性樹脂(A’-2)を得た。結晶性樹脂(A’-2)の酸価は1.3mgKOH/g、水酸基価は31mgKOH/g、Tpは68℃、Mwは18,500であった。
比較製造例5
〔結晶性樹脂(A’-3)の合成〕
製造例13において、使用するセグメントを結晶性セグメント(a’1-2)960重量部とセグメント(a2-2)40重量部に変更する以外は製造例13と同様の反応を行い、結晶性樹脂(A’-3)を得た。結晶性樹脂(A’-3)の酸価は1.7mgKOH/g、水酸基価は22mgKOH/g、Tpは66℃、Mwは25,000であった。
Figure 0007034787000001
表1に、製造例12~21及び比較製造例3~5で得られた結晶樹脂(A)及び(A’)の分析値をまとめた。
製造例23
〔樹脂(B-1)の合成〕
反応槽中に、1.2-プロピレングリコール655重量部、ビスフェノールAのプロピレンオキシド2モル付加物17重量部、テレフタル酸675重量部、アジピン酸35重量部、安息香酸29重量部、無水トリメリット酸46重量部、及び縮合触媒としてテトラブトキシチタネート3重量部を入れ、加圧下、220℃で反応させ、生成する水を留去しながら10時間反応させた。
次いで徐々に圧抜きをしながら常圧にもどし、更に0.5~2.5kPaの減圧下で反応を進めた。
フロー軟化点Tmが130℃になったところで樹脂(b-1)を取り出した。
別の反応槽中に、1.2-プロピレングリコール590重量部、ビスフェノールAのプロピレンオキシド2モル付加物75重量部、テレフタル酸694重量部、安息香酸79重量部、無水トリメリット酸46重量部、及び縮合触媒としてテトラブトキシチタネート3重量部を入れ、加圧下、220℃で反応させ、生成する水を留去しながら10時間反応させた。
次いで徐々に圧抜きをしながら常圧にもどし、更に0.5~2.5kPaの減圧下で反応を進めた。Tmが100℃になったところで常圧にもどし、180℃に冷却した。無水トリメリット酸9重量部を加え、1時間反応させた後、樹脂(b-2)を取り出した。
得られた樹脂(b-1)と樹脂(b-2)の重量比(b-1)/(b-2)が50/50になるようヘンシェルミキサー[日本コークス工業(株)製 FM10B]にて均一化し、樹脂(B-1)を得た。樹脂(B-1)のTgは61℃、Mwは40,000、酸価は5mgKOH/g、水酸基価は22mgKOH/g、分子量1,000以下の分子の含有量は8.0%、SPは11.9(cal/cm1/2であった。
製造例24
〔樹脂(B-2)の合成〕
反応槽中に、ビスフェノールAのエチレンオキシド2モル付加物365重量部、ビスフェノールAのプロピレンオキシド2モル付加物389重量部、テレフタル酸285重量部、及び縮合触媒としてテトラブトキシチタネート3重量部を入れ、窒素気流化、220℃で反応させ、生成する水を留去しながら10時間反応させた。
次いで、0.5~2.5kPaの減圧下で反応を進め、酸価が2mgKOH/g以下となるまで反応をさせた後、180℃まで冷却した。無水トリメリット酸を21重量部加え、1時間反応させた後、樹脂(b-3)を取り出した。
得られた樹脂(b-1)と樹脂(b-3)の重量比(b-1)/(b-3)が50/50になるようヘンシェルミキサー[日本コークス工業(株)製FM10B]にて均一化し、樹脂(B-2)を得た。樹脂(B-2)のTgは58℃、Mwは35,000、酸価は8mgKOH/g、水酸基価は36mgKOH/g、分子量1,000以下の分子の含有量は9.4%、SPは11.7(cal/cm1/2であった。
実施例1~11[トナーバインダー(TB-1)~(TB-11)の製造]
製造例で得られた結晶樹脂(A-1)~(A-11)、樹脂(B-1)及び(B-2)を、表2の配合比(重量部)に従い配合し、本発明の電子写真用トナーバインダー(TB-1)~(T-11)を得た。
比較例1~3[トナーバインダー(TB’-1)~(TB’-3)の製造]
比較製造例で得られた結晶樹脂(A’-1)~(A’-3)、樹脂樹脂(B-1)及び(B-2)を、表2の配合比(重量部)に従い配合し、比較の電子写真用トナーバインダー(TB’-1)~(TB’-3)を得た。
表2に、実施例1~11及び比較例1~3で得られたトナーバインダー(TB)及び(TB’)の分析値をまとめた。
Figure 0007034787000002
トナーバインダーを昇温、冷却、昇温した際の、DSCにより測定される第1回目の昇温過程の結晶性樹脂(A)の吸熱ピーク面積をS、第2回目の昇温過程の結晶性樹脂(A)の吸熱ピーク面積をSとし、S及びS(昇温時の吸熱ピーク面積)を以下のように測定した。
トナーバインダー約5mgを精秤し、アルミ製のパンの中に入れ、下記の昇温条件でDSCの測定を行った。
装置:Q Series Version 2.8.0.394(TA Instruments社製)
20℃から10℃/分の条件で180℃まで昇温し(第1回目の昇温過程)、次いで、180℃で10分間放置後、10℃/分の条件で0℃まで冷却し(第1回目の冷却過程)、次いで、0℃で10分間放置した後、10℃/分の条件で180℃まで昇温した(第2回目の昇温過程)。
第1回目の昇温過程の最初(20℃)から第2回目の昇温過程が終了するまで(180℃)、DSCを測定した。
(S/S)×100の値を表1に示す。また、DSCにより測定した第2回目の昇温過程における結晶性樹脂(A)の吸熱熱量(J/g)を、「(A)由来の吸熱量(J)/g」として表1に示す。
表2に示す割合で配合した結晶性樹脂(A)及び非晶性ポリエステル樹脂(B)の混合物の相溶性を、以下のように評価した。その結果を、表1に示す。
非晶性ポリエステル樹脂(B)のガラス転移点(Tg+30)(℃)が結晶性樹脂(A)の吸熱ピークトップを示す温度Tp(℃)と同じ又は高い場合は(Tg+30)(℃)の温度において、(Tg+30)がTpより低い場合はTpの温度において、混合物の全体又は一部分に濁りがあるかを目視で観察した。
[相溶性の判定基準]
◎:一部濁りあり
○:全体に濁りあり
×:透明
実施例12[トナー(T-1)の製造]
トナーバインダー(TB-1)100重量部、顔料のカーボンブラックMA-100[三菱化学(株)製]8重量部、荷電制御剤T-77[保土谷化学(製)]1重量部、離型剤カルナバワックス4重量部を、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7μmのトナー粒子を得た。
次いで、トナー粒子100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)1重量部と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13~21>[トナー(T-2)~(T-11)の製造]
表3に記載の通り、原料を配合して実施例12と同様にトナーを製造し、トナー(T-2)~(T-11)を得た。
<比較例4~6>[トナー(T’-1)~(T’-3)の製造]
表3に記載の通り、原料を配合して実施例12と同様にトナーを製造し、トナー(T’-1)~(T’-3)を得た。
表3に、実施例11~21及び比較例4~6で得られたトナー(T)及び(T’)の評価結果をまとめた。
[評価方法]
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、流動性、耐熱保存性、帯電安定性、粉砕性、画像強度、耐折り曲げ性、ドキュメントオフセット試験の測定方法、評価方法、判定基準を説明する。
<低温定着性>
トナーを紙面上に0.6mg/cm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た。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)10kg/cmの条件で通したときのコールドオフセットの発生温度である低温定着温度を測定した。
低温定着温度が低いほど、低温定着性に優れることを意味する。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。
<光沢性>
低温定着性と同様に定着評価を行った。画像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測定した。
[判定基準]
◎:20以上
○:15以上20未満
△:10以上15未満
×:10未満
<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。
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。
ホットオフセットが発生した温度が高いほど、耐ホットオフセット性に優れることを意味する。
<流動性>
ホソカワミクロン製パウダーテスターでトナーのかさ密度(g/100mL)を測定し、流動性を下記の判定基準で判定した。△以上(30g/100mL以上)が実用範囲である。
[判定基準]
◎:36以上
○:32以上36未満
△:27以上32未満
×:27未満
<耐熱保存性>
トナーを45℃の雰囲気で24時間静置した後、42メッシュのふるいに移し、ホソカワミクロン(株)製パウダーテスターを用いて、振動強度5で10秒間振とうし、ふるいの上に残ったトナーの重量%を測定し、下記基準で判定し、耐熱保存性を評価した。
[判定基準]
残存トナー重量%
◎ : 0重量%以上15重量%未満
○ : 15重量%以上25重量%未満
△ : 25重量%以上30重量%未満
× : 30重量%以上
<帯電安定性>
(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[東芝ケミカル(株)製]を用いた。
「摩擦時間60分の帯電量/摩擦時間10分の帯電量」を計算し、これを帯電安定性の指標とした。
[判定基準]
◎:0.8以上
○:0.7以上0.8未満
△:0.6以上0.7未満
×:0.6未満
<粉砕性>
トナーを二軸混練機で混練、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。
[判定基準]
◎:10未満
○:10以上11未満
△:11以上12未満
×:12以上
<画像強度>
低温定着温度の測定に使用したテスト用紙(低温定着性の評価で得られた、画像が定着された紙)を、JIS K 5600-5-4:1999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H以上が必要とされる。
<耐折り曲げ性>
低温定着温度の測定に使用したテスト用紙を画像面が内側になるように紙を折り曲げ、30gの加重で5往復擦った。
紙を広げて、画像上の折り曲げたあとの白すじの有無を目視で判定した。
[判定基準]
○:白すじなし
△:わずかに白すじあり
×:白すじあり
<ドキュメントオフセット性>
低温定着性の評価で得られた画像が定着されたA4の紙2枚を、定着面同士で重ね合わせ、420gの加重(0.68g/cm)をかけ、65℃で10分間静置した。
重ね合わせた紙同士を引き離したときの状態について、下記の判定基準でドキュメントオフセット性を評価した。
[判定基準]
○:抵抗なし
△:パリパリと音がするが、紙面から画像は剥がれない
×:紙面から画像が剥がれる
上記の評価結果を、表3に示す。
Figure 0007034787000003
表3の評価結果から明らかなように、本発明のトナーバインダー(実施例1~11)を用いた本発明のトナー(実施例11~21)のトナーは、いずれもすべての性能評価が優れた結果が得られた。一方、比較のトナーバインダー(比較例1~3)を用いた比較のトナー(比較例4~6)はいくつかの性能項目が不良であった。
本発明のトナーバインダー及びトナーは、低温定着性及び光沢性と耐ホットオフセット性を両立しつつ、トナーの流動性、耐熱保存性、帯電安定性、粉砕性、画像強度及び対折り曲げ性に優れる、電子写真、静電記録、静電印刷等に用いる静電荷像現像用トナーとして有用である。

Claims (13)

  1. アルコール成分(x)とカルボン酸成分(y)との重縮合体である結晶性樹脂(A)を含有するトナーバインダーであって、アルコール成分(x)が炭素数2~12の直鎖又は分岐脂肪族ジオール(x1)を少なくとも2種類含有し、(x1)中で含有モル数が最も大きい成分(x1a)のモル質量と(x1a)以外の成分のうちいずれか1つの成分(x1b)のモル質量との組み合わせのうち少なくとも1つの組み合わせでモル質量の差が15未満であり、(x1)中で(x1a)以外の成分(x1b)の合計含有量が末端封止剤(a2)を除くアルコール成分(x)の合計モル数に基づいて0.05~3モル%であり、30℃から10℃/分の条件で昇温したとき40℃~100℃の範囲に示差走査熱量計(DSC)によるチャートで吸熱ピークトップを少なくとも1個有するトナーバインダー。
  2. (x1)中で含有モル数が最も大きい成分(x1a)の含有量が末端封止剤(a2)を除くアルコール成分(x)の合計モル数に基づいて90~99.95モル%であり、前記(x1)以外のジオール成分(x2)及び3価以上のアルコール成分(x3)の含有量の合計が末端封止剤(a2)を除くアルコール成分(x)の合計モル数に基づいて9.5モル%以下である請求項1記載のトナーバインダー。
  3. カルボン酸成分(y)が炭素数4~12の脂肪族ジカルボン酸を含有する請求項1又は2記載のトナーバインダー。
  4. 結晶性樹脂(A)が、下記の関係式(1)を満たす樹脂である請求項1~3いずれか記載のトナーバインダー。
    35≦(S/S)×100≦100 (1)
    [但し、示差走査熱量計(DSC)によるチャートで、トナーバインダーを30℃から10℃/分の条件で180℃まで昇温した際の第1回目の昇温過程の吸熱ピークの吸熱量をS(J/g)、10℃/分の条件で0℃まで冷却後、10℃/分の条件で180℃まで昇温した際の第2回目の昇温過程の吸熱ピークの吸熱量をS(J/g)とする。]
  5. 第2回目の昇温過程における吸熱ピークの吸熱量が、1~30J/gである請求項4記載のトナーバインダー。
  6. 結晶性樹脂(A)が、ウレタン基及びウレア基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基を有する請求項1~5いずれか記載のトナーバインダー。
  7. 更に、アルコール成分(x)とカルボン酸成分(y)との重縮合体である非晶性ポリエステル樹脂(B)を含有する請求項1~6いずれか記載のトナーバインダー。
  8. 非晶性ポリエステル樹脂(B)と結晶性樹脂(A)との重量比(B/A)が50/50~97/3である請求項7記載のトナーバインダー。
  9. 非晶性ポリエステル樹脂(B)のガラス転移点Tg+30(℃)が結晶性樹脂(A)の吸熱ピークトップを示す温度Tp(℃)と同じ又は高い場合は(Tg+30)の温度において、(Tg+30)がTpより低い場合はTpの温度において、トナーバインダーの全体又は一部分に濁りがある請求項7又は8記載のトナーバインダー。
  10. 結晶性樹脂(A)が、非晶性ポリエステル樹脂(B)に対して相溶する結晶性セグメント(a1)と、非晶性ポリエステル樹脂(B)に対して相溶しない末端封止剤(a2)とが化学結合された樹脂である請求項7~9いずれか記載のトナーバインダー。
  11. セグメント(a1)と末端封止剤(a2)が下記の関係式(2)と(3)の両方を満たす請求項10記載のトナーバインダー。
    |SPa1-SP|≦2.0(cal/cm1/2 (2)
    |SPa2-SP|≧2.0(cal/cm1/2 (3)
    [但し、SPa1はセグメント(a1)のSP値、SPa2末端封止剤(a2)のSP値、SPは非晶性ポリエステル樹脂(B)のSP値を示す。]
  12. 非晶性ポリエステル樹脂(B)が、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより分子量を測定したクロマトグラムにおいて、分子量1,000以下のピーク面積が全ピーク面積の10%以下である樹脂である請求項7~11いずれか記載のトナーバインダー。
  13. 請求項1~12いずれか記載のトナーバインダー及び着色剤を含有するトナー。
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