明 細 書 トナーバイ ンダ一用ポリエステル樹脂およびその製造方法およびこ れを用いた トナー 発明の分野
本発明は、 電子写真法、 静電記録法、 静電印刷法などの分野にお いて使用される静電荷像現像用 トナーに好適な トナーバインダー用 ポリエステル樹脂およびその製造方法およびこれを用いた トナーに 関するものである。 発明の背景
従来の電子写真法は、 米国特許第 2 2 9 7 6 9 1 号明細書や米国 特許第 2 3 5 7 8 0 9号明細書に記載されているように、 光導電性 絶縁体よりなるローラー表面上に静電荷像を形成し、 これを着色微 粉末からなる乾式現像剤により トナー像と して顕像化する現像工程 と、 この後、 得られた トナー像を紙などの転写シー トに転写する転 写工程と、 さらに加熱、 加圧などにより永久定着させる定着工程と からなる。
最近、 複写機においては高速化や小型化および省エネルギー化が 志向されており、 この要請に応える定着工程と して、 熱効率が良く 、 コンパク トな機構を有し、 高速化が可能な加熱ローラー定着方式 が好ましく用いられている。 ,
しかしながら、 加熱ローラ一定着方式においては、 加熱ローラー 面と トナー像面が接触するために、 トナ一が加熱ローラー表面に転 写し、 これが次に送られてく る紙に転写して画像を汚すという、 い
わゆるオフセッ ト現象が発生する。
このようなオフセッ ト現象を防止するために、 特公昭 5 1 - 2 3 3 5 4号公報において、 スチレン系の架橋樹脂を トナーバインダー 用樹脂と して用いることが提案された。 以来、 加熱ローラー定着方 式においては、 種々の改善を経ながら、 主と してスチレン一ァク リ ル酸系エステル共重合体がトナーバイ ンダー用樹脂と して用いられ てきた。
一方、 最近では、 ポリエステル樹脂が、 より低温で定着が可能で あり、 しかも定着された トナー像は塩化ビニル系可塑剤に対する耐 久性に優れ、 さらに、 透明性に優れカラー化にも対応可能である等 の点で、 従来のスチレンーァクリル酸系エステル共重合体等よりも 優れていることが見い出され、 トナーバインダー用樹脂と して注目 されている。
一般にポリエステル樹脂は、 2価のカルボン酸および/又はその 低級エステルと 2価のアルコールとの縮合反応により製造されるが 、 このようにして得られる直鎖状成分のみからなるポリエステル樹 脂を トナーバイ ンダー用樹脂と して用いた場合、 耐オフセッ ト性が 極めて悪く、 良好な転写画像を得ることができない。
そこで、 ポリエステル樹脂を トナーバインダー用樹脂と して用い た場合のオフセッ 卜現象を改良する手段と して、 特開昭 5 0— 7 5
0 4 3号公報、 特開昭 5 4 - 8 6 3 4 2号公報および特開昭 6 2 -
1 9 5 6 8 0号公報において、 3価のカルボン酸およびノ又は 3価 のアルコールを共重合させることによって得られる三次元綱目構造 を有したポリエステル樹脂を、 トナーバイ ンダーと して用いること が提案されている。
しかしながら、 このように 3価以上の多価カルボン酸および/又
は 3価以上の多価アルコールを共重合させると、 架橋を形成させる 縮合反応工程において、 架橋反応が急激に進行するため、 反応生成 物がゲル化し、 反応容器からの払い出しが不可能になる場合がある 。 また、 過度に架橋構造を有すると、 樹脂の流動性が低下し、 ポリ エステル樹脂本来の特質である低温定着性が損なわれることとなる このような問題を解決する手段と して、 第一に、 特開平 3— 5 4 5 7 4号公報において、 反応温度および真空度を制御することで急 激なゲル化反応をコン トロールする方法が開示されているが、 実質 的には、 エステル交換反応によって生じる低沸点成分の留出等によ り重合体の粘度が過度に上昇し、 所望の架橋度の樹脂を得られない 等の問題を有するものであった。
第二に、 特開平 2— 2 2 5 5 2 0号公報では、 数平均分子量 (M n ) が 3 0 0〜 1 4 0 0である、 直鎖状又は分岐状の低分子量ポリ エステルに、 3価以上の成分を共重合させて、 架橋を形成する方法 が開示されている。 しかし、 この方法においても、 やはり重合体の 急激な粘度の上昇は避けがたく、 安定した架橋ポリエステル樹脂の 製造は困難であった。
第三に、 特開昭 6 2— 4 5 6 2 2号公報においては、 ポリエステ ル樹脂中にモノカルボン酸を含有させることにより、 ポリエステル 樹脂の架橋度をコン トロールする方法が提案されている。 この方法 によれば、 耐オフセッ ト性を有するポリエステル樹脂は得られるが 、 残留カルボキシル基が多量に存在するために、 これを用いた トナ 一の帯電量が環境 (温度 · 湿度) に大きく依存して変化することと なり、 良好な転写画像が得られにくいという問題を生じるものであ つた。
以上のように、 トナーバインダー用樹脂と してはポリエステル樹 脂が好適とされるものの、 ポリエステル樹脂に係る前記の問題を解 消するような、 耐オフセッ ト性、 低温定着性、 帯電安定性を兼ね備 えた トナーバイ ンダー用ポリエステル樹脂は得られていないのが現 状であった。
従って、 本発明は、 耐オフセッ ト性および低温定着性に優れ、 か つ高温高湿の環境下でも帯電安定性が保持され、 また耐久性に優れ 、 鮮明な画像特性を与える トナーに使用される トナーバイ ンダー用 ポリエステル樹脂およびこれを用いた トナーを提供することを目的 とするものである。 発明の開示
本発明者らは、 前記の課題を解決すべく鋭意検討した結果、 2価 カルボン酸成分、 2価アルコール成分、 3価以上の多価カルボン酸 および多価アルコール成分を縮重合させて得られる低分子量ポリェ ステル架橋体を 2価カルボン酸で連結したポリエステル樹脂が、 耐 オフセッ 卜性、 低温定着性および帯電安定性に優れた特性を有する ことを見いだし本発明に到達した。 すなわち、 本発明は以下の 1〜 4の構成を要旨とするものである。
1. 酸価が 5 m g K〇 HZ g以下、 数平均分子量 (Mn) が 20 00以下、 数平均分子量 (Mn) と重量平均分子量 (Mw) との比 (Mw/Mn) が 2. 5以上である低分子量ポリエステル架橋体の 少なく とも一部が、 連結剤と ,して配合された 2価カルボン酸で連結 されてなることを特徴とする トナーバインダー用ポリエステル樹脂 。
2. (a) 40〜 90モル%のエーテル化ビスフヱノールを含む
2価アルコールと、
( b ) 2価カルボン酸および 又は 2価カルボン酸の酸無水物およ びノ又は 2価カルボン酸の低級アルキルエステルと、
( c ) 3価以上の多価アルコールを全アルコール成分に対して 3〜 20モル%と、
(d ) 3価以上の多価カルボン酸およびノ又は 3価以上の多価カル ボン酸の酸無水物およびノ又は 3価以上の多価カルボン酸の低級ァ ルキルエステルを全酸成分に対して 3〜 20モル%とを、
1 80°C以上の温度条件下でエステル化またはエステル交換反応さ せて、 酸価が 5mgK〇HZg以下、 数平均分子量 (Mn) が 20 00以下、 数平均分子量 (Mn) と重量平均分子量 (Mw) との比 (MwZMn) が 2. 5以上である低分子量ポリエステル架橋体を 得、 その後、 前記低分子量ポリエステル架橋体と 2価カルボン酸と を 1 80°C以上の温度条件下で反応させることを特徴とする トナー バイ ンダ一用ポリエステル樹脂の製造方法。
3. (a) 40〜90モル%のエーテル化ビスフエノールを含む 2価アルコールと、
(b ) 2価カルボン酸および 又は 2価カルボン酸の酸無水物およ び Z又は 2価カルボン酸の低級アルキルエステルと、
( c ) 3価以上の多価アルコール、 または、
(d ) 3価以上の多価カルボン酸およびノ又は 3価以上の多価カル ボン酸の酸無水物および Z又は 3価以上の多価カルボン酸の低級ァ ルキルエステルとの内、
( c ) 又は (d) のいずれか一方を全アルコール成分又は全酸成分 に対して 6〜40モル%とを、
180°C以上の温度条件下でエステル化またはエステル交換反応さ
せて、 酸価が 5mgK〇H/g以下、 数平均分子量 (Mn) が 2〇 00以下、 数平均分子量 (Mn) と重量平均分子量 (Mw) との比 (Mw/Mn) が 2. 5以上である低分子量ポリエステル架橋体を 得、 その後、 前記低分子量ポリエステル架橋体と 2価カルボン酸と を 1 80°C以上の温度条件下で反応させることを特徴とする トナー バイ ンダー用ポリエステル樹脂の製造方法。
4. 前記トナーバイ ンダ一用ポリエステル樹脂に着色剤を配合す ることを特徴とする トナー。
前述の (a) の 2価アルコールに含まれるエーテル化ビスフエノ ールとは、 通常、 1モルのビスフヱノールに対し、 平均値と して 2 . 0〜7. 0モルのォキシエチレン又はォキシプロピレンを有する ものが好適に用いられる。 このようなエーテル化ビスフエノールと しては、 たとえば、 1モルのビスフエノール Aに対し、 ォキシェチ レンが平均 2. 2モル付加した、 ポリオキシエチレン [2. 2] 一 2, 2—ビス (4ーヒ ドロキシフエニル) プロパンをはじめ、 ォキ シエチレンが平均 2. 3モル、 2. 4モル付加したもの、 あるいは 、 ォキシプロピレンが平均 2. 1モル、 2. 3モル、 2. 6モル、 3. 2モル付加したもの等が挙げられる。 但し、 [ ] 内の数値 はォキシエチレン又はォキシプロピレンの平均付加数を示すもので ある (以下、 同様) 。
また、 ォキシエチレン又はォキシプロピレンの付加モル数は、 卜 ナ一の低温定着性や安定した連続定着性を高めるためには、 2. 1 〜3. 0モルの範囲がさ らに好適である。
また、 前記のほかに、 ポリオキシエチレン [2. 5] 一ビス (2 , 6—ジブ口モー 4ーヒ ドロキシフエニル) スルホン、 ポリオキシ プロピレン [3. 0] 一 2, 2—ビス (2, 5—ジフルオロー 4—
ヒ ドロキシフエニル) プロパン、 ポリオキシエチレン [ 1 . 5 ] - ポリオキシプロピレン [ 1 . 0 ] —ビス ( 4ーヒ ドロキシフエニル ) スルホン等の、 置換ービスフ:! ノールを含むもの等でも良い。 前述 (a ) における 2価アルコールと しては、 直鎖状の脂肪族ァ ルコールと して、 エチレングリ コール、 1, 3—プロパンジオール 、 1 , 4 一ブタンジオール、 ジエチレングリ コール、 2—ブテン一 1 , 4ージオール、 1 , 5 —ペン夕ンジオール、 1 , 6—へキサン ジオール、 ジプロピレングリコール、 ト リエチレングリコール、 テ トラエチレングリ コール、 トリプロピレングリコール、 ペン夕ェチ レングリ コール等が挙げられる。 分岐状の脂肪族アルコールと して は、 1 , 2—プロパンジオール、 1, 2—ブ夕ンジオール、 1 , 3 一ブタンジオール、 2, 3 —ブタンジオール、 ネオペンチルグリ コ ール、 1, 2—へキサンジオール、 2 , 5—へキサンジオール、 2 ーメチルー 2 , 4 —ペン夕ンジオール、 3—メチルー 1 , 5 —ペン 夕ンジオール、 2—ェチル一 1 , 3 —へキサンジオール等が挙げら れる。 また、 その他のジオール化合物として、 1 , 4ーシクロへキ サンジメ夕ノール、 1, 4ージヒ ドロキシシクロへキサン、 水素化 ビスフエノール A、 シクロへキシルエチレングリコール、 1 , 2— ジシクロへキシルエチレングリ コール、 p —キシリ レングリコール 、 m—キシリ レングリコール等を挙げることができる。
2価アルコールに含まれる前記エーテル化ビスフヱノールの含有 割合は、 2価アルコールの全成分に対して、 4 0〜9 0モル%でぁ る。 エーテル化ビスフェノールの含有割合が 4 0モル%未満である と、 得られるポリエステル樹脂のガラス転移温度が低く なり、 耐ブ ロッキング性が低下することとなる。 逆に、 エーテル化ビスフエノ ールの含有割合が 9 0モル%を超えると、 得られるポリエステル樹
脂の軟化点が高く なり、 低温定着性に劣ることとなる。 前述 (b ) の 2価カルボン酸成分と しては、 各種の脂肪族ジカル ボン酸、 脂環族ジカルボン酸、 芳香族ジカルボン酸が適用される。 このうち、 脂肪族ジカルボン酸と して、 マレイ ン酸、 フマール酸、 シ トラコン酸、 ィ夕コン酸、 グル夕コン酸、 琥珀酸、 アジピン酸、 セバチン酸、 ァゼライン酸、 マロン酸、 n— ドデセニル琥珀酸、 ィ ソ ドデセニル琥珀酸、 n — ドデシル琥珀酸、 ィソ ドデシル琥珀酸、 n—ォクテニル琥珀酸、 n —ォクチル琥珀酸等が挙げられる。 脂環 族ジカルボン酸と しては、 1 , 4ーシクロへキサンジカルボン酸、 水素化 2 , 6—ナフタレンジカルボン酸等が挙げられる。 芳香族ジ カルボン酸と しては、 フ夕ル酸、 テレフタル酸、 イソフ夕ル酸、 2 , 6—ナフタレンジカルボン酸、 4 , 4 ' ーメチレン二安息香酸等 が挙げられる。 また、 これらの 2価カルボン酸の酸無水物、 もし く は、 これらの 2価カルボン酸の低級アルキルエステルでも良い。 こ こで、 低級アルキルエステルを構成する低級アルキル基と しては、 炭素数が 1〜4のメチル基、 ェチル基、 n—プロピル基、 イソプロ ピル基、 n —ブチル基、 イソブチル基、 s e c —ブチル基、 t e r t 一ブチル基等を例示することができる (以下に述べる低級アルキ ルエステルも同様とする) 。
前述 ( c ) の 3価以上の多価アルコール成分と しては、 3〜6価 のアルコールが好ましく、 例えば、 ソルビトール、 1 , 2, 3, 6 一へキサンテトロール、 1, 4ーソルビタン、 ペン夕エリスリ トー ル、 ジペン夕エリス リ トール、 ト リペン夕エリ スリ トール、 1 , 2 , 4 一ブタン 卜リオ一ル、 1 , 2, 5 —ペン夕ン 卜 リオール、 グリ
セロール、 2 —メチルプロパン トリオ一ル、 2 —メチル一 1 , 2 , 4 一ブタン トリオ一ル、 ト リメチ口一ルェタン、 卜 リメチロ一ルプ
口パン、 1 , 3 , 5 — ト リ ヒ ドロキシメチルベンゼン等を挙げるこ とができる。
前述 (d ) の 3価以上の多価カルボン酸成分と しては、 3価又は 4価のカルボン酸が好ましく、 例えば、 1 , 2, 4 一ベンゼン ト リ カルボン酸、 1 , 3 , 5 —ベンゼン トリカルボン酸、 1 , 2, 4 一 シクロへキサン ト リカルボン酸、 2, 5 , 7 —ナフ夕レン トリカル ボン酸、 1 , 2 , 4 —ナフ夕レン トリ カルボン酸、 1 , 2, 4ーブ タン トリカルボン酸、 ピロメリ ッ ト酸、 1, 2, 5—へキサン ト リ カルボン酸、 1 , 3 —ジカルボキシー 2 —メチル一 2 —メチレン力 ルポキシプロパン、 テトラ (メチレンカルボキシ) メタン、 1 , 2 , 7, 8—オクタンテトラカルボン酸、 ェンポール三量体酸等が挙 げられる。 また、 これらの多価カルボン酸の酸無水物、 も しくは、 これらの多価カルボン酸の低級アルキルエステルでも良い。
低分子量ポリエステル架橋体において、 3価以上の多価アルコー ルと、 3価以上の多価カルボン酸成分とは、 両方を併用して共重合 成分と しても良いし、 あるいは、 いずれか一方のみを共重合成分と しても良い。
3価以上の多価アルコールと 3価以上の多価カルボン酸成分との 両方を共重合させる場合、 3価以上の多価アルコールおよび 3価以 上の多価カルボン酸成分は、 低分子量ポリエステル架橋体の構成成 分である全アルコール成分又は全酸成分に対して、 それぞれ 3〜 2 0モル%であり、 好まし くは、 5〜 1 5モル%であることが良い。 3価以上の多価アルコール又は 3価以上の多価カルボン酸成分のい ずれか一方が 3モル%未満であると、 低分子量ポリエステル架橋体 における架橋度が低く なるため溶融時の弾性が低下して、 耐オフセ ッ ト性が低下する原因となる。 逆に、 3価以上の多価アルコール又
は 3価以上の多価カルボン酸成分のいずれか一方が 2 0モル%を超 えると、 低分子量ポリエステル架橋体における架橋度が高く なりす ぎ、 溶融時の弾性は向上するものの、 連結して得られるポリエステ ル樹脂においては粉砕性が悪く、 また硬質で軟化点が高いものとな るため、 低温定着性が損なわれることとなる。
3価以上の多価アルコールと 3価以上の多価カルボン酸成分との 内、 いずれか一方を共重合させる場合、 3価以上の多価アルコール 又は 3価以上の多価カルボン酸成分は、 低分子量ポリエステル架橋 体の構成成分である全アルコール成分又は全酸成分に対して 6〜 4 0モル%であり、 好まし く は、 1 0〜 3 0モル%であることが良い 。 3価以上の多価アルコール又は 3価以上の多価カルボン酸成分が 6モル%未満であると、 低分子量ポリエステル架橋体における架橋 度が低く なるため溶融時の弾性が低下して、 耐オフセッ 卜性が低下 する原因となる。 逆に、 3価以上の多価アルコール又は 3価以上の 多価カルボン酸成分が 4 0モル%を超えると、 低分子量ポリエステ ル架橋体における架橋度が高く なりすぎ、 溶融時の弾性は向上する ものの、 連結して得られるポリエステル樹脂においては粉砕性が悪 く、 また硬質で軟化点が高いものとなるため、 低温定着性が損なわ れることとなる。
本発明のポリエステル樹脂においては、 3価以上の多価アルコー ルと 3価以上の多価カルボン酸成分との内、 少なく ともいずれか一 方を共重合させることによって、 耐オフセッ ト性および溶融流動性 を効果的に高めることができる。 なぜなら、 本発明のポリエステル 樹脂は、 低分子量ポリエステルを基本構造と しているので、 ゲル化 に至ることなく容易に 3価以上の多価成分を導入することができ、 適度な架橋形成をなし得るものである。 このため、 低分子量ポリエ 一 1〇一
ステル架橋体の溶融時の弾性を効果的に付与することができ、 耐ォ フセッ ト性が向上する。 また、 低分子量ポリエステル架橋体が架橋 密度の高いコンパク 卜な架橋体となるため、 架橋体間の分子鎖の絡 まり等が少なく なり、 溶融流動性が向上する。
本発明において、 低分子量ポリエステル架橋体は、 酸価が 5m g KO HZ g以下でなければならず、 好ましく は 3m gKOHZg以 下であるのが良い。 酸価が 5m g K〇H/gを超えると、 2価カル ボン酸を介して低分子量ポリエステル架橋体を連結する際に、 低分 子量ポリエステル架橋体同士が互いに直接エステル結合により連結 してしまい、 溶融状態において低分子量ポリエステル架橋体が個々 独立には存在し難くなる。 延いては、 低分子量ポリエステル架橋体 間の屈曲性が低く なり、 溶融粘性が高く なり、 得られる トナーバイ ンダ一用ポリエステル樹脂は低温定着性に劣るものとなる。
本発明において、 低分子量ポリエステル架橋体は、 数平均分子量 (Mn) が 2000以下でなければならず、 好まし くは 500〜 1 500であるのが良い。 数平均分子量 (Mn) が 2000を超える と、 2価カルボン酸を介して低分子量ポリエステル架橋体を連結し て得られる トナーバインダー用ポリエステル樹脂は、 溶融流動性が 大幅に低下して、 低温定着性に劣るものとなる。
本発明において、 低分子量ポリエステル架橋体は、 数平均分子量 (Mn) と重量平均分子量 (Mw) との比 (MwZMn) 、 すなわ ち分散度が 2. 5以上でなければならない。 分散度 (MwZMn) が 2. 5未満であると、 2価カルボン酸を介して低分子量ポリエス テル架橋体を連結して得られる トナーバインダー用ポリエステル樹 脂を用いた トナーの特性において、 耐オフセッ ト性が低下する傾向 となる。
本発明のポリエステル樹脂は、 低分子量ポリエステル架橋体の内 、 少なく とも一部の低分子量ポリエステル架橋体が、 連結剤と して 配合された 2価カルボン酸を介して連結されてなるものである。 す なわち、 一部の低分子量ポリエステル架橋体が連結されてなる高次 構造体が少なく とも存在しておれば良い。 なお、 ここで、 連結とは 、 低分子量ポリエステル架橋体の末端水酸基と 2価カルボン酸の両 末端カルボキシル基との縮合反応による結合を言う。
連結剤と しての 2価カルボン酸の含有割合は、 低分子量ポリエス テル架橋体を構成する全成分 1 0 0モル部に対し、 5〜3 0モル部 であることが好ましく、 さらに好まし く は 1 0〜2 5モル部である のが良い。 連結剤の含有割合が 5モル部未満であると、 連結され難 くなり、 低分子量ポリエステル架橋体が連結された高次構造体の含 有率が低く なるため、 得られる トナ一バインダー用ポリエステル樹 脂のガラス転移温度が低下し、 耐ブロッキング性および耐ォフセッ ト性に悪影響を及ぼすこととなる。 逆に、 連結剤の含有割合が 3 0 モル部を超えると、 得られる.トナーバインダ一用ポリエステル樹脂 の耐オフセッ 卜性は大きく改善されるものの、 軟化点が高くなるた め、 低温定着性に好まし く ない影響を与えることとなる。
本発明のポリエステル樹脂は、 酸価が 3 m g K O H Z g以下であ ることが好ましい。 酸価が 3 m g K〇H Z gを超えると、 溶融時に おいてカルボキシル基に起因するエステル交換、 分解反応などが生 じ易く なるため、 ポリエステル樹脂の高次構造の崩壊および溶融粘 性の低下が起こり易く、 本発明のポリエステル樹脂を用いた トナー の耐オフセッ ト性を有しながら低温定着性に優れるという特性を失 う原因となる。 すなわち、 酸価が 3 m g K〇H Z g以下であること により、 トナーの製造の際、 着色剤、 帯電安定剤などを混練するた
めの再溶融工程での物性低下を低減することができ、 又は、 得られ る トナーに使用環境 (湿度 · 温度) の変化にかかわらず良好な帯電 安定性を付与することができるのである。 これらの理由により、 本 発明のポリエステル樹脂の酸価は、 l mgKOHZg以下、 さらに は 0. SmgKOHZg以下であるのがより好ましい。
本発明のポリエステル樹脂は、 数平均分子量 (Mn) が 5000 〜20000であることが好ましい。 数平均分子量 (Mn) が 50 00未満であると、 ポリエステル樹脂は高分子量体の含有比率が低 く なり、 耐オフセッ ト性に劣るものとなる。 逆に、 数平均分子量 ( Mn) が 20000を超えると、 耐オフセッ ト性は良好となるもの の、 低分子量体の含有比率が低いため粉碎性が悪く、 かつ軟化点お よび定着開始温度が高く なり、 低温定着性が損なわれることとなる 。 これらの理由により、 本発明のポリエステル樹脂の数平均分子量 (Mn) は、 1 0000以下であることがさらに好ましい。
本発明のポリエステル樹脂は、 ガラス転移温度が 55〜75°Cで あることが好ましい。 ガラス転移温度が 55 °C未満であると、 耐ブ ロッキング性が低下し、 十分な保存安定性が得られ難く なる。 逆に 、 ガラス転移温度が 75°Cを超えると、 樹脂の粉砕性が低下すると ともに、 定着性に悪影響を及ぼすこととなり、 好ましくない。
本発明のポリエステル樹脂は、 軟化点が 80〜 1 60°Cであるこ とが好ましい。 軟化点が 80°C未満であると、 トナー粒子が破壊さ れ易く微粉が生成し易く なり、 キャ リア表面に付着して、 トナー粒 子の帯電性が低下するとともに、 耐オフセッ ト性も低下すること と なる。 逆に、 軟化点が 1 60°Cを超えると、 最低定着温度が高く な る等の好ましく ない現象が発生することとなる。
次に、 本発明の トナーバイ ンダー用ポリエステル樹脂の製造方法
について説明する。
まず、 低分子量ポリエステル架橋体を製造する。 すなわち、 前述 の (a) 40〜 90モル%のエーテル化ビスフエノールを含む 2価 アルコールと、 (b) 2価カルボン酸および Z又は 2価カルボン酸 の酸無水物および 又は 2価カルボン酸の低級アルキルエステルと 、 ( c ) 3価以上の多価アルコールを全アルコール成分に対して 3 〜20モル%と、 (d) 3価以上の多価カルボン酸および 又は 3 価以上のカルボン酸の酸無水物およびノ又は 3価以上の多価カルボ ン酸の低級アルキルエステルを全酸成分に対して 3〜20モル%と を、 各々所定の割合で混合し、 1 80°C以上、 好ま しく は 200〜 260°Cの温度条件下で反応を行い、 低分子量ポリエステル架橋体 を得る。
低分子量ポリエステル架橋体を得るに際しては、 前記 (b) およ び (d) の酸成分と、 (a) および (c) のアルコール成分との仕 込み比率が重要である。 つまり、 仕込み比率、 すなわち全酸成分の モル数を P、 全アルコール成分のモル数を Qと したときに、 QZP で表される値が、 1. 1〜3. 0となることが好ましい。 仕込み比 率 (QZP) が 3. 0より大きくなる場合、 低分子量ポリエステル 架橋体の数平均分子量 (Mn) が低く抑えられるという点では好ま しいと認めらるが、 未反応のアルコール成分が多量に残存し、 3価 以上の多価アルコールを構成成分とする場合には、 3価以上の多価 アルコールの反応割合が低下する傾向となる。 これにより、 全体と して 3価以上の多価成分の含 割合が減少することとなり、 延いて は分散度 (Mw/Mn) を 2. 5以上に制御することが困難となり 、 耐オフセッ ト性が低下する原因となる。 逆に、 仕込み比率 (QZ P) が 1. 1〜 1. 0となる場合、 酸成分とアルコール成分のモル
バランスが均衡に近づく ため、 低分子量ポリエステル架橋体は、 従 来の一括添加型のポリエステル樹脂のように嵩高く、 数平均分子量
( M n ) が大きい高分子量の構造体となる。 従って、 重合時に樹脂 が急速にゲル化を起こし、 反応のコン トロールが極めて困難な状態 となる。 また、 仕込み比率 (Q Z P ) が 1 . 0より小さ く なる場合 、 3次元化して嵩高くなった分子の網目構造内部に未反応のカルボ キシル基が多く残存するため、 得られるポリエステル樹脂を用いた トナーの帯電安定性が低下することとなる。
次に、 得られた低分子量ポリエステル架橋体に、 前記含有割合で 連結剤と して 2価カルボン酸を混合し、 1 8 0 °C以上、 好ましく は 2 0 0〜2 6 0 °Cの温度条件下で反応を行い、 低分子量ポリエステ ル架橋体が 2価カルボン酸を介して連結された本発明のポリエステ ル樹脂を得ることができる。 この場合、 本発明に適用される連結剤 と しての 2価カルボン酸は、 前述 (b ) の 2価カルボン酸成分がそ のまま使用される。
低分子量ポリエステル架橋体を連結するに際しては、 反応を促進 させるため通常のエステル化触媒、 エステル交換触媒を使用するこ ともできる。 また、 必要に応じて減圧下にて反応させても良い。 以上の方法により、 低分子量ポリエステル架橋体を 2価カルボン 酸を介して連結させたポリエステル樹脂であり、 酸価 3 m g K〇H 以下、 数平均分子量 (M n ) 5 0 0 0〜 2 0 0 0 0、 ガラス転 移温度 5 5〜 7 5 °C、 軟化点 8 0〜 1 6 0 °Cを満足するポリエステ ル樹脂を製造することができる。 しかも、 この方法は、 従来のトナ ー用ポリエステル樹脂の製造法、 例えば 2価および 3価以上の多官 能成分の一括添加による合成法、 2官能成分のみによる直鎖状ポリ エステルを 3価以上の多官能成分で架橋させる方法、 エポキシ基あ
るいはィソシァネー ト基などの反応性末端基を有する化合物で架橋 させる方法、 単官能成分により架橋反応を制御する方法等とは明ら かに異なり、 予め製造した低分子量ポリエステル架橋体を 2価カル ボン酸で連結させることをその大きな特徴と している。 これにより 得られる本発明のポリエステル樹脂は、 耐オフセッ ト性を損なうこ となく、 前記従来法に基づくポリエステル樹脂に比べて、 低温定着 性に優れた特性を有する。 また、 帯電安定性、 粉砕性、 製造安定性 などに優れた特性を同時に保持した トナーバインダー用ポリエステ ル樹脂を提供することができる。 ,
本発明のポリエステル樹脂には、 バイ ンダー樹脂と しての性能を 損なわない範囲内、 すなわちポリエステル樹脂中 4 0重量%以下、 より好まし く は 2 0重量%以下の範囲内で、 公知の熱可塑性樹脂、 例えば本発明以外のポリエステル樹脂、 ウレ夕ン樹脂、 エポキシ樹 脂、 スチレン一アクリル系樹脂、 エチレン一ェチルァクリ レート樹 脂、 フヱノール樹脂、 スチレン一ブタジエン樹脂、 キシレン樹脂、 プチラール樹脂などを混合又は変性により添加しても良い。 これら の熱可塑性樹脂の中では、 特に、 スチレン— (メ夕) アクリル酸系 エステル共重合体などのスチレンーァクリル糸樹脂が好適である。 本発明の トナーは、 前記の本発明の トナーバイ ンダ一用ポリエス テル樹脂に着色剤が配合されたものである。 本発明の トナーを製造 するには、 前述した本発明のポリエステル樹脂を主成分と し、 これ に着色剤および必要に応じて各種添加剤を配合し、 ボールミルなど により混合し、 混練、 粉砕、 分級の各工程を行えば良い。 このとき 、 トナーの粒径が l〜3 0 m、 好ましくは 5〜 2 0 mとなるよ うにすることが適当である。
本発明の トナーに配合する着色剤と しては、 公知のものがすべて
使用でき、 カーボンブラック、 ニグ口シン染料、 ベンジジンイエロ 一、 キナク リ ドン、 ローダミ ン B、 フタロシアニンブルー、 ァニリ ンブルー、 カルコオイルブル一、 クロームイェロー、 ウルトラマリ ンブル一、 メチレンブルー、 ローズベンガル、 およびこれらの混合 物などを挙げることができる。
必要に応じて添加される添加剤と しては、 荷電制御剤、 磁性体な どを挙げることができる。 また、 これら以外にオフセッ ト防止剤と してワックス、 流動性向上剤と して疎水性シリカ等、 特性改良剤の 添加が考えられるが、 本発明のポリエステル樹脂を トナーバイ ンダ 一用樹脂と して用いる場合、 特性改良剤を加えなく ても良好なバイ ンダ一と しての性能を発揮させることができる。 また、 添加する場 合でも、 少量の添加量で十分に改良効果を得ることができる。
荷電制御剤と しては、 正の荷電制御剤として、 例えばニグ口シン 糸染料、 三級アミ ンを側鎖と して含有する 卜 リフユニルメタン糸染 料、 第四級アンモニゥム塩化合物、 ポリアミ ン樹脂などを挙げるこ とができる。 負の荷電制御剤と しては、 例えば含金属ァゾ染料、 銅 フ夕ロシァニン染料、 サリチル酸のアルキル誘導体の金厲錯体など を挙げることができる。 以上の荷電制御剤を配合する場合、 バイ ン ダー樹脂に対して、 0 . 1〜8 . 0重量%、 好まし く は 0 . 2〜5 . 0重量%で配合するのが良い。
本発明のポリエステル樹脂を用いて得られる トナーは、 鉄粉、 フ ヱライ ト、 造粒マグネ夕イ トなどのキャ リアと混合することによつ て二成分現像剤とされるが、 その混合比はキヤ リア 1 0 0重量部に 対して、 0 . 3〜2 0重量部とすることが好ましい。 なお、 本発明 の トナーは磁性体が含有されるときはそのまま磁性一成分現像剤と して、 また磁性体が含有されないときは非磁性一成分現像剤と して
静電荷像の現像に供することもできる。
本発明のポリエステル樹脂は、 溶融流動性に優れている低分子量 のポリエステル架橋体を基本構造と しており、 ポリエステル樹脂全 体が過度に高分子量化していないため、 高分子量体間の分子鎖の絡 み合いによる溶融粘度の上昇が抑制され、 溶融時の粘性が低く保た れる。
また、 本発明のポリエステル樹脂は、 1 5 0〜2 5 0 °C近傍の比 較的高温度領域においても溶融弾性の低下が少ない。 一般には、 ポ リエステル架橋体においても、 樹脂温度の上昇に伴って溶融弾性が 急激に低下する。 この現象の大きな原因と して、 分子量分布におけ る低分子量域成分の急激な弾性低下が挙げられる。 ところが、 本発 明のポリエステル樹脂では、 低分子量ポリエステル架橋体が、 分散 度 (M wZ M n ) が 2 . 5以上である架橋構造を有したものである ため、 ポリエステル樹脂全体どしてゴム弾性を維持し易く、 比較的 高温度領域においても弾性低下が抑制されることとなる。
このように、 溶融粘度の上昇および溶融弾性の低下が抑制可能な ポリエステル樹脂を用いた本発明の トナーは、 耐オフセッ ト性に優 れたものとなる。
さ らに、 本発明においては、 低分子量ポリエステル架橋体の酸価 が 5 m g K 0 Hノ g以下であることから、 ポリエステル樹脂中の残 存カルボキシル基の量が少ないので、 高温高湿下においても トナー は吸湿し難く、 高湿下での帯電量の低下は大きく抑えられる。 従つ て、 本発明のポリエステル樹脂からなる トナーの特性においては、 トナー帯電量が使用環境 (温度 , 湿度) の影響を受け難く、 帯電安 定性に優れたものとなる。 この帯電安定性は、 ポリエステル樹脂の 酸価を 3 m g K〇H Z g以下にすることで、 さらに良好なものとな
る。
本発明の トナーバインダー用ポリエステル樹脂は、 低分子量ポリ エステル架橋体が 2価カルボン酸を介して連結されて構成されてい ることから、 溶融粘度の上昇および溶融弾性の低下を抑制するこ と ができ、 従って、 このポリエステル樹脂を用いることにより、 耐ォ フセッ ト性に優れた トナーを供給することができる。
さ らに、 本発明のポリエステル樹脂は、 エーテル化ビスフヱノー ルを構成成分と して含んでいることから、 耐ブロッキング性を保持 しながら、 より溶融流動性を向上させることができ、 本発明のポリ エステル樹脂の軟化点が下がることから、 トナー特性においては、 優れた低温定着性を発揮することができる。
また、 本発明においては、 低分子量ポリエステル架橋体の酸価が 低く、 ポリエステル樹脂中の残存カルボキシル基の量が少ないこと から、 使用環境にかかわらずトナーの帯電安定性が良好に保持でき る。 しかも、 本発明の トナーは自己帯電量が小さいので、 多量の帯 電制御剤を添加すること無く容易に正帯電、 負帯電の両方に使用す ることができる。 実施例の説明
以下、 本発明の実施例について説明するが、 これらは本発明を限 定するものではない。
なお、 樹脂の物性およびそれを用いて得られる トナー特性の評価 については、 以下に記す各種測定法および評価法にて行った。
• 酸価 (m g K O H Z g ) ; 低分子量ポリエステル架橋体およびポ リエステル樹脂の酸価は Japanese I ndustri a l Standerds ( J I S 一 K一 0 0 7 0 ) に規定される方法により測定した。
• 数平均分子量 (Mn) および分散度 (MwZMn) : 本発明にお いて数平均分子量 (Mn) 、 および数平均分子量 (Mn) と重量平 均分子量 (Mw) との比である分散度 (MwZMn) を算出するた めの重量平均分子量の値は、 ゲルパーメーシヨ ンクロマ トグラフィ 一によつて測定した値から算出した。 測定条件は、 温度 40°Cで、 溶媒と してテ トラヒ ドロフランを l m l /分の流速で流し、 試料濃 度 1 OmgZm 1 のテ トラヒ ドロフランの試料溶液を 0. 5m 1 注 入して測定する。 なお、 カラムと しては、 1 X 1 03 〜 2 X 1 〇 6 の分子量領域を的確に測定するために、 市販のポリスチレンゲル力 ラムを複数本組み合わせて行った。 試料の分子量測定にあたっては 、 試料の有する分子量分布を、 数種の単分散ポリ スチレン標準試料 により作成された検量線の対数値とカウン ト数との関係から算出し た。 検出器には R I (屈折率) 検出器を用いた。
• ガラス転移温度 (で) ; 示差熱分析装置 (DSC測定装置) を用 い、 次の操作を行って測定した。 粉末状サンプル 1 Omgをアルミ 製パンに入れ、 昇温速度 1 0°〇ノ分で 20°Cから 250°Cまで昇温 し、 250°Cにおいて 5分放置し、 その後 1 0°C/分で 20°Cまで 冷却する。 その後、 昇温速度 1 0°C/分で測定し、 ガラス転移領域 における D S Cサーモグラムのピークの立ち上がり部分からピーク の頂点までの間での最大傾斜を示す接線との接点の温度 (C) を、 ガラス転移温度 (以下、 Tgと記す) と した。
• 軟化点 C) : フローテスター ( (株) 島津製作所製 CFT— 50〇型) を用いて、 測定条件を、 荷重 20 k gZ cm2 、 ノズル 1 mm 0 1 Omm, 予備加熱 80 °Cで 5分間、 昇温速度 3°CZ分 と し、 サンプル量 1. 5 gと して測定記録し、 フローテスターのプ ランジャー降下量一温度曲線 (軟化流動曲線) における S字曲線の
高さを hと したとき、 高さが hZ2となるときの温度 C) を軟化 点と した。
•樹脂の粉砕性 ; 通常の粉砕工程を終わった樹脂を篩にかけ、 1 6 メッシュは通過するが、 20メ ッシュは通過しない樹脂粉体を得る 。 この分級された樹脂粉体を 30. O g精枰 (W1 とする) し、 コ ーヒ一ミル (PH I L I P S社製 HR— 2 1 70タイプ) にて 1 5秒間粉砕後、 32メ ッ シュの篩にかけ、 通過しない樹脂の重量 W 2 (g) を精秤し、 次式に従い残存率 (%) を求めた。
残存率 (%) =W2 (g) /W2 (g) x l O O
以上の操作を 3回行い、 平均残存率が、 0〜 1 5. 0%の場合を◎ 、 1 5, 1〜30. 0%の場合を〇、 30. 1〜45. 0%の場合 を△、 45. 1 %〜; L 00%の場合を Xと評価した。
' 耐ブロッキング性 : トナーを 50°C、 相対湿度 40%の条件下で 48時間放置したときの凝集の発生の程度を観察した。 そして、 凝 集塊が認められなかった場合を〇、 凝集塊が若干生じた場合を△、 凝集塊が著しく認められた場合を Xと評価した。
• オフセッ ト発生温度 (°C) : 実施例および比較例で得た各電子写 真用 トナーを 4部と、 樹脂被覆を施していないフェライ トキャ リ ア (パウダーテック社製 F L— 1 530) を 96部とを混合して二 成分系現像剤を作成した。 次に、 この現像剤を使用して市販の複写 機 ( (株) 東芝製 BD— 9 1 1 0) にて A 4の転写紙に縦 2 cm 、 横 5 cmの帯状の未定着画像を複数作成した。 次いで、 表層がテ フロン (ポリテトラフルォロエチレンの商品名 : 登録商標) で形成 された熱定着ローラ一と、 表層がシリ コーンゴムで形成された圧力 定着ローラーとが対になって回転する定着機を、 ローラー圧力が 1 k g/ cm2 およびローラー速度が 20 OmmZ秒になるように調
節し、 前記熱定着ローラ一の表面温度を段階的に上昇させて、 A4 の転写紙に縦 2 cm、 横 5 cmの帯状の画像を複写した。 そして、 転写紙の余白部にオフセッ トによる汚れが発生するか否かの観察を 行い、 オフセッ 卜が発生したときの最低の熱定着ロールの表面温度 をオフセッ 卜発生温度 (で) と し、 耐オフセッ ト性の評価と した。 , 最低定着温度 (°C) ; 前記の定着機で形成された定着画像に対し て、 1 k gの荷重を載せた、 幅 1 5 mmの砂消しゴムのエッジ部に よる摺擦を施し、 次式に従い定着率を算出し、 定着率が 70%を超 えるときの定着ローラーの温度 (で) を最低定着温度と した。 なお 、 画像濃度は、 反射濃度計 (マクベス社製 RD— 9 14) を用い て測定した。
定着率 (%)
= [摺擦後の定着画像の画像濃度 Z摺擦前の定着画像の画像濃度] X 1 〇 0
· 帯電量の湿度依存性 ; 前記現像剤の低湿度雰囲気 (温度 1 0°C、 相対湿度 20%) と高湿度雰囲気 (温度 33eC、 相対湿度 80%) における帯電量 ( C/g) をブローオフ法により測定し、 両者の 差の絶対値を帯電量変化値 (/ C/g) と して良否を評価した。 数 値が小さいほど湿度依存性が低く 良好な 卜ナ一といえる。 なお、 摩 擦帯電量の測定は トナーを各々の雰囲気に 1 6時間放置した後、 こ れをフェライ 卜キヤ リアと混合撹拌して行った。 帯電量の測定には 、 ブローオフ摩擦帯電量測定装置 (東芝ケミカル (株) 製) を使用 した。
• 初期画像濃度 ; 前記の各現像剤と複写機 (熱定着ローラーの表面 温度は 1 70°Cに設定した) でコピー試験を行い、 初期画像濃度を 測定した。 画像濃度は、 反射濃度計 (マクベス社製 RD— 9 1 4
) にて測定した。
(実施例 1 )
『低分子量ポリエステル架橋体の製造』
表 1に示す低分子量ポリエステル架橋体の仕込み組成に従い、 酸 成分と して、 ィソフ夕ル酸、 無水トリメリ ッ ト酸、 アルコール成分 と して、 1, 4ーシクロへキサンジメ夕ノール、 ポリオキシェチレ ン [2. 2] —2, 2—ビス (4ーヒ ドロキシフエニル) プロパン を、 温度計、 ステンレス製撹拌器、 流下式コンデンサーを備えた反 応器に入れ、 窒素ガス雰囲気下で内温 220°Cにて撹拌回転数 20 Or. p.m.で反応を行った。 エステル化が開始して反応系より水の留 出が始まってから、 水の留出が終了するまで、 約 5時間反応を行つ た。 得られた生成物は、 酸価が 2. 2mgKOH/g, 数平均分子 量 (Mn) が 1 1 00、 分散度 (MwZMn) が 3. 0であったこ とから、 低分子量ポリエステル架橋体であることを確認した。 なお 、 留出液の NMR分析において水以外の成分は検出されなかったこ とから、 エステル交換反応による低沸点物は副生していないと推察 された。
『ポリエステル樹脂の製造』
前記の低分子量ポリエステル架橋体が生成した反応系に、 連結剤 と してイソフ夕ル酸を表 1の割合に従って添加し、 内温 220°C、 撹拌回転数 20 Or.p.m.で低分子量ポリエステル架橋体の連結反応 を行った。 エステル化が開始して反応系より水の留出が始まってか ら、 水の留出が終了するまで、 約 3時間反応を行った。 この時点で の撹拌トルクメータ一は 0 k g— cmを示した。 続いて、 反応系内 を 1 Otorr以下に減圧し、 さらに反応を続けた。 減圧開始から約 1 . 5時間経過した後、 反応系の溶融粘度は徐々に上昇した。 この後
、 撹拌トルクは上昇し続け、 減圧開始から約 3時問経過した時点で 、 撹拌トルクは 3. 6 k g— c mに到達した。 その後、 撹拌回転数 を 20 Or. p.m.に保ち、 約 1時間撹拌トルクを観察した結果、 撹拌 トルクは約 3. 5 k g— c mを示し一定であったので、 この時点で 反応を終了させた。 そして、 通常の操作により払い出しを行い、 ポ リエステル樹脂 A 1 を得た。 なお、 留出液の NMR分析において水 以外の成分は検出されなかったことから、 エステル交換反応による 低沸点物は副生していないと推察された。 得られたポリエステル樹 脂 A 1の物性を表 1 に示す。
(実施例 2〜 8)
酸成分と して、 テレフタル酸、 イソフ夕ル酸、 1 , 4ーシクロへ キサンジカルボン酸、 無水トリメリ ッ ト酸を、 アルコール成分と し て、 ポリオキシプロピレン [2. 2] 一 2, 2—ビス (4—ヒ ドロ キシフエニル) プロパン、 ポリオキシエチレン [2. 2 ] 一 2, 2 —ビス (4ーヒ ドロキシフエニル) プロパン、 1 , 4—シクロへキ サンジメ夕ノール、 水素化ビスフ Xノール A、 ト リメチロールプロ パンを、 連結剤と して、 イソフ夕ル酸、 無水琥珀酸を用いて、 実施 例 1 と同一の製造方法によりポリエステル樹脂 A 2〜A 8を得た。 仕込み組成、 低分子量ポリエステル架橋体の物性および得られたポ リエステル樹脂 (A 2〜A 8) の物性を表 1 に示す。
2
*1) 低分子量ポリエステル架括体を構成する全成分を 1 00モル部とした時のモル部
TP A : テレフタル酸 B P :ポリ才キ レン [2.2] -2, 2 -ビス (4-ヒド□キシフ iDV)ブ Qバン
I PA : イソフタル酸 B E :ポリ才キシ Iチレン [2.2]-2, 2-ビス (4-ヒド Dキシフ フ ·□バン
CHDA: 1,4ーシクロへキサンジカルボン酸 CHDM: 1,4ーシクロへキサンジメタノール
TMA :無水トリメリット酸 HB :水素化ビスフ:!:ノール A
SUA :無水 5¾ TMP : トリメチロールプロパン
(比較例 1 )
実施例 1 と同一の構成成分を用いて、 実施例 1 と同様の反応器に —括投入し、 窒素ガス雰囲気下で内温 220°Cにて撹拌回転数 20 〇 r. p. m.で反応を行った。 エステル化が開始して反応系より水の留 出が始まってから、 水の留出が終了するまで、 約 6時間反応を行つ た。 この時点での撹拌トルクメ一夕一は 0 k g— c mを示した。 続 いて、 反応系内を 1 0 torr以下に減圧し、 さらに反応を続けた。 減 圧開始から約 3時間経過した後、 反応系の溶融粘度は徐々に上昇し た。 この後、 撹拌トルクは上昇し続け、 減圧開始から約 6時間経過 した時点で、 撹拌トルクは 3. O k g— c mに到達した。 この時点 で反応系内を常圧に戻し、 撹拌回転数を 20 Or. p.m.に保ち、 撹拌 トルクを観察した結果、 撹拌トルクはさらに急激に上昇し続け、 約 1 5分後には重合ポリマーはゲル化を起こし、 通常の払い出しは不 可能であった。
そこで、 前記反応工程において、 減圧開始から約 6時間経過し、 撹拌 トルクが 3. O k g - c mに到達した時点で反応系内を常圧に 戻して、 撹拌回転数を 20 Or.p.m.に保った状態において、 撹拌 ト ルクが 3. 5 k g— c mとなった時点で反応を終了させた。 そして 、 通常の操作により払い出しを行い、 ポリエステル樹脂 B 1 を得た 。 このポリエステル樹脂は淡黄色の固体であった。 得られたポリエ ステル樹脂 B 1の物性を表 2に示す。
(比較例 2)
実施例 1 と同一の構成成分の内、 酸成分と して、 ィソフ夕ル酸、 アルコール成分と して、 1, 4ーシクロへキサンジメタノール、 ポ リオキシエチレン [2. 2 ] - 2 , 2—ビス (4ーヒ ドロキシフエ ニル) プロパンを、 実施例 1 と同様の反応器に入れ、 窒素ガス雰囲
気下で内温 220°Cにて撹拌回転数 20 Or. p.m.で反応を行った。 エステル化が開始して反応系より水の留出が始まってから、 水の留 出が終了するまで、 約 4時間反応を行った。 次いで、 無水 卜リメ リ ッ ト酸を反応系中に加えると、 再び反応系より水の留出が始まり、 その水の留出が終了するまでさらに約 3時間反応を行った。 この時 点での撹拌トルクメ一夕一は 0 k g— c mを示した。 続いて、 反応 系内を 1 Otorr以下に減圧し、 さらに反応を続けた。 減圧開始から 約 2. 5時間経過した後、 反応系の溶融粘度は徐々に上昇した。 こ の後、 撹拌 トルクは上昇し続け、 減圧開始から約 5時間経過した時 点で、 撹拌トルクは 3. O k g— cmに到達した。 この時点で反応 糸内を常圧に戻し、 撹拌回転数を 20 Or. p.m.に保ち、 撹拌トルク を観察した結果、 撹拌トルクはさらに急激に上昇し続け、 約 5〇分 後には撹拌 トルクは約 3. 5 k g— cmを示し、 約 60分後には重 合ポリマーはゲル化を起こ し、 通常の払い出しは不可能であった。 そこで、 前記反応工程において、 撹拌回転数を 20 Or. p.m.に保 つた状態において、 撹拌トルクが 3. 5 k g— cmとなった時点で 反応を終了させた。 そして、 通常の操作により払い出しを行い、 ポ リエステル樹脂 B 2を得た。 このポリエステル樹脂は淡黄色の固体 であった。 得られたポリエステル樹脂 B 2の物性を表 2に示す。
比 樹 仕 込 み 組 成 ポリエステル!ί月旨
較 脂 低分子量ポリエステル架橋体 (モル 5 物 性
例 番 酸 成 分 アルコール成分 酸価 数平均 Tg 軟化点
口 分子量
TPA IPA CHDA 丁 MA BP BE CHDM HB TMP mg/KOH Mn °C °C
1 B1 40 7 37 16 7.5 7200 65 163
CO
00
2 B2 40 7 37 16 6.9 7200 64 162
TPA : テレフタル酸 BP ポリ才キシフ 'Dビレン [2.2]-2, 2-ビス (4-ヒドロキシフ; :ニル)フ ·Πパン
I PA : イソフタル酸 BE ポリ才キシ Iチレン [2.2]-2, 2-ビス (4 -ヒト Όキシフ Iニル)ブロバン
CHDA: 1,4—シクロへキサンジカルボン酸 CHDM 1.4ーシクロへキサンジメタノール
T A :無水卜リメリツ 卜酸 HB 水素化ビスフエノール A
SUA :無水? 白酸 TMP 卜リメチロールプロパン
】
(比較例 3〜 8)
酸成分と して、 テレフタル酸、 ィソフ夕ル酸、 無水ト リメリ ッ ト 酸を、 アルコール成分と して、 ポリオキシプロピレン [2. 2] 一 2 , 2—ビス ( 4ーヒ ドロキシフ ニル) プロパン、 ポリオキシェ チレン [2. 2 ] - 2, 2—ビス (4ーヒ ドロキシフヱニル) プロ ノヽ。ン、 1, 4ーシクロへキサンジメタノール、 水素化ビスフエノー ル八、 ト リ メチロールプロパンを、 連結剤と して、 イソフ夕ル酸、 無水琥珀酸を用いて、 実施例 1 と同一の製造方法によりポリエステ ル樹脂 B 3〜B8を得た。 仕込み組成、 低分子量ポリエステル架橋 体の物性および得られたポリエステル樹脂 (B3〜B8) の物性を 表 3に示す。
樹 仕 込 み 組 成 低分子量ポリエステル ポリエステル樹脂
比 架 橋 体
脂 低分子量ポリエステル架撟体 (モル X) 連結剤 物 性 物 性
較
番 酸 成 分 アルコール成分 酸価 数平均 酸価 数平均 Tg 軟化点 例 分子量 分子量
TPA IPA CHDA TMA BP BE 圆 HB T P IPA SUA tng/KOH Mn Mw/ n mg/KOH Mn °C
3 B3 31 9 44 12 4 2.0 1100 3.0 1.0 1500 44 106
CO 4 B4 20 18 2 45 15 35 1.8 2500 2.2 0.6 18500 62 118 〇
5 B5 40 15 7 8 30 9 2.5 1300 5.8 3.0 6300 63 172
6 B6 31 9 42 18 15 7.0 800 1.8 1.5 7700 60 163
7 B7 19 20 1 50 8 2 20 0.9 2300 2.3 0.9 17500 63 165
8 B8 28 12 42 14 4 15 6.2 1200 4.2 1.1 8500 65 168
*1) 低分子量ポリエステル架擂体を構成する全成分を 100モル部とした時のモル部
テレフタル酸 BP ポリオキシブ 0:Vノ [2.2] -2, 2-ビス (4-ヒト Όキシフ 1こル)ブ 0/
イソフタル酸 BE ポリ才キシ Iチレン [2.2]-2, 2-ビス (4-ヒド□キシフ Iコ 0プ□バン
1,4ーシクロへキサンジカルボン酸 CHD 1,4ーシクロへキサンジメタノール
無水トリメリット酸 HB 水素化ビスフエノール A
¾3
(トナーの製造)
前記実施例および比較例で得られたポリエステル樹脂 A 1〜A 8 および B 1〜B 8を各々用いて、 トナーを製造した。 すなわち、 下 記原料をス一パーミキサ一で混合し、 二軸押出機により溶融混練し 、 冷却した後、 ハンマーミルにより粗粉砕し、 さらにジェ ッ トミ ル により微粉砕し、 次いで分級機により粒径を整え、 コールターカウ ン夕ー TA— II型による体積基準積算 50%径が 1 1 mの粒度の トナーを得た。 なお、 このときの樹脂の粉砕性の評価を表 4に示す ポリエステル樹脂 : 1 00部
カーボンブラック(三菱化成工業(株)製 MA— 1 00) : 6. 5部 クロム含金属染料(オリエン ト化学工業(株)製 S— 34) : 2部 ポリプロピレン(三洋化成工業(株)製 ビスコール 330 P) : 2部 ( トナー特性の評価)
前記で得られた トナー 4重量部にフェライ トキャ リ ア 96重量部 を加えて現像剤と し、 これを用いて トナー特性の評価を行った。 評 価結果を表 4に示す。
【表 4】
表 4の結果から明らかなように、 本発明に係わるポリエステル樹 脂 A 1 〜 A 8を用いた トナーは、 いずれも耐ブロッキング性、 低温 定着性、 耐オフセッ ト性、 帯電の環境依存性、 初期画像濃度の点に
おいて特に優れた トナー特性を示すものであり、 環境条件によらず 、 高速で安定に、 良好な画像を形成することができた。
これに対し、 本発明の範囲外であるポリエステル樹脂 B 1および B 2を用いた トナーにおいては、 まず、 ポリエステル樹脂製造に際 し、 各成分を一括して投入しているため、 架橋反応の制御が実質的 に不可能であり、 また適宜反応を終了させる場合にも、 所望の架橋 度に再現性よく コン トロールすることは極めて困難であった。 しか も、 ポリエステル樹脂 B 1 および B 2には力ルポキシル基が残存し ているため、 トナー特性においては帯電安定性に劣り、 また嵩高い 分子構造であり、 樹脂の軟化点が高く なることから、 低温定着性に も劣るものであった。
本発明の範囲外であるポリエステル樹脂 B 3を用いた トナーにお いては、 ポリエステル樹脂 B 3が連結剤で連結反応させずに低分子 量ポリエステル架橋体を減圧重合させて得たものであり、 分子量分 布における大部分が低分子量体であるため、 低温定着性には優れる ものの、 樹脂の粉砕に際しては微粉が生じ易く、 さらに耐ブロッキ ング性および耐オフセッ ト性においては極めて劣るものであった。 本発明の範囲外であるポリエステル樹脂 B 4を用いた トナーにお いては、 ポリエステル樹脂 B 4の多価成分の含有割合が少ないため に低分子量ポリエステル架橋体の分散度が低く なり、 延いては樹脂 中の高次構造体の含有割合は低く なることから、 トナーは耐オフセ ッ ト性に劣るものであった。 さらに、 低分子量ポリエステル架橋体 の分子量が高く、 連結剤の含有割合が多すぎるため、 ポリエステル 樹脂 B 4は高分子量化し、 粉砕性に劣るものであった。
本発明の範囲外であるポリエステル樹脂 B 5を用いた トナーにお いては、 ポリエステル樹脂 B 5の多価成分の含有割合が多いために
樹脂中の高次構造体の含有割合は高く なり、 また樹脂の軟化点は高 く なることから、 トナーは粉砕性および低温定着性に劣るものであ つた。
本発明の範囲外であるポリエステル樹脂 B 6を用いた トナ一にお いては、 低分子量ポリエステル架橋体の酸価が十分に低く なつてい ないことから、 引き続き行われる連結反応工程において、 低分子量 ポリエステル架橋体同士の直接連結が高い頻度で起こり、 得られる ポリエステル樹脂 B 6はポリエステル樹脂 B 1 に近似した嵩高い構 造体となり、 従って粉砕性が悪く、 これを用いた トナーも低温定着 性に劣るものであった。
本発明の範囲外であるポリエステル樹脂 B 7を用いた トナーにお いては、 低分子量ポリエステル架橋体の分散度が低いため、 2価力 ルボン酸を介して連結して得られるポリエステル樹脂 B 7は架橋構 造の少ない高分子量体となり、 従って粉砕性が悪く 、 さらに軟化点 が高く なることから、 これを用いた トナーも低温定着性において大 きく 劣るものであった。
本発明の範囲外であるポリエステル樹脂 B 8を用いた トナーにお いては、 架橋成分量が多く、 しかも低分子量ポリエステル架橋体の 酸価が高く 、 得られるポリエステル樹脂 B 8は軟化点が高く なるこ とから、 樹脂の粉砕性が悪く、 これを用いた トナーも低温定着性に おいて大き く劣るものであった。