WO2014168131A1 - トナー用樹脂およびトナー - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a toner used in an electrophotographic image forming method and a resin for toner constituting the toner.
- Patent Documents 1 to 3 In recent years, in the image formation, as the demand for energy saving has increased, an effort has been taken to lower the fixing temperature of the toner. As one of them, it has been proposed to further lower the fixing temperature by using a polyester resin having a low softening temperature. However, since the softening temperature is low, the toners may be fused to each other in a stationary state such as storage or transportation to cause blocking. Therefore, as means for achieving both blocking property and low temperature fixing property, techniques using a crystalline polyester resin having a sharp melt property, in which the viscosity is greatly reduced when the melting point is exceeded, have been proposed (Patent Documents 1 to 3).
- an object of the present invention is to use a crystalline polyester resin for toner, which has sharp melt properties, is excellent in fixability and blocking property, and is excellent in chargeability, when used as a resin for toner. It is to provide. Another object of the present invention is to provide a toner containing such a crystalline polyester resin.
- the crystalline polyester resin for toner according to the present invention (hereinafter, also simply referred to as crystalline resin) comprises at least one compound selected from the group consisting of terephthalic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, and derivatives thereof. And at least one compound selected from the group consisting of a dicarboxylic acid component contained therein, 2-methyl-1,3-propanediol, 2,2-dimethyl-1,3-propanediol, and derivatives thereof.
- the present invention relates to a crystalline polyester resin for toner having a weight average molecular weight of 5,000 or more and 50,000 or less measured by gel permeation chromatography, which is obtained by condensation polymerization of a diol component contained therein.
- a crystalline polyester resin for toner which has sharp melt properties, is excellent in fixability and blocking property, and is excellent in chargeability, when used as a resin for toner. be able to. Also, a toner containing the crystalline polyester resin can be provided.
- the crystalline polyester resin for toner use has a low glass transition temperature and a high molecular mobility, so that the electric resistance value is lowered.
- the low melting point crystalline polyester resin which can be used for the toner is basically composed of an alkyl diol and an alkyl dicarboxylic acid, and the glass transition temperature becomes below room temperature. Therefore, it is considered that the charge outflow is likely to occur because the movement of the molecular chain can not be suppressed at room temperature conditions. Therefore, it is conceivable to improve the chargeability by using a crystalline polyester resin having a high glass transition temperature for the toner.
- the crystalline polyester resin for toner according to the present invention comprises a dicarboxylic acid component containing at least one compound selected from the group consisting of terephthalic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, and derivatives thereof, and 2-methyl ester.
- a diol component containing at least one compound selected from the group consisting of: 1,3-propanediol, 2,2-dimethyl-1,3-propanediol, and derivatives thereof It is a crystalline polyester resin obtained, and the weight average molecular weight of the crystalline polyester resin measured using gel permeation chromatography is 5,000 or more and 50,000 or less.
- the crystalline resin of the present invention contains, as a dicarboxylic acid component, at least one compound selected from the group consisting of terephthalic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, and derivatives thereof.
- examples of the above-mentioned derivative include terephthalic acid and derivatives obtained by methyl esterification, ethyl esterification or acid chloride formation of 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, from which the same resin structure can be obtained by the above condensation polymerization. .
- examples thereof include dimethyl terephthalate, diethyl terephthalate, dichloride terephthalate, dimethyl 2,6-naphthalenedicarboxylate, diethyl 2,6-naphthalenedicarboxylate, and 2,6-naphthalenedicarboxylic acid dichloride.
- the aromatic ring is linearly arranged, and crystals are obtained. It is believed that the glass transition temperature of the base resin becomes high, and crystallization tends to occur.
- the total content ratio of terephthalic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid and derivatives thereof is 50 on the basis of all dicarboxylic acid components. It is preferable that it is mol% or more, More preferably, it is 90 mol% or more.
- the crystalline resin of the present invention is selected from the group consisting of 2-methyl-1,3-propanediol, 2,2-dimethyl-1,3-propanediol, and derivatives thereof as diol components. Containing at least one compound.
- the above derivatives refer to 2-methyl-1,3-propanediol and derivatives obtained by esterifying 2,2-dimethyl-1,3-propanediol, which give similar resin structures by the above-mentioned condensation polymerization. Can be illustrated. Specifically, 2-methyl-1,3-propanediol dimethacrylate and 2,2-dimethyl-1,3-propanediol dimethacrylate can be mentioned.
- Both 2-methyl-1,3-propanediol and 2,2-dimethyl-1,3-propanediol lower the melting point of the obtained crystalline resin by having branched methyl groups It can be done.
- 2-methyl-1,3-propanediol when 2-methyl-1,3-propanediol is used, it is possible to further decrease the melting point, which is more preferable.
- the total content ratio of 2-methyl-1,3-propanediol, 2,2-dimethyl-1,3-propanediol and their derivatives is all It is preferable that it is 50 mol% or more based on a diol component, More preferably, it is 90 mol% or more.
- a rigid main component By containing a compound selected from the group consisting of 2-methyl-1,3-propanediol, 2,2-dimethyl-1,3-propanediol, and derivatives thereof as a diol component, a rigid main component is obtained. It is thought that a branched structure due to a short methyl group is present in the chain, and when crystallization is performed, the interplanar distance of crystals becomes long. Therefore, the melting point of the obtained crystalline resin is lowered, and it is considered that the low temperature fixing property is exhibited when it is contained in the toner.
- the crystalline resin of the present invention in the production of the crystalline resin of the present invention, other carboxylic acid components and alcohol components may be used in combination as long as the physical properties of the resin are not impaired.
- a long chain aliphatic dicarboxylic acid component having 6 or more carbon atoms and a long chain diol component having 6 or more carbon atoms are used in combination, the mobility of the resin tends to partially increase and the chargeability tends to decrease.
- carboxylic acid components include, for example, oxalic acid, malonic acid, maleic acid, fumaric acid, citraconic acid, itaconic acid, glutaconic acid, succinic acid; 1,1-cyclopentene dicarboxylic acid, 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid Alicyclic dicarboxylic acids such as 1,3-cyclohexanedicarboxylic acid and 1,3-adamantanedicarboxylic acid; phthalic acid, isophthalic acid, p-phenylene diacetic acid, m-phenylene diacetic acid, p-phenylene dipropionic acid, Aromatic dicarboxylic acids such as m-phenylenedipropionic acid, naphthalene-1,4-dicarboxylic acid, naphthalene-1,5-dicarboxylic acid; trimellitic acid, pyromellitic acid, naphthalene tricarboxylic acid, n
- alcohol components include 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,4-butenediol, cyclohexanediol, cyclohexanedimethanol, etc.
- a dihydric alcohol is mentioned.
- glycerol, pentaerythritol, hexamethylolmelamine, hexaethylolmelamine is mentioned as alcohol of trivalent or more.
- other monomer components are not limited to these.
- the weight average molecular weight (Mw) measured using gel permeation chromatography of the crystalline resin of the present invention is 5,000 or more and 50,000 or less, preferably 5,000 or more and 20,000 or less.
- the weight average molecular weight (Mw) of the crystalline resin is smaller than 5,000, the glass transition temperature (Tg) is largely lowered without the strength as the resin being expressed.
- the weight-average molecular weight (Mw) of the crystalline resin exceeds 50,000, the crystalline resin of the present invention has a rigid structure, and therefore the viscosity when melted in an organic solvent etc. Becomes higher.
- the weight average molecular weight (Mw) of the said crystalline resin can be easily controlled by various well-known manufacturing conditions of crystalline resin.
- the weight average molecular weight (Mw) of the said crystalline resin is measured as follows using gel permeation chromatography (GPC). Add special grade 2,6-di-t-butyl-4-methylphenol (BHT) to a concentration of 0.10 wt / vol% to o-dichlorobenzene for gel chromatography and dissolve at room temperature.
- the crystalline resin and o-dichlorobenzene to which the BHT is added are put in a sample bottle and heated on a hot plate set at 150 ° C. to dissolve the crystalline resin.
- the crystalline resin melts it is placed in a preheated filter unit and placed in the main unit.
- Let what passed the filter unit be a GPC sample.
- the sample solution is adjusted to have a concentration of about 0.15% by mass. It measures on condition of the following using this sample solution.
- the weight average molecular weight (Mw) of the crystalline resin of the present invention contained in the toner isolates the crystalline resin component from the resin contained in the toner, and the weight average molecular weight (Mw) is measured by the above method.
- a method of isolating the crystalline resin component a method of isolating the crystalline resin component as a residue by Soxhlet extraction with an ethyl acetate solvent can be mentioned. It can be confirmed by NMR spectrum measurement that the molecular structure of the extraction residue is a crystalline resin.
- the crystalline polyester resin for toner of the present invention preferably has a glass transition temperature (Tg) of 25 ° C. or more and 70 ° C. or less.
- Tg glass transition temperature
- the glass transition temperature is lower than 25 ° C., the movement of molecules of the crystalline resin can not be suppressed at room temperature, and as a result, the charge retention tends to be reduced.
- the glass transition temperature is higher than 70 ° C., the low temperature fixability tends to be lowered.
- the glass transition temperature is preferably 40 ° C. or higher from the viewpoint of charge retention.
- the glass transition temperature is preferably 60 ° C. or less from the viewpoint of fixability.
- the glass transition temperature (Tg) of the crystalline resin of the present invention is measured according to ASTM D3418-82 using a differential scanning calorimeter (manufactured by METTLER TOLEDO: DSC822 / EK90). Specifically, 0.01 g of a sample is weighed in an aluminum pan, the temperature is raised at 10 ° C./min to 200 ° C., and the temperature rising rate of the sample cooled to -100 ° C. at a temperature lowering rate of 10 ° C./min from that temperature is 10 Calorimetry is performed in a temperature range of -100 ° C. to 200 ° C. while raising the temperature at 0 ° C./min.
- the temperature at the intersection point of a straight line extending the baseline on the low temperature side to the high temperature side and a tangent drawn at a point where the curve of the step change portion of the glass transition is maximized.
- the glass transition temperature detected at a lower temperature is taken as the glass transition temperature of the resin of the present invention.
- the crystalline resin component is isolated from the resin contained in the toner, and the glass transition temperature (Tg) is measured by the above method. .
- a method of isolating the crystalline resin component As a method of isolating the crystalline resin component, a method of isolating the crystalline resin component as a residue by Soxhlet extraction with an ethyl acetate solvent can be mentioned. In addition, it can be confirmed by NMR spectrum measurement that the molecular structure of the extraction residue is a crystalline resin.
- the melting point (Mp) of the crystalline polyester resin for toner of the present invention is preferably 180 ° C. or less, more preferably 125 ° C. or less, and still more preferably 100 ° C. or less.
- the melting point is 180 ° C. or less, the fixability of the toner is easily ensured when it is contained in the toner, and by making the temperature 125 ° C. or less, the low temperature fixability of the toner is excellent, and the temperature is 100 ° C. or less. Fixability is very good.
- the lower limit value of the melting point is not particularly limited, but is preferably 70 ° C. or more from the viewpoint of blocking property.
- the melting point (Mp) of the crystalline resin of the present invention can be measured according to ASTM D3418-82 using a differential scanning calorimeter (manufactured by METTLER TOLEDO: DSC822 / EK90). Specifically, 0.01 g of a sample is weighed in an aluminum pan, and heat measurement is performed while raising the temperature of the sample from room temperature to 200 ° C. at a heating rate of 10 ° C./min. Then, from the obtained DSC curve, the peak temperature of the endothermic peak is taken as the melting point.
- the melting point (Mp) of the crystalline resin of the present invention contained in the toner can be measured by the above method directly for the toner.
- the melting point of the wax present in the toner may be observed.
- the wax is extracted from the toner by Soxhlet extraction using a hexane solvent, the reference scanning calorimetry of the wax alone is performed by the above method, and the obtained melting point and toner It does by comparing the melting points.
- the crystalline polyester resin for toner according to the present invention is preferably measured by the wide-angle X-ray diffraction method, and the degree of crystallinity is preferably 10% or more, more preferably 20% or more. preferable. If the degree of crystallinity is less than 10%, the proportion of the noncrystalline part tends to be high, and when it is contained in the toner, the blocking property at the time of high temperature storage of the toner tends to decrease.
- the upper limit value of the crystallinity degree is not particularly limited, but is preferably 70% or less from the viewpoint of production efficiency at the time of toner production.
- the crystallinity of the crystalline resin of the present invention is measured by wide-angle X-ray diffraction, can be judged by the crystallinity calculated using the equation described later, and has a crystallinity of 1% or more. Judged as crystalline resin.
- the crystallinity degree of the crystalline resin of the present invention using the wide angle X-ray diffraction method can be measured under the following conditions.
- Crystallinity (%) Ic / (Ic + Ia) ⁇ 100
- Ic Total area of crystal peaks detected in the range of 5 ⁇ 2 ⁇ ⁇ 60
- Ia Total area of amorphous scattering detected in the range of 5 ⁇ 2 ⁇ ⁇ 60
- the crystal of the present invention contained in toner The crystalline resin component is isolated from the resin contained in the toner, and the crystallinity degree of the crystalline resin is measured by the above method.
- a method of isolating the crystalline resin component a method of isolating the crystalline resin component as a residue by Soxhlet extraction with an ethyl acetate solvent can be mentioned. It can be confirmed by NMR spectrum measurement that the molecular structure of the extraction residue is a crystalline resin.
- the crystalline resin of the present invention may sometimes hardly crystallize because of its high glass transition temperature. Therefore, if it is desired to more reliably carry out the crystallization of the crystalline resin obtained by condensation polymerization of the monomers constituting the resin, or if it is judged that the crystallization of the crystalline resin is not sufficient, After the condensation polymerization of the monomers constituting the resin, or in the process of producing the toner, the crystallization treatment may be performed.
- the method of the crystallization treatment is not particularly limited, and any known method can be used.
- organic solvent to be used toluene, xylene, acetone, tetrahydrofuran, ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, supercritical CO 2 and the like can be mentioned.
- an organic solvent having a solubility parameter (SP value) of 8 or more and 9 or less tends to facilitate crystallization of the resin.
- SP value solubility parameter
- the following method is mentioned as a specific example of the method of said (1).
- a resin obtained by condensation polymerization of monomers is added to an organic solvent, and the resin is heated to about 60 ° C. to 100 ° C. to dissolve the resin in an organic solvent to prepare a resin solution.
- the obtained resin solution is gradually cooled to 40 ° C. or less, preferably to about room temperature (eg, about 25 ° C.) at about 1 ° C./hr to about 50 ° C./hr to precipitate resin.
- Method On the other hand, the following method is mentioned as a specific example of the method of said (2).
- a resin solution is prepared by dissolving a resin obtained by condensation polymerization of a monomer in an organic solvent.
- the obtained resin solution is held at a temperature of about 60 ° C. to 100 ° C. for about 15 minutes to 1 hour.
- the organic solvent is removed at a temperature of about 4 ° C. to 30 ° C. and a pressure of about 250 mmHg to 760 mmHg for about 2 hours to 120 hours to obtain a resin.
- the crystalline resin of the present invention since the crystalline resin of the present invention has the above-mentioned characteristics, the crystallization of the crystalline resin of the present invention is stopped when the organic solvent is removed after being crystallized in the organic solvent. Therefore, it has a feature that changes with time, such as progress of crystallization during storage as a toner, hardly occur.
- the heat of fusion measured by a differential scanning calorimeter (DSC) satisfies the following formula (1)
- the crystalline resin of the present invention is preferable because it hardly changes with time.
- Formula (1) H2 / H1 ⁇ 0.1 (H1 (J / g) represents the heat of fusion when the first temperature rise is performed from 25 ° C. to 200 ° C.
- H2 (J / g) is cooled to 25 ° C. at a temperature decrease rate of 1 ° C./min after the first temperature rise and kept at 25 ° C. for 24 hours, then from 25 ° C. at a temperature rise rate of 10 ° C./min. It represents the heat of fusion when the second heating up to 200 ° C. is performed.
- H1 indicates the degree of crystallinity in the initial state
- H2 indicates how much the crystalline resin once melted is crystallized when it is gradually cooled in an air atmosphere. Therefore, [H2 / H1] means how much it returns to the initial crystalline state under an air atmosphere.
- the heat of fusion (H1 and H2) of the crystalline resin of the present invention can be measured according to ASTM D3418-82 using a differential scanning calorimeter (manufactured by METTLER TOLEDO: DSC822 / EK90). Specifically, 0.02 g of a sample is weighed in an aluminum pan, the temperature is raised from 25 ° C. to 200 ° C. at a heating rate of 10 ° C./min, and the heat of fusion H1 (J / g) at this time is measured. Subsequently, the temperature is lowered to 25 ° C.
- the heat absorption amount calculated from the area surrounded by the differential scanning calorific curve showing the endothermic peak obtained at the second temperature rise and the baseline of the differential scanning calorific curve is taken as the heat of fusion H2 (J / g).
- the above [H2 / H1] can be controlled, for example, by the components of the crystalline resin.
- a branched structure such as a compound selected from the group consisting of 2-methyl-1,3-propanediol, 2,2-dimethyl-1,3-propanediol, and their derivatives is used as a diol component. By containing the diol which it has, it can control to the said range.
- the heat of fusion (H1 and H2) of the crystalline resin of the present invention contained in the toner can be measured directly by the above-mentioned method. At that time, an endothermic peak derived from wax present in the toner may be observed.
- the wax is extracted from the toner by Soxhlet extraction using a hexane solvent, and the reference scanning calorimetry of the wax alone is carried out by the above method. The endothermic peak is compared with the endothermic peak of the toner.
- the toner of the present invention contains the crystalline polyester resin for toner of the present invention.
- the toner of the present invention can be produced by a known production method such as a pulverization method, a suspension polymerization method, an emulsion aggregation method, a dissolution suspension method and the like, and the production method is not particularly limited.
- the toner of the present invention is preferably produced by a solution suspension method from the viewpoint of controlling the crystallinity of the crystalline resin of the present invention.
- a method for producing a toner using a dissolution suspension method will be illustrated.
- a resin, a colorant, a release agent and the like are dissolved or dispersed in an organic solvent, and the obtained solution or dispersion is dispersed in a poor solvent such as water to the size of toner particles. In this state, the organic solvent is distilled off to produce a toner.
- the toner is manufactured through a resin dissolution step, a granulation step, a solvent removal step, and a washing and drying step.
- the toner of the present invention at least the crystalline polyester resin for toner of the present invention, or the resin before crystallization treatment of the crystalline polyester resin for toner of the present invention (hereinafter also referred to as resin before crystallization treatment) And dissolving the obtained resin composition in an aqueous medium to obtain a dispersion (granulation step), and from the obtained dispersion. And the step of removing the organic solvent (solvent removal step).
- the resin dissolving step for example, the crystalline resin of the present invention or the resin before the crystallization treatment of the crystalline resin of the present invention is heated and dissolved in an organic solvent to prepare a resin solution, and as necessary,
- the resin composition is manufactured by dissolving or dispersing other resins, colorants, release agents and the like in the resin solution.
- An embodiment in which a polyester resin having a measured weight average molecular weight of 5,000 or more and 50,000 or less is dissolved in an organic solvent to obtain a resin composition is preferably exemplified, but the embodiment is not limited thereto.
- the organic solvent to be used may be any solvent as long as it dissolves the resin. Specific examples include toluene, xylene, chloroform, methylene chloride and ethyl acetate. In the present invention, it is preferable to use toluene and ethyl acetate in view of the crystallization promoting property of the crystalline resin and the ease of solvent removal. In addition, when a solvent such as toluene having high crystallization promoting properties is used alone, the obtained toner tends to have a hollow structure and the strength tends to decrease.
- the toner obtained by using a solvent having a high crystallization promoting property and a solvent having a low crystallization promoting property in combination has a solid structure, and the strength can be improved. As a result, when the obtained toner is used in a copying machine or the like, the toner is less likely to be broken.
- the crystallization promoting property of the organic solvent is determined by dissolving the crystalline resin in the organic solvent at a concentration of 70% by mass while heating and cooling at 25 ° C. and leaving for 24 hours to precipitate the crystalline resin.
- the organic solvent preferably includes at least an organic solvent A (a solvent having a high crystallization promoting property) and an organic solvent B (a solvent having a low crystallization promoting property).
- the organic media A and B are solvents which satisfy the following conditions (1) and (2), respectively.
- the polyester resin dissolved in the organic solvent in the resin dissolving step is dissolved in the organic solvent B at a concentration of 70% by mass and left at 25 ° C. for 24 hours, the polyester resin does not precipitate.
- the mixing ratio (mass ratio) of the organic solvent A and the organic solvent B is preferably 10/1 to 1/10 from the viewpoint of achieving both the promotion of the crystallization of the toner and the prevention of the reduction in strength of the toner.
- the mass ratio of the resin composition containing the crystalline resin of the present invention, the other resin, the coloring agent and the releasing agent, etc. to the organic solvent is 10/90 to 50/50, and the below-mentioned granulation property and toner
- the binder resin of the toner it is possible to use other resins in addition to the crystalline resin of the present invention, but the crystalline resin of the present invention is 10% by mass or more based on the total mass of the toner It is preferable to contain 100 mass% or less, and it is more preferable to contain 30 mass% or more and 100 mass% or less.
- a known method may be employed so that the crystalline resin of the present invention exists outside the manufactured toner. It is preferable to design using For example, in the dissolution and suspension method, using the crystalline resin of the present invention as a binder resin for toner, selecting a resin lower than the hydrophilicity of the crystalline resin of the present invention as another resin, or The crystalline resin of the present invention can be present outside the manufactured toner by making the hydrophilicity of the crystalline resin of the present invention higher than that of other resins.
- other usable resins include conventionally known thermoplastic binder resins and the like. Specifically, styrene acrylic resins, epoxy resins, polyester resins, polyurethane resins, polyamide resins, polyamide resins, cellulose resins, polyether resins, etc. Can be mentioned.
- the colorant and the release agent do not have to be dissolved in the organic solvent, and may be dispersed.
- a disperser such as a bead mill.
- the colorant that can be used is not particularly limited, and examples thereof include known organic pigments or oil dyes, carbon black, magnetic powder and the like.
- Examples of cyan colorants include copper phthalocyanine compounds and derivatives thereof, anthraquinone compounds, basic dye lake compounds and the like.
- magenta colorants include condensed azo compounds, diketopyrrolopyrrole compounds, anthraquinones, quinacridone compounds, basic dye lake compounds, naphthol compounds, benzimidazolone compounds, thioindigo compounds, and perylene compounds.
- yellow colorants include compounds represented by condensed azo compounds, isoindolinone compounds, anthraquinone compounds, azo metal complexes, methine compounds and allylamide compounds.
- black colorants include carbon black or magnetic powder, or colorants toned to black using the yellow, magenta and cyan colorants. These colorants can be used alone or in combination, or in the form of a solid solution.
- the colorant used in the present invention is selected in terms of hue angle, saturation, lightness, light resistance, OHP transparency, and dispersibility in toner.
- the content of the cyan, magenta, yellow or black colorant is preferably 1 part by mass or more and less than 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the resin constituting the toner.
- usable release agents are not particularly limited.
- low molecular weight polyolefins such as polyethylene; silicones having a melting point (softening point) upon heating; oleic acid amide, erucic acid amide, ricinoleic acid amide, Fatty acid amides such as stearic acid amide; ester waxes such as stearyl stearate; plant-based waxes such as carnauba wax, rice wax, candelilla wax, wood wax, jojoba oil, etc.
- the releasing agent preferably has a melting point of 150.0 ° C. or less, more preferably 40.0 ° C. to 130.0 ° C., particularly preferably 40.0 ° C. to 110.0 ° C. preferable. Further, it is preferable to use the above release agent in an amount of 1 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the resin constituting the toner.
- the above granulation step is a step of dispersing the obtained resin composition in an aqueous medium using a dispersing agent so as to obtain a predetermined toner particle diameter to prepare a dispersion (granulated product).
- Water is mainly used as the aqueous medium.
- the aqueous medium preferably contains a monovalent metal salt in an amount of 1% by mass to 30% by mass.
- Examples of the monovalent metal salt include sodium chloride, potassium chloride, lithium chloride and potassium bromide. Among these, sodium chloride and potassium chloride are preferable.
- the mixing ratio (mass ratio) of the aqueous medium to the resin composition is preferably 90/10 to 50/50.
- the dispersant is not particularly limited, but surfactants of cationic type, anionic type and nonionic type are used as the organic dispersant, and anionic type is preferable.
- sodium alkylbenzene sulfonate, sodium ⁇ -olefin sulfonate, sodium alkyl sulfonate, sodium alkyl diphenyl ether disulfonate and the like can be mentioned.
- examples of inorganic dispersants include tricalcium phosphate, hydroxyapatite, calcium carbonate, titanium oxide and silica powder.
- the inorganic dispersant tricalcium phosphate is preferred. The reason for this is that there is very little adverse effect on the granulation and its stability and also on the properties of the resulting toner.
- the addition amount of the dispersant is determined according to the particle size of the granulated material, and the particle size decreases as the addition amount of the dispersant increases. Therefore, although the addition amount of a dispersing agent changes with desired particle diameters, it is preferable to be used in 0.1-15 mass% with respect to a resin composition.
- the dispersion of the resin composition dispersed in the aqueous medium preferably has a weight average particle diameter of 10 ⁇ m or less, and more preferably 4 to 9 ⁇ m.
- a device for applying high speed shearing various high speed dispersing machines and ultrasonic dispersing machines may be mentioned.
- the weight average particle diameter of the dispersion can be measured by a particle size distribution analyzer (Coulter Multisizer III: manufactured by Coulter, Inc.) by the Coulter method.
- the solvent removal step is a step of removing the organic solvent from the obtained dispersion. It is preferable to remove the organic solvent slowly while stirring. Moreover, the removal rate of the organic solvent can also be controlled by heating and depressurizing as necessary.
- the manufacturing method for forming a dispersion in an aqueous medium such as the exemplified dissolution and suspension method
- crystallization of the crystalline resin of the present invention can be further improved. You can also make sure.
- the temperature of the aqueous medium is maintained at about 60 ° C. to 100 ° C.
- the crystalline resin is precipitated by cooling at 40 ° C. or less, preferably at about room temperature (eg, about 25 ° C.) and at a temperature drop rate of about 1 ° C./hr to 50 ° C./hr while stirring.
- the organic solvent may be removed after the reaction.
- it is also a preferred method to promote crystallization by taking sufficient time for the crystalline resin of the present invention to be dissolved in an organic solvent and slowing the rate of solvent removal. More specifically, a method of removing the organic solvent from the obtained dispersion at a temperature of about 4 ° C. to 30 ° C. and a pressure of about 250 mmHg to 760 mmHg for about 2 hours to about 120 hours can be mentioned. It is possible to remove the organic solvent over time, more preferably over 72 hours.
- a washing and drying step of washing with water etc. a plurality of times, and filtering and drying toner particles may be carried out.
- a dispersant that dissolves under acidic conditions such as tricalcium phosphate
- washing with hydrochloric acid or the like is preferable followed by washing with water.
- the dispersant used for granulation can be removed to improve the toner properties.
- the toner can be obtained by filtering and drying.
- the resulting toner is added with an inorganic fine particle of silica, alumina, titania, calcium carbonate or the like, or a resin particle of vinyl resin, polyester resin, silicone resin or the like in a dry state by applying a shearing force as necessary. It is also good.
- These inorganic fine particles and resin particles function as external additives such as a charging aid, a flowability aid, and a cleaning aid.
- the toner of the present invention is allowed to stand at 40 ° C. for 3 days, and the amount of the toner remaining on the sieve when sifting for 120 seconds with a shaking width of 1 mm using a sieve with an aperture of 75 ⁇ m It is preferably 10% or less.
- the crystalline resin for toner of the present invention is present outside the toner, the above conditions are easily satisfied, and the blocking property is further improved.
- Example 1 (Production of polyester resin 1)
- Dicarboxylic acid component Dimethyl terephthalate 100 parts by mole
- Diol component 2-Methyl-1,3-propanediol 200 mol part
- 0.05 mass part of tetraisopropyl orthotitanate is added to 100 mass parts of the above mixture.
- polyester resin 1 weight-average molecular weight [Mw]: 9500, glass transition temperature [Tg]: 42 ° C., melting point [Mp]: 81 ° C.).
- Example 2 (Production of polyester resin 2) A polyester resin 2 (Mw: 6400, glass transition temperature: 30 ° C., melting point: 79 ° C.) was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of tetraisopropyl orthotitanate added was changed to 0.03 parts by mass.
- Example 3 (Production of polyester resin 3) A polyester resin 3 (Mw: 42000, glass transition temperature: 50 ° C., melting point: 83 ° C.) was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of tetraisopropyl orthotitanate added was changed to 0.10 parts by mass.
- Example 4 (Production of polyester resin 4)
- Dicarboxylic acid component Dimethyl terephthalate 100 parts by mole
- Diol component 2-Methyl-1,3-propanediol 100 parts by mol 1,4-butanediol 100 parts by mol
- Polyester resin 4 (Mw: 17000, glass transition) in the same manner as in Example 1 except that the monomer components are changed as described above Temperature: 28 ° C., melting point: 107 ° C.).
- Example 5 (Production of polyester resin 5)
- Dicarboxylic acid component Dimethyl terephthalate 100 parts by mole
- Diol component 2-Methyl-1,3-propanediol 50 molar parts 1,4-butanediol 150 molar parts
- Polyester resin 5 (Mw: 18000, glass transition) in the same manner as in Example 1 except that the monomer components are changed as described above Temperature: 30 ° C., melting point: 179 ° C.).
- Example 6 (Production of polyester resin 6)
- Dicarboxylic acid component Dimethyl terephthalate 100 parts by mole
- Diol component 2-Methyl-1,3-propanediol 150 molar parts 1,4-butanediol 50 molar parts
- Polyester resin 6 (Mw: 8900, glass transition) in the same manner as in Example 1 except that the monomer components are changed as described above Temperature: 34 ° C., melting point: 79 ° C.).
- Example 7 (Production of polyester resin 7)
- Dicarboxylic acid component Dimethyl terephthalate 100 parts by mole
- Diol component 2-Methyl-1,3-propanediol 100 parts by mol 1,3-propanediol 100 parts by mol
- Polyester resin 7 (Mw: 7700, glass transition) in the same manner as in Example 1 except that the monomer components are changed as described above Temperature: 30 ° C., melting point: 151 ° C.).
- Example 8 (Production of polyester resin 8) Dicarboxylic acid component: Dimethyl terephthalate 100 parts by mole Diol component: 2-Methyl-1,3-propanediol 150 parts by mol 1,3-propanediol 50 parts by mol Polyester resin 8 (Mw: 10000, glass transition) in the same manner as in Example 1 except that the monomer components are changed as described above Temperature: 38 ° C., melting point: 106 ° C.).
- Example 9 (Production of polyester resin 9) Dicarboxylic acid component: Dimethyl terephthalate 100 parts by mole Diol component: Polyester resin 9 (Mw: 19000, glass transition temperature: 57 ° C., melting point: in the same manner as in Example 1 except that the monomer component was changed as described above. 151 ° C) was obtained.
- Example 10 (Production of polyester resin 10) Dicarboxylic acid component: 2,6-Naphthalenedicarboxylic acid 100 molar parts Diol component: 2-Methyl-1,3-propanediol 200 mol parts Polyester resin 10 (Mw: 7900, glass transition temperature: 68 ° C., melting point: 154 ° C.) in the same manner as in Example 1 except that the monomer components are changed as described above. Got).
- Comparative Example 2 (Production of polyester resin 13) Dicarboxylic acid component: Decane dicarboxylic acid 100 molar parts diol component: 1,10-decanediol 200 parts by mole
- the polyester resin 13 (Mw: 37000, glass transition temperature: -57 ° C, melting point: 77 ° C) is obtained in the same manner as in Comparative Example 1 except that the monomer component is changed as described above.
- Comparative Example 3 Manufacture of polyester resin 14
- Dicarboxylic acid component Dimethyl terephthalate 100 parts by mole Diol component:
- a polyester resin 14 (Mw: 9100, glass transition temperature: 38 ° C., melting point: 227 ° C.) was obtained in the same manner as Comparative Example 1 .
- polyester resin 15 Dicarboxylic acid component: Dimethyl terephthalate 100 parts by mole Diol component: 1,3-propanediol: 200 parts by mole
- the polyester resin 15 (Mw: 9100, glass transition temperature: 38 ° C., melting point: 230 ° C.) is obtained in the same manner as in Example 1 except that the monomer component is changed as described above.
- Comparative Example 5 (Production of polyester resin 16) Dicarboxylic acid component: Dimethyl terephthalate 100 parts by mole Diol component: 1,2-ethylene glycol 200 parts by mole The polyester resin 16 (Mw: 15,000, glass transition temperature: 65 ° C., melting point: 243 ° C.) was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 except that the monomer component was changed as described above. .
- Comparative Example 7 (Production of polyester resin 18) Dicarboxylic acid component: Dimethyl terephthalate 100 parts by mole Diol component: Polyester resin 18 (Mw: 7100, glass transition temperature: 58 ° C., melting point: 2 in the same manner as Comparative Example 1 except that the monomer components were changed as described above. Got no).
- Comparative Example 8 (Production of polyester resin 19) Dicarboxylic acid component: 2,6-Naphthalenedicarboxylic acid 100 molar parts Diol component: 2-Methyl-1,3-propanediol 200 mol parts Polyester resin 19 (Mw: 7900, glass transition temperature: 68 ° C., melting point: none) in the same manner as Comparative Example 1 except that the monomer component is changed as described above. I got
- Comparative Example 12 Manufacture of polyester resin 23
- Dicarboxylic acid component 80 moles of terephthalic acid 20 moles of dodecylsuccinic acid diol component: Bisphenol A-ethylene oxide (EO) 2 molar adduct 33 molar parts Bisphenol A-propylene oxide (PO) 2 molar adduct 67 molar parts
- EO Bisphenol A-ethylene oxide
- PO Bisphenol A-propylene oxide
- the polyester resin is the same as Comparative Example 1 except that the monomer component is changed as described above. 23 (Mw: 14,000, glass transition temperature: 56 ° C., melting point: none) was obtained.
- Charge retention rate after 30 minutes (%) [surface potential after 30 minutes] / [initial surface potential] ⁇ 100 (Evaluation criteria) A: Charge retention after 30 minutes is 90% or more B: Charge retention after 30 minutes is less than 90% and 50% or more C: Charge retention after 30 minutes is less than 50%
- Example 11 (Production of Toner 1)
- trisodium phosphate dodecahydrate manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
- ion exchange water 1200 parts by mass of ion exchange water were added to dissolve trisodium phosphate dodecahydrate.
- the temperature of the water bath was raised to 60.degree.
- an aqueous solution in which 5.15 parts by mass of calcium chloride (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.) was dissolved in 100 parts by mass of ion exchanged water was added.
- the particle diameter of the obtained resin particles was measured by a particle size distribution analyzer (Coulter Multisizer III: manufactured by Coulter, Inc.) according to Coulter method, and the weight average particle diameter was 5.5 ⁇ m. Then, it wash-filtered with hydrochloric acid aqueous solution, and also wash-filtered with ion-exchange water, and solid-liquid separation was carried out. Next, the obtained solid content was dried to obtain toner 1.
- the obtained toner had a hollow structure with a weight average particle diameter of 5.5 ⁇ m.
- Example 12 (Production of Toner 2) Toner 2 was obtained in the same manner as in Example 11 except that 40 parts by mass of toluene and 120 parts by mass of chloroform were used in combination instead of 160 parts by mass of toluene.
- the obtained toner had a weight average particle diameter of 5.5 ⁇ m and a solid structure.
- the polyester resin formed in the toner was dissolved by heating in toluene at a concentration of 70% by mass, and left at 25 ° C. for 24 hours, polyester resin 1 was precipitated in a crystalline state. Furthermore, when the polyester resin formed in the toner was dissolved by heating in chloroform at a concentration of 70% by mass and left to stand at 25 ° C. for 24 hours, precipitation of polyester resin 1 was not observed.
- Example 13 (Production of Toner 3) Toner 3 was obtained in the same manner as in Example 12 except that 40 parts by mass of sodium chloride was added to the aqueous solution of tricalcium phosphate. The obtained toner had a weight average particle diameter of 5.5 ⁇ m and a solid structure. As shown in Table 2, the addition of sodium chloride significantly increased the degree of crystallinity.
- Toners 4 to 11 were obtained in the same manner as in Example 13, except that the pre-crystallization treatment resin 1 was changed to polyester resins 2, 3, 4 and 6 to 10 before the crystallization treatment. All of the obtained toners had a weight average particle diameter of 5.5 ⁇ m and a solid structure.
- Comparative Example 14 (Production of Toner 12) Polyester resin 12 100 parts by mass Releasing agent (behenyl behenyl, melting point 75 ° C.) 10 parts by mass Colorant 5 parts by mass (cyan pigment: manufactured by Dainichi Seisei Co., Ltd .: Pigment Blue 15: 3) The mixture obtained by mixing the above materials was melt-kneaded in a twin-screw extruder heated to 130 ° C. The obtained melt-kneaded product was cooled and roughly crushed by a hammer mill. The obtained coarsely pulverized product was finely pulverized by a turbo mill, and the obtained finely divided powder was classified by an air classifier to obtain a toner 12 having a weight average particle diameter of 7 ⁇ m.
- Releasing agent behenyl behenyl, melting point 75 ° C.
- Colorant 5 parts by mass cyan pigment: manufactured by Dainichi Seisei Co., Ltd .: Pigment Blue 15: 3
- Comparative Example 15 Manufacture of toner 13
- a toner was manufactured in the same manner as in Comparative Example 14 except that the polyester resin 12 was changed to the polyester resin 13, to obtain a toner 13 having a weight average particle diameter of 7 ⁇ m.
- Comparative Examples 16 and 17 (Production of Toners 14 and 15) A toner was manufactured in the same manner as in Comparative Example 14 except that the polyester resin 12 was changed to polyester resins 14 and 16, respectively, and the heating temperature at the time of melt-kneading was changed to 250 ° C. Toners 14 and 15 were obtained.
- Comparative Example 18 (Production of Toner 16)
- the polyester resin 1 before crystallization treatment is changed to a polyester resin 17, and the obtained dispersion is cooled from 80 ° C. to 50 ° C. in 10 minutes while being stirred using a stirring blade, and stirred at a temperature of 50 ° C.
- a toner 16 having a weight-average particle diameter of 5.5 ⁇ m was obtained in the same manner as in Example 13 except that toluene was removed by continuing for 5 hours.
- Comparative Examples 19 and 20 Manufacturing of Toners 17 and 18
- toners 17 and 18 having a weight average particle diameter of 5.5 ⁇ m were obtained.
- Toners 19 to 21 each having a weight-average particle diameter of 5.5 ⁇ m were obtained in the same manner as in Example 13 except that polyester resin 1 before crystallization was changed to polyester resins 20 to 22, respectively.
- Toners 22 and 23 each having a weight-average particle diameter of 7 ⁇ m were obtained in the same manner as in Comparative Example 14 except that the polyester resin 12 was changed to polyester resins 23 and 24, respectively.
- the two-component developer was filled into a commercially available full color digital copying machine (CLC 1100, manufactured by Canon Inc.) to form an unfixed toner image (0.6 mg / cm 2 ) on an image receiving paper (64 g / m 2 ).
- a fixing unit removed from a commercially available full color digital copying machine (imageRUNNER ADVANCE C5051, manufactured by Canon Inc.) was modified so that the fixing temperature could be adjusted, and a fixing test of an unfixed image was performed using this.
- the process speed was set to 246 mm / sec under normal temperature and normal humidity, and the condition when the unfixed image was fixed was visually evaluated.
- the evaluation results are shown in Table 2. (Evaluation criteria)
- C There is only a fixable area in a temperature range of higher than 160 ° C.
- Charge retention rate after 30 minutes (%) [surface potential after 30 minutes] / [initial surface potential] ⁇ 100 (Evaluation criteria)
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Abstract
Description
そこでブロッキング特性と低温定着性の両立の手段として、融点を超えると粘度が大きく低下するシャープメルト性を有した結晶性ポリエステル樹脂を用いる技術が提案されている(特許文献1乃至3)。
そこで本願発明の目的は、トナー用樹脂として用いた場合に、シャープメルト性を有し、定着性とブロッキング特性に優れ、かつ帯電性も良好なトナーを得ることができるトナー用結晶性ポリエステル樹脂を提供することにある。またこのような結晶性ポリエステル樹脂を含有するトナーを提供することである。
そこで、ガラス転移温度の高い結晶性ポリエステル樹脂をトナーに使用することで帯電性を良好にすることが考えられる。しかしながら、ガラス転移温度と融点には相関があり、ガラス転移温度が室温以上の通常のポリエステル樹脂では、融点が180℃以上になってしまう。
尚、ガラス転移温度と融点との相関に関しては、
(ガラス転移温度(℃)+273)/(融点(℃)+273)=2/3
を満たすことが経験式として示されている。
本発明者らは鋭意検討の結果、ガラス転移温度の高い直鎖状の結晶性ポリエステル樹脂にメチル基による枝別れ構造を導入することによって、ガラス転移温度を室温以下に下げることなく、融点を下げられることを明らかとした。
本発明のトナー用結晶性ポリエステル樹脂は、テレフタル酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸、及び、これらの誘導体からなる群より選ばれた少なくとも1種の化合物を含有するジカルボン酸成分と、2-メチル-1,3-プロパンジオール、2,2,-ジメチル-1,3-プロパンジオール、及び、これらの誘導体からなる群より選ばれた少なくとも1種の化合物を含有するジオール成分とを縮重合して得られる結晶性ポリエステル樹脂であって、該結晶性ポリエステル樹脂のゲルパーミエーションクロマトグラフィーを用いて測定された重量平均分子量が5000以上50000以下である。
上述のように、本発明の結晶性樹脂はジカルボン酸成分として、テレフタル酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸、及び、これらの誘導体からなる群より選ばれた少なくとも1種の化合物を含有する。
ここで、上記誘導体とは、上記縮重合により同様の樹脂構造が得られる、テレフタル酸、及び、2,6-ナフタレンジカルボン酸をメチルエステル化、エチルエステル化、又は酸クロライド化した誘導体が例示できる。具体的には、テレフタル酸ジメチル、テレフタル酸ジエチル、テレフタル酸ジクロリド、2,6-ナフタレンジカルボン酸ジメチル、2,6-ナフタレンジカルボン酸ジエチル、2,6-ナフタレンジカルボン酸ジクロリドが挙げられる。
上記ジカルボン酸成分として、テレフタル酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸、及び、これらの誘導体からなる群より選ばれた少なくとも1種の化合物を含有することによって、芳香環が直線状に配列し、結晶性樹脂のガラス転移温度が高くなり、結晶化が起り易くなると考えられる。
また、ガラス転移温度を高くし、結晶化を起こり易くするために、テレフタル酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸、及び、これらの誘導体の合計の含有割合が、全ジカルボン酸成分を基準として、50モル%以上であることが好ましく、より好ましくは、90モル%以上である。
2-メチル-1,3-プロパンジオール、及び、2,2-ジメチル-1,3-プロパンジオールは共に、枝分かれしたメチル基を有していることにより、得られた結晶性樹脂の融点を低下させることができる。これらのうち、2-メチル-1,3-プロパンジオールを用いた場合は、融点の低下をより大きくすることが可能であり、より好ましい。
また、結晶性樹脂の融点を低下させるために、2-メチル-1,3-プロパンジオール、2,2-ジメチル-1,3-プロパンジオール、及び、これらの誘導体の合計の含有割合が、全ジオール成分を基準として、50モル%以上であることが好ましく、より好ましくは、90モル%以上である。
ジオール成分として、2-メチル-1,3-プロパンジオール、2,2-ジメチル-1,3-プロパンジオール、及び、これらの誘導体からなる群より選ばれた化合物を含有することによって、剛直な主鎖に短いメチル基による枝別れ構造が存在することとなり、結晶化した際に結晶の面間距離が長くなると考えられる。そのために、得られた結晶性樹脂の融点が低下し、トナーに含有させた場合に低温定着性が発現すると考えられる。
一方、枝別れ構造のない1,3-プロパンジオール等のみをジオール成分として使用すると、主鎖のパッキング性が向上し、結晶性樹脂の結晶化は起こり易くなるが融点が高くなり、トナーに含有させた場合に低温定着性が低下し、所望の効果が得られ難い傾向にある。
また、枝別れした部分が大きい1,2-ブタンジオール等のみをジオール成分として使用すると、その枝別れ部が結晶化を阻害すると考えられ、結晶化が起こりにくくなる傾向にある。
また、本発明の結晶性樹脂の製造に際しては、必要に応じてその物性を損なわない程度に、その他のカルボン酸成分や、アルコール成分を併用してもよい。ただし、炭素数6以上の長鎖脂肪族ジカルボン酸成分や炭素数6以上の長鎖ジオール成分を併用する場合、部分的に樹脂の運動性が増加し、帯電性が低下する傾向にある。その他のカルボン酸成分としては、例えば、シュウ酸、マロン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、コハク酸、;1,1-シクロペンテンジカルボン酸、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸、1,3-シクロヘキサンジカルボン酸、1,3-アダマンタンジカルボン酸などの脂環式ジカルボン酸;フタル酸、イソフタル酸、p-フェニレン二酢酸、m-フェニレン二酢酸、p-フェニレンジプロピオニック酸、m-フェニレンジプロピオニック酸、ナフタレン-1,4-ジカルボン酸、ナフタレン-1,5-ジカルボン酸、などの芳香族ジカルボン酸;トリメリット酸、ピロメリット酸、ナフタレントリカルボン酸、ナフタレンテトラカルボン酸、ピレントリカルボン酸、ピレンテトラカルボン酸等の3価以上の多価カルボン酸などが挙げられる。しかし、その他のモノマー成分がこれらに限定されるものではない。
その他のアルコール成分としては、1,2-プロパンジオール、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、1,4-ブテンジオール、シクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノールなどの2価のアルコールが挙げられる。また、3価以上のアルコールとして、グリセロール、ペンタエリスリトール、ヘキサメチロールメラミン、ヘキサエチロールメラミンが挙げられる。しかし、その他のモノマー成分がこれらに限定されるものではない。
結晶性樹脂の重量平均分子量(Mw)が5000より小さい場合は樹脂としての強度が発現せずにガラス転移温度(Tg)が大きく低下する。一方、結晶性樹脂の重量平均分子量(Mw)が50000を超える場合は、本発明の結晶性樹脂が剛直な構造を有しているために、トナーの製造に際し有機溶媒等へ溶融したときに粘度が高くなる。そのために融点以上の温度においても樹脂の変形が起り難く、トナーとしての低温定着性が低下する。なお、上記結晶性樹脂の重量平均分子量(Mw)は、結晶性樹脂の種々の公知の製造条件によって容易に制御が可能である。
また、上記結晶性樹脂の重量平均分子量(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、以下のように測定する。
ゲルクロマトグラフ用のo-ジクロロベンゼンに、特級2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノール(BHT)を濃度が0.10wt/vol%となるように添加し、室温で溶解する。サンプルビンに結晶性樹脂と上記のBHTを添加したo-ジクロロベンゼンとを入れ、150℃に設定したホットプレート上で加熱し、結晶性樹脂を溶解する。結晶性樹脂が溶けたら、予め加熱しておいたフィルターユニットに入れ、本体に設置する。フィルターユニットを通過させたものをGPCサンプルとする。尚、サンプル溶液は、濃度が約0.15質量%となるように調整する。このサンプル溶液を用いて、以下の条件で測定する。
装置: HLC-8121GPC/HT(東ソー社製)
検出器: 高温用RI
カラム: TSKgel GMHHR-H HT 2連(東ソー社製)
温度: 135.0℃
溶媒: ゲルクロマトグラフ用o-ジクロロベンゼン
(BHT 0.10wt/vol%添加)
流速: 1.0ml/min
注入量: 0.4ml
結晶性樹脂の分子量の算出にあたっては、標準ポリスチレン樹脂(例えば、商品名「TSKスタンダード ポリスチレン F-850、F-450、F-288、F-128、F-80、F-40、F-20、F-10、F-4、F-2、F-1、A-5000、A-2500、A-1000、A-500」、東ソ-社製)を用いて作成した分子量校正曲線を使用する。
また、トナーに含有される本発明の結晶性樹脂の重量平均分子量(Mw)は、トナー中に含まれる樹脂から結晶性樹脂成分を単離し、上記の方法で重量平均分子量(Mw)を測定する。結晶性樹脂成分を単離する方法としては、トナーを酢酸エチル溶媒によるソックスレー抽出により結晶性樹脂成分を残渣として単離する方法が挙げられる。該抽出残渣の分子構造が結晶性樹脂であることはNMRスペクトル測定により確認できる。
ガラス転移温度が25℃より低い場合は、室温下で結晶性樹脂の分子の運動を抑制することができず、結果として電荷の保持性が低下する傾向にある。一方、ガラス転移温度が70℃より高い場合は低温定着性が低下する傾向にある。また、ガラス転移温度が40℃以上であることが電荷保持性の観点からより好ましい。また、ガラス転移温度が60℃以下であることが定着性の観点からより好ましい。
なお、本発明の結晶性樹脂のガラス転移温度(Tg)は、示査走査熱量計(メトラートレド社製:DSC822/EK90)を用い、ASTM D3418-82に準じて測定する。具体的には、試料0.01gをアルミパンに計量し、200℃まで10℃/minで昇温し、その温度から降温速度10℃/minで-100℃まで冷却したサンプルを昇温速度10℃/minで昇温しながら、-100℃から200℃の温度範囲で熱量測定を行う。次いで、得られたDSC曲線より、低温側のベースラインを高温側に延長した直線と、ガラス転移の階段状変化部分の曲線のこう配が最大になるような点で引いた接線との交点の温度をガラス転移温度とする。
また、ガラス転移温度が2点以上検出される場合は、より低温で検出されたガラス転移温度を本発明の樹脂のガラス転移温度とする。
さらに、トナーに含有される本発明の結晶性樹脂のガラス転移温度(Tg)は、トナー中に含まれる樹脂から結晶性樹脂成分を単離し、上記の方法でガラス転移温度(Tg)を測定する。結晶性樹脂成分を単離する方法としては、トナーを酢酸エチル溶媒によるソックスレー抽出により結晶性樹脂成分を残渣として単離する方法が挙げられる。なお、その抽出残渣の分子構造が結晶性樹脂であることはNMRスペクトル測定により確認できる。
融点を180℃以下にすることで、トナーに含有させた場合にトナーの定着性が確保され易くなり、125℃以下にすることでトナーの低温定着性に優れ、100℃以下にすることによって低温定着性が極めて良好になる。一方、該融点の下限値は特に限定されるものではないが、ブロッキング性の観点より、70℃以上であることが好ましい。
なお、本発明の結晶性樹脂の融点(Mp)は、示査走査熱量計(メトラートレド社製:DSC822/EK90)を用い、ASTM D3418-82に準じて測定することができる。具体的には、試料0.01gをアルミパンに計量し、室温から200℃まで昇温速度10℃/minで試料を昇温しながら熱量測定を行う。次いで、得られたDSC曲線より、吸熱ピークのピーク温度を融点とする。
また、トナーに含有される本発明の結晶性樹脂の融点(Mp)は、トナーを直接上記の方法で測定することができる。その際に、トナー中に存在するワックスによる融点が観察される場合がある。ワックスの融点と結晶性樹脂由来の融点を判別は、トナーからヘキサン溶媒を使用したソックスレー抽出によってワックスを抽出し、ワックス単体の示査走査熱量測定を上記方法で行い、得られた融点とトナーの融点を比較することにより行う。
一方、該結晶化度の上限値は特に限定されるものではないが、トナー製造時の製造効率の観点より、70%以下であることが好ましい。
本発明の結晶性樹脂における結晶性は、広角X線回折法により測定し、後述の式を用いて算出された結晶化度により判断が可能で有り、1%以上の結晶化度を有する場合に結晶性樹脂と判断する。
本発明の結晶性樹脂の広角X線回折法を用いた結晶化度は、以下条件で測定できる。
X線回折装置 :Bruker AXS製 D8 ADVANCE
X線源 :Cu-Kα線(波長 0.15418nm)
出力 :40kV、40mA
スリット系 :スリットDS、SS=1°、RS=0.2mm
測定範囲 :2θ=5°~60°
ステップ間隔 :0.02°
スキャン速度 :1°/min
結晶性樹脂を乳鉢で粉砕後、上記条件で広角X線回折プロファイルを得た。得られた広角X線回折プロファイルを結晶ピークと非晶散乱に分離し、それらの面積から結晶化度を、下記式を用いて算出する。
式) 結晶化度(%)=Ic/(Ic+Ia)×100
Ic:5≦2θ≦60の範囲にて検出された結晶ピークの総面積
Ia:5≦2θ≦60の範囲にて検出された非晶散乱の総面積
なお、トナーに含有される本発明の結晶性樹脂の結晶化度は、トナー中に含まれる樹脂から結晶性樹脂成分を単離し、上記の方法で結晶化度を測定する。結晶性樹脂成分を単離する方法としては、トナーを酢酸エチル溶媒によるソックスレー抽出により結晶性樹脂成分を残渣として単離する方法が挙げられる。該抽出残渣の分子構造が結晶性樹脂であることはNMRスペクトル測定により確認できる。
該結晶化処理の方法としては、特に限定されず、公知の方法を用いることが可能であるが、
(1)有機溶媒に、単量体を縮重合して得られた樹脂を加熱溶解させた後に温度を下げる方法、
(2)有機溶媒に、単量体を縮重合して得られた樹脂を溶解させ、得られた樹脂溶液から有機溶媒を除去する方法、
(3)これらの方法を組み合わせる方法、
が好適に例示できる。
これらの方法で樹脂の結晶化が促進される理由は定かではないが、有機溶媒中に樹脂を溶解させることで、疑似的にガラス転移温度が下がり結晶化がおこりやくなるためと考えられる。
その際に、使用される有機溶媒としては、トルエン、キシレン、アセトン、テトラヒドロフラン、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、及び超臨界CO2などが挙げられる。特に、溶解度パラメーター(SP値)が8以上9以下の有機溶媒は、樹脂の結晶化を促進させ易い傾向にある。
また、上記(1)の方法の具体例としては、以下の方法が挙げられる。
(i)有機溶媒に、単量体を縮重合して得られた樹脂を加え、60℃乃至100℃程度まで加熱し、該樹脂を有機溶媒に溶解させ樹脂溶液を調製する。
(ii)その後、得られた樹脂溶液を、40℃以下、好ましくは室温程度(例えば、25℃程度)まで、1℃/hr乃至50℃/hr程度で徐冷をして、樹脂を析出させる方法。
一方、上記(2)の方法の具体例としては、以下の方法が挙げられる。
(i)有機溶媒に、単量体を縮重合して得られた樹脂を溶解させ樹脂溶液を調製する。
(ii)得られた樹脂溶液を、15分乃至1時間程度、温度60℃乃至100℃程度で保持を行う。
(iii)その後、温度4℃乃至30℃程度、圧力250mmHg乃至760mmHg程度で、2時間乃至120時間程度かけて有機溶媒を除去し樹脂を得る方法。
特に、本発明の結晶性樹脂は、示差走査熱量計(DSC)により測定される融解熱が下記式(1)を満たすと、経時変化が起り難く、好ましい。
式(1) H2/H1≦0.1
(前記H1(J/g)は、昇温速度10℃/minで、25℃から200℃まで、1回目の昇温を行った際の融解熱量を表し、
H2(J/g)は、1回目の昇温後、降温速度1℃/minで、25℃まで冷却し、25℃で24時間保持した後、昇温速度10℃/minで、25℃から200℃まで、2回目の昇温を行った際の融解熱量を表す。)
ここで、H1は初期状態での結晶化度を示しており、H2は一度、溶融した結晶性樹脂が、空気雰囲気下で徐冷された場合にどの程度結晶化するかを示している。従って、[H2/H1]は空気雰囲気下でどの程度初期の結晶状態に戻るかを意味している。つまり、[H2/H1]が小さい場合は、空気雰囲気下では結晶変化が起こりにくく、保管時の経時変化も起りにくくなる。
なお、本発明の結晶性樹脂の融解熱(H1及びH2)は、示査走査熱量計(メトラートレド社製:DSC822/EK90)を用い、ASTM D3418-82に準じて測定することができる。具体的には、試料0.02gをアルミパンに計量し、25℃から200℃まで昇温速度10℃/minで昇温し、この時の融解熱H1(J/g)を測定する。続いて降温速度1℃/minで25℃まで冷却後、25℃で24時間保持し、再度25℃から200℃まで昇温速度10℃/minで2回目の昇温を行い、この時の融解熱H2(J/g)を測定する。ここで、吸熱ピークが現れる温度領域において、1回目の昇温で得られた吸熱ピークを示す示差走査熱量曲線と示差走査熱量曲線のベースラインにより囲われた面積より算出された吸熱量を融解熱H1(J/g)とする。一方、2回目の昇温で得られた吸熱ピークを示す示差走査熱量曲線と示差走査熱量曲線のベースラインにより囲われた面積より算出された吸熱量を融解熱H2(J/g)とする。
上記[H2/H1]は、例えば、結晶性樹脂の構成成分によって制御することができる。具体例として、ジオール成分に2-メチル-1,3-プロパンジオール、2,2-ジメチル-1,3-プロパンジオール、及び、これらの誘導体からなる群より選ばれた化合物のような枝分かれ構造を有するジオールを含有させることで、上記範囲に制御することができる。
また、トナーに含有される本発明の結晶性樹脂の融解熱(H1及びH2)は、トナーを直接上記の方法で測定することができる。その際に、トナー中に存在するワックス由来の吸熱ピークが観察される場合がある。ワックス由来の吸熱ピークと結晶性樹脂由来の吸熱ピークを判別するには、トナーからヘキサン溶媒を使用したソックスレー抽出によってワックスを抽出し、ワックス単体の示査走査熱量測定を上記方法で行い、得られた吸熱ピークとトナーの吸熱ピークを比較することにより行う。
本発明のトナーは、粉砕法、懸濁重合法、乳化凝集法、溶解懸濁法などの公知の製造方法で製造することが可能であり、製造方法は特に限定されるものではない。しかしながら、これら製造方法の中でも、本発明のトナーは、本発明の結晶性樹脂の結晶性制御の観点から溶解懸濁法で製造することが好ましい。
以下、溶解懸濁法を用いたトナーの製造方法について例示する。
溶解懸濁法とは樹脂、着色剤及び離型剤等を有機溶媒に溶解又は分散させ、得られた溶液又は分散液を水等の貧溶媒中に、トナー粒子の大きさ程度に分散させ、その状態で有機溶媒を留去してトナーを製造する方法である。溶解懸濁法では樹脂溶解工程、造粒工程、脱溶剤工程、洗浄乾燥工程を経てトナーが製造される。
例えば、本発明のトナーの製造方法として、少なくとも本発明のトナー用結晶性ポリエステル樹脂、又は、本発明のトナー用結晶性ポリエステル樹脂の結晶化処理前の樹脂(以下、結晶化処理前樹脂ともいう)を有機溶媒に溶解させて樹脂組成物を得る工程(樹脂溶解工程)、得られた樹脂組成物を水系媒体に分散させて分散体を得る工程(造粒工程)、得られた分散体から前記有機溶媒を除去する工程(脱溶剤工程)、を含む製造方法が挙げられる。
上記樹脂溶解工程は、例えば、有機溶媒に本発明の結晶性樹脂、又は、本発明の結晶性樹脂の結晶化処理前の樹脂を加熱溶解させ樹脂溶解液を調製し、必要に応じて、該樹脂溶解液にその他の樹脂、着色剤及び離型剤などを溶解または分散させて樹脂組成物を製造する工程である。
テレフタル酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸、及び、これらの誘導体からなる群より選ばれた少なくとも1種の化合物を含有するジカルボン酸成分と、2-メチル-1,3-プロパンジオール、2,2,-ジメチル-1,3-プロパンジオール、及び、これらの誘導体からなる群より選ばれた少なくとも1種の化合物を含有するジオール成分とを縮重合して得られる、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーを用いて測定された重量平均分子量が5000以上50000以下であるポリエステル樹脂を有機溶媒に溶解させて樹脂組成物を得る態様が好適に例示されるが、該態様に限定されるわけではない。
使用される有機溶媒は樹脂を溶解する有機溶媒であれば任意の溶媒を使用できる。具体的には、トルエン、キシレン、クロロホルム、塩化メチレン及び酢酸エチルなどが挙げられる。なお、本発明においては、結晶性樹脂の結晶化促進性および溶媒除去の容易性からトルエン、酢酸エチルを使用することが好ましい。また、結晶化促進性が高いトルエンなどの溶媒を単独で使用すると得られたトナーが中空構造になり易く強度が低下する傾向にある。そのため、トルエンなどの結晶化促進性が高い溶媒に、クロロホルムなどの結晶化促進性が低い溶媒を混ぜることにより強度の低下を防止することが可能となる。結晶化促進性が高い溶媒と結晶化促進性が低い溶媒を併用することによって得られたトナーは中実構造になり、強度を向上させることができる。その結果、得られたトナーを複写機等で使用している際にトナーの破砕などが起こりにくくなる。
有機溶媒の結晶化促進性は、結晶性樹脂を有機溶媒中に必要に応じて加熱させながら70質量%の濃度で溶解させ、25℃に冷却し24時間放置することによって、結晶性樹脂が析出するか否かで判断できる。結晶化促進性が高い場合は有機溶媒中に結晶性樹脂が析出し、結晶促進性が低い場合は析出が起こらない。
本発明においては、上記有機溶媒が、少なくとも有機溶媒A(結晶化促進性が高い溶媒)および有機溶媒B(結晶化促進性が低い溶媒)を含むことが好ましい。有機媒体A及びBはそれぞれ、以下の(1)及び(2)の条件を満たす溶媒である。
(1)有機溶媒Aに、樹脂溶解工程において有機溶媒に溶解されるポリエステル樹脂を70質量%の濃度で溶解させ、25℃で24時間放置したとき、前記ポリエステル樹脂が析出する(結晶状態で析出する。)。
(2)有機溶媒Bに、樹脂溶解工程において有機溶媒に溶解されるポリエステル樹脂を70質量%の濃度で溶解させ、25℃で24時間放置したとき、ポリエステル樹脂が析出しない。
ここで、有機溶媒Aと有機溶媒Bの混合比(質量比)は、10/1~1/10であることが、トナーの結晶化促進とトナーの強度低下防止を両立させる観点より好ましい。
上記有機溶媒の使用量には制限がないが、樹脂組成物が水系媒体中に分散し造粒できる粘度となる量であればよい。具体的には、本発明の結晶性樹脂、その他の樹脂、着色剤及び離型剤などを含む樹脂組成物と有機溶媒の質量比が10/90~50/50が後述の造粒性およびトナーの生産効率の観点から好ましい。
本発明において、トナーの結着樹脂として、本発明の結晶性樹脂に加えてその他の樹脂を使用することが可能であるが、本発明の結晶性樹脂をトナー全質量に対して10質量%以上100質量%以下含むことが好ましく、30質量%以上100質量%以下含むことがより好ましい。
また、その他の樹脂を併用し、本発明の結晶性樹脂の効果を効率的に発現させるためには、本発明の結晶性樹脂が、製造されたトナーの外側に存在するように、公知の方法を用いて設計することが好ましい。例えば、溶解懸濁法においては、本発明の結晶性樹脂をトナーの結着樹脂として用いること、その他の樹脂として本発明の結晶性樹脂の親水性より低い樹脂を選定すること、又は、本発明の結晶性樹脂の親水性をその他の樹脂より高めておくことにより、製造されたトナーの外側に本発明の結晶性樹脂を存在させることができる。その他の使用できる樹脂としては、従来公知の熱可塑性結着樹脂などが挙げられ、具体的には、スチレンアクリル系樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂などが挙げられる。
使用可能な着色剤としては、特に限定されず、公知の有機顔料または油性染料、カーボンブラック、磁性粉体などが挙げられる。シアン系の着色剤としては、銅フタロシアニン化合物及びその誘導体、アントラキノン化合物、塩基染料レーキ化合物等が挙げられる。マゼンタ系の着色剤としては、縮合アゾ化合物、ジケトピロロピロール化合物、アントラキノン、キナクリドン化合物、塩基染料レーキ化合物、ナフトール化合物、ベンズイミダゾロン化合物、チオインジゴ化合物、ペリレン化合物などが挙げられる。
イエロー系の着色剤としては、縮合アゾ化合物、イソインドリノン化合物、アントラキノン化合物、アゾ金属錯体、メチン化合物、アリルアミド化合物に代表される化合物などが挙げられる。
黒色系の着色剤としては、カーボンブラック、または磁性粉体、あるいは、前記イエロー、マゼンタ、及びシアン着色剤を用い黒色に調色されたものが挙げられる。これらの着色剤は、単独または混合して、さらには固溶体の状態で用いることができる。本発明に用いる着色剤は、色相角、彩度、明度、耐光性、OHP透明性、トナーへの分散性の点から選択される。
本発明において、シアン、マゼンタ、イエロー、又は黒色系色剤の含有量は、トナーを構成する樹脂100質量部に対して、1質量部以上20質量部未満であることが好ましい。
上記離型剤は、その融点が150.0℃以下のものが好ましく、40.0℃以上130.0℃以下のものがより好ましく、40.0℃以上110.0℃以下であるものが特に好ましい。また上記離型剤は、トナーを構成する樹脂100質量部に対して1質量部以上20質量部以下で使用することが好ましい。
上記造粒工程は、得られた樹脂組成物を水系媒体に所定のトナー粒子径になるように分散剤を用いて分散させて、分散体(造粒物)を調製する工程である。水系媒体は、主に水が用いられる。また、該水系媒体は、1価の金属塩を1質量%以上30質量%以下含有することが好ましい。1価の金属塩を含有していることにより、樹脂組成物中の有機溶媒が水系媒体中へ拡散することが抑制され、得られたトナー粒子に含まれる樹脂の結晶性が高まることによりトナーのブロッキング性が良好になり易く、かつトナーの粒度分布が良好になり易い。
上記1価の金属塩としては、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化リチウム、臭化カリウムが例示でき、これらのうち、塩化ナトリウム、塩化カリウムが好ましい。
また、水系媒体と樹脂組成物の混合比(質量比)は、水系媒体/樹脂組成物=90/10~50/50が好ましい。
上記分散剤は特に限定されないが、有機系分散剤として、陽イオンタイプ、陰イオンタイプ及びノニオンタイプの界面活性剤が用いられ、陰イオンタイプのものが好ましい。例えば、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、α-オレフィンスルホン酸ナトリウム、アルキルスルホン酸ナトリウム、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム等が挙げられる。一方、無機系分散剤としてリン酸三カルシウム、ヒドロキシアパタイト、炭酸カルシウム、酸化チタン及びシリカ粉末などが挙げられる。
本発明においては無機系分散剤のリン酸三カルシウムが好ましい。この理由は、造粒性及びその安定性、更には得られるトナーの特性に対する悪影響が極めて少ないためである。
分散剤の添加量は造粒物の粒子径に応じて決定され、分散剤の添加量が増加すれば粒子径が小さくなる。そのために、所望の粒子径によって分散剤の添加量は異なるが、樹脂組成物に対して0.1乃至15質量%の範囲で用いられるのが好ましい。0.1質量%未満では粗粉が発生し易く、15質量%を超えて使用すると不必要な微細粒子が発生し易い。また、水系媒体中で樹脂組成物の分散体を調製する際は、高速剪断下で行われるのが好ましい。水系媒体中に分散された樹脂組成物の分散体は、重量平均粒子径が10μm以下に造粒されることが好ましく、4乃至9μm程度に造粒されることがより好ましい。
高速剪断を与える装置としては各種の高速分散機や超音波分散機が挙げられえる。
一方、上記分散体の重量平均粒子径は、コールター法による粒度分布解析装置(コールターマルチサイザーIII:コールター社製)で測定ができる。
脱溶剤工程では、得られた分散体から有機溶媒を除去する工程である。有機溶媒の除去は撹拌を行いながら、ゆっくりと行うことが好ましい。また、必要に応じて加熱、減圧をすることで有機溶媒の除去速度を制御することもできる。
例示されている溶解懸濁法等の水系媒体中で分散体を形成する製造方法においては、その製造工程中に上述の結晶化処理を含められるため、本発明の結晶性樹脂の結晶化をより確実にすることもできる。
例えば、脱溶剤工程の前段階、すなわち、造粒工程において水系媒体の温度を60℃乃至100℃程度の加熱状態に保持しておき、該造粒工程後、且つ脱溶剤工程前或いは、脱溶剤工程にて、40℃以下、好ましくは室温程度(例えば、25℃程度)まで、攪拌下、1℃/hr乃至50℃/hr程度の降温速度で冷却をして、結晶性樹脂を析出、結晶化させた後に有機溶剤を除去する方法が挙げられる。また、本発明の結晶性樹脂が有機溶媒に溶解している時間を十分に取り、脱溶剤速度を遅くすることで結晶化を促進させることも好適な手法である。より具体的には、得られた分散体から、温度4℃乃至30℃程度、圧力250mmHg乃至760mmHg程度で、2時間乃至120時間程度かけて、有機溶媒を除去する方法が挙げられ、好ましくは24時間以上、より好ましくは72時間以上かけて有機溶媒を除去することが挙げられる。
上記脱溶剤工程の後に、水等で複数回洗浄し、トナー粒子をろ過及び乾燥する洗浄乾燥工程を実施してもよい。また、分散剤にリン酸三カルシウムなどの酸性条件で溶解する分散剤を使用した場合は、塩酸などで洗浄後に水洗することが好ましい。洗浄を行うことで造粒のために使用した分散剤を除去し、トナー特性を向上させることができる。洗浄後、ろ過乾燥を行うことでトナーを得ることができる。得られたトナーは必要に応じてシリカ、アルミナ、チタニア、炭酸カルシウム等の無機微粒子や、ビニル系樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂等の樹脂粒子を、乾燥状態で剪断力を印加して添加してもよい。これらの無機微粒子や樹脂粒子は、帯電助剤、流動性助剤、クリーニング助剤等の外添剤として機能する。
<実施例1>
(ポリエステル樹脂1の製造)
ジカルボン酸成分:
テレフタル酸ジメチル 100モル部
ジオール成分:
2-メチル-1,3-プロパンジオール 200モル部
十分に加熱乾燥した二口フラスコに、上記のモノマー成分を投入し、上記混合物100質量部に対しオルトチタン酸テトライソプロピル0.05質量部を加え、容器内に窒素ガスを導入して不活性雰囲気に保ちながら昇温した後、230℃で縮重合反応させ、さらに減圧して250℃に昇温し、樹脂(結晶化処理前樹脂1)を合成した。得られた樹脂の結晶化処理として、得られた樹脂40gをトルエン160gが入ったビーカーに加え90℃まで加熱し、樹脂を溶解させた後、25℃まで6時間かけて徐冷して樹脂を析出させた。析出した樹脂をろ過、乾燥することでポリエステル樹脂1(重量平均分子量[Mw]:9500、ガラス転移温度[Tg]:42℃、融点[Mp]:81℃)を得た。
(ポリエステル樹脂2の製造)
オルトチタン酸テトライソプロピルの添加量を0.03質量部に変えた以外は実施例1と同様にしてポリエステル樹脂2(Mw:6400、ガラス転移温度:30℃、融点:79℃)を得た。
(ポリエステル樹脂3の製造)
オルトチタン酸テトライソプロピルの添加量を0.10質量部に変えた以外は実施例1と同様にしてポリエステル樹脂3(Mw:42000、ガラス転移温度:50℃、融点:83℃)を得た。
(ポリエステル樹脂4の製造)
ジカルボン酸成分:
テレフタル酸ジメチル 100モル部
ジオール成分:
2-メチル-1,3-プロパンジオール 100モル部
1,4-ブタンジオール 100モル部
モノマー成分を上記のように変更した以外は実施例1と同様にしてポリエステル樹脂4(Mw:17000、ガラス転移温度:28℃、融点:107℃)を得た。
(ポリエステル樹脂5の製造)
ジカルボン酸成分:
テレフタル酸ジメチル 100モル部
ジオール成分:
2-メチル-1,3-プロパンジオール 50モル部
1,4-ブタンジオール 150モル部
モノマー成分を上記のように変更した以外は実施例1と同様にしてポリエステル樹脂5(Mw:18000、ガラス転移温度:30℃、融点:179℃)を得た。
(ポリエステル樹脂6の製造)
ジカルボン酸成分:
テレフタル酸ジメチル 100モル部
ジオール成分:
2-メチル-1,3-プロパンジオール 150モル部
1,4-ブタンジオール 50モル部
モノマー成分を上記のように変更した以外は実施例1と同様にしてポリエステル樹脂6(Mw:8900、ガラス転移温度:34℃、融点:79℃)を得た。
(ポリエステル樹脂7の製造)
ジカルボン酸成分:
テレフタル酸ジメチル 100モル部
ジオール成分:
2-メチル-1,3-プロパンジオール 100モル部
1,3-プロパンジオール 100モル部
モノマー成分を上記のように変更した以外は実施例1と同様にしてポリエステル樹脂7(Mw:7700、ガラス転移温度:30℃、融点:151℃)を得た。
(ポリエステル樹脂8の製造)
ジカルボン酸成分:
テレフタル酸ジメチル 100モル部
ジオール成分:
2-メチル-1,3-プロパンジオール 150モル部
1,3-プロパンジオール 50モル部
モノマー成分を上記のように変更した以外は実施例1と同様にしてポリエステル樹脂8(Mw:10000、ガラス転移温度:38℃、融点:106℃)を得た。
(ポリエステル樹脂9の製造)
ジカルボン酸成分:
テレフタル酸ジメチル 100モル部
ジオール成分:
2,2-ジメチル-1,3-プロパンジオール 200モル部
モノマー成分を上記のように変更した以外は実施例1と同様にしてポリエステル樹脂9(Mw:19000、ガラス転移温度:57℃、融点:151℃)を得た。
(ポリエステル樹脂10の製造)
ジカルボン酸成分:
2,6-ナフタレンジカルボン酸 100モル部
ジオール成分:
2-メチル-1,3-プロパンジオール 200モル部
モノマー成分を上記のように変更した以外は実施例1と同様にしてポリエステル樹脂10(Mw:7900、ガラス転移温度:68℃、融点:154℃)を得た。
(ポリエステル樹脂12の製造)
ジカルボン酸成分:
デカンジカルボン酸 100モル部
ジオール成分:
1 ,6-ヘキサンジオール 200モル部
十分に加熱乾燥した二口フラスコに、上記のモノマー成分を投入し、上記混合物100質量部に対しオルトチタン酸テトライソプロピル0.05質量部を加え、容器内に窒素ガスを導入して不活性雰囲気に保ちながら昇温した後、230℃で縮重合反応させ、さらに減圧して250℃に昇温し、樹脂を重合した。得られた樹脂を乾燥することでポリエステル樹脂12(Mw:27000、ガラス転移温度:-62℃、融点:67℃)を得た。
(ポリエステル樹脂13の製造)
ジカルボン酸成分:
デカンジカルボン酸 100モル部
ジオール成分:
1,10-デカンジオール 200モル部
モノマー成分を上記のように変更した以外は比較例1と同様にしてポリエステル樹脂13(Mw:37000、ガラス転移温度:-57℃、融点:77℃)を得た。
(ポリエステル樹脂14の製造)
ジカルボン酸成分:
テレフタル酸ジメチル 100モル部
ジオール成分:
1,3-プロパンジオール 200モル部
モノマー成分を上記のように変更した以外は比較例1と同様にしてポリエステル樹脂14(Mw:9100、ガラス転移温度:38℃、融点:227℃)を得た。
(ポリエステル樹脂15の製造)
ジカルボン酸成分:
テレフタル酸ジメチル 100モル部
ジオール成分:
1,3-プロパンジオール: 200モル部
モノマー成分を上記のように変更した以外は実施例1と同様にしてポリエステル樹脂15(Mw:9100、ガラス転移温度:38℃、融点:230℃)を得た。
(ポリエステル樹脂16の製造)
ジカルボン酸成分:
テレフタル酸ジメチル 100モル部
ジオール成分:
1,2-エチレングリコール 200モル部
モノマー成分を上記のように変更した以外は比較例1と同様にしてポリエステル樹脂16(Mw:15000、ガラス転移温度:65℃、融点:243℃)を得た。
(ポリエステル樹脂17の製造)
ジカルボン酸成分:
テレフタル酸ジメチル 100モル部
ジオール成分:
2-メチル-1,3-プロパンジオール 200モル部
モノマー成分を上記のように変更した以外は比較例1と同様にしてポリエステル樹脂17(Mw:9500、ガラス転移温度:42℃、融点:無し)を得た。
(ポリエステル樹脂18の製造)
ジカルボン酸成分:
テレフタル酸ジメチル 100モル部
ジオール成分:
2,2-ジメチル-1,3-プロパンジオール 200モル部
モノマー成分を上記のように変更した以外は比較例1と同様にしてポリエステル樹脂18(Mw:7100、ガラス転移温度:58℃、融点:無し)を得た。
(ポリエステル樹脂19の製造)
ジカルボン酸成分:
2,6-ナフタレンジカルボン酸 100モル部
ジオール成分:
2-メチル-1,3-プロパンジオール 200モル部
モノマー成分を上記のように変更した以外は比較例1と同様にしてポリエステル樹脂19(Mw:7900、ガラス転移温度:68℃、融点:無し)を得た。
(ポリエステル樹脂20の製造)
ジカルボン酸成分:
テレフタル酸ジメチル 100モル部
ジオール成分:
1,3-ブタンジオール 200モル部
モノマー成分を上記のように変更した以外は実施例1と同様にしてポリエステル樹脂20(Mw:6400、ガラス転移温度:30℃、融点:無し)を得た。
(ポリエステル樹脂21の製造)
ジカルボン酸成分:
テレフタル酸ジメチル 100モル部
ジオール成分:
1,2-プロパンジオール 200モル部
モノマー成分を上記のように変更した以外は実施例1と同様にしてポリエステル樹脂21(Mw:8900、ガラス転移温度:73℃、融点:無し)を得た。
(ポリエステル樹脂22の製造)
ジカルボン酸成分:
テレフタル酸ジメチル 100モル部
ジオール成分:
1,2-ブタンジオール 200モル部
モノマー成分を上記のように変更した以外は実施例1と同様にしてポリエステル樹脂22(Mw:7200、ガラス転移温度:58℃、融点:無し)を得た。
(ポリエステル樹脂23の製造)
ジカルボン酸成分:
テレフタル酸 80モル部
ドデシルコハク酸 20モル部
ジオール成分:
ビスフェノールA-エチレンオキサイド(EO)2モル付加物 33モル部
ビスフェノールA-プロピレンオキサイド(PO)2モル付加物67モル部
モノマー成分を上記のように変更した以外は比較例1と同様にしてポリエステル樹脂23(Mw:14000、ガラス転移温度:56℃、融点:無し)を得た。
(ポリエステル樹脂24の製造)
ジカルボン酸成分:
テレフタル酸 80モル部
ドデシルコハク酸 20モル部
ジオール成分:
ビスフェノールA-エチレンオキサイド(EO)2モル付加物 33モル部
ビスフェノールA-プロピレンオキサイド(PO)2モル付加物 67モル部
モノマー成分を上記のように変更した以外は実施例1と同様にしてポリエステル樹脂24(Mw:14000、ガラス転移温度:56℃、融点:無し)を得た。
(融点の評価)
得られたポリエステル樹脂を上述の方法で融点を測定し、下記基準にて評価した。評価結果を表1に示す。
(評価基準)
A:融点が60℃以上かつ100℃未満
B:融点が100℃以上かつ125℃以下
C:融点が125℃を超えてかつ180℃未満
D:融点が180℃以上または融点を持たない
得られたポリエステル樹脂(試料)0.01gをアルミパンに計量し、ストロコロン帯電装置を用いて-600Vに帯電させた。続いて、温度25℃、湿度50%RHの雰囲気下で表面電位計(トレックジャパン製:model347)を用いて表面電位の変化挙動を30分間測定した。測定結果を下記式に代入して電荷保持率を算出し、下記基準で評価した。評価結果を表1に示す。
30分後の電荷保持率(%)=[30分後の表面電位]/[初期表面電位]×100
(評価基準)
A:30分後の電荷保持率が90%以上
B:30分後の電荷保持率が90%未満かつ50%以上
C:30分後の電荷保持率が50%未満
(トナー1の製造)
水浴にセットしたビーカーにリン酸三ナトリウム12水和物(和光純薬製)を11.7質量部とイオン交換水1200質量部を加えて、リン酸三ナトリウム12水和物を溶解した。続いて、水浴の温度を60℃まで上げた。60℃に到達後、5.15質量部の塩化カルシウム(キシダ化学製)をイオン交換水100質量部に溶解した水溶液を添加した。添加後30分間撹拌を行い、分散剤を含有する水系媒体であるリン酸三カルシウム水溶液を得た。
次に、
結晶化処理前樹脂1(実施例1に記載) 40質量部
着色剤 2質量部
(シアン顔料 大日精化社製:Pigment Blue 15:3)
離型剤(ベヘン酸ベヘニル、融点75℃) 4質量部
トルエン 160質量部
上記材料を混合し、撹拌しながら80℃まで昇温して溶解及び分散させて、樹脂組成物を作製した。一方、上記リン酸三カルシウム水溶液600質量部を、クレアミックス(エム・テクニック社製)で撹拌を行いながら、80℃に加熱した。該リン酸三カルシウム水溶液に樹脂組成物を添加し、回転数10000rpmで10分間撹拌を行うことで分散液を得た。得られた分散液を、撹拌翼を用いて攪拌を行いながら25℃まで12時間かけて冷却し、温度25℃、常圧条件で撹拌を3日間継続することでトルエンを除去した。得られた樹脂粒子の粒子径をコールター法による粒度分布解析装置(コールターマルチサイザーIII:コールター社製)で測定したところ、重量平均粒子径が5.5μmであった。その後、塩酸水溶液で洗浄ろ過、さらにイオン交換水で洗浄ろ過を行い固液分離した。次に、得られた固形分を乾燥させることにより、トナー1を得た。得られたトナーは重量平均粒子径5.5μmで中空構造であった。
(トナー2の製造)
トルエン160質量部の代わりにトルエン40質量部とクロロホルム120質量部を併用した以外は実施例11と同様にしてトナー2を得た。得られたトナーは重量平均粒子径5.5μmで中実構造であった。
また、トナー中に形成されたポリエステル樹脂をトルエン中に70質量%の濃度で加熱溶解させ、25℃で24時間放置すると、結晶状態でポリエステル樹脂1が析出した。さらに、トナー中に形成されたポリエステル樹脂をクロロホルム中に70質量%の濃度で加熱溶解させ、25℃で24時間放置すると、ポリエステル樹脂1の析出は見られなかった。
(トナー3の製造)
リン酸三カルシウム水溶液に塩化ナトリウムを40質量部添加した以外は実施例12と同様にしてトナー3を得た。得られたトナーは重量平均粒子径5.5μmで中実構造であった。表2に示されているように、塩化ナトリウムの添加により、結晶化度が顕著に上昇した。
(トナー4~11の製造)
結晶化処理前樹脂1を、結晶化処理を行う前のポリエステル樹脂2、3、4,6~10にそれぞれ変更した以外は実施例13と同様にしてトナー4~11を得た。得られたトナーはいずれも重量平均粒子径5.5μmで中実構造であった。
(トナー12の製造)
ポリエステル樹脂12 100質量部
離型剤(ベヘン酸ベヘニル、融点75℃) 10質量部
着色剤 5質量部
(シアン顔料 大日精化社製:Pigment Blue 15:3)
上記材料を混合して得られた混合物を、130℃に加熱した二軸式エクストルーダーで溶融混練した。得られた溶融混練物を冷却し、ハンマーミルで粗粉砕した。得られた粗粉砕物をターボミルで微粉砕し、得られた微粉末を風力分級機で分級し、重量平均粒子径7μmのトナー12を得た。
(トナー13の製造)
ポリエステル樹脂12をポリエステル樹脂13に変更した以外は比較例14と同様にしてトナーを製造したところ、重量平均粒子径7μmのトナー13を得た。
(トナー14、15の製造)
ポリエステル樹脂12をポリエステル樹脂14、16にそれぞれ変更し、溶融混練時の加熱温度を250℃に変更した以外は比較例14と同様にしてトナーを製造したところ、いずれも重量平均粒子径7μmであるトナー14、15を得た。
(トナー16の製造)
結晶化処理前のポリエステル樹脂1をポリエステル樹脂17に変更し、得られた分散液を、撹拌翼を用いて攪拌を行いながら80℃から50℃まで10分間で冷却し、温度50℃で攪拌を5時間継続することでトルエンの除去を行った以外は実施例13と同様に重量平均粒子径5.5μmのトナー16を得た。
(トナー17、18の製造)
ポリエステル樹脂17をポリエステル樹脂18、19にそれぞれ変更した以外は比較例18と同様にして、いずれも重量平均粒子径5.5μmであるトナー17、18を得た。
(トナー19~21の製造)
結晶化処理前のポリエステル樹脂1をポリエステル樹脂20~22にそれぞれ変更した以外は実施例13と同様にして、いずれも重量平均粒子径5.5μmであるトナー19~21を得た。
(トナー22、23の製造)
ポリエステル樹脂12をポリエステル樹脂23、24にそれぞれ変更した以外は比較例14と同様にして、いずれも重量平均粒子径7μmであるトナー22、23を得た。
<ブロッキング性の評価1(篩を用いた評価)>
10gのトナーを、40℃で3日間静置させた後に、目開き75μmの篩を用いて、振とう幅1mmで120秒間篩がけを行った際に篩の上に残存するトナーの量を下記基準にて評価した。評価結果を表2に示す。
(評価基準)
A:残存したトナー量が10%以下
B:残存したトナー量が10%より多い
100質量部のトナーに、BET法で測定した比表面積が200m2/gであり、シリコーンオイルにより疎水化処理されたシリカ微粒子1.8質量部をヘンシェルミキサー(三井鉱山製)で乾式混合して、外添剤が添加されたトナーを調製した。当該トナーを温度50℃、湿度10%の恒温恒湿槽中で3日間静置し、目視によりブロッキングの程度を下記基準で評価した。評価結果を表2に示す。
(評価基準)
A:3日後、ブロッキングが発生しても軽い振動により容易に分散する。
B:3日後、ブロッキングが発生するが、振動し続けると分散する。
C:3日後、ブロッキングが発生し、力を加えても分散しない。
100質量部のトナーに、BET法で測定した比表面積が200m2/gであり、シリコーンオイルにより疎水化処理されたシリカ微粉体1.8質量部をヘンシェルミキサー(三井鉱山製)で乾式混合して、外添剤が添加されたトナーを調製した。当該トナーと、シリコーン樹脂で表面コートしたフェライトキャリア(平均粒径42μm)とを、トナー濃度が8質量%になるように混合して、二成分現像剤を調製した。当該二成分現像剤を市販のフルカラーデジタル複写機(CLC1100、キヤノン社製)に充填し、受像紙(64g/m2)上に未定着のトナー画像(0.6mg/cm2)を形成した。市販のフルカラーデジタル複写機(imageRUNNER ADVANCE C5051、キヤノン製)から取り外した定着ユニットを定着温度が調節できるように改造し、これを用いて未定着画像の定着試験を行った。常温常湿下、プロセススピードを246mm/秒に設定し、前記未定着画像を定着させたときの様子を目視にて評価した。評価結果を表2に示す。
(評価基準)
A:140℃以下の温度領域で定着が可能
B:140℃より高く、160℃以下の温度領域で定着が可能
C:160℃より高い温度領域にしか定着可能領域がない
トナー0.01gをアルミパンに計量し、ストロコロン帯電装置を用いて-600Vに帯電させた。続いて、温度25℃、湿度50%RHの雰囲気下で表面電位計(トレックジャパン製:model347)を用いて表面電位の変化挙動を30分間測定した。測定結果を下記式に代入して電荷保持率を算出し、下記基準で評価した。評価結果を表2に示す。
30分後の電荷保持率(%)=[30分後の表面電位]/[初期表面電位]×100
(評価基準)
A:30分後の電荷保持率が90%以上
B:30分後の電荷保持率が90%未満かつ50%以上
C:30分後の電荷保持率が50%未満
Claims (12)
- テレフタル酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸、及び、これらの誘導体からなる群より選ばれた少なくとも1種の化合物を含有するジカルボン酸成分と、2-メチル-1,3-プロパンジオール、2,2,-ジメチル-1,3-プロパンジオール、及び、これらの誘導体からなる群より選ばれた少なくとも1種の化合物を含有するジオール成分とを縮重合して得られる、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーを用いて測定された重量平均分子量が5000以上50000以下であるトナー用結晶性ポリエステル樹脂。
- 前記ジオール成分における、2-メチル-1,3-プロパンジオール、2,2,-ジメチル-1,3-プロパンジオール、及び、これらの誘導体の合計の含有割合が、全ジオール成分を基準として、50モル%以上であることを特徴とする請求項1に記載のトナー用結晶性ポリエステル樹脂。
- 前記ジカルボン酸成分における、テレフタル酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸、及び、これらの誘導体の合計の含有割合が、全ジカルボン酸成分を基準として、50モル%以上であることを特徴とする請求項1又は2に記載のトナー用結晶性ポリエステル樹脂。
- 前記トナー用結晶性ポリエステル樹脂は、広角X線回折法により測定される結晶化度が10%以上であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載のトナー用結晶性ポリエステル樹脂。
- 前記トナー用結晶性ポリエステル樹脂は、ガラス転移温度が25℃以上、70℃以下であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載のトナー用結晶性ポリエステル樹脂。
- 前記トナー用結晶性ポリエステル樹脂は、融点が125℃以下であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載のトナー用結晶性ポリエステル樹脂。
- 前記トナー用結晶性ポリエステル樹脂は、示差走査熱量計により測定される融解熱量が下記式(1)を満たすことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載のトナー用結晶性ポリエステル樹脂。
式(1) H2/H1≦0.1
(H1(J/g)は、昇温速度10℃/minで、25℃から200℃まで、1回目の昇温を行った際の融解熱量を表し、
H2(J/g)は、1回目の昇温後、降温速度1℃/minで25℃まで冷却し、25℃で24時間保持した後、昇温速度10℃/minで、25℃から200℃まで、2回目の昇温を行った際の融解熱量を表す。) - 請求項1乃至7のいずれか一項に記載のトナー用結晶性ポリエステル樹脂を含有するトナー。
- 請求項8に記載のトナーの製造方法であって、
テレフタル酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸、及び、これらの誘導体からなる群より選ばれた少なくとも1種の化合物を含有するジカルボン酸成分と、2-メチル-1,3-プロパンジオール、2,2,-ジメチル-1,3-プロパンジオール、及び、これらの誘導体からなる群より選ばれた少なくとも1種の化合物を含有するジオール成分とを縮重合して得られる、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーを用いて測定された重量平均分子量が5000以上50000以下であるポリエステル樹脂を有機溶媒に溶解して樹脂組成物を得る樹脂溶解工程、
得られた前記樹脂組成物を水系媒体に分散させて分散体を得る造粒工程、及び、
得られた前記分散体から前記有機溶媒を除去する脱溶剤工程、
を含むことを特徴とするトナーの製造方法。 - 前記造粒工程において、前記水系媒体の温度を60℃乃至100℃に保持し、
前記造粒工程後、且つ前記脱溶剤工程前或いは前記脱溶剤工程において、1℃/hr乃至50℃/hrの降温速度で冷却することを特徴とする請求項9に記載のトナーの製造方法。 - 前記水系媒体は、1価の金属塩を1質量%以上30質量%以下含有することを特徴とする請求項9又は10に記載のトナーの製造方法。
- 前記有機溶媒が少なくとも有機溶媒A及び有機溶媒Bを含み、
前記有機溶媒Aは、前記樹脂溶解工程において前記有機溶媒に溶解される前記ポリエステル樹脂を70質量%の濃度で溶解させ、25℃で24時間放置したとき、前記ポリエステル樹脂が析出する溶媒であり、
前記有機溶媒Bは、前記樹脂溶解工程において前記有機溶媒に溶解される前記ポリエステル樹脂を70質量%の濃度で溶解させ、25℃で24時間放置したとき、前記ポリエステル樹脂が析出しない溶媒であることを特徴とする請求項9乃至11のいずれか一項に記載のトナーの製造方法。
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