(57)【要約】【課題】  トナーの定着温度を低下させ、かつ離型性に優れたトナー用エステルワックスを提供する。さらに、トナー用エステルワックスを含有するバインダー樹脂及びバインダー樹脂を含有し、低温定着性、離型性に優れたトナーを提供する。【解決手段】  アルキレンオキサイドと１分子中に水酸基を３個以上有するアルコールと脂肪酸からなるエステルあることを特徴とするトナー用エステルワックス。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルキレンオキサイドと１分子中に水酸基を３個以上有する多価アルコールと脂肪酸とを反応させることで得られるトナー用エステルワックス。
【請求項２】
１分子中に水酸基を３個以上有する多価アルコールがグリセリンまたはポリグリセリンである請求項１記載のトナー用エステルワックス。
【請求項３】
脂肪酸炭素数が１６〜２２の飽和脂肪酸である請求項１〜２記載の何れかのトナー用エステルワックス。
【請求項４】
請求項１〜３記載の何れかのエステルワックスを含有するトナー用バインダー樹脂。
【請求項５】
請求項４記載のバインダー樹脂を用いたトナー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真などにおいて、静電荷像の現像に使用するトナー用エステルワックス及びこのトナー用エステルワックスを含有するバインダー樹脂及びトナーに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式による普通紙のコピー機、レーザープリンターなどの現像剤として、トナーが用いられている。トナーの製造方法には、機械的粉砕法、重合法、噴霧乾燥法などがあり、それぞれ特徴を持っている。しかし、安全性、品質の安定性、生産効率の面で、現在、ほとんどのトナーは機械的粉砕法で生産されている。機械的粉砕法とは、バインダー樹脂中に結着樹脂や着色剤などの各成分を溶融混練させ、粉砕、分級してトナーを製造する方法であるが、粉砕法で製造されたトナーは、最終的に機械的な力で微粒子化されるため、トナー粒子の粒径が不均一となる。粒径が不均一であると、トナーの流動性や摩擦帯電性が悪化するため、良好な繊細画像は得られにくい欠点を持つ。一方、重合法は粒子の均一性を向上できる方法であり、均一な球形のトナーが得られるため、従来の粉砕法トナーよりも高性能の機能を有するトナーを製造できる。重合法とは、分散安定剤を含有する水系分散媒体中で、重合性単量体、着色剤、帯電制御剤、離型剤などを含有する単量体混合物を重合することによりトナーを得る方法である。
【０００３】
ところで、最近、パソコンの普及と共に、レーザープリンター、デジタル複合機用のトナーとして、省エネルギーに寄与できること、印字及び複写の高速化に対応できること、フルカラー化に対応できることなどトナーに要求される項目が高度なものになってきている。コピー機やプリンターで最もエネルギーを消費する部分はトナーの紙への定着工程であるが、省エネルギーのためには定着工程の定着ロール温度を低くすることが必要である。また、定着工程で紙に与えられる熱量には自ずと限界があるため、各種マシンを高速化するためには紙面温度を低下させる必要があり、この点からも低温定着化が求められる。
【０００４】
この低温定着性を付与させる方法がこれまでに種々、検討されてきた。例えば、特許文献１及び２には、ポリアルキレングリコール脂肪酸ジエステルを含有させることで、熱を与えた際にポリアルキレングリコール脂肪酸ジエステルと樹脂が相溶するために、樹脂のガラス転移温度が低下し、低温定着性の改善が行われている。また、特許文献３は分子量の異なる２種類のポリアルキレングリコール脂肪酸エステルを併用することにより、トナー表面に複数の欠損部分が生じることによる定着特性の向上、並びに離型性の向上が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１７８５６６号公報
【特許文献２】特開２００８−７０８１４号公報
【特許文献３】特開２００９−１６８９８３号公報
【０００６】
しかし、ポリアルキレングリコール脂肪酸エステルは離型性が低く、ワックスを添加することで離型性を確保しており、低温定着性と離型性を併せ持つワックスが要望される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、トナーの定着温度を低下させ、かつ離型性に優れたトナー用エステルワックスを提供することにある。さらに、本発明はトナー用エステルワックスを含有するバインダー樹脂及びバインダー樹脂を含有し、低温定着性、離型性に優れたトナーを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は鋭意研究を重ねた結果、アルキレンオキサイドを付加した多価アルコールの脂肪酸エステルがトナーの定着温度を低下させ、かつ離型性に優れることを見出した。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、トナーの定着温度を低下させ、かつ離型性に優れたトナー用エステルワックスが提供される。また、これらのトナー用エステルワックスを含有するバインダー樹脂及びバインダー樹脂を含有し、低温定着性、離型性に優れたトナーが提供される。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施形態に基づき本発明を詳細に説明する。
【００１１】
本発明で使用される多価アルコールは１分子中に水酸基を３個以上有するものであれば特に限定されず、これらの多価アルコールを単独で用いても、２種類以上を併用してもよい。具体的には、グリセリン、ジグリセリン、ポリグリセリン、トリメチロールエタン、ジトリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ジトリメチロールプロパン、トリメチロールブタン、ジトリメチロールブタン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、１，２，４−ブタントリオール、１，２，６−ヘキサントリオール、アダマンタン−１，３，５−トリオール、ピロガロール、エリスリトール、ソルビトール、ソルビタン、イノシトールなどが挙げられる。その中で、好ましいものとしてグリセリン、またはポリグリセリンが挙げられる。
【００１２】
本発明で使用されるポリグリセリンは、水酸基価から算出した平均重合度が２〜２０、好ましくは２〜１０のものを使用する。また、この範囲のポリグリセリンを単独で用いても、２種類以上を併用してもよい。ここで、平均重合度は、末端基分析法による水酸基価から算出されるポリグリセリンの平均重合度（ｎ）である。詳しくは、次式（式１）および（式２）から平均重合度が算出される。
（式１）分子量＝７４ｎ＋１８
（式２）水酸基価＝５６１１０（ｎ＋２）／分子量
上記（式２）中の水酸基価とは、ポリグリセリンに含まれる水酸基数の大小の指標となる数値であり、１ｇのポリグリセリンに含まれる遊離ヒドロキシル基をアセチル化するために必要な酢酸を中和するのに要する水酸化カリウムのミリグラム数をいう。水酸化カリウムのミリグラム数は、社団法人日本油化学会編纂、「日本油化学会制定、基準油脂分析試験法（Ｉ）、２００３年度版」に準じて算出される。
【００１３】
本発明で使用されるアルキレンオキサイドとして、具体的にエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなどが挙げられ、これらを単独で用いても、２種類以上を併用してもよい。この中で、アルキレンオキサイドの付加モル数は特に限定されないが、好ましくは２０モル以下である。
【００１４】
本発明で使用される脂肪酸は特に限定されないが、好ましくは炭素数１６〜２２の飽和脂肪酸が挙げられる。具体的には、パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘン酸から一種以上選択されていると良い。より好ましくは、ステアリン酸、ベヘン酸から一種以上選択されることである。
【００１５】
本発明のトナー用エステルワックスの合成方法は特に限定されず、アルキレンオキサイドと多価アルコールと脂肪酸を同時に反応させても良く、アルキレンオキサイドと多価アルコールを反応させた後に、脂肪酸を反応させても良い。
【００１６】
本発明のトナー用エステルワックスのエステル化率は、多価アルコールが有する水酸基数に対する多価アルコールに付加する脂肪酸のモル数から算出され、９０％以上であればトナーの低温定着性、離型性を改善する効果を有するが、好適には９５％以上である。
【００１７】
また、本発明のトナー用エステルワックスは、バインダー樹脂１００重量部に対し３重量部〜３５重量部が配合されることが好ましい。配合量が３重量部未満ではトナーの低温定着性、離型性がほとんど向上しない場合がある。また、３５重量部よりも多くなるとトナーの機械強度が劣り、十分な耐久性が得られなくなる場合がある。
【００１８】
本発明におけるバインダー樹脂として、スチレン・アクリル共重合樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂などが挙げられるが、これに限定するものではない。
【００１９】
本発明のトナーとは、着色剤や帯電防止剤、離型剤などをバインダー樹脂中に分散させた一般的に「トナー」と呼ばれるものであれば良く、それが１成分トナーまたは２成分トナーであっても良い。さらには磁性を有するものであっても非磁性であっても良い。また、必要であれば二酸化ケイ素、金属石鹸、ポリオレフィンワックスなどのトナー用添加剤を配合しても良い。
【００２０】
また、本発明のトナー用エステルワックスが使用できるトナーの製造方法であるが、機械的粉砕法、噴霧乾燥法、重合法、マイクロカプセル法など限定されることなく適用することができる。
【００２１】
以下、実施例に基づき、本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００２２】
（トナー用エステルワックスの合成）
エチレンオキシドを９モル付加させたジグリセリン１０９ｇと、ベヘン酸２５５ｇとを反応容器に入れ、触媒及び窒素気流下、２５０℃で反応させ、エステル化率約９５％のＷＡＸ１を得た。以下同様に、アルキレンオキサイドの種類、多価アルコールの種類、及び脂肪酸の種類を変化させて合成したものを表１に示した。
【００２３】
【表１】
2011081262.tif 000002
【００２４】
＜実施例と比較例の比較＞
以下、上述した本発明の電子写真用トナーの実施例（１〜３２）と、比較例（１〜６）について説明する。
【００２５】
（実施例１）
スチレン８０．５部及びｎ−ブチルアクリレート１９．５部からなるコア用単量体と、カーボンブラック７部、帯電防止剤１部、ジビニルベンゼン０．３部、ポリメタクリル酸エステルマクロモノマー０．５部、表１記載のＷＡＸ１  １５部を添加、混合、溶解してコア用重合性単量体組成物を得た。コア用重合性単量体組成物の調製は全て室温で行った。
【００２６】
他方、室温でイオン交換水２５０部に塩化マグネシウム９．５部を溶解した水溶液に、イオン交換水５０部に水酸化ナトリウム５．８部を溶解した水溶液を攪拌下で徐々に添加して、水酸化マグネシウムコロイド分散液を調整した。この分散液の調整は全て室温で行った。上記コロイドの粒度分布をレーザー回折散乱法粒度分布測定装置（ベックマン・コールター株式会社製）にて、体積累計が５０％に相当する体積平均粒子径であるＤｖ５０（単位μｍ）を測定したところ、０．３０μｍであった。
【００２７】
上記により得られた水酸化マグネシウムコロイド分散液に、室温で上記コア用重合性単量体組成物を投入し、液滴が安定するまで攪拌した。そこに重合開始剤としてｔ−ブチルパーオキシネオデカノエート６部添加後、インライン型分散機を用いて１５，０００ｒｐｍの回転数で３０分間高せん断攪拌して、単量体混合物の液滴を造粒した。この造粒した単量体混合物の水分散液を１０Ｌの反応器に入れ、６０℃で重合反応を開始させた。次に、室温でメチルメタクリレート３部とイオン交換水３０部を超音波乳化機にて微分散化処理して、シェル用重合性単量体の水分散液を得た。このシェル用重合性単量体と水溶性開始剤として過硫酸アンモニウム０．３部を蒸留水６５部に溶解し、これを反応器に入れ、４時間重合を継続した後、反応を停止しトナー粒子の水分散液を得た。
【００２８】
上記により得たコア・シェル型重合体粒子の水分散液を室温で攪拌しながら、硫酸により酸洗浄を行い、ろ過により水を分離した後、新たにイオン交換水５００部を加えてスラリー化し、水洗浄を行った。その後、再度脱水と水洗浄を室温で数回繰り返し行って、固形分をろ過した後、乾燥機にて４５℃で一昼夜乾燥を行い、重合体粒子を得た。この重合体粒子１００部に、室温で疎水化処理したコロイダルシリカ０．６部を添加し、ヘンシルミキサーを用いて混合して重合法トナーを得た。
【００２９】
（実施例２）
実施例１において使用したＷＡＸ１をＷＡＸ２に替えた。それ以外は実施例１と同様にしてトナーを得た。
【００３０】
（実施例３）
実施例１において使用したＷＡＸ１をＷＡＸ３に替えた。それ以外は実施例１と同様にしてトナーを得た。
【００３１】
（実施例４）
実施例１において使用したＷＡＸ１をＷＡＸ４に替えた。それ以外は実施例１と同様にしてトナーを得た。
【００３２】
（実施例５）
実施例１において使用したＷＡＸ１をＷＡＸ５に替えた。それ以外は実施例１と同様にしてトナーを得た。
【００３３】
（実施例６）
実施例１において使用したＷＡＸ１をＷＡＸ６に替えた。それ以外は実施例１と同様にしてトナーを得た。
【００３４】
（実施例７）
実施例１において使用したＷＡＸ１をＷＡＸ７に替えた。それ以外は実施例１と同様にしてトナーを得た。
【００３５】
（実施例８）
実施例１において使用したＷＡＸ１をＷＡＸ８に替えた。それ以外は実施例１と同様にしてトナーを得た。
【００３６】
（実施例９）
実施例１において使用したＷＡＸ１をＷＡＸ９に替えた。それ以外は実施例１と同様にしてトナーを得た。
【００３７】
（実施例１０）
実施例１において使用したＷＡＸ１をＷＡＸ１０に替えた。それ以外は実施例１と同様にしてトナーを得た。
【００３８】
（実施例１１）
実施例１において使用したＷＡＸ１をＷＡＸ１１に替えた。それ以外は実施例１と同様にしてトナーを得た。
【００３９】
（実施例１２）
実施例１において使用したＷＡＸ１をＷＡＸ１２に替えた。それ以外は実施例１と同様にしてトナーを得た。
【００４０】
（実施例１３）
実施例１において使用したＷＡＸ１をＷＡＸ１３に替えた。それ以外は実施例１と同様にしてトナーを得た。
【００４１】
（実施例１４）
実施例１において使用したＷＡＸ１をＷＡＸ１４に替えた。それ以外は実施例１と同様にしてトナーを得た。
【００４２】
（実施例１５）
実施例１において使用したＷＡＸ１をＷＡＸ１５に替えた。それ以外は実施例１と同様にしてトナーを得た。
【００４３】
（実施例１６）
実施例１において使用したＷＡＸ１をＷＡＸ１６に替えた。それ以外は実施例１と同様にしてトナーを得た。
【００４４】
（比較例１）
実施例１において使用したＷＡＸ１をＷＡＸ１７に替えた。それ以外は実施例１と同様にしてトナーを得た。
【００４５】
（比較例２）
実施例１において使用したＷＡＸ１をＷＡＸ１８に替えた。それ以外は実施例１と同様にしてトナーを得た。
【００４６】
（比較例３）
実施例１において使用したＷＡＸ１をＷＡＸ１９に替えた。それ以外は実施例１と同様にしてトナーを得た。
【００４７】
（実施例１７）
粉砕トナーの常法により、スチレン成分８０％、メタクリル酸メチル５％、アクリル酸ｎ−ブチル１５％、架橋性モノマーであるジビニルベンゼン０．２％からなるビニル系共重合体を製造した。このビニル系共重合体２５部、表１記載のＷＡＸ１  １０部、マグネタイト６０部、カーボンブラック２部、帯電防止剤１部をボールミルで粉砕混合した。その後、オープンロールミルで溶融混練し、冷却、粗粉砕後、ジェットミルで微粉砕してトナー用組成物を得た。さらに、このトナー用組成物に、疎水性シリカ微粉末０．３部を添加して粉砕法トナーを調製した。
【００４８】
（実施例１８）
実施例１７において使用したＷＡＸ１をＷＡＸ２に替えた。それ以外は実施例１７と同様にしてトナーを得た。
【００４９】
（実施例１９）
実施例１７において使用したＷＡＸ１をＷＡＸ３に替えた。それ以外は実施例１７と同様にしてトナーを得た。
【００５０】
（実施例２０）
実施例１７において使用したＷＡＸ１をＷＡＸ４に替えた。それ以外は実施例１７と同様にしてトナーを得た。
【００５１】
（実施例２１）
実施例１７において使用したＷＡＸ１をＷＡＸ５に替えた。それ以外は実施例１７と同様にしてトナーを得た。
【００５２】
（実施例２２）
実施例１７において使用したＷＡＸ１をＷＡＸ６に替えた。それ以外は実施例１７と同様にしてトナーを得た。
【００５３】
（実施例２３）
実施例１７において使用したＷＡＸ１をＷＡＸ７に替えた。それ以外は実施例１７と同様にしてトナーを得た。
【００５４】
（実施例２４）
実施例１７において使用したＷＡＸ１をＷＡＸ８に替えた。それ以外は実施例１７と同様にしてトナーを得た。
【００５５】
（実施例２５）
実施例１７において使用したＷＡＸ１をＷＡＸ９に替えた。それ以外は実施例１７と同様にしてトナーを得た。
【００５６】
（実施例２６）
実施例１７において使用したＷＡＸ１をＷＡＸ１０に替えた。それ以外は実施例１７と同様にしてトナーを得た。
【００５７】
（実施例２７）
実施例１７において使用したＷＡＸ１をＷＡＸ１１に替えた。それ以外は実施例１７と同様にしてトナーを得た。
【００５８】
（実施例２８）
実施例１７において使用したＷＡＸ１をＷＡＸ１２に替えた。それ以外は実施例１７と同様にしてトナーを得た。
【００５９】
（実施例２９）
実施例１７において使用したＷＡＸ１をＷＡＸ１３に替えた。それ以外は実施例１７と同様にしてトナーを得た。
【００６０】
（実施例３０）
実施例１７において使用したＷＡＸ１をＷＡＸ１４に替えた。それ以外は実施例１７と同様にしてトナーを得た。
【００６１】
（実施例３１）
実施例１７において使用したＷＡＸ１をＷＡＸ１５に替えた。それ以外は実施例１７と同様にしてトナーを得た。
【００６２】
（実施例３２）
実施例１７において使用したＷＡＸ１をＷＡＸ１６に替えた。それ以外は実施例１７と同様にしてトナーを得た。
【００６３】
（比較例４）
実施例１７において使用したＷＡＸ１をＷＡＸ１７に替えた。それ以外は実施例１７と同様にしてトナーを得た。
【００６４】
（比較例５）
実施例１７において使用したＷＡＸ１をＷＡＸ１８に替えた。それ以外は実施例１７と同様にしてトナーを得た。
【００６５】
（比較例６）
実施例１７において使用したＷＡＸ１をＷＡＸ１９に替えた。それ以外は実施例１７と同様にしてトナーを得た。
【００６６】
（低温定着性）
定着ロール部の温度を変化できるように改造した市販の非磁性一成分現像方式のプリンター（８枚機）を用いて、定着試験を行った。定着試験は、改造プリンターの定着ロールの温度を変化させて、それぞれの温度におけるトナーの定着率を測定し、温度−定着率の関係を求めることにより行った。定着率は、改造プリンターで印刷した試験用紙の黒ベタ領域において、テープ剥離操作前後の画像濃度の比率から計算した。すなわち、テープ剥離前の画像濃度をＩＤ前、テープ剥離後の画像濃度をＩＤ後とすると、定着率は次式から算出することができる。
定着率（％）＝（ＩＤ後／ＩＤ前）×１００
ここで、テープ剥離操作とは試験用紙の測定部分に粘着テープを貼り、一定圧力で付着させ、その後一定速度で紙に沿った方向に粘着テープを剥離する一連の操作である。また、画像濃度は、反射式画像濃度測定器を用いて測定した。この定着試験において、定着率８０％の定着ロール温度を現像剤の最低定着温度とし、低温定着性を評価した。結果を表２、及び表３に示した。
【００６７】
（離型性）
トナー４００ｇをトナーカートリッジに入れ、前述の改造プリンターを用いて、２３℃、５０ＲＨ％の環境下で、初期から１６，０００枚まで連続印字を行ない、反射式画像濃度測定機で測定した印字濃度が１．３以上で、かつ、白色度計（日本電色工業株式会社製）で測定した非画像部のカブリが１５％以下の画質を維持できる連続印字枚数を調べ、トナーによる画像の印刷耐久性を試験し、離型性を評価した。結果を表２、及び表３に示した。
【００６８】
（重合トナー）
【表２】
2011081262.tif 000003
【００６９】
（粉砕トナー）
【表３】
2011081262.tif 000004
【００７０】
本発明において、アルキレンオキサイドを付加した多価アルコールの脂肪酸エステルは、低温定着性、印刷耐久性に優れることが分かった。本発明によれば、トナーの定着温度を低下させ、離型性に優れたトナー用エステルワックスが提供される。また、これらの低温定着性、トナー用エステルワックスを含有するバインダー樹脂及びバインダー樹脂を含有し、低温定着性、離型性に優れたトナーが提供される。詳細については明らかにはなっていないが、アルキレンオキサイドを付加させることで定着行程の際に熱によって樹脂とトナー用エステルワックスの１部が相溶し、低温定着性を発揮するものと考えられる。また、水酸基を３個以上有する多価アルコールを用いることで、トナー用エステルワックス中の脂肪酸含有率が高くなるため、樹脂と相溶しないトナー用エステルワックスが離型性を発揮することができるものと考えられる。