(57)【要約】【課題】耐ブロッキング性と保存安定性とを有し、かつ、昇温速度による融解挙動の変化が小さく、高速印刷時の画質に優れたトナー用エステルワックスの提供。【解決手段】平均重合度が３〜１０であり、かつ分子中の水酸基のうち二級水酸基が５０％以上であるポリグリセリンと、直鎖飽和モノカルボン酸との反応により得られ、融点が４０℃以上であるポリグリセリンエステルからな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】
平均重合度が３〜１０であり、かつ分子中の水酸基のうち二級水酸基が５０％以上であるポリグリセリンと、直鎖飽和モノカルボン酸との反応により得られ、融点が４０℃以上であるポリグリセリンエステルからなるトナー用エステルワックス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機やプリンターなどの電子写真法や静電記録法等で形成される静電荷の現像に用いられるトナーに対して好適に添加されるトナー用エステルワックスに関する。より詳細には、耐ブロッキング性と保存安定性とを有し、かつ、昇温速度による融解挙動の変化が小さく、高速印刷時の画質に優れたトナー用エステルワックスに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、複写機に求められる性能はより高度になっており、複写機の装置上の改良に加えて、それら装置に使用されるトナーについても、高性能なものが要求されている。例えば、環境意識の高まりから、消費電力を削減するために、定着温度を低温化することが求められている。また、印刷の高速化に伴い、低温定着と定着時間の短縮が必要とされている。さらに、高速印刷においても、画質の低下やばらつきが起きず、高画質が得られることも求められている。
【０００３】
特許文献１には、トナーの定着温度を下げるために、トナー用ワックスとして軟化点の低いパラフィンワックスなどを使用する方法が開示されている。しかし、このような軟化点の低い物質をトナーに使用すると、保存中に凝集しやすくなり、耐ブロッキング性が低下することがある。
【０００４】
特許文献２には、低温定着性と耐ブロッキング性を両立するトナーを得るために、トナー用離型剤としてグリセリンエステルやジグリセリンエステルを使用する方法が開示されている。しかし、グリセリンエステルやジグリセリンエステルは分子量が小さいため、トナー表面に染み出し易く、トナーの保存安定性が低下することがある。
【０００５】
特許文献３には、低温定着性と耐ブロッキング性や保存安定性を両立するトナーを得るために、４官能から８官能までの多価アルコール混合物と脂肪酸との脂肪酸エステル化合物を含有するトナーが開示されている。また、特許文献４には、水酸基価が１２〜３０ｍｇＫＯＨ／ｇであるポリグリセリン脂肪酸エステルを含有するトナーが開示されている。しかし、これらのトナーは、低温定着や耐ブロッキング性に優れているが、高速印刷時の画質については、対応が十分ではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２６６７５３号公報
【特許文献２】特開平１１−１３３６５７号公報
【特許文献３】特開２００８−２２５０９４号公報
【特許文献４】特開２０１０−１０２０２４号公報
【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、耐ブロッキング性と保存安定性とを有し、かつ、昇温速度による融解挙動の変化が小さく、高速印刷時の画質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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記の問題について鋭意検討を重ねた結果、所定の割合で二級水酸基を含有する所定平均重合度のポリグリセリンと直鎖飽和モノカルボン酸から合成されるエステルワックスは、昇温速度が高速の場合でも融解熱が小さく、昇温速度による融解熱の変化も小さい。そのため、このエステルワックスをトナーに使用することにより、トナーに耐ブロッキング性や保存安定性が付与されるとともに、高速印刷時の画質に優れることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、本発明は、平均重合度が３〜１０であり、かつ分子中の水酸基のうち二級水酸基が５０％以上であるポリグリセリンと、直鎖飽和モノカルボン酸との反応により得られ、融点が４０℃以上であるポリグリセリンエステルからなるトナー用エステルワックスである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のトナー用エステルワックスは、昇温速度が高速の場合でも融解熱が小さく、昇温速度による融解熱の変化も小さい。そのため、該ワックスを用いたトナーは、耐ブロッキング性と保存安定性を有し、かつ、高速印刷時の画質に優れる。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明のトナー用エステルワックスは、特定のポリグリセリンと特定のカルボン酸を反応させて得られるエステル化合物であって、融点が４０℃以上、好ましくは６０℃以上である。融点が４０℃未満であると、トナーの保存安定性が悪化することがある。なお、融点の上限は９０℃以下、好ましくは７５℃以下である。また、本発明においてエステルワックスの融点は、示差走査熱量分析における吸熱ピークのピークトップの温度である。
以下、このエステルワックスを構成する各成分と、その製法について詳細に説明する。
【００１２】
〔ポリグリセリン〕
本発明に用いるポリグリセリンは、平均重合度が３〜１０であり、好ましくは５〜７である。平均重合度が３未満の場合には、それを用いて得られるエステルワックスの分子量が小さく、高温保存時の保存安定性が低くなるおそれがある。平均重合度が１０を超えると、ポリグリセリンの粘度が非常に高く、ハンドリングに問題が生じるおそれがある。また、ポリグリセリン分子中の全ての水酸基のうち二級水酸基が５０％以上、好ましくは５５％以上である。なお、ポリグリセリンの平均重合度は液体クロマトグラフィー／質量分析法により、二級水酸基の割合は炭素原子に対する核磁気共鳴スペクトル（ＮＭＲ）により、それぞれ測定することができる。
【００１３】
〔直鎖飽和モノカルボン酸〕
本発明に用いるカルボン酸は直鎖飽和モノカルボン酸である。具体的には、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、セロチン酸、モンタン酸、メリシン酸等が挙げられる。これらカルボン酸は単独又は混合物で用いてもよい。これらカルボン酸の中で、炭素数が１６〜３０の直鎖飽和モノカルボン酸が好ましく、炭素数が１６〜２２の直鎖飽和カルボン酸が特に好ましい。カルボン酸の炭素数が１６未満の場合には、エステルワックスの融点が低下し、該ワックスを含有するトナーの耐ブロッキング性や保存安定性が低下するおそれがある。また、炭素数が３０を超えるカルボン酸は、入手が困難であり、価格も高くなるおそれがある。
【００１４】
〔エステルワックス〕
本発明に用いるエステルワックスは、上記のポリグリセリンと上記のカルボン酸とを反応させて得られる。反応を効率よく十分に進めるために、触媒を使用することもできる。反応温度は、１８０℃〜２５０℃が好ましく、減圧反応を行なってもよい。反応温度が１８０℃より低い場合は、反応が十分に進まない場合がある。反応温度が２５０℃より高い場合は、得られるエステルワックスが着色するおそれがある。また、反応の後、脱酸や水洗などにより精製してもよい。
【００１５】
本発明に用いるエステルワックスの酸価は、３ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であることが好ましく、１ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であることがより好ましい。酸価が３ｍｇＫＯＨ／ｇ以下の場合、該ワックスを含有するトナーの帯電性、耐ブロッキング性や保存安定性が良好となり得る。
【００１６】
本発明に用いるエステルワックスの水酸基価は、水酸基価が１０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であることが好ましく、７ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であることがより好ましい。水酸基価が１０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下の場合、該ワックスを含有するトナーの帯電性、耐ブロッキング性や保存安定性が良好となり得る。
【００１７】
本発明のトナー用エステルワックスは、バインダー樹脂、着色剤、荷電制御剤、離型剤などとともに配合され、通常の製法によってトナーが製造される。本発明のトナー用エステルワックスは、単独又は２種類以上混合して用いてもよい。
このようにして得られたトナー用エステルワックスは、昇温速度が高速の場合でも、融解熱が小さく、昇温速度による融解熱の変化も小さいという効果を有する。
【実施例】
【００１８】
以下に本発明のエステルワックスの製造例を示し、本発明を具体的に説明する。なお、以下の実施例および比較例において「部」は質量部を示す。
【００１９】
〔評価方法〕
本実施例および比較例で採用した各種評価の方法を次に示す。
〔ポリグリセリンの評価方法〕
（１）ポリグリセリン中の二級水酸基の割合：炭素原子に対する核磁気共鳴スペクトル（ＮＭＲ）により測定した。ポリグリセリン５００ｍｇを重水２．８ｍＬに溶解し、ゲートつきデカップリングにより13Ｃ−ＮＭＲを測定した。得られたピーク強度から二級水酸基の割合を算出した。
（２）ポリグリセリンの平均重合度：液体クロマトグラフィー／質量分析法により行なった。液体クロマトグラフィーは、カラムとしてＴＳＫｇｅｌα−２５００（７．８×３００ｍｍ）、溶離液として水／アセトニトリル＝７／３を用い、流量毎分０．８ｍＬ、試料濃度１００ｐｐｍ、注入量１０μＬで、４０℃にて測定した。質量分析は、ＬＣＱ（サーモクエスト社製）を用い、ｍ／ｚ＝９０−２０００の範囲で測定を行なった。
【００２０】
〔エステルワックスの評価方法〕
（１）エステルワックスの酸価：ＪＯＣＳ（日本油化学会）２. ３. １−９６に準拠した。
（２）エステルワックスの水酸基価：ＪＯＣＳ（日本油化学会）２. ３. ６．２−９６に準拠した。
（３）示差走査熱量分析によるエステルワックスの熱特性の測定：示差走査熱量分析計として、セイコーインスツル株式会社製の「ＤＳＣ−６２００」を使用した。測定は、約１０ｍｇのエステルワックスを試料ホルダーに入れ、レファレンス材料としてアルミナ１０ｍｇを用いて行い、０℃から１５０℃まで昇温して行なった。昇温速度が毎分２℃、毎分３０℃の各々の測定を行なった。吸熱ピークの面積をサンプル量で除したものを融解熱とした。なお、測定の前に、０℃から１５０℃までの昇温工程と１５０℃から０℃までの冷却工程を経たサンプルを測定試料とした。
（４）エステルワックスの融点：上記（３）に示した、昇温速度毎分２℃の示差走査熱量分析における吸熱ピークのピークトップの温度を融点とした。
【００２１】
〔実施例１（エステルワックスの製造例）〕
温度計、窒素導入管、攪拌器および冷却管を取り付けた４つ口フラスコに、表１および表２記載のポリグリセリン（１）１００ｇとベヘニン酸５６５ｇを加え、窒素気流下、２４０℃で反応水を留去しつつ、１６時間常圧で反応させた。得られたエステル粗生成物の重量は６２５ｇであり、酸価は５．０ｍｇＫＯＨ／ｇであった。このエステル粗生成物６２５ｇにトルエン１２５ｇおよびエタノール３８ｇ（エステル化粗生成物１００部に対し、トルエンは２０部、エタノールは６部）を入れ、エステル粗生成物の酸価の１．５倍当量に相当する量の水酸化カリウムを含む１０％水酸化カリウム水溶液を加え、７０℃で３０分間攪拌した。３０分間静置して水層部を除去して脱酸工程を終了した。ついで、用いたエステル粗生成物１００部に対して、２０部のイオン交換水を入れて、７０℃で３０分間攪拌した後、３０分間静置して水層部を分離・除去した。廃水のｐＨが中性になるまで水洗を４回繰り返した。残ったエステル層を１７０℃、１ｋＰａの減圧条件下で溶媒を留去し、ろ過を行い、酸価０．３ｍｇＫＯＨ／ｇ、水酸基価３．０ｍｇＫＯＨ／ｇのエステルワックス５８０ｇを得た。
【００２２】
得られたワックスの示差走査熱量分析を行なったところ、融解熱は、昇温速度が毎分２℃の場合１５０ｍＪ／ｍｇ、昇温速度が毎分３０℃の場合１４７ｍＪ／ｍｇであり、昇温速度が高速の場合の融解熱が小さかった。すなわち、昇温速度による融解挙動の変化が小さかった。結果を表2 に示す
【００２３】
〔実施例２〜５〕
表１および表２記載のポリグリセリン（１〜４）と、表２記載の直鎖飽和モノカルボン酸を用い、実施例１の製造例に準じてエステルワックスの製造を行なった。該ワックスについて、実施例１と同様に試験を行なった。結果を表２に示す。
【００２４】
〔比較例１〜６〕
表１および表２記載のポリグリセリン（１、５〜７）やグリセリンと、表２記載の直鎖飽和モノカルボン酸を用い、実施例１の製造例に準じてエステルワックスの製造を行なった。該ワックスについて、実施例１と同様に試験を行なった。結果を表２に示す。
【００２５】
【表１】
2012203051.tif 000002
【００２６】
【表２】
2012203051.tif 000003
【００２７】
実施例１、２、４、５のエステルワックスは、昇温速度が低速の場合（毎分２℃）と比較して、昇温速度が高速の場合（毎分３０℃）の融解熱が小さく、実施例３のエステルワックスは、昇温速度が低速の場合（毎分２℃）と昇温速度が高速の場合（毎分３０℃）の融解熱が同等であった。すなわち、低速昇温での融解熱に対する高速昇温での融解熱の比が実施例１〜５のいずれも１００以下であり、昇温速度による融解挙動の変化が小さかった。したがって、これらエステルワックスをトナーに使用すると、高速印刷においても、画質の低下やばらつきが起き難く、高画質を得ることが可能となる。
【００２８】
一方、二級水酸基の割合が５０％未満のポリグリセリン（５〜７）を使用して得られた比較例１〜４のエステルワックスと、ポリグリセリンの代わりにグリセリンを使用して得られた比較例６のエステルワックスは、昇温速度が低速の場合（毎分２℃）と比較して、昇温速度が高速の場合（毎分３０℃）の融解熱が大きかった。すなわち、低速昇温での融解熱に対する高速昇温での融解熱の比が比較例１〜４，６のいずれも１００を超え、昇温速度による融解挙動の変化が大きかった。したがって、これらエステルワックスをトナーに使用すると、高速印刷において、画質の低下やばらつきが起き易く、高画質を得ることが困難となる。
【００２９】
比較例５のエステルワックスは、昇温速度が低速の場合（毎分２℃）と比較して、昇温速度が高速の場合（毎分３０℃）の融解熱が小さかったが、融点が１２．３℃と低く、室温にて液体であった。したがって、比較例５のエステルワックスをトナーに使用すると、保存中に凝集しやすくなり、耐ブロッキング性が低下することがある。