JP2005208234A - 静電荷像現像用トナー組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】低温定着性、耐オフセット性、耐ブロッキング性に優れた静電荷像現像用トナーを提供する。
【解決手段】炭素数２〜３０の中から選ばれ、その１成分が６０質量％以上である直鎖飽和1価アルコールと、炭素数１１〜３０の中から選ばれその１成分が６０質量％であるジカルボン酸とのエステルワックスで、示差熱曲線において、極大ピークの温度が５５℃〜１３０℃の範囲にあり、酸価が３ｍｇＫＯＨ／ｇ以下で水酸基価が５ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であるエステルワックスを含有するトナー。
【選択図】なし

Description

本発明は、静電荷像現像用トナーに関する。

近年、電子写真方式を用いた複写機およびプリンターは、一般家庭を含めその普及が急速に広まっている。それに伴い、高速化、省電力化、小型化への要求が加速したため、トナーには低温定着性、耐オフセット性、耐ブロッキング性を満たすことが求められている。

このような要求に対して、従来の技術では、低分子のバインダー樹脂を使用し、その融点を低下させることにより定着温度を低くする試みがなされてきたが、それに従って、溶融粘度も低下したため、定着ロールへのオフセット現象が発生する問題が生じていた。このオフセット現象を防ぐために、定着用樹脂であるスチレン−アクリル系共重合体の分子量分布を特定の低分子量領域と高分子量領域との２つの平均分子量ピークを有するものに調整し、これに、シリカ微粉末を混合分散する方法（例えば、特許文献１参照）、特定範囲の分子量の定着用樹脂を使用する方法等が開示されているが（例えば、特許文献２参照）、これらの方法では定着性を十分に持たせるために樹脂のガラス転移温度を低くせざるを得ず、耐ブロッキング性が低下する問題が生じた。又、低温定着性及び定着強度に優れるものとして一定量のエルカ酸と飽和脂肪酸とからなるトリグリセリドを含有する方法（例えば、特許文献３参照）が開示されているが、トリグリセリドは低温での固体状態においては結晶型の転移が起こり、それに伴ってのブロッキングが生じる問題がある。オフセット現象を防ぐためにポリオレフィン系の離型剤を含有させる方法も考えられるが、トナーの融点が上昇して低温定着性に劣ることが想定され、又、逆に、ポリオレフィン系の離型剤に比べて低融点のカルナバワックス、ライスワックス、モンタン系ワックス等を使用する方法（例えば、特許文献４、５、６、７参照）が開示されているが、これらの天然ワックス類は遊離の脂肪酸やアルコールが残存しているため耐ブロッキング性に劣る。

また、天然ワックスの代わりに品質が均一で高性能な合成ワックスが開示されているが（例えば、特許文献８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５参照）、低い酸価、水酸基価を達成するにはこれらの方法では不十分であり、結果として、低温定着性、耐オフセット性、耐ブロッキング性を満たすことができない。

特開平４−２６４５５９号公報 特開平４−２７４２５３号公報 特開平８−１７９５４７号公報 特開平１−１８５６６０号公報 特開平１−１８５６６１号公報 特開平１−１８５６６２号公報 特開平１−１８５６６３号公報 特開平７−９８５１１号公報 特開平８−５０３６７号公報 特開平８−５０３６８号公報 特開平８−２９７３７６号公報 特開平１１−１６０９０９号公報 特開２０００−１９７６８号公報 特開２０００−５６５０５号公報 特許２９４９５５８号公報

本発明の目的は優れた溶融特性を有する合成エステルワックスを提供することにあり、当該ワックスを用いることで、低温定着性、耐オフセット性、耐ブロッキング性に優れた静電荷像現像用トナーを提供することを課題とする。

本発明者は、上記課題に鑑み鋭意研究を重ねた結果、その１成分が６０質量％以上であるジカルボン酸と一価アルコールの縮合反応により得られた合成エステルワックスによって課題を解決出来ることを見いだし本発明を完成させたものである。

すなわち、本発明は以下の構成を有する。
１、炭素数２〜３０の中から選ばれ、その１成分が６０質量％以上である直鎖飽和一価アルコールと、炭素数１１〜３０の中から選ばれその１成分が６０質量％以上であるジカルボン酸との縮合反応により得られるエステルワックスを含有するトナー組成物。
２、前記エステルワックスの示差熱曲線において、極大ピークの温度が５５℃〜１３０℃の範囲にあることを特徴とするエステルワックスを含有する前記１記載のトナー組成物。
３、前記エステルワックスの酸価が３ｍｇＫＯＨ／ｇ以下、かつ水酸基価が５ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であることを特徴とするエステルワックスを含有する前記１記載のトナー組成物。
４、結着樹脂１００質量部に対して、前記１、２、３いずれかに記載のエステルワックスを０．１〜４０質量部含有してなるトナー組成物。

本発明のエステルワックスは、特定の飽和１価アルコールおよびジカルボン酸から得られ、かつ特定の熱物性および化学特性を有する。本発明のエステルワックスは低温定着性、耐オフセット性及び耐ブロッキング性に優れた静電荷像現像用トナー組成物の提供を可能とする。

以下、本発明について詳述する。
本発明における直鎖飽和一価アルコールは炭素数２〜３０の中から選ばれ、その１成分が６０質量％以上であることが好ましい。直鎖飽和一価アルコールとしては、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、デカノール、ラウリルアルコール、ミリスチルアルコール、セチルアルコール、ステアリルアルコール、アラキルアルコール、ベヘニルアルコール、テトラコサノール、ヘキサコサノール、オクタコサノール、トリアコンタノール等が挙げられる。炭素数１１〜３０の中から選ばれその１成分が６０質量％以上であるジカルボン酸としては、１，１２−ドデカン二酸、１，１３−トリデカン二酸、１，１４−テトラデカン二酸、１，１５−ペンタデカン二酸、１，１６−ヘキサデカン二酸、１，１７−ヘプタデカン二酸、１，１８−オクタデカン二酸、日本酸等が挙げられる。

以上に示したカルボン酸およびアルコールから得られる本発明のエステルワックスは、これを含有するトナーの耐ブロッキング性および保存安定性の観点から、当該エステルは主成分のエステルの総炭素数が４０以上であることが好ましい。また、それぞれの１成分が６０質量％以上であることが好ましく、それ以下であると示差走査熱量計（ＤＳＣ、セイコー電子工業株式会社製 ＥＸＴＲＡ６０００熱分析システム）における吸熱ピークがブロードとなり高速印刷性を損なう。

本発明において、例えばジカルボン酸と直鎖脂肪族飽和一価アルコールとのエステルは、それぞれの成分の所定量を配合し、公知の方法により加熱反応することにより得られるが、酸価が３ｍｇＫＯＨ／ｇ以下、かつ水酸基価が５ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であることが望ましい。

また、ＤＳＣ分析での主たる吸熱ピークが６０〜１３０℃の範囲内にあることが好ましく、吸熱ピークが単一であることがより好ましい。５５℃未満の吸熱ピークの比率が増加することにより低温定着性は良好になるが、一方で、耐ブロッキング性が劣ることとなる。又、１３０℃を超えて吸熱ピーク比率が増加すると耐ブロッキング性は向上するが、低温定着性が劣ってくるので好ましくない。

エステルワックスの酸価が３ｍｇＫＯＨ／ｇ以上、かつ水酸基価が５ｍｇＫＯＨ／ｇ以上であると、ＤＳＣ分析における５５℃未満の吸熱ピークの数及び比率が増加し、夏場や高温の作業環境等においてはエステルワックスの軟化が起こり、ブロッキンする場合があり好ましくない。

これらのエステルワックスは必要であれば、ポリオレフィンワックス、天然ワックスあるいは他の合成ワックスと併用することも可能である。

本発明の静電荷像現像用トナーは、本発明のエステルワックスと結着樹脂、着色剤、荷電制御剤、磁性体及びその他の添加剤を混合し、溶融混練した後、冷却、粉砕、分級して得られる、いわゆる粉砕法トナーとしても良いし、上記材料をバインダー樹脂重合法トナーとしても良い。

本発明のエステルワックスの含有量は、結着樹脂１００質量部に対して、０．１〜４０質量部が好ましい。０．１質量部より少ないと定着性に対する効果が小さく、４０質量部より多いと溶融粘度が低下し高温オフセットが起こるので好ましくない。

本発明における結着樹脂としては、特に限定されず、公知公用のあらゆるものを特別の制限なく用いることができ、例えば、スチレン樹脂、ポリアクリル酸エステル樹脂、スチレン−アクリル酸共重合体樹脂、ポリエステル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、フェノール樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、エポキシ樹脂、ポリ乳酸樹脂、セルロース樹脂等がある。

本発明において使用されるトナー用着色剤としては、例えば、カーボンブラック、チタンホワイト、ニグロシンベース、アニリンブルー、カルコオイルブルー、クロムイエロー、ウルトラマリンブルー、オリエントオイルレッド、フタロシアニンブルー、マラカイトグリーンオクサレートなどの染顔料類、コバルト、ニッケル、三二酸化鉄、四三酸化鉄、酸化鉄マンガン、酸化鉄亜鉛、酸化鉄ニッケルなどの磁性粒子などを挙げることができるが特に限定されず、公知公用のあらゆるものを特別の制限なく用いることができる。カラートナー用着色剤としては、Ｃ．Ｉ．ダイレクトレッド１、Ｃ．Ｉ．ダイレクトレッド４、Ｃ．Ｉ．アシッドレッド１、Ｃ．Ｉ．ベーシックレッド１、Ｃ．Ｉ．モーダントレッド３０、Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー１、Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー２、Ｃ．Ｉ．アシッドブルー９、Ｃ．Ｉ．アシッドブルー１５、Ｃ．Ｉ．ベーシックブルー３、Ｃ．Ｉ．ベーシックブルー５、Ｃ．Ｉ．モーダントブルー７、Ｃ．Ｉ．ダイレクトグリーン６、Ｃ．Ｉ．ベーシックグリーン４、Ｃ．Ｉ．ベーシックグリーン６などが挙げられる。カラートナー用顔料としては、黄鉛、カドミウムイエロ、ミネラルファーストイエロ、ネーブルイエロ、ネフトールイエロＳ、ハンザイエロＧ、パーマネントイエロＮＣＧ、タートラジンレーキ、赤口黄鉛、モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジＧＴＲ、ピラゾロンオレンジ、ベンジジンオレンジＧ、カドミウムレッド、パーマネントレッド４Ｒ、ウオッチングレッドカルシウム塩、エオシンレーキ、ブリリアントカーミン３Ｂ、マンガン紫、ファストバイオレットＢ、メチルバイオレットレーキ、紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダスレンブルーＢＣ、クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンＢ、マラカイトグリーンレーキ、ファイナルイエログリーンＧなどが挙げられるが特に限定されず、公知公用のあらゆるものを特別の制限なく用いることができる。これらの染顔料類は、バインダー樹脂１００質量部に対して、通常、０．１〜２０質量部、好ましくは１〜１０質量部の割合で用いられる。磁性粒子は、バインダー樹脂１００質量部に対して、通常、１〜１００質量部、好ましくは５〜５０質量部の割合で用いられる。

本発明のトナーは必要に応じて離型剤を含有してもよい。離型剤としては、公知公用の離型剤を格別の制限なく使用することができる。具体的には、低分子量ポリプロピレン、低分子量ポリエチレン、エチレン−プロピレン共重合体等のオレフィン類、マイクロクリスタンワックス、カルナバワックス、サゾールワックス、パラフィンワックス等が挙げられる。

本発明のトナーは、例えば、本発明に係る原材料を予め乾式混合した後、溶融混練、粉砕、分級して得られる。原材料を乾式混合する方法としては、ヘンシェルミキサー、Ｖ型混合機、レーディゲミキサー、ナウターミキサー、Ｗコーンミキサー、バイブローミル、ターブラー等を用いる方法が挙げられる。溶融混練、粉砕、分級する方法は、従来公知の技術を特別の制限なく採用できる。

また、本発明のトナーには、流動性付与の観点から、無機微粒子を添加してもよい。無機微粒子としてはシリカ・チタニア・アルミナ等の無機酸化物粒子が好ましく、更にこれらの無機微粒子はシランカップリング剤やチタンカップリング剤等によって疎水化処理されていてもよい。

本発明に係るトナーは、公知公用のトナーリサイクルシステムを採用した画像形成方法に適用することもできる。この画像形成方法は、本発明のトナーを用いた現像剤を現像剤搬送担体により現像領域に搬送し、この現像剤により潜像担持体上の静電潜像を現像して、未定着トナー画像を形成する。現像方法としては、特に限定されず、従来公知の方法を適用することができる。具体的には、（１）接触磁気ブラシ現像法、（２）ジャンピング磁気ブラシ現像法、（３）カスケード現像法等のいずれであってもよい。

上記現像により得られた潜像担持体上の未定着トナー画像を記録材に転写する。この転写工程においては、静電転写方式或いはバイアス転写方式等のいずれも適用できるが、特に静電転写方式が好ましい。

上記転写工程を経た後に潜像担持体上に残留したトナーをクリーニングする。クリーニング手段は、特に限定されないが、潜像担持体の表面に接触配置したクリーニングブレードを有するクリーニング装置が好ましい。このクリーニング工程により回収されたトナーは、次のリサイクル工程に導入されリサイクルされる。即ち、クリーニングにより回収したトナーを、適宜のリサイクルシステムにより再び現像機構に戻してこれを再使用する。

前記転写工程によって、未定着トナー画像が転写された記録材を、加熱定着機構により定着処理し、記録材上に定着トナー画像を形成する。

本発明に係るトナーは、二成分系現像剤、一成分系現像剤のいずれとしても用いることができるが、キャリアと混合し二成分系現像剤として用いることが好ましい。二成分系現像剤として用いる場合には、キャリアとして鉄、フェライト等の磁性粒子を用いることが好ましい。更にこれらの磁性粒子は表面を樹脂により被覆した樹脂被覆キャリアであることが好ましい。

以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明の態様はこれらに限定されるものではない。

本実施例及び比較例においては、以下の試料エステルを使用した。

［試料１］ジグリセリンベヘン酸エステル
ジグリセリン（分子内水酸基個数：４）１モルとベヘン酸３．４モルとを公知の方法により２３０℃の加熱条件にて水酸基価が３０以下になるまでエステル化反応した。本品のＤＳＣ吸熱ピークは７４℃であった。

［試料２］トリグリセリンベヘン酸エステル
トリグリセリン（分子内水酸基個数：５）１モルとベヘン酸４．２モルとを試料１と同様にして反応した。本品のＤＳＣ吸熱ピークは７５℃であった。

［試料３］ジペンタエリスリトールベヘン酸エステル
ジペンタエリスリトール（分子内水酸基個数：６）１モルとベヘン酸５．１モルとを試料１と同様にして反応した。本品のＤＳＣ吸熱ピークは８３℃であった。

［試料４］グリセリンモノベヘン酸エステル
グリセリン（分子内水酸基個数：３）１モルとベヘン酸１モルとを公知の方法によりエステル化反応した後、分子蒸留によりモノエステルを得た（理研ビタミン社製：リケマールＢ−１００）。

［試料５］カスターワックス
リケマールＴＧ−１２（理研ビタミン社製）

［試料６］ライスワックス
Ｒ ＷＡＸ ＫＧ_Ｂ（小倉合成工業社製）

［試料７］ポリエチレンワックス
ＨＩ−ＷＡＸ ２２０Ｐ（三井石油化学工業社製）

［試料８］オクタデカンジカルボン酸ビスＣ１４〜Ｃ１８アルコールエステル
過剰のＣ１４〜Ｃ１８アルコール(ステアリルアルコール５０％、パルミチルアルコール３５％、ミリスチルアルコール１５％)とオクタデカンジカルボン酸を２３５℃で反応し、酸価が２ｍｇＫＯＨ／ｇ以下になった段階で反応を停止し、未反応のＣ１６〜Ｃ１８アルコールを蒸留で留去した。本品のＤＳＣ吸熱ピークは７４．１℃であった。酸価は２．８ｍｇＫＯＨ／ｇ、水酸基価は３．８ｍｇＫＯＨ／ｇ。

［試料９］オクタデカンジカルボン酸ビスステアリルエステル
過剰のステアリルアルコールとジカルボン酸を２３５℃で加熱縮合し、酸価が２ｍｇＫＯＨ／ｇ以下になるまで加熱を続けた。酸価が２ｍｇＫＯＨ／ｇになった時点で反応を止め、未反応のステアリルアルコールを蒸留で留去した。本品のＤＳＣ吸熱ピークは８１．３℃であった。酸価は２．２ｍｇＫＯＨ／ｇ、水酸基価は３．８ｍｇＫＯＨ／ｇであった。

［試料１０］オクタデカンジカルボン酸ビスラウリルエステル
過剰のラウリルアルコールとジカルボン酸を２２０℃で反応し、酸価が２ｍｇＫＯＨ／ｇ以下になった段階で反応を停止し、未反応のラウリルアルコールを蒸留で留去した。本品のＤＳＣ吸熱ピークは６７℃であった。酸価は２．２ｍｇＫＯＨ／ｇ、水酸基価は４．３ｍｇＫＯＨ／ｇ。

［試料１１］テトラデカンジカルボン酸ビスステアリルエステル
過剰のステアリルアルコールとテトラデカンジカルボン酸を２３５℃で加熱縮合し、酸価が２ｍｇＫＯＨ／ｇ以下になるまで加熱を続けた。酸価が２ｍｇＫＯＨ／ｇ以下になった段階で反応を停止し、未反応のステアリルアルコールを蒸留で留去した。本品のＤＳＣ吸熱ピークは７０．１℃であった。酸価は２．３ｍｇＫＯＨ／ｇ、水酸基価は４．４ｍｇＫＯＨ／ｇ。

［試料１２］ペンタデカンジカルボン酸ビスステアリルエステル
過剰のステアリルアルコールとペンタデカンジカルボン酸を２３５℃で反応し、酸価が２ｍｇＫＯＨ／ｇ以下になった段階で反応を停止し、未反応のステアリルアルコールを蒸留で留去した。本品のＤＳＣ吸熱ピークは７１．１℃であった。酸価は２．７ｍｇＫＯＨ／ｇ、水酸基価は２．８ｍｇＫＯＨ／ｇ。

スチレン−アクリル酸エステル共重合体１００質量部、カーボンブラック６質量部、クロム含金属染料２質量部及びポリプロピレン３質量部と、表１に示す実施例及び比較例の試験区における添加物の所定量（質量部）を配合し、それぞれをスーパーミキサーで混合し、次いで２軸押出し機で溶融混練した後、冷却してジェットミルで粉砕し、その後乾式気流分級機で平均粒径が１１μｍの負帯電性のトナー母体粒子を得た。その後、該粒子１００質量部と疎水性シリカ０．３質量部をヘンシェルミキサーによって表面に付着させ静電荷像現像用トナーを作成した。

それらのトナーについて、耐ブロッキング性、低温定着性及び耐オフセット性及び透明性の評価を行った。
（１）耐ブロッキング性評価：トナー１０ｇを１００ｍｌサンプル瓶に量り取り、４０℃の恒温槽中で４８時間放置した後、トナーのブロッキング状態を目視で観察評価した。
○：凝集なし
×：凝集あり

（２）低温定着性及び耐オフセット性評価：トナー４質量部とフェライトキャリア９６質量部とを混合して２成分系現像剤を作成した。電子写真複写機の定着用熱圧ローラーの設定温度を段階的に変えて複写を行い、オフセットの発生が無く、且つ、得られた複写画像をタイプライター用砂消しで摩擦したときの複写画像濃度の低下が１０％未満の温度を定着温度とした。

（３）透明性評価：低温定着性評価で得られた複写画像を目視で評価した。
○：良好
△：やや濁りあり
×：濁り多し
結果を表１に示す。

Claims (4)

1. 炭素数２〜３０の中から選ばれ、その１成分が６０質量％以上である直鎖飽和一価アルコールと、炭素数１１〜３０の中から選ばれその１成分が６０質量％以上であるジカルボン酸との縮合反応により得られるエステルワックスを含有するトナー組成物。
2. 前記エステルワックスの示差熱曲線において、極大ピークの温度が５５℃〜１３０℃の範囲にあることを特徴とするエステルワックスを含有する請求項１記載のトナー組成物。
3. 前記エステルワックスの酸価が３ｍｇＫＯＨ／ｇ以下、かつ水酸基価が５ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であることを特徴とするエステルワックスを含有する請求項１記載のトナー組成物。
4. 結着樹脂１００質量部に対して、請求項１、２、３いずれかに記載のエステルワックスを０．１〜４０質量部含有してなるトナー組成物。