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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024161990
(43)【公開日】2024-11-21
(54)【発明の名称】トナー用ワックス組成物
(51)【国際特許分類】
   G03G 9/097 20060101AFI20241114BHJP
【FI】
G03G9/097 365
【審査請求】未請求
【請求項の数】1
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023077105
(22)【出願日】2023-05-09
(71)【出願人】
【識別番号】000004341
【氏名又は名称】日油株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100104499
【弁理士】
【氏名又は名称】岸本 達人
(74)【代理人】
【識別番号】100101203
【弁理士】
【氏名又は名称】山下 昭彦
(72)【発明者】
【氏名】清水 湧太郎
(72)【発明者】
【氏名】吉村 健司
(72)【発明者】
【氏名】森重 貴裕
【テーマコード(参考)】
2H500
【Fターム(参考)】
2H500AA03
2H500AA08
2H500CA30
2H500CA36
2H500EA42C
2H500EA45C
(57)【要約】
【課題】トナーの耐擦過性、低温定着性及び発色性を向上させることができ、耐ブロッキング性を良好にし、高温高湿環境でのトナーの性能の悪化を抑制することができるトナー用ワックス組成物を提供する。
【解決手段】特定の脂肪酸エステルA、脂肪酸エステルB及び脂肪酸エステルCを含み、脂肪酸エステルA、B及びCの合計を100質量%としたとき、脂肪酸エステルAの含有量が5~50質量%、脂肪酸エステルBの含有量が20~90質量%、脂肪酸エステルCの含有量が1~50質量%であり、脂肪酸エステルAと、脂肪酸エステルB及びCの合計との質量比が5:95~50:50であり、脂肪酸エステルBと脂肪酸エステルCとの質量比が95:5~50:50であり、脂肪酸エステルA、B及びCの合計100質量部に対する特定の脂肪酸金属塩Dの含有量が0~1質量部である、トナー用ワックス組成物。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
脂肪酸エステルA、脂肪酸エステルB、及び脂肪酸エステルCを含み、
前記脂肪酸エステルAは、炭素数が10~30である二価の直鎖飽和脂肪酸と、炭素数が12~24である一価の直鎖飽和アルコールとのジエステル化合物であり、
前記脂肪酸エステルBは、炭素数が10~30の偶数である一価の直鎖飽和脂肪酸と、炭素数が12~24である一価の直鎖飽和アルコールとのモノエステル化合物であり、
前記脂肪酸エステルCは、炭素数が11~29の奇数である一価の直鎖飽和脂肪酸と、炭素数が12~24である一価の直鎖飽和アルコールとのモノエステル化合物であり、
前記脂肪酸エステルA、前記脂肪酸エステルB及び前記脂肪酸エステルCの合計を100質量%としたとき、前記脂肪酸エステルAの含有量が5~50質量%、前記脂肪酸エステルBの含有量が20~90質量%、前記脂肪酸エステルCの含有量が1~50質量%であり、
前記脂肪酸エステルAと、前記脂肪酸エステルB及び前記脂肪酸エステルCの合計との質量比(脂肪酸エステルA:脂肪酸エステルB及び脂肪酸エステルCの合計)が5:95~50:50であり、
前記脂肪酸エステルBと、前記脂肪酸エステルCとの質量比(脂肪酸エステルB:脂肪酸エステルC)が95:5~50:50であり、
前記脂肪酸エステルA、前記脂肪酸エステルB及び前記脂肪酸エステルCの合計100質量部に対する脂肪酸金属塩Dの含有量が0~1質量部であり、前記脂肪酸金属塩Dは、炭素数が10~30である一価の直鎖飽和脂肪酸と、ナトリウム、カリウム及びカルシウムからなる群から選ばれる少なくとも1種の金属との塩である、トナー用ワックス組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、複写機、レーザープリンタなどの画像形成装置において、電子写真法や静電記録法などで記録される静電荷像の現像に使用されるトナーに対して好適に用いられるトナー用ワックス組成物に関する。
【背景技術】
【0002】
複写機やプリンターなどの画像形成装置に使用されるトナーは、バインダー樹脂となる熱可塑性樹脂(以下、単に「樹脂」ともいう。)に、着色剤(カーボンブラック、磁性粉、顔料など)、荷電制御剤、ワックスを含み、必要に応じて、流動性付加剤、クリーニング助剤、転写助剤等を更に含む。この中で、ワックスは定着時にトナーが定着ロールに残存すること(フィルミング)を防止するとともに、樹脂の軟化を促進して定着性を向上させる機能を有する。
【0003】
近年、トナーは世界的な環境意識の高まりによる消費電力の低減や印刷速度の高速化に対応するため、定着温度の低温化が重視されており、トナーの低温定着性を向上させるワックスが求められている。
樹脂の溶融温度を下げることで、トナーの低温定着性を向上させることができるため、トナーの低温定着性を向上させる方法の一つとして、ワックスの低融点化が挙げられる。一方、ワックスの融点が下がることで、トナーの保存中にワックスがトナー表面へ溶出し、トナー粒子同士がブロッキングしてしまう問題がある。これに対し、特許文献1では、トナーの低温定着性と耐ブロッキング性を両立させるワックスとして、直鎖飽和脂肪酸と直鎖飽和アルコールとのエステルと、直鎖飽和脂肪酸とネオペンチルポリオールとのエステルとを、特定の質量比で混合したトナー用ワックス組成物が開示されている。
【0004】
また、印刷速度の高速化から、印刷物同士が接触する頻度が高くなり、摩擦や荷重により印字画像が削られてしまうため、耐擦過性に優れるトナーも望まれている。特許文献2には、低温定着性と印刷画像の耐擦過性に優れるトナーとして、特定の多価アルコールエステル化合物に、特定の多価アルコール部分エステル化合物を少量混合した混合物を離型剤(ワックス)として含有するトナーが開示されている。
【0005】
さらに、商業印刷分野におけるプリントオンデマンドなデジタル印刷の普及に伴い、高グラフィック出力による印刷物や、従来にないメタリック調の印刷物などが登場し、発色性の良好なトナーの需要が高まる中で、高発色に寄与できる材料も求められている。これに対し、特許文献3には、トナーに低温定着性と耐ブロッキング性を付与でき、発色性を向上できるトナー用ワックスとして、ペンタエリスリトール由来の構成成分、炭素数14~24の直鎖飽和脂肪酸由来の構成成分、及びアジピン酸由来の構成成分を、特定の割合で含むエステル化合物が開示されている。
【0006】
また近年では、複写機やプリンター等が新興国で急速に普及してきている。新興国に分類される国々は、先進国に比べてはるかに高温高湿な環境であることが多く、カートリッジ内のトナーが水分を吸着しやすくなるため、トナーの性能不良等が懸念されている。そのため、高温高湿な環境下においても性能を維持することができるトナーが求められている。特許文献4には、バインダー樹脂として、結晶性ポリエステル樹脂成分と、特定の非結晶性ポリエステル樹脂成分とを含有することにより、高温高湿環境に晒された後でも低温定着性に優れるトナーが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開2010-122425号公報
【特許文献2】特開2005-157039号公報
【特許文献3】特開2021-196608号公報
【特許文献4】特開2022-43977号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら従来のトナーでは、低温定着性と耐ブロッキング性を両立し、優れた耐擦過性及び発色性を有し、高温高湿環境下においてトナー性能を維持する、ということは困難であった。
特許文献1に開示されているワックスを含有するトナーは、耐擦過性の検討がなされておらず、十分な耐擦過性を有しない可能性がある。
特許文献2及び3に開示されているワックスを含有するトナーは、高温高湿条件における検討がなされておらず、高温高湿環境に晒された後に十分な性能を有しない可能性がある。
特許文献4に開示されているトナーは、高温高湿環境に晒された後でも低温定着性を維持できるものの、耐擦過性や発色性については検討がなされておらず、高温高湿環境に晒された後に十分な性能を有しない可能性がある。
【0009】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、トナーの耐擦過性、低温定着性及び発色性を向上させることができ、トナーの耐ブロッキング性を良好にし、高温高湿環境でのトナーの耐擦過性、低温定着性及び発色性の悪化を抑制することができるトナー用ワックス組成物の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、特定の3種類の脂肪酸エステルを含み、且つ特定の脂肪酸金属塩の含有量を制御したワックス組成物が、トナーの耐擦過性、低温定着性及び発色性を向上させ、高温高湿環境において、トナー同士のブロッキングを抑制し且つトナーの耐擦過性、低温定着性及び発色性の性能を維持することを見出し、本発明を完成させるに至った。
【0011】
すなわち、本発明のトナー用ワックス組成物は、脂肪酸エステルA、脂肪酸エステルB、及び脂肪酸エステルCを含み、
前記脂肪酸エステルAは、炭素数が10~30である二価の直鎖飽和脂肪酸と、炭素数が12~24である一価の直鎖飽和アルコールとのジエステル化合物であり、
前記脂肪酸エステルBは、炭素数が10~30の偶数である一価の直鎖飽和脂肪酸と、炭素数が12~24である一価の直鎖飽和アルコールとのモノエステル化合物であり、
前記脂肪酸エステルCは、炭素数が11~29の奇数である一価の直鎖飽和脂肪酸と、炭素数が12~24である一価の直鎖飽和アルコールとのモノエステル化合物であり、
前記脂肪酸エステルA、前記脂肪酸エステルB及び前記脂肪酸エステルCの合計を100質量%としたとき、前記脂肪酸エステルAの含有量が5~50質量%、前記脂肪酸エステルBの含有量が20~90質量%、前記脂肪酸エステルCの含有量が1~50質量%であり、
前記脂肪酸エステルAと、前記脂肪酸エステルB及び前記脂肪酸エステルCの合計との質量比(脂肪酸エステルA:脂肪酸エステルB及び脂肪酸エステルCの合計)が5:95~50:50であり、
前記脂肪酸エステルBと、前記脂肪酸エステルCとの質量比(脂肪酸エステルB:脂肪酸エステルC)が95:5~50:50であり、
前記脂肪酸エステルA、前記脂肪酸エステルB及び前記脂肪酸エステルCの合計100質量部に対する脂肪酸金属塩Dの含有量が0~1質量部であり、前記脂肪酸金属塩Dは、炭素数が10~30である一価の直鎖飽和脂肪酸と、ナトリウム、カリウム及びカルシウムからなる群から選ばれる少なくとも1種の金属との塩である、トナー用ワックス組成物である。
【発明の効果】
【0012】
本発明のトナー用ワックス組成物は、トナーの耐擦過性、低温定着性及び発色性を向上させ、高温高湿環境において、トナー同士のブロッキングを抑制し且つトナーの耐擦過性、低温定着性及び発色性の性能を維持することができる。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明の実施形態を説明する。なお、本明細書において記号「~」を用いて規定された数値範囲は「~」の両端(上限及び下限)の数値を含むものとする。例えば「2~10」は2以上10以下の範囲を表す。
【0014】
本発明のトナー用ワックス組成物は、少なくとも脂肪酸エステルA、脂肪酸エステルB及び脂肪酸エステルCを含有し、脂肪酸金属塩Dは任意成分である。以下、各成分について説明する。
【0015】
〔脂肪酸エステルA〕
本発明に用いられる脂肪酸エステルAは、炭素数が10~30である二価の直鎖飽和脂肪酸と、炭素数が12~24である一価の直鎖飽和アルコールとのジエステル化合物である。
【0016】
脂肪酸エステルAに用いられる二価の直鎖飽和脂肪酸は、炭素数が10~30であり、好ましくは12~30であり、より好ましくは20~30であり、さらに好ましくは24~30である。また、脂肪酸エステルAに用いられる二価の直鎖飽和脂肪酸の炭素数は、偶数であることが好ましい。
脂肪酸エステルAに用いられる二価の直鎖飽和脂肪酸としては、例えば、デカン二酸、ドデカン二酸、テトラデカン二酸、ヘキサデカン二酸、オクタデカン二酸、エイコサン二酸、ドコサン二酸、テトラコサン二酸、ヘキサコサン二酸、オクタコサン二酸、トリアコンタン二酸などが挙げられる。
【0017】
脂肪酸エステルAに用いられる一価の直鎖飽和アルコールは、炭素数が12~24であり、好ましくは14~24であり、より好ましくは16~24であり、さらに好ましくは炭素数18~24である。また、脂肪酸エステルAに用いられる一価の直鎖飽和アルコールの炭素数は、偶数であることが好ましい。
脂肪酸エステルAに用いられる一価の直鎖飽和アルコールとしては、例えば、ラウリルアルコール、ミリスチルアルコール、パルミチルアルコール、ステアリルアルコール、アラキジルアルコール、ベヘニルアルコール、リグノセリルアルコール等を挙げることができる。中でも、ステアリルアルコール(オクタデシルアルコール)、アラキジルアルコール(イコサノール)、及びベヘニルアルコール(ドコサノール)等の炭素数18~22の一価の直鎖飽和アルコールが好ましい。
【0018】
脂肪酸エステルAとして用いられるジエステル化合物の炭素数は、特に限定はされないが、好ましくは40~76、より好ましくは48~72、さらに好ましくは56~64である。
【0019】
〔脂肪酸エステルB〕
本発明に用いられる脂肪酸エステルBは、炭素数が10~30の偶数である一価の直鎖飽和脂肪酸と、炭素数が12~24である一価の直鎖飽和アルコールとのモノエステル化合物である。
【0020】
脂肪酸エステルBに用いられる一価の直鎖飽和脂肪酸の炭素数は、10~30かつ偶数であり、好ましくは12~30かつ偶数であり、より好ましくは20~30かつ偶数であり、さらに好ましくは24~30かつ偶数である。
脂肪酸エステルBに用いられる一価の直鎖飽和脂肪酸としては、例えば、デカン酸、ドデカン酸、テトラデカン酸、ヘキサデカン酸、オクタデカン酸、エイコサン酸、ドコサン酸、テトラコサン酸、ヘキサコサン酸、オクタコサン酸、トリアコンタン酸などが挙げられる。
脂肪酸エステルBに用いられる一価の直鎖飽和アルコールについての説明は、上述した脂肪酸エステルAに用いられる一価の直鎖飽和アルコールについての説明と同様である。
【0021】
脂肪酸エステルBとして用いられるモノエステル化合物の炭素数は、特に限定はされないが、好ましくは26~56、より好ましくは28~50、さらに好ましくは30~46である。
【0022】
〔脂肪酸エステルC〕
本発明に用いられる脂肪酸エステルCは、炭素数が11~29の奇数である一価の直鎖飽和脂肪酸と、炭素数が12~24である一価の直鎖飽和アルコールとのモノエステル化合物である。
【0023】
脂肪酸エステルCに用いられる一価の直鎖飽和脂肪酸の炭素数は、11~29かつ奇数であり、好ましくは13~29かつ奇数であり、より好ましくは21~29かつ奇数であり、さらに好ましくは25~29かつ奇数である。
脂肪酸エステルCに用いられる一価の直鎖飽和脂肪酸としては、例えば、ウンデカン酸、トリデカン酸、ペンタデカン酸、ヘプタデカン酸、ノナデカン酸、ヘンイコサン酸、トリコサン酸、ペンタコサン酸、ヘプタコサン酸、ノナコサン酸などが挙げられる。
脂肪酸エステルCに用いられる一価の直鎖飽和アルコールについての説明は、上述した脂肪酸エステルAに用いられる一価の直鎖飽和アルコールについての説明と同様である。
【0024】
脂肪酸エステルCとして用いられるモノエステル化合物の炭素数は、特に限定はされないが、好ましくは27~55、より好ましくは29~51、さらに好ましくは31~47である。
【0025】
上記脂肪酸エステルA、脂肪酸エステルB及び脂肪酸エステルCの製造方法としては、例えば、酸化反応による合成法、脂肪酸やその誘導体からの合成、アルコールと脂肪酸との脱水縮合反応を利用する方法、酸ハロゲン化物とアルコールとの反応を利用する方法、エステル交換反応を利用する方法等が挙げられる。反応の際には、触媒を使用してもよい。触媒としては、エステル化反応に用いる一般の酸性又はアルカリ性触媒、例えば酢酸亜鉛、チタン化合物等が挙げられる。上記脂肪酸エステルA、脂肪酸エステルB及び脂肪酸エステルCは、例えば、上述したアルコール又はその誘導体と、上述した脂肪酸又はその誘導体とを原料としたエステル化反応により得られ、典型的には、上述したアルコールと脂肪酸との脱水縮合反応により得られる。
上記脂肪酸エステルA、B及びCを得る場合には、原料アルコールの水酸基(-OH)と原料脂肪酸のカルボキシ基(-COOH)とのモル比が1:1となるように、又は、水酸基又はカルボキシ基のうちいずれか一方が若干過剰になるように、原料アルコールと原料脂肪酸とを反応させることが好ましい。
なお、エステル化反応の後に、アルカリ性水溶液による脱酸工程が適宜行われてもよく、さらに、再結晶法、蒸留法、溶剤抽出法などにより高純度化させてもよい。
【0026】
〔脂肪酸金属塩D〕
本発明に用いられる脂肪酸金属塩Dは、炭素数が10~30である一価の直鎖飽和脂肪酸と、ナトリウム、カリウム及びカルシウムからなる群から選ばれる少なくとも1種の金属との塩である。当該金属としては、中でもナトリウムが好ましい。
本発明のワックス組成物によって、トナーの耐擦過性、低温定着性及び発色性が向上し、高温高湿環境においても、トナー同士のブロッキングが抑制され且つトナーの耐擦過性、低温定着性及び発色性の性能が維持されるという効果は、本発明のワックス組成物が脂肪酸金属塩Dを後述する量で含むことにより、一層優れたものとなる。
【0027】
脂肪酸金属塩Dに用いられる一価の直鎖飽和脂肪酸は、炭素数が10~30であり、好ましくは12~30であり、より好ましくは20~30であり、さらに好ましくは24~30である。また、脂肪酸金属塩Dに用いられる一価の直鎖飽和脂肪酸の炭素数は、偶数であることが好ましい。
脂肪酸金属塩Dに用いられる一価の直鎖飽和脂肪酸としては、例えば、デカン酸、ドデカン酸、テトラデカン酸、ヘキサデカン酸、オクタデカン酸、エイコサン酸、ドコサン酸、テトラコサン酸、ヘキサコサン酸、オクタコサン酸、トリアコンタン酸などが挙げられる。
【0028】
上記脂肪酸金属塩Dの製造方法としては、常法により種々の方法で得ることができる。例えば、油脂けん化法、脂肪酸中和法、又はメチルエステルけん化法のいずれの製造方法でも製造することができる。装置も、連続式又はバッチ式のいずれを用いてもよい。脂肪酸金属塩を調製する際には、脂肪酸を溶解した後に、塩基性の金属水酸化物を添加することが一般的であるが、脂肪酸を後添加しても構わず、また金属水酸化物の添加量を調整して遊離脂肪酸を残存させても構わない。
【0029】
〔トナー用ワックス組成物〕
本発明のトナー用ワックス組成物は、上述した脂肪酸エステルA、脂肪酸エステルB及び脂肪酸エステルCを下記の質量比で含む。本発明のトナー用ワックス組成物は、上述した脂肪酸金属塩Dを下記の質量比で更に含んでいてもよい。特許文献1~4に開示されるように、トナー用ワックスとして、従来、脂肪酸エステルが使用されている。本発明のトナー用ワックス組成物は、上述した3種の脂肪酸エステルA、B及びCを特定の質量比で含み、且つ上述した脂肪酸金属塩Dの含有量を特定量以下とした混合物であることにより、従来のトナー用ワックスに比べて、トナーの耐擦過性、低温定着性及び発色性を向上させることができ、トナーの耐ブロッキング性を良好にし、高温高湿環境でのトナーの耐擦過性、低温定着性及び発色性の悪化を抑制することができる。
また、本発明のトナー用ワックス組成物は、上述した脂肪酸金属塩Dを更に含有することにより、脂肪酸エステルのみからなるトナー用ワックスに比べて、上述した効果がより一層優れたものとなる。
【0030】
本発明のトナー用ワックス組成物においては、脂肪酸エステルA、脂肪酸エステルB及び脂肪酸エステルCの合計を100質量%としたとき、脂肪酸エステルAの含有量が5~50質量%であり、脂肪酸エステルBの含有量が20~90質量%であり、脂肪酸エステルCの含有量が1~50質量%である。特に限定はされないが、脂肪酸エステルAの含有量は好ましくは10~50質量%であり、脂肪酸エステルBの含有量は好ましくは25~85質量、脂肪酸エステルCの含有量は好ましくは5~25質量%である。
また、本発明のトナー用ワックス組成物の総量を100質量%としたとき、脂肪酸エステルA、脂肪酸エステルB及び脂肪酸エステルCの合計含有量が、99質量%以上であることが好ましい。すなわち、脂肪酸エステルA、脂肪酸エステルB又は脂肪酸エステルCとは異なるその他の成分の含有量が1質量%以下であることが好ましい。本発明のトナー用ワックス組成物が含有する前記その他の成分は、典型的には脂肪酸金属塩Dである。
【0031】
本発明のトナー用ワックス組成物において、脂肪酸エステルAと、脂肪酸エステルB及び脂肪酸エステルCの合計との質量比(脂肪酸エステルA:脂肪酸エステルB及び脂肪酸エステルCの合計)は5:95~50:50であり、好ましくは10:90~30:70である。脂肪酸エステルAと、脂肪酸エステルB及び脂肪酸エステルCの合計との質量比が上記範囲内であると、トナーの耐擦過性、低温定着性及び発色性を向上させる効果、トナーの耐ブロッキング性の低下を抑制する効果、並びに、高温高湿環境でのトナーの耐擦過性、低温定着性及び発色性の悪化を抑制する効果に優れる。また、本発明のトナー用ワックス組成物が更に脂肪酸金属塩Dを含む場合において、脂肪酸エステルAと、脂肪酸エステルB及び脂肪酸エステルCの合計との質量比が上記範囲内であると、ワックス組成物中の脂肪酸金属塩Dによる効果が得られやすい。
【0032】
本発明のトナー用ワックス組成物において、脂肪酸エステルBと脂肪酸エステルCとの質量比(脂肪酸エステルB:脂肪酸エステルC)は95:5~50:50であり、好ましくは90:10~60:40である。脂肪酸エステルBと脂肪酸エステルCの質量比が上記範囲内であると、トナーの耐擦過性、低温定着性及び発色性を向上させる効果、トナーの耐ブロッキング性の低下を抑制する効果、並びに、高温高湿環境でのトナーの耐擦過性、低温定着性及び発色性の悪化を抑制する効果に優れる。また、本発明のトナー用ワックス組成物が更に脂肪酸金属塩Dを含む場合において、脂肪酸エステルBと脂肪酸エステルCとの質量比が上記範囲内であると、ワックス組成物中の脂肪酸金属塩Dによる効果が得られやすい。
【0033】
本発明のトナー用ワックス組成物において、脂肪酸金属塩Dの含有量は、脂肪酸エステルA、脂肪酸エステルB及び脂肪酸エステルCの合計100質量部に対し、0~1質量部である。本発明のトナー用ワックス組成物が脂肪酸金属塩Dを含む場合は、脂肪酸エステルA、脂肪酸エステルB及び脂肪酸エステルCの合計100質量部に対し、脂肪酸金属塩Dの含有量が0.001~1質量部であることが好ましく、より好ましくは0.002~0.5質量部、さらに好ましくは0.003~0.1質量部である。脂肪酸金属塩Dの含有量が上記範囲内であると、本発明のトナー用ワックス組成物による効果がより一層優れたものになる。
【0034】
本発明のトナー用ワックス組成物においては、上述した効果がより一層優れたものになる点から、脂肪酸エステルAに用いる二価の直鎖飽和脂肪酸の炭素数と、脂肪酸エステルBに用いる一価の直鎖飽和脂肪酸の炭素数と、脂肪酸エステルCに用いる一価の直鎖飽和脂肪酸の炭素数のうち、最大炭素数と最小炭素数の差が、6以下であることが好ましく、3以下であることがより好ましく、1以下であることがさらに好ましい。
本発明のトナー用ワックス組成物が脂肪酸金属塩Dを更に含有する場合は、脂肪酸エステルAに用いる二価の直鎖飽和脂肪酸の炭素数と、脂肪酸エステルBに用いる一価の直鎖飽和脂肪酸の炭素数と、脂肪酸エステルCに用いる一価の直鎖飽和脂肪酸の炭素数と、脂肪酸金属塩Dに用いる一価の直鎖飽和脂肪酸の炭素数のうち、最大炭素数と最小炭素数の差が、6以下であることが好ましく、3以下であることがより好ましく、1以下であることがさらに好ましい。
また、本発明のトナー用ワックス組成物においては、脂肪酸エステルAに用いる一価の直鎖飽和アルコールの炭素数と、脂肪酸エステルBに用いる一価の直鎖飽和アルコールの炭素数と、脂肪酸エステルCに用いる一価の直鎖飽和アルコールの炭素数のうち、最大炭素数と最小炭素数の差が、6以下であることが好ましく、4以下であることがより好ましく、2以下であることがさらに好ましい。
【0035】
本発明のトナー用ワックス組成物を得るには、上述した脂肪酸エステルA、脂肪酸エステルB、及び脂肪酸エステルC、並びに必要に応じて脂肪酸金属塩D等のその他の成分を、それぞれ合成した後に混合してもよいし、反応上可能なものは一括で合成してもよい。混合する場合は、各成分の融点以上の温度で加熱溶解して均一に混合後、冷却固化して粉砕または造粒することにより、本発明のトナー用ワックス組成物を製造することが好ましい。
【0036】
本発明のトナー用ワックス組成物は、バインダー樹脂、着色剤、荷電制御剤等と共にトナーに含有される。本発明のトナー用ワックス組成物を含有するトナーは、通常の製法によって製造される。
トナーに含まれる本発明のトナー用ワックス組成物の含有量は、バインダー樹脂100質量部に対して、好ましくは0.1~15質量部である。
本発明のトナー用ワックス組成物は、1種単独で、あるいは2種類以上を組み合わせてトナーに含有される。
【0037】
バインダー樹脂は特に限定されず、トナーのバインダー樹脂として従来用いられているもの、例えば、スチレン樹脂、アクリル酸エステル樹脂、スチレン-アクリル酸エステル共重合体樹脂、ポリエステル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等を用いることができる。
着色剤も特に限定されず、トナーの着色剤として従来用いられているもの、例えば、カーボンブラック、磁性粉、様々な色の顔料等を用いることができる。
【実施例0038】
以下、実施例および比較例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。
【0039】
[製造例A1:脂肪酸エステルA1の調製]
窒素導入管、撹拌羽、冷却管を取り付けた2L容の4つ口フラスコに、オクタコサン二酸534g(1.17mol)、及びオクタデシルアルコール665g(2.46mol)を加え、窒素気流下、生成水を留去しながら、220℃で10時間反応させることにより粗生成物を得た。
粗生成物100gに対して1Lの量のヘキサンを用いて、得られた粗生成物の再結晶を2回実施して精製物を得て、得られた精製物を減圧乾燥することにより、オクタコサン二酸ジオクタデシル(脂肪酸エステルA1)を720g得た。
【0040】
[製造例A2:脂肪酸エステルA2の調製]
原料脂肪酸を同モル量のエイコサン二酸に変更した以外は、製造例A1と同様にして、エイコサン二酸ジオクタデシル(脂肪酸エステルA2)を得た。
【0041】
[製造例A3:脂肪酸エステルA3の調製]
原料脂肪酸を同モル量のドデカン二酸に、原料アルコールを同モル量のドコサノールに変更した以外は、製造例A1と同様にして、ドデカン二酸ジドコシル(脂肪酸エステルA3)を得た。
【0042】
[製造例A4:脂肪酸エステルA4の調製]
原料脂肪酸を同モル量のエイコサン二酸に、原料アルコールを同モル量のデシルアルコールに変更した以外は、製造例A1と同様にして、エイコサン二酸ジデシル(脂肪酸エステルA4)を得た。
【0043】
【表1】
【0044】
[製造例B1:脂肪酸エステルB1の調製]
窒素導入管、撹拌羽、冷却管を取り付けた2L容の4つ口フラスコに、オクタコサン酸900g(2.12mol)、及びオクタデシルアルコール546g(2.02mol)を加え、窒素気流下、生成水を留去しながら、220℃で10時間反応させることにより粗生成物を得た。
粗生成物100gに対して1Lの量のヘキサンを用いて、得られた粗生成物の再結晶を2回実施して精製物を得て、得られた精製物を減圧乾燥することにより、オクタコサン酸オクタデシル(脂肪酸エステルB1)を710g得た。
【0045】
[製造例B2:脂肪酸エステルB2の調製]
原料脂肪酸を同モル量のエイコサン酸に変更した以外は、製造例B1と同様にして、エイコサン酸オクタデシル(脂肪酸エステルB2)を得た。
【0046】
[製造例B3:脂肪酸エステルB3の調製]
原料脂肪酸を同モル量のドデカン酸に変更した以外は、製造例B1と同様にして、ドデカン酸オクタデシル(脂肪酸エステルB3)を得た。
【0047】
[製造例B4:脂肪酸エステルB4の調製]
原料脂肪酸を同モル量のオクタン酸に変更した以外は、製造例B1と同様にして、オクタン酸オクタデシル(脂肪酸エステルB4)を得た。
【0048】
【表2】
【0049】
[製造例C1:脂肪酸エステルC1の調製]
窒素導入管、撹拌羽、冷却管を取り付けた2L容の4つ口フラスコに、ノナコサン酸930g(2.12mol)、及びオクタデシルアルコール546g(2.02mol)を加え、窒素気流下、生成水を留去しながら、220℃で10時間反応させることにより粗生成物を得た。
粗生成物100gに対して1Lの量のヘキサンを用いて、得られた粗生成物の再結晶を2回実施して精製物を得て、得られた精製物を減圧乾燥することにより、ノナコサン酸オクタデシル(脂肪酸エステルC1)を650g得た。
【0050】
[製造例C2:脂肪酸エステルC2の調製]
原料脂肪酸を同モル量のヘンイコサン酸に変更した以外は、製造例C1と同様にして、ヘンイコサン酸オクタデシル(脂肪酸エステルC2)を得た。
【0051】
[製造例C3:脂肪酸エステルC3の調製]
原料脂肪酸を同モル量のトリデカン酸に変更した以外は、製造例C1と同様にして、トリデカン酸オクタデシル(脂肪酸エステルC3)を得た。
【0052】
[製造例C4:脂肪酸エステルC4の調製]
原料脂肪酸を同モル量のノナン酸に変更した以外は、製造例C1と同様にして、ノナン酸オクタデシル(脂肪酸エステルC4)を得た。
【0053】
【表3】
【0054】
[製造例D1:脂肪酸金属塩D1の調製]
卓上型ニーダー((株)入江商会製、型式:PNV-5H)に、脂肪酸としてオクタコサン酸を1000g入れ、脂肪酸が融解する温度(95℃)に加熱して完全に融解させた。次に、融解させた脂肪酸に、30%水酸化ナトリウム水溶液を313g加え、30分撹拌することにより、脂肪酸の中和を行い、粗生成物を得た。得られた粗生成物を乾燥させて脱水することにより、オクタコサン酸ナトリウム(脂肪酸金属塩D1)を1030g得た。
【0055】
[製造例D2:脂肪酸金属塩D2の調製]
原料脂肪酸を同モル量のエイコサン酸に変更した以外は、製造例D1と同様にして、エイコサン酸ナトリウム(脂肪酸金属塩D2)を得た。
【0056】
[製造例D3:脂肪酸金属塩D3の調製]
原料脂肪酸を同モル量のドデカン酸に変更した以外は、製造例D1と同様にして、ドデカン酸ナトリウム(脂肪酸金属塩D3)を得た。
【0057】
[製造例D4:脂肪酸金属塩D4の調製]
原料脂肪酸を同モル量のヘキサン酸に変更した以外は、製造例D1と同様にして、ヘキサン酸ナトリウム(脂肪酸金属塩D4)を得た。
【0058】
【表4】
【0059】
以下、ワックス組成物1~12について具体的に説明する。
[実施例1]
脂肪酸エステルA1を20g、脂肪酸エステルB1を56g、脂肪酸エステルC1を24g、及び脂肪酸金属塩D1を0.005g取り、90℃で加熱溶解して均一になるように混合し、冷却、固化後、粉砕して、ワックス組成物1を得た。
【0060】
[実施例2~12]
脂肪酸エステルA、脂肪酸エステルB、脂肪酸エステルC、及び脂肪酸金属塩Dを表5に記載した組み合わせおよび含有量に変更した以外は、ワックス組成物1と同様にして、ワックス組成物2~12を得た。
なお、表5に記載する脂肪酸金属塩Dの含有量は、脂肪酸エステルA、B及びCの合計量を100質量部としたときの脂肪酸金属塩Dの質量である。
【0061】
【表5】
【0062】
[評価]
各実施例および比較例で得られたワックス組成物1~12について、それぞれ以下のようにして評価を行った。なお、以下の評価は、ワックス組成物を含むトナーの性能について簡易的に評価するものである。評価結果を表6に示す。
【0063】
(1)耐擦過性
(1)-1.樹脂組成物の作製
ポリエステル樹脂(製品名:ダイヤクロンFC-1565、三菱ケミカル株式会社製)77.6質量部と、ワックス組成物2.4質量部との混合物を、二軸混錬機(製品名:ラボプラストミル(登録商標)、型式:4C150-01、(株)東洋精機製作所製)を用いて、温度130℃、回転数80rpm、混練時間5分の条件で溶融混錬し、樹脂組成物(混練物)を作製した。
【0064】
(1)-2.樹脂粉末の作製
得られた樹脂組成物(混練物)をミキサーで粉砕後、目開き100μmのふるいにかけ、樹脂粉末を得た。
【0065】
(1)-3.評価用樹脂ペレットの作製
得られた樹脂粉末3gを、錠剤成形機を用いて、荷重10t、成形時間60秒の条件で成形し、直径25mm、厚さ5mmの評価用樹脂ペレットを作製した。
【0066】
(1)-4.耐擦過性の評価
上記で作製した評価用樹脂ペレットを160℃に熱したホットプレートにて、荷重500gをかけて5秒間加熱後、室温まで冷却させた。加熱側の面に対して、バウデン試験機を用いて下記試験条件で摩擦試験を行った。
(試験条件)
鋼球:直径3mm、荷重:500g、速度:10mm/s、測定距離:10mm、回数:1000回
摩擦試験後のペレット表面について接触式膜厚計で摩耗深さを測定し、摩耗深さに基づいて耐擦過性を評価した。評価基準は下記の通りである。
(評価基準)
◎:摩耗深さが15μm未満
○:摩耗深さが15μm以上50μm未満
△:摩耗深さが50μm以上150μm未満
×:摩耗深さが150μm以上
【0067】
(2)低温定着性
(2)-1.評価用樹脂ペレットの作製
上記「(1)-1.樹脂組成物の作製」、「(1)-2.樹脂粉末の作製」及び「(1)-3.評価用樹脂ペレットの作製」と同様の手順により、評価用樹脂ペレットを作製した。
【0068】
(2)-2.低温定着性の評価
評価用樹脂ペレットについて、タッキング試験機を用いて下記試験条件でタック力を測定した。具体的には、下記荷重で樹脂ペレットにプローブを押し当て、所定時間保持した後、引き剥がすときにかかる力をタック力とした。
(試験条件)
プローブ:金属プローブ接触面にテフロン(登録商標)シールを張り付けたもの、プローブ温度:130℃、押し当て時間:0.05秒、荷重:20N
130℃での樹脂ペレットのタック力が小さいほど、低温定着性に優れると評価できる。評価基準は下記の通りである。
(評価基準)
◎:タック力が250gf未満
○:タック力が250gf以上350gf未満
△:タック力が350gf以上500gf未満
×:タック力が500gf以上
【0069】
(3)発色性
(3)ー1.着色剤含有樹脂組成物の作製
ポリエステル樹脂(製品名:ダイヤクロンFC-1565、三菱ケミカル株式会社製)96質量部と、ワックス組成物3質量部と、着色剤(製品名:PV-FAST BLUE BG、クラリアント社製)1質量部との混合物を、二軸混錬機(製品名:ラボプラストミル(登録商標)、(株)東洋精機製作所製)を用いて、温度130℃、回転数80rpm、混練時間5分の条件で溶融混錬し、着色剤含有樹脂組成物(混練物)を得た。
(3)ー2.評価サンプルの作製
得られた着色剤含有樹脂組成物(混練物)を熱プレス機によって平滑板状(100mm×100mm)に成形し、評価サンプルとした。
【0070】
(3)ー3.ブランクサンプルの作製
ポリエステル樹脂の量を99質量部とし、着色剤の量を1質量部とし、ワックス組成物を含有させなかったこと以外は、上記「(3)ー1.着色剤含有樹脂組成物の作製」と同様にして着色剤含有樹脂組成物を作製し、得られた着色剤含有樹脂組成物を用いて、上記「(3)ー2.評価サンプルの作製」と同様にして平滑板状の成形体を作製し、ブランクサンプルとした。
【0071】
(3)ー4.発色性の評価
作製した評価サンプルについて、サンプル表面を色差計(色差計ZE6000、日本電色工業株式会社製)を用いて反射モードで測定し、CIE1976(L*,a*,b*)色空間(いわゆるCIELAB)における色相ごとの発色a*、b*での値を得た。得られた測定値を用いて下記計算式で、評価サンプルの彩度Cを求めた。
C={(a*)+(b*)1/2
ブランクサンプルについても色差計を用いて同様に測定を行い、ブランクサンプルの彩度Cblankを求めた。
発色性向上率Kcは、評価サンプルの彩度C及びブランクサンプルの彩度Cblankの値を用いて下記計算式で求めた。このように算出された発色性向上率Kcの値が大きいほど、発色性向上効果に優れる。
Kc=C/Cblank
【0072】
(4)高温高湿放置後耐ブロッキング性
(4)-1.評価用樹脂粉末の作製
上記「(1)-1.樹脂組成物の作製」及び「(1)-2.樹脂粉末の作製」と同様の手順により樹脂粉末を作製し、評価用樹脂粉末とした。
【0073】
(4)-2.耐ブロッキング性の評価
評価用樹脂粉末10gをガラスバイアルに入れ、40℃、90%RHの高温高湿条件下で72時間放置した。バイアルをひっくり返し、力を加えることなく評価用樹脂粉末を取り出した。その際にバイアルに沈着することなく流出し且つ粒径が100μm以下に保たれている評価用樹脂粉末の質量Xを測定した。当該質量Xから、下記計算式より耐ブロッキング率を算出し、耐ブロッキング性を評価した。評価基準は下記の通りである。
耐ブロッキング率(%)={X(g)/10(g)}×100
(評価基準)
◎:耐ブロッキング率が95%以上
〇:耐ブロッキング率が80%以上95%未満
△:耐ブロッキング率が70%超過80未満
×:耐ブロッキング率が70%以下
【0074】
(5)高温高湿放置後耐擦過性
(5)-1.高温高湿放置後評価用樹脂ペレットの作製
上記「(1)-1.樹脂組成物の作製」及び「(1)-2.樹脂粉末の作製」と同様の手順により樹脂粉末を得て、得られた樹脂粉末を、40℃、90%RHの高温高湿条件下で72時間放置した。当該放置後の樹脂粉末を用いて、上記「(1)-3.評価用樹脂ペレットの作製」と同様の手順により樹脂ペレットを作製し、高温高湿放置後評価用樹脂ペレットとした。
【0075】
(5)-2.高温高湿放置後耐擦過性の評価
高温高湿放置後評価用樹脂ペレットについて、上記「(1)-4.耐擦過性の評価」と同様にして摩耗深さを測定した。高温高湿条件下で放置する前の上記「(1)-4.耐擦過性の評価」で測定した摩耗深さD1(μm)と、高温高湿放置後評価用樹脂ペレットについて測定した摩耗深さD2(μm)を用いて、下記式より摩耗深さの変化率を算出した。
変化率(%)=(|D1-D2|/D1)×100
摩耗深さの変化率に基づいて高温高湿放置後の耐擦過性を評価した。評価基準は下記の通りである。
(評価基準)
◎:摩耗深さの変化率が2.0%未満
○:摩耗深さの変化率が2.0%以上5.0%未満
△:摩耗深さの変化率が5.0%以上15.0%未満
×:摩耗深さの変化率が15.0%以上
【0076】
(6)高温高湿放置後低温定着性
(6)-1.高温高湿放置後評価用樹脂ペレットの作製
上記「(5)-1.高温高湿放置後評価用樹脂ペレットの作製」と同様にして、高温高湿放置後評価用樹脂ペレットを作製した。
【0077】
(6)-2.高温高湿放置後低温定着性の評価
高温高湿放置後評価用樹脂ペレットについて、上記「(2)-2.低温定着性の評価」と同様にしてタック力を測定した。高温高湿条件下で放置する前の上記「(2)-2.低温定着性の評価」で測定したタック力T1(gf)と、高温高湿放置後評価用樹脂ペレットについて測定したタック力T2(gf)を用いて、下記式よりタック力の変化率を算出した。
変化率(%)=(|T1-T2|/T1)×100
タック力の変化率に基づいて高温高湿放置後の低温定着性を評価した。評価基準は下記の通りである。
(評価基準)
◎:タック力の変化率が2.0%未満
○:タック力の変化率が2.0%以上5.0%未満
△:タック力の変化率が5.0%以上15.0%未満
×:タック力の変化率が15.0%以上
【0078】
(7)高温高湿放置後発色性
(7)-1.高温高湿放置後評価サンプルの作製
上記「(3)-1.着色剤含有樹脂組成物の作製」と同様の手順により着色剤含有樹脂組成物(混練物)を得て、得られた着色剤含有樹脂組成物(混練物)を、40℃、90%RHの高温高湿条件下で72時間放置した。当該放置後の着色剤含有樹脂組成物(混練物)を、上記「(3)ー2.評価サンプルの作製」と同様の手順により平滑板状(100mm×100mm)に成形し、高温高湿放置後評価サンプルとした。
【0079】
(7)-2.高温高湿放置後発色性の評価
高温高湿放置後評価サンプルについて、上記「(3)ー4.発色性の評価」で説明した方法により、高温高湿放置後評価サンプルの彩度CHHを求めた。高温高湿放置後評価サンプルの彩度CHH、及び上記「(3)ー4.発色性の評価」で測定したブランクサンプルの彩度Cblankの値を用いて、高温高湿放置後の発色性向上率KcHHを下記計算式で求めた。
KcHH=CHH/Cblank
上記「(3)ー4.発色性の評価」で求めた高温高湿条件下で放置する前の発色性向上率Kcと、高温高湿放置後の発色性向上率KcHHを用いて、下記式より発色性向上率の変化率を算出した。
変化率(%)=(|Kc-KcHH|/Kc)×100
発色性向上率の変化率に基づいて高温高湿放置後の発色性を評価した。評価基準は下記の通りである。
(評価基準)
◎:発色性向上率の変化率が2.0%未満
○:発色性向上率の変化率が2.0%以上5.0%未満
△:発色性向上率の変化率が5.0%以上15.0%未満
×:発色性向上率の変化率が15.0%以上
【0080】
【表6】
【0081】
表6中、括弧内の数値は、上記(1)~(7)の評価において得られた測定値又は算出値である。
実施例1~7のワックス組成物1~7は、上述した脂肪酸エステルA、脂肪酸エステルB及び脂肪酸エステルCを含み、脂肪酸エステルA、B及びCの合計を100質量%としたとき、脂肪酸エステルAの含有量が5~50質量%、脂肪酸エステルBの含有量が20~90質量%、脂肪酸エステルCの含有量が1~50質量%であり、脂肪酸エステルAと、脂肪酸エステルB及び脂肪酸エステルCの合計との質量比が5:95~50:50であり、脂肪酸エステルBと脂肪酸エステルCとの質量比が95:5~50:50であり、脂肪酸エステルA、B及びCの合計100質量部に対する上述した脂肪酸金属塩Dの含有量が0~1質量部であり、すなわち本発明のトナー用ワックス組成物であった。
上記評価の結果によると、実施例1~7のワックス組成物1~7を用いた場合は、耐擦過性、低温定着性及び発色性に優れており、高温高湿条件で保管した際の耐ブロッキング性に優れ、高温高湿条件に晒された後も、耐擦過性、低温定着性及び発色性の悪化が抑制されていた。
一方、比較例1のワックス組成物8は、脂肪酸エステルCを含有しないものであった。比較例1のワックス組成物8を用いた場合は、耐擦過性及び発色性が劣っており、高温高湿条件に晒された後に、耐擦過性、低温定着性及び発色性が悪化した。
比較例2のワックス組成物9は、脂肪酸エステルA、脂肪酸エステルB及び脂肪酸エステルCの合計100質量部に対する脂肪酸金属塩Dの含有量が1質量部超過であった。比較例2のワックス組成物9を用いた場合は、耐擦過性、低温定着性及び発色性が劣っており、高温高湿条件に晒された後に、耐擦過性、低温定着性及び発色性が悪化した。
比較例3のワックス組成物10は、脂肪酸エステルAに用いたアルコールの炭素数が12未満であり、脂肪酸エステルBに用いた脂肪酸の炭素数及び脂肪酸エステルCに用いた脂肪酸の炭素数がいずれも12未満であった。比較例4のワックス組成物11は、脂肪酸エステルAと、脂肪酸エステルB及び脂肪酸エステルCの合計との質量比が60:40であり、脂肪酸エステルAの含有量が60質量%と多く、且つ、脂肪酸エステルBと脂肪酸エステルCとの質量比が40:60であり、脂肪酸エステルBの含有量が16質量%と少なかった。比較例5のワックス組成物12は、脂肪酸エステルAを含まず、且つ、脂肪酸エステルBと脂肪酸エステルCとの質量比が40:60であり、脂肪酸エステルCの含有量が60質量%と多かった。比較例3のワックス組成物10、比較例4のワックス組成物11、又は比較例5のワックス組成物12を用いた場合は、耐擦過性、低温定着性及び発色性が劣っており、高温高湿条件で保管した場合の耐ブロッキング性も劣っており、高温高湿条件に晒された後に、耐擦過性、低温定着性及び発色性が悪化した。