JP2007233366A - 電子写真用樹脂粒子およびトナー - Google Patents

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Abstract

【課題】 定着温度幅や帯電の安定性が十分であり粒径が均一な電子写真用樹脂粒子を提供する。
【解決手段】 樹脂(a)からなる樹脂粒子(A)の水性分散液中に、スチレン(共)重合体(b)の溶剤溶液、又は、スチレンからなるモノマー(b0)若しくはその溶剤溶液が分散され、モノマー(b0)又はその溶剤溶液を用いる場合には、さらに、モノマー(b0)が反応されて、樹脂粒子(A)の水性分散液中で、スチレン(共)重合体(b)からなる樹脂粒子(B)が形成されることにより得られる、樹脂粒子(B)の表面に樹脂粒子(A)が付着されてなる構造の樹脂粒子(C)の水性分散体(X1)から水性媒体が除去されてなる樹脂粒子(C)であり、樹脂粒子(B)を構成するスチレン(共)重合体(b)の重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比(Mw/Mn)が5〜100であり、かつ酸価が0〜30である電子写真用樹脂粒子。
【選択図】 なし

Description

本発明は電子写真、静電記録、静電印刷などに用いられる樹脂粒子およびそれを用いたトナーに関するものである。
粒径が均一で、かつ、電気的特性、熱的特性、化学的安定性等に優れた樹脂粒子として、ポリマー微粒子を分散安定剤として得られた樹脂粒子が知られている(特許文献1参照)。
特開2002−284881号公報
しかしながら、この微粒子を電子写真用トナーとして使用するには定着温度幅や帯電の安定性といった観点から必ずしも十分とは言えなかった。
本発明は従来技術による上記の事情に鑑みてなされたものである。すなわち定着温度幅や帯電の安定性が十分であり粒径が均一な電子写真用樹脂粒子を提供することを目的とする。
すなわち本発明は、樹脂(a)からなる樹脂粒子(A)の水性分散液中に、スチレン(共)重合体(b)の溶剤溶液、又は、スチレンからなるモノマー(b0)若しくはその溶剤溶液が分散され、モノマー(b0)又はその溶剤溶液を用いる場合には、さらに、モノマー(b0)が反応されて、樹脂粒子(A)の水性分散液中で、スチレン(共)重合体(b)からなる樹脂粒子(B)が形成されることにより得られる、樹脂粒子(B)の表面に樹脂粒子(A)が付着されてなる構造の樹脂粒子(C)の水性分散体(X1)から水性媒体が除去されてなる樹脂粒子(C)であり、樹脂粒子(B)を構成するスチレン(共)重合体(b)の重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比(Mw/Mn)が5〜100であり、かつ酸価が0〜30である電子写真用樹脂粒子;上記樹脂粒子(C)の、樹脂粒子(B)の表面に付着された樹脂粒子(A)が被膜化されてなる電子写真用樹脂粒子(C1);上記樹脂粒子(C)の、樹脂粒子(B)の表面に付着された樹脂粒子(A)の少なくとも一部が分離除去および/または溶解除去されてなる電子写真用樹脂粒子(C2);ならびにこれらの電子写真用樹脂粒子と着色剤からなるトナー;である。
本発明の電子写真用樹脂粒子を用いた本発明のトナーは、定着温度幅が広く、帯電の安定性が良好であり、かつ粒径が均一である。
本発明において、樹脂(a)としては、水性分散液を形成しうる樹脂であればいかなる樹脂であっても使用でき、熱可塑性樹脂であっても熱硬化性樹脂であっても良いが、例えばビニル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ケイ素系樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、アニリン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリカーボネート樹脂等が挙げられる。樹脂(a)としては、上記樹脂の2種以上を併用しても差し支えない。このうち好ましいのは、微細球状樹脂粒子の水性分散体が得られやすいという観点からビニル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂およびそれらの併用である。
樹脂(a)のうち、好ましい樹脂、すなわち、ビニル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂およびポリエステル樹脂について説明するが、他の樹脂についても同様にして使用できる。
ビニル樹脂は、ビニルモノマーを単独重合または共重合したポリマーである。重合には、公知の重合触媒等が使用できる。
ビニルモノマーとしては、下記(1)〜(10)等が挙げられる。
(1)ビニル炭化水素:
(1−1)脂肪族ビニル炭化水素:
炭素数2〜12のアルケン(例えばエチレン、プロピレン、ブテン、イソブチレン、ペンテン、ヘプテン、ジイソブチレン、オクテン、ドデセン、オクタデセンおよび炭素数3〜24のα−オレフィン等);炭素数4〜12のアルカジエン(例えばブタジエン、イソプレン、1,4−ペンタジエン、1,6−ヘキサジエン等)。
(1−2)脂環式ビニル炭化水素:
炭素数6〜15のモノ−またはジ−シクロアルケン(例えばシクロヘキセン、ビニルシクロヘキセンおよびエチリデンビシクロヘプテン等)、炭素数5〜12のモノ−またはジ−シクロアルカジエン(例えば、(ジ)シクロペンタジエン等);およびテルペン(例えばピネン、リモネンおよびインデン等)等。
(1−3)芳香族ビニル炭化水素:
スチレン;スチレンのハイドロカルビル(炭素数1〜24の、アルキル、シクロアルキル、アラルキルおよび/またはアルケニル)置換体(例えばα−メチルスチレン、ビニルトルエン、2,4−ジメチルスチレン、エチルスチレン、ブチルスチレン、フェニルスチレン、シクロヘキシルスチレン、ベンジルスチレン、クロチルベンゼン、ジビニルベンゼン等);およびビニルナフタレン等。
(2)カルボキシル基含有ビニルモノマーおよびそれらの塩:
炭素数3〜30の不飽和モノカルボン酸(例えば(メタ)アクリル酸〔アクリル酸および/またはメタクリル酸を表す。以下同様の表現を用いる。〕、クロトン酸、イソクロトン酸および桂皮酸等);炭素数3〜30の不飽和ジカルボン酸またはその無水物(例えば、(無水)マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、(無水)シトラコン酸およびメサコン酸等);および炭素数3〜30の不飽和ジカルボン酸のモノアルキル(炭素数1〜24)エステル(例えば、マレイン酸モノメチルエステル、マレイン酸モノオクタデシルエステル、フマル酸モノエチルエステル、イタコン酸モノブチルエステル、イタコン酸グリコールモ等)等。
カルボキシル基含有ビニルモノマーの塩としては、例えばアルカリ金属塩(ナトリウム塩、カリウム塩等)、アルカリ土類金属塩(カルシウム塩、マグネシウム塩等)、アンモニウム塩、アミン塩もしくは4級アンモニウム塩が挙げられる。アミン塩としては、アミン化合物であれば特に限定されないが、例えば、1級アミン塩(エチルアミン塩、ブチルアミン塩、オクチルアミン塩等)、2級アミン(ジエチルアミン塩、ジブチルアミン塩等)、3級アミン(トリエチルアミン塩、トリブチルアミン塩等)が挙げられる。4級アンモニウム塩としては、テトラエチルアンモニウム塩、トリエチルラウリルアンモニウム塩等)が挙げられる。
カルボキシル基含有ビニルモノマーの塩の具体例としては、アクリル酸ナトリウム、メタクリル酸ナトリウム、マレイン酸モノナトリウム、マレイン酸ジナトリウム、アクリル酸カリウム、メタクリル酸カリウム、マレイン酸モノカリウム、アクリル酸リチウム、アクリル酸セシウム、アクリル酸アンモニウム、アクリル酸カルシウムおよびアクリル酸アルミニウム等が挙げられる。
(3)スルホ基含有ビニルモノマーおよびそれらの塩:
炭素数2〜14のアルケンスルホン酸(例えばビニルスルホン酸、(メタ)アリルスルホン酸およびメチルビニルスルホン酸等);スチレンスルホン酸およびこのアルキル(炭素数2〜24)誘導体(例えばα−メチルスチレンスルホン酸等;炭素数5〜18のスルホ(ヒドロキシ)アルキル−(メタ)アクリレート(例えば、スルホプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−(メタ)アクリロキシプロピルスルホン酸等);炭素数5〜18のスルホ(ヒドロキシ)アルキル(メタ)アクリルアミド(例えば、2−(メタ)アクリロイルアミノ−2,2−ジメチルエタンスルホン酸、2−(メタ)アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸);アルキル(炭素数3〜18)アリルスルホコハク酸(例えば、プロピルアリルスルホコハク酸、ブチルアリルスルホコハク酸);ポリ(n=2〜30)オキシアルキレン(オキシエチレン、オキシプロピレン、オキシブチレン:単独、ランダム、ブロックでもよい)モノ(メタ)アクリレートの硫酸エステル[例えば、ポリ(n=5〜15)オキシエチレンモノメタクリレート硫酸エステル等];下記一般式(3−1)〜(3−3)で表される化合物;およびこれらの塩等が挙げられる。
なお、塩としては、(2)カルボキシル基含有ビニルモノマーおよびそれらの塩で示した対イオン等が用いられる。
O−(AO)nSO3

CH2=CHCH2−OCH2CHCH2O−Ar−R (3−1)

CH=CH−CH3

R−Ar−O−(AO)nSO3H (3−2)

CH2COOR’

HO3SCHCOOCH2CH(OH)CH2OCH2CH=CH2 (3−3)

(式中、Rは炭素数1〜15のアルキル基を表す。Aは炭素数2〜4のアルキレン基を示し、nが複数の場合同一でも異なっていてもよく、異なる場合はランダム、ブロックおよび/またはこれらの混合である。Arはベンゼン環を示し、nは1〜50の整数を示し、R’はフッ素原子で置換されていてもよい炭素数1〜15のアルキル基を示す。)
(4)ホスホノ基含有ビニルモノマーおよびその塩:
(メタ)アクリロイルオキシアルキルリン酸モノエステル(アルキル基の炭素数1〜24)(例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリロイルホスフェートおよびフェニル−2−アクリロイロキシエチルホスフェート等)、(メタ)アクリロイルオキシアルキルホスホン酸(アルキル基の炭素数1〜24)(例えば2−アクリロイルオキシエチルホスホン酸等)。
なお、塩としては、(2)カルボキシル基含有ビニルモノマーおよびそれらの塩で示した対イオン等が用いられる。
(5)ヒドロキシル基含有ビニルモノマー:
ヒドロキシスチレン、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、(メタ)アリルアルコール、クロチルアルコール、イソクロチルアルコール、1−ブテン−3−オール、プロパルギルアルコール、2−ヒドロキシエチルプロペニルエーテル、庶糖アリルエーテル等。
なお、塩としては、(2)カルボキシル基含有ビニルモノマーおよびそれらの塩で示した対イオン等が用いられる。
(6)含窒素ビニルモノマー:
(6−1)アミノ基含有ビニルモノマー:
アミノエチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、t−ブチルアミノエチルメタクリレート、N−アミノエチル(メタ)アクリルアミド、(メタ)アリルアミン、モルホリノエチル(メタ)アクリレート、4ービニルピリジン、2ービニルピリジン、クロチルアミン、N,N−ジメチルアミノスチレン、メチルα−アセトアミノアクリレート、ビニルイミダゾール、N−ビニルピロール、N−ビニルチオピロリドン、N−アリールフェニレンジアミン、アミノカルバゾール、これらの塩等。
(6−2)アミド基含有ビニルモノマー:
(メタ)アクリルアミド、N−メチル(メタ)アクリルアミド、N−ブチルアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、N,N’−メチレン−ビス(メタ)アクリルアミド、桂皮酸アミド、N,N−ジメチルアクリルアミド等。
(6−3)炭素数3〜10のニトリル基含有ビニルモノマー:
(メタ)アクリロニトリル、シアノスチレンおよびシアノアクリレート等。
(6−4)4級アンモニウムカチオンからなる基を含有するビニルモノマー:
ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド等の3級アミノ基含有ビニルモノマーの4級化物(メチルクロライド、ジメチル硫酸、ベンジルクロライド、ジメチルカーボネート等の4級化剤を用いて4級化したもの。例えば、ジメチルジアリルアンモニウムクロライド、トリメチルアリルアンモニウムクロライド等)。
(6−5)炭素数8〜12のニトロ基含有ビニルモノマー:
ニトロスチレン等
(7)炭素数6〜18のエポキシ基含有ビニルモノマー:
グルシジル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、p−ビニルフェニルフェニルオキサイド等。
(8)炭素数2〜16のハロゲン含有ビニルモノマー:
塩化ビニル、臭化ビニル、塩化ビニリデン、アリルクロライド、クロルスチレン、ブロムスチレン、ジクロルスチレン、クロロメチルスチレン、テトラフルオロスチレン、クロロプレン等。
(9)ビニルエステル、ビニル(チオ)エーテル、ビニルケトン、ビニルスルホン:
(9−1)炭素数4〜80のビニルエステル:
酢酸ビニル、ビニルブチレート、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、ジアリルフタレート、ジアリルアジペート、イソプロペニルアセテート、ビニルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、ビニルメトキシアセテート、ビニルベンゾエート、炭素数1〜24(とくに1〜8)のアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレート[メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、ヘプタデシル(メタ)アクリレート等]、ジアルキルフマレート(2個のアルキル基は、炭素数2〜8の、直鎖、分枝鎖もしくは脂環式の基である)、ジアルキルマレエート(2個のアルキル基は、炭素数2〜8の、直鎖、分枝鎖もしくは脂環式の基である)、ポリ(メタ)アリロキシアルカン類[ジアリロキシエタン、トリアリロキシエタン、テトラアリロキシプロパン等]等、ポリアルキレングリコール鎖を有するビニルモノマー[ポリエチレングリコール(分子量300)モノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(分子量500)モノアクリレート、メチルアルコールエチレンオキサイド(以下EOと記載する)10モル付加物(メタ)アクリレート、ラウリルアルコールEO30モル付加物(メタ)アクリレート等]、ポリ(メタ)アクリレート類[多価アルコール類のポリ(メタ)アクリレート:エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,6ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート等]等。
(9−2)炭素数3〜16のビニル(チオ)エーテル:
ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルブチルエーテル、ビニル2−エチルヘキシルエーテル、ビニルフェニルエーテル、ビニル2−メトキシエチルエーテル、メトキシブタジエン、フェノキシスチレン等。
(9−3)炭素数4〜12のビニルケトン(例えばビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルフェニルケトン);
炭素数2〜16のビニルスルホン(例えばジビニルサルファイド、p−ビニルジフェニルサルファイド、ビニルエチルサルファイド、ビニルエチルスルホン、ジビニルスルホンおよびジビニルスルホキサイド等)等。
(9−3)炭素数4〜12のビニルケトン(例えばビニルメチルケトン、ビニルエチルケトンおよびビニルフェニルケトン等):
炭素数2〜16のビニルスルホン(例えばジビニルサルファイド、p−ビニルジフェニルサルファイド、ビニルエチルサルファイド、ビニルエチルスルホン、ジビニルスルホンおよびジビニルスルホキサイド等)等。
(10)その他のビニルモノマー:
イソシアナトエチル(メタ)アクリレート、m−イソプロペニル−α,α−ジメチルベンジルイソシアネート等
ビニル樹脂のうち、ビニルモノマーを共重合したポリマー(ビニルモノマーの共重合体)としては、上記(1)〜(10)の任意のモノマー同士を、2元またはそれ以上の個数で、任意の割合で共重合したポリマーが用いられ、例えばスチレン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、(メタ)アクリル酸−(メタ)アクリル酸エステル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−(無水)マレイン酸共重合体、スチレン−(メタ)アクリル酸共重合体、スチレン−(メタ)アクリル酸−ジビニルベンゼン共重合体、およびスチレン−スチレンスルホン酸−(メタ)アクリル酸エステル共重合体等が挙げられる。
樹脂(a)は、水性分散体中で樹脂粒子(A)を形成することが必要であることから、少なくとも水性樹脂分散体(X1)を形成する条件下(通常5〜90℃)で水に完全に溶解していないことが必要である。そのため、ビニル樹脂が共重合体である場合には、ビニル樹脂を構成する疎水性モノマーと親水性モノマーの比率は、選ばれるモノマーの種類によるが、一般に疎水性モノマーが10%以上であることが好ましく、30%以上であることがより好ましい。疎水性モノマーの比率が、10%未満になるとビニル樹脂が水溶性になりやすく、(C)の粒径均一性が損なわれることがある。なお、上記および以下において、%はとくに断りの無い限り、重量%を意味する。
ここで、親水性モノマーとは、25℃の水100gに100g以上溶解するモノマーをいい、疎水性モノマーとは、それ以外のモノマー(25℃の水100gに100g以上溶解しないモノマー)をいう(以下の樹脂についても同じである。)。
ポリエステル樹脂としては、ポリオールと、ポリカルボン酸またはその酸無水物もしくはその低級アルキルエステルとの重縮合物、および後述の活性水素化合物(m)と環状エステル(n)の開環重合物などが挙げられる。
ポリオールとしては、ジオール(11)および3〜8価またはそれ以上のポリオール(12)が用いられる。
ポリカルボン酸、その酸無水物または低級アルキルエステルとしては、ジカルボン酸(13)、3〜6価またはそれ以上のポリカルボン酸(14)、これらの酸無水物および低級アルキルエステルが用いられる。
ポリオールとポリカルボン酸の比率は、水酸基[OH]とカルボキシル基[COOH]の当量比[OH]/[COOH]として、好ましくは2/1〜1/1、さらに好ましくは1.5/1〜1/1、とくに好ましくは1.3/1〜1.02/1である。
ジオール(11)としては、炭素数2〜30のアルキレングリコール(例えば、エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、オクタンジオール、デカンジオール、ドデカンジオール、テトラデカンジオール、ネオペンチルグリコールおよび2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオールなど);分子量106〜10000のアルキレンエーテルグリコール(例えば、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールおよびポリテトラメチレンエーテルグリコールなど);炭素数6〜24の脂環式ジオール(例えば、1,4−シクロヘキサンジメタノールおよび水素添加ビスフェノールAなど);分子量100〜10000の上記脂環式ジオールのアルキレンオキサイド(以下、AOと記載する)〔EO、プロピレンオキサイド(以下、POと記載する)、ブチレンオキサイド(以下、BOと記載する)など〕付加物(付加モル数2〜100)(例えば、1,4−シクロヘキサンジメタノールのEO10モル付加物等);炭素数15〜30のビスフェノール類(ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールSなど)または炭素数12〜24のポリフェノール(例えば、カテコール、ハイドロキノンおよびレゾルシン等)のAO(EO、PO、BOなど)付加物(付加モル数2〜100)(例えば、ビスフェノールA・EO2〜4モル付加物、ビスフェノールA・PO2〜4モル付加物等);重量平均分子量(GPCによる、以下Mwと略記)100〜5000のポリラクトンジオール(例えば、ポリε−カプロラクトンジオール等);Mw1000〜20000のポリブタジエンジオールなどが挙げられる。
これらのうち、アルキレングリコールおよびビスフェノール類のAO付加物が好ましく、さらに好ましくはビスフェノール類のAO付加物、およびこれとアルキレングリコールとの混合物である。
3〜8価またはそれ以上のポリオール(12)としては、3〜8価またはそれ以上、炭素数3〜8の脂肪族多価アルコール(例えば、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビタンおよびソルビトールなど);炭素数25〜50のトリスフェノール(例えば、トリスフェノールPAなど)のAO(炭素数2〜4)付加物(付加モル数2〜100)(例えば、トリスフェノールPA・EO2〜4モル付加物、トリスフェノールPA・PO2〜4モル付加物等);重合度3〜50のノボラック樹脂(例えば、フェノールノボラックおよびクレゾールノボラックなど)のAO(炭素数2〜4)付加物(付加モル数2〜100)(フェノールノボラックPO2モル付加物、フェノールノボラックEO4モル付加物);炭素数6〜30のポリフェノール(例えば、ピロガロール、フロログルシノールおよび1,2,4−ベンゼントリオール等)のAO(炭素数2〜4)付加物(付加モル数2〜100)(ピロガロールEO4モル付加物);および重合度20〜2000のアクリルポリオール[ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートと他のビニルモノマー(例えばスチレン、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸エステル等との共重合物など]等が挙げられる。
これらのうち、脂肪族多価アルコールおよびノボラック樹脂のAO付加物が好ましく、さらに好ましくはノボラック樹脂のAO付加物である。
ジカルボン酸(13)としては、炭素数4〜32のアルカンジカルボン酸(例えば、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸およびオクタデカンジカルボン酸など);炭素数4〜32のアルケンジカルボン酸(例えば、マレイン酸、フマール酸、シトラコン酸およびメサコン酸など);炭素数8〜40の分岐アルケンジカルボン酸[例えば、ダイマー酸、アルケニルコハク酸(ドデセニルコハク酸、ペンタデセニルコハク酸、オクタデセニルコハク酸など);炭素数12〜40の分岐アルカンジカルボン酸[例えば、アルキルコハク酸(デシルコハク酸、ドデシルコハク酸、オクタデシルコハク酸など);炭素数8〜20の芳香族ジカルボン酸(例えば、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸およびナフタレンジカルボン酸など)などが挙げられる。
これらのうち、アルケンジカルボン酸および芳香族ジカルボン酸が好ましく、さらに好ましくは芳香族ジカルボン酸である。
3〜6価またはそれ以上のポリカルボン酸(14)としては、炭素数9〜20の芳香族ポリカルボン酸(例えば、トリメリット酸およびピロメリット酸など)などが挙げられる。
なお、ジカルボン酸(13)または3〜6価またはそれ以上のポリカルボン酸(14)の酸無水物としては、トリメリット酸無水物、ピロメリット酸無水物等が挙げられる。また、これらの低級アルキルエステルとしては、メチルエステル、エチルエステルおよびイソプロピルエステルなどが挙げられる。
ポリウレタン樹脂としては、ポリイソシアネート(15)と活性水素基含有化合物(D){例えば、水、ジオール(11)、3〜8価またはそれ以上のポリオール(12)、ジカルボン酸(13)、3〜6価またはそれ以上のポリカルボン酸(14)、ポリアミン(16)およびポリチオール(17)等}との重付加物などが挙げられる。
重付加反応には、公知の重付加反応触媒等が使用できる。
ポリイソシアネート(15)としては、炭素数(NCO基中の炭素を除く、以下同様)6〜20の芳香族ポリイソシアネート、炭素数2〜18の脂肪族ポリイソシアネート、炭素数4〜15の脂環式ポリイソシアネート、炭素数8〜15の芳香脂肪族ポリイソシアネートおよびこれらのポリイソシアネートの変性物(ウレタン基、カルボジイミド基、アロファネート基、ウレア基、ビューレット基、ウレトジオン基、ウレトイミン基、イソシアヌレート基、オキサゾリドン基含有変性物など)およびこれらの2種以上の混合物等が用いられる。
芳香族ポリイソシアネートとしては、例えば、1,3−または1,4−フェニレンジイソシアネート、2,4−または2,6−トリレンジイソシアネート(TDI)、粗製TDI、2,4’−または4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、粗製MDI[粗製ジアミノフェニルメタン〔ホルムアルデヒドと芳香族アミン(アニリン)またはその混合物との縮合生成物;ジアミノジフェニルメタンと少量(たとえば5〜20%)の3官能以上のポリアミンとの混合物〕のホスゲン化物:ポリアリルポリイソシアネート(PAPI)]、1,5−ナフチレンジイソシアネート、4,4’,4’’−トリフェニルメタントリイソシアネート、m−またはp−イソシアナトフェニルスルホニルイソシアネートおよびこれらの混合物等が挙げられる。
脂肪族ポリイソシアネートとしては、例えば、エチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、ドデカメチレンジイソシアネート、1,6,11−ウンデカントリイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、2,6−ジイソシアナトメチルカプロエート、ビス(2−イソシアナトエチル)フマレート、ビス(2−イソシアナトエチル)カーボネート、2−イソシアナトエチル−2,6−ジイソシアナトヘキサノエートおよびこれらの混合物等が挙げられる。
脂環式ポリイソシアネートとしては、例えば、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネート(水添MDI)、シクロヘキシレンジイソシアネート、メチルシクロヘキシレンジイソシアネート(水添TDI)、ビス(2−イソシアナトエチル)−4−シクロヘキセン−1,2−ジカルボキシレート、2,5−または2,6−ノルボルナンジイソシアネートおよびこれらの混合物などが挙げられる。
芳香脂肪族ポリイソシアネートとしては、例えば、m−またはp−キシリレンジイソシアネート(XDI)、α,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネート(TMXDI)およびこれらの混合物などが挙げられる。
ポリイソシアネートの変性物には、ウレタン基、カルボジイミド基、アロファネート基、ウレア基、ビューレット基、ウレトジオン基、ウレトイミン基、イソシアヌレート基および/またはオキサゾリドン基を含有する変性物などが用いられ、例えば、変性MDI(ウレタン変性MDI、カルボジイミド変性MDIおよびトリヒドロカルビルホスフェート変性MDIなど)、ウレタン変性TDIおよびこれらの混合物[たとえば変性MDIとウレタン変性TDI(イソシアネート含有プレポリマー)との混合物]等が挙げられる。
これらのうち、芳香族ポリイソシアネート、脂肪族ポリイソシアネートおよび脂環式ポリイソシアネートが好ましく、更に好ましくはTDI、MDI、HDI、水添MDIおよびIPDIである。
ポリアミン(16)としては、炭素数2〜18の脂肪族ポリアミンおよび芳香族ポリアミン(炭素数6〜20)等が使用できる。
炭素数2〜18の脂肪族ポリアミンとしては、〔1〕脂肪族ポリアミン、〔2〕これらのアルキル(炭素数1〜4)またはヒドロキシアルキル(炭素数2〜4)置換体、〔3〕脂環式または複素環含有脂肪族ポリアミンおよび〔4〕芳香環含有脂肪族アミン(炭素数8〜15)等が用いられる。
〔1〕脂肪族ポリアミンとしては、炭素数2〜12のアルキレンジアミン(エチレンジアミン、プロピレンジアミン、トリメチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなど)およびポリアルキレン(炭素数2〜6)ポリアミン〔ジエチレントリアミン、イミノビスプロピルアミン、ビス(ヘキサメチレン)トリアミン、トリエチレンテトラミン、およびペンタエチレンヘキサミン等〕等が挙げられる。
〔2〕これらのアルキル(炭素数1〜4)またはヒドロキシアルキル(炭素数2〜4)置換体としては、ジアルキル(炭素数1〜3)アミノプロピルアミン、トリメチルヘキサメチレンジアミン、アミノエチルエタノールアミン、2,5−ジメチル−2,5−ヘキサメチレンジアミンおよびメチルイミノビスプロピルアミン等が挙げられる。
〔3〕脂環式または複素環含有脂肪族ポリアミンとしては、炭素数4〜15の脂環式ポリアミン{1,3−ジアミノシクロヘキサン、イソホロンジアミン、メンセンジアミン、4,4’−メチレンジシクロヘキサンジアミン(水添メチレンジアニリン)および3,9−ビス(3−アミノプロピル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカン等}および炭素数4〜15の複素環式ポリアミン{ピペラジン、N−アミノエチルピペラジン、1,4−ジアミノエチルピペラジン、1,4ビス(2−アミノ−2−メチルプロピル)ピペラジン等}等が挙げられる。
〔4〕芳香環含有脂肪族アミン(炭素数8〜15)としては、キシリレンジアミンおよびテトラクロル−p−キシリレンジアミン等が挙げられる。
芳香族ポリアミン(炭素数6〜20)としては、〔1〕非置換芳香族ポリアミン、〔2〕核置換アルキル基〔メチル、エチル、n−またはi−プロピルおよびブチル等の炭素数1〜4のアルキル基)を有する芳香族ポリアミン、〔3〕核置換電子吸引基(Cl、Br、IおよびF等のハロゲン;メトキシおよびエトキシ等のアルコキシ基;ニトロ基等)を有する芳香族ポリアミンおよび〔4〕2級アミノ基を有する芳香族ポリアミン等が使用できる。
〔1〕非置換芳香族ポリアミンとしては、1,2−、1,3−または1,4−フェニレンジアミン、2,4’−または4,4’−ジフェニルメタンジアミン、クルードジフェニルメタンジアミン(ポリフェニルポリメチレンポリアミン)、ジアミノジフェニルスルホン、ベンジジン、チオジアニリン、ビス(3,4−ジアミノフェニル)スルホン、2,6−ジアミノピリジン、m−アミノベンジルアミン、トリフェニルメタン−4,4’,4’’−トリアミン、ナフチレンジアミンおよびこれらの混合物等が挙げられる。
〔2〕核置換アルキル基(メチル、エチル、n−またはi−プロピルおよびブチル等の炭素数1〜4のアルキル基)を有する芳香族ポリアミンとしては、例えば、2,4−または2,6−トリレンジアミン、クルードトリレンジアミン、ジエチルトリレンジアミン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチルジフェニルメタン、4,4’−ビス(o−トルイジン)、ジアニシジン、1,3−ジメチル−2,4−ジアミノベンゼンおよびこれらの混合物等が挙げられる。
〔3〕核置換電子吸引基(Cl、Br、IおよびF等のハロゲン;メトキシおよびエトキシ等のアルコキシ基;ニトロ基等)を有する芳香族ポリアミンとしては、例えば、メチレンビス−o−クロロアニリン、4−クロロ−o−フェニレンジアミン、2−クロル−1,4−フェニレンジアミン、3−アミノ−4−クロロアニリン、4−ブロモ−1,3−フェニレンジアミン等が挙げられる。
〔4〕2級アミノ基を有する芳香族ポリアミンとしては、上記〔1〕〜〔3〕の芳香族ポリアミンの−NH2の一部または全部が−NH−R’(R’はアルキル基、例えば、メチルおよびエチル等の炭素数1〜4の低級アルキル基)で置き換ったもの〔例えば、4,4’−ジ(メチルアミノ)ジフェニルメタン、1−メチル−2−メチルアミノ−4−アミノベンゼンなど〕、ポリアミドポリアミン:ジカルボン酸(ダイマー酸など)と過剰の(酸1モル当り2モル以上の)ポリアミン類(上記アルキレンジアミン、ポリアルキレンポリアミンなど)との縮合により得られる低分子量ポリアミドポリアミンなど、ポリエーテルポリアミン:ポリエーテルポリオール(ポリアルキレングリコールなど)のシアノエチル化物の水素化物等が挙げられる。
ポリチオール(17)としては、炭素数2〜24のジチオールおよび3〜6価またはそれ以上、炭素数5〜30のポリチオール等が使用できる。
ジチオールとしては、例えば、エチレンジチオール、1,4−ブタンジチオールおよび1,6−ヘキサンジチオールなどが挙げられる。
ポリチオールとしては、例えば、カプキュア3800(ジャパンエポキシレジン社製)、ポリビニルチオール等が挙げられる。
活性水素基含有化合物(D)のうち、水、ジオール(11)、ポリオール(12)、ジカルボン酸(13)およびポリアミン(16)が好ましく、さらに好ましくは水、ジオール(11)、ポリオール(12)およびポリアミン(16)、特に好ましくはジオール(11)、ポリオール(12)およびポリアミン(16)である。
エポキシ樹脂としては、ポリエポキシド(18)の開環重合物、ポリエポキシド(18)と活性水素基含有化合物(D){水、ポリオール[前記ジオール(11)および3価以上のポリオール(12)]、ジカルボン酸(13)、3〜6価またはそれ以上のポリカルボン酸(14)、ポリアミン(16)、ポリチオール(17)等}との重付加物、またはポリエポキシド(18)とジカルボン酸(13)または3〜6価またはそれ以上のポリカルボン酸(14)の酸無水物との硬化物などが挙げられる。
本発明に用いるポリエポキシド(18)は、分子中に2個以上のエポキシ基を有していれば、特に限定されない。ポリエポキシド(18)として好ましいものは、硬化物の機械的性質の観点から分子中にエポキシ基を2〜6個有するものである。ポリエポキシド(18)のエポキシ当量(エポキシ基1個当たりの分子量)は、通常65〜1000であり、好ましいのは90〜500である。エポキシ当量が1000を超えると、架橋構造がルーズになり硬化物の耐水性、耐薬品性、機械的強度等の物性が悪くなり、一方、エポキシ当量が65未満のものを合成するのは困難である。
ポリエポキシド(18)の例としては、芳香族系ポリエポキシ化合物、複素環系ポリエポキシ化合物、脂環族系ポリエポキシ化合物あるいは脂肪族系ポリエポキシ化合物が挙げられる。
芳香族系ポリエポキシ化合物としては、多価フェノール類のグリシジルエーテル体およびグリシジルエステル体、グリシジル芳香族ポリアミン、並びに、アミノフェノールのグリシジル化物等が挙げられる。
多価フェノールのグリシジルエーテル体としては、ビスフェノールFジグリシジルエーテル、ビスフェノールAジグリシジルエーテル、ビスフェノールBジグリシジルエーテル、ビスフェノールADジグリシジルエーテル、ビスフェノールSジグリシジルエーテル、ハロゲン化ビスフェノールAジグリシジル、レゾルシノールジグリシジルエーテル、ハイドロキノンジグリシジルエーテル、ピロガロールトリグリシジルエーテル、ジヒドロキシビフェニルジグリシジルエーテル、トリス(ヒドロキシフェニル)メタントリグリシジルエーテル、ジナフチルトリオールトリグリシジルエーテル、ビス(ジヒドロキシナフタレン)テトラグリシジルエーテル、フェノールまたはクレゾールノボラック樹脂のグリシジルエーテル体、ビスフェノールA2モルとエピクロロヒドリン3モルの反応から得られるジグリシジルエーテル体、フェノールとグリオキザール、グルタールアルデヒド、またはホルムアルデヒドの縮合反応によって得られるポリフェノールのポリグリシジルエーテル体、およびレゾルシンとアセトンの縮合反応によって得られるポリフェノールのポリグリシジルエーテル体等が挙げられる。
多価フェノールのグリシジルエステル体としては、フタル酸ジグリシジルエステル、イソフタル酸ジグリシジルエステル、テレフタル酸ジグリシジルエステル等が挙げられる。
グリシジル芳香族ポリアミンとしては、N,N−ジグリシジルアニリン、N,N,N’,N’−テトラグリシジルキシリレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラグリシジルジフェニルメタンジアミン等が挙げられる。
さらに、本発明において前記芳香族系として、P−アミノフェノールのトリグリシジルエーテル、トリレンジイソシアネートまたはジフェニルメタンジイソシアネートとグリシドールの付加反応によって得られるジグリシジルウレタン化合物、前記2反応物にポリオールも反応させて得られるグリシジル基含有ポリウレタン(プレ)ポリマーおよびビスフェノールAのAO(EOまたはPO)付加物のジグリシジルエーテル体も含む。
複素環系ポリエポキシ化合物としては、トリスグリシジルメラミンが挙げられる;
脂環族系ポリエポキシ化合物としては、ビニルシクロヘキセンジオキシド、リモネンジオキシド、ジシクロペンタジエンジオキシド、ビス(2,3−エポキシシクロペンチル)エーテル、エチレングリコールビスエポキシジシクロペンチルエール、およびビス(3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキシルメチル)ブチルアミン、ダイマー酸ジグリシジルエステル等が挙げられる。また、脂環族系としては、前記芳香族系ポリエポキシド化合物の核水添化物も含む;
脂肪族系ポリエポキシ化合物としては、多価脂肪族アルコールのポリグリシジルエーテル体、多価脂肪酸のポリグリシジルエステル体、およびグリシジル脂肪族アミンが挙げられる。
多価脂肪族アルコールのポリグリシジルエーテル体としては、エチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、テトラメチレングリコールジグリシジルエーテル、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリテトラメチレングリコールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、グリセロールポリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル、ソルビトールポリグリシジルエーテルおよびポリグリセロールンポリグリシジルエーテル等が挙げられる。
多価脂肪酸のポリグリシジルエステル体としては、ジグリシジルオキサレート、ジグリシジルマレート、ジグリシジルスクシネート、ジグリシジルグルタレート、ジグリシジルアジペート、ジグリシジルピメレート等が挙げられる。
グリシジル脂肪族アミンとしては、N,N,N’,N’−テトラグリシジルヘキサメチレンジアミンが挙げられる。
また、本発明において脂肪族系としては、ジグリシジルエーテル、グリシジル(メタ)アクリレートの(共)重合体も含む。
これらのうち、好ましいのは、脂肪族系ポリエポキシ化合物および芳香族系ポリエポキシ化合物である。本発明のポリエポキシドは、2種以上併用しても差し支えない。
本発明においては、樹脂(a)からなる樹脂粒子(A)の水性分散液中に、スチレン(共)重合体(b)の溶剤溶液又はスチレンからなるモノマー(b0)若しくはその溶剤溶液を分散させて、必要によりモノマー(b0)の反応を行い、樹脂粒子(B)が形成される際に、樹脂粒子(A)を樹脂粒子(B)の表面に吸着させることで、樹脂粒子(B)同士あるいは樹脂粒子(C)同士が合一するのを防ぎ、また、高剪断条件下で樹脂粒子(C)が分裂され難くする。これにより、樹脂粒子(C)の粒径を一定の値に収斂させ、粒径の均一性を高める効果を発揮する。そのため、樹脂粒子(A)は、分散する際の温度において、剪断により破壊されない程度の強度を有すること、水に溶解したり、膨潤したりしにくいこと、スチレン(共)重合体(b)の溶剤溶液又は樹脂(b)のモノマー(b0)若しくはその溶剤溶液に溶解したり、膨潤したりしにくいことが好ましい特性としてあげられる。
なお、本発明において、スチレン(共)重合体とは、スチレンの単独重合体、および/または、スチレンと他のビニルモノマーとの共重合体を意味する。
樹脂(a)のガラス転移点(Tg)は、樹脂粒子(C)の粒径均一性、粉体流動性、保存時の耐熱性、耐ストレス性の観点から、通常0℃〜300℃、好ましくは20℃〜250℃、より好ましくは50℃〜200℃である。水性分散液(X1)を作成する温度よりTgが低いと、合一を防止したり、分裂を防止したりする効果が小さくなり、粒径の均一性を高める効果が小さくなる。なお、本発明におけるTgは、DSC測定から求められる値である。
硬さの規格であるショアD硬度において、樹脂粒子(A)の硬さは通常30以上、特に45〜100の範囲であるのが好ましい。また、水中、溶剤中に一定時間浸漬した場合における硬度も上記範囲にあるのが好ましい。
樹脂粒子(A)が水や分散時に用いる溶剤に対して、溶解したり、膨潤したりするのを低減する観点から、樹脂(a)の分子量、SP値(SP値の計算方法はPolymer Engineering and Science,Feburuary,1974,Vol.14,No.2 P.147〜154による)、結晶性、架橋点間分子量等を適宜調整するのが好ましい。
樹脂(a)の数平均分子量(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)にて測定、以下Mnと略記)は、通常200〜500万、好ましくは2,000〜500,000、SP値は、好ましくは7〜18、さらに好ましくは8〜14である。樹脂(a)の融点(DSCにて測定)は、好ましくは50℃以上、さらに好ましくは80℃以上である。また、樹脂粒子(C)の、耐熱性、耐水性、耐薬品性、粒径の均一性等を向上させたい場合には、樹脂(a)に架橋構造を導入させても良い。かかる架橋構造は、共有結合性、配位結合性、イオン結合性、水素結合性等、いずれの架橋形態であってもよい。(a)に架橋構造を導入する場合の架橋点間分子量は、好ましくは30以上、さらに好ましくは50以上である。
一方、樹脂粒子(B)の表面の樹脂粒子(A)の少なくとも一部が分離除去および/または溶解除去されて得られる樹脂粒子(C2)を形成させたい場合は、架橋構造を導入しない方が好ましい。
上記および以下において、(a)及び(b)の分子量はGPCを使用して以下の条件で測定される。
装置(一例) :東ソー製 HLC−8120
カラム(一例):TSKgelGMH 2本(東ソー製)
測定温度 :40℃
試料溶液 :0.25%のTHF溶液
溶液注入量 :100μl
検出装置 :屈折率検出器
標準物質 :東ソー製 標準ポリスチレン(TSKstandard POLYSTYRENE)12点(Mw 500 1050 2800 5970 9100 18100 37900 96400 190000 355000 1090000 2890000)
樹脂(a)を樹脂粒子(A)の水性分散液にする方法は、特に限定されないが、以下の〔1〕〜〔8〕が挙げられる。
〔1〕ビニル樹脂の場合において、モノマーを出発原料として、懸濁重合法、乳化重合法、シード重合法または分散重合法等の重合反応により、直接、樹脂粒子(A)の水性分散液(W)を製造する方法
〔2〕ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂等の重付加あるいは縮合系樹脂の場合において、前駆体(モノマー、オリゴマー等)またはその溶剤溶液を適当な分散剤存在下で水性媒体中に分散させ、その後に加熱したり、硬化剤を加えたりして硬化させて樹脂粒子(A)の水性樹脂分散体を製造する方法
〔3〕ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂等の重付加あるいは縮合系樹脂の場合において、前駆体(モノマー、オリゴマー等)またはその溶剤溶液(液体であることが好ましい。加熱により液状化してもよい)中に適当な乳化剤を溶解させた後、水を加えて転相乳化する方法
〔4〕あらかじめ重合反応(付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等いずれの重合反応様式であってもよい)により作成した樹脂を機械回転式またはジェット式等の微粉砕機を用いて粉砕し、次いで、分球するすることによって樹脂粒子を得た後、適当な分散剤存在下で水中に分散させる方法
〔5〕あらかじめ重合反応(付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等いずれの重合反応様式であってもよい)により作成した樹脂を溶剤に溶解した樹脂溶液を霧状に噴霧することにより樹脂粒子を得た後、該樹脂粒子を適当な分散剤存在下で水中に分散させる方法
〔6〕あらかじめ重合反応(付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等いずれの重合反応様式であってもよい)により作成した樹脂を溶剤に溶解した樹脂溶液に貧溶剤を添加するか、またはあらかじめ溶剤に加熱溶解した樹脂溶液を冷却することにより樹脂粒子を析出させ、次いで、溶剤を除去して樹脂粒子を得た後、該樹脂粒子を適当な分散剤存在下で水中に分散させる方法
〔7〕あらかじめ重合反応(付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等いずれの重合反応様式であってもよい)により作成した樹脂を溶剤に溶解した樹脂溶液を、適当な分散剤存在下で水性媒体中に分散させ、これを加熱または減圧等によって溶剤を除去する方法
〔8〕あらかじめ重合反応(付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等いずれの重合反応様式であってもよい)により作成した樹脂を溶剤に溶解した樹脂溶液中に適当な乳化剤を溶解させた後、水を加えて転相乳化する方法
上記〔1〕〜〔8〕の方法において、併用する乳化剤または分散剤としては、公知の界面活性剤(S)、水溶性ポリマー(T)等を用いることができる。また、乳化または分散の助剤として有機溶剤(U)、可塑剤(V)等を併用することができる。
界面活性剤(S)としては、アニオン界面活性剤(S−1)、カチオン界面活性剤(S−2)、両性界面活性剤(S−3)、非イオン界面活性剤(S−4)などが挙げられる。界面活性剤(S)は2種以上の界面活性剤を併用したものであってもよい。
アニオン界面活性剤(S−1)としては、カルボン酸またはその塩、硫酸エステル塩、カルボキシメチル化物の塩、スルホン酸塩およびリン酸エステル塩が挙げられる。
カルボン酸またはその塩としては、炭素数8〜22の飽和または不飽和脂肪酸またはその塩が挙げられ、具体的にはカプリン酸,ラウリン酸,ミリスチン酸,パルミチン酸,ステアリン酸,アラキジン酸,ベヘン酸,オレイン酸,リノール酸,リシノール酸およびヤシ油,パーム核油,米ぬか油,牛脂などをケン化して得られる高級脂肪酸の混合物があげられる。塩としてはそれらのナトリウム,カリウム,アンモニウム,アルカノールアミンなどの塩があげられる。
硫酸エステル塩としては、高級アルコール硫酸エステル塩(炭素数8〜18の脂肪族アルコールの硫酸エステル塩)、高級アルキルエーテル硫酸エステル塩(炭素数8〜18の脂肪族アルコールのEO1〜10モル付加物の硫酸エステル塩)、硫酸化油(天然の不飽和油脂または不飽和のロウをそのまま硫酸化して中和したもの)、硫酸化脂肪酸エステル(不飽和脂肪酸の低級アルコールエステルを硫酸化して中和したもの)および硫酸化オレフィン(炭素数12〜18のオレフィンを硫酸化して中和したもの)が挙げられる。塩としては、ナトリウム塩,カリウム塩,アンモニウム塩,アルカノールアミン塩が挙げられる。
高級アルコール硫酸エステル塩の具体例としては、オクチルアルコール硫酸エステル塩,デシルアルコール硫酸エステル塩,ラウリルアルコール硫酸エステル塩,ステアリルアルコール硫酸エステル塩,チーグラー触媒を用いて合成されたアルコール(例えば、ALFOL 1214:CONDEA社製)の硫酸エステル塩,オキソ法で合成されたアルコール(たとえばドバノール23,25,45:三菱油化製,トリデカノール:協和発酵製,オキソコール1213,1215,1415:日産化学製,ダイヤドール115−L,115H,135:三菱化成製)の硫酸エステル塩;高級アルキルエーテル硫酸エステル塩の具体例としては、ラウリルアルコールEO2モル付加物硫酸エステル塩,オクチルアルコールEO3モル付加物硫酸エステル塩;硫酸化油の具体例としては、ヒマシ油,オリーブ油,ナタネ油,牛脂などの硫酸化物のナトリウム,カリウム,アンモニウム,アルカノールアミン塩硫酸化脂肪酸エステルの具体例としては、オレイン酸ブチル,リシノレイン酸ブチルなどの硫酸化物のナトリウム,カリウム,アンモニウム,アルカノールアミン塩;硫酸化オレフィンの具体例としては、ティーポール(シェル社製)が挙げられる。
カルボキシメチル化物の塩としては、炭素数8〜16の脂肪族アルコールのカルボキシメチル化物の塩および炭素数8〜16の脂肪族アルコールのEO1〜10モル付加物のカルボキシメチル化物の塩が挙げられる。
脂肪族アルコールのカルボキシメチル化物の塩の具体例としては、オクチルアルコールカルボキシメチル化ナトリウム塩,ラウリルアルコールカルボキシメチル化ナトリウム塩,トリデカノールカルボキシメチル化ナトリウム塩,;脂肪族アルコールのEO1〜10モル付加物のカルボキシメチル化物の塩の具体例としては、オクチルアルコールEO3モル付加物カルボキシメチル化ナトリウム塩,ラウリルアルコールEO4モル付加物カルボキシメチル化ナトリウム塩,ドバノール23EO3モル付加物カルボキシメチル化ナトリウム塩などが挙げられる。
スルホン酸塩としては、(d1)アルキルベンゼンスルホン酸塩,(d2)アルキルナフタレンスルホン酸塩,(d3)スルホコハク酸ジエステル型,(d4)α−オレフィンスルホン酸塩,(d5)イゲポンT型、(d6)その他芳香環含有化合物のスルホン酸塩が挙げられる。
アルキルベンゼンスルホン酸塩の具体例としては、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム塩;アルキルナフタレンスルホン酸塩の具体例としては、ドデシルナフタレンスルホン酸ナトリウム塩;スルホコハク酸ジエステル型の具体例としては、スルホコハク酸ジ−2−エチルヘキシルエステルナトリウム塩などが挙げられる。芳香環含有化合物のスルホン酸塩としては、アルキル化ジフェニルエーテルのモノまたはジスルホン酸塩、スチレン化フェノールスルホン酸塩などが挙げられる。
リン酸エステル塩としては、(e1)高級アルコールリン酸エステル塩および(e2)高級アルコールEO付加物リン酸エステル塩が挙げられる。
高級アルコールリン酸エステル塩の具体例としては、ラウリルアルコールリン酸モノエステルジナトリウム塩,ラウリルアルコールリン酸ジエステルナトリウム塩;高級アルコールEO付加物リン酸エステル塩の具体例としては、オレイルアルコールEO5モル付加物リン酸モノエステルジナトリウム塩が挙げられる。
カチオン界面活性剤(S−2)としては、第4級アンモニウム塩型、アミン塩型などが挙げられる。
第4級アンモニウム塩型としては、3級アミン類と4級化剤(メチルクロライド、メチルブロマイド、エチルクロライド、ベンジルクロライド、ジメチル硫酸などのアルキル化剤;EOなど)との反応で得られ、例えば、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド、ジデシルジメチルアンモニウムクロライド、ジオクチルジメチルアンモニウムブロマイド、ステアリルトリメチルアンモニウムブロマイド、ラウリルジメチルベンジルアンモニウムクロライド(塩化ベンザルコニウム)、セチルピリジニウムクロライド、ポリオキシエチレントリメチルアンモニウムクロライド、ステアラミドエチルジエチルメチルアンモニウムメトサルフェートなどが挙げられる。
アミン塩型としては、1〜3級アミン類を無機酸(塩酸、硝酸、硫酸、ヨウ化水素酸など)または有機酸(酢酸、ギ酸、蓚酸、乳酸、グルコン酸、アジピン酸、アルキル燐酸など)で中和することにより得られる。
例えば、第1級アミン塩型のものとしては、脂肪族高級アミン(ラウリルアミン、ステアリルアミン、セチルアミン、硬化牛脂アミン、ロジンアミンなどの高級アミン)の無機酸塩または有機酸塩;低級アミン類の高級脂肪酸(ステアリン酸、オレイン酸など)塩などが挙げられる。
第2級アミン塩型のものとしては、例えば脂肪族アミンのEO付加物などの無機酸塩または有機酸塩が挙げられる。
また、第3級アミン塩型のものとしては、例えば、脂肪族アミン(トリエチルアミン、エチルジメチルアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミンなど)、脂肪族アミンのEO(2モル以上)付加物、脂環式アミン(N−メチルピロリジン、N−メチルピペリジン、N−メチルヘキサメチレンイミン、N−メチルモルホリン、1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)−7−ウンデセンなど)、含窒素ヘテロ環芳香族アミン(4−ジメチルアミノピリジン、N−メチルイミダゾール、4,4’−ジピリジルなど)の無機酸塩または有機酸塩;トリエタノールアミンモノステアレート、ステアラミドエチルジエチルメチルエタノールアミンなどの3級アミン類の無機酸塩または有機酸塩などが挙げられる。
本発明で用いる両性界面活性剤(S−3)としては、カルボン酸塩型両性界面活性剤、硫酸エステル塩型両性界面活性剤、スルホン酸塩型両性界面活性剤、リン酸エステル塩型両性界面活性剤などが挙げられ、カルボン酸塩型両性界面活性剤は、さらにアミノ酸型両性界面活性剤とベタイン型両性界面活性剤が挙げられる。
カルボン酸塩型両性界面活性剤は、アミノ酸型両性界面活性剤、ベタイン型両性界面活性剤、イミダゾリン型両性界面活性剤などが挙げられ、これらのうち、アミノ酸型両性界面活性剤は、分子内にアミノ基とカルボキシル基を持っている両性界面活性剤で、例えば、下記一般式で示される化合物が挙げられる。
[R−NH−(CH2)n−COO]mM
[式中、Rは1価の炭化水素基;nは通常1または2;mは1または2;Mは水素原子、アルカリ金属原子、アルカリ土類金属原子、アンモニウムカチオン、アミンカチオン、アルカノールアミンカチオンなどである。]
具体的には、例えば、アルキルアミノプロピオン酸型両性界面活性剤(ステアリルアミノプロピオン酸ナトリウム、ラウリルアミノプロピオン酸ナトリウムなど);アルキルアミノ酢酸型両性界面活性剤(ラウリルアミノ酢酸ナトリウムなど)などが挙げられる。
ベタイン型両性界面活性剤は、分子内に第4級アンモニウム塩型のカチオン部分とカルボン酸型のアニオン部分を持っている両性界面活性剤で、例えば、下記一般式で示されるアルキルジメチルベタイン(ステアリルジメチルアミノ酢酸ベタイン、ラウリルジメチルアミノ酢酸ベタインなど)、アミドベタイン(ヤシ油脂肪酸アミドプロピルベタインなど)、アルキルジヒドロキシアルキルベタイン(ラウリルジヒドロキシエチルベタインなど)などが挙げられる。
さらに、イミダゾリン型両性界面活性剤としては、例えば、2−ウンデシル−N−カルボキシメチル−N−ヒドロキシエチルイミダゾリニウムベタインなどが挙げられる。
その他の両性界面活性剤としては、例えば、ナトリウムラウロイルグリシン、ナトリウムラウリルジアミノエチルグリシン、ラウリルジアミノエチルグリシン塩酸塩、ジオクチルジアミノエチルグリシン塩酸塩などのグリシン型両性界面活性剤;ペンタデシルスルフォタウリンなどのスルフォベタイン型両性界面活性剤などが挙げられる。
非イオン界面活性剤(S−4)としては、AO付加型非イオン界面活性剤および多価アルコ−ル型非イオン界面活性剤などが挙げられる。
AO付加型非イオン界面活性剤は、高級アルコ−ル、高級脂肪酸またはアルキルアミン等に直接AOを付加させるか、グリコ−ル類にAOを付加させて得られるポリアルキレングリコ−ル類に高級脂肪酸などを反応させるか、あるいは多価アルコ−ルに高級脂肪酸を反応して得られたエステル化物にAOを付加させるか、高級脂肪酸アミドにAOを付加させることにより得られる。
AOとしては、たとえばEO、POおよびBOが挙げられる。
これらのうち好ましいものは、EOおよびEOとPOのランダムまたはブロック付加物である。
AOの付加モル数としては10〜50モルが好ましく、該AOのうち50〜100%がEOであるものが好ましい。
AO付加型非イオン界面活性剤の具体例としては、オキシアルキレンアルキルエ−テル(例えば、オクチルアルコールEO付加物、ラウリルアルコールEO付加物、ステアリルアルコールEO付加物、オレイルアルコールEO付加物、ラウリルアルコールEO・POブロック付加物など); ポリオキシアルキレン高級脂肪酸エステル(例えば、ステアリル酸EO付加物、ラウリル酸EO付加物など);
ポリオキシアルキレン多価アルコ−ル高級脂肪酸エステル(例えば、ポリエチレングリコールのラウリン酸ジエステル、ポリエチレングリコールのオレイン酸ジエステル、ポリエチレングリコールのステアリン酸ジエステルなど);
ポリオキシアルキレンアルキルフェニルエ−テル(例えば、ノニルフェノールEO付加物、ノニルフェノールEO・POブロック付加物、オクチルフェノールEO付加物、ビスフェノールA・EO付加物、ジノニルフェノールEO付加物、スチレン化フェノールEO付加物など);ポリオキシアルキレンアルキルアミノエ−テルおよび(例えば、ラウリルアミンEO付加物,ステアリルアミンEO付加物など);ポリオキシアルキレンアルキルアルカノ−ルアミド(例えば、ヒドロキシエチルラウリン酸アミドのEO付加物、ヒドロキシプロピルオレイン酸アミドのEO付加物、ジヒドロキシエチルラウリン酸アミドのEO付加物など)が挙げられる。
多価アルコ−ル型非イオン界面活性剤としては、多価アルコール脂肪酸エステル、多価アルコール脂肪酸エステルAO付加物、多価アルコールアルキルエーテル、多価アルコールアルキルエーテルAO付加物が挙げられる。
多価アルコール脂肪酸エステルの具体例としては、ペンタエリスリトールモノラウレート、ペンタエリスリトールモノオレート、ソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタンモノラウレート、ソルビタンジラウレート、ソルビタンジオレート、ショ糖モノステアレートなどが挙げられる。
多価アルコール脂肪酸エステルAO付加物の具体例としては、エチレングリコールモノオレートEO付加物、エチレングリコールモノステアレートEO付加物、トリメチロールプロパンモノステアレートEO・POランダム付加物、ソルビタンモノラウレートEO付加物、ソルビタンモノステアレートEO付加物、ソルビタンジステアレートEO付加物、ソルビタンジラウレートEO・POランダム付加物などが挙げられる。
多価アルコールアルキルエーテルの具体例としては、ペンタエリスリトールモノブチルエーテル、ペンタエリスリトールモノラウリルエーテル、ソルビタンモノメチルエーテル、ソルビタンモノステアリルエーテル、メチルグリコシド、ラウリルグリコシドなどが挙げられる。
多価アルコールアルキルエーテルAO付加物の具体例としては、ソルビタンモノステアリルエーテルEO付加物、メチルグリコシドEO・POランダム付加物、ラウリルグリコシドEO付加物、ステアリルグリコシドEO・POランダム付加物などが挙げられる。
水溶性ポリマー(T)としては、セルロース系化合物(例えば、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースおよびそれらのケン化物など)、ゼラチン、デンプン、デキストリン、アラビアゴム、キチン、キトサン、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール、ポリエチレンイミン、ポリアクリルアミド、アクリル酸(塩)含有ポリマー(ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリル酸カリウム、ポリアクリル酸アンモニウム、ポリアクリル酸の水酸化ナトリウム部分中和物、アクリル酸ナトリウム−アクリル酸エステル共重合体)、スチレン−無水マレイン酸共重合体の水酸化ナトリウム(部分)中和物、水溶性ポリウレタン(ポリエチレングリコール、ポリカプロラクトンジオール等とポリイソシアネートの反応生成物等)などが挙げられる。
本発明に用いる有機溶剤(U)は、乳化分散の際に必要に応じて、水性分散液を形成する水性媒体中に加えても、被乳化分散体中[スチレン(共)重合体(b)もしくはスチレンからなるモノマー(b0)を含む油相中]に加えてもよい。その添加量は水性媒体中に加える場合は、好ましくは0〜30%、より好ましくは0〜25%、特に好ましくは1〜20%であり、被乳化分散媒体中に加える場合は、好ましくは0〜80%。、より好ましくは0〜70%であり、特に好ましくは1〜60%である。
(U)の具体例としては、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、テトラリン等の芳香族炭化水素系溶剤;n−ヘキサン、n−ヘプタン、ミネラルスピリット、シクロヘキサン等のの脂肪族または脂環式炭化水素系溶剤;塩化メチル、臭化メチル、ヨウ化メチル、メチレンジクロライド、四塩化炭素、トリクロロエチレン、パークロロエチレンなどのハロゲン系溶剤;酢酸エチル、酢酸ブチル、メトキシブチルアセテート、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテートなどのエステル系またはエステルエーテル系溶剤;ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、プロピレングリコールモノメチルエーテルなどのエーテル系溶剤;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジ−n−ブチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン系溶剤;メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、イソブタノール、t−ブタノール、2−エチルヘキシルアルコール、ベンジルアルコールなどのアルコール系溶剤;ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなどのアミド系溶剤;ジメチルスルホキシドなどのスルホキシド系溶剤、N−メチルピロリドンなどの複素環式化合物系溶剤、ならびにこれらの2種以上の混合溶剤が挙げられる。水性媒体中に加える溶剤として用いる場合は、(U)としては水に対する溶解度が0〜40%の溶剤が好ましく、さらに好ましくは1〜25%である。このような溶解度を有する溶剤の具体例としては、酢酸エチル、酢酸ブチル、メチルエチルケトン、およびメチルイソブチルケトン等が挙げられる。
可塑剤(V)は、乳化分散の際に必要に応じて水性媒体中に加えても、被乳化分散体中[樹脂(b)を含む油相中]に加えても良い。可塑剤(V)としては、何ら限定されず、以下のものが例示される。
(V1)フタル酸エステル[フタル酸ジブチル、フタル酸ジオクチル、フタル酸ブチルベンジル、フタル酸ジイソデシル等];
(V2)脂肪族2塩基酸エステル[アジピン酸ジ−2−エチルヘキシル、セバシン酸−2−エチルヘキシル等];
(V3)トリメリット酸エステル[トリメリット酸トリ−2−エチルヘキシル、トリメリット酸トリオクチル等];
(V4)燐酸エステル[リン酸トリエチル、リン酸トリ−2−エチルヘキシル、リン酸トリクレジール等];
(V5)脂肪酸エステル[オレイン酸ブチル等];
(V6)およびこれらの2種以上の混合物が挙げられる。
樹脂粒子(A)の粒径は、通常、樹脂粒子(B)の粒径よりも小さくなり、粒径均一性の観点から、粒径比[(A)の体積平均粒径/(B)の体積平均粒径]の値が0.001〜0.3の範囲であるのが好ましい。粒径比はさらに好ましくは0.003〜0.25である。かかる粒径比が0.3より大きいと、(A)が(B)の表面に効率よく吸着しないため、得られる(C)の粒度分布が広くなる傾向がある。
樹脂粒子(A)の体積平均粒径は、好ましくは0.005〜3μm、特に好ましくは0.05〜2μmである。なお、体積平均粒径は、レーザー式粒度分布測定装置LA−920(堀場製作所製)、マルチサイザーIII(コールター社製)、光学系としてレーザードップラー法を用いるELS−800(大塚電子社製)などで測定できる。
本発明において、樹脂粒子(B)を構成するスチレン(共)重合体として、2種以上の(共)重合体を併用してもよい。
本発明におけるスチレン(共)重合体(b)に、必要によりスチレンと共に使用されるビニルモノマーとしては、樹脂(a)に使用されるものと同様のものが挙げられる。
このうち、好ましいモノマーとしては、(2)カルボキシル基含有ビニルモノマー〔とくに(メタ)アクリル酸〕、(9−1)ビニルエステル〔とくに炭素数1〜24のアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレート、およびポリ(メタ)アクリレート類〕、および(1−3)のうちスチレン以外の芳香族ビニル炭化水素が挙げられる。
これらのモノマーの好ましい重量比〔(B)を構成する全てのスチレン(共)重合体の構成ビニルモノマーの合計を100とする〕は、帯電特性の点から、スチレン:ビニルエステル:カルボキシル基含有ビニルモノマー:これら以外の他のビニルモノマー(スチレン以外の芳香族ビニル炭化水素など)=(60〜100):(0〜40):(0〜10):(0〜20)であり、さらに好ましい重量比は、スチレン:ビニルエステル:カルボキシル基含有ビニルモノマー:他のビニルモノマー=(64〜96):(1〜35):(1〜5):(0〜10)である。
樹脂(b)の重量平均分子量(Mw)は、好ましくは1万〜100万、さらに好ましくは2万〜80万、特に好ましくは3万〜40万である。樹脂(b)の数平均分子量(Mn)は、好ましくは2000〜20万、さらに好ましくは2000〜16万、特に好ましくは2200〜1万である。
樹脂(b)の分子量は単にMwやMnが大きかったり、小さかったりするだけではトナーの低温定着性と耐ホットオフセット性の両立ができない。この観点から樹脂(b)の重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)が大きいことが必要であり、通常5〜100、好ましくは6〜90である。Mw/Mnは分子量の異なる2種類以上の樹脂を混合したり、重合条件(モノマー種、温度、開始剤、溶剤等)を適宜選択することで調整することができる。重合条件によりMw/Mnをより大きくする方法として一例を示すと、(ア)多官能モノマーを添加する、(イ)重合温度を低温から高温に上げていく、(ウ)重合初期に開始剤量を少なくしておき、重合中期以降に開始剤量を多くする、(エ)重合初期の溶剤量を少なくしておき、重合中期以降に溶剤量を増やす、などの方法がある。
帯電安定性の観点から樹脂(b)の酸価は、通常0〜30,好ましくは1〜28である。酸価はカルボキシル基含有ビニルモノマーなどの酸性モノマーの比率で調整できる。
上記および以下において、酸価はJIS K0070に規定の方法で測定される(電位差滴定法)。
定着特性と保存安定性の観点から樹脂(b)のTgは好ましくは40〜80℃、さらに好ましくは45〜70℃である。
本発明においては、樹脂(a)からなる樹脂粒子(A)の水性分散液中に、樹脂(b)の溶剤溶液を分散させて、樹脂粒子(A)の水性分散液中で、樹脂(b)からなる樹脂粒子(B)を形成させることにより、樹脂粒子(B)の表面に樹脂粒子(A)が付着されてなる構造の樹脂粒子(C)の水性分散体(X1)を得る。
または、樹脂(a)からなる樹脂粒子(A)の水性分散液中に、スチレンからなるモノマー(b0)又はその溶剤溶液を分散させて、さらに、モノマー(b0)を反応させて、樹脂粒子(A)の水性分散液中で、樹脂(b)からなる樹脂粒子(B)を形成させることにより、樹脂粒子(B)の表面に樹脂粒子(A)が付着されてなる構造の樹脂粒子(C)の水性分散体(X1)を得る。なお、樹脂(b)の溶剤溶液とモノマー(b0)の溶剤溶液とを併用してもよい。
樹脂(b)の溶剤溶液、又は、モノマー(b0)若しくはその溶剤溶液を分散させる場合には、分散装置を用いることができる。
本発明で使用する分散装置は、一般に乳化機、分散機として市販されているものであれば特に限定されず、例えば、ホモジナイザー(IKA社製)、ポリトロン(キネマティカ社製)、TKオートホモミキサー(特殊機化工業社製)等のバッチ式乳化機、エバラマイルダー(荏原製作所社製)、TKフィルミックス、TKパイプラインホモミキサー(特殊機化工業社製)、コロイドミル(神鋼パンテック社製)、スラッシャー、トリゴナル湿式微粉砕機(三井三池化工機社製)、キャピトロン(ユーロテック社製)、ファインフローミル(太平洋機工社製)等の連続式乳化機、マイクロフルイダイザー(みずほ工業社製)、ナノマイザー(ナノマイザー社製)、APVガウリン(ガウリン社製)等の高圧乳化機、膜乳化機(冷化工業社製)等の膜乳化機、バイブロミキサー(冷化工業社製)等の振動式乳化機、超音波ホモジナイザー(ブランソン社製)等の超音波乳化機等が挙げられる。このうち粒径の均一化の観点で好ましいものは、APVガウリン、ホモジナイザー、TKオートホモミキサー、エバラマイルダー、TKフィルミックス、TKパイプラインホモミキサーが挙げられる。
樹脂(b)の溶剤溶液、又は、モノマー(b0)若しくはその溶剤溶液の粘度は、粒径均一性の観点から通常10〜5万mPa・s(B型粘度計で測定)、好ましくは100〜1万mPa・scPである。
分散時の温度としては、通常、0〜150℃(加圧下)、好ましくは5〜98℃である。分散体の粘度が高い場合は、高温にして粘度を上記好ましい範囲まで低下させて、乳化分散を行うのが好ましい。
樹脂(b)の溶剤溶液及びモノマー(b0)の溶剤溶液に用いる溶剤は、樹脂(b)を常温若しくは加熱下で溶解しうる溶剤であれば特に限定されず、具体的には、有機溶剤(U)と同様のものが例示される。好ましいものは樹脂(b)の種類によって異なるが、(b)とのSP値差が3以下であるのが好適である。また、樹脂粒子(C)の粒径均一性の観点からは、樹脂(b)を溶解させるが、樹脂(a)からなる樹脂粒子(A)を溶解・膨潤させにくい溶剤が好ましい。
モノマー(b0)を反応させて樹脂(b)にする方法としては、例えば、油溶性開始剤、モノマー類および必要により有機溶剤(U)からなる油相を水溶性ポリマー(T)存在下、水中に分散懸濁させ、加熱によりラジカル重合反応を行わせる方法(いわゆる懸濁重合法)、モノマー類および必要により有機溶剤(U)からなる油相を乳化剤(界面活性剤(S)と同様のものが例示される)、水溶性開始剤を含む樹脂粒子(A)の水性分散液中に乳化させ、加熱によりラジカル重合反応を行わせる方法(いわゆる乳化重合法)等が挙げられる。
上記油溶性又は水溶性開始剤としては、パーオキサイド系重合開始剤(I)、アゾ系重合開始剤(II)等が挙げられる。また、パーオキサイド系重合開始剤(I)と還元剤とを併用してレドックス系重合開始剤(III)を形成してもよい。更には、(I)〜(III)のうちから2種以上を併用してもよい。
(I)パーオキサイド系重合開始剤としては、(I−1)油溶性パーオキサイド系重合開始剤:アセチルシクロヘキシルスルホニルパーオキサイド、イソブチリルパーオキサイド、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ−2−エチルヘキシルパーオキシジカーボネート、2,4−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシビバレート、3,5,5−トリメチルヘキサノニルパーオキサイド、オクタノイルパーオキサイド、デカノイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ステアロイルパーオキサイド、プロピオニトリルパーオキサイド、サクシニックアシッドパーオキサイド、アセチルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、ベンゾイルパーオキサイド、パラクロロベンゾイルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシイソブチレート、t−ブチルパーオキシマレイックアシッド、t−ブチルパーオキシラウレート、シクロヘキサノンパーオキサイド、t−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、2,5−ジメチル−2,5−ジベンゾイルパーオキシヘキサン、t−ブチルパーオキシアセテート、t−ブチルパーオキシベンゾエート、ジイソブチルジパーオキシフタレート、メチルエチルケトンパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジt−ブチルパーオキシヘキサン、t−ブチルクミルパーオキサイド、t−ブチルヒドロパーオキサイド、ジt−ブチルパーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンヒドロパーオキサイド、パラメンタンヒドロパーオキサイド、ピナンヒドロパーオキサイド、2,5−ジメチルヘキサン−2,5−ジヒドロパーオキサイド、クメンパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキシヘキサヒドロテレフタレート、2,2−ビス(4,4−ジt−ブチルパーオキシシコロヘキシル)プロパン等
(I−2)水溶性パーオキサイド系重合開始剤:過酸化水素、過酢酸、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム等
(II)アゾ系重合開始剤:
(II−1)油溶性アゾ系重合開始剤:2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、1,1’−アゾビスシクロヘキサン1−カーボニトリル、2,2’−アゾビス−4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル、2,2’−アゾビス−2,4−ジメチルバレロニトリル、ジメチル−2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)、1,1’−アゾビス(1−アセトキシ−1−フェニルエタン)、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)等
(II−2)水溶性アゾ系重合開始剤:アゾビスアミジノプロパン塩、アゾビスシアノバレリックアシッド(塩)、2,2’−アゾビス[2−メチル−N−(2−ヒドロキシエチル)プロピオンアミド]等
(III)レドックス系重合開始剤
(III−1)非水系レドックス系重合開始剤:ヒドロペルオキシド、過酸化ジアルキル、過酸化ジアシル等の油溶性過酸化物と、第三アミン、ナフテン酸塩、メルカプタン類、有機金属化合物(トリエチルアルミニウム、トリエチルホウ素、ジエチル亜鉛等)等の油溶性還元剤とを併用
(III−2)水系レドックス系重合開始剤:過硫酸塩、過酸化水素、ヒドロペルオキシド等の水溶性過酸化物と、水溶性の無機もしくは有機還元剤(2価鉄塩、亜硫酸水素ナトリウム、アルコール、ポリアミン等)とを併用等が挙げられる。
樹脂粒子(A)および/または樹脂粒子(B)中に他の添加剤(顔料、充填剤、帯電防止剤、着色剤、離型剤、荷電制御剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、ブロッキング防止剤、耐熱安定剤、および難燃剤など)を混合しても差し支えない。(A)または(B)中に他の添加剤を添加する方法としては、(A)の水性分散液中で水性分散体(X1)を形成させる際に混合してもよいが、あらかじめ樹脂(a)または樹脂(b)と添加剤を混合した後、水性分散液中にその混合物を加えて分散させた方がより好ましい。
また、本発明においては、添加剤は、必ずしも、水性分散液中で粒子を形成させる時に混合しておく必要はなく、粒子を形成せしめた後、添加してもよい。たとえば、着色剤を含まない粒子を形成させた後、公知の染着の方法で着色剤を添加したり、有機溶剤(U)および/または可塑剤(V)とともに上記添加物を含浸させることもできる。
樹脂(b)100重量部に対する水性分散液の使用量は、好ましくは50〜2,000重量部、さらに好ましくは100〜1,000重量部である。50重量部以上では(b)の分散状態が良好である。2,000重量部以下であると経済的である。
樹脂粒子(C)は、樹脂(a)からなる樹脂粒子(A)の水性分散液中に、樹脂(b)の溶剤溶液、樹脂(b)のモノマー(b0)、またはモノマー(b0)の溶剤溶液を分散させ、モノマー(b0)の場合はこれを反応させて樹脂(b)を形成して、樹脂(b)からなる樹脂粒子(B)の表面に樹脂粒子(A)が付着されてなる構造の樹脂粒子(C)の水性分散体(X1)を形成させた後、水性分散体(X1)から水および必要により有機溶剤(U)からなる水性媒体を除去することにより得られる。水性媒体を除去する方法としては、
〔1〕(X1)を減圧下または常圧下で乾燥する方法
〔2〕遠心分離器、スパクラフィルター、フィルタープレスなどにより固液分離し、得られた粉末を乾燥する方法
〔3〕(X1)を凍結させて乾燥させる方法(いわゆる凍結乾燥)
等が例示される。
上記〔1〕、〔2〕において、得られた粉末を乾燥する際、流動層式乾燥機、減圧乾燥機、循風乾燥機など公知の設備を用いて行うことができる。
また、必要に応じ、風力分級器などを用いて分級し、所定の粒度分布とすることもできる。
樹脂粒子(C)は、実質的に小樹脂粒子(A)と大樹脂粒子(B)から構成され、樹脂粒子(A)が樹脂粒子(B)の表面に付着した形で存在する。両粒子の付着力を強めたい場合には、水性媒体中に分散した際に、樹脂粒子(A)と樹脂粒子(B)が正負逆の電荷を持つようにしたり、樹脂粒子(A)と樹脂粒子(B)が同一の電荷持つ場合には、界面活性剤(S)または水溶性ポリマー(T)のうち樹脂粒子(A)及び樹脂粒子(B)と逆電荷を持つものを使用したり、樹脂(a)と樹脂(b)のSP値差を2以下にしたりすることが有効である。
また、樹脂粒子(A)をさらに被膜化させた構造にすることも樹脂粒子(C)の保存安定性や帯電安定性の観点から好ましい。樹脂粒子(A)を被膜化させた樹脂粒子(C1)を得る方法としては、(B)に付着された(A)を有機溶剤に溶解させる方法、および、水性分散体(X1)を加熱して(A)を溶融し被膜化させる方法が挙げられ、これらの方法を併用してもよい。
樹脂粒子(A)を溶剤に溶解させて被膜化させる場合に用いる有機溶剤は、被膜化する際に(X1)中に添加してもよいが、(X1)を得る際の原料として、樹脂(b)もしくはモノマー(b0)の溶剤溶液を用い、その溶剤を、樹脂粒子(B)の形成後も直ちに除去せずにそれを用いる方が、(B)中に溶剤が含有されるため(A)の溶解が容易であり、樹脂の凝集が起こりにくく好ましい。
溶剤としては、(b)との親和性が高いものが好ましく、具体例としては、前記の有機溶剤(U)と同様のものが挙げられる。(U)の中で好ましいものは、被膜化の点から、テトラヒドロフラン、トルエン、アセトン、メチルエチルケトン、および酢酸エチルであり、さらに好ましくは酢酸エチルである。
(A)を有機溶剤に溶解させる際の、水性樹脂分散体中の溶剤濃度は、好ましくは3〜60%、さらに好ましくは10〜45%、とくに好ましくは15〜30%である。また、溶解は、水性樹脂分散体を、例えば1〜10時間攪拌することにより行い、溶解時の温度は、15〜45℃が好ましく、15〜30℃がさらに好ましい。
(A)を溶融して(B)の表面に被膜化させる場合、水性樹脂分散体(X1)中の固形分含量〔水および溶剤以外の成分の含量〕を、好ましくは1〜50%、さらに好ましくは5〜30%に調製する。また、このときの溶剤含有量は、好ましくは2%以下、さらに好ましくは1%以下、とくに好ましくは0.5%以下である。(X1)中の固形分含量が多かったり、溶剤含有量が2%を越える場合、(X1)を60℃以上に昇温すると凝集物が発生することがある。溶融時の加熱の条件は、(A)が溶融される条件であればとくに限定されないが、例えば、撹拌下、好ましくは40〜100℃、さらに好ましくは60〜90℃、とくに好ましくは60〜80℃で、好ましくは1〜300分間加熱する方法が挙げられる。
なお、被膜化処理の方法とし、溶剤含有量が2%以下の樹脂粒子(C)の水性分散体(X1)を加熱処理し、(A)を(B)上で溶融させることでより表面が平滑な樹脂粒子(C1)を得る際の好ましい加熱処理温度は、(a)のTg以上であり、また80℃以下の温度範囲が好ましい。加熱処理温度が(a)のTg未満であると得られる樹脂粒子(C1)の表面平滑性はほとんど変化がない。また80℃を越える温度で加熱処理すると溶融した(A)が(B)から剥がれる場合がある。
これらの(A)の被膜化方法の中で、好ましい方法は、(A)を溶融させる方法、および(A)を溶解させる方法と(A)を溶融させる方法の併用である。
被膜化後、水性分散体から水性媒体を除去することにより樹脂粒子(C1)が得られる。水性媒体の除去方法としては、樹脂粒子(C)の場合と同様の方法が例示される。
樹脂粒子(C)の樹脂粒子(A)の少なくとも一部が除去された樹脂粒子(C2)の水性分散体(X2)は、水性分散体(X1)中において、互いに付着している樹脂粒子(A)と樹脂粒子(B)を脱離させた後、該水性分散体から樹脂粒子(A)を分離除去したり、又は水性分散体(X1)中において、樹脂粒子(B)を溶解させることなく樹脂粒子(A)を溶解除去させたりして得られる。樹脂粒子(A)の溶解物は必要に応じて分離除去してもよい。
さらに、この水性分散体(X2)から水性媒体を除去することにより樹脂粒子(C2)が得られる。水性媒体の除去方法としては、樹脂粒子(C)の場合と同様の方法が例示される。
水性樹脂分散体(X1)中において、付着している樹脂微粒子(A)と樹脂粒子(B)を脱離させる方法としては、
〔1〕(X1)を超音波処理する方法
〔2〕(X1)を大量の水またはメタノール、エタノールもしくはアセトン等の水溶性の有機溶剤で希釈し、攪拌により剪断を与える方法
〔3〕(X1)に酸、アルカリまたは無機塩類等を添加し、攪拌により剪断を与える方法
〔4〕(X1)を加熱し、攪拌により剪断を与える方法
〔5〕(X1)が溶剤を含む場合[樹脂(a)の溶剤溶液および/または樹脂(b)溶剤溶液が水性媒体中に分散されている場合や、水性媒体中に溶剤が溶解している場合]に、脱溶剤を行う方法
等が例示される。
水性分散体(X1)中において、樹脂粒子(A)を溶解させる方法としては、
〔1〕樹脂(a)がカルボキシル基、リン酸基、スルホン酸基等の酸性官能基を有する樹脂(一般に酸性官能基1個当たりの分子量が1,000以下であるのが好ましい)である場合に、水性分散体(X1)中に水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア等のアルカリまたはそれらの水溶液を加える方法
〔2〕樹脂(a)が1級アミノ基、2級アミノ基、3級アミノ基、4級アンモニウム塩基等の塩基性官能基を有する樹脂(一般に塩基性官能基1個当たりの分子量が1,000以下であるのが好ましい)である場合に、水性分散体(X1)中に塩酸、硫酸、リン酸、酢酸等の酸またはそれらの水溶液を加える方法
〔3〕樹脂(a)が、特定の有機溶剤(U)に溶解する場合{一般に(a)と(U)のSP値の差が2.5以下であるのが好ましい}に、水性分散体(X1)中に特定の有機溶剤(U)を加える方法
等が例示される。
水性分散体から樹脂粒子(A)又はその溶解物を分離除去する方法としては、
[1]:一定の目開きを有する濾紙、濾布、メッシュ等を用いて濾過し、樹脂粒子(C2)のみを濾別する方法
[2]:遠心分離により樹脂粒子(C2)のみを沈降させ、上澄み中に含まれる樹脂粒子(A)又はその溶解物を除去する方法
等が例示される。
樹脂粒子(B)の表面の樹脂粒子(A)を除去しない場合、樹脂粒子(C)または(C1)の粒径均一性、保存安定性等の観点から、樹脂粒子(C)または(C1)は、通常0.01〜60%の(A)と40〜99.99%の(B)からなり、0.1〜50%の(A)と50〜99.9%の(B)からなることが好ましい。
樹脂粒子(B)の表面の樹脂粒子(A)の少なくとも一部を除去する場合、樹脂粒子(C2)は、通常0〜20%の(A)と80〜100%の(B)からなり、0〜10%の(A)と90〜100%の(B)からなることが好ましい。
樹脂粒子(B)の表面の樹脂粒子(A)を除去しない場合、樹脂粒子(C)または(C1)の粒径均一性、粉体流動性、保存安定性等の観点からは、樹脂粒子(B)の表面の5〜100%が樹脂粒子(A)で覆われているのが好ましく、(B)の表面の30〜100%が(A)で覆われているのが更に好ましい。なお、表面被覆率は、走査電子顕微鏡(SEM)で得られる像の画像解析から下式に基づいて求めることができる。
表面被覆率(%)=[(A)または(A)の被膜化体に覆われている部分の面積/(A)または(A)の被膜化体に覆われている部分の面積+樹脂粒子(B)が露出している部分の面積]×100
樹脂粒子(B)の表面の樹脂粒子(A)を除去する場合〔樹脂粒子(C2)〕は、(A)が帯電性や経時安定性等に影響をおよぼす場合であり、(B)上に残留する(A)は少ないほうがよい。そのため、樹脂粒子(B)の表面を覆う樹脂粒子(A)は0〜30%であることが好ましく、0〜5%であることが更に好ましい。
粒径均一性の観点から、樹脂粒子(C)、(C1)、(C2)の体積分布の変動係数は、30%以下であるのが好ましく、0.1〜15%であるのが更に好ましい。
また、樹脂粒子(C)、(C1)、(C2)の体積平均粒径/個数平均粒径の値は、1.4以下であるのが好ましく、1.0〜1.2であるのが更に好ましい。
なお、体積平均粒径および個数平均粒径は、マルチサイザーIII(コールター社製)で同時に測定することができる。
本発明の樹脂粒子(C)、(C1)、(C2)は、粉体流動性を向上させたい場合には、そのBET値比表面積が0.5〜5.0m2/gであるのが好ましい。本発明においてBET比表面積は、比表面積計例えばQUANTASORB(ユアサアイオニクス製)を用いて測定(測定ガス:He/Kr=99.9/0.1vol%、検量ガス:窒素)したものである。
同様に粉体流動性の観点から、(C)、(C1)、(C2)の表面平均中心線粗さRaが0.01〜0.8μmであるのが好ましい。Raは、粗さ曲線とその中心線との偏差の絶対値を算術平均した値のことであり、例えば、走査型プローブ顕微鏡システム(東陽テクニカ製)で測定することができる。
本発明の樹脂粒子(C)、(C1)は、樹脂粒子(A)の樹脂粒子(B)に対する粒径比、及び、水性分散体(X1)中における樹脂粒子(A)による樹脂粒子(B)表面の被覆率、水性分散体(X1)中における樹脂粒子(B)/水性媒体界面上で樹脂粒子(A)が樹脂粒子(B)側に埋め込まれている深さ、を変えることで粒子表面を平滑にしたり、粒子表面に所望の凹凸を付与したりすることができる。
樹脂粒子(A)による樹脂粒子(B)表面の被覆率や樹脂粒子(A)が樹脂粒子(B)側に埋め込まれている深さは、以下のような方法で制御することができる。
〔1〕(X1)を製造する際に、(A)と(B)が正負逆の電荷を持つようにすると被覆率、深さが大きくなる。この場合、(A)、(B)各々の電荷を大きくするほど、被覆率、深さが大きくなる。
〔2〕(X1)を製造する際に、(A)と(B)が同極性(どちらも正、またはどちらも負)の電荷を持つようにすると、被覆率は下がり、深さが小さくなる傾向にある。この場合、一般に界面活性剤(S)および/または水溶性ポリマー(T)[特に(A)および(B)と逆電荷を有するもの]を使用すると被覆率が上がる。また、水溶性ポリマー(T)を使用する場合には、水溶性ポリマー(T)の分子量が大きいほど深さが小さくなる。
〔3〕(X1)を製造する際に、樹脂(a)がカルボキシル基、リン酸基、スルホン酸基等の酸性官能基を有する(一般に酸性官能基1個当たりの分子量が1,000以下であるのが好ましい)場合に、水性媒体のpHが低いほど被覆率、深さが大きくなる。逆に、pHを高くするほど被覆率、深さが小さくなる。
〔4〕(X1)を製造する際に、樹脂(a)が1級アミノ基、2級アミノ基、3級アミノ基、4級アンモニウム塩基等の塩基性官能基を有する(一般に塩基性官能基1個当たりの分子量が1,000以下であるのが好ましい)場合に、水性媒体のpHが高いほど被覆率、深さが大きくなる。逆に、pHを低くするほど被覆率、深さが小さくなる。
〔5〕樹脂(a)と樹脂(b)のSP値差を小さくするほど被覆率、深さが大きくなる。
樹脂粒子(C)、(C1)、(C2)の形状は、粉体流動性、溶融レベリング性等の観点から球状であるのが好ましく、Wadellの実用球形度が0.85〜1.00であるのが好ましく、より好ましくは0.90〜1.00である。なお、Wadellの実用球形度は、粒子の投影面積に等しい面積を持つ円の直径と粒子の投影像に外接する最小面積の円との直径の比から求められる。粒子の投影像は、例えば走査電子顕微鏡(SEM)によって投影することができる。
本発明のトナーは、本発明の電子写真用樹脂粒子、着色剤、および必要により、離型剤、荷電制御剤等の添加剤からなる。
本発明のトナーに用いられる着色剤としては、カーボンブラック、シアン、マゼンタ、イエロー、その他静電荷像現像用トナー粒子の着色剤として公知のものをあげることができる。具体的には、クロムイエロー、ハンザイエロー、ベンジジンイエロー、スレンイエロー、キノリンイエロー、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、ウオッチャングレッド、パーマネントレッド、ブリリアンカーミン3B、ブリリアンカーミン6B、デュポンオイルレッド、ピラゾロンレッド、リソールレッド、ローダミンBレーキ、レーキレッドC、ローズベンガル、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー、カルコオイルブルー、メチレンブルークロライド、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、マラカイトグリーンオクサレレート等の種々の顔料、アクリジン系、キサンテン系、アゾ系、ベンゾキノン系、アジン系、アントラキノン系、チオインジゴ系、ジオキサジン系、チアジン系、アゾメチン系、インジゴ系、フタロシアニン系、アニリンブラック系、ポリメチン系、トリフェニルメタン系、ジフェニルメタン系、チアゾール系等の各種染料があげられ、これらの着色剤は1種または複数種類を併せて使用することができる。トナー中の着色剤の含有量は、好ましくは2〜15%、さらに好ましくは2〜10%である。
また、離型剤としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等の低分子量ポリオレフィン類、その他静電荷像現像用トナー粒子の離型剤として公知のものを用いることができる。トナー中の離型剤の量は、好ましくは0〜10%、さらに好ましくは1〜8%である。
また、荷電制御剤としては、4級アンモニウム塩化合物、その他の静電荷像現像用トナー粒子の荷電制御剤として公知のものを用いることができる。具体的には、ニグロシン系化合物、アルミニウム、鉄、クロム等の錯体からなる染料やトリフェニルメタン系顔料等があげられる。トナー中の荷電制御剤の含有量は、好ましくは0〜5%、さらに好ましくは1〜5%である。
更に低温定着性を向上させるために、天然ワックス、炭素数30〜50の脂肪族アルコール、炭素数30〜50の脂肪酸及びこれらの混合物等を添加することができる。天然ワックスとしては、例えばカルナウバワックス、モンタンワックス、パラフィンワックス及びライスワックスが挙げられる。炭素数30〜50の脂肪族アルコールとしては、例えばトリアコンタノールが挙げられる。炭素数30〜50の脂肪酸としては、例えばトリアコンタンカルボン酸が挙げられる。トナー中のこれらの含有量は通常0〜10%、好ましくは1〜8%である。
以下実施例により本発明をさらに説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。以下の記載において「部」は重量部を示す。
製造例1(樹脂粒子(A)の水性分散液の製造)
撹拌棒および温度計をセットした反応容器に、イソプロパノール130部を仕込み、攪拌下、アクリル酸ブチル28部、酢酸ビニル170部、無水マレイン酸86部、ビニルスルホン酸ソーダ1部、過酸化ベンゾイル(25%含水品)62部の混合溶液を、120分間かけて滴下した。この重合溶液50部をさらに撹拌下のイオン交換水60部に滴下して、ビニル樹脂(アクリル酸ブチル−酢酸ビニル−無水マレイン酸−ビニルスルホン酸ソーダの共重合体)の水性分散液[微粒子分散液W1]を得た。[微粒子分散液W1]をELS−800で測定した体積平均粒径は、0.09μmであった。[微粒子分散液W1]の一部を乾燥して樹脂分を単離した。該樹脂分のDSC測定によるTgは73℃であった。
製造例2(樹脂粒子(A)の水性分散液の製造)
撹拌棒および温度計をセットした反応容器に、水683部、メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩(エレミノールRS−30、三洋化成工業製)11部、スチレン139部、メタクリル酸138部、過硫酸アンモニウム1部を仕込み、400回転/分で15分間撹拌したところ、白色の乳濁液が得られた。加熱して、系内温度75℃まで昇温し5時間反応させた。さらに、1%過硫酸アンモニウム水溶液30部加え、75℃で5時間熟成してビニル樹脂(スチレン−メタクリル酸−メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩の共重合体)の水性分散液[微粒子分散液W2]を得た。[微粒子分散液W2]をELS−800で測定した体積平均粒径は、0.12μmであった。[微粒子分散液W2]の一部を乾燥して樹脂分を単離した。該樹脂分のTgは154℃であった。
製造例3(樹脂bの製造)
オートクレーブにキシレン250部を仕込み、窒素で置換した後、撹拌下密閉状態で160℃まで昇温した。スチレン980部、n−ブチルアクリレート20部、ジ−t−ブチルパーオキサイド60部及びキシレン180部の混合溶液を、オートクレーブ内温度を160℃にコントロールしながら、3時間かけて滴下し重合させた。更に同温度で1時間保ち重合を完結させて樹脂溶液(b−1)を得た。(b−1)のキシレンを除去した樹脂物性は、Mn2400、Mw5000、酸価0、ガラス転移点62℃であった。なお、樹脂(b−1)の構成モノマーの重量比は、スチレン:n−ブチルアクリレート=98.0:2.0である。
製造例4(樹脂bの製造)
4口フラスコに水900部、ポリビニルアルコール[(株)クラレ製PVA235]の2%水溶液100部を加え、これにスチレン375部、n−ブチルアクリレート120部、アクリル酸5部、2,2−ビス(4,4−ジ−t−ブチルパーオキシシクロヘキシル)プロパン0.5部からなる混合液を加えて撹拌し懸濁液とした。フラスコを充分窒素で置換した後、85℃まで昇温し、重合を開始した。同温度で重合を継続させ、30時間後に転化率が98%になったことを確認した後、100℃に昇温し、同温度で5時間保ち、重合を完結させた。後処理として濾別、水洗、乾燥し、樹脂(b−2)を得た。樹脂(b−2)の物性は、Mn43万、Mw100万、酸価7、ガラス転移点61℃であった。
製造例5(樹脂bの製造)
オートクレーブにキシレン200部を仕込み、窒素で置換した後、撹拌下密閉状態で140℃まで昇温した。スチレン395部、n−ブチルアクリレート100部、アクリル酸5部、ジ−t−ブチルパーオキサイド0.2部及びキシレン100部の混合溶液を、温度を140℃にコントロールしながら、3時間かけて滴下し重合させた。更に同温度で1時間保った後、温度を170℃とし、同温度で1時間重合し反応を完結させ樹脂溶液(b−3)を得た。(b−3)のキシレンを除去した樹脂物性は、Mn14000、Mw10万、酸価8、ガラス転移点65℃であった。
製造例6(樹脂bの製造)
製造例3のモノマーをスチレン915部、n−ブチルアクリレート20部、アクリル酸65部とする以外は製造例3と同様にして樹脂溶液(b−4)を得た。(b−4)のキシレンを除去した樹脂物性は、Mn2300、Mw5000、酸価50、ガラス転移点63℃であった。
製造例7(樹脂bの製造)
オートクレーブに樹脂溶液(b−1)を894部、樹脂溶液(b−3)を240部、樹脂(b−2)を250部仕込み、窒素で置換した後、温度140℃にて(b−2)の溶け残りがなくなるまで混合した。その後、温度180℃にてキシレンを溜去し、樹脂(b−5)を得た。樹脂(b−5)の物性は、Mn3320、Mw30万、酸価3、ガラス転移点61℃であった。なお、樹脂(b−5)の構成モノマーの重量比は、スチレン:n−ブチルアクリレート:アクリル酸=89.4:10.2:0.4である。
製造例8(樹脂bの製造)
撹拌棒をセットした容器にスチレン435部、n−ブチルアクリレート150部、アクリル酸15部、1,6ヘキサンジオールジアクリレート0.3部、樹脂溶液(b−4)のキシレン含量を0.1%とした樹脂400部を加え溶解した後、ジ−t−ブチルパーオキシヘキサヒドロテレフタレート30部を加えてモノマー混合液とした。4口フラスコに水1800部、ポリビニルアルコール[(株)クラレ製PVA235]の2%水溶液200部を加え、さらにこのモノマー混合液をを加えて撹拌し懸濁液とした。フラスコを充分窒素で置換した後、85℃まで昇温し、重合を開始した。同温度で重合を継続させ、8時間後にスチレンの転化率が98%になったことを確認した後、98℃に昇温し、同温度で3時間保ち、重合を完結させた。後処理として濾別、水洗、乾燥し、樹脂(b−6)を得た。樹脂(b−6)の物性は、Mn5050、Mw25万、酸価28、ガラス転移点59℃であった。なお、樹脂(b−6)の構成モノマーの重量比は、スチレン:n−ブチルアクリレート:1,6ヘキサンジオールジアクリレート:アクリル酸=80.1:15.8:0.03:4.1である。
製造例9(樹脂bの製造)
オートクレーブに樹脂溶液(b−1)を521部、樹脂溶液(b−4)を521部、樹脂溶液(b−3)を480部仕込み、窒素で置換した後、温度180℃にてキシレンを溜去し、樹脂(b−7)を得た。樹脂(b−7)の物性は、Mn3000、Mw3万、酸価20、ガラス転移点60℃であった。なお、樹脂(b−7)の構成モノマーの重量比は、スチレン:n−ブチルアクリレート:アクリル酸=90.0:7.5:2.5である。
製造例10(樹脂bの製造)
オートクレーブに樹脂溶液(b−4)を969部、樹脂溶液(b−3)を240部、樹脂(b−2)を200部仕込み、窒素で置換した後、温度140℃にて(b−2)の溶け残りがなくなるまで混合した。その後、温度180℃にてキシレンを溜去し、樹脂(b−8)を得た。樹脂(b−8)の物性は、Mn3400、Mw22万、酸価35、ガラス転移点60℃であった。なお、樹脂(b−8)の構成モノマーの重量比は、スチレン:n−ブチルアクリレート:アクリル酸=86.1:9.4:4.5である。
製造例11(樹脂bの製造)
オートクレーブにキシレン300部を仕込み、窒素で置換した後、撹拌下密閉状態で195℃まで昇温した。スチレン935部、アクリル酸65部、ジ−t−ブチルパーオキサイド50部及びキシレン200部の混合溶液を、オートクレーブ内温度を195℃にコントロールしながら、3時間かけて滴下し重合させた。更に同温度で1時間保ち重合を完結させて樹脂溶液(b−9)を得た。(b−9)のキシレンを除去した樹脂物性は、Mn1600、Mw2900、酸価50、ガラス転移点58℃であった。
製造例12(樹脂bの製造)
オートクレーブに樹脂溶液(b−9)を930部、樹脂溶液(b−3)を160部、樹脂(b−2)を300部仕込み、窒素で置換した後、温度140℃にて(b−2)の溶け残りがなくなるまで混合した。その後、温度180℃にてキシレンを溜去し、樹脂(b−10)を得た。樹脂(b−10)の物性は、Mn2660、Mw32万、酸価33、ガラス転移点59℃であった。なお、樹脂(b−10)の構成モノマーの重量比は、スチレン:n−ブチルアクリレート:アクリル酸=86.5:9.2:4.3である。
製造例13(樹脂bの製造)
使用するモノマーをスチレン1000部とする以外は製造例11と同様に製造し、樹脂溶液(b−11)を得た。(b−11)のキシレンを除去した樹脂物性は、Mn1600、Mw2900、酸価0、ガラス転移点58℃であった。
製造例14(樹脂bの製造)
オートクレーブに樹脂溶液(b−11)を930部、樹脂溶液(b−3)を240部、樹脂(b−2)を250部仕込み、窒素で置換した後、温度140℃にて(b−2)の溶け残りがなくなるまで混合した。その後、温度180℃にてキシレンを溜去し、樹脂(b−12)を得た。樹脂(b−12)の物性は、Mn2560、Mw27万、酸価3、ガラス転移点59℃であった。なお、樹脂(b−12)の構成モノマーの重量比は、スチレン:n−ブチルアクリレート:アクリル酸=90.6:9.0:0.4である。
製造例15(樹脂bの製造)
オートクレーブにキシレン250部を仕込み、窒素で置換した後、撹拌下密閉状態で185℃まで昇温した。スチレン479部、n−ブチルアクリレート15部、アクリル酸6部、ジ−t−ブチルパーオキサイド15部及びキシレン100部の混合溶液を、オートクレーブ内温度を185℃にコントロールしながら、3時間かけて滴下し重合させた。更に同温度で1時間保ち重合を完結させ樹脂溶液(b−13)を得た。
(b−13)のキシレンを除去した樹脂物性は、Mn2000、Mw4000、酸価10、ガラス転移点61℃であった。
製造例16(樹脂bの製造)
オートクレーブに樹脂溶液(b−13)を1330部、樹脂溶液(b−3)を160部、樹脂(b−2)を140部仕込み、窒素で置換した後、温度140℃にて(b−2)の溶け残りがなくなるまで混合した。その後、温度180℃にてキシレンを溜去し、樹脂(b−14)を得た。樹脂(b−14)の物性は、Mn2500、Mw15万、酸価9、ガラス転移点60℃であった。なお、樹脂(b−14)の構成モノマーの重量比は、スチレン:n−ブチルアクリレート:アクリル酸=91.1:7.7:1.2である。
製造例17(樹脂bの製造)
オートクレーブにキシレン450部を仕込み、窒素で置換した後、撹拌下密閉状態で170℃まで昇温した。スチレン640部、n−ブチルメタクリレート220部、メチルメタクリレート120部、メタクリル酸20部、ジ−t−ブチルパーオキサイド16部及びキシレン170部の混合溶液を、オートクレーブ内温度を170℃にコントロールしながら、3時間かけて滴下し重合させた。更に同温度で1時間保ち重合を完結させ樹脂溶液(b−15)を得た。
(b−15)のキシレンを除去した樹脂物性は、Mn3200、Mw7500、酸価11、ガラス転移点60℃であった。
製造例18(樹脂bの製造)
製造例3のモノマーをスチレン660部、n−ブチルメタクリレート320部、メタクリル酸20部とする以外は製造例3と同様にして樹脂溶液(b−16)を得た。(b−16)のキシレンを除去した樹脂物性は、Mn1.5万、Mw10.1万、酸価11、ガラス転移点57℃であった。
製造例19(樹脂bの製造)
オートクレーブに樹脂溶液(b−15)を1064部、樹脂溶液(b−16)を560部仕込み、窒素で置換した後、温度180℃にてキシレンを溜去し、樹脂(b−17)を得た。樹脂(b−17)の物性は、Mn4400、Mw4万、酸価11、ガラス転移点57℃であった。なお、樹脂(b−17)の構成モノマーの重量比は、スチレン:(n−ブチルメタクリレート+メチルメタクリレート):メタクリル酸=64.7:33.3:2.0である。
製造例20(着色剤分散液の製造)
ビーカー内に銅フタロシアニン20部と着色剤分散剤(ソルスパーズ28000;アビシア株式会社製)4部、樹脂溶液(b−1)のキシレン含量を0.1%とした樹脂20部および酢酸エチル56部を入れ、攪拌して均一分散させた後、ビーズミルによって銅フタロシアニンを微分散して、[着色剤分散液1]を得た。[着色剤分散液1]をLA−920で測定した体積平均粒径は0.3μmであった。
製造例21(変性ワックスの製造)
温度計および撹拌機の付いたオートクレーブ反応槽中に、キシレン454部、低分子量ポリエチレン(三洋化成工業(株)製 サンワックス LEL−400:軟化点128℃)150部を投入し、窒素置換後170℃に昇温して十分溶解し、スチレン595部、メタクリル酸メチル255部、ジ−t−ブチルパーオキサイド30部およびキシレン119部の混合溶液を170℃で3時間で滴下して重合し、さらにこの温度で30分間保持した。次いで脱溶剤を行い、[変性ワックス1]を得た。[変性ワックス1]のMwは5200、ガラス転移点は57.0℃であった。
製造例22(ワックス分散液の製造)
温度計および撹拌機の付いた反応容器中に、パラフィンワックス(融点73℃)10部、[変性ワックス1]1部、酢酸エチル33部を投入し、78℃に加熱して充分溶解し、1時間で30℃まで冷却を行いワックスを微粒子状に晶析させ、さらにウルトラビスコミル(アイメックス製)で湿式粉砕し、[ワックス分散液1]を得た。
製造例23(樹脂溶液の製造)
温度計および撹拌機の付いた反応容器中に、樹脂(b−5)10部および酢酸エチル10部を入れ、攪拌して、[樹脂溶液1]を得た。
製造例24(樹脂溶液の製造)
製造例23において樹脂(b−5)の代わりに樹脂(b−6)を使用した以外は製造例23と同様にして[樹脂溶液2]を得た。
製造例25(樹脂溶液の製造)
製造例23において樹脂(b−5)の代わりに樹脂(b−7)を使用した以外は製造例23と同様にして[樹脂溶液3]を得た。
製造例26(樹脂溶液の製造)
製造例23おいて樹脂(b−5)の代わりに樹脂(b−14)を使用した以外は製造例23と同様にして、[樹脂溶液4]を得た。
製造例27(樹脂溶液の製造)
製造例23おいて樹脂(b−5)の代わりに樹脂(b−17)を使用した以外は製造例23と同様にして、[樹脂溶液5]を得た。
製造例28(比較用樹脂溶液の製造)
製造例23において樹脂(b−5)の代わりに樹脂(b−10)を使用した以外は製造例23と同様にして、[比較用樹脂溶液1]を得た。
製造例29(比較用樹脂溶液の製造)
製造例23において樹脂(b−5)の代わりに樹脂溶液(b−1)のキシレン含量を0.1%とした樹脂を使用した以外は製造例23と同様にして、[比較用樹脂溶液2]を得た。
製造例30(比較用樹脂溶液の製造)
製造例23において樹脂(b−5)の代わりに樹脂(b−8)を使用した以外は製造例23と同様にして[比較用樹脂溶液3]を得た。
製造例31(比較用樹脂溶液の製造)
製造例23において樹脂(b−5)の代わりに樹脂(b−12)を使用した以外は製造例23と同様にして、[比較用樹脂溶液4]を得た。
製造例32(混合モノマー溶液の製造)
温度計および撹拌機の付いた反応容器中に、スチレン42部、n−ブチルアクリレート8部、樹脂溶液(b−1)のキシレン含量を0.1%とした樹脂50部、酢酸エチル20部、ジ−t−ブチルパーオキシヘキサヒドロテレフタレート5部を入れ、攪拌して、[混合モノマー溶液1]を得た。なお、[混合モノマー溶液1]の構成モノマーの重量比は、スチレン:n−ブチルアクリレート=91.0:9.0である。
実施例1
ビーカー内に[樹脂溶液1]60部、[ワックス分散液1]27部、および[着色剤分散液1]10部を入れ、25℃にてTK式ホモミキサーで8,000rpmで撹拌し、均一に溶解、分散させて[樹脂溶液1A]を得た。
ビーカー内にイオン交換水97部、[微粒子分散液W1]15.4部、カルボキシメチルセルロースナトリウム1部、およびドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.5%水溶液(三洋化成工業製、「エレミノールMON−7」)10部を入れ均一に溶解した。ついで25℃で、TK式ホモミキサーを10,000rpmに撹拌しながら、[樹脂溶液1A]75部を投入し2分間撹拌した。ついでこの混合液を撹拌棒および温度計付のコルベンに移し、昇温して35℃で濃度が0.5%以下となるまで酢酸エチルを留去し、樹脂粒子(B)の表面に樹脂粒子(A)が付着された樹脂粒子(C)の水性樹脂分散体(XF1)を得た。次いで濾別し、40℃×18時間乾燥を行い、樹脂粒子(F1)を得た。
実施例2
ビーカー内に[樹脂溶液2]60部、[ワックス分散液1]27部および[着色剤分散液1]10部を入れ、25℃にてTK式ホモミキサーで8,000rpmで撹拌し、[樹脂溶液2A]を得た。
ビーカー内にイオン交換水97部、[微粒子分散液W1]15.4部、カルボキシメチルセルロースナトリウム1部、およびドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.5%水溶液(三洋化成工業製、「エレミノールMON−7」)10部を入れ攪拌した。ついで25℃で、TK式ホモミキサーを10,000rpmに撹拌しながら、[樹脂溶液2A]75部を投入し1時間撹拌した。ついでこの混合液を撹拌棒および温度計付のコルベンに移し、昇温して35℃で濃度が0.5%以下となるまで酢酸エチルを留去した。樹脂粒子(B)の表面に樹脂粒子(A)が被膜化された樹脂粒子(C1)の水性樹脂分散体(XF2)を得た。次いで濾別し、40℃×18時間乾燥を行い、樹脂粒子(F2)を得た。
実施例3
ビーカー内に[混合モノマー溶液1]40部、[ワックス分散液1]27部および[着色剤分散液1]10部を入れ、25℃にてTK式ホモミキサーで8,000rpmで撹拌し、[混合モノマー2A]を得た。
ビーカー内にイオン交換水97部、[微粒子分散液W2]15.4部、カルボキシメチルセルロースナトリウム1部、およびドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.5%水溶液(三洋化成工業製、「エレミノールMON−7」)10部を入れ均一に溶解した。ついで25℃で、TK式ホモミキサーを10,000rpmに撹拌しながら、[混合モノマー2A]50部を投入し2分間撹拌した。ついでこの混合液をオ−トクレーブ移し、加圧下で85℃に昇温し、同温度で重合を完結させた。その後圧力を抜きながら酢酸エチルを留去し、樹脂粒子(B)の表面に樹脂粒子(A)が付着された樹脂粒子(C)の水性樹脂分散体(XF3)を得た。これを40℃に冷却し、5%水酸化ナトリウム水溶液160部を加え、TKホモミキサー(特殊機化製)を使用し、回転数12,000rpmで10分間混合して、表面に付着した[微粒子分散液W2]由来の微粒子を溶解させた。次いで遠心分離で上澄みを除去し、さらに水160部を加えて遠心分離する工程を2回繰り返した後、40℃×18時間乾燥を行い、樹脂粒子(A)の少なくとも一部が除去された樹脂粒子(C2)に相当する樹脂粒子(F3)を得た。樹脂粒子(F3)の物性は、Mn9980、Mw6万、酸価0、ガラス転移点60℃であった。
実施例4
実施例1において[樹脂溶液1]の代わりに[樹脂溶液3]を使用した以外は実施例1と同様にして、樹脂粒子(F4)を得た。
実施例5
ビーカー内に[樹脂溶液4]60部、[ワックス分散液1]27部、および[着色剤分散液1]10部を入れ、25℃にてTK式ホモミキサーで8,000rpmで撹拌し、均一に溶解、分散させて[樹脂溶液4A]を得た。
ビーカー内にイオン交換水97部、[微粒子分散液W2]15.4部、カルボキシメチルセルロースナトリウム1部、およびドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.5%水溶液(三洋化成工業製、「エレミノールMON−7」)10部を入れ均一に溶解した。ついで25℃で、TK式ホモミキサーを10,000rpmに撹拌しながら、[樹脂溶液4A]75部を投入し2分間撹拌した。ついでこの混合液を撹拌棒および温度計付のコルベンに移し、昇温して35℃で濃度が0.5%以下となるまで酢酸エチルを留去し、樹脂粒子(B)の表面に樹脂粒子(A)が付着された樹脂粒子(C)の水性樹脂分散体(XF5)を得た。次いで濾別し、40℃×18時間乾燥を行い、樹脂粒子(F5)を得た。
実施例6
実施例5と同様にして得られた水性樹脂分散体(XF5)に、5%水酸化ナトリウム水溶液160部を加え、TKホモミキサー(特殊機化製)を使用し、回転数12,000rpmで10分間混合して、表面に付着した[微粒子分散液W2]由来の微粒子を溶解させた。次いで遠心分離で上澄みを除去し、さらに水160部を加えて遠心分離する工程を2回繰り返した後、40℃×18時間乾燥を行い、樹脂粒子(A)の少なくとも一部が除去された樹脂粒子(C2)に相当する樹脂粒子(F6)を得た。
実施例7
実施例5において[樹脂溶液4]の代わりに[樹脂溶液5]を使用した以外は実施例5と同様にして、樹脂粒子(F7)を得た。
実施例8
実施例6において[樹脂溶液4]の代わりに[樹脂溶液5]を使用した以外は実施例6と同様にして、樹脂粒子(F8)を得た。
比較例1
実施例1において[樹脂溶液1]の代わりに[比較用樹脂溶液1]を使用した以外は実施例1と同様にして、樹脂粒子(G1)を得た。
比較例2
実施例1において[樹脂溶液1]の代わりに[比較用樹脂溶液2]を使用した以外は実施例1と同様にして、樹脂粒子(G2)を得た。
比較例3
実施例1において[樹脂溶液1]の代わりに[比較用樹脂溶液3]を使用した以外は実施例1と同様にして、樹脂粒子(G3)を得た。
比較例4
実施例1において[樹脂溶液1]の代わりに[比較用樹脂溶液4]を使用した以外は実施例1と同様にして、樹脂粒子(G4)を得た。
物性測定例
実施例1〜8および比較例1〜4で得た樹脂粒子(F1)〜(F8)、(G1)〜(G4)を水に分散して、粒度分布(体積平均粒径等)をコールターカウンターで測定した。また、樹脂粒子(F1)〜(F8)、(G1)〜(G4)の、表面被覆率、平均円形度、帯電安定性、耐熱保存安定性、および低温定着性を測定した。その結果を表1に示す。
表面被覆率、および平均円形度の測定は前記の方法による。
帯電安定性、耐熱保存安定性、および低温定着性の測定方法は以下の通りである。
〔帯電安定性〕
50ccの共栓付ガラス瓶に、樹脂粒子0.5g、鉄粉(日本鉄粉株式会社製「F−150」)10gを精秤し、共栓をして23℃、50%RHの雰囲気下でターブラシェーカミキサー(ウイリー・ア・バショッフェン社製)にセットし、回転数90rpmで攪拌する。攪拌後の混合粉体0.2gを目開き20μmステンレス金網がセットされたブローオフ粉体帯電量測定装置(京セラケミカル株式会社製TB−203)に装填し、ブロー圧10KPa,吸引圧5KPaの条件で、残存鉄粉の帯電量を測定し、定法により樹脂粒子の帯電量を算出する。攪拌を1時間継続し、途中、3分、10分、20分、40分、60分でサンプリングして帯電量の経時変化を測定する。評価は次のようにした。
○ :帯電量のブレ幅が3分目の帯電量の±7%以内
△ :帯電量のブレ幅が3分目の帯電量の±8〜15%
× :帯電量のブレ幅が3分目の帯電量の±16%以上
〔耐熱保存安定性〕
50℃に温調された乾燥機に樹脂粒子を15時間静置し、ブロッキングの程度により下記の基準で評価した。
○ : ブロッキングが発生しない。
△ : ブロッキングが発生するが、力を加えると容易に分散する。
× : ブロッキングが発生し、力を加えても分散しない。
〔低温定着性〕
樹脂粒子にアエロジルR972(日本アエロジル社製)を1.0%添加し、よく混ぜて均一にした後、この粉体を紙面上に0.6mg/cm2となるよう均一に載せる(このとき粉体を紙面に載せる方法は、熱定着機を外したプリンターを用いる(上記の重量密度で粉体を均一に載せることができるのであれば他の方法を用いてもよい)。この紙を加圧ローラーに定着速度(加熱ローラ周速)213mm/sec、定着圧力(加圧ローラ圧)10kg/cm2の条件で通した時のコールドオフセットの発生温度を測定した。
Figure 2007233366
本発明の樹脂粒子は、定着温度幅や帯電の安定性が十分であり粒径が均一であるので、電子写真用樹脂粒子として有用である。

Claims (5)

  1. 樹脂(a)からなる樹脂粒子(A)の水性分散液中に、スチレン(共)重合体(b)の溶剤溶液、又は、スチレンからなるモノマー(b0)若しくはその溶剤溶液が分散され、モノマー(b0)又はその溶剤溶液を用いる場合には、さらに、モノマー(b0)が反応されて、樹脂粒子(A)の水性分散液中で、スチレン(共)重合体(b)からなる樹脂粒子(B)が形成されることにより得られる、樹脂粒子(B)の表面に樹脂粒子(A)が付着されてなる構造の樹脂粒子(C)の水性分散体(X1)から水性媒体が除去されてなる樹脂粒子(C)であり、樹脂粒子(B)を構成するスチレン(共)重合体(b)の重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比(Mw/Mn)が5〜100であり、かつ酸価が0〜30である電子写真用樹脂粒子。
  2. 樹脂粒子(B)を構成するスチレン(共)重合体(b)の構成ビニルモノマーの重量比が、スチレン:ビニルエステル:カルボキシル基含有ビニルモノマー:他のビニルモノマー=(60〜100):(0〜40):(0〜10):(0〜20)である請求項1記載の樹脂粒子(C)。
  3. 請求項1または2記載の樹脂粒子(C)の、樹脂粒子(B)の表面に付着された樹脂粒子(A)が被膜化されてなる電子写真用樹脂粒子(C1)。
  4. 請求項1または2記載の樹脂粒子(C)の、樹脂粒子(B)の表面に付着された樹脂粒子(A)の少なくとも一部が分離除去および/または溶解除去されてなる電子写真用樹脂粒子(C2)。
  5. 請求項1〜4のいずれか記載の電子写真用樹脂粒子と着色剤からなるトナー。
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