JP3149883B2 - 樹脂粒子 - Google Patents
樹脂粒子Info
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Description
グ防止材、クロマトグラフィ−用坦体、薬剤用坦体、粉
体塗料、ギャップ調整材、電子写真用トナ−、化粧品等
として盛んに利用されてきている樹脂粒子に関するもの
である。
子として、「重合造粒法」により作製される樹脂粒子を
例示することができる。重合造粒法は、エマルジョン重
合法、懸濁重合法、シ−ド重合法、分散重合法に大別で
きる。
面活性剤にて安定化された重合性単量体のミセル中で重
合を行い樹脂粒子を得るものである。エマルジョン重合
法においては、シャ−プな粒子径分布を有する粒子を得
ることができる。しかしながら、安定に存在しうるミセ
ルの大きさにより粒径が決定されるためその粒径は約
0.01〜0.5μm程度の範囲に限られ、およそ1μ
m以上の粒径を持つ粒子を得るすることは不可能であ
る。またミセルの安定化のために必須となる界面活性剤
が作製された粒子表面に残存するため、得られた樹脂粒
子の使用範囲が限定されてしまう。
的に撹拌することにより得られる懸濁系において重合性
単量体を重合し粒子を得る方法である。懸濁重合法で
は、機械的な撹拌に粒子の大きさが依存するため、均一
な粒子径分布を持つ微細な重合体粒子を得ることは難し
い。懸濁重合法により得られる粒子の粒径範囲はおよそ
20μm以上である。
粒子をシ−ド粒子とし、シ−ド粒子を溶剤および重合性
モノマ−にて膨潤させ、膨潤したシ−ド粒子内にて重合
することによりシ−ド粒子を大きく成長させる方法であ
る。シ−ド重合法においては、原理的には、適当なるシ
−ド粒子を選択することにより、シャ−プな粒子径分布
を持った粒子を得ることができ、また粒子の粒径は、シ
−ド粒子と重合性単量体との膨潤率にて制御可能であ
る。シ−ド重合法はエマルジョン重合法により得られた
粒子、すなわちビニル系のポリマ−粒子をシ−ドに用い
る。ビニル系ポリマ−粒子を重合性モノマ−により膨潤
させることは難しい。膨潤率は、シ−ド粒子を構成する
ポリマ−と膨潤に用いるモノマ−との相互作用、およ
び、膨潤した粒子の界面張力等とのバランスにより決定
され、実際にはせいぜい2〜10倍程度が限度となる。
すなわち、膨潤率を極端に大きくすることはできず、
一度に成長させることができる粒径範囲にはおのずと限
界がある。粒子径を10倍にすることは体積を1000
倍にすることに相当するため、シ−ド重合でこれを実現
するためにはシ−ド重合を繰り返す必要がある。
膨潤率を大とするために考案された方法である。2段階
膨潤シ−ド重合法においては、まずシ−ド粒子をオリゴ
マ−ないし水難溶性の低分子量物質(:膨潤剤)等によ
り膨潤させた後に重合性モノマ−にて膨潤させる。この
方法によりシ−ド粒子の膨潤率を数千倍にまで上げるこ
とができる。しかしながら2段階膨潤シ−ド重合法によ
り得られた粒子には膨潤剤が残存するため、これらを除
去する工程が必須となる。シ−ド重合法、2段階膨潤シ
−ド重合法はシャ−プな粒子径分布を有するミクロンオ
−ダ−の樹脂粒子作製するという意味において優れた方
法ではあるが、以上の問題点がシ−ド重合法を工業的に
成立させることを困難とさせている。
安定剤を有機溶媒に溶解し、重合を開始することによ
り、その初期段階において発生したオリゴマ−の凝集物
を粒子核として有機溶媒に不溶なポリマ−の粒子を成長
させる方法である。分散重合法はシャ−プな粒子径分布
を有するミクロンオ−ダ−の樹脂粒子作製するという目
的において優れた方法ではあるが、有機溶媒を媒体に用
いるためにマスプロダクト化が難しく、樹脂粒子の工業
的な生産方法としては成立し得ない。
に、エマルジョン重合法および懸濁重合法により得られ
る樹脂粒子は、粒子径範囲が限定され、かつ粒子径分布
はブロ−ドなものとなる。シ−ド重合法および分散重合
法により得られる樹脂粒子は、シャ−プな粒子径分布を
有するものの、非常に高価なものとなる。さらに、以上
述べてきた「重合造粒法」すなわち、エマルジョン重
合、懸濁重合、シ−ド重合、分散重合により作製される
樹脂粒子はその製造方法からも自明であるようにビニル
系ポリマ−の樹脂粒子に限定される。これらビニル系ポ
リマ−の樹脂粒子を着色剤により着色する場合には原料
となるビニルモノマ−に着色剤を分散したのちに所定の
操作にて樹脂粒子化を行うこととなる。この場合、着色
剤はビニルモノマ−が重合する際のラジカルにより攻撃
され、多くの着色剤は変退色を生じる。また多くの場合
着色剤粒子の分散性が不良であり、着色剤が樹脂中にお
いて凝集し、サブミクロン程度に粒子系の小さい顔料を
用いたとしても期待する透明性は得られず不透明な粒子
となってしまう。
に鑑み、シャ−プな粒子径分布を有し、かつ任意の粒子
径をもち、さらに顔料着色においても高度な透明性を有
する樹脂粒子を得るべく鋭意研究を重ねた結果、次なる
発明に到達した。すなわち本発明は、70mol%以上の芳
香族ジカルボン酸およびまたはその誘導体からなる多価
カルボン酸類と、炭素数2〜6の脂肪族多価アルコ−ル
およびビスフェノ−ルAおよびまたはそれらから誘導さ
れるポリエ−テルポリオ−ルからなる多価アルコ−ル類
とから得られ、かつ20〜500m当量/kgのイオン
性基を含有するポリエステル樹脂を主成分とし、平均粒
子径Dが0.2〜50μm、粒子径0.5D〜2.0D
の範囲に全体の70重量%が含まれ、かつ真球度(短径
と長径との比)0.7以上の粒子が全体の70重量%以
上を占める粒子からなるポリエステル系樹脂粒子であ
る。
よびまたはエステル形成性誘導体であるが、以後代表し
て、酸をもって記す。該多価カルボン酸類は、主として
芳香族ジカルボン酸からなる。芳香族ジカルボン酸とし
ては、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、オルソフ
タル酸、1,5−ナフタレンジカルボン酸、2,6−ナ
フタレンジカルボン酸、ジフェン酸、安息香酸およびま
たはその誘導体、p−オキシ安息香酸、p−(ヒドロキ
シエトキシ)安息香酸などの芳香族オキシカルボン酸、
等を用いることができる。芳香族ジカルボン酸は多価カ
ルボン酸成分の70mol%以上が必須であり、80mol%以
上が好ましく、90mol%以上がさらに好ましい。芳香族
ジカルボン酸の含有率がこの範囲に満たない場合には樹
脂の耐ブロッキング特性が低下し、保存安定性に支障を
きたす場合がある。本発明において好ましく用いられる
芳香族ジカルボン酸類としてはテレフタル酸、イソフタ
ル酸、ナフタレンジカルボン酸である。
てコハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、
ドデカンジカルボン酸等の脂肪族ジカルボン酸、フマ−
ル酸、マレイン酸、イタコン酸、ヘキサヒドロフタル
酸、テトラヒドロフタル酸、等の不飽和脂肪族、およ
び、脂環族ジカルボン酸等を使用することができる。本
発明においては必要によりトリメリット酸、トリメシン
酸、ピロメリット酸等のトリおよびテトラカルボン酸を
約20mol%を越えない程度の範囲で少量含んでも良い。
は、炭素数2〜6の脂肪族多価アルコ−ルおよびビスフ
ェノ−ルAから誘導されるポリエ−テルポリオ−ルから
なる多価アルコ−ル類が必須である。炭素数2〜6の脂
肪族多価アルコ−ルとしては、エチレングリコ−ル、プ
ロピレングリコ−ル、1,1ジメチルエタンジオ−ル、
1,2ジメチルエタンジオ−ル、1,1,2トリメチル
エタンジオ−ル、1,1,2,2,テトラメチルエタン
ジオ−ル、1,3−プロパンジオ−ル、1,4−ブタン
ジオ−ル、1,5−ペンタンジオ−ル、1,6−ヘキサ
ンジオ−ル、ネオペンチルグリコ−ルおよびそれらのエ
ステル形成性誘導体を用いることができ、好ましくはエ
チレングリコ−ル、プロピレングリコ−ルを用いること
ができる。
テルポリオ−ルとしてはビスフェノ−ルAのエチレンオ
キサイド付加物およびプロピレンオキサイド付加物を好
ましく用いることができる。さらに必要により1,4−
シクロヘキサンジオ−ル、1,3−シクロヘキサンジオ
−ル、1,2シクロヘキサンジオ−ル、およびまたはこ
れらの誘導体、1,4−シクロヘキサンジメタノ−ル、
スピログリコ−ル、水素化ビスフェノ−ルA、水素化ビ
スフェノ−ルAのエチレンオキサイド付加物およびプロ
ピレンオキサイド付加物、トリシクロデカンジオ−ル、
トリシクロデカンジメタノ−ル、ジシクロヘキシル4,
4’−ジオ−ル等の脂環族多価アルコ−ル類、ジエチレ
ングリコ−ル、ジプロピレングリコ−ル、2,2,4−
トリメチル−1,3−ペンタンジオ−ル、1,4−フェ
ニレングリコ−ル、1,4−フェニレングリコ−ルのエ
チレンオキサイド付加物、パラキシレングリコ−ル、ポ
リエチレングリコ−ル、ポリプロピレングリコ−ル、ポ
リテトラメチレングリコ−ル等のジオ−ル、トリメチロ
−ルエタン、トリメチロ−ルプロパン、グリセリン等の
トリオ−ル、ペンタエルスリト−ル等のテトラオ−ル
等、他に、ε−カプロラクトン等のラクトン類を開環重
合して得られる、ラクトン系ポリエステルポリオ−ル類
を用いることができる。
あるいは必要により2種以上併用することができる。ま
た、溶融状態、溶液状態で、アミノ樹脂、エポキシ樹脂
イソシアネ−ト化合物等と混合することもでき、またさ
らに、これらの化合物と一部反応させることもできる。
本発明におけるポリエステル樹脂のガラス転移点は50
〜60℃以上である。ガラス転移点がこれより低い場合
には、取扱い中あるいは保存中にブロッキングする傾向
がみられ、保存安定性に問題を生ずる場合がある。
しては、カルボキシル基、スルホン酸基、硫酸基、リン
酸基、ホスホン酸基、ホスフィン酸基もしくはそれらの
塩(水素塩、金属塩)等のアニオン性基、または第1級
ないし第3級アミン基等のカチオン性基であり、好まし
くは、カルボキシル基、カルボン酸アンモニウム塩基、
カルボン酸アルカリ金属塩基、スルホン酸基、スルホン
酸アルカリ金属塩基等を用いることができる。これらイ
オン性基は樹脂に共重合された形態にて含有されること
が好ましい。
有化合物としては、スルホテレフタル酸、5−スルホイ
ソフタル酸、4−スルホフタル酸、4−スルホナフタレ
ン−2,7ジカルボン酸、5〔4−スルホフェノキシ〕
イソフタル酸、パラスルホ安息香酸、メタスルホ安息香
酸、オルソスルホ安息香酸等の金属塩をあげることがで
きる。また無水トリメリット酸等を用い、ポリエステル
末端にカルボキシル基を付加した後、アンモニウム塩、
あるいは金属塩にイオン交換する方法も好ましく用いる
ことができる。金属塩としてはLi、Na、K、Mg、
Ca、Cu、Fe等の塩があげられ、特に好ましいもの
はNa塩である。これらイオン性基の含有量は、該ポ
リエステル樹脂に対し、20〜500当量/1000k
g、なお好ましくは40〜200当量/1000kg、
である。かかるイオン性基は着色剤の分散性を高める働
きを有する。
は特に限定されず、例えば粉砕粒子を高温の気体中に気
流により保持することにより球形化する等の公知の球形
化手段を用いることができる。しかしながら好ましくは
以下に示すほうほうにより球形粒子を得ることができ
る。すなわち、イオン性基を含有したポリエステル樹脂
は水分散性を発現する。この場合、水系媒体に安定にミ
クロ分散せしめたイオン性基含有ポリエステル樹脂を、
該ミクロ分散粒子を可塑化した状態において、ミクロ分
散粒子の表面、および表面近傍に存在するミクロ分散微
粒子を水系媒体中において安定化させる働きを持つとこ
ろのイオン量を、均一に制御された状況下にて減少せし
める手段により、ミクロ分散粒子の媒体中での安定状態
を崩し、ミクロ分散粒子を合体せしめることによりイオ
ン性基含有ポリエステル粒子を得ることができる。
に存在するイオン量を減少せしめる手段としては、ポリ
エステル樹脂に含有されるイオン性基の、 ・光分解、熱分解、あるいは加水分解等による切り放
し、 ・温度、pH等の走査による解離度の制御、 ・対イオンによるイオン性基の封鎖、 および、 ・電解質の添加による電気二重層の破壊、 等の手段を用いることができる。本発明においては、対
イオン性基を有する反応性単量体を系内に添加し、対イ
オン性基含有単量体を重合せしめることにより形成され
るポリイオンコンプレックスを用いてイオン性基を封鎖
する方法、あるいは、分解触媒などを併用したイオン性
基切り放しによる方法を好ましく用いることができる。
は、平均粒子径Dが0.2〜50μm、粒子径0.5D
〜2.0Dの範囲に全体の70重量%が含まれ、かつ真
球度0.7以上の粒子が全体の70重量%以上を占める
実質的に球形の粒子となる。本発明においては平均粒子
径が1〜20μm、さらに好ましくは3〜15μmの範
囲がより好ましい。またさらにミクロ分散粒子を合体粒
子成長させる際に、着色剤の分散体を共存させることに
より着色された粒子を得ることができる。また他の顔
料、シリカ、アルミナ、タルク等の無機粒子、あるいは
他の樹脂粒子を共存させることにより同様にそれらを含
有する粒子を得ることができる。
料、あるいはカ−ボンブラック等を用いればよい。これ
ら着色剤、顔料、カ−ボンブラック等は、単独で用いら
れてもよく、あるいは必要に応じて併用されてもよい。
特に耐光堅牢度の観点からは顔料を用いることが好まし
い。
にはベンジジン系、アゾ系顔料が、マゼンタ着色にはア
ゾレ−キ系、ロ−ダミンレ−キ系、キナクリドン系顔料
が、シアン着色にはフタロシアニン系顔料が好ましく用
いられる。黒色のトナ−を得る場合に、カ−ボンブラッ
ク等を使用することは差し支えない。カ−ボンブラック
としては、サ−マルブラック、アセチレンブラック、チ
ャンネルブラック、ファ−ネスブラック、ランプブラッ
ク等を用いることができる。着色に染料を用いる場合に
は、イエロ−着色にはアゾ系、ニトロ系、キノリン系、
キノフタロン系、メチン系染料が、マゼンタ着色にはア
ントラキノン系、アゾ系、ロ−ダミン系染料が、シアン
着色にはアントラキノン系染料が好ましく用いられる。
分散性に優れるために樹脂粒子中において顔料が凝集せ
ず、通常の顔料と樹脂を混練して得られる着色樹脂に比
較してはるかに高い透明性を有するものである。
説明するが、本発明はこれらになんら限定される物では
ない。 (ポリエステル樹脂の合成1) 温度計、撹拌機を備えたオ−トクレ−ブ中に、 ジメチルテレフタレ−ト 96重量部、 ジメチルイソフタレ−ト 90重量部、 ジメチル5−ナトリウムスルホイソフタレ−ト 9重量部、 エチレングリコ−ル 68重量部、および ビスフェノ−ルAのエチレンオキサイド付加物(平均分子量350) 175重量部、 テトラブトキシチタネ−ト 0.1重量部 を仕込み180〜230℃で120分間加熱してエステ
ル交換反応を行った。ついで反応系を240℃まで昇温
し、系の圧力1〜10mmHgとして60分間反応を続
けた結果、共重合ポリエステル樹脂(A1)を得た。得
られた共重合ポリエステル樹脂(A1)の組成、数平均
分子量、ガラス転移温度を表1.に示す。以下、原料を
変えて同様に重合を行い、後記の表1.に示すポリエス
テル樹脂(A2)〜(A5)、(A7)を得た。
ル交換反応を行った。次いで、240℃に昇温した後、
系の圧力を徐々に減じて30分後に10mmHgとし、
60分間反応を続けた。その後オ−トクレ−ブ中を窒素
ガスで置換し、大気圧とした。温度を200℃に保ち無
水トリメリット酸9.6重量部を加え、60分間反応を
行い、共重合ポリエステル樹脂(A6)を得た。ポリエ
ステル樹脂(A6)の組成、数平均分子量、ガラス転移
温度を表1.に示す。
を備えたオ−トクレ−ブ中に、ビスフェノ−ルAのプロ
ピレンオキサイド付加物70重量部、無水マレイン酸1
9.6重量部を仕込み、反応系内に窒素ガスを導入し不
活性雰囲気に保ち、0.05重量部のジブチル錫オキサ
イドを加え200度にて反応させポリエステル樹脂(A
8)を得た。ポリエステル樹脂(A8)の組成、数平均
分子量、ガラス転移温度を表1.に示す。表1.におい
てTPAはテレフタル酸、IPAはイソフタル酸、SI
Pは5−ナトリウムスルホイソフタル酸、MAはマレイ
ン酸、TMAはトリメリット酸、EGはエチレングリコ
−ル、PPGはプロピレングリコ−ル、BPEはビスフ
ェノ−ルAのエチレンオキサイド付加物をそれぞれ示
す。BPPはビスフェノ−ルAのプロピレンオキサイド
付加物をそれぞれ示す。
(A1)100重量部、メチルエチルケトン40重量
部、イソプロピルアルコ−ル10重量部を70℃にて溶
解した後80℃の水150重量部を添加し、粒子径約
0.1μmの共重合ポリエステル樹脂の水系ミクロ分散
体を得た。さらに得られた水系ミクロ分散体を蒸留用フ
ラスコに入れ、留分温度が100℃に達するまで蒸留
し、冷却後に水を加え固形分濃度を38%とした。ベン
ジジン系ジスアゾ顔料(C.I.PIGMENT YE
LLOW 17)100重量部、分散剤タフチックAD
[日本エクスラン製]40重量部、脱イオン水360重
量部をサンドミルに仕込、4時間分散処理を行うことに
より顔料の水系分散体を得た。
四つ口の1リットルセパラブルフラスコに、共重合ポリ
エステル水系分散体834重量部、顔料水分散体63重
量部、脱イオン水35重量部、および、ジメチルアミノ
エチルメタクリレ−ト5.6重量部を入れ、75℃に昇
温した。さらに120分間75℃に保った状態で反応を
続けた。その結果、共重合ポリエステル水系分散体に存
在したサブミクロンオ−ダ−の粒子径の共重合体は合体
粒子成長し、さらに共存した顔料を粒子内部に取り込ん
だ平均粒径5.2μm、直径をDとした場合に0.5D
〜2Dの範囲の粒径を有する粒子の占有率92重量%、
真球度0.7以上の粒子占有率97重量%の着色ポリエ
ステル粒子(Y1)を得た。得られた着色ポリエステル
粒子を洗浄・脱水し、真空乾燥した。以下同様の方法に
て共重合ポリエステル樹脂(A2)〜(A5)、(A
7)から着色ポリエステル粒子(Y2)〜(Y5)、
(Y7)を得た。(後記表2)
タノ−ル10部を加え90℃で溶解した後、80℃まで
冷却した。さらに共重合ポリエステルの酸価に等量とな
るように1Nのアンモニア水溶液を加え、80℃を保持
し30分間撹拌した後80℃の水56部を添加し共重合
ポリエステルの水系分散体を得た。さらに得られた水分
散体1000部を蒸留用フラスコに入れ、留分温度10
0℃に達するまで蒸留した後冷却し、最終的に脱溶剤さ
れた固形分濃度33%の共重合ポリエステルの水分散体
を得た。得られた水分散体および前記顔料の水系分散体
を用い同様に着色ポリエステル粒子(Y6)を得た。
ンジジン系ジスアゾ顔料(C.I.PIGMENT Y
ELLOW 17)4重量部とをホットロ−ルミルとエ
クストゥル−ダ−にて混合した、ついで細川式微粉砕機
にて粉砕・分級して粉体状とした。得られた粉体100
重量部分散剤(タフチックAD)1重量部、脱イオン水
50重量部を3本ロ−ルミルにてペ−スト化し、さらに
脱イオン水850重量部を加えて水分散体とした。得ら
れた水分散体をスプレイドライすることにより平均粒子
径11μm、直径をDとした場合に0.5D〜2Dの範
囲の粒径を有する粒子の占有率57重量%、真球度0.
7以上の粒子占有率65重量%の着色ポリエステル粒子
(Y8)を得た。
0℃90%RHの加湿雰囲気下に100時間放置した後
のブロッキングの有無にて保存安定性を評価した。結果
を表2.に示す。[○]はブロキングが全く認められな
かったもの、[△]はややブロッキングが認められたも
のの再び解砕が可能であったもの、[×]は完全にブロ
ッキングして塊状になったものを示す。
ルミ平板電極上に100μm厚のポリエステルフィルム
を置いた。実施例、比較例にて得られた着色ポリエステ
ル粒子をボクサ−チャ−ジャにてマイナス荷電し、ポリ
エステルフィルム上に導き、ポリエステルフィルムに着
色ポリエステル粒子を粉体コ−ティングした。樹脂粒子
の付着したポリエステルフィルムをシリコ−ンオイルを
塗布したシリコンゴムロ−ラ−を有するホットロ−ルラ
ミネ−タにて定着した。ロ−ル温度は170℃とした。
定着後のコ−ティングの厚みは10μm±1μm以内に
規格化した。得られたコ−ティング層の透過率(波長6
00nm)を表2.に示す。本発明の樹脂粒子が顔料着
色であるにもかかわらず、極めて高い透明性を保持して
いることがわかる。
1)50重量部、(A2)50重量部をブレンドし、ポ
リエステル樹脂(A9)を得た。ポリエステル樹脂(A
9)96重量部とベンジジン系ジスアゾ顔料(C.I.
PIGMENT YELLOW 17)4重量部、キナ
クリドン系マゼンタ顔料(C.I.PIGMENT R
ED 122)4重量部、あるいはフタロシアニン系シ
アン顔料(C.I.PIGMENTBLUE 15)4
重量部を用い、実施例と同様の手法にて着色ポリエステ
ル粒子(Y9)、(M9)、(C9)を得た。得られた
(Y9)、(M9)、(C9)各々を5重量部と鉄系キ
ャリア95重量部とを混合し2成分系現像剤(YD)
(MD)(CD)とした。三台のアモルファス・シリコ
ンを感光体とする電子写真方式の複写機の現像機に現像
剤をそれぞれ仕込み、あらかじめYMCに色分解された
印刷用原版(連続階調)を原稿に用い紙上に重ねて複写
した。得られた画像は多少の位置ずれはあるものの極め
て鮮明な色彩を有し、また細部の再現も十分なものであ
った。同様にOHP(オ−バ−ヘッドプロジェクタ)用
の透明フィルム上にも複写を行いスクリ−ンに投射した
が投射された画像は極めて品位が高く、鮮明で高精細な
ものであった。
子写真用トナ−は、湿熱環境下においてもブロッキング
を生じない優れた保存安定性を有することが示された。
また本発明による電子写真用トナ−は画像再現性に優
れ、良好なる複写画像を安定して再現することが示され
た。
Claims (1)
- 【請求項1】 70mol%以上の芳香族ジカルボン酸およ
びまたはそのエステル形成性誘導体からなる多価カルボ
ン酸類と、炭素数2〜6の脂肪族多価アルコ−ルおよび
ビスフェノ−ルAおよびまたはそれらから誘導されるポ
リエ−テルポリオ−ルからなる多価アルコ−ル類とから
得られ、かつ20〜500m当量/kgのイオン性基を
含有するポリエステル樹脂を主成分とし、平均粒子径D
が0.2〜50μm、粒子径0.5D〜2.0Dの範囲
に全体の70重量%が含まれ、かつ真球度(短径と長径
との比)0.7以上の粒子が全体の70重量%以上を占
めることを特徴とするポリエステル系樹脂粒子。
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| JPH0598026A (ja) | 1993-04-20 |
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