JP2628967B2 - マグネタイト粒子粉末及びその製造方法 - Google Patents

マグネタイト粒子粉末及びその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電子写真法、静電記録
法、静電複写機用等のトナーに使用されるマグネタイト
粒子粉末及びその製造方法に関するものであり、特に鮮
明な複写画像が得られる小粒径トナー用マグネタイト粒
子粉末及びその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来よ
り、電子写真法や静電記録法などに使用されているトナ
ー用の磁性材料としては、マグネタイトやフェライト等
の磁性酸化物粒子、又は磁性金属粒子が使用されてい
る。磁性トナーは一般的に、主原料の磁性材料にバイン
ダー樹脂の他に、必要に応じて染料、顔料、導電性材料
等を添加し、加熱、混練、冷却し次いで粉砕して分級を
して製造されている。このトナーの径は一般的に10μ
m前後である。一方、近年トナー粒径を微細化すること
で、画質が向上し特に解像度が良くなることが、各種の
分野で報告されている。この小粒径トナーに使用するた
めのマグネタイトは微細品で樹脂中への分散性が良く、
粒度分布幅の狭いものが良いとされているが、従来のマ
グネタイト粒子粉末は、未だ充分な特性を満たしていな
いのが現状である。
【0003】本発明の目的は、上記欠点を解消し、特に
解像度に優れた小粒径トナーに必要とされる特性を十分
に有したマグネタイト粒子粉末及びその製造方法を提供
することにある。本発明の目的はまた、解像度に優れた
磁性トナーを提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、Mg(マグネ
シウム)の酸化物が、Mg換算でFeに対し0.1〜
5.0重量%含有されており、且つ平均粒子径が0.1
0〜0.25μmであり、該粒子形状が実質的に六面体
であり、該六面体の各稜線が面状になっていることを特
徴とするマグネタイト粒子粉末、及び第一鉄塩水溶液
に、マグネシウム化合物を添加し、苛性アルカリ又は/
及び炭酸アルカリの存在下で、且つ弱酸性の条件下に酸
化性ガスを通気してマグネタイトを生成させることを特
徴とするマグネタイト粒子粉末の製造方法を提供するこ
とにより上記目的を達成したものである。本発明はま
た、上記マグネタイト粒子粉末を含有する磁性トナーを
提供することにより上記目的を達成したものである。
【0005】以下、本発明に係るマグネタイト粒子粉末
及びその製造方法、更にはそれを用いた磁性トナーにつ
いて詳説する。本発明に係るマグネタイト粒子粉末は、
その成分中にMgの酸化物がMg換算でFeに対して
0.1〜5.0重量%、好ましくは0.2〜1.5重量
%であることが望ましい。また、マグネタイト粒子の平
均粒子径は0.10〜0.25と極めて狭い範囲にあ
り、その粒度分布はシャープであることが好ましい。マ
グネタイト粒子粉末の比表面積値(窒素法)は2.0〜
20m2 /gで、見掛け密度値は0.2〜0.9g/c
3 であることが好ましい。更に、トナーに用いる場合
はマグネタイト粒子の黒味の着色力が顔料試験法による
測定値で+90〜+140であることが望ましい。
【0006】本発明に係るマグネタイト粒子形状は、実
質的に六面体であり、該六面体の各稜線が面状になって
いる。このような粒子形状は、従来のマグネタイト粒子
形状は不定形、球形状、八面体形状等と相違して、微細
であるにもかかわらず、赤褐色にならず黒味が保持さ
れ、比表面積が大きくても、酸化安定性に優れたものと
なる。従って、上記マグネタイト粒子粉末は、小粒径磁
性トナー及びその他の磁性粉として用いたとき、その製
品の性能を十分に高める。
【0007】次に本発明に係るマグネタイト粒子粉末の
製造方法について説明する。マグネタイトの反応条件
は、湿式の反応槽(攪拌式、循環式、気泡塔)内をN 2
ガスで置換しながら、塩化第一鉄に対し苛性アルカリ及
び/又は炭酸アルカリを当量程度加え、反応温度は70
℃以上に保ち、その後N2 を酸化性ガスに切り替えて、
弱酸性下の条件で酸化反応を行うことでマグネタイトを
得ている。
【0008】本発明を更に詳しく説明すると、攪拌式反
応槽をN2 ガスで置換しながら、1〜2mol(第一鉄
塩1mol程度に対して。)の苛性アルカリ及び/又は
炭酸アルカリを加える。その反応温度を50〜100
℃、好ましくは75〜95℃に保ちながら、別に用意し
たMgの化合物をFeに対してMgが0.10〜5.0
重量%で、好ましくは0.2〜1.5重量%となる量
を、塩化第一鉄水溶液と共に加える。その後N2 ガスを
空気等の酸化性ガスに切り替え、酸化反応を完結させ
る。従って、酸化反応開始前の含水鉄水溶液の中に、マ
グネシウム化合物を加えることにより、生成物はマグネ
シウムを含むスピネル構造を有するマグネタイトとな
る。その平均粒径は0.10〜0.25μmで、しかも
粒度分布がシャープである。
【0009】上記反応に於いて、マグネタイト粒子サイ
ズは反応条件、例えば、酸化性ガスの流量変化や、塩化
第一鉄塩の濃度等でコントロールをすることができる。
酸化速度が速ければ粒子は微細となり、遅ければ粒子は
大きくなる。上記酸化反応のpH値については、5以上
7未満であると目的の粒子形状となるが、それ以外は目
的とする粒子が得ることが困難になる。本発明に使用す
る苛性アルカリ、炭酸アルカリの具体例は、苛性ソーダ
や炭酸ソーダで、第一鉄塩は、塩化第一鉄が一般的であ
り、マグネシウム化合物としては、塩基性炭酸マグネシ
ウム、硝酸マグネシウム、塩化マグネシウム等を挙げる
ことができるが、これらマグネシウムの無機塩は一種単
独で使用しても良いし複数種を併用しても良い。
【0010】上記条件で生成したマグネタイトの平均粒
径値は、SEM写真による粒子実測200個の結果、
0.10〜0.25μmであり、窒素法によるい比表面
積値は2.0〜20m2 /gであり、ホソカワミクロン
(株)製のパウダーテスターによる見掛け密度の測定値
は0.2〜0.9g/cm3 で、マグネタイト中のMg含
有量は、Mg換算でFeに対し0.1〜5.0重量%
で、黒味の着色力は顔料試験法に依る測定値で+90〜
+140であった。
【0011】次に本発明に係るマグネタイト粒子粉末を
用いた磁性トナーについて説明する。常法により2本加
圧式熱ローラーで、上記マグネタイト粒子粉末及び樹脂
の溶融混練を行い、ジェットミル式粉砕機及び分級機
で、平均粒径10μmを有する磁性トナーを得た。次に
樹脂中への分散性の評価を行った。即ち、市販の一成分
系複写の現像剤ボックスを改良し、これを用いてブラシ
飛散法で、トナーの磁気分布を測定した結果、樹脂中へ
のマグネタイトの分散性は良好であった。ここで、ブラ
シ飛散法とはマグローラーの回転数を可変式に改良し、
仕込み量を一定化させた場合、回転数を速くすること
で、磁力の弱いトナー(磁性材含有量少ない)は遠心力
で飛ばされる。飛ばされた量とそのトナーの磁気測定を
することでトナー中のマグネタイトの分散性を知ること
ができる。何故ならば、樹脂中へのマグネタイトの分散
が悪いと、個々のトナー磁力が異なり、磁力の弱いもの
は速く飛ばされるからである。
【0012】その結果、本発明のマグネタイト粒子粉末
は、微細品ながら粒度分布がシャープで、見掛け密度が
大きく、分散性がよいこから、小粒径トナーに必要な条
件である、樹脂中への馴染みが良く磁気特性が均一とな
り、製造されたトナー1個当たりの、マグネタイト含有
量が平均化するので、コピー画質を向上させ解像度を良
くさせ、カブリやトナー飛散もなく鮮明な複写画像が得
られる。更に、本発明のマグネタイトは従来の不定形、
球状、多面体、八面体等のマグネタイトと異なり、微細
品ながら赤褐色にならず黒味を保ち、比表面積が大きく
ても、酸化安定性に優れている。
【0013】
【実施例】以下、本発明の実施例を比較例と比較しなが
ら説明する。尚、本発明は本実施例に限るものではな
い。 実施例1 ガス吹き込み管を有する攪拌槽にN2 ガス(3リットル
/min)を通気しながら、苛性ソーダ(1.120k
g、28.0mol)を水(30リットル)に溶解し攪
拌槽に加え、攪拌させながら90℃まで昇温させ、所定
温度になったら別に用意した塩化第一鉄水溶液(4.1
4リットル、14mol)と塩化マグネシウム(0.0
56kg、0.28mol)と水(5.84リットル)と
の混合液を攪拌槽に添加し、窒素置換を続けながら、3
0分間攪拌混合する。その後、酸化性ガス(空気)に切
り替え(1リットル/min)て反応、この時、苛性ソ
ーダ水溶液(1mol/リットル)で、pH値を5以上
7未満に保つ様にコントロールして、酸化反応を完結さ
せた。この様にしてできたマグネタイトは、常法により
濾過、水洗、乾燥、粉砕して得られた物は、図1に示す
ような六面体を基本とし、六面体の各稜線が面状になっ
ているマグネタイトであった。
【0014】実施例2〜5 本発明の反応生成反応条件における、反応温度とガスと
量を同じにして、塩化第一鉄水溶液の量や塩化マグネシ
ウムの添加量及び、苛性ソーダの量を種々変化させた以
外は、実施例1と同様にしてマグネタイト粒子を生成さ
せた。更に、実施例6で、苛性ソーダを炭酸ソーダに代
えて試験をした。尚、反応組成条件は表1に示した。
【0015】比較例1 ガス吹き込み管を有する攪拌槽にN2 ガス(3リットル
/min)を通気しながら、苛性ソーダ(1.120k
g、28.0mol)を水(30リットル)に溶解し攪
拌槽に加え、攪拌させながら90℃まで昇温させ、所定
温度になったら別に用意した塩化第一鉄水溶液(4.1
4リットル、14mol)と水(5.84リットル)の
混合液を攪拌槽に添加し、窒素置換を続けながら、30
分間攪拌混合する。その後、酸化性ガス(空気)に切り
替え(1リットル/min)て反応を開始した。この様
にして得られたマグネタイトは、常法により濾過、水
洗、乾燥、粉砕した結果、粒子形状は図2の如く、通常
の八面体で粒子形状は不揃いであった。
【0016】比較例2 比較例1の反応条件で塩化第一鉄水溶液の中に、塩化マ
グネシウム(0.056kg、0.28mol)を混合さ
せて、反応させた。マグネタイトの粒子形状は八面体で
あった。 比較例3 比較例1の反応条件で塩化第一鉄水溶液の中に、塩化マ
グネシウム(0.114kg、0.56mol)を混合さ
せて、反応させた。マグネタイトの粒子形状は八面体で
不揃いの粒子であった。尚、比較例と実施例の主要製造
条件と、生成マグネタイトの諸特性を〔表1〕と〔表
2〕に示す。
【0017】
【表1】
【0018】
【表2】
【0019】
【発明の効果】本発明に係るマグネタイト粒子粉末は、
解像度に優れた小粒径トナーに必要とされる特性を十分
に有する。また、本発明に係る上記マグネタイト粒子粉
末を用いた磁性トナーは、解像度に優れた磁性トナーと
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るマグネタイト粒子粉末の顕微鏡写
真により粒子構造を示す図である。
【図2】従来のマグネタイト粒子粉末の顕微鏡写真によ
り粒子構造を示す図である。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Mg(マグネシウム)の酸化物が、Mg
    換算でFeに対し0.10〜5.0重量%含有されてお
    り、且つ平均粒子径が0.10〜0.25μmであり、
    該粒子形状が実質的に六面体であり、該六面体の各稜線
    が面状になっていることを特徴とするマグネタイト粒子
    粉末。
  2. 【請求項2】 第一鉄塩水溶液に、マグネシウム化合物
    を添加し、苛性アルカリ又は/及び炭酸アルカリの存在
    下で、且つ弱酸性の条件下に酸化性ガスを通気してマグ
    ネタイトを生成させることを特徴とする上記請求項1記
    載のマグネタイト粒子粉末の製造方法。
  3. 【請求項3】 上記請求項1記載のマグネタイト粒子粉
    末を含有する磁性トナー。
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