JP3132048B2 - 磁性トナー - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＭＩＣＲによる磁気読
取り用の静電荷像現像用磁性トナーに関するものであ
る。更に詳しくは、印刷後定着された磁性トナーが磁気
ヘッドにより読み出し可能で、かつ磁気ヘッドに読み出
される際に印字が擦り取られることのない磁性トナーに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、実用化されている種々の静電複写
方式における乾式現像法としては、トナー及び鉄粉など
のキャリアを用いる二成分現像方式と、キャリアを用い
ずトナー内部に磁性体を含有するトナーを用いる一成分
磁性トナー現像方式が知られている。一成分磁性トナー
による現像方式は、二成分現像方式の現像機に必要な自
動濃度調節機などがいらないため、現像機がコンパクト
になり、またキャリアの汚染がないため、キャリア交換
のようなメンテナンスが不要となる。そのため、小型の
複写機やプリンターなどに特に適している。しかしなが
ら、磁性トナーは、磁性体微粉末（以下磁性体という）
を３０〜７０重量％含んでおり、本質的に二成分現像方
式のトナー（一般的に磁性体を含んでいない）に比して
定着性が悪く、また、磁性体は、通常親水性であるた
め、トナーバインダーとの接着性が良くない。したがっ
て、これらの問題点を改良すべく検討が続けられてい
る。

【０００３】ところで、このような一成分磁性トナー現
像方式を利用し、磁気画像文字認識に適した書類、特
に、個人用小切手を非常に簡単に作成し、印刷するとい
う試みが行われてきている。一般的にこのような方式
は、ＭＩＣＲと言われている。ＭＩＣＲは、画像を磁化
し磁気ヘッドにより読みだす方式であり、これは、通
常、液体の磁性インクを用いて印刷した画像を読み取る
ものであるので、画像の形成は簡便ではない。その点、
一成分磁性トナー現像方式を用いた場合、機械がコンパ
クトに、しかも、メンテナンスも簡単になるため、非常
に効率化することが考えられる。しかしながら、従来の
一成分磁性トナー現像方式では、画像を形成する磁性ト
ナー像の磁化が弱すぎて、ＭＩＣＲの読取り機で正しく
認識することができない。さらに、ＭＩＣＲ用の読取り
機は、液体印刷された画像を読み取ることを前提に作ら
れているため、紙などの定着画像担持体に滲み込むので
はなく、定着画像担持体表面に熱融着している磁性トナ
ーには、従来の磁性トナー画像になかった性能、あるい
は、従来使用されていた磁性トナーの性能を、より高度
にすることが要求される。

【０００４】特に、その中で重要な性能は、磁気ヘッド
で読み取り可能な適度の磁化および磁気ヘッドとの繰返
しの摺擦でも問題のないＭＩＣＲ適性と、従来の電子写
真方式の一成分磁性トナーシステムに対する適応性およ
び電子写真方式のプリンターと同等以上のプリンター適
性とを、共に兼ね備えていなければならないという点で
ある。そこで、トナー像の磁化を高くするため、画像あ
たりのトナーの付着量を多くして、読み取れるようにす
る方法が考えられる。この場合、磁化としては十分であ
っても、トナー量が多すぎて画像がつぶれてきたりブラ
ーがでてくるため、記号を正しく認識することができな
くなる。また、トナー粒子の磁性体含有量そのものを増
やしてトナー画像の磁気力を高くする方法も考えられる
が、これはトライボを低下させる方向であり、画像のシ
ャープネス、特に、高温高湿下での画像性の低下や耐久
安定性の低下を招き、さらには、定着性も低下するた
め、ＭＩＣＲの読取り機で画像が擦り取られ易く、記号
の認識ができなくなる。そこで、磁化そのものの大きな
磁性体を用いることが考えられる。

【０００５】特開昭５４−８９７３５号、同５９−３０
５４４号公報には、保磁力３００Ｏｅ以上の磁性粉を用
いたトナーが記載されている。前者は、トナーの搬送性
が向上するため、高速現像に適しており、後者は、磁気
ヘッドにより読みだし可能な磁性トナーを提供してい
る。しかしながら、３００Ｏｅ以上もの保磁力を有する
磁性体は、磁化が大き過ぎるため、適正量含有させた場
合、ＭＩＣＲの読み取り機で記号を認識できなくなる。
さらに、ともに針状マグネタイトを用いているため、ト
ナー表面に磁性体が多く露出しており、磁気ヘッドとの
摺擦で擦りとられ易いという問題がある。

【０００６】また、特公昭６１−１３７４号、特開昭６
１−６３５３２号公報には、高保磁力を有する粒状黒色
強磁性酸化鉄粒子粉末もしくは等軸酸化鉄についてが記
載されている。これは、粒子の形状が針状ではなく優れ
た方法であるが、前者では、保磁力が２４８Ｏｅ以上、
後者でも１８０Ｏｅ以上と大きいため、磁化も強く一成
分磁性現像用として磁性体を適正量含有させた場合、記
号を認識することが難しく問題となると考えられる。逆
に、これらの高保磁力の磁性体は磁化も強いため、従来
磁性トナーより少ない磁性体含有量でＭＩＣＲの読み取
りは可能であるが、通常の一成分磁性トナー現像方式で
は、磁性トナーの残留磁化σr の減少のため、搬送性が
悪くなり、安定した画像が得られなくなる。また、帯電
量も必要以上に高くなる傾向になり、特に、低温低湿環
境下では画像濃度の低下などが問題となる。

【０００７】さらに、特開平１−２１９７５６号公報に
は、磁性トナーの残留磁化σｒをトナーの体積平均径ｄ
に対して３．７−０．１１ｄ≦σγ≦６．５−０．２３
ｄとするトナーが記載されている。しかしながら、この
ような磁化のトナーでは、ＭＩＣＲ用としては不十分で
記号を正確に認識することができない。このように、従
来の磁性トナーでは、ＭＩＣＲ用のトナーに要求される
高い摺擦性能および優れたプリンター適性が、充分満た
されるものではなかった。したがって、磁性体による画
像の文字部以外の汚れがない。かつ、磁気ヘッドが、正
しく記号を認識できる磁性トナーを得ることができなか
った。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のごと
き問題点を解決することを目的としてなされたものであ
る。即ち、本発明の第１の目的は、磁気力が適切でＭＩ
ＣＲによる磁気読み取り記号認識が正確にできる磁性ト
ナーを提供することにある。本発明の第２目的は、磁性
体の分散性の良い磁性トナーを提供することにある。本
発明の第３目的は、磁気読み取りの際の磁気ヘッドとの
摺擦において、磁性体が擦りとられにくい磁性トナーを
提供することにある。本発明の第４の目的は、優れた環
境安定性、特に、高温高湿環境下で画像濃度の低下等の
問題がない磁性トナーを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
鋭意検討の結果、磁性体微粉末としてマグネタイトに着
目し、マグネタイトの残留磁化、トナーの残留磁化及び
マグネタイトのトナーに対する含有量について、それぞ
れの範囲を特定し、マグネタイトを熱処理することによ
り、前記本発明の目的が達成できることを見出だし、本
発明を完成するに至った。即ち、本発明の特徴は、少な
くとも結着樹脂と磁性体微粉末からなるＭＩＣＲによる
磁気読取り用磁性トナーであって、磁性体微粉末がマグ
ネタイト微粉末よりなり、マグネタイトの残留磁化をσ
rm（ｅｍｕ／ｇ）、トナーの残留磁化をσrt（ｅｍｕ／
ｇ）、マグネタイトのトナーに対する含有量をＷ（重量
％）とした時、 ４．２＜σrt≦７ ７≦σrm≦２４ ３０≦ Ｗ ≦７０ の関係を満たし、かつマグネタイト微粉末が熱処理され
たものであることにある。

【００１０】以下、本発明を詳細に説明する。本発明に
おいては、マグネタイト及びトナーの残留磁化の範囲、
マグネタイトのトナーに対する含有量の範囲を特定し、
マグネタイトを熱処理することが、実用上十分な性能を
有するＭＩＣＲ用磁性トナーを得るために重要である。
その理由は、理論的には十分に解明されたものと言えな
いが、次の理由によるものと推測される。

【００１１】即ち、ＭＩＣＲの読み取りは、単にトナー
の磁化だけによるものではなく、磁性トナー中のマグネ
タイトの分散状態が関係し、磁性トナーを微視的に見れ
ば、１つ１つの磁性トナーにおけるマグネタイトの含有
量は同一ではない。したがって、マグネタイトの磁化が
特定の範囲外であると、記号を正確に認識できない場合
があるため、用いるマグネタイトの磁化を特定の範囲に
することにより、記号の正確な認識が可能になったもの
と考えられる。また、マグネタイト粒子表面を熱処理す
ると予想以上に耐擦り性が向上するのは、マグネタイト
粒子表面の吸着水分が非常に少なくなり、そのため、結
着樹脂との濡れ性が向上し、マグネタイト粒子の分散性
がよくなることによるものと推測される。特に、ＭＩＣ
Ｒの読取り機においては、単独のマグネタイト粒子より
も凝集したまま分散しているマグネタイト粒子が摺擦に
より擦りとられ易いが、熱処理によりこのマグネタイト
粒子の凝集が阻止できるために、磁性トナーの耐擦り性
が向上するものと推測される。さらに、凝集しているマ
グネタイト粒子は、凝集体の中の吸着水分を取り込むこ
とがあるため、マグネタイトの分散が改善されることに
より、高湿化における帯電性も良化し、マグネタイトそ
のものの耐湿性も向上し、したがって、優れた高湿特性
を有することになる。

【００１２】上記のように、本発明の目的を達成するた
めには、マグネタイト及びトナーの残留磁化の範囲、マ
グネタイトのトナーに対する含有量の範囲を特定するこ
とが重要である。この範囲は、研究を重ねた結果、臨界
的なものであることが分かった。

【００１３】即ち、トナーの残留磁化σrtの範囲は、σ
rtが、４．２ｅｍｕ／ｇ以下であると、磁化が弱く正確
に記号を認識することができない。逆に、σrtが、７ｅ
ｍｕ／ｇより大きいと、磁化が強すぎて、やはり正確に
記号を認識することができなくなる。したがって、トナ
ーの残留磁化σrtの範囲は、４．２ｅｍｕ／ｇ〜７ｅｍ
ｕ／ｇの範囲に設定しなければならない。その中でも、
好ましい範囲は、４．５ｅｍｕ／ｇ〜７ｅｍｕ／ｇであ
り、特に、好ましい範囲は、４．５ｅｍｕ／ｇ〜６．５
ｅｍｕ／ｇである。

【００１４】また、マグネタイトの残留磁化σrmが７ｅ
ｍｕ／ｇより小さいと、磁化が弱く、記号を正確に認識
することができない。逆に、σrmが２４ｅｍｕ／ｇより
大きいと、磁化が大きすぎるため、マグネタイトの分散
性に悪影響がでてきて、やはり記号を正確に認識するこ
とができない。上記の理由から、マグネタイトの残留磁
化σrmは、７〜２４ｅｍｕ／ｇに設定することが必要の
条件となる。好ましい範囲は、７〜１６ｅｍｕ／ｇであ
り、更に好ましくは、８〜１４ｅｍｕ／ｇの範囲であ
る。なお、磁化の測定は、東英工業社製のＶＳＭ Ｐ−
７を使用して、測定磁場１ＫＯｅで行った。

【００１５】さらに、マグネタイトのトナーに対する含
有量の範囲は、３０〜７０重量％に設定する必要があ
る。マグネタイト含有量が３０重量％より少ないと、帯
電量のコントロールが難しく、特に、低温低湿環境下で
は、画像濃度の低下あるいは不均一現像が生じ、読取り
機で正しく記号を読み取ることができなくなる。反対に
マグネタイト含有量が７０重量％より多いと、トナーの
定着性が悪化し、ＭＩＣＲ用の読取り機では、画像が擦
り取られるか、マグネタイトの剥離が生じ、正確に記号
を認識できなくなる。マグネタイト含有量の好ましい範
囲は、３０〜６０重量％、特に、３５〜５５重量％に設
定すると好ましい結果が得られる。

【００１６】本発明の磁性トナーに使用されるマグネタ
イト微粉末の加熱処理は、次のようにして行われる。先
ず、マグネタイト微粉末を４００℃〜８００℃の酸素雰
囲気中で９０〜１４０分間、より好ましくは、５００℃
〜７００℃の酸素雰囲気中で、１００〜１４０分間加熱
酸化した後、冷却する。次に、２５０℃〜４００℃の水
素雰囲気中で１７０〜２１０分間、より好ましくは、３
００℃〜３５０℃の水素雰囲気中で１８０〜２００分間
加熱還元し、冷却した後解砕し、熱処理されたマグネタ
イト微粉末を得ることができる。上記加熱酸化におい
て、加熱温度が４００℃より低いと、酸化が十分に行わ
れず、時間がかかる。また、８００℃より高いと、エネ
ルギーロスが多く好ましくない。加熱還元においても、
加熱温度が２５０℃より低い場合、および４００℃より
高い場合は、加熱酸化の場合と同様の理由で好ましくな
い。

【００１７】本発明における上記磁性トナーは、少なく
とも結着樹脂とマグネタイト微粉末とから構成される。
マグネタイト微粉末は公知の方法によって製造できる。

【００１８】結着樹脂は、トナー用として従来から使わ
れているもの使用される。例えば、１又は２以上のビニ
ルモノマーのホモポリマー又はコポリマーである。代表
的なビニルモノマーとしては、スチレン、ｐ−クロルス
チレン、ビニルナフタレン、例えば、エチレン、プロピ
レン、ブチレン、イソブチレン等のエチレン系不飽和モ
ノオレフィン類、例えば、塩化ビニル、臭化ビニル、フ
ッ化ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、安息香
酸ビニル、酪酸ビニル、ぎ酸ビニル、ステアリン酸ビニ
ル、カプロン酸ビニル等のビニルエステル類、例えば、
アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ｎ−
ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸ドデシル、
アクリル酸ｎ−オクチル、アクリル酸２−クロルエチ
ル、アクリル酸フェニル、メチル−α−クロルアクリレ
ート、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタ
クリル酸ブチル等のエチレン性モノカルボン酸及びその
エステル類、例えば、アクリロニトリル、メタクリロニ
トリル、アクリルアミド等のエチレン性モノカルボン酸
置換体、例えば、マレイン酸ジメチル、マレイン酸ジエ
チル、マレイン酸ジブチル等のエチレン性カルボン酸及
びそのエステル類、例えば、ビニルメチルケトン、ビニ
ルヘキシルケトン、メチルイソプロペニルケトン等のビ
ニルケトン類、例えば、ビニルメチルエーテル、ビニル
イソブチルエーテル、ビニルエチルエーテル等の如きビ
ニルエーテル類、例えば、ビニリデンクロリド、ビニリ
デンクロルフロリド等のビニリデンハロゲン化物、例え
ば、Ｎ−ビニルピロール、Ｎ−ビニルカルバゾール、Ｎ
−ビニルインドール、Ｎ−ビニルピロリドン等のＮ−ビ
ニル化合物類等があげられる。

【００１９】また、本発明の磁性トナーにおいては、荷
電制御、電気抵抗制御等の目的で種々の物質を添加する
ことができる。例えば、フッ素系界面活性剤、サリチル
酸クロム錯体のようなクロム系染料、マレイン酸を単量
体成分として含む共重合体のごとき高分子酸、４級アン
モニウム塩、ニグロシン等のアジン系染料、カーボンブ
ラック等を添加することができる。

【００２０】さらにまた、耐オフセット性をより完全な
ものにするために、離型剤を添加してもよい。離型剤と
しては、炭素数８以上のパラフィン、ポリオレフィン等
が好ましく、例えば、パラフィンワックス、パラフィン
ラテックス、マイクロクリスタリンワックス等、または
ポリプロピレン等が使用できる。

【００２１】さらに、トナーの耐久性、流動性或いはク
リーニング性を向上することを目的として、シリカ等の
無機微粉末、脂肪酸或いはその誘導体及び金属塩等の有
機微粉末、フッ素系樹脂微粉末等を添加することもでき
る。トナーの製造方法は、従来公知の方法を用いること
ができるが、特に、粉砕方式によるものがよい。すなわ
ち、ポリマー、磁性体、着色剤等を熱混練機を用いて溶
融混練し、冷却後粉砕、分級を行いトナーを得る方法で
ある。

【００２２】

【実施例】以下、本発明を実施例を用いて説明するが、
これらにより本発明が限定されるものではない。なお、
実施例におけるトナーの粒径は、コールターカウンター
社製の粒度測定機ＴＡ−ＩＩにより、アパーチャー径１
００μｍで測定したものである。また、実施例および比
較例において使用する磁性体は、表１に記載するものを
使用した。

【００２３】

【表１】 磁性体 組成 σｒｍ （Ａ） 熱処理マグネタイト １２．０ｅｍｕ／ｇ （Ｂ） 〃 １４．６ｅｍｕ／ｇ （Ｃ） 〃 ９．２ｅｍｕ／ｇ （Ｄ） マグネタイト ９．１ｅｍｕ／ｇ

【００２４】実施例１ スチレン−ｎ−ブチルアクリレート共重合体 ４９重量％ （共重合比８０／２０、Ｍｗ：１５００００、） 磁性体（Ａ） ５０重量％ 負帯電性荷電制御剤 １重量％ 上記材料をヘンシェルミキサーにより粉体混合し、これ
を設定温度１４０℃のエクストルーダーにより熱混練し
た。混練物を冷却した後、粗粉砕し、かつ微粉砕をし、
５０％体積平均粒径Ｄ50が１０．５μｍの粉砕物を得
た。これをさらに、分級して１１．５μｍの分級品を得
た。これに、疎水コロイダルシリカ０．３重量％をヘン
シェルミキサーで外添し、トナーを得た。トナーの残留
磁化σｒｔは、５．１ｅｍｕ／ｇであった。このトナー
を、富士ゼロックス製プリンターＸＰ−１１のホッパー
容量を増やすなどの改造をした改造機によりテストし
た。その結果、画像は良好で、画像濃度も１．３８と高
く、特に、高温高湿環境下でも１．３５の画像濃度を
え、濃度低下がなかった。また、ＭＩＣＲの１２回の繰
返（１２パス）の読み取りテストでも、磁性体の剥離に
よる画像の汚れが少なく、実用上問題なかった。

【００２５】実施例２ イソフタル酸、テレフタル酸、エチレン ５３重量％ グリコール、１，６−ヘキサンジオール、無水トリメリ ット酸よりなるポリエステル樹脂（Ｍｗ：２４０００） 磁性体（Ｂ） ４５重量％ 負帯電性荷電制御剤 ２重量％ 上記材料を、実施例１と同様にトナー化した。ここで、
疎水コロイダルシリカ０．７重量％とした。得られたト
ナーの体積平均粒径Ｄ50は、１０．５μｍであった。ま
た、トナーの残留磁化σｒｔは、６．３ｅｍｕ／ｇであ
った。これを実施例と同様に評価した。その結果、画像
は良好で、画像濃度も１．３９と高く、特に、高温高湿
環境下でも１．３７の画像濃度をえ、濃度低下がなかっ
た。また、ＭＩＣＲの１２回の繰返（１２パス）の読み
取りテストでも、磁性体の剥離による画像の汚れが少な
く、実用上問題なかった。

【００２６】実施例３ スチレン−２−エチルヘキシルアクリレート共重合体 ３８重量％ （共重合比８５／１５、Ｍｗ：１４６０００） 磁性体（Ｃ） ６０重量％ 正帯電性荷電制御剤 ２重量％ 上記材料を、実施例１と同様にトナー化した。ここで、
疎水性コロイダルシリカは、０．１８重量％とした。得
られたトナーの体積平均粒径Ｄ₅₀は、１２．８μｍであ
った。また、トナーの残留磁化σｒｔは、４．４ｅｍｕ
／ｇであった。これを、富士ゼロックス製プリンターＸ
Ｐ−９の二成分用現像機を一成分磁性トナー用に改造し
た装置を用いてテストした。その結果、画像は良好で、
画像濃度も１．３８と高く、特に、高温高湿環境下でも
１．３４の画像濃度をえ、濃度低下がなかった。また、
ＭＩＣＲの１２回の繰返（１２パス）の読み取りテスト
でも、磁性体の剥離による画像の汚れが少なく、実用上
問題なかった。

【００２７】比較例１ 実施例１の磁性体を磁性体Ｄに変更した以外は、実施例
１と同様に、トナーを作成した。得られたトナーは、体
積平均粒径Ｄ₅₀が１１．２μｍであった。また、トナー
の磁化σｒｔは、４．３ｅｍｕ／ｇと低かった。これ
を、実施例１と同様に評価した。その結果、通常環境下
では、１．３６と高く良好であったが、高温高湿環境下
では１．２５とやや低く、満足できるものではなかっ
た。また、ＭＩＣＲの１２回の繰返（１２パス）の読み
取りテストでは、磁性体の剥離による画像の汚れがあ
り、実用上問題が生じた。

【００２８】

【発明の効果】本発明のＭＩＣＲによる磁気読取り用磁
性トナーは、次の効果を示すため、一成分磁性トナー現
像方式におけるＭＩＣＲによる磁気読取り用磁性トナー
として極めて有用である。 （１）磁気力が適切で、ＭＩＣＲによる磁気読み取り記
号認識が正確にできる。 （２）マグネタイトの分散性が良い。 （３）磁気読み取りの際、磁気ヘッドとの摺擦において
もマグネタイトが脱落しにくい。 （４）環境安定性が優れており、特に、高温高湿環境下
で画像濃度の低下がない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 豊文 神奈川県南足柄市竹松1600番地 富士ゼ ロックス株式会社竹松事業所内 (72)発明者 奥山 浩江 神奈川県南足柄市竹松1600番地 富士ゼ ロックス株式会社竹松事業所内 (56)参考文献 特開 平１−219756（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−162536（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 9/083

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも結着樹脂と磁性体微粉末から
   なる磁性トナーにおいて、前記磁性体微粉末がマグネタ
   イト微粉末よりなり、マグネタイトの残留磁化をσrm
   （ｅｍｕ／ｇ）、トナーの残留磁化をσrt（ｅｍｕ／
   ｇ）、マグネタイトのトナーに対する含有量をＷ（重量
   ％）とした時、 ４．２＜σrt≦７ ７≦σrm≦２４ ３０≦ Ｗ ≦７０ の関係を満たし、かつマグネタイト微粉末が熱処理され
   たものであることを特徴とするＭＩＣＲによる磁気読取
   り用磁性トナー。