JP3282014B2 - 磁性トナー - Google Patents
磁性トナーInfo
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Description
録のごとき画像形成方法における静電荷潜像を顕像化す
るための磁性トナーに関する。
2,297,691号明細書、特公昭42−23910
号公報(米国特許第3,666,363号明細書)及び
特公昭43−24748号公報(米国特許第4,07
1,361号明細書)等に記載されているごとく、多数
の方法が知られているが、一般には光導電性物質を利用
し、種々の手段により感光体上に電気的潜像を形成し、
次いで該潜像をトナーで現像を行って可視像とし、必要
に応じて、紙等の転写材にトナー画像を転写した後、加
熱、圧力などにより定着し、複写物を得るものである。
像方法も種々知られている。例えば米国特許第2,87
4,063号明細書に記載されている磁気ブラシ法、同
第2,618,552号明細書に記載されているカスケ
ード現像法及び同第2,221,776号明細書に記載
されているパウダークラウド法、ファーブラシ現像法、
液体現像法等、多数の現像法が知られている。これらの
現像法において、特にトナー及びキャリヤーを主体とす
る現像剤を用いる磁気ブラシ法、カスケード法、液体現
像法などが広く実用化されている。これらの方法はいず
れも比較的安定に良画像の得られる優れた方法である
が、反面キャリヤーの劣化、トナーとキャリヤーの混合
比の変動という二成分現像剤にまつわる共通の問題点を
有する。
よりなる一成分系現像剤を用いる現像方法が各種提案さ
れている。中でも、磁性を有するトナー粒子より成る現
像剤を用いる方法に優れたものが多い。
は電気的に導電性を有する磁性トナーを用いて現像する
方法が提案されている。これは内部に磁性を有する円筒
状の導電性スリーブ上に導電性磁性トナーを支持し、こ
れを静電像に接触せしめ現像するものである。この際、
現像部において、記録体表面とスリーブ表面の間にトナ
ー粒子により導電路が形成され、この導電路を経てスリ
ーブよりトナー粒子に電荷が導かれ、静電像の画像部と
の間のクローン力によりトナー粒子が画像部に付着して
現像される。この導電性磁性トナーを用いる現像方法は
従来の二成分現像方法にまつわる問題点を回避した優れ
た方法であるが、反面トナーが導電性であるため、現像
した画像を、記録体から普通紙等の最終的な支持部材へ
静電的に転写することが困難であるという問題を有して
いる。
の磁性トナーを用いる現像方法として、トナー粒子の誘
電分極を利用した現像方法がある。しかし、かかる方法
は本質的に現像速度がおそい、現像画像の濃度が十分に
得られていない等の問題点を有しており、実用上困難で
ある。
他の現像方法として、トナー粒子相互の摩擦、トナー粒
子とスリーブ等との摩擦等によりトナー粒子を摩擦帯電
し、これを静電像保持部材に接触して現像する方法が知
られている。しかしこれらの方法は、トナー粒子と摩擦
部材との接触回数が少なく摩擦帯電が不十分となり易
い、帯電したトナー粒子はスリーブとの間のクローン力
が強まりスリーブ上で凝集し易い等の問題点を有してお
り、実用上困難であった。
等において、上述の問題点を除去した新規なジャンピン
グ現像方法が提案された。これはスリーブ上に磁性トナ
ーをきわめて薄く塗布し、これを摩擦帯電し、次いでこ
れを静電像にきわめて近接して現像するものである。こ
の方法は、磁性トナーをスリーブ上にきわめて薄く塗布
することによりスリーブとトナーの接触する機会を増
し、十分な摩擦帯電を可能にしたこと、磁力によって磁
性トナーを支持し、かつ磁石とトナーを相対的に移動さ
せることによりトナー粒子相互の凝集をとくとともにス
リーブと十分に摩擦せしめていること、等によって優れ
た画像が得られるものである。
用いる現像方法には、用いる絶縁性トナーに関わる不安
定要素がある。それは、絶縁性トナー中には微粉末状の
磁性体が相当量混合分散されており、該磁性体の一部が
トナー粒子の表面に露出しているため、磁性体の種類
が、磁性トナーの流動性及び摩擦帯電性に影響し、結果
として、磁性トナーの現像特性、耐久性等の磁性トナー
に要求される種々の特性の変動あるいは劣化を引き起こ
すというものである。
る磁性トナーを用いたジャンピング現像方法において
は、長期間の繰り返しの現像工程(例えば複写)を続け
ると、磁性トナーを含有する現像剤の流動性が悪化し、
正常な摩擦帯電が得られず、帯電が不均一となりやす
く、低温低湿環境において、カブリ現像が発生しやす
く、トナー画像上の大きな問題点となりやすい。また、
磁性トナー粒子を構成している結着樹脂と磁性体との密
着性が弱い場合には、繰り返しの現像工程により、磁性
トナー表面から磁性体が取れて、トナー画像濃度低下等
の悪影響を与える傾向がある。
が不均一である場合には、磁性体を多く含有する粒子の
小さな磁性トナー粒子がスリーブ上に蓄積し、画像濃度
低下及びスリーブゴーストと呼ばれる濃淡のムラの発生
が見られる場合もある。
に関する提案は出されているが、いまだ改良すべき点を
有している。
報、特開昭62−278131号公報においては、ケイ
素元素を含有する磁性酸化鉄を含有する磁性トナーが提
案されている。かかる磁性酸化鉄は、意識的にケイ素元
素を磁性酸化鉄内部に存在させているが、該磁性酸化鉄
を含有する磁性トナーの流動性に、いまだ改良すべき点
を有している。
は、ケイ酸塩を添加することで、磁性酸化鉄の形状を球
形に制御する提案がされている。この方法で得られた磁
性酸化鉄は、粒径の制御のためにケイ酸塩を使用するた
め磁性酸化鉄内部にケイ素元素が多く分布し、磁性酸化
鉄表面におけるケイ素元素の存在量が少なく、磁性トナ
ーの流動性改良が不十分となりやすい。
いては、四三酸化鉄への酸化反応中にヒドロキソケイ酸
塩溶液を添加して四三酸化鉄の製造方法が提案されてい
る。この方法による四三酸化鉄は、表面近傍にSi元素
を有するものの、Si元素が四三酸化鉄表面近傍に層を
成して存在し、表面が摩擦のごとき機械的衝撃に対して
弱いという問題点を有している。
く、特開平5−72801号公報において、磁性酸化鉄
中にケイ素元素を含有し、かつ、磁性体表面近傍に、全
ケイ素元素含有率の44〜84%が存在する球形の磁性
酸化鉄を含有した磁性トナーを提案した。
性トナーにおいて、そのトナー流動性や結着樹脂との密
着性は、十分に改良されたものの、該球形磁性酸化鉄は
比較的電気抵抗が高く、今日のような40枚/分以上の
高速機などによる高速現像系においては、トナーがチャ
ージアップし易くなる。一般に、チャージアップすると
現像スリーブの如きトナー担持体からトナーが離れにく
くなるため、画像濃度が低下する場合がある。
境下においてトナーの感光体への融着現象が重要な問題
となっており、このような現象を防止するためにはクリ
ーニングブレードと感光体間に挟まれた磁性トナーによ
り感光体が穏やかに研摩される必要がある。
た磁性トナーにおいては、トナー粒子表面に露出した磁
性酸化鉄が丸みを帯びているため、感光体への研摩作用
が小さく、高湿環境下での感光体へのトナー融着を防止
することが難しい。
ーの如き電子写真技術を用いた画像形成装置の機能が多
様化し、得られたトナー画像の高精細化,高画質化が求
められている。
のごとき問題点を解決し、流動性,耐久性及び高速系に
おける現像特性に優れた磁性トナーを提供するものであ
る。
像再現性に優れた磁性トナーを提供することにある。
てもカブリがなく、安定した帯電性能を有する磁性トナ
ーを提供することにある。
も、帯電特性に優れ、感光体ドラムへのトナー融着等が
防止され、さらに長期放置安定性に優れた磁性トナーを
提供することにある。
磁性酸化鉄粒子を少なくとも含有する磁性トナーにおい
て、該磁性トナーは重量平均粒径が13.5μm以下で
あり、該磁性トナーの粒度分布において、粒径12.7
μm以上の磁性トナー粒子の含有量が50重量%以下で
あり、該磁性酸化鉄粒子は、該磁性酸化鉄粒子のケイ素
元素の含有率が、鉄元素を基準として0.1〜4.0重
量%であり、最表面におけるFe/Si原子比が1.2
〜4.0であり、該磁性酸化鉄粒子の球形度(Ψ)が
0.5以上乃至0.8未満であることを特徴とする磁性
トナーに関する。
磁性酸化鉄の鉄元素溶解率が20重量%までに存在する
ケイ素元素の含有量Bと該磁性酸化鉄のケイ素全含有量
Aとの比(B/A)×100が44〜84%であり、該
磁性酸化鉄粒子の表面に存在するケイ素元素の含有量C
と該含有量Aとの比(C/A)×100が10〜55%
であることを特徴とする磁性トナーに関する。
性酸化鉄粒子のケイ素元素の含有率が、鉄元素を基準と
して0.4〜2.0重量%であることを特徴とする磁性
トナーに関する。
したような目的が達成される理由は、必ずしも明確では
ないが、以下のように推定される。
は、重量平均粒径が13.5μm以下(好ましくは3.
5〜13.5μm)であり、磁性トナーの粒度分布にお
いて粒径12.7μm以上の磁性トナー粒子の含有量が
50%以下である磁性トナーに、ケイ素元素を含有する
特定な磁性酸化鉄粒子を用いることが特徴の一つであ
る。
を超える場合、または粒径12.7μm以上の磁性トナ
ー粒子の含有量が50%を超えるような場合、すなわ
ち、比較的粗い磁性トナー粒子を多く含む磁性トナーに
おいては、従来より一般的に使用されている磁性酸化鉄
粒子を用いても磁性トナーの帯電安定化は可能である。
mより小さい場合には、本発明の特殊な磁性酸化鉄粒子
を用いても磁性トナーの流動性は低くなり、帯電不良に
よるカブリ,濃度うす、更には、トナーの比表面積が増
大し、保存安定性が著しく劣化する等の問題が発生しや
すくなるので、重量平均粒径は3.5μm以上が好まし
い。
安定性,流動性の改善等、従来例と比較して顕著な効果
が見られるのは、重量平均粒径が13.5μm以下、好
ましくは3.5〜13.5μm、より好ましくは4.0
〜11.0μmであり、かつ粒径12.7μm以上の磁
性トナー粒子の含有量が50重量%以下、好ましくは4
0%以下、より好ましくは30%以下である。
は、近年求められている画質向上に不可欠であることは
言うまでもない。
性酸化鉄のケイ素元素の含有率が鉄元素を基準にして、
0.1〜4.0重量%(さらに好ましくは0.4〜2.
0重量%)であることが特徴の1つである。ケイ素元素
の含有率が0.1重量%より少ない場合には、磁性トナ
ーへの改善効果(特に磁性トナーの流動性の改善)が弱
く、ケイ素元素の含有率が4.0重量%より多い場合に
は、ケイ酸成分が磁性酸化鉄表面に必要以上に残留した
り、磁気特性に悪影響を与えやすく、好ましくない。
性酸化鉄の球形度(Ψ)が0.5以上乃至0.8未満で
あることが特徴の1つである。球形度(Ψ)が0.5未
満であると、磁性トナー表面に露出する磁性酸化鉄の角
が鋭角になり、感光体を傷つけ易くなり、また球形度
(Ψ)が0.8以上になると、感光体への研摩作用が弱
くなり、高湿環境下での感光体へのトナー融着を防止す
ることが難しくなる、さらには、磁性酸化鉄の電気抵抗
が高くなり、高速現像系においてチャージアップを起こ
し、画像濃度低下を引き起こし易くなる。
磁性酸化鉄の球形度(Ψ)が0.5以上乃至0.8未満
であることにより、クリーニングブレード付近で感光体
が穏やかに研摩され、感光体へのトナー融着が防止され
る。
性酸化鉄に存在するケイ素元素の全含有量Aと、該磁性
酸化鉄の鉄元素溶解率が約20%までに存在するケイ素
元素の含有量Bとの比(B/A)×100(%)が44
〜84%(好ましくは60〜80%)であり、該磁性酸
化鉄の粒子表面に存在するケイ素元素の含有量Cと含有
量Aとの比(C/A)×100(%)が10〜55%
(好ましくは25〜40%)であることが特徴の1つで
ある。(B/A)×100(%)が44%より小さく、
ケイ素元素が中心部に必要以上に多量に存在する場合に
は、製造効率が悪化しやすいことに加え、磁気特性が不
安定な磁性酸化鉄となる場合がある。
を超える場合には、磁性酸化鉄の表層部分にケイ素元素
が多く存在し過ぎて、ケイ素元素が磁性酸化鉄表面に層
状に多量に存在し磁性酸化鉄表面が機械的衝撃に対して
脆くなり、磁性トナーに用いた場合に多くの弊害が発生
しやすい。
より小さい場合には、磁性酸化鉄表面のケイ素元素が少
なく、磁性酸化鉄及び磁性トナーに良好な流動性が得ら
れにくいことに加え、磁性酸化鉄の帯電量及び体積固有
抵抗値が低下し、磁性トナーの帯電安定性及び環境安定
性を損ないやすい。
より多くなると磁性酸化鉄表面の凹凸が目立ち、磁性ト
ナーを製造する際に磁性酸化鉄表面の凹凸部分が欠片と
なって磁性トナー中に分散し、磁性トナー特性に悪影響
を与えやすい。
最表面(XPS測定)におけるFe/Si原子比が1.
2〜4.0であることを特徴とする。
比が4.0を超える場合には、磁性トナーへの改善効
果、特に磁性トナーの流動性の改善が弱い、Fe/Si
原子比が1.2未満の場合には、環境特性、特に高湿度
下における長期放置において、帯電性の劣化を生じる。
更には、トナーの耐久性、トナー結着樹脂中の磁性酸化
鉄粒子の分散性にも劣化を生じる。
磁性酸化鉄粒子の流動性及び吸水性と相関性が有り、該
磁性酸化鉄粒子を含有した磁性トナーのトナー物性に大
きな影響を与える。
以下に詳述する。
本発明においてはコールターカウンターを用いて行う。
TA−II(コールター社製)を用いる。電解液は、1
級塩化ナトリウムを用いて、約1%NaCl水溶液を調
整する。例えば、ISOTON(R)−II(コールタ
ーサイエンティフィックジャパン社製)が使用できる。
測定方法としては、前記電解水溶液100〜150ml
中に分散剤として、界面活性剤、好ましくはアルキルベ
ンゼンスルホン酸塩を、0.1〜5ml加え、さらに測
定試料を2〜20mg加える。試料を懸濁した電解液
は、超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行ない、前
記測定装置により、アパーチャーとして100μmアパ
ーチャーを用いて、トナーの体積、個数を測定して体積
分布と個数分布とを算出した。それから、本発明に係る
ところの体積分布から求めた重量基準の重量平均粒径
(D4)(各チャンネルの中央値をチャンネル毎の代表
値とする)、個数分布から求めた個数基準の長さ平均粒
径(D1)、及び体積分布から求めた重量基準の粗粉量
(20.2μm以上)、個数分布から求めた個数基準の
微粉個数(6.35μm以下)を求めた。
Cは、次のような方法によって求めることができる。例
えば、5リットルのビーカーに約3リットルの脱イオン
水を入れ50〜60℃になるようにウオーターバスで加
温する。約400mlの脱イオン水でスラリーとした磁
性酸化鉄約25gを約300mlの脱イオン水で水洗い
しながら、該脱イオン水とともに5リットルビーカー中
に加える。
約200rpmに保ちながら、特級水酸化ナトリウムを
加え約1規定の水酸化ナトリウム溶液として、この時の
磁性酸化鉄濃度を約5g/lとする。磁性酸化鉄粒子表
面のケイ素の如きケイ素化合物の溶解を開始する。溶解
開始から30分後に20mlサンプリングし、0.1μ
メンブランフィルターでろ過し、ろ液を採取する。ろ液
をプラズマ発光分光(ICP)によってケイ素元素の定
量を行う。
ム水溶液中の磁性酸化鉄の単位重量(磁性酸化鉄約5g
/l)当たりのケイ素元素濃度(mg/l)に相当す
る。
の含有率(鉄元素を基準とする)および鉄元素の溶解率
及びケイ素元素の含有量A及びBは、次のような方法に
よって求めることができる。例えば、5リットルのビー
カーに約3リットルの脱イオン水を入れ45〜50℃に
なるようにウオーターバスで加温する。約400mlの
脱イオン水でスラリーとした磁性酸化鉄約25gを約3
00mlん脱イオン水で水洗いしながら、該脱イオン水
とともに5リットルビーカー中に加える。
約200rpmに保ちながら、特級塩酸または塩酸とフ
ッ化水素酸との混酸を加え、溶解を開始する。このと
き、塩酸水溶液は約3規定となっている。溶解開始か
ら、すべて溶解して透明になるまでの間に数回約20m
lサンプリングし、0.1μメンブランフィルターでろ
過し、ろ液を採取する。ろ液をプラズマ発光分光(IC
P)によって、鉄元素及びケイ素元素の定量を行う。
解率が計算される。
含有量は次式によって計算される。
全て溶解した後の磁性酸化鉄の単位重量当たりのケイ素
元素濃度(mg/l)に相当する。
性酸化鉄の溶解率が20%の場合に、検出される磁性酸
化鉄の単位重量当たりのケイ素元素濃度(mg/l)に
相当する。
は、(1)磁性酸化鉄の試料を2つに分けて、ケイ素元
素の含有率及び含有量A及びBを測定する一方で、含有
量Cを別途測定する方法と、(2)磁性酸化鉄の試料の
含有量Cを測定し、測定後の試料を使用して次いで含有
量B’(含有量Bから含有量Cを引いた量)及び含有量
A’(含有量Aから含有量Cを引いた量)を測定し、最
終的に含有量A及びBを算出する方法等が挙げられる。
比 本発明において、磁性酸化鉄の最表面におけるFe/S
i原子比ならびにFe/Al原子比は、XPS測定によ
り求める。
行う。
/H−700H)でコロジオン膜銅メッシュに処理した
磁性酸化鉄の試料を用いて、加電圧100kVにて、1
0000倍で撮影し、焼き付け倍率3倍として、最終倍
率30000倍とする。これによって形状の観察を行
い、ランダムに100個の磁性酸化鉄粒子検体を選び出
し、最大長及び最小長を測定し、次いで計算値を平均し
たものとする。
子は、結着樹脂100重量部に対して、20重量部乃至
200重量部を用いることが好ましい。さらに好ましく
は30〜150重量部を用いることが良い。
用いる磁性酸化鉄粒子は、シランカップリング剤、チタ
ンカップリング剤、チタネート、アミノシラン、有機ケ
イ素化合物等で処理しても良い。
されるシランカップリング剤としては、例えばヘキサメ
チルジシラザン、トリメチルシラン、トリメチルクロル
シラン、トリメチルエトキシシラン、ジメチルジクロル
シラン、メチルトリクロルシラン、アリルジメチルクロ
ルシラン、アリルフェニルジクロルシラン、ベンジルジ
メチルクロルシラン、ブロムメチルジメチルクロルシラ
ン、α−クロルエチルトリクロルシラン、β−クロルエ
チルトリクロルシラン、クロルメチルジメチルクロルシ
ラン、トリオルガノシランメルカプタン、トリメチルシ
リルメルカプタン、トリオルガノシリルアクリレート、
ビニルジメチルアセトキシシラン、ジメチルエトキシシ
ラン、ジメチルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキ
シシラン、ヘキサメチルジシロキサン、1,3−ジビニ
ルテトラメチルジシロキサン、1,3−ジフェニルテト
ラメチルジシロキサン等が挙げられる。
ソプロポキシチタン・トリイソステアレート、イソプロ
ポキシチタン・ジメタクリレート・イソステアレート、
イソプロポキシチタン・トリドデシルベンゼンスルホネ
ート、イソプロポキシチタン・トリスジオクチルホスフ
ェート、イソプロポキシチタントリN−エチルアミノエ
チルアミナト、チタニウムビスジオクチルピロホスフェ
ートオキシアセテート、ビスジオクチルホスフェートエ
チレンジオクチルホスファイト、ジn−ブトキシ・ビス
トリエタノールアミナトチタン等が挙げられる。
イルが挙げられる。好ましいシリコーンオイルとして
は、25℃における粘度がおよそ30〜1,000セン
チストークスのものが用いられ、例えばジメチルシリコ
ーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、α−メ
チルスチレン変性シリコーンオイル、クロルフェニルシ
リコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイル等が好ま
しい。
ポリスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレン及び
その置換体の単重合体;スチレン−プロピレン共重合
体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビ
ニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル
共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチ
レン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル
酸オクチル共重合体、スチレン−アクリル酸ジメチルア
ミノエチル共重合体、スチレン−メタアクリル酸メチル
共重合体、スチレン−メタアクリル酸エチル共重合体、
スチレン−メタアクリル酸ブチル共重合体、スチレン−
メタクリル酸ジメチルアミノエチル共重合体、スチレン
−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルエ
チルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン
共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−
イソプレン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、
スチレン−マレイン酸エステル共重合体などのスチレン
系共重合体;ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメ
タクリレート、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプ
ロピレン、ポリビニルブチラール、シリコン樹脂、ポリ
エステル樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリア
クリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テンペル樹脂、フ
ェノール樹脂、脂肪族または脂環族炭化水素樹脂、芳香
族系石油樹脂、パラフィンワックス、カルナバワックス
などが単独或いは混合して使用できる。特に、スチレン
系共重合体及びポリエステル樹脂が現像特性、定着性等
の点で好ましい。
て、炭化水素系ワックス及びエチレン系オレフィン重合
体を結着樹脂と共に用いてもよい。
くはエチレン系オレフィン共重合体として適用するもの
には、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロ
ピレン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチ
レン−エチルアクリレート共重合体、ポリエチレン骨格
を有するアイオノマーなどがあり、上記共重合体におい
てはオレフィンモノマーを50モル%以上(より好まし
くは60モル%以上)を含んでいるものが好ましい。
加し得る着色材料としては、従来公知のカーボンブラッ
ク、銅フタロシアニンの如き顔料または染料などが使用
できる。
荷電制御剤を含有しても良く、負帯電性トナーの場合、
モノアゾ染料の金属錯塩、サリチル酸、アルキルサリチ
ル酸、ジアルキルサリチル酸またはナフトエ酸の金属錯
塩等の負荷電制御剤が用いられる。
ン系化合物、有機四級アンモニウム塩の如き正荷電制御
剤が用いられる。
性酸化鉄と組み合せる負荷電制御剤としてより効果的な
ものとして次の3種が挙げられる。
ボン酸,芳香族ジオール又は芳香族ジカルボン酸誘導体
と鉄原子との化合物
ル基,アントリル基 R1 ,R2 ;ハロゲン原子,ニトロ基,スルホン酸基,
カルボキシル基,カルボン酸エステル基,シアノ基,カ
ルボニル基及びアルキル基,アルコキシ基,アミノ基 R3 ,R4 ;水素原子,アルキル基,アルコキシ基,置
換基を有してもよいフェニル基、置換基を有しても良い
アラルキル基及びアミノ基 R5 ,R6 ;水素原子,炭素数1〜8の炭化水素基 k,j;0〜3整数(同時に0ではない) m,n;1又は2
R4 ,R5 とR6 ,kとj,mとnは同一でも異なって
いても良い。)]
ル尿素誘導体
負帯電性制御剤と本発明に使用される磁性酸化鉄粒子を
用いることにより画質特性、特にカブリが良化する傾向
にあることが確認されている。
体または疎水性無機微粉体が混合されることが好まし
い。例えば、シリカ微粉末あるいは、酸化チタン微粉末
を単独あるいは併用して用いることが好ましい。
ハロゲン化合物の蒸気相酸化により生成されたいわゆる
乾式法またはヒュームドシリカと称される乾式シリカ及
び水ガラス等から製造されるいわゆる湿式シリカの両方
が使用可能であるが、表面及び内部にあるシラノール基
が少なく、製造残渣のない乾式シリカの方が好ましい。
化処理されているものが好ましい。疎水化処理するに
は、シリカ微粉体と反応あるいは物理吸着する有機ケイ
素化合物などで化学的に処理することによって付与され
る。好ましい方法としては、ケイ素ハロゲン化合物の蒸
気相酸化により生成された乾式シリカ微粉体をシランカ
ップリング剤で処理した後、あるいはシランカップリン
グ剤で処理すると同時にシリコーンオイルの如き有機ケ
イ素化合物で処理する方法が挙げられる。
グ剤としては、例えばヘキサメチルジシラザン、トリメ
チルシラン、トリメチルクロルシラン、トリメチルエト
キシシラン、ジメチルジクロルシラン、メチルトリクロ
ルシラン、アリルジメチルクロルシラン、アリルフェニ
ルジクロルシラン、ベンジルジメチルクロルシラン、ブ
ロムメチルジメチルクロルシラン、α−クロルエチルト
リクロルシラン、β−クロルエチルトリクロルシラン、
クロルメチルジメチルクロルシラン、トリオルガノシラ
ンメルカプタン、トリメチルシリルメルカプタン、トリ
オルガノシリルアクリレート、ビニルジメチルアセトキ
シシラン、ジメチルエトキシシラン、ジメチルジメトキ
シシラン、ジフェニルジエトキシシラン、ヘキサメチル
ジシロキサン、1,3−ジビニルテトラメチルジシロキ
サン、1,3−ジフェニルテトラメチルジシロキサンが
挙げられる。
イルが挙げられる。好ましいシリコーンオイルとして
は、25℃における粘度がおよそ30〜1,000セン
チストークスのものが用いられ、例えばジメチルシリコ
ーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、α−メ
チルスチレン変性シリコーンオイル、クロルフェニルシ
リコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイル等が好ま
しい。
ンカップリング剤で処理されたシリカ微粉体とシリコー
ンオイルとをヘンシェルミキサー等の混合機を用いて直
接混合しても良いし、ベースとなるシリカへシリコーン
オイルを噴射する方法によっても良い。あるいは適当な
溶剤にシリコーンオイルを溶解あるいは分散せしめた
後、ベースのシリカ微粉体とを混合し、溶剤を除去して
作製しても良い。
疎水化処理の好ましい系体は、ジメチルジクロロシラン
で処理し、次いでヘキサメチルジシラザンで処理し、次
いでシリコーンオイルで処理することにより調製する方
法が挙げられる。
ランカップリング剤で処理し、後にオイル処理すること
が疎水化度を効果的に上げることができ、好ましい。
には、オイル処理を酸化チタン微粉体に施したものも本
発明において使用可能であり、シリカ系同様に好まし
い。
シリカ微粉体以外の外部添加剤を添加してもよい。
付与剤、ケーキング防止剤、熱ロール定着時の離型剤、
滑剤、研磨剤等の働きをする樹脂微粒子や無機微粒子で
ある。
03〜1.0μmのものが好ましく、その樹脂を構成す
る重合性単量体としては、スチレン・o−メチルスチレ
ン・m−メチルスチレン・p−メチルスチレン・p−メ
トキシスチレン・p−エチルスチレン等のスチレン系単
量体、アクリル酸・メタクリル酸等のメタクリル酸類、
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n−プロピ
ル・アクリル酸n−オクチル・アクリル酸ドデシル・ア
クリル酸2−エチルヘキシル・アクリル酸ステアリル・
アクリル酸2−クロルエチル・アクリル酸フェニル等の
アクリル酸エステル類、メタクリル酸メチル・メタクリ
ル酸エチル・メタクリル酸n−プロピル・メタクリル酸
n−ブチル・メタクリル酸イソブチル・メタクリル酸n
−オクチル・メタクリル酸ドデシル・メタクリル酸2−
エチルヘキシル・メタクリル酸ステアリル・メタクリル
酸フェニル・メタクリル酸ジメチルアミノエチル・メタ
クリル酸ジエチルアミノエチル等のメタクリル酸エステ
ル類その他のアクリロニトリル・メタクリロニトリル・
アクリルアミド等の単量体が挙げられる。
リープフリー重合等、が使用可能であるが、より好まし
くは、ソープフリー重合によって得られる粒子が良い。
次帯電装置としてローラ、ブラシあるいは、ブレード等
の接触帯電系において、ドラム融着に多大な効果をもた
らすことが確認されている。
テアリン酸亜鉛、ポリ弗化ビニリデンの如き滑剤、中で
もポリ弗化ビニリデンが好ましい。或いは酸化セリウ
ム、炭化ケイ素、チタン酸ストロンチウム等の研磨剤、
中でもチタン酸ストロンチウムが好ましい。或いは例え
ば酸化チタン、酸化アルミニウム等の流動性付与剤、中
でも特に疎水性のものが好ましい。ケーキング防止剤、
或いは例えばカーボンブラック、酸化亜鉛、酸化アンチ
モン、酸化スズ等の導電性付与剤、また逆極性の白色微
粒子及び黒色微粒子を現像性向上剤として少量用いるこ
ともできる。
疎水性無機微粉体は、磁性トナー100重量部に対して
0.1〜5重量部(好ましくは、0.1〜3重量部)使
用するのが良い。
性トナーを作製するには磁性粉及びビニル系、非ビニル
系の熱可塑性樹脂、必要に応じて着色剤としての顔料又
は染料、荷電制御剤、その他の添加剤等をボールミルの
如き混合機により充分混合してから加熱ロール、ニーダ
ー、エクストルーダーの如き熱混練機を用いて溶融、捏
和及び練肉して樹脂類を互いに相溶せしめた中に顔料又
は染料を分散又は溶解せしめ、冷却固化後粉砕及び厳密
な分級をおこなって本発明に係るところの磁性トナーを
得ることが出来る。
の他の方法として、重合法によってトナーを製造するこ
とが可能である。この懸濁重合法トナーは重合性単量体
及び本発明の磁性酸化鉄、重合開始剤(更に必要に応じ
て架橋剤、荷電制御剤及びその他の添加剤)を均一に溶
解または分散せしめて単量体組成物とした後、この単量
体組成物あるいは、この単量体組成物をあらかじめ重合
したものを分散安定剤を含有する連続相(例えば水)中
に適当な撹拌機を用いて分散し、同時に重合反応を行わ
せ、所望の粒径を有するトナー粒子としたものである。
なお、重合法で本発明に使用される磁性酸化鉄を使用す
る場合、あらかじめ疎水化処理することが好ましい。
成及び製造法について説明する。本発明に使用される磁
性酸化鉄におけるケイ素元素は、基本的に該磁性酸化鉄
の内表面相方に存在するものである。
る溶解法により内部ケイ素元素分布を調べたところ、磁
性酸化鉄中心部からケイ素元素は存在し、表面に傾斜的
に増加していることが明らかとなった。
鉄は、例えば、下記方法で製造される。
e2+に対し、1.00当量以下の水酸化アルカリ水溶液
と反応させて得られた水酸化第一鉄コロイドを含む第一
鉄塩反応水溶液に、酸化含有ガスを通気することにより
マグネタイト粒子を生成させるにあたり、前記水酸化ア
ルカリ水溶液又は前記水酸化第一鉄コロイドを含む第一
鉄塩のいずれかに予め水可溶性ケイ酸塩を鉄元素に対し
てケイ素元素換算で、全含有量(0.1〜4重量%)の
30〜70%添加し、液のpHを6〜7に維持し、50
〜80℃の温度範囲で加温しながら、酸素含有ガスを通
気して酸化反応することにより、前記水酸化第一鉄コロ
イドからケイ素元素を含有する磁性酸化鉄粒子を生成さ
せる。その後、酸化反応終了後の懸濁液中に残存するF
e2+に対して、1.00当量以上の水酸化アルカリ水溶
液及び残りの水可溶性ケイ酸塩、すなわち、全含有量
(0.1〜4重量%)の30〜70%を添加して、液の
pHを9以上に維持し、更に50〜80℃の温度範囲で
加熱しながら酸化反応してケイ素元素を含有した磁性酸
化鉄粒子を生成させる。
イ酸化合物は、市販のケイ酸ソーダ等のケイ酸塩類、加
水分解等で生じるゾル状ケイ酸等のケイ酸が例示され
る。
チタン製造に副生する硫酸鉄、鋼板の表面洗浄に伴って
副生する硫酸鉄の利用が可能であり、更に塩化鉄等が可
能である。
る。尚、実施例に記載されている部数または%は、重量
部または重量%を示す。
示す。
に対して、ケイ素元素の含有率が0.8%になるように
ケイ酸ソーダを添加した後、Fe2+に対して0.9〜
1.0当量の水酸化ナトリウム水溶液を混合し、Fe
(OH)2 を含む第一鉄塩水溶液の生成を行った。
ら、空気を吹き込み、温度65℃にて酸化反応を行い、
ケイ素元素を含有する磁性酸化鉄粒子を生成した。
%(鉄元素に対してのケイ素元素換算)を溶解した水酸
化ナトリウム水溶液を残存Fe2+に対して1.05当量
添加して、pH9以上に維持し、更に温度65℃で加熱
しながら、酸化反応してケイ素元素を含有した磁性酸化
鉄粒子を生成させた。
浄、ロ過、乾燥し、次いで凝集している磁性酸化鉄粒子
を解砕処理し、表1に示すような特性を有する不定形磁
性酸化鉄粒子を得た。
な特性を有する製造例2、比較製造例1及び2の磁性酸
化鉄粒子を得た。
にして表1に示すような特性を有する比較製造例3の磁
性酸化鉄粒子を得た。
(鉄元素に対してのケイ素元素換算)を投入し、更に投
入する水酸化ナトリウム水溶液をFe2+に対し、1当量
を超える量にし、pH9〜11を維持しながら温度90
℃にて酸化反応させることにより、表1に示すような特
性を有する比較製造例4の磁性酸化鉄粒子を得た。
1.5重量部のケイ酸微粉体をヘンシェルミキサーで混
合し、表1に示すような特性を有する比較製造例5の磁
性酸化鉄粒子を得た。
エクストルーダで溶融混練し、冷却した混練物をハンマ
ーミルで粗粉砕し、粗粉砕物をジェットミルで微粉砕
し、得られた微粉砕粉を固定壁型風力分級機で分級して
分級粉を生成した。さらに、得られた分級粉をコアンダ
効果を利用した多分割分級装置(日鉄鉱業社製エルボジ
ェット分級機)で超微粉及び粗粉を同時に厳密に分級除
去して重量平均粒径(D4)6.7μm(粒径12.7
μmの磁性トナー粒子の含有量0.2%)の負帯電性磁
性トナーを得た。
ロロシラン処理した後、ヘキサメチルジシラザン処理
し、次いでジメチルシリコーンオイル処理を行った疎水
性シリカ微粉体(BET300m2 /g)1.2部と、
ソープフリー重合により得られたスチレン−アクリル系
微粒子(平均粒径0.05μm)0.08部とをヘンシ
ェルミキサーで混合して磁性現像剤を調製した。
タル複写機GP−55を30枚/分から50枚/分に改
造して、20000枚の画出し試験を行った。マクベス
反射濃度計により測定した画像濃度、リフレクメータ
(東京電色(株)製)により測定した転写紙の白色度
と、ベタ白をプリント後の転写紙の白色度との比較から
算出したカブリの結果を表2に示す。
℃,85%RH)及び低温低湿環境下(10℃,15%
RH)において画出し試験をおこなった。その結果も表
2に示す。尚、高温高湿環境下においては、20000
枚耐久後、感光体ドラムの表面の傷や残留トナーの固着
の発生状況とプリント画像への影響を目視で評価した。
び2の磁性酸化鉄粒子に各々変えて実施例1同様にほぼ
同一の粒度分布のトナーを得た。
結果を表2に示す。
クストルーダーで溶融混練し、冷却した混練物をハンマ
ーミルで粗粉砕し、該粗粉砕物をジェットミルで微粉砕
した。得られた微粉砕粉を風力分級して重量平均粒径
(D4)11.4μm(粒径12.7μm以上の磁性ト
ナー粒子の含有量33%)の負帯電性磁性トナーを得
た。
シリコーンオイルで処理した疎水性コロイダルシリカ
0.6部とをヘンシェルミキサーで混合して磁性現像剤
を調製した。
た。その結果を表2に示す。
変えたものを使用した以外は、実施例1と同様にして磁
性現像剤を得た。
た。その結果を表2に示す。
化鉄粒子に各々変えて実施例1同様にほぼ同一の粒度分
布のトナーを得た。
結果を表2に示す。
1.9μm(粒径12.7μm以上の磁性トナー粒子の
含有量57%)の磁性トナーを実施例3と同様に得た。
得られた磁性トナーを用いて、実施例3と同様に評価し
た。その結果を表2に示す。
い) △…実用可(固着や傷があるが、画像への影響が少な
い) ×…実用不可(固着や傷が多く、縦スジ状の画像欠陥を
生じる) (評価方法) a)カブリは下記式により算出した。白色度の測定に
は、REFLECTMETER(東京電色(株))を用
いた。
タ白プリント後の転写紙の白色度(%)
0μmのチェッカー模様を用いて画出し試験を行い、顕
微鏡により、トナー画像の鮮鋭さ、非画像部へのトナー
飛び散り、黒色部の欠損の有無を評価した。
徴があり球形度(Ψ)が0.5以上乃至0.8未満の磁
性酸化鉄粒子を、重量平均粒径13.5μm以下であ
り、粒径12.7μm以上の磁性トナー粒子の含有量が
50重量%以下の粒径の細かい磁性トナー粒子が多い磁
性トナーの磁性体として使用することにより、高速現像
系における、磁性トナーの環境安定性及び現像性を向上
させる、感光体表面へのトナーの融着等を防止し、高耐
久性を可能にすることができる。
カー模様の説明図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 結着樹脂及び磁性酸化鉄粒子を少なくと
も含有する磁性トナーにおいて、 該磁性トナーは重量平均粒径が13.5μm以下であ
り、 該磁性トナーの粒度分布において、粒径12.7μm以
上の磁性トナー粒子の含有量が50重量%以下であり、 該磁性酸化鉄粒子は、該磁性酸化鉄粒子のケイ素元素の
含有率が、鉄元素を基準として0.1〜4.0重量%で
あり、最表面におけるFe/Si原子比が1.2〜4.
0であり、該磁性酸化鉄粒子の球形度(Ψ)が0.5以
上乃至0.8未満であることを特徴とする磁性トナー。 - 【請求項2】 該磁性酸化鉄粒子は、該磁性酸化鉄の鉄
元素溶解率が20重量%までに存在するケイ素元素の含
有量Bと該磁性酸化鉄のケイ素全含有量Aとの比(B/
A)×100が44〜84%であり、該磁性酸化鉄粒子
の表面に存在するケイ素元素の含有量Cと該含有量Aと
の比(C/A)×100が10〜55%であることを特
徴とする請求項1に記載の磁性トナー。 - 【請求項3】 該磁性酸化鉄粒子は、該磁性酸化鉄粒子
のケイ素元素の含有率が、鉄元素を基準として0.4〜
2.0重量%であることを特徴とする請求項1又は2に
記載の磁性トナー。 - 【請求項4】 重量平均粒径が3.5〜13.5μmで
あることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載
の磁性トナー。
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