JP3510154B2 - 酸化鉄粒子及びその製造方法 - Google Patents
酸化鉄粒子及びその製造方法Info
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- JP3510154B2 JP3510154B2 JP14747499A JP14747499A JP3510154B2 JP 3510154 B2 JP3510154 B2 JP 3510154B2 JP 14747499 A JP14747499 A JP 14747499A JP 14747499 A JP14747499 A JP 14747499A JP 3510154 B2 JP3510154 B2 JP 3510154B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主に静電複写磁性
トナー用材料粉、静電複写キャリア用材料粉、塗料用黒
色顔料粉等に好適な酸化鉄粒子及びその製造方法に関す
る。
トナー用材料粉、静電複写キャリア用材料粉、塗料用黒
色顔料粉等に好適な酸化鉄粒子及びその製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】昨今、
酸化鉄粒子は各種分野、特に乾式電子複写機、プリンタ
等の磁性トナー用材料粉として広く利用されており、酸
化鉄単独ではマグネタイト（Ｆｅ3 Ｏ4）、フェライト
であるマグヘマイト（γ−Ｆｅ2 Ｏ3 ）やその中間組成
のベルトライド化合物（ＦｅＯｘ・Ｆｅ2 Ｏ3 、０＜ｘ
＜１）等が用いられている。
酸化鉄粒子は各種分野、特に乾式電子複写機、プリンタ
等の磁性トナー用材料粉として広く利用されており、酸
化鉄単独ではマグネタイト（Ｆｅ3 Ｏ4）、フェライト
であるマグヘマイト（γ−Ｆｅ2 Ｏ3 ）やその中間組成
のベルトライド化合物（ＦｅＯｘ・Ｆｅ2 Ｏ3 、０＜ｘ
＜１）等が用いられている。
【０００３】この磁性トナーに求められている特性の一
つとして、磁性トナーに含まれる上記酸化鉄粒子等の磁
性粉が磁性トナーから脱落しにくいことが挙げられる。
つとして、磁性トナーに含まれる上記酸化鉄粒子等の磁
性粉が磁性トナーから脱落しにくいことが挙げられる。
【０００４】この要求特性に関しては、特開平９−２４
１０２５号公報には、トナー粒子表面に露出している磁
性粒子は摩擦等によってトナーから脱落し易く、殊に小
粒径トナーにおいては表面に露出する磁性粒子が多くな
り、トナー粒子表面から脱落する磁性粒子が微粉化して
機器内の環境を悪化させたり、トナーの均一な帯電を妨
げるだけでなく、脱落した磁性粒子粉末が静電現像時に
飛散し、現像性を低下させる等の問題が生じるため、ト
ナー粒子表面に露出しても脱落しにくい耐久性に優れた
磁性粒子が強く求められている旨の記載がなされてい
る。
１０２５号公報には、トナー粒子表面に露出している磁
性粒子は摩擦等によってトナーから脱落し易く、殊に小
粒径トナーにおいては表面に露出する磁性粒子が多くな
り、トナー粒子表面から脱落する磁性粒子が微粉化して
機器内の環境を悪化させたり、トナーの均一な帯電を妨
げるだけでなく、脱落した磁性粒子粉末が静電現像時に
飛散し、現像性を低下させる等の問題が生じるため、ト
ナー粒子表面に露出しても脱落しにくい耐久性に優れた
磁性粒子が強く求められている旨の記載がなされてい
る。
【０００５】この要求に対して、上記特開平９−２４１
０２５号公報や特開平１０−１８２１６３号公報には、
凸状突起物を有し、その形状が金平糖状の磁性酸化鉄粒
子について開示されている。
０２５号公報や特開平１０−１８２１６３号公報には、
凸状突起物を有し、その形状が金平糖状の磁性酸化鉄粒
子について開示されている。
【０００６】上記技術によれば、磁性トナーからの磁性
粒子脱落を防止することは可能であるが、形状的に凸部
を有するが故に磁性トナー表面に露出した磁性粒子が感
光ドラムを傷つけ易い等の問題が派生する。また、形状
だけでかかる問題点を克服するには限界があった。
粒子脱落を防止することは可能であるが、形状的に凸部
を有するが故に磁性トナー表面に露出した磁性粒子が感
光ドラムを傷つけ易い等の問題が派生する。また、形状
だけでかかる問題点を克服するには限界があった。
【０００７】一方、磁性トナーに求められている他の特
性として、トナーストレスが低いことも挙げられ、それ
は磁性トナーに使用される原材料に負うところが大きい
ことは言うまでもない。
性として、トナーストレスが低いことも挙げられ、それ
は磁性トナーに使用される原材料に負うところが大きい
ことは言うまでもない。
【０００８】トナー粒子に作用する力には、重力、慣性
力、分極力、磁気力等があることが知られているが、こ
の内、トナーボトルや複写機構内では、トナー粒子に摩
擦帯電が生じるスリーブ近傍での撹拌や感光体とスリー
ブ上での飛散・衝突、粒子同士の圧力負荷等、主に重力
や慣性力等による物理的負荷が発生する。
力、分極力、磁気力等があることが知られているが、こ
の内、トナーボトルや複写機構内では、トナー粒子に摩
擦帯電が生じるスリーブ近傍での撹拌や感光体とスリー
ブ上での飛散・衝突、粒子同士の圧力負荷等、主に重力
や慣性力等による物理的負荷が発生する。
【０００９】その結果として、トナー粒子が必要以上に
壊れ、上記特開平９−２４１０２５号公報に示されたよ
うな微粉末が生じる遠因となる。
壊れ、上記特開平９−２４１０２５号公報に示されたよ
うな微粉末が生じる遠因となる。
【００１０】すなわち、磁性トナーからの磁性粒子脱落
を防止するのみならず、上記した負荷がかかりにくいが
故に耐久性のある、いわゆるトナーストレスが低い酸化
鉄粒子が要求される訳である。
を防止するのみならず、上記した負荷がかかりにくいが
故に耐久性のある、いわゆるトナーストレスが低い酸化
鉄粒子が要求される訳である。
【００１１】一方、磁性トナーに使用される酸化鉄粒子
に要求される重要な特性として、磁気特性のバランスが
取れていること、樹脂との混合性に優れていること、及
び磁性トナーへの充填性に優れていることも挙げられ
る。
に要求される重要な特性として、磁気特性のバランスが
取れていること、樹脂との混合性に優れていること、及
び磁性トナーへの充填性に優れていることも挙げられ
る。
【００１２】従って、本発明の目的は、トナー粒子自体
に負荷がかかりにくく、トナーストレスが低い、ひいて
は磁性トナーからの磁性粒子脱落を防止することが可能
で、かつ磁気特性のバランスが取れ、充填性や樹脂との
混合性にも優れた酸化鉄粒子及びその製造方法を提供す
ることにある。
に負荷がかかりにくく、トナーストレスが低い、ひいて
は磁性トナーからの磁性粒子脱落を防止することが可能
で、かつ磁気特性のバランスが取れ、充填性や樹脂との
混合性にも優れた酸化鉄粒子及びその製造方法を提供す
ることにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】一般に磁性トナーは、熱
可塑性樹脂、電荷制御剤、その他の外添剤等の有機系材
料に顔料、磁性材料等の無機系材料を加えて製造される
が、酸化鉄粒子の場合、顔料と磁性材料の性質を兼備し
た材料といえる。従って、製造された磁性トナー中に比
重の大きな無機系材料を用いたり、添加量を増やしたり
すればトナー比重も大きくなる傾向がある。トナー比重
の大きな磁性トナーは流動性が良くなる等の長所はある
ものの、粒子同士や粒子と複写機構間の接触、衝突等の
物理的負荷をより受け易くなるという欠点を生じる。
可塑性樹脂、電荷制御剤、その他の外添剤等の有機系材
料に顔料、磁性材料等の無機系材料を加えて製造される
が、酸化鉄粒子の場合、顔料と磁性材料の性質を兼備し
た材料といえる。従って、製造された磁性トナー中に比
重の大きな無機系材料を用いたり、添加量を増やしたり
すればトナー比重も大きくなる傾向がある。トナー比重
の大きな磁性トナーは流動性が良くなる等の長所はある
ものの、粒子同士や粒子と複写機構間の接触、衝突等の
物理的負荷をより受け易くなるという欠点を生じる。
【００１４】一方、トナー製造時における酸化鉄粒子の
樹脂中への初期分散性を向上させるためには、樹脂中へ
の酸化鉄粒子の混合性が重要で、そのためには、両者の
比重差が小さい方がより良く、ひいては最終的な分散性
の改善をもたらすこととなる。
樹脂中への初期分散性を向上させるためには、樹脂中へ
の酸化鉄粒子の混合性が重要で、そのためには、両者の
比重差が小さい方がより良く、ひいては最終的な分散性
の改善をもたらすこととなる。
【００１５】本発明者らは、このような事実をふまえて
鋭意検討の結果、粒子中の一定部位に特定の元素を含有
させ、かつ低比重の酸化鉄粒子によって、上記目的が達
成し得ることを知見した。
鋭意検討の結果、粒子中の一定部位に特定の元素を含有
させ、かつ低比重の酸化鉄粒子によって、上記目的が達
成し得ることを知見した。
【００１６】本発明は上記知見に基づきなされたもの
で、粒子中にＭｇ、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｌｉ、Ｔｉ、Ｓ、
Ａｌ、Ｓｉ、Ｂ、Ｃのうち少なくとも１種類以上を含有
し、粒子表面より８０重量％以内の部位に含有される上
記元素の総量が、上記粒子中に含まれる元素の総量に対
して９５重量％以上であり、かつ２０℃における真比重
が４を超え、５．２未満であり、マグネタイトを主成分
とすることを特徴とする酸化鉄粒子を提供するものであ
る。
で、粒子中にＭｇ、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｌｉ、Ｔｉ、Ｓ、
Ａｌ、Ｓｉ、Ｂ、Ｃのうち少なくとも１種類以上を含有
し、粒子表面より８０重量％以内の部位に含有される上
記元素の総量が、上記粒子中に含まれる元素の総量に対
して９５重量％以上であり、かつ２０℃における真比重
が４を超え、５．２未満であり、マグネタイトを主成分
とすることを特徴とする酸化鉄粒子を提供するものであ
る。
【００１７】また、本発明の酸化鉄粒子の製造方法とし
て、本発明は、第一鉄塩水溶液とアルカリ水溶液と中和
混合後、得られた水酸化第一鉄コロイドを含むスラリー
を酸化する酸化鉄粒子の製造方法において、該第一鉄コ
ロイドを含むスラリーに、Ｍｇ、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｌ
ｉ、Ｔｉ、Ｓ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｂ、Ｃの少なくとも１種類
以上を含有する可溶性無機化合物塩又はその水溶液を酸
化反応中に徐々に添加するに際し、その添加開始時期が
早くとも酸化反応率２０％以降、その添加終了時期が早
くとも酸化反応率８０％以降であることを特徴とする酸
化鉄粒子の製造方法を提供するものである。
て、本発明は、第一鉄塩水溶液とアルカリ水溶液と中和
混合後、得られた水酸化第一鉄コロイドを含むスラリー
を酸化する酸化鉄粒子の製造方法において、該第一鉄コ
ロイドを含むスラリーに、Ｍｇ、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｌ
ｉ、Ｔｉ、Ｓ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｂ、Ｃの少なくとも１種類
以上を含有する可溶性無機化合物塩又はその水溶液を酸
化反応中に徐々に添加するに際し、その添加開始時期が
早くとも酸化反応率２０％以降、その添加終了時期が早
くとも酸化反応率８０％以降であることを特徴とする酸
化鉄粒子の製造方法を提供するものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて説明する。本発明でいう酸化鉄粒子はマグネタイト
を主成分とするものである。以下の説明では、酸化鉄粒
子又はマグネタイト粒子という時には、その内容によっ
て個々の粒子又はその集合のいずれも意味する。
いて説明する。本発明でいう酸化鉄粒子はマグネタイト
を主成分とするものである。以下の説明では、酸化鉄粒
子又はマグネタイト粒子という時には、その内容によっ
て個々の粒子又はその集合のいずれも意味する。
【００１９】本発明のマグネタイト粒子は、粒子中にＭ
ｇ、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｌｉ、Ｔｉ、Ｓ、Ａｌ、Ｓｉ、
Ｂ、Ｃのうち少なくとも１種類以上を含有し、粒子表面
より８０重量％以内の部位に含有される上記元素の総量
が、上記粒子中に含まれる元素の総量に対して９５重量
％以上である。これら以外の元素を含有しても真比重の
小さいマグネタイト粒子は製造できるが、環境負荷的に
も経済的にもこれらの元素の使用が好ましい。
ｇ、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｌｉ、Ｔｉ、Ｓ、Ａｌ、Ｓｉ、
Ｂ、Ｃのうち少なくとも１種類以上を含有し、粒子表面
より８０重量％以内の部位に含有される上記元素の総量
が、上記粒子中に含まれる元素の総量に対して９５重量
％以上である。これら以外の元素を含有しても真比重の
小さいマグネタイト粒子は製造できるが、環境負荷的に
も経済的にもこれらの元素の使用が好ましい。
【００２０】これらの元素が粒子表面より８０重量％を
超える部位に上記粒子中に含まれる元素の総量に対して
５重量％を超えて含有する場合には、マグネタイト粒子
中心にこれら元素が過剰に取り込まれ、磁性体としての
十分な飽和磁化が得られなくなる。
超える部位に上記粒子中に含まれる元素の総量に対して
５重量％を超えて含有する場合には、マグネタイト粒子
中心にこれら元素が過剰に取り込まれ、磁性体としての
十分な飽和磁化が得られなくなる。
【００２１】本発明のマグネタイト粒子の真比重は、４
を超え、５．２未満、好ましくは４．２〜５、より好ま
しくは４．３〜４．９である。真比重が４以下の場合に
は、比重を低下させるマグネタイト以外の成分が多く含
有されるため、磁気特性のバランスが取れなくなり、真
比重が５．２以上場合には、従来のマグネタイト粒子
か、さらに比重の大きなマグネタイト以外の成分が含有
されていることとなるため、トナーストレスの低いマグ
ネタイト粒子が得られない。
を超え、５．２未満、好ましくは４．２〜５、より好ま
しくは４．３〜４．９である。真比重が４以下の場合に
は、比重を低下させるマグネタイト以外の成分が多く含
有されるため、磁気特性のバランスが取れなくなり、真
比重が５．２以上場合には、従来のマグネタイト粒子
か、さらに比重の大きなマグネタイト以外の成分が含有
されていることとなるため、トナーストレスの低いマグ
ネタイト粒子が得られない。
【００２２】本発明のマグネタイト粒子において、上記
元素の含有量は一成分あたりマグネタイト粒子総量に対
して５重量％以下が望ましく、さらに望ましくは３重量
％以下、最も望ましくは１．５重量％以下である。この
一成分当たりの元素の含有量が５重量％を超える場合に
は、トナーストレスは低くなるものの、磁気特性のバラ
ンスが崩れる上、タップ密度が下がり充填性も不良とな
る。
元素の含有量は一成分あたりマグネタイト粒子総量に対
して５重量％以下が望ましく、さらに望ましくは３重量
％以下、最も望ましくは１．５重量％以下である。この
一成分当たりの元素の含有量が５重量％を超える場合に
は、トナーストレスは低くなるものの、磁気特性のバラ
ンスが崩れる上、タップ密度が下がり充填性も不良とな
る。
【００２３】また、本発明のマグネタイト粒子の平均粒
径は０．０５〜１μｍが望ましく、さらに望ましくは
０．１〜０．５μｍ、最も望ましくは０．１〜０．３μ
ｍである。マグネタイト粒子の平均粒径が０．０５μｍ
未満の場合には、マグネタイト粒子同士の磁気凝集が著
しく、磁性トナーからの磁性粒子脱落防止効果に悪影響
を与える。また、マグネタイト粒子の平均粒径が１μｍ
を超える場合には、磁性トナー表面へのマグネタイト粒
子の露出が過剰となり、感光ドラムを傷つけ易くなる。
径は０．０５〜１μｍが望ましく、さらに望ましくは
０．１〜０．５μｍ、最も望ましくは０．１〜０．３μ
ｍである。マグネタイト粒子の平均粒径が０．０５μｍ
未満の場合には、マグネタイト粒子同士の磁気凝集が著
しく、磁性トナーからの磁性粒子脱落防止効果に悪影響
を与える。また、マグネタイト粒子の平均粒径が１μｍ
を超える場合には、磁性トナー表面へのマグネタイト粒
子の露出が過剰となり、感光ドラムを傷つけ易くなる。
【００２４】本発明のマグネタイト粒子のタップ密度
は、０．３〜２ｇ／ｃｍ3 が好ましく、さらに好ましく
は０．５〜２ｇ／ｃｍ3 、最も好ましくは０．７〜１．
８ｇ／ｃｍ3 である。マグネタイト粒子のタップ密度が
０．３ｇ／ｃｍ3 未満の場合には、トナー樹脂中へのマ
グネタイト粒子の充填性や分散性が不良となり、磁性ト
ナー粒子の磁気特性にバラツキを生じ、またマグネタイ
ト粒子のタップ密度が２ｇ／ｃｍ3 を超える場合には、
圧縮性が高いため、ホッパー内での粉体の居付きが顕著
になる等、磁性体のハンドリング性が不良となる。
は、０．３〜２ｇ／ｃｍ3 が好ましく、さらに好ましく
は０．５〜２ｇ／ｃｍ3 、最も好ましくは０．７〜１．
８ｇ／ｃｍ3 である。マグネタイト粒子のタップ密度が
０．３ｇ／ｃｍ3 未満の場合には、トナー樹脂中へのマ
グネタイト粒子の充填性や分散性が不良となり、磁性ト
ナー粒子の磁気特性にバラツキを生じ、またマグネタイ
ト粒子のタップ密度が２ｇ／ｃｍ3 を超える場合には、
圧縮性が高いため、ホッパー内での粉体の居付きが顕著
になる等、磁性体のハンドリング性が不良となる。
【００２５】本発明のマグネタイト粒子の１０ｋＯｅの
外部磁場をかけた際の飽和磁化は７０〜９２ｅｍｕ／ｇ
が好ましく。さらに好ましくは７５〜９０ｅｍｕ／ｇ、
最も好ましくは８０〜９０ｅｍｕ／ｇである。この飽和
磁化が７０ｅｍｕ／ｇ未満の場合には、磁性トナーの摩
擦帯電性不良による画像劣化が発生し易く、また９２ｅ
ｍｕ／ｇはマグネタイト粒子の理論値であり、４超〜
５．２未満でこの条件を満たすマグネタイト粒子は存在
しない。
外部磁場をかけた際の飽和磁化は７０〜９２ｅｍｕ／ｇ
が好ましく。さらに好ましくは７５〜９０ｅｍｕ／ｇ、
最も好ましくは８０〜９０ｅｍｕ／ｇである。この飽和
磁化が７０ｅｍｕ／ｇ未満の場合には、磁性トナーの摩
擦帯電性不良による画像劣化が発生し易く、また９２ｅ
ｍｕ／ｇはマグネタイト粒子の理論値であり、４超〜
５．２未満でこの条件を満たすマグネタイト粒子は存在
しない。
【００２６】本発明のマグネタイト粒子の形状は、トナ
ー用に適した特性を付与できるものなら特に限定されな
いが、トナー用材料粉として一般的な粒状品（球状、八
面体状、六面体状等）が好ましい。
ー用に適した特性を付与できるものなら特に限定されな
いが、トナー用材料粉として一般的な粒状品（球状、八
面体状、六面体状等）が好ましい。
【００２７】次に、本発明のマグネタイト粒子の好まし
い製造方法について述べる。本発明のマグネタイト粒子
は、第一鉄塩水溶液とアルカリ水溶液と中和混合後、得
られた水酸化第一鉄コロイドを含むスラリーを酸化して
マグネタイト粒子を製造するに際して、該第一鉄コロイ
ドを含むスラリーに、Ｍｇ、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｌｉ、Ｔ
ｉ、Ｓ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｂ、Ｃの少なくとも１種類以上を
含有する可溶性無機化合物塩又はその水溶液を酸化反応
中に徐々に添加するに際し、その添加開始時期が早くと
も酸化反応率２０％以降、その添加終了時期が早くとも
酸化反応率８０％以降とすることによって得られる。
い製造方法について述べる。本発明のマグネタイト粒子
は、第一鉄塩水溶液とアルカリ水溶液と中和混合後、得
られた水酸化第一鉄コロイドを含むスラリーを酸化して
マグネタイト粒子を製造するに際して、該第一鉄コロイ
ドを含むスラリーに、Ｍｇ、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｌｉ、Ｔ
ｉ、Ｓ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｂ、Ｃの少なくとも１種類以上を
含有する可溶性無機化合物塩又はその水溶液を酸化反応
中に徐々に添加するに際し、その添加開始時期が早くと
も酸化反応率２０％以降、その添加終了時期が早くとも
酸化反応率８０％以降とすることによって得られる。
【００２８】マグネタイト粒子の製造方法としては、湿
式法のみならず乾式法も考えられるが、基本的には上記
した湿式法のほうが経済的にも有利な上、均一な比重の
小さいマグネタイト粒子を製造するのに好適である。
式法のみならず乾式法も考えられるが、基本的には上記
した湿式法のほうが経済的にも有利な上、均一な比重の
小さいマグネタイト粒子を製造するのに好適である。
【００２９】また、Ｍｇ、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｌｉ、Ｔ
ｉ、Ｓ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｂ、Ｃの少なくとも１種類以上を
含有する可溶性無機化合物塩又はその水溶液を添加する
時期は、上記のように酸化反応中に徐々に添加するに際
し、その添加開始時期が早くとも酸化反応率２０％以
降、その添加終了時期が早くとも酸化反応率８０％以降
とすることが重要である。これ以外の方法、例えば酸化
反応前の水酸化第一鉄コロイドを含むスラリーへの一括
添加や酸化反応終了後の添加では上記元素の粒子内での
偏在が起き易く、粒径制御や磁気特性のバランス上から
好ましくない。本発明における製造方法を採用すること
により、上記した各元素をより均一にマグネタイト粒子
内に含有させることが可能で、反応に供する上記した各
元素各々の反応性に応じて反応雰囲気を設定すればよ
い。
ｉ、Ｓ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｂ、Ｃの少なくとも１種類以上を
含有する可溶性無機化合物塩又はその水溶液を添加する
時期は、上記のように酸化反応中に徐々に添加するに際
し、その添加開始時期が早くとも酸化反応率２０％以
降、その添加終了時期が早くとも酸化反応率８０％以降
とすることが重要である。これ以外の方法、例えば酸化
反応前の水酸化第一鉄コロイドを含むスラリーへの一括
添加や酸化反応終了後の添加では上記元素の粒子内での
偏在が起き易く、粒径制御や磁気特性のバランス上から
好ましくない。本発明における製造方法を採用すること
により、上記した各元素をより均一にマグネタイト粒子
内に含有させることが可能で、反応に供する上記した各
元素各々の反応性に応じて反応雰囲気を設定すればよ
い。
【００３０】この際、酸化反応時のｐＨが８．０未満の
場合には球状のマグネタイト粒子が得られ、８．０〜
９．５の場合には六面体状のマグネタイト粒子が得ら
れ、９．５を超えた場合には八面体状のマグネタイト粒
子が得られるので、いずれかの条件を選べば目的の形状
とすることが可能である。
場合には球状のマグネタイト粒子が得られ、８．０〜
９．５の場合には六面体状のマグネタイト粒子が得ら
れ、９．５を超えた場合には八面体状のマグネタイト粒
子が得られるので、いずれかの条件を選べば目的の形状
とすることが可能である。
【００３１】本発明に用いられる第一鉄塩水溶液として
は、硫酸第一鉄水溶液、塩化第一鉄水溶液等が挙げられ
る。また、本発明に用いられるアルカリ水溶液として
は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金
属の水酸化物水溶液、水酸化マグネシウム、水酸化カル
シウム等のアルカリ土類金属の水酸化物水溶液、炭酸ナ
トリウム、炭酸カリウム、炭酸アンモニウム等の炭酸ア
ルカリ水溶液、並びにアンモニア水等が挙げられる。
は、硫酸第一鉄水溶液、塩化第一鉄水溶液等が挙げられ
る。また、本発明に用いられるアルカリ水溶液として
は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金
属の水酸化物水溶液、水酸化マグネシウム、水酸化カル
シウム等のアルカリ土類金属の水酸化物水溶液、炭酸ナ
トリウム、炭酸カリウム、炭酸アンモニウム等の炭酸ア
ルカリ水溶液、並びにアンモニア水等が挙げられる。
【００３２】添加するＭｇ、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｌｉ、Ｔ
ｉ、Ｓ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｂ、Ｃの少なくとも１種類以上を
含有する可溶性無機化合物塩は、水溶性、酸／アルカリ
溶解性の硫酸化合物、硝酸化合物、塩化物等であればよ
いが、好ましくは液性に合致したものを採用すればよ
い。
ｉ、Ｓ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｂ、Ｃの少なくとも１種類以上を
含有する可溶性無機化合物塩は、水溶性、酸／アルカリ
溶解性の硫酸化合物、硝酸化合物、塩化物等であればよ
いが、好ましくは液性に合致したものを採用すればよ
い。
【００３３】
【実施例】以下、実施例等により本発明を具体的に説明
する。
する。
【００３４】〔実施例１〕
＜マグネタイト粒子の製造＞表１に示されるように、Ｆ
ｅ2+２．０ｍｏｌ／リットルを含む硫酸第一鉄塩水溶液
５０リットルと、４．０ｍｏｌ／リットルの水酸化ナト
リウム水溶液４５リットルを混合し、温度を８０℃に維
持しながら４０リットル／分の空気を吹き込み、酸化反
応を進行させた。
ｅ2+２．０ｍｏｌ／リットルを含む硫酸第一鉄塩水溶液
５０リットルと、４．０ｍｏｌ／リットルの水酸化ナト
リウム水溶液４５リットルを混合し、温度を８０℃に維
持しながら４０リットル／分の空気を吹き込み、酸化反
応を進行させた。
【００３５】途中、未反応の水酸化第一鉄濃度により反
応の進行率を調べながら、その進行率が反応当初に対し
て５０％進行した時点より、０．１ｍｏｌ／リットルの
硫酸チタン水溶液８リットルを進行率８０％となるまで
の間に徐々に添加した。この添加の間のｐＨは水酸化ナ
トリウム水溶液を用いて６．５を維持した。
応の進行率を調べながら、その進行率が反応当初に対し
て５０％進行した時点より、０．１ｍｏｌ／リットルの
硫酸チタン水溶液８リットルを進行率８０％となるまで
の間に徐々に添加した。この添加の間のｐＨは水酸化ナ
トリウム水溶液を用いて６．５を維持した。
【００３６】反応を終了したマグネタイト粒子を含むス
ラリーを、常法により洗浄、濾過、乾燥、粉砕した。
ラリーを、常法により洗浄、濾過、乾燥、粉砕した。
【００３７】このようにして得られたマグネタイト粒子
について、下記の方法により平均粒径、磁気特性、真比
重、タップ密度及び化学成分について、測定又は分析
し、その結果を表２に示す。
について、下記の方法により平均粒径、磁気特性、真比
重、タップ密度及び化学成分について、測定又は分析
し、その結果を表２に示す。
【００３８】（１）平均粒径
透過型電子顕微鏡写真（倍率３００００倍）より写真上
の粒子のフェレ径を計測し、その平均値を採った。 （２）磁気特性 東英工業製、振動試料型磁力計ＶＳＭ−Ｐ７型を用い、
印加磁場１０ｋＯｅで飽和磁化、残留磁化、保磁力を測
定した。 （３）タップ密度 細川ミクロン製、パウダーテスターＰＴ−Ｅ型にて測定
した。 （４）真比重 島津製作所社製、マルチボリウム密度計１３０５型を用
いて、室温２０℃の環境下で測定した。 （５）化学成分分析 元素含有総量はサンプルを溶解し、プラズマ感光分析
（ＩＣＰ）にて測定した。また、粒子表面より８０重量
％以内の部位の元素含有量は、試料２５ｇを１Ｎ−Ｈ2
ＳＯ4 水溶液中に加え、６０℃にて徐々に溶解し、その
溶解過程で溶解液を各２０ｍｌ採取し、メンブランフィ
ルターで不溶解分を濾別した後、溶解分をＩＣＰで定量
する方法を用い、Ｆｅがマグネタイト粒子を全溶解した
場合のＦｅに対して８０重量％溶解した時点での各元素
を分析した。 （６）樹脂との混合性 ５００ｍｌのポリビンに試料３０ｇを入れ、さらに樹脂
粉（三洋化成（株）製、ＴＢ−１０００Ｆをバンタムミ
ルにて粉砕し、１ｍｍの篩を用い、その篩下の樹脂粉を
使用）３０ｇを静かに入れる。ポリビンに蓋をし、Ｖ型
ミキサーにて５秒／回転でゆっくり回転撹拌する。１０
回転したところで回転撹拌を止め、内容物を白い紙の上
に静かに取り出し、目視にて混合状態を確認する。混合
物の色を確認し、混合状態のムラがなく、均一に混合し
たものを○、わずかにムラがあるものを△、ムラが大き
く混合が不充分であるというものを×として評価した。
の粒子のフェレ径を計測し、その平均値を採った。 （２）磁気特性 東英工業製、振動試料型磁力計ＶＳＭ−Ｐ７型を用い、
印加磁場１０ｋＯｅで飽和磁化、残留磁化、保磁力を測
定した。 （３）タップ密度 細川ミクロン製、パウダーテスターＰＴ−Ｅ型にて測定
した。 （４）真比重 島津製作所社製、マルチボリウム密度計１３０５型を用
いて、室温２０℃の環境下で測定した。 （５）化学成分分析 元素含有総量はサンプルを溶解し、プラズマ感光分析
（ＩＣＰ）にて測定した。また、粒子表面より８０重量
％以内の部位の元素含有量は、試料２５ｇを１Ｎ−Ｈ2
ＳＯ4 水溶液中に加え、６０℃にて徐々に溶解し、その
溶解過程で溶解液を各２０ｍｌ採取し、メンブランフィ
ルターで不溶解分を濾別した後、溶解分をＩＣＰで定量
する方法を用い、Ｆｅがマグネタイト粒子を全溶解した
場合のＦｅに対して８０重量％溶解した時点での各元素
を分析した。 （６）樹脂との混合性 ５００ｍｌのポリビンに試料３０ｇを入れ、さらに樹脂
粉（三洋化成（株）製、ＴＢ−１０００Ｆをバンタムミ
ルにて粉砕し、１ｍｍの篩を用い、その篩下の樹脂粉を
使用）３０ｇを静かに入れる。ポリビンに蓋をし、Ｖ型
ミキサーにて５秒／回転でゆっくり回転撹拌する。１０
回転したところで回転撹拌を止め、内容物を白い紙の上
に静かに取り出し、目視にて混合状態を確認する。混合
物の色を確認し、混合状態のムラがなく、均一に混合し
たものを○、わずかにムラがあるものを△、ムラが大き
く混合が不充分であるというものを×として評価した。
【００３９】＜磁性トナーの製造＞下記配合でミキサー
により粉体混合し、２軸のニーダーで１０分間溶融混練
した。混練物を冷却の後、粗粉砕、微粉砕（ファインミ
ル）した。さらに、これを風力分級して磁性トナーを製
造した。
により粉体混合し、２軸のニーダーで１０分間溶融混練
した。混練物を冷却の後、粗粉砕、微粉砕（ファインミ
ル）した。さらに、これを風力分級して磁性トナーを製
造した。
【００４０】
・スチレン−アクリル系樹脂 １００重量部
（三洋化成社製、ＴＢ−１０００Ｆ）
・負帯電性制御剤 １重量部
（オリエント化学社製、ボントロンＳ−３４）
・離型剤 ２重量部
（三洋化成社製、ビスコール５５０Ｐ）
・マグネタイト粒子 １００重量部
【００４１】得られた磁性トナーについて、下記の方法
で画像評価（画像濃度及びカブリ）及びトナーからのマ
グネタイト粒子脱落微粉評価を行い、その結果を表２に
示す。
で画像評価（画像濃度及びカブリ）及びトナーからのマ
グネタイト粒子脱落微粉評価を行い、その結果を表２に
示す。
【００４２】（７）画像評価（画像濃度及びカブリ）
上記で得られた磁性トナーからなる一成分系現像剤を市
販のレーザービームプリンターを用いて実写し、画像濃
度をマクベス濃度計で測定した。また、カブリについて
は全く確認されなかったレベルを◎、ごく僅かに確認さ
れたレベルを○、かなり多く確認されたレベルを△、カ
ブリが多く実用上使えないレベルを×と評価した。 （８）磁性トナーからのマグネタイト粒子脱落微粉評価 上記で得られた磁性トナー２０ｇを入れた容器をペイン
トシェーカーにより、１時間振盪後、脱落微粉の有無を
調べた。
販のレーザービームプリンターを用いて実写し、画像濃
度をマクベス濃度計で測定した。また、カブリについて
は全く確認されなかったレベルを◎、ごく僅かに確認さ
れたレベルを○、かなり多く確認されたレベルを△、カ
ブリが多く実用上使えないレベルを×と評価した。 （８）磁性トナーからのマグネタイト粒子脱落微粉評価 上記で得られた磁性トナー２０ｇを入れた容器をペイン
トシェーカーにより、１時間振盪後、脱落微粉の有無を
調べた。
【００４３】〔実施例２〜８及び比較例１〜６〕第一鉄
塩水溶液及びアルカリ水溶液の種類及び添加量、添加剤
の種類、濃度、量、時期及び反応条件を表１に示される
ようにした以外は、実施例１と同様にしてマグネタイト
粒子を得た。また、このマグネタイト粒子を用いて実施
例１と同様にして磁性トナーを得た。
塩水溶液及びアルカリ水溶液の種類及び添加量、添加剤
の種類、濃度、量、時期及び反応条件を表１に示される
ようにした以外は、実施例１と同様にしてマグネタイト
粒子を得た。また、このマグネタイト粒子を用いて実施
例１と同様にして磁性トナーを得た。
【００４４】このマグネタイト粒子及び磁性トナーの特
性、性状を実施例１と同様に測定又は分析し、その結果
を表２に示す。
性、性状を実施例１と同様に測定又は分析し、その結果
を表２に示す。
【００４５】
【表１】
【００４６】
【表２】
【００４７】表２から明らかなように、実施例１〜８
は、比較例１〜６に比較して、磁気特性のバランスが良
好で、真比重も小さく、樹脂との混合性も良好であっ
た。またトナー化後の評価においても、画像濃度が良好
で、カブリも少なく、しかも磁性トナーから脱落するマ
グネタイト微粉も少ない。
は、比較例１〜６に比較して、磁気特性のバランスが良
好で、真比重も小さく、樹脂との混合性も良好であっ
た。またトナー化後の評価においても、画像濃度が良好
で、カブリも少なく、しかも磁性トナーから脱落するマ
グネタイト微粉も少ない。
【００４８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の酸化鉄粒
子は、トナー粒子自体に負荷がかかりにくく、トナース
トレスが低い、ひいては磁性トナーからの磁性粒子脱落
を防ぎ、かつ磁気特性のバランスが取れ、充填性や樹脂
との混合性にも優れていることから、静電複写磁性トナ
ー用材料粉、静電複写キャリア用材料粉、もしくは塗料
用黒色顔料粉等の用途に好適である。また、本発明の製
造方法によって、上記酸化鉄粒子が簡便に、かつ工業的
規模で製造できる。
子は、トナー粒子自体に負荷がかかりにくく、トナース
トレスが低い、ひいては磁性トナーからの磁性粒子脱落
を防ぎ、かつ磁気特性のバランスが取れ、充填性や樹脂
との混合性にも優れていることから、静電複写磁性トナ
ー用材料粉、静電複写キャリア用材料粉、もしくは塗料
用黒色顔料粉等の用途に好適である。また、本発明の製
造方法によって、上記酸化鉄粒子が簡便に、かつ工業的
規模で製造できる。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C01G 49/00 - 49/08
Claims (7)
- 【請求項１】 粒子中にＭｇ、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｌｉ、
Ｔｉ、Ｓ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｂ、Ｃのうち少なくとも１種類
以上を含有し、粒子表面より８０重量％以内の部位に含
有される上記元素の総量が、上記粒子中に含まれる元素
の総量に対して９５重量％以上であり、かつ２０℃にお
ける真比重が４を超え、５．２未満であり、マグネタイ
トを主成分とすることを特徴とする酸化鉄粒子。 - 【請求項２】 上記Ｍｇ、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｌｉ、Ｔ
ｉ、Ｓ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｂ、Ｃの含有量が一成分当たり酸
化鉄粒子総量に対して５重量％以下である請求項１に記
載の酸化鉄粒子。 - 【請求項３】 平均粒径が０．０５〜１μｍである請求
項１又は２に記載の酸化鉄粒子。 - 【請求項４】 タップ密度が０．３〜２ｇ／ｃｍ3 であ
る請求項１、２又は３に記載の酸化鉄粒子。 - 【請求項５】 １０ｋＯｅの外部磁場をかけた際の飽和
磁化が７０〜９２ｅｍｕ／ｇである請求項１、２、３又
は４に記載の酸化鉄粒子。 - 【請求項６】 上記元素が、粒子表面より８０重量％以
内の部位に均一に含有されている請求項１、２、３、４
又は５に記載の酸化鉄粒子。 - 【請求項７】 請求項１記載の酸化鉄粒子の製造方法で
あって、第一鉄塩水溶液とアルカリ水溶液と中和混合
後、得られた水酸化第一鉄コロイドを含むスラリーを酸
化する酸化鉄粒子の製造方法において、該第一鉄コロイ
ドを含むスラリーに、Ｍｇ、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｌｉ、Ｔ
ｉ、Ｓ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｂ、Ｃの少なくとも１種類以上を
含有する可溶性無機化合物塩又はその水溶液を酸化反応
中に徐々に添加するに際し、その添加開始時期が早くと
も酸化反応率２０％以降、その添加終了時期が早くとも
酸化反応率８０％以降であることを特徴とする酸化鉄粒
子の製造方法。
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|---|---|---|---|
| JP14747499A JP3510154B2 (ja) | 1999-05-27 | 1999-05-27 | 酸化鉄粒子及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14747499A JP3510154B2 (ja) | 1999-05-27 | 1999-05-27 | 酸化鉄粒子及びその製造方法 |
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|---|---|
| JP2000335920A JP2000335920A (ja) | 2000-12-05 |
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Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14747499A Expired - Fee Related JP3510154B2 (ja) | 1999-05-27 | 1999-05-27 | 酸化鉄粒子及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP5741890B2 (ja) * | 2010-03-31 | 2015-07-01 | 戸田工業株式会社 | 黒色磁性酸化鉄粒子粉末及びその製造方法 |
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-
1999
- 1999-05-27 JP JP14747499A patent/JP3510154B2/ja not_active Expired - Fee Related
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