JP3578191B2 - Magnetic iron oxide particles, magnetic iron oxide particle powder for magnetic toner mainly comprising the particles, and magnetic toner using the magnetic iron oxide particle powder - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トナー粒子からの脱落がなく、トナーにしたときの流動性が良好であることによって、静電潜像現像において高解像度の画質が得られる磁性トナー用磁性酸化鉄粒子粉末並びに該磁性酸化鉄粒子粉末を用いた磁性トナーに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
静電潜像現像法の一つとして、キャリアを使用せずに結着樹脂中にマグネタイト粒子粉末等の磁性粒子粉末を混合分散させた複合体粒子を現像剤として用いる所謂「一成分系磁性トナー」による現像法が広く知られ、汎用されている。
【0003】
近時、静電複写機器及び印刷機器の小型化、高速化等の高性能化に伴い、現像剤である磁性トナーの特性向上、即ち、ハードな使用条件でも安定した現像性能が得られる耐久性に優れた磁性トナーが強く要求されている。また、流動性が高いことにより高解像度が得られる磁性トナーが求められている。
【0004】
通常、磁性トナーは、磁性粒子と結着樹脂とからなり、磁性粒子はトナー粒子中に均一に分散されている。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粒子から脱落し易く、殊に小粒径トナーにおいては表面に露出する磁性粒子の割合は多くなり、トナー粒子表面から脱落する磁性粒子は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などの問題が生じてきた。そこで、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粉末が強く求められている。
【0005】
静電潜像現像時における解像度は、特開昭63−139367号公報中の「この様な乾式現像剤を使用する方法において、良好な画質の可視画像を形成するためには、現像剤が高い流動性を有し、かつ均一な帯電性を有することが必要であり、・・・」なる記載の通り、現像剤であるトナー粒子の流動性及び均一帯電性が大きく関与している。このため、高解像度の画像を得るためには高い流動性を有し、均一な帯電性を有するトナーが求められている。
【0006】
磁性トナーの諸特性と磁性トナー中に混合分散されている磁性粒子粉末の諸特性とは密接な関係があり、磁性トナーの流動性は磁性トナー粒子表面に露出している磁性粒子の表面状態に大きく依存する。そこで、特開平5−72801号公報、特開平5−213620号公報並びに特開平7−101731号公報等に記載の通り、表面にSiを有する磁性粒子粉末を使用することが磁性トナーの流動性を向上させることに有効であることが知られている。
【0007】
磁性トナーは使用に際して150℃以上の高温にさらされる場合があり、この場合においても色調が安定していることが要求される。
この事実は、特開昭55−65406号公報の「一般に、このような一成分方式における磁性トナー用の磁性粉には次のような諸特性が要求される。・・・iv)実用に耐える黒さをもつこと。磁性トナー中には、着色剤を含有させることもできるが、粉体自身が黒色を有し、着色剤は使用しない方が好ましい。v)耐熱性が高いこと。色調、特に黒さおよび電磁気的特性が0〜150℃程度の温度範囲内で充分安定であることが必要である。・・・」なる記載の通りである。
【0008】
色調が黒色から茶褐色に変化する現象は、周知の通り、マグネタイト粒子の黒色度がFe2+の含有量に依存しておりFe2+含有量が多い程黒色度が優れる傾向にあるが、150℃、殊に200℃程度の高温にさらされるとマグネタイト粒子中のFe2+が酸化されてFe3+となってマグヘマイトに変態することに起因する。
【0009】
また、磁性粒子粉末は一般に粒子表面が親水性であることにより、樹脂への分散が困難となって、磁性トナー粒子相互間で磁性粒子の含有量が不均一となり、その結果、磁性粒子の含有量が多い磁性トナー粒子を中心として磁気的な凝集が生起しやすくなる。このことは磁性粒子粉末の吸油量が多くなるという結果となって表れる。
そこで、高解像度が可能な磁性トナーを得るために、磁性粒子粉末の樹脂への分散性を改良するために磁性粒子粉末の粒子表面が疎水性であって、吸油量が少ないことが要求されている。
【0010】
磁性トナー用磁性粒子粉末として用いられているマグネタイト粒子粉末は、八面体を呈したマグネタイト粒子粉末(特公昭44−668号公報)や、球状を呈したマグネタイト粒子(特公昭62−51208号公報)、さらには六面体を呈したマグネタイト粒子(特開平3−201509号公報)などが知られている。
【0011】
また、特徴的な粒子形状のものとして、粒子表面に粒状の突起物があるマグネタイト粒子(特開平5−345616号公報)、表面の面数が少なくとも10以上の多面体を有するマグネタイト粒子(特開平5−43253号公報)などがある。
【0012】
従来、マグネタイト粒子の特性改善のためにマグネタイト生成反応中にSiを添加する製造法の検討が行われており、例えば、第一鉄塩溶液にケイ素成分を添加し、鉄に対して1.0〜1.1当量のアルカリと混合した後、pHを7〜10に維持して酸化反応を行い、反応途中で当初のアルカリに対して0.9〜1.2当量となる不足の鉄を追加し、pH6〜10に維持して酸化反応を行うことによりマグネタイト粒子を得る方法(特開平5−213620号公報)、Fe2+に対し0.80〜0.99当量の水酸化アルカリを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素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、水可溶性ケイ酸塩をFeに対しSi換算で0.1〜5.0原子%添加し、二段階反応することにより球型を呈したマグネタイト粒子粉末を得る方法(特公平3−9045号公報)、第一鉄塩溶液に当量以上のアルカリ水溶液を添加し、水酸化第一鉄生成後のマグネタイト粒子への酸化反応中に、ヒドロキソケイ酸塩溶液を反応溶液中のFe2+/Fe3+比が10〜1.0である時期に、Si/Fe比で0.5〜3.0重量%の割合で添加するマグネタイト顔料の製造法(特公平1−36864号公報)などがある。
【0013】
また、耐熱性改善のためにSi、Al、Ti等の水酸化物、含水酸化物からなる被覆層を形成する方法(特開平8−133745号公報)、粒子表面を疎水化することによって吸油量を低下させるためにカップリング剤、シリコーン、高級脂肪酸等の疎水化処理剤によって疎水化処理をする方法(特開平7−277738号公報)などがある。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
トナー粒子からの脱落がなく、トナーにしたときの流動性が良好であって、均一な帯電性が得られることから静電潜像現像において高解像度の画質が得られる磁性トナー用磁性酸化鉄粒子粉末は、現在最も要求されているところであるが、このような磁性トナー用磁性酸化鉄粒子粉末は未だ提供されていない。
【0015】
即ち、前出特開平5−345616号公報に記載のマグネタイト粒子粉末は、粒子表面に粒状の突起物を有するものであるが、個々の突起物が微細であり、十分な脱落防止の効果に劣るものである。
【0016】
前出特開平5−43253号公報に記載のマグネタイト粒子粉末は、10以上の面を有する粒子からなるが、凹凸を有しないものであるからトナー表面からの脱落防止効果を有しないものである。
【0017】
前出特開平5−213620号公報に記載のマグネタイト粒子は、一次反応において、第一鉄に対して1.0〜1.1当量のアルカリを添加しており、得られるマグネタイト粒子は球形に近いものであり、粒度分布が大きく均一な粒子径のものが得られない。
【0018】
前出特公平3−9045号公報に記載のマグネタイト粒子は、一次反応時におけるpH調整がなく、pHが8.0未満と低く、形状が球形のものである。
【0019】
前出特公平1−36864号公報に記載のマグネタイト粒子は、形状が八面体状のものであり、凹凸を有しないものであるからトナー表面からの脱落防止効果を有しないものである。
【0020】
そこで、本発明は、トナー粒子からの脱落がなく、トナーにしたときの流動性が良好であって、均一な帯電性が得られることから静電潜像現像において高解像度の画質が得られる磁性トナー用磁性酸化鉄粒子粉末及び該磁性酸化鉄粒子粉末を用いた磁性トナーを提供することを技術的課題とする。
【0021】
【課題を解決する為の手段】
前記技術的課題は、次の通りの本発明によって達成できる。
【0022】
即ち、本発明は、粒子径が0.05〜0.50μmであり、Si換算でFeに対して0.9〜6.5原子%のケイ素を含むマグネタイト粒子であって、その粒子形状が粒状を基本とする角の丸い金平糖状であり、その粒子表面にAl、Ti、Mg、Si、Co、Zr、Mn、Znから選ばれる一種又は二種以上の元素の酸化物、水酸化物、含水酸化物又はこれらの混合物のいずれかが被着しており、且つ、投影図上において粒子表面上の凸状突起物の数が2〜30個の範囲であることを特徴とする磁性酸化鉄粒子である。
【0023】
また、本発明は、粒子径が0.05〜0.50μmであり、Si換算でFeに対して0.9〜6.5原子%のケイ素を含むマグネタイト粒子であって、その粒子形状が粒状を基本とする角の丸い金平糖状であり、その粒子表面に疎水化処理剤が被着しており、且つ、投影図上において粒子表面上の凸状突起物の数が2〜30個の範囲であることを特徴とする磁性酸化鉄粒子である。
【0024】
また、本発明は、粒子径が0.05〜0.50μmであり、Si換算でFeに対して0.9〜6.5原子%のケイ素を含むマグネタイト粒子であって、その粒子形状が粒状を基本とする角の丸い金平糖状であり、その粒子表面にAl、Ti、Mg、Si、Co、Zr、Mn、Znから選ばれる一種又は二種以上の元素の酸化物、水酸化物、含水酸化物又はこれらの混合物のいずれかが被着しており、さらに、疎水化処理剤が被着しており、且つ、投影図上において粒子表面上の凸状突起物の数が2〜30個の範囲であることを特徴とする磁性酸化鉄粒子である。
【0025】
また、本発明は、平均粒径が0.05〜0.50μmであり、Si換算でFeに対して0.9〜6.5原子%のケイ素を含むマグネタイト粒子粉末中に、前記磁性酸化鉄粒子のいずれかを個数割合で60%以上含んでいることを特徴とする磁性トナー用磁性酸化鉄粒子粉末である。
【0026】
また、本発明は、前記磁性トナー用磁性酸化鉄粒子粉末と結着樹脂とからなる磁性トナーである。
【0027】
本発明の構成をより詳しく説明すれば次の通りである。
先ず、本発明に係る磁性酸化鉄粒子について述べる。
【0028】
本発明に係る磁性酸化鉄粒子は、組成的にはマグネタイト粒子((FeO)x ・Fe、0<x≦1)からなり、鉄以外の金属元素で、Mn、Zn、Ni、Cu、Al、Tiから選ばれる一種又は二種以上の金属元素を総量としてFeに対して10原子%以下含んでいてもよい。
【0029】
本発明に係る磁性酸化鉄粒子は、SiをFeに対し0.9〜6.5原子%、好ましくは1.3〜5.3原子%含有している。
【0030】
本発明に係る磁性酸化鉄粒子は、粒子径が0.05〜0.50μm、好ましくは0.10〜0.30μmである。
【0031】
本発明に係る磁性酸化鉄粒子は、粒状を基本とする角の丸い金平糖状の粒子であって、投影図上で粒子表面上に凸状突起物を2〜30個、好ましくは5〜20個有するものである。
粒子形状が、従来よく知られている球状、八面体、六面体若しくは多面体等の場合には、トナー粒子表面に露出した時に脱落し易い。
前記突起物の数が2未満の場合は、トナー粒子表面からの脱落防止の効果が少ないものとなる。30個を越える場合には、トナー粒子表面において樹脂との接触部分は多くなるが、一つ一つの突起物が小さくなり、十分な脱落防止の効果が得られない。
【0032】
本発明における凸状突起物とは、以下の条件を満たすものである。
即ち、磁性酸化鉄粒子の投影図(透過型電子顕微鏡写真等)上において、
(1)突起物の両端がともに凹状であること。
(2)突起部分が2段以上重なっている場合は、その先端部分のみを突起物とする。
(3)突起物の底辺の長さ(a)、高さ(b)及び当該粒子の粒子径(c)について、下記式を満足すること。
i)10≦a/c×100≦40
ii)5≦b/c×100≦30
【0033】
前記(1)及び(2)については、前記投影図(透過型電子顕微鏡写真等)上において目視により判定する。
前記(3)については、前記投影図(透過型電子顕微鏡写真等)における磁性酸化鉄粒子の粒子表面上にある突起物のそれぞれについて底辺の長さ(a)、高さ(b)及び当該粒子の粒子径(c)について、計測してa/c及びb/cを算出して、条件i)及びii)に適合するか否かを判定する。
【0034】
なお、図1は、前記(1)〜(3)の条件を満たす磁性酸化鉄粒子の形態を拡大して模型的に示した概念説明図であり、前記(1)における「両端がともに凹状」とは矢印Aで示した部分を指し、前記(2)における「先端部分のみ」とは矢印Bで示した部分を指し、前記(3)における「長さ(a)、高さ(b)及び粒子径(c)」は、同図中のa、b、cである。
【0035】
本発明に係る粒子表面にAl、Ti、Mg、Si、Co、Zr、Mn、Znから選ばれる一種又は二種以上の元素(以下、「特定元素」という。)の酸化物、水酸化物、含水酸化物又はこれらの混合物のいずれかが被着している磁性酸化鉄粒子の粒子表面のAl、Ti、Mg、Si、Co、Zr、Mn、Zn被着量は、好ましくは0.02〜10重量%である。
【0036】
本発明に係る粒子表面に疎水化処理剤が被着している磁性酸化鉄粒子の粒子表面には、カップリング剤、シリコーン、高級脂肪酸から選ばれる一種又は二種以上の疎水化処理剤が被着していることが好ましい。
【0037】
前記カップリング剤としては、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤、アルミネートカップリング剤等が使用できる。
前記シリコーンとしては、シリコーンオイル等が使用できる。
前記高級脂肪酸としては、ステアリン酸、イソステアリン酸、パルミチン酸、イソパルミチン酸、オレイン酸等が使用できる。
【0038】
前記疎水化処理剤の被着量は、好ましくは0.1〜10.0重量%、より好ましくは0.2〜5.0重量%である。
【0039】
本発明に係る粒子表面に前記特定元素の酸化物、水酸化物、含水酸化物又はこれらの混合物のいずれかが被着しており、さらに、疎水化処理剤が被着している磁性酸化鉄粒子の粒子表面の前記特定元素の被着量は、好ましくは0.02〜10重量%である。さらに、前記疎水化処理剤の被着量は、好ましくは0.1〜10.0重量%、より好ましくは0.2〜5.0重量%である。
【0040】
次に、本発明に係る磁性トナー用磁性酸化鉄粒子粉末について述べる。
【0041】
本発明に係る磁性トナー用磁性酸化鉄粒子粉末は、組成的にはマグネタイト粒子((FeO)x ・Fe、0<x≦1)からなり、後出図2の電子顕微鏡写真に示す通り、粒状を基本とする角の丸い金平糖形状であり、且つ、該粒子表面に凸状突起物を2〜30個有する磁性酸化鉄粒子を、個数割合で60%以上、好ましくは70%以上含んでいる粒子粉末である。個数割合が60%未満の場合には、トナーとしたときにトナー粒子表面からの脱落防止の効果が少ないものとなる。
なお、ここで凸状突起物とは、前記(1)乃至(3)の条件を満たすものをいう。
【0042】
前記個数割合は、透過型電子顕微鏡写真において前記(1)乃至(3)の条件を満足する磁性酸化鉄粒子の個数を計測し、測定をした全粒子数に占める割合として算出した。なお、このとき測定をする粒子の総数としては30個以上、好ましくは50個以上とする。
【0043】
本発明に係る磁性トナー磁性酸化鉄粒子粉末は、平均粒子径が0.05〜0.50μm、好ましくは0.10〜0.30μmである。平均粒子径が0.05μm未満の場合には、単位容積中の粒子が多くなり過ぎ、粒子間の接点数が増えるために、粉体層間の付着力が大きくなり、磁性トナーとする場合に、結着樹脂中への分散性が悪くなる。0.50μmを越える場合には、一個のトナー粒子中に含まれる磁性酸化鉄粒子の個数が少なくなり、各トナー粒子について磁性酸化鉄粒子の分布に偏りが生じ、その結果、トナーの帯電の均一性が損なわれる。
【0044】
本発明に係る磁性トナー用磁性酸化鉄粒子粉末は、BET比表面積が3〜30m/g、好ましくは5〜20m/gである。
【0045】
本発明に係る磁性トナー用磁性酸化鉄粒子粉末は、飽和磁化値が80〜92Am /kg、好ましくは82〜90Am /kgの範囲である。92Am /kgの値はマグネタイトの理論値であり、これを越える場合はない。80Am /kg未満の場合には、粒子中のFe2+量が減少するため赤色味を帯びてくるので磁性トナー用磁性酸化鉄粒子粉末として好ましくない。
【0046】
本発明に係る磁性トナー用磁性酸化鉄粒子粉末は、Fe2+含有量が磁性酸化鉄粒子全重量に対して12〜24重量%、好ましくは17〜24重量%である。12重量%未満の場合には、十分な黒色度が得られない。24重量%を越える場合には、酸化されやすく環境不安定なものとなる。
【0047】
本発明に係る磁性トナー用磁性酸化鉄粒子粉末は、SiをFeに対し0.9〜6.5原子%、好ましくは1.3〜5.3原子%含有している。Siの含有量が0.9原子%未満の場合には、表面に含有するSiが少なくなるため流動性に劣るものとなる。6.5原子%以上の場合には、含有するSiの量が増加するため、吸湿性が高くなり、トナーとした場合、トナーの環境安定性に影響を及ぼす場合がある。また、磁性酸化鉄粒子粉末とは別に単独で存在するSiが、均一な帯電を阻害し、帯電安定性を劣化させる場合がある。
また、前記粒子表面のSi含有量はFeに対して0.05〜1.0原子%、好ましくは0.08〜0.80原子%である。0.05原子%未満の場合には、トナーとしたときに良好な流動性が得られない。1.0原子%を越える場合には、吸湿性が高くなり、トナーとした場合、トナーの環境安定性に影響を及ぼす場合がある。
【0048】
本発明に係る粒子表面に特定元素の酸化物、水酸化物、含水酸化物又はこれらの混合物のいずれかが被着している磁性酸化鉄粒子を個数割合で60%以上含んでいる磁性トナー用磁性酸化鉄粒子粉末の粒子表面のAl、Ti、Mg、Si、Co、Zr、Mn、Zn被着量は、好ましくは0.02〜10重量%である。0.02重量%未満の場合には、十分な耐熱性が得られない。10重量%を越える場合には、粒子表面に存在するSiを全て覆ってしまい流動性が低下するため好ましくない。
【0049】
本発明に係る粒子表面に疎水化処理剤が被着している磁性酸化鉄粒子を個数割合で60%以上含んでいる磁性トナー用磁性酸化鉄粒子粉末の粒子表面には、カップリング剤、シリコーン、高級脂肪酸から選ばれる一種又は二種以上の疎水化処理剤が被着していることが好ましい。
【0050】
前記疎水化処理剤の被着量は、好ましくは0.1〜10.0重量%、より好ましくは0.2〜5.0重量%である。0.1重量%未満の場合には、疎水性が十分ではない。10.0重量%を越える場合には、粒子表面のSiを全て覆ってしまい流動性が低下するため好ましくない。
【0051】
本発明に係る粒子表面に前記特定元素の酸化物、水酸化物、含水酸化物又はこれらの混合物のいずれかが被着しており、さらに、疎水化処理剤が被着している磁性酸化鉄粒子を個数割合で60%以上含んでいる磁性トナー用磁性酸化鉄粒子粉末の粒子表面の前記特定元素の被着量は、好ましくは0.02〜10重量%である。0.02重量%未満の場合には、十分な耐熱性が得られない。10重量%を越える場合には、粒子表面に存在するSiを全て覆ってしまい流動性が低下するため好ましくない。さらに、前記疎水化処理剤の被着量は、好ましくは0.1〜10.0重量%、より好ましくは0.2〜5.0重量%である。0.1重量%未満の場合には、疎水性が十分ではない。10.0重量%を越える場合には、粒子表面のSiを全て覆ってしまい流動性が低下するため好ましくない。
【0052】
本発明に係る磁性トナー用磁性酸化鉄粒子粉末は、流動性の指数である圧縮度が50以下、好ましくは45以下であり、流動性の良好なものである。
【0053】
本発明に係る磁性トナー用磁性酸化鉄粒子粉末は、帯電量が+20〜−60μC/g、好ましくは+10〜−50μC/gである。
【0054】
本発明に係る粒子表面に疎水化処理剤が被着している磁性酸化鉄粒子を個数割合で60%以上含んでいる磁性トナー用磁性酸化鉄粒子粉末は、好ましくは吸油量が20ml/100g以下、より好ましくは18ml/100g以下である。
【0055】
本発明に係る粒子表面に前記特定元素の酸化物、水酸化物、含水酸化物又はこれらの混合物のいずれかが被着している磁性酸化鉄粒子を個数割合で60%以上含んでいる磁性トナー用磁性酸化鉄粒子粉末は、好ましくは発熱開始温度が150℃以上である。
【0056】
次に、前記の通りの本発明に係る前記磁性トナー用磁性酸化鉄粒子粉末の製造法について述べる。
【0057】
本発明の第一段反応における第一鉄塩水溶液としては、硫酸第一鉄水溶液や、塩化第一鉄水溶液等がある。
【0058】
本発明の第一段反応における水酸化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の水溶液、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の水溶液、また、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及びアンモニア水等を使用することができる。
【0059】
前記第一段反応においてpH調整前に使用する水酸化アルカリ水溶液の量は、第一鉄塩水溶液中のFe2+に対して0.80〜0.99当量である。好ましくは0.90〜0.99当量の範囲である。0.80当量未満の場合には、生成物中にゲータイトが混入し、目的のマグネタイト粒子を単一相として得ることができない。0.99当量を越える場合には、粒度分布が大きくなり、均一な粒子径のものが得られない。
【0060】
本発明の第一段反応における反応温度は70〜100℃である。70℃未満である場合には、針状晶ゲータイト粒子が混在してくる。100℃を越える場合もマグネタイト粒子は生成するが、オートクレーブ等の装置を必要とするため工業的に容易ではない。
【0061】
本発明の第一段反応における酸化手段は酸素含有ガス(例えば、空気)を液中に通気することにより行う。
【0062】
本発明の第一段反応において使用される水可溶性ケイ酸塩としては、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム等が使用できる。
前記水可溶性ケイ酸塩の添加量は、Feに対してSi換算で1.0〜8.0原子%、好ましくは1.5〜6.5原子%である。1.0原子%未満の場合には、六面体粒子となり、トナー表面からの脱落防止の効果に劣るものとなる。一方、8.0原子%を越える場合には、針状ゲータイト粒子が混在してくる。また、含有するケイ素の量が増加するため、吸着水分量が増加し、トナーとした場合、トナーの環境安定性に影響を及ぼす場合がある。また、磁性酸化鉄粒子粉末とは別に単独で析出するSiが、均一な帯電を阻害し、帯電安定性に劣るものとなる。
【0063】
前記第一段反応における水可溶性ケイ酸塩の添加時期は、第一段反応の途中において、水酸化第一鉄コロイドを含む第一鉄塩反応水溶液中に酸素含有ガスを通気してマグネタイト核晶粒子の生成途中過程であることが必要である。
添加方法は、2回以上、好ましくは5回以上に分割して添加するかまたは連続的に滴下することによって行うことができる。連続的に滴下する場合の滴下速度は、水可溶性ケイ酸塩の総添加量に対して毎分0.5〜5.0%、好ましくは毎分1.0〜3.0%である。
一括添加した場合には、生成する磁性酸化鉄粒子にSiが含有されにくく、単独で析出するため好ましくない。
【0064】
本発明の第一段反応においては、第一鉄Fe2+の酸化度(Fe3+/全Fe)が20%以上の範囲において、懸濁液のpHが7.5〜9.5の範囲、さらには、前記酸化度(Fe3+/全Fe)が30%以上の範囲において、懸濁液のpHを8.0〜9.5の範囲とする。懸濁液のpHがこの範囲にないときは硫酸等の酸あるいは水酸化アルカリ水溶液等のアルカリにより懸濁液のpHを7.5〜9.5の範囲に調整する。懸濁液pHが7.5未満の場合には、粒子表面に凹凸が少なくなり、球状に近いものとなって、トナー表面からの脱落防止の効果が十分なものでない。懸濁液pHが9.5を越える場合には、粒子表面にSiが含有されにくくなり、トナーとした場合に流動性に劣ったものとなる。
【0065】
本発明の第二段反応において使用する水酸化アルカリ水溶液の量は、第二段反応開始時における残存するFe2+に対して1.00当量以上である。1.00当量未満では、残存するFe2+が全量沈殿しない。実用上、1.00当量以上の工業性を考慮した量が好ましい。
【0066】
本発明の第二段反応における反応温度は第一段反応と同様の条件から選択して行なうことができる。また、酸化手段も第一段反応と同様の条件から選択して行なうことができる。
【0067】
尚、原料添加後と第一段反応との間、及び、第一段反応と第二段反応との間において、必要により所要の時間にわたって十分な攪拌を行ってもよい。
【0068】
本発明における磁性酸化鉄粒子の粒子表面への特定元素(Al、Ti、Mg、Si、Co、Zr、Mn、Znから選ばれる一種又は二種以上の元素)の酸化物、水酸化物、含水酸化物又はこれらの混合物のいずれかの被着は、磁性酸化鉄粒子粉末の水懸濁液又は前記第二段反応終了後の水懸濁液中に前記選択した元素の無機化合物又はその水溶液を添加し、pHを前記特定元素が酸化物、水酸化物、含水酸化物として沈澱する公知のpH領域に調整することにより行うことができる。
【0069】
前記磁性酸化鉄粒子粉末の水懸濁液として、一旦乾燥させた磁性酸化鉄粒子粉末を用いる場合には、十分に分散させた水懸濁液とすることがより均一な被覆層を得るために必要である。第二段反応終了後の磁性酸化鉄粒子粉末の水懸濁液をそのまま用いる場合には、上記の分散工程を必要としないためより工業的である。
【0070】
前記選択した元素の無機化合物としては、水溶性のものであればよい。
Al化合物としては、硫酸アルミニウム、塩化アルミニウム、硝酸アルミニウム、アルミン酸ナトリウム等が使用できる。
Ti化合物としては、硫酸チタニル、塩化チタン等が使用できる。
Mg化合物としては、硫酸マグネシウム、塩化マグネシウム等が使用できる。
Si化合物としては、3号水ガラス、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム等が使用できる。
Co化合物としては、硫酸コバルト、塩化コバルト等が使用できる。
Zr化合物としては、硫酸ジルコニウム、塩化ジルコニウム等が使用できる。
Mn化合物としては、硫酸マンガン、塩化マンガン等が使用できる。
Zn化合物としては、硫酸亜鉛、塩化亜鉛等が使用できる。
【0071】
前記選択した元素の無機化合物の添加量は、好ましくは0.02〜10重量%である。0.02重量%未満の場合には、十分な耐熱性が得られない。10重量%を越える場合には、粒子表面以外に単独で析出する場合があり、好ましくない。
【0072】
前記選択した元素の無機化合物を添加後の調製pHは、Alの場合にはpH4〜12の範囲であり、Tiの場合にはpH3以上であり、Mgの場合にはpH9.5以上であり、Siの場合にはpH9.5以下であり、Coの場合にはpH7.5以上であり、Zrの場合にはpH2以上であり、Mnの場合にはpH8.5以上であり、Znの場合にはpH6.5〜14の範囲である。
【0073】
本発明における疎水化処理剤の被着は、乾式処理又は湿式処理のいずれの方法でもよいが、好ましくは乾式処理で行うのがよく、この場合、ホイール型混練機、らいかい機、ヘンシェルミキサー等を用いることができる。
【0074】
疎水化処理剤の添加量は、好ましくは0.1〜10.0重量%、より好ましくは0.2〜5.0重量%である。0.1重量%未満の場合には、疎水化の効果が十分でなく、10.0重量%を越える場合には、疎水化剤の全量が粒子表面に被着されず、単独で疎水化剤が存在することとなり好ましくない。
【0075】
本発明に係る磁性トナーについて述べる。
【0076】
本発明に係る磁性トナーは、体積平均粒径が3〜20μm、好ましくは5〜15μmである。
【0077】
本発明に係る磁性トナーは、前記磁性トナー用磁性酸化鉄粒子粉末及び結着樹脂とからなり、必要に応じて離型剤、着色剤、荷電制御剤、その他の添加剤等を含有してもよい。
前記結着樹脂と前記磁性トナー用磁性酸化鉄粒子粉末との割合は、前記結着樹脂100重量部に対して前記磁性酸化鉄粒子粉末20〜150重量部、好ましくは30〜120重量部である。
【0078】
本発明に係る磁性トナーは、トナー表面からの磁性酸化鉄粒子の脱落がほとんどないものである。
【0079】
本発明に係る磁性トナーは、流動性が良好なことにより高解像度の画質が得られるものである。
【0080】
前記磁性トナーに使用する結着樹脂としては、スチレン、アクリル酸アルキルエステル及びメタクリル酸アルキルエステル等のビニル系単量体を重合又は共重合したビニル系重合体が使用できる。この結着樹脂を構成する単量体のスチレンとして、例えばスチレン、α−メチルスチレン、p−クロルスチレン等のスチレン及びその置換体があり、アクリル酸アルキルエステルとしては、例えばアクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸オクチル、アクリル酸イソブチル及びアクリル酸ヘキシルがあり、また、メタクリル酸アルキルエステルとしては、例えば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、メタクリル酸オクチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸ヘキシル等の二重結合を有するモノカルボン酸及びその置換体等がある。
前記共重合体には、スチレン系成分を50〜95重量%含むことが好ましい。
【0081】
前記共重合体の製造には、塊状重合、溶液重合、懸濁重合、乳化重合などの公知の重合法が用いられる。
また、結着樹脂にはこのような成分以外にも必要に応じてポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリウレタン系樹脂等、公知の重合体あるいは共重合体を使用することができる。
【0082】
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、ポリエチレン、ポリプロピレン、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、カルナバワックス等を使用することができる。これらのポリオレフィンの配合量は、一般に1〜10重量%の範囲であることが好ましい。
【0083】
着色剤としては、必要に応じて任意の適当な顔料や染料が使用できる。例えば、カーボンブラック、クロームイエロー、アニリンブルー、フタロシアニンブルー、群青、キナクリドン、ベンジジンイエローなどが使用できる。
【0084】
荷電制御剤としては、フッ素系界面活性剤、アゾ系金属錯塩、サリチル酸クロム錯体、ジアルキルサリチル酸、ナフトエ酸の金属錯塩、ニグロシン等のアジン系染料、四級アンモニウム塩、カーボンブラックなどが使用できる。
【0085】
また、他の添加剤として、研磨剤として、酸化スズ、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、タングステンカーバイドなどが使用でき、帯電補助剤、導電性付与剤、ケーキング防止剤、流動性付与剤等の働きをする樹脂微粒子や無機微粒子を添加してもよい。
【0086】
本発明に係る磁性トナーを作成する方法としては、混合、混練、粉砕による公知の方法によって行うことができ、具体的には、前記磁性トナー用磁性酸化鉄粒子粉末及び前記結着樹脂、必要に応じて着色剤、離型剤、荷電制御剤、その他の添加剤等をまず混合機により十分に混合した後、加熱混練機によって樹脂等を溶融、混練して相溶化させた中に磁性酸化鉄粒子等を分散させ、冷却固化後、得られた樹脂混練物について粉砕及び分級を行って磁性トナーを得ることができる。
【0087】
前記混合機としては、ヘンシェルミキサー、ボールミルなどの混合機を使用することができる。前記加熱混練機としては、ロールミル、ニーダー、二軸スクリュ−型、エクストルーダー等の加熱混練機を使用することができる。前記粉砕はカッターミル、ジェットミル等の粉砕機によって行うことができ、前記分級も公知の方法により行うことができる。
【0088】
本発明に係る磁性トナーを得る他の方法として、懸濁重合法又は乳化重合法があり、懸濁重合法においては、重合性単量体及び磁性トナー用磁性酸化鉄粒子粉末、着色剤、必要に応じて重合開始剤、架橋剤、荷電制御剤、その他の添加剤を溶解又は分散させた単量体組成物を、懸濁安定剤を含む水相中に攪拌しながら添加して造粒し、重合させてトナー粒子を形成することができる。
【0089】
乳化重合法においては、単量体、磁性トナー用磁性酸化鉄粒子粉末、着色剤、重合開始剤などを水中に分散させて重合を行う過程に乳化剤を添加することによって適度な粒度のトナー粒子を形成することができる。
【0090】
【発明の実施の形態】
本発明の代表的な実施の形態は次の通りである。
【0091】
磁性酸化鉄粒子粉末の平均粒子径は、電子顕微鏡写真から測定した数値の平均値で、また、比表面積はBET法により測定した値で示した。磁気特性は、「振動試料型磁力計VSM−3S−15」(東英工業(株)製)を使用し、外部磁場795.8kA/m(10KOe)までかけて測定した。
【0092】
磁性酸化鉄粒子粉末の粒子形状は、走査型電子顕微鏡(日立S−800)により観察した。
また、磁性酸化鉄粒子の粒子表面にある突起物について、以下の条件を満たすものを凸状突起物として認定した。
即ち、磁性酸化鉄粒子の投影図(透過型電子顕微鏡写真)上において、
(1)突起物の両端がともに凹状であること。
(2)突起部分が2段以上重なっている場合は、その先端部分のみを突起物とする。
(3)突起物の底辺の長さ(a)と高さ(b)及び当該粒子の粒子径(c)について、下記式を満足すること。
i)10≦a/c×100≦40
ii)5≦b/c×100≦30
【0093】
前記(1)及び(2)については、前記投影図(透過型電子顕微鏡写真)上において目視により判定する。
前記(3)については、前記投影図(透過型電子顕微鏡写真)における磁性酸化鉄粒子の粒子表面上にある突起物のそれぞれについて底辺の長さ(a)、高さ(b)及び当該粒子の粒子径(c)について、デジタイザー(HP−85B(ヒューレットパッカード社製))により計測してa/c及びb/cを算出して、条件i)及びii)に適合するか否かを判定した。
【0094】
前記投影図において前記条件(1)乃至(3)を満足する凸状突起物が粒子表面に2〜30個の範囲にあるかどうかによって本発明に係る磁性酸化鉄粒子であるか否かの判定を行い、さらに、前記投影図中において粒子表面の凸状突起物が2〜30個の範囲にある粒子の数が全粒子数に占める割合を算出して本発明に係る磁性トナー用磁性酸化鉄粒子粉末であるか否かの判定を行った。
【0095】
表面処理前の磁性酸化鉄粒子のSi量は、「蛍光X線分析装置3063M型」(理学電機工業(株)製)を使用し、JIS K0119の「けい光X線分析通則」に従って測定した値で示した。
表面処理前の粒子表面のSi量については、下記の方法で測定した。
即ち、表面処理前の磁性酸化鉄粒子粉末とイオン交換水とを混合した後、分散させて懸濁液としたものを水酸化アルカリ水溶液と混合して30分間以上攪拌した後、懸濁液を濾過、乾燥して得られた磁性酸化鉄粒子粉末のSi量を測定し、前記アルカリによる処理前の全Si量との差をもって表面処理前の磁性酸化鉄粒子の粒子表面のSi量とした。
【0096】
Fe2+含有量は、下記の化学分析法により求めた値で示した。即ち、不活性ガス雰囲気下において、磁性酸化鉄粒子粉末0.5gに対しリン酸と硫酸とを2:1の割合で含む混合溶液25ccを添加し、上記磁性酸化鉄粒子を溶解する。この溶解水溶液の希釈液に指示薬としてジフェニルアミンスルホン酸を数滴加えた後、重クロム酸カリウム水溶液を用いた酸化還元滴定を行った。上記希釈液が紫色を呈した時を終点とし、該終点に至るまでに使用した重クロム酸カリウム水溶液の量から計算して求めた。
【0097】
表面処理によって粒子表面に被着させたAl、Ti、Mg、Si、Co、Zr、Mn、Zn量については、それぞれを蛍光X線分析装置3063M型(理学電機工業(株)製)を用いてJIS−K−0119の「けい光X線分析通則」に従って蛍光X線分析を行うことによって測定し、被着前にあらかじめ測定しておいた各元素の含有量を差し引くことにより粒子表面の被着量を算出した。被着量が微量である場合には、「誘導結合プラズマ発光分光分析装置SPS4000」(セイコー電子工業(株)製)を使用して測定した。
【0098】
疎水化処理剤の被着量は、「堀場金属中炭素硫黄分析装置EMIA−2200」((株)堀場製作所製)を用いて測定した炭素量から、疎水化処理剤が粒子表面に存在する形態を推定して換算した値で示した。
【0099】
磁性酸化鉄粒子粉末の帯電量は、「ブローオフ帯電量測定装置TB−200」(東芝ケミカル社製)を用い、キャリアはTFV−200/300(パウダーテック社製)を用いて磁性酸化鉄粒子粉末を5%の濃度で混合して、振盪を30分間行った後に測定した。
【0100】
磁性酸化鉄粒子粉末の圧縮度は、カサ密度(ρa)とタップ密度(ρt)とをそれぞれ測定し、これらの値を下記式に代入して算出した値で示した。
圧縮度=〔(ρt−ρa)/ρt〕×100
尚、圧縮度が小さくなるほど流動性がより優れたものとなる。
【0101】
なお、カサ密度(ρa)は、JIS−5101の顔料試験法により測定しタップ密度(ρt)は、カサ密度測定後の磁性酸化鉄粒子粉末10gを20ccのメスシリンダー中にロートを用いて静かに充填させ、次いで、25mmの高さから自然落下させる操作を600回繰り返した後充填している磁性酸化鉄粒子粉末の量(cc)をメスシリンダーの目盛りから読み取り、この値を下記式に代入して算出した値で示した。
タップ密度(g/cc)=10(g)/容量(cc)
【0102】
磁性酸化鉄粒子粉末の吸油量は、JIS−K−5101の顔料試験法により測定した。
【0103】
磁性酸化鉄粒子の耐熱性は、「示差走査熱量計DSC−200」(セイコー電子工業(株)製)を用いて測定した示差熱分析による発熱開始温度(℃)で示した。
【0104】
トナーの体積平均径は、Coulter Counter TA−II(Coulter Electronics Co.)を用いて測定した。
【0105】
磁性酸化鉄粒子粉末のトナー粒子表面からの脱落性についての評価は、以下の手法にて行なった。
即ち、磁性酸化鉄粒子粉末とスチレンアクリル樹脂とを混練して得られる樹脂混練物を粉砕して樹脂混練物粒子粉末を作成し、該樹脂混練物粒子粉末をペイントシェーカーで60分間振盪させて生じる磁性酸化鉄粒子粉末の微粉の量を電子顕微鏡により観察して、従来の球状マグネタイト粒子粉末を用いた場合との比較によって評価した。
【0106】
<磁性酸化鉄粒子粉末の生成>
Fe2+1.6mol/lを含む硫酸第一鉄水溶液21.0lを、あらかじめ反応器中に準備された3.1Nの水酸化ナトリウム水溶液20.7lに加え(Fe2+に対し0.95当量に該当する。)、pH6.7、温度90℃において水酸化第一鉄塩コロイドを含む第一鉄塩懸濁液の生成を行った後、毎分80lの空気を通気して第一段反応を開始し、同時にケイ素成分として3号水ガラス(SiO28.8wt%)196.3g(Feに対しSi換算で4.5原子%に該当する。)を水で希釈して0.3lとしたものを毎分5mlの速度で滴下させた。上記水ガラス溶液の滴下終了後、30分間攪拌しながら酸化反応を続け、第一段反応を終了させマグネタイト核晶粒子を含む第一鉄懸濁液を得た。
このとき、酸化反応開始後、Fe2+の酸化度が20%を越えて以降のpHは7.5〜9.5の範囲内であり、しかも、30%を越えて以降のpHは8.0〜9.5の範囲内であった。
【0107】
第一段反応終了後の上記マグネタイト核晶粒子を含む第一鉄塩懸濁液に9Nの水酸化ナトリウム水溶液0.4lを添加して懸濁液のpHを9.5に調整した後、温度90℃において毎分100lの空気を30分間通気して第二段反応を行ってマグネタイト粒子を生成させた。
生成粒子は、常法により、水洗、濾別、乾燥、粉砕した。
【0108】
得られたマグネタイト粒子は図1に示す透過型電子顕微鏡写真(×50000)から明らかな通り、その粒子形状は、粒状を基本とする角の丸い金平糖状であり、且つ、粒度が均斉なものであり、平均粒子径が0.20μm、BET比表面積の値が10.4m/gであった。
【0109】
粒子表面の突起物について凸状突起物についての前記検査方法(1)乃至(3)について検査を行った結果、凸状突起物を一粒子当たり2〜30個有する粒子が全粒子数に対して76個数%であった。
【0110】
また、このマグネタイト粒子粉末は、蛍光X線分析の結果、Feに対しSiを3.7原子%含有したものであり、粒子表面のSi量は0.19原子%であった。また、酸化還元滴定の結果、Fe2+量は18.4重量%であり、十分な黒色度を有するものであった。磁気特性は、飽和磁化値が88.7Am /kgであった。圧縮度の測定結果から流動性に優れるものであった。帯電量は、−18.0μC/gであった。吸油量は20ml/100gであり、発熱開始温度は131℃であった。
【0111】
前記得られたマグネタイト粒子粉末とスチレンアクリル樹脂とを混練して得られる樹脂混練物の粉砕物である樹脂混練物粒子粉末を作成し、磁性酸化鉄粒子粉末の脱落性について前記評価方法によって評価を行った結果、十分な脱落防止効果を有するものであった。
【0112】
<被着処理>
前記マグネタイト粒子粉末1kgを80℃の水に分散させた後、攪拌しながら水酸化ナトリウム水溶液を滴下してpHを11とした。次に、該粒子に対してAl換算で0.20重量%の硫酸アルミニウム12.7gを含む水溶液を滴下し、3.6Nの硫酸を滴下してpHを5に調節して5分間攪拌した。続いて、水酸化ナトリウム水溶液を滴下してpH7に調整し、30分間攪拌した。その後、濾過、水洗した後、60℃で乾燥して、粒子表面にアルミニウムの水酸化物が被着しているマグネタイト粒子粉末を得た。
【0113】
前記得られた粒子表面にアルミニウムの水酸化物が被着しているマグネタイト粒子粉末は、BET比表面積が10.6m2 /g、飽和磁化が88.2Am /kg、粒子表面のAl含有量は0.18重量%であり、吸油量が20ml/100ml、発熱開始温度が158℃であった。
【0114】
前記得られた粒子表面にアルミニウムの水酸化物が被着しているマグネタイト粒子粉末は、被着前の粒状を基本とする角の丸い金平糖状の粒子形状を維持するものであり、樹脂混練物粒子粉末からの磁性酸化鉄粒子粉末の脱落性について前記評価方法によって評価を行った結果、十分な脱落防止効果を有するものであった。また、流動性にも優れた特性を維持するものであった。
【0115】
<磁性トナーの製造>
スチレン−n−ブチルアクリレート共重合体 100重量部
(共重合比=85:15、Mw=25万、Tg=62℃)
磁性酸化鉄粒子粉末(本発明の実施の形態のもの) 80重量部
正荷電制御剤 1.5重量部
低分子量エチレン−プロピレン共重合体 2重量部
上記混合物を140℃に設定された2本ロールミルで約15分間熱混練し、冷却後、粗粉砕、微粉砕した。さらにこれを分級により微粉、粗粉をカットし、体積平均径10.4μmの磁性トナーを得た。
【0116】
得られた磁性トナーからなる一成分系現像剤を調整し、画像について画像濃度、カブリについて、また、ペイントシェーカーによる振盪試験による耐久性試験により、磁性トナーからの磁性酸化鉄粒子の微粉の発生を調べたところ、従来の球状の磁性酸化鉄粒子粉末を使用した磁性トナーからなる一成分現像剤を使用した場合に比べて高解像度の画質であって、しかも、微粉の発生がほとんどみられない耐久性の良好なものであった。
【0117】
【作用】
従来、トナー粒子表面からの磁性粒子粉末が脱落することによる微粉化を抑制しようとするためには、前記磁性粒子の粒子表面と樹脂との結合についてより強固に結着させるために表面処理が行われてきた。しかし、本発明者は粒子表面と樹脂との結着性という点について考えた場合には、接触面積をより多くすることがトナー表面からの脱落防止という点については有効ではないかと考え、磁性粒子の形状について凹凸のある形状のものが得られないかという点について鋭意検討した結果、本発明に至ったものである。
【0118】
本発明者は、二段階反応からなるマグネタイト粒子粉末の製造法において、第一段反応中にFeに対しSi換算で1.0〜8.0原子%の水可溶性ケイ酸塩水溶液を少なくとも2回以上に分割して添加するか、又は、Si総添加量に対して毎分0.5〜5.0%の範囲の速度で滴下し、且つ、前記第一段反応中のFe2+の酸化度(Fe3+/全Fe)が20%以上の範囲においてpHを7.5〜9.5の範囲とすることによって粒状を基本とした角の丸い金平糖状のマグネタイト粒子が得られ、トナーとした場合にはトナー表面からの脱落がなく耐久性に優れ、Siを粒子表面に含有することから、トナーとしたときの流動性が良好であって、均一な帯電性が得られることから静電潜像現像において高解像度の画質が得られる磁性トナー用磁性酸化鉄粒子粉末が得られることを見いだしたものである。
【0119】
なお、粒子表面に特定元素の酸化物、水酸化物、含水酸化物又はこれらの混合物のいずれかを被着させた磁性酸化鉄粒子を個数割合で60%以上含んでいる磁性トナー用磁性酸化鉄粒子粉末を耐熱性に優れたものとすることができる。
【0120】
また、粒子表面に疎水化処理剤を被着させた磁性酸化鉄粒子を個数割合で60%以上含んでいる磁性トナー用磁性酸化鉄粒子粉末の吸油量を少なくすることができ、樹脂への分散性を改善することができる。
【0121】
【実施例】
次に、実施例並びに比較例を挙げる。
【0122】
実施例1〜22、比較例1〜11;
<磁性酸化鉄粒子粉末の製造>
実施例1
Fe2+1.6mol/lを含む硫酸第一鉄水溶液21.0lを、あらかじめ反応器中に準備された3.1Nの水酸化ナトリウム水溶液20.7lに加え(Fe2+に対し0.95当量に該当する。)、pH6.7、温度90℃において水酸化第一鉄塩コロイドを含む第一鉄塩懸濁液の生成を行った後、毎分80lの空気を通気して第一段反応を開始し、同時にケイ素成分として3号水ガラス(SiO28.8wt%)196.3g(Feに対しSi換算で4.5原子%に該当する。)を水で希釈して0.3lとしたものを10分毎に0.06lづつ5回に分割して添加した。上記水ガラス溶液の滴下終了後、30分間攪拌しながら酸化反応を続け、第一段反応を終了させマグネタイト核晶粒子を含む第一鉄懸濁液を得た。
このとき、酸化反応開始後、Fe2+の酸化度が20%を越えて以降のpHは7.5〜9.5の範囲内であり、しかも、30%を越えて以降のpHは8.0〜9.5の範囲内であった。
【0123】
第一段反応終了後の上記マグネタイト核晶粒子を含む第一鉄塩懸濁液に9Nの水酸化ナトリウム水溶液0.4lを添加して懸濁液のpHを9.5に調整した後、温度90℃において毎分100lの空気を30分間通気して第二段反応を行ってマグネタイト粒子を生成させた。
生成粒子は、常法により、水洗、濾別、乾燥、粉砕した。
【0124】
得られたマグネタイト粒子は、その粒子形状は、粒状を基本とする角の丸い金平糖状であり、且つ、粒度が均斉なものであり、平均粒子径が0.19μm、BET比表面積の値が11.3m/gであった。
【0125】
粒子表面の突起物について凸状突起物についての前記検査方法(1)乃至(3)について検査を行った結果、凸状突起物を一粒子当たり2〜30個有する粒子が全粒子数に対して81個数%であった。
【0126】
また、このマグネタイト粒子粉末は、蛍光X線分析の結果、Feに対しSiを3.7原子%含有したものであり、粒子表面のSi量は0.21原子%であった。また、酸化還元滴定の結果、Fe2+量は18.2重量%であり、十分な黒色度を有するものであった。磁気特性は、飽和磁化値が88.0Am /kgであった。圧縮度の測定結果から流動性に優れるものであった。帯電量は、−20.0μC/gであった。吸油量は21ml/100gであり、発熱開始温度は134℃であった。
【0127】
前記得られたマグネタイト粒子粉末とスチレンアクリル樹脂とを混練して得られる樹脂混練物の粉砕物である樹脂混練物粒子粉末を作成し、磁性酸化鉄粒子粉末の脱落性について前記評価方法によって評価を行った結果、十分な脱落防止効果を有するものであった。
【0128】
実施例2〜3、比較例1〜7
第一段反応における第一鉄塩水溶液の種類、濃度並びに使用量、水酸化アルカリ水溶液の種類並びに濃度、水ガラスの添加方法並びに添加量、第一段反応中の調整pH、第二段反応における水酸化アルカリ水溶液の種類並びに第二段反応における反応温度を種々変化させた以外は本発明の実施の形態又は実施例1と同様にしてマグネタイト粒子粉末を得た。
この時の主要製造条件を表1に、得られた磁性酸化鉄粒子粉末の諸特性を表2に示す。
【0129】
【表1】

Figure 0003578191
【0130】
【表2】
Figure 0003578191
【0131】
比較例1で得られたマグネタイト粒子粉末は図3に示す電子顕微鏡写真(×50000)から明らかな通り、六面体形状を有しているものであり、実施例1のマグネタイト粒子粉末に比べて樹脂混練物粒子表面からの脱落防止効果が十分ではなく、粒子表面に含有するSiが少ないため、流動性に劣るものである。
【0132】
<被着処理>
実施例4
実施例1で得られたマグネタイト粒子粉末1kgを80℃の水に分散させた後、攪拌しながら水酸化ナトリウム水溶液を滴下してpHを11とした。次に、該粒子に対してAl換算で1.00重量%の硫酸アルミニウム63.4gを含む水溶液を滴下し、3.6Nの硫酸を滴下した後、pH7に調整し、30分間攪拌した。その後、濾過、水洗した後、60℃で乾燥して、粒子表面にアルミニウムの水酸化物が被着しているマグネタイト粒子粉末を得た。
【0133】
実施例5〜8、比較例8〜9
被処理粒子、処理物の種類及びその添加量を種々変化させた以外は実施例4と同様にして被着処理を行った。被着処理の条件及び得られた磁性酸化鉄粒子粉末の諸特性を表3に示した。
【0134】
【表3】
Figure 0003578191
【0135】
<疎水化処理>
実施例9
前記実施の形態で得られたマグネタイト粒子粉末10kgとシランカップリング剤A−143(日本ユニカ(株)製)15gとをホイール型混練機(商品名:サンドミル (株)松本鋳造鉄工所製)に投入し、一時間作動させることにより、粒子表面にシランカップリング剤が被着しているマグネタイト粒子粉末を得た。
【0136】
実施例10〜15、比較例10〜11
被処理粒子、疎水化処理剤の種類及びその添加量を種々変化させた以外は実施例9と同様にして疎水化処理を行った。疎水化処理の条件及び得られた磁性酸化鉄粒子粉末の諸特性を表4に示した。
なお、上記以外の疎水化処理剤としては、チタネートカップリング剤 ブレンアクトTTS(味の素(株)製)、イソパルミチン酸(日産化学(株)製)を用いた。
【0137】
【表4】
Figure 0003578191
【0138】
<被着処理及び疎水化処理>
実施例16
前記実施の形態で得られた粒子表面にアルミニウムの水酸化物が被着しているマグネタイト粒子粉末10kgとシランカップリング剤A−143(日本ユニカ(株)製)20gとをホイール型混練機(商品名:サンドミル (株)松本鋳造鉄工所製)に投入し、一時間作動させることにより、さらに、粒子表面にシランカップリング剤が被着しているマグネタイト粒子粉末を得た。
【0139】
実施例17〜22
粒子表面に特定元素の酸化物等が被着している被処理粒子の種類、疎水化処理剤の種類及びその添加量を種々変化させた以外は実施例16と同様にして疎水化処理を行った。疎水化処理の条件及び得られた磁性酸化鉄粒子粉末の諸特性を表5に示した。
【0140】
【表5】
Figure 0003578191
【0141】
【発明の効果】
本発明に係る磁性トナー用磁性酸化鉄粒子粉末は、粒子サイズが0.05〜0.50μmの微細粒子であり、粒子形状が粒状を基本とする角の丸い金平糖状であり、且つ、投影図上において粒子表面上の凸状突起物の数が2〜30個の範囲である磁性酸化鉄粒子を個数割合で60%以上含有することから、トナー粒子からの脱落がなく、Siを粒子表面に多く含有することから、トナーにしたときの流動性が良好であって、均一な帯電性が得られることから静電潜像現像において高解像度の画質が得られる磁性トナー用磁性酸化鉄粒子粉末として最適であり、さらに、発熱開始温度が150℃以上と高い場合には高い温度範囲での使用においても安定して使用でき、粒子表面の疎水性が十分であって吸油量が少ない場合には、樹脂への分散性を良好にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る磁性酸化鉄粒子の形態を拡大して模型的にした概念説明図である。
【符号の説明】
a 突起物の底辺の長さ
b 突起物の高さ
c 粒子径
【図2】本発明の実施の形態で得られたマグネタイト粒子粉末の粒子構造を示す電子顕微鏡写真(×50000)である。
【図3】比較例1で得られたマグネタイト粒子粉末の粒子構造を示す電子顕微鏡写真(×50000)である。
【図4】比較例2で得られたマグネタイト粒子粉末の粒子構造を示す電子顕微鏡写真(×50000)である。
【図5】比較例5で得られたマグネタイト粒子粉末の粒子構造を示す電子顕微鏡写真(×50000)である。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention provides a magnetic iron oxide particle powder for a magnetic toner, which does not fall off from toner particles and has good fluidity when formed into a toner, so that high-resolution image quality can be obtained in electrostatic latent image development. The present invention relates to a magnetic toner using iron oxide particles.
[0002]
[Prior art]
As one of the electrostatic latent image developing methods, a so-called “one-component magnetic toner” using, as a developer, composite particles in which magnetic particles such as magnetite particles are mixed and dispersed in a binder resin without using a carrier. Is widely known and widely used.
[0003]
Recently, along with high performance such as miniaturization and high speed of electrostatic copying machines and printing equipment, the characteristics of magnetic toner as a developer have been improved, that is, durability that stable development performance can be obtained even under hard use conditions There is a strong demand for excellent magnetic toners. Further, there is a need for a magnetic toner capable of obtaining high resolution due to high fluidity.
[0004]
Usually, the magnetic toner is composed of magnetic particles and a binder resin, and the magnetic particles are uniformly dispersed in the toner particles. The magnetic particles exposed on the surface of the toner particles easily fall off from the toner particles due to friction or the like.In particular, the ratio of the magnetic particles exposed on the surface increases in a small particle size toner. In addition to the pulverization, the environment inside the device is deteriorated, and not only the uniform charging of the toner is hindered, but also the dropped magnetic particle powder is scattered during the electrostatic development to cause problems such as a decrease in developability. Therefore, there is a strong demand for magnetic particle powders that are hard to fall off even when exposed to the surface of toner particles and have excellent durability.
[0005]
The resolution at the time of developing an electrostatic latent image is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-139367, "In such a method using a dry developer, in order to form a visible image with good image quality, the developer is high. It is necessary to have fluidity and uniform chargeability. As described in "", the fluidity and uniform chargeability of toner particles as a developer are significantly involved. Therefore, in order to obtain a high-resolution image, a toner having high fluidity and uniform chargeability is required.
[0006]
The properties of the magnetic toner and the properties of the magnetic particle powder mixed and dispersed in the magnetic toner are closely related, and the fluidity of the magnetic toner depends on the surface condition of the magnetic particles exposed on the surface of the magnetic toner particles. Depends heavily. Therefore, as described in JP-A-5-72801, JP-A-5-213620 and JP-A-7-101731, the use of magnetic particle powder having Si on the surface reduces the fluidity of the magnetic toner. It is known to be effective in improving.
[0007]
The magnetic toner may be exposed to a high temperature of 150 ° C. or more when used, and in this case, it is required that the color tone is stable.
This fact is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-65406, entitled "Generally, such magnetic powder for a magnetic toner in the one-component system is required to have the following properties .... iv) Practical use The magnetic toner may contain a colorant, but it is preferable that the powder itself has a black color and no colorant is used.v) High heat resistance, color tone, In particular, it is necessary that the blackness and electromagnetic characteristics be sufficiently stable within a temperature range of about 0 to 150 ° C .... ”.
[0008]
As is well known, the phenomenon in which the color tone changes from black to brown is that the blackness of the magnetite particles is Fe2+Depends on the content of Fe2+The higher the content, the better the blackness tends to be. However, when exposed to a high temperature of 150 ° C., particularly about 200 ° C., the Fe2+Is oxidized to Fe3+It is caused by transformation into maghemite.
[0009]
In addition, the magnetic particle powder generally has a hydrophilic particle surface, which makes it difficult to disperse the resin in the resin, and the content of the magnetic particles among the magnetic toner particles becomes non-uniform. Magnetic agglomeration is likely to occur around the large amount of magnetic toner particles. This results in an increase in the oil absorption of the magnetic particle powder.
Therefore, in order to obtain a magnetic toner capable of high resolution, it is required that the particle surface of the magnetic particle powder is hydrophobic and the oil absorption is small in order to improve the dispersibility of the magnetic particle powder in the resin. I have.
[0010]
The magnetite particle powder used as the magnetic particle powder for the magnetic toner includes octahedral magnetite particle powder (JP-B-44-668) and spherical magnetite particles (JP-B-62-51208). Further, magnetite particles having a hexahedral shape (Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 3-201509) are known.
[0011]
Further, as characteristic particle shapes, magnetite particles having granular projections on the particle surface (JP-A-5-345616) and magnetite particles having a polyhedron having at least 10 or more surface surfaces (JP-A-Hei. -43253).
[0012]
Conventionally, a production method of adding Si during a magnetite generation reaction to improve the properties of magnetite particles has been studied. For example, a silicon component is added to a ferrous salt solution, and 1.0% of iron is added. After mixing with ~ 1.1 equivalents of alkali, the oxidation reaction is carried out while maintaining the pH at 7 ~ 10, and in the middle of the reaction, 0.9 ~ 1.2 equivalents of insufficient iron to the initial alkali is added. A method of obtaining magnetite particles by carrying out an oxidation reaction while maintaining the pH at 6 to 10 (JP-A-5-213620);2+When magnetite particles are formed by passing an oxygen-containing gas through a ferrous salt reaction aqueous solution containing a ferrous hydroxide colloid obtained by reacting 0.80 to 0.99 equivalents of alkali hydroxide with respect to A method of obtaining a spherical magnetite particle powder by adding a water-soluble silicate to Fe in an amount of 0.1 to 5.0 atomic% in terms of Si based on a two-step reaction (Japanese Patent Publication No. 3-9045). ), An aqueous solution of an equivalent amount or more is added to the ferrous salt solution, and during the oxidation reaction to the magnetite particles after the production of ferrous hydroxide, the hydroxosilicate solution is added to Fe in the reaction solution.2+/ Fe3+When the ratio is 10 to 1.0, Si / Fe3O4And a method for producing a magnetite pigment which is added at a ratio of 0.5 to 3.0% by weight (Japanese Patent Publication No. 1-36864).
[0013]
Also, a method of forming a coating layer made of a hydroxide or a hydrated oxide such as Si, Al, Ti or the like to improve heat resistance (Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-133745), an oil absorption by making the particle surface hydrophobic. In order to reduce the water content, there is a method of performing a hydrophobic treatment with a hydrophobizing agent such as a coupling agent, silicone or a higher fatty acid (JP-A-7-277738).
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
Magnetic iron oxide particles for magnetic toner that can be obtained with high resolution in electrostatic latent image development because they do not fall off from the toner particles, have good fluidity when formed into toner, and can obtain uniform chargeability. Although the powder is most demanded at present, such a magnetic iron oxide particle powder for a magnetic toner has not been provided yet.
[0015]
That is, although the magnetite particle powder described in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-345616 has granular projections on the particle surface, the individual projections are fine and are inferior in the effect of sufficiently preventing falling off. Things.
[0016]
The magnetite particle powder described in the above-mentioned JP-A-5-43253 is composed of particles having 10 or more surfaces, but does not have an effect of preventing the particles from falling off the toner surface because it has no irregularities.
[0017]
The magnetite particles described in JP-A-5-213620 mentioned above add 1.0 to 1.1 equivalents of alkali to ferrous iron in the primary reaction, and the obtained magnetite particles are nearly spherical. And a particle having a large particle size distribution and a uniform particle size cannot be obtained.
[0018]
The magnetite particles described in Japanese Patent Publication No. 3-9045 mentioned above have no pH adjustment at the time of the primary reaction, have a low pH of less than 8.0, and have a spherical shape.
[0019]
The magnetite particles described in Japanese Patent Publication No. 36864/1993 are octahedral in shape and have no irregularities, and thus do not have an effect of preventing the particles from falling off the toner surface.
[0020]
Accordingly, the present invention provides a magnetic recording medium that can be obtained with high resolution in electrostatic latent image development because it does not fall off from the toner particles, has good fluidity when formed into toner, and has uniform charging properties. It is a technical object to provide a magnetic iron oxide particle powder for a toner and a magnetic toner using the magnetic iron oxide particle powder.
[0021]
[Means for solving the problem]
The technical problem can be achieved by the present invention as described below.
[0022]
That is, the present invention is a magnetite particle having a particle diameter of 0.05 to 0.50 μm and containing 0.9 to 6.5 atomic% of silicon with respect to Fe in terms of Si, and the particle shape is granular. Is a rounded confetti-like shape based on the following formula, and on the particle surface, oxides, hydroxides, and water-containing one or more elements selected from Al, Ti, Mg, Si, Co, Zr, Mn, and Zn. The magnetic iron oxide particles, wherein any one of oxides or a mixture thereof is adhered, and the number of convex protrusions on the particle surface is in a range of 2 to 30 on a projection view. .
[0023]
The present invention also relates to magnetite particles having a particle diameter of 0.05 to 0.50 μm and containing 0.9 to 6.5 atomic% of silicon with respect to Fe in terms of Si, wherein the particle shape is granular. And the surface of the particle is coated with a hydrophobizing agent, and the number of convex protrusions on the particle surface is in the range of 2 to 30 on the projection view. It is a magnetic iron oxide particle characterized by the above-mentioned.
[0024]
The present invention also relates to magnetite particles having a particle diameter of 0.05 to 0.50 μm and containing 0.9 to 6.5 atomic% of silicon with respect to Fe in terms of Si, wherein the particle shape is granular. Is a rounded confetti-like shape based on the following formula, and on the particle surface, oxides, hydroxides, and water-containing one or more elements selected from Al, Ti, Mg, Si, Co, Zr, Mn, and Zn. Either an oxide or a mixture thereof is adhered, and further, a hydrophobizing agent is adhered, and the number of convex protrusions on the particle surface is in a range of 2 to 30 on a projection view. The magnetic iron oxide particles are characterized in that:
[0025]
The present invention also provides the magnetite particle powder having an average particle diameter of 0.05 to 0.50 μm and containing 0.9 to 6.5 atomic% of silicon with respect to Fe in terms of Si. A magnetic iron oxide particle powder for a magnetic toner, wherein the powder contains at least 60% by number of any of the particles.
[0026]
Further, the present invention provides the magnetic iron oxide particle powder for a magnetic toner.And binder resinToner.
[0027]
The configuration of the present invention will be described in more detail as follows.
First, the magnetic iron oxide particles according to the present invention will be described.
[0028]
The magnetic iron oxide particles according to the present invention are composed of magnetite particles ((FeO) X.Fe2O3, 0 <x ≦ 1), and one or more metal elements selected from Mn, Zn, Ni, Cu, Al, and Ti in a total amount of 10 atomic% or less with respect to Fe, other than iron. May be included.
[0029]
The magnetic iron oxide particles according to the present invention contain 0.9 to 6.5 atomic%, preferably 1.3 to 5.3 atomic% of Si with respect to Fe.
[0030]
The magnetic iron oxide particles according to the present invention have a particle diameter of 0.05 to 0.50 μm, preferably 0.10 to 0.30 μm.
[0031]
The magnetic iron oxide particles according to the present invention are spinous particles with rounded corners based on a granular shape, and 2 to 30, preferably 5 to 20 convex protrusions on the particle surface on a projection view. Have
When the particle shape is conventionally well-known, such as spherical, octahedral, hexahedral, or polyhedral, it tends to fall off when exposed to the toner particle surface.
When the number of the protrusions is less than 2, the effect of preventing the protrusions from falling off the surface of the toner particles is small. If the number exceeds 30, the number of contact portions with the resin on the surface of the toner particles increases, but the size of each protrusion becomes small, and a sufficient effect of preventing falling off cannot be obtained.
[0032]
The convex projection in the present invention satisfies the following conditions.
That is, on a projection view of a magnetic iron oxide particle (a transmission electron micrograph or the like),
(1) Both ends of the projection are concave.
(2) When two or more protruding portions are overlapped, only the tip portion is used as a protruding object.
(3) The length (a), height (b), and particle diameter (c) of the base of the protrusion satisfy the following expression.
i) 10 ≦ a / c × 100 ≦ 40
ii) 5 ≦ b / c × 100 ≦ 30
[0033]
(1) and (2) are visually determined on the projection view (transmission electron micrograph, etc.).
Regarding (3), the length (a), height (b), and length of the base of each of the protrusions on the particle surface of the magnetic iron oxide particles in the projection view (transmission electron micrograph, etc.) Is measured and a / c and b / c are calculated to determine whether or not conditions i) and ii) are satisfied.
[0034]
FIG. 1 is a conceptual explanatory view in which the form of the magnetic iron oxide particles satisfying the above conditions (1) to (3) is enlarged and modeled, and the “both ends are concave” in the above (1). Refers to the portion indicated by the arrow A, and “only the tip portion” in the above (2) refers to the portion indicated by the arrow B, and “length (a), height (b) and The “particle diameter (c)” is a, b, and c in FIG.
[0035]
An oxide or hydroxide of one or more elements (hereinafter, referred to as “specific elements”) selected from Al, Ti, Mg, Si, Co, Zr, Mn, and Zn on the particle surface according to the present invention; The amount of Al, Ti, Mg, Si, Co, Zr, Mn, and Zn deposited on the surface of the magnetic iron oxide particles to which any of the hydrated oxides or their mixtures is deposited is preferably 0.02 to 10% by weight.
[0036]
One or more hydrophobizing agents selected from coupling agents, silicones, and higher fatty acids are coated on the surface of the magnetic iron oxide particles having the hydrophobizing agent adhered to the particle surface according to the present invention. It is preferable to wear it.
[0037]
As the coupling agent, a silane coupling agent, a titanate coupling agent, an aluminate coupling agent and the like can be used.
As the silicone, silicone oil or the like can be used.
As the higher fatty acid, stearic acid, isostearic acid, palmitic acid, isopalmitic acid, oleic acid and the like can be used.
[0038]
The amount of the hydrophobic treatment agent to be applied is preferably 0.1 to 10.0% by weight, more preferably 0.2 to 5.0% by weight.
[0039]
Any one of the oxides, hydroxides, hydrated oxides, and mixtures thereof of the specific element is adhered to the particle surface according to the present invention, and further, a magnetic iron oxide to which a hydrophobizing agent is adhered. The amount of the specific element deposited on the particle surface of the particles is preferably 0.02 to 10% by weight. Further, the amount of the hydrophobizing agent applied is preferably 0.1 to 10.0% by weight, more preferably 0.2 to 5.0% by weight.
[0040]
Next, the magnetic iron oxide particles for magnetic toner according to the present invention will be described.
[0041]
The magnetic iron oxide particles for a magnetic toner according to the present invention are composed of magnetite particles ((FeO) X.Fe2O3, 0 <x ≦ 1), and as shown in the electron micrograph of FIG. 2 described below, the particles are in the shape of confetti with rounded corners based on granules, and 2 to 30 convex protrusions are formed on the surface of the particles. This is a particle powder containing 60% or more, preferably 70% or more of the magnetic iron oxide particles in a number ratio. When the number ratio is less than 60%, the effect of preventing the toner particles from falling off the surface of the toner particles is small.
Here, the convex protrusion means one that satisfies the above conditions (1) to (3).
[0042]
The number ratio was calculated by measuring the number of magnetic iron oxide particles satisfying the above conditions (1) to (3) in a transmission electron micrograph, and calculating the ratio to the total number of measured particles. The total number of particles to be measured at this time is 30 or more, preferably 50 or more.
[0043]
The magnetic toner magnetic iron oxide particles according to the present invention have an average particle diameter of 0.05 to 0.50 μm, preferably 0.10 to 0.30 μm. When the average particle diameter is less than 0.05 μm, the number of particles in a unit volume becomes too large, and the number of contacts between the particles increases, so that the adhesive force between the powder layers increases, and when the magnetic toner is used, Dispersibility in the binder resin becomes poor. If it exceeds 0.50 μm, the number of magnetic iron oxide particles contained in one toner particle decreases, and the distribution of the magnetic iron oxide particles in each toner particle is biased. Sex is impaired.
[0044]
The magnetic iron oxide particle powder for a magnetic toner according to the present invention has a BET specific surface area of 3 to 30 m.2/ G, preferably 5-20 m2/ G.
[0045]
The magnetic iron oxide particle powder for a magnetic toner according to the present invention has a saturation magnetization value of 80 to 92.Am 2 / Kg, Preferably 82 to 90Am 2 / KgRange. 92Am 2 / KgIs the theoretical value of magnetite, and does not exceed this value. 80Am 2 / KgIf less than, Fe in the particles2+As the amount decreases, the powder becomes reddish, which is not preferable as magnetic iron oxide particles for magnetic toner.
[0046]
The magnetic iron oxide particle powder for a magnetic toner according to the present invention is Fe Fe2+The content is 12 to 24% by weight, preferably 17 to 24% by weight, based on the total weight of the magnetic iron oxide particles. If the amount is less than 12% by weight, sufficient blackness cannot be obtained. If it exceeds 24% by weight, it is easily oxidized and becomes environmentally unstable.
[0047]
The magnetic iron oxide particles for a magnetic toner according to the present invention contain 0.9 to 6.5 atomic%, preferably 1.3 to 5.3 atomic% of Si with respect to Fe. When the content of Si is less than 0.9 atomic%, the amount of Si contained on the surface decreases, resulting in poor fluidity. When the content is 6.5 atomic% or more, the amount of Si contained increases, so that the hygroscopicity increases, and when the toner is used, the environmental stability of the toner may be affected. In addition, Si present independently from the magnetic iron oxide particle powder may inhibit uniform charging and degrade charging stability.
Further, the Si content of the particle surface is 0.05 to 1.0 at%, preferably 0.08 to 0.80 at% with respect to Fe. If the content is less than 0.05 atomic%, good fluidity cannot be obtained when the toner is used. When the content exceeds 1.0 atomic%, the hygroscopicity is increased, and when the toner is used, the environmental stability of the toner may be affected.
[0048]
According to the present invention, for a magnetic toner containing at least 60% by number of magnetic iron oxide particles in which any one of an oxide, a hydroxide, a hydrated oxide, and a mixture thereof is adhered to the particle surface. The coating amount of Al, Ti, Mg, Si, Co, Zr, Mn, and Zn on the surface of the magnetic iron oxide particles is preferably 0.02 to 10% by weight. If it is less than 0.02% by weight, sufficient heat resistance cannot be obtained. If the content exceeds 10% by weight, all of the Si present on the surface of the particles is covered, and the fluidity is undesirably reduced.
[0049]
According to the present invention, a coupling agent, a silicone and a silicone agent are provided on the surface of the magnetic iron oxide particles for magnetic toner containing at least 60% by number of magnetic iron oxide particles having a hydrophobizing agent adhered to the particle surface. Preferably, one or more hydrophobizing agents selected from higher fatty acids are adhered.
[0050]
The amount of the hydrophobic treatment agent to be applied is preferably 0.1 to 10.0% by weight, more preferably 0.2 to 5.0% by weight. If it is less than 0.1% by weight, the hydrophobicity is not sufficient. If the content exceeds 10.0% by weight, the Si on the particle surface is entirely covered and the fluidity is lowered, which is not preferable.
[0051]
Any one of the oxides, hydroxides, hydrated oxides, and mixtures thereof of the specific element is adhered to the particle surface according to the present invention, and further, a magnetic iron oxide to which a hydrophobizing agent is adhered. The deposition amount of the specific element on the particle surface of the magnetic iron oxide particle powder for magnetic toner containing 60% or more of the particles in number ratio is preferably 0.02 to 10% by weight. If it is less than 0.02% by weight, sufficient heat resistance cannot be obtained. If the content exceeds 10% by weight, all of the Si present on the surface of the particles is covered, and the fluidity is undesirably reduced. Further, the amount of the hydrophobizing agent applied is preferably 0.1 to 10.0% by weight, more preferably 0.2 to 5.0% by weight. If it is less than 0.1% by weight, the hydrophobicity is not sufficient. If the content exceeds 10.0% by weight, the Si on the particle surface is entirely covered and the fluidity is lowered, which is not preferable.
[0052]
The magnetic iron oxide particle powder for a magnetic toner according to the present invention has a fluidity index of 50 or less, preferably 45 or less, and has good fluidity.
[0053]
The magnetic iron oxide particle powder for a magnetic toner according to the present invention has a charge amount of +20 to −60 μC / g, preferably +10 to −50 μC / g.
[0054]
The magnetic iron oxide particle powder for a magnetic toner containing 60% or more by number of magnetic iron oxide particles having a hydrophobizing agent adhered to the particle surface according to the present invention preferably has an oil absorption of 20 ml / 100 g or less. , More preferably 18 ml / 100 g or less.
[0055]
The magnetic toner according to the present invention, which comprises at least 60% by number of magnetic iron oxide particles in which the oxide, hydroxide, hydrated oxide, or a mixture thereof is adhered on the particle surface. The magnetic iron oxide particles for use preferably have an exothermic onset temperature of 150 ° C. or higher.
[0056]
Next, a method for producing the magnetic iron oxide particle powder for a magnetic toner according to the present invention as described above will be described.
[0057]
Examples of the aqueous ferrous salt solution in the first-stage reaction of the present invention include an aqueous ferrous sulfate solution and an aqueous ferrous chloride solution.
[0058]
Examples of the aqueous alkali hydroxide solution in the first step reaction of the present invention include aqueous solutions of hydroxides of alkali metals such as sodium hydroxide and potassium hydroxide, hydroxides of alkaline earth metals such as magnesium hydroxide and calcium hydroxide. , An aqueous solution of an alkali carbonate such as sodium carbonate, potassium carbonate and ammonium carbonate, and aqueous ammonia.
[0059]
The amount of the aqueous alkali hydroxide used before the pH adjustment in the first-stage reaction is determined by the amount of Fe in the aqueous ferrous salt solution.2+0.80 to 0.99 equivalents. Preferably it is in the range of 0.90 to 0.99 equivalents. If it is less than 0.80 equivalent, goethite is mixed in the product, and the desired magnetite particles cannot be obtained as a single phase. If it exceeds 0.99 equivalents, the particle size distribution becomes large and a uniform particle size cannot be obtained.
[0060]
The reaction temperature in the first-stage reaction of the present invention is 70 to 100 ° C. When the temperature is lower than 70 ° C., acicular goethite particles are mixed. When the temperature exceeds 100 ° C., magnetite particles are generated, but it is not industrially easy because an apparatus such as an autoclave is required.
[0061]
The oxidizing means in the first-stage reaction of the present invention is performed by passing an oxygen-containing gas (for example, air) through the liquid.
[0062]
As the water-soluble silicate used in the first-stage reaction of the present invention, sodium silicate, potassium silicate and the like can be used.
The addition amount of the water-soluble silicate is 1.0 to 8.0 at%, preferably 1.5 to 6.5 at% in terms of Si with respect to Fe. If the content is less than 1.0 atomic%, the particles become hexahedral particles, and the effect of preventing the particles from falling off the toner surface is inferior. On the other hand, if it exceeds 8.0 atomic%, acicular goethite particles are mixed. Further, since the amount of silicon contained increases, the amount of adsorbed moisture increases, and when the toner is used, the environmental stability of the toner may be affected. In addition, Si precipitated separately from the magnetic iron oxide particle powder hinders uniform charging, resulting in poor charging stability.
[0063]
The time of addition of the water-soluble silicate in the first-stage reaction is as follows. During the first-stage reaction, an oxygen-containing gas is passed through a ferrous-salt-reaction aqueous solution containing ferrous hydroxide colloid to magnetite nucleus crystals. It is necessary to be in the process of generating particles.
The addition can be carried out by dividing the addition into two or more, preferably five or more times, or by continuously dropping. The rate of dropping in the case of continuous dropping is 0.5 to 5.0% per minute, preferably 1.0 to 3.0% per minute, based on the total amount of the water-soluble silicate added.
When added all at once, it is not preferable because Si is hardly contained in the generated magnetic iron oxide particles and precipitates alone.
[0064]
In the first stage reaction of the present invention, ferrous Fe2+Degree of oxidation (Fe3+/ Total Fe) is in the range of 20% or more, the pH of the suspension is in the range of 7.5 to 9.5, and the oxidation degree (Fe3+The pH of the suspension is in the range of 8.0 to 9.5 when the ratio of (/ total Fe) is 30% or more. When the pH of the suspension is not in this range, the pH of the suspension is adjusted to a range of 7.5 to 9.5 with an acid such as sulfuric acid or an alkali such as an aqueous alkali hydroxide solution. When the pH of the suspension is less than 7.5, the surface of the particles has less irregularities and becomes nearly spherical, and the effect of preventing the particles from falling off the toner surface is not sufficient. When the pH of the suspension exceeds 9.5, Si becomes difficult to be contained on the surface of the particles, and in the case of a toner, the fluidity is poor.
[0065]
The amount of the aqueous alkali hydroxide used in the second-stage reaction of the present invention depends on the amount of Fe remaining at the start of the second-stage reaction.2+1.00 equivalent or more. If it is less than 1.00 equivalent, the remaining Fe2+Does not precipitate. Practically, an amount considering industrial properties of 1.00 equivalent or more is preferable.
[0066]
The reaction temperature in the second stage reaction of the present invention can be selected from the same conditions as in the first stage reaction. Also, the oxidizing means can be selected from the same conditions as in the first stage reaction.
[0067]
In addition, between the first-stage reaction and after the addition of the raw materials, and between the first-stage reaction and the second-stage reaction, if necessary, sufficient stirring may be performed for a required time.
[0068]
Oxides, hydroxides, and hydrates of specific elements (one or more elements selected from Al, Ti, Mg, Si, Co, Zr, Mn, and Zn) on the surface of the magnetic iron oxide particles in the present invention. The deposition of either the oxide or a mixture thereof may be performed by adding the inorganic compound of the selected element or an aqueous solution thereof to an aqueous suspension of magnetic iron oxide particles or an aqueous suspension after the completion of the second-stage reaction. The addition can be carried out by adjusting the pH to a known pH range in which the specific element precipitates as an oxide, hydroxide, or hydrated oxide.
[0069]
As the aqueous suspension of the magnetic iron oxide particle powder, when using the magnetic iron oxide particle powder once dried, in order to obtain a more uniform coating layer to be a sufficiently dispersed aqueous suspension. is necessary. When the aqueous suspension of magnetic iron oxide particles after the completion of the second-stage reaction is used as it is, it is more industrial because the above-mentioned dispersion step is not required.
[0070]
The inorganic compound of the selected element may be a water-soluble one.
As the Al compound, aluminum sulfate, aluminum chloride, aluminum nitrate, sodium aluminate and the like can be used.
As the Ti compound, titanyl sulfate, titanium chloride and the like can be used.
As the Mg compound, magnesium sulfate, magnesium chloride and the like can be used.
As the Si compound, No. 3 water glass, sodium silicate, potassium silicate and the like can be used.
As the Co compound, cobalt sulfate, cobalt chloride and the like can be used.
As the Zr compound, zirconium sulfate, zirconium chloride and the like can be used.
As the Mn compound, manganese sulfate, manganese chloride and the like can be used.
As the Zn compound, zinc sulfate, zinc chloride and the like can be used.
[0071]
The addition amount of the inorganic compound of the selected element is preferably 0.02 to 10% by weight. If it is less than 0.02% by weight, sufficient heat resistance cannot be obtained. If it exceeds 10% by weight, it may precipitate alone on the surface other than the particle surface, which is not preferable.
[0072]
The prepared pH after adding the inorganic compound of the selected element is in the range of pH 4 to 12 for Al, pH 3 or more for Ti, and pH 9.5 or more for Mg, It is pH 9.5 or less for Si, pH 7.5 or more for Co, pH 2 or more for Zr, pH 8.5 or more for Mn, and Zn for Zn. Is in the range of pH 6.5-14.
[0073]
The application of the hydrophobizing agent in the present invention may be performed by either a dry process or a wet process, but is preferably performed by a dry process. In this case, a wheel-type kneader, a grinder, a Henschel mixer, etc. Can be used.
[0074]
The added amount of the hydrophobizing agent is preferably 0.1 to 10.0% by weight, more preferably 0.2 to 5.0% by weight. If the amount is less than 0.1% by weight, the effect of hydrophobization is not sufficient, and if it exceeds 10.0% by weight, the entire amount of the hydrophobizing agent is not adhered to the particle surface, and the hydrophobizing agent alone is used. Is undesirably present.
[0075]
The magnetic toner according to the present invention will be described.
[0076]
The magnetic toner according to the present invention has a volume average particle size of 3 to 20 μm, preferably 5 to 15 μm.
[0077]
The magnetic toner according to the present invention comprises the magnetic iron oxide particles for a magnetic toner and a binder resin, and may optionally contain a release agent, a colorant, a charge control agent, and other additives. Good.
The ratio of the binder resin and the magnetic iron oxide particles for magnetic toner is 20 to 150 parts by weight, preferably 30 to 120 parts by weight, based on 100 parts by weight of the binder resin. .
[0078]
In the magnetic toner according to the present invention, the magnetic iron oxide particles hardly fall off from the toner surface.
[0079]
The magnetic toner according to the present invention is capable of obtaining high-resolution image quality due to good fluidity.
[0080]
As the binder resin used for the magnetic toner, a vinyl polymer obtained by polymerizing or copolymerizing vinyl monomers such as styrene, alkyl acrylate and alkyl methacrylate can be used. Examples of the styrene as a monomer constituting the binder resin include styrene such as styrene, α-methylstyrene, and p-chlorostyrene and a substituted product thereof. Examples of the alkyl acrylate include acrylic acid and methyl acrylate. Ethyl acrylate, butyl acrylate, dodecyl acrylate, octyl acrylate, isobutyl acrylate and hexyl acrylate. Examples of the alkyl methacrylate include methyl methacrylate, ethyl methacrylate, ethyl methacrylate, butyl methacrylate, and methacrylic acid. Monocarboxylic acids having a double bond, such as octyl acid, isobutyl methacrylate, dodecyl methacrylate, and hexyl methacrylate, and substituted products thereof.
The copolymer preferably contains 50 to 95% by weight of a styrene component.
[0081]
For the production of the copolymer, known polymerization methods such as bulk polymerization, solution polymerization, suspension polymerization, and emulsion polymerization are used.
As the binder resin, a known polymer or copolymer such as a polyester-based resin, an epoxy-based resin, or a polyurethane-based resin can be used, if necessary, in addition to the above components.
[0082]
As the release agent, a paraffin having 8 or more carbon atoms, polyolefin, or the like is preferable. For example, polyethylene, polypropylene, paraffin wax, paraffin latex, microcrystalline wax, carnauba wax, or the like can be used. It is generally preferred that the compounding amount of these polyolefins is in the range of 1 to 10% by weight.
[0083]
As the colorant, any appropriate pigment or dye can be used as needed. For example, carbon black, chrome yellow, aniline blue, phthalocyanine blue, ultramarine, quinacridone, benzidine yellow and the like can be used.
[0084]
Examples of the charge control agent include a fluorine-based surfactant, an azo-based metal complex, a chromium salicylate complex, a metal complex of dialkylsalicylic acid and naphthoic acid, an azine-based dye such as nigrosine, a quaternary ammonium salt, and carbon black.
[0085]
Further, as other additives, tin oxide, strontium titanate, barium titanate, tungsten carbide, etc. can be used as abrasives. You may add resin fine particles and inorganic fine particles which perform the above.
[0086]
The method for preparing the magnetic toner according to the present invention can be performed by a known method such as mixing, kneading, and pulverization. Specifically, the magnetic iron oxide particles for magnetic toner and the binder resin, Accordingly, a colorant, a release agent, a charge control agent, other additives, and the like are mixed sufficiently by a mixer first, and then a resin and the like are melted and kneaded by a heating kneader to compatibilize the magnetic iron oxide. After the particles and the like are dispersed and solidified by cooling, the obtained resin kneaded material is pulverized and classified to obtain a magnetic toner.
[0087]
As the mixer, a mixer such as a Henschel mixer or a ball mill can be used. As the heating kneader, a heating kneader such as a roll mill, a kneader, a twin-screw type, an extruder and the like can be used. The pulverization can be performed by a pulverizer such as a cutter mill or a jet mill, and the classification can also be performed by a known method.
[0088]
Other methods for obtaining the magnetic toner according to the present invention include a suspension polymerization method and an emulsion polymerization method. In the suspension polymerization method, a polymerizable monomer and magnetic iron oxide particles for a magnetic toner, a colorant, A polymerization initiator, a cross-linking agent, a charge control agent, and a monomer composition in which other additives are dissolved or dispersed according to the above are added to an aqueous phase containing a suspension stabilizer while stirring to granulate. Can be polymerized to form toner particles.
[0089]
In the emulsion polymerization method, toner particles having an appropriate particle size are obtained by adding an emulsifier to a process in which a monomer, a magnetic iron oxide particle powder for a magnetic toner, a colorant, and a polymerization initiator are dispersed in water and polymerization is performed. Can be formed.
[0090]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
A typical embodiment of the present invention is as follows.
[0091]
The average particle diameter of the magnetic iron oxide particles was indicated by an average value of numerical values measured from an electron micrograph, and the specific surface area was indicated by a value measured by a BET method. The magnetic characteristics were measured using an external magnetic field using a "vibrating sample magnetometer VSM-3S-15" (manufactured by Toei Kogyo Co., Ltd.)795.8 kA / m (10 KOe)The measurements were taken over
[0092]
The particle shape of the magnetic iron oxide particles was observed with a scanning electron microscope (Hitachi S-800).
Further, with respect to the protrusions on the particle surfaces of the magnetic iron oxide particles, those satisfying the following conditions were recognized as convex protrusions.
That is, on the projection view (transmission electron micrograph) of the magnetic iron oxide particles,
(1) Both ends of the projection are concave.
(2) When two or more protruding portions are overlapped, only the tip portion is used as a protruding object.
(3) The length (a) and height (b) of the base of the protrusion and the particle diameter (c) of the particle satisfy the following formula.
i) 10 ≦ a / c × 100 ≦ 40
ii) 5 ≦ b / c × 100 ≦ 30
[0093]
(1) and (2) are visually determined on the projection view (transmission electron micrograph).
Regarding (3), the length (a), height (b) and length of the base of each of the protrusions on the particle surface of the magnetic iron oxide particles in the projection view (transmission electron micrograph) are shown. With respect to the particle diameter (c), a / c and b / c were calculated by measuring with a digitizer (HP-85B (manufactured by Hewlett-Packard)), and it was determined whether or not the conditions i) and ii) were satisfied. .
[0094]
It is determined whether or not the magnetic iron oxide particles according to the present invention are based on whether or not the projections satisfying the conditions (1) to (3) in the projection view are in the range of 2 to 30 on the particle surface. And calculating the ratio of the number of particles having the number of convex protrusions on the particle surface in the range of 2 to 30 in the projections to the total number of particles, and calculating the magnetic iron oxide for magnetic toner according to the present invention. It was determined whether or not the particles were powder.
[0095]
The amount of Si in the magnetic iron oxide particles before the surface treatment was measured using a “fluorescent X-ray analyzer 3063M” (manufactured by Rigaku Corporation) according to JIS K0119 “General rules for fluorescent X-ray analysis”. Indicated by.
The amount of Si on the particle surface before the surface treatment was measured by the following method.
That is, after mixing the magnetic iron oxide particles before surface treatment and ion-exchanged water, disperse the suspension into a suspension, mix with an aqueous alkali hydroxide solution, stir for 30 minutes or more, and then suspend the suspension. The Si amount of the magnetic iron oxide particles obtained by filtration and drying was measured, and the difference from the total Si amount before the treatment with the alkali was defined as the Si amount on the surface of the magnetic iron oxide particles before the surface treatment.
[0096]
Fe2+The content was indicated by a value determined by the following chemical analysis method. That is, in an inert gas atmosphere, 25 cc of a mixed solution containing phosphoric acid and sulfuric acid at a ratio of 2: 1 to 0.5 g of the magnetic iron oxide particles is added to dissolve the magnetic iron oxide particles. After adding a few drops of diphenylamine sulfonic acid as an indicator to this diluted solution of the aqueous solution, redox titration was performed using an aqueous solution of potassium dichromate. The end point was defined as the time when the diluting solution turned purple, and it was calculated from the amount of the aqueous potassium dichromate solution used up to the end point.
[0097]
The amounts of Al, Ti, Mg, Si, Co, Zr, Mn, and Zn deposited on the particle surface by the surface treatment were measured using a fluorescent X-ray analyzer 3063M (manufactured by Rigaku Corporation). It is measured by performing X-ray fluorescence analysis in accordance with "General rules of X-ray fluorescence analysis" of JIS-K-0119, and the content of each element measured in advance before the deposition is subtracted, whereby the deposition on the particle surface is performed. The amount was calculated. When the amount of deposition was very small, it was measured using "Inductively Coupled Plasma Emission Spectroscopy Analyzer SPS4000" (manufactured by Seiko Instruments Inc.).
[0098]
The amount of the hydrophobizing agent to be applied is determined based on the amount of carbon measured using "Horiba Metal Carbon Sulfur Analyzer EMIA-2200" (manufactured by Horiba, Ltd.). Was estimated and converted.
[0099]
The charge amount of the magnetic iron oxide particles was measured using a blow-off charge amount measuring device TB-200 (manufactured by Toshiba Chemical Co., Ltd.), and the carrier was manufactured using TFV-200 / 300 (manufactured by Powder Tech). Was mixed at a concentration of 5% and measured after shaking for 30 minutes.
[0100]
The degree of compression of the magnetic iron oxide particles was indicated by a value calculated by measuring the bulk density (ρa) and the tap density (ρt), and substituting these values into the following equation.
Compression degree = [(ρt−ρa) / ρt] × 100
The smaller the degree of compression, the better the fluidity.
[0101]
The bulk density (ρa) is measured by the pigment test method of JIS-5101, and the tap density (ρt) is 10 g of the magnetic iron oxide particle powder after the bulk density measurement is gently placed in a 20 cc measuring cylinder using a funnel. After filling and then dropping naturally from a height of 25 mm 600 times, the amount (cc) of the filled magnetic iron oxide particles was read from the scale of the measuring cylinder, and this value was substituted into the following equation. The calculated value was shown.
Tap density (g / cc) = 10 (g) / capacity (cc)
[0102]
The oil absorption of the magnetic iron oxide particles was measured by the pigment test method of JIS-K-5101.
[0103]
The heat resistance of the magnetic iron oxide particles was indicated by a heat generation starting temperature (° C.) by differential thermal analysis measured using a “differential scanning calorimeter DSC-200” (manufactured by Seiko Instruments Inc.).
[0104]
The volume average diameter of the toner was measured using a Coulter Counter TA-II (Coulter Electronics Co.).
[0105]
The evaluation of the detachability of the magnetic iron oxide particles from the surface of the toner particles was performed by the following method.
That is, a resin kneaded product obtained by kneading a magnetic iron oxide particle powder and a styrene acrylic resin is pulverized to prepare a resin kneaded material particle powder, and the resin kneaded material particle powder is shaken with a paint shaker for 60 minutes to be produced. The amount of the fine magnetic iron oxide particles was observed by an electron microscope, and evaluated by comparison with the case where conventional spherical magnetite particles were used.
[0106]
<Production of magnetic iron oxide particles>
Fe2+21.0 l of an aqueous ferrous sulfate solution containing 1.6 mol / l was added to 20.7 l of a 3.1 N aqueous sodium hydroxide solution prepared in a reactor in advance (Fe2+0.95 equivalents. ), A ferrous salt suspension containing a ferrous hydroxide salt colloid was produced at a pH of 6.7 and a temperature of 90 ° C., after which 80 l of air was blown per minute to start the first-stage reaction, At the same time, No. 3 water glass (SiO2196.3 g (28.8 wt%) of 196.3 g (corresponding to 4.5 atomic% in terms of Si with respect to Fe) diluted with water to 0.3 l was dropped at a rate of 5 ml per minute. After completion of the dropping of the water glass solution, the oxidation reaction was continued while stirring for 30 minutes, and the first-stage reaction was terminated to obtain a ferrous iron suspension containing magnetite nucleus particles.
At this time, after the oxidation reaction starts, Fe2+After the oxidation degree exceeded 20%, the pH was within the range of 7.5 to 9.5, and after 30%, the pH was within the range of 8.0 to 9.5. .
[0107]
After the completion of the first-stage reaction, 0.4 L of a 9N aqueous sodium hydroxide solution was added to the ferrous salt suspension containing the magnetite nucleus particles to adjust the pH of the suspension to 9.5. At 90 ° C., 100 l / min of air was passed through for 30 minutes to carry out a second-stage reaction to generate magnetite particles.
The produced particles were washed with water, separated by filtration, dried and pulverized by a conventional method.
[0108]
As is clear from the transmission electron micrograph (× 50000) shown in FIG. 1, the obtained magnetite particles have a rounded confetti with rounded corners based on a granular shape and a uniform particle size. Yes, average particle diameter 0.20 μm, BET specific surface area 10.4 m2/ G.
[0109]
As a result of inspecting the projection methods (1) to (3) for the projections on the surface of the particles, the particles having 2 to 30 projections per particle with respect to the total number of particles were found. It was 76 number%.
[0110]
Further, as a result of X-ray fluorescence analysis, this magnetite particle powder contained 3.7 atom% of Si with respect to Fe, and the amount of Si on the particle surface was 0.19 atom%. In addition, as a result of the oxidation-reduction titration, Fe2+The amount was 18.4% by weight and had sufficient blackness. The magnetic characteristics are such that the saturation magnetization value is 88.7.Am 2 / KgMet. The results of measurement of the degree of compression indicated that the composition had excellent fluidity. The charge amount was −18.0 μC / g. The oil absorption was 20 ml / 100 g, and the heat generation starting temperature was 131 ° C.
[0111]
A resin kneaded product particle powder, which is a crushed product of a resin kneaded product obtained by kneading the obtained magnetite particle powder and a styrene acrylic resin, is prepared, and the dropout property of the magnetic iron oxide particle powder is evaluated by the above evaluation method. As a result, it had a sufficient effect of preventing falling off.
[0112]
<Deposition processing>
After 1 kg of the magnetite particle powder was dispersed in water at 80 ° C., an aqueous solution of sodium hydroxide was added dropwise with stirring to adjust the pH to 11. Next, an aqueous solution containing 12.7 g of aluminum sulfate of 0.20% by weight in terms of Al was dropped to the particles, and 3.6N sulfuric acid was dropped to adjust the pH to 5, followed by stirring for 5 minutes. Subsequently, the pH was adjusted to pH 7 by dropwise addition of an aqueous sodium hydroxide solution, and the mixture was stirred for 30 minutes. Then, after filtration and washing with water, drying was performed at 60 ° C. to obtain magnetite particle powder in which aluminum hydroxide was adhered to the particle surface.
[0113]
The obtained magnetite particle powder having aluminum hydroxide adhered to the particle surface has a BET specific surface area of 10.6 m.Two/ G, saturation magnetization of 88.2Am 2 / KgThe Al content on the particle surface was 0.18% by weight, the oil absorption was 20 ml / 100 ml, and the heat generation starting temperature was 158 ° C.
[0114]
The magnetite particle powder in which aluminum hydroxide is adhered to the surface of the obtained particles is one that maintains a particle shape of a rounded confetti-like particle having a rounded corner based on a granular shape before the adhesion, and a resin kneaded material. The magnetic iron oxide particle powder was evaluated for the falling off property from the particle powder by the above-mentioned evaluation method. As a result, the powder had a sufficient effect of preventing falling off. In addition, it also maintained characteristics excellent in fluidity.
[0115]
<Manufacture of magnetic toner>
100 parts by weight of styrene-n-butyl acrylate copolymer
(Copolymerization ratio = 85: 15, Mw = 250,000, Tg = 62 ° C.)
Magnetic iron oxide particles (80% by weight according to the embodiment of the present invention)
1.5 parts by weight of positive charge control agent
2 parts by weight of low molecular weight ethylene-propylene copolymer
The mixture was hot-kneaded in a two-roll mill set at 140 ° C. for about 15 minutes, cooled, coarsely ground and finely ground. Further, fine powder and coarse powder were cut out by classification to obtain a magnetic toner having a volume average diameter of 10.4 μm.
[0116]
A one-component developer composed of the obtained magnetic toner was prepared, and the image density, fog, and the durability of the magnetic iron oxide particles from the magnetic toner were determined by a shaking test using a paint shaker. Inspection revealed that the image quality was higher than that of the conventional one-component developer made of magnetic toner using spherical magnetic iron oxide particles, and that there was almost no generation of fine powder. Was good.
[0117]
[Action]
Conventionally, in order to suppress the pulverization due to the falling off of the magnetic particle powder from the surface of the toner particles, a surface treatment has been performed to more firmly bind the bonding between the particle surface of the magnetic particles and the resin. I have been. However, when the present inventor considered the binding property between the particle surface and the resin, it was thought that increasing the contact area would be effective in preventing falling off from the toner surface, As a result of intensive studies on whether or not a shape having irregularities can be obtained, the present invention has been achieved.
[0118]
In a method for producing magnetite particle powder comprising a two-step reaction, the present inventor has disclosed that a water-soluble silicate aqueous solution of 1.0 to 8.0 atomic% in terms of Si is fed at least twice with respect to Fe during the first step reaction. It is added in divided portions as described above, or is added dropwise at a rate in the range of 0.5 to 5.0% per minute with respect to the total amount of Si added.2+Degree of oxidation (Fe3+By setting the pH in the range of 7.5 to 9.5 in the range of (total Fe) of 20% or more, rounded confetti-like magnetite particles having rounded corners based on granularity can be obtained. It does not fall off from the surface and has excellent durability. Since Si is contained on the particle surface, it has good fluidity when used as a toner, and uniform chargeability is obtained. It has been found that a magnetic iron oxide particle powder for a magnetic toner capable of obtaining a resolution image quality can be obtained.
[0119]
A magnetic iron oxide for a magnetic toner containing at least 60% by number of magnetic iron oxide particles having any one of oxides, hydroxides, hydrated oxides or a mixture of the specific elements adhered to the particle surface. The particle powder can have excellent heat resistance.
[0120]
Further, the oil absorption of the magnetic iron oxide particles for magnetic toner containing 60% or more by number of magnetic iron oxide particles having a hydrophobizing agent adhered to the particle surface can be reduced, and the dispersion in the resin can be reduced. Performance can be improved.
[0121]
【Example】
Next, examples and comparative examples will be described.
[0122]
Examples 1 to 22, Comparative Examples 1 to 11;
<Production of magnetic iron oxide particles>
Example 1
Fe2+21.0 l of an aqueous ferrous sulfate solution containing 1.6 mol / l was added to 20.7 l of a 3.1 N aqueous sodium hydroxide solution prepared in a reactor in advance (Fe2+0.95 equivalents. ), A ferrous salt suspension containing a ferrous hydroxide salt colloid was produced at a pH of 6.7 and a temperature of 90 ° C., after which 80 l of air was blown per minute to start the first-stage reaction, At the same time, No. 3 water glass (SiO2(28.8 wt%) 196.3 g (corresponding to 4.5 atomic% in terms of Si with respect to Fe) diluted with water to 0.3 l is divided into 5 portions of 0.06 l every 10 minutes. And added. After completion of the dropping of the water glass solution, the oxidation reaction was continued while stirring for 30 minutes, and the first-stage reaction was terminated to obtain a ferrous iron suspension containing magnetite nucleus particles.
At this time, after the oxidation reaction starts, Fe2+After the oxidation degree exceeded 20%, the pH was within the range of 7.5 to 9.5, and after 30%, the pH was within the range of 8.0 to 9.5. .
[0123]
After the completion of the first-stage reaction, 0.4 L of a 9N aqueous sodium hydroxide solution was added to the ferrous salt suspension containing the magnetite nucleus particles to adjust the pH of the suspension to 9.5. At 90 ° C., 100 l / min of air was passed through for 30 minutes to carry out a second-stage reaction to generate magnetite particles.
The produced particles were washed with water, separated by filtration, dried and pulverized by a conventional method.
[0124]
The obtained magnetite particles have a particle shape of rounded confetti with rounded corners based on a granular shape, uniform particle sizes, an average particle size of 0.19 μm, and a BET specific surface area of 11. .3m2/ G.
[0125]
As a result of the inspection methods (1) to (3) for the projections on the surface of the particles, the particles having 2 to 30 projections per one particle with respect to the total number of particles were determined. It was 81% by number.
[0126]
Further, as a result of X-ray fluorescence analysis, this magnetite particle powder contained 3.7 atom% of Si with respect to Fe, and the amount of Si on the particle surface was 0.21 atom%. In addition, as a result of the oxidation-reduction titration, Fe2+The amount was 18.2% by weight, and it had sufficient blackness. The magnetic characteristics are such that the saturation magnetization value is 88.0.Am 2 / KgMet. The results of measurement of the degree of compression indicated that the composition had excellent fluidity. The charge amount was -20.0 µC / g. The oil absorption was 21 ml / 100 g, and the heat generation starting temperature was 134 ° C.
[0127]
A resin kneaded product particle powder, which is a crushed product of a resin kneaded product obtained by kneading the obtained magnetite particle powder and a styrene acrylic resin, is prepared, and the dropout property of the magnetic iron oxide particle powder is evaluated by the above evaluation method. As a result, it had a sufficient effect of preventing falling off.
[0128]
Examples 2-3, Comparative Examples 1-7
The type, concentration and amount of the aqueous ferrous salt solution in the first-stage reaction, the type and concentration of the aqueous alkali hydroxide solution, the addition method and amount of the water glass, the adjusted pH during the first-stage reaction, the second-stage reaction Magnetite particle powder was obtained in the same manner as in the embodiment or Example 1 of the present invention, except that the kind of the alkali hydroxide aqueous solution and the reaction temperature in the second stage reaction were variously changed.
Table 1 shows the main production conditions at this time, and Table 2 shows various properties of the obtained magnetic iron oxide particles.
[0129]
[Table 1]
Figure 0003578191
[0130]
[Table 2]
Figure 0003578191
[0131]
The magnetite particle powder obtained in Comparative Example 1 has a hexahedral shape, as is clear from the electron micrograph (× 50000) shown in FIG. 3, and is more resin-kneaded than the magnetite particle powder of Example 1. The effect of preventing the particles from falling off the surface of the particles is not sufficient, and the amount of Si contained in the particle surface is small, so that the fluidity is poor.
[0132]
<Deposition processing>
Example 4
After 1 kg of the magnetite particle powder obtained in Example 1 was dispersed in water at 80 ° C., an aqueous solution of sodium hydroxide was added dropwise with stirring to adjust the pH to 11. Next, an aqueous solution containing 63.4 g of aluminum sulfate of 1.00% by weight in terms of Al was added dropwise to the particles, 3.6N sulfuric acid was added dropwise, and the mixture was adjusted to pH 7 and stirred for 30 minutes. Then, after filtration and washing with water, drying was performed at 60 ° C. to obtain magnetite particle powder in which aluminum hydroxide was adhered to the particle surface.
[0133]
Examples 5 to 8, Comparative Examples 8 to 9
The deposition treatment was performed in the same manner as in Example 4, except that the type of the particles to be processed, the type of the processed product, and the amount added were changed. Table 3 shows the conditions of the deposition treatment and various properties of the obtained magnetic iron oxide particles.
[0134]
[Table 3]
Figure 0003578191
[0135]
<Hydrophobic treatment>
Example 9
10 kg of the magnetite particle powder obtained in the above embodiment and 15 g of the silane coupling agent A-143 (manufactured by Nippon Yunika Co., Ltd.) were put into a wheel-type kneader (trade name: Sandmill Co., Ltd., manufactured by Matsumoto Cast Iron Works). After charging and operating for one hour, magnetite particle powder having a silane coupling agent adhered to the particle surface was obtained.
[0136]
Examples 10 to 15 and Comparative Examples 10 to 11
The hydrophobic treatment was carried out in the same manner as in Example 9 except that the type of the particles to be treated and the type of the hydrophobizing agent and the amount thereof were changed. Table 4 shows the conditions of the hydrophobizing treatment and various properties of the obtained magnetic iron oxide particles.
In addition, as a hydrophobizing agent other than the above, a titanate coupling agent Blenact TTS (manufactured by Ajinomoto Co., Inc.) and isopalmitic acid (manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.) were used.
[0137]
[Table 4]
Figure 0003578191
[0138]
<Deposition treatment and hydrophobic treatment>
Example 16
A wheel-type kneader (10 kg) of 10 kg of magnetite particle powder having aluminum hydroxide adhered to the surface of the particles obtained in the above embodiment and 20 g of a silane coupling agent A-143 (manufactured by Nippon Yunika Co., Ltd.) Trade name: Sand Mill (manufactured by Matsumoto Cast Iron Works) and operated for one hour to obtain magnetite particle powder having a silane coupling agent adhered to the particle surface.
[0139]
Examples 17 to 22
Hydrophobizing treatment was carried out in the same manner as in Example 16 except that the type of particles to be treated in which an oxide of a specific element or the like was adhered to the particle surface, the type of the hydrophobizing agent, and the amount added were variously changed. Was. Table 5 shows the conditions of the hydrophobic treatment and various properties of the obtained magnetic iron oxide particles.
[0140]
[Table 5]
Figure 0003578191
[0141]
【The invention's effect】
The magnetic iron oxide particle powder for a magnetic toner according to the present invention is a fine particle having a particle size of 0.05 to 0.50 μm, and has a particle shape of rounded confetti with rounded corners based on a granular shape, and a projection view. Since the magnetic iron oxide particles having a number of convex protrusions on the particle surface in the range of 2 to 30 are contained in the above by 60% or more by number, the particles do not fall off from the toner particles and a large amount of Si is contained on the particle surface. As a result, the fluidity of the toner is good, and the uniform chargeability is obtained. In addition, when the heat generation starting temperature is as high as 150 ° C. or more, it can be used stably even when used in a high temperature range, and when the hydrophobicity of the particle surface is sufficient and the oil absorption is small, Dispersibility It can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual explanatory view in which a form of a magnetic iron oxide particle according to the present invention is enlarged and modeled.
[Explanation of symbols]
a Length of base of protrusion
b Height of protrusion
c Particle size
FIG. 2 is an electron micrograph (× 50000) showing the particle structure of magnetite particle powder obtained in the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an electron micrograph (× 50000) showing the particle structure of the magnetite particle powder obtained in Comparative Example 1.
FIG. 4 is an electron micrograph (× 50000) showing the particle structure of the magnetite particle powder obtained in Comparative Example 2.
FIG. 5 is an electron micrograph (× 50000) showing the particle structure of the magnetite particle powder obtained in Comparative Example 5.

Claims (5)

粒子径が0.05〜0.50μmであり、Si換算でFeに対して0.9〜6.5原子%のケイ素を含むマグネタイト粒子であって、その粒子形状が粒状を基本とする角の丸い金平糖状であり、その粒子表面にAl、Ti、Mg、Si、Co、Zr、Mn、Znから選ばれる一種又は二種以上の元素の酸化物、水酸化物、含水酸化物又はこれらの混合物のいずれかが被着しており、且つ、投影図上において粒子表面上の凸状突起物の数が2〜30個の範囲であることを特徴とする磁性酸化鉄粒子。A magnetite particle having a particle size of 0.05 to 0.50 μm and containing 0.9 to 6.5 atomic% of silicon with respect to Fe in terms of Si, and the particle shape of the magnetite particle is based on a granular shape. It is a round confetti, and its particle surface has an oxide, hydroxide, hydrated oxide or a mixture of one or more elements selected from Al, Ti, Mg, Si, Co, Zr, Mn, and Zn. Wherein the number of convex protrusions on the particle surface in the projected view is in the range of 2 to 30. 粒子径が0.05〜0.50μmであり、Si換算でFeに対して0.9〜6.5原子%のケイ素を含むマグネタイト粒子であって、その粒子形状が粒状を基本とする角の丸い金平糖状であり、その粒子表面に疎水化処理剤が被着しており、且つ、投影図上において粒子表面上の凸状突起物の数が2〜30個の範囲であることを特徴とする磁性酸化鉄粒子。A magnetite particle having a particle size of 0.05 to 0.50 μm and containing 0.9 to 6.5 atomic% of silicon with respect to Fe in terms of Si, and the particle shape of the magnetite particle is based on a granular shape. A magnetic particle characterized by having a round spinous sugar-like shape, a hydrophobizing agent applied to the particle surface thereof, and the number of convex projections on the particle surface being in a range of 2 to 30 on a projection view. Iron oxide particles. 粒子径が0.05〜0.50μmであり、Si換算でFeに対して0.9〜6.5原子%のケイ素を含むマグネタイト粒子であって、その粒子形状が粒状を基本とする角の丸い金平糖状であり、その粒子表面にAl、Ti、Mg、Si、Co、Zr、Mn、Znから選ばれる一種又は二種以上の元素の酸化物、水酸化物、含水酸化物又はこれらの混合物のいずれかが被着しており、さらに、疎水化処理剤が被着しており、且つ、投影図上において粒子表面上の凸状突起物の数が2〜30個の範囲であることを特徴とする磁性酸化鉄粒子。A magnetite particle having a particle size of 0.05 to 0.50 μm and containing 0.9 to 6.5 atomic% of silicon with respect to Fe in terms of Si, and the particle shape of the magnetite particle is based on a granular shape. It is a round confetti, and its particle surface has an oxide, hydroxide, hydrated oxide or a mixture of one or more elements selected from Al, Ti, Mg, Si, Co, Zr, Mn, and Zn. Is attached, and further, the hydrophobic treatment agent is attached, and the number of convex protrusions on the particle surface in the projection view is in the range of 2 to 30 Magnetic iron oxide particles. 平均粒径が0.05〜0.50μmであり、Si換算でFeに対して0.9〜6.5原子%のケイ素を含むマグネタイト粒子粉末中に、請求項1乃至3記載のいずれかの磁性酸化鉄粒子を個数割合で60%以上含んでいることを特徴とする磁性トナー用磁性酸化鉄粒子粉末。4. A magnetite particle powder having an average particle size of 0.05 to 0.50 [mu] m and containing 0.9 to 6.5 atom% of silicon with respect to Fe in terms of Si, according to any one of claims 1 to 3. A magnetic iron oxide particle powder for a magnetic toner, comprising at least 60% by number of magnetic iron oxide particles. 請求項4記載の磁性トナー用磁性酸化鉄粒子粉末と結着樹脂とからなる磁性トナー。 Magnetic toner comprising a fourth aspect magnetic toner magnetic iron oxide particles and a binder resin according.
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