JP3664216B2 - Black magnetic particle powder for black magnetic toner and black magnetic toner using the black magnetic particle powder - Google Patents

Black magnetic particle powder for black magnetic toner and black magnetic toner using the black magnetic particle powder Download PDF

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【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、流動性及び黒色度が優れているとともに、粒子表面から脱離するカーボンブラック微粒子粉末が少ないことにより、結着剤樹脂中への分散性が優れている黒色磁性トナー用黒色磁性粒子粉末を提供するとともに、該黒色磁性粒子粉末を用いた黒色磁性トナーを提供することを目的とする。
【0002】
【従来の技術】
従来、静電潜像現像法の一つとして、キャリアを使用せずに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】
一成分系磁性トナーは、低抵抗の磁性トナーを用いるCPC方式と絶縁性乃至高抵抗の磁性トナーを用いるPPC方式とに大別される。
【0004】
前者は導電性を有しており、潜像電荷による静電誘導により磁性トナーを帯電させ現像するものであるが、現像から転写に至る間に磁性トナーの電荷を失ってしまうため、静電転写方式のPPCには不向きであった。この欠点を補うために、後者の体積固有抵抗値が1014Ω・cm以上の絶縁性乃至高抵抗の磁性トナーが開発された。
【0005】
この絶縁性乃至高抵抗の磁性トナーは、磁性トナーの表面から露出した磁性粒子等が、現像特性に影響をおよぼすことが知られている。
【0006】
近時、画像濃度や階調性等複写機の高画質化や高速化に伴って、現像剤である絶縁性乃至高抵抗の磁性トナーの特性向上、殊に、流動性の向上が強く要求されている。
【0007】
この事実については、特開昭53−94932号公報の「このような高抵抗磁性トナーは高抵抗であるが故に流動性が悪く、現像ムラを起し易い欠点を有していた。つまりPPC用の高抵抗磁性トナーは転写するのに必要な帯電を保持できる反面、トナーボトル中あるいは磁気ロール表面等、転写工程以外の帯電している必要のない工程に於いても摩擦帯電もしくは製造工程におけるメカノエレクトレット等により若干の帯電をしていることによる帯電凝集を起し易く、これが為に流動性の低下を招いている。」、「本発明の他の目的は流動性の改善されたPPC用高抵抗磁性トナーを提供することにより、現像ムラの無い、従って解像度、階調性の優れた良質の間接式複写を得んとするものである。」なる記載の通りである。
【0008】
そして、磁性トナーの上述した流動性の向上は近時における絶縁性乃至高抵抗の磁性トナーの小粒径化に伴って益々強く要求されている。
この事実は、日本科学情報株式会社発行「トナー材料の開発・実用化総合技術資料集」の第121頁の「ICP等のプリンターが巾広く展開するにつれて、画質の高品位化が要求される。特に高解像力、高精細プリンターの出現が求められる。表−1に各種トナーを用いた時の解像力の関係を示したが、小径である湿式トナーは高解像力を出す事ができる。乾式トナーを用いて解像力を高める為にもトナーの小径化が必要である。……小径トナーを用いた報告としては、8.5μ〜11μのトナーを用いる事により、下地カブリ改良、さらに消費量の軽減をはかる、その他、6〜10μのポリエステル系トナーを採用すると、高画質化、及び帯電性の安定、現像剤寿命の改良提案もある。
しかし小径トナーを使用する際には、多くの問題を解決しなくてはならない。製造性、粒度分布のシャープさ、流動性改良、……等が存在する。」なる記載の通りである。
【0009】
更に、現在、広く使用されている黒色磁性トナーは、複写された線画像、ソリッドエリア画像の黒さ、濃さの程度が高いことが要求されている。
この事実は、前出「トナー材料の開発・実用化総合技術資料等」の第272頁の「画像濃度が高いことは粉末現像の特徴であるが、後述のかぶり濃度と共に画像特性を大きく左右する事項である。」なる記載の通りである。
【0010】
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る。
【0011】
即ち、磁性トナーの流動性は、磁性トナー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ことから、磁性粒子自体の流動性が優れていることが強く要求されている。
【0012】
磁性トナーの黒さ、濃さの程度も同様に、磁性トナーに含有されている黒色顔料である磁性粒子粉末の黒さ、濃さの程度に大きく依存している。
【0013】
黒色顔料としては、飽和磁化や保磁力などの磁気特性、価格及び色調等の点で実用性のあるマグネタイト粒子粉末が広く使用されている。上記マグネタイト粒子粉末以外にカーボンブラック微粒子粉末等が更に添加される場合もあるが、カーボンブラック微粒子粉末を多量に使用すると体積固有抵抗値が低下し、絶縁性乃至高抵抗磁性トナーとして使用できなくなる。
【0014】
そして、カーボンブラック微粒子粉末の多量の添加は、マグネタイト粒子粉末の結着剤樹脂中への分散性を阻害する要因となるので、結着剤樹脂中に添加するカーボンブラック微粒子粉末の量は、可及的に少ないことが強く要求されている。
【0015】
従来、黒色磁性トナーの流動性を改良するために黒色磁性トナー中に混合分散されているマグネタイト粒子粉末の流動性を向上させる試みが種々なされており、例えば▲1▼マグネタイト粒子粉末の粒子形状を球状にする方法(特開昭59−64852号公報等)、▲2▼マグネタイト粒子粉末の粒子表面にケイ素化合物を露出させる方法(特公平8−25747号公報)等がある。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】
流動性及び黒色度が優れているとともに、結着剤樹脂中への分散性が優れている黒色磁性トナー用黒色磁性粒子粉末は、現在最も要求されているところであるが、このような特性を有する黒色磁性粒子粉末は未だ得られていない。
【0017】
即ち、前出公知の球状を呈したマグネタイト粒子粉末は、立方体状マグネタイト粒子粉末、八面体状マグネタイト粒子粉末等に比べ、流動性が優れたものであるが、未だ十分とは言い難いものであり、また黒色度が低いものである。
【0018】
前出公知の粒子表面にケイ素化合物が露出しているマグネタイト粒子粉末も同様に流動性が未だ十分とは言い難いものであり、また黒色度が低いものである。
【0019】
そして、これら公知のマグネタイト粒子粉末の黒色度を改良するためにカーボンブラック微粒子粉末を添加すると、上述した通り、マグネタイト粒子粉末の結着剤樹脂中への分散性を阻害することとなる。
【0020】
そこで、本発明は、流動性及び黒色度が優れているとともに、結着剤樹脂中への分散性が優れている黒色磁性トナー用黒色磁性粒子粉末を得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、平均粒子径0.055〜0.95μmの磁性酸化鉄粒子粉末の粒子表面にアルコキシシランから生成するオルガノシラン化合物が被覆されており、該オルガノシラン化合物被覆に平均粒子径0.002〜0.05μmのカーボンブラック微粒子粉末が付着している黒色磁性複合粒子粉末であって、上記カーボンブラック微粒子粉末の総量が前記磁性酸化鉄粒子粉末100重量部に対し1〜25重量部であることを特徴とする黒色磁性トナー用黒色磁性粒子粉末、平均粒子径0.055〜0.95μmの磁性酸化鉄粒子粉末の粒子表面に下層としてアルミニウムの水酸化物、アルミニウムの酸化物、ケイ素の水酸化物及びケイ素の酸化物から選ばれた1種又は2種以上が被覆され、上層としてアルコキシシランから生成するオルガノシラン化合物が被覆されており、該オルガノシラン化合物被覆に平均粒子径0.002〜0.05μmのカーボンブラック微粒子粉末が付着している黒色磁性複合粒子粉末であって、上記カーボンブラック微粒子粉末の総量が前記磁性酸化鉄粒子粉末100重量部に対し1〜25重量部であることを特徴とする黒色磁性トナー用黒色磁性粒子粉末及び前記いずれかの黒色磁性粒子粉末を用いた黒色磁性トナーである。
【0023】
本発明の構成をより詳しく説明すれば、次の通りである。
【0024】
先ず、本発明に係る黒色磁性粒子粉末について述べる。
【0025】
本発明に係る黒色磁性粒子粉末は、芯粒子である平均長軸径0.055〜0.95μmの磁性酸化鉄粒子粉末の粒子表面に、アルコキシシランから生成するオルガノシラン化合物が被覆されており、該オルガノシラン化合物被覆に平均粒子径0.002〜0.05μmのカーボンブラック微粒子粉末が付着している黒色磁性複合粒子からなる。
【0026】
磁性酸化鉄粒子粉末は、マグネタイト粒子粉末(FeO ・Fe 0<X≦1)、マグヘマイト粒子粉末(γ−Fe)及びこれらの混合粒子粉末である。得られる黒色磁性複合粒子粉末の黒色度を考慮すれば、マグネタイト粒子粉末が好ましい。
【0027】
磁性酸化鉄粒子粉末の粒子形状は、球状、粒状、六面体、八面体及び多面体状等の等方性粒子や軸比(平均長軸径/平均短軸径)(以下、「軸比」という。)が2以上の針状、紡錘状、米粒状等の異方性粒子のいずれであってもよい。得られる黒色磁性複合粒子粉末の流動性を考慮すれば、磁性酸化鉄粒子の粒子形状は等方性粒子が好ましく、より好ましくは球状である。
【0028】
磁性酸化鉄粒子粉末の粒子サイズは、等方性粒子の場合、平均粒子径が0.055〜0.95μm、好ましくは0.065〜0.75μm、より好ましくは0.065〜0.45μmであって、最長径と最短径の比が1以上2未満、好ましくは1〜1.8であり、異方性粒子の場合、平均長軸径が0.055〜0.95μm、好ましくは0.065〜0.75μm、より好ましくは0.065〜0.45μmであって、軸比が2〜20、好ましくは2〜15、より好ましくは2〜10である。
【0029】
平均粒子径が0.95μmを超える場合には、得られる黒色磁性複合粒子粉末が粗大粒子となり着色力が低下する。0.055μm未満の場合には、粒子の微細化による分子間力の増大により凝集を起こしやすくなるので、磁性酸化鉄粒子粉末の粒子表面へのアルコキシシランによる均一な被覆処理及びカーボンブラック微粒子粉末による均一な付着処理が困難となる。
【0030】
異方性粒子の軸比が20を超える場合には、粒子の絡み合いが多くなり、磁性酸化鉄粒子粉末の粒子表面へのアルコキシシランによる均一な被覆処理及びカーボンブラック微粒子粉末による均一な付着処理が困難となる。
【0031】
磁性酸化鉄粒子粉末の粒子径(異方性粒子の場合は長軸径)の幾何標準偏差値は2.0以下が好ましく、より好ましくは1.8以下であり、更に好ましくは1.6以下である。幾何標準偏差値が2.0を超える場合には、存在する粗大粒子によって結着剤樹脂への均一な分散が阻害されるため、磁性酸化鉄粒子粉末の粒子表面へのアルコキシシランによる均一な被覆処理及びカーボンブラック微粒子粉末による均一な付着処理が困難となる。幾何標準偏差値の下限値は1.01であり、1.01未満のものは工業的に得られ難い。
【0032】
磁性酸化鉄粒子粉末のBET比表面積値は0.5m/g以上である。BET比表面積値が0.5m/g未満の場合には、磁性酸化鉄粒子粉末が粗大であったり、粒子及び粒子相互間で焼結が生じた粒子となっており、得られる黒色磁性複合粒子粉末が粗大粒子となり着色力が低下する。黒色磁性複合粒子粉末の着色力を考慮すると、BET比表面積値は、好ましくは1.0m/g以上、より好ましくは3.0m/g以上である。磁性酸化鉄粒子粉末の粒子表面へのアルコキシシランによる均一な被覆処理及びカーボンブラック微粒子粉末による均一な付着処理を考慮すると、その上限値は70m/gであり、好ましくは50m/g以下、より好ましくは20m/g以下である。
【0033】
磁性酸化鉄粒子粉末の流動性は、流動性指数が25〜43程度である。各種形状の磁性酸化鉄粒子粉末のうち、球状を呈した粒子粉末は流動性が優れているものであるが、それでも流動性指数は30〜43程度である。
【0034】
磁性酸化鉄粒子粉末の黒色度は、マグネタイト粒子粉末の場合、通常L値の下限値が18.0を超え、上限値は25.0、好ましくは24.0であり、マグヘマイト粒子粉末の場合、通常L値の下限値が18.0を超え、上限値は34、好ましくは32である。L値が上記上限値を超える場合には、明度が高くなり、十分な黒色度を有する黒色磁性複合粒子粉末を得ることができない。
【0035】
磁性酸化鉄粒子の磁気特性は、保磁力値が10〜350Oe程度、好ましくは20〜330Oe程度であって、10KOeの磁場中における飽和磁化値が50〜91emu/g程度、好ましくは、60〜90emu/g程度であって、10KOeの磁場中における残留磁化値が1〜35emu/g程度、好ましくは3〜30emu/g程度である。
【0036】
本発明に係る黒色磁性粒子粉末の粒子形状や粒子サイズは、芯粒子粉末である磁性酸化鉄粒子粉末の粒子形状や粒子サイズに大きく依存し、磁性酸化鉄粒子に相似する粒子形態を有しているとともに、磁性酸化鉄粒子よりも若干大きい粒子サイズを有している。
【0037】
即ち、本発明に係る黒色磁性粒子粉末は、等方性の磁性酸化鉄粒子粉末を芯粒子粉末とした場合には、平均粒子径が0.06〜1.0μm、好ましくは、0.07〜0.8μm、より好ましくは0.07〜0.5μmであって、最長径と最短径の比が1以上2未満、好ましくは1〜1.8であり、異方性の磁性酸化鉄粒子粉末を芯粒子粉末とした場合には、平均長軸径が0.06〜1.0μm、好ましくは0.07〜0.8μm、より好ましくは0.07〜0.5μmであり、軸比が2〜20、好ましくは2〜15、より好ましくは2〜10である。。
【0038】
平均粒子径が1.0μmを超える場合には、黒色磁性粒子粉末が粗大粒子となり着色力が低下する。0.06μm未満の場合には、粒子の微細化による分子間力の増大により凝集を起こしやすいため、磁性トナー製造時における結着剤樹脂への分散性が低下する。
【0039】
異方性粒子の軸比の上限値は20が好ましく、より好ましくは18、更に好ましくは15である。20を超える場合には、結着剤樹脂中における粒子の絞み合いが多くなり分散性が低下しやすくなる。
【0040】
黒色磁性粒子粉末の幾何標準偏差値は、2.0以下が好ましく、その下限値は1.01であり、より好ましくは、1.01〜1.8の範囲であり、更に好ましくは1.01〜1.6である。幾何標準偏差値が2.0を超える場合には、存在する粗大粒子によって黒色磁性粒子粉末の着色力が低下しやすくなる。幾何標準偏差値が1.01未満のものは工業的に得られ難い。
【0041】
黒色磁性粒子粉末のBET比表面積値は、1〜200m/g、好ましくは2〜150m/g、より好ましくは2.5〜100m/gである。BET比表面積値が1m/g未満の場合には、粒子が粗大であったり、粒子及び粒子相互間で焼結が生じた粒子となっており、着色力が低下する。BET比表面積値が200m/gを超える場合には、粒子の微細化による分子間力の増大により凝集を起こしやすいため、磁性トナー製造時における結着剤樹脂への分散性が低下する。
【0042】
黒色磁性粒子粉末の流動性は、流動性指数が44〜80の範囲が好ましく、より好ましくは45〜80、更により好ましくは46〜80である。流動性指数が44未満の場合には流動性が十分とは言い難く、得られる磁性トナーの流動性を改善することが困難である。また、製造工程内でホッパー詰まり等の不具合を生じやすく、ハンドリングしにくくなる。
【0043】
黒色磁性粒子粉末の黒色度は、芯粒子粉末としてマグネタイト粒子粉末を用いた場合、上限値がL値で20.0であり、好ましくは19.0、より好ましくは18.0である。芯粒子粉末としてマグヘマイト粒子粉末を用いた場合は、上限値がL値で20.0であり、好ましくは19.5、より好ましくは19.0である。L値が20.0を超える場合には、明度が高くなり、黒色度が十分とはいえない。黒色度の下限値はL値が15である。
【0044】
黒色磁性粒子粉末の結着剤樹脂への分散性は、後述する分散性の評価方法に基づいて、4又は5が好ましく、より好ましくは5である。
【0045】
黒色磁性粒子粉末のカーボンブラック微粒子粉末の脱着率は20%以下が好ましく、より好ましくは10%以下である。カーボンブラック微粒子粉末の脱着率が20%を超える場合には、磁性トナーの製造時において、脱離したカーボンブラック微粒子粉末により結着剤樹脂中での均一な分散が阻害される場合がある。
【0046】
黒色磁性粒子粉末の磁気特性は、磁性酸化鉄粒子の種類や粒子形状を選ぶことにより制御することができ、磁性トナー用に通常使用される磁性粒子粉末と同様に、保磁力値が10〜350Oe程度、好ましくは20〜330Oe程度であって、10KOeの磁場中における飽和磁化値が50〜91emu/g程度、好ましくは、60〜90emu/g程度であって、10KOeの磁場中における残留磁化値が1〜35emu/g程度、好ましくは3〜30emu/g程度のものを使用することができる。
【0047】
黒色磁性粒子粉末におけるオルガノシラン化合物は、化3で表わされるアルコキシシランから、乾燥乃至加熱工程を経て生成される。
<化3>SiX4−a
R:−C,−(CHCHCH,−n−C2m+1
X:−OCH,−OC
m:1〜18の整数
a:0〜3の整数
【0048】
アルコキシシランとしては、具体的には、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、テトラエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、テトラメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、デシルトリメトキシシラン等が挙げられる。
【0049】
カーボンブラック微粒子粉末の付着効果及び脱着率を考慮すると、メチルトリエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシランから生成するオルガノシラン化合物が好ましく、メチルトリエトキシシラン、メチルトリメトキシシランから生成するオルガノシラン化合物が最も好ましい。
【0050】
オルガノシラン化合物の被覆量は、オルガノシラン化合物被覆磁性酸化鉄粒子粉末に対し、Si換算で0.02〜5.0重量%であることが好ましい。より好ましくは、0.03〜2.0重量%、更に好ましくは0.05〜1.5重量%である。
【0051】
0.02重量%未満の場合には、得られる黒色磁性粒子粉末の流動性や黒色度を改良できる程度にカーボンブラック微粒子粉末を磁性酸化鉄粒子に十分付着させることが困難である。
【0052】
5.0重量%を超える場合には、磁性酸化鉄粒子にカーボンブラック微粒子粉末を十分付着させることはできるが、得られる黒色磁性複合粒子粉末の流動性や黒色度が飽和するので必要以上に被覆する意味がない。
【0053】
黒色磁性粒子粉末におけるカーボンブラック微粒子粉末は、市販のファーネスブラック、チャンネルブラック等を使用することができ、具体的には、MA100、MA7、#1000、#2400B、#30、MA8、MA11、#50、#52、#45、#2200B、MA600等(商品名:三菱化学株式会社(製))シースト9H、シースト7H、シースト6、シースト3H、シースト300、シーストFM等(商品名、東海カーボン株式会社(製))等が使用できる。オルガノシラン化合物との親和性を考慮すれば、MA100、MA7、#1000、#2400B、#30が好ましい。
【0054】
カーボンブラック微粒子粉末の平均粒子径は、0.002〜0.05μm程度、より好ましくは0.002〜0.035μm程度である。
【0055】
0.002μm未満の場合には、カーボンブラック微粒子粉末があまりに微細となるため、取扱いが困難となる。
【0056】
0.05μmを超える場合には、カーボンブラック微粒子粉末の粒子サイズが磁性酸化鉄粒子粉末の粒子サイズに対して大きくなりすぎるため、オルガノシラン化合物被覆への付着強度が不十分となり、カーボンブラック微粒子粉末の脱着率が増加し、その結果、磁性トナー製造時における結着剤樹脂への分散性が低下する場合がある。
【0057】
磁性酸化鉄粒子粉末の平均粒子径とカーボンブラック微粒子粉末の平均粒子径との比は2以上であることが好ましい。2よりも小さくなると、カーボンブラック微粒子粉末の粒子サイズが磁性酸化鉄粒子粉末の粒子サイズに対して大きくなりすぎるため、オルガノシラン化合物被覆への付着強度が不十分となり、カーボンブラック微粒子粉末の脱着率が増加し、その結果、磁性トナー製造時における結着剤樹脂への分散性が低下する場合がある。
【0058】
カーボンブラック微粒子粉末の付着量は、磁性酸化鉄粒子粉末100重量部に対し1〜25重量部である。
【0059】
1重量部未満の場合には、カーボンブラック微粒子粉末の付着量が不十分であるため、十分な流動性及び黒色度を有する黒色磁性複合粒子粉末を得ることが困難となる。
【0060】
25重量部を超える場合には、得られる黒色磁性複合粒子粉末は十分な流動性及び黒色度を有しているが、カーボンブラック微粒子粉末の付着量が多いため、カーボンブラック微粒子粉末が脱離しやすくなり、その結果、磁性トナー製造時における結着剤樹脂への分散性が低下する場合がある。
【0061】
黒色磁性粒子粉末は、必要により、磁性酸化鉄粒子粉末の粒子表面をあらかじめ、アルミニウムの水酸化物、アルミニウムの酸化物、ケイ素の水酸化物及びケイ素の酸化物から選ばれた1種又は2種以上(以下、アルミニウムの水酸化物等による被覆という。)で被覆しておいてもよく、アルミニウムの水酸化物等で被覆しない場合に比べ、磁性トナー製造時における結着剤樹脂中への分散性がより向上する。
【0062】
アルミニウムの水酸化物等による被覆量は、アルミニウムの水酸化物等が被覆された磁性酸化鉄粒子粉末に対しAl換算、SiO換算又はAl換算量とSiO換算量との総和で0.01〜50重量%が好ましい。
【0063】
0.01重量%未満である場合には、磁性トナー製造時における結着剤樹脂への分散性改良効果が得られない。
【0064】
50重量%を超える場合には、磁性トナー製造時における結着剤樹脂への分散性改良効果が得られるが、必要以上に被覆する意味がない。
【0065】
磁性酸化鉄粒子粉末の粒子表面がアルミニウムの水酸化物等で被覆されている本発明に係る黒色磁性粒子粉末は、磁性酸化鉄粒子粉末の粒子表面がアルミニウムの水酸化物等で被覆されていない本発明に係る黒色磁性粒子粉末の場合とほぼ同程度の粒子サイズ、幾何標準偏差値、BET比表面積値、流動性、黒色度L値、カーボンブラック微粒子粉末の脱着率及び磁気特性を有している。
【0066】
本発明に係る黒色磁性粒子粉末は、下記の製造法により得ることができる。
【0067】
まず、本発明における磁性酸化鉄粒子粉末の製造法について述べる。
【0068】
等方性マグネタイト粒子粉末は、▲1▼第一鉄塩水溶液と該第一鉄塩水溶液中のFe2+に対し当量以上のアルカリ性水溶液とを反応して得られるpH値10以上の水酸化第一鉄コロイドを含む懸濁液に、酸素含有ガスを通気することにより八面体マグネタイト粒子粉末を生成する方法(特公昭44−668号公報)。▲2▼第一鉄塩水溶液と該第一鉄塩水溶液中のFe2+に対し当量以下のアルカリ性水溶液とを反応して得られるpH値6.0〜7.5の範囲の水酸化第一鉄コロイドを含む懸濁液に、酸素含有ガスを通気することによりマグネタイト核粒子を生成させ、該マグネタイト核粒子及び水酸化第一鉄コロイドを含む第一鉄塩反応水溶液にpH値8.0〜9.5の範囲において酸素含有ガスを通気することにより六面体状マグネタイト粒子粉末を生成する方法(特開平3−201509公報)。▲3▼第一鉄塩水溶液と該第一鉄塩水溶液中のFe2+に対し当量以下のアルカリ性水溶液とを反応して得られるpH値6.0〜7.5の範囲の水酸化第一鉄コロイドを含む懸濁液に、酸素含有ガスを通気することによりマグネタイト核粒子を生成させ、残存Fe2+に対し当量以上の水酸化アルカリを添加してpH値10以上で加熱酸化することにより球状マグネタイト粒子粉末を生成する方法(特公昭62−51208号公報)により得ることができる。
【0069】
等方性マグヘマイト粒子粉末は、上記等方性マグネタイト粒子粉末を、空気中300〜600℃の範囲で加熱することにより得ることができる。
【0070】
異方性マグネタイト粒子粉末は、第一鉄塩水溶液と水酸化アルカリ、炭酸アルカリ又は水酸化アルカリ・炭酸アルカリとを反応して得られる水酸化第一鉄コロイド、炭酸鉄及び鉄含有沈殿物のいずれかを含む懸濁液のpH値や温度を制御しながら、該懸濁液中に酸素含有ガスを通気して酸化することにより針状、紡錘状又は米粒状ゲータイト粒子粉末を生成し、該ゲータイト粒子粉末を濾別、水洗、乾燥した後、還元性ガス中300〜800℃で加熱還元することにより得ることができる。
【0071】
異方性マグヘマイト粒子粉末は、上記異方性マグネタイト粒子粉末を酸化性ガス中300〜600℃の範囲で加熱酸化することにより得ることができる。
【0072】
磁性酸化鉄粒子粉末の粒子表面のアルコキシシランによる被覆は、磁性酸化鉄粒子粉末とアルコキシシランの溶液とを機械的に混合攪拌したり、磁性酸化鉄粒子粉末にアルコキシシランの溶液を噴霧しながら機械的に混合攪拌すればよい。添加したアルコキシシランは、ほぼ全量が磁性酸化鉄粒子粉末の粒子表面に被覆される。
【0073】
アルコキシシランを均一に磁性酸化鉄粒子粉末の粒子表面に被覆するためには、磁性酸化鉄粒子粉末の凝集をあらかじめ粉砕機を用いて解きほぐしておくことが好ましい。混合攪拌のための機器としてはエッジランナー、ヘンシェルミキサー等を使用することが出来る。
【0074】
混合攪拌時における条件は、磁性酸化鉄粒子粉末の粒子表面にアルコキシシランができるだけ均一に被覆されるように量割合、線荷重、攪拌速度、混合攪拌時間等を適宜調整すればよく、処理時間は20分間以上が好ましい。
【0075】
アルコキシシランの添加量は、磁性酸化鉄粒子粉末100重量部に対して0.15〜45重量部が好ましい。0.15重量部未満の場合には、黒色度及び流動性を改良できる程度にカーボンブラック微粒子粉末を十分付着させることが困難である。45重量部を超える場合には、カーボンブラック微粒子粉末を十分付着させることができるが、必要以上に添加する意味がない。
【0076】
磁性酸化鉄粒子粉末の粒子表面にアルコキシシランを被覆した後、カーボンブラック微粒子粉末を添加し、引き続き、混合攪拌してアルコキシシラン被覆にカーボンブラック微粒子粉末を付着させた後、乾燥乃至加熱処理する。
【0077】
カーボンブラック微粒子粉末は、少量ずつを時間をかけながら、殊に5〜60分間程度をかけて添加するのが好ましい。
【0078】
混合攪拌時における条件は、カーボンブラック微粒子粉末が均一に付着するように、量割合、線荷重、攪拌速度、混合攪拌時間等を適宜、調整すればよく、処理時間は20分間以上が好ましい。
【0079】
カーボンブラック微粒子粉末の添加量は、磁性酸化鉄粒子粉末100重量部に対して1〜25重量部である。1重量部未満の場合には、カーボンブラック微粒子粉末の付着量が不十分であり、十分な黒色度及び流動性を有する黒色磁性複合粒子粉末が得られない。25重量部を超える場合には、十分な黒色度及び流動性は得られるが、カーボンブラック微粒子粉末の付着量が多くなるため粒子表面からカーボンブラック微粒子粉末が脱離しやすくなり、その結果、磁性トナー製造時における結着剤樹脂への分散性が低下する。
【0080】
乾燥乃至加熱工程における加熱温度は、通常40〜200℃が好ましく、より好ましくは60〜150℃であり、処理時間は、10分〜12時間が好ましく、30分〜3時間がより好ましい。アルコキシシランは、この乾燥乃至加熱工程によりオルガノシラン化合物となる。
【0081】
磁性酸化鉄粒子粉末は、必要により、アルコキシシランの溶液との混合攪拌に先立ってあらかじめ、アルミニウムの水酸化物、アルミニウムの酸化物、ケイ素の水酸化物及びケイ素の酸化物から選ばれる1種又は2種以上で被覆しておいてもよい。
【0082】
アルミニウムの水酸化物等による被覆は、磁性酸化鉄粒子粉末を分散して得られる水懸濁液に、アルミニウム化合物、ケイ素化合物又は当該両化合物を添加して混合攪拌することにより、又は、必要により、混合攪拌後にpH値を調整することにより、前記磁性酸化鉄粒子粉末の粒子表面を、アルミニウムの水酸化物、アルミニウムの酸化物、ケイ素の水酸化物及びケイ素の酸化物から選ばれる1種又は2種以上で被覆し、次いで、濾別、水洗、乾燥、粉砕する。必要により、更に、脱気・圧密処理等を施してもよい。
【0083】
アルミニウム化合物としては、酢酸アルミニウム、硫酸アルミニウム、塩化アルミニウム、硝酸アルミニウム等のアルミニウム塩や、アルミン酸ナトリウム等のアルミン酸アルカリ塩及びアルミナゾル等が使用できる。
【0084】
アルミニウム化合物の添加量は、磁性酸化鉄粒子粉末に対しAl換算で0.01〜50重量%である。0.01重量%未満である場合には、粒子表面に十分な量のアルミニウムの水酸化物等を被覆することが困難であり、磁性トナー製造時における結着剤樹脂への分散性改良効果が得られない。50重量%を超える場合には、被覆効果が飽和するため、必要以上に添加する意味がない。
【0085】
ケイ素化合物としては、3号水ガラス、オルトケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、コロイダルシリカ等が使用できる。
【0086】
ケイ素化合物の添加量は、磁性酸化鉄粒子粉末に対しSiO換算で0.01〜50重量%である。0.01重量%未満である場合には、粒子表面に十分な量のケイ素の酸化物等を被覆することが困難であり、磁性トナー製造時における結着剤樹脂への分散性改良効果が得られない。50重量%を超える場合には、被覆効果が飽和するため、必要以上に添加する意味がない。
【0087】
アルミニウム化合物とケイ素化合物とを併せて使用する場合の添加量は、磁性酸化鉄粒子粉末に対し、Al換算量とSiO換算量との総和で0.01〜50重量%が好ましい。
【0088】
次に、本発明に係る黒色磁性トナーについて述べる。
【0089】
本発明に係る黒色磁性トナーは、前記黒色磁性トナー用黒色磁性粒子粉末及び結着剤樹脂からなり、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。
【0090】
本発明に係る黒色磁性トナーは、平均粒子径が3〜15μm、好ましくは5〜12μmである。
【0091】
結着剤樹脂と黒色磁性粒子粉末との割合は、黒色磁性粒子粉末100重量部に対して結着剤樹脂50〜900重量部、好ましくは50〜400重量部である。
【0092】
結着剤樹脂としては、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。上記スチレン単量体としては、例えばスチレン及びその置換体がある。上記アクリル酸アルキルエステル単量体としては、例えばアクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル等がある。
【0093】
上記共重合体は、スチレン系成分を50〜95重量%含むことが好ましい。
【0094】
結着剤樹脂は、必要により、上記ビニル系重合体とともに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を併用することができる。
【0095】
本発明に係る黒色磁性トナーの流動性は、流動性指数が70〜100であり、好ましくは71〜100、より好ましくは72〜100である。70未満の場合には流動性が十分とはいえない。
【0096】
本発明に係る黒色磁性トナーの黒色度は、L値が20以下であり、好ましくは19.8以下、より好ましくは19.5以下である。20を超える場合には、明度が高くなり、黒色度が十分とはいえない。下限値はL値が15程度である。
【0097】
黒色磁性トナーの体積固有抵抗値は、1.0×1013Ω・cm以上であり、好ましくは3.0×1013Ω・cm以上、より好ましくは5.0×1013Ω・cm以上である。1.0×1013Ω・cm未満である場合は、トナーの使用環境によって帯電量が変化しやすく特性が不安定となりやすい。上限値は1015Ω・cm程度である。
【0098】
黒色磁性トナーの磁気特性は、通常、静電潜像現像に使用されている磁性トナーと同様に保磁力値が10〜350Oe、好ましくは20〜330Oeであって10KOeの磁場中における飽和磁化値が10〜85emu/g、好ましくは20〜80emu/g、残留磁化値が、1〜20emu/g、好ましくは2〜15emu/gであって、1KOeの磁場中における飽和磁化値が7.5〜65emu/g、好ましくは10〜60emu/g、残留磁化値が0.5〜15emu/g、好ましくは1.0〜13emu/gである。
【0099】
本発明に係る黒色磁性トナーの製造法としては、所定量の結着剤樹脂と所定量の黒色磁性粒子粉末とを混合、混練、粉砕による公知の方法によって行うことができる。具体的には、黒色磁性粒子粉末と結着剤樹脂とを、必要により更に離型剤、着色剤、荷電制御剤、その他の添加剤等を添加した混合物を混合機により十分に混合した後、加熱混練機によって結着剤樹脂中に黒色磁性粒子粉末等を分散させ、次いで、冷却固化して樹脂混練物を得、該樹脂混練物を粉砕及び分級を行って所望の粒子サイズを有する黒色磁性トナーを得ることができる。
【0100】
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、二軸エクストルーダー等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、前記分級も特許第2683142号公報等に記載の通り、公知の風力分級等により行うことができる。
【0101】
黒色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る。懸濁重合法においては、重合性単量体と黒色磁性粒子粉末とを、必要により更に、着色剤、重合開始剤、架橋剤、荷電制御剤、その他の添加剤を添加した混合物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、重合させて所望の粒子サイズを有する黒色磁性トナー粒子を形成することができる。
【0102】
乳化重合法においては、単量体と黒色磁性粒子粉末とを、必要により更に着色剤、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所望の粒子サイズを有する黒色磁性トナー粒子を形成することができる。
【0103】
【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。
【0104】
マグネタイト粒子粉末、マグヘマイト粒子粉末、黒色磁性粒子粉末及びカーボンブラック微粒子粉末の平均粒子径又は平均長軸径及び平均短軸径は、電子顕微鏡写真(×20000)を縦方向及び横方向にそれぞれ4倍に拡大した写真に示される粒子約350個について定方向径をそれぞれ測定し、その平均値で示した。
【0105】
軸比は、平均長軸径と平均短軸径との比で示した。
【0106】
粒子の幾何標準偏差値は、下記の方法により求めた値で示した。即ち、上記拡大写真に示される粒子の粒子径(長軸径)を測定した値を、その測定値から計算して求めた粒子の実際の粒子径(長軸径)と個数から統計学的手法に従って対数正規確率紙上に横軸に粒子の粒子径(長軸径)を、縦軸に所定の粒子径(長軸径)区間のそれぞれに属する粒子の累積個数(積算フルイ下)を百分率でプロットする。
【0107】
そして、このグラフから粒子の個数が50%及び84.13%のそれぞれに相当する粒子径(長軸径)の値を読みとり、幾何標準偏差値=積算フルイ下84.13%における粒子径(長軸径)/積算フルイ下50%における粒子径(長軸径)(幾何平均径)に従って算出した値で示した。幾何標準偏差値が1に近いほど、粒度分布が優れていることを意味する。
【0108】
比表面積値はBET法により測定した値で示した。
【0109】
黒色磁性粒子粉末の粒子内部や粒子表面に存在するAl量及びSi量並びに黒色磁性粒子粉末に被覆されているオルガノシラン化合物が含有するSi量のそれぞれは、「蛍光X線分析装置3063M型」(理学電機工業株式会社製)を使用し、JIS K0119の「けい光X線分析通則」に従って測定した。
【0110】
黒色磁性粒子粉末に付着しているカーボン量は、「堀場金属炭素・硫黄分析装置EMIA−2200型」(株式会社堀場製作所製)を用いて炭素量を測定することにより求めた。
【0111】
磁性酸化鉄粒子粉末、黒色磁性粒子粉末及び黒色磁性トナーの流動性は、パウダテスタ(商品名、ホソカワミクロン株式会社製)を用いて、安息角(度)、圧縮度(%)、スパチュラ角(度)、凝集度の各粉体特性値を測定し、該各測定値を同一基準の数値に置き換えた各々の指数を求め、各々の指数を合計した流動性指数で示した。流動性指数が100に近いほど、流動性が優れていることを意味する。
【0112】
磁性酸化鉄粒子粉末、黒色磁性粒子粉末及び黒色磁性トナーの黒色度は、試料0.5gとヒマシ油1.5ccとをフーバー式マーラーで練ってペースト状とし、このペーストにクリアラッカー4.5gを加え、混練、塗料化してキャストコート紙上に6milのアプリケーターを用いて塗布した塗布片(塗膜厚み:約30μm)を作製し、 該塗料片について、多光源分光測色計MSC−IS−2D(スガ試験機株式会社製)を用いてJIS Z 8729に定めるところに従って測定を行い、表色指数L値で示した。
【0113】
ここでL値は、明度を表わし、L値が小さいほど黒色度が優れていることを示す。
【0114】
黒色磁性粒子粉末に付着しているカーボンブラック微粒子粉末の脱着率は、下記の方法により求めた値で示した。脱着率が0に近いほど、粒子表面からのカーボンブラック微粒子粉末の脱離量が少ないことを示す。
【0115】
黒色磁性粒子粉末3gとエタノール40mlを50mlの沈降管に入れ、20分間超音波分散を行った後、120分静置し、比重差によって黒色磁性粒子粉末と脱離したカーボンブラック微粒子粉末を分離した。次いで、この黒色磁性粒子粉末に再度エタノール40mlを加え、更に20分間超音波分散を行った後120分静置し、黒色磁性粒子粉末と脱離したカーボンブラック微粒子粉末を分離した。この黒色磁性粒子粉末を100℃で1時間乾燥させ、前述の「堀場金属炭素・硫黄分析装置EMIA−2200型」(株式会社堀場製作所製)を用いて炭素量を測定し、下記式に従って求めた値をカーボンブラック微粒子粉末の脱着率とした。
【0116】
カーボンブラック微粒子粉末の脱着率={(Wa−We)/Wa}×100
Wa:黒色磁性粒子粉末のカーボンブラック微粒子粉末付着量
We:脱着テスト後の黒色磁性粒子粉末のカーボンブラック微粒子粉末付着量
【0117】
黒色磁性粒子粉末の結着剤樹脂への分散性は、得られた黒色磁性トナー粒子の断面を光学顕微鏡(オリンパス光学工業社製、BH−2)を用いて撮影し、得られた顕微鏡写真(×200倍)における未分散の凝集粒子の個数を計数することで判定し、5段階で評価した。5が最も分散状態が良い事を示す。
1:0.25mm当たりに50個以上
2:0.25mm当たりに10個以上50個未満
3:0.25mm当たりに5個以上10個未満
4:0.25mm当たりに1個以上5個未満
5:未分散物認められず
【0118】
黒色磁性トナーの平均粒子径は、レーザー回折式粒度分布測定装置(model HELOSLA/KA、SYMPATEC社製)を用いて測定した。
【0119】
黒色磁性トナーの体積固有抵抗値は、まず、被測定試料0.5gを測り取り、KBr錠剤成形器(株式会社島津製作所製)を用いて、140Kg/cmの圧力で加圧成形を行い、円柱状の被測定試料を作製した。
【0120】
次いで、被測定試料を温度25℃、相対湿度60%環境下に12時間以上暴露した後、この被測定試料をステンレス電極の間にセットし、ホイートストンブリッジ(TYPE2768 横河北辰電気株式会社製)で15Vの電圧を印加して抵抗値R(Ω)を測定した。
【0121】
次いで、被測定(円柱状)試料の上面の面積A(cm)と厚みt(cm)を測定し、次式にそれぞれの測定値を挿入して、体積固有抵抗値X(Ω・cm)を求めた。
X(Ω・cm)=R×(A/t)
【0122】
磁性酸化鉄粒子粉末及び黒色磁性粒子粉末の磁気特性は、「振動試料型磁力計VSM−3S−15」(東英工業株式会社製)を使用し、外部磁場10KOeまでかけて測定した。黒色磁性トナーの磁気特性は外部磁場1KOe及び10KOeまでかけて測定した。
【0123】
<黒色磁性粒子粉末の製造>
図1の電子顕微鏡写真(×20000)に示す球状マグネタイト粒子粉末(平均粒子径0.23μm、幾何標準偏差値1.42、BET比表面積値9.2m/g、黒色度L値20.6、流動性指数35、保磁力値61Oe、10KOeにおける飽和磁化値84.9emu/g、10KOeにおける残留磁化値7.8emu/g)20kgを、凝集を解きほぐすために、純水150lに攪拌機を用いて邂逅し、更に、「TKパイプラインホモミクサー」(製品名、特殊機化工業株式会社製)を3回通して球状マグネタイト粒子粉末を含むスラリーを得た。
【0124】
次いで、この球状マグネタイト粒子粉末を含むスラリーを横型サンドグラインダー「マイティーミルMHG−1.5L」(製品名、井上製作所株式会社製)を用いて、軸回転数2000rpmにおいて5回パスさせて、球状マグネタイト粒子粉末を含む分散スラリーを得た。
【0125】
得られた分散スラリーは、325mesh(目開き44μm)における篩残分は0%であった。この分散スラリーを濾別、水洗して、球状マグネタイト粒子粉末のケーキを得た。この球状マグネタイト粒子粉末のケーキを120℃で乾燥した後、乾燥粉末11.0kgをエッジランナー「MPUV−2型」(製品名、株式会社松本鋳造鉄工所製)に投入して、30kg/cmで30分間混合攪拌を行い、粒子の凝集を軽く解きほぐした。
【0126】
次に、メチルトリエトキシシラン110gを200mlのエタノールで混合希釈して得られるメチルトリエトキシシラン溶液を、エッジランナーを稼動させながら粒子の凝集を解きほぐした上記球状マグネタイト粒子粉末に添加し、60kg/cmの線荷重で60分間混合攪拌を行った。
【0127】
次に、図2の電子顕微鏡写真(×20000)に示すカーボンブラック微粒子粉末(粒子形状:粒状、平均粒子径0.022μm、幾何標準偏差値1.68、BET比表面積値134m/g、黒色度L値16.6)990gを、エッジランナーを稼動させながら10分間かけて添加し、更に60kg/cmの線荷重で60分間、混合攪拌を行い、メチルトリエトキシシラン被覆にカーボンブラック微粒子粉末を付着させて、黒色磁性複合粒子粉末を得た。
【0128】
得られた黒色磁性複合粒子粉末を、乾燥機を用いて105℃で60分間熟成し、残留した水分、エタノール等を揮散させた。この黒色磁性粒子粉末は、図3の電子顕微鏡写真(×20000)に示す通り、平均粒子径が0.24μmであった。そして、この黒色磁性粒子粉末は、幾何標準偏差値が1.42、BET比表面積値が10.2m/g、流動性指数が46、黒色度L値が18.5、カーボンブラック脱着率が7.5%であって、磁気特性は、保磁力値が61Oe、10KOeにおける飽和磁化値が77.3emu/g、10KOeにおける残留磁化値が7.1emu/gであって、メチルトリエトキシシランから生成するオルガノシラン化合物の被覆量はSi換算で0.31重量%であった。図3に示す電子顕微鏡写真からも、カーボンブラック微粒子粉末がほとんど認められないことから、カーボンブラック微粒子粉末のほぼ全量がメチルトリエトキシシランから生成するオルガノシラン化合物被覆に付着していることが認められた。
【0129】
<黒色磁性粒子粉末を含む黒色磁性トナーの製造>
上記黒色磁性粒子粉末400g、スチレン−ブチルアクリレート−メチルメタクリレート共重合樹脂540g(分子量130,000、スチレン/ブチルアクリレート/メチルメタクリレート=82.0/16.5/1.5)、ポリプロピレンワックス60g(分子量3,000)及び帯電制御剤15gをヘンシェルミキサーに投入し、槽内温度60℃において15分間攪拌混合を行った。得られた混合粉体を連続型二軸混練機(T−1)で140℃において溶融混練を行い、得られた混練物を空気中で冷却、粗粉砕、微粉砕した後、分級し、黒色磁性トナーを得た。
【0130】
得られた黒色磁性トナーは、平均粒子径が9.7μm、分散性が5、流動性指数が73、黒色度L値が18.3、体積固有抵抗値が1.0×1014Ω・cm、保磁力値が60Oe、10KOeにおける飽和磁化値が32.6emu/g、10KOeにおける残留磁化値が4.3emu/g、1KOeにおける飽和磁化値が25.9emu/g、1KOeにおける残留磁化値が3.5emu/gであった。
【0131】
【作用】
本発明において最も重要な点は、平均粒子径0.055〜0.95μmの磁性酸化鉄粒子粉末、必要により、該磁性酸化鉄粒子粉末の粒子表面にアルミニウムの水酸化物、アルミニウムの酸化物、ケイ素の水酸化物及びケイ素の酸化物から選ばれた1種又は2種以上が被覆されている磁性酸化鉄粒子粉末のいずれかの粒子粉末の粒子表面にアルコキシシランから生成するオルガノシラン化合物が被覆されており、該オルガノシラン化合物被覆に平均粒子径0.002〜0.05μmのカーボンブラック微粒子粉末が付着している黒色磁性複合粒子粉末であって、上記カーボンブラック微粒子粉末の総量が磁性酸化鉄粒子粉末100重量部に対し、1〜25重量部である黒色磁性粒子粉末は、流動性及び黒色度が優れているとともに、粒子表面から脱離するカーボンブラック微粒子粉末が少ないという事実である。そして、この黒色磁性粒子粉末は、黒色磁性トナー製造時における結着剤樹脂への分散性に優れているという事実である。
【0132】
黒色磁性粒子粉末の流動性が優れている理由について、本発明者は、微粒子であることに起因して通常は凝集体として挙動するカーボンブラック微粒子粉末が、本発明に係る黒色磁性粒子粉末の場合は磁性酸化鉄粒子粉末の粒子表面に均一且つ緻密に付着されていることによって、カーボンブラック微粒子粉末が1次粒子近くまで分散された状態で存在し、磁性酸化鉄粒子表面に多数の微細な凸凹を形成することによるものと考えている。
【0133】
黒色磁性粒子粉末の黒色度が優れている理由について、本発明者は、磁性酸化鉄粒子粉末の粒子表面に均一且つ緻密に付着されているカーボンブラック微粒子粉末によって芯粒子粉末の色が打ち消され、カーボンブラック微粒子粉末本来の色が発揮されることによるものと考えている。
【0134】
黒色磁性粒子粉末の粒子表面から脱離するカーボンブラック微粒子粉末が少ない理由について、本発明者は、磁性酸化鉄粒子粉末の粒子内部や粒子表面に含有されているSi、Al、Fe等の金属元素とカーボンブラック微粒子粉末が付着しているアルコキシシランが有しているアルコキシ基との間で、メタロシロキサン結合(≡Si−O−M(但し、MはSi、Al、Fe等の鉄系黒色粒子に含まれている金属原子である。))が形成されることにより、カーボンブラック微粒子粉末が付着しているオルガノシラン化合物が磁性酸化鉄粒子粉末の粒子表面に強固に結合するためと考えている。
【0135】
磁性トナー製造時における黒色磁性粒子粉末の結着剤樹脂への分散性が優れている理由について、本発明者は、黒色磁性粒子粉末の粒子表面から脱離するカーボンブラック微粒子粉末が少ないことに起因して、カーボンブラック微粒子粉末によって系内の分散が阻害されないとともに、黒色磁性粒子粉末の粒子表面にカーボンブラック微粒子粉末が付着していることにより粒子表面に凹凸が生じ、粒子相互間の接触が抑制されるためと考えている。
【0136】
そして、上記黒色磁性粒子粉末を用いて得られた本発明に係る黒色磁性トナーは、流動性及び黒色度が優れているという事実である。
【0137】
黒色磁性トナーの流動性が優れている理由について、本発明者は、カーボンブラック微粒子粉末が均一、且つ、多量に存在している黒色磁性粒子粉末が、黒色磁性トナーの表面に露出して、多数の微細な凸凹を形成していることによるものと考えている。
【0138】
黒色磁性トナーの黒色度が優れている理由について、本発明者は、黒色度の優れた黒色磁性粒子粉末を黒色磁性トナー中に配合させたことによるものと考えている。
【0139】
【実施例】
次に、実施例並びに比較例を挙げる。
【0140】
磁性酸化鉄粒子1〜4
公知の製造方法で得られた各種の磁性酸化鉄粒子粉末を準備し、上記発明の実施の形態と同様にして凝集が解きほぐされた磁性酸化鉄粒子粉末を得た。
【0141】
磁性酸化鉄粒子粉末の諸特性を表1に示す。
【0142】
【表1】

Figure 0003664216
【0143】
磁性酸化鉄粒子5
磁性酸化鉄粒子1の凝集が解きほぐされた八面体状マグネタイト粒子粉末20kgと水150lとを用いて、前記発明の実施の形態と同様にして八面体状マグネタイト粒子粉末を含むスラリーを得た。得られた八面体状マグネタイト粒子粉末を含む再分散スラリーのpH値を4.0とした。次に、該スラリーに水を加えスラリー濃度を98g/lに調整した。このスラリー150lを加熱して60℃とし、このスラリー中に1.0mol/lの硫酸アルミニウム溶液2722ml(八面体状マグネタイト粒子粉末に対してAl換算で1.0重量%に相当する)を加え、30分間保持した後、水酸化ナトリウム水溶液を用いてpH値を7.5に調整した。続いてこのスラリー中に3号水ガラス254g(八面体状マグネタイト粒子に対してSiO換算で0.5重量%に相当する)を加え30分間熟成した後、酢酸を用いてpH値を7.5に調整した。この状態で30分間保持した後、濾過、水洗、乾燥、粉砕して粒子表面がアルミニウムの水酸化物及びケイ素の酸化物により被覆されている八面体状マグネタイト粒子粉末を得た。
【0144】
この時の主要製造条件を表2に、得られた八面体状マグネタイト粒子粉末の諸特性を表3に示す。
【0145】
【表2】
Figure 0003664216
【0146】
【表3】
Figure 0003664216
【0147】
磁性酸化鉄粒子6〜8
磁性酸化鉄粒子の種類、表面処理工程における添加物の種類、量を種々変えた以外は磁性酸化鉄粒子5と同様にして表面処理済磁性酸化鉄粒子粉末を得た。
【0148】
この時の主要処理条件を表2に、得られた磁性酸化鉄粒子粉末の諸特性を表3に示す。
【0149】
実施例1〜8、比較例1〜5
被処理粒子粉末の種類、オルガノシラン化合物による被覆工程におけるアルコキシシランの有無、種類及び添加量、エッジランナー処理条件、カーボンブラック微粒子粉末の付着工程におけるカーボンブラック微粒子粉末の種類及び添加量、エッジランナーによる処理条件を種々変えた以外は、前記発明の実施の形態と同様にして黒色磁性複合粒子粉末を得た。実施例1〜8の各実施例で得られた黒色磁性複合粒子粉末は、電子顕微鏡観察の結果、カーボンブラック微粒子粉末がほとんど認められないことから、カーボンブラック微粒子粉末のほぼ全量が、アルコキシシランから生成するオルガノシラン化合物被覆に付着していることが確認された。
【0150】
尚、使用したカーボンブラック微粒子粉末A乃至Cの諸特性を表4に示す。
【0151】
【表4】
Figure 0003664216
【0152】
この時の主要処理条件を表5に、得られた黒色磁性複合粒子粉末の諸特性を表6に示す。
【0153】
尚、比較例1は、アルコキシシランを被覆することなく、球状マグネタイト粒子粉末とカーボンブラック微粒子粉末とをエッジランナーで混合攪拌して得られた処理粒子粉末である。この処理粒子粉末の電子顕微鏡写真(×20000)を図4に示す。図4の電子顕微鏡写真に示される通り、カーボンブラック微粒子粉末が球状マグネタイト粒子粉末の粒子表面に付着しておらず、両粒子粉末がバラバラに混在していることが認められた。
【0154】
【表5】
Figure 0003664216
【0155】
【表6】
Figure 0003664216
【0156】
<黒色磁性トナーの製造>
実施例9〜16及び比較例6〜14
実施例1〜8の黒色磁性複合粒子粉末、芯粒子1〜4の磁性酸化鉄粒子粉末、比較例1の磁性酸化鉄粒子粉末とカーボンブラック微粒子粉末との混合粉末及び比較例2〜5の黒色磁性粒子粉末を用いて前記発明の実施の形態と同様にして黒色磁性トナーを得た。
【0157】
この時の主要製造条件及び諸特性を表7及び表8に示す。
【0158】
【表7】
Figure 0003664216
【0159】
【表8】
Figure 0003664216
【0160】
【発明の効果】
本発明に係る黒色磁性粒子粉末は、流動性及び黒色度が優れているとともに、粒子表面から脱離するカーボンブラック微粒子粉末が少ないことにより、結着剤樹脂中への分散性が優れているので、高画質及び高速の黒色磁性トナー用黒色磁性粒子粉末として好適である。
【0161】
また、本発明に係る黒色磁性粒子粉末は、分散性が優れているので、取り扱いやすく作業性に優れており、工業的に好ましいものである。
【0162】
そして、上記流動性が優れているとともに黒色度が優れている黒色磁性粒子粉末を用いた黒色磁性トナーもまた流動性が優れているとともに黒色度が優れているので、高画質及び高速の黒色磁性トナーとして好ましいものである。
【0163】
また、本発明に係る黒色磁性トナーは、黒色磁性粒子粉末の分散性が優れていることに起因して、磁性トナー粒子表面に露出している黒色磁性粒子粉末の個々が分離、独立して存在しているので、カーボンブラック微粒子粉末が存在することによる体積固有抵抗値の低下がなく、高抵抗乃至絶縁性磁性トナーとして好適である。
【0164】
【図面の簡単な説明】
【0165】
【図1】 発明の実施の形態で使用した球状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(×20000)である。
【0166】
【図2】 発明の実施の形態で使用したカーボンブラック微粒子粉末の粒子構造を示す電子顕微鏡写真(×20000)である。
【0167】
【図3】 発明の実施の形態で得られた黒色磁性粒子粉末の粒子構造を示す電子顕微鏡写真(×20000)である。
【0168】
【図4】 比較のために示した球状マグネタイト粒子粉末とカーボンブラック微粒子粉末との混合粉末の粒子構造を示す電子顕微鏡写真(×20000)である。[0001]
[Industrial application fields]
The present invention provides black magnetic particles for black magnetic toners that are excellent in fluidity and blackness, and are excellent in dispersibility in a binder resin due to a small amount of carbon black fine particle powder that is detached from the particle surface. An object of the present invention is to provide a powder and a black magnetic toner using the black magnetic particle powder.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as one of the electrostatic latent image developing methods, a so-called one-component magnetism is used in which a composite particle in which magnetic particle powder such as magnetite particle powder is mixed and dispersed in a resin without using a carrier is used as a developer. Developing methods using toner are widely known and widely used.
[0003]
One-component magnetic toners are roughly classified into a CPC system using a low-resistance magnetic toner and a PPC system using an insulating or high-resistance magnetic toner.
[0004]
The former has conductivity and is developed by charging the magnetic toner by electrostatic induction due to the latent image charge. However, the electrostatic toner loses the charge of the magnetic toner during the period from development to transfer. It was not suitable for PPC of the system. To compensate for this drawback, the latter volume resistivity value is 1014A magnetic toner having an insulating or high resistance of Ω · cm or more has been developed.
[0005]
In this insulating or high-resistance magnetic toner, it is known that magnetic particles exposed from the surface of the magnetic toner affect development characteristics.
[0006]
Recently, with the improvement in image quality and speed of copying machines such as image density and gradation, there has been a strong demand for improving the properties of insulating or high-resistance magnetic toners, especially developer, as a developer. ing.
[0007]
Regarding this fact, Japanese Patent Application Laid-Open No. 53-94932 “Such high-resistance magnetic toner has a high resistance, so it has poor fluidity and easily develops unevenness. That is, for PPC. The high-resistance magnetic toner can maintain the charge necessary for transfer, but in the toner bottle or on the surface of the magnetic roll, it is not necessary to be charged other than the transfer process. It is easy to cause charge aggregation due to slight electrification caused by electrets, etc., which leads to a decrease in fluidity. ”,“ Another object of the present invention is to improve the flowability of PPC. By providing a resistance magnetic toner, it is possible to obtain a high-quality indirect copy with no development unevenness, and hence excellent resolution and gradation.
[0008]
Further, the above-described improvement in fluidity of magnetic toner is strongly demanded as the magnetic particle size of insulating or high-resistance magnetic toner is recently reduced.
This fact requires that the quality of image quality be improved as printers such as ICP are widely deployed on page 121 of “General Materials for Toner Material Development and Practical Use” published by Nippon Kagaku Information Co., Ltd. The appearance of high-resolution and high-definition printers is particularly required, and Table 1 shows the relationship between the resolution when various toners are used, but wet toner with a small diameter can produce high resolution. In order to improve resolution, it is necessary to reduce the toner diameter .... As a report using small diameter toner, the use of 8.5 μ to 11 μ toner improves the background fogging and further reduces the consumption. In addition, when a polyester toner of 6 to 10 μm is employed, there are proposals for improving the image quality, stabilizing the charging property, and improving the developer life.
However, many problems must be solved when using small diameter toner. Manufacturability, sharpness of particle size distribution, fluidity improvement, etc. exist. Is as described.
[0009]
Further, currently used black magnetic toner is required to have a high degree of blackness and darkness in a copied line image and solid area image.
This fact is based on “Toner Material Development / Practical Application Technical Data” on page 272 “High image density is a characteristic of powder development, but it greatly affects image characteristics along with the fog density described later. It is as described.
[0010]
The properties of the magnetic toner and the properties of the magnetic particle powder mixed and dispersed in the magnetic toner are closely related.
[0011]
That is, since the fluidity of the magnetic toner greatly depends on the surface state of the magnetic particles exposed on the surface of the magnetic toner, it is strongly required that the fluidity of the magnetic particles themselves is excellent.
[0012]
Similarly, the degree of blackness and darkness of the magnetic toner also greatly depends on the degree of blackness and darkness of the magnetic particle powder, which is a black pigment contained in the magnetic toner.
[0013]
As black pigments, magnetite particle powders that are practical in terms of magnetic properties such as saturation magnetization and coercive force, price, and color tone are widely used. In addition to the magnetite particle powder, carbon black fine particle powder and the like may be further added. However, when a large amount of carbon black fine particle powder is used, the volume resistivity decreases, and it cannot be used as an insulating or high resistance magnetic toner.
[0014]
Further, since the addition of a large amount of carbon black fine particle powder becomes a factor that inhibits the dispersibility of the magnetite particle powder in the binder resin, the amount of carbon black fine particle powder added to the binder resin is acceptable. There is a strong demand for as little as possible.
[0015]
Various attempts have been made to improve the fluidity of the magnetite particle powder mixed and dispersed in the black magnetic toner in order to improve the fluidity of the black magnetic toner. For example, (1) the shape of the magnetite particle powder is changed. There are a spherical method (Japanese Patent Laid-Open No. 59-64852, etc.), and (2) a method in which a silicon compound is exposed on the surface of magnetite particle powder (Japanese Patent Publication No. 8-25747).
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
The black magnetic particle powder for black magnetic toner, which is excellent in fluidity and blackness and has excellent dispersibility in the binder resin, is currently the most demanded, and has such characteristics. Black magnetic particle powder has not been obtained yet.
[0017]
That is, the known magnetite particle powders having a spherical shape are superior in fluidity compared to cubic magnetite particle powders, octahedral magnetite particle powders, etc., but are still not sufficient. In addition, the blackness is low.
[0018]
Similarly, the magnetite particle powder having a silicon compound exposed on the surface of the above-mentioned known particles is also not sufficiently fluid and has a low blackness.
[0019]
When the carbon black fine particle powder is added to improve the blackness of these known magnetite particle powders, the dispersibility of the magnetite particle powder in the binder resin is inhibited as described above.
[0020]
Therefore, the present invention has a technical problem to obtain black magnetic particle powder for black magnetic toner having excellent fluidity and blackness, and excellent dispersibility in a binder resin.
[0021]
[Means for solving the problems]
The technical problem can be achieved by the present invention as follows.
[0022]
That is, according to the present invention, the surface of the magnetic iron oxide particles having an average particle size of 0.055 to 0.95 μm is coated with an organosilane compound generated from alkoxysilane, and the organosilane compound coating has an average particle size of 0. A black magnetic composite particle powder having a carbon black fine particle powder of 0.002 to 0.05 μm adhered thereto, wherein the total amount of the carbon black fine particle powder is 1 to 25 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the magnetic iron oxide particle powder. Black magnetic particle powder for black magnetic toner, characterized in that there is an aluminum hydroxide, aluminum oxide, silicon as a lower layer on the particle surface of magnetic iron oxide particle powder having an average particle diameter of 0.055 to 0.95 μm One or two or more types selected from hydroxides and silicon oxides are coated and formed as an upper layer from alkoxysilane. A black magnetic composite particle powder coated with a nosilane compound and having a carbon black fine particle powder having an average particle size of 0.002 to 0.05 μm attached to the organosilane compound coating, and the total amount of the carbon black fine particle powder 1 to 25 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the magnetic iron oxide particle powder, and a black magnetic toner using any one of the black magnetic particle powders.
[0023]
The configuration of the present invention will be described in more detail as follows.
[0024]
First, the black magnetic particle powder according to the present invention will be described.
[0025]
In the black magnetic particle powder according to the present invention, the surface of the magnetic iron oxide particle powder having an average major axis diameter of 0.055 to 0.95 μm as the core particle is coated with an organosilane compound generated from alkoxysilane, It consists of black magnetic composite particles in which carbon black fine particles having an average particle size of 0.002 to 0.05 μm are attached to the organosilane compound coating.
[0026]
Magnetic iron oxide particle powder is magnetite particle powder (FeO x・ Fe2O3  0 <X ≦ 1), maghemite particle powder (γ-Fe2O3) And mixed particle powders thereof. Considering the blackness of the resulting black magnetic composite particle powder, magnetite particle powder is preferred.
[0027]
The particle shape of the magnetic iron oxide particle powder is isotropic particles such as spherical, granular, hexahedral, octahedral, and polyhedral shapes and an axial ratio (average major axis diameter / average minor axis diameter) (hereinafter referred to as “axis ratio”). ) May be any of two or more anisotropic particles such as needles, spindles, and rice grains. Considering the fluidity of the resulting black magnetic composite particle powder, the magnetic iron oxide particles are preferably isotropic particles, more preferably spherical.
[0028]
In the case of isotropic particles, the magnetic iron oxide particles have an average particle size of 0.055 to 0.95 μm, preferably 0.065 to 0.75 μm, more preferably 0.065 to 0.45 μm. The ratio of the longest diameter to the shortest diameter is 1 or more and less than 2, preferably 1 to 1.8. In the case of anisotropic particles, the average major axis diameter is 0.055 to 0.95 μm, preferably 0.00. 065 to 0.75 μm, more preferably 0.065 to 0.45 μm, and the axial ratio is 2 to 20, preferably 2 to 15 and more preferably 2 to 10.
[0029]
When the average particle diameter exceeds 0.95 μm, the resulting black magnetic composite particle powder becomes coarse particles and the coloring power is reduced. If the particle size is less than 0.055 μm, aggregation is likely to occur due to an increase in intermolecular force due to particle miniaturization. Therefore, uniform coating treatment with alkoxysilane on the particle surface of the magnetic iron oxide particle powder and carbon black fine particle powder A uniform adhesion process becomes difficult.
[0030]
When the axial ratio of anisotropic particles exceeds 20, entanglement of particles increases, and uniform coating treatment with alkoxysilane and uniform adhesion treatment with carbon black fine particle powder on the surface of magnetic iron oxide particle powder. It becomes difficult.
[0031]
The geometric standard deviation value of the particle diameter of the magnetic iron oxide particle powder (major axis diameter in the case of anisotropic particles) is preferably 2.0 or less, more preferably 1.8 or less, still more preferably 1.6 or less. It is. When the geometric standard deviation value exceeds 2.0, the coarse particles present inhibit the uniform dispersion of the binder resin in the binder resin. Processing and uniform adhesion treatment with carbon black fine particle powder become difficult. The lower limit value of the geometric standard deviation value is 1.01, and those less than 1.01 are difficult to obtain industrially.
[0032]
The magnetic iron oxide particle powder has a BET specific surface area of 0.5 m.2/ G or more. BET specific surface area is 0.5m2When the particle size is less than / g, the magnetic iron oxide particle powder is coarse or particles are sintered between the particles, and the resulting black magnetic composite particle powder is coarse and has a coloring power. descend. Considering the coloring power of the black magnetic composite particle powder, the BET specific surface area value is preferably 1.0 m.2/ G or more, more preferably 3.0 m2/ G or more. Considering the uniform coating treatment with the alkoxysilane and the uniform adhesion treatment with the carbon black fine particle powder on the surface of the magnetic iron oxide particle powder, the upper limit is 70 m.2/ G, preferably 50 m2/ G or less, more preferably 20 m2/ G or less.
[0033]
As for the fluidity of the magnetic iron oxide particle powder, the fluidity index is about 25 to 43. Among various types of magnetic iron oxide particle powders, spherical particle powders are excellent in fluidity, but still have a fluidity index of about 30 to 43.
[0034]
The blackness of magnetic iron oxide particles is usually L in the case of magnetite particles.*The lower limit of the value exceeds 18.0, and the upper limit is 25.0, preferably 24.0. In the case of maghemite particle powder, usually L*The lower limit of the value exceeds 18.0, and the upper limit is 34, preferably 32. L*When the value exceeds the above upper limit, the brightness becomes high and black magnetic composite particle powder having sufficient blackness cannot be obtained.
[0035]
The magnetic properties of the magnetic iron oxide particles are such that the coercive force value is about 10 to 350 Oe, preferably about 20 to 330 Oe, and the saturation magnetization value in a magnetic field of 10 KOe is about 50 to 91 emu / g, preferably 60 to 90 emu. The residual magnetization value in a magnetic field of 10 KOe is about 1 to 35 emu / g, preferably about 3 to 30 emu / g.
[0036]
The particle shape and particle size of the black magnetic particle powder according to the present invention largely depend on the particle shape and particle size of the magnetic iron oxide particle powder as the core particle powder, and have a particle form similar to the magnetic iron oxide particle. And has a slightly larger particle size than the magnetic iron oxide particles.
[0037]
That is, the black magnetic particle powder according to the present invention has an average particle diameter of 0.06 to 1.0 μm, preferably 0.07 to 1.0 mm when the isotropic magnetic iron oxide particle powder is used as the core particle powder. An anisotropic magnetic iron oxide particle powder having a length of 0.8 μm, more preferably 0.07 to 0.5 μm, and a ratio of the longest diameter to the shortest diameter of 1 or more and less than 2, preferably 1 to 1.8 Is a core particle powder, the average major axis diameter is 0.06 to 1.0 μm, preferably 0.07 to 0.8 μm, more preferably 0.07 to 0.5 μm, and the axial ratio is 2. -20, preferably 2-15, more preferably 2-10. .
[0038]
When the average particle diameter exceeds 1.0 μm, the black magnetic particle powder becomes coarse particles and the coloring power is reduced. When the particle size is less than 0.06 μm, aggregation is likely to occur due to an increase in intermolecular force due to finer particles, so that the dispersibility in the binder resin during the production of the magnetic toner is lowered.
[0039]
The upper limit of the axial ratio of anisotropic particles is preferably 20, more preferably 18, and still more preferably 15. When it exceeds 20, the fineness of the particles in the binder resin increases and the dispersibility tends to decrease.
[0040]
The geometric standard deviation value of the black magnetic particle powder is preferably 2.0 or less, and the lower limit is 1.01, more preferably in the range of 1.01 to 1.8, and still more preferably 1.01. ~ 1.6. When the geometric standard deviation value exceeds 2.0, the coloring power of the black magnetic particle powder tends to decrease due to the existing coarse particles. Those having a geometric standard deviation value of less than 1.01 are difficult to obtain industrially.
[0041]
The BET specific surface area value of the black magnetic particle powder is 1 to 200 m.2/ G, preferably 2 to 150 m2/ G, more preferably 2.5 to 100 m2/ G. BET specific surface area value is 1m2If it is less than / g, the particles are coarse or the particles are sintered between the particles and the coloring power is reduced. BET specific surface area value is 200m2When the amount exceeds / g, aggregation tends to occur due to an increase in intermolecular force due to finer particles, so that the dispersibility in the binder resin during the production of the magnetic toner is lowered.
[0042]
The fluidity of the black magnetic particle powder is preferably in the range of a fluidity index of 44 to 80, more preferably 45 to 80, and even more preferably 46 to 80. When the fluidity index is less than 44, it is difficult to say that the fluidity is sufficient, and it is difficult to improve the fluidity of the obtained magnetic toner. In addition, problems such as hopper clogging are likely to occur in the manufacturing process, making handling difficult.
[0043]
The blackness of the black magnetic particle powder has an upper limit of L when magnetite particle powder is used as the core particle powder.*The value is 20.0, preferably 19.0, more preferably 18.0. When maghemite particle powder is used as the core particle powder, the upper limit is L*The value is 20.0, preferably 19.5, more preferably 19.0. L*When the value exceeds 20.0, the brightness is high and the blackness is not sufficient. The lower limit of blackness is L*The value is 15.
[0044]
The dispersibility of the black magnetic particle powder in the binder resin is preferably 4 or 5, more preferably 5, based on the dispersibility evaluation method described below.
[0045]
The desorption rate of the carbon black fine particle powder of the black magnetic particle powder is preferably 20% or less, more preferably 10% or less. When the desorption rate of the carbon black fine particle powder exceeds 20%, the dispersed carbon black fine particle powder may inhibit uniform dispersion in the binder resin during the production of the magnetic toner.
[0046]
The magnetic properties of the black magnetic particle powder can be controlled by selecting the type and particle shape of the magnetic iron oxide particles, and the coercive force value is 10 to 350 Oe, similar to the magnetic particle powder normally used for magnetic toner. The saturation magnetization value in a magnetic field of 10 KOe is about 50 to 91 emu / g, preferably about 60 to 90 emu / g, and the residual magnetization value in a magnetic field of 10 KOe is about 20 to 330 Oe. About 1 to 35 emu / g, preferably about 3 to 30 emu / g can be used.
[0047]
The organosilane compound in the black magnetic particle powder isChemical 3It produces | generates through the drying thru | or a heating process from the alkoxysilane represented by these.
<Chemical Formula 3>RaSiX4-a
R: -C6H5,-(CH3)2CHCH2, -N-CmH2m + 1
X: -OCH3, -OC2H5
m: an integer from 1 to 18
a: integer from 0 to 3
[0048]
Specific examples of the alkoxysilane include methyltriethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, tetraethoxysilane, phenyltriethoxysilane, diphenyldiethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, methyltrimethoxysilane, tetramethoxysilane, and phenyltrimethoxy. Examples include silane, diphenyldimethoxysilane, isobutyltrimethoxysilane, and decyltrimethoxysilane.
[0049]
In view of the adhesion effect and desorption rate of the carbon black fine particle powder, an organosilane compound formed from methyltriethoxysilane, methyltrimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, isobutyltrimethoxysilane, and phenyltriethoxysilane is preferable, and methyltriethoxysilane An organosilane compound produced from methyltrimethoxysilane is most preferred.
[0050]
The coating amount of the organosilane compound is preferably 0.02 to 5.0% by weight in terms of Si with respect to the organosilane compound-coated magnetic iron oxide particle powder. More preferably, it is 0.03-2.0 weight%, More preferably, it is 0.05-1.5 weight%.
[0051]
When it is less than 0.02% by weight, it is difficult to sufficiently adhere the carbon black fine particle powder to the magnetic iron oxide particles to such an extent that the flowability and blackness of the obtained black magnetic particle powder can be improved.
[0052]
When the amount exceeds 5.0% by weight, the carbon black fine particle powder can be sufficiently adhered to the magnetic iron oxide particles, but the flowability and blackness of the obtained black magnetic composite particle powder are saturated, so the coating is more than necessary. There is no meaning to do.
[0053]
As the carbon black fine particle powder in the black magnetic particle powder, commercially available furnace black, channel black or the like can be used, and specifically, MA100, MA7, # 1000, # 2400B, # 30, MA8, MA11, # 50. , # 52, # 45, # 2200B, MA600, etc. (trade name: Mitsubishi Chemical Co., Ltd.) SEAST 9H, SEAST 7H, SEAST 6, SEAST 3H, SEAST 300, SEAST FM, etc. (trade name, Tokai Carbon Co., Ltd.) (Made)) can be used. Considering the affinity with the organosilane compound, MA100, MA7, # 1000, # 2400B, and # 30 are preferable.
[0054]
The average particle size of the carbon black fine particle powder is about 0.002 to 0.05 μm, more preferably about 0.002 to 0.035 μm.
[0055]
If it is less than 0.002 μm, the carbon black fine particle powder becomes too fine, making it difficult to handle.
[0056]
If it exceeds 0.05 μm, the particle size of the carbon black fine particle powder becomes too large relative to the particle size of the magnetic iron oxide particle powder, so that the adhesion strength to the organosilane compound coating becomes insufficient, and the carbon black fine particle powder As a result, the dispersibility of the toner in the binder resin may be reduced during the production of the magnetic toner.
[0057]
The ratio between the average particle size of the magnetic iron oxide particle powder and the average particle size of the carbon black fine particle powder is preferably 2 or more. If it is less than 2, the particle size of the carbon black fine particle powder becomes too large relative to the particle size of the magnetic iron oxide particle powder, resulting in insufficient adhesion strength to the organosilane compound coating, and the desorption rate of the carbon black fine particle powder. As a result, the dispersibility of the binder resin in the production of the magnetic toner may decrease.
[0058]
The adhesion amount of the carbon black fine particle powder is 1 to 25 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the magnetic iron oxide particle powder.
[0059]
When the amount is less than 1 part by weight, the adhesion amount of the carbon black fine particle powder is insufficient, and it becomes difficult to obtain black magnetic composite particle powder having sufficient fluidity and blackness.
[0060]
When the amount exceeds 25 parts by weight, the resulting black magnetic composite particle powder has sufficient fluidity and blackness, but the carbon black fine particle powder tends to be detached because the carbon black fine particle powder has a large amount of adhesion. As a result, the dispersibility of the binder resin in the production of the magnetic toner may be reduced.
[0061]
If necessary, the black magnetic particle powder has one or two kinds of magnetic iron oxide particle powder selected from aluminum hydroxide, aluminum oxide, silicon hydroxide and silicon oxide in advance. It may be coated as described above (hereinafter referred to as “aluminum hydroxide coating”), and compared with the case where it is not coated with aluminum hydroxide or the like, it is dispersed in the binder resin during magnetic toner production. More improved.
[0062]
The coating amount of aluminum hydroxide or the like is Al equivalent to the magnetic iron oxide particle powder coated with aluminum hydroxide or the like, SiO2Conversion or Al conversion amount and SiO2The total amount with the converted amount is preferably 0.01 to 50% by weight.
[0063]
If it is less than 0.01% by weight, the effect of improving the dispersibility in the binder resin during the production of the magnetic toner cannot be obtained.
[0064]
If it exceeds 50% by weight, the effect of improving the dispersibility in the binder resin during the production of the magnetic toner can be obtained, but there is no point in covering more than necessary.
[0065]
In the black magnetic particle powder according to the present invention, the surface of the magnetic iron oxide particle powder is coated with an aluminum hydroxide or the like, the particle surface of the magnetic iron oxide particle powder is not coated with an aluminum hydroxide or the like About the same particle size, geometric standard deviation value, BET specific surface area value, fluidity, blackness L as in the case of the black magnetic particle powder according to the present invention*Value, desorption rate of carbon black fine particle powder and magnetic properties.
[0066]
The black magnetic particle powder according to the present invention can be obtained by the following production method.
[0067]
First, a method for producing magnetic iron oxide particles in the present invention will be described.
[0068]
The isotropic magnetite particle powder consists of (1) ferrous salt aqueous solution and Fe in the ferrous salt aqueous solution.2+A method for producing octahedral magnetite particle powder by aeration of oxygen-containing gas into a suspension containing ferrous hydroxide colloid having a pH value of 10 or more obtained by reacting with an alkaline aqueous solution having an equivalent or more equivalent to ( Japanese Patent Publication No. 44-668). (2) Ferrous salt aqueous solution and Fe in the ferrous salt aqueous solution2+Magnetite core particles by aerating an oxygen-containing gas to a suspension containing ferrous hydroxide colloid having a pH value in the range of 6.0 to 7.5 obtained by reacting with an alkaline aqueous solution having an equivalent amount or less with respect to A hexahedral magnetite particle powder is obtained by aerating an oxygen-containing gas in the pH value range of 8.0 to 9.5 to the ferrous salt reaction aqueous solution containing the magnetite core particles and the ferrous hydroxide colloid. A generating method (Japanese Patent Laid-Open No. 3-201509). (3) Ferrous salt aqueous solution and Fe in the ferrous salt aqueous solution2+Magnetite core particles by aerating an oxygen-containing gas to a suspension containing ferrous hydroxide colloid having a pH value in the range of 6.0 to 7.5 obtained by reacting with an alkaline aqueous solution having an equivalent amount or less with respect to To produce residual Fe2+It can be obtained by a method (Japanese Examined Patent Publication No. Sho 62-51208) of adding spherical hydroxide of an equivalent amount or more and heating and oxidizing at a pH value of 10 or more.
[0069]
The isotropic maghemite particle powder can be obtained by heating the isotropic magnetite particle powder in the range of 300 to 600 ° C. in the air.
[0070]
Anisotropic magnetite particle powder is a ferrous hydroxide colloid obtained by reacting an aqueous ferrous salt solution with alkali hydroxide, alkali carbonate or alkali hydroxide / alkaline carbonate, iron carbonate, and iron-containing precipitate. While controlling the pH value and temperature of the suspension containing the above, a needle-like, spindle-like or rice granular goethite particle powder is produced by aeration of an oxygen-containing gas through the suspension to oxidize the goethite The particle powder can be obtained by filtration, washing with water, and drying, followed by heat reduction at 300 to 800 ° C. in a reducing gas.
[0071]
The anisotropic maghemite particle powder can be obtained by heating and oxidizing the anisotropic magnetite particle powder in an oxidizing gas in the range of 300 to 600 ° C.
[0072]
The magnetic iron oxide particle powder is coated with alkoxysilane by mechanically mixing and stirring the magnetic iron oxide particle powder and the alkoxysilane solution, or spraying the alkoxysilane solution on the magnetic iron oxide particle powder. It is only necessary to mix and stir. Almost all of the added alkoxysilane is coated on the surface of the magnetic iron oxide particles.
[0073]
In order to coat the alkoxysilane uniformly on the surface of the magnetic iron oxide particle powder, it is preferable that the agglomeration of the magnetic iron oxide particle powder is previously unraveled using a pulverizer. As an apparatus for mixing and stirring, an edge runner, a Henschel mixer, or the like can be used.
[0074]
The conditions during mixing and stirring may be adjusted as appropriate so that the surface ratio of the magnetic iron oxide particles is covered with alkoxysilane as uniformly as possible, such as the amount ratio, linear load, stirring speed, and mixing stirring time. 20 minutes or more is preferable.
[0075]
The amount of alkoxysilane added is preferably 0.15 to 45 parts by weight with respect to 100 parts by weight of magnetic iron oxide particle powder. When the amount is less than 0.15 parts by weight, it is difficult to sufficiently adhere the carbon black fine particle powder to such an extent that the blackness and fluidity can be improved. When it exceeds 45 parts by weight, the carbon black fine particle powder can be sufficiently adhered, but there is no meaning to add more than necessary.
[0076]
After coating the surface of the magnetic iron oxide particle powder with alkoxysilane, the carbon black fine particle powder is added, followed by mixing and stirring to adhere the carbon black fine particle powder to the alkoxysilane coating, followed by drying or heat treatment.
[0077]
The carbon black fine particle powder is preferably added over a period of about 5 to 60 minutes while taking a small amount of time.
[0078]
Conditions for mixing and stirring may be appropriately adjusted such that the amount ratio, linear load, stirring speed, mixing and stirring time, etc. so that the carbon black fine particle powder adheres uniformly, and the treatment time is preferably 20 minutes or more.
[0079]
The addition amount of the carbon black fine particle powder is 1 to 25 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the magnetic iron oxide particle powder. When the amount is less than 1 part by weight, the amount of carbon black fine particle powder attached is insufficient, and black magnetic composite particle powder having sufficient blackness and fluidity cannot be obtained. When the amount exceeds 25 parts by weight, sufficient blackness and fluidity can be obtained, but the amount of carbon black fine particle powder increases, so that the carbon black fine particle powder is easily detached from the particle surface. Dispersibility in the binder resin during production is reduced.
[0080]
The heating temperature in the drying or heating step is usually preferably 40 to 200 ° C, more preferably 60 to 150 ° C, and the treatment time is preferably 10 minutes to 12 hours, more preferably 30 minutes to 3 hours. Alkoxysilane becomes an organosilane compound by this drying or heating process.
[0081]
The magnetic iron oxide particle powder may be one kind selected from aluminum hydroxide, aluminum oxide, silicon hydroxide and silicon oxide in advance of mixing and stirring with the alkoxysilane solution, if necessary. You may coat | cover with 2 or more types.
[0082]
The coating with aluminum hydroxide or the like is performed by adding an aluminum compound, a silicon compound or both of the compounds to an aqueous suspension obtained by dispersing magnetic iron oxide particle powder, and mixing and stirring, or as necessary. , By adjusting the pH value after mixing and stirring, the particle surface of the magnetic iron oxide particle powder is selected from the group consisting of aluminum hydroxide, aluminum oxide, silicon hydroxide and silicon oxide, or Cover with two or more, then filter, wash, dry and grind. If necessary, a deaeration / consolidation process may be further performed.
[0083]
As the aluminum compound, aluminum salts such as aluminum acetate, aluminum sulfate, aluminum chloride, and aluminum nitrate, alkali aluminates such as sodium aluminate, alumina sol, and the like can be used.
[0084]
The addition amount of the aluminum compound is 0.01 to 50% by weight in terms of Al with respect to the magnetic iron oxide particle powder. When the amount is less than 0.01% by weight, it is difficult to coat the particle surface with a sufficient amount of aluminum hydroxide and the like. I can't get it. If it exceeds 50% by weight, the coating effect is saturated, so there is no point in adding more than necessary.
[0085]
As the silicon compound, No. 3 water glass, sodium orthosilicate, sodium metasilicate, colloidal silica and the like can be used.
[0086]
The amount of silicon compound added is SiO to the magnetic iron oxide particle powder.2It is 0.01 to 50% by weight in terms of conversion. If it is less than 0.01% by weight, it is difficult to coat a sufficient amount of silicon oxide etc. on the particle surface, and the effect of improving the dispersibility in the binder resin during magnetic toner production is obtained. I can't. If it exceeds 50% by weight, the coating effect is saturated, so there is no point in adding more than necessary.
[0087]
When the aluminum compound and the silicon compound are used in combination, the amount added is equivalent to the amount in terms of Al and SiO2 with respect to the magnetic iron oxide particles.2The total amount with the converted amount is preferably 0.01 to 50% by weight.
[0088]
Next, the black magnetic toner according to the present invention will be described.
[0089]
The black magnetic toner according to the present invention comprises the black magnetic particle powder for a black magnetic toner and a binder resin, and contains a release agent, a colorant, a charge control agent, other additives and the like as necessary. Also good.
[0090]
The black magnetic toner according to the present invention has an average particle diameter of 3 to 15 μm, preferably 5 to 12 μm.
[0091]
The ratio of the binder resin to the black magnetic particle powder is 50 to 900 parts by weight, preferably 50 to 400 parts by weight, based on 100 parts by weight of the black magnetic particle powder.
[0092]
As the binder resin, a vinyl polymer obtained by polymerizing or copolymerizing vinyl monomers such as styrene, alkyl acrylate ester and alkyl methacrylate ester can be used. Examples of the styrene monomer include styrene and substituted products thereof. Examples of the alkyl acrylate monomer include acrylic acid, methyl acrylate, ethyl acrylate, and butyl acrylate.
[0093]
The copolymer preferably contains 50 to 95% by weight of a styrene component.
[0094]
As the binder resin, a polyester resin, an epoxy resin, a polyurethane resin, or the like can be used in combination with the vinyl polymer as necessary.
[0095]
The black magnetic toner according to the present invention has a fluidity index of 70 to 100, preferably 71 to 100, more preferably 72 to 100. If it is less than 70, the fluidity is not sufficient.
[0096]
The blackness of the black magnetic toner according to the present invention is L*The value is 20 or less, preferably 19.8 or less, more preferably 19.5 or less. When it exceeds 20, the brightness becomes high and the blackness is not sufficient. The lower limit is L*The value is about 15.
[0097]
The volume resistivity of the black magnetic toner is 1.0 × 1013Ω · cm or more, preferably 3.0 × 1013Ω · cm or more, more preferably 5.0 × 1013Ω · cm or more. 1.0 × 1013If it is less than Ω · cm, the charge amount is likely to change depending on the toner usage environment, and the characteristics tend to be unstable. The upper limit is 1015It is about Ω · cm.
[0098]
The magnetic properties of the black magnetic toner are generally 10 to 350 Oe, preferably 20 to 330 Oe, and have a saturation magnetization value in a magnetic field of 10 KOe, similar to the magnetic toner used for electrostatic latent image development. 10 to 85 emu / g, preferably 20 to 80 emu / g, residual magnetization value is 1 to 20 emu / g, preferably 2 to 15 emu / g, and saturation magnetization value in a magnetic field of 1 KOe is 7.5 to 65 emu. / G, preferably 10 to 60 emu / g, and the residual magnetization value is 0.5 to 15 emu / g, preferably 1.0 to 13 emu / g.
[0099]
The black magnetic toner according to the present invention can be produced by a known method by mixing, kneading and pulverizing a predetermined amount of binder resin and a predetermined amount of black magnetic particle powder. Specifically, after sufficiently mixing the black magnetic particle powder and the binder resin, if necessary, a mixture further added with a release agent, a colorant, a charge control agent, other additives, etc., using a mixer, Disperse black magnetic particle powder and the like in the binder resin with a heating kneader, then solidify by cooling to obtain a resin kneaded product, and pulverize and classify the resin kneaded product to obtain a black magnetic particle having a desired particle size. Toner can be obtained.
[0100]
As the mixer, a mixer such as a Henschel mixer or a ball mill can be used. As the heating kneader, a roll mill, a kneader, a biaxial extruder, or 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 known air classification or the like as described in Japanese Patent No. 2683142.
[0101]
As another method for obtaining the black magnetic toner, there is a suspension polymerization method or an emulsion polymerization method. In the suspension polymerization method, a polymerizable monomer and black magnetic particle powder are dissolved or dispersed in a mixture containing a colorant, a polymerization initiator, a crosslinking agent, a charge control agent, and other additives as necessary. The resulting monomer composition can be added to an aqueous phase containing a suspension stabilizer while stirring, granulated, and polymerized to form black magnetic toner particles having a desired particle size.
[0102]
In the emulsion polymerization method, the monomer and the black magnetic particle powder have a desired particle size by adding an emulsifier to the process of carrying out polymerization by further dispersing a colorant, a polymerization initiator, etc. in water if necessary. Black magnetic toner particles can be formed.
[0103]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A typical embodiment of the present invention is as follows.
[0104]
The average particle diameter or average major axis diameter and average minor axis diameter of magnetite particle powder, maghemite particle powder, black magnetic particle powder, and carbon black fine particle powder are four times as long as the electron micrograph (× 20000) in the vertical and horizontal directions, respectively. The fixed direction diameter was measured for each of about 350 particles shown in the enlarged photograph, and the average value was shown.
[0105]
The axial ratio is shown as the ratio of the average major axis diameter to the average minor axis diameter.
[0106]
The geometric standard deviation value of the particle was indicated by a value obtained by the following method. That is, a statistical method based on the actual particle diameter (major axis diameter) and the number of particles obtained by calculating a value obtained by calculating the particle diameter (major axis diameter) of the particles shown in the above enlarged photograph. According to logarithmic normal probability paper, the particle diameter (major axis diameter) is plotted on the horizontal axis and the cumulative number of particles belonging to each of the predetermined particle diameter (major axis) sections (under the cumulative sieve) is plotted on the vertical axis in percentage. To do.
[0107]
The value of the particle diameter (major axis diameter) corresponding to the number of particles of 50% and 84.13% is read from this graph, and the geometric standard deviation value = the particle diameter (long) at 84.13% under the integrated sieve. (Axial diameter) / A value calculated according to the particle diameter (major axis diameter) (geometric mean diameter) at 50% under the total sieve. The closer the geometric standard deviation value is to 1, the better the particle size distribution.
[0108]
The specific surface area value was indicated by a value measured by the BET method.
[0109]
Each of the amount of Al and Si present inside the particle surface and the surface of the black magnetic particle powder and the amount of Si contained in the organosilane compound coated on the black magnetic particle powder are “fluorescence X-ray analyzer 3063M type” ( Rigaku Denki Kogyo Co., Ltd.) was used, and the measurement was performed in accordance with “General Rules for Fluorescence X-ray Analysis” of JIS K0119.
[0110]
The amount of carbon adhering to the black magnetic particle powder was determined by measuring the amount of carbon using “Horiba Metal Carbon / Sulfur Analyzer EMIA-2200 type” (manufactured by Horiba, Ltd.).
[0111]
The flowability of magnetic iron oxide particle powder, black magnetic particle powder, and black magnetic toner is determined by using a powder tester (trade name, manufactured by Hosokawa Micron Corporation), the angle of repose (degrees), the degree of compression (%), and the spatula angle (degrees). Each powder characteristic value of the degree of aggregation was measured, and each index was calculated by replacing each measured value with a numerical value of the same standard, and each index was indicated as a total fluidity index. The closer the fluidity index is to 100, the better the fluidity.
[0112]
The blackness of the magnetic iron oxide particle powder, black magnetic particle powder and black magnetic toner was measured by mixing 0.5 g of a sample and 1.5 cc of castor oil with a Hoover type Mahler to form a paste, and 4.5 g of clear lacquer was added to the paste. In addition, an application piece (coating thickness: about 30 μm) was prepared by kneading and coating, and applying onto a cast-coated paper using a 6 mil applicator, and the multi-light source spectrocolorimeter MSC-IS-2D ( Measured according to JIS Z 8729 using Suga Test Instruments Co., Ltd.*Indicated by value.
[0113]
Where L*The value represents lightness and L*It shows that blackness is excellent, so that a value is small.
[0114]
The desorption rate of the carbon black fine particle powder adhering to the black magnetic particle powder was shown by the value obtained by the following method. The closer the desorption rate is to 0, the smaller the amount of carbon black fine particle powder desorbed from the particle surface.
[0115]
3 g of black magnetic particle powder and 40 ml of ethanol were placed in a 50 ml settling tube, subjected to ultrasonic dispersion for 20 minutes, and then allowed to stand for 120 minutes to separate the black magnetic particle powder and detached carbon black fine particle powder due to the difference in specific gravity. . Next, 40 ml of ethanol was again added to the black magnetic particle powder, and the mixture was further subjected to ultrasonic dispersion for 20 minutes and then allowed to stand for 120 minutes to separate the black magnetic particle powder from the detached carbon black fine particle powder. This black magnetic particle powder was dried at 100 ° C. for 1 hour, and the carbon content was measured using the above-mentioned “Horiba Metal Carbon / Sulfur Analyzer EMIA-2200 type” (manufactured by Horiba Seisakusho Co., Ltd.). The value was the desorption rate of the carbon black fine particle powder.
[0116]
Desorption rate of carbon black fine particle powder = {(Wa-We) / Wa} × 100
Wa: carbon black fine particle powder adhesion amount of black magnetic particle powder
We: Black magnetic particle powder adhesion amount of black magnetic particle powder after desorption test
[0117]
The dispersibility of the black magnetic particle powder in the binder resin was determined by photographing a cross section of the obtained black magnetic toner particle using an optical microscope (BH-2, manufactured by Olympus Optical Co., Ltd.). It was determined by counting the number of undispersed agglomerated particles at × 200) and evaluated in 5 stages. 5 indicates the best dispersion state.
1: 0.25mm2More than 50 per
2: 0.25 mm210 or more and less than 50 per
3: 0.25 mm25 to less than 10 per
4: 0.25mm21 to less than 5 per
5: Undispersed material not recognized
[0118]
The average particle size of the black magnetic toner was measured using a laser diffraction particle size distribution analyzer (model HELOSLA / KA, manufactured by SYMPATEC).
[0119]
The volume resistivity of the black magnetic toner was measured by first measuring 0.5 g of a sample to be measured, and using a KBr tablet molding machine (manufactured by Shimadzu Corporation), 140 kg / cm.2A cylindrical sample to be measured was prepared by performing pressure molding at a pressure of 1 m.
[0120]
Next, after the sample to be measured was exposed to a temperature of 25 ° C. and a relative humidity of 60% for 12 hours or more, the sample to be measured was set between the stainless steel electrodes. A resistance value R (Ω) was measured by applying a voltage of 15V.
[0121]
Next, the area A (cm) of the upper surface of the sample to be measured (cylindrical)2) And thickness t (cm) were measured, and each measured value was inserted into the following equation to obtain a volume resistivity X (Ω · cm).
X (Ω · cm) = R × (A / t)
[0122]
The magnetic properties of the magnetic iron oxide particle powder and the black magnetic particle powder were measured using an “oscillating sample magnetometer VSM-3S-15” (manufactured by Toei Kogyo Co., Ltd.) up to an external magnetic field of 10 KOe. The magnetic properties of the black magnetic toner were measured over an external magnetic field of 1 KOe and 10 KOe.
[0123]
<Manufacture of black magnetic particle powder>
Spherical magnetite particle powder (average particle diameter 0.23 μm, geometric standard deviation value 1.42 and BET specific surface area value 9.2 m shown in the electron micrograph (× 20000) in FIG.2/ G, blackness L*(20.6, flowability index 35, coercive force value 61 Oe, saturation magnetization value 84.9 emu / g at 10 KOe, residual magnetization value 7.8 emu / g at 10 KOe) The mixture was stirred using a stirrer and further passed through a “TK pipeline homomixer” (product name, manufactured by Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd.) three times to obtain a slurry containing spherical magnetite particle powder.
[0124]
Next, the slurry containing the spherical magnetite particle powder was passed five times at a shaft rotational speed of 2000 rpm using a horizontal sand grinder “Mighty Mill MHG-1.5L” (product name, manufactured by Inoue Seisakusho Co., Ltd.). A dispersed slurry containing particle powder was obtained.
[0125]
The obtained dispersion slurry had a sieve residue of 0% at 325 mesh (aperture 44 μm). The dispersed slurry was filtered and washed with water to obtain a cake of spherical magnetite particles. After drying this spherical magnetite particle powder cake at 120 ° C., 11.0 kg of the dried powder was put into an edge runner “MPUV-2 type” (product name, manufactured by Matsumoto Casting Iron Works Co., Ltd.), and 30 kg / cm The mixture was agitated for 30 minutes to loosen the agglomeration of the particles.
[0126]
Next, a methyltriethoxysilane solution obtained by mixing and diluting 110 g of methyltriethoxysilane with 200 ml of ethanol is added to the spherical magnetite particle powder that has been deagglomerated while the edge runner is operated. The mixture was stirred for 60 minutes with a linear load of.
[0127]
Next, carbon black fine particle powder (particle shape: granular, average particle diameter 0.022 μm, geometric standard deviation value 1.68, BET specific surface area value 134 m shown in the electron micrograph (× 20000) of FIG.2/ G, blackness L*Value 16.6) 990 g was added over 10 minutes while running the edge runner, and further mixed and stirred for 60 minutes at a linear load of 60 kg / cm to adhere the carbon black fine particle powder to the methyltriethoxysilane coating. Thus, black magnetic composite particle powder was obtained.
[0128]
The obtained black magnetic composite particle powder was aged at 105 ° C. for 60 minutes using a dryer, and the remaining water, ethanol, and the like were volatilized. This black magnetic particle powder had an average particle diameter of 0.24 μm as shown in the electron micrograph (× 20000) of FIG. The black magnetic particle powder has a geometric standard deviation value of 1.42 and a BET specific surface area value of 10.2 m.2/ G, fluidity index 46, blackness L*The magnetic properties are 18.5, the carbon black desorption rate is 7.5%, and the magnetic properties are such that the coercive force value is 61 Oe, the saturation magnetization value at 10 KOe is 77.3 emu / g, and the residual magnetization value at 10 KOe is 7.1 emu. The coating amount of the organosilane compound produced from methyltriethoxysilane was 0.31% by weight in terms of Si. Also from the electron micrograph shown in FIG. 3, since almost no carbon black fine particle powder is observed, it can be seen that almost all of the carbon black fine particle powder is attached to the organosilane compound coating formed from methyltriethoxysilane. It was.
[0129]
<Production of black magnetic toner containing black magnetic particle powder>
400 g of the above black magnetic particle powder, 540 g of styrene-butyl acrylate-methyl methacrylate copolymer resin (molecular weight 130,000, styrene / butyl acrylate / methyl methacrylate = 82.0 / 16.5 / 1.5), 60 g of polypropylene wax (molecular weight) 3,000) and 15 g of the charge control agent were put into a Henschel mixer, and the mixture was stirred and mixed at a temperature of 60 ° C. for 15 minutes. The obtained mixed powder is melt-kneaded at 140 ° C. with a continuous biaxial kneader (T-1), and the obtained kneaded product is cooled, coarsely pulverized and finely pulverized in air, and then classified into black. A magnetic toner was obtained.
[0130]
The obtained black magnetic toner has an average particle size of 9.7 μm, a dispersibility of 5, a fluidity index of 73, a blackness of L*The value is 18.3 and the volume resistivity value is 1.0 × 1014Ω · cm, coercive force value of 60 Oe, saturation magnetization value at 10 KOe is 32.6 emu / g, residual magnetization value at 10 KOe is 4.3 emu / g, saturation magnetization value at 1 KOe is 25.9 emu / g, residual magnetization at 1 KOe The value was 3.5 emu / g.
[0131]
[Action]
The most important point in the present invention is that the magnetic iron oxide particle powder having an average particle diameter of 0.055 to 0.95 μm, and if necessary, aluminum hydroxide, aluminum oxide on the surface of the magnetic iron oxide particle powder, An organosilane compound produced from alkoxysilane is coated on the particle surface of any one of magnetic iron oxide particles coated with one or more selected from silicon hydroxide and silicon oxide. A black magnetic composite particle powder in which carbon black fine particle powder having an average particle size of 0.002 to 0.05 μm is adhered to the organosilane compound coating, and the total amount of the carbon black fine particle powder is magnetic iron oxide The black magnetic particle powder, which is 1 to 25 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the particle powder, has excellent fluidity and blackness, and is the surface of the particle. This is the fact that there are few carbon black fine particle powders to be detached. This is the fact that the black magnetic particle powder is excellent in dispersibility in the binder resin when the black magnetic toner is produced.
[0132]
Regarding the reason why the flowability of the black magnetic particle powder is excellent, the present inventor found that the carbon black fine particle powder that normally behaves as an aggregate due to the fine particles is the black magnetic particle powder according to the present invention. Is uniformly and densely attached to the surface of the magnetic iron oxide particle powder, so that the carbon black fine particle powder is present in a dispersed state close to the primary particles, and a large number of fine irregularities are present on the surface of the magnetic iron oxide particle. It is thought to be due to forming.
[0133]
As for the reason why the blackness of the black magnetic particle powder is excellent, the present inventor cancels the color of the core particle powder by the carbon black fine particle powder uniformly and densely attached to the particle surface of the magnetic iron oxide particle powder, This is thought to be due to the original color of the carbon black fine particle powder.
[0134]
As for the reason why there are few carbon black fine particle powders desorbed from the particle surface of the black magnetic particle powder, the present inventor explained that the metal element such as Si, Al, Fe, etc. contained in the inside or the surface of the magnetic iron oxide particle powder. Metallosiloxane bond (≡Si-OM) (where M is an iron-based black particle such as Si, Al, Fe, etc.) It is considered that the organosilane compound to which the carbon black fine particle powder is attached is firmly bonded to the particle surface of the magnetic iron oxide particle powder. .
[0135]
The reason for the excellent dispersibility of the black magnetic particle powder in the binder resin during the production of the magnetic toner is that the present inventor attributed that the carbon black fine particle powder desorbed from the particle surface of the black magnetic particle powder is small. In addition, the dispersion in the system is not hindered by the carbon black fine particle powder, and the carbon black fine particle powder adheres to the particle surface of the black magnetic particle powder, resulting in irregularities on the particle surface and suppressing contact between the particles. I think it will be done.
[0136]
The fact that the black magnetic toner according to the present invention obtained using the black magnetic particle powder is excellent in fluidity and blackness.
[0137]
Regarding the reason why the flowability of the black magnetic toner is excellent, the present inventor has found that the black magnetic particle powder in which the carbon black fine particle powder is uniform and present in a large amount is exposed on the surface of the black magnetic toner, and the This is thought to be due to the formation of fine irregularities.
[0138]
The reason why the black magnetic toner is excellent in blackness is that the present inventor believes that black magnetic particle powder having excellent blackness is blended in the black magnetic toner.
[0139]
【Example】
Next, examples and comparative examples are given.
[0140]
Magnetic iron oxide particles 1-4
Various magnetic iron oxide particle powders obtained by a known production method were prepared, and magnetic iron oxide particle powders that were deagglomerated were obtained in the same manner as in the above embodiment.
[0141]
Various characteristics of the magnetic iron oxide particle powder are shown in Table 1.
[0142]
[Table 1]
Figure 0003664216
[0143]
Magnetic iron oxide particles 5
A slurry containing octahedral magnetite particle powder was obtained in the same manner as in the above-described embodiment using 20 kg of octahedral magnetite particle powder in which the aggregation of magnetic iron oxide particles 1 was unraveled and 150 l of water. The pH value of the redispersed slurry containing the octahedral magnetite particle powder obtained was 4.0. Next, water was added to the slurry to adjust the slurry concentration to 98 g / l. 150 l of this slurry was heated to 60 ° C., and 2722 ml of 1.0 mol / l aluminum sulfate solution (corresponding to 1.0 wt% in terms of Al with respect to octahedral magnetite particle powder) was added to the slurry, After maintaining for 30 minutes, the pH value was adjusted to 7.5 using an aqueous sodium hydroxide solution. Subsequently, in this slurry, 254 g of No. 3 water glass (on the octahedral magnetite particles, SiO 22(Corresponding to 0.5% by weight in terms of conversion) and aging for 30 minutes, and then adjusting the pH value to 7.5 with acetic acid. This state was maintained for 30 minutes, followed by filtration, washing with water, drying and pulverization to obtain octahedral magnetite particle powder whose particle surface was coated with aluminum hydroxide and silicon oxide.
[0144]
The main production conditions at this time are shown in Table 2, and various properties of the obtained octahedral magnetite particle powder are shown in Table 3.
[0145]
[Table 2]
Figure 0003664216
[0146]
[Table 3]
Figure 0003664216
[0147]
Magnetic iron oxide particles 6-8
Surface-treated magnetic iron oxide particles were obtained in the same manner as the magnetic iron oxide particles 5 except that the types of magnetic iron oxide particles and the types and amounts of additives in the surface treatment step were varied.
[0148]
Table 2 shows the main treatment conditions at this time, and Table 3 shows various properties of the obtained magnetic iron oxide particles.
[0149]
Examples 1-8, Comparative Examples 1-5
Types of particles to be treated, presence / absence of alkoxysilane in the coating process with organosilane compound, type and addition amount, edge runner treatment conditions, type and addition amount of carbon black fine particle powder in the adhesion process of carbon black fine particle powder, depending on edge runner A black magnetic composite particle powder was obtained in the same manner as in the above embodiment except that the treatment conditions were changed. As for the black magnetic composite particle powder obtained in each of Examples 1 to 8, almost no carbon black fine particle powder was observed as a result of electron microscope observation. It was confirmed that it adhered to the resulting organosilane compound coating.
[0150]
Table 4 shows the characteristics of the carbon black fine particles A to C used.
[0151]
[Table 4]
Figure 0003664216
[0152]
Table 5 shows the main treatment conditions at this time, and Table 6 shows the characteristics of the obtained black magnetic composite particle powder.
[0153]
Comparative Example 1 is a treated particle powder obtained by mixing and stirring spherical magnetite particle powder and carbon black fine particle powder with an edge runner without coating with alkoxysilane. An electron micrograph (× 20000) of this treated particle powder is shown in FIG. As shown in the electron micrograph of FIG. 4, it was confirmed that the carbon black fine particle powder was not attached to the particle surface of the spherical magnetite particle powder, and both particle powders were mixed apart.
[0154]
[Table 5]
Figure 0003664216
[0155]
[Table 6]
Figure 0003664216
[0156]
<Manufacture of black magnetic toner>
Examples 9-16 and Comparative Examples 6-14
Black magnetic composite particle powder of Examples 1 to 8, magnetic iron oxide particle powder of core particles 1 to 4, mixed powder of magnetic iron oxide particle powder and carbon black fine particle powder of Comparative Example 1, and black of Comparative Examples 2 to 5 Using the magnetic particle powder, a black magnetic toner was obtained in the same manner as in the above embodiment.
[0157]
Tables 7 and 8 show the main production conditions and various characteristics at this time.
[0158]
[Table 7]
Figure 0003664216
[0159]
[Table 8]
Figure 0003664216
[0160]
【The invention's effect】
Since the black magnetic particle powder according to the present invention is excellent in fluidity and blackness, and has a low dispersibility in the binder resin due to a small amount of carbon black fine particle powder that is detached from the particle surface. It is suitable as a black magnetic particle powder for high-quality and high-speed black magnetic toner.
[0161]
Moreover, since the black magnetic particle powder according to the present invention is excellent in dispersibility, it is easy to handle and excellent in workability, and is industrially preferable.
[0162]
The black magnetic toner using the black magnetic particle powder having excellent fluidity and blackness is also excellent in fluidity and blackness. It is preferable as a toner.
[0163]
In addition, the black magnetic toner according to the present invention is separated and independently present in the black magnetic particle powder exposed on the surface of the magnetic toner particle due to the excellent dispersibility of the black magnetic particle powder. Therefore, there is no decrease in the volume resistivity due to the presence of the carbon black fine particle powder, and it is suitable as a high resistance or insulating magnetic toner.
[0164]
[Brief description of the drawings]
[0165]
FIG. 1 is an electron micrograph (× 20000) showing the particle structure of spherical magnetite particle powder used in an embodiment of the invention.
[0166]
FIG. 2 is an electron micrograph (× 20000) showing the particle structure of the carbon black fine particle powder used in the embodiment of the invention.
[0167]
FIG. 3 is an electron micrograph (× 20000) showing the particle structure of the black magnetic particle powder obtained in the embodiment of the invention.
[0168]
FIG. 4 is an electron micrograph (× 20000) showing the particle structure of a mixed powder of spherical magnetite particle powder and carbon black fine particle powder shown for comparison.

Claims (3)

平均粒子径0.055〜0.95μmの磁性酸化鉄粒子粉末の粒子表面に化1に示されるアルコキシシランから生成するオルガノシラン化合物が被覆されており、該オルガノシラン化合物被覆に平均粒子径0.002〜0.05μmのカーボンブラック微粒子粉末が付着している黒色磁性複合粒子粉末であって、上記カーボンブラック微粒子粉末の付着量が前記磁性酸化鉄粒子粉末100重量部に対し1〜25重量部であることを特徴とする黒色磁性トナー用黒色磁性粒子粉末。
<化1>
SiX 4−a
R:−C ,−(CH CHCH ,−n−C 2m+1
X:−OCH ,−OC
m:1〜18の整数
a:0〜3の整数
The surface of the magnetic iron oxide particles having an average particle size of 0.055 to 0.95 μm is coated with an organosilane compound generated from the alkoxysilane shown in Chemical Formula 1 , and the organosilane compound coating has an average particle size of 0.00. Black magnetic composite particle powder to which carbon black fine particle powder of 002 to 0.05 μm is adhered, and the amount of carbon black fine particle powder adhered is 1 to 25 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the magnetic iron oxide particle powder. A black magnetic particle powder for black magnetic toner, wherein
<Chemical formula 1>
R a SiX 4-a
R: -C 6 H 5, - (CH 3) 2 CHCH 2, -n-C m H 2m + 1
X: -OCH 3, -OC 2 H 5
m: an integer from 1 to 18
a: integer from 0 to 3
平均粒子径0.055〜0.95μmの磁性酸化鉄粒子粉末の粒子表面に下層としてアルミニウムの水酸化物、アルミニウムの酸化物、ケイ素の水酸化物及びケイ素の酸化物から選ばれた1種又は2種以上が被覆され、上層として化2に示されるアルコキシシランから生成するオルガノシラン化合物が被覆されており、該オルガノシラン化合物被覆に平均粒子径0.002〜0.05μmのカーボンブラック微粒子粉末が付着している黒色磁性複合粒子粉末であって、上記カーボンブラック微粒子粉末の付着量が前記磁性酸化鉄粒子粉末100重量部に対し1〜25重量部であることを特徴とする黒色磁性トナー用黒色磁性粒子粉末。
<化2>
SiX 4−a
R:−C ,−(CH CHCH ,−n−C 2m+1
X:−OCH ,−OC
m:1〜18の整数
a:0〜3の整数
One kind selected from aluminum hydroxide, aluminum oxide, silicon hydroxide and silicon oxide as a lower layer on the particle surface of magnetic iron oxide particles having an average particle size of 0.055 to 0.95 μm or Two or more types are coated, and an organosilane compound generated from an alkoxysilane shown in Chemical Formula 2 is coated as an upper layer, and carbon black fine particle powder having an average particle size of 0.002 to 0.05 μm is coated on the organosilane compound coating. Black magnetic composite particle powder adhering, wherein the carbon black fine particle powder is attached in an amount of 1 to 25 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the magnetic iron oxide particle powder. Magnetic particle powder.
<Chemical formula 2>
R a SiX 4-a
R: -C 6 H 5, - (CH 3) 2 CHCH 2, -n-C m H 2m + 1
X: -OCH 3, -OC 2 H 5
m: an integer from 1 to 18
a: integer from 0 to 3
請求項1又は請求項2記載の黒色磁性粒子粉末を用いた黒色磁性トナー。  A black magnetic toner using the black magnetic particle powder according to claim 1.
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