JP6814750B2 - 磁性トナー - Google Patents
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Description
ε酸化鉄の一部を鉄以外の金属元素で置換した置換型ε酸化鉄粒子を含む磁性体であって、以下の条件のうち少なくともいずれかを満たす、磁性体である。
(条件1)磁性体の分散液の波長450nmのときのモル吸光係数が770dm3mol-1cm-1未満である。
(条件2)磁性体の分散液の波長500nmのときのモル吸光係数が430dm3mol-1cm-1未満である。
分散液の波長450nmのときのモル吸光係数が400dm3mol-1cm-1以下である。
分散液の波長500nmのときのモル吸光係数が250dm3mol-1cm-1以下である。
前記金属元素は、アルミニウム、ガリウム及びインジウムの少なくともいずれかである。
一成分現像方式の磁性トナー用途の磁性体である。
本発明にて用いる置換型ε酸化鉄粒子は、ε酸化鉄の一部(鉄元素)を鉄以外の金属元素で置換したものであれば特に限定はないが、後述の実施例の項目で示すように、置換に使用する金属元素は、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)及びインジウム(In)の少なくともいずれか一種であるのが好ましい。置換量としては、ε−MxFe2−xO3とした場合(Mはアルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)及びインジウム(In)のいずれか)、0<x<2、好ましくは0.25<x<2、より好ましくは0.5<x<2である。この範囲とすることで、より透明性の高いものとすることが出来るので好ましい。
本発明において、混合溶媒とビヒクルについて説明する。
本発明において用いる混合溶媒は、後述の実施例で示すように、トルエンとメチルエチルケトンの混合溶液である。
そして、本発明において用いるビヒクルは、同じく後述の実施例が示すように、アセチルアセトン、ステアリン酸n−ブチル、シクロヘキサンの混合溶液に対してウレタン樹脂、塩化ビニル樹脂を溶解したものである。
本実施形態においては、上記の混合溶媒とビヒクルとの混合溶液に対し、上記の置換型ε酸化鉄粒子を分散させ、コロイド(分散液、分散体)とする。
本発明において置換型ε酸化鉄粒子のコロイドを作製する際の手法としては、振盪式の撹拌装置を用い、置換型ε酸化鉄粒子を所定の溶媒に分散させてコロイドを得る。一例を挙げると、遠沈管等の容器内へ、置換型ε酸化鉄粒子、混合溶媒、ビヒクル、混合用ボール(例えば、0.3mmφのジルコニアボール)を装填する。そして、当該容器を振盪数100〜3000回/min、振幅1〜10mm、0.5〜10時間、振盪させることで、上記のコロイドが得られる。
詳しくは後述するが、紫外可視吸光スペクトルにおいては出来るだけモル吸光係数が低い値である方が透明性の高いものであることはいえるので、可能な限り低い値を示す方が好ましい。具体的には、置換型ε酸化鉄粒子を含む磁性体の分散液の波長450nmのときのモル吸光係数が770dm3mol-1cm-1未満であるのが好ましく、400dm3mol-1cm-1以下であるのがより好ましく、360dm3mol-1cm-1以下であるのが更に好ましい。
(1)Al置換型ε酸化鉄粒子の調製
Al置換タイプのε−Fe2O3結晶粒子(ε−Al0.66Fe1.34O3)を、以下のように調製した。
5Lビーカーに純水3524mLを入れ、硝酸鉄(III)9水和物346.7gと、硝酸アルミニウム(III)9水和物185.4gを添加して撹拌し溶解させた。当該溶液を撹拌しながら、濃度25%アンモニア水溶液363.6mLを添加し、30分間攪拌した。さらに撹拌を継続しながら、混合液にテトラエトキシシラン(TEOS)395.4mLを滴下し、20時間攪拌した。
得られた混合液をろ過し、沈殿物を純水で洗浄した後に乾燥し、乳鉢で粉砕し粉砕粉とした。得られた粉砕粉は炉内で、大気雰囲気下、1100℃、4時間の熱処理を施し熱処理粉とした。
得られた熱処理粉を乳鉢で解粒処理したのち、0.8モル/Lの水酸化ナトリウム(NaOH)水溶液に添加した。そして、液温65℃で24時間攪拌することにより、熱処理粉からシリコン酸化物を除去した。次いで、遠心分離処理してシリコン酸化物が除去された熱処理粉を沈殿させ、上澄み液を廃棄した後、純水を追加して洗浄し、再度遠心分離処理を行った。
洗浄された沈殿物をろ過、回収した後に乾燥して、Al置換型ε酸化鉄粒子を得た。
その結果、Al置換型ε酸化鉄粒子試料の飽和磁化は17.3emu/gであり、得られたAl置換型ε酸化鉄粒子試料が磁性体であることを確認した。
ε−Al0.66Fe1.34O3ナノ微粒子粉末10mgを、混合溶媒(トルエン:メチルエチルケトン=1:1)1.4mlと、ビヒクル(アセチルアセトン0.25gと、ステアリン酸n−ブチル0.25g、シクロヘキサン97.9mLとの混合溶媒へ、ウレタン樹脂(東洋紡社製UR−8200)34.9gと、塩化ビニル樹脂(日本ゼオン社製MR−555)15.8gとを溶解したもの)0.5mLと、0.3mmφのジルコニアボール20gとを、50mLの遠沈管に装填した。
そして、当該遠沈管を振盪機に設置し、振盪数2000回/min、振幅3mm、4時間の振盪撹拌を実施して、Al置換型ε酸化鉄粒子を混合溶媒中へ分散させ、Al置換型ε酸化鉄粒子分散液(コロイド)を得た。
最終的に、混合溶媒(トルエン:メチルエチルケトン=1:1)を加えて濃度を調整し、0.02mol/Lのε酸化鉄粒子分散液(コロイド)の紫外可視吸光スペクトルを得るべく分光測定にかけた。なお、分光測定においては、当該コロイドを石英セルに充填し、日本分光製のJASCO V−670を用いて測定を行った。
Al置換型ε酸化鉄粒子として、アルミニウムと鉄の添加量を調整することで、ε-Al0.66Fe1.34O3に変えてε-Al0.48Fe1.52O3とした以外は実施例1−1を繰り返した。得られたコロイド液を分光測定に付して得られたスペクトル図を図1に併せて示す。
Al置換型ε酸化鉄粒子として、アルミニウムと鉄の添加量を調整することで、ε-Al0.66Fe1.34O3に変えてε-Al0.75Fe1.25O3とした以外は実施例1−1を繰り返した。得られたコロイド液を分光測定に付して得られたスペクトル図を図1に併せて示す。
(1)Ga置換型ε酸化鉄粒子の調製
Ga置換タイプのε−Fe2O3結晶粒子(ε−Ga0.67Fe1.33O3)を、以下のように調製した。
5Lビーカーに純水1988mLを入れ、硝酸鉄(III)9水和物174.5gと、硝酸ガリウム(III)8水和物102.6gを添加して撹拌し溶解させた。溶液を撹拌しながら、濃度25%アンモニア水溶液199.1mLを添加し、30分間攪拌した。さらに撹拌を継続しながら、混合液にテトラエトキシシラン(TEOS)225.5mLを滴下し、20時間攪拌した。
得られた混合液をろ過し、沈殿物を純水で洗浄した後に乾燥し、乳鉢で粉砕し粉砕粉とした。得られた粉砕粉は炉内で、大気雰囲気下、1150℃、6時間の熱処理を施し熱処理粉とした。
得られた熱処理粉を乳鉢で解粒処理したのち、0.4モル/Lの水酸化ナトリウム(NaOH)水溶液に添加した。そして、液温65℃で24時間攪拌することにより、熱処理粉からシリコン酸化物を除去した。次いで、遠心分離処理してシリコン酸化物が除去された熱処理粉を沈殿させ、上澄み液を廃棄した後、純水を追加して洗浄し、再度遠心分離処理を行った。
洗浄された沈殿物をろ過、回収した後に乾燥して、Ga置換型ε酸化鉄粒子を得た。
その結果、Ga置換型ε酸化鉄粒子試料の飽和磁化は17.0emu/gであり、得られたGa置換型ε酸化鉄粒子試料が磁性体であることを確認した。
実施例1と同様の手法でGa置換型ε酸化鉄粒子のコロイドの調製を行い、紫外可視吸光スペクトルを得るべく分光測定にかけた。
Ga置換型ε酸化鉄粒子として、ガリウムと鉄の添加量を調整することで、ε−Ga0.67Fe1.33O3に代えてε−Ga0.29Fe1.71O3とした以外は実施例2−1を繰り返した。得られたコロイド液を分光測定に付して得られたスペクトル図を図2に併せて示す。
Ga置換型ε酸化鉄粒子として、ガリウムと鉄の添加量を調整することで、ε−Ga0.67Fe1.33O3に代えてε−Ga0.94Fe1.06O3とした以外は実施例2−1を繰り返した。得られたコロイド液を分光測定に付して得られたスペクトル図を図2に併せて示す。
本比較例においては、本発明者が開示するε酸化鉄粒子(無置換)の製法に係る特開2014−224027号公報に記載の手法を採用した。
1L三角フラスコに、純水420mLと平均粒径6nmの酸化水酸化鉄(III)(β−FeO(OH))ナノ微粒子のゾル8.0gを入れ、均一溶液となるまで撹拌した。ここに、25%アンモニア(NH3)水溶液19.2mLを1〜2滴/secで滴下し、50℃のオイルバス(又は水浴中)で30分攪拌した。さらにこの溶液に、テトラエトキシシラン(Si(OC2H5)4)24mLを2〜3滴/secで滴下した。50℃で20時間攪拌した後、室温まで放冷し、硫酸アンモニウム((NH4)2SO4)20gを加えて沈殿を析出させた。
実施例1と同様の手法でε酸化鉄粒子(無置換)のコロイドの調製を行い、紫外可視吸光スペクトルを得るべく分光測定にかけた。
以下、各実施例及び比較例について検証を行った。
実施例1−1〜1−3及び比較例にて得られた紫外可視吸収スペクトル(縦軸:モル吸光係数、横軸:波長)を図1に示し、実施例2−1〜2−3及び比較例にて得られた紫外可視吸収スペクトル(縦軸:モル吸光係数、横軸:波長)を図2に示す。図1及び2が示すように、比較例(ε−Fe2O3)に比べて、各実施例のように置換型ε酸化鉄粒子のコロイドだと、光の吸収が相当抑えられているため、呈色は非常に抑えられ、極めて透明に近かった。
上述の内容を鑑みると、分散液の波長450nmのときのモル吸光係数が774dm3mol-1cm-1未満、さらには770dm3mol-1cm-1以下(好ましくは未満)であるのが好ましく、400dm3mol-1cm-1以下であるのがより好ましく、360dm3mol-1cm-1以下であるのが更に好ましい。
それを鑑みると、分散液の波長500nmのときのモル吸光係数が430dm3mol-1cm-1以下(好ましくは未満)、さらには427dm3mol-1cm-1未満であるのが好ましく、250dm3mol-1cm-1以下であるのがより好ましく、210dm3mol-1cm-1以下であるのが更に好ましい。
それを鑑みると、分散液の波長400nmのときのモル吸光係数が1500dm3mol-1cm-1以下(好ましくは未満)、また1250dm3mol-1cm-1以下(好ましくは未満)、1000dm3mol-1cm-1以下(好ましくは未満)であるのが更に好ましい。
以上の結果、各実施例においては、比較例に比べ、褐色の呈色が抑えられていることが明らかとなった。その結果、各実施例は、一成分現像方式の磁性トナーとして適用可能であることがわかった。
Claims (4)
- ε酸化鉄の一部を鉄以外の金属元素で置換した置換型ε酸化鉄粒子を含む磁性体であって、以下の条件のうち少なくともいずれかを満たす磁性体における前記置換型ε酸化鉄粒子と結着樹脂とを含有する、磁性トナー。
(条件1)磁性体の分散液の波長450nmのときのモル吸光係数が770dm3mol-1cm-1未満である。
(条件2)磁性体の分散液の波長500nmのときのモル吸光係数が430dm3mol-1cm-1未満である。 - 前記磁性体の分散液の波長450nmのときのモル吸光係数が400dm3mol-1cm-1以下である、請求項1に記載の磁性トナー。
- 前記磁性体の分散液の波長500nmのときのモル吸光係数が250dm3mol-1cm-1以下である、請求項1又は2に記載の磁性トナー。
- 前記金属元素は、アルミニウム、ガリウム及びインジウムの少なくともいずれかである、請求項1〜3のいずれかに記載の磁性トナー。
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