JPS6323132B2 - - Google Patents

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JPS6323132B2
JPS6323132B2 JP61096290A JP9629086A JPS6323132B2 JP S6323132 B2 JPS6323132 B2 JP S6323132B2 JP 61096290 A JP61096290 A JP 61096290A JP 9629086 A JP9629086 A JP 9629086A JP S6323132 B2 JPS6323132 B2 JP S6323132B2
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JP
Japan
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mol
particle size
powder
oxide
ferrite
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Application number
JP61096290A
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Japanese (ja)
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JPS61291421A (en
Inventor
Motohiko Makino
Kenji Imamura
Yoshinori Kurosawa
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Canon Inc
TDK Corp
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Canon Inc
TDK Corp
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Publication date
Application filed by Canon Inc, TDK Corp filed Critical Canon Inc
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Publication of JPS61291421A publication Critical patent/JPS61291421A/en
Publication of JPS6323132B2 publication Critical patent/JPS6323132B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は、転写可能な電子写真磁性トナー用フ
エライト粉体の製造方法に関する。 電子写真における現像方式としては、種々の方
式があるが、カーボンと樹脂との混合体からなる
粉体をトナーとし、これを鉄粉キヤリアで形成し
た磁気ブラシを通して、電子写真感光体上へ移動
させる、いわゆる二成分方式が現在の主流であ
る。しかし、最近に至り、カーボンの代りにトナ
ー中に磁性粉を混入させ、トナー自体に磁性を賦
与し、キヤリアを用いずに行う、一成分方式と称
する方法の開発研究が急速に行われ始め、一部製
品化されるに至つている。これは、一成分方式に
おいては、現像の動作が簡単でそのため無調整化
しやすく、また、キヤリア交換が不要であるので
トナーの追加供給だけをすればよく、しかも現像
ユニツトが簡素であるという点から、メンテナン
スに要する労力が大幅に削減できるとともに、装
置が簡素となり、装置の軽量化、低コスト化がで
きるからである。 一般に、これような一成分方式における磁性ト
ナー用の磁性粉には次のような諸特性が要求され
る。 (i) 103Oe程度の磁場における磁束密度ができる
だけ高いこと。例えば1000Oeの外部磁場にお
いて、40emu/g程度以上の最大磁化力σmを
有することが必要である。磁気ブラシとしての
穂の高さを高くするためである。 (ii) (i)と同時に保磁力が高いこと。例えば
1000Oeの外部磁場において、150〜500Oe程度
の保磁力Hcを有することが必要である。トナ
ーの搬送性、流動性、凝集性の点で良好な特性
をうるためである。従つて、B−H積として
は、σm×H値で0.6×104程度以上の値が必要
である。 (iii) 電気抵抗が適当な値をもつこと。粉体の電気
抵抗率としては102〜107Ω・cmが適当である。 (iv) 実用に耐える黒さをもつこと。磁性トナー中
には、着色剤を含有させることもできるが、粉
体それ自身が黒色を有し、着色剤は使用しない
方が好ましい。 (v) 耐熱性が高いこと。色調、特に黒さおよび電
磁気的特性が0〜150℃程度の温度範囲内で充
分安定であることが必要である。 (vi) 吸湿性が小さく、耐湿性が良いこと。吸湿性
が大きいとトナーの静電特性に重大な変化を与
えるからである。 (vii) 樹脂との混合性がよいこと。通常トナーの粒
径は数10μm以下であり、トナー中の微視的混
合度がトナーの特性にとつて重要となる。この
ためには1μm以下の微小粒径で、かつ粒度分
布がシヤープであり、しかも製造ロツト間で粒
度が安定していることが必要である。 (viii) 混合する樹脂の静電特性を著るしく悪化させ
たり、樹脂を変質させたり、またこれらを経時
的に変化させないこと。 一方、従来このような磁性トナー用磁性粉とし
ては、例えば特開昭50−45639号公報等における
ように、マグネタイト、フエライト、強磁性を示
す合金、Mn−Cu−Al等の強磁性を示さないが熱
処理を施すことによつて強磁性を示すようになる
合金、二酸化クロム等を用いることが提案されて
いる。しかし、磁性トナー用としては微粉としな
ければならないが、そのとき合金類は不安定性を
有し、また製造コストが高く、一方二酸化クロム
はその毒性のため、両者共実用上使用できない。
フエライトは、種々の特許、文献等においてその
使用が提案されているが、この提案は示唆にとど
まり、特定の成分および組成を有する具体的フエ
ライトを実際に磁性トナーに適用した例はない。
マグネタイトとしては、鉄黒と称され顔料として
汎用されている水溶液反応の沈澱物として得られ
るマグネタイト(以下、水溶液法によるマグネタ
イトと称する)を磁性トナーに適用した例が、
種々の特許、文献等に記載されており、また実用
化もなされている。このようなマグネタイトは、
上記(i)〜(iii)の要求される電気的、磁気的特性は使
用に耐えうるだけの満足すべき値を示し、(iv)の色
調の点では申し分ないものであるが、上記(i)〜(iii)
の磁気的、電気的特性を充分な精度で制御して製
造することが困難であり、製造毎にその特性が異
なることがあり、また、上記(v)〜(viii)の耐熱性、耐
湿性、樹脂との混合性、樹脂に対する悪影響がな
いこと等の諸要求については問題があり、また製
造毎にこれらの特性も変動することがあるという
欠点を有している。これは水溶液法のマグネタイ
トでは、本質的に要求特性を満足することが難し
く、また製造ロツト毎の製造条件の変動要素が多
く、得られた粉体の電気的、磁気的特性、耐熱
性、耐湿性、粒径、粒度分布、含有不純物等が大
きく変動しうるからである。このため、これらの
欠点に帰因し、マグネタイトをトナーに適用した
ときに、トナー使用上の限界が種々生じ、また複
写に際しトラブルが生じることになる。この他、
水溶液法のマグネタイトでは、アルカリ類を多量
に使用するため、その洗浄が難しく、また、洗浄
後の汚水処理にも労力を要し、粉体製造のコスト
が上昇するという製造上の欠点も存在する。 なお、上記マグネタイトと同様な方法によつて
製造されるマグヘマイト、あるいはこれらにコバ
ルトを添加して、その磁気的特性を変えたもの等
についても研究が行われている。しかし、これら
も上記マグネタイトと全く同様な欠点を有してい
る。 本発明は、これら従来の電子写真磁性トナー用
磁性粉の欠点を一挙に解決し、上記(i)〜(viii)の要求
特性を全て満足する高性能磁性トナー用磁性粉を
効率よく安定に製造しうる製造方法を提供するこ
とを目的とする。 本発明者らは、このような目的につき種々検討
を行つた結果、特定の成分および組成を有する鉄
過剰型スピネル型構造フエライトが、上記目的を
達成する高性能磁性トナー用磁性粉であることを
見出し発明をなすに至つたものである。 本発明の製造法における第1の工程は、出発原
料の配合である。出発原料としては、通常、99.9
〜51モル%のFe2O3と、計0.1〜49モル%のMO
(Mは前記と同じ)の1種または2種以上を用い
る。この場合、Fe2O3のかわりにFe2O3に換算し
た99.9〜51モル%になるような量のFe、FeOおよ
びFe2O3の1種または2種以上を用いることがで
きる。また、MOの代りにMの他の酸化物や加熱
によつてMOとなりうる化合物、例えば炭酸塩、
シユウ酸塩、塩化物等を用いることもできる。こ
れら適切な成分比とされた出発原料は、配合され
る。配合法としては、湿式配合することが好まし
く、湿式配合としては通常の方法を用いればよ
い。一般には湿式ボールミルを用いて数時間、例
えば5時間程度配合する。この湿式配合により、
原料の混合度が増し、組成のバラツキ、特性のム
ラ等の性能劣化の原因がなくなり、磁性粉の品質
および安定度が向上する。この後、スラリー状態
から次の顆粒化工程に進むが、場合によつては顆
粒化工程前に予め乾燥を行い、水分含有量を10%
以下としておいてもよい。なお、用いる出発原料
によつては、この後1000℃以下の温度例えば800
〜1000℃で1〜3時間で仮焼成し、焼成後数10μ
m程度以下の粒度に粉砕しておいてもよい。 第2の工程は顆粒化である。この顆粒化によつ
て配合物を20〜30メツシユアンダーの顆粒とす
る。顆粒化としては上記乾燥後の配合物を篩を通
過させることによつてもよく、また、湿式配合後
のスラリーをスプレードライヤーを用いることに
よつて行つてもよい。 第3の工程は顆粒の焼成である。焼結における
加熱は1000℃以上の適切な温度で行う。この場
合、本発明のフエライト粉体は鉄過剰フエライト
であるので、焼成雰囲気の酸素分圧を適度に下げ
て(通常、酸素含有量5容量%以下)焼結し、焼
結完了後冷却する。冷却としては急激に行つた方
が良いが、比較的緩やかに冷却する時には、常温
付近に下がるまでは焼結時の酸素分圧を保つか、
より好ましくは酸素分圧をそれより下げて冷却を
行うことが好ましく、これにより上述の化学量論
理組成を得る。 好ましい焼成条件としては以下のようなものが
ある。まず、空気中で加熱を開始する。昇温速度
は2〜300℃/hr程度とすることが好ましい。800
〜900℃に炉温度が上昇したとき、雰囲気中の酸
素含有量を5容量%以下、より好ましくは3容量
%以下に下げる。このような雰囲気中で、最高温
度1450℃まで、通常1300〜1400℃で3〜5時間焼
結する。次いで、加熱を止め、例えば300℃/hr
以上の冷却速度で冷却する。冷却開始時には酸素
分圧を0.5容量%以下とすることが好ましい。こ
の分圧で冷却を進行させてもよいが、さらに、炉
温度が1100℃程度となつたときには、雰囲気中の
酸素含有量を例えば0.1重量%以下に下げること
により好ましい結果を得る。温度が100℃以下と
なつたとき焼成体を炉から取り出し焼成は完了す
る。 第4の工程は焼成体の機械的粉砕である。これ
により1μm以下、通常0.2〜0.8μmの平均粒径を
有する本発明のフエライト粉体が得られる。機械
的粉砕としては種々の方法が可能であるが、最も
好ましいものは以下の手順で行う場合である。先
ず、平均粒径を150メツシユアンダー以下に中粉
砕する。この中粉砕には、バイブレーシヨンミル
やアトマイザーを用いればよい。また、この中粉
砕に先立ち、ジヨークラツシヤーやスタンプミル
を用いて、焼成体を20メツシユアンダー以下の上
記顆粒粒径程度に粗粉砕しておくと効率が良い。
次に、中粉砕された粉体を微粉砕する。 微粉砕としては、湿式法で行うことが好まし
く、例えば湿式アトライター等を用いる。この場
合、スラリー濃度は約50%以下とし、10〜100時
間粉砕することによつて0.2〜0.8μmの平均粒径
の粉体が得られる。この粉体を、100℃以下の温
度で乾燥して、水分含量を好ましくは、0.7%以
下にした後、アトマイザー等を用いて一次粒子に
解砕して本発明のフエライト粉体が得られる。 このようにして得られるフエライト粉体はいず
れも、X線回折の結果スピネル構造を有すること
が確認され、化学分析の結果、Feの一部は二価
として存在し、しかも後述の化学量論組成に対し
偏差も非常に小さいことが確認されている。そし
て、きわめて高性能の磁性トナー用磁性粉として
の特性を有するものである。 つぎに、本発明により製造される磁性トナー用
フエライト粉末について説明する。 本発明により製造される磁性トナー用フエライ
ト粉体は、Fe2O3に換算して99.9〜51モル%の酸
化鉄と、MO(MはMn、Ni、Co、Mg、Cu、Zn
またはCdを表わす)に換算して0.1〜49モル%の
酸化マンガン、酸化ニツケル、酸化コバルト、酸
化マグネシウム、酸化銅、酸化亜鉛または酸化カ
ドミウムのうちの少なくとも1種とからなるスピ
ネル型構造を有する鉄過剰型フエライト粉体であ
る。このように定義されるスピネル型構造を有す
るフエライトの組成は、 (M′O)x(FeO)1-xFe2O3〔ここに、xは0.02〜
0.980であり、M′Oは総計1モルの1種〜6種の
上記MOを表わす〕の化学量論組成とほぼ等し
く、化学量論からの偏差は殆んどないものであ
る。なお、本発明のフエライト粉体中には、不純
物としてAl2O3、Ca2O3、Cr2O3、V2O5、CeO2
SnO2、TiO2等を1.0重量%以下の範囲で含んでい
てもよい。また、粉体中には、製造工程中に所望
により添加する表面改質剤等が混入していてもよ
い。 このような組成のフエライト粒子は、前述のよ
うに、いわゆる乾式法による焼成によつてスピネ
ル構造が付与されている。 本発明により製造されるフエライト粉体の平均
粒径は1μm程度以下のものであり、0.2〜0.80μm
程度であることが好ましい。また、粒度分布はシ
ヤープなものであることがよい。 このような本発明により製造されるフエライト
粉体は、上記(i)〜(viii)の磁性トナー用粉体に要求さ
れる諸特性を全て満足し、従来のものと比べ総合
的に高性能のものである。 すなわち、磁性トナーとして使用しうる高い最
大磁力σmと保磁力Hcとを有し、B−H積値も
大きく、電気抵抗率も105〜107Ω・cmの満足すべ
き値を有し、しかもこれらの電気的、磁気的特性
も、上述の水溶液法のマグネタイトのように、製
造毎に変動することもなく、またその特性値を厳
密な精度で制御して製造することができる。さら
には、色調も、明度すなわち反射率が低く、かつ
反射率もスペクトルに対して差が少なく、それ自
身黒色ないしそれに近い色を有し、トナーとして
適用するについて、着色剤の使用は不要か、ない
しは少量ですみ、この結果上記(i)〜(iv)の諸特性を
満足している。これらに加えて、本発明のフエラ
イト粉体は、上記(v)〜(viii)の諸特性において、従来
の磁性粉に対して格段と高い性能を発揮するとい
う大きな特長を有する。 まず上記(v)の耐熱性についていえば、本発明に
より製造されるフエライト粉体は、180℃程度以
下の加熱後も、電気的、磁気的特性および色調の
変化は殆んどなく、磁性トナー用磁性粉として好
適である。この180℃程度以下の加熱後の電気的、
磁気的特性および色調の劣化の度合は、従来の水
溶液法のマグネタイトと比較して、数分の1〜数
10分の1に格段と減少している。なお、一般に、
粉体の平均粒径を大きくし、その比表面積を小さ
くすれば、その活性度は減少し、耐熱性も向上す
る。そして、水溶液法のマグネタイトであつて
も、その平均粒径を、本発明により製造されるフ
エライトの粒径の数倍以上のものとすれば、同程
度の耐熱性を得ることもあるが、そのとき粒度が
大となるため、樹脂との混合度および親和性さら
には耐湿性が格段と減少し使用には耐えない。こ
のような観点からして、本発明により製造される
フエライト粉体の耐熱性は、従来のものに比して
格段と向上しており、また製造毎の耐熱性の変動
も少ない。次に上記(vi)の耐湿性についても、従来
のもの、特にマグネタイトに比し水分の吸着量お
よび吸着速度が小さく、トナー用として好適であ
る。また、この吸水性についても、従来のものに
比し、製造毎の値の変動が少ない。さらに、上記
(vii)の樹脂との混合性も良好である。これは本発明
のフエライト粉体が、1μm以下の平均粒径にお
いて、粒度が安定しており、またその制御が確実
かつ容易に行いうることによる。また磁性トナー
においては、樹脂と磁性粉との親和力が大きいこ
とも必要であるが、本発明により製造されるフエ
ライト粉体はその表面状態が安定しているため、
樹脂との親和力が大きく、かつ一定であり、この
ためさらに上記(viii)に関連して樹脂の静電特性に影
響をおよぼさないという利点を有する。このた
め、従来の磁性粉で必要とされていた表面改質剤
の使用も、必要ないかないしは微量の使用です
む。最後に、上記(viii)の樹脂に対する悪影響につい
ては、本発明により製造されるフエライト粉体は
非常に安定した中性を示すので、問題がない。従
つて従来の水溶液法のマグネタイトのように、そ
の製造上アルカリを必然的に含有し、その結果樹
脂に悪影響を及ぼし、またそのアルカリ洗浄に労
力を要し、その製造コストを上昇させ、また製造
毎にアルカリ含有量が変動して、結果として、ト
ナーの静電特性に変動を与えるという欠点はな
い。 なお、Fe2O3換算値にて、酸化鉄量が99.9モル
%をこえると、上記マグネタイトと同じ欠点が生
じる。また51モル%未満となると、黒色度が臨界
的に低下して、単独で使用したとき、実用に供せ
られる磁性トナーとして使用できない。 以上詳述したように、本発明により製造される
フエライト粉体は総合的に従来の磁性粉に比して
きわめて高い性能を有するものである。 上述の本発明により製造されるフエライト粉体
の中でも特に好ましいものとしては、上記M′O
としてCoO、MnO、ZnOおよびNiOのうち少く
とも1種を必須成分として含み、さらに場合によ
つてCuO、MgO、CdOの1〜3種を含む組成を
有するものを挙げることができる。また、酸化鉄
はFe2O3に換算して55〜99モル%、より好ましく
は60〜90モル%含有し、残部の45〜1モル%、よ
り好ましくは40〜10モル%をM′Oで構成するも
のが好ましい。この場合、上記化学量論組成にお
けるM′Oとしては、ZnO、CoO、NiO、MgOま
たはMnOの一元系ZnOとCoO、MnOとCoO、
NiOとZnO、NiOとCoO、MgOとZnO、CoOと
MgOまたはMnOとZnOの二元系、CoOとMnOと
ZnO、NiOとCoOとZnO、NiOとZnOとCuO、
MnOとZnOとCuOまたはCoOとZnOとMgOの三
元系、CoOとMnOとZnOとNiOの四元系等で構
成されるときには、より好ましい効果が実現す
る。このようなフエライト粉体においては、最大
磁化力σm、保磁力HcおよびB−H積値の磁気
的特性値がより高いものとなり、粉体の反射スペ
クトルはより平坦となり、通常トナー中に着色料
を混合する必要がなくなるからである。 これらの中でも最も好ましいものとしては以下
〜として示されるものを挙げることができ
る。なお、下記〜の組成は、上述のFe2O3
換算された酸化鉄とMOに換算されたMの酸化物
とのモル比で表わしている。 (M(1)O)a(Fe2O31-a (ここに、M(1)はMn、Zn、Ni、CoまたはMgを
表わし、Mn、Zn、NiまたはCo、特にMn、Znま
たはNiであるときがより好ましい。また、aは
0.01〜0.4、より好ましくは0.1〜0.3である。) (M(2)O)b(ZnO)c(Fe2O31-b-c (ここに、M(2)はMn、Ni、CoまたはMgを表わ
し、Mn、NiまたはCoであるときがより好まし
い。b+cは0.01〜0.45、より好ましくは0.1〜
0.45であり、bは0.005〜0.445であり、cは0.05
〜0.35、より好ましくは0.1〜0.3である。) (M(3)O)d(CoO)e(Fe2O31-d-e (ここに、M(3)はMn、NiまたはMgを表わし、
MnまたはNiであるときがより好ましい。d+e
は0.01〜0.45、より好ましくは0.1〜0.45であり、
dは0.005〜0.445であり、eは0.005〜0.2であ
る。) (M(4)O)f(CoO)g(ZnO)h(Fe2O31-f-g-h (ここに、M(4)はMn、NiまたはMgを表わし、
MnまたはNi、特にNiであることがより好まし
い。f+g+hは0.01〜0.45、より好ましくは0.1
〜0.45であり、fは0.003〜0.443であり、gは
0.003〜0.25であり、hは0.004〜0.4、より好まし
くは0.05〜0.3である。) 以下実施例により本発明をさらに詳細に説明す
る。 実施例 1 Mn3O4をMnOに換算して27.5モル%、CoOを
12.5モル%、Fe2O3を60モル%の割合で湿式ボー
ルミルを用いて5時間配合した。この配合スラリ
ーをスプレードライヤーを用いて顆粒とした。得
られた顆粒は20メツシユ以下であつた。次に、こ
の顆粒を炉に入れて焼成した。昇温速度は200
℃/hr、焼結温度は1350℃で3時間、冷却速度
300℃/hrとした。また、雰囲気中の酸素分圧は、
900℃までの温度の昇温時で21容量%、900〜1350
℃の昇温時で5容量%、1350℃安定中1.5容量%、
1350〜1100℃の降温時で0.3容量%、1100〜150℃
で0.01容量%となるごとく調節した。室温にまで
温度がトがつた後、炉から焼成体をとりだした。
この焼成体をスタンプミルを用いて0.5時間粗粉
砕して20メツシユ以下とした後、アトマイザーを
用いて150メツシユ以下の平均粒径とした。次い
で湿式アトライターを用いて、スラリー濃度40%
にて40時間粉砕した。このスラリーから得られた
粉体を、90℃、24時間乾燥した後、アトマイザー
を用いて解砕して、フエライト粉体Aを得た。得
られた粉体の平均粒径は0.55μm、比表面積は
12.8m2/gであり、粒度分布は非常にシヤープで
あつた。また、1000Oeの外部磁場下で磁気特性
を測定したところσmは45emu/g、Hcは
415Oeであつた。 実施例 2 Fe2O3を80モル%、ZnOを20モル%となるよう
に配合した他は実施例1と全く同様に、配合、顆
粒化および焼成を行い、焼成体を得た。この焼成
体をアトマイザーを用い、10μm以下となるよう
に中粉砕した後、湿式アトライターを用いてスラ
リー濃度50%にて48時間粉砕した。このスラリー
を脱水し、90℃で48時間乾燥後、アトマイザーを
用いて解砕し、フエライト粉体Bを得た。得られ
た粉体の平均粒径は0.45μmであり、比表面積は
17.2m2/gであり、粒度分布は非常にシヤープで
あつた。また、1000Oeの外部磁場下でのσmは
65emu/g、Hcは1850eであつた。 実施例 3 出発原料としてCoOを6モル%、ZnOを14モル
%、Fe2O3を80モル%用いた他は実施例2と同一
の条件でフエライト粉体Cを得た。得られた粉体
の平均粒径は0.45μm、比表面積17.8m2/gであ
り、粒度分布は非常にシヤープであつた。また、
1000Oeの外部磁場下でのσmは62emu/g、Hc
は310Oeであつた。 実施例 4 出発原料として、CoOを3モル%、ZnOを17モ
ル%、Fe2O3を80モル%用いた他は実施例2と同
一の条件でフエライト粉体Dを得た。粉体の平均
粒径は0.46μm、比表面積は16.5m2/gであり、
粒度分布は非常にシヤープであつた。また、
1000Oeの外部磁場下でのσmは62emu/g、Hc
は220Oeであつた。 実施例 5 出発原料としてCoOを10モル%、ZnOを10モル
%、Fe2O3を80モル%用いた他は実施例2と同一
の条件でフエライト粉体Eを得た。粉体の平均粒
径は0.43μm、比表面積は18.8m2/gであり、粒
度分布は非常にシヤープであつた。また、
1000Oeの外部磁場下でのσmは50emu/g、Hc
は360Oeであつた。 実施例 6 出発原料として、NiO20モル%とFe2O380モル
%を用いた他は、実施例1と同様に配合および顆
粒化を行い、次にこれを昇温および冷却時の降温
中ともに、酸素分圧を0.1容量%以下に一定に維
持した他は実施例1と同一の条件で焼成した。そ
れを実施例1と同一の手順および条件で機械的に
粉砕し、フエライト粉体Fを得た。粉体の平均粒
径は0.44μm、比表面積は11.9m2/gであつた。
1000Oeの外部磁場下でのσmは50emu/g、Hc
は220Oeであつた。 実施例 7 出発原料としてMnO20モル%、Fe2O380モル
%を用いた他は、実施例1とほぼ同様にしてフエ
ライト粉体Gを得た。ただ、焼成工程において
1320℃で、酸素分圧3容量%以下で3時間焼結し
たこと、焼結後の冷却時の酸素分圧を0.1容量%
以下に一定としたこと、ならびに湿式アトライタ
ーによる微粉砕を24時間行つた点で実施例1と異
なる。得られた粉体の平均粒径は0.53μm、比表
面積は13.2m2/gであり、粒度分布も非常にシヤ
ープであつた。また、1000Oeの外部磁場下のσ
mは60emu/g、Hcは150Oeであつた。 実施例 8 出発原料としてMnO30モル%、ZnO10モル%、
Fe2O360モル%を用いた他は実施例7と全く同一
の条件でフエライト粉体Hを得た。粉体の平均粒
径は0.54μm、比表面積は12.3m2/gであり、粒
度分布も非常にシヤープであり、1000Oeの外部
磁場下でのσmは62emu/g、Hcは148Oeであ
つた。 実施例 9 出発原料としてMnO25モル%、ZnO15モル%、
Fe2O360モル%を用いたこと、焼結を1350℃、3
時間行つたこと、および湿式アトライターによる
微粉砕を40時間行つた以外は、実施例7と全く同
一の条件でフエライト粉体を得た。得られた粉
体の平均粒径は0.47μm、比表面積は16.2m2/g
であり、粒度分布も非常にシヤープであり、
1000Oeの外部磁場下のσmは55eum/g、Hcは
136Oeであつた。 実施例 10 出発原料としてNiO15モル%、ZnO5モル%、
Fe2O380モル%を用いたこと、および湿式アトラ
イターによる微粉砕を48時間行つた以外は、実施
例9と全く同一の条件でフエライト粉体Jを得
た。得られた粉体の平均粒径は0.42μm、比表面
積は19.9m2/gであり、粒度分布も非常にシヤー
プであり、1000Oeの外部磁場下のσmは
53emu/g、Hcは200Oeであつた。 実施例 11 出発原料としてNiO10モル%、CoO6モル%、
ZnO4モル%、Fe2O380モル%を用いたこと、お
よび焼結後の冷却時の酸素分圧を0.5%以下に一
定としたこと以外は実施例10と全く同一の条件で
フエライト粉体Kを得た。粉体の平均粒径は
0.44μm、比表面積は18.3m2/gであり、粒度分
布も非常にシヤープであり、1000Oeの外部磁場
下のσmは56emu/g、Hcは300Oeであつた。 実施例 12 出発原料としてNiO10モル%、CoO10モル%を
用いたこと、焼結後の冷却時の酸素分圧を0.05モ
ル%以下に一定としたこと、および湿式アトライ
ターによる微粉砕を24時間行つたこと以外は実施
例10と全く同一の条件でフエライト粉体Lを得
た。粉体の平均粒径0.53μm、比表面積は12.2
m2/gであり、粒度分布も非常にシヤープであ
り、1000Oeの外部磁場下のσmは44emu/g、
Hcは430Oeであつた。 本発明者らは本発明により製造されるフエライ
ト粉体の効果を確認するため種々実験を行つた。
その一例を以下に示す。 実験例 以下のようにして従来技術に属する水溶液法の
マグネタイトAを製造した。先ず、硫酸第1鉄7
水塩を1Kg純水に溶解し、気密化した恒温反応槽
に入れた。このとき上部余白の空気はN2ガスで
置換し、酸化を防ぐようにした。 水温を60℃に上げ、水酸化ナトリウム6N水溶
液を入れ、中和反応を起し、中和した時点で水酸
化ナトリウム溶液の投入を止めた。中和反応によ
り鉄の水酸化物を得た後、これに毎分10の空気
を通じ、24時間かけてスピネル化した後、80℃、
48時間乾燥してマグネタイト粉体Aを得た。この
ようにして得たマグネタイトAの平均粒径は0.2μ
m、比表面積は28m2/gであり、粒度分布は上記
フエライトA〜Lに比しブロードであつた。ま
た、1000Oeの外部磁場下のσmは55emu/g、
Hcは80Oeであつた。 また、これとは別に水溶液法のマグネタイト粉
体として市販されている、戸田工業(株)製のEPT
−1000(平均粒径0.7μm、比表面積4.5m2/g)お
よび戸田工業(株)製のMTA−650(平均粒径0.5μm、
比表面積19.9m2/g)を用意し、それぞれマグネ
タイトBおよびCとした。なお、マグネタイトB
およびCの1000Oeの外部磁場下のσmおよびHc
はそれぞれ65emu/g、90Oeおよび58emu/g、
260Oeであつた。 さらに比較のため、上記フエライトHおよびフ
エライトJに対応して、酸化鉄欠乏型のフエライ
トH′およびフエライトJ′を同様に作製した。 フエライトH′ MnO30モル%、ZnO21モル%、FeO2O349モル
%、平均粒径0.50μm、比表面積18.4m2/g、σ
m at1000Oe=40emu/g、Hc=150Oe フエライトJ′ NiO30モル%、ZnO21モル%、Fe2O349モル
%、平均粒径0.50μm、比表面積17.8m2/g、σ
m at1000Oe=42emu/g、Hc=175Oe これらマグネタイトA〜Cおよび本発明のフエ
ライトA〜L、比較用フエライトH′、J′を用い
て、その諸特性を測定した。 まず、電気的、磁気的特性の測定値および色調
を、フエライトA〜F、H′、J′とマグネタイトA
〜Cとを比較して第1表に示す。これとは別に耐
熱性の測定を行つた。耐熱性は、磁気的特性およ
び色調の熱による劣化を観察した。磁気的特性に
ついては、80℃および120℃の雰囲気下にそれぞ
れ1時間置いたあと50000Oeの外部磁場における
最大磁化力σmの劣化を百分率で表示して第2表
に示した。また色調の劣化については、150℃の
雰囲気下に1時間置いたあと、630nmにおける
反射率と450nmにおける反射率との差の劣化を
百分率で表示して第2表に同時に示した。また、
各粉体を10-3torr下に2時間放置した後、相対湿
度75%に保持した大気中にさらし、水分吸着量の
時間変化を観察して、耐水性を評価した。10時間
後および70時間後の吸水量の値を第2表に同時に
示す。さらに各粉体をイオン交換水中に100g/
の量で投人し、撹拌後静置し、上澄液のPHを測
定して残存アルカリ量、すなわち樹脂に対する悪
影響を評価した。この結果も第2表に同時に示
す。
The present invention relates to a method for producing transferable ferrite powder for electrophotographic magnetic toner. There are various developing methods in electrophotography, but toner is a powder made of a mixture of carbon and resin, and this is transferred onto an electrophotographic photoreceptor through a magnetic brush made of an iron powder carrier. , the so-called two-component method is currently mainstream. However, recently, research and development efforts have rapidly begun to develop a method known as the one-component method, in which magnetic powder is mixed into the toner instead of carbon to impart magnetism to the toner itself, without the use of a carrier. Some of them have even been commercialized. This is because in the one-component method, the developing operation is simple and therefore easy to eliminate adjustments, and since there is no need to replace the carrier, all that is needed is an additional supply of toner, and the developing unit is simple. This is because the labor required for maintenance can be significantly reduced, and the device can be simplified, making it possible to reduce the weight and cost of the device. Generally, the following properties are required of magnetic powder for magnetic toner in such a one-component system. (i) The magnetic flux density in a magnetic field of about 10 3 Oe should be as high as possible. For example, in an external magnetic field of 1000 Oe, it is necessary to have a maximum magnetizing force σm of about 40 emu/g or more. This is to increase the height of the ears as magnetic brushes. (ii) At the same time as (i), the coercive force is high. for example
It is necessary to have a coercive force Hc of about 150 to 500 Oe in an external magnetic field of 1000 Oe. This is to obtain good characteristics in terms of toner transportability, fluidity, and cohesiveness. Therefore, the B-H product requires a value of about 0.6×10 4 or more in terms of σm×H value. (iii) The electrical resistance must have an appropriate value. The appropriate electrical resistivity of the powder is 10 2 to 10 7 Ω·cm. (iv) Must be black enough for practical use. Although a coloring agent may be contained in the magnetic toner, it is preferable that the powder itself has a black color and no coloring agent is used. (v) High heat resistance. It is necessary that the color tone, especially the blackness, and the electromagnetic properties are sufficiently stable within the temperature range of about 0 to 150°C. (vi) Low hygroscopicity and good moisture resistance. This is because high hygroscopicity significantly changes the electrostatic properties of the toner. (vii) Good miscibility with resin. The particle size of toner is usually several tens of micrometers or less, and the degree of microscopic mixing in the toner is important for the characteristics of the toner. For this purpose, it is necessary to have a fine particle size of 1 μm or less, a sharp particle size distribution, and a stable particle size from production lot to production lot. (viii) Do not significantly deteriorate the electrostatic properties of the resin to be mixed, change the quality of the resin, or cause these to change over time. On the other hand, conventional magnetic powders for magnetic toner include magnetite, ferrite, alloys exhibiting ferromagnetism, Mn-Cu-Al, etc., which do not exhibit ferromagnetism, as disclosed in, for example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 50-45639. It has been proposed to use alloys, chromium dioxide, etc. that become ferromagnetic when subjected to heat treatment. However, for use in magnetic toners, they must be made into fine powders, but the alloys are unstable and expensive to manufacture, while chromium dioxide is toxic, so both cannot be used practically.
The use of ferrite has been proposed in various patents, documents, etc., but these proposals are only suggestions, and there is no example of actually applying a specific ferrite having a specific component and composition to a magnetic toner.
Examples of magnetite include iron black, which is obtained as a precipitate from an aqueous solution reaction and is commonly used as a pigment (hereinafter referred to as magnetite produced by an aqueous solution method), which is applied to magnetic toner.
It has been described in various patents, documents, etc., and has also been put into practical use. This kind of magnetite is
The electrical and magnetic properties required in (i) to (iii) above are satisfactory enough to withstand use, and the color tone in (iv) is satisfactory; )〜(iii)
It is difficult to control the magnetic and electrical properties of There are problems with various requirements such as miscibility with resins, no adverse effects on resins, etc., and there is also a drawback that these properties may vary depending on the production. This is due to the fact that it is essentially difficult to satisfy the required properties with magnetite produced using an aqueous solution method, and there are many variables in the manufacturing conditions for each manufacturing lot. This is because properties, particle size, particle size distribution, contained impurities, etc. can vary greatly. Therefore, due to these drawbacks, when magnetite is applied to toner, various limitations arise in the use of the toner, and troubles occur during copying. In addition,
Magnetite manufactured using an aqueous solution method uses a large amount of alkali, making it difficult to clean, and also requires labor to treat wastewater after cleaning, which increases the cost of powder production. . Research is also being conducted on maghemite produced by the same method as the above-mentioned magnetite, or on maghemite produced by adding cobalt to change its magnetic properties. However, these also have the same drawbacks as the above-mentioned magnetite. The present invention solves all of these drawbacks of conventional magnetic powders for electrophotographic magnetic toners, and efficiently and stably produces magnetic powders for high-performance magnetic toners that satisfy all of the required characteristics (i) to (viii) above. The purpose is to provide a manufacturing method that can The present inventors have conducted various studies regarding these objectives, and have found that iron-rich spinel structure ferrite having a specific component and composition is a magnetic powder for high-performance magnetic toner that achieves the above objectives. This led to the invention of the title. The first step in the production method of the present invention is the blending of starting materials. As a starting material, typically 99.9
~51 mol% Fe2O3 and a total of 0.1-49 mol% MO
One or more of (M is the same as above) is used. In this case, instead of Fe 2 O 3 , one or more of Fe, FeO and Fe 2 O 3 may be used in an amount of 99.9 to 51 mol % in terms of Fe 2 O 3 . In addition, instead of MO, other oxides of M or compounds that can become MO by heating, such as carbonates,
Oxalates, chlorides, etc. can also be used. These starting materials with appropriate component ratios are blended. As for the blending method, wet blending is preferred, and a normal method may be used for wet blending. Generally, the mixture is mixed using a wet ball mill for several hours, for example, about 5 hours. This wet formulation allows
The degree of mixing of the raw materials increases, eliminating causes of performance deterioration such as compositional variations and uneven properties, and improving the quality and stability of the magnetic powder. After this, the slurry goes to the next granulation process, but in some cases, it is pre-dried before the granulation process to reduce the moisture content to 10%.
The following may be used. Depending on the starting material used, the temperature may be lower than 1000°C, for example 800°C.
Temporarily baked at ~1000℃ for 1 to 3 hours, and after baking several 10μ
It may be ground to a particle size of about m or less. The second step is granulation. This granulation transforms the formulation into granules of 20 to 30 mesh sizes. Granulation may be carried out by passing the dried blend through a sieve, or by using a spray dryer to form a slurry after wet blending. The third step is calcination of the granules. Heating during sintering is performed at an appropriate temperature of 1000°C or higher. In this case, since the ferrite powder of the present invention is an iron-rich ferrite, it is sintered by appropriately lowering the oxygen partial pressure of the firing atmosphere (usually to an oxygen content of 5% by volume or less), and is cooled after sintering is completed. It is better to cool rapidly, but when cooling relatively slowly, maintain the oxygen partial pressure during sintering until the temperature drops to around room temperature.
More preferably, cooling is performed by lowering the oxygen partial pressure, thereby obtaining the above-mentioned stoichiometric composition. Preferred firing conditions include the following. First, start heating in air. The temperature increase rate is preferably about 2 to 300°C/hr. 800
When the furnace temperature rises to ~900°C, the oxygen content in the atmosphere is reduced to 5% by volume or less, more preferably 3% by volume or less. Sintering is carried out in such an atmosphere at a maximum temperature of 1450°C, usually 1300-1400°C, for 3-5 hours. Next, stop heating, e.g. 300℃/hr.
Cool at the cooling rate above. It is preferable that the oxygen partial pressure be 0.5% by volume or less at the start of cooling. Cooling may proceed at this partial pressure, but when the furnace temperature reaches about 1100° C., preferable results can be obtained by lowering the oxygen content in the atmosphere to, for example, 0.1% by weight or less. When the temperature falls below 100°C, the fired body is taken out of the furnace and firing is completed. The fourth step is mechanical crushing of the fired body. As a result, the ferrite powder of the present invention having an average particle size of 1 μm or less, usually 0.2 to 0.8 μm is obtained. Various methods are possible for mechanical pulverization, but the most preferred method is the following procedure. First, it is medium-ground to an average particle size of 150 mesh or less. A vibration mill or an atomizer may be used for this medium grinding. Further, prior to this medium pulverization, it is efficient to coarsely pulverize the fired body to the above-mentioned granule size of 20 mesh under or less using a die crusher or stamp mill.
Next, the medium-ground powder is finely ground. Fine pulverization is preferably carried out by a wet method, for example, using a wet attritor or the like. In this case, the slurry concentration is about 50% or less, and by grinding for 10 to 100 hours, a powder with an average particle size of 0.2 to 0.8 μm can be obtained. This powder is dried at a temperature of 100° C. or lower to reduce the moisture content to preferably 0.7% or lower, and then crushed into primary particles using an atomizer or the like to obtain the ferrite powder of the present invention. All of the ferrite powders obtained in this way were confirmed to have a spinel structure as a result of X-ray diffraction, and as a result of chemical analysis, a part of Fe was present as divalent, and the stoichiometric composition was It has been confirmed that the deviation is also very small. Moreover, it has characteristics as an extremely high-performance magnetic powder for magnetic toner. Next, the ferrite powder for magnetic toner produced according to the present invention will be explained. The ferrite powder for magnetic toner produced according to the present invention contains iron oxide of 99.9 to 51 mol% in terms of Fe 2 O 3 and MO (M is Mn, Ni, Co, Mg, Cu, Zn).
Iron having a spinel structure consisting of 0.1 to 49 mol% of at least one of manganese oxide, nickel oxide, cobalt oxide, magnesium oxide, copper oxide, zinc oxide, or cadmium oxide (calculated as Cd) It is an excess type ferrite powder. The composition of ferrite with a spinel structure defined in this way is (M′O) x (FeO) 1-x Fe 2 O 3 [where x is 0.02 to
0.980, M'O represents one to six types of MO in total of 1 mole], and there is almost no deviation from the stoichiometry. The ferrite powder of the present invention contains impurities such as Al 2 O 3 , Ca 2 O 3 , Cr 2 O 3 , V 2 O 5 , CeO 2 ,
It may contain SnO 2 , TiO 2 , etc. in an amount of 1.0% by weight or less. Further, the powder may contain a surface modifier or the like which is added as desired during the manufacturing process. As mentioned above, the ferrite particles having such a composition are given a spinel structure by firing by the so-called dry method. The average particle size of the ferrite powder produced by the present invention is about 1 μm or less, and is 0.2 to 0.80 μm.
It is preferable that the degree of Further, it is preferable that the particle size distribution is sharp. The ferrite powder produced according to the present invention satisfies all of the properties required for magnetic toner powders (i) to (viii) above, and has overall higher performance than conventional powders. It is something. That is, it has a high maximum magnetic force σm and coercive force Hc that can be used as a magnetic toner, has a large B-H product value, and has a satisfactory electrical resistivity of 10 5 to 10 7 Ω·cm, Furthermore, these electrical and magnetic properties do not vary from production to production, unlike the above-mentioned aqueous solution method magnetite, and the property values can be controlled with strict precision during production. Furthermore, the color tone is low, that is, the reflectance is low, and there is little difference in reflectance with respect to the spectrum, and the color itself is black or a color close to it, so if it is applied as a toner, is there no need to use a colorant? Only a small amount is required, and as a result, the properties (i) to (iv) above are satisfied. In addition to these, the ferrite powder of the present invention has the great feature of exhibiting much higher performance than conventional magnetic powders in the properties (v) to (viii) above. First, regarding the heat resistance (v) above, the ferrite powder produced by the present invention shows almost no change in electrical or magnetic properties or color tone even after being heated to about 180°C or less, and is suitable for magnetic toner. Suitable as magnetic powder for use. Electrical after heating below about 180℃,
The degree of deterioration of magnetic properties and color tone is a fraction of that of conventional aqueous solution method magnetite.
This has significantly decreased to one-tenth. Furthermore, in general,
If the average particle size of the powder is increased and its specific surface area is decreased, its activity will decrease and its heat resistance will also improve. Even with aqueous solution method magnetite, if the average particle size is several times or more the particle size of ferrite produced by the present invention, the same level of heat resistance may be obtained. When the particle size becomes large, the degree of mixing and affinity with the resin as well as moisture resistance are significantly reduced, making it unusable. From this point of view, the heat resistance of the ferrite powder produced by the present invention is significantly improved compared to conventional powders, and there is little variation in heat resistance from production to production. Next, regarding the moisture resistance (vi) above, the amount and rate of moisture adsorption are smaller than conventional ones, especially magnetite, and it is suitable for use in toners. Also, regarding this water absorption property, there is less variation in the value for each production compared to conventional products. Furthermore, the above
The miscibility with the resin (vii) is also good. This is because the ferrite powder of the present invention has a stable particle size at an average particle size of 1 μm or less, and can be controlled reliably and easily. In addition, in magnetic toner, it is also necessary that the affinity between the resin and the magnetic powder is high, but since the ferrite powder produced by the present invention has a stable surface condition,
It has a large and constant affinity with the resin, and therefore has the further advantage of not affecting the electrostatic properties of the resin in relation to (viii) above. Therefore, the use of a surface modifier, which is required for conventional magnetic powders, is not necessary or only needs to be used in a small amount. Finally, regarding the adverse effect on the resin (viii) above, there is no problem because the ferrite powder produced by the present invention exhibits very stable neutrality. Therefore, like magnetite manufactured using a conventional aqueous solution method, it inevitably contains alkali during its manufacture, which has a negative effect on the resin, requires labor to clean the alkali, and increases the manufacturing cost. There is no disadvantage that the alkali content varies from time to time, resulting in variations in the electrostatic properties of the toner. Note that when the amount of iron oxide exceeds 99.9 mol% in terms of Fe 2 O 3 value, the same drawbacks as the above-mentioned magnetite occur. If the amount is less than 51 mol %, the blackness will decrease critically, and when used alone, it cannot be used as a magnetic toner for practical use. As detailed above, the ferrite powder produced according to the present invention has extremely high performance overall compared to conventional magnetic powder. Among the ferrite powders produced according to the present invention, particularly preferred are the above M'O
Examples include those having a composition containing at least one of CoO, MnO, ZnO, and NiO as an essential component, and further including one to three of CuO, MgO, and CdO depending on the case. Further, iron oxide contains 55 to 99 mol%, more preferably 60 to 90 mol%, in terms of Fe 2 O 3 , and the remaining 45 to 1 mol%, more preferably 40 to 10 mol%, is M′O. Preferably, it consists of: In this case, M′O in the above stoichiometric composition is ZnO, CoO, NiO, MgO or MnO, a one-component system of ZnO and CoO, MnO and CoO,
NiO and ZnO, NiO and CoO, MgO and ZnO, CoO and
Binary system of MgO or MnO and ZnO, CoO and MnO
ZnO, NiO and CoO and ZnO, NiO and ZnO and CuO,
A more favorable effect is achieved when it is composed of a ternary system of MnO, ZnO, and CuO or CoO, ZnO, and MgO, or a quaternary system of CoO, MnO, ZnO, and NiO, etc. In such a ferrite powder, the magnetic characteristic values of maximum magnetizing force σm, coercive force Hc, and B-H product value are higher, the reflection spectrum of the powder is flatter, and the colorant is usually contained in the toner. This is because there is no need to mix them. Among these, the most preferable ones include those shown below. The following compositions are expressed as the molar ratio of iron oxide converted to Fe 2 O 3 and M oxide converted to MO. (M (1) O) a (Fe 2 O 3 ) 1-a (where M (1) represents Mn, Zn, Ni, Co or Mg; Mn, Zn, Ni or Co, especially Mn, Zn or Ni is more preferable.Also, a is
It is 0.01-0.4, more preferably 0.1-0.3. ) (M (2) O) b (ZnO) c (Fe 2 O 3 ) 1-bc (Here, M (2) represents Mn, Ni, Co or Mg, and when Mn, Ni or Co More preferably, b+c is 0.01 to 0.45, more preferably 0.1 to 0.45.
0.45, b is 0.005-0.445, c is 0.05
-0.35, more preferably 0.1-0.3. ) (M (3) O) d (CoO) e (Fe 2 O 3 ) 1-de (where M (3) represents Mn, Ni or Mg,
More preferably, it is Mn or Ni. d+e
is 0.01 to 0.45, more preferably 0.1 to 0.45,
d is 0.005 to 0.445, and e is 0.005 to 0.2. ) (M (4) O) f (CoO) g (ZnO) h (Fe 2 O 3 ) 1-fgh (here, M (4) represents Mn, Ni or Mg,
More preferably Mn or Ni, especially Ni. f+g+h is 0.01 to 0.45, more preferably 0.1
~0.45, f is 0.003~0.443, and g is
h is 0.003 to 0.25, and h is 0.004 to 0.4, more preferably 0.05 to 0.3. ) The present invention will be explained in more detail with reference to Examples below. Example 1 27.5 mol% of Mn 3 O 4 converted to MnO, CoO
12.5 mol % and 60 mol % of Fe 2 O 3 were blended using a wet ball mill for 5 hours. This blended slurry was made into granules using a spray dryer. The granules obtained were less than 20 mesh. The granules were then placed in a furnace and fired. The heating rate is 200
°C/hr, sintering temperature is 1350 °C for 3 hours, cooling rate
The temperature was set at 300°C/hr. In addition, the oxygen partial pressure in the atmosphere is
21% by volume at elevated temperatures up to 900℃, 900-1350
5% by volume when increasing temperature at ℃, 1.5% by volume when stable at 1350℃,
0.3% by volume when cooling from 1350 to 1100℃, 1100 to 150℃
The amount was adjusted to 0.01% by volume. After the temperature reached room temperature, the fired body was taken out from the furnace.
This fired body was coarsely pulverized for 0.5 hours using a stamp mill to reduce the particle size to 20 meshes or less, and then to an average particle size of 150 meshes or less using an atomizer. Then, using a wet attritor, the slurry concentration was 40%.
The mixture was ground for 40 hours. The powder obtained from this slurry was dried at 90° C. for 24 hours and then crushed using an atomizer to obtain ferrite powder A. The average particle size of the obtained powder was 0.55 μm, and the specific surface area was
The particle size distribution was 12.8 m 2 /g, and the particle size distribution was very sharp. In addition, when the magnetic properties were measured under an external magnetic field of 1000 Oe, σm was 45 emu/g, and Hc was
It was 415Oe. Example 2 A fired body was obtained by blending, granulating, and firing in exactly the same manner as in Example 1, except that Fe 2 O 3 was blended at 80 mol % and ZnO was blended at 20 mol %. This fired body was medium-pulverized using an atomizer to a particle size of 10 μm or less, and then pulverized for 48 hours using a wet attritor at a slurry concentration of 50%. This slurry was dehydrated, dried at 90°C for 48 hours, and then crushed using an atomizer to obtain ferrite powder B. The average particle size of the obtained powder was 0.45 μm, and the specific surface area was
The particle size distribution was 17.2 m 2 /g, and the particle size distribution was very sharp. Also, σm under an external magnetic field of 1000Oe is
65emu/g, Hc was 1850e. Example 3 Ferrite powder C was obtained under the same conditions as in Example 2, except that 6 mol% of CoO, 14 mol% of ZnO, and 80 mol% of Fe 2 O 3 were used as starting materials. The average particle diameter of the obtained powder was 0.45 μm, the specific surface area was 17.8 m 2 /g, and the particle size distribution was very sharp. Also,
σm under 1000Oe external magnetic field is 62emu/g, Hc
was 310Oe. Example 4 Ferrite powder D was obtained under the same conditions as in Example 2, except that 3 mol% of CoO, 17 mol% of ZnO, and 80 mol% of Fe 2 O 3 were used as starting materials. The average particle size of the powder is 0.46 μm, the specific surface area is 16.5 m 2 /g,
The particle size distribution was very sharp. Also,
σm under 1000Oe external magnetic field is 62emu/g, Hc
was 220Oe. Example 5 Ferrite powder E was obtained under the same conditions as in Example 2, except that 10 mol% of CoO, 10 mol% of ZnO, and 80 mol% of Fe 2 O 3 were used as starting materials. The average particle diameter of the powder was 0.43 μm, the specific surface area was 18.8 m 2 /g, and the particle size distribution was very sharp. Also,
σm under 1000Oe external magnetic field is 50emu/g, Hc
was 360Oe. Example 6 Blending and granulation were carried out in the same manner as in Example 1, except that 20 mol% NiO and 80 mol% Fe 2 O 3 were used as starting materials, and then the mixture was heated and granulated during both heating and cooling. The firing was carried out under the same conditions as in Example 1, except that the oxygen partial pressure was kept constant at 0.1% by volume or less. It was mechanically crushed under the same procedure and conditions as in Example 1 to obtain ferrite powder F. The powder had an average particle size of 0.44 μm and a specific surface area of 11.9 m 2 /g.
σm under 1000Oe external magnetic field is 50emu/g, Hc
was 220Oe. Example 7 Ferrite powder G was obtained in substantially the same manner as in Example 1, except that 20 mol% of MnO and 80 mol% of Fe 2 O 3 were used as starting materials. However, in the firing process
Sintered at 1320℃ for 3 hours with an oxygen partial pressure of 3% by volume or less, and an oxygen partial pressure of 0.1% by volume during cooling after sintering.
This differs from Example 1 in that the following values were kept constant and that fine pulverization was carried out using a wet attritor for 24 hours. The obtained powder had an average particle diameter of 0.53 μm, a specific surface area of 13.2 m 2 /g, and a very sharp particle size distribution. Also, σ under an external magnetic field of 1000Oe
m was 60emu/g, and Hc was 150Oe. Example 8 Starting materials: 30 mol% MnO, 10 mol% ZnO,
Ferrite powder H was obtained under exactly the same conditions as in Example 7 except that 60 mol % of Fe 2 O 3 was used. The average particle diameter of the powder was 0.54 μm, the specific surface area was 12.3 m 2 /g, and the particle size distribution was also very sharp. Under an external magnetic field of 1000 Oe, σm was 62 emu/g and Hc was 148 Oe. Example 9 Starting materials: 25 mol% MnO, 15 mol% ZnO,
Using 60 mol% of Fe 2 O 3 , sintering at 1350℃, 3
Ferrite powder was obtained under exactly the same conditions as in Example 7, except that the grinding was carried out for 40 hours and the pulverization was carried out using a wet attritor for 40 hours. The average particle size of the obtained powder was 0.47 μm, and the specific surface area was 16.2 m 2 /g.
The particle size distribution is also very sharp.
σm under an external magnetic field of 1000Oe is 55eum/g, Hc is
It was 136 Oe. Example 10 NiO 15 mol%, ZnO 5 mol%, as starting materials
Ferrite powder J was obtained under exactly the same conditions as in Example 9, except that 80 mol % of Fe 2 O 3 was used and the powder was pulverized using a wet attritor for 48 hours. The average particle diameter of the obtained powder was 0.42 μm, the specific surface area was 19.9 m 2 /g, the particle size distribution was also very sharp, and σm under an external magnetic field of 1000 Oe was
It was 53emu/g and Hc was 200Oe. Example 11 NiO 10 mol%, CoO 6 mol%, as starting materials
Ferrite powder was prepared under exactly the same conditions as Example 10, except that 4 mol% ZnO and 80 mol% Fe 2 O 3 were used, and the oxygen partial pressure during cooling after sintering was kept constant at 0.5% or less. I got K. The average particle size of the powder is
The particle size was 0.44 μm, the specific surface area was 18.3 m 2 /g, the particle size distribution was very sharp, the σm under an external magnetic field of 1000 Oe was 56 emu/g, and the Hc was 300 Oe. Example 12 10 mol% of NiO and 10 mol% of CoO were used as starting materials, the oxygen partial pressure during cooling after sintering was kept constant at 0.05 mol% or less, and pulverization was carried out using a wet attritor for 24 hours. Ferrite powder L was obtained under exactly the same conditions as in Example 10 except for the above. Average particle size of powder is 0.53μm, specific surface area is 12.2
m 2 /g, the particle size distribution is also very sharp, and σm under an external magnetic field of 1000 Oe is 44 emu / g.
Hc was 430 Oe. The present inventors conducted various experiments to confirm the effects of the ferrite powder produced according to the present invention.
An example is shown below. Experimental Example Magnetite A was produced by an aqueous solution method belonging to the prior art as follows. First, ferrous sulfate 7
Water salt was dissolved in 1 kg of pure water and placed in an airtight constant temperature reaction tank. At this time, the air in the upper margin was replaced with N 2 gas to prevent oxidation. The water temperature was raised to 60°C, and a 6N aqueous solution of sodium hydroxide was added to cause a neutralization reaction, and when the water was neutralized, the addition of the sodium hydroxide solution was stopped. After obtaining iron hydroxide through a neutralization reaction, air was passed through it at a rate of 10% per minute to form spinel over 24 hours, and then heated at 80°C.
Magnetite powder A was obtained by drying for 48 hours. The average particle size of magnetite A obtained in this way is 0.2μ
m, the specific surface area was 28 m 2 /g, and the particle size distribution was broader than the above ferrites A to L. Also, σm under an external magnetic field of 1000 Oe is 55 emu/g,
Hc was 80Oe. In addition, EPT manufactured by Toda Kogyo Co., Ltd., which is commercially available as magnetite powder using an aqueous solution method, is also available.
-1000 (average particle size 0.7 μm, specific surface area 4.5 m 2 /g) and MTA-650 manufactured by Toda Kogyo Co., Ltd. (average particle size 0.5 μm,
(specific surface area: 19.9 m 2 /g) were prepared and designated as magnetite B and magnetite C, respectively. In addition, magnetite B
and σm and Hc under an external magnetic field of 1000 Oe of C
are 65emu/g, 90Oe and 58emu/g, respectively.
It was 260Oe. Furthermore, for comparison, iron oxide-deficient ferrite H' and ferrite J' were similarly produced in correspondence to the above-mentioned ferrite H and ferrite J. Ferrite H′ MnO 30 mol%, ZnO 21 mol%, FeO 2 O 3 49 mol%, average particle size 0.50 μm, specific surface area 18.4 m 2 /g, σ
m at1000Oe=40emu/g, Hc=150Oe Ferrite J' NiO30 mol%, ZnO21 mol%, Fe 2 O 3 49 mol%, average particle size 0.50 μm, specific surface area 17.8 m 2 /g, σ
m at1000 Oe = 42 emu/g, Hc = 175 Oe Using these magnetites A to C, ferrites A to L of the present invention, and comparative ferrites H' and J', various properties thereof were measured. First, we measured the electrical and magnetic properties and color tone of ferrite A to F, H', J' and magnetite A.
-C are shown in Table 1 in comparison. Separately, heat resistance was measured. As for heat resistance, deterioration of magnetic properties and color tone due to heat was observed. Regarding the magnetic properties, Table 2 shows the deterioration of the maximum magnetizing force σm in an external magnetic field of 50000 Oe after being placed in an atmosphere of 80° C. and 120° C. for 1 hour, respectively, expressed as a percentage. Regarding the deterioration of color tone, the deterioration of the difference between the reflectance at 630 nm and the reflectance at 450 nm after being placed in an atmosphere at 150° C. for 1 hour is expressed as a percentage and is also shown in Table 2. Also,
After each powder was left under 10 -3 torr for 2 hours, it was exposed to the atmosphere at a relative humidity of 75%, and the water resistance was evaluated by observing the time change in the amount of water adsorption. The water absorption values after 10 hours and 70 hours are also shown in Table 2. Furthermore, each powder was placed in ion-exchanged water for 100g/
After stirring, the pH of the supernatant liquid was measured to evaluate the amount of residual alkali, that is, the adverse effect on the resin. The results are also shown in Table 2.

【表】 第1表および第2表の結果から本発明により製
造されたフエライト粉体A〜F、H、Jは、従来
のマグネタイトA〜Cに比し、各特性において格
段とすぐれた性能を有し、従つて総合的にきわめ
て高性能であることがわかる。なお、上記フエラ
イトG、I〜Lについても、その諸特性はフエラ
イトA〜F、H、Jとほぼ同等であつた。また、
本発明により製造されたフエライトH、Jと、比
較用フエライトH′、J′との比較において、Fe2O3
換算値51モル%未満の酸化鉄量では電気磁気特性
が低くなり、特に黒色度がきわめて低くなること
がわかる。この場合、フエライトH′、J′では、着
色料なしでは、磁性トナーとして全く実用に耐え
ない色調であることが確認されている。 以上、本発明のフエライト粉体の製造方法につ
いて詳述してきたが、次に、本発明により製造さ
れるフエライト粉体を磁性トナーに適用する場合
について述べる。 磁性トナーは、本発明により製造されるフエラ
イト粉体と樹脂成分を混合してなる。樹脂成分と
しては、種々の熱可塑性樹脂を用いることができ
る。熱可塑性樹脂としては、スチレン類、ビニル
ナフタレン、ビニルエステル類、α−メチレン脂
肪族モノカルボン酸のエステル類、アクリロニト
リル、メタアクリロニトリル、アクリルアミド、
ビニルエーテル類、ビニルケトン類、N−ビニル
化合物類等のホモポリマー、またはこれらを2種
以上組合せたコポリマー、あるいはこれらの混合
物等、磁性トナー用樹脂成分として公知のものを
いずれも有効に用いることができ、ガラス転移点
数10℃程度で103〜105程度の重量平均分子量を有
するものが好ましい。
[Table] From the results in Tables 1 and 2, the ferrite powders A to F, H, and J produced according to the present invention have significantly superior performance in each characteristic compared to conventional magnetite A to C. Therefore, it can be seen that the overall performance is extremely high. The properties of the ferrites G, IL to L were almost the same as those of the ferrites A to F, H and J. Also,
In a comparison between ferrites H and J produced according to the present invention and comparative ferrites H' and J', Fe 2 O 3
It can be seen that when the amount of iron oxide is less than 51 mol%, the electromagnetic properties become low, and in particular, the degree of blackness becomes extremely low. In this case, it has been confirmed that ferrites H' and J' have color tones that are completely unsuitable for practical use as magnetic toners without colorants. The method for producing ferrite powder according to the present invention has been described above in detail. Next, the case where the ferrite powder produced according to the present invention is applied to magnetic toner will be described. The magnetic toner is made by mixing ferrite powder produced according to the present invention with a resin component. Various thermoplastic resins can be used as the resin component. Examples of thermoplastic resins include styrenes, vinylnaphthalene, vinyl esters, α-methylene aliphatic monocarboxylic acid esters, acrylonitrile, methacrylonitrile, acrylamide,
Any known resin component for magnetic toners can be effectively used, such as homopolymers such as vinyl ethers, vinyl ketones, and N-vinyl compounds, copolymers combining two or more of these, or mixtures thereof. It is preferable to have a glass transition point of about 10° C. and a weight average molecular weight of about 10 3 to 10 5 .

【表】【table】

【表】 磁性トナー中には、上記樹脂成分1重量部に対
して、前記フエライト粉体を0.2〜0.7重量部含有
せしめることが好ましい。 磁性トナーと製造するには、公知の方法に従つ
て、フエライト粉体と樹脂成分とをボールミル等
で混合した後、加熱ロールを用いて練肉し、冷却
して粉砕する。次いで必要に応じ分級すればよ
い。このようにして平均粒径5〜40μm程度の磁
性トナーが製造される。 なお、磁性トナー中には、必要に応じ顔料、染
料からなる着色剤、あるいは電荷制御剤等を添加
することができる。 このような、磁性トナーは公知の方法および装
置を用いて画像を形成することができる。 本発明者は、本発明により製造されるフエライ
ト粉体を用いて磁性トナーを作成し、そのトナー
の優秀性について種々実験を行つた。その1例を
以下に参考例として挙げる。 参考例 本発明により製造されたフエライト粉体A〜L
を用い、フエライト1重量部当りエツソ石油化学
(株)からピコラスチツクD−100として市販されて
いるスチレン系樹脂2.3重量部と、日本ライヒホ
ールド(株)からベツカサイト1110として市販されて
いる変性マイレン酸樹脂1重量部とを混合し、ボ
ールミルにかけた後、練肉冷却、粉砕し、乾燥、
分級して平均粒径15μmのトナー12種を作成し
た。 次に、セレン感光板ドラム上に静電画像を形成
し、常法に従い磁気ブラシ法により上記トナーを
用いて現像し、しかる後普通紙上に転写し、定着
したところ、各トナーとも良好な画像を得ること
ができた。又、現像および転写を繰返し行つたと
ころ、良好な画像が常に再現された。更に、セレ
ン板を酸化亜鉛感光板にかえても、同様に良好な
画像が得られた。
[Table] The magnetic toner preferably contains 0.2 to 0.7 parts by weight of the ferrite powder per 1 part by weight of the resin component. To produce a magnetic toner, according to a known method, ferrite powder and a resin component are mixed in a ball mill or the like, then kneaded using heated rolls, cooled, and pulverized. Then, it may be classified as necessary. In this way, a magnetic toner having an average particle size of about 5 to 40 μm is produced. Note that a colorant such as a pigment or dye, a charge control agent, or the like may be added to the magnetic toner, if necessary. Images can be formed using such magnetic toner using known methods and devices. The present inventor created a magnetic toner using the ferrite powder produced according to the present invention, and conducted various experiments to determine the superiority of the toner. One example is listed below as a reference example. Reference example Ferrite powder A to L produced according to the present invention
Etsuso Petrochemical per 1 part by weight of ferrite
2.3 parts by weight of a styrene resin commercially available as Picolastic D-100 from Nippon Reichhold Co., Ltd. and 1 part by weight of a modified maleic acid resin commercially available as Betsukasite 1110 from Nippon Reichhold Co., Ltd. were mixed, and the mixture was ball milled. After cooling the minced meat, crushing and drying,
It was classified to create 12 types of toners with an average particle size of 15 μm. Next, an electrostatic image was formed on a selenium photosensitive plate drum, developed using the above toner by a magnetic brush method according to a conventional method, and then transferred onto plain paper and fixed, and a good image was obtained with each toner. I was able to get it. Further, when development and transfer were repeated, good images were always reproduced. Furthermore, even when the selenium plate was replaced with a zinc oxide photosensitive plate, similarly good images were obtained.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 Fe2O3に換算したとき99.9〜51モル%となる
ごとく計算された量の鉄および/または酸化鉄
と、MO(MはMn、Ni、Co、Mg、Cu、Znまた
はCdを表わす)に換算したとき0.1〜49モル%と
なるごとく計算された量のマンガン、ニツケル、
コバルト、マグネシウム、銅、亜鉛またはカドミ
ウムの酸化物または加熱によつて酸化物となる化
合物のうちの少なくとも1種とを配合し;次いで
顆粒化した後;酸素分圧を調節した雰囲気中で焼
成し;しかる後機械的粉砕を行うことからなる:
Fe2O3に換算して99.9〜51モル%の酸化鉄と、
MO(Mは前記と同じ)に換算して0.1〜49モル%
の酸化マンガン、酸化ニツケル、酸化コバルト、
酸化マグネシウム、酸化銅、酸化亜鉛または酸化
カドミウムのうちの少なくとも1種とからなり、
焼成によつてスピネル型構造を付与されたフエラ
イト粒子からなり、平均粒径1μm以下である転
写可能な電子写真磁性トナー用フエライト粉体の
製造方法。
1 Iron and/or iron oxide in an amount calculated to be 99.9 to 51 mol% when converted to Fe 2 O 3 , and MO (M represents Mn, Ni, Co, Mg, Cu, Zn or Cd). manganese, nickel, in an amount calculated to be 0.1 to 49 mol% when converted to
At least one of oxides of cobalt, magnesium, copper, zinc, or cadmium or compounds that become oxides upon heating are blended; then granulated; and then fired in an atmosphere with controlled oxygen partial pressure. ; followed by mechanical grinding:
99.9 to 51 mol% iron oxide calculated as Fe 2 O 3 ,
0.1 to 49 mol% converted to MO (M is the same as above)
manganese oxide, nickel oxide, cobalt oxide,
Consists of at least one of magnesium oxide, copper oxide, zinc oxide or cadmium oxide,
A method for producing transferable ferrite powder for electrophotographic magnetic toner, which is composed of ferrite particles imparted with a spinel-type structure by firing and has an average particle size of 1 μm or less.
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