JP3148311B2 - 磁性トナー用磁性粒子粉末 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁性トナー用磁性粒子
粉末、詳しくは、低分子量、殊に、重量平均分子量が１
５００００以下の低分子量結合剤樹脂に混合すると、優
れた分散性を発揮することができる鉄を主成分とする粒
状磁性粒子粉末に関するものである。

【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。近時、複写機器の高速度化、高
画質化、連続化、省エネルギー化等の高性能化に伴っ
て、現像剤である磁性トナーの特性向上が強く要求され
ており、その為には、結合剤樹脂との混合性が良好であ
る磁性粒子粉末が強く要求される。

【０００３】この事実は、特開昭５５−６５４０６号公
報の「一般に、このような一成分方式における磁性トナ
ー用の磁性粉には次のような諸特性が要求される。‥‥
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
ナーの特性にとって重要となる。‥‥」なる記載の通り
である。

【０００４】一方、磁性トナーの特性向上の為に結合材
樹脂の面からも種々の改良、検討が進められている。従
来、磁性トナー用に使用される結合剤樹脂としては、ス
チレン、ビニルトルエン等のビニル芳香族系樹脂、アク
リル酸、メタクリル酸等のアクリル系樹脂及びこれらの
共重合体樹脂等が用いられており、重量平均分子量で言
えば約３０００００程度の高分子量結合剤樹脂が用いら
れていた。

【０００５】しかしながら、近時、高画質化の面から、
磁性トナーの粒子サイズは小さくなる傾向にあり、サイ
ズの小さい磁性トナーを得る為に粉砕が容易な重量平均
分子量１５００００以下の低分子量樹脂が結合剤に用い
られ実用化されている。

【０００６】また、高速度化、省エネルギー化の面か
ら、磁性トナーの用紙への熱定着を出来るだけ低温で迅
速に行う為に低分子量の樹脂、換言すれば、低軟化点樹
脂を用いることが強く要求されている。この事実は、特
開昭５５−１３０５４７号公報の「熱定着用現像剤は定
着温度が低く、かつ保存安定性に優れていることが望ま
しいが、定着温度を低くするために、低軟化点樹脂を使
用すると‥‥」なる記載の通りである。

【０００７】そこで、重量平均分子量１５００００以下
の低分子量結合剤樹脂に混合すると、優れた分散性を発
揮することができる磁性粒子粉末が強く要求されてい
る。

【０００８】従来、磁性トナーの特性の向上の為に、使
用する磁性粒子粉末の諸特性を問題にしたものとしては
特開昭５５−１３０５４７号公報、特開昭５７−２４９
５０号公報、特開平１−１８２８５５号公報及び特開平
２−８０号公報のそれぞれに記載の粒子がある。即ち、
特開昭５５−１３０５４７号公報に記載の粒子は、吸油
量が１００以下の磁性粒子粉末、特開昭５７−２４９５
０号公報に記載の粒子は、圧縮率が２５〜３８％である
磁性粒子粉末、特開平１−１８２８５５号公報に記載の
粒子は、カサ密度が０．４５ｇ／ｍｌ以上の磁性粒子粉
末、特開平２−８０号公報に記載の粒子はタップ密度
１．２〜２．５ｇ／ｃｍ³ 及び吸油量５〜３０ｍｌ／１
００ｇを有する磁性粒子粉末に関するものである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】重量平均分子量１５０
０００以下の低分子量結合剤樹脂に混合すると、優れた
分散性を発揮することができる磁性粒子粉末は、現在最
も要求されているところであるが、公知の磁性粒子粉末
を用いて重量平均分子量１５００００以下の低分子量結
合剤樹脂に混合すると、十分な分散性が得られない。公
知の磁性粒子粉末を用いて重量平均分子量約３００００
０程度の高分子量結合剤樹脂に混合すると、磁性粒子粉
末の吸油量が小さくなる程分散性が向上する傾向にある
ことが広く知られているが、公知の磁性粒子粉末を用い
て重量平均分子量１５００００以下の低分子量結合剤樹
脂に混合すると、逆に、磁性粒子粉末の吸油量が小さく
なる程分散性が低下する傾向にある。

【００１０】そこで、本発明は、重量平均分子量１５０
０００以下の低分子量結合剤樹脂に混合すると、優れた
分散性を発揮することができる磁性粒子粉末を提供する
ことを技術的課題とする。

【００１１】

【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。即ち、本発明は、吸油
量２４ｍｌ／１００ｇ以下であって、圧縮度５６以上を
有する鉄を主成分とする粒状磁性粒子粉末からなる、重
量平均分子量１５００００以下の低分子量結合剤樹脂を
使用した磁性トナー用磁性粒子粉末である。

【００１２】次に、本発明実施にあたっての諸条件につ
いて述べる。本発明における結合剤樹脂は、重量平均分
子量１５００００以下の低分子量の結合剤樹脂であり、
具体的には、市販のスチレン・アクリル樹脂ハイマーＴ
Ｂ−９０００（重量平均分子量：１１００００）（三洋
化成社（製））等が使用できる。

【００１３】本発明における磁性粒子粉末は、吸油量２
４ｍｌ／１００ｇ以下であって圧縮度５６以上を有する
鉄を主成分とする粒状磁性粒子粉末である。吸油量が２
４ｍｌ／１００ｇを越える場合には、結合剤樹脂との混
合性が悪く優れた分散性を発揮することができない。圧
縮度が５６未満である場合には、重量平均分子量１５０
０００以下の低分子量結合剤樹脂との混合時に磁性粒子
粉末に含まれる圧密体が解砕されず優れた分散性を発揮
することができない。尚、圧縮度とは｛（タップ密度−
カサ密度）／タップ密度｝×１００で表され、この値が
小さい程粒子粉末の圧密体が多くなることを意味する。

【００１４】鉄を主成分とする粒状磁性粒子粉末として
は、マグネタイト粒子粉末、マグヘマイト粒子粉末、こ
れらにＦｅ以外の亜鉛、マンガン等の異種元素を含有す
る粒子粉末並びに亜鉛、マンガン、ニッケルから選ばれ
た１種又は２種以上を含むスピネル型フェライト粒子粉
末等のいずれでもよく、また、その形状は球状、六面体
状、八面体状等の粒状粒子であればよい。

【００１５】本発明における吸油量２４ｍｌ／１００ｇ
以下であって圧縮度５６以上を有する鉄を主成分とする
粒状磁性粒子粉末は、第一鉄塩水溶液とアルカリ水溶液
とを反応して得られたＦｅ（ＯＨ）₂ やＦｅＣＯ₃ 等の
Ｆｅ含有沈澱物又は、必要により、Ｆｅ以外の亜鉛、マ
ンガン等の異種金属を添加して得られる異種金属及びＦ
ｅ含有沈澱物を含む懸濁液に酸素含有ガスを通気する、
所謂湿式法により得られた粒状マグネタイト粒子粉末又
は粒状スピネル型フェライト粒子粉末、これら湿式法で
得られた粒子を更に酸化又は酸化・還元して得られる粒
子粉末並びに、酸化鉄等の鉄原料と酸化マンガン、酸化
亜鉛等の副原料を混合加熱して得られる、所謂、乾式法
により得られた粒状スピネル型フェライト粒子粉末のい
ずれかを被処理粒子粉末とし、当該被処理粒子粉末をジ
ェットミルで処理する方法又は、被処理粒子粉末をホイ
ール型混練機で処理した後に衝撃型粉砕機で処理する方
法等により得られる。

【００１６】ジェットミルとしては、Ｊｅｔ−Ｏ−Ｍｉ
ｚｅｒ、Ｍｉｃｒｏｎｉｚｅｒ、Ｂｌａｗ−Ｋｎｏｘ、
Ｔｒｏｓｔ Ｊｅｔ Ｍｉｌｌ等の各種がありいずれも
使用できるが、具体的には市販のニューマチック・ジェ
ツトミル Ｐ．Ｊ．Ｍ−２００（商品名：日本ニューマ
チック工業（株）製）を使用すればよい。ホイール型混
練機としては、シンプソンミックスマーラー、マルチミ
ル、ストッツミル、逆流混練機、アイリッヒミル等各種
がありいずれも使用できるが、具体的には、市販のサン
ドミル ＭＰＵＶ−２（商品名：（株）松本鋳造鉄工所
製）、マルチマル ＭＳＦ−１５Ａ（商品名：新東工業
（株）製）が使用でき、衝撃型粉砕機としては、具体的
には、市販の自由粉砕機 Ｍ−４（商品名：（株）奈良
機械製作所製）、パルぺライザー ＡＰ−１ＳＨ型（商
品名：ホソカワミクロン（株）製）、エックサンプルミ
ル ＫＩＩ−１（商品名：不二電機工業（株）製）等が
使用できる。

【００１７】

【作用】先ず、本発明において最も重要な点は、吸油量
２４ｍｌ／１００ｇ以下であって圧縮度５６以上を有す
る鉄を主成分とする粒状磁性粒子粉末は、重量平均分子
量が１５００００以下の低分子量結合剤樹脂に混合する
と、優れた分散性を発揮することができるという事実で
ある。

【００１８】今、本発明者が行った数多くの実験例から
その一部を抽出して説明すれば、以下の通りである。図
１は、本発明における磁性粒子粉末と公知の磁性トナー
用磁性粒子粉末及び特開平２−８０号公報に記載の磁性
粒子粉末の圧縮度と吸油量との関係をプロットしたもの
である。図１中、●印は本発明における磁性粒子粉末で
あり、○印は、特開平２−８０号公報に記載の磁性粒子
粉末であり、△印、▲印、×印及び□印はそれぞれ磁性
トナー用磁性粒子粉末として市販されているＢＬ−２０
０（商品名：チタン工業（株）製）、ＥＰＴ−５００
（商品名：戸田工業（株）製）、ＢＬ−１００（商品
名：チタン工業（株）製）、マピコ−Ｂｌａｃｋ（商品
名：チタン工業（株）製）である。

【００１９】図１から明らかな通り、公知の磁性粒子粉
末及び特開平２−８０号公報に記載の磁性粒子粉末の吸
油量及び圧縮度は、本発明に係る粒状磁性粒子粉末のそ
れらと相違している。

【００２０】重量平均分子量１５００００以下の低分子
量結合剤樹脂の場合、公知の磁性粒子粉末及び特開平２
−８０号公報に記載の磁性粒子粉末に比べ本発明に係る
粒状磁性粒子粉末のほうが優れた分散性を発揮する理由
について、本発明者は、以下のように考えている。即
ち、前者の磁性粒子粉末は、図１に示される通り、結合
剤樹脂との混合性を増す為に吸油量を小さくすると圧縮
度も小さくなって粒子粉末中に圧密体が増加する傾向に
あり、このように圧密体を含む磁性粒子粉末を重量平均
分子量約３０００００程度の高分子量結合剤樹脂に混合
すると混合時の粘度が十分高いことによって機械的シェ
アが大きく働く為圧密体が解砕されるが、重量平均分子
量１５００００以下の低分子量結合剤樹脂に混合すると
混合時の粘度が低いことによって機械的シェアがほとん
どかからない為、圧密体が解砕されないでそのままの状
態で残存する。一方、後者の本発明に係る粒状磁性粒子
粉末は吸油量が小さいものであり、しかも、圧密度が大
きいことに起因して結合剤樹脂との混合時の粘度が低く
ても機械的シェアによって圧密体が十分解砕される為結
合剤樹脂の重量平均分子量が約１５００００と小さくて
も優れた分散性を発揮する。

【００２１】

【実施例】次に、実施例並びに比較例により、本発明を
説明する。尚、以下の実施例並びに比較例における粒子
の形状は、透過型電子顕微鏡及び走査型電子顕微鏡によ
り観察したものである。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）製）を用いて外部磁場１０ＫＯｅの下で測定した
値である。タップ密度（ｇ／ｍｌ）は、カサ密度測定を
した後の磁性粒子粉末１０ｇを２０ｍｌのメスシリンダ
ー中にロートを用いて静かに充填させ、次いで、２５ｍ
ｍの高さから自然落下させる操作を６００回繰り返した
後に充填している磁性粒子粉末の容量（ｍｌ）をメスシ
リンダーの目盛から読み取り、この値を式タップ密度
（ｇ／ｍｌ）＝１０ｇ／容量（ｍｌ）に挿入して計算し
て求めた値で示した。カサ密度（ｇ／ｍｌ）及び吸油量
はＪＩＳ Ｋ ５１０１に記載の方法により測定した値
で示した。樹脂膜表面の光沢は、デジタル光沢計 ＵＧ
Ｖ−５０（スガ試験機（株）製）を用い、入射角２０°
で測定した値で示した。

【００２２】尚、入射角が小さくなる程、樹脂成型体表
面のより微妙な凹凸をも感知することができ、分散性の
程度がより明確に判別できるので、光沢度の測定は、入
射角２０°で行なった。

【００２３】実施例１〜５ 比較例１〜７； 実施例１ 湿式法により水溶液中から生成した吸油量２２ｍｌ／１
００ｇであって、圧縮度５５を有する個数平均粒子径
０．２２μｍの球状を呈したマグネタイト粒子粉末（磁
化値８３．５ｅｍｕ／ｇ、保磁力５５ Ｏｅ）を被処理
粒子粉末として用い、該被処理粒子粉末１０Ｋｇをシン
プソン・ミックスマーラーである「サンドミル ＭＰＵ
Ｖ−２」（商品名：（株）松本鋳造鉄工所製）に投入し
て、３０分間処理した。次いで、得られたサンドミルに
よる処理粒子粉末１０Ｋｇをエックサンプルミル ＫＩ
Ｉ−１（商品名：不二電機工業（株）製）に投入して処
理した。得られたエックサンプルミルによる処理粒子粉
末は吸油量１６．５ｍｌ／１００ｇであって圧縮度５８
を有する個数平均粒子径０．２２μｍの球状を呈したマ
グネタイト粒子粉末（磁化値８３．１ｅｍｕ／ｇ、保磁
力５５ Ｏｅ）であった。

【００２４】上記の処理済球状磁性粒子粉末１５ｇとあ
らかじめ６０℃で８時間乾燥したスチレン−アクリル樹
脂ハイマーＴＢ−９０００（重量平均分子量：１１００
００）（商品名：三洋化成（株）製）３４ｇ及び離型剤
としてポリプロピレン樹脂ビスコール５５０Ｐ（商品
名：三洋化成（株）製）１ｇとを表面温度１３０℃の熱
間ロールで５分間練り込み混練物を得た。得られた混練
物を熱間プレスでシート状に加工し、シート状樹脂を作
成した。このシート状樹脂の光沢度は、入射角２０°の
場合７３．９％であった。尚、参考までに、上記スチレ
ン−アクリル樹脂ハイマーＴＢ−９０００に代えて高分
子量のハイマーＴＢ−１０００（重量平均分子量：３０
００００）を使用した場合の光沢度もあわせて示す。

【００２５】実施例２〜５、比較例１〜７ 被処理粒子粉末の種類、機械処理工程における機械の種
類及び処理順序を種々変化した以外は、実施例１と同様
にして処理済磁性粒子粉末を得た。この時の主要製造条
件及び諸特性を表１に示す。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【発明の効果】本発明に係る磁性粒子粉末は、吸油量２
４ｍｌ／１００ｇ以下であって、圧縮度５６以上を有し
ていることに起因して低分子量、殊に、重量平均分子量
が１５００００以下の結合剤樹脂に混合すると優れた分
散性を発揮することができるので、磁性トナー用磁性粒
子粉末として好適である。

【００２８】

【図面の簡単な説明】

【図１】磁性トナー用磁性粒子粉末の圧縮度と吸油量と
の関係をプロットしたものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡野 洋司 広島県広島市中区舟入南４丁目１番２号 戸田工業株式会社創造センター内 合議体 審判長 多喜 鉄雄 審判官 植野 浩志 審判官 高梨 操 (56)参考文献 特開 平２−80（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−143063（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−85060（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−45554（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−284157（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−155223（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸油量２４ｍｌ／１００ｇ以下であっ
   て、圧縮度５６以上を有する鉄を主成分とする粒状磁性
   粒子粉末からなる、重量平均分子量１５００００以下の
   低分子量結合剤樹脂を使用した磁性トナー用磁性粒子粉
   末。