JP2992907B2 - 磁性トナー - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真法、静電記録
法、磁気記録法などにおいて用いられる磁性トナーに関
する。

【０００２】

【従来の技術】静電潜像をトナーを用いて可視像化する
現像方法は種々知られている。例えば米国特許第２，８
７４，０６３号明細書に記載されている磁気ブラシ法、
同第２，６１８，５５２号明細書に記載されているカス
ケード現像法、同第２，２２１，７７６号明細書に記載
されているパウダークラウド法、ファーブラシ現像法及
び液体現像法の如く多数の現像法が知られている。これ
らの現像法の中で、特にトナー及びキャリヤーを主体と
する二成分系現像剤を用いる磁気ブラシ法、カスケード
法及び液体現像法が広く実用化されている。これらの方
法はいずれも比較的安定に良画像の得られる優れた方法
であるが、反面キャリヤーの劣化、トナーとキャリヤー
の混合比の変動という二成分系現像剤にまつわる共通の
欠点を有する。

【０００３】この欠点を回避するため、トナーのみより
なる一成分系現像剤を用いる現像方法が各種提案されて
いる。この現像方法の中でも、磁性を有するトナー粒子
より成る現像剤を用いる方法に優れたものが多い。

【０００４】米国特許第３，９０９，２５８号明細書に
は電気的に導電性を有する磁性トナーを用いて現像する
方法が提案されている。この方法は内部に磁性を有する
円筒状の導電性スリーブ上に導電性磁性トナーを支持
し、これを静電像に接触せしめ現像するものである。こ
の際、現像部において、記録体表面とスリーブ表面の間
にトナー粒子により導電路が形成され、この導電路を経
てスリーブよりトナー粒子に電荷が導かれ、クーロン力
によりトナー粒子が画像部に付着して現像される。この
導電性磁性トナーを用いる現像方法は従来の二成分系現
像方法にまつわる前記の欠点を回避した優れた方法であ
る。しかしながらトナーが導電性であるため、現像した
画像を、記録体から普通紙の如き最終的な支持部材へ静
電的に転写する事が困難であるという欠点を有してい
る。

【０００５】静電的に転写をする事が可能な高抵抗の磁
性トナーを用いる現像方法として、トナー粒子の誘電分
極を利用した現像方法がある。しかし、かかる方法は本
質的に現像速度がおそい、現像画像の濃度が十分に得ら
れない等の欠点を有しており、実用上困難である。

【０００６】高抵抗の磁性トナーを用いるその他の現像
方法として、トナー粒子相互の摩擦、トナー粒子とスリ
ーブ等との摩擦等によりトナー粒子を摩擦帯電し、これ
を静電像保持部材に接触して現像する方法が知られてい
る。しかしこれらの方法は、トナー粒子と摩擦部材との
接触回数が少なく摩擦帯電が不十分になり易い、帯電し
たトナー粒子はスリーブとの間のクーロン力が強まりス
リーブ上で凝集し易い等の欠点を有しており、実用上困
難であった。

【０００７】ところが、特開昭５５−１８６５６号公報
等において、上述の如き欠点を除去した新規な現像方法
が提案された。この現像方法はスリーブ上に磁性トナー
をきわめて薄く塗布し、これを摩擦帯電し、次いでこれ
を静電像にきわめて近接して現像する所謂ジャンピング
現像方法という方法である。この方法は、以下の理由に
よって優れた画像を得ることが出来る。（ａ）磁性トナ
ーをスリーブ上にきわめて薄く塗布する事によりスリー
ブとトナーの接触する機会が増え、トナーを十分に摩擦
帯電させることが出来るため。（ｂ）磁力によってトナ
ーを支持し、かつ磁石とトナーを相対的に移動させる事
によりトナー粒子相互の凝集がとかれ、トナーをスリー
ブと十分に摩擦させることが出来るため。（ｃ）トナー
を磁力によって支持し又これを静電像に接する事なく対
向させて現像するため。

【０００８】上述の如き従来知られているジャンピング
現像方法は、繰り返し複写を続けると、場合により、現
像剤担持体上に担持された現像剤層の均一性がそこなわ
れ、現像剤担持体の円周方向にスジ状のコーティング不
良が発生したり、或いは担持された現像剤の層の厚さが
初期と比較し部分的に極端に厚くなり、ハン点様のムラ
やサザ波様のコーティング不良が発生する。前者は現像
した際に画像に白スジとして観察され、後者はハン点状
あるいはサザ波状の濃度ムラとなって観察されたりす
る。これらの現象は、通常の繰り返し複写ではほとんど
発生しないが、特に長期間の超低温低湿の環境条件下で
の連続使用で発生する場合がある。さらに、この環境条
件下での連続使用では、画像濃度の低下が生じるため、
好ましくない。

【０００９】また、高温高湿の環境条件下においても、
現像剤層の厚さが変化し薄くなる場合が多く、しばしば
画像濃度の低下を引き起こすため好ましくない。

【００１０】本発明者らは、この点について検討したと
ころスリーブ上への現像粉の付着およびスリーブからの
現像粉の転写が変化するためであることを見出した。

【００１１】さらに詳しく述べると、この様な現象は、
環境条件の変化によって、現像剤担持体上に担持された
現像剤層において、摩擦帯電量の不均一部分が生ずるこ
とによるものである。

【００１２】すなわち、超低温低湿の環境条件下では現
像剤担持体表面と現像剤との摩擦により現像剤の摩擦帯
電電荷が極端に大きい成分が発生し、その電荷に起因す
る鏡映力のため、現像剤担持体近傍に上記の摩擦帯電電
荷の極端に大きい成分が蓄積する。この蓄積した摩擦帯
電電荷の極端に大きい成分が連続耐久などによって、現
像剤層の上層部分の現像剤のコーティングの均一性や現
像されやすさに影響をあたえ、現象として、前記した白
スジや、ハン点状のムラ、サザ波状のコーティング不良
を生ずる。

【００１３】また高温高湿の環境条件下で現像剤層の厚
さが減少する現象は現像剤と現像剤担持体との摩擦帯電
の不均一から発生するものであり、現像剤担持体表面近
傍の現像剤の摩擦帯電量の不安定性によるものである。

【００１４】また、現像剤の帯電量が不均一であるとに
よって、地カブリ現象が起き、画像上の大きな欠点とな
る。近年、複写機の機能が多様化し、画像の一部を露光
等によって消しておき、次でその部分に別の画像を挿入
するような多重多色コピーを行なったり、転写紙の周辺
を枠ぬきするような機能においては、画像上の白く抜い
ておくべき部分に地カブリが生じていることは問題であ
る。

【００１５】すなわち、現像基準電位に対して、潜像電
位と反極性の電位をＬＥＤやヒューズランプ等の強い光
で与え画像を消去すると、その部分にカブリが発生する
傾向が高まる。さらに、多色で多重コピーを行なう場合
には、色の混在が発生し、画像の鮮明さをそこなうこと
にもなる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は異なる環境条
件下においても濃度変動の小さい磁性トナーを提供する
ことを目的とする。

【００１７】また、本発明は、電荷がトナー粒子に過剰
に蓄積し、適正な電荷を維持できず、濃度低下等を発生
する、いわゆるチャージ・アップ現象の発生が抑えられ
た磁性トナーを提供することを目的とする。

【００１８】また、本発明は、画像濃度が高く、カブリ
の発生のない或いは少ない鮮明な画像を与える磁性トナ
ーを提供することを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明者らは、
前述のような問題点を解決するため、鋭意検討を行なっ
た結果、磁性トナー中に含有される磁性体がこれらの問
題点の主要な原因の一つであることをつきとめ、これら
の問題点を解決しうる磁性体について検討を行なった。

【００２０】この結果、トナー中に均一に分散しやす
く、トナー帯電時に安定に適度に電荷を調節でき、耐環
境性に優れた磁性体を開発し、この磁性体を用いたトナ
ーによって、本発明の目的を達成したものである。

【００２１】即ち、本発明は、少なくとも磁性酸化鉄及
び結着樹脂を有する磁性トナー粒子を有する磁性トナー
において、該磁性酸化鉄は下記条件（ａ），（ｂ）及び
（ｃ） （ａ）鉄元素溶解率が５±１重量％の場合、溶解された
鉄元素中のＦｅ（ＩＩ）の含有率は１４〜３３．３重量
％である （ｂ）鉄元素溶解率が１０±１重量％の場合、溶解され
た鉄元素中のＦｅ（ＩＩ）の含有率は１７〜３３．３重
量％である （ｃ）鉄元素溶解率が１５±１重量％の場合、溶解され
た鉄元素中のＦｅ（ＩＩ）の含有率は１８〜３３．３重
量％であるを満足し、該磁性酸化鉄は、磁性酸化鉄中の
ＦｅＯの存在量が鉄元素を基準として３０〜４０重量％
であることを特徴とする磁性トナーである。

【００２２】このような本発明を完成するに至った所以
は次の通りである。

【００２３】水溶液反応による磁性酸化鉄の製造方法に
ついては、従来、中和に用いるアルカリの種類、或いは
中和後の水酸化第一鉄を含有する溶液のｐＨ等に関し
て、種々提案されている。しかしながらこれらの磁性酸
化鉄粒子は、耐環境性の面でいまだ改良すべき点を有し
ている。

【００２４】磁性酸化鉄の改良方法としては、２価金属
に代表される逆スピネル型フェライトの構成成分の他
に、添加物質に関して特開昭５８−２２２６号公報に提
案されている如くケイ酸、アルミニウム、リン酸の如き
物質を付加する方法が挙げられる。添加元素としてのケ
イ酸に関しては、粒子表面を被覆する事による耐熱性の
改善効果（例えば、特開昭５３−３５６９７号公報）等
が知られているが、磁性トナーに用いた場合には、表面
に残留しているケイ酸化合物又は含水ケイ酸の如きケイ
酸成分が、著しく耐湿性を損う傾向がある。

【００２５】また特開昭５８−１８９６４６号公報に
は、磁性酸化鉄のＦｅＯの含有率を規定した磁性トナー
が開示されているが、本発明者らが鋭意検討した結果に
よると、確かに磁性酸化鉄中のＦｅＯの含有量が１６〜
２５重量％の範囲にある磁性酸化鉄を用いたトナーは異
なる環境条件下においても摩擦帯電量の変動が小さくな
る傾向にはあるが、さらに改善すべき点がある。

【００２６】また、その公報の中で比較例としてＦｅＯ
含有量が２６重量％以上の磁性酸化鉄が挙げられている
が、この磁性酸化鉄は表面層におけるＦｅＯ含有量が少
なく、反対に中心層のＦｅＯ含有量が著しく高く、磁性
酸化鉄全体としてＦｅＯ含有量が多くなっているもの
で、この磁性酸化鉄を用いたトナーは公報中に記載通
り、摩擦帯電量の変動が著しい。

【００２７】磁性酸化鉄中のＦｅＯ含有量よりも、磁性
酸化鉄の表面層におけるＦｅ（ＩＩ）の分布状態が、ト
ナーの様々な環境下における摩擦帯電量の安定に寄与す
ることを本発明者らは見い出した。

【００２８】このことは理論的には明確化されてはいな
いが、磁性酸化鉄中の表面層でのＦｅ（ＩＩ）の適度な
分布状態が、トナーの繰り返しの摩擦による帯電量の蓄
積とミクロな界面でのＦｅＯ，Ｆｅ（ＩＩ）特有の電荷
の緩和効果とのつり合いの上に成り立っているものと推
察している。

【００２９】次に、本発明の磁性トナーに用いる磁性酸
化鉄について詳述する。本発明の磁性トナーに用いる磁
性酸化鉄は鉄元素溶解率と溶解された鉄元素中のＦｅ
（ＩＩ）の含有率との関係が下記条件（ａ），（ｂ）及
び（ｃ） （ａ）鉄元素溶解率が５±１重量％の場合、溶解された
鉄元素中のＦｅ（ＩＩ）の含有率は１４〜３３．３重量
％である （ｂ）鉄元素溶解率が１０±１重量％の場合、溶解され
た鉄元素中のＦｅ（ＩＩ）の含有率は１７〜３３．３重
量％である （ｃ）鉄元素溶解率が１５±１重量％の場合、溶解され
た鉄元素中のＦｅ（ＩＩ）の含有率は１８〜３３．３重
量％である を満足することが必要である。

【００３０】より好ましくは、鉄元素溶解率と溶解され
た鉄元素中のＦｅ（ＩＩ）の含有率との関係が、下記条
件（ｈ），（ｉ）及び（ｊ） （ｈ）鉄元素溶解率が５±１重量％の場合、溶解された
鉄元素中のＦｅ（ＩＩ）の含有率は、１４〜３０重量％
である （ｉ）鉄元素溶解率が１０±１重量％の場合、溶解され
た鉄元素中のＦｅ（ＩＩ）の含有率は、１７〜３２重量
％である （ｊ）鉄元素溶解率が１５±１重量％の場合、溶解され
た鉄元素中のＦｅ（ＩＩ）の含有率は、１９〜３３重量
％である を満足することが良い。

【００３１】磁性酸化鉄の鉄元素溶解率が３０重量％ま
では磁性体のごく外周および表面層の状態を分析するこ
とができる。特に、ごく表面層である鉄元素溶解率で１
６重量％までに存在するＦｅ（ＩＩ）が適度に均質に存
在することにより、トナーの過度な電荷蓄積を緩和する
ことが可能となる。上述の条件（ａ），（ｂ）及び
（ｃ）をともに満足しなければ帯電安定性及び電荷の緩
和効果が失われ、トナーの各環境条件下での良好な摩擦
帯電を行なうことが出来なくなる。

【００３２】すなわち、（ａ），（ｂ）及び（ｃ）のい
ずれか１つでもそれぞれの範囲の上限を越えるものは高
湿下におけるトナーの帯電安定性を損ねる。また
（ａ），（ｂ）及び（ｃ）のいずれか１つでもそれぞれ
の範囲の下限未満であるものは、特に低温低湿環境条件
下における電荷の緩和効果が得られない。

【００３３】さらに、本発明の磁性トナーに用いる磁性
酸化鉄は、磁性酸化鉄中のＦｅＯの存在量が鉄元素を基
準として３０〜４０重量％であることから好ましい。さ
らに該磁性酸化鉄は、鉄元素溶解率（重量％）をｘと
し、溶解された鉄元素中のＦｅ（ＩＩ）の含有率（重量
％）をｙとした場合、下記条件（ｄ）に基づいて下記式
（ｅ）及び（ｆ） （ｄ）０＜ｘ≦３０

【００３４】

【数３】 を満足することが好ましく、より好ましくは、下記条件
（ｇ） （ｇ）４≦ｘ≦１６ に基づいて上記式（ｅ）及び（ｆ）を満足することが良
い。

【００３５】上記式（ｅ）及び（ｆ）を満足することに
より、より帯電安定性及び電荷の緩和効果が向上するの
で、各環境条件下での摩擦帯電をより安定に行なうこと
が出来る。

【００３６】磁性酸化鉄の粒径を０．２μｍの球形を近
似した場合、鉄元素溶解率３０重量％までは表面から約
１００Åくらいの表面層であり、さらに鉄元素溶解率１
６重量％までは表面から約５０Åくらいの表面層であ
る。

【００３７】本発明の磁性トナーに用いる磁性酸化鉄に
おいては、見かけ嵩密度は０．１〜１．２ｇ／ｃｃが好
ましい。該磁性酸化鉄の見かけ嵩密度がこの範囲であれ
ば、該磁性酸化鉄は、凝集性が小さく、かつ分散性に優
れた八面体形状の粒子を主体として含有するので、本発
明の効果をより向上させることが出来る。さらに、本発
明の磁性トナーに用いる磁性酸化鉄は樹脂または有機溶
剤への親和性に優れている。

【００３８】本発明の磁性トナーに用いる磁性酸化鉄の
数平均粒径は０．０５μｍより大きく０．３５μｍ未満
であることが好ましい。さらに好ましくは０．１０μｍ
より大きく０．２８μｍ未満であることが良い。該平均
粒径が０．０５μｍ以下であると、凝集しやすく、か
つ、耐環境安定性が低下する傾向にある。該平均粒径が
０．３５μｍ以上であると、薄膜、或いは微小粒子中に
分散して用いるときに、それらの表面に過度に突出した
り、或いは偏在がおきたりすることがあり、トナーの帯
電安定性の点から好ましくない。さらに、色相として、
黒色度が減退する傾向にある。

【００３９】本発明における各種物性データの測定法を
以下に詳述する。

【００４０】本発明において、磁性酸化鉄中のＦｅＯお
よびＦｅ（ＩＩ）の存在率（鉄元素を基準とする）およ
び鉄元素の溶解率は、次のような方法によって求めるこ
とができる。例えば、５リットルのビーカーに約３リッ
トルの脱イオン水を入れ該水温が４５〜５０℃になるよ
うにウォーターバスで加温する。約４００ｍｌの脱イオ
ン水でスラリーとした磁性酸化鉄約２５ｇを別途用意し
た約８０５ｍｌの脱イオン水で水洗しながら、該脱イオ
ン水とともに５リットルビーカー中に加える。

【００４１】次いで、前記５リットルのビーカー中の溶
液の温度を約５０℃、撹拌スピードを約２００ｒｐｍに
保ちながら、特級硫酸約６９５ｍｌを前記５リットルの
ビーカー中に加え、溶解を開始する。このとき、磁性酸
化鉄濃度は約５ｇ／ｌ，硫酸水溶液は約５規定となって
いる。磁性酸化鉄の溶解開始から、すべて溶解して透明
になるまで１０分毎に溶解液を２０ｍｌサンプリング
し、０．１μｍメンブランフィルターで濾過し、ろ液を
採取する。

【００４２】採取したろ液の内１０ｍｌをプラズマ発光
分光（ＩＣＰ）によって、鉄元素の定量を行なう。

【００４３】磁性酸化鉄の鉄元素溶解率は、以下の計算
式によって算出される。

【００４４】

【数４】

【００４５】各サンプルのＦｅ（ＩＩ）の含有率は、上
記の残りの濾液１０ｍｌに、イオン交換水約１００ｍｌ
を加えて試料を調製し、該試料を０．１ＮのＫＭｎＯ₄
水溶液を用いて、滴定し、該試料が微紅色へと着色した
ところを終点として滴定量を出す。並行してブランクテ
ストを行ない、次式によりＦｅ（ＩＩ）の鉄元素に対す
る比率（重量％）を求めることができる。

【００４６】

【数５】 ＊前記ＩＣＰで定量したもの

【００４７】本発明において、磁性酸化鉄の見かけ嵩密
度は次のようにして測定する。嵩密度測定装置としてパ
ウダーテスター（細川ミクロン製）を用い、７１０μｍ
のふるいをセットし、ふるいの上に解砕を行なった磁性
酸化鉄を少量ずつ投入し、振巾約１ｍｍで振動させる。
磁性酸化鉄のふるいへの投入及び振動は、付属のカップ
に磁性酸化鉄が山盛りになるまでつづける。停止後、付
属のブレードで、カップに山盛りになった粉の表面をす
り切って秤量する。カップの内容積は１００ｃｃとし
て、カップの風袋値を差し引いて試料重量を求め次式に
よって見かけ密度を計算する。

【００４８】 みかけ嵩密度（ｇ／ｃｃ）＝磁性酸化物重量（ｇ）／１００（ｃｃ）

【００４９】本発明において、磁性酸化物の数平均粒径
の測定および形状の観察は次のようにして行なう。透過
電子顕微鏡（日立製作所Ｈ−７００Ｈ）でコロジオン膜
銅メッシュに処理した試料を用いて、加電圧１００ＫＶ
にて、１０，０００倍で撮影し、焼きつけ倍率３倍で焼
き付けて、最終倍率３０，０００倍の写真を得る。得ら
れた写真を用いて試料の形状の観察を行ない、撮影され
た各粒子の最大長を計測し、その平均をもって数平均粒
径とする。

【００５０】本発明の磁性トナーに用いる磁性酸化鉄は
次の製造方法によって作られる。

【００５１】例えば硫酸第一鉄（ＦｅＳＯ₄）をＮａＯ
Ｈ水溶液で中和し、Ｆｅ（ＯＨ）₂を得、ＮａＯＨ水溶
液の調整によりｐＨ１２〜１３にした後、蒸気と空気に
より酸化し、マグネタイトのスラリーを得る。

【００５２】次の乾燥工程は、温風乾燥器を用い空気中
或いは窒素ガスを代表とする不活性ガス中で５０℃〜１
４０℃で空気中で乾燥した後、解砕しマグネタイト粒子
を得る。必要であれば減圧下で乾燥したり、さらに得ら
れたマグネタイトを水素雰囲気下で還元し、マグネタイ
ト（磁性酸化鉄）中のＦｅＯの含有率を調整し、さらに
フレットミル等の解砕機により適当な嵩密度に調整する
ことも出来る。

【００５３】しかしながら、上記の乾燥工程は、空気中
で行なうと磁性酸化鉄の表面が酸化されやすく、表面の
Ｆｅ（ＩＩ）の分布が減少傾向にあるので、不活性ガス
中で行なうのが好ましい。

【００５４】上記の乾燥工程に代えて得られたマグネタ
イトのスラリーをアトライターで場合により分散剤を用
い、固形分４０ｗｔ％位に調整し、ディスクアトマイザ
ー方式などのスプレードライヤーで乾燥することも出来
る。

【００５５】本発明の磁性トナーに用いる磁性酸化鉄は
結着樹脂１００重量部に対し４０〜１５０重量部、好ま
しくは５０〜１２０重量部含有させるのがよい。

【００５６】本発明の磁性トナーに使用する結着物質と
しては、ローラー表面にオイル塗布する装置を有する加
圧加熱ローラ定着装置を使用する場合には、公知のあら
ゆるトナー用結着物質の使用が可能である。例えば、ポ
リスチレン、ポリ−ｐ−クロルスチレン、ポリビニルト
ルエンの如きスチレン及びその置換体の単重合体；スチ
レン−ｐ−クロルスチレン共重合体、スチレン−ビニル
トルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合
体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン
−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−α−クロ
ルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニ
トリル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重
合体、スチレン−ビニルエチルエーテル共重合体、スチ
レン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジ
エン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレ
ン−アクリロニトリル−インデン共重合体の如きスチレ
ン系共重合体；ポリ塩化ビニル、フェノール樹脂、天然
樹脂変性フェノール樹脂、天然樹脂変性マレイン酸樹
脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリ酢酸ビニー
ル、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタ
ン、ポリアミド樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、キシ
レン樹脂、ポリビニルブチラール、テルペン樹脂、クマ
ロンインデン樹脂、石油系樹脂が使用できる。

【００５７】オイルをローラー表面に殆ど塗布しない加
熱加圧ローラ定着方式に於ては、トナー像支持体部材上
のトナー像の一部がローラに転移する所謂オフセット現
象及びトナー像支持部材に対するトナーの密着性が重要
な問題である。より少ない熱エネルギーで定着するトナ
ーは通常保存中もしくは現像器中でブロッキングもしく
はケーキングし易い性質があるので、同時にこれらの問
題も考慮しなければならない。これらの現象にはトナー
中の結着樹脂物質の物性が最も大きく関与している。本
発明者等の研究によればトナー中の磁性体の含有量を減
らすと、定着時に前述した様にトナー像支持部材に対す
るトナーの密着性は良くなるが、オフセットが起こり易
くなり又ブロッキングもしくはケーキングも生じ易くな
る。それ故、本発明においてオイルをローラ表面に殆ど
塗布しない加熱加圧ローラ定着方式を用いる時には結着
物質の選択がより重要である。好ましい結着物質として
は架橋されたスチレン系共重合体もしくはポリエステル
がある。このスチレン系共重合体のコモノマーとして
は、例えば、アクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル
酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ドデシル、ア
クリル酸オクチル、アクリル酸−２−エチルヘキシル、
アクリル酸フェニル、メタクリル酸、メタクリル酸メチ
ル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタク
リル酸オクチル、アクリロニトリル、メタクリロニトリ
ル、アクリルアミドの如き二重結合を有するモノカルボ
ン酸もしくはその置換体；例えば、マレイン酸、マレイ
ン酸ブチル、マレイン酸メチル、マレイン酸ジメチルの
如き二重結合を有するジカルボン酸及びその置換体；例
えば塩化ビニル、酢酸ビニル、安息香酸ビニルの如きビ
ニルエステル類；例えばエチレン、プロピレン、ブチレ
ンの如きエチレン系オレフィン類；例えばビニルメチル
ケトン、ビニルヘキシルケトンの如きビニルケトン類；
例えばビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、
ビニルイソブチルエーテルの如きビニルエーテル類の如
きビニル単量体が単独もしくは２つ以上用いられる。

【００５８】本発明に係る結着樹脂には、架橋剤を添加
することが出来る。架橋剤としては、主として２個以上
の重合可能な二重結合を有する化合物が用いられる。例
えば、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレンの如き芳
香族ジビニル化合物、例えばエチレングリコールジアク
リレート、エチレングリコールジメタクリレート、１，
３−ブタンジオールジメタクリレートの如き二重結合を
２個有するカルボン酸エステル、例えば、ジビニルアニ
リン、ジビニルエーテル、ジビニルスルフィド、ジビニ
ルスルホンの如きジビニル化合物及び３個以上のビニル
基を有する化合物が単独もしくは混合物として用いられ
る。

【００５９】また、加圧定着方式を用いる場合には、公
知の圧力定着性トナー用結着樹脂の使用が可能である。
例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチレン、
ポリウレタンエラストマー、エチレン−エチルアクリレ
ート共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、アイオ
ノマー樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン
−イソプレン共重合体、線状飽和ポリエステル、パラフ
ィンがある。

【００６０】本発明の磁性トナーに添加する該磁性トナ
ーを負荷電性に制御するものとしては、例えば有機金属
錯体、キレート化合物が有効である。具体的化合物とし
ては、モノアゾ金属錯体、アセチルアセトン金属錯体、
芳香族ハイドロキシカルボン酸、芳香族ダイカルボン酸
系の金属錯体がある。他には芳香族ハイドロキシカルボ
ン酸、芳香族モノ及びポリカルボン酸及びその金属塩、
無水物、エステル類；ビスフェノール等のフェノール誘
導体類があげられる。

【００６１】また、本発明の磁性トナーに添加する該磁
性トナーを正荷電性に制御するものとしては、ニグロシ
ン及びその変成物、例えば、トリブチルベンジルアンモ
ニウム−１−ヒドロキシ−４−ナフトスルフォン酸塩、
テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレートの如
き四級アンモニウム塩、例えば、ジブチルスズオキサイ
ド、ジオクチルスズオキサイド、ジシクロヘキシルスズ
オキサイドの如きジオルガノスズオキサイド、例えば、
ジブチルスズボレート、ジオクチルスズボレート、ジシ
クロヘキシルスズボレートの如きジオルガノスズボレー
トを用いる事ができる。

【００６２】また、一般式

【００６３】

【化１】 Ｒ₁：Ｈ，ＣＨ₃ Ｒ₂，Ｒ₃：置換または未置換のアルキル基（Ｃ₁〜Ｃ₆） Ｒ₄：−ＣＨ₂−，−Ｃ₂Ｈ₄−，−Ｃ₃Ｈ₆− で表わされるモノマーの単重合体または、前述したよう
なスチレン、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステ
ルの如き重合性モノマーとの共重合体を正荷電制御剤と
して用いることができる。この場合、正荷電制御剤は、
結着剤としての働きも有している。

【００６４】また、本発明の磁性トナーには、シリカ微
粉末を外添することが好ましい。ケイ素元素を有する磁
性酸化物と正荷電制御剤とシリカ微粉末を組み合せたト
ナーにおいては、従来のトナー以上に高性能に摩擦帯電
量を制御し、帯電を安定化するものである。

【００６５】次に本発明の磁性トナー粒子の製造方法に
ついて述べる。まず、結着樹脂、磁性粉、荷電制御剤等
のトナー組成物をボールミルの如き混合機を用いて予備
混合する。得られた混合物をロールミルの如き溶融混練
機を用いて混練する。冷却後ハンマーミルの如き粉砕機
を用いて数ｍｍ以下の大きさに粗粉砕する。次いで超音
速ジェット粉砕機を用いて微粉砕する。得られる粒子は
０．１〜５０μｍ程度の微粒子である。得られた微粒子
を分級してトナーを得る。このとき、粉砕をコントロー
ルして分級前の粒度分布を設定し、さらに分級をトナー
の比重及びフィード量に応じて設定することにより、所
定の粒度分布を有するトナーが得られる。上記分級時に
微粉側のカットに用いられるものとして、例えば、アル
ピネ社製、商品名、ミクロプレックス１３２ＭＰ、ドナ
ルドソン社製、商品名、アキュカットＡ−１２、もしく
は細川ミクロン社製、商品名、ミクロンセパレーターＭ
Ｓ−１の如き風力分級機などがある。粗粉側をカットす
るものとしてアルピネ社製、商品名、ミクロプレックス
４００ＭＰもしくは細川ミクロン社製、商品名、ミクロ
ンセパレーターＭＳ−１の如き風力分級機、泰工社製、
商品名、ブロワシフターの如きふるいによる分級機があ
る。

【００６６】以上は、粉砕トナーの製造方法の１例であ
り、これ以外にも懸濁重合法によるトナー、マイクロカ
プセル法によるトナーの如き種々の方法が可能である。

【００６７】本発明の磁性トナー中には熱ロール定着時
の離型性を向上させる目的で低分子量ポリエチレン、低
分子量ポリプロピレン、マイクロクリスタリンワック
ス、カルナバワックス、サゾールワックスの如きワック
ス状物質を結着樹脂基準で０．５〜６重量％程度加える
こともできる。

【００６８】本発明の磁性トナーに於いては、帯電安定
性、現像性、流動性、或いは、耐久性の向上の為、シリ
カ微粉末を添加することが好ましい。

【００６９】本発明に用いられるシリカ微粉末は、ＢＥ
Ｔ法で測定した窒素吸着による比表面積が３０ｍ²／ｇ
以上（特に５０〜４００ｍ²／ｇ）の範囲内のものが良
好な結果を与える。磁性トナー粒子１００重量部に対し
てシリカ微粉体０．０１〜８重量部、好ましくは０．１
〜５重量部使用するのが良い。

【００７０】また本発明に用いられるシリカ微粉末は、
必要に応じ、疎水化、帯電性コントロールの如き目的で
例えば、シリコーンワニス、各種変性シリコーンワニ
ス、シリコーンオイル、各種変性シリコーンオイル、シ
ランカップリング剤、官能基を有するシランカップリン
グ剤、その他の有機ケイ素化合物の如き処理剤の単独或
いは併用によって処理されていることも好ましい。

【００７１】本発明の磁性トナーへの他の添加剤として
は、例えばテフロン、ステアリン酸亜鉛、ポリ弗化ビニ
リデンの如き滑剤（それらの中でもポリ弗化ビニリデン
が好ましい）；例えば酸化セリウム、炭化ケイ素、チタ
ン酸ストロンチウムの如き研磨剤（それらの中でもチタ
ン酸ストロンチウムが好ましい）；例えば酸化チタン、
酸化アルミニウムの如き流動性付与剤（中でも特に疎水
性のものが好ましい）；ケーキング防止剤、例えばカー
ボンブラック、酸化亜鉛、酸化アンチモン、酸化スズの
如き導電性付与剤；磁性トナー粒子と逆極性の白色微粒
子或いは磁性トナー粒子と逆極性の黒色微粒子の如き現
像性向上剤が挙げられ、これらを必要に応じて適宜添加
することができる。

【００７２】

【実施例】以下本発明を実施例により具体的に説明する
が、これは本発明をなんら限定するものではない。なお
以下の配合における部数は重量部である。

【００７３】まず本発明における磁性酸化鉄の製造例を
示す。

【００７４】製造例１ ＦｅＳＯ₄５３ｋｇを５０リットルの水に溶解し、次に
蒸気で加温して、４０℃以上を維持しながら鉄濃度２．
４ｍｏｌ／ｌの溶液を作り、空気等の酸素を含有するガ
スを吹き込みながらおよそ７０℃にて酸化した。

【００７５】得られたスラリーを濾過、水洗い、及び乾
燥を行ない磁性酸化鉄を得た。磁性酸化鉄中のＦｅＯの
含有量およびその分布状態を制御するため酸化及び乾燥
工程は表１に示す如く酸化時間：２４時間、酸化温度：
８０℃、乾燥時間：７２時間、乾燥温度：６０℃、乾燥
雰囲気：空気中、乾燥圧力：常圧で酸化及び乾燥を行な
い表２に示すような物性値を有する磁性酸化鉄を製造し
た。

【００７６】この磁性酸化鉄における［鉄元素溶解率］
に対する［Ｆｅ（ＩＩ）の溶解量／鉄元素溶解量）×１
００］の割合の変化を図１に示した。

【００７７】製造例２〜７及び比較製造例１〜５ 酸化時間、酸化温度、乾燥時間、乾燥温度、乾燥雰囲気
及び乾燥圧力を表１に示す条件に代えて行なうこと以外
は、製造例１と同様にして、表２に示す物性値を有する
磁性酸化鉄をそれぞれ得た。

【００７８】この中で製造例２〜４並びに比較製造例１
及び２の磁性酸化鉄における［鉄元素溶解率］に対する
［（Ｆｅ（ＩＩ）の溶解量／鉄元素溶解量）×１００］
の割合の変化を図１及び図２に示した。また、製造例５
については図３に、比較製造例３については図４に示し
た。

【００７９】鉄元素溶解率に対する溶解した鉄元素中の
Ｆｅ（ＩＩ）含有率は、経時的に鉄元素溶解率に対する
溶解した鉄元素中のＦｅ（ＩＩ）含有率をそれぞれ後述
する計算方法によって求めることにより決定する。

【００８０】表３に、製造例５における溶解時間ごとの
累積の鉄元素溶解量、鉄元素溶解率及びＦｅ（ＩＩ）溶
解量、さらに、溶解時間の各区間における溶解された鉄
元素中のＦｅ（ＩＩ）含有量のデータを示す。

【００８１】各鉄元素溶解率に対する溶解された鉄元素
中のＦｅ（ＩＩ）の含有率は表３に記載の数値に基づい
て、以下の計算式によって求めた。

【００８２】鉄元素溶解率２．０重量％：（１５．４０
／７０．０）×１００＝２２（重量％） 鉄元素溶解率５．１重量％：［（３４．９３−１５．４
０）／（１７８．５−７０．０）］×１００＝１８（重
量％） 鉄元素溶解率１０．６重量％：［（７５．３５−３４．
９３）／（３７１．０−１７８．５）］×１００＝２１
（重量％） 鉄元素溶解率１５．０重量％：［（１０９．２３−７
５．３５）／（５２５．０−３７１．０）］×１００＝
２２（重量％）

【００８３】

【表１】

【００８４】

【表２】

【００８５】

【表３】

【００８６】次に、上記製造例の磁性酸化鉄を用いた実
施例を示す。

【００８７】実施例１ スチレン／ｎ−ブチルアクリレート／ジビニルベンゼン共重合体 １００部 （共重合重量比：８０／１９．５／０．５、重量平均分子量：３０万） 負荷電性制御剤（モノアゾ系クロム錯体） ２部 低分子量ポリプロピレン ３部 製造例１の磁性酸化鉄 ８０部 上記材料をブレンダーでよく混合した後、ロールミルに
て温度１５０℃で溶融混練した。混練物を冷却後、ハン
マーミルにて粗粉砕したのち、ジェット気流を用いた粉
砕機にて微粉砕し、更に風力分級機を用いて分級し、体
積平均径が８．２μｍの黒色粉体（磁性トナー粒子）を
得た。

【００８８】この黒色粉体１００部に、チタン酸ストロ
ンチウム粉体４部、及び疎水性シリカＲ８１２（日本ア
エロジル製）０．６部を添加しヘンシェルミキサーで混
合し磁性トナーを得た。

【００８９】得られた磁性トナーを用いて市販のキヤノ
ン社製複写機ＮＰ８５８２を用いて画出しを行なったと
ころ、２３．５℃，６０％ＲＨの常温常湿環境下で画像
濃度は１．３８と高く地カブリもなく、かつ解像度の高
い画像が得られた。更に１５℃，１０％ＲＨの低温低湿
環境条件下において、画像濃度は１．３５と高く、ま
た、３５℃，８５％ＲＨの高温高湿環境条件下において
も、画像濃度は１．３１と高く、異なる環境条件下に於
ても画像濃度の変動は小さかった。さらに５万枚の繰り
返しコピーを続けても画像濃度は安定しており、地カブ
リ、反転カブリも問題とならなかった。

【００９０】実施例２〜４ 実施例１の製造例１の磁性酸化鉄の代りに製造例２、３
及び４の磁性酸化鉄を用いることを除いては実施例１と
同様にして磁性トナーを得た。得られた磁性トナーは、
異なる環境条件下において、いずれも高い画像濃度でそ
の変動も小さく、繰り返しコピーによっても安定してい
た。

【００９１】実施例５ 実施例１の負荷電性制御剤２部の代りにニグロシン４部
を用いることを除いては実施例１とほぼ同様にトナーを
作製し、キヤノン社製複写機ＮＰ４８３５を用いて画出
ししたところ鮮明な高い画像濃度の画像が得られた。環
境条件をかえても良好で変動も小さく繰返しコピーによ
っても安定していた。

【００９２】比較例１ 製造例１の磁性酸化鉄の代わりに比較製造例１の磁性酸
化鉄を用いる事を除いては、実施例１と同様にして磁性
トナーを得た。得られた磁性トナーを用いて実施例１と
同様にテストを行なった。

【００９３】２３．５℃，６０％ＲＨの常温常湿環境条
件下に於ては、画像濃度が１．２７と実施例１のものよ
りも低く、かつ地カブリが僅かにあった。１０℃，１５
％ＲＨの低温低湿環境条件下では地カブリがふえ、かつ
３万枚の繰り返しコピーをする事によって画像濃度の低
下がおこり、初期１．３０であった濃度が１．１５に下
った。又、３２．５℃，８５％ＲＨの高温高湿環境条件
下では、初期画像濃度が１．０２と低く、かつ３万枚の
繰り返しコピーによって濃度が０．９５まで下った。

【００９４】比較例２ 製造例１の磁性酸化鉄の代わりに比較製造例２の磁性酸
化鉄を用いることを除いては、実施例１と同様に磁性ト
ナーを得た。得られた磁性トナーを用いて実施例１と同
様にテストを行なった。２３．５℃，６０％ＲＨの常温
常湿環境条件下では、実施例１の場合と比較してほぼ同
等であった。しかしながら１０℃，１５％ＲＨの低温低
湿環境条件下では実施例１の場合と比較してやや濃度が
低く、かつ３万枚の繰り返しコピーでは、初期１．３０
であった濃度が、１．２８であったが、５万枚では１．
２０に下った。又、３２．５℃，８５％ＲＨの高温高湿
環境条件下では、初期１．２８の画像濃度が３万枚では
１．２４に低下しさらに、５万枚では１．２１に低下し
た。

【００９５】実施例１〜５並びに比較例１及び２の磁性
トナーによる画像濃度を表４に示す。

【００９６】

【表４】

【００９７】実施例６ スチレン／ｎ−ブチルアクリレート／ジビニルベンゼン共重合体 １００部 （共重合重量比７９／２０．５／０．５、重量平均分子量２９万） 負荷電性制御剤（モノアゾ系クロム錯体） ２部 低分子量ポリプロピレン ３部 製造例５の磁性酸化鉄 ８０部 上記材料をブレンダーでよく混合した後、ロールミルに
て温度１５０℃で溶融混練した。混練物を冷却後、ハン
マーミルにて粗粉砕したのち、ジェット気流を用いた粉
砕機にて微粉砕し、更に風力分級機を用いて分級し、体
積平均径が９．０μｍの磁性黒色粉体（磁性トナー粒
子）を得た。

【００９８】この黒色粉体１００部に、チタン酸ストロ
ンチウム粉体４部及び疎水性シリカＲ８１２（日本アエ
ロジル製）０．６部を添加しヘンシェルミキサーで混合
し磁性トナーを得た。

【００９９】得られた磁性トナーを用いて市販のキヤノ
ン社製複写機ＮＰ５０６０を用いて画出しを行なったと
ころ、２３．５℃，６０％ＲＨの常温常湿環境条件下で
画像濃度は１．４０と高く地カブリもなく、かつ解像度
の高い画像が得られた。更に１５℃，１０％ＲＨの低温
低湿環境条件下において画像濃度は１．３７と高く、ま
た３２．５℃，８５％ＲＨの高温高湿環境条件下におい
ても、画像濃度は１．３２と高く、異なる環境条件に於
ても画像濃度の変動は小さかった。さらに５万枚の繰り
返しコピーを続けても画像濃度は安定しており、地カブ
リ、反転カブリも問題とならなかった。

【０１００】実施例７及び８ 実施例６の製造例５の磁性酸化鉄の代りに製造例６及び
７の磁性酸化鉄を用いることを除いては実施例１と同様
にして磁性トナーを得た。得られた磁性トナーは異なる
環境条件下において、いずれも高い画像濃度でその変動
も小さく、繰り返しコピーによっても安定していた。

【０１０１】実施例９ 実施例６の負荷電性制御剤２部の代りにニグロシン４部
を用いることを除いては実施例６とほぼ同様にトナーを
作製し、キヤノン社製複写機ＮＰ３８２５を用いて画出
ししたところ鮮明な高い画像濃度の画像が得られた。環
境条件をかえても良好で変動も小さく繰返しコピーによ
っても安定していた。

【０１０２】比較例３ 製造例５の磁性酸化鉄の代わりに比較製造例３の磁性酸
化鉄を用いることを除いては、実施例６と同様にして磁
性トナーを得た。得られた磁性トナーを用いて実施例６
と同様にテストを行なった。

【０１０３】２３．５℃，６０％ＲＨの常温常湿環境条
件下に於ては、画像濃度が１．２８と実施例６のものよ
りも低く、かつ地カブリが僅かにあり、１０℃，１５％
ＲＨの低温低湿環境条件下では地カブリがふえ、かつ３
万枚の繰り返しコピーをする事によって画像濃度の低下
がおこり、初期１．２７であった画像濃度が１．１８に
下った。又、３２．５℃，８５％ＲＨの高温高湿環境条
件下では、初期画像濃度が１．２９であり、３万枚の繰
り返しコピーによって濃度が１．２５以上であった。

【０１０４】比較例４ 製造例５の磁性酸化鉄の代わりに比較製造例４の磁性酸
化鉄を用いることを除いては、実施例６と同様に磁性ト
ナーを得た。得られた磁性トナーを用いて実施例６と同
様にテストを行なった。２３．５℃，６０％ＲＨの常温
常湿環境条件下で実施例１の場合と比較して画像濃度が
低かった。１０℃，１５％ＲＨの低温低湿環境条件下に
おいても、実施例６の場合と比較してさらに画像濃度が
低下し、３万枚の繰り返しコピーでは、初期に１．２４
であった画像濃度が、１．１０に低下した。１０℃，１
５％ＲＨの低温低湿環境条件下では初期に１．２０が
１．０２に下った。又、３２．５℃，８５％ＲＨの高温
高湿環境条件下では、初期に１．２６の画像濃度であっ
たがトナーの飛散が目立ち、３万枚では１．１３に低下
した。

【０１０５】比較例５ 製造例５の磁性酸化鉄の代わりに比較製造例５の磁性酸
化鉄を用いることを除いては、実施例６と同様に行なっ
た。２３．５℃，６０％ＲＨの常温常湿環境条件下で初
期画像濃度が１．３２であり、１０℃，１５％ＲＨの低
温低湿環境条件下において初期画像濃度が１．３０であ
ったが、３万枚の繰り返しコピーでは、２３．５℃，６
０％ＲＨの常温常湿環境条件下で初期の画像濃度が１．
２３と低下し、１０℃，１５％ＲＨの低温低湿環境条件
下では１．１７まで画像濃度が低下した。又３２．５
℃，８５％ＲＨの高温高湿環境条件下では、初期に１．
２８の画像濃度が３万枚では１．２１に低下した。

【０１０６】実施例６〜９並びに比較例３〜５のトナー
による画像濃度を表５に示す。

【０１０７】

【表５】

【０１０８】

【発明の効果】本発明に係る磁性酸化鉄を含有する磁性
トナーはカブリのない、濃度の高い画像が得られ、異な
る環境条件下においても、画像濃度変動が小さく、さら
に低温低湿環境条件下においても適正な電荷を保ちチャ
ージ・アップによる濃度低下などを発生することがな
く、高い画像濃度を維持できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】製造例１、２、３及び４における磁性酸化鉄の
鉄元素溶解率に対する溶解した鉄元素中のＦｅ（ＩＩ）
の含有率の割合の変化を示した図である。

【図２】比較製造例１及び２における磁性酸化鉄の鉄元
素溶解率に対する溶解した鉄元素中のＦｅ（ＩＩ）の含
有率の割合の変化を示した図である。

【図３】製造例５における磁性酸化鉄の鉄元素溶解率に
対する溶解した鉄元素中のＦｅ（ＩＩ）の含有率の割合
の変化を示した図である。

【図４】比較製造例３における磁性酸化鉄の鉄元素溶解
率に対する溶解した鉄元素中のＦｅ（ＩＩ）の含有率の
割合の変化を示した図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 海野 真 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 内山 正喜 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 坂下 喜一郎 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−189646（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−278131（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−163120（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−155223（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−231060（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03G 9/083

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも磁性酸化鉄及び結着樹脂を有
   する磁性トナー粒子を有する磁性トナーにおいて、 該 磁性酸化鉄は下記条件（ａ），（ｂ）及び（ｃ） （ａ）鉄元素溶解率が５±１重量％の場合、溶解された
   鉄元素中のＦｅ（ＩＩ）の含有率は１４〜３３．３重量
   ％である （ｂ）鉄元素溶解率が１０±１重量％の場合、溶解され
   た鉄元素中のＦｅ（ＩＩ）の含有率は１７〜３３．３重
   量％である （ｃ）鉄元素溶解率が１５±１重量％の場合、溶解され
   た鉄元素中のＦｅ（ＩＩ）の含有率は１８〜３３．３重
   量％であるを満足し、 該磁性酸化鉄は、磁性酸化鉄中のＦｅＯの存在量が鉄元
   素を基準として３０〜４０重量％である ことを特徴とす
   る磁性トナー。
2. 【請求項２】 該磁性酸化鉄は、鉄元素溶解率（重量
   ％）をｘとし、溶解された鉄元素中のＦｅ（ＩＩ）の含
   有率（重量％）をｙとした場合、下記条件（ｄ）に基づ
   いて下記式（ｅ）及び（ｆ） （ｄ）０＜ｘ≦３０ 【数１】 を満足することを特徴とする請求項１記載の磁性トナ
   ー。
3. 【請求項３】 該磁性酸化鉄は、鉄元素溶解率（重量
   ％）をｘとし、溶解された鉄元素中のＦｅ（ＩＩ）の含
   有率（重量％）をｙとした場合、下記条件（ｇ）に基づ
   いて下記式（ｅ）及び（ｆ） （ｇ）４≦ｘ≦１６ 【数２】 を満足することを特徴とする請求項１記載の磁性トナ
   ー。
4. 【請求項４】 該磁性酸化鉄は磁性トナー粒子中に結着
   樹脂１００重量部に対して、４０〜１５０重量部含有さ
   れていることを特徴とする請求項１乃至３記載の磁性ト
   ナー。