JPH02256073A - 静電像現像用キャリア及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は静電像現像用キャリアに関し、特にその乾式コ
ーティング法及び該法による樹脂コーチイドキャリアに
関する。

〔従来の技術〕

一般に、電子写真法においては、光導電性材料によりな
る感光層を有する感光体に均一な静電荷を与えた後、画
像露光を行なうことにより感光体の表面に静電潜像を形
成し、この静電潜像を現像剤により現像してトナー画像
が形成される。得られたトナー画像は紙などの転写剤に
転写された後、加熱或いは加圧などにより定着されて複
写画像が形成される。

現像剤としては、一般に、磁性体及び顔料を包含する磁
性トナーよりなる１成分現像剤と、磁性体を含有しない
非磁性トナーと磁性を有するキャリアとを含有する２成
分現像剤とが知られている。

後者の２成分現像剤は、トナーとキャリアを機械的に攪
拌することによってトナーを摩擦帯電さ仕るので、キャ
リアの特性、攪拌の条件等を選定することにより、トナ
ーの帯電極性及び帯電量を相当程度自由に制御すること
が可能であり、又トナーに付与することのできる色彩の
選択範囲が広く、これらの点で前者の１成分現像剤より
も優れている。

２成分現像剤に用いられるキャリアとしては、キャリア
の耐久性、摩擦帯電性が向上することから、磁性体粒子
を樹脂によりコーティングした樹脂コーチイドキャリア
が好ましく用いられている。

キャリアの樹脂コーティング法としては、（１）　　流
動層式スプレーコーティングコーティング用樹脂を溶剤
に溶解した塗布液を、流動層（気相）に浮遊する磁性体
粒子の表面にスプレー塗布し、次いで乾燥する方法、 （２）浸漬コーティング コーティング用樹脂を溶剤に溶解した塗布液中に、磁性
体粒子を浸漬して被覆処理し、次いで乾燥する方法、及
び （３）焼結式コーティング コーティング用樹脂を溶剤に溶解した塗布液を、磁性体
粒子の表面に塗布し、次いで樹脂を焼結する方法、 が挙げられる。

しかしながら、上記（１）の技術においては、樹脂溶液
を用いるため粒子相互の付着による凝塊率が高くなり、
その結果キャリアが大粒径化し所望の粒度分布のキャリ
アの収率が大幅に減少し、又、乾燥工程が必要であり、
キャリアの製造に相当長い時間を要し、生産性が低い。

これに対して、時間を短縮し生産性を高めるため、■塗
布液のコーティング樹脂濃度を高くする、或いは■スプ
レーノズルの本数を多くする、ことが考えられる。しか
しながら、上記■の場合には、塗布液の粘度が高くなり
、塗布液が磁性体粒子に付着した除屑らかに延展せず、
むらのあるコーティングとなり、その結果耐久性が低下
する。又、塗布液の粘性が高いため磁性体粒子同志が一
度接触すると容易に凝塊となり、キャリアの収率が大幅
に減少する。

又上記■の場合には、スプレーノズルの本数にも限度が
あり、又−度にスプレーされる塗布液量が多くなると、
磁性体粒子の凝塊率が高くなり、上記■と同様の問題が
起る。一方凝塊を防止するために、流動層内に剪断力を
付与するアジデータ機構を備える技術もあるがアジデー
タにより凝塊を強制的に解砕すると表面が粗く不均一と
なり、その結果キャリアの耐久性が低下する。

上記（２）の浸漬コーティング技術においては、樹脂溶
液中に磁性体粒子が直接浸漬されるため、凝塊が著しく
生じ、結局キャリアの収率が大幅に低下する。

上記（３）の技術においては、焼結に相当長い時間を要
し、又樹脂溶液を用いるため凝塊率も高く、生産性が低
いことが問題となる。又、焼結により樹脂を熱架橋させ
るためにキャリアの被覆層が不均一となりやすく、キャ
リアの耐久性もしくは耐用性の低下が問題である。

以上の問題を解決するために、特開昭６３−２３５９５
９号、特願昭６３−２３９１８０号に記載される如き乾
式コーティングが提案されている。乾式コーティングに
よれば、磁性体粒子の表面に特定粒径の樹脂微粒子溶媒
を使用せずに混合攪拌によって付着させ、機械的衝撃力
を繰返し付与することによって付着樹脂微粒子塑性変形
して延展するコーティングが行われ、凝塊の発生が少な
く、磁性体粒子の粒度分布に対応したキャリアを高い収
率で得ることができる。又、洗浄、乾燥などの処理が不
用となり、コーティングに要する時間を大幅に短縮する
ことができる。更に、溶剤回収装置、溶剤燃焼装置など
の処理設備が不用となるため、生産コストを低減するこ
とができる。

しかしながら、乾式コーティングは、まず芯材となる磁
性体粒子の表面に樹脂微粒子を均一に付着せしめ粉体よ
りなる包接層を形成し、その後攪拌による機械的衝撃力
を付与することによって包接層中の樹脂微粒子を延展し
樹脂皮膜とした被覆層を形成固着せしめ゛る。形成され
た被覆層の膜厚は、包傍層の樹脂微粒子の付着量に依存
し、この樹脂微粒子の付着量は一般に少なく、充分な膜
厚が得られない。その結果、キャリアの摩擦帯電性が低
く、磨耗による劣化が早く耐久性に乏しい。

被覆層の厚みを増すＩ；めに、樹脂微粒子の混合投入比
を大きくして包接層の多粒子層化を図ると、キャリアと
の付着力の弱いもしくは付着の機会に恵まれなかった樹
脂微粒子が、コーテイング槽内壁に活着する。又、樹脂
微粒子が多量に投入されるため、樹脂微粒子（−次粒子
）同志が凝集し塊状化し、いわゆる二次粒子の塊粒が発
生する。斯かる二次粒子は粒径が大きくキャリア芯材表
面の被覆層に同化することなくキャリア粒子上に層状に
残存し、或いは独立塊粒をしくキャリア粒子中に混在し
、キャリア粒子とトナー粒子の摩擦帯電性を阻害し、引
いては複写機内のトナー飛散や地かぶりの原因となる。

Ｃ発明の目的〕 本発明は、トナー飛散、地かぶりの発生がなく、又摩擦
帯電性が安定であり、耐久性が高く、かつ製造収率の高
い静電像現像用キャリア及びその製造方法を提供するこ
とを目的とする。

〔発明の構成及び作用効果〕

前記本発明の目的は、磁性体粒子に樹脂微粒子を供給し
、衝撃力を繰返し付与することによって樹脂被覆する静
電像現像用キャリアの乾式コーティング法において、流
動しているキャリア芯材に対し、樹脂被覆に用いる樹脂
微粒子を、連続的に、かつキャリア芯材の磁性体粒子重
量の１ｗｔ％／分以下の供給速度で供給する乾式コーテ
ング工程に含むことを特徴とする静電像現像用キャリア
の製造方法及び前記製造方法で作成された静電像現像用
キャリアによって達成される。

本発明の静電像現像用キャリアの乾式コーティング製造
方法によれば樹脂微粒子の二次凝集による塊粒の発生が
なく、安定した摩擦帯電性が得られるためトナー飛散、
地かぶりのない乾式コーチイドキャリアが製造できる。

又、樹脂被覆層を必要なだけ厚くすることができ、皮膜
を形成し、かつ固着に必要な衝撃力が均一に付与される
ため、表面が平滑で被着強度が強く、耐久性が高いキャ
リアが製造できる。

本発明に謂うキャリア芯材とは、裸の磁性体粒子及び既
にコーティング処理を蒙り尚被覆を進めるべき磁性体粒
子を包含した核粒を指す。

本発明において、流動させるキャリア芯材及び樹脂微粒
子の付着に関与する要因としては、静電的な付着力があ
るが夫々の帯電極性、帯電強度があり、また粒子の大小
によって、粒子に作用する静電引力が異ってくる。

その他の付着に関与する要因としては７アンデルワール
カ或は温度依存性のある樹脂粘着性、また表面形状の凹
凸等による物理的係止効果が考えられる。

これらの要因の総合作用結果として形成される粉体包接
層が付着が進むままに累積多層化すると、累積多重包接
層中には幾多の空隙を含み、塑性変形に対する衝撃力の
効果を減じ、また剪断応力の集中点となる空泡を被覆層
中に残し、コーチイドキャリアの耐久性を損する。

本発明は前記の事態を勘案し、被覆に用いる樹脂微粒子
を少量光てかつ連続的に供給し、包接層が累積多重包接
層となる前に、付着した樹脂微粒子に片端から叩打もし
くは摺擦の衝撃力を加え逐次塑性変形して延展し、緻密
な被覆層を効率よく形成してゆくものである。

前記包接層の形成速度は、前記静電的要因、粘着性、キ
ャリア芯材と樹脂微粒子の粒径比等によって大いに異る
が、キャリアの大きさ、コーチイドキャリアの必要被覆
厚み、磁性体粒子、樹脂粒子の磁化技術等実用的条件に
かんがみ、樹脂微粒子の連続供給速度は流動させるキャ
リア芯材の磁性体粒子の重量を基準にしてその１ｗｔ％
／分以下に保つことが好ましい。

尚１ｗｔ％／分を超えると前記空泡欠陥を生じ易く、ま
ｔ；樹脂のみの有害無用の二次粒子の塊粒が発生が認め
られる。またあまりにも小さいと被覆層形成に長時間を
要して生産性が悪く、またキャリアの潰裂を招くので０
．０１ｗｔ％／分程度に止めることが好ましい。

樹脂微粒子の磁性体粒子に対する供給重量比は、磁性体
粒子１００重量部（ｗｔと表す）に対し、最終的に総量
で０．５〜１５ｗｔ供給することが好ましい。

供給、混合比が０．５ｗｔより小さいと、充分な絶縁性
が得られず摩擦帯電性が低下する。又、供給、混合比が
１５ｖｔより大きいと、磁性体粒子同志が樹脂微粒子に
より結着されて凝塊を生ずる。

本発明に係る樹脂微粒子の連続供給は、乾式コーティン
グ法の全工程に亙ってもよいし、或はその一部工程にの
み適用してもよい。

また樹脂微粒子の供給が終了し、一応被覆層が形成され
た後に被覆層のな馴化、コーチイドキャリアの球形化の
促進のために更に衝撃の付与を行ってもよい。

また衝撃力の強さ、コーティング装置チャンバ内の温度
は工程の７エイスに従って調整することが好ましい。

磁性体粒子の重量平均粒径は、１０〜２００μｍの範囲
が好ましい。１０μｍ以下の粒子は、感光体上に付着し
やすくなり、２００μｍを越える粒子は、画質の鮮明度
に悪影響を及ぼす。

磁性体粒子の材料としては、磁場によってその方向に強
く磁化する物質、例えば鉄、フェライト、マグネタイト
をはじめとする鉄、ニッケル、コバルト等の強磁性を示
す金属或いはこれらの合金又は化合物等を用いることが
できる。

本発明に使用される樹脂微粒子は、磁性体粒子表面に多
層化して付着及び固着せしめるために、重量平均粒径が
１μｍ以下であることが好ましい。

又、樹脂微粒子は通常の乾式コーチイドキャリアに使用
される樹脂でよく、例えばスチレン系樹脂、アクリル系
樹脂、スチレン−アクリル系樹脂、ビニル系樹脂、エチ
レン系樹脂等の樹脂を用いることができる。ポリアミド
樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン系
樹脂等の樹脂を用いることができる。これらの樹脂は組
合わせて用いてもよい。

又空気との摩擦帯電性の極性、大小によってキャリア芯
材の帯電性に応じ、乾式コーティングのフェイスに応じ
樹脂を選んでもよい。更にコーチイドキャリアの被覆層
表面近傍には帯電制御剤、樹脂を選んで正負帯電性を選
定してもよい。

本発明に係る磁性体粒子の樹脂微粒子によるコーティン
グ手段は、特に限定されるものではなく、通常の乾式コ
ーティング手段、例えば、回転羽根型コーティング装置
を使用すればよい。前記回転羽根を有する回転羽根型コ
ーティング装置の例の概要を第１図に示す。

図においてｌはチャンバ、２は４枚の攪拌羽根２ａ、２
ｂ、２ｃ及び２ｄを有する攪拌機、４は２の回転駆動モ
ータである。各羽根は回転の際に、磁性体粒子及び樹脂
微粒子を粉流として跳ね上げる向きに回転軸に植付けら
れている。この傾きによって、回転時各羽根からのａ、
　ｂ、　ｃ及びｄの向き、大きさのベクトルによって、
チャンバ中に上向きの螺旋旋回粉流が生じ、前記粒子は
旋回する。しかしチャンバ周辺で流速が速く、中心部で
は遅く、中心部と周辺部との粉流の入替りが少いため、
羽根２ａ〜２ｄによる粒子への衝撃付与の機会が甚だ乏
しくなる。これを防止するためチャンバの上部を、前記
上向き旋回流を中心部に追返す搾み壁１２とすると同時
に補助攪拌機３を設け、チャンバ内に軸流を形成させて
いる。これによって粒子への衝撃効果が大幅に上る。５
は素材の供給部、図示の例では投入方式を採っており、
５１はホッパ、５２は供給量の制御可能なスクリューフ
ィーダである。

６はコーチイドキャリアの取出部、６１は取出弁、６２
は取出管である。７はチャンバ内の温度を調整するジャ
ケットであり、工程のフェースによって、蒸気、温水で
の加熱或いは冷風、冷水による冷却が行われる。８は温
度計であってアルメル−クロメル熱電対等が用いられる
。

回転羽根の周速は、１〜２０ｍ／秒程度が好ましい、周
速１ｍ／秒では、樹脂微粒子がチャンバ内部で均一に分
散されず樹脂微粒子の二次粒子の凝塊が発生し、２０ｍ
／秒以上では、磁性体粒子の解砕、変形が発生する。

樹脂微粒子の投入と混合は、樹脂微粒子が軟化しない温
度で行なうことが好ましい。投入時にチャンバ内が、樹
脂微粒子が軟化するほどの高温であると、樹脂微粒子の
二次凝塊が発生する。

樹脂微粒子の包接層を延展して被覆層を固着する工程で
は、常温で攪拌してもよく、樹脂微粒子をわずかに軟化
せしめる程度に加熱して攪拌してもよい。

〔実施例〕

次に実施例によって本発明を具体的に説明する。

比較例１ 回転羽根型攪拌装置に平均粒径８０μｍのフェライト粒
子１００重量部に、平均粒径０．１μＩのスチレン−ア
クリル系樹脂微粒子（重量組成比、スチレン：メチルア
クリレート−３ニア）４重量部添加し、周速がｌＯｍ／
秒の回転翼にて１５分間混合した。この予備混合物を走
査型電子顕微鏡で観察したところ、樹脂微粒子が１〜３
μｍの凝集体として付着していた。

次に混合槽内を６０°Ｃまで加温し、１５分間混合攪拌
した。

得られた樹脂被覆粒子を「比較キャリアー１」とする。

　「比較キャリアー１」を走査型電子顕微鏡で観察した
ところキャリア表面に凹凸が多く、粒径３〜８μｍの樹
脂の塊粒が残存していた。

比較キャリアーｌを攪拌装置から排出したところ、装置
内壁への樹脂微粒子の固着、汚染著しくあった。

実施例１ 回転羽根型攪拌装置に平均粒径８０μｍのフェライト粒
子１００重量部を投入し、周速が１０ｍ／秒の回転翼に
て攪拌を行ないながら平均粒径０．１μｍのスチレンル
アクリル系樹脂微粒子（重量組成比、スチレン　：メチ
ルアクリレート＝３ニア）を７工ライト粒子に対し毎分
０．０５重量部の供給速度で８０分間、！＃、量で４重
量部を混合槽上部より投入混合を行い予備混合物を得た
。この予備混合物を走査型電子顕微鏡で観察したところ
、樹脂微粒子はフェライト粒子上に均一に付着し、１．
！１１１１以上の凝集体は存在しなかった。

次に混合槽内を６０°Ｃまで加温し、１５分間混合攪拌
した。得られたキャリアを「キャリアーｌ」とする。

「キャリアー１」を走査型電子顕微鏡で観察したところ
キャリア表面は平滑で、キャリアに固着しない樹脂の凝
集体は観察できなかった。

「キャリアー１」を攪拌装置から排出したところ、装置
内壁への樹脂微粒子の固着汚染はほとんどなかった。

実施例２ 回転羽根を攪拌装置に平均粒径８０μｍのフェライト粒
子１００重量部を投入し、周速が１０ｍ／秒の回転翼に
て攪拌を行ないながら平均粒径０．１μＩのスチレン−
アクリル系樹脂微粒子（重量組成比、スチレン　：メチ
ルアクリレートー３ニア）を７工ライト粒子に対し毎分
０．０５重量部の供給速度で８分間総量で４重量部を混
合槽上部より投入混合を行い予備混合物を得た。この予
備混合物を走査型電子顕微鏡で観察したところ、樹脂微
粒子はフェライト粒子上に均一に付着し、ｌμＩ以上の
凝集体は存在しなかった。

次に混合槽内を６０°Ｃまで加温し、１５分間混合攪拌
した。得られたキャリアを「キャリアー２」とする。

「キャリアー２」を走査型電子顕微鏡で観察したところ
キャリア表面は平滑で、キャリアに固着しない樹脂の凝
集体は観察できなかった。

「キャリアー２」を攪拌装置から排出したところ、装置
内壁への樹脂微粒子の固着汚染はほとんどなかった。

実施例３ 回転羽根型攪拌装置に平均粒径８０μｍのフェライト粒
子１００重量部を投入し、周速が１０ｍ／秒の回転翼に
て攪拌を行ないながら平均粒径０．１μｍのスチレン−
アクリル系樹脂微粒子（重量組成比、スチレン　：メチ
ルアクリレート＝３ニア）をフェライト粒子に対し毎分
１重量部の供給速度で４分間総量で４重量部を混合槽上
部より投入し、さらに５分間混合を行い予備混合物を得
た。この予備混合物を走査型電子顕微鏡で観察したとこ
ろ、樹脂微粒子は７工ライト粒子上に均一に付着し、１
μｍ以上の凝集体は存在しなかった。

次に混合槽内を６０℃まで加温し、１５分間混合攪拌し
た。得られたキャリアを「キャリアー３」とする。

「キャリアー３」を走査型電子顕微鏡で観察しなところ
キャリア表面は平滑で、キャリアに固着しない樹脂の塊
粒は観察できなかった。

「キャリアー３Ｊを攪拌装置から排出したところ、装置
内壁への樹脂微粒子の固着汚染はほとんどなかった。

比較例２ 回転羽根型攪拌装置に平均粒径８０μｍのフェライト粒
子１００重量部を投入し、周速がｌＯｍ／秒の回転翼に
て攪拌を行ないながら平均粒径ｏ、ｘｐｍのスチレン−
アクリル系樹脂微粒子（重量ｍ酸比、スチレン　：メチ
ルアクリレート＝３ニア）をフェライト粒子に対し毎分
１．５重量部の供給速度で４分間重量で４重量部を混合
槽上部より投入し、さらに５分間混合を行い予備混合物
を得た。この子ｆｉ＃混合物を走査型電子顕微鏡で観察
したところ、樹脂微粒子はフェライト粒子上に均一に付
着し、１μｍ以上の凝集体は存在しなかった。

次Ｊこ混合槽内を６０　’Ｃ！まで加温し、１５分間混
合攪拌した。得られたキャリアを「キャリアー３」とす
る。

「キャリアー３」を走査型電子顕微鏡で観察したところ
キャリア表面は平滑で、キャリアに固着しない樹脂の凝
集体は観察できなかった。

「キャリアー３」を攪拌装置から排出したところ、装置
内壁への樹脂微粒子の固着汚染は多く発生しｌこ　。

（被覆率及び被覆効率の測定） 上記キャリア３ｇを５０ｍ１２のメチルエチルケトンで
樹脂被膜を溶出し、溶出前後の質量差から被覆率を求め
た。又樹脂微粒子添加率に対する被覆率比を被覆効率と
した。

（現像剤の調整） 上記の各キャリア９６５ｇとトナー３５ｇを用いトナー
濃度が３−５ｗｔ％となる割合にてそれぞれ混合して現
像剤を調製した。

（帯電量の測定） 上記の現像剤を公知のプローオフ法でトナーの帯ＴＬ量
を測定した。

（実写テスト） 上記の現像剤を電子写真複写機ｒＵＢｉｘ３０４２Ｊ　
（コニカ社製）で、実写テストを行い以下の項目を評価
した。

■　かぶり 「サクラデンシトメータ」（コニカ社製）を用いて原稿
濃度が０．０の白地部分の複写画像に対する相対濃度を
測定した。結果は０．０５未満の場合を「○Ｊ、０．０
５以上の場合を　「×」とした。

■　トナー飛散 複写機内を目視により観察し、トナー飛散がほとんど認
められない場合を　「Ｏ」、トナー飛散が多く認められ
る場合を　ｒｘ」とした。

■　耐久性 「サクラデンシトメーター」（コニカ社製）を用いて原
稿濃度が０．０の白地部分の複写画像に対する相対濃度
を測定し、ソリッド画像の濃度が１．０以下になる時点
の複写回数で評価した。

以上の評価結果を表１に示す。

・・　・・） 以下゛余白ｆ 〔発明の効果〕 表１に明かなように、本発明の被覆用樹脂微粒子を少量
宛連続供給し乾式コーティングを行ったコーチイドキャ
リアは、被覆状態、被覆効率が高く、かつ帯電特性、耐
用性等比較例に比べ遥かに良好である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に適用可能な回転羽根型コーティング装
置の概要図である。 ｌ・・・チャンバ、 ２・・・攪拌機、 ２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄ・・・回転羽根３・・・補助
攪拌機 ５・・・供給部 ６・・・取出部 ７・・・ジャケット

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）磁性体粒子に樹脂微粒子を供給し、衝撃力を用い
   て樹脂被覆する静電像現像用キャリアの乾式コーティン
   グ法において、流動しているキャリア芯材に対し、樹脂
   被覆に用いる樹脂微粒子を、連続的に、かつキャリア芯
   材の磁性体粒子重量の１ｗｔ％／ｍｉｎ以下の供給速度
   で供給する乾式コーティング工程を含むことを特徴とす
   る静電像現像用キャリアの製造方法。
2. （２）磁性体粒子に樹脂微粒子を供給し、衝撃力を用い
   て樹脂被覆する静電像現像用キャリアの乾式コーティン
   グ法に拠って、流動しているキャリア芯材に対し、樹脂
   被覆に用いる樹脂微粒子を、連続的に、かつキャリア芯
   材の磁性体粒子重量の１ｗｔ％／分以下の供給速度で供
   給する乾式コーテング工程を含んで樹脂被覆されたこと
   を特徴とする静電像現像用キャリア。