JPH05100497A - 乾式二成分系現像剤キヤリアの製造方法及び製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 安定した摩擦帯電量を保持し、良好な画像が
得られる乾式二成分系現像剤キャリアを得る。 【構成】 キャリア芯材に熱硬化性樹脂を被覆し、加熱
処理を施して被膜を形成させたキャリアにおいて、キャ
リア１表面に存在する当該樹脂の酸化分解物等の不純物
３を除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は乾式二成分系現像剤キャ
リアの製造方法及び製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、乾式二成分系現像剤キャリアとし
ては、鉄、フェライト等の磁性体微粒子が用いられてき
たが、これらの微粒子をそのまま使用すると、トナーに
対する摩擦帯電性、キャリア自身の消耗等に問題があっ
た。これらの問題を解決するために、さまざまな材料に
よってキャリアを被覆する方法が考案された。これらの
方法は、特開昭４８−１７５００号公報、特開昭５９−
１３１９４４号公報、特開昭５８−０５４３４９号公
報、特開昭６１−１４９２６９号公報、特開昭４７−１
７４３４号公報、特開昭５５−１５７７５１号公報に開
示されている。

【０００３】なお、これらの方法を大別すると下記の３
種になる。 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
（気層）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。 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
体微粒子を浸漬して被覆し、次いで乾燥する方法。 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微
細粒子の表面に塗布し、次いでこの樹脂を焼結する方
法。

【０００４】しかしながら、上記は、高分子量の樹脂
を用いるため、粒子相互の付着による凝集が多くなり、
さらに溶剤の種類が限定される。また、塗布液の固形分
をあまり高くできないので、塗布するのに長時間を要
し、また乾燥工程が必要となり、生産性が低い。凝集を
防止するために、流動層内に剪断力を付与するアジテー
ター機構を備える技術もあるが、アジテーターにより凝
集を強制的に解砕すると表面が粗く不均一になり、その
結果キャリアの耐久性が低下する。は、樹脂溶液中に
磁性体微細粒子が直接浸漬されるため、キャリアの凝集
が著しく生じ、結局収率が大幅に低下する。は、コー
ティング後、樹脂を焼結により熱架橋させるためモノマ
ー、または樹脂プレポリマーを使用できるので、比較的
塗布液の固形分を高くでき、各種溶剤の選択が可能とな
る。また、もともと液が液体であるため取り扱いも容易
である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、 は焼結時
に樹脂の酸化不純物が生成したり、未反応モノマーが残
ったりする。これらの物質は摩擦帯電性に対して好まし
くない影響を与え、複写機内で帯電量が経時変化して、
安定した摩擦帯電量が得にくくなるといった問題があっ
た。

【０００６】例えば、正極性トナーと組み合わせた場
合、キャリア表面に生成した酸化不純物はキャリアと同
じ負帯電を示し、さらに粒径がトナーに比べて細かいた
めトナーに電気的に付着して、トナーと共に消費されて
しまう。この結果、使用初期における現像剤の帯電量が
低くなり、感光体上へのトナーの付着量が多くなり、媒
体に転写した際、画像がつぶれてしまい、シャープ性の
悪い画像となってしまう欠点があった。

【０００７】また、負極性トナーと組み合わせると、キ
ャリア表面に生成した酸化不純物はキャリアと同じ負帯
電を示しているため、見かけ上の負帯電量が高くなり、
画像濃度が薄くなる。

【０００８】本発明は上記の点を解決しようとするもの
で、その目的は、安定した摩擦帯電量を保持し、良好な
画像が得られる熱硬化性樹脂被覆キャリアの製造方法を
提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の乾式二成分系現
像剤キャリアの製造方法は、キャリア芯材に熱硬化性樹
脂を被覆し、加熱処理を施して被膜を形成させたキャリ
アにおいて、キャリア表面に存在する当該樹脂の酸化分
解物等の不純物を除去することを特徴とする。また、本
発明の乾式二成分系現像剤キャリアの製造装置は、キャ
リア芯材に熱硬化性樹脂を被覆し、加熱処理を施して被
膜を形成させたキャリアにおいて、キャリア表面に存在
する当該樹脂の酸化分解物等の不純物を除去する手段と
して、回転するメッシュ、エジェクト機構、または固定
メッシュ装置を備えたことを特徴とする。以下、キャリ
アを構成する芯材、および芯材を被覆する熱硬化性樹脂
について述べ、さらに、その被覆方法、焼結方法、キャ
リア表面に付着している酸化不純物を分離除去する方法
について述べる。

【００１０】まず、芯材としては、平均粒径が１０〜１
０００μｍの鉄、フェライト、ニッケル、亜鉛、アルミ
ニウム、黄銅、ガラス、砂等の金属、合金、非金属物質
等、従来使用されている材料が広く用いられる。

【００１１】次に芯材を被覆する熱硬化性樹脂は、常温
硬化型シリコーン樹脂でよい。例えば市販品としては、
信越化学社製のＫＲ２７１，ＫＲ２５５，ＫＲ１５２や
トーレ・ダウコーニング社製ＳＲ２４００，ＳＲ２４０
６，ＳＲ２４１１，ＳＨ８４０等がある。

【００１２】樹脂皮膜の形成は、一般に公知である流動
化ベッド法で行い、次いで２００〜４００℃で３０〜２
４０分程度焼結を行う。冷却後、上記焼結キャリアより
以下に述べる方法で酸化不純物を分離除去する。キャリ
ア表面に付着している酸化不純物の分離除去方法として
は、大別して以下の二つの方法がある。

【００１３】第１の方法は、回転メッシュ（ファインシ
フター（図１））、あるいはエジェクト機構、固定メッ
シュ装置（図２）等を用いて、メッシュに衝突させ、キ
ャリア表面に付着している酸化不純物を強制的に除去す
る方法である。この時のメッシュ（目開き）はキャリア
粒径に応じて任意に変化できることが望ましい。 しか
し、キャリア表面へのダメージ（膜はがれ、キャリア割
れ）を防止するため、処理は短時間に行わなければなら
ない。

【００１４】第２の方法は、当該キャリアと組合わされ
るトナー、またはトナーと同一極性を与える樹脂粉また
は、樹脂と帯電制御剤を混練後粉砕した樹脂粉を混合
し、当該不純物を上記トナー、および樹脂粉と共に除去
する方法である。その際、トナーまたは樹脂粉の量は、
当該キャリアに対して０．５〜１０．０％の範囲、好ま
しくは１．０〜５．０％の範囲がよい。０．５％未満の
場合は、酸化不純物の除去効果が小さくなる。一方１
０．０％を超えると添加したトナーまたは樹脂粉の除去
が困難になる。上記のトナーまたは樹脂粉は、平均粒径
で上記キャリアの１／５０〜１／３であればよい。さら
にキャリアとトナーまたは樹脂粉を混合する際、酸化チ
タン微粉末、疎水性シリカ等を添加すれば効果的であ
る。

【００１５】混合に用いる混合機としては、ヘンシェル
ミキサー、ターブラミキサー、ナウターミキサー、ロッ
キンッグミキサー、Ｖブレンダー、ボールミル等一般的
なものでよいが、強度の比較的強いもの（キャリア粒子
への衝撃の大きいもの）、例えばヘンシェルミキサー、
ターブラミキサーがより好ましい。すなわち、キャリア
表面にこびりついているシリコーン樹脂の酸化不純物を
キャリア表面から引き離し、トナーまたは樹脂粉に電気
的に付着させるためには比較的強い衝撃力（エネルギ
ー）が必要となる。また、混合時間は、混合機によって
異なるが、５〜１２０分の範囲が好ましい。混合時間が
短すぎると不純物の除去が不完全となり、長すぎるとキ
ャリア表面へのスペントが起こったり、膜削れが発生し
たりする。

【００１６】上記混合物からキャリアを分離する方法と
しては、キャリアとトナーまたは樹脂粉との粒径差を利
用するか、もしくは比重差を利用する。また、不純物を
より完全に除去したい場合は、上記操作を繰り返し行
う。以上、１、２いずれかの方法によって不純物が除去
されたキャリアは、任意のトナーと混合されて最終的な
静電荷像現像用現像剤となる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明するが、
本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 比較例１ 平均粒径７０μｍのフェライト粒子５ｋｇ、シリコーン
樹脂０．５ｋｇ（固形分２０％）、トルエン０．５ｋｇ
とを均一に混合した塗布液を、流動層コーティング装置
を用いてスプレー塗布し、樹脂被覆キャリアを得た。得
られた樹脂被覆キャリアは、電気炉にて２５０℃で１５
０分焼結した。上記方法で製造した樹脂被覆キャリア
２．０ｋｇに正極性トナー５０ｇ（平均粒径１１μｍ）
を添加し、ターブラミキサーで２０分混合した。

【００１８】比較例２ 平均粒径１００μｍのフェライト粒子５０ｋｇに、シリ
コーン樹脂４．５ｋｇ（固形分２０％）をトルエン４．
５ｋｇと均一に混合した塗布液を、流動層コーティング
装置を用いてスプレー塗布し、樹脂被覆キャリアを得
た。得られた樹脂被覆キャリアは、電気炉にて２１０℃
で９０分焼結した。上記方法で製造された樹脂被覆キャ
リア３３．３ｋｇに負極性トナー１２００ｇ（平均粒径
１２μｍ）を添加し、ロッキングミキサーにて３０分混
合した。

【００１９】実施例１ 比較例１で作られた樹脂被覆キャリア２．０ｋｇに正極
性トナー７０ｇ（平均粒径１１μｍ）を添加し、ターブ
ラミキサーにて３０分混合した。次に、混合物よりキャ
リアとトナーの粒径差を利用して、トナーを分離除去し
た。このキャリア２．０ｋｇと正極性トナー５０ｇを比
較例１と同一条件にて混合して現像剤を作製した。

【００２０】実施例２ 比較例１にて作られた樹脂被覆キャリア２．０ｋｇに正
極性トナー７０ｇ（平均粒径１１μｍ）と酸化チタン
（商品名 Ｐ−２５ 日本アエロジル社製）０．０７ｇ
を添加し、以降の工程は実施例１と同一条件にて現像剤
を作製した。

【００２１】実施例３ 比較例２にて作られた樹脂被覆キャリア３３．０ｋｇに
負極性トナー１２００ｇ（平均粒径１２μｍ）を添加
し、ロッキングミキサーにて１５分混合した。次に、混
合物よりキャリアとトナーの粒径差を利用してトナーを
分離除去した。このキャリア３３．０ｋｇと負極性トナ
ー１２００ｇ（平均粒径１２μｍ）を添加し、ロッキン
グミキサーにて３０分混合して現像剤を作製した。

【００２２】実施例４ 比較例２にて作られた樹脂被覆キャリア３３．０ｋｇに
負極性トナー１２００ｇ（平均粒径１２μｍ）と疎水性
シリカ（商品名 ＨＶＫ−２１ ヘキスト社製）３．０
ｇを添加し、以降の工程は、実施例２と同一条件にて現
像剤を作製した。

【００２３】実施例５ 比較例２にて作られた樹脂被覆キャリア３３．０ｋｇに
スチレン−アクリル共重合樹脂を平均粒径１２μｍに粉
砕した樹脂粉を１２００ｇ添加し、以降の工程は、実施
例２と同一条件にて現像剤を作製した。

【００２４】実施例６ 比較例２にて作られた樹脂被覆キャリア３３．０ｋｇに
スチレン−アクリル共重合樹脂１重量部に対し、極性制
御剤としてボントロンＳ−３４（オリエント化学社製）
を０．０２重量部の割合で添加混合し、粉砕して１２μ
ｍに加工した粉末を１２００ｇ添加し、以降の工程は、
実施例２と同一条件にて現像剤を作製した。

【００２５】実施例７ 比較例２にて作られた焼結キャリアをファインシフター
にて時間当たり５０ｋｇの供給量にてメッシュを通過さ
せた。その時のメッシュ目開きは２００メッシュ（７４
μｍ）で行った。以降の工程は比較例２と同一条件にて
現像剤を作製した。

【００２６】実施例８ 比較例２にて作られた焼結キャリアを衝突型エジェクト
装置にて時間当たり１０ｋｇの供給量にてメッシュにぶ
つけ、不純物を除去した。その時のメッシュ目開きは２
００メッシュ（７４μｍ）で行った。以降の工程は比較
例２と同一条件にて現像剤を作製した。

【００２７】＜試験方法＞比較例１、実施例１、２は、
リコー製ＦＴ−４５３０にて７％チャートを使用して２
０００枚繰り返しコピーし、その時の帯電量とトナー濃
度を測定した。この結果を表１に示す。

【００２８】

【表１】

【００２９】上記表１が示すように、比較例１は、帯電
量が安定するのに約１０００枚かかり、トナー濃度が安
定するのに約１５００枚かかる。それに対して実施例１
では、帯電量は約５００枚、トナー濃度は約１０００枚
で安定する。実施例２では、帯電量、トナー濃度共にス
タートから安定している。

【００３０】比較例２、実施例３、４、５、６は、リコ
ー製ＦＴ−５８４０にて７％チャートを使用して２００
０枚繰り返しコピーをし、その時の帯電量とトナー濃度
を測定した。この結果を表２に示す。

【００３１】

【表２】

【００３２】比較例２、実施例３〜６の結果もと同様
に、比較例に比べて帯電量、トナー濃度共に早く安定化
する。比較例２と実施例７、８について初期帯電量を表
３に、リコピーＦＴ−４４２０を用いて行ったコピーテ
ストによる帯電量の変動を図３に示す。

【００３３】

【表３】

【００３４】図３からわかるように、比較例２は約５０
０枚位のコピーテスト後、ようやく帯電量が安定してき
たのに対し、実施例７、８はほぼ初期から安定してい
る。画像濃度についても、比較例２においては初期に画
像濃度の低下が見られたが、実施例７、８については初
期より適正な画像が得られた。

【００３５】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、乾式二成
分系現像剤キャリアの製造方法において、酸化不純物を
除去することにより、安定した摩擦帯電量を保持し、良
好な画像が得られる乾式二成分系現像剤キャリアの製造
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】回転メッシュ装置（ファインシフター）の説明
図である。

【図２】エジェクト機構、固定メッシュ装置の説明図で
ある。

【図３】コピーテストによる帯電量の変動を示すグラフ
である。

【符号の説明】

１ 焼結済みキャリア ２ 回転メッシュ ３ 不純物 ４ ロータリーバルブ ５ 捕集タンク ６ 不純物除去済みキャリア ７ ブロアー ８ サイクロン ９ 焼結済みキャリア １０ 圧縮空気 １１ メッシュ １２ 捕集ポット １３ 不純物除去済みキャリア １４ 集塵装置

【手続補正書】

【提出日】平成４年７月２９日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００４

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００４】しかしながら、上記は、高分子量の樹脂
を用いるため、粒子相互の付着による凝集が多くなり、
さらに溶剤の種類が限定される。また、塗布液の固形分
をあまり高くできないので、塗布するのに長時間を要
し、また乾燥工程が必要となり、生産性が低い。凝集を
防止するために、流動層内に剪断力を付与するアジテー
ター機構を備える技術もあるが、アジテーターにより凝
集を強制的に解砕すると表面が粗く不均一になり、その
結果キャリアの耐久性が低下する。は、樹脂溶液中に
磁性体微細粒子が直接浸漬されるため、キャリアの凝集
が著しく生じ、結局収率が大幅に低下する。は、コー
ティング後、樹脂を焼結により熱架橋させるためモノマ
ー、または樹脂プレポリマーを使用できるので、比較的
塗布液の固形分を高くでき、各種溶剤の選択が可能とな
る。また、もともと樹脂が液体であるため取り扱いも容
易である。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００５

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、焼結式コー
ティング法は樹脂の酸化不純物が生成したり、未反応モ
ノマーが残ったりする。これらの物質は摩擦帯電性に対
して好ましくない影響を与え、複写機内で帯電量が経時
変化して、安定した摩擦帯電量が得にくくなるといった
問題があった。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３３】

【表３】

【手続補正４】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 キャリア芯材に熱硬化性樹脂を被覆し、
   加熱処理を施して被膜を形成させたキャリアにおいて、
   キャリア表面に存在する当該樹脂の酸化分解物等の不純
   物を除去することを特徴とする乾式二成分系現像剤キャ
   リアの製造方法及び製造装置。
2. 【請求項２】 キャリア芯材に熱硬化性樹脂を被覆し、
   加熱処理を施して被膜を形成させたキャリアにおいて、
   キャリア表面に存在する当該樹脂の酸化分解物等の不純
   物を除去する手段として、回転するメッシュ、エジェク
   ト機構、または固定メッシュ装置を備えたことを特徴と
   する乾式二成分系現像剤キャリアの製造装置。