JP2008249853A - 電子写真現像剤用樹脂コートキャリアの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】キャリア芯材の表面にコートされる樹脂被膜が均一の厚みを有し、キャリア粒子同士の凝集が防止され、かつ高収率で、特に小粒径のキャリアの製造に好適に採用される電子写真現像剤用樹脂コートキャリアの製造方法を提供すること。
【解決手段】処理容器と、該処理容器の内部に設置されたパーテンションチューブと、キャリア粒子の凝集を機械的な解砕力によって分散する解砕機構とを備えた転動流動層型コート装置を用い、キャリア粒子の表面に樹脂をコートする電子写真現像剤用樹脂コートキャリアの製造方法であって、前記解砕機構は、解砕羽根を有するインペラーと複数の孔を有するスクリーンとを具備し、該インペラーの回転速度が２００〜５００ｐｐｍであり、該スクリーンの孔径が１〜５ｍｍ、該スクリーン中の全孔の開孔率が３０〜７０％であることを特徴とする電子写真現像剤用樹脂コートキャリアの製造方法を採用する。
【選択図】図１

Description

本発明は、キャリア芯材の表面にコートされる樹脂被膜が均一の厚みを有し、キャリア粒子同士の凝集が防止され、かつ高収率で、特に小粒径のキャリアの製造に好適に採用される電子写真現像剤用樹脂コートキャリアの製造方法に関する。

電子写真法に使用される二成分系現像剤はトナーとキャリアとにより構成されており、キャリアは現像剤ボックス内でトナーと混合攪拌され、トナーに所望の電荷を与え、電荷を帯びたトナーを感光体上の静電潜像に運び、トナー像を形成させる担体物質である。キャリアはトナー像を形成した後も、マグネットに保持され現像ロール上に残り、さらに再び現像ボックスに戻り、新たなトナー粒子と再び混合攪拌され、一定期間繰り返し使用される。

この二成分系現像剤は、一成分系現像剤と異なり、キャリアが、トナー粒子を攪拌し、トナー粒子に所望の帯電性を付与すると共に、トナーを搬送する機能を有しており、現像剤設計において制御性がよいため、特に高画質の要求されるフルカラー機並びに画像維持の信頼性及び耐久性の要求される高速機の分野に広く使用されている。

このような二成分系電子写真現像剤においては、キャリアの体積固有抵抗を調整したり、耐摩耗性や耐久性等を向上させるために、キャリア（芯材）表面に種々の樹脂を被覆した樹脂コートキャリアが用いられている。この被覆樹脂には、必要に応じて、帯電制御剤、密着性向上剤、プライマー処理剤あるいは抵抗制御剤等が含有されている。

このキャリア（芯材）表面への樹脂の被覆方法としては、樹脂を溶剤に希釈し、前記キャリア芯材の表面に被覆するのが一般的であり、希釈樹脂溶液を用い、例えば刷毛塗り法、乾式法、流動層（床）によるスプレードライ方式、ロータリドライ方式、万能撹拌機による液浸乾燥法等により、キャリア芯材の表面に樹脂を被覆している。被覆率を向上させるためには、流動層による方法が汎用されている。

このような樹脂コートキャリアには、樹脂コート時にキャリア同士の凝集が生じないことや均一な膜厚を有することが求められている。

樹脂コートキャリアの凝集性が高いと、下記のような不都合が生じる。すなわち、キャリアの凝集度が高いと、トナーと共に、マグネットロール上でキャリア（現像剤）のチェーン、所謂、磁気ブラシを形成した際、キャリア粒子が凝集し、大粒径化することで、マグネットロールの回転による遠心力により、磁気ブラシから飛散しやすくなり、感光体あるいは紙面上にキャリア付着を生じやすく、感光体等の部材の劣化、あるいは紙面上における画像劣化の原因となる。また、凝集したキャリア粒子は、規定以上の大きさであるため、現像剤として使用した際、現像剤を攪拌・混合及び搬送するためのアジテーターと現像槽内壁との間、あるいは適正な磁気ブラシを形成するためのドクターブレードとマグネットロールとの間等の箇所に挟まってしまうことで、各モーターの過負荷や現像槽内での搬送不良の原因となる。

さらには、プリンター等での実使用において、凝集したキャリア粒子は、現像槽内の各部材や感光体との接触等によるストレスにより１次粒子までほぐされることがある。これは、初期と経時の現像剤の流動性変化の原因となり、初期に設定されたトナー濃度を制御するためのＡＴＣの出力値と経時でのＡＴＣの出力値に差が生じるため、トナー濃度が極端に変動してしまい、トナー濃度過少による現像性不足やトナー濃度過剰によるトナー飛散の原因となる可能性がある。また、トナーと共に現像剤として長期間使用される際、トナーを構成するバインダー樹脂、あるいは酸化チタンやシリカ等の外添剤は、ブドウ状に凝集したキャリア粒子の結合部分等に付着しやすく、これらはキャリア粒子と逆極性であることから、キャリア粒子の本来の帯電能力が発揮できず、ひいては、トナーに十分な帯電を付与できず、トナー飛散の原因となることがある。

前記のような不都合から、凝集キャリア粒子は、樹脂コートキャリア製品からは本来除かれるべきものであり、結果的には、樹脂コートキャリアの収率が悪化を招く。

また、均一なコーティング膜厚が得られないと下記のような不具合が生じる。すなわち、現像バイアス印加時にマグネットロール等から磁気ブラシを形成しているキャリア粒子に電荷が注入されてしまい、キャリア付着が発生しやすくなる。また、コート膜の均一性が悪く、キャリア粒子表面に一部芯材表面が露出している部分が存在すると、この部分から電荷がリークし、感光体上に形成された静電潜像を破壊してしまい、細線再現性不良やドット再現性不良等の画質劣化を生じる。さらには、芯材表面が露出あるいはコート膜厚のバラツキ等、キャリア粒子表面のコート膜が不均一な状態であると、トナー粒子と接触した際、付与する電荷量に差が生じ、トナー粒子毎に帯電量のバラツキが生じやすくなり、トナー粒子の帯電量分布が広くなってしまう。これにより、トナー飛散が生じやすくなる。

特許文献１（特開２００２−６２６９０号公報）には、シリコーン樹脂を主成分とし、導電性粒子を含有する樹脂層形成液をキャリア粒子表面に噴霧コーティングにより被覆するにあたり、キャリア粒子により転動流動層を形成させ、その際のスプレーノズルの方向及び角度を規定し、かつ噴霧液の液滴の大きさを特定した電子写真用キャリアの製造方法が記載されている（〔請求項２〕）。そして、同文献の製造方法によれば、所定のコーティング膜厚が得られ、被覆層の膜厚のバラツキが小さく、キャリア同士の凝集が殆どないキャリアを高い歩留まりで製造することができるとされている。しかし、このような方法では、均一なコーティング膜厚、低い凝集性及び高い歩留まりのいずれをとっても充分なものではなかった。特に小粒径のキャリア粒子を用いる場合には、この傾向が顕著であった。

特許文献２（特開２００４−２６１７８９号公報）には、回転デスク板、スプレーノズル、空気排出口及び内筒体を少なくとも具備した転動流動型造粒装置を用いた粉体粒子コーティング方法が記載されている（〔請求項１〕）。この粉体粒子コーティング方法は、内筒体を内蔵することによって、排気ガス内に粉体粒子が混入した場合においても、気流の旋回による分級効果で選択的に排気ガスのみが内筒体へ進入し、粉体粒子の排出が良好に低減され、その結果として造粒製品の回収率（歩留）を良好にかつ一定に保持することができるとされている。しかし、このような方法においても、前記した特許文献１と同様に、均一なコーティング膜厚、低い凝集性及び高い歩留まりのいずれをとっても充分なものではなかった。特に小粒径のキャリア粒子を用いる場合には、この傾向が顕著であった。

特許文献３（特開２００４−１２２０５７号公報）には、流動層容器と回転体とを備え、さらにドラフトチューブを配設した流動層装置が記載されている。また、特許文献４（特開２００４−１４８２９１号公報）には、流動層容器と回転体とを備え、さらにドラフトチューブと解砕機構を配設した流動層装置が記載されている。

特許文献３及び４に記載されているようなドラフトチューブを設けるのは、流動層容器内で流動循環する粉粒体粒子の流れをドラフトチューブの内外部で案内するので、流動層容器内における粉粒体粒子の流れが安定し、良好な流動循環状態が得られる。そのため、コーティング処理では均一で緻密な被膜を有する粒子を得ることができるためである。また、特許文献４に記載されているような解砕機構を設けるのは、粉粒体粒子の二次凝集部分や団粒部分を分散するので、粒子径の小さな粒子に対するコーティングを効率よく、高い収率で行うためである。しかし、この特許文献３及び４においても、前記したように、均一なコーティング膜厚、低い凝集性及び高い歩留まりのいずれも高い水準で得られるものではなかった。特に小粒径のキャリア粒子を用いる場合には、この傾向が顕著であった。

特開２００２−６２６９０号公報 特開２００４−２６１７８９号公報 特開２００４−１２２０５７号公報 特開２００４−１４８２９１号公報

前述したように、従来においては、均一なコーティング膜厚、低い凝集性及び高い歩留まりのいずれも高い水準で得ることができる樹脂コートキャリアの製造方法は見出されていない。

従って、本発明の目的は、キャリア芯材の表面にコートされる樹脂被膜が均一な厚みを有し、キャリア粒子同士の凝集が防止され、かつ高収率で、特に小粒径のキャリアの製造に好適に採用される電子写真現像剤用樹脂コートキャリアの製造方法を提供することにある。

そこで、本発明者らは、これらの課題を解決すべく検討を進めた結果、処理容器の内部に設置されたパーテーションチューブとキャリア粒子の凝集を機械的な解砕力によって分散する解砕機構とを備えた転動流動層型コート装置を用い、解砕機構として、解砕羽根を有するインペラーと複数の孔を有するスクリーンとを具備するものを用い、インペラーの回転速度を一定範囲とし、またスクリーンの孔径とスクリーン中の全孔の開孔率を特定することによって、前記目的が達成できることを知見し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、処理容器と、該処理容器の内部に設置されたパーテンションチューブと、キャリア粒子の凝集を機械的な解砕力によって分散する解砕機構とを備えた転動流動層型コート装置を用い、
（１）キャリア粒子は、前記処理容器の底部から導入された流動化気体によって、該処理容器の内壁と前記パーテーションチューブ外周との間の空間部を、前記スプレーノズルからの樹脂液の噴霧を受けながら上昇した後、
（２）前記キャリア粒子は、自然落下によって、該パーテーションチューブの内部を下降し、
（３）前記キャリア粒子は、さらに下降し、前記パーテーションチューブの下方に設けられた前記解砕機構によって、その凝集が解砕・分散された後、回転ロータの遠心効果によって前記流動化気体へと転動され、該キャリア粒子が浮遊循環する流動層が形成され、
前記（１）〜（３）のサイクルが繰り返して行われることによって、前記キャリア粒子の表面に樹脂がコートされる電子写真現像剤用樹脂コートキャリアの製造方法であって、
前記解砕機構は、解砕羽根を有するインペラーと複数の孔を有するスクリーンとを具備し、該インペラーの回転速度が２００〜５００ｐｐｍであり、該スクリーンの孔径が１〜５ｍｍ、該スクリーン中の全孔の開孔率が３０〜７０％であることを特徴とする電子写真現像剤用樹脂コートキャリアの製造方法を提供するものである。

本発明に係る前記電子写真現像剤用樹脂コートキャリアの製造方法において、前記流動化気体の前記処理容器の内壁と前記パーテーションチューブ外周との間の空間部における流速が１００〜４００ｍ／ｍｉｎであることが望ましい。

本発明に係る前記電子写真現像剤用樹脂コートキャリアの製造方法において、前記スプレーノズルは、前記回転ロータの回転軸の軸心を中心とする所定半径の円に対して、接線方向に前記樹脂液を噴霧するように配置され、かつ該スプレーノズルの位置は、前記処理容器の前記底面から前記スクリーン上部までの高さに対し、該底面から３０〜６０％に配置されていることが望ましい。

本発明に係る電子写真現像剤用樹脂コートキャリアの製造方法によれば、キャリア芯材の表面にコートされる樹脂被膜が均一な厚みを有し、キャリア粒子同士の凝集が防止され、かつ高収率である。特に、本発明の製造方法は、小粒径の樹脂コートキャリアの製造に好適に使用される。

以下、本発明の実施の形態について説明する。
＜本発明に係る電子写真現像剤用樹脂コートキャリアの製造方法＞
先ず、本発明に係る製造方法に用いられる転動流動層型コート装置について説明する。図１は、本発明に用いられる転動流動層型コート装置の断面図である。

図１の転動流動層型コート装置１は、処理容器２と、該処理容器２の内部に設置されたパーテンションチューブ３と、キャリア粒子の凝集を機械的な解砕力によって分散する解砕機構４とを備えている。

さらに詳細に説明すると、処理容器２の内部には、上部空間にフィルターシステム５が設置され、底面にはパンチングメタル等の多孔板で構成された気体分散板６が設置されている。また、底部の中心に回転ロータ７が、回転ロータ７の上方に解砕機構４が、解砕機構４の上方に円筒状のパーテーションチューブ３がそれぞれ設置されている。解砕機構４の側方に１又は複数の樹脂溶液を噴霧するためのスプレーノズル８が設置されている。

本発明に係る製造方法では、この転動流動層型コート装置１を用いて、キャリア粒子表面に樹脂をコートする。以下、そのコート方法について図１に基づいて説明する。なお、図１において、白抜き矢線は、キャリア粒子の流路を示す。

処理容器２内に投入されたキャリア粒子は、処理容器２底部から導入された流動化気体によって、処理容器２の内壁とパーテーションチューブ３外周との間の空間部を上昇する。さらに、詳述すると、流動化気体は、回転ロータ７の外周と処理容器２の底部の内壁との間の隙間部、解砕機構４の外周と処理容器２の内壁との間の空間部及びパーテーションチューブ３の外周と処理容器２の内壁との間の空間部を順次通り上昇する。キャリア粒子は、この流動化気体の上昇流に随伴して上昇する。このような流動化気体としては、加熱空気等が挙げられる。

キャリア粒子が上昇する際に、解砕機構４と処理容器２の内壁との間の空間部において、スプレーノズル８から樹脂溶液の噴霧を受ける。スプレーノズル８から噴霧される樹脂溶液のミストによってキャリア粒子が湿潤を受けると同時に、樹脂溶液中に含まれる樹脂成分がキャリア粒子の表面に付着する。そして、樹脂溶液を噴霧されたキャリア粒子は、パーテーションチューブ３外周と処理容器２の内壁との間の空間部から、後述するパーテーションチューブ３の内部に流入するまでの間に乾燥される。

処理容器２の内壁とパーテーションチューブ３外周との間の空間部での流動化気体の流速は、１００〜４００ｍ／ｍｉｎであることが望ましい。

流動化気体の流速が１００ｍ／ｍｉｎ未満では、この空間部にキャリア粒子量が増大してしまう。この場合、キャリア粒子の分散が不十分となることで、キャリア１粒子間のスプレーノズル８による樹脂溶液の噴霧による粒子間の凝集が増加し、あるいはパーテーションチューブ３の外周と処理容器２の内壁との間の空間部から処理容器２上方へキャリア粒子を上昇させることができず、適正な流動層のサイクルが形成できなくなることで、粒子間の凝集が増加し、樹脂コートされたキャリア粒子の収率が低下する。また、キャリア粒子の分散が不十分となることで、スプレーノズル８による樹脂溶液の噴霧にキャリア１粒子間のバラツキが生じ、キャリア粒子表面に形成されたコート樹脂膜が凹凸形状になりやすく、コート均一性が低下する。

流動化気体の流速が４００ｍ／ｍｉｎを超えると、流速が速すぎるため、キャリア粒子の流動層が、上部空間のフィルターシステム５のバグフィルターを通過しまうことで、製品として得られる樹脂コートされたキャリア粒子の収率が低下する。また、キャリア粒子の流動層における分級作用が大きくなり、粒径の比較的小さいキャリア粒子が上部空間のフィルターシステム５のバグフィルターに付着してしまい、比較的大きいキャリア粒子のみがスプレーノズルによる樹脂溶液の噴霧を受けるという状態が生じてしまう。これにより、フィルターシステム５のバグフィルターの目詰まりが生じやすくなり、給排気が適正に行われなくなってしまう。また、樹脂コート処理完了の際に、フィルターシステム５のバグフィルター付着していたスプレーノズル８による樹脂溶液の噴霧を受けていないキャリア粒子が落下し、製品として得られる樹脂コートされたキャリア粒子に混入してしまう。さらに、パーテーションチューブ３の外周と処理容器２の内壁との間の空間部のキャリア粒子量が減少してしまう。これにより、スプレーノズル８による樹脂溶液がキャリア粒子に噴霧できず、処理容器２、解砕機構４及びパーテーションチューブ３へ付着しまい、最終的にはキャリア粒子表面のコート樹脂膜の均一性が低下する。また、コート樹脂がキャリア粒子に付着できずに単独で乾燥してしまうことで生ずるコート樹脂粉が増加し、キャリア品質が低下してしまう。

また、スプレーノズル８は、回転ロータ７の回転軸の軸心を中心とする所定半径の円に対して、接線方向に樹脂液を噴霧するように配置され、かつスプレーノズル８の位置は、処理容器２の底面からスクリーン４ｂ上部までの高さに対し、処理容器の底面から３０〜６０％に配置されていることが望ましい。この位置が３０％未満では、スプレーノズルの位置が低いため、回転ロータ７へ樹脂溶液が噴霧されてしまい、コート樹脂が固着する。また、この位置が６０％超では、キャリア粒子表面への樹脂溶液の噴霧が適正に行われず、キャリア粒子表面へのコート樹脂の付着効率が低下し、最終的にはキャリア粒子表面のコート樹脂膜の均一性が低下する。

次に、キャリア粒子は、処理容器２内をある程度上昇した後、自然落下によって、パーテーションチューブ３の内部に流入する。この間、前述したように、キャリア粒子は乾燥される。

キャリア粒子は、さらに下降し、パーテーションチューブ３の下方に設けられた解砕機構４によって、その凝集が解砕・分散された後、回転ロータ７の遠心効果によって流動化気体へと転動され、キャリア粒子が浮遊循環する流動層が形成される。

本発明で用いられる転動流動層コート型装置１では、解砕機構４は、３枚の解砕羽根９を有するインペラー４ａと複数の孔１０を有するスクリーン４ｂとを具備する。インペラー４ａ及びスクリーン４ｂの断面概略図及び上面概略図を図２及び図３にそれぞれ示す。キャリア粒子は、インペラー４ａの回転に伴う遠心効果を受け、複数の孔１０を有するスクリーン４ｂを通過する際に、二次凝集部分が解砕されて、一次粒子に分散される。インペラー４ａの解砕羽根９の形状はスクリーン４ｂの設置角度と一致しており、スクリーン４ｂは下方に向かって縮径する円錐台形状をなし、パーテーションチューブ３の下端部に適合される。

本発明では、インペラー４ａの回転速度を２００〜５００ｒｐｍとすることが必要である。また、スクリーン４ｂの孔径１０は１〜５ｍｍ、スクリーン４ｂ中の全孔の開孔率は３０〜７０％であることが必要である。

インペラー４ａの回転速度が２００ｒｐｍ未満、スクリーン４ｂの孔径が１ｍｍ未満又は開孔率が３０％未満では、キャリア粒子が、スクリーン４ｂの孔１０を通過しづらくなり、インペラー４ａの解砕羽根９とスクリーン４ａ間で過剰なストレスを受け、キャリア粒子が破壊されてしまう。また、インペラー４ａの解砕羽根９とスクリーン４ｂ間にキャリア粒子が詰まりやすくなり、インペラー４ａの駆動に負荷がかかることで、装置トラブルの原因となる。

インペラー４ａの回転速度が５００ｒｐｍ超、スクリーン４ｂの孔径が５ｍｍ超又は開孔率が７０％超では、キャリア粒子がスクリーン４ｂの孔１０を通過してしまい、インペラー４ａの解砕羽根９とスクリーン４ｂ間で十分な解砕ストレスを受けることができず、凝集キャリア粒子が増加し、樹脂コートされたキャリア粒子の収率が低下する。

解砕機構４を通過したキャリア粒子は、前記のように、回転ロータ７の遠心力によって、再び前記流動化気体まで戻される。回転ロータ７の上面には、回転ロータの外周に沿うように、３枚のブレード（図示せず）が等間隔に具備されている。回転ロータ７上面に配設されたブレードには、回転ロータの回転方向に対し傾斜する案内面が設けられており、これにより上昇気流を巻き起こすことで、回転ロータの遠心力によってパーテーションチューブ３の外周と処理容器２の内壁との間の空間部を上昇する流動気体へ、キャリア粒子を円滑に戻すことが可能となる。

このようにして、回転ロータ７の外周と処理容器２の底部の内壁との間の隙間部、解砕機構４と処理容器２の内壁との間の空間部、パーテーションチューブ３の外周と処理容器２の内壁との間の空間部を上昇し、パーテーションチューブ３の内部に沿って下降する方向へと、浮遊循環するキャリア粒子の流動層が形成される。このサイクルを繰り返して行うことによって、キャリア粒子の表面に樹脂がコートされる。

本発明に係る電子写真現像剤用樹脂コートキャリアの製造方法に用いるキャリア粒子としては、公知のものを使用することができ、例えば、鉄、マグネタイト、フェライト及び磁性材と樹脂材の複合粒子等が挙げられる。また、形状、比重、表面の凹凸及び内部の空隙の有無等のキャリア粒子の粉体特性に関しても制限されるものではなく、さらに、キャリア粒子の粒径に関しても、１００μｍ以下であれば、制限されるものではないが、本発明では、特に５０μｍ以下の小粒径のキャリア粒子に好ましく使用される。

本発明の電子写真現像剤用樹脂コートキャリアの製造方法に用いるコート樹脂としては、特に制限はなく、各種の樹脂を用いることが可能である。正帯電性トナーに対しては、例えばフッ素系樹脂、フッ素−アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、変性シリコーン系樹脂等を用いることができる。また逆に負帯電性トナーに対しては、例えばアクリル系樹脂、アクリル−スチレン系樹脂、アクリル−スチレン系樹脂とメラミン系樹脂の混合樹脂及びその硬化樹脂、シリコーン系樹脂、変性シリコーン系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエチレン系樹脂等を用いることができる。

また必要に応じて、帯電制御剤、密着性向上剤、プライマー処理剤あるいは抵抗制御剤等を添加してもよい。帯電制御剤や抵抗制御剤の例としては、各種シランカップリング剤、各種チタンカップリング剤、導電性カーボン、ホウ化チタン等のホウ化物、酸化チタンや酸化鉄、酸化アルミニウム、酸化クロム、酸化珪素等の酸化物等が挙げられるが、特に限定されるものではない。

このような樹脂の被覆量としては、キャリア芯材に対して０．０５〜１０．０重量％が好ましく、特に０．５〜７．０重量％が好ましい。０．０５重量％未満ではキャリア表面に均一な被覆層を形成することが難しく、また１０．０重量％を超えるとキャリア同士の凝集が発生してしまう。

また、樹脂を溶剤に希釈し、樹脂液とするが、ここに用いられる溶剤としては、有機溶剤に可溶性のある樹脂である場合は、トルエン、キシレン、セロソルブブチルアセテート、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メタノール等が挙げられ、水溶性樹脂あるいはエマルジョン系樹脂であれば水を用いればよい。

本発明により樹脂をキャリア芯材に被覆後、樹脂を焼き付けする場合は、外部加熱方式又は内部加熱方式のいずれでもよく、例えば固定式又は流動式電気炉、ロータリ式電気炉、バーナー炉でもよく、もしくはマイクロウェーブによる焼き付けでもよい。焼き付けの温度は使用する樹脂により異なるが、融点又はガラス転移点以上の温度は必要であり、熱硬化性樹脂又は縮合架橋型樹脂等では、充分硬化が進む温度まで上げる必要がある。

このようにして、キャリア芯材表面に樹脂がコート、焼き付けられた後、冷却され、解砕、粒度調整を経て樹脂コートキャリアが得られる。

前述のようにして得られた本発明に係る樹脂コートキャリアは、トナーと混合して二成分系現像剤として用いられる。

以下、実施例等に基づき本発明を具体的に説明する。

酸化鉄、酸化マンガン、酸化マグネシウム及び酸化ストロンチウムをモル比で５０：４０：１０：０．８の割合で配合し、造粒、焼成、解砕、分級して得られた平均粒径３５μｍのフェライト粒子（キャリア芯材）表面に、図１に示される転動流動層型コート装置を用いてスプレーノズルから樹脂溶液を噴霧して樹脂をコートした。

樹脂溶液としては、シリコーン樹脂（商品名：ＳＲ−２４１１、固形分２０重量％、東レ・ダウコーニング・シリコーン社製）をトルエン溶剤に溶解させたものを用い、キャリア芯材に対して２．０重量％被覆した。その後、２５０℃で３時間焼き付けを行い、前記シリコーン樹脂によって被覆された樹脂コートキャリアを得た。

この際の転動流動層型コート装置の操業条件（スクリーン孔径、開孔率、インペラー回転速度、流動化気体流速、スプレーノズル位置）を使用樹脂及び被覆量と共に表１に示す。

また、得られた樹脂コートキャリアの収率、凝集度及びコート膜均一性の結果を表２に示すと共に、キャリア破砕の有無、インペラー過負荷の有無を表２に併せて示す。樹脂コートキャリアの収率、凝集度及びコート膜均一性は、下記によって評価した。

＜キャリア評価項目＞
（収率）
下記式によって収率を求めた。この収率は、９５ｗｔ％以上が好ましい。

（凝集度）
篩分処理において１６５メッシュを通過したキャリアの平均粒径をＤ_５０（ＲＣ）、芯材の平均粒径をＤ_５０（芯材）とすると、凝集度は下記式で表される。樹脂コートキャリアおよび芯材ともに、平均粒径はレーザー回折散乱法により測定した。装置として日機装株式会社製マイクロトラック粒度分析計（Ｍｏｄｅｌ９３２０−Ｘ１００）を用いた。屈折率は２．４２とし、２５±５℃、湿度５５±１５％の環境下で測定を行った。ここでいう平均粒径（メジアン径）とは、体積分布モード、ふるい下表示での累積５０％粒子径である。キャリアサンプルの分散は、分散液として０．２％ヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液を用い、超音波工業社製ウルトラソニックホモジナイザー（ＵＨ−３Ｃ）にて１分間の超音波処理とした。この凝集度は、１．１０以下が好ましい。

（コート膜均一性）
日本電子株式会社製電子顕微鏡（ＪＳＭ−６０６０Ａ型）を用い、印加電圧５ｋＶ、倍率６００倍にて、反射像を撮影する。撮影したＳＥＭ画像をスキャナーで読み込み、メディアサイバーネティクス（ＭＥＤＩＡ ＣＹＢＥＲＮＥＴＩＣＳ）社画像解析ソフト「Ｉｍａｇｅ−Ｐｒｏ ＰＬＵＳ」を用いて画像解析を行った。コア材露出部、樹脂コート被膜部、および背景は、暗度により容易に区別できる。この暗度を、前記解析ソフトを用いて、３値化した後、それぞれの面積を算出し、下記式から、コート膜均一性を求めた。このコート膜均一性は、８５％以上が好ましい。

以下の実施例２〜６及び比較例１〜５についても、転動流動層型コート装置の操業条件（スクリーン孔径、開孔率、インペラー回転速度、流動化気体流速、スプレーノズル位置）を使用樹脂及び被覆量と共に表１に示す。また、得られた樹脂コートキャリアの収率、凝集度及びコート膜均一性の結果を表２に示すと共に、キャリア破砕の有無、インペラー過負荷の有無を表２に併せて示す。

表１に示されるように、平均粒径が４０μｍのフェライト粒子（キャリア芯材）を用い、インペラー回転速度を５００ｒｐｍ、流動化気体流速を１００ｍ／ｓｅｃに変更した以外は、実施例１と同様にして、フェライト粒子（キャリア芯材）表面に、図１に示される転動流動層型コート装置を用いてスプレーノズルから樹脂溶液を噴霧して樹脂をコートし、樹脂コートキャリアを得た。

表１に示されるように、被覆樹脂としてフッ素−エポキシ樹脂を用い、スクリーン孔径を１．０ｍｍ、開孔率を３０％、流動化気体流速を４００ｍ／ｓｅｃ、スプレーノズル位置を３０％にした以外は、実施例１と同様にしてフェライト粒子（キャリア芯材）表面に、図１に示される転動流動層型コート装置を用いてスプレーノズルから樹脂溶液を噴霧して樹脂をコートし、樹脂コートキャリアを得た。

表１に示されるように、被覆樹脂のコート量を３．０ｗｔ％とし、スクリーン孔径を５．０ｍｍ、開孔率を７０％、インペラー回転速度を２００ｒｐｍ、流動化気体流速を３００ｍ／ｓｅｃ、スプレーノズル位置を６０％に変更した以外は、実施例１と同様にしてフェライト粒子（キャリア芯材）表面に、図１に示される転動流動層型コート装置を用いてスプレーノズルから樹脂溶液を噴霧して樹脂をコートし、樹脂コートキャリアを得た。

表１に示されるように、被覆樹脂としてフッ素−エポキシ樹脂を用い、そのコート量を３．０ｗｔ％とし、開孔率を３０％、インペラー回転速度を４００ｒｐｍ、流動化気体流速を５０ｍ／ｓｅｃ、スプレーノズル位置を１５％に変更した以外は、実施例１と同様にしてフェライト粒子（キャリア芯材）表面に、図１に示される転動流動層型コート装置を用いてスプレーノズルから樹脂溶液を噴霧して樹脂をコートし、樹脂コートキャリアを得た。

表１に示されるように、スクリーン孔径を１．０ｍｍ、インペラー回転速度を４００ｒｐｍ、流動化気体流速を５００ｍ／ｓｅｃに変更した以外は、実施例１と同様にしてフェライト粒子（キャリア芯材）表面に、図１に示される転動流動層型コート装置を用いてスプレーノズルから樹脂溶液を噴霧して樹脂をコートし、樹脂コートキャリアを得た。

比較例

〔比較例１〕
表１に示されるように、スクリーン孔径を０．５ｍｍに変更した以外は、実施例１と同様にしてフェライト粒子（キャリア芯材）表面に、図１に示される転動流動層型コート装置を用いてスプレーノズルから樹脂溶液を噴霧して樹脂をコートし、樹脂コートキャリアを得た。

〔比較例２〕
表１に示されるように、被覆樹脂としてアクリル樹脂を用い、そのコート量を３．５ｗｔ％とし、かつスクリーン孔径を６．０ｍｍ、開孔率を２０％に変更した以外は、実施例１と同様にしてフェライト粒子（キャリア芯材）表面に、図１に示される転動流動層型コート装置を用いてスプレーノズルから樹脂溶液を噴霧して樹脂をコートし、樹脂コートキャリアを得た。

〔比較例３〕
表１に示されるように、開孔率を２０％に変更した以外は、実施例１と同様にしてフェライト粒子（キャリア芯材）表面に、図１に示される転動流動層型コート装置を用いてスプレーノズルから樹脂溶液を噴霧して樹脂をコートし、樹脂コートキャリアを得た。

〔比較例４〕
表１に示されるように、開孔率を８０％、インペラー回転速度を１００ｒｐｍに変更した以外は、実施例１と同様にしてフェライト粒子（キャリア芯材）表面に、図１に示される転動流動層型コート装置を用いてスプレーノズルから樹脂溶液を噴霧して樹脂をコートし、樹脂コートキャリアを得た。

〔比較例５〕
表１に示されるように、インペラー回転速度を６００ｒｐｍ、スプレーノズル位置を７０％に変更した以外は、実施例１と同様にしてフェライト粒子（キャリア芯材）表面に、図１に示される転動流動層型コート装置を用いてスプレーノズルから樹脂溶液を噴霧して樹脂をコートし、樹脂コートキャリアを得た。

表１の結果から明らかなように、実施例１〜６は、収率、凝集度及びコート膜均一性のいずれの項目においても好ましい結果が得られた。特に、実施例１〜４は、前記項目がバランスよく高い水準であった。

これに対し、比較例１及び３は、キャリア破砕が生じ、インペラー過負荷になったため、製造を中止した。比較例２及び４は、収率及び凝集度が劣っていた。比較例５は、コート膜均一性が劣っていた。

本発明に係る電子写真現像剤用樹脂コートキャリアの製造方法によれば、キャリア芯材の表面にコートされる樹脂被膜が均一な厚みを有し、キャリア粒子同士の凝集が防止され、かつ高収率である。特に、本発明の製造方法は、小粒径の樹脂コートキャリアの製造に好適に使用される。

従って、本発明により得られる樹脂コートキャリアは、電子写真法に使用される二成分現像剤に好適に利用可能である。

図１は、本発明に係る転動流動層型コート装置の断面図である。 図２は、本発明に用いられるインペラー及びスクリーンの概略断面図である。 図３は、本発明に用いられるインペラー及びスクリーンの概略上面図である。

符号の説明

１ 転動流動層型コート装置
２ 処理容器
３ パーテーションチューブ
４ 解砕機構
４ａ インペラー
４ｂ スクリーン
５ フィルターシステム
６ 気体分散板
７ 回転ロータ
８ スプレーノズル
９ 解砕羽根
１０ 孔

Claims (3)

1. 処理容器と、該処理容器の内部に設置されたパーテンションチューブと、キャリア粒子の凝集を機械的な解砕力によって分散する解砕機構とを備えた転動流動層型コート装置を用い、
   （１）キャリア粒子は、前記処理容器の底部から導入された流動化気体によって、該処理容器の内壁と前記パーテーションチューブ外周との間の空間部を、前記スプレーノズルからの樹脂液の噴霧を受けながら上昇した後、
   （２）前記キャリア粒子は、自然落下によって、該パーテーションチューブの内部を下降し、
   （３）前記キャリア粒子は、さらに下降し、前記パーテーションチューブの下方に設けられた前記解砕機構によって、その凝集が解砕・分散された後、回転ロータの遠心効果によって前記流動化気体へと転動され、該キャリア粒子が浮遊循環する流動層が形成され、
   前記（１）〜（３）のサイクルが繰り返して行われることによって、前記キャリア粒子の表面に樹脂がコートされる電子写真現像剤用樹脂コートキャリアの製造方法であって、
   前記解砕機構は、解砕羽根を有するインペラーと複数の孔を有するスクリーンとを具備し、該インペラーの回転速度が２００〜５００ｐｐｍであり、該スクリーンの孔径が１〜５ｍｍ、該スクリーン中の全孔の開孔率が３０〜７０％であることを特徴とする電子写真現像剤用樹脂コートキャリアの製造方法。
2. 前記流動化気体の前記処理容器の内壁と前記パーテーションチューブ外周との間の空間部における流速が１００〜４００ｍ／ｍｉｎである請求項１記載の電子写真現像剤用樹脂コートキャリアの製造方法。
3. 前記スプレーノズルは、前記回転ロータの回転軸の軸心を中心とする所定半径の円に対して、接線方向に前記樹脂液を噴霧するように配置され、かつ該スプレーノズルの位置は、前記処理容器の前記底面から前記スクリーン上部までの高さに対し、該底面から３０〜６０％に配置されている請求項１又は２記載の電子写真現像剤用樹脂コートキャリアの製造方法。

Images