JP2746427B2 - 乾式コーティングキャリアの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電子写真法、静電記録法、静電印刷法等に
用いられる現像剤を構成するキャリアの製造方法に関
し、詳しくは、磁性体粒子の粉末とコーティング用樹脂
微粒子の粉末とを混合し、これに機械的衝撃力を与えて
磁性体粒子の表面をコーティング用樹脂により被覆する
乾式コーティング処理工程を含む乾式コーティングキャ
リアの製造方法に関する。

〔従来の技術〕

電子写真法等に用いられる現像剤としては、トナーと
キャリアとからなる二成分系現像剤が知られているが、
斯かるキャリアとしては、耐久性および摩擦帯電性が優
れていることからコーティングキャリアが好ましく用い
られている。

斯かるコーティングキャリアの製造方法としては、従
来、（１）コーティング用樹脂を溶剤に溶解して調製さ
れた塗布液を、流動層を用いて磁性体粒子の表面にスプ
レー塗布し、次いで乾燥してコーティングキャリアを得
る方法（流動層式スプレーコーティング法）、（２）コ
ーティング用樹脂を溶剤に溶解して調製された塗布液中
に、磁性体粒子を浸漬して塗布処理し、次いで乾燥して
コーティングキャリアを得る方法（浸漬式コーティング
法）、（３）コーティング用樹脂を溶剤に溶解して調製
された塗布液を、磁性体粒子の表面に塗布し、次いで樹
脂を焼結させてコーティングキャリアを得る方法（焼結
式コーティング法）が知られている。

しかし、上記（１）、（２）および（３）の技術で
は、いずれも塗布液を用いるいわゆる湿式コーティング
法であるため、塗布処理中において磁性体粒子が造粒し
やすく、キャリアの収率が低いという本質的な問題を有
している。

このような事情から、最近、乾式コーティング法が提
案された（特開昭62−235959号公報参照）。この乾式コ
ーティング法は、磁性体粒子の粉末とコーティング用樹
脂微粒子の粉末とを混合し、この混合体に機械的衝撃力
を繰り返して与えて磁性体粒子の表面をコーティング用
樹脂により被覆してコーティングキャリアを得る方法で
あり、塗布液を用いないため磁性体粒子の造粒が防止さ
れ、キャリアの収率が高くなることが期待されている。

一方、最近では複写画像の画質の向上を図るために、
特に平均粒径が50μｍ以下の小径キャリアが要求される
場合も多い。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、本発明者が実験を重ねた結果、従来の乾式コ
ーティング法を適用して、平均粒径が50μｍ以下の小径
キャリアを製造する場合には、効率的なコーティング処
理を達成することが困難であることが判明した。

すなわち、乾式コーティング処理においては、磁性体
粒子の粉末とコーティング用樹脂微粒子の粉末とを混合
し、これに機械的衝撃力を与えて磁性体粒子の表面をコ
ーティング用樹脂により被覆するので、良好なコーティ
ング層が形成されるか否かは、磁性体粒子の表面に付着
した樹脂微粒子に付与される機械的衝撃力の大きさに大
きく依存する。しかるに、キャリアが小径になると、樹
脂微粒子に機械的衝撃力が付与されにくくなり、その結
果、良好なコーティング層を有するキャリアを得ようと
すると、相当な長時間にわたってコーティング処理を施
すことが必要となって、生産効率が大きく低下する問題
が発生した。

本発明は以上の如き事情に基づいてなされたものであ
って、その目的は、良好なコーティング層を有する乾式
コーティングキャリアを効率的に製造することができる
方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明においては、磁性体
粒子の粉末とコーティング用樹脂微粒子の粉末とを混合
し、これに機械的衝撃力を与えて磁性体粒子の表面をコ
ーティング用樹脂により被覆する乾式コーティング処理
工程を含む乾式コーティングキャリアの製造方法におい
て、前記磁性体粒子の粉末は、平均粒径が50μｍ以下で
ある小径成分と、この小径成分の平均粒径の２倍以上の
平均粒径を有する大径成分とからなり、乾式コーティン
グ処理工程を経た後に、小径の粉末と大径の粉末とに分
離する工程を付加する構成を採用する。

すなわち、本発明は、後述する実施例および比較例の
説明からも理解されるように、平均粒径が50μｍ以下で
ある小径成分のみの磁性体粒子の粉末では、磁性体粒子
に付着したコーティング用樹脂微粒子に機械的衝撃力が
付与されにくく、良好なコーティング層を形成するため
には長時間を要するところ、斯かる小径成分の平均粒径
に対して特定のすなわち２倍以上の平均粒径を有する大
径成分をともに存在させることにより、この大径成分を
介して小径成分に付着したコーティング用樹脂微粒子に
も効率的に機械的衝撃力が付与されるようになることを
見出し、良好なコーティング層を有するキャリアの製造
に要する時間を大幅に短縮したものである。

このように短時間の乾式コーティング処理により小径
成分にも良好なコーティング層が形成されるのは、磁性
体粒子の粉末において小径成分とともに大径成分が存在
するため、これらがコーティング用樹脂微粒子とともに
混合攪拌されて機械的衝撃力が加えられると、小径成分
に付着したコーティング用樹脂微粒子に対して大径成分
により十分にかつ均一に機械的衝撃力および剪断力が付
与されて、小径成分の表面には十分な強度でかつ滑らか
なコーティング層が形成されるからであると考えられ
る。

また、小径成分にも十分な機械的衝撃力が付与される
結果、小径成分が造粒することがなく、後の分離工程に
よって高い収率で小径キャリアを得ることができる。

そして、乾式コーティング処理工程を経た後に、小径
の粉末と大径の粉末とに分離する工程を付加したので、
小径キャリアおよび大径キャリアが得られ、これらをそ
れぞれトナーと組合せることにより目的に応じた現像剤
を調製することができる。

ここで、本発明において、平均粒径とは、粒度分布測
定装置「SRAMK II」（マイクロトラック社製）で測定し
た重量平均粒径をいう。

乾式コーティング処理工程においては、具体的には、
平均粒径が50μｍ以下である小径成分と、この小径成分
の平均粒径の２倍以上の平均粒径を有する大径成分とか
らなる磁性体粒子の粉末と、平均粒径が例えば１μｍ程
度以下であるコーティング用樹脂微粒子の粉末とを混合
装置内に投入し、これらを混合攪拌して磁性体粒子の表
面にコーティング用樹脂微粒子を静電的に付着させて、
いわば樹脂微粒子による包接層を形成した後、当該包接
層の表面に攪拌による機械的衝撃力を繰り返して付与す
ることによって、磁性体粒子の表面に均一で連続なコー
ティング層を形成する。

小径成分の平均粒径は、50μｍ以下であり、好ましく
は８〜40μｍである。また、大径成分の平均粒径は小径
成分の平均粒径の２倍以上であって小径成分との関係か
ら規定されるが、実用的な観点からは、60〜150μｍの
範囲内であることが好ましい。大径成分の平均粒径が小
径成分の平均粒径の２倍未満である場合には、大径成分
に対する機械的衝撃力が減少するため、小径成分のみな
らず大径成分についても良好なコーティング層を効率的
に形成することが困難となる。

また、小径成分と大径成分の配合割合については、小
径成分に良好なコーティング層を効率的に形成し、かつ
小径キャリアの収率を高くする観点から、磁性体粒子の
粉末全体の50重量％から80重量％が小径成分であること
が好ましい。なお、小径成分の割合が80重量％を超える
場合には小径成分に付与される機械的衝撃力が減少し、
良好なコーティング層の形成が困難となるおそれがあ
る。

磁性体粒子の粉末とコーティング用樹脂微粒子の粉末
との混合割合は、造粒を防止して良好なコーティング層
を形成する観点から、磁性体粒子の粉末（小径成分と大
径成分の合計）100重量部に対してコーティング用樹脂
微粒子の粉末が0.5〜20重量部が好ましい。コーティン
グ用樹脂微粒子の粉末の割合が過小では良好なコーティ
ング層を形成することが困難となるおそれがある。一
方、コーティング用樹脂微粒子の粉末の割合が過大では
コーティング用樹脂微粒子によって磁性体粒子が結合さ
れやすく、造粒の問題が生ずるおそれがある。

小径成分と、大径成分と、コーティング用樹脂微粒子
の粉末との混合の態様については、例えば小径成分と大
径成分とを先に混合し、次いでこれらの混合体にコーテ
ィング用樹脂微粒子の粉末を混合する態様、あるいは大
径成分とコーティング用樹脂微粒子の粉末とを混合し、
小径成分とコーティング用樹脂微粒子の粉末とを混合
し、次いでこれらの混合体をさらに混合する態様等を採
用することができる。

磁性体粒子の粉末とコーティング用樹脂微粒子の粉末
とを混合し、これに機械的衝撃力を与える手段として
は、例えば回転翼型混合攪拌装置、容器回転型混合攪拌
装置等を使用することができる。ここで、回転翼型混合
攪拌装置または容器回転型混合攪拌装置の混合攪拌槽の
周速は、好適な機械的衝撃力を付与する観点から、６〜
15m/秒が好ましい。この周速が過小のときは機械的衝撃
力が小さくて良好なコーティング層を形成できないおそ
れがあり、周速が過大のときは機械的衝撃力が大きすぎ
て磁性体粒子の解砕、変形が生ずるおそれがある。

また、磁性体粒子の粉末とコーティング用樹脂微粒子
の粉末を混合してコーティング用樹脂微粒子による包接
層を形成する工程は、コーティング用樹脂微粒子の凝集
を防止する観点から、コーティング用樹脂が軟化しない
温度で行うことが好ましい。

これに対して、コーティング用樹脂微粒子による包接
層を形成した後、これに機械的衝撃力を繰り返して付与
する工程は、コーティング用樹脂が僅かに軟化する温度
で加熱して行うのが好ましい。

ここで、磁性体粒子としては、フェライト、マグネタ
イト等の通常用いられている粒子を用いることができ
る。

また、コーティング用樹脂としては、ポリメタクリル
酸メチル、スチレン−アクリル系共重合体樹脂、シリコ
ーン樹脂、フッ素系樹脂等を用いることができる。

以上のようにして乾式コーティング処理工程を経た後
は、小径の粉末と大径の粉末とを篩等により分離する。
すなわち、乾式コーティング処理工程を経て得られた処
理物中には、小径成分に対応する粒度分布の小径の粉末
と、大径成分に対応する粒度分布の大径の粉末とがとも
に存在しているため、これらを篩等により分離して、小
径のコーティングキャリアと、大径のコーティングキャ
リアとを得る。

このようにして得られる小径のコーティングキャリア
および大径のコーティングキャリアは、いずれも良好な
コーティング層を有していて、キャリアとしての性能が
長期間安定に発揮され、耐久性が優れたものである。

これらの大径のコーティングキャリアおよび小径のコ
ーティングキャリアは、それぞれトナーと組合せられて
現像剤が構成されるが、特に小径のコーティングキャリ
アを用いた現像剤によれば、高画質の複写画像を形成す
ることが可能である。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を比較例とともに説明するが、
本発明はこれらの実施の態様に限定されない。

なお、以下において「部」は「重量部」を表す。

実施例１ 平均粒径が30μｍの球状のフェライト（磁性体粒子）
の粉末からなる小径成分50部と、平均粒径が120μｍの
球状のフェライトの粉末からなる大径成分50部と、平均
粒径が0.1μｍのポリメタクリル酸メチル微粒子（コー
ティング用樹脂微粒子）の粉末４部と回転翼型混合攪拌
装置に仕込み、混合攪拌槽を常温下において周速10m/秒
で回転させて15分間にわたり混合攪拌を行った。

引き続いて、混合攪拌槽を70℃に加温して周速10m/秒
で回転させて20分間にわたり混合攪拌を行った。

次いで、混合攪拌槽内の処理物を取り出して、200メ
ッシュの篩により小径の粉末と大径の粉末とに分離し
た。篩を通過した小径キャリア1Aの平均粒径は30μｍで
あり、篩上に残留した大径キャリア1Bの平均粒径は120
μｍであった。

実施例２ 実施例１において、小径成分を80部、大径成分を20部
に変更したほかは同様にして小径キャリア2Aと大径キャ
リア2Bを得た。

実施例３ 実施例１において、小径成分を65部、大径成分を35部
に変更したほかは同様にして小径キャリア3Aと大径キャ
リア3Bを得た。

実施例４ 実施例１において、小径成分を平均粒径が12μｍの球
状のフェライトの粉末50部に、大径成分を平均粒径が80
μｍの球状のフェライトの粉末50部に変更したほかは同
様にして小径キャリア4Aと大径キャリア4Bを得た。

実施例５ 実施例１において、小径成分を平均粒径が40μｍの球
状のフェライトの粉末50部に、大径成分を平均粒径が80
μｍの球状のフェライトの粉末50部に変更したほかは同
様にして小径キャリア5Aと大径キャリア5Bを得た。

比較例１ 平均粒径が30μｍの球状のフェライトの粉末からなる
小径成分100部と、平均粒径が0.1μｍのポリメタクリル
酸メチル微粒子（コーティング用樹脂微粒子）の粉末４
部とを回転翼型混合攪拌装置に仕込み、混合攪拌槽を常
温下において周速10m/秒で回転させて15分間にわたり混
合攪拌を行った。

引き続いて、混合攪拌槽を70℃に加温して周速10m/秒
で回転させて20分間にわたり混合攪拌を行ったが、十分
な樹脂コーティング層を形成することができなかった。
このため、さらに40分間にわたり混合攪拌を行った。

次いで、混合攪拌槽内の処理物を取り出して、200メ
ッシュの篩により造粒物を分離して、平均粒径が30μｍ
のコーティングキャリア1aを得た。

比較例２ 実施例１において、大径成分を平均粒径が50μｍの球
状のフェライトの粉末50部に変更したほかは同様にして
混合攪拌を行ったが、十分な樹脂コーティング槽を形成
することができなかった。このため、70℃における混合
攪拌をさらに40分間にわたり継続し、小径キャリア2aと
大径キャリア2bを得た。

以上の実施例１乃至５および比較例１乃至２における
乾式コーティング処理の時間、コーティングキャリアの
収率の後記第１表にまとめて示す。

また、得られた各コーティングキャリアを走査型電子
顕微鏡により観察し、造粒の発生の有無、コーティング
層の表面状態を調べた。結果を後記第１表に示す。

この第１表から理解されるように、本発明の実施例に
よれば、良好なコーティング層を有するコーティングキ
ャリアを短時間で、かつ高い収率で製造することができ
る。

これに対して、比較例１では、磁性体粒子の粉末が小
径成分のみからなるので、乾式コーティング処理の時間
が実施例と同様では良好なコーティング層を形成するこ
とが困難であり、乾式コーティング処理に長時間を要す
る。また造粒物が発生する問題がある。

比較例２では、大径成分の平均粒径が小径成分の平均
粒径の２倍未満であるため、大径成分に対する機械的衝
撃力が減少し、小径成分のみならず大径成分についても
良好なコーティング層を効率的に形成することが困難で
ある。

実施例６ 平均粒径が30μｍの球状のフェライトの粉末からなる
小径成分100部と、平均粒径が0.3μｍのスチレン−アク
リル共重合体樹脂微粒子（コーティング用樹脂微粒子）
の粉末10部とを回転翼型混合攪拌装置に仕込み、混合攪
拌槽を常温下において周速10m/秒で回転させて15分間に
わたり混合攪拌を行い、予備混合物を得た。

一方、上記とは別に、平均粒径が120μｍの球状のフ
ェライトの粉末からなる大径成分100部と、平均粒径が
0.1μｍのスチレン−アクリル共重合体樹脂微粒子（コ
ーティング用樹脂微粒子）の粉末２部とを回転翼型混合
攪拌装置に仕込み、混合攪拌槽を常温下において周速8m
/秒で回転させて15分間にわたり混合攪拌を行い、予備
混合物を得た。

次に、これらの２種の予備混合物を回転翼型混合攪拌
装置に仕込み、混合攪拌槽を70℃に加温して周速10m/秒
で回転させて20分間にわたり混合攪拌を行った。

次いで、混合攪拌槽内の処理物を取り出して、200メ
ッシュの篩により小径の粉末と大径の粉末とに分離し
た。篩を通過した小径キャリア6Aの平均粒径は30μｍで
あり、篩上に残留した大径キャリア6Bの平均粒径は120
μｍであった。

この実施例６において、乾式コーティング処理の時間
は50分（15＋15＋20）、コーティングキャリアの収率は
小径キャリア6Aが96％、大径キャリア6Bが98％であっ
た。また、この小径キャリア6Aおよび大径キャリア6Bを
それぞれ走査型電子顕微鏡により観察したところ、造粒
の発生は認められず、また表面状態は滑らかであった。

次に、上記実施例および比較例で得られた各コーティ
ングキャリアの性能を調べるために、各コーティングキ
ャリアと電子写真複写機「Ｕ−Bix6040」（コニカ
（株）製）用のトナーとをトナー濃度が５重量％となる
割合で混合して各現像剤を調製し、上記複写機を用いて
コピー画像を形成するテストを行い、カブリ、トナー飛
散、耐久性について評価した。

「カブリ」の評価は、「サクラデンシトメーター」
（コニカ（株）製）を用いて白地部分の相対濃度を測定
し、相対濃度が0.05未満の場合を「○」、0.05以上の場
合を「×」とした。

「トナー飛散」の評価は、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「○」、
トナー飛散が多く認められる場合を「×」とした。

「耐久性」の評価は、「サクラデンシトメーター」
（コニカ（株）製）を用いて白地部分の相対濃度を測定
し、ソリッド画像の相対濃度が1/10以下になる時点の複
写回数を調べた。

この第２表から理解されるように、本発明の実施例に
より得られた小径キャリア1A乃至6Aを用いた現像剤によ
れば、カブリ、トナー飛散を伴わずに、多数回にわたり
安定した画像を形成することができる。

これに対して、比較例１により得られたコーティング
キャリア1aを用いた現像剤によれば、磁性体粒子の粉末
が小径成分のみからなるので、乾式コーティング処理の
時間が実施例と同等では、良好なコーティング層を形成
されないため、カブリ、トナー飛散、耐久性のいずれの
点についても劣る。

比較例２により得られたコーティングキャリア2aを用
いた現像剤によれば、大径成分の平均粒径が小径成分の
平均粒径の２倍未満であるので、良好なコーティング層
が形成されず、カブリ、トナー飛散、耐久性のいずれの
点についても劣る。

また、実施例１乃至６で得られた大径キャリア1B乃至
6Bを用いた現像剤についても同様の実写テストを行った
ところ、良好な結果が得られた。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように、本発明によれば、磁性体
粒子の粉末が、平均粒径が50μｍ以下である小径成分
と、この小径成分の平均粒径の２倍以上の平均粒径を有
する大径成分とからなるので、良好なコーティング層を
有する乾式コーティングキャリアを効率的に製造するこ
とができる。

フロントページの続き (72)発明者 小泉 美明 東京都八王子市石川町2970番地 コニカ 株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−235959（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】磁性体粒子の粉末とコーティング用樹脂微
   粒子の粉末とを混合し、これに機械的衝撃力を与えて磁
   性体粒子の表面をコーティング用樹脂により被覆する乾
   式コーティング処理工程を含む乾式コーティングキャリ
   アの製造方法において、 前記磁性体粒子の粉末は、平均粒径が50μｍ以下である
   小径成分と、この小径成分の平均粒径の２倍以上の平均
   粒径を有する大径成分とからなり、 乾式コーティング処理工程を経た後に、小径の粉末と大
   径の粉末とに分離する工程を付加することを特徴とする
   乾式コーティングキャリアの製造方法。
2. 【請求項２】大径成分の平均粒径が60〜150μｍである
   ことを特徴とする請求項１に記載の乾式コーティングキ
   ャリアの製造方法。
3. 【請求項３】小径成分と大径成分の割合が50:50〜80:20
   であることを特徴とする請求項１または２に記載の乾式
   コーティングキャリアの製造方法。