JPH02158750A - 電子写真用乾式コーティングキャリヤ原料の製造方法 - 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、帯電した静電像を顕像化する静電像現像用キ
ャリヤの製造に用いられるキャリヤ原料の製造方法に関
する。

［発明の背景］ トナーとキャリヤとから成る２成分系現像剤は。

トナーの帯電性および帯電量を相当程度制御することが
でき、また、トナーに付与できる色彩の選択の範囲が広
いという利点がある。

このような２成分系現像剤に用いられるキャリヤは、キ
ャリヤの耐久性、摩擦帯電性等の向上を図るために、芯
材表面を樹脂によりコーティングしたコーティングキャ
リヤが好ましく用いられている。

２成分系キャリヤの製造方法は、流動層式スプレーコー
ティングキャリヤの製造方法、浸漬式コーティングキャ
リヤの製造方法および焼結式コーティングキャリヤの製
造方法が知られている。

これらの方法の中で、特に、生産性に優れている点から
、流動層式装置が多く採用されている。

しかしながら、流動層式装置は、キャリヤ・コア材料を
流動層状態として、その層内に被覆する樹脂を溶媒（通
常、有機溶媒）に溶解した溶液を、スプレー塗布してコ
ーティングを行なうために。

気化した溶媒を回収するか、あるいは燃焼させる必要が
ある（大気中に放出できないため）、このため、付属の
装置が大がかりとなり、設備が非常に大きくなってしま
う、また、流動層式スプレー塗布法では、生産能率をあ
る程度以上に高くすることは不可能である。つまり、生
産能力を上げようとして、スプレー本数の増加やスプレ
ー量の増加などにより、単位時間当りの塗布溶液量を上
げると、キャリヤ・コア間に存在する溶液が気化しにく
く、このため、造粒作用を生じ、粒径の大きなキャリヤ
となってしまう、また、溶液濃度を高くすると、粘性が
高くなり、同様に造粒を生じてしまう、また、キャリヤ
の耐久性を確保するためには、膜厚を一定以上に厚くす
る必要がある。これは、被覆層が使用中に徐々に削られ
るためである。このため、膜厚を厚くするには、塗布時
間を長くして対応しなければならず、このような方法で
は、生産性が低下してしまう欠点がある。

特に近年、高速コピー機が普及するにあたり、これらの
欠点を解決することが強く望まれている。

そこで、特開昭５５−１１８０４７号、　５５−１６３
５４４号、　６０−１７０８６５号、　６２−１０６４
７５号、６３−２３５９６２号、　６３−２７８５９号
の各公報に記載されている乾式コーティングが、注目さ
れている。

上記各公報に記載されている乾式コーティングは、芯材
上に樹脂粒子を付着させた後、樹脂粒子を固着させてい
る。

［発明が解決しようとする課題］ キャリヤの耐久性を上げるには、被覆層厚が厚くなるよ
うに、芯材に付着する樹脂粒子の量を増やしたキャリヤ
原料を、固着すればよい。

しかし、乾式コーティングで用いられる樹脂粒子の粒径
は、１μｍ以下と小さいので、比表面積が大きく、二次
凝集体を作りやすい、特に、被覆層の厚いキャリヤを得
るために、芯材に付着する樹脂粒子の量を増やしたキャ
リヤ原料を製造しようと樹脂粒子量を増やすと、系内に
多数の二次凝集体が発生してしまい、成膜時にも、その
まま樹脂粒子塊として残ってしまう。このような樹脂粒
子塊が入ったまま、現像剤を調整すると、樹脂粒子塊が
、トナーの帯電性を邪魔して初期におけるカブリなどの
画像不良を発生する。

そこで、本発明の目的は、被ｒｉＩ暦厚が厚く、成膜性
のよいキャリヤを提供できるキャリヤ原料を製造するに
当り、樹脂粒子の凝集体の発生がないキャリヤ原料の製
造方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、トナー飛散を発生せず、帯電量の
低下がなく、耐久性が良好で、鮮明な画像を得ることの
できるキャリヤ原料の製造方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の目的を達成する電子写真用コーティングキャリ
ヤ原料の製造方法は、芯材と樹脂粒子を混合槽に入れ、
該槽内で水平方向回転体により、衝撃力を付与して、該
芯材に該樹脂粒子を付着させる。

このようにして製造したキャリヤ原料は、樹脂粒子が芯
材である磁性体粒子上に多層でかつ均一に付着している
。

なお、本発明においては、芯材として磁性体粒子を好ま
しく用いる。従って、以下の説明では、磁性体粒子を芯
材とする場合について説明する。

もっとも、本発明は、磁性体粒子以外の芯材を用いる場
合にも適用できる。

本発明でいう水平方向回転体は、磁性体粒子を破損する
ことなく、樹脂粒子を磁性体粒子に付着させる。付着を
促進するために、水平方向回転体の翼部の断面が、回転
方向に対して所定の角度で傾斜していることが好ましい
。ここでいう所定の角度とは、θ＝２０°〜６０°をさ
す。

水平方向回転体の周速は、５〜２０ＩＩｌ／ｓｅｃが好
ましい、さらに、好ましくは、５〜１５＋＋＋／ｓ６ｃ
である６　５　ｍ／ｓｅｅ以下では、衝撃力が不充分の
ため、均一な多層被覆層ができず、２０ＩＩｌ／ｓｅｃ
以上では。

芯材として通常用いられるフェライトの焼結体等では、
芯材にクラックが入り耐久性が落ちる。

また、衝撃力は３分間以上付与することが好ましく、よ
り好ましくは、５〜１５分間である。３分間以下では、
樹脂粒子が磁性体粒子に、充分に、付着しない。

本発明の水平方向回転体を有する混合槽は、壁面または
底面より冷却されることが好ましい、樹脂粒子を磁性体
粒子に付着させるために衝撃力を繰り返し付与すると１
発熱が生じ、樹脂粒子どうしの凝集を引き起こしやすい
、そこで、冷却を行ない、混合層内の昇温を防ぐ、微粒
子キャリヤを用いる場合は１発熱が大きいために、特に
、冷却装置があることが好ましい。

さらに、本発明の水平方向回転体を有する混合槽は、垂
直方向回転体を持つことが好ましい。垂直方向回転体は
、剪断力および衝撃力を付与することにより、短時間で
効率的に、キャリヤ原料を製造することができる。

本発明に用いられる磁性体粒子と樹脂粒子は、キャリヤ
原料に用いられるものであればよく、特に限定されない
。

以下、本発明を達成するのに好ましく用いられる製造袋
Ｍ　（Ａ）　、　（Ｂ）　、　（Ｃ）　、　（Ｄ）につ
いて説明するが、本発明はこれに限定されるものではな
い。

（Ａ）　　第１図、第２図、第３図および第４図を用い
て、製造装置（Ａ）について説明する。

第１図は、乾式コーティング装置の構造を模式的に示す
説明図である。また、第２図、および、第３−ａ図と第
３−ｂ図は、水平方向回転体の平面図、並びに、正面断
面図および要部拡大図である。さらに、第４図は本装置
の平面図である。

本体上蓋１１には、投入弁１３が設置された原料投入口
１２、フィルター１４、点検口１５が敷設されている。

投入弁１３を経て原料投入口１２より、投入された原料
は、モーター２２より駆動される水平方向回転体１８に
より、衝撃力を付与される。

水平方向回転体１８は、第２図で示されるごとく、中心
部１８ｄと翼部１８ａ、１８ｂ、１８ｃよりなる。さら
に、翼部は第３−ａ図と第３−ｂ図に示すごとく、本体
容器１０の底部１０ａにたいして３５°なる角度を持つ
、このために、原料は上方へかき上げられる。また、水
平方向回転体１８の翼部の先端は、チャンバー下部の内
壁と同じ向きになっている。

かき上げられた原料は、水平方向回転体１８の中心方向
へ傾斜しているチャンバー上部の内壁か、チャンバー下
部の内壁に衝突し、水平方向回転体の翼部１８ａ、１８
ｂ、１８ｃの回転範囲に落下する。

本製造装置では、垂直方向回転体１９が、水平方向回転
体１８の上部に具備されている。２枚の翼部よりなる垂
直方向回転体１９は、上下方向に回転して、チャンバー
の内壁を反射した原料に衝突する。なお、この時、垂直
方向回転体の翼部は２枚に限らず、３枚以上でもよい。

こうして、垂直方向回転体１９は、原料の撹拌を促進し
、凝集した原料を解砕する。

なお、凝集した原料の解砕は、水平方向回転体１８によ
っても行われるが、垂直方向回転体を用いると効率的で
ある。

原料は、水平方向回転体１８、垂直方向回転体１９、チ
ャンバー内壁との衝突や、原料どうしの衝突により、ｍ
％！力を与えられ、樹脂粒子が芯材表面上に固着される
。成膜されたキャリヤは、排出弁２１を開き、製品排出
口２０より取り出される。

ジャケット１７はチャンバーのほぼ３／４の高さ、すな
わち、垂直方向回転体１９が装着されている高さまでチ
ャンバー外壁を覆っている。

品温は、品温針１６によって測定される８品温針１６は
、長さ１０ｃｍ、直径６．４ｍｍのステンレス（ＳＵＳ
３０４）　１２力バーイ寸きのクロメル−アルメル熱雷
対（林電工株式会社製、Ｔ２Ｏ−に−２−６，４−１０
０−Ｕ−３０４−ＫＸ−Ｇ−３０００）を用いる。コノ
品温針は１本体容器１０のほぼｌ／３の高さの地点から
１本体容器の底部１０ａに平行に、水平方向回転体１８
の中心へ向けて挿入することにより、本体容器１０に装
着する。挿入の深さは１品温針の先端が、翼部の先端側
から、はぼ１１５の長さに位置するように設定している
。

なお、本製造装置では垂直方向回転体１９を具備してい
るが、これを具備していなくともよい。

（Ｂ）　　第５図を用いて、製造装置（Ｂ）説明する。

ｌＯ〜２２までの構成は製造装置（Ａ）と同じである。

製造装置（Ｂ）は、製造装置（Ａ）とは本体容器１０の
形状が異なる。

製造装置（Ｂ）ではチャンバー下部の内壁は、水平方向
回転体の中心軸方向と逆方向に傾斜し、上部の内壁は、
中心軸方向に傾斜している。すなわち、このチャンバー
は、上下方向の中央部で、その径が最大となるような形
状となっている。

このため、チャンバー下部の内壁に衝突した原料が、チ
ャンバー上部の内壁方向に反射され、水平方向回転体の
翼部の中心部に落下しやすい。

水平方向回転体１８の翼部の先端は、チャンバー下部の
内壁と同じ向きになっており、水平方向回転体の中心軸
方向と逆方向に傾斜している。

なお、本製造装置では垂直方向回転体１９を具備してい
るが、これを具備していなくともよい。

（Ｃ）　　第６図を用いて、Ｉｌ造装！ｉ　（Ｃ）につ
いて説明する。

第６図は、水平方向回転体１８と本体容器１０の形状の
みを示している。

本体容器１０は円筒状であり、チャンバー内に、製造装
置（Ａ）と同様な水平方向回転体１８を持つ。

底面外周部が上方に曲げられており、遠心力により外側
にだされる原料に、上方への運動エネルギを付与して、
撹拌を行なう。

ただし、水平方向回転体１８の翼部の先端は。

チャンバー下部の内壁と同じ向きになっており、上方に
曲げられている。

その他の構成は製造装置（Ａ）と、同じである。

（Ｄ）　　第７図を用いて、製造装置（Ｄ）について説
明する。

チャンバー内に水平方向回転体１８を持ち、底部からス
リットエアー噴出機２３よりエアーが噴出され、混合物
がエアーにより巻き上げられる。

矢印はエアーの流れ方を示す。

上記、本発明に好ましく用いられる装置のうち。

（Ａ）　、　（Ｂ）　、　（Ｃ）はいわゆるかき上げ機
構を有し、（Ｄ）はいわゆる噴き上げ機構を有する。

本発明では、製造袋！（Ａ）、　（Ｂ）は水平方向回転
体により衝撃力を受けた原料が、再び、水平方向回転体
の翼部の回転方向に戻ることができるために、撹拌効率
がよく、特に好ましく用いられる。

製造装置（Ｃ）は、底面が湾曲しているために、水平方
向回転体の衝撃付与面を広くとることができず、撹拌効
率が製造装置（Ａ）、（Ｂ）と比較すると劣る。

製造装置（Ｄ）は混合初期において、付着していない樹
脂粒子が、噴き上げられたエアーによって飛散してしま
い、被覆率が製造装置（Ａ）、（Ｂ）と比較すると劣る
。また、微小芯材を用いた場合にも、エアーにより飛散
してしまい、収率が製造装置（Ａ）、（Ｂ）と比較した
場合に劣る。

［作用効果］ 本発明の電子写真用乾式コーティングキャリヤ原料の製
造方法は、混合槽内に水平方向回転体を有するので、撹
拌効率がよく、二次凝集体の発生がない。また、混合槽
内の樹脂粒子の量を増しても、その効果は変わらない。

さらに、芯材上に、樹脂粒子を多層に付着させるために
は、多くの樹脂粒子を付着させる必要があり、単なる静
電付着では困難である。すなわち、多層付着させるには
、同一物質どうしを強制的に付着させなければならない
０本発明は、この強制力を水平方向回転体により付与す
るものである。

そこで１本発明では、被覆率を上げ耐久性の優れたキャ
リヤを製造できる多層で均一なキャリヤ原料を得るにあ
たり、樹脂粒子の量を増やしても。

未付着の樹脂粒子がなく、得られたキャリヤは、カブリ
やトナー帯電性の低下等の問題を生しない。

［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
れに限定されるものではない。

実施例１〜９ 第１表に示すように、銅−亜鉛フェライトに粒径０．０
６μ讃のスチレン−アクリレート系共重合体を付着させ
、キャリヤ原料を製造した。

比較例 ＩＱの容器に、平均粒径１００μ醜の芯材と樹脂粒子を
１．５ｗｔ％の割合で仕込み、ＴＵＲＢＵＬＡ混合機に
より室温で撹拌して、キャリヤ原料を製造した。

実施例１〜９と比較例との、キャリヤ原料を製造するの
に用した時間と二次凝集体の発生の有無とを、表−２に
まとめた。なお、この時間は、目視において、浮遊粒子
がなくなったと判断できる時間である。また、付着状態
、とくに、芯材に被覆している樹脂粒子が多層をなして
いるか否かを、電子顕微鏡により確認した。

比較例のキャリヤ原料は、撹拌を１時間連続して行なっ
たが、′４Ｍ樹脂：泣子が多く発生していた。

表−２ メチルエチルケトンをサンプル管に約１５ｃｃ入れ、ウ
ェーブローター上で２０分間撹拌する１次に、キャリヤ
を磁石で保持しながら、メチルエチルケトンでの洗浄を
繰り返し、刷脂部分を完全に溶解した。その後、ホット
プレート上でキャリヤを乾燥し、重量減少量を求めた８ この各重量測定値より、下記の式により被覆率を求めた
。

さらに、前述したキャリヤ原料を、８０℃にてＴＵＲＢ
ＵＬＡ混合機を用いて１時間処理し、成膜化を行うこと
により作られたキャリヤの、被覆率と被覆効率を重量法
により測定した。

（被覆率測定方法） ２０ｇのキャリヤを２０ｃｃサンプル管に精秤し、また
、成膜過程の加熱によって、樹脂粒子の二次凝集体や未
付着の樹脂粒子が融着して発生する凝集体の有無につい
て確認し、電子顕微鏡により成膜状態を確認した０以上
の結果を表−３にまとめた。

実写特性を見るために、平均粒径１００μ■のキャリヤ
はＵ−Ｂｉｘ３０４２（＠コニカＩりを用いて、Ｕ−Ｂ
ｉｘ３０４２用トナーと、前述した成膜したキャリヤを
混合した。平均粒径４０μ―のキャリヤはＵ−Ｂｉｘ３
０４２（ｍｅコニカｍ＞改造機を用いて、　Ｕ−Ｂｉｘ
３０４２用トナーと混合した。

この改造とは、小粒径キャリヤ対応用に現像機及び現像
プロセスを改造したものである。実写評価の結果を表−
４に示す。

表−３ 表−４ 以上から明らかなように、試料１〜５までのキャリヤ原
料は、多層化され、二次凝集体また未付着の樹脂粒子の
発生がない。このため、このキャリヤ原料により作られ
たキャリヤは、カブリやトナー帯電量の低下によるトナ
ー飛散の発生がなく、耐久性もすぐれている。

試料７，８は、水平方向回転体の周速が４　ｔａ／ｓｅ
ｃあるいは２１ｍ／ｓｅｅであって、好ましい範囲であ
る５〜２０ｍ／ｓｅｅに含まれない、そこで、キャリヤ
原料が均一に多層化しておらず、また若干の二次凝集体
や非付着の樹脂粒子の発生があり、実写性能がＮａ　１
〜５と比較して劣る。しかし、実用範囲内ではある。

試料６，９は、キャリヤ原料を装置（Ｃ）、（Ｄ）で製
造しているため、製造時の撹拌が装置（Ａ）、（Ｂ）よ
り劣る。そこで、キャリヤ原料が均一に多層化しておら
ず、また若干の二次凝集体や未付着の樹脂粒子の発生が
あり、実写性能がＮＱＩ〜５を比較して劣る。しかし、
実用範囲内ではある。

比較例のキャリヤ原料は、浮遊粒子が多く発生しており
、芯材上に樹脂粒子が付着していなかった。

【図面の簡単な説明】

第１図および第５図は、本発明に、特に、好ましく用い
られる乾式コーティングキャリヤ原料製造装置の断面図
である。 第２図は第１図の水平方向回転体１８の平面図。 第３−ａ図は第１図の水平方向回転体１８の正面断面図
、第３−ｂ図は第３−ａ図の水平方向回転体１８の要部
拡大図、第４図は第１図の平面図である。 第６図および第７図は、異なる乾式コーティング原料製
造装置の断面図である。 １０・・・本体容器　　　　１０ａ・・・本体容器底部
１１・・・本体上Ｍ　　　　　１２・・・原料投入口１
３・・・投入弁　　　　　１４・・・フィルター１５・
・・点検口　　　　　１６・・・品温針１７・・・ジャ
ケット　　　１８・・・水平方向回転体１８ａ、１８ｂ
、１８ｃ・・・水平方向回転体翼部１８ｄ・・・水平方
向回転体中心部 １９・・・垂直方向回転体　２０・・・製品排出口２１
・・・排出弁　　　　　２２・・・モーター２３・・・
スリットエアー噴出機 ２４・・・モーター 第 １図 （Ｋ１Ａ） 第４　図 （乾量Ａ） 第 図 第３−ａ図 （裟す八） 第５図 （ｔｆ８） 第 図 （寝テＣ２ 第 図 （賛ｆＤ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）芯材と樹脂粒子を、水平方向回転体を有する混合
   槽で衝撃力を繰り返し付与し、該樹脂粒子を該芯材上に
   多層でかつ均一に付着させることを特徴とする電子写真
   用乾式コーティングキャリヤ原料の製造方法。