JPH1115207A

JPH1115207A - キャリアの被覆方法

Info

Publication number: JPH1115207A
Application number: JP17404198A
Authority: JP
Inventors: John A Creatura; エークリーチュラジョン; Derek Henderson K; デレクヘンダーソンケー; A Kelly Bernard; エーケリーバーナード
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1997-06-13
Filing date: 1998-06-05
Publication date: 1999-01-22
Also published as: US6004717A

Abstract

(57)【要約】【課題】キャリアの被覆方法を提供する。【解決手段】コア粒子を第一の被覆樹脂または樹脂混
合物とブレンドして第一のブレンドを調製し、得られた
第一のブレンドを加熱して第一の被覆粒子を調製し、得
られた第一の被覆粒子を第二の被覆樹脂または樹脂混合
物とブレンドして第二のブレンドを調製し、第二のブレ
ンドを加熱して第二または二回被覆粒子を調製すること
を含む被覆方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は粒子材料、たとえば
ゼログラフィー用の二成分系現像剤に使用されるキャリ
ア粒子の樹脂被覆方法に関し、さらに詳しくは、ポリマ
ーで被覆した多孔性酸化金属コア粒子を調製するための
改良された粉末コーティング方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】静電複写法、特にゼログラフィー法はよ
く知られた技術である。この方法は、静電潜像をフォト
レセプタに形成し、次いで現像した後、画像を適当な基
板上に転写するものである。ゼログラフィー式画像形成
法は様々な形式のものが多数知られている。たとえば、
使用する現像システムに応じて、絶縁性の現像剤粒子を
用いたり導電性のトナー組成物を用いたりする。さら
に、上記現像剤組成物に関して重要なことは、適切な摩
擦帯電量を有していることである。というのは、連続か
つ一定した高画質高解像度の現像画像を実現するのはこ
の値だからである。

【０００３】また、静電潜像の現像に用いられるキャリ
ア粒子に関しては、米国特許第３，５９０，０００号な
どの多数の特許に記載がある。これらのキャリア粒子は
スチールなどの各種コアを含み、その上にフルオロポリ
マー類や、スチレン、メタクリレート、シラン化合物の
ターポリマー類のコーティングが施されている。これま
で、現像品質を改良し、粒子をリサイクルできるように
するために、また、画像形成部材に実質的に悪影響を及
ぼさないように、キャリアのコーティングを達成するこ
とに努力が払われてきた。これらのコーティングのいく
つかは、特に連続してゼログラフィー法に用いると急速
に劣化する可能性がある。すなわち、キャリアコアから
コーティングがチップやフレークの形ですべて分離し、
衝撃や機械部品および他のキャリア粒子との擦過接触に
よって剥げ落ちてしまう。これらのフレークやチップ
は、一般的に現像剤混合物から回収できないので、キャ
リア粒子の摩擦帯電特性に悪影響を及ぼし、そのため
に、コーティングがキャリアコアに保持されている組成
物と比べて画像の解像度が低くなる。さらに、いくつか
の従来技術のキャリアコーティングにある別の問題は、
特に相対湿度の変化に伴って摩擦帯電特性が変動するこ
とである。摩擦帯電特性に上述のような変化があると、
現像画像は低品質で背景に付着物のあるものとなる。

【０００４】米国特許第４，２３３，３８７号に、微細
トナー粒子がキャリア粒子表面に付着した静電複写用現
像剤混合物の被覆キャリア成分に関する記載がある。当
該特許は具体的には、平均直径約３０から１，０００ミ
クロンのキャリアコア粒子と、被覆キャリア粒子の重量
に対して約０．０５から約３．０重量％の熱可塑性樹脂
粒子とを混合して得られた被覆キャリア粒子について開
示している。次に、熱可塑性樹脂粒子が機械的はめ込み
および／または静電気的吸引によってキャリアコアに付
着するまで、得られた混合物をドライブレンドする。次
に、混合物を約３２０から約６５０°Ｆで２０から約１
２０分間加熱し、熱可塑性樹脂粒子をキャリアコアに溶
融融着する。当該特許の方法に従って調製した現像剤と
キャリア粒子は所望の目的にかなうものであるが、得ら
れた粒子の導電度は常に一定とは限らない。たとえば、
摩擦帯電特性を変えるためにキャリアのコーティング重
量を変えた場合などである。さらに、当該米国特許４，
２３３，３８７号特許に関しては、多くの場合、特定の
導電度や特性を意図して、特定の摩擦帯電量のみを有す
るキャリアと現像剤混合物を調製する。本出願発明で
は、得られたキャリア粒子の導電度は実質的に一定であ
る上、摩擦帯電量は、たとえば−３０未満から＋４０マ
イクロクーロン／ｇまで大きく変化させることができ
る。

【０００５】米国特許第４，９３７，１６６号、４，９
３５，３２６号に、摩擦電気系列表であまり近くにない
２種類のポリマー類などのポリマー混合物を含むキャリ
アに関する記載がある。また、米国特許第４，８１０，
６１１号には、キャリアコーティングに無色の導電性ハ
ロゲン化金属、たとえばヨウ化銅、フッ化銅、およびそ
れらの混合物などを約２５から約７５重量％添加する技
術が開示されている。当該米国特許４，８１０，６１１
号特許では、導電度の範囲は比較的狭いが、キャリアの
摩擦帯電量の範囲はあまり広くないと考えられる。本発
明ではその欠点を克服または最小限に抑えた。

【０００６】絶縁性の樹脂コーティングを多孔性の金属
キャリアコアに溶液コーティング技術で被覆して得られ
たキャリアは多くの点で望ましくない。たとえば、コー
ティング材料はキャリアコアの表面よりは孔の中に存在
するので、被覆キャリア粒子を微細トナー粒子と混合し
たときに摩擦帯電が得られない。この問題を解決するた
めに、キャリアコーティングの重量をたとえば３％以上
に増加して効果的な摩擦帯電量を有するコーティングを
キャリア粒子に被覆しようとする試みは、多量の溶媒を
扱う必要があり、この方法による収量は通常低くなる。
さらに、溶液被覆キャリア粒子は微細トナー粒子と混合
した場合、多くの用途に不向きなほど少ない摩擦帯電量
しか提供できないことがある。本発明の粉末コーティン
グ法はこれらの欠点を克服し、微細トナー粒子と用いる
場合、高くて有用な摩擦帯電量を発生できる現像剤の調
製が可能である。また、本発明のキャリア粒子の導電度
は実質的に一定である。さらに、樹脂被覆キャリア粒子
を本発明の粉末コーティング法で調製すると、コーティ
ング材料の大部分はキャリア表面に融着するので、キャ
リア材料にトナーの入り込む部位が減少する。さらに、
本発明の方法とそれを用いたキャリアは、互いに独立し
て、望ましい摩擦帯電特性と導電度を達成することがで
きる。すなわち、たとえば、摩擦帯電量は、米国特許第
４，２３３，３８７号の方法で考えられるような状況と
は異なり、キャリアのコーティング重量に左右されな
い。前記特許の方法では、キャリア粒子のコーティング
重量の増加は、摩擦帯電量の増加とも関係がある。した
がって、具体的には、本発明のキャリア組成物と方法を
用いると、特定の摩擦帯電量および／または導電度をい
くつかの異なる組合せで有する現像剤を調製できる。た
とえば、本出願発明に従うと、磁気ブラシ導電セルで測
定した導電度が約１０^-6から１０^-17ｏｈｍ−ｃｍ、約
１０^-10から約１０^-6ｏｈｍ−ｃｍ、好ましくは約１０
^-8から約１０^-6ｏｈｍ−ｃｍ、公知のファラデーケージ
法で測定したキャリアの摩擦帯電量が約−３０から約＋
４０、実施の形態では約−２５から約＋２５マイクロク
ーロン／ｇと広い現像剤を調製できる。

【０００７】その他、興味のある米国特許は、ポリエチ
レンで被覆したスチールキャリアビーズについて記載し
た米国特許第３，９３９，０８６号の第６欄；ドライコ
ーティングおよび融着法について開示した第４，２６
４，６９７号；第３，５３３，８３５号；第３，６５
８，５００号；第３，７９８，１６７号；第３，９１
８，９６８号；第３，９２２，３８２号；第４，２３
８，５５８号；第４，３１０，６１１号；第４，３９
７，９３５号；第４，４３４，２２０号である。

【０００８】上述の参考文献は、すべて本発明の参考文
献である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来技術による粒子被
覆方法は様々な重要問題を抱えている。小さな粒子にポ
リマーを被覆すること自体元来困難であることは周知の
通りである。コア粒子サイズが小さくなり、体積に対す
る表面積比が大きくなると、完全被覆に要するポリマー
量は増加する。ポリマー量がコア／ポリマー組成物の１
０から２０重量％にもなると、ビーズ間の接触数が非常
に多くなり処理不全をもたらす。ある種のフェライトコ
アでは問題はさらに深刻である。コアは、たとえば約５
０ミクロン未満と小さく、多孔性で構造的に非常に弱
い。その上絶縁体であることが多く、導電性のキャリア
にするためには多量の導電性ポリマーで被覆しなければ
ならない。さらにコストに関する問題も重要である。コ
ーティングポリマーは高価であることが多く、キャリア
の製造コストに５ドル／ポンドを追加する。そこで、機
能性は有しながら、組成物中の高価なポリマーの使用量
も最小限にするような調製方法が望ましい。本発明の目
的は、完全な被覆と所望の導電度の両方を達成するため
に従来必要であった多量のコーティングを使用すること
なく、高価な導電性キャリアコーティングで完全に被覆
された機能性キャリアを調製するための経済的かつ効率
的な方法を提供することにある。

【００１０】本発明の方法によって上述およびその他の
欠点は、回避または最小限に抑えられる。

【００１１】このように、コア粒子が高多孔性で脆く、
得られた被覆粒子は低孔性で機械的に強固であるような
樹脂被覆キャリアコア粒子の簡単で経済的な調製法が求
められている。

【００１２】本発明の方法および生成物は多方面で有用
である。たとえば、電子写真式画像形成法に用いられる
現像剤を含む様々な専門的用途のほか、熱可塑性および
熱硬化性フィルムおよびコーティング技術にも使用でき
る。

【００１３】当業者は、コア粒子が高多孔性で脆く、得
られた被覆粒子は低孔性で機械的に強固であるような樹
脂被覆キャリアコア粒子の安価で効率的な、しかも環境
にも優しい調製法を長年探し求めていた。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の実施の形態に
は、効率、応用性、運転経済性の改善されたキャリア被
覆方法を提供することによって従来技術の上記欠点を克
服または最小限に抑えること、樹脂被覆粒子の調製方法
を提供することが含まれる。

【００１５】前記調製方法は、コア粒子を第一の被覆樹
脂または樹脂混合物とブレンドして第一のブレンドを調
製し、得られた第一のブレンドを加熱して第一の被覆粒
子を調製し、得られた第一の被覆粒子を第二の被覆樹脂
または樹脂混合物とブレンドして第二のブレンドを調製
し、第二のブレンドを加熱して第二または二回被覆粒子
を調製することを含む。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の粒子被覆方法は、乾式現
像法に使用されるキャリアコア粒子を含む各種の粒子材
料や高分子材料を経済的に処理調製するのに使用され
る。本発明の利点は、本方法によって、コーティング、
得られた被覆粒子表面の性質、および得られた被覆コア
粒子の多孔度や摩擦帯電量をコントロールできることで
ある。

【００１７】本発明は、樹脂被覆粒子の調製法、さらに
詳しくは、コア粒子を第一の被覆樹脂または樹脂混合物
とブレンドして第一のブレンドを調製し、得られた第一
のブレンドを加熱して第一の被覆粒子を調製し、得られ
た第一の被覆粒子を第二の被覆樹脂または樹脂混合物と
ブレンドして第二のブレンドを調製し、第二のブレンド
を加熱して第二または二回被覆粒子を調製し、必要に応
じて、得られた被覆粒子の回収、冷却、サイズ調整をす
ることを含む樹脂被覆粒子の調製法を提供する。

【００１８】非被覆コア粒子は高多孔性で、たとえば、
ＢＥＴ表面積（窒素吸収）は１グラムあたり約０．０１
から約１．０平方メートルにもなる。この表面積は、同
じ直径同じ材料密度の固体球形粒子の理論表面積の約３
倍である。実施の形態におけるコア粒子は、たとえば、
公知のフェライト、マグネタイト、多孔性または海綿質
金属コアなど、およびそれらの混合物から選ばれる。実
施の形態におけるコア粒子の体積平均直径は、約１０か
ら約１５０ミクロン、好ましくは約１０から約６０ミク
ロンである。

【００１９】第一の被覆樹脂は、たとえば架橋可能な熱
硬化性樹脂で、実施の形態においては、ポリウレタン
類、ポリエステル類、ポリアクリル類、フェノール樹脂
類、アミノ樹脂類、エポキシ樹脂類、同様のポリマー
類、およびそれらの混合物などのポリマー類である。第
一の被覆樹脂は、コア粒子表面の内外の全孔を実質的に
充填するための犠牲フィラーとして機能する。第一の被
覆樹脂のロード（負荷）量は比較的少なく、コア粒子の
サイズや多孔度によるが、たとえば、約０．５から約１
５重量％、好ましくは約１．０から約１０重量％、さら
に好ましくは約１．０から約５．０重量％である。第一
の被覆樹脂には、非架橋熱可塑性ポリマー類およびコポ
リマー類、架橋熱可塑性プラスチック類、熱硬化性プラ
スチック類など、およびそれらの混合物などの適切な樹
脂材料を使用できる。

【００２０】第二の被覆樹脂は、たとえば、摩擦帯電量
が約−６０μＣ／ｇから＋６０μＣ／ｇ、さらに詳しく
は約−３０μＣ／ｇから約＋４０μＣ／ｇ、５０Ｖにお
ける導電度が約１０^-6から約１０^-15ｍｈｏ／ｃｍ、お
よび得られたコア粒子を機械的に強固にするための機械
的安定性を提供できるようなポリマー類およびそれらの
混合物である。

【００２１】コア粒子の被覆の仕上げは、実施の形態で
は第一の樹脂または樹脂ポリマーブレンドのコーティン
グを第一の被覆樹脂の架橋温度以上に加熱して行う。こ
の工程によってコア粒子の表面は比較的完全に被覆され
る。加熱は様々な装置で行えるが、好ましくはたとえば
ロータリーキルンを用いる。第一および第二の被覆ポリ
マー類の総重量は、非被覆コア粒子の総重量の約１から
約２０重量％である。実施の形態において、第一の樹脂
または樹脂混合物、および第二の樹脂または樹脂混合物
は、コア粒子に順次別々に約２から約１０回適用され
る。実施の形態では、第一およびまたは第二の被覆樹脂
は、カーボンブラックやその他の有色または無色顔料な
どの顔料、ハロゲン化金属、金属類、酸化金属類など、
およびそれらの混合物からなる群から選ばれた導電性化
合物または化合物類を含むことができる。

【００２２】選ばれる第一および第二の被覆樹脂または
樹脂混合物は、各コーティング作業に使用される各樹脂
組成物の、たとえば添加剤の存在、分子量、樹脂混合物
中の各ポリマー樹脂の比率、および同様の変数によっ
て、同一であることも異なることもある。

【００２３】さらに別の実施の形態において、本発明
は、ａ）コア粒子を第一の被覆樹脂または樹脂混合物とドラ
イブレンドして第一のブレンドを調製し、ｂ）得られたブレンドを加熱して第一の被覆粒子を調製
し、ｃ）第一の被覆樹脂または樹脂混合物と得られた中間被
覆粒子を用いてステップａ）とｂ）を１から約２０回繰
り返し、ｄ）ステップｃ）の被覆粒子を第二の被覆樹脂または樹
脂混合物とブレンドして第二のブレンドを調製し、ｅ）第二のブレンドを加熱して第二の樹脂被覆粒子を調
製し、ｆ）第二の被覆樹脂または樹脂混合物と得られた中間被
覆粒子を用いてステップｄ）とｅ）を１から約２０回、
たとえば所望の被覆重量、構造的完成度および／または
表面の被覆度に到達するまで繰り返すことを含む、樹脂
被覆キャリア粒子を調製するための多ステップまたは多
段階被覆方法を提供する。

【００２４】前述のとおり、第一および第二の被覆樹脂
は同一でもよいが、好ましくは摩擦電気的に異なるのが
よい。使用される樹脂の総被覆重量は、非被覆キャリア
粒子の重量の約１から約３０重量％である。得られた複
数回被覆キャリア粒子の摩擦帯電量は約−６０μＣ／ｇ
から約＋６０μＣ／ｇ、導電度は１０ボルトで約１０^-6
から５０ボルトで約１０^-15ｍｈｏ／ｃｍである。

【００２５】図を参照すると、図１は被覆前の高多孔性
のストロンチウムフェライトコア粒子の写真である。図
２は本発明の方法で複数回樹脂被覆したストロンチウム
フェライトコア粒子の写真である。写真は各々のサンプ
ルを指示倍率で顕微鏡検査して得た。図２の複数回被覆
したキャリアコア粒子の表面積は、図１の被覆前のコア
粒子よりもかなり小さいことが当業者には明らかであ
る。さらに、本発明の実施の形態で得られた複数回被覆
コア粒子は、機械的強度も改良されていることが明らか
である。すなわち、コア表面はコア粒子内外にある高分
子コーティングによって補強されており、通常のゼログ
ラフィー現像ハウジング内で経験するようなせん断力の
影響下で壊れにくい。摩擦帯電量と導電度も被覆回数に
従って変化する。それは、ここに示されているとおり、
被覆重量が増加し、表面被覆組成が変化するからであ
る。

【００２６】実施の形態では、コア粒子の機械的安定度
を高めるために、第一の被覆樹脂または樹脂混合物には
機械的耐久性のあるポリマー、たとえば架橋または架橋
可能ポリマーを選んで使用する。コア粒子の孔および表
面が飽和された後、すなわちコア粒子の孔間隙に耐久性
ポリマーを充填した後、機能性樹脂または樹脂混合物を
予備被覆したコア粒子のポリマー表面に被覆する。被覆
は１回または複数回行い、所望の機能性、たとえば摩擦
帯電量や導電度を得る。別の形態では、被覆樹脂または
樹脂混合物およびコア粒子を慎重に選択し、正または負
に帯電した被覆キャリア組成物を得る。たとえば、負に
帯電したコア粒子の最終およびまたは最後から２番目の
被覆樹脂が正に帯電していると、被覆粒子は正に帯電す
る。同様に、正に帯電したコア粒子の最終およびまたは
最後から２番目の被覆樹脂が負に帯電していると、被覆
粒子は負に帯電する。さらに、実施の形態では、ここに
示してあるように、実質的に電気絶縁性のコア粒子、た
とえば絶縁性ストロンチウムフェライトコアに導電性の
被覆樹脂を適用することによって、中から高導電性にす
る。

【００２７】トナー組成物はいくつかの公知の方法によ
って調製される。たとえば、スチレンブタジエンコポリ
マーなどの樹脂粒子と、マグネタイト、カーボンブラッ
ク、またはそれらの混合物、シアン、イエロー、マゼン
タ、グリーン、ブラウン、レッド、またはそれらの混合
物などの着色剤粒子と、好ましくは約０．５から約５％
の電荷増強剤をＷｅｒｎｅｒＰｆｌｅｉｄｅｒｅｒ社
製のＺＳＫ５３などのトナー押出し装置中で混合、加熱
し、生成したトナー組成物を装置から回収する。冷却
後、トナー組成物は、たとえばＳｔｕｒｔｅｖａｎｔマ
イクロナイザを利用して粉砕し、トナー粒子の体積平均
直径を約２５ミクロン未満、好ましくは約６から約１２
ミクロンにする。直径はＣｏｕｌｔｅｒＣｏｕｎｔｅ
ｒで測定した。次に、トナー組成物は、たとえばＤｏｎ
ａｌｄｓｏｎＭｏｄｅｌＢ分級器にかけて、トナー
微粉、すなわち体積平均直径約４ミクロン未満のトナー
粒子を分級除去する。あるいは、トナー組成物は、分級
ホイールを備えた流動床粉砕器で粉砕し、分級してもよ
い。

【００２８】本発明のトナーおよび現像剤組成物に適切
な樹脂の実例は、分枝スチレンアクリレート類、スチレ
ンメタクリレート類、スチレンブタジエン類、ビニル樹
脂類たとえば２個以上のビニルモノマー類の分枝ホモポ
リマー類およびコポリマー類；ビニルモノマー類はスチ
レン、ｐ−クロロスチレン、ブタジエン、イソプレン、
ミルセンなど；ビニルエステル類はアクリル酸メチルな
どのモノカルボン酸類のエステル類；アクリロニトリ
ル、メタクリロニトリル、アクリルアミド；などであ
る。好ましいトナー樹脂は、スチレンブタジエンコポリ
マー類、それらの混合物などである。これ以外の好まし
いトナー樹脂は、スチレン／アクリル酸ｎ−ブチルコポ
リマー類、ＰＬＩＯＬＩＴＥＳ（登録商標）；懸濁重合
スチレンブタジエン類、米国特許第４，５５８，１０８
号参照、などである。

【００２９】トナー組成物中、樹脂粒子は十分な有効
量、たとえば約７０から約９０重量％存在する。したが
って、１重量％の電荷増強剤が存在し、１０重量％のカ
ーボンブラックなどの顔料または着色剤が含まれる場
合、使用する樹脂は約８９重量％となる。また、電荷増
強剤は顔料粒子上に被覆される。電荷増強剤はコーティ
ングとして使用される場合、約０．１から約５重量％、
好ましくは約０．３から約１重量％存在する。

【００３０】トナー粒子の着色剤として使用できる適切
な顔料や染料は多数あり、たとえばＲＥＧＡＬ３３０
（登録商標）などのカーボンブラック、ニグロシン染
料、アニリンブルー、マグネタイト、またはそれらの混
合物などである。顔料は、好ましくはカーボンブラック
であるが、トナー組成物を高度に着色するのに十分な量
含まれる。一般的に、顔料粒子は、トナー組成物総重量
の約１から約２０重量％、好ましくは約２から約１０重
量％含まれるが、これより少なくても多くてもよい。

【００３１】顔料粒子にマグネタイトが含まれると、一
成分系トナーとしても使用可能となる。マグネタイトは
酸化鉄（ＦｅＯ・Ｆｅ₂Ｏ₃）の混合物で、市販のＭＡＰ
ＩＣＯＢＬＡＣＫ（登録商標）などである。トナー組
成物中の含有量は約１０から約７０重量％、好ましくは
約１０から約５０重量％である。カーボンブラックとマ
グネタイトの混合物を使用してもよく、その場合、カー
ボンブラックは約１から約１５重量％、好ましくは約２
から約６重量％、マグネタイトはＭＡＰＩＣＯＢＬＡＣ
Ｋ（登録商標）などで、たとえば約５から約６０、好ま
しくは約１０から約５０重量％含まれる。

【００３２】本発明のトナー組成物には、流動化剤な
ど、通常トナー組成物表面上に存在する表面添加剤粒子
を混合することもできる。このような添加剤の例は、Ａ
ＥＲＯＳＩＬ（登録商標）などのコロイダルシリカ、金
属塩類および脂肪酸類の金属塩類、たとえばステアリン
酸亜鉛、酸化アルミニウム類、酸化セリウム類、および
それらの混合物などである。含有量は、一般的に約０．
１から約１０重量％、好ましくは約０．１から約５重量
％である。上記添加剤のいくつかは米国特許第３，５９
０，０００号および３，８００，５８８号に例示されて
おり、当該特許の開示内容はすべて本発明の参考文献で
ある。

【００３３】さらに本発明に関して、ＡＥＲＯＳＩＬ
（登録商標）などのコロイダルシリカは、約１から約３
０重量％、好ましくは１０重量％の電荷添加剤で表面処
理できる。その後トナーに０．１から１０、好ましくは
０．１から１重量％添加する。

【００３４】また、トナー組成物には低分子量のワック
スが含まれていてもよい。たとえば、ポリプロピレン類
やポリエチレン類（ＡｌｌｉｅｄＣｈｅｍｉｃａｌ、
ＰｅｔｒｏｌｉｔｅＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社製）、
ＥＰＯＬＥＮＥＮ−１５（登録商標）（Ｅａｓｔｍａ
ｎＣｈｅｍｉｃａｌＰｒｏｄｕｃｔｓＩｎｃ．社
製）、ＶＩＳＣＯＬ５５０−Ｐ（登録商標）（Ｓａｎ
ｙｏＫａｓｅｉＫ．Ｋ．社製の低重量平均分子量の
ポリプロピレン）、および同様の物質などである。使用
される市販のポリエチレン類の分子量は約１，０００か
ら約１，５００である。一方、トナー組成物に使用する
市販のポリプロピレン類の分子量は約４，０００から約
５，０００であると思われる。本発明に使用するポリエ
チレンおよびポリプロピレン組成物の多くは英国特許第
１，４４２，８３５号に記載されている。

【００３５】低分子量のワックス材料は必要に応じて本
発明のトナー組成物またはポリマー樹脂ビーズに含ま
れ、含有量も様々である。しかしながら、一般的には約
１から約１５重量％、好ましくは約２から約１０重量％
であり、実施の形態では融解ロール剥離剤として機能す
る。

【００３６】現像剤組成物を調製するためにトナー粒子
とキャリア成分を混合するが、キャリア成分は、トナー
組成物と逆極に摩擦帯電できるものを選ぶ。したがっ
て、キャリア粒子は陰極性のものを選び、正に帯電した
トナー粒子がキャリア粒子の周囲に付着できるようにす
る。キャリア粒子の実例は、鉄粉、スチール、ニッケ
ル、鉄、銅亜鉛フェライトなどのフェライトなどであ
る。さらに、キャリア粒子として、米国特許第３，８４
７，６０４号に記載のニッケルベリーキャリアも使用で
きる。選んだキャリア粒子はコーティングして、あるい
はそのままで使用する。コーティングは、一般的に、ス
チレン、メチルメタクリレート、トリエトキシシランな
どのシランのターポリマーを含む。米国特許第３，５２
６，５３３号、４，９３７，１６６号、４，９３５，３
２６号にそれに関する記載があり、具体的にはＫＹＮＡ
Ｒ（登録商標）とポリメチルメタクリレートの混合物
（４０／６０）である。被覆重量は、ここに記載されて
いるように様々であるが、一般的には約０．３から約
２、好ましくは約０．５から約１．５重量％である。

【００３７】さらに、キャリア粒子は球形であることが
好ましく、その直径は一般的に約５０から約１，０００
ミクロンである。実施の形態では１７５ミクロンにする
ことにより、十分な濃度と、現像工程中静電画像に付着
しないようなイナーシャ(inertia)を有することができ
る。キャリア成分はトナー組成物に適切な様々な割合で
混合できるが、トナー約１から５部に対してキャリア約
１０から約２００重量部のときにベストの結果が得られ
る。

【００３８】本発明の被覆キャリアと組み合わせて使用
するトナー組成物は、ここに記載されているようないく
つかの公知の方法で調製できる。たとえば、トナー樹脂
粒子、顔料粒子または着色剤、電荷増強剤を押出し溶融
ブレンドし、次いで機械粉砕を行う。その他の方法は、
従来技術で周知の、スプレードライ、溶融分散、エマル
ション凝集、押出し処理などである。また、ここに記載
されているとおり、電荷増強剤を含まないトナー組成物
は、調製後電荷添加剤で表面処理したコロイダルシリカ
を添加する。

【００３９】トナーおよび現像剤組成物は、従来のフォ
トレセプタが正または負に帯電できるものであれば、そ
れを含む静電画像装置で使用することができる。したが
って、トナーおよび現像剤組成物は、米国特許第４，２
６５，９９０号に記載されているような負に帯電できる
積層フォトレセプタと組み合わせて使用できる。画像形
成および記録工程用に選ばれる無機フォトレセプタの実
例は、セレン；セレン合金類たとえばセレンヒ素、セレ
ンテルルなど；ハロゲンドープ（ｄｏｐｅｄ）セレン物
質類；ハロゲンドープセレン合金類などである。

【００４０】トナー組成物は調製後通常吐出分級し、好
ましくは約５から約２５ミクロン、さらに好ましくは約
８から約１２ミクロン、最も好ましくは約５から約８ミ
クロンの平均直径を有するトナー粒子とする。また、ト
ナー組成物は、公知の電荷分光器で測定した摩擦帯電量
が１ミクロンあたり約０．１から約２フェムトクーロン
であることが好ましい。トナーの混合時間(admix time)
は、好ましくは５秒から１分、さらに詳しくは公知の電
荷分光器による測定で約５から約１５秒である。このよ
うに高速混合特性を有するトナー組成物は、トナー分配
速度がたとえば２０ｇ／分を越えるような高速でも背景
に実質的に付着物のない画像を電子写真装置で現像する
ことが可能となる。さらに、このようなトナー組成物
は、１分間の複写枚数が７０枚を越えるような高速電子
写真装置に使用できる。

【００４１】また、実施の形態において本発明のトナー
組成物は、望ましい狭い電荷分布を有する。最適の摩擦
帯電量は、一実施の形態において約０．１から約５重量
％の電荷増強剤を用いた場合、公知のファラデーケージ
法による測定で、好ましくは１ｇあたり約１０から約４
０、さらに好ましくは約１０から約３５マイクロクーロ
ンである。また、電荷分光器で測定した高速混合チャー
ジング(admix charging)時間は１５秒未満、ある実施の
形態においてはさらに好ましくは約１から約１４秒であ
る。

【００４２】

【実施例】以下の実施例において、％は特に指示のない
限り重量％である。

【００４３】実施例Ｉポリマー被覆組成物の調製１，０９１ｇのヨウ化銅（ＳｈｅｐａｒｄＣｈｅｍｉ
ｃａｌｓ社製）と２７３ｇのポリウレタンポリマー（Ｐ
ＰＧＩｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．社製Ｅｎｖｉｒ
ｏｃｒｏｎ）を合わせ、押出機（ＡＰＶ）で処理した。
プロセスパラメータは、バレル温度２６０°Ｆ、ダイヘ
ッド温度２５５°Ｆ、ロード４１％、供給速度７．９ｇ
／分、ツール速度１５０回転／分であった。得られた８
０重量％のヨウ化銅がＥｎｖｉｒｏｃｒｏｎ樹脂中に均
一に分散した押出し物を１００ＡＦＧ流体エネルギーミ
ルで機械粉砕し、サイズを縮小した。プロセスパラメー
タは、供給速度２００ｇ／分における粉砕圧力１００ポ
ンド／ｉｎ（インチ）²であった。機械粉砕後の体積平
均粒子サイズは３．４ミクロンであった。

【００４４】キャリア粒子のポリマー被覆キャリアの被覆工程は５つのステップを含む。第一のス
テップでは、２０重量％のＣｏｎｄｕｃｔｅｘＳＣ
Ｕｌｔｒａ導電性カーボンブラックをロードした体積平
均粒子サイズ２ミクロンのポリ（メチルメタクリレー
ト）をあらかじめ化学プロセスで調製し、その３２．６
６ｇと、上記ヨウ化銅をロードしたＥｎｖｉｒｏｃｒｏ
ｎ８．１６ｇを２分間手動で混合し、ポリマー粉末コー
ティング混合物を得た。次に、磁気モーメント４９．９
ＥＭＵ／ｇ、残磁性２７．９ＥＭＵ／ｇ、保磁度１，６
４０Ｏｅｒｓｔｅｄの７５ミクロン多孔性ストロンチウ
ムフェライト（ＰｏｗｄｅｒＴｅｃｈＣｏｒｐ．社
製）２，０４１ｇを、前記ポリマー粉末コーティング混
合物４０．８２ｇと混合した。混合はＶ−Ｃｏｎｅブレ
ンダで行い、プロセス条件は、ブレンダ速度２３．５回
転／分、ブレンド時間４５分であった。その結果、ポリ
マーがコア粒子上に均一に分布し、静電気的に付着して
いるのが目視検査により確認された。次に、得られたキ
ャリア粒子を回転チューブ炉に３０分間入れた。この炉
は４００°Ｆに保たれているので、ポリマーはコア粒子
に融着する。第一のステップで得られたこの生成物は、
８４ＴＢＣ（ｔｅｎｓｉｌｅｂｏｌｔｃｌｏｔｈ）
メッシュスクリーンに通し、大きな塊を除去した。

【００４５】第二のステップでは、前記第一のステップ
で得られた生成物１，７５０ｇと、カーボンブラックを
ロードしたポリ（メチルメタクリレート）２８ｇとヨウ
化銅をロードしたＥｎｖｉｒｏｃｒｏｎ混合物７ｇを２
分間手動で混合して調製したポリマー粉末コーティング
混合物３５ｇを混合する。この混合はＶ−Ｃｏｎｅブレ
ンダで行い、プロセス条件は、ブレンダ速度２３．５回
転／分、ブレンド時間４５分であった。その結果、粉末
が第一の被覆ステップで得られたポリマー被覆粒子の表
面上に均一に分布し、静電気的に付着した。次に、得ら
れた混合物をロータリーキルンにピーク温度４００°Ｆ
で３０分間放置したところ、ポリマー粉末はポリマー被
覆表面に融着した。第二のステップで得られたこの生成
物は、８４ＴＢＣ（ｔｅｎｓｉｌｅｂｏｌｔｃｌｏ
ｔｈ）メッシュスクリーンに通し、大きな塊を除去し
た。

【００４６】第三のステップでは、前記第二のステップ
で得られた被覆粒子１，４００ｇと、カーボンブラック
をロードしたポリ（メチルメタクリレート）５．６ｇと
ヨウ化銅をロードしたＥｎｖｉｒｏｃｒｏｎ１．４ｇか
らなるポリマー粉末コーティング混合物７ｇを混合し
た。この混合はＶ−Ｃｏｎｅブレンダで行い、プロセス
条件は、ブレンダ速度２３．５回転／分、ブレンド時間
４５分であった。その結果、ポリマーが第二のステップ
で得られた粉末上に均一に分布し、静電気的に付着して
いるのが目視検査により確認された。次に、得られた混
合物をロータリーキルンにピーク温度４００°Ｆで３０
分間放置したところ、粉末は第二のステップで得られた
ポリマー被覆表面に融着した。第三のステップで得られ
たこの生成物は、８４ＴＢＣ（ｔｅｎｓｉｌｅｂｏｌ
ｔｃｌｏｔｈ）メッシュスクリーンに通し、大きな塊
を除去した。

【００４７】第四のステップでは、前記第三のステップ
で得られた生成物１，１００ｇと、カーボンブラックを
ロードしたポリ（メチルメタクリレート）８．８ｇとヨ
ウ化銅をロードしたＥｎｖｉｒｏｃｒｏｎ２．２ｇを手
動で混合して調製したポリマー粉末コーティング混合物
１１ｇを混合した。この混合はＶ−Ｃｏｎｅブレンダで
行い、プロセス条件は、ブレンダ速度２３．５回転／
分、ブレンド時間４５分であった。その結果、粉末が第
三の被覆ステップで得られたポリマーコートの表面上に
均一に分布し、静電気的に付着しているのが目視検査に
より確認された。次に、得られた混合物をロータリーキ
ルンにピーク温度４００°Ｆで３０分間放置したとこ
ろ、ポリマー粉末は第三のステップで得られたポリマー
コート表面に融着した。第四の融解で得られたこの生成
物は、８４ＴＢＣメッシュスクリーンに通し、大きな塊
を除去した。

【００４８】第五のステップでは、前記第四のステップ
で得られた生成物１，０００ｇと、カーボンブラックを
ロードしたポリ（メチルメタクリレート）８ｇとヨウ化
銅をロードしたＥｎｖｉｒｏｃｒｏｎ２ｇを手動で混合
して調製したポリマー粉末コーティング混合物１０ｇを
混合した。この混合はＶ−Ｃｏｎｅブレンダで行い、プ
ロセス条件は、ブレンダ速度２３．５回転／分、ブレン
ド時間４５分であった。その結果、ポリマー粉末が第四
のステップで得られたポリマー被覆キャリア粒子上に均
一に分布し、静電気的に付着しているのが目視検査によ
り確認された。次に、得られた混合物をロータリーキル
ンに３０分間放置し、ピーク温度４００°Ｆにしたとこ
ろ、ポリマー被覆粒子表面のポリマー粉末は第四のステ
ップで得られたポリマー被覆表面に融着した。第五のス
テップで得られたこの生成物は、８４ＴＢＣメッシュス
クリーンに通し、大きな塊を除去した。最終生成物は、
キャリアコア表面に、カーボンブラックをロードしたポ
リ（メチルメタクリレート）８０重量％とヨウ化銅をロ
ードしたＥｎｖｉｒｏｃｒｏｎポリウレタン混合物２０
重量％からなるポリマー混合物合計６．５重量％が被覆
された。

【００４９】次に、得られた前記キャリア２００ｇにト
ナー組成物１０ｇを混合して現像剤組成物を調製した。
前記トナー組成物は、７５．７３重量％のＲｅｓａｐｏ
ｌＨＴ樹脂、すなわち非架橋ビスフェノール−Ａプロピ
レンオキシドフマレートポリマー（Ｒｅｓａｎａ社製）
と、１７．６７重量％のベンゾイルペルオキシド架橋ビ
スフェノール−Ａプロピレンオキシドフマレートポリマ
ー（ゲル含有量３３−４０％）と、６．６重量％のフラ
ッシュサンブルー（ＳｕｎＢｌｕｅ）顔料と、０．３
重量％の表面処理シリカＴＳ−５３０（Ｃａｂｏｓｉｌ
Ｃｏｒｐ．社製８ナノメートルの粒子をヘキサメチル
ジシラザンで表面処理したもの）を含む。表面処理シリ
カは粉砕中に注入した。

【００５０】次に、キャリア粒子の摩擦帯電量を次の方
法で測定した。２個の面平行非磁性電極を１ｃｍ離して
置く。ボトム電極を電位計に接続する。ボトム電極にご
く接近して扇形の磁気ドーナツ(segmented magnetic do
ughnut)がある。磁石は電極に平行な平面で回転する。
現像剤の場合、キャリアがフリップし、磁場で規定され
たリングの周りを動くことで反応する。固有の方向に磁
場を有する電極間に電位差を印加すると、トナーはキャ
リアから解放されるのでギャップを越えて引き寄せられ
る。ギャップを越えて移動したトナーに集積した電荷は
電位計で測定される。トナーの質量は上部のプレートの
重さを量ることによって測定し、質量比に対する電荷を
計算する。キャリアの測定値は＋２１．５マイクロクー
ロン／ｇであった。さらに、キャリアの導電性は、プレ
ート間に５０ボルトの電位をかけて公知のＢａｌｓｂａ
ｕｇｈセル法で測定したところ、２．４７×１０^-9ｍｈ
ｏ−ｃｍ^-1であった。したがって、これらのキャリアは
導電性である。

【００５１】全実施例とも、摩擦帯電量と導電度は上述
の方法によって得た。

【００５２】実施例II−Ｘ実施例Ｉの複数回キャリア被覆方法を、コア、キャリア
コーティング、コーティング重量、被覆回数を変えて実
施した。キャリアの導電性は実施例Ｉに記載の方法で測
定した。現像剤は実施例Ｉに記載の方法で調製し、その
摩擦帯電量は同じトナーに対して実施例Ｉに記載の方法
で測定した。これらの結果を表１、表２にまとめた。表
３はコーティング前のコア粒子の特性の一覧である。

【００５３】

【表１】

【表２】

【表３】実施例III 材料の調製４０ポンドのヨウ化銅（ＳｈｅｐａｒｄＣｈｅｍｉｃ
ａｌｓ社製）と１０ポンドのポリウレタンポリマー（Ｐ
ＰＧＩｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．社製Ｅｎｖｉｒ
ｏｃｒｏｎ）を合わせ、押出機（ＺＤＳＫ−２８）で処
理した。プロセスパラメータは、バレル温度２５７−２
８４°Ｆ、ダイヘッド温度２７５°Ｆ、融解温度２８１
°Ｆ、供給速度３４．０ｇ／分、スクリュー回転数３５
６回転／分であった。得られた８０重量％のヨウ化銅が
Ｅｎｖｉｒｏｃｒｏｎ樹脂中に均一に分散した押出し物
を１５”Ｓｔｕｒｔｅｖａｎｔ流体エネルギーミルで機
械粉砕し、サイズを縮小した。プロセスパラメータは、
供給圧力１２０ポンド／ｉｎ²、粉砕圧力１２０ポンド
／ｉｎ²、フラッド供給であった。機械粉砕後の体積平
均粒子サイズは４．８ミクロンであった。

【００５４】高コーティング重量のキャリアキャリアコア上のポリマーのコーティング重量が約５重
量％を越えると、たとえば、実質的に絶縁性のストロン
チウムフェライトコアを有するキャリアを導電性にする
ことができる。たとえば、７５ミクロンの多孔性ストロ
ンチウムフェライトコア（ＰｏｗｄｅｒＴｅｃｈＣｏ
ｒｐｏｒａｔｉｏｎ社製）を用いると、キャリアの導電
度はポリマーのコーティング総重量の関数となる。当該
キャリアは、２０重量％のポリウレタン／８０％のＣｕ
ｌコンポジットと８０重量％のポリメチルメタクリレー
ト／１９％のカーボンブラックコンポジットとの混合物
を含むポリマーを様々なコーティング重量で被覆する。
そのキャリア１から５を以下の表４に示す。ポリマーコ
ーティング重量が４．５重量％未満では、コーティング
は実質的に絶縁性である。５．５重量％では半導体とな
り、導電度の測定値は４．９×１０^-12ｍｈｏ／ｃｍ、
６．５重量％では導電度が２．５×１０^-9ｍｈｏ／ｃｍ
で完全に導電性となる。摩擦帯電量は、ポリマー混合物
の固有摩擦帯電量がキャリアコアのそれと実質的に異な
るような状況では、ポリマーコーティング重量が約５重
量％を越えると、コアの望ましくない値からポリマーコ
ーティングの望ましい値へと変化すると考えられる。

【００５５】

【表４】キャリアコア上のポリマーのコーティング重量が約５重
量％を越えると、たとえば、様々な摩擦帯電量を有する
キャリアを絶縁性にすることもできる。たとえば、３０
ミクロンの多孔性ストロンチウムフェライトコア（Ｐｏ
ｗｄｅｒＴｅｃｈＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社製）に、
フッ化ポリビニリデンとカーボンブラックドープ（ｄｏ
ｐｅｄ）ポリメチルメタクリレートとの混合物を含むポ
リマーを様々なコーティング重量で被覆したキャリアの
摩擦帯電量は、ポリマーコーティング総重量の関数とな
っている（上記実施例８−１０より）。それを表５に示
す。ポリマーコーティング重量が約４重量％未満では、
３つのキャリアの摩擦帯電量は同じである。コーティン
グ重量が８重量％になると、キャリアの摩擦帯電量に差
が出てくる。

【００５６】

【表５】実施例XI 多孔性ストロンチウムフェライトコア粒子を異なる樹脂
で複数回被覆名目直径７５ミクロン、ＢＥＴ表面積１，７２４ｃｍ²
／ｇのＰｏｗｄｅｒＴｅｃｈ社製ストロンチウムフェラ
イトコアは、実質的に多孔性で、物理的検査によれば構
造的にも脆弱である。このフェライトコアを第一の樹
脂、たとえば市販の熱硬化性ポリマーであるＰＰＧＩ
ｎｄｕｓｔｒｉｅｓ社製のＥｎｖｉｒｏｃｒｏｎなどの
粉末熱硬化性樹脂４．５重量％とブレンドし、コアの孔
に溶融して流し込む。次に４００°Ｆのキルンで３０分
間架橋させる。得られた被覆ビーズの導電度は５０ボル
トで約１０^-14ｍｈｏ／ｃｍになると考えられる。被覆
前のコア粒子の導電度は１０^-11ｍｈｏ／ｃｍであっ
た。１９％のカーボンブラックでドープした名目粒子サ
イズ約３ミクロンのポリメチルメタクリレートなどの第
二の樹脂を前述の被覆ビーズと１．５重量％のロード量
でブレンドし、４００°Ｆのキルンで３０分間溶融融着
する。得られた２回被覆ビーズは、導電度が５０ボルト
で約１０^-8ｍｈｏ／ｃｍ、上記実施例の方法と標準トナ
ーで測定した摩擦帯電量は約２５μＣ／ｇであると考え
られる。被覆前の元のストロンチウムフェライトビーズ
に見られた孔は明らかに完全に充填されていた。あるい
は、１または２種の被覆ポリマー樹脂で覆われていた。
２回被覆した材料のＢＥＴ表面積は著しく低下し、この
２回被覆コア粒子は機械的に強固なものとなった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法による被覆前の未被覆コア粒子
の一例を示す図に代わる電子顕微鏡写真である。

【図２】実施の形態において、本発明の方法により１
つ以上の樹脂で裸または未被覆のコア粒子を被覆するこ
とによって調製した樹脂被覆コア粒子の一例を示す図に
代わる電子顕微鏡写真である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ケーデレクヘンダーソンアメリカ合衆国ニューヨーク州ロチェスターエスグッドマンストリート 34 アパートメント 501 (72)発明者バーナードエーケリーアメリカ合衆国ニューヨーク州オンタリオリッジロード 120エーアパートメント８

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コア粒子を第一の被覆樹脂または樹脂混
合物とブレンドして第一のブレンドを調製し、得られた第一のブレンドを加熱して第一の被覆粒子を調
製し、得られた第一の被覆粒子を第二の被覆樹脂または樹脂混
合物とブレンドして第二のブレンドを調製し、第二のブレンドを加熱して第二または二回被覆粒子を調
製することを特徴とするキャリアの被覆方法。
【請求項２】請求項１に記載の方法において、前記第
一の被覆樹脂は、ポリウレタン類、ポリエステル類、ポ
リアクリル類、フェノール樹脂類、アミノ樹脂類、エポ
キシ樹脂類、およびそれらの混合物からなる群から選ば
れる架橋可能な熱硬化性樹脂であることを特徴とするキ
ャリアの被覆方法。
【請求項３】ａ）コア粒子を第一の被覆樹脂または樹
脂混合物とドライブレンドして第一のブレンドを調製
し、ｂ）得られたブレンドを加熱して第一の被覆粒子を調製
し、ｃ）第一の被覆樹脂または樹脂混合物と得られた中間被
覆粒子を用いてステップａ）とｂ）を１から約２０回繰
り返し、ｄ）ステップｃ）の被覆粒子を第二の被覆樹脂または樹
脂混合物とブレンドして第二のブレンドを調製し、ｅ）第二のブレンドを加熱して第二の樹脂被覆粒子を調
製し、ｆ）第二の被覆樹脂または樹脂混合物と得られた中間被
覆粒子を用いてステップｄ）とｅ）を１から約２０回繰
り返し、複数回樹脂被覆コア粒子を得ることを特徴とす
る樹脂被覆キャリア粒子の調製方法。