(57)【要約】【課題】ムラがなく均一な表面コート層を有する静電荷像現像用キャリアの製造方法を提供する。【解決手段】ディスク板と装置本体内周壁面の間から下部エアーを供給し、及び該装置本体上部から該装置本体内周壁面に沿って旋回エアーを供給して転動流動層を形成する造粒装置を用い、該ディスク板の中央部上方にコーンを配置し、該コーンと該ディスク板の間を通り該ディスク板上を外周方向に流れる給気エアーを該下部エアー、該旋回エアーとともに転動流動層に導入し、かつ、該ディスク板回転の周速を８０〜２１０ｍ／ｍｉｎにして、該転動流動層においてキャリア粒子の表面にコーティング液を噴霧して該キャリア粒子表面に樹脂コート層を形成することを特徴とする静電荷像現像用コートキャリアの製造方法。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスク板と装置本体内周壁面の間から下部エアーを供給し、及び該装置本体上部から該装置本体内周壁面に沿って旋回エアーを供給して転動流動層を形成する造粒装置を用い、該ディスク板の中央部上方にコーンを配置し、該コーンと該ディスク板の間を通り該ディスク板上を外周方向に流れる給気エアーを該下部エアー、該旋回エアーとともに転動流動層に導入し、かつ、該ディスク板回転の周速を８０〜２１０ｍ／ｍｉｎにして、該転動流動層においてキャリア粒子の表面にコーティング液を噴霧して該キャリア粒子表面に樹脂コート層を形成することを特徴とする静電荷像現像用コートキャリアの製造方法。
【請求項２】
前記噴霧ノズルの位置が、転動流動層の壁からの距離をａ、ディスク板からの距離をｈ、転動流動層の半径をｒとしたとき、０．２＜ａ／ｒ＜０．５、０．４＜ｈ／ｒ＜１．２の条件を満たし、遠心転動運動するキャリア粒子に対し、そのキャリア粒子の進行方法と同一方向であり、且つ、噴霧方向が水平ラインに対して−３０°〜−６０°の範囲であることを特徴とする請求項１記載の静電荷像現像用コートキャリアの製造方法。
【請求項３】
前記キャリア粒子の平均粒径が１０〜５０μｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の静電荷像現像用コートキャリアの製造方法。
【請求項４】
前記コーティング液は噴霧液滴が平均粒径３〜２５μｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の静電荷像現像用コートキャリアの製造方法。
【請求項５】
前記コーティング液は噴霧液滴の噴霧高さが、ディスク板表面からの高さをキャリア舞い上がり高さの１／４〜３／４として噴霧コーティングすることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の静電荷像現像用コートキャリアの製造方法。
【請求項６】
前記転動流動層に導入される下部エアー、旋回エアー及び給気エアーの温度が５０〜１００℃であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の静電荷像現像用コートキャリアの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はキャリア粒子に液滴を噴霧して、その表面にコーティングを行なう静電荷像現像用コートキャリアの製造方法に関し、詳しくは、転動流動層型造粒装置を用いて、キャリア粒子が効率よく流動されるため、キャリア粒子の表面に樹脂が均一にコーティングされる静電荷像現像用コートキャリアの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真法、静電記録法、静電印刷法等における静電荷像は、トナーだけからなる一成分現像剤、あるいはトナーとキャリアからなる二成分現像剤によって現像させる。この二成分現像剤のキャリアとしては、一般に、表面のスペント化による耐久性の劣化等を改良するために、その表面を樹脂でコートした所謂コートキャリアが用いられる。
【０００３】
このコートキャリアに限らず、粒造製品の製造には従来より各種造粒装置が使用されている。
流動層造粒装置は、１９７０年頃から製薬・食品業界を中心に、少量多品種生産、混合、造粒、乾燥工程を同一容器内で処理ができるという理由から盛んに導入されてきた。また、造粒製品の製造に要求される社会環境としては、少量多品種生産に対し、粒径・密度・形状等の造粒物が任意に得られ、混合・造粒・コーティング・乾燥が単独設備によって行なわれ、任意の工程選択が可能な複合操作と、前記した品質を任意に得ることができる多機能型のＦＡ化無人化システムとが特に望まれていた。
【０００４】
これらの要望を受け、各装置メーカーでは、１９８０年頃から複合造粒装置の開発、商品化が進められ、流動層、撹拌、転動の各造粒法を同一容器内で処理する装置が実用化された。複合型造粒は、同一容器内に撹拌造粒、転動造粒、流動層造粒の各機能を結合或いは融合し、造粒物の形状、密度、粒径等の品質を自在に製造する機能や、混合、造粒、乾燥、コーティング等の単位操作を目的、用途に応じて任意に操作できる機能がある。
【０００５】
各種複合型造粒装置の具体例としては、以下の装置が挙げられる。まず、撹拌流動層型では、奈良機械製作所製スーパーファインマトリックスＳＭＡ型や、パウレック社製マルチフレックスグラニュレーターＭＰ型がある。また、転動流動層型では、岡田精工製スピラコーターＳＰ型が挙げられる。そして、撹拌転動流動層型では、フロイント産業製スパイラフローＳＦＣ型や、不二パウダル製ニューマルメライザーＮＱ型等がある。
【０００６】
しかし、これら複合型造粒装置の噴霧方式は、一般的に噴霧方向を上部から下部へ噴霧するスプレー方式（トップスプレー方式：以後トップスプレー方式と呼ぶ）を採用しているが、いくつかの問題を抱えている。その一つとして、噴霧ノズルから噴霧された液滴がキャリア粒子に到達するまでに距離があるため、噴霧直後とキャリア粒子表面に到達したときの液滴物性（液滴表面張力や液滴粘度、乾燥速度等）が変化し、所望とするコート品質が得られないことがある。また、局部へ上部から噴霧するため、キャリア粒子以外（ディスク板、層内壁面等）に多くのコーティング物質が付着或いは固着することが多々ある。
【０００７】
加えて、特公平２−５６９３５号公報（特許文献１）、特公平３−１０６３号公報（特許文献２）、特公平３−４２０２８号公報（特許文献３）、特公平３−４２０２９号公報（特許文献４）、特公平３−１３５４３０号公報（特許文献５）、特公平５−４１２８号公報（特許文献６）、特公平５−４９９０１号公報（特許文献７）、特公平５−１１５０８号公報（特許文献８）、特公平５−１９２５５５号公報（特許文献９）、特公平６−１８６号公報（特許文献１０）等に記載される造粒装置においては、噴霧液滴径を微粒化制御していないので、キャリア粒子衝突時に多くの分裂反跳液滴を発生させ、この液滴が装置内壁面や回転ディスク板或いは他のキャリア粒子に多量に付着し、凝集体を多く発生させている。また、それと同時に分裂反跳液滴は噴霧液滴に比べ、非常に微粒化されているため、瞬時に固化するものも発生し、固化したコート物質は低比重のため、装置外へ排出され歩留低下を招いたり、乾燥固化状態（コートカス）でキャリア表面に付着し、コート品質を悪化させたりしている。
【０００８】
他方、液滴を装置側面から噴霧する方法（接線スプレー方式）を採用した装置類の提案（特開平５−１９２５５５号公報（特許文献１１）に記載）や市販品（フロイント産業製スパイラフロー、グラニュレックス、パウレックス社製パウダープロセッサー等）もあるが、この方式によるコーティング方法も問題を抱えている。その問題の一つは噴霧方式である。
【０００９】
ここでの噴霧方式には接線スプレー方式を採用しているが、噴霧方向が旋回流動するキャリア粒子層の最外周部に噴霧コーティングするため、噴霧液滴がキャリア粒子に衝突した際、分裂反跳液滴が装置内壁部に多く付着・固化し、生産性（歩留）やコート品質を低下させている。
また、トップスプレー方式同様に噴霧液滴径を微粒化制御していないため、キャリア粒子に噴霧液滴が衝突した際、分裂反跳液滴が多く発生しやすくなる。そのため、キャリア粒子表面のコート膜厚が不安定な状態（膜厚不均一）になることや、コーティングされたキャリア粒子表面上にコーティング材料のカスが発生し、電気特性、帯電特性等多くの品質へ悪影響を与えることがある。
【００１０】
また、特開平５−２１６２８５号公報（特許文献１２）には、キャリア粒子の崩壊が少なく且つキャリア粒子の表面に樹脂が均一にコートされるようにするため、流動床コーティング装置を用いてキャリアに樹脂溶液をスプレーコーティングする製造方法において、流動床内の雰囲気温度が３０〜９０℃の範囲であり且つエアー量がキャリア粒子１ｋｇ当たり３５〜３５０Ｌ／ｍｉｎの範囲の条件下に、樹脂溶液のスプレーを行なうことが開示されている。
さらに、特開平６−１３８７１０号公報（特許文献１３）には、キャリア粒子の崩壊及び凝集が少なく且つキャリア粒子の表面に樹脂が均一にコートされるようにするため、回転円板による遠心転動と浮遊流動とを組合わせた流動床中で、キャリア粒子の表面に樹脂溶液をスプレーコーティングするキャリアの製造方法において、前記回転円板の円周での回転速度を１５０〜６００ｍ／ｍｉｎの線速とすることが開示されている。
【００１１】
これらは、攪拌流動層においての製造方法であり、また、複数の空気流は，キャリアの舞い上がりを複雑にすることでムラのない均一なコート膜を得ようとするものであるが、攪拌流動層では、噴霧効率が悪いため、所望とする膜厚が得られないことがある。
【００１２】
また、高画質化を達成させるため、トナー粒径やキャリア粒径を小粒径化する開発が進められているが、小粒径キャリア（平均粒径１０〜５０μｍ）への対応はなされていないのが現状である。
【００１３】
【特許文献１】
特公平２−５６９３５号公報
【特許文献２】
特公平３−１０６３号公報
【特許文献３】
特公平３−４２０２８号公報
【特許文献４】
特公平３−４２０２９号公報
【特許文献５】
特公平３−１３５４３０号公報
【特許文献６】
特公平５−４１２８号公報
【特許文献７】
特公平５−４９９０１号公報
【特許文献８】
特公平５−１１５０８号公報
【特許文献９】
特公平５−１９２５５５号公報
【特許文献１０】
特公平６−１８６号公報
【特許文献１１】
特開平５−１９２５５５号公報
【特許文献１２】
特開平５−２１６２８５号公報
【特許文献１３】
特開平６−１３８７１０号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、従来のコーティング法や装置の問題点を解決することによって、小粒径（平均粒径１０〜５０μｍ）キャリアにも効率よくコーティングが可能で、装置を複雑にしないで、容易に高品位のコーティング品が得られる流動層造粒技術による噴霧コーティングキャリアの製造方法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、ディスク板と装置本体内周壁面の間から下部エアーを供給し、及び該装置本体上部から該装置本体内周壁面に沿って旋回エアーを供給して転動流動層を形成する造粒装置を用い、該ディスク板の中央部上方にコーンを配置し、該コーンと該ディスク板の間を通り該ディスク板上を外周方向に流れる給気エアーを該下部エアー、該旋回エアーとともに転動流動層に導入し、かつ、該ディスク板回転の周速を８０〜２１０ｍ／ｍｉｎにして、該転動流動層においてキャリア粒子の表面にコーティング液を噴霧して該キャリア粒子表面に樹脂コート層を形成することを特徴とする静電荷像現像用コートキャリアの製造方法、によって達成される。
【００１６】
上記のキャリア製造方法では下記（１）〜（５）の態様をとることによってさらに良好なコーティングキャリアが得られる。
（１）噴霧ノズルの位置が、転動流動層の壁からの距離をａ、ディスク板からの距離をｈ、転動流動層の半径をｒとしたとき、０．２＜ａ／ｒ＜０．５、０．４＜ｈ／ｒ＜１．２の条件を満たし、遠心転動運動するキャリア粒子に対し、そのキャリア粒子の進行方法と同一方向であり、且つ、噴霧方向が水平ラインに対して−３０°〜−６０°の範囲である。
（２）キャリアの平均粒径が１０〜５０μｍである。
（３）コーティング液の噴霧液滴は平均粒径３〜２５μｍである。
（４）該噴霧液滴の噴霧高さが、ディスク面からの高さをキャリア舞い上がり高さの１／４〜３／４として噴霧コーティングする。
（５）転動流動層に導入される下部エアー、旋回エアー及び給気エアーの温度が５０〜１００℃である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面にしたがって本発明をさらに詳細に説明する。
図１は本発明に係る転動流動式コーティング装置であり、図２はそのディスク板の構造を示す。図２は一例であり、構造はこれに限るものではない。
転動流動式コーティング装置は、円筒状本体（１）の底部にディスク板（２）とその外周部にエアーが吹き出すスクリーン（３）があり、熱交換器（８）により加熱されたエアーは送風ファン（７）で下部吹き出しエアー（９）として送られ、さらに、ディスク板（２）の中央には通気穴（４）があり、熱交換器（８）により加熱されたエアーは送風ファン（７）で下部吹き出しエアーはディスク板中央のコーンの下部より供給され、ディスク上に給気エア−（６）として送られる。また、熱交換器（１０）により加熱された上部押さえエアー（１２）が送風ファン（１１）、で上部押えエアー吹き出し口（１６）から円筒状本体（１）の上部から吹き込まれる。
【００１８】
上部には排気口（１３）が設けられている。また、本体側面にはコーティング液を噴霧するノズル（１４）とキャリア排出口（１５）が設けられている。
【００１９】
次に、転動流動式コーティング装置の動作を説明する。キャリアは、通常装置内に３０〜５０ｋｇ仕込まれ、スクリーン（３）から吹き出す下部吹き出しエアー（加熱エアー）（９）とディスク板（２）の回転によってスクリーン上を浮遊流動する。また、浮遊キャリアの舞い上がり高さを一定に保つために上部から加熱された押えエアー（１２）をいれる。これにより浮遊流動キャリアの上部が噴霧ノズル口からの適正距離（噴霧液滴の飛散密度が適正な位置：キャリアの凝集が少なく、膜厚が厚い位置）の範囲に入るように舞い上がり高さを制御する。
さらにディスク板上に供給されるエアー（６）により、ディスク板上での転動運動に作用する。また、ディスク板上に供給されるエアー（６）は、ディスク板付近での乾燥効率をあげる効果がある。さらに付着効率を上げるためキャリア流動を遅くする必要があるが、このエアー（６）により、ディスク低速回転時のディスク上での凝集を防止する効果もある。
【００２０】
本発明のコーティング方法は、転動流動層型の装置で、ディスク板外周壁面と装置本体内周壁面の間からから給気する部分より下部エアーを供給し、上部より装置本体内周壁面に沿って旋回エアーを給気する装置において、ディスク板の中心にコーンを配し、コーンとディスク板の間より給気し、ディスク板の中心部よりディスク板上を外周方向に通気する部分を設け、ディスク回転の周速が８０〜２１０ｍ／ｍｉｎ、好ましくは１００〜１６０ｍ／ｓｅｃで噴霧コーティングする。転動流動層型のコーティング装置はディスク面から上部のエアーの流動が悪く、この領域外では乾燥効率が悪い。
ディスク回転の周速が２１０ｍ／ｍｉｎを超えるとキャリア粒子が壁面に衝突したり、キャリア同士の衝突などでの割れが多く、得られるコートキャリアは微粉を多量に含んだものになる。且つキャリアの流動速度が速くなりすぎて、均一にコートできなくなる。逆に、ディスク回転の周速が８０ｍ／ｍｉｎ未満であるとディスク上の流動が悪く、ここでコーティングされてしまうため、凝集物が多くなる。
【００２１】
そして噴霧ノズルの位置が、流動層の壁からの距離をａ、ディスク板からの高さをｈ、流動層の半径をｒとしたとき、０．２＜ａ／ｒ＜０．５、０．４＜ｈ／ｒ＜１．２の条件を満たし、遠心転動運動するキャリア粒子に対し、キャリア粒子の進行方法と同一方向、且つ、噴霧方向が水平ラインに対して、−３０°〜−６０°の範囲に噴霧コーティングする。
ノズル位置ａ／ｒが０．２以下であると壁面におおく付着し、０．５以上ではキャリア粒子進行方向に噴霧が難しくなる。また、ノズル位置ｈ／ｒが０．４以下ではディスク板への付着が多くなり１．２以上では壁面への付着が増加する。同様に噴霧方向−３０°以下では壁面に、−６０°ではディスク板への付着が増加する。
【００２２】
また、本発明のコートを製造するために用いられるキャリアは重量平均粒径が、１０〜５０μｍで効果が顕著になり、特に２０〜４０μｍでの効果が大きい。
【００２３】
スプレーノズルからキャリア粒子へ液滴径の平均粒径（３〜２５μｍ）の大きさの噴霧液滴をコーティングする。噴霧液滴の平均粒径は好ましくは５〜１０μｍである。
噴霧液滴の平均粒径が２５μｍを超えると、被コーティング粒子（キャリア粒子）径の１／２以上の大きさとなり、キャリア粒子表面上に形成された乾燥後の膜が大きな凹凸状として形成されるため、不均一なコート皮膜となる。また、突起部分では膜内部が乾燥しにくくなるため、（膜表面が乾燥しても内部は未乾燥状態として存在する）、他のコーティング物質（コーティング後の小粒径キャリア粒子）との接触時及び衝突時に接合して凝集体となる。また、液滴径が大きいため、所望のコーティング膜厚が得られず、膜厚ばらつきを生じることがある。また、噴霧液滴の平均粒径が３μｍ未満以下になると、噴霧後の液滴中に含まれている溶媒分が瞬時に蒸発（乾燥速度アップによる）して、固形化し、膜化できなくなる。このため、コート液中の樹脂分が乾燥固形粒子となり、飛散物或いはカスとして装置内壁部へ付着したり、排気側へ飛び、歩留低下を生じることもある。
【００２４】
本発明のスプレーノズルは、ディスク板からの高さがキャリア舞い上がり高さ（転動流動層の上端の位置）の１／４〜３／４の位置に設定される。スプレーノズルをキャリア舞い上がり高さの１／４以下の高さに設置して噴霧すると、ノズルの位置が低いため、ディスク板へ噴霧液が付着・固化したり、キャリア粒子同士の凝集も多く発生することがある。一方、スプレーノズルをキャリア舞い上がり高さの３／４以上の高さに設置して噴霧すると、噴霧液適のキャリア粒子への付着効率が大きく低下することがある。
【００２５】
本発明に使用されるキャリアに用いられる芯材は、フェライト、鉄粉、マグネタイト、その他従来公知のいずれの材料も使用できるが、これらに限定はされない。
【００２６】
キャリア用被覆樹脂としても一般的に用いられているものを使用することができ、例えば、シリコン系樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ（メタ）アクリル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリスルフィン酸系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリブチラール系樹脂、尿素系樹脂、ウレタン／ウレア系樹脂、ポリエチレン系樹脂、テフロン（登録商標）系樹脂等の各種熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂およびその混合物、ならびにこれらの樹脂の共重合体、ブロック重合体、グラフト重合体およびポリマーブレンド等であるが、これらに限るものではない。
【００２７】
本発明のコーティング方法は、噴霧液滴径を超微粒化制御しているので、従来まではコーティングが困難であった小粒径粉体粒子（１０〜５０μｍ）のコーティングも可能になる。また、噴霧液滴径を超微粒化制御しているので、コート溶液が溶剤系でも水系でも高固形液でも均一な膜形成が可能である。通常、コート液の固形分濃度が高くなると、液滴の乾燥速度は、急激に速くなるとともに、液粘度も増粘してくる。そしてそれに伴い、液滴乾燥速度が速くなるので、短時間でのコートが必要となる。また、従来のトップスプレー方式、接線スプレー方式では、液固形分濃度が高固形化すると、液滴径が微粒化されていないことと、噴霧後短時間でコートされないため、粉体粒子表面上には、高固形の樹脂膜ではなく、乾燥した樹脂滴（玉）が形成されやすくなる。その場合、粉体粒子表面上には不均一な樹脂膜或いは樹脂滴が多く点在し、多くの品質特性に悪影響を与える問題を抱えている。
本発明のコーティング方法は、噴霧液滴径を超微粒化制御することにより、液滴が粉体粒子に衝突時に発生する分裂反跳液滴を極力低減させ、なお且つ、噴霧液滴の粉体粒子までの噴霧距離を短くすることにより、前記問題を解決したものである。この噴霧液滴径を制御するには、例えば、スプレーノズルに供給するエアーの圧力・流量と被覆層形成液の流量を調整すればよい。
【００２８】
【実施例】
次に、本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されない。
【００２９】
（実施例１〜５、比較例１〜４）
図１及び２に示す転動流動層型コート装置を用い、下記の条件及び表１の実施条件によってコーティング組成物とキャリアを製造した。
【００３０】
［固定条件］
（１）コート装置：岡田精工社製、スピラコーター  ＳＰ−４０
（２）キャリア粒子：１０〜５０μｍのフェライトキャリア
（３）コーティング液：２０％のシリコン樹脂溶液（溶媒は、トルエン７０重量部とメタノール１０重量部との混合溶媒（トーレ社製：ＳＲ−２４１１）
（４）処理量：５ｋｇ／バッチ
（５）液滴粒径はレーザー式粒径分布測定器（ＬＤＳＡ−２３００Ａ）にて計測して求める。なお、計算方法は、ロージン・ラムラー分布関数で算出し、ＳＭＤ値を液滴平均粒径とした。
【００３１】
【表１】
2004294690.tif 000003
【００３２】
得られたコートキャリアを下記評価の方法によって評価した。評価結果を表２に示す。
［評価方法］
（１）凝集発生量：コーティング前のキャリア粒子と噴霧コーティング液が乾燥したときの固形分重量のトータルを総投入量とし、その重量に対し特定篩上に残留した重量の比とする。
（２）コート膜厚差：平均膜厚、各コート粒子の小粒径側膜厚、大粒径側膜厚を計測し、大粒径側粒子膜厚と小粒径側粒子膜厚との差を平均膜厚で割り、膜厚差（％）とする。
（３）内壁面付着状態：付着度合いを５段階に送別し、付着のほとんど見られないものを◎とし、付着度合いに応じて評価分けする。
（４）歩留：総投入量に対して、コート後回収された重量の比（ｗｔ％）とする。但し、凝集発生量はコート後の出来高からは除く。（凝集品は製品として使用できないため）
（５）電気特性、帯電特性：基準値（目標値）に対して、ずれ度合いに応じて５段階に送別し、ずれの最も少ないものを◎とし、ずれに応じて評価分けする。
（６）総合評価：製品の生産性、品質を含め５段階に評価分けする。
【００３３】
【表２】
2004294690.tif 000004
【００３４】
【発明の効果】
表２の評価結果より明らかなように、本発明の静電荷像現像用キャリアの製造方法によれば、コート装置内への付着、キャリア凝集が少なく、キャリア粒子表面が一様で均一な膜が形成できるため、キャリアの膜厚、粒度分布が所望の値を得られ、安定品質が得られる。また、キャリア粒径を選ばないため、高画質対応の小粒径キャリアにおいても、コート品質が安定するという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法の実施に用いられる転動流動型コーティング装置の一例を示す概念図である。
【図２】（ａ）はディスク板状にコーンが設けられている状態の拡大図、（ｂ）はディス板の平面図である。
【符号の説明】
１  円筒状主体
２  ディスク板
３  スクリーン
４  通気孔
５  コーン
６  吸気エアー
７  送風ファン
８  熱交換器
９  下部吹き出しエアー
１０  熱交換器
１１  送風ファン
１２  上部押えエアー
１３  排出口
１４  噴霧ノズル
１５  キャリア排出口
１６  押えエアー噴き出し口
Ｍ  モータ
【図１】
2004294690.tif 000005
【図２】
2004294690.tif 000006