JP2014149464A

JP2014149464A - キャリア粒子

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Publication number: JP2014149464A
Application number: JP2013019012A
Authority: JP
Inventors: Haruhi Seki; 晴日関; Sho Ogawa; 翔小川
Original assignee: Dowa Electronics Materials Co Ltd; Dowa IP Creation Co Ltd
Current assignee: Dowa Electronics Materials Co Ltd; Dowa IP Creation Co Ltd
Priority date: 2013-02-02
Filing date: 2013-02-02
Publication date: 2014-08-21

Abstract

【課題】電子写真方式の画像形成装置において、画像形成速度が速くなっても十分な画像濃度が得られるキャリア粒子を提供する。
【解決手段】下記式（１）から算出される隙間面積Ｓを１８０μｍ^２〜２５０μｍ^２の範囲となるようにする。ここで、キャリア粒子は、Ｍ_ＸＦｅ_３−ＸＯ_４（但し、ＭはＭｇ，Ｍｎ，Ｃａ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｓｒ，Ｎｉからなる群より選択される少なくとも１種の金属、０＜Ｘ≦１）で表される組成を有するものが好ましい。
隙間面積Ｓ＝｛（粒子の最大フェレー径／２）^２×π｝−粒子投影面積・・・（１）
【選択図】図１

Description

本発明はキャリア粒子に関し、より詳細には表面に凹凸を有するキャリア粒子に関するものである。

電子写真方式を用いたファクシミリやプリンタ、複写機などの画像形成装置では、静電潜像担持体（以下、「感光体」と記すことがある）の表面に形成された静電潜像を現像剤で可視像化し、この可視像を用紙等に転写した後、加熱・加圧して定着させている。高画質化やカラー化の観点から、現像剤としては、キャリアとトナーとを含むいわゆる二成分現像剤が広く使用されている。

この二成分現像剤を用いた現像は、複数の磁極を内蔵し、現像剤を表面に担持する現像剤担持体（以下、「現像スリーブ」と記すことがある）と、感光体とを所定間隔を隔てて略平行に対向配置し、感光体と現像スリーブとが対向する領域（以下、「現像領域」と記すことがある）において、キャリアが集合して穂立ちした磁気ブラシを現像スリーブ上に形成させると共に、感光体と現像スリーブとの間に現像バイアス電圧を印加し、感光体表面の静電潜像にトナーを付着させることにより行われる。

また、現像剤の流動性及び帯電性の安定化、画像濃度の低下防止などを図るため、例えば特許文献１では、表面に特定の凹凸と細孔とを有するキャリア粒子を用いることが提案されている。

特開2011-8199号公報

ところで、近年、画像形成装置における画像形成速度の高速化という市場要求に対応するため、現像スリーブの回転速度を速めて、現像領域への現像剤の単位時間当たりの供給量を増加させる傾向にある。

しかし、特許文献１に提案されているような流動性のよいキャリア粒子を用いた場合、現像領域への現像剤供給量を増加させても、十分な画像濃度が得られないことがあった。

そこで、本発明はこのような従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、電子写真方式の画像形成装置に用いるキャリア粒子であって、画像形成速度が速くなっても十分な画像濃度が得られるキャリア粒子を提供することにある。

前記目的を達成する本発明のキャリア粒子は、下記式（１）から算出される隙間面積Ｓが１８０μｍ^２〜２５０μｍ^２の範囲であることを特徴とする。
隙間面積Ｓ＝｛（粒子の最大フェレー径／２）^２×π｝−粒子投影面積・・・（１）

なお、本明細書における「粒子の最大フェレー径」及び「粒子投影面積」は図１に概説する特性値であって、次のようにして測定したものとする。

濃度２％のヘキサメタリン酸ナトリウム３０ｃｃにキャリア粒子０．２ｇを混合し、５ｍｉｎ超音波照射してサンプル溶液とした。液中粒子分散状態観測／分析装置「ＰＩＴＡ−３」（株式会社セイシン企業社製）を用いて、キャリア液１及びキャリア液２としてキタンサンガム水溶液（粘度０．５Ｐａ・ｓ）を用い、サンプル溶液の流量を０．４２μＬ／ｓｅｃ、キャリア液１及びキャリア液２の流量を４１７μＬ／ｓｅｃとし、レンズ倍率を１０倍、調光フィルタはＮＤ４×２の条件でキャリア粒子の投影画像を撮影した。そして、装置付属のソフトウェアImage Analysisを用いて粒子の最大フェレー径及び粒子投影面積を求めた。なお、各測定値は、１０００個のキャリア粒子の平均値である。

ここで、前記キャリア粒子は、Ｍ_ＸＦｅ_３−ＸＯ_４（但し、ＭはＭｇ，Ｍｎ，Ｃａ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｓｒ，Ｎｉからなる群より選択される少なくとも１種の金属、０＜Ｘ≦１）で表される組成を有するキャリア粒子であるのが好ましい。

また本発明によれば、前記のキャリア粒子の表面を樹脂で被覆したことを特徴とする電子写真現像用キャリア（以下、単に「キャリア」と記すことがある。）が提供される。

そしてまた、本発明によれば、前記記載の電子写真現像用キャリアとトナーとを含む電子写真用現像剤が提供される。

本発明のキャリア粒子は、前記式（１）で規定される所定の凹凸形状を有するので、現像領域において磁気ブラシ先端部のキャリアと根元部のキャリアとが循環するように移動し、これによりキャリアに保持されたトナー及び現像スリーブ上のトナーにおける感光体に移動可能なトナー量が増加し、画像形成速度が速い場合であっても十分な画像濃度が得られる。

「粒子の最大フェレー径」及び「粒子投影面積」の説明図である。キャリア粒子表面の凹凸によってキャリア粒子間の係合が起こりやすくなり、キャリア粒子が、周りのキャリア粒子と共に回転しながら移動することを示す図である。本発明に係るキャリアを用いた現像装置の一例を示す概説図である。現像領域におけるキャリアの挙動を模式的に示す図である。実施例１のキャリア粒子のＳＥＭ写真である。比較例１のキャリア粒子のＳＥＭ写真である。比較例２のキャリア粒子のＳＥＭ写真である。

本発明者等は、画像形成速度が速くなっても十分な画像濃度が得られるようにすべく鋭意検討を重ねた結果、現像領域において磁気ブラシ先端部のキャリアと根元部のキャリアとが循環移動するようにキャリアを大きく移動させると、キャリア表面に保持されたトナー、いわゆる現像可能トナー数が大幅に増加し、感光体の静電潜像に十分なトナーを供給できるようになり高い画像濃度が得られるとの知見を得、本発明を成すに至った。

すなわち本発明に係るキャリア粒子は、前記式（１）から算出される隙間面積Ｓが１８０μｍ^２〜２５０μｍ^２の範囲であることが大きな特徴である。隙間面積Ｓは粒子表面の凹凸と高い相関を示し、本発明では粒子表面の凹凸の指標として隙間面積Ｓを用いる。前記隙間面積Ｓが所定範囲のキャリア粒子であると、図２に示すように、粒子表面の凹凸によってキャリア粒子間の係合が起こりやすくなり、現像スリーブの回転に伴って、キャリア粒子が、周りのキャリア粒子と共にそれぞれ回転しながら移動する。これによって、磁気ブラシ先端部のキャリアと根元部のキャリアとが循環移動するようにキャリアが大きく移動する。

なお、隙間面積Ｓが１８０μｍ^２未満の場合はキャリア粒子が球形に近く、キャリア粒子同士の係合が弱く、現像領域におけるキャリアの大きな移動が起こらない。他方、隙間面積Ｓが２５０μｍ^２を超えると、キャリア粒子同士の係合が強すぎるため、流動性が著しく悪化し、濃度ムラの原因となる。

本発明に係るキャリア粒子の平均粒子径（測定方法は実施例に記載）は１５μｍ〜７０μｍの範囲が好ましく、より好ましくは２０μｍ〜５０μｍの範囲である。粒度分布はシャープであるのが好ましい。また、キャリア粒子の見掛け密度は、磁性材料を主体とする場合は磁性体の組成や表面構造等によっても相違するが、一般に１．０ｇ／ｃｍ^３〜２．５ｇ／ｃｍ^３の範囲が好ましい。より好ましくは２．０ｇ／ｃｍ^３〜２．５ｇ／ｃｍ^３の範囲である。

また、本発明のキャリア粒子の残留磁化σｒは３Ａｍ^２／ｋｇ以下であるのが好ましく、より好ましくは２Ａｍ^２／ｋｇ以下である。また飽和磁化σｓは６０Ａｍ^２／ｋｇ〜８０Ａｍ^２／ｋｇの範囲が好ましく、より好ましくは６５Ａｍ^２／ｋｇ〜７５Ａｍ^２／ｋｇの範囲である。保磁力Ｈｃは１５Ａ／ｍ×１０^３／（４π）以下が好ましく、より好ましくは１０Ａ／ｍ×１０^３／（４π）以下である。キャリア粒子が以上のような磁気特性を有すると、磁気ブラシの先端部と根元部との間のキャリア粒子の大きな循環移動が一層促進される。

本発明のキャリア粒子の製造方法に特に限定はないが、例えば特願2011-161421に記載の製造方法が好適である。すなわち、原料を含んだ造粒物を酸化雰囲気下で焼成して前駆体を作製した後、作製した前駆体を還元雰囲気下で再度焼成してキャリア粒子を作製する。

原料を含んだ造粒物を酸化雰囲気下で焼成すると、造粒物は一旦はフェライト化するものの、冷却工程において酸素と反応してＦｅ酸化物とＭ酸化物とに分解し、このとき結晶構造が変わって、粒子表面に角張った複数のグレインが形成され、焼成物の表面が凹凸形状となる。しかし、酸化雰囲気下での焼成では飽和磁化や保磁力など所望の磁気特性が得られない。そこで、酸化雰囲気下で焼成した、表面が凹凸形状の前駆体を還元雰囲気下で再度焼結し、表面の凹凸形状を維持させながら磁気特性を付与するようする。以下、この製造方法について各工程ごとに順に説明する。

まず、Ｆｅ成分原料とＭ成分原料とを秤量して分散媒中に投入し混合してスラリーを作製する。Ｍは、Ｍｇ，Ｍｎ，Ｃａ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｓｒ，Ｎｉからなる群より選択される少なくとも１種の金属元素である。Ｆｅ成分原料としてはＦｅ_２Ｏ_３等が好適に使用される。Ｍ成分原料としては、ＭｎであればＭｎＣＯ_３、Ｍｎ_３Ｏ_４等が使用でき、ＭｇであればＭｇＯ、Ｍｇ（ＯＨ）_２、ＭｇＣＯ_３等が使用できる。また、Ｃａであれば、ＣａＯ、Ｃａ（ＯＨ）_２、ＣａＣＯ_３などが使用できる。

本発明で使用する分散媒としては水が好適である。分散媒には、前記Ｆｅ成分原料、Ｍ成分原料の他、必要によりバインダー、分散剤等を配合してもよい。バインダーとしては、例えば、ポリビニルアルコールが好適に使用できる。バインダーの配合量としてはスラリー中の濃度が０．５〜２ｗｔ％程度とするのが好ましい。また、分散剤としては、例えば、ポリカルボン酸アンモニウム等が好適に使用できる。分散剤の配合量としてはスラリー中の濃度が０．５〜２ｗｔ％程度とするのが好ましい。その他、潤滑剤や焼結促進剤等を配合してもよい。

スラリーの固形分濃度は５０〜９０ｗｔ％の範囲が望ましい。なお、Ｆｅ成分原料、Ｍ成分原料を分散媒に投入する前に、必要により、粉砕混合の処理をしておいてもよい。

次に、以上のようにして作製されたスラリーを必要により湿式粉砕する。例えば、ボールミルや振動ミルを用いて所定時間湿式粉砕する。粉砕後の原材料の平均粒子径は３μｍ以下が好ましく、より好ましくは１μｍ以下である。振動ミルやボールミルには、所定粒径のメディアを内在させるのがよい。メディアの材質としては、鉄系のクロム鋼や酸化物系のジルコニア、チタニア、アルミナなどが挙げられる。粉砕工程の形態としては連続式及び回分式のいずれであってもよい。粉砕物の粒径は、粉砕時間や回転速度、使用するメディアの材質・粒径などによって調整される。

そして、粉砕されたスラリーを噴霧乾燥させて造粒する。具体的には、スプレードライヤーなどの噴霧乾燥機にスラリーを導入し、雰囲気中へ噴霧することによって球状に造粒する。噴霧乾燥時の雰囲気温度は１００〜３００℃の範囲が好ましい。これにより、粒径１０〜２００μｍの球状の造粒物が得られる。なお、得られた造粒物は、振動ふるい等を用いて、粗大粒子や微粉を除去し粒度分布をシャープなものとするのが望ましい。

次いで、所定温度以上に加熱した炉に造粒物を投入して焼成し前駆体を作製する（第１焼成工程）。ここで重要なことは、酸化雰囲気下で造粒物を焼成することにある。具体的には大気雰囲気下で造粒物を焼成すればよい。所定温度以上の加熱炉に造粒物を投入することによって、造粒物はフェライト化してキャリア粒子になるが、冷却過程において酸素と反応して酸化鉄と酸化金属とに分解する。このとき、結晶構造がスピネル型から三方晶系に変化することに伴って、角張った複数のグレインが粒子表面に形成される。第１焼成工程における焼成温度としては、１１５０℃〜１３００℃の範囲が好ましく、焼成時間としては１．５時間以上が好ましい。

このようにして得られた前駆体が焼結によって塊状になっている場合には、必要により解粒してもよい。前駆体の解粒は、例えば、ハンマーミル等によって行うことができる。解粒工程の形態としては連続式及び回分式のいずれであってもよい。ただし、前駆体の解粒は、粒子同士の固着を解消する程度で足り、粒子そのものは粉砕しないようにすることが重要である。

次に、この前駆体を温度１０００℃〜１３００℃に加熱した炉に投入して再び焼成する（第２焼成工程）。ここで重要なことは、還元雰囲気下で造粒物を焼成することにある。これによって、表面の凹凸形状を維持させながら前駆体をフェライト化させて所定の磁気特性を付与できる。還元雰囲気における酸素濃度としては１％以下が好ましい。

そして必要により、得られた焼成物を解粒する。例えば、ハンマーミル等によって焼成物を解粒する。解粒工程の形態としては連続式及び回分式のいずれであってもよい。さらに、必要により、粒径を所定範囲に揃えるため分級を行ってもよい。分級方法としては、風力分級や篩分級など従来公知の方法を用いることができる。また、風力分級機で１次分級した後、振動篩や超音波篩で粒径を所定範囲に揃えるようにしてもよい。

以上のようにして作製した本発明のキャリア粒子は、そのまま電子写真現像用キャリアとして用いることもできるが、帯電性等の観点からは、キャリア粒子の表面を樹脂で被覆して用いるのが好ましい。

キャリア粒子の表面を被覆する樹脂としては、従来公知のものが使用でき、例えば、シリコーン樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ−４−メチルペンテン−１、ポリ塩化ビニリデン、ＡＢＳ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン）樹脂、ポリスチレン、（メタ）アクリル系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、並びにポリ塩化ビニル系やポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系等の熱可塑性エストラマー、フッ素シリコーン系樹脂などが挙げられる。

キャリア粒子の表面を樹脂で被覆するには、樹脂の溶液又は分散液をキャリア粒子に施せばよい。塗布溶液用の溶媒としては、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒；アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶媒；テトラヒドロフラン、ジオキサン等の環状エーテル類溶媒；エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール系溶媒；エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ等のセロソルブ系溶媒；酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶媒；ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド系溶媒などの１種又は２種以上を用いることができる。塗布溶液中の樹脂成分濃度は、一般に０．００１〜３０ｗｔ％、特に０．００１〜２ｗｔ％の範囲内にあるのがよい。

キャリア粒子への樹脂の被覆方法としては、例えばスプレードライ法や流動床法あるいは流動床を用いたスプレードライ法、浸漬法等を用いることができる。これらの中でも、少ない樹脂量で効率的に塗布できる点で流動床法が特に好ましい。樹脂被覆量は、例えば流動床法の場合には吹き付ける樹脂溶液量や吹き付け時間によって調整することができる。

電子写真用現像剤は、以上のようにして作製した電子写真現像用キャリアとトナーとを混合してなる。電子写真現像用キャリアとトナーとの混合比に特に限定はなく、使用する現像装置の現像条件などから適宜決定すればよい。一般に現像剤中のトナー濃度は１ｗｔ％〜１５ｗｔ％の範囲が好ましい。トナー濃度が１ｗｔ％未満の場合、画像濃度が薄くなりすぎ、他方トナー濃度が１５ｗｔ％を超える場合、現像装置内でトナー飛散が発生し機内汚れや転写紙などの背景部分にトナーが付着する不具合が生じるおそれがあるからである。より好ましいトナー濃度は３〜１０ｗｔ％の範囲である。

使用するトナーは、重合法、粉砕分級法、溶融造粒法、スプレー造粒法等のそれ自体公知の方法で製造し得るものであって、熱可塑性樹脂を主成分とする結着樹脂中に、着色剤、離型剤、帯電制御剤等を含有させたものである。

トナーの粒径は、一般にコールターカウンターによる体積平均粒子径が５〜１５μｍ、特に７〜１２μｍの範囲内にあるのがよい。

トナー粒子の表面には、必要により改質剤を添加することができる。改質剤としては、例えば、シリカ、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、ポリメチルメタクリレート等が挙げられる。これらの１種又は２種以上を組み合わせて使用することができる。

電子写真現像用キャリアとトナーとの混合は、従来公知の混合装置を用いることができる。例えばヘンシェルミキサー、Ｖ型混合機、タンブラーミキサー、ハイブリタイザー等を用いることができる。

本発明の現像剤を用いた現像方法に特に限定はないが、磁気ブラシ現像法が好適である。図３に、磁気ブラシ現像を行う現像装置の一例を示す概説図を示す。図３に示す現像装置は、複数の磁極を内蔵した回転自在の現像スリーブ３と、現像部へ搬送される現像スリーブ３上の現像剤量を規制する規制ブレード６と、水平方向に平行に配置され、互いに逆向きに現像剤を撹拌搬送する２本のスクリュー１，２と、２本のスクリュー１，２の間に形成され、両スクリューの両端部において、一方のスクリューから他方のスクリューに現像剤の移動を可能とし、両端部以外での現像剤の移動を防ぐ仕切板４とを備える。

２本のスクリュー１，２は、螺旋状の羽根１３，２３が同じ傾斜角で軸部１１，２１に形成されたものであって、不図示の駆動機構によって同方向に回転し、現像剤を互いに逆方向に搬送する。そして、スクリュー１，２の両端部において一方のスクリューから他方のスクリューに現像剤が移動する。これによりトナーとキャリアからなる現像剤は装置内を常に循環し撹拌されることになる。

一方、現像スリーブ３は、表面に数μｍの凹凸を付けた金属製の筒状体の内部に、磁極発生手段として、現像磁極Ｎ_１、搬送磁極Ｓ_１、剥離磁極Ｎ_２、汲み上げ磁極Ｎ_３、ブレード磁極Ｓ_２の５つの磁極を順に配置した固定磁石を有してなる。現像スリーブ３が矢印方向に回転すると、汲み上げ磁極Ｎ_３の磁力によって、スクリュー１から現像スリーブ３へ現像剤が汲み上げられる。現像スリーブ３の表面に担持された現像剤は、規制ブレード６により層規制された後、現像領域へ搬送される。

現像領域では、直流電圧に交流電圧を重畳したバイアス電圧が転写電圧電源８から現像スリーブ３に印加される。バイアス電圧の直流電圧成分は、感光体ドラム５表面の背景部電位と画像部電位との間の電位とされる。また、背景部電位と画像部電位とは、バイアス電圧の最大値と最小値との間の電位とされる。バイアス電圧のピーク間電圧は０．５〜５ｋＶの範囲が好ましく、周波数は１〜１０ｋＨｚの範囲が好ましい。またバイアス電圧の波形は矩形波、サイン波、三角波などいずれであってもよい。これによって、現像領域においてトナー及びキャリアが振動し、トナーが感光体ドラム５上の静電潜像に付着して現像がなされる。

その後現像スリーブ３上の現像剤は、搬送磁極Ｓ_１によって装置内部に搬送され、剥離電極Ｎ_２によって現像スリーブ３から剥離して、スクリュー１，２によって装置内を再び循環搬送され、現像に供していない現像剤と混合撹拌される。そして汲み上げ極Ｎ_３によって、新たに現像剤がスクリュー１から現像スリーブ３へ供給される。

図４に、このような構成の装置における現像領域での現像剤（主として電子写真現像用キャリア）の挙動を模式的に示す。現像磁極Ｎ_１の磁界によって、現像スリーブ３上のキャリアＣは複数個に連なってブラシ状となり徐々に立ち上がる。キャリアＣが立ち上がることによって、キャリアＣの集団中に閉じこめられていたトナーが開放された空間から、感光体ドラム５へ飛翔移動しやすくなる。そして、穂立ちしたキャリアＣは、現像領域における現像スリーブ３と感光体ドラム５との隙間よりも高くなり、磁気ブラシの先端部が感光体ドラム５表面に接触し摺擦する。このとき、キャリアＣに担持されているトナーが感光体ドラム５表面に移動して静電潜像に付着し可視像化する。

また、本発明に係る電子写真現像用キャリアは、表面に所定の凹凸を有するため通常のキャリアよりも流動度が悪く、感光体ドラム５表面との摩擦抵抗及びキャリアＣの粒子同士の係合などによって、磁気ブラシ先端部のキャリアＣが現像スリーブ３側に移動すると同時に、磁気ブラシ根元部のキャリアが感光体ドラム５側に移動する。このようなキャリアＣの大きな動きによってキャリアＣ表面及び現像スリーブ３表面に担持されているトナーが感光体ドラム５表面に移動するので、画像形成速度を速くした場合であっても静電潜像に十分にトナーを供給でき、画像濃度の低下を招かない。

なお、図３に示した実施形態では現像スリーブ３に内蔵された磁極は５つであったが、現像剤の現像領域での移動量を一層大きくしたり、汲み上げ性等を一層向上させるために、磁極を８極や１０極、１２極と増やしてももちろん構わない。

以下、本発明を実施例によりさらに詳しく説明するが本発明はこれらの例に何ら限定されるものではない。

実施例１
出発原料として、Ｆｅ_２Ｏ_３（平均粒子径：０．６μｍ）を１０．７５ｋｇ（６７．３ｍｏｌ）と、Ｍｎ_３Ｏ_４（平均粒子径：２μｍ）を４．２５ｋｇ（１９．０ｍｏｌ）と、水５．０ｋｇ中に分散し、分散剤としてポリカルボン酸アンモニウム系分散剤を９０ｇ、還元剤としてカーボンブラックを４５ｇ、ＳｉＯ_２原料としてコロイダルシリカ（固形分濃度５０％）を３０ｇ（０．２５ｍｏｌ）添加して混合物とした。この混合物の固形分濃度は７５重量％であった。この混合物を湿式ボールミル（メディア径２ｍｍ）により粉砕処理し、混合スラリーを得た。

この混合スラリーをスプレードライヤーにて約１３０℃の熱風中に噴霧し（ディスク回転数１７５００ｒｐｍ）、粒径１０〜２００μｍの乾燥造粒物を得た。この造粒物から、網目５４μｍの篩網を用いて粗粒を分離し、網目３３μｍの篩網を用いて微粒を分離した。この造粒粉を、第１焼成工程として、酸素濃度１０％の電気炉に投入し１２００℃で３時間焼成した。

次いで、第２焼成工程として、得られた前駆体をさらに窒素雰囲気下（酸素濃度１％）の電気炉に投入し１０００℃で３時間焼成した。そして、得られた焼成物をハンマーミルで解粒した後に振動ふるいを用いて分級し、平均粒子径３４．８μｍのキャリア粒子を得た。なお、キャリア粒子の平均粒子径は、レーザー回折・散乱法を用いて測定した体積平均粒径である。測定装置は湿式分散型粒度分布測定器「マイクロトラックＨＲＡ」（日機装社製）を用いた。

（隙間面積Ｓの測定）
得られたキャリア粒子の隙間面積Ｓを前記測定方法によって測定した。表１に測定結果をまとめて示す。また、図５に、作製したキャリア粒子のＳＥＭ写真を示す。

（画像濃度ムラの測定）
得られたキャリア粒子を樹脂コートして電子写真現像用キャリアとした。そして、この電子写真現像用キャリア９５重量部とトナー５重量部とを混合して電子写真用現像剤とし、現像域で交流バイアスを印加するように改良したデジタル反転現像方式の２０ｃｐｍ機相当の評価機に投入してベタ画像を１０００枚印刷した。１０００枚目のベタ画像の所定の１０カ所を画像濃度測定計で測定し、測定値の最大値と最小値との差から画像濃度ムラを下記基準で評価した。表１に評価結果を合わせて示す。
最大値−最小値
◎ ０．３未満
○ ０．３〜０．５
△ ０．６〜１．０
× １．１以上

（磁気特性）
室温専用振動試料型磁力計（ＶＳＭ）（東英工業社製「ＶＳＭ−Ｐ７」）を用いて、外部磁場０〜１００００／（４π）ｋＡ／ｍ（１００００エルステッド）の範囲で１サイクル連続的に印加して、飽和磁化σｓ（Ａ・ｍ^２／ｋｇ）、磁化σ_１k（Ａｍ^２／ｋｇ）、残留磁化σｒ（Ａ・ｍ^２／ｋｇ）、保磁力Ｈｃ（Ａ／ｍ×１０^３／（４π））を測定した。

（見掛け密度）
フェライト粒子の見掛け密度はJIS Z 2504に準拠して測定した。

実施例２
第１焼成工程における焼成時間を１．５時間とし、第２焼成工程における焼成温度を１１００℃とした以外は実施例１と同様にして前駆体及びキャリア粒子を得た。得られたキャリア粒子の平均粒子径は３３．７μｍであった。そして、得られたキャリア粒子の隙間面積Ｓ及び画像濃度ムラを実施例１と同様にして測定した。表１に測定結果を合わせて示す。

実施例３
第１焼成工程における焼成温度を１１５０℃とし、第２焼成工程における焼成温度を１２００℃とした以外は実施例１と同様にして前駆体及びキャリア粒子を得た。得られたキャリア粒子の平均粒子径は３３．１μｍであった。そして、得られたキャリア粒子の隙間面積Ｓ及び画像濃度ムラを実施例１と同様にして測定した。表１に測定結果を合わせて示す。

比較例１
実施例１と同様にして作製した造粒粉を、酸素濃度１％の電気炉に投入し１１５０℃で３時間焼成した。そして、得られた焼成物をハンマーミルで解粒した後に振動ふるいを用いて分級し、平均粒子径３３．６μｍのキャリア粒子を得た。得られたキャリア粒子の隙間面積Ｓ及び画像濃度ムラを実施例１と同様にして測定した。表１に測定結果を合わせて示す。また、図６に、得られたキャリア粒子のＳＥＭ写真を示す。

比較例２
第１焼成工程における焼成温度を１３５０℃とした以外は実施例１と同様にして前駆体及びキャリア粒子を得た。得られたキャリア粒子の平均粒子径は３５．３μｍであった。そして、得られたキャリア粒子の隙間面積Ｓ及び画像濃度ムラを実施例１と同様にして測定した。表１に測定結果を合わせて示す。また、図７に、得られたキャリア粒子のＳＥＭ写真を示す。

比較例３
第１焼成工程における焼成温度を１３５０℃、焼成時間を６時間とし、第２焼成工程における焼成温度を１２００℃とした以外は実施例１と同様にして前駆体及びキャリア粒子を得た。得られたキャリア粒子の平均粒子径は３３．５μｍであった。そして、得られたキャリア粒子の隙間面積Ｓ及び画像濃度ムラを実施例１と同様にして測定した。表１に測定結果を合わせて示す。

表１から明らかなように、隙間面積Ｓが本発明で規定する範囲内の実施例１〜３のキャリア粒子を用いた現像剤では画像濃度ムラはほとんどなかった。これに対し、隙間面積Ｓが小さい比較例１のキャリア粒子及び隙間面積Ｓが大きい比較例２のキャリア粒子を用いた現像剤では、いずれも画像濃度ムラが著しかった。また、隙間面積Ｓが本発明の規定範囲よりも大きい比較例３のキャリア粒子を用いた現像剤でも画像濃度ムラが見られた。

本発明のキャリア粒子は、前記式（１）で規定される所定の凹凸形状を有するので、現像領域において磁気ブラシ先端部のキャリアと根元部のキャリアとが循環するように移動する。これによりキャリアに保持されたトナー及び現像スリーブ上のトナーにおける感光体に移動可能なトナー量が増加し、画像形成速度が速い場合であっても十分な画像濃度が得られ有用である。

３現像スリーブ
５感光体ドラム
Ｃキャリア

Claims

下記式（１）から算出される隙間面積Ｓが１８０μｍ^２〜２５０μｍ^２の範囲であることを特徴とするキャリア粒子。
隙間面積Ｓ＝｛（粒子の最大フェレー径／２）^２×π｝−粒子投影面積・・・（１）
Ｍ_ＸＦｅ_３−ＸＯ_４（但し、ＭはＭｇ，Ｍｎ，Ｃａ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｓｒ，Ｎｉからなる群より選択される少なくとも１種の金属、０＜Ｘ≦１）で表される組成を有する請求項１記載のキャリア粒子。
請求項１又は２記載のキャリア粒子の表面を樹脂で被覆したことを特徴とする電子写真現像用キャリア。
請求項３記載の電子写真現像用キャリアとトナーとを含む電子写真用現像剤。