JP2001228075A - 粉体付着力測定装置、および粉体付着力測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 粉体の付着力および付着力分布を簡便な方法
で、素早く安定して精密に測定できる粉体付着力測定装
置および粉体付着力測定方法を提供すること。また、色
剤の異なる粉体の付着力も同時に、かつ個別に測定でき
る粉体付着力測定装置および粉体付着力測定方法を提供
すること。 【解決手段】 被付着体ＤＰに付着している荷電された
粉体Ｓの付着力を測定する粉体付着力測定装置であっ
て、少なくとも、被付着体Ｓに対向配置された捕集体Ａ
Ｐと、被付着体ＤＰ−捕集体ＡＰ間に電界を作用させる
ことにより被付着体ＤＰから粉体Ｓを飛翔させ、かつ、
捕集体ＡＰに捕集させる電界印加手段ＶＳと、捕集体Ａ
Ｐに捕集された粉体Ｓに光を照射する光照射手段ＶＬＳ
と、捕集体ＡＰに付着した粉体Ｓに照射された光の反射
光を分光分析させる分光分析手段ＳＰと、を有すること
を特徴とする粉体付着力測定装置および粉体付着力測定
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、電子写真のトナー
等の荷電された粉体の付着力を測定するための粉体付着
力測定装置および粉体付着力測定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】粉体の付着力を測定する方法は、粉体が
付着している被付着体から、前記粉体を分離するのに必
要な力を見積もる方法が一般的である。実際の粉体付着
力測定方法としては、粉体を被付着体から分離させるの
に遠心力を用いた遠心分離法、電界を用いた電界法、振
動を用いた振動法、衝撃による衝撃法等が知られてい
る。その他にもバネの力を利用したスプリングバランス
法や、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）によるフォースカーブ
測定などがある。

【０００３】それらの内、一般的に用いられている遠心
分離法は、例えば、特開平１０−２６７７７２号公報に
記載のように、粉体を付着させた試料基板（被付着体）
と、該試料基板から分離した粉体を付着させる受け基板
と、該受け基板と前記試料基板との間に設けられたスペ
ーサとから構成される測定セルを、遠心分離装置のロー
タ内に設置し、該ロータの回転による遠心力を用いて粉
体を前記試料基板から分離して前記受け基板に付着さ
せ、該受け基板表面に付着した粉体の重量を求め、粉体
の重量およびロータの回転数から分離に必要な遠心力を
計算して、各粉体の付着力を求めるという方法である。
このとき、前記受け基板表面に付着した粉体の重量を求
める方法としては、粉体を光学顕微鏡を用いて観察し、
その画像をコンピュータに取り込み、画像処理を行って
粉体の粒径を測定し、粉体の粒径および比重から粉体の
重量を求める方法や、直接重量を測定する方法とがあ
る。

【０００４】以上の説明から分かるように、測定試料に
対して付着力の分布を測定する場合、各回転数に応じて
分離した粉体の付着力を各々測定する必要がある。一
方、同様に汎用的な電界法は、例えばＨ．Ａｋａｇ
ｉ：”１９９２ ＳＰＩＥ Ｐｒｏｃ．，Ｃｏｌｏｒ
Ｈａｒｄ Ｃｏｐｙ ａｎｄ ＧｒａｐｈｉｃＡｒｔｓ
１６７０ １３８−１４５”に記載されているよう
に、粉体を付着させた試料基板（被付着体）と、該試料
基板から分離した粉体を付着させる受け基板と、該受け
基板と前記試料基板との間に設けられた絶縁体のスペー
サとから構成される測定セルを、放電を避けるために真
空下に設置し、前記試料基板と前記受け基板との間に電
界を作用させて、粉体を前記試料基板から分離して前記
受け基板に付着させ、該受け基板上の粉体の重量を遠心
分離法と同様に求め、あらかじめ求めておいた粉体の持
つ電荷量と、印加した電界の強さから分離に必要な静電
力を求めて、粉体の付着力を求める方法である。

【０００５】この方法においても、付着力分布を得るた
めには印加した各電界での粉体の付着力を各々測定する
必要がある。そのためには真空中の試料を何回も大気中
に出すという非常に面倒な操作を行わなければならな
い。

【０００６】上述から分かるように、遠心分離法、電界
法ともに操作手順が複雑なうえに、例えば付着力分布が
ある粉体の付着力を測定するには、１つの試料に対して
付着力に対応する遠心力や電界強度での測定を各々行わ
ねばならず、非常に長い時間を要することになる。また
それらの測定は１つの試料に対して不連続な測定になっ
てしまい、安定且つ、精密な付着力の測定が行えないと
いう問題があった。従って、精密な付着力の分布測定も
困難であった。

【０００７】なお、遠心分離法や電界法以外の付着力測
定方法は、高価な装置を必要としたり、測定対象が限定
されたり、誤差を大きく含んだり、あるいは、さらに測
定操作が極めて煩雑である等、種々の不具合があり、汎
用的には用いられていなかった。

【０００８】また、上記の粉体の付着力測定方法は、同
時に色剤の異なる粉体の付着力を個別に測定することは
できないという問題もあった。例えば、電子写真を例に
挙げると、カラートナーには一般に４色（イエロー、マ
ゼンタ、シアン、ブラック）あるが、各色のトナーに対
する付着力を測定するには、別々に測定するしかなかっ
た。すなわち、４色のトナーを付着させた試料につい
て、全体の付着力を測定することは出来ても、測定結果
を４色に対応させて分離、分析することは出来なかっ
た。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の目的
は、上記の様々な問題を解消し、粉体の付着力および付
着力分布を簡便な方法で、素早く安定して精密に測定で
きる粉体付着力測定装置および粉体付着力測定方法を提
供することにある。また、本発明の他の目的は、色剤の
異なる粉体の付着力も同時に、かつ個別に測定できる粉
体付着力測定装置および粉体付着力測定方法を提供する
ことにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、粉体付着
力測定装置および粉体付着力測定方法について種々検討
した結果、上記目的は、以下の本発明により達成される
ことを見出した。すなわち本発明の粉体付着力測定装置
は、被付着体に付着している荷電された粉体の付着力を
測定する粉体付着力測定装置であって、少なくとも、前
記被付着体に対向配置された捕集体と、前記被付着体−
前記捕集体間に電界を作用させることにより前記被付着
体から前記粉体を飛翔させ、かつ、前記捕集体に捕集さ
せる電界印加手段と、前記捕集体に捕集された粉体に光
を照射する光照射手段と、前記捕集体に付着した粉体に
照射された光の反射光を分光分析させる分光分析手段
と、を有することを特徴とする。

【００１１】本発明の粉体付着力測定装置によれば、電
界印加手段により前記被付着体−前記捕集体間に所定の
電界を作用させることで前記被付着体から前記粉体を飛
翔させ、かつ、前記捕集体に捕集させ、該捕集された粉
体に光を照射し、その反射光を分光分析手段により分光
分析することにより、かかる分光分析からの出力および
印加した電界の大きさから、粉体の種類、付着力を定量
することができる。

【００１２】このように本発明の粉体付着力測定装置に
よれば、粉体の付着力および付着力分布を簡便な方法
で、素早く安定して精密に測定することができる。すな
わち、本発明の粉体付着力測定装置によれば、測定対象
となる一つの被付着体に対して、印加する電界を少しず
つ連続的に、あるいは、断続的に上昇させることで、測
定操作を中断させることなく測定を行うことができる
（本発明においては、印加する電界上昇を連続的に行う
か断続的に行うかの別を問わず、測定操作を中断させる
ことなく測定を行うことができるこのような測定操作
を、「連続的な測定」と称することとする）ため、円心
分離法や電界法に比較すると測定に要する時間が大幅に
短縮でき、且つ試料の出し入れがないため非常に精密な
測定を行うことができる。したがって、精密な測定によ
って今まで判明していなかった付着具合などの分析も行
えるようになる。

【００１３】さらに、分光分析手段からの出力をもと
に、粉体の付着力を算出する付着力算出手段を有するこ
ととすれば、本発明の粉体付着力測定装置により、粉体
の付着力および付着力分布を、より素早く、より安定し
て精密に測定することができる。

【００１４】また、本発明の粉体付着力測定装置では、
試料の検出に分光測定を用いていることから、数種類の
粉体が付着した被付着体でも、反射光の波長を分光測定
することにより、各粉体毎の出力が得られ、これをもと
に付着力を個別に算出することができるという優れた効
果を有する。

【００１５】この点、光照射手段により、捕集体に捕集
された粉体に照射する光の波長としては、２００ｎｍ〜
１０μｍの範囲であることが好ましい。かかる可視光や
赤外領域の光を粉体に照射することで、その反射光は前
記粉体の色剤に吸収された光の成分以外の成分からなる
光となり、分光分析手段でこれを分光測定することによ
って、色剤の異なる粉体の付着力を同時に、かつ個別に
測定することができる。したがって、例えば、電子写真
法により、３色あるいは４色のトナーを現像させた被付
着体について、各色のトナーの付着力が一度に測定でき
ることとなる。

【００１６】好ましい本発明の粉体付着力測定装置とし
ては、以下の２つの態様が考えられる。 捕集体が、光ファイバーの一方の先端を、透明もし
くは半透明の電気伝導性材料で被覆した端面であり、前
記光ファイバーの他の一方の先端に分光分析手段が接続
され、かつ、前記光ファイバーの中途に光照射手段が接
続されている態様。

【００１７】 捕集体が、透明もしくは半透明の電気
伝導性平板であり、該電気伝導性平板が被付着体に対し
て平行に配され、前記電気伝導性平板を挟んで被付着体
に対向するように一方の先端部端面が位置して光ファイ
バーが配置され、該光ファイバーの他の一方の先端に分
光分析手段が接続され、かつ、前記光ファイバーの中途
に光照射手段が接続されている態様。

【００１８】これら２つの態様のうち、後者のでは、
さらに、光ファイバーの被付着体に対向する先端部端面
を、被付着体に対して走査し得る走査手段を有すること
で、被付着体表面に対して走査することによって、被付
着体表面の複数の点で粉体の付着力を測定でき、被付着
体表面に対する粉体の付着力の分布像を得ることができ
る。

【００１９】一方、本発明の粉体付着力測定方法は、被
付着体に付着している荷電された粉体の付着力を測定す
る粉体付着力測定方法であって、上記本発明の粉体付着
力測定装置を用い、前記被付着体を捕集体に対向させて
配置し、電界印加手段によって、前記被付着体−前記捕
集体間に電界を作用させることにより前記被付着体から
前記粉体を飛翔させ、かつ、前記捕集体に捕集させて、
光照射手段によって、前記捕集体に捕集された粉体に光
を照射し、その反射光を分光分析手段によって分光分析
させ、分光分析手段からの出力をもとに前記付着力を算
出することを特徴とする。

【００２０】本発明の粉体付着力測定方法によれば、前
記捕集体に捕集された粉体に光を照射し、その反射光を
分光分析手段により分光分析することにより、かかる分
光分析からの出力および印加した電界の大きさから、粉
体の種類、付着量を定量することができる。

【００２１】このように本発明の粉体付着力測定方法に
よれば、粉体の付着力および付着力分布を簡便な方法
で、素早く安定して精密に測定することができる。すな
わち、本発明の粉体付着力測定方法によれば、測定対象
となる一つの被付着体に対して、連続的な測定を行うこ
とができるため、円心分離法や電界法に比較すると測定
に要する時間が大幅に短縮でき、且つ試料の出し入れが
ないため非常に精密な測定を行うことができる。したが
って、精密な測定によって今まで判明していなかった付
着具合などの分析も行えるようになる。

【００２２】また、本発明の粉体付着力測定方法では、
試料の検出に分光測定を用いていることから、数種類の
粉体が付着した被付着体でも、反射光の波長を分光測定
することにより、各粉体毎の出力が得られ、これをもと
に付着力を個別に算出することができるという優れた効
果を有する。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を好ましい実施形態
を挙げて、詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実
施形態である粉体付着力測定装置の概略構成図である。

【００２４】図１において、ＤＰは、測定対象となる被
付着体であり、その表面に粉体Ｓが付着している。被付
着体ＤＰは、金属製であり、電界を印加させるための電
極の役割も兼ねている。このとき、被付着体として、金
属製の基体表面に有機感光層等の樹脂層が形成された材
料を用いた場合も、当該金属製の基体に電極の役割を担
わせることができる。一方、被付着体が電気伝導性材料
を有さない場合には、被付着体の下（粉体が付着してい
る面と反対側の面）に電極を位置させる。

【００２５】被付着体ＤＰの粉体Ｓが付着している面に
対向して、光ファイバーＯＦの一方の先端が配置されて
いる。図２は、光ファイバーＯＦの当該先端周辺の拡大
断面図である。光ファイバーＯＦの先端は、平滑な端面
となっており、その表面に透明もしくは半透明の電気伝
導性材料で被覆され、当該端面が捕集体ＡＰを構成して
いる。また、光ファイバーＯＦは、電気伝導性材料が端
面である捕集体ＡＰから周面の一部まで及び、当該箇所
（導通部Ｅ）が捕集体ＡＰと電気的に導通している。

【００２６】透明もしくは半透明な電気伝導性材料とし
ては、ＩＴＯ、酸化スズ、酸化インジウム等の酸化物材
料等のほか、ガラス、各種樹脂等の透明材料に各種金属
を分散させた材料等が挙げられる。また、金属（例えば
金）を極薄膜に形成し、半透明状態とさせたいわゆるハ
ーフミラー構造になっているものでもよい。

【００２７】光ファイバーＯＦ先端の導通部Ｅおよび被
付着体ＤＰは、電界印加手段である高圧電源装置ＶＳと
接続され、捕集体ＡＰ−被付着体ＤＰ間に電界を作用し
得るようになっている。光ファイバーＯＦの捕集体ＡＰ
側の先端付近は、捕集体ＡＰ−被付着体ＤＰ間の距離方
向（Ｚ軸方向）に移動調整可能なＺ方向移動装置Ｔｚに
支持されており、捕集体ＡＰと被付着体ＤＰとの距離を
一定に保つことが可能となっている。粉体Ｓの付着した
被付着体ＤＰ、光ファイバーＯＦの捕集体ＡＰ部分、お
よびＺ方向移動装置Ｔｚは、真空チャンバーＶＣ内に設
置されている。

【００２８】一方、光ファイバーＯＦは、捕集体ＡＰ側
と反対側の先端が真空チャンバーＶＣ外部に引き出さ
れ、その端面は分光分析手段である分光器ＳＰに接続さ
れている。また、光ファイバーＯＦは、その中途に光を
導入する部分として光入射部ＶＬＥを備えており、光入
射部ＶＬＥは、光源ＶＬＳと光を遮ることができるシャ
ッターＳＨを介して接続されている。シャッターＳＨ、
分光器ＳＰ、および高圧電源装置ＶＳは、コンピュータ
ーＣによって制御される。

【００２９】光源ＶＬＳから発せられ、光入射部ＶＬＥ
から入射した光は、光ファイバーＯＦ内を進行し先端ま
で到達すると、図２に示すように、捕集体ＡＰ表面に捕
集された粉体Ｓによって反射し、分光器ＳＰに入る構造
となっている。なお、光入射部ＶＬＥ内では、光源ＶＬ
Ｓと光ファイバーＯＦとの接続部分をハーフミラー構造
にすることによって、光源ＶＬＳから発せられた光を一
部反射させ分光器ＳＰに送ることで、基準光（捕集体Ａ
Ｐに照射する元の光）を分光器ＳＰに送ることができ、
該基準光を分光分析に供することができる。

【００３０】高圧電源装置ＶＳを用いて、被付着体ＤＰ
と捕集体ＡＰとの間に電界を印加すると、被付着体ＤＰ
表面の粉体Ｓは、その付着力に応じた電界（その付着力
に打ち勝つ電界）が印加されたときに、捕集体ＡＰに向
かって飛翔し、捕集体ＡＰに捕集される。電界印加後、
光源ＶＬＳから光が発せられ、また、シャッターＳＨが
開放され、光入射部ＶＬＥに光が入射する。

【００３１】光入射部ＶＬＥから入射した光は、光ファ
イバーＯＦを通って捕集体ＡＰ表面に到達する。図２に
示すように、到達した光の成分のうち、捕集体ＡＰ表面
に捕獲されて存在する粉体Ｓによって、その粉体Ｓの色
に応じた波長の光が吸収され、吸収されなかった波長の
光が反射して光ファイバーＯＦを通り、分光器ＳＰに入
る。分光器ＳＰにおいて、捕集体ＡＰ表面からの反射光
が分光分析され、捕集体ＡＰに付着した粉体Ｓの色の種
類、および量が測定できる。一方、被付着体ＤＰと捕集
体ＡＰとの間に印加した電界の大きさ、被付着体ＤＰと
捕集体ＡＰとの距離、および粉体Ｓの電荷量から、粉体
が飛翔したときの力の大きさがわかる。従って粉体の付
着力が測定できることになる。

【００３２】また、電界を連続的に印加していき、シャ
ッターＳＨを制御して可視光を変調させておけば、付着
力の連続測定が可能になる。それによって精密な付着力
分布を得ることができる。

【００３３】光源ＶＬＳから発せられる光の波長は、２
００ｎｍ〜１０μｍの範囲であることが好ましい。かか
る可視光や赤外領域の光を粉体に照射することで、その
反射光は前記粉体の色剤に吸収された光の成分以外の成
分からなる光となり、分光分析手段でこれを分光測定す
ることによって、色剤の異なる粉体の付着力を同時に、
かつ個別に測定することができる。したがって、例え
ば、電子写真法により、３色あるいは４色のトナーを現
像させた被付着体について、各色のトナーの付着力が一
度に測定できることとなる。

【００３４】第１の実施形態においては、捕集体ＡＰ、
光源ＶＬＳ、光入射部ＶＬＥおよび分光器ＳＰを光ファ
イバーＯＦで接続することにより、効率よく分光分析が
行え、精密な付着力測定が行える。また、光ファイバー
ＯＦとして、例えば可撓性を有する光ファイバーを用い
ることにより、被付着体ＤＰ表面の走査を行い、種々の
箇所における付着力を測定することもできる。

【００３５】図３は、本発明の第２の実施形態である粉
体付着力測定装置の概略構成図である。図３において、
図１と同一の機能を有する部材は同一の符号を付して、
その詳細な説明を省略する。したがって、図１と同一の
符号が付された部材については、その機能の他、置換可
能な態様や、好ましい態様も図１の部材と同様である。

【００３６】被付着体ＤＰの粉体Ｓが付着している面に
対向して、電気伝導性平板である捕集体ＡＰ’が被付着
体ＤＰに対して平行に配され、かつ距離が一定に保たれ
るように固定されている。また、捕集体ＡＰ’を挟んで
被付着体ＤＰに対向するように一方の先端部端面が位置
して光ファイバーＯＦが配置されている。

【００３７】図４は、捕集体ＡＰ’および光ファイバー
ＯＦの先端周辺の拡大断面図である。図４に示すよう
に、捕集体ＡＰ’は、被付着体ＤＰと対向する表面が、
透明もしくは半透明な電気伝導性材料ＣＭが平滑に塗布
されたガラス板ＧＰであり、該ガラス板ＧＰは平滑で充
分な光透過率を有するものである。透明もしくは半透明
な電気伝導性材料ＣＭとしては、第１の実施形態におい
て説明したものと同様の材料が用いられる。なお、捕集
体ＡＰ’としては、導電性を有する平板であれば問題な
く、例えば、電気伝導性材料のみから形成された平板で
あっても、ガラス板等に金属（例えば金）を極薄膜に形
成し、半透明状態とさせたいわゆるハーフミラー構造に
なっているものであってもよい。

【００３８】捕集体ＡＰ’表面の電気伝導性材料ＣＭお
よび被付着体ＤＰは、電界印加手段である高圧電源装置
ＶＳと接続され、捕集体ＡＰ−被付着体ＤＰ間に電界を
作用し得るようになっている。また、光ファイバーＯＦ
の捕集体ＡＰ側の先端付近は、光ファイバーＯＦ−捕集
体ＡＰ’間の距離方向（Ｚ軸方向）に移動調整可能なＺ
方向移動装置Ｔｚ、Ｚ軸方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）
に移動調整可能なＸ方向移動装置Ｔｘ、および、Ｚ軸方
向とＸ軸方向と、に垂直な方向（Ｙ軸方向）に移動調整
可能なＹ方向移動装置Ｔｙに支持されており、光ファイ
バーＯＦの先端と捕集体ＡＰ’との距離を一定に保ちな
がら、被付着体ＤＰの表面を走査することが可能な構成
となっている。なお、Ｘ方向移動装置ＴｘおよびＹ方向
移動装置Ｔｙは、粗動部分と微動部分とから構成されて
おり、精密な位置制御が可能となっている。

【００３９】粉体Ｓの付着した被付着体ＤＰ、捕集体Ａ
Ｐ’、Ｚ方向移動装置Ｔｚ、Ｘ方向移動装置Ｔｘおよ
び、Ｙ方向移動装置Ｔｙは、真空チャンバーＶＣ内に設
置されている。シャッターＳＨ、分光器ＳＰ、各方向移
動装置Ｔｚ，Ｔｘ，Ｔｙ、および高圧電源装置ＶＳは、
コンピューター（Ｃ）によって制御される。

【００４０】光源ＶＬＳから発せられ、光入射部ＶＬＥ
から入射した光は、光ファイバーＯＦ内を進行し先端ま
で到達すると、図４に示すように、該先端から捕集体Ａ
Ｐ’に照射され、捕集体ＡＰ’表面に捕集された粉体Ｓ
によって反射し、光ファイバーＯＦ先端から再び入射し
て、分光器ＳＰに入る構造となっている。

【００４１】高圧電源装置ＶＳを用いて、捕集体ＡＰ’
の電気伝導性材料ＣＭと被付着体ＤＰとの間に電界を印
加すると、被付着体ＤＰ表面の粉体Ｓは、その付着力に
応じた電界（その付着力に打ち勝つ電界）が印加された
ときに、捕集体ＡＰ’に向かって飛翔し、捕集体ＡＰに
捕集される。

【００４２】電界印加後、光源ＶＬＳから光が発せら
れ、また、シャッターＳＨが開放され、光入射部ＶＬＥ
に光が入射する。光入射部ＶＬＥから入射した光は、光
ファイバーＯＦを通って先端から捕集体ＡＰ’に照射さ
れ、捕集体ＡＰ’表面に到達する。該到達した光の成分
のうち、捕集体ＡＰ表面に捕獲されて存在する粉体Ｓに
よって、その粉体Ｓの色に応じた波長の光が吸収され、
吸収されなかった波長の光が反射して、光ファイバーＯ
Ｆ先端から再び入射し、光ファイバーＯＦを通って、分
光器ＳＰに入る。分光器ＳＰにおいて、捕集体ＡＰ’表
面からの反射光が分光分析され、捕集体ＡＰ’に付着し
た粉体Ｓの色の種類、および量が測定できる。

【００４３】一方、被付着体ＤＰと捕集体ＡＰ’との間
に印加した電界の大きさ、被付着体ＤＰと捕集体ＡＰ’
との距離、および粉体Ｓの電荷量から、粉体が飛翔した
ときの力の大きさがわかる。従って被付着体ＤＰ表面の
ある１点での粉体の付着力が測定できることになる。

【００４４】続いて、Ｘ方向移動装置Ｔｘおよび／また
はＹ方向移動装置Ｔｙを制御して、光ファイバーＯＦの
被付着体ＤＰに対向する先端を、被付着体（ＤＰ）に対
して走査し、複数の測定点で同様に付着力を測定するこ
とで、被付着体ＤＰの表面における付着力の分布像を得
ることができる。

【００４５】第２の実施形態においては、捕集体ＡＰ’
に光を照射する部分（先端）、光源ＶＬＳ、光入射部Ｖ
ＬＥおよび分光器ＳＰを光ファイバーＯＦで接続するこ
とにより、効率よく分光分析が行え、精密な付着力測定
が行える。また、光ファイバーＯＦとして、例えば可撓
性を有する光ファイバーを用いることにより、被付着体
ＤＰ表面の走査を容易に行うことができる。

【００４６】以上、２つの実施形態を挙げて本発明を説
明したが、本発明は上記実施形態の構成に限定されるも
のではない。なお、被付着体と粉体との関係としては、
あらゆるシチュエーションにおける付着力を本発明によ
り測定することができるが、電子写真において例を挙げ
れば、感光体材料とトナーとの間や、中間転写体等のベ
ルト材料とトナーとの間の付着力なども測定することが
できる。

【００４７】また、上記実施形態においては、コンピュ
ーターＣが付着力算出手段として組み込まれた粉体付着
力測定装置を例に挙げて説明したが、付着力算出手段は
必須ではなく、例えば、分光分析手段である分光器ＳＰ
からそのまま分光分析結果を出力するモニター等の出力
手段を設けておけば、当該出力結果および印加した電界
の大きさから、作業者の手計算により、あるいは、計算
機を用いて、粉体の種類を特定し、付着力を算出するこ
とができる。

【００４８】付着力算出手段による、よらないにかかわ
らず、粉体の付着力は所定の算出方法により算出され
る。当該算出方法は、粉体の種類、比重、形状、大き
さ、帯電量等により異なってくるので、一概に言えない
が、例えば、以下のようにして算出することができる。

【００４９】測定対象となる粉体を誘電体の球と仮定す
ると、粉体は電気伝導性材料の被付着体平面から下記式
（１）で表される鏡像力Ｆ_Iを受ける。 Ｆ_I＝−αＱ²／（４πε₀ｄ²） ・・・（１） （式中、Ｑは粉体の粒子１個が持つ電荷量、ｄは粉体の
粒子の粒径、ε₀は真空の誘電率、αは粉体の比誘電率
に依存する定数である。）

【００５０】一方、電界中に存在する誘電体の球（すな
わち測定対象となる粉体）は、下記式（２）で表される
力を受ける。 Ｆ_E＝βＱＥ−γπε₀ｄ²Ｅ² ・・・（２） （式中、Ｅは電界の大きさ、βおよびγは粉体の比誘電
率に依存する定数である。）

【００５１】上記式（１）によるＦ_Iと、上記式（２）
によるＦ_Eと、が等しくなった場合（正確には、Ｆ_EがＦ
_Iをやや上回った場合）に、粉体が被付着体から剥離し
捕集体に飛翔していく。すなわち、上記の式にあらかじ
め測定しておいた粉体の重量平均電荷量から算出した粒
子１個の電荷量、体積平均粒径、および印加した電界の
大きさを代入しておくことで、粉体の付着力を算出する
ことができる。

【００５２】

【実施例】次に、本発明を適用した実施例により本発明
を詳しく説明するが、これにより本発明が限定されるも
のではない。 （実施例１） １）測定対象の作製 被付着体ＤＰとして、アルミニウム基板（７６×２６×
１ｍｍ）にジルコニウム化合物（商品名：オルガチック
スＺＣ５４０、マツモト製薬社製）１０重量部、シラン
化合物（商品名：Ａ１１１０、日本ユニカー社製）１重
量部、ｉ−プロパノール４０重量部、および、ブタノー
ル２０重量部からなる溶液を浸漬コーティング法で塗布
し、１５０℃で１０分間加熱乾燥させ、膜厚０．１μｍ
の下引き層を形成し、その上に下記構造式１で表される
ベンジジン化合物６重量部およびビスフェノール（Ｚ）
ポリカーボネート９重量部をモノクロロベンゼン８５重
量部に溶解した塗布液を塗布し、膜厚２０μｍの電荷輸
送層を形成した疑似感光体Ａを作製した。

【００５３】・構造式１

【化１】

【００５４】一方、被付着体ＤＰに付着させる粉体とし
て、線状ポリエステル樹脂（テレフタル酸／ビスフェノ
ールＡエチレンオキサイド付加物／シクロヘキサンジメ
タノールから得られた線状ポリエステル：Ｔｇ＝７０
℃、Ｍｎ＝４０００、Ｍｗ＝１００００、酸価＝１２、
水酸価＝２５）１００重量部と、シアン顔料（Ｃ．Ｉ．
ピグメント・ブルー１５：３）３重量部と、からなる混
合物をエクストルーダーで混練し、ジェットミルで粉砕
した後、風力式分級機で分級し、体積平均粒径ｄ ₅₀＝８
μｍのシアントナー粒子を調製した。

【００５５】得られたシアントナー粒子１００重量部に
対して、酸化チタン粒子（平均粒径２０ｎｍ）３５重量
部、および、酸化シリコン粒子（平均粒径４０ｎｍ）２
０重量部混合し、攪拌して、外添トナーＣを得た。得ら
れた外添トナーＣ８重量部をキャリア粒子（樹脂被覆型
キャリアであり、アミノ基含有ビニルポリマーと、フッ
化アルキル基含有ビニルポリマーと、の混合体をフェラ
イトコアに被覆したもの。体積平均粒径５０μｍ。）１
００重量部と混合、攪拌し、トナーの平均電荷量が−２
０μＣ／ｇである現像剤Ｃを調製し、これを電子写真用
の現像機（富士ゼロックス製Ａｃｏｌｏｒ用の現像機）
に投入した。

【００５６】前記擬似感光体Ａの電荷輸送層の表面に、
前記現像機を用いて、荷電されたシアントナー粒子を１
層付着させた。以上のようにして、被付着体ＤＰとして
の擬似感光体Ａ表面に粉体Ｓとしてのシアントナー粒子
の付着した測定対象１を得た。

【００５７】２）粉体付着力測定装置の構成 実施例１の粉体付着力測定装置として、図１に示す構成
の装置を製作した。詳細は、以下の通りである。光ファ
イバーＯＦとして、中途に、ハーフミラー構造を持つ二
股（光入射部ＶＬＥ）を有する信号伝送用光ファイバー
（コア径１０００μｍ）を用いた。光ファイバーＯＦの
各先端部は、平坦にカットしておいた。光ファイバーＯ
Ｆの前記二股により分岐された側とは反対側の先端は、
透明な電気伝導性材料であるＩＴＯ（Ｉｎ₂Ｏ₃−ＳｎＯ
₂）を浸漬コーティング法にて塗布・乾燥し（厚さ０．
５μｍ）、当該部分を捕集体ＡＰとした。

【００５８】光ファイバーＯＦの捕集体ＡＰ側の先端付
近を、Ｚ方向移動装置Ｔｚである圧電体からなるＺテー
ブルに固定し、該Ｚテーブルを真空チャンバーＶＣ内に
固定した。さらに、測定対象１の粉体Ｓ付着面を光ファ
イバーＯＦの捕集体ＡＰ側の先端に対向させて配置し、
真空チャンバーＶＣ内に固定した。測定対象１の擬似感
光体Ａにおけるアルミニウム基板と、光ファイバーＯＦ
先端部の捕集体ＡＰと、の間に電圧印加手段である高圧
電源装置ＶＳを接続させた（高圧電源装置ＶＳ自体は真
空チャンバーＶＣの外部に位置させた）。

【００５９】Ｚテーブルに固定された光ファイバーＯＦ
の他の端部は、そのまま真空チャンバーＶＣの外部に出
し、二股の一端は、光源ＶＬＳである可視光源（ハロゲ
ンランプ）にシャッターＳＨを介して接続した。また、
二股のもう一端は、分光分析手段である分光器ＳＰ（オ
ーシャンオプティクス社製）に接続した。分光器ＳＰ、
高圧電源装置ＶＳおよびシャッターＳＨは、コンピュー
ターＣに接続され、それぞれコンピューターＣから制御
できるようにした。

【００６０】３）粉体付着力の測定 捕集体ＡＰと被付着体ＤＰとの距離を、Ｚテーブルによ
って２５０μｍに設定し、真空チャンバー内の圧力を５
×１０^-4Ｔｏｒｒまで下げた。シャッターＳＨを開放
し、光源ＶＬＳである可視光源から光ファイバーＯＦ内
に光を入射させ、高圧電源装置ＶＳによって電界を捕集
体ＡＰと被付着体ＤＰとの間に電圧５０Ｖずつ６０００
Ｖまで増加させながら印加していった。それと同時に、
分光器ＳＰにて反射光の分光分析を行ったところ、各電
界が印加されたときにシアントナー粒子が捕集体ＡＰに
付着していることを確認した。その分析結果から、粉体
であるシアントナー粒子の付着力を計算し、その結果を
グラフにプロットし、図５のグラフを得た。

【００６１】図５のグラフにおいて、縦軸の値は、あら
かじめ測定しておいたシアントナー粒子の分光スペクト
ルの強度から、反射光の分光スペクトル強度を換算して
捕集体ＡＰに付着したトナー量（重量割合＝頻度）を算
出したものである。一方、横軸の粉体付着力は、シアン
トナー粒子の電荷、体積平均粒径、および印加した電界
の大きさを既述の式（１）および式（２）に代入して、
換算されたものである。図５のグラフから、被付着体Ｄ
Ｐである擬似感光体Ａに対して、約１００ｎＮ程度の付
着力を有するシアントナー粒子が多いことがわかる。

【００６２】以上のように、本発明の粉体付着量測定装
置および本発明の粉体付着量測定方法によれば、シアン
トナー粒子の疑似感光体に対する粉体付着力が、簡便か
つ迅速に測定出来ることがわかる。

【００６３】（実施例２） １）測定対象の作製 被付着体ＤＰとして、実施例１と同様にして得られた疑
似感光体Ａを用いた。被付着体ＤＰに付着させる粉体と
して、シアントナー粒子、マゼンタトナー粒子、イエロ
ートナー粒子の３種類のトナー粒子を調製した。

【００６４】シアントナー粒子は、実施例１と同一のも
のを用いた。マゼンタトナー粒子は、シアン顔料をマゼ
ンタ顔料（Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド５７）に代えた
他はシアントナー粒子と同様にして、体積平均粒径ｄ₅₀
＝８μｍのものを調製した。イエロートナー粒子は、シ
アン顔料をイエロー顔料（Ｃ．Ｉ．ピグメント・イエロ
ー１７）に代えた他はシアントナー粒子と同様にして、
体積平均粒径ｄ₅₀＝８μｍのものを調製した。

【００６５】各色のトナー粒子それぞれに対し、実施例
１と同様にして外添剤を外添し、外添トナーＣ（シアン
色）、外添トナーＭ（マゼンタ色）および外添トナーＹ
（イエロー色）を得た。さらに、得られた外添トナー
Ｃ、外添トナーＭおよび外添トナーＹの各８重量部を、
それぞれ実施例１と同一のキャリア粒子１００重量部と
混合、攪拌し、トナーの平均電荷量が−２０μＣ／ｇで
ある現像剤Ｃ（シアン色）、現像剤Ｍ（マゼンタ色）お
よび現像剤Ｙ（イエロー色）をそれぞれ調製した。得ら
れた各現像剤をそれぞれ別々の現像機に投入した。この
とき用いた現像機はすべて、実施例１において用いたも
のと同一である。

【００６６】前記擬似感光体Ａの電荷輸送層の表面に、
前記各現像機を用いて、イエロー、マゼンタ、シアンの
順で、荷電されたトナーを１層ずつ付着させた。以上の
ようにして、被付着体ＤＰとしての擬似感光体Ａ表面に
粉体Ｓとしてのイエロートナー粒子、マゼンタトナー粒
子、およびシアントナー粒子の付着した測定対象２を得
た。

【００６７】２）粉体付着力測定装置の構成 本実施例においては、実施例１と同構成の粉体付着力測
定装置を用い、測定対象１に代えて測定対象２を真空チ
ャンバーＶＣ内に固定した。

【００６８】３）粉体付着力の測定 実施例１と同様にして、粉体付着力の測定を行った。分
光器ＳＰにて反射光の分光分析を行ったところ、各電界
が印加されたときに少なくとも何れかの色のトナー粒子
が捕集体ＡＰに付着していることを確認した。

【００６９】前記分光分析の出力において、各色のトナ
ー粒子は光の吸収波長が異なるので、その波長に対応す
る強度から各色のトナー量を換算した。その分析結果か
ら、粉体である各色のトナー粒子の付着力を計算し、そ
の結果をグラフにプロットし、図６のグラフを得た。こ
のとき、縦軸および横軸の値は実施例１と同様に換算し
た。

【００７０】図６のグラフから明らかなように、最下層
に存在したイエロートナー粒子の粉体付着力が最も大き
く、付着させた順に粉体付着力が小さくなっていること
が測定できている。このことは、本発明の粉体付着量測
定装置および本発明の粉体付着量測定方法によれば、単
にトナー粒子の色毎の付着力の強さだけでなく、複数層
を形成しているときの付着力の強さ、例えば、転写ベル
ト表面、感光体表面に付着したトナーの付着力の大きさ
も測定できることを示唆している。

【００７１】（実施例３） １）測定対象の作製 被付着体ＤＰとして、実施例１と同様にして得られた疑
似感光体Ａを用いた。被付着体ＤＰに付着させる粉体と
して、実施例１と同一のシアントナー粒子を調製した。
これを用い、実施例１と同様にして外添トナーＣ、さら
には現像剤Ｃを調製し、該現像剤Ｃを実施例１と同一の
現像機に投入した。

【００７２】前記擬似感光体Ａの電荷輸送層の表面に、
前記現像機を用いて、荷電されたシアントナー粒子を１
層付着させることにより、約１ｍｍ幅の線を約２ｍｍ間
隔で３本形成した。以上のようにして、被付着体ＤＰと
しての擬似感光体Ａ表面に粉体Ｓとしてのシアントナー
粒子の付着した測定対象３を得た。

【００７３】２）粉体付着力測定装置の構成 実施例３の粉体付着力測定装置として、図３に示す構成
の装置を製作した。詳細は、以下の通りである。捕集体
ＡＰ’として、平滑なガラス板（７６×２６×１ｍｍ）
の片面に透明な電気伝導性材料であるＩＴＯ（Ｉｎ₂Ｏ₃
−ＳｎＯ₂）を塗布・乾燥して電気伝導性材料層（厚さ
０．５μｍ）を形成したものを用い、後述のＸ、Ｙ、Ｚ
テーブルとは別のＺ方向移動装置Ｔｚに支持させた上
で、真空チャンバーＶＣ内に固定した。この構成によ
り、後述の被付着体ＤＰである擬似感光体Ａとの距離を
精密に保つことが出来るようになっている。なお、前記
電気伝導性材料層には、後述の高圧電源装置ＶＳとの接
続に供する端子を設けておいた。

【００７４】光ファイバーＯＦとして、中途に、ハーフ
ミラー構造を持つ二股（光入射部ＶＬＥ）を有する信号
伝送用光ファイバー（コア径１０００μｍ）を用いた。
光ファイバーＯＦの各先端部は、平坦にカットしておい
た。光ファイバーＯＦの前記二股により分岐された側と
は反対側の先端付近を、該先端が捕集体ＡＰ’に対向す
るように、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向移動装置（Ｔｘ、Ｔｙ、Ｔ
ｚ）である圧電体からなるＸ、Ｙ、Ｚテーブルに固定
し、該Ｘ、Ｙ、Ｚテーブルを真空チャンバーＶＣ内に固
定した。さらに、測定対象３の粉体Ｓ付着面を捕集体Ａ
Ｐ’に平行に対向させて配置し、真空チャンバーＶＣ内
に固定した。

【００７５】測定対象３の擬似感光体Ａにおけるアルミ
ニウム基板と、捕集体ＡＰ’の前記端子と、の間に電圧
印加手段である高圧電源装置ＶＳを接続させた（高圧電
源装置ＶＳ自体は真空チャンバーＶＣの外部に位置させ
た）。Ｘ、Ｙ、Ｚテーブルに固定された光ファイバーＯ
Ｆの他の端部は、そのまま真空チャンバーの外部に出
し、二股の一端は、光源ＶＬＳである可視光源（ハロゲ
ンランプ）にシャッターＳＨを介して接続した。また、
二股のもう一端は、分光分析手段である分光器ＳＰ（オ
ーシャンオプティクス社製）に接続した。分光器ＳＰ、
高圧電源装置ＶＳおよびシャッターＳＨは、コンピュー
ターＣに接続され、それぞれコンピューターＣから制御
できるようにした。

【００７６】３）粉体付着力の測定 捕集体ＡＰと被付着体ＤＰとの距離を、Ｚテーブルによ
って２５０μｍに設定し、真空チャンバー内の圧力を５
×１０^-4Ｔｏｒｒまで下げた。シャッターＳＨを開放
し、光源ＶＬＳである可視光源から光ファイバーＯＦ内
に光を入射させ、高圧電源装置ＶＳによって電界を捕集
体ＡＰ’と被付着体ＤＰとの間に電圧５０Ｖずつ１０Ｖ
／μｍ（２．５ｋＶ）まで増加させながら印加していっ
た。それと同時に、Ｘ、Ｙテーブルを制御しながら、分
光器ＳＰにて反射光の分光分析を行ったところ、各電界
が印加されたときに、各位置においてシアントナー粒子
が捕集体ＡＰに付着していることを確認した。

【００７７】１０Ｖ／μｍにおける分析結果から、粉体
であるシアントナー粒子の各位置における付着量を計算
し、その結果をグラフにプロットし、図７のグラフを得
た。図７のグラフにおいて、Ｘ軸、Ｙ軸は、Ｘ、Ｙテー
ブルにより走査した位置を表している。また、Ｚ軸は実
施例１における縦軸と同義、すなわち、捕集体ＡＰ’に
捕集されたトナー量（重量割合＝頻度）である。図７の
グラフから、１０Ｖ／μｍの電界を印加したとき飛翔し
て、捕集体ＡＰ’に捕集されたトナーが、Ｘ軸方向にお
よそ２ｍｍ間隔で存在していることがわかる。

【００７８】以上のようにして、本発明の粉体付着量測
定装置および本発明の粉体付着量測定方法によれば、特
に光ファイバーの被付着体に対向する先端部端面を、被
付着体に対して走査し得る走査手段を付加することによ
り、被付着体の表面での付着力分布が簡便に測定可能で
あることがわかる。

【００７９】

【発明の効果】以上説明したように本発明の粉体付着力
測定装置におよび粉体付着力測定方法によれば、粉体の
検出に分光測定による方法を採用しているので、粉体付
着力測定が、連続的に、短時間で、簡便な操作で行え、
それにより、精密で安定した測定が行える。また、色の
異なる粉体を混合した試料の付着力も同時に、かつ個別
に測定できるという優れた効果も有する。特に、光ファ
イバーの被付着体に対向する先端部端面を、被付着体に
対して走査し得る走査手段を付加することにより、試料
表面の複数の点での付着力測定が簡便に行え、位置に対
する付着力分布も測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の粉体付着力測定装置の一例を示す概
略構成図である。

【図２】 図１に示す粉体付着力測定装置における光フ
ァイバーの当該先端周辺の拡大断面図である。

【図３】 本発明の粉体付着力測定装置の他の一例を示
す概略構成図である。

【図４】 図３に示す粉体付着力測定装置における捕集
体および光ファイバーの先端周辺の拡大断面図である。

【図５】 実施例１における粉体付着力の測定結果をプ
ロットしたグラフである。

【図６】 実施例２における粉体付着力の測定結果を各
色トナー粒子毎にプロットしたグラフである。

【図７】 実施例３における粉体付着量の測定結果を測
定位置毎にプロットしたグラフである。

【符号の説明】

ＶＣ：真空チャンバー ＡＰ、ＡＰ’：捕集体 ＤＰ：被付着体 Ｓ：粉体 ＯＦ：光ファイバー ＶＳ：高圧電源装置（電界印加手段） Ｔｚ：Ｚ方向移動装置 Ｔｘ：Ｘ方向移動装置（走査手段） Ｔｙ：Ｙ方向移動装置（走査手段） ＳＨ：シャッター ＶＬＳ：光源（光照射手段） ＶＬＥ：光入射部 ＳＰ：分光器（分光分析手段） Ｃ：コンピューター（付着力算出手段） ＣＭ：電気伝導性材料 ＨＭ：ハーフミラー ＧＰ：ガラス板 Ｅ：導通部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 穴澤 一則 神奈川県南足柄市竹松1600番地 富士ゼロ ックス株式会社内 (72)発明者 山崎 憲明 神奈川県南足柄市竹松1600番地 富士ゼロ ックス株式会社内 Ｆターム(参考） 2G059 AA05 BB09 DD12 DD13 EE02 EE12 EE13 HH01 HH02 HH03 HH06 JJ01 JJ13 JJ17 JJ21 JJ23 MM01 MM09 2H005 EA10

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被付着体に付着している荷電された粉体
   の付着力を測定する粉体付着力測定装置であって、 少なくとも、前記被付着体に対向配置された捕集体と、
   前記被付着体−前記捕集体間に電界を作用させることに
   より前記被付着体から前記粉体を飛翔させ、かつ、前記
   捕集体に捕集させる電界印加手段と、前記捕集体に捕集
   された粉体に光を照射する光照射手段と、前記捕集体に
   付着した粉体に照射された光の反射光を分光分析させる
   分光分析手段と、を有することを特徴とする粉体付着力
   測定装置。
2. 【請求項２】 さらに、分光分析手段からの出力をもと
   に、粉体の付着力を算出する付着力算出手段を有するこ
   とを特徴とする請求項１に記載の粉体付着力測定装置。
3. 【請求項３】 光照射手段により、捕集体に捕集された
   粉体に照射する光の波長が、２００ｎｍ〜１０μｍの範
   囲であることを特徴とする請求項１または２に記載の粉
   体付着力測定装置。
4. 【請求項４】 捕集体が、光ファイバーの一方の先端
   を、透明もしくは半透明の電気伝導性材料で被覆した端
   面であり、前記光ファイバーの他の一方の先端に分光分
   析手段が接続され、かつ、前記光ファイバーの中途に光
   照射手段が接続されていることを特徴とする請求項１〜
   ３のいずれか１に記載の粉体付着力測定装置。
5. 【請求項５】 捕集体が、透明もしくは半透明の電気伝
   導性平板であり、該電気伝導性平板が被付着体に対して
   平行に配され、前記電気伝導性平板を挟んで被付着体に
   対向するように一方の先端部端面が位置して光ファイバ
   ーが配置され、該光ファイバーの他の一方の先端に分光
   分析手段が接続され、かつ、前記光ファイバーの中途に
   光照射手段が接続されていることを特徴とする請求項１
   〜３のいずれか１に記載の粉体付着力測定装置。
6. 【請求項６】 さらに、光ファイバーの被付着体に対向
   する先端部端面を、被付着体に対して走査し得る走査手
   段を有することを特徴とする請求項５に記載の粉体付着
   力測定装置。
7. 【請求項７】 被付着体に付着している荷電された粉体
   の付着力を測定する粉体付着力測定方法であって、 請求項１〜６のいずれか１に記載の粉体付着力測定装置
   を用い、 前記被付着体を捕集体に対向させて配置し、 電界印加手段によって、前記被付着体−前記捕集体間に
   電界を作用させることにより前記被付着体から前記粉体
   を飛翔させ、かつ、前記捕集体に捕集させて、 光照射手段によって、前記捕集体に捕集された粉体に光
   を照射し、その反射光を分光分析手段によって分光分析
   させ、 分光分析手段からの出力をもとに前記付着力を算出する
   ことを特徴とする粉体付着力測定方法。