JP2009025191A - Method and system for evaluating toner scattering properties - Google Patents

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直俊 木下
Tetsuya Tanaka
哲也 田中
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for evaluating the toner scattering properties in a gaseous phase reflecting the actual behavior of toner particles in an actual machine, and to provide a system for evaluating the toner scattering properties. <P>SOLUTION: A toner scattering device constituted so as to be matched with an actual toner scattering model case is used as a source to scatter toner particles and the air flow containing the scattered toner particles is introduced into a separation part (e.g., Andersen sampler) constituted of a combination of a nozzle 1 and a collision plate 2 by dry gas (e.g., air) dynamical force and ejected from the nozzle 1 to separate and classify the toner particles in the air flow into a particle group with low scattering properties and a particle group with high scattering properties in a plurality of the separation parts arranged to a separator. The content of the classified particulates with a predetermined size is calculated to evaluate the scattering degree of toner. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、トナーの飛散性評価方法とその評価システムに関し、特に実機における気相中でのトナー粒子群の実際の振る舞いを反映したトナー飛散性の高低評価から複写機内部でのトナー飛散や画像形成における地肌汚れを判断することができるトナー飛散性評価方法と評価システムに関する。   The present invention relates to a toner scattering property evaluation method and an evaluation system thereof, and more particularly to toner scattering and image inside a copying machine from evaluation of toner scattering property reflecting the actual behavior of a toner particle group in a gas phase in an actual machine. The present invention relates to a toner scattering property evaluation method and an evaluation system that can determine background stains in formation.

従来から電子写真分野における高画質実現へのアプローチとして、トナー粒子の粒子径や形状に関する種々の提案がなされている。
例えば特許文献1[0021]には、トナー中の微粉を取り除くことにより、トナー飛散が無く、高画質で信頼性の高い、黒色又はフルカラー画像を形成することが可能な静電荷像現像用トナーを製造できることが記載されており、トナー中の微粉量がトナーの飛散性に及ぼす影響が示されている。
Conventionally, various proposals regarding the particle size and shape of toner particles have been made as approaches for realizing high image quality in the electrophotographic field.
For example, Patent Document 1 [0021] discloses an electrostatic charge image developing toner that can form a black or full color image with high image quality and high reliability without toner scattering by removing fine powder in the toner. It describes that it can be manufactured, and shows the influence of the amount of fine powder in the toner on the scattering property of the toner.

またトナーの粒子径評価法としては、例えば、液中に分散したトナー粒子の体積を検出し、その体積から球換算直径を出力する電気抵抗式粒子径分布測定器としてコールターマルチサイザーが知られている(例えば、特許文献2[0038]参照。)。
しかし、特許文献2[0003]によれば、トナーの飛散性や地肌汚れについては、さらに粒子の形状の評価が必要で、例えば、いびつな形状のトナーは、少ない量でも飛散や地肌汚れの原因となることが記載されている。
As a toner particle size evaluation method, for example, Coulter Multisizer is known as an electric resistance particle size distribution measuring device that detects the volume of toner particles dispersed in a liquid and outputs a spherical equivalent diameter from the volume. (For example, see Patent Document 2 [0038].)
However, according to Patent Document 2 [0003], with regard to toner scattering properties and background stains, it is necessary to further evaluate the shape of the particles. For example, an irregularly shaped toner causes scattering and background stains even in a small amount. It is described that it becomes.

トナーの粒子径は、前述のように電気抵抗式のコールターマルチサイザー等で計測された値が広く採用されている。しかし、コールターマルチサイザーで計測される値は、液相中で測定された粒子の体積から換算される球換算径であり、所謂、気相中での振る舞いを知るために重要な気体力学的、特に空気力学的な特性が加味されたものではない。   As described above, a value measured by an electric resistance type Coulter multisizer or the like is widely used as the particle diameter of the toner. However, the value measured by the Coulter Multisizer is a sphere equivalent diameter converted from the volume of particles measured in the liquid phase, so-called gas dynamics important for knowing the behavior in the gas phase, In particular, it does not take into account aerodynamic characteristics.

また、コールターマルチサイザーを含む、液相中での粒子径分布測定器は、粒子径を‘正確に’測定するために可能な限り一次粒子に分散して計測される。しかし、乾式の電子写真プロセスでは、トナーは気相中で取扱われる(所謂、ハンドリングされる)ので、粒子の空気力学的特性の評価が必要であった。
例えば、球換算径が5μmのトナーであっても、真球状トナーと扁平状トナーとでは空気力学的特性が異なり、扁平状トナーはより小さな球状粒子と同様の空気力学的特性を有する。また、同様の形状でも、比重の軽い材料で構成される粒子はより細かな粒子としての特性を有する。
In addition, a particle size distribution measuring device in a liquid phase including a Coulter multisizer is measured by dispersing as many primary particles as possible in order to measure the particle size accurately. However, in the dry electrophotographic process, since the toner is handled in the gas phase (so-called handling), it is necessary to evaluate the aerodynamic characteristics of the particles.
For example, even if the toner has a spherical equivalent diameter of 5 μm, the aspherical toner and the flat toner have different aerodynamic characteristics, and the flat toner has the aerodynamic characteristics similar to those of smaller spherical particles. Even in the same shape, particles made of a material with a low specific gravity have characteristics as finer particles.

また、気相中での飛散性と液相中でのトナー粒子の分散性の差異も課題である。コールターマルチサイザー等では、液相中で界面活性剤を利用して超音波などで強制的に分散された粒子群の粒子径を測定する。しかし、気相中でハンドリングされるトナーの飛散性は、液相中での分散性と異なることは明らかである。   Another problem is the difference between the dispersibility in the gas phase and the dispersibility of the toner particles in the liquid phase. In Coulter Multisizer, etc., the particle size of particles dispersed forcibly with ultrasonic waves or the like is measured using a surfactant in the liquid phase. However, it is clear that the scattering property of the toner handled in the gas phase is different from the dispersibility in the liquid phase.

また、トナーにおける外添剤の問題もある。トナーにおいては実際の印刷の際に要求される種々の物性を調整するために、トナー母体に、例えば、シリカ微粒子などの外添剤が添加される。このような外添剤を添加することで、トナー母体を含むさまざまな粉体の流動性や、分散性あるいは飛散性などの粉体物性が変化することが知られている。しかし、前記のコールターマルチサイザーのような方法では、外添剤の影響は考慮されない。
また、外添剤による粉体物性の変化も、例えば、湿度によって変化することが知られており、従来これらの課題についても十分に考慮されていなかった。
There is also a problem of external additives in the toner. In the toner, in order to adjust various physical properties required in actual printing, an external additive such as silica fine particles is added to the toner base. It is known that the addition of such an external additive changes the powder properties such as fluidity, dispersibility, and scattering properties of various powders including the toner base. However, in the method such as the Coulter Multisizer, the influence of the external additive is not considered.
Moreover, it is known that the change in the powder physical properties due to the external additive also changes depending on, for example, the humidity. Conventionally, these problems have not been sufficiently considered.

さらに、帯電の問題がある、トナーは一般的にその帯電性を利用して印刷に供されるが、この帯電性は、粒子の飛散性や流動性に多大な影響をもたらす。しかし、前記のコールターマルチサイザーのような方法では、帯電の影響はやはり考慮されない。
同様に、外添剤や帯電性、湿度の問題は、その他のトナーの転写現像プロセス、例えば、中間転写ベルトや感光体との電気的なものを含む付着力に影響を及ぼし、飛散状態に影響を与える。
Further, a toner having a charging problem is generally used for printing utilizing its charging property, and this charging property has a great influence on the scattering property and fluidity of particles. However, in the method such as the Coulter Multisizer, the influence of charging is still not taken into consideration.
Similarly, problems with external additives, chargeability, and humidity can affect the transfer and development process of other toners, for example, the adhesion force including the electrical transfer with the intermediate transfer belt and the photoreceptor, and the scattering state. give.

すなわちトナーの性質を評価するためには、気相中におけるトナー粒子群の振る舞いが考慮されねばならないが、従来の方法では問題があった。   That is, in order to evaluate the properties of the toner, the behavior of the toner particle group in the gas phase must be considered, but there is a problem with the conventional method.

特開2007−93669号公報JP 2007-93669 A 特開2007−94358号公報JP 2007-94358 A

前述のように従来のトナーの性質、特にトナー粒子の形状の評価に関してはコールターマルチサイザー等が適用されているが、この評価条件では、液相中で界面活性剤を利用して超音波などで強制的に分散された粒子群の粒子径が測定されており、しかもトナーの外添剤や帯電性などの影響が配慮されていないという問題があった。
本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであり、実機における気相中でのトナー粒子群の実際の振る舞いを反映したトナーの飛散性評価方法、すなわち、トナーの形状やその比重、またトナーの外添剤や帯電特性等を総合的に加味した気体力学的(特に、空気力学的)特性、いわゆる気相中でのトナー飛散性評価方法とトナー飛散性評価システムを提供することを目的にすると共に、前記トナー飛散性評価方法とトナー飛散性評価システムによりトナーの飛散性の高低を評価し、複写機内部でのトナー飛散防止や画像形成における地肌汚れ防止を図ることを目的とする。
As described above, Coulter Multisizer and the like are applied for the evaluation of the properties of conventional toners, particularly the shape of toner particles, but under these evaluation conditions, ultrasonic waves or the like are used in the liquid phase using a surfactant. There has been a problem that the particle size of the forcibly dispersed particles is measured, and the influence of the external additive and chargeability of the toner is not taken into consideration.
The present invention has been made in view of the above prior art, and is a toner scattering property evaluation method reflecting the actual behavior of the toner particle group in the gas phase in an actual machine, that is, the shape of the toner and its specific gravity, To provide a gas dynamic (particularly aerodynamic) characteristic that comprehensively considers external additives and charging characteristics of a toner, a so-called toner scattering evaluation method in a gas phase and a toner scattering evaluation system. It is another object of the present invention to evaluate the level of toner scattering by the toner scattering property evaluation method and the toner scattering property evaluation system, and to prevent toner scattering inside the copying machine and background stains in image formation.

本発明者らは鋭意検討した結果、実際のトナー飛散のモデルケースに合わせて構成したトナー飛散装置を発生源として飛散したトナーを乾式かつ気体力学的、特に空気力学的な力で複数の分離部を備えた分離装置(例えば、カスケードインパクタ)に導入し、飛散性の低い粒子群と飛散性の高い粒子群に分離、分級することにより、トナーの性質を気相中で適切に評価することができ、上記課題が解決されることを見出し本発明に至った。以下、本発明について具体的に説明する。   As a result of intensive studies, the present inventors have determined that the toner scattered from a toner scattering device configured according to an actual toner scattering model case can be separated into a plurality of separation units by dry and aerodynamic, in particular aerodynamic forces. Can be properly evaluated in the gas phase by separating and classifying the particles into a particle group having a low scattering property and a particle group having a high scattering property. And the present invention has been found to solve the above problems. Hereinafter, the present invention will be specifically described.

本発明者らは鋭意検討した結果、以下の〔1〕〜〔12〕に記載する発明によって上記課題が解決されることを見出し本発明に至った。以下、本発明について具体的に説明する。   As a result of intensive studies, the present inventors have found that the above problems can be solved by the inventions described in the following [1] to [12], and have reached the present invention. Hereinafter, the present invention will be specifically described.

〔1〕:上記課題は、トナー飛散装置により発生された飛散トナー粒子を含む気流を、乾式かつ気体力学的な力で分離装置に導入し、該分離装置に配備された複数の分離部で前記気流中のトナー粒子を、飛散性の低い粒子群と飛散性の高い粒子群に分離、分級し、該分級された所定サイズの微粉含有量を求めて、トナーの飛散性の高低を評価することを特徴とするトナー飛散性評価方法により解決する。   [1]: The above problem is that the air flow including the scattered toner particles generated by the toner scattering device is introduced into the separation device by a dry and aerodynamic force, and the plurality of separation units provided in the separation device Separating and classifying toner particles in the air stream into low-scattering particle groups and high-scattering particle groups, and determining the fine powder content of the classified predetermined size to evaluate the level of toner scattering This is solved by a toner scattering property evaluation method characterized by the above.

〔2〕:上記〔1〕に記載のトナー飛散性評価方法において、前記気流が空気流であることを特徴とする。   [2]: In the toner scattering property evaluation method according to [1], the airflow is an airflow.

〔3〕:上記〔1〕又は〔2〕に記載のトナー飛散性評価方法において、前記トナーが、少なくとも結着樹脂と着色剤を含むトナー母体単体からなる構成か、もしくは該トナー母体と外添剤からなる構成の何れかであることを特徴とする。   [3]: In the toner scattering property evaluation method described in [1] or [2] above, the toner is composed of a single toner base containing at least a binder resin and a colorant, or the toner base and an external additive. It is one of the structures which consist of an agent.

上記〔1〕〜〔3〕によれば、トナーの形状やその比重、及びトナーの外添剤や帯電特性等を総合的に加味した実機環境と同様の気相中におけるトナー粒子群の実際の振る舞いを反映したトナーの飛散性が評価できる。実環境相当でのトナー飛散性の高低評価から複写機内部でのトナー飛散や画像形成時の地肌汚れを回避することができ、高画質で信頼性の高い画像が形成できる。また、複写機内部等の汚染が防止される。   According to the above [1] to [3], the actual condition of the toner particle group in the gas phase is similar to the actual machine environment in which the shape of the toner and its specific gravity, the external additive and the charging characteristics of the toner are comprehensively taken into account. It is possible to evaluate the scattering property of the toner reflecting the behavior. From the high and low evaluation of the toner scattering property equivalent to the actual environment, it is possible to avoid the toner scattering inside the copying machine and the background stain at the time of image formation, and it is possible to form an image with high image quality and high reliability. Further, contamination inside the copying machine and the like is prevented.

〔4〕:上記〔1〕乃至〔3〕の何れかに記載のトナー飛散性評価方法において、前記評価されるトナーが、キャリアと混合された二成分現像剤から飛散されたものであることを特徴とする。   [4]: In the toner scattering property evaluation method according to any one of [1] to [3], the toner to be evaluated is scattered from a two-component developer mixed with a carrier. Features.

上記により二成分現像剤を利用するトナーにおいても、キャリアとの相互作用を加味した実際の振る舞いを反映した飛散性の評価が行える。   As described above, even in the toner using the two-component developer, the scattering property reflecting the actual behavior considering the interaction with the carrier can be evaluated.

〔5〕:上記〔1〕乃至〔4〕の何れかに記載のトナー飛散性評価方法において、前記分離装置が、慣性衝突方式によりトナー粒子を、飛散性の低い粒子群と飛散性の高い粒子群に分離、分級するものであることを特徴とする。   [5]: In the toner scattering property evaluation method according to any one of [1] to [4], the separating device uses an inertial collision method to separate toner particles into particles having low scattering properties and particles having high scattering properties. It is characterized by being separated and classified into groups.

上記慣性衝突方式により、飛散性の低い粒子群と飛散性の高い粒子群が確実に分離、分級され、飛散トナー粒子の微粉含有量が好適に測定できる。   By the inertial collision method, the particle group with low scattering property and the particle group with high scattering property are reliably separated and classified, and the fine powder content of the scattering toner particles can be measured suitably.

〔6〕:上記〔1〕乃至〔5〕の何れかに記載のトナー飛散性評価方法において、前記トナー飛散装置がトナーの撹拌手段を備え、該撹拌手段により飛散トナーを気流中に発生するものであることを特徴とする。   [6]: The toner scattering property evaluation method according to any one of [1] to [5], wherein the toner scattering device includes a toner agitation unit, and the agitation unit generates scattered toner in the airflow. It is characterized by being.

上記モデルケースとして構成したトナー飛散装置により、例えば、トナー容器内での攪拌時の実際のトナー飛散性が評価できる。   With the toner scattering device configured as the model case, for example, the actual toner scattering property at the time of stirring in the toner container can be evaluated.

〔7〕:上記〔1〕乃至〔5〕の何れかに記載のトナー飛散性評価方法において、前記トナー飛散装置が粒子の流動化手段を備え、該流動化手段によりトナー母体を含む粒子群を流動化させて飛散トナーを気流中に発生するものであることを特徴とする。   [7]: In the toner scattering property evaluation method according to any one of [1] to [5], the toner scattering device includes a fluidizing unit for particles, and the fluid group includes a particle group including a toner base. It is characterized in that it is fluidized to generate scattered toner in an air stream.

上記モデルケースとして構成したトナー飛散装置により、例えば、複写機やプリンタ内部でのトナーをトナー容器から別のトナー容器へ輸送・搬送する際の実際のトナー飛散性が評価できる。   With the toner scattering device configured as the model case, for example, the actual toner scattering property when the toner in the copying machine or the printer is transported and conveyed from the toner container to another toner container can be evaluated.

〔8〕:上記〔1〕乃至〔5〕の何れかに記載のトナー飛散性評価方法において、前記トナー飛散装置が磁気発生手段を備え、該磁気発生手段の磁力で前記キャリアを保持しつつ、保持されたキャリアと共に存在するトナーを空気流で吹き付けて飛散トナーを気流中に発生するものであることを特徴とする。   [8] In the toner scattering property evaluation method according to any one of [1] to [5], the toner scattering device includes a magnetic generation unit, and the carrier is held by the magnetic force of the magnetic generation unit. The toner present together with the held carrier is blown by an air flow to generate scattered toner in the air flow.

上記モデルケースとして構成したトナー飛散装置により、トナーとキャリアの静電的な力を含めた付着力の影響を加味した飛散状態でトナーの飛散性を評価できる。つまり、複写機やプリンタ内部で帯電した状態により近い帯電状態で飛散した実際のトナー飛散性を評価できる。   With the toner scattering device configured as the model case, the toner scattering property can be evaluated in a scattering state in consideration of the influence of adhesion force including electrostatic force between the toner and the carrier. That is, it is possible to evaluate the actual toner scattering property that is scattered in a charged state closer to the charged state in the copying machine or printer.

〔9〕:上記〔1〕乃至〔8〕の何れかに記載のトナー飛散性評価方法において、前記飛散トナー粒子を含む気流が調湿されていることを特徴とする。   [9]: The toner scattering property evaluation method according to any one of [1] to [8], wherein an air flow including the scattering toner particles is conditioned.

気流を調湿することにより実環境における湿度変動に対するトナーの飛散性を評価することができる。   By controlling the airflow, the toner scattering property against humidity fluctuations in the actual environment can be evaluated.

〔10〕:上記〔1〕乃至〔9〕の何れかに記載のトナー飛散性評価方法において、前記分離装置が、吸引手段により飛散トナー粒子を含む吸引気流をノズルから導入し、噴出気流を衝突版に衝突させるインパクタユニットを複数備え、各インパクタユニットにおいて分離、分級された飛散性の低い粒子群と飛散性の高い粒子群を捕集するように構成されたカスケードインパクタであることを特徴とする。   [10]: In the toner scattering property evaluation method according to any one of [1] to [9], the separation device introduces a suction air flow including scattered toner particles from a nozzle by a suction unit, and collides with an ejection air flow. A cascade impactor comprising a plurality of impactor units that collide with a plate, and configured to collect a particle group having a low scattering property and a particle group having a high scattering property separated and classified in each impactor unit. .

分離装置をカスケードインパクタ構成とすることで空気力学的な力で飛散トナー粒子を飛散性の低い粒子群と飛散性の高い粒子群に分離、分級し、トナー粒径分布の測定を一度に行うことができるので、所謂トナー飛散性の評価装置として極めて好適である。   By using a cascade impactor configuration for the separation device, the scattered toner particles are separated into a low-scattering particle group and a highly-scattering particle group by aerodynamic force, and the toner particle size distribution is measured at once. Therefore, it is extremely suitable as a so-called toner scattering evaluation apparatus.

〔11〕:上記〔10〕に記載のトナー飛散性評価方法において、前記分離装置が、吸引手段により飛散トナー粒子を含む所定の吸引空気流を導入し、複数のインパクタユニットで飛散性の低い粒子群と飛散性の高い粒子群に分離、分級するように構成されたアンダーセンサンプラであり、該吸引空気流が28.3L/minに設定されていることを特徴とする。   [11]: In the toner scattering property evaluation method according to [10], the separation device introduces a predetermined suction air flow including scattering toner particles by a suction unit, and particles having low scattering property by a plurality of impactor units. An under-sensor sampler configured to be separated and classified into a group and a highly scattering particle group, and the suction air flow is set to 28.3 L / min.

トナー飛散性の評価装置として好適な装置構成と測定時の気流流量条件であり、これにより好適に実機における気相中でのトナー粒子群の実際の振る舞いを反映したトナー飛散性の高低評価ができる。特に環境粉塵の評価等に用いられている標準装置を用いることができ互換性の点からも好ましい。   It is a device configuration suitable as a toner scattering evaluation device and air flow rate conditions at the time of measurement, and this makes it possible to evaluate the level of toner scattering reflecting the actual behavior of toner particles in the gas phase in an actual machine. . In particular, a standard apparatus used for environmental dust evaluation and the like can be used, which is preferable from the viewpoint of compatibility.

〔12〕:上記課題は、飛散したトナーを気流中に発生させるトナー飛散装置と、
該トナー飛散装置により発生した飛散トナーを含む気流を乾式かつ気体力学的な力で導入し、飛散性の低い粒子群と飛散性の高い粒子群に分離、分級する複数の分離部を備えた分離装置とからなり、
前記分級された所定サイズの微粉含有量からトナーの飛散性の高低を評価するように構成したことを特徴とするトナー飛散性評価システムにより解決する。
[12]: The above problem is a toner scattering device that generates scattered toner in an air stream;
Separation provided with a plurality of separation parts for separating and classifying into a group of particles having low scatterability and a group of particles having high scatter property by introducing an air flow including scattered toner generated by the toner scatter device by dry and aerodynamic force Consisting of equipment,
This is solved by a toner scattering property evaluation system configured to evaluate the level of toner scattering property from the classified fine powder content of a predetermined size.

本発明のトナー飛散性評価方法によれば、実際のトナー飛散のモデルケースに合わせて構成したトナー飛散装置を発生源として飛散したトナーを、複数の分離部を備えた分離装置に導入し、飛散性の低い粒子群と飛散性の高い粒子群に分離、分級する方法であるため、実使用環境における気相中でトナー粒子群が実際に振る舞う挙動を反映することができ、トナーの飛散性を適切に評価することができる。この評価に基づけば、トナーの形状や該トナー材料の比重、あるいはトナーの外添剤や帯電特性等を総合的に加味することができ、トナーの飛散性の高低評価から、例えば、複写機内部でのトナー飛散や画像形成における地肌汚れを予め防止したり、回避する対策を講じることができる。
本発明のトナー飛散性評価システムによれば、実際のトナー飛散のモデルケースに合わせてトナーの形状や該トナー材料の比重、あるいはトナーの外添剤や帯電特性等を総合的に加味しつつ実使用環境である気相中でのトナー粒子群の実際の振る舞いを反映したトナー飛散性評価が可能である。
According to the toner scattering property evaluation method of the present invention, toner scattered from a toner scattering device configured in accordance with an actual toner scattering model case is introduced into a separation device having a plurality of separation units, and scattered. This is a method that separates and classifies the particle group into a particle group with low scattering properties and a particle group with high scattering properties, so that the behavior of the toner particle groups actually acting in the gas phase in the actual use environment can be reflected and the toner scattering property can be reflected. Can be evaluated appropriately. Based on this evaluation, it is possible to comprehensively take into account the shape of the toner, the specific gravity of the toner material, or the external additive and charging characteristics of the toner. Thus, it is possible to take measures to prevent or avoid toner scattering and background stains in image formation.
According to the toner scattering property evaluation system of the present invention, the toner shape, the specific gravity of the toner material, or the external additive and charging characteristics of the toner are comprehensively taken into consideration in accordance with an actual toner scattering model case. It is possible to evaluate the toner scattering property reflecting the actual behavior of the toner particle group in the gas phase as the use environment.

前述のように本発明におけるトナー飛散性評価方法は、トナー飛散装置により発生された飛散トナー粒子を含む気流を、乾式かつ気体力学的な力で分離装置に導入し、該分離装置に配備された複数の分離部で前記気流中のトナー粒子を、飛散性の低い粒子群と飛散性の高い粒子群に分離、分級し、該分級された所定サイズの微粉含有量を求めて、トナーの飛散性の高低を評価することを特徴とするものである。   As described above, in the toner scattering property evaluation method according to the present invention, an air flow including scattered toner particles generated by the toner scattering device is introduced into the separation device by dry and aerodynamic force, and is provided in the separation device. The toner particles in the air stream are separated and classified into a group of particles having low scattering properties and a group of particles having high scattering properties by a plurality of separation units, and the fine powder content of the classified predetermined size is obtained. It is characterized by evaluating the height of.

以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に説明する。
本発明におけるトナー飛散性評価方法の第1の実施形態は、気相中(乾式)で、気体力学的な力でトナー粒子を飛散させて分離装置に導入し、飛散性の低い粒子群と飛散性の高い粒子群に分離、分級し、所定サイズのトナーの微粉含有量を評価することである。ここで、前記気流が空気流であれば、実際の印刷環境を反映することができ、例えば、トナーの形状や材料の比重、またトナーの外添剤や帯電特性等を総合的に加味した空気力学的特性による気相中でのトナーの飛散性評価ができる。気体力学的な力による分級の具体的な方法としては、空気流と分離力を利用するものであって、分離力としては慣性力、遠心力、あるいは電界などを用いることができる。
なお、上記トナーとしては、少なくとも結着樹脂と着色剤を含むトナー母体単体からなる構成か、もしくは該トナー母体と外添剤からなる構成の何れでも構わない。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
In the first embodiment of the toner scattering property evaluation method of the present invention, the toner particles are dispersed in the gas phase (dry type) by aerodynamic force and introduced into the separation device. It is to separate and classify into highly functional particle groups, and to evaluate the fine powder content of toner of a predetermined size. Here, if the air flow is an air flow, the actual printing environment can be reflected. For example, air that comprehensively takes into account the shape of the toner, the specific gravity of the material, the external additive and charging characteristics of the toner, and the like. The scattering property of the toner in the gas phase can be evaluated based on the mechanical characteristics. As a specific method of classification by aerodynamic force, an air flow and a separation force are used. As the separation force, an inertial force, a centrifugal force, an electric field, or the like can be used.
The toner may be composed of a toner base alone containing at least a binder resin and a colorant, or a structure composed of the toner base and an external additive.

本発明におけるトナー飛散性評価方法の第2の実施形態は、分離装置を用いて慣性衝突方式により、トナー粒子を飛散性の低い粒子群と飛散性の高い粒子群に分離、分級するものである。すなわち、分離装置に予め配備された複数の分離部で前記気流中のトナー粒子を、乾式で分級し、該分級された所定サイズの微粉含有量を求めてトナーの飛散性の高低を評価する。
例えば、図1の概略図に、慣性衝突方式によりトナー粒子を分離、分級する分離装置の要部断面を模式的に示す。図1の要部断面図に示されるノズルと衝突板を組み合わせた構成の分離部を複数設け、各分離部でトナー粒子のサイズに応じて順次飛散性の低い粒子群と飛散性の高い粒子群を捕集することにより、飛散トナー粒子が確実に分離、分級され、微粉含有量が好適に測定できる。
図1に示すように、図示しないトナー飛散装置により発生された飛散トナー粒子を含む気流(ここではポンプ等で吸引する空気)は、ノズル1から垂直方向に噴出し、この噴出した流体は 急激に方向転換するが、それまで流体流線に乗っていたトナー粒子のうち、慣性の大きな粒子は流線に乗り切れず、そのまま垂直方向に移動して衝突板2に衝突して衝突板に付着・捕集されてしまう。一方、慣性の小さい粒子は衝突を免れて気流と共に次の図示しない同様の機構の分離部に順次排出される。これは、一種の分級機構であり、ノズルからの気流噴出流速が大きいほど、ノズル径dが小さいほど、そしてノズル先端から衝突板までの距離L(3)が短いほど、より小さな粒子まで衝突板に捕集されることになり、分級径が小さくなる。
In the second embodiment of the toner scattering property evaluation method of the present invention, toner particles are separated and classified into a particle group having a low scattering property and a particle group having a high scattering property by an inertial collision method using a separation device. . That is, the toner particles in the air stream are classified in a dry manner by a plurality of separation units provided in advance in the separation device, and the classified fine powder content is determined to evaluate the level of toner scattering.
For example, the schematic diagram of FIG. 1 schematically shows a cross section of a main part of a separation device that separates and classifies toner particles by an inertial collision method. A plurality of separation units having a configuration in which the nozzle and the collision plate shown in the cross-sectional view of the main part of FIG. 1 are combined are provided, and in each separation unit, a particle group having a low scattering property and a particle group having a high scattering property are sequentially provided according to the size of toner particles By collecting the toner particles, the scattered toner particles are reliably separated and classified, and the fine powder content can be suitably measured.
As shown in FIG. 1, an air flow (in this case, air sucked by a pump or the like) containing scattered toner particles generated by a toner scattering device (not shown) is ejected from the nozzle 1 in the vertical direction, and the ejected fluid is abruptly Although the direction is changed, among the toner particles that have been on the fluid streamline until now, the particles with large inertia cannot move on the streamline, move in the vertical direction as they are, collide with the collision plate 2 and adhere to the collision plate. Will be collected. On the other hand, the particles with small inertia escape the collision and are sequentially discharged together with the air current to a separation unit of a similar mechanism (not shown). This is a kind of classification mechanism. The larger the airflow jet velocity from the nozzle, the smaller the nozzle diameter d, and the shorter the distance L (3) from the nozzle tip to the collision plate, the smaller the collision plate. Will be collected, and the classification diameter will be small.

ここで、慣性衝突法による測定について、説明する。衝突板2の前で曲がる気流の流線半径をRとすると、質量m、速度vの粒子の慣性力Fは次式:
F=mv2/R
で表される。層流においては、ストークス式から、
F=3πDηUt
である。ここでUtは接線速度、ηは空気の粘度、Dは粒子径である。
Here, the measurement by the inertial collision method will be described. If the streamline radius of the airflow bending in front of the impingement plate 2 is R, the inertial force F of the particle of mass m and velocity v is:
F = mv 2 / R
It is represented by In laminar flow, from the Stokes equation,
F = 3πDηU t
It is. Here, U t is the tangential velocity, η is the viscosity of air, and D is the particle diameter.

空気流が速度UでπR/2の流線を流れるのに要する時間tで粒子が移動する距離Lは、粒子の浮力を無視すれば、
L=Utt=πρD2U/36η
である。
すなわち、Lが流れの半分の幅であれば、有効に分離できる空気力学径に基づく最小粒子径は次式で求まる。
min=√(36Lη/πρU)
The distance L over which the particles move in the time t required for the air flow to flow through the streamline of πR / 2 at the velocity U is, if the buoyancy of the particles is ignored
L = U t t = πρD 2 U / 36η
It is.
That is, if L is half the width of the flow, the minimum particle diameter based on the aerodynamic diameter that can be effectively separated is obtained by the following equation.
D min = √ (36 Lη / πρU)

上記のような原理に基づいて粒子を分離する分離装置(以下、「測定器」あるいは「測定装置」もしくは「計測手段」と称することがある。)、としては、例えば、カスケードインパクタ、特にアンダーセンサンプラと呼ばれるものや、ツインインピンジャーと呼ばれるものが好ましく、とくにアンダーセンサンプラ−が好ましい。   Examples of the separation device that separates particles based on the principle as described above (hereinafter sometimes referred to as “measuring device” or “measuring device” or “measuring means”) include, for example, a cascade impactor, particularly an under-sensing sampler. And so-called twin impinger are preferable, and an under-sensor sampler is particularly preferable.

ここで、本発明の実施に好適な慣性衝突式でトナー粒子を分級する分離装置(測定器)について、更に具体的な事例を示す。
図2の概略図に、慣性衝突方式によりトナー粒子を分離、分級する分離装置として好適な、一般的にツインインピンジャーと呼ばれる計測装置の構成を示す。このような構成のツインインピンジャーは、Apparatus A(EP Chapter 2.9.18)として吸入製剤の粒子の空気力学径に相関すると認証されている装置である。
図2に示すツインインピンジャー41は、概略的に、マウスピースアダプター(図示しないトナー飛散装置との接続部)42、スロート43、ネック44、上部衝突チャンバー45、カップリングチューブ46、吸入口47、下部ジェット捕集部48、下部衝突チャンバー49、およびポンプ(図示せず)からなる。ツインインピンジャー41では、図示しないポンプにより吸入口47から吸引される。そして、別途定めるトナーの飛散モデルケースに合わせて構成した構築モデル(実際のトナー飛散のモデルケースに合わせて構成したトナー飛散装置)を発生源として飛散したトナー粒子粉塵を、マウスピースアダプター42から吸引する。
Here, a more specific example of a separation device (measuring instrument) for classifying toner particles by an inertial collision method suitable for the implementation of the present invention will be described.
The schematic diagram of FIG. 2 shows a configuration of a measuring device generally called a twin impinger that is suitable as a separating device for separating and classifying toner particles by the inertial collision method. A twin impinger with such a configuration is a device that has been certified as Apparatus A (EP Chapter 2.9.18) to correlate with the aerodynamic diameter of the particles of the inhalation formulation.
A twin impinger 41 shown in FIG. 2 schematically includes a mouthpiece adapter (connection portion with a toner scattering device not shown) 42, a throat 43, a neck 44, an upper collision chamber 45, a coupling tube 46, an inlet 47, It consists of a lower jet collecting part 48, a lower collision chamber 49, and a pump (not shown). The twin impinger 41 is sucked from the suction port 47 by a pump (not shown). Then, the toner particle dust scattered from the mouthpiece adapter 42 is sucked from a construction model (toner scattering device configured according to the actual toner scattering model case) configured according to a toner scattering model case determined separately. To do.

具体的には、飛散トナーの発生源であるトナーの飛散モデル装置(トナー飛散装置)をツインピージャーに接続して吸引することで、ステージ1、ステージ2に到達したトナーの総量を、それぞれα、β、γ=α+βとすると、まずβがより小さなトナーが最も飛散し難く、さらにはαが小さなトナーがさらに飛散し難い。また、さらにγが小さなトナーはより一層飛散し難い。   Specifically, by connecting a toner scattering model device (toner scattering device), which is a generation source of scattered toner, to a twin-pinger and sucking, the total amount of toner reaching stage 1 and stage 2 is expressed as α. .Beta. And .gamma. =. Alpha. +. Beta., The toner having the smaller .beta. Is most difficult to scatter, and the toner having the smaller .alpha. Is more difficult to scatter. In addition, toner with smaller γ is more difficult to be scattered.

本事例においては、吸入口47からの吸入流速を60L/minとするのがよい。吸入口47からツインインピンジャー41内の気体を吸入することにより、マウスピースアダプター42、スロート43、ネック44、上部衝突チャンバー45、カップリングチューブ46、吸入口47、下部ジェット捕集部48、下部衝突チャンバー49の順にトナー粒子が気流に乗って移動する。ステージ2の領域に沈着した粒子は、飛散性の高い粒子群であると判断する。すなわち、ステージ2に到達する粒子の重量比率が少ないトナーは飛散性が低く、複写機内部でのトナー飛散や地肌汚れを起こしにくいトナーであると判断する。   In this case, the suction flow rate from the suction port 47 is preferably 60 L / min. By sucking the gas in the twin impinger 41 from the suction port 47, the mouthpiece adapter 42, the throat 43, the neck 44, the upper collision chamber 45, the coupling tube 46, the suction port 47, the lower jet collection part 48, the lower part The toner particles move on the airflow in the order of the collision chamber 49. The particles deposited in the stage 2 region are determined to be a highly scattering particle group. That is, the toner having a small weight ratio of the particles reaching the stage 2 has a low scattering property, and is determined to be a toner that hardly causes the toner scattering and the background contamination inside the copying machine.

第3の実施形態は、トナーとキャリアを混合した二成分現像剤のトナー飛散性を測定することである。トナーとキャリアの混合の手段は、従来開示されている混合方法でよく、さらにはそれらのトナーが実際に製品化される際の混合方法に従ってよい。すなわち、トナー飛散装置に収容され飛散されるトナーが二成分現像剤からのものとする飛散モデル構成により、トナーとキャリアとのインタラクションを加味した実際の振る舞いを反映した飛散性の評価が行える。
トナーと混合されるキャリアとしては、特に制約のない限り、製品とされる際に使用されるキャリアを用いるのが好ましい。しかし、一成分現像剤を測定する場合には、別途キャリアを選定してよい。
The third embodiment is to measure the toner scattering property of a two-component developer in which toner and carrier are mixed. The mixing means of the toner and the carrier may be a mixing method disclosed in the related art, or may be a mixing method used when the toner is actually commercialized. In other words, the scattering model configuration in which the toner accommodated and scattered in the toner scattering device is derived from the two-component developer makes it possible to evaluate the scattering property reflecting the actual behavior considering the interaction between the toner and the carrier.
As the carrier to be mixed with the toner, it is preferable to use a carrier used when making a product unless there is a particular limitation. However, when measuring a one-component developer, a carrier may be selected separately.

具体的には、混合の際には、トナーとキャリアを適当な混合量(トナーが2〜15質量%)となるように混合し、例えば、ターブラーミキサで180秒混合する。この時、1成分現像剤用トナーの場合にはいわゆる標準的なキャリアとしてTEFV(パウダーテック社製)や、日本画像学会が提供している標準キャリアなどを用いることができる。   Specifically, at the time of mixing, the toner and the carrier are mixed so as to have an appropriate mixing amount (the toner is 2 to 15% by mass), and are mixed, for example, for 180 seconds with a tumbler mixer. At this time, in the case of toner for one-component developer, TEFV (manufactured by Powder Tech Co., Ltd.) or a standard carrier provided by the Imaging Society of Japan can be used as a so-called standard carrier.

トナーとキャリアの混合時間は測定の目的に応じて任意でよく、例えば、トナーとキャリアの混合直後の状態を観察したい場合には15秒〜5分が好ましく、より好ましくは15秒〜1分である。トナーとキャリアが十分に混合された状態を観察したい場合には、5分から30分が好ましい。劣化したトナーの状態を観察したい場合にはそれ以上の時間混合してもよい。   The mixing time of the toner and the carrier may be arbitrary depending on the purpose of the measurement. For example, when it is desired to observe the state immediately after the mixing of the toner and the carrier, it is preferably 15 seconds to 5 minutes, more preferably 15 seconds to 1 minute. is there. When it is desired to observe a state where the toner and the carrier are sufficiently mixed, 5 minutes to 30 minutes is preferable. When it is desired to observe the state of the deteriorated toner, mixing may be performed for a longer time.

図3の模式図に、トナー飛散装置に収容された二成分現像剤中のトナーを吸引により分離装置に導入する例を示す。
上記トナーとキャリアとの混合粉体を、メッシュ構造を有する導電性スクリーン(メッシュ部)31を1対装着した金属製の容器からなるトナー飛散装置30に入れ、片側から吹き付けて(ブローして)、図示しない分離装置(測定手段)に吸引するか、もしくは金属製容器を測定器に設置して吸引する。
なお、導電性スクリーン(メッシュ部)31は、キャリアは通過せず、トナーが通過する程度のメッシュサイズ(たとえば635メッシュ)のメッシュ構造を有する。
The schematic diagram of FIG. 3 shows an example in which the toner in the two-component developer contained in the toner scattering device is introduced into the separation device by suction.
The mixed powder of the toner and the carrier is put into a toner scattering device 30 formed of a metal container having a pair of conductive screens (mesh portions) 31 having a mesh structure, and sprayed (blow) from one side. Then, the sample is sucked into a separation device (measuring means) (not shown), or a metal container is placed in a measuring device and sucked.
The conductive screen (mesh portion) 31 has a mesh structure with a mesh size (for example, 635 mesh) that does not allow the carrier to pass but allows the toner to pass.

以下、図3を説明する。図3において、メッシュ部31の開口径はトナーの径よりも大きく、キァリアの径よりも小さくなっている。そして、この容器の中にトナーとキャリアの混合物(現像剤)32を収容しておきメッシュ部を外部から吸引したり、あるいは図4の模式図に示すように、トナー飛散装置に収容された二成分現像剤中のトナーをエアノズルによりブローして分離装置に導入すのがより好ましい。図4において、メッシュ構造を有する導電性スクリーン(メッシュ部)21全体を走査するようにエアノズル23で気体(主に空気)を吹き付け(ブロー)ることにより、トナーとキャリアの混合物(現像剤)22を撹拌しつつ物理的に分離する。これにより、メッシュ部21の開口よりも小さい分離されたトナーのみが、メッシュの開口を通過して外部へと吹き飛ばされ、分離装置(測定手段)へ導かれる。この際にトナーは帯電したまま吹き飛ばされるため、複写機やプリンタで使用される状態により近い状態にあるトナーの飛散性をモデルケースとした評価ができる。図5の模式図に、図4の二成分現像剤を構成するトナーとキャリアの飛散状態を拡大して示す。図5において、符号24はキャリア、25はトナーを示す。   Hereinafter, FIG. 3 will be described. In FIG. 3, the opening diameter of the mesh portion 31 is larger than the diameter of the toner and smaller than the diameter of the carrier. Then, a toner / carrier mixture (developer) 32 is accommodated in the container and the mesh portion is sucked from the outside, or as shown in the schematic view of FIG. More preferably, the toner in the component developer is blown by an air nozzle and introduced into the separation device. In FIG. 4, a mixture of toner and carrier (developer) 22 is obtained by blowing (blowing) gas (mainly air) with an air nozzle 23 so as to scan the entire conductive screen (mesh portion) 21 having a mesh structure. Are physically separated with stirring. Thereby, only the separated toner smaller than the opening of the mesh portion 21 passes through the opening of the mesh and is blown off to the outside, and is guided to the separating device (measuring means). At this time, since the toner is blown off while being charged, it is possible to evaluate the scattering property of the toner in a state closer to that used in a copying machine or a printer as a model case. The schematic diagram of FIG. 5 shows an enlarged view of the scattering state of the toner and the carrier constituting the two-component developer of FIG. In FIG. 5, reference numeral 24 denotes a carrier, and 25 denotes toner.

第4の実施形態は、トナー飛散装置がトナーの撹拌手段を備え、これによりトナーを攪拌させながら測定するものであり、攪拌による飛散性を評価することができる。この攪拌は、複写機内部の攪拌機構や、生産工程における攪拌をモデルにするなど、従来からの方法に従ってよい。これらの構成を図6、図7の模式図に示す。
図6は撹拌羽64により飛散トナーを気流中に発生するトナー飛散装置の構成例を示す概略図であり、図7は撹拌羽64F付き撹拌ロール64Rにより飛散トナーを気流中に発生するトナー飛散装置の構成例を示す概略図である。
In the fourth embodiment, the toner scattering device includes a toner agitation unit, and the measurement is performed while the toner is agitated. Thus, the agitation property due to agitation can be evaluated. This agitation may be according to a conventional method such as a model of agitation mechanism inside the copying machine or agitation in the production process. These configurations are shown in the schematic diagrams of FIGS.
FIG. 6 is a schematic diagram showing a configuration example of a toner scattering device that generates scattered toner in the airflow by the stirring blade 64, and FIG. 7 is a toner scattering device that generates scattered toner in the airflow by the stirring roller 64R with the stirring blade 64F. It is the schematic which shows the example of a structure.

撹拌羽64(図6)、撹拌羽64F付き撹拌ロール64R(図7)により、それぞれトナーもしくはトナーとキャリアの混合物(現像剤)66を撹拌しつつ物理的に飛散させる。
すなわち、分離装置の容器の中に、トナーもしくはトナーとキャリアの混合物(現像剤)を収容しておき、外部から空気を流通しながらトナーを物理的に飛散させる。攪拌により飛散されたトナーは、空気流65により搬送され、分離装置(計測手段)へ導かれる。特に、複写機やプリンタ内部で使用されている攪拌ロールや攪拌羽を用いた構成とすれば複写機やプリンタから飛散したトナーの飛散性をモデルとした評価ができる。
The agitation blade 64 (FIG. 6) and the agitation roll 64R with the agitation blade 64F (FIG. 7) respectively physically disperse the toner or the toner-carrier mixture (developer) 66 while stirring.
That is, toner or a mixture of toner and carrier (developer) is stored in a container of the separation device, and the toner is physically scattered while air is circulated from the outside. The toner scattered by the agitation is conveyed by the air flow 65 and guided to the separation device (measurement means). In particular, if a configuration using a stirring roll or a stirring blade used in a copying machine or printer is used, the evaluation can be made based on the scattering characteristics of toner scattered from the copying machine or printer.

第5の実施形態は、トナー飛散装置が粒子の流動化手段を備え、これによりトナー粒子を流動化させながら飛散させて、分離装置(計測手段)に導入しトナー飛散性を測定するものであり、複写機やプリンタ内部におけるトナーをトナー容器から別のトナー容器へ輸送・搬送する際のトナー飛散性が評価できる。
例えば、トナー飛散装置のトナー粉体収容容器の底部に、トナー粒子(トナー粉体)を保持しつつ空気を流通することができる部材、例えば、金属製焼結フィルタあるいはパンチングプレート等を設置しておき、概トナー粉体収容容器に、低部から空気を流通させることでトナー粉体の流動化が可能である。
空気を流通させる方向(空気流の向き)は、トナー粉体収容容器中の粉体層に対して鉛直方向の上向きのベクトルを有することが好ましい。トナー粉体を流動化する際の気流流速の鉛直方向で上向きのベクトルの大きさは、0.05〜1.0m/sが好ましく、より好ましくは0.1〜0.7m/s、さらに好ましくは0.2〜0.6m/sである。
なお、トナー粉体収容容器の底部には、空気を流通することができ、且つ空気流出に方向性を持たせることができる部材が設置される。このような部材としては、限定されるものではないが例えば、図14(a)の模式図に示すように、開口形状が斜め向きでスリット状の開口5を形成した流通部材6とすると、空気流7は方向性をもって流通部材6を通過し、更に図14(b)の上面図に示すような旋回型の流通部材6とすると、流通部材6において空気が旋回して流通することができる。
すなわち、前記トナー粉体収容容器中の粉体層に対して鉛直方向の上向きのベクトルを有する空気を流通させるとは、上記流通部材を通過した後の空気流について述べている。
In the fifth embodiment, the toner scattering device is provided with a particle fluidizing means, whereby the toner particles are dispersed while being fluidized, and introduced into a separating device (measuring means) to measure the toner scattering property. It is possible to evaluate the toner scattering property when the toner in the copying machine or printer is transported or transported from the toner container to another toner container.
For example, a member that can circulate air while holding toner particles (toner powder), such as a metal sintered filter or a punching plate, is installed at the bottom of the toner powder container of the toner scattering device. In addition, the toner powder can be fluidized by circulating air from the lower part to the toner powder container.
The direction in which air is circulated (the direction of the air flow) preferably has an upward vector in the vertical direction with respect to the powder layer in the toner powder container. The magnitude of the upward vector in the vertical direction of the airflow velocity when fluidizing the toner powder is preferably 0.05 to 1.0 m / s, more preferably 0.1 to 0.7 m / s, and still more preferably. Is 0.2 to 0.6 m / s.
Note that a member that can circulate air and has directionality to the outflow of air is installed at the bottom of the toner powder container. Such a member is not limited, but for example, as shown in the schematic diagram of FIG. 14A, if the flow member 6 is formed with a slit-like opening 5 with an opening shape inclined, When the flow 7 passes through the flow member 6 with directionality and is a swirl type flow member 6 as shown in the top view of FIG. 14B, air can swirl and flow in the flow member 6.
That is, to circulate air having an upward vector in the vertical direction with respect to the powder layer in the toner powder container describes the air flow after passing through the flow member.

具体的な方法を図8の概略図に示す。図8は、流動化手段によりトナー母体を含む粒子群を流動化させて飛散トナーを気流中に発生するトナー飛散装置の構成例を示す。
図8に示す装置は、トナー飛散装置70のトナー粉体収容容器71の中にトナー粉体72を収容し、通気可能なメッシュ部材73等を経由して外部から空気を吸引してトナーを飛散させ、分離装置(計測手段)へ導くための一構成例を示すものである。メッシュ部材等の部位はトナー粉体が下部へ漏れない素材を使用する。具体的には通気可能な布やフェルト、焼結フィルタなどが好ましい。
A specific method is shown in the schematic diagram of FIG. FIG. 8 shows a configuration example of a toner scattering device that generates a scattered toner in an air flow by fluidizing a particle group including a toner base by a fluidizing unit.
The apparatus shown in FIG. 8 accommodates toner powder 72 in a toner powder container 71 of a toner scattering apparatus 70, and air is sucked from outside through a mesh member 73 that can be vented to scatter toner. The example of a structure for making it guide to a separation apparatus (measurement means) is shown. A material such as a mesh member that does not leak toner powder downward is used. Specifically, a breathable cloth, felt, sintered filter or the like is preferable.

第6の実施形態は、トナー飛散装置が磁気発生手段を備え、この磁気発生手段の磁力でキャリアを保持しつつ、保持されたキャリアと共に存在するトナーを空気流で吹き付けてトナーを飛散させ、分離装置(計測手段)に導入してトナー飛散性を評価するものである。
これによりトナーとキャリアの静電的な力を含めた付着力の影響を加味したトナーの飛散性を評価でき、複写機やプリンタ内部で帯電した状態により近い帯電状態で飛散したトナーの飛散性が評価できる。つまり、キャリアを磁力で保持しつつ、キャリアと共に存在するトナーを空気流でブローしながらトナーを飛散させることで、ブローした際のキャリアの飛散を抑制した状態でトナー粒子自体の飛散性を評価できる。
図9の概略図に、キャリアと共に存在するトナーを空気流で吹き付けて飛散トナーを気流中に発生するトナー飛散装置の構成例を示す。
例えば、内部に磁石を有する磁気ロール93上に磁気ブラシを形成し、その磁気ブラシに、ノズル状のデバイス、すなわち空気供給手段95から吹き出したブロー空気流96を衝突させ、トナーを分離・飛散させ、分離装置(計測手段)にトナーを含む空気流を吸引する。
In the sixth embodiment, the toner scattering device includes a magnetism generating unit, and while holding the carrier by the magnetic force of the magnetism generating unit, the toner existing with the held carrier is sprayed by an air flow to scatter the toner and separate it. It is introduced into an apparatus (measuring means) to evaluate toner scattering properties.
This makes it possible to evaluate the scattering performance of the toner in consideration of the influence of the adhesive force including the electrostatic force between the toner and the carrier, and the scattering performance of the toner scattered in a charged state closer to the charged state inside the copying machine or printer. Can be evaluated. In other words, by holding the carrier with a magnetic force and blowing the toner while blowing the toner present together with the carrier with an air flow, the scattering property of the toner particles can be evaluated in a state in which the carrier is prevented from being scattered when blown. .
The schematic diagram of FIG. 9 shows a configuration example of a toner scattering device that generates toner scattered in an air flow by blowing toner existing with a carrier by an air flow.
For example, a magnetic brush is formed on a magnetic roll 93 having a magnet inside, and a blown air flow 96 blown from a nozzle-like device, that is, an air supply means 95 is collided with the magnetic brush to separate and scatter toner. Then, an air flow containing toner is sucked into the separation device (measurement means).

さらに図9を説明すると、トナーとキャリアの混合物を収容する混合容器91内に、攪拌ロール92が必要に応じて1個以上備えられている。この混合容器内から、磁気ロール93により、キャリア粒子と、キャリア粒子に付着したトナーが汲み上げられ、必要に応じて設置されたドクターブレードなどの規制手段94により付着量を調整された後、空気供給手段95からの空気流によりブローされ、エアノズル97から噴出したブロー空気流96によりキャリアから分離されたトナー粒子は、分離装置(計測手段)へ導かれる。
図10は、図9において磁気ロール上に形成される磁気ブラシの様子を模式的に示す概略図である。また図11は、図10においてトナーとキャリアからなる二成分現像剤の場合を例として模式的に示した拡大図である。
Referring further to FIG. 9, one or more stirring rolls 92 are provided in a mixing container 91 for storing a mixture of toner and carrier as required. Carrier particles and toner adhering to the carrier particles are pumped up from the inside of the mixing container by the magnetic roll 93, and the adhering amount is adjusted by a regulating means 94 such as a doctor blade installed as necessary, and then air is supplied. The toner particles blown by the air flow from the means 95 and separated from the carrier by the blow air flow 96 ejected from the air nozzle 97 are guided to a separation device (measurement means).
FIG. 10 is a schematic view schematically showing the state of the magnetic brush formed on the magnetic roll in FIG. FIG. 11 is an enlarged view schematically showing, as an example, the case of the two-component developer composed of toner and carrier in FIG.

第7の実施形態は、飛散トナー粒子を分離、分級する気流が調湿されるものであり、例えば、トナーの粒子径を乾式の慣性衝突法で測定する際にその気流を調湿し、トナーの特定環境における飛散性を再現するものに関する。気流を調湿することで、湿度に対するトナーの飛散性を評価することができる。
調湿条件としては、温度も調整されるのがよく、該温度は0〜45℃が好ましく、より好ましくは5〜40℃、さらに好ましくは8℃〜35℃がよい。
湿度の範囲は、10〜100RH%が好ましく、より好ましくは13〜98RH%、さらに好ましくは15〜93RH%である。また、各々の測定もしくは評価結果を比較するためには、各々の測定において湿度を同一の条件とするのがよい。また、気流のみでなく、トナーの保存環境から吸引部、トナー飛散装置、分離部を含む雰囲気の湿度調整がなされていることが望ましい。
In the seventh embodiment, the airflow for separating and classifying the scattered toner particles is conditioned, and for example, the airflow is conditioned when the particle diameter of the toner is measured by a dry inertial collision method. It relates to the thing which reproduces the scattering property in the specific environment. By adjusting the airflow, the scattering property of the toner with respect to the humidity can be evaluated.
As humidity control conditions, the temperature may be adjusted, and the temperature is preferably 0 to 45 ° C, more preferably 5 to 40 ° C, and still more preferably 8 ° C to 35 ° C.
The humidity range is preferably 10 to 100 RH%, more preferably 13 to 98 RH%, and still more preferably 15 to 93 RH%. Moreover, in order to compare each measurement or evaluation result, it is good to make humidity into the same conditions in each measurement. Further, it is desirable that the humidity of the atmosphere including the suction unit, the toner scattering device, and the separation unit is adjusted not only from the air flow but also from the toner storage environment.

第8の実施形態は、分離装置が、吸引手段により飛散トナー粒子を含む吸引気流をノズルから導入し、噴出気流を衝突版に衝突させて飛散トナー粒子を捕集するように構成されたインパクタユニットを複数備えたカスケードインパクタによるものである。すなわち、カスケードインパクタとは、決まった大きさの孔を持つ板から通り抜けた気流が作る流線を利用して必要とする粒径粒子を分級・捕集するユニットを多段に組み合わせた装置であり、気流の上流に位置するユニットから下流に位置するユニットにかけて、空気力学径の大きな粒子から順次捕集される装置である。これにより、空気力学的な力で飛散トナー粒子を飛散性の高低に応じて分離、分級し、トナー粒径分布の測定を一度に行うことができる。   In the eighth embodiment, an impactor unit is configured such that a separation device introduces a suction airflow containing scattered toner particles from a nozzle by a suction means, and collides the ejected airflow with a collision plate to collect the scattered toner particles. This is due to the cascade impactor provided with a plurality of. In other words, a cascade impactor is a device that combines multiple stages of units that classify and collect the required particle size particles using streamlines created by airflow passing through a plate having a hole of a fixed size. It is an apparatus that sequentially collects particles having a large aerodynamic diameter from a unit located upstream of an air flow to a unit located downstream. As a result, the scattered toner particles can be separated and classified according to the level of scattering properties by aerodynamic force, and the toner particle size distribution can be measured at once.

カスケードインパクタの形式としては、特にアンダーセンサンプラと呼ばれる形式のものが好ましく、例えば、東京ダイレック社製のModel AN-200、柴田科学(株)製ローボリウムエアサンプラー AN-200型アンダーセンタイプ、等が好適である。 ここで、カスケードインパクタおよびアンダーセンサンプラの原理についてさらに説明する。   As the type of the cascade impactor, a type called an under sensor sampler is particularly preferable. For example, Model AN-200 manufactured by Tokyo Direc Co., Ltd., low volume air sampler AN-200 type Andsen type manufactured by Shibata Kagaku Co., Ltd., etc. It is. Here, the principle of the cascade impactor and the under sensor sampler will be further described.

前記図1で示した、上段インパクタのユニットのようにノズルから垂直方向に噴出した流体(ここではポンプ吸引する大気)は 急激に方向転換するが、それまで流体流線に乗っていた粒子のうち、慣性の大きな粒子は、流線に乗り切れず、そのまま垂直方向に移動し、衝突板に衝突して付着・捕集されてしまう。慣性の小さい粒子は衝突を免れて気流と共に次の段へ行く。つまり、カスケードインパクタは、一段一段のインパクタのユニットがそれぞれ一つの流体分級機になっている。個々のインパクタでは、ノズルからの気流噴出流速が大きいほど、ノズル径d(図1)が小さいほど、そしてノズル先端から衝突板までの距離L(図1)が短いほど、より小さな粒子まで衝突板に捕集されることになり、分級径が小さくなる。カスケードインパクタは、下流に行くほど分級径が小さくなるような順序にインパクタのユニットを並べることで、吸引する気流中に含まれている微粒子もしくはその凝集粒子を空気力学径毎に分級して捕集することができる。   The fluid ejected in the vertical direction from the nozzle (here, the air sucked by the pump) as in the upper impactor unit shown in FIG. 1 suddenly changes direction, but of the particles that have been on the fluid streamline until then. The particles with large inertia do not survive the streamline, move in the vertical direction as they are, collide with the collision plate, and are attached and collected. Particles with low inertia escape the collision and go to the next stage with the air current. That is, in the cascade impactor, each stage of the impactor unit is one fluid classifier. In each impactor, the larger the airflow jet velocity from the nozzle, the smaller the nozzle diameter d (FIG. 1), and the shorter the distance L (FIG. 1) from the nozzle tip to the collision plate, the smaller the collision plate. Will be collected, and the classification diameter will be small. Cascade impactors classify and collect fine particles or aggregated particles contained in the airflow to be sucked into each aerodynamic diameter by arranging the impactor units in an order that the classification diameter decreases toward the downstream. can do.

多段式カスケードインパクタはさまざまな形式があるが、Andersen によって考案された 8 段の多段式カスケードインパクタは、一般にアンダーセンサンプラ(Andersen Sampler) と呼ばれ、28.3L/minの一定流量を想定した設計になっており、各段のノズル径と流速の関係は 下記表1に示す様になっている。   There are various types of multistage cascade impactors, but the 8-stage multistage cascade impactor devised by Andersen is generally called the Andersen Sampler, and is designed for a constant flow rate of 28.3 L / min. The relationship between the nozzle diameter and the flow velocity at each stage is as shown in Table 1 below.

Figure 2009025191
Figure 2009025191

アンダーセンサンプラのステージは、2ステージ以上であることが好ましく、より好ましくは4ステージ以上、さらに好ましくは8ステージ以下が好ましい。9ステージ以上とすると分布はより正確に計測できるが測定が煩雑になり、飛散性評価に対して有意な効果が得られない。
アンダーセンサンプラの各ステージは、例えば、下記表2のように設定する。
The number of stages of the under sensor sampler is preferably 2 stages or more, more preferably 4 stages or more, and still more preferably 8 stages or less. If the number of stages is nine or more, the distribution can be measured more accurately, but the measurement becomes complicated and a significant effect cannot be obtained for the scattering evaluation.
Each stage of the under sensor sampler is set as shown in Table 2 below, for example.

Figure 2009025191
Figure 2009025191

第9の実施形態は、アンダーセンサンプラの好ましい分離装置(測定器)のスケールにおける吸引空気流量に関するものである。すなわち、吸引空気流量を28.3L/minとしたアンダーセンサンプラを用いることにより、環境粉塵の評価等に用いられているアンダーセンサンプラの標準品を用いることができるので、互換性の観点から好ましく、これにより実機における気相中でのトナー粒子群の実際の振る舞いを反映したトナー飛散性評価が可能である。   The ninth embodiment relates to a suction air flow rate in a scale of a preferable separation device (measuring instrument) of the under-sensor sampler. That is, by using an under sensor sampler with a suction air flow rate of 28.3 L / min, a standard product of an under sensor sampler used for environmental dust evaluation and the like can be used, which is preferable from the viewpoint of compatibility. Thus, it is possible to evaluate the toner scattering property reflecting the actual behavior of the toner particle group in the gas phase in the actual machine.

ここで、本発明の実施に好適なアンダーセンサンプラについて図12を用いて説明する。図12はインパクタユニットによりトナー粒子群を捕集するようにされたカスケードインパクタの構成を示す概略図である。
アンダーセンサンプラ81は、慣性衝突法による捕集機が、対象となる空気力学径毎に多段で組み合わされた装置である。
Here, an under sensor sampler suitable for implementing the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a schematic view showing a configuration of a cascade impactor configured to collect a group of toner particles by an impactor unit.
The under sensor sampler 81 is a device in which collectors by the inertial collision method are combined in multiple stages for each target aerodynamic diameter.

アンダーセンサンプラ81は、概略的に、吸入デバイス(トナーの飛散モデル装置及び接続部)82、管部83、接続部(throat)84、本体85、吸入口86、及びポンプ(図示せず)からなる。本体85内部には、大きさの異なる孔を備えてなる8つのフィルタ87a〜hが備えられている。アンダーセンサンプラ81では、図示しないポンプにより吸入口86から吸引される。本例においては、吸入口86からの吸入流速を28.3(L/min)前後とすることが好ましい。管部83は、図中では湾曲しているが、測定対象の取り付け方法に応じて適切な流路であればよい。   The under sensor sampler 81 generally includes an inhalation device (toner scattering model device and connection portion) 82, a pipe portion 83, a connection portion (throat) 84, a main body 85, an intake port 86, and a pump (not shown). . In the main body 85, eight filters 87a to 87h having holes of different sizes are provided. The under sensor sampler 81 is sucked from the suction port 86 by a pump (not shown). In this example, the suction flow rate from the suction port 86 is preferably about 28.3 (L / min). Although the pipe part 83 is curved in the drawing, it may be an appropriate flow path depending on a method for attaching a measurement target.

吸入口86から本体85内部の気体を吸入することにより、吸入デバイス82、管83、接続部84、本体85、の順にトナー粒子が気流に乗って移動する。本体85内部のフィルタ87a〜hは、87aから87hに行くに従って順に孔が小さくなっており、フィルタ87a〜hにより8つのステージ0〜7に分けられている。   By sucking the gas inside the main body 85 from the suction port 86, the toner particles move on the airflow in the order of the suction device 82, the pipe 83, the connection portion 84, and the main body 85. The filters 87a to 87h inside the main body 85 have holes that become smaller in order from 87a to 87h, and are divided into eight stages 0 to 7 by the filters 87a to 87h.

トナー粒子がステージ0〜7のうちのどのステージまで到達したかによって、トナー粒子の空気力学径分布を評価することができる。具体的には、前記表2のように評価される。各ステージ0〜7に分けられたトナー粒子は、各フィルタ87a〜g毎に備えられたプレートにて回収される。   The aerodynamic diameter distribution of the toner particles can be evaluated according to which of the stages 0 to 7 the toner particles have reached. Specifically, it is evaluated as shown in Table 2 above. The toner particles divided into the stages 0 to 7 are collected by a plate provided for each of the filters 87a to 87g.

ここで、トナーの飛散性の評価方法について述べる。基本的には、空気力学径の小さい粒子がより多い場合に、飛散性が高いと評価する。以下に具体的な飛散性の評価基準を述べるが、飛散性の評価基準は、実験方法及び目的によって変るため、必ずしも以下の例のみに限定されない。   Here, a method for evaluating the toner scattering property will be described. Basically, when there are more particles with a small aerodynamic diameter, it is evaluated that the scattering property is high. Specific scattering evaluation criteria will be described below, but the scattering evaluation criteria vary depending on the experimental method and purpose, and are not necessarily limited to the following examples.

以下、ステージ0〜2の重量をX、ステージ3以降のステージnの重量をY、Y3〜Y7の合計をYとする。
所定のトナー飛散モデルにおいて、Yの値が小さいものが飛散し難いトナーであり、より飛散し難いトナーはさらにX+Yの絶対値の小さなトナーである。またさらにY/Xが小さいほどさらに飛散し難いトナーであり、さらにY>Yn+1であるほどより一層飛散し難いトナーである。
Hereinafter, the weight of stages 0 to 2 is X, the weight of stage n after stage 3 is Y n , and the total of Y 3 to Y 7 is Y.
In a predetermined toner scattering model, a toner having a small Y value is a toner that is difficult to scatter, and a toner that is more difficult to scatter is a toner having a smaller absolute value of X + Y. Further, the toner is more difficult to scatter as Y / X is smaller, and the toner is more difficult to scatter as Y n > Y n + 1 .

また、本発明におけるトナー飛散性評価システムは、飛散したトナーを気流中に発生させるトナー飛散装置と、該トナー飛散装置により発生した飛散トナーを含む気流を乾式かつ気体力学的な力で導入し、飛散性の低い粒子群と飛散性の高い粒子群に分離、分級する複数の分離部を備えた分離装置とからなり、前記分級された所定サイズの微粉含有量からトナーの飛散性の高低を評価するように構成したことを特徴とするものである。
上記トナー飛散性評価システムにより、トナー飛散のモデルケースに合わせてトナー飛散性評価が可能であり、複写機やプリンタにおける実機での実際の振る舞いを反映したトナー飛散性を評価することができる。
Further, the toner scattering property evaluation system in the present invention introduces a toner scattering device for generating scattered toner in an air flow, and an air flow including the scattering toner generated by the toner scattering device by dry and aerodynamic force, It consists of a separation device with multiple separation parts that separate and classify particles with low scattering properties and particles with high scattering properties, and evaluate the level of toner scattering properties based on the fine powder content of the classified size. It is comprised so that it may carry out.
With the toner scattering property evaluation system, it is possible to evaluate the toner scattering property according to the model case of toner scattering, and it is possible to evaluate the toner scattering property reflecting the actual behavior of the copying machine or printer.

以下に本発明を実施例に拠って詳細に説明する。なお、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. In addition, this invention is not limited at all by these Examples.

トナー飛散性評価及び画像品質(地肌汚れ)評価を行うための観察用トナーとして、下記を準備した。
トナーA:重量平均粒径5.4μm、体積基準での4.00μm未満の比率2.62%
トナーB:重量平均粒径5.8μm、体積基準での4.00μm未満の比率2.20%
なお、上記重量平均粒径及び粒度分布は、コールターマルチサイザーII(コールター社製)測定装置により、以下のように計測した値である。
まず、1級塩化ナトリウムを用いて約1%NaCl水溶液に調製した電解水溶液120ml中に、分散剤としてポリオキシエチレンアルキルエーテルを0.1〜5ml加え、これに測定試料(トナー)を8mg加える。
トナーを懸濁した電解液は、超音波分散器で約1分間分散処理を行ない、前記測定装置により、アパーチャーとして100μmアパーチャーを用い、粒径2.00μm以上40.30μm未満の粒子を対象として測定した。すなわち、測定のチャンネルとしては、2.00〜2.52μm未満;2.52〜3.17μm未満;3.17〜4.00μm未満;4.00〜5.04μm未満;5.04〜6.35μm未満;6.35〜8.00μm未満;8.00〜10.08μm未満;10.08〜12.70μm未満;12.70〜16.00μm未満;16.00〜20.20μm未満;20.20〜25.40μm未満;25.40〜32.00μm未満;32.00〜40.30μm未満の13チャンネルを使用した。
The following were prepared as observation toners for evaluation of toner scattering properties and image quality (background stain).
Toner A: Weight average particle diameter of 5.4 μm, ratio of less than 4.00 μm on a volume basis 2.62%
Toner B: ratio of weight average particle diameter 5.8 μm, volume basis less than 4.00 μm 2.20%
In addition, the said weight average particle diameter and particle size distribution are the values measured as follows with the Coulter Multisizer II (Coulter company make) measuring apparatus.
First, 0.1 to 5 ml of polyoxyethylene alkyl ether as a dispersant is added to 120 ml of an electrolytic aqueous solution prepared to about 1% NaCl aqueous solution using primary sodium chloride, and 8 mg of a measurement sample (toner) is added thereto.
The electrolytic solution in which the toner is suspended is subjected to a dispersion process for about 1 minute with an ultrasonic disperser, and the measurement device is used to measure particles having a particle diameter of 2.00 μm or more and less than 40.30 μm using an aperture of 100 μm. did. That is, the measurement channel is 2.00 to less than 2.52 μm; 2.52 to 3.17 μm; 3.17 to 4.00 μm; 4.00 to 5.04 μm; 5.04 to 6. Less than 35 μm; less than 6.35 to less than 8.00 μm; less than 8.00 to less than 10.08 μm; less than 10.08 to less than 12.70 μm; less than 12.70 to less than 16.00 μm; less than 16.00 to less than 20.20 μm; Thirteen channels of 20-25.40 μm; 25.40-32.00 μm; 32.00-40.30 μm were used.

[トナーの飛散性の評価]
本実施例においては、図13に示すような、トナー飛散装置(分散手段)51と分離装置(慣性衝突式粒子径計測装置:アンダーセンサンプラ)52を備えた測定システムを用いた。図13に示すトナー飛散装置は、原理的に図3、図4に示したものと同様である。また、図13中の分離装置(慣性衝突式粒子径計測装置)52は、図12に示すアンダーセンサンプラ構成であり、また表1、2に示す設定条件で28.3L/minの一定流量を想定したスケールである。
また、図13には示さないが、図13のシステムは、調湿手段85を備えた環境(空間)に設置され、装置全体の温湿度を気温5〜40℃、関係湿度13〜98RH%に制御可能とされている。図13中のトナー飛散装置(分散手段)51のエアノズル53は開口径2mmのエアノズルであり、0.3MPaの圧力の空気流が供給されている。なお、メッシュ84の開口サイズは795メッシュである。
本実施例では、トナーとキャリアが混合された状態でトナー飛散装置に収容されており、キャリアは約34μmのフェライトキャリアであり、トナーA及びトナーBに共通のものを用いた。測定に際し、まずトナーとキャリアを5:100の重量比で、ターブラーミキサで5分間混合した混合サンプルを一定量計り取り、トナー飛散装置に収容した。
[Evaluation of toner scattering properties]
In this embodiment, a measurement system provided with a toner scattering device (dispersing means) 51 and a separation device (inertial collision type particle diameter measuring device: under-sensor sampler) 52 as shown in FIG. 13 was used. The toner scattering device shown in FIG. 13 is the same as that shown in FIGS. 3 and 4 in principle. 13 is an under-sensor sampler configuration shown in FIG. 12, and assumes a constant flow rate of 28.3 L / min under the setting conditions shown in Tables 1 and 2. Scale.
Although not shown in FIG. 13, the system of FIG. 13 is installed in an environment (space) provided with humidity control means 85, and the temperature and humidity of the entire apparatus is set to 5 to 40 ° C. and the relative humidity is 13 to 98 RH%. It can be controlled. The air nozzle 53 of the toner scattering device (dispersing means) 51 in FIG. 13 is an air nozzle having an opening diameter of 2 mm, and is supplied with an air flow having a pressure of 0.3 MPa. The opening size of the mesh 84 is 795 mesh.
In this embodiment, the toner and the carrier are mixed and accommodated in the toner scattering device. The carrier is a ferrite carrier of about 34 μm, and the same toner A and toner B are used. In the measurement, first, a fixed amount of a mixed sample in which the toner and the carrier were mixed at a weight ratio of 5: 100 for 5 minutes with a turbuler mixer was weighed and accommodated in a toner scattering device.

トナー飛散装置にトナーとキャリアの混合サンプルを投入した後、以下の手順で分離、分級し測定を行った。
(1)三方バルブ56をバイパス流路57に設定し、吸引手段を立ち上げる。
(2)吸引手段58の吸引流量が所定流量になるのを待つ。
(3)さらに調湿手段55を立ち上げ、周辺の温湿度が所定の値になるのを待つ。
(今回は気温10℃、関係湿度15%の低温かつ低湿な環境とする)
(4)三方バルブをトナー飛散装置51へ切り替え、即座にエアノズル53を起動する。
(5)所定時間エアノズル53でトナー飛散装置51のメッシュ部54全域を繰り返し走査しトナー粒子を飛散させる。
(6)調湿手段55、吸引手段58を停止し、分離装置(アンダーセンサンプラ)52の各ステージに捕集されたトナー粒子の質量を計量する。
(7)トナーの仕込み量(混合サンプルの5/100)から、各ステージ上に捕集されたトナーの質量基準の比率を求める。
After a mixed sample of toner and carrier was put into the toner scattering device, it was separated and classified according to the following procedure and measured.
(1) The three-way valve 56 is set to the bypass channel 57 and the suction means is started up.
(2) Wait until the suction flow rate of the suction means 58 reaches a predetermined flow rate.
(3) Further, the humidity control means 55 is activated and waits for the surrounding temperature and humidity to reach a predetermined value.
(This time, the temperature is 10 ° C and the relative humidity is 15%.)
(4) The three-way valve is switched to the toner scattering device 51 and the air nozzle 53 is activated immediately.
(5) The entire area of the mesh portion 54 of the toner scattering device 51 is repeatedly scanned by the air nozzle 53 for a predetermined time, and the toner particles are scattered.
(6) The humidity control means 55 and the suction means 58 are stopped, and the mass of the toner particles collected on each stage of the separation device (under sensor sampler) 52 is measured.
(7) From the charged amount of toner (5/100 of the mixed sample), the mass-based ratio of the toner collected on each stage is obtained.

以上のようにして求めたステージ3〜7に捕集されたトナーの質量基準の比率は以下のようであった。
トナーA:2.4%
トナーB:3.8%
The mass-based ratio of the toner collected in stages 3 to 7 obtained as described above was as follows.
Toner A: 2.4%
Toner B: 3.8%

上記結果から、従来のトナー粒径測定において用いられている測定方法(本例においてはコールターマルチサイザーによる測定値)に依れば、トナーAの方が体積基準の4.00μm未満の微粒子がより多く、飛散性が高く、地肌汚れを起こしやすいと評価されるが、本発明の評価方法によると、トナーBの方がトナーAに比して飛散性が高く、地肌汚れを起こしやすいと評価され、結果は異なる。   From the above results, according to the measurement method used in the conventional toner particle size measurement (measured value by Coulter Multisizer in this example), the toner A has more fine particles having a volume basis of less than 4.00 μm. Many of them are highly scattered and are evaluated to easily cause background stains. However, according to the evaluation method of the present invention, the toner B is evaluated to have higher scattering properties than the toner A and is likely to cause background stains. The result is different.

[画質(地肌汚れ)の評価]
前記のトナーA、トナーBを用いて画質(地肌汚れ)の評価を行った。
トナーA、トナーBのそれぞれ4重量%とシリコーン樹脂を被覆した平均粒子径が約35μmの銅−亜鉛フェライトキャリア96重量%からなる現像剤を各調製した。それぞれの現像剤を使用し、毎分A4サイズの用紙を45枚印刷できるリコー製imagio Neo 450を用いて、気温10℃、相対湿度15%の環境で画像面積0.5%を5000枚連続印刷した後、さらに白紙画像を出力し、白紙画像を現像中に停止させ、現像後の感光体上両端及び中心部の合計3点のトナーをテープ転写し、未転写のテープの画像濃度との差を938スペクトロデンシトメーター(X−Rite社製)により測定した結果、以下の値が得られた。
トナーAの平均値:0.01
トナーBの平均値:0.03
すなわち、トナーBの方が地肌汚れの度合いがひどく、トナーAに比べてトナーBの方がトナーの飛散性が高いことが確認できた。
[Evaluation of image quality (background stain)]
Using the toner A and toner B, the image quality (background stain) was evaluated.
Developers each consisting of 4% by weight of toner A and toner B and 96% by weight of a copper-zinc ferrite carrier having an average particle diameter of about 35 μm coated with a silicone resin were prepared. Using each developer, RICOH Imagio Neo 450, which can print 45 sheets of A4 size paper per minute, continuously prints 5000 sheets of an image area of 0.5% in an environment with an air temperature of 10 ° C and a relative humidity of 15%. After that, a blank paper image is further output, the blank paper image is stopped during development, and a total of three toners on the both ends and the center of the photosensitive member after development are transferred to the tape, and the difference from the image density of the untransferred tape. Was measured with a 938 spectrodensitometer (manufactured by X-Rite), and the following values were obtained.
Average value of toner A: 0.01
Average value of toner B: 0.03
That is, it was confirmed that toner B has a higher degree of background stain, and toner B has higher toner scattering properties than toner A.

以上により、コールターマルチサイザーにより液相で測定される体積平均粒径に基づく微粉量よりも、実際のトナー飛散のモデルケースに合わせて構成したトナー飛散装置を発生源とする飛散トナーを慣性衝突法により気体力学的(特に、空気力学的)に分級された所定サイズの微粉含有量を求めることにより、トナーの飛散性を相対的に比較することが可能で、地肌汚れの起こりやすさの度合いをより簡易に評価することができる。つまり、実機における気相中でのトナー粒子群の実際の振る舞いを反映することができる。
すなわち、本トナー飛散性評価方法及び、トナー飛散性評価システムによれば、トナーの気流による飛散性や、湿度による気流中での凝集、粒子形状と空気力学的特性、帯電性による影響他、全てを包括した条件下で、トナーの飛散性を評価し、更には地肌汚れに対するトナーの特性を評価することができる。
As described above, the inertial collision method uses scattered toner generated from a toner scattering device configured to match the model case of actual toner scattering, rather than the fine powder amount based on the volume average particle diameter measured in the liquid phase by a Coulter Multisizer. By calculating the content of fine powder of a predetermined size that is classified by gas dynamics (especially aerodynamics), it is possible to relatively compare the scattering properties of toners, and to determine the degree of occurrence of background stains. It can be evaluated more easily. That is, the actual behavior of the toner particle group in the gas phase in the actual machine can be reflected.
That is, according to the toner scattering property evaluation method and the toner scattering property evaluation system, the scattering property due to the air current of the toner, the aggregation in the air current due to humidity, the influence of the particle shape and aerodynamic characteristics, the charging property, etc. Thus, the toner scattering property can be evaluated, and further, the characteristics of the toner against background stains can be evaluated.

本発明の第2の実施形態において慣性衝突方式によりトナー粒子を分離、分級する分離装置の要部断面を模式的に示す概略図である。FIG. 6 is a schematic view schematically showing a cross section of a main part of a separation device for separating and classifying toner particles by an inertial collision method in a second embodiment of the present invention. 本発明において慣性衝突方式によりトナー粒子を分離、分級する分離装置として好適なツインインピンジャーの構成を示す概略図である。FIG. 2 is a schematic view showing a configuration of a twin impinger suitable as a separating device for separating and classifying toner particles by an inertial collision method in the present invention. 本発明の第3の実施形態においてトナー飛散装置に収容された二成分現像剤中のトナーを吸引により分離装置に導入する例を示す模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram illustrating an example in which toner in a two-component developer housed in a toner scattering device is introduced into a separation device by suction in the third embodiment of the present invention. 本発明の第3の実施形態においてトナー飛散装置に収容された二成分現像剤中のトナーをエアノズルによりブローして分離装置に導入する例を示す模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram illustrating an example in which toner in a two-component developer housed in a toner scattering device is blown by an air nozzle and introduced into a separation device in a third embodiment of the present invention. 図4の二成分現像剤を構成するトナーとキャリアの飛散状態を拡大して示す模式図である。FIG. 5 is an enlarged schematic diagram illustrating a scattering state of a toner and a carrier constituting the two-component developer in FIG. 4. 本発明の第4の実施形態において撹拌羽により飛散トナーを気流中に発生するトナー飛散装置の構成例を示す概略図である。FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a toner scattering device that generates scattered toner in an air stream by a stirring blade in a fourth embodiment of the present invention. 本発明の第4の実施形態において撹拌羽付き撹拌ロールにより飛散トナーを気流中に発生するトナー飛散装置の構成例を示す概略図である。It is the schematic which shows the structural example of the toner scattering apparatus which generate | occur | produces a scattering toner in airflow with the stirring roll with a stirring blade in the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施形態において流動化手段によりトナー母体を含む粒子群を流動化させて飛散トナーを気流中に発生するトナー飛散装置の構成例を示す概略図である。FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a toner scattering device that generates scattered toner in an air stream by fluidizing a particle group including a toner base by a fluidizing unit in a fifth embodiment of the present invention. 本発明の第6の実施形態においてキャリアと共に存在するトナーを空気流で吹き付けて飛散トナーを気流中に発生するトナー飛散装置の構成例を示す概略図である。FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a toner scattering device that generates scattered toner in an air flow by spraying toner existing with a carrier by an air flow in a sixth embodiment of the present invention. 図9において磁気ロール上に形成される磁気ブラシを模式的に示す概略図である。It is the schematic which shows typically the magnetic brush formed on a magnetic roll in FIG. 図10においてトナーとキャリアからなる二成分現像剤の場合を例として模式的に示した拡大図である。FIG. 11 is an enlarged view schematically illustrating, as an example, a two-component developer including a toner and a carrier in FIG. 10. 本発明の第7の実施形態においてインパクタユニットによりトナー粒子群を捕集するようにされたカスケードインパクタの構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the cascade impactor made to collect a toner particle group by the impactor unit in the 7th Embodiment of this invention. 本発明の実施例に用いたアンダーセンサンプラの構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the under sensor sampler used for the Example of this invention. 本発明の第5の実施形態においてスリット状の開口から空気流が方向性をもって流出する様子を示す模式図(a)及び旋回型の流通部材を示す上面図(b)である。It is the schematic diagram (a) which shows a mode that an air flow flows out from a slit-shaped opening with directionality in the 5th Embodiment of this invention, and the top view (b) which shows a turning-type distribution | circulation member.

符号の説明Explanation of symbols

(図1)
1 ノズル
2 衝突板
3 ノズル先端から衝突板までの距離L
(図2)
41 ツインインピンジャー
42 マウスピースアダプター
43 スロート
44 ネック
45 上部衝突チャンバー
46 カップリングチューブ
47 吸入口
48 下部ジェット捕集部
49 下部衝突チャンバー
(図3)
30 トナー飛散装置
31 メッシュ構造を有する導電性スクリーン
32 トナーとキャリアの混合物(現像剤)
(図4、図5)
21 メッシュ構造を有する導電性スクリーン(メッシュ部)
22 トナーとキャリアの混合物(現像剤)
23 エアノズル
24 キャリア
25 トナー
(図6、図7)
64 撹拌羽
64F 撹拌羽
64R 撹拌ロール
65 空気流
66 トナーもしくはトナーとキャリアの混合物(現像剤)
(図8)
70 トナー飛散装置
71 トナー粉体収容容器
72 トナー粉体
73 メッシュ部材
(図9、図10、図11)
91 混合容器
92 攪拌ロール
93 磁気ロール
94 規制手段
95 空気供給手段
96 ブロー空気流
97 エアノズル
98 磁気ブラシ
99 トナー
(図12)
81 アンダーセンサンプラ
82 吸入デバイス
83 管部
84 接続部(throat)
85 本体
86 吸入口
87a〜h フィルタ
(図13)
51 トナー飛散装置(分散手段)
52 分離装置(アンダーセンサンプラ)
53 エアノズル
54 メッシュ部
55 調湿手段
56 三方バルブ
57 バイパス流路
58 吸引手段
(図14)
5 開口
6 流通部材
7 空気流
(Figure 1)
1 Nozzle 2 Collision plate 3 Distance L from nozzle tip to impact plate
(Figure 2)
41 Twin Impinger 42 Mouthpiece Adapter 43 Throat 44 Neck 45 Upper Collision Chamber 46 Coupling Tube 47 Inlet 48 Lower Jet Collection Portion 49 Lower Collision Chamber (Figure 3)
30 Toner scattering device 31 Conductive screen with mesh structure 32 Toner and carrier mixture (developer)
(Figs. 4 and 5)
21 Conductive screen with mesh structure (mesh part)
22 Toner and carrier mixture (developer)
23 Air nozzle 24 Carrier 25 Toner (Figs. 6 and 7)
64 stirring blades 64F stirring blades 64R stirring rolls 65 air flow 66 toner or toner-carrier mixture (developer)
(Fig. 8)
70 Toner scattering device 71 Toner powder container 72 Toner powder 73 Mesh member (FIGS. 9, 10, and 11)
91 Mixing container 92 Stirring roll 93 Magnetic roll 94 Restricting means 95 Air supply means 96 Blow air flow 97 Air nozzle 98 Magnetic brush 99 Toner (FIG. 12)
81 Under sensor sampler 82 Inhalation device 83 Pipe part 84 Connecting part (throat)
85 Body 86 Suction port 87a-h Filter (Fig. 13)
51 Toner scattering device (dispersing means)
52 Separation device (under sensor sampler)
53 Air nozzle 54 Mesh part 55 Humidity control means 56 Three-way valve 57 Bypass flow path 58 Suction means (FIG. 14)
5 Opening 6 Distribution member 7 Air flow

Claims (12)

トナー飛散装置により発生された飛散トナー粒子を含む気流を、乾式かつ気体力学的な力で分離装置に導入し、該分離装置に配備された複数の分離部で前記気流中のトナー粒子を、飛散性の低い粒子群と飛散性の高い粒子群に分離、分級し、該分級された所定サイズの微粉含有量を求めて、トナーの飛散性の高低を評価することを特徴とするトナー飛散性評価方法。   An air flow including scattered toner particles generated by the toner scattering device is introduced into the separation device by dry and aerodynamic force, and the toner particles in the air flow are scattered by a plurality of separation units arranged in the separation device. The toner scattering property evaluation is characterized by separating and classifying the particles into a particle group having a low property and a particle group having a high scattering property, and determining the content of the classified fine powder of a predetermined size to evaluate the level of toner scattering property. Method. 前記気流が空気流であることを特徴とする請求項1に記載のトナー飛散性評価方法。   The toner scattering property evaluation method according to claim 1, wherein the air flow is an air flow. 前記トナーが、少なくとも結着樹脂と着色剤を含むトナー母体単体からなる構成か、もしくは該トナー母体と外添剤からなる構成の何れかであることを特徴とする請求項1又は2に記載のトナー飛散性評価方法。   3. The toner according to claim 1, wherein the toner has either a configuration including a toner base alone containing at least a binder resin and a colorant, or a configuration including the toner base and an external additive. Toner scattering property evaluation method. 前記評価されるトナーが、キャリアと混合された二成分現像剤から飛散されたものであることを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載のトナー飛散性評価方法。   4. The toner scattering property evaluation method according to claim 1, wherein the toner to be evaluated is scattered from a two-component developer mixed with a carrier. 前記分離装置が、慣性衝突方式によりトナー粒子を、飛散性の低い粒子群と飛散性の高い粒子群に分離、分級するものであることを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載のトナー飛散性評価方法。   5. The separator according to claim 1, wherein the separating device separates and classifies toner particles into a particle group having a low scattering property and a particle group having a high scattering property by an inertial collision method. Toner scattering property evaluation method. 前記トナー飛散装置がトナーの撹拌手段を備え、該撹拌手段により飛散トナーを気流中に発生するものであることを特徴とする請求項1乃至5の何れかに記載のトナー飛散性評価方法。   6. The toner scattering property evaluation method according to claim 1, wherein the toner scattering device includes a toner agitation unit, and the agitation unit generates scattering toner in an air stream. 前記トナー飛散装置が粒子の流動化手段を備え、該流動化手段によりトナー母体を含む粒子群を流動化させて飛散トナーを気流中に発生するものであることを特徴とする請求項1乃至5の何れかに記載のトナー飛散性評価方法。   6. The toner scattering device includes a fluidizing means for particles, and fluidized means fluidizes a particle group including a toner base to generate scattered toner in an air stream. The toner scattering property evaluation method according to any one of the above. 前記トナー飛散装置が磁気発生手段を備え、該磁気発生手段の磁力で前記キャリアを保持しつつ、保持されたキャリアと共に存在するトナーを空気流で吹き付けて飛散トナーを気流中に発生するものであることを特徴とする請求項1乃至5の何れかに記載のトナー飛散性評価方法。   The toner scattering device includes magnetism generating means, and while holding the carrier by the magnetic force of the magnetism generating means, the toner existing with the held carrier is blown by an air flow to generate the scattering toner in the airflow. The toner scattering property evaluation method according to any one of claims 1 to 5. 前記飛散トナー粒子を含む気流が調湿されていることを特徴とする請求項1乃至8の何れかに記載のトナー飛散性評価方法。   9. The toner scattering property evaluation method according to claim 1, wherein an air flow containing the scattering toner particles is conditioned. 前記分離装置が、吸引手段により飛散トナー粒子を含む吸引気流をノズルから導入し、噴出気流を衝突版に衝突させるインパクタユニットを複数備え、各インパクタユニットにおいて分離、分級された飛散性の低い粒子群と飛散性の高い粒子群を捕集するように構成されたカスケードインパクタであることを特徴とする請求項1乃至9の何れかに記載のトナー飛散性評価方法。   The separation device includes a plurality of impactor units that introduce suction airflow containing scattered toner particles from a nozzle by a suction unit and collide the jetted airflow with a collision plate, and a group of particles having low scattering properties that are separated and classified in each impactor unit The toner scattering property evaluation method according to claim 1, wherein the toner scattering property evaluation method is a cascade impactor configured to collect particles having high scattering property. 前記分離装置が、吸引手段により飛散トナー粒子を含む所定の吸引空気流を導入し、複数のインパクタユニットで飛散性の低い粒子群と飛散性の高い粒子群に分離、分級するように構成されたアンダーセンサンプラであり、該吸引空気流が28.3L/minに設定されていることを特徴とする請求項10に記載のトナー飛散性評価方法。   The separation device is configured to introduce a predetermined suction air flow including scattered toner particles by a suction unit, and to separate and classify the particles into a group of particles having low scattering properties and a group of particles having high scattering properties by a plurality of impactor units. The toner scattering property evaluation method according to claim 10, wherein the toner scattering property evaluation method is an under sensor sampler, and the suction air flow is set to 28.3 L / min. 飛散したトナーを気流中に発生させるトナー飛散装置と、
該トナー飛散装置により発生した飛散トナーを含む気流を乾式かつ気体力学的な力で導入し、飛散性の低い粒子群と飛散性の高い粒子群に分離、分級する複数の分離部を備えた分離装置とからなり、
前記分級された所定サイズの微粉含有量からトナーの飛散性の高低を評価するように構成したことを特徴とするトナー飛散性評価システム。
A toner scattering device for generating scattered toner in the airflow;
Separation provided with a plurality of separation parts for separating and classifying into a group of particles having low scatterability and a group of particles having high scatter property by introducing an air flow including scattered toner generated by the toner scatter device by dry and aerodynamic force Consisting of equipment,
A toner scattering property evaluation system configured to evaluate the level of toner scattering property from the classified fine powder content of a predetermined size.
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