JP4079266B2 - Toner adhesion measuring apparatus and measuring method - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、静電荷像現像用トナーの接着力測定装置及び方法に関し、さらに詳しくは、紙等の画像形成体、定着ローラ、バックアップローラ等の定着部材の形状、材質、定着時の圧力、温度等の変化に対応する静電荷像現像用トナーの接着力のデータを得ることができる装置及び方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の公知文献及び公知技術としては、紙や段ボールを接着剤により接着した際の、接着力の測定に関して、第１試料片をクランプする固定台と第２試料片をクランプして固定台方向に進退する移動台と第２試料片に接着剤を塗布する接着剤塗布部があり固定台と移動台の重合部を押圧する圧締部があって固定台に引張力を測定する荷重測定装置を設け、移動台に圧締力を測定する荷重測定装置を備える接着強度を測定する装置が開示されている（例えば、特開平６−１４８０６３号公報・・・特許文献１参照）。
【０００３】
また、粘着性を評価するタッキング試験機に関して、試料にプローブを押しつけて試料を引き上げる時の応力から粘着性を測定するためのプローブの制御手段、応力検出センサ、データ処理手段、試料台と、温度制御手段からなる装置が開示されている（例えば、特許第３１００２３１号公報・・・特許文献２参照）。
【０００４】
さらに、本出願人により、加熱及び温度設定ができるサンプル支持台部とこのサンプル支持台部に対して上下して測定サンプルの一部を持ち上げ剥離し、その剥離強度をフォースゲージにより測定する剥離強度測定部とを有する剥離強度測定装置を開示した（例えば、特開平１０−３３２５７１号公報・・・特許文献３参照）。
【０００５】
しかしながら、上記従来技術には、例えば特開平１０−３３２５７１号公報に記載されているような内容においては、定着ローラの離型材料評価ツールの不備があり、同公報では定着ローラの開発の側面からの評価装置が提示されるが、トナーの機能評価の側面からは不充分であり、更に有用な評価方法と装置が望まれる。
【０００６】
トナーの評価法としては、従来は長期のランニング試験や、ユニットによる評価が行なわれているが、こうした試験は時間を要する事と、本来のトナーと離型部材との離型機能を評価する方法としては外因からの誤差が極めて大きく絶対的な評価としては問題があり的確な評価が出来ない。またこうした評価は汎用性に乏しく適用範囲が狭い。
【０００７】
微弱な剥離力を精度良く測定するためには、トナーを付着させた支持体を試料として用いることが出来ること、温度、圧力、加圧の時間、剥離速度等のパラメータを設定できることが必要な機能である。
【０００８】
上記特開平１０−３３２５７１号公報におけるトナーと定着ローラの剥離強度の測定では、主に剥離材料の評価を想定している。この公報では、トナーを支持体に定着させる機構については記載が無く、本発明の目的であるトナーの機能評価としては圧力、温度、時間等のパラメータが不充分である。また、支持体の端部を保持して引上げる方式のため、接着力が弱い場合には支持体のこしによって自己剥離してしまう場合があり、微弱な剥離力の測定にはやや難がある。
【０００９】
また前記の特許第３１００２３１号公報では、粘着性を評価するタッキング試験機に関するものであり、試料にプローブを押しつけて試料を引き上げる時の応力から粘着性を測定するものである。プローブの制御手段、応力検出センサ、データ処理手段、試料台と、温度制御手段からなる装置では、支持体を支持する機構が無く、支持体にトナーを定着させた時の剥離力を測るという目的には適用できない。
【００１０】
さらに、粉体を直接試料台に乗せて試験すると、測定を開始するまでの熱履歴や、トナーの密度の違いによるばらつきなどにより、測定精度に問題がある。また、加熱のパラメータに対する機能が無く、支持体にトナーを定着させた時の剥離力を測るという目的には適用できない。
【００１１】
接着状態から測定するため、定着のように極弱い接着力では９０°、１８０°の剥離角度の場合、接着力が弱いために支持体のこしによって自己剥離してしまう場合があり、微弱な剥離力の測定には難がある。特に、ワックス入りのトナーのような場合、加熱時のワックスの動きが品質を左右する場合もあり、このようなワックスの動きの機能の評価には不向きである。
【００１２】
【特許文献１】
特開平６−１４８０６３号公報（特許第３１２６８３２号公報）
【特許文献２】
特許第３１００２３１号公報
【特許文献３】
特開平１０−３３２５７１号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので、実際に使用する像形成支持部材、定着用加熱板、加圧体を使用して剥離力を計測する装置により、実施する像形成支持部材へのトナーの定着状態を考慮した測定を実現し、実機や実機ユニットを必要とせず、実機対応が取りやすい、トナー性能を評価するために不可欠な熱、圧、加圧時間、剥離速度などのパラメータをそれぞれ自由に組み合わせて設定することが可能であり、汎用性のある静電荷像現像用トナーの接着力装置及び測定方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、請求項１記載の発明では、トナー画像の紙への接着力測定装置において、静電荷像現像用トナー粉を予め載置付着させた前記紙を該トナー粉側から加熱する定着用加熱ユニットと、該定着用加熱ユニットと前記紙とを該紙側から加圧する加圧端子ユニットと、を備え、測定時には、前記紙を保持した前記加圧端子ユニットを下降させ、一定時間圧力をかけながらトナーを前記紙上に加熱定着させ、該加熱定着後に前記加圧端子ユニットを加圧状態から離間方向に反転移動させると同時に、前記加圧端子ユニットに加圧された前記紙を前記定着用加熱ユニットから剥離させ、剥離時の剥離力を計測することを特徴とする静電荷像現像用トナーの接着力測定装置を最も主要な特徴とする。
請求項２の発明では、前記定着用加熱ユニットが、加熱ユニット上にフッ素樹脂、またはシリコーン樹脂から選ばれた材料からなる受板プレートを載置し、該受板プレート上に前記紙を載置する構成であることを特徴とする請求項１に記載の静電荷像現像用トナーの接着力測定装置を主要な特徴とする。
請求項３の発明では、前記加圧端子ユニットの加圧端子部材が、少なくとも表面部の材質が金属からなることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの接着力測定装置を主要な特徴とする。
請求項４の発明では、前記加圧端子ユニットの加圧端子部材が、少なくとも表面部の材質が耐熱性弾性体からなることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの接着力測定装置を主要な特徴とする。
請求項５の発明では、前記紙と前記定着用加熱ユニットの受板プレートとの接着面に対して垂直方向に同時に剥離することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの接着力測定装置を主要な特徴とする。
請求項６の発明では、前記紙と前記定着用加熱ユニットの受板プレートとの接着面に対して９０°の角度で一端から剥離速度可変のピーリング剥離することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの接着力測定装置を主要な特徴とする。
請求項７の発明では、前記紙と前記定着用加熱ユニットの受板プレートとの接着面に対して剥離速度可変の剪断剥離をすることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの接着力測定装置を主要な特徴とする。
請求項８の発明では、前記定着用加熱ユニット上面の受板プレートが曲面であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの接着力測定装置を主要な特徴とする。
請求項９の発明では、前記定着用加熱ユニットの温度検知、加熱時間及び温度の制御、加熱温度の±２℃以内の保持及び加熱停止後の温度下降勾配制御、全データからの各種解析データの演算、アウトプットを行うシステムを有することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの接着力測定装置を主要な特徴とする。
請求項１０の発明では、請求項１〜９のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの接着力測定装置を使用することを特徴とする静電荷像現像用トナーの接着力測定方法を主要な特徴とする。
【００２６】
即ち、本発明は、上記の課題解決のために、トナー画像の像形成支持体への接着力を測定すべく、支持体に定着されたトナーの、定着部材に対する付着・接着性を剥離力で測定し、トナーの性能を定量的に捉える手段の検討の結果、本発明の上記測定装置とそれによる評価方法が有効であることを見い出し、本発明を完成するに至ったものである。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は本発明の実施例の測定装置構成全体を示すもので、離型部材（受板プレート）を支持し任意の温度に加熱、保温、温度計測ができる定着用加熱ユニットＡと、試料である像形成支持部材を保持し定着用加熱ユニットＡとの接触位置に配置された加圧端子ユニットＢと、該加圧端子ユニットＢを下降上昇させる構成を有し、定着用加熱ユニットＡはステッピングモーター９などで、待機位置、測定位置に移動する機構を有する。加圧端子ユニットＢは錘６の重量で設定される圧力で定着用加熱ユニットＡの受板プレート５に加圧され、定着用加熱ユニットＡで設定した温度で熱せられる。
【００２８】
加圧端子ユニットＢの下降時は、ステッピングモーター７で錘６が下降し同時にステッピングモーター８で加圧体が定着用加熱ユニットＡの受板プレート上に下降する。上昇時にはステッピングモーター７で錘６が上昇し同時にステッピングモーター８で加圧端子ユニットＢが上昇し、同時に像形成支持部材１と定着用加熱ユニットＡの受板プレート５との間の剥離の負荷がロードセルにより計測され、データは電算機Ｃに送られ演算処理が行なわれる。電算機Ｃは装置のパラメータを設定し測定動作を指示する機能と、データ転送、データ処理・解析の機能を持つ。
【００２９】
なお、図１の定着用加熱ユニットＡは、２組、図１に示されているが、待機時と測定時の位置を同時に示してあり、実際には１組である。定着用加熱板ユニットＡは待機時右側に位置している。これは定着用加熱ユニットの取替えや、受板プレート５の交換、清掃、加圧端子ユニットＢで像形成支持部材をセットする時などの作業性を考慮し、更に試料が試験直前まで温度の影響を受けない位置で待機させることが好ましく、移動式としたものである。
測定時に定着用加熱板ユニットＡは、ステッピングモーター９などの機構により加圧端子ユニットＢの下まで移動する。移動レール１０で位置が試験時に確実に固定される機構になっている。
【００３０】
図１の定着用加熱板ユニットＡは、内部に加熱手段を有する加熱ユニット４と、その上に保持される定着用加熱ユニットＡの受板プレート５で構成される。定着用加熱の受板プレート５は図示されていないストッパーなどで上下左右にズレが生じないように固定される。加熱ユニットは必要に応じて加圧力を測定できるロードセル等も設置する。
【００３１】
図１の加圧端子ユニットＢは、加圧端子部材３と加圧端子の保持部、像形成支持部材１を保持する試料クランパー２で構成され、像形成支持部材１を試料クランパー２で保持させる。
像形成支持部材１には粉体トナーを付着し付着面は下向きに、加圧体部の加圧端子部材３の下降により定着用加熱ユニットＡと接触する位置にセットする。加圧端子部材３は保持部に前後左右のアソビを持たせる形で取りつけられており、下降・加圧時に受板プレート５と片寄り無く密着するようになっている。
【００３２】
図１の電算機Ｃは、装置のパラメータ制御、指示、データ転送、データ処理、データ解析などのプログラムと機能を持つＰＣで、自動測定、手動測定それぞれに対応できるプログラムとなっている。
【００３３】
図１の剥離駆動部Ｄ部は、水平剥離、９０°の剥離時の測定に使用するユニットで、試料クランパー１１、水平方向の引張で使用するロードセルと駆動部で構成される。水平の剥離時には引張の負荷をロードセルにて計測する。９０°剥離時には支持体の片側を支持する機構（固定）を持つが、必要に応じて上下方向にも駆動する機能となっており、汎用性をもたせている。
【００３４】
図２において、像形成支持部材１は粉体トナーを付着させた試料で、加圧端子ユニットＢが下降した時に、定着用加熱ユニットＡに設置された受板プレート５に接触し、設定した圧力と温度で定着されるように、加圧端子部材３の部分にトナー付着面が下向きになるように位置決めし、試料クランパー２でたるみ無くセットされる。測定を開始すると図２ａのように加圧端子Ｂユニットが下降して設定された温度と加圧力で定着され、設定された時間保持した後、図２ｂに示すように、設定された速度で上昇し、負荷が計測される。垂直に上昇するため、接地面は同時に引上げられる。
【００３５】
図３のように、剥離方法を一端から９０°の角度でピール剥離とする場合には、９０°剥離ユニットとして、剥離駆動部Ｄを用い、試料クランパー１１で一端を保持し、引上げる一端を加圧端子ユニットＢの試料クランパー２で、図３ａに示すように保持する。加圧端子ユニットＢが設定された速度で図３ｂに示すように上昇しながら９０°剥離の負荷が計測される。
【００３６】
図４に示すように、定着用加熱ユニットＡの受板プレート５に対し水平に横方向に引っ張り、剪断負荷を測定する場合には、剥離駆動部Ｄの試料クランパー１１で試料を保持し、加圧端子ユニットＢの下降による定着が行われた後、加圧端子ユニットＢが上昇して圧力が解除された後、設定された速度で引っ張り、負荷を計測する。
【００３７】
図５に定着用加熱ユニットＡ上部の定着加熱用の受板プレート５が平板である定着用加熱板部Ａユニットを示す。
図６は定着用加熱ユニットＡ上部の受板プレート５が曲面である定着用加熱ユニットＡを示す。
【００３８】
温度コントロールはＰＩＤ制御などでヒーター温度が制御され、±２℃以内が望ましく、±１℃以内が更に望ましい。また、加熱を停止して温度下降の勾配を持たせた試験もできる。温度検知は接触、非接触でいずれかで検知されるが精度の面から接触型が好ましい。
【００３９】
測定に使用されるフォースゲージは汎用のものが使用可能であるが、精度の面からロードセルを用いることが望ましい。
【００４０】
データは演算され図７の例で示されるような、最大値、最小値、平均値、データ数のほか、全データからの各種解析データが計算されてアウトプットされる。
【００４１】
図１の機構を有する静電荷像現像用トナーの接着力測定装置による測定の一例を示す。
像形成支持部材にトナーを１．５×１．５ｃｍの面積で１．０ｍｇ／ｃｍ２の付着量で付着させ、図２に示すようにトナー面を下向きにして加圧端子部材３と定着用加熱ユニットＡの受板プレート５の接触部分にトナー面が合うように位置決めして試料クランパー２で保持させた。加圧端子部材３はシリコーンの弾性体とした。
【００４２】
次に電算機Ｃ（以下ＰＣとする）のプログラムでロードセルの風袋除去を行ない、測定パラメータとして温度を１００℃、加圧体の下降スピードを２０ｍｍ／ｓｅｃ、加圧時間を１０ｓｅｃ、上昇スピード（剥離速度）を１０ｍｍ／ｓｅｃに設定した。また、加圧力は錘により０．１ＭＰａとなるようにした。ヒーターはＰＩＤ制御により±２℃以内で制御される。ヒーターが安定状態となった時点でプログラムの測定ボタンを押下する。定着用加熱ユニットＡはモーター９により設定されている往路を７５ｍｍ／ｓｅｃのスピードで測定位置に移動レール１０に沿って移動する。加圧体の降下が始まる。ステッピングモーター７により錘６が降下し、ステッピングモーター８により加圧体が定着用加熱ユニットＡ上に降下する。この動作は同時に行なわれる。加圧状態に入り、１０ｓｅｃ後、ステッピングモーター７により錘６が上昇、ステッピングモーター８により加圧体が設定された１０ｍｍ／ｓｅｃのスピードで上昇する。同時にロードセルにより荷重の測定が開始され、５ｍｓｅｃの間隔でデータがＰＣへ転送される。錘６はホーム位置に戻り、加圧体は設定した距離２５ｍｍを移動した時点で停止する。定着用加熱ユニットＡを待機位置に戻すため、ＰＣ上のスイッチを押下するとステッピングモーター９によって復路１００ｍｍ／ｓｅｃで戻る。測定終了した試料は試料クランパーから取り外す。ＰＣ上では転送されたデータが演算され、最大値、最小値、平均値、データ数のほか、全データからの各種解析データが計算されてアウトプットされる。
【００４３】
この方法で、支持体（像形成支持部材）としての電子写真用複写紙（リコー社製、ｔｙｐｅ６２００ペーパー）上に、ＷＡＸを含有したトナーを付着させ、定着用加熱ユニットＡにフッ素系樹脂であるＰＦＡコート層を持つ離型部材のテストピースをセットし測定を行なった。事前の長期ランニング試験でオフセット品質に差のあったサンプルで比較したところ、各５回の試験でのサンプルの剥離強度のピーク値の差は０．４５〜０．４８Ｎの範囲で計測された。
【００４４】
本発明の評価装置・方法を適用すれば、任意の離型部材（受板、定着ローラ等に相当）、トナーの試験を様々なパラメータで容易に行なえ、汎用性があり、短時間で、また実機評価で問題とされる外因の誤差が少なく固定的な従来の方法よりも優れた評価が行なえるようになる。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１によれば、トナー画像の像形成支持部材への接着力測定装置において、トナーが定着される前記像形成支持部材に、静電荷像現像用トナー粉を載置付着し、該トナー粉側から加熱する定着用加熱ユニットと、該定着用加熱ユニットと前記像形成支持部材とを像形成支持部材側から加圧する加圧端子ユニットとにより、一定時間圧力をかけながらトナーを前記像形成支持部材上に加熱定着させ、該加熱定着後に前記定着用の加圧端子ユニットを加圧状態から離間方向に反転移動すると同時に、前記定着用の加圧端子ユニットに加圧された前記像形成支持部材を前記定着用加熱ユニット体から剥離させ、剥離時の剥離力を計測することを特徴とする静電荷像現像用トナーの接着力測定装置により、試料として、静電荷像現像用トナーを付着させた実際の複写物として用いられる全てのものが適用でき、実際の像形成支持部材を使用することで、支持体へのトナーの定着状態を考慮した測定が出来、定着用加熱板の材質も評価に応じて様々なものが適用でき、実際の定着部材に使用される材質を使用でき、定着部材を換えた様々な評価ができ、また、加圧体の材質も変更できて、実機の加圧条件に合わせることが出来るため、実機対応を取りやすくすることができる。
【００４６】
請求項２によれば、前記像形成支持部材は、紙、又は樹脂フィルムからなることを特徴とする請求項１記載の静電荷像現像用トナーの接着力測定装置により、各支持部材に対応した定着の評価が可能となる。
【００４７】
請求項３によれば、前記定着用加熱ユニットが、加熱ユニット上にフッ素樹脂、またはシリコーン樹脂から選ばれた材料からなる受板プレートを載置し、該受板プレート上に像形成支持部材を載置する構成であることを特徴とする請求項１又は２に記載の静電荷像現像用トナーの接着力測定装置によれば、実機の加熱ローラ等に使用される任意の離型部材に対応した、トナーの試験を様々なパラメータで容易に行なえ、汎用性があり、短時間で、また実機評価で問題とされる外因の誤差が少なく固定的な従来の方法よりも優れた評価が行なえるようになる。
【００４８】
請求項４によれば、前記加圧端子ユニットの加圧端子部材が、少なくとも表面部の材質が金属からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの接着力測定装置により、金属ローラ等使用定着時の定着の評価が可能となる。
【００４９】
請求項５によれば、前記加圧端子ユニットの加圧端子部材が、少なくとも表面部の材質が耐熱性弾性体からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの接着力測定装置により、表面がシリコーンゴム等からなる定着ローラ、ベルト定着等による定着時の評価が可能となる。
【００５０】
請求項６によれば、前記像形成支持部材と前記定着用加熱ユニットの受板プレートとの接着面に対して垂直方向に同時に剥離することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの接着力測定装置により、剥離方法についても汎用性を持たせ、圧熱により定着させた状態から、圧を解除したと同時に受板から引上げる垂直方向（接地面を同時に引上げる）での自己剥離の影響の少ない測定も可能となる。
【００５１】
請求項７によれば、前記像形成支持部材と前記定着用加熱ユニットの受板プレートとの接着面に対して９０°の角度で一端から剥離速度可変のピーリング剥離することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの接着力測定装置により、支持体のこしや、のびによる測定値への影響もあるが、受板に対して一端から９０°方向への引き剥がした場合の定着時の評価が可能となる。
【００５２】
請求項８によれば、前記像形成支持部材と前記定着用加熱ユニットの受板プレートとの接着面に対して剥離速度可変の剪断剥離をすることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの接着力測定装置により、圧を解除してから水平に横方向に引き剥がす、せん断剥離にも対応できる定着時の評価が可能となる。
【００５３】
請求項９によれば、前記定着用加熱ユニット上面の受板プレートが平板であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの接着力測定装置により、定着用加熱板の形状は実機の部品にも対応し、例えば劣化後の部品について評価が可能となる。
【００５４】
請求項１０によれば、前記定着用加熱ユニット上面の受板プレートが曲面であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの接着力測定装置により、定着用加熱板の形状は実機の部品にも対応し、例えば劣化後の部品について評価でき、定着用加熱板の形状も平面だけではなく、曲面にも対応し、実際使われている部材にも対応することが可能となる。
【００５５】
請求項１１によれば、前記定着用加熱ユニットの温度検知、加熱時間及び温度の制御、加熱温度の±２℃以内の保持及び加熱停止後の温度下降勾配制御、全データからの各種解析データの演算、アウトプットを行うシステムを有することを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの接着力測定装置により、トナー性能を評価するために不可欠な、熱、圧、加圧時間、剥離速度などのパラメータをそれぞれ自由に組み合わせて設定することが可能で、精度が望まれる熱のパラメータは特に温度コントロールの精度を考慮し、定着の機能評価として本評価装置は、任意の離型部材、トナーの試験を様々なパラメータで容易に行なえ、汎用性があり、短時間で、また実機評価で問題とされる外因の誤差が少なく絶対的な、従来の方法よりも優れた評価として極めて有効な装置を提供することが可能となる。
【００５６】
請求項１２によれば、請求項１〜１１のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーの接着力測定装置を使用することを特徴とする静電荷像現像用トナーの接着力測定方法により、支持体はトナーを付着させた任意のものを選択でき、トナーのそれぞれの支持体に対する余裕度を評価でき、定着用加熱板はトナー種に応じた任意の離型部材の選択と加熱温度を設定でき、トナーと離型部材それぞれの機能を評価でき、加圧体は任意の温度と加圧力が設定でき、加圧部の材質も選択でき、それぞれの組合せの評価が可能となり、剥離方法は離型部材への付着性や巻付きなど評価目的に応じて選択でき、加熱方法はパラメータを目的により任意に設定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の静電荷像現像用トナーの接着力測定装置の構成全体を示す断面図である。
【図２】（ａ）は本発明の静電荷像現像用トナーの接着力測定装置の加圧端子ユニットを下降しトナー定着した時の断面図である。
（ｂ）は本発明の静電荷像現像用トナーの接着力測定装置において、加圧端子ユニットを上昇し垂直剥離計測する場合の説明断面図である。
【図３】本発明の静電荷像現像用トナーの接着力測定装置において、像形成支持部材を一端から９０°でピーリング剥離計測する場合の説明断面図である。
【図４】本発明の静電荷像現像用トナーの接着力測定装置において、像形成支持部材を水平に引張り剪断負荷測定する場合の説明断面図である。
【図５】本発明の静電荷像現像用トナーの接着力測定装置において、定着用加熱ユニット上面の受板プレートが平板である場合の断面図である。
【図６】本発明の静電荷像現像用トナーの接着力測定装置において、定着用加熱ユニット上面の受板プレートが曲面である場合の断面図である。
【図７】本発明の各種解析データのアウトプットされた例を示す説明図である。
【符号の説明】
Ａ 定着用加熱ユニット体
Ｂ 加圧端子ユニット
Ｃ 電算機
Ｄ 剥離駆動部
１ 像形成支持部材
２ 試料クランパー
３ 加圧端子部材
４ 加熱ユニット
５ 受板プレート
６ 錘
７ ステッピングモーター
８ ステッピングモーター
９ ステッピングモーター
１０ 移動レール
１１ 試料クランパー[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electrostatic force image developing toner adhesion measuring apparatus and method, and more specifically, the shape and material of an image forming body such as paper, a fixing roller and a backup roller, and pressure and temperature during fixing. The present invention relates to an apparatus and a method capable of obtaining data of adhesive force of an electrostatic image developing toner corresponding to a change in the above.
[0002]
[Prior art]
As the conventional publicly known literature and known technology, regarding the measurement of the adhesive force when paper or cardboard is bonded with an adhesive, the fixing base for clamping the first specimen piece and the second specimen piece are clamped in the fixing base direction. A load measuring device that has a moving base that moves forward and backward and an adhesive application part that applies adhesive to the second sample piece, and a pressing part that presses the overlapping part of the fixing base and the moving base, and measures the tensile force on the fixed base. An apparatus for measuring an adhesive strength provided with a load measuring device for measuring a pressing force on a moving table is disclosed (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-148063 ... Patent Document 1).
[0003]
In addition, with regard to tacking test machines for evaluating adhesiveness, probe control means, stress detection sensor, data processing means, sample stage, and temperature for measuring adhesiveness from the stress when the probe is pushed up against the specimen and pulled up. An apparatus comprising a control means is disclosed (for example, refer to Japanese Patent No. 3100231 ... Patent Document 2).
[0004]
Further, the present applicant can raise and lower the sample support base part that can be heated and set the temperature, and part of the measurement sample is lifted and peeled off, and the peel strength is measured by a force gauge. A peel strength measuring device having a measuring part has been disclosed (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-332571... Patent Document 3).
[0005]
However, the above-described prior art has deficiencies in a fixing roller release material evaluation tool in the contents described in, for example, JP-A-10-332571. However, it is insufficient from the viewpoint of toner function evaluation, and a more useful evaluation method and apparatus are desired.
[0006]
Conventionally, as a toner evaluation method, a long-term running test or evaluation by a unit has been performed. However, such a test requires time and a method for evaluating a release function between an original toner and a release member. As a result, errors from external factors are extremely large, and there is a problem as an absolute evaluation, and an accurate evaluation cannot be made. In addition, such evaluation is not versatile and its application range is narrow.
[0007]
In order to accurately measure weak peeling force, it is necessary to be able to use a support with toner attached as a sample, and to set parameters such as temperature, pressure, pressurization time, peeling speed, etc. It is.
[0008]
In the measurement of the peel strength between the toner and the fixing roller in the above-mentioned JP-A-10-332571, the evaluation of the release material is mainly assumed. This publication does not describe a mechanism for fixing the toner to the support, and parameters such as pressure, temperature, time, etc. are insufficient for functional evaluation of the toner which is the object of the present invention. In addition, since the end portion of the support is held and pulled up, if the adhesive force is weak, the support may be self-peeled by the strain of the support, and measurement of the weak peel force is somewhat difficult.
[0009]
Japanese Patent No. 3100231 relates to a tacking tester for evaluating adhesiveness, and measures adhesiveness from stress when a probe is pressed against a sample and the sample is pulled up. The apparatus comprising the probe control means, stress detection sensor, data processing means, sample stage, and temperature control means has no mechanism for supporting the support, and the purpose is to measure the peeling force when the toner is fixed on the support. Not applicable to
[0010]
Further, when the powder is directly placed on the sample stage and tested, there is a problem in measurement accuracy due to a thermal history until the measurement is started and a variation due to a difference in toner density. Further, it does not have a function for heating parameters and cannot be applied to the purpose of measuring the peeling force when toner is fixed on a support.
[0011]
Since it is measured from the adhesion state, if the adhesion angle is 90 ° or 180 ° with a very weak adhesion force such as fixing, the adhesion force is weak and the substrate may be peeled off by the strain of the support. There are difficulties in measuring. In particular, in the case of toner containing wax, the movement of the wax during heating may affect the quality, and is not suitable for evaluating the function of the movement of the wax.
[0012]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 6-148063 (Japanese Patent No. 3126832)
[Patent Document 2]
Japanese Patent No. 3100231
[Patent Document 3]
JP-A-10-332571
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in order to solve the above-described problems. The image forming is performed by an image forming support member, a fixing heating plate, and an apparatus that measures the peeling force using a pressure member. Realizes measurements that take into account the toner fixing state on the support member, and does not require an actual machine or machine unit, making it easy to handle actual machines. Heat, pressure, pressurization time, and peeling speed are essential for evaluating toner performance. It is an object of the present invention to provide a versatile electrostatic charge image developing toner adhesion device and measurement method, which can be freely combined and set.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problem, in the invention of claim 1,paperIn the adhesive strength measuring device toThe paper on which the electrostatic charge image developing toner powder is previously placed and adheredA fixing heating unit for heating from the toner powder side, and the fixing heating unit;The paperAndThe paperA pressure terminal unit that pressurizes from the side;And at the time of measurement, the pressure terminal unit holding the paper is lowered,Apply toner while applying pressure for a certain period of timeThe paperHeat-fixed on top, and after the heat-fixing, the pressure terminal unit is reversed from the pressure state to the separation direction.MakeAt the same time, the pressure terminal unit was pressurizedThe paperThe main feature is an apparatus for measuring the adhesive force of toner for developing an electrostatic charge image, wherein the toner is peeled from the fixing heating unit and the peeling force at the time of peeling is measured.
According to a second aspect of the present invention, the fixing heating unit places a receiving plate made of a material selected from fluororesin or silicone resin on the heating unit, and places the paper on the receiving plate. 2. The electrostatic force image developing toner adhesive force measuring device according to claim 1, whereinIs the main feature.
3. The electrostatic charge image developing toner according to claim 1, wherein at least the surface portion of the pressure terminal member of the pressure terminal unit is made of metal. The main feature is an adhesive strength measuring device.
4. The electrostatic charge image according to claim 1, wherein the pressure terminal member of the pressure terminal unit comprises at least a surface portion made of a heat-resistant elastic body. The main feature is an apparatus for measuring the adhesion of developing toner.
According to a fifth aspect of the present invention, the electrostatic charge according to any one of the first to fourth aspects, wherein the electrostatic charge is peeled off simultaneously in a direction perpendicular to an adhesive surface between the paper and the receiving plate of the fixing heating unit. An image developing toner adhesive force measuring device is a main feature.
According to a sixth aspect of the present invention, peeling peeling with variable peeling speed is performed from one end at an angle of 90 ° with respect to the adhesive surface between the paper and the receiving plate of the fixing heating unit. The electrostatic charge image developing toner adhesive force measuring device according to any one of the above is a main feature.
The invention according to claim 7 is characterized in that shear peeling with variable peeling speed is performed on the adhesive surface between the paper and the receiving plate of the fixing heating unit. The main feature is an apparatus for measuring the adhesive force of toner for developing electrostatic images.
According to an eighth aspect of the invention, there is mainly provided an electrostatic charge image developing toner adhesive force measuring device according to any one of the first to seventh aspects, wherein a receiving plate on the upper surface of the fixing heating unit is a curved surface. Features.
In the invention of claim 9, the temperature detection of the fixing heating unit, the control of the heating time and temperature, the holding of the heating temperature within ± 2 ° C., the temperature descending gradient control after the heating is stopped, and various analysis data from all data The apparatus for measuring adhesion of electrostatic charge image developing toner according to any one of claims 1 to 7, characterized by comprising a system for performing calculation and output.
According to a tenth aspect of the present invention, there is mainly provided an electrostatic charge image developing toner adhesion measuring method using the electrostatic charge image developing toner adhesion measuring apparatus according to any one of the first to ninth aspects. Features.
[0026]
That is, in order to solve the above-mentioned problems, the present invention is designed to measure the adhesion / adhesiveness of the toner fixed on the support to the fixing member with a peeling force in order to measure the adhesion of the toner image to the image forming support. As a result of studying means for measuring and quantitatively grasping the toner performance, the present inventors have found that the above-described measuring apparatus of the present invention and the evaluation method therefor are effective, and have completed the present invention.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an entire configuration of a measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. A fixing heating unit A that supports a release member (receiving plate) and can be heated, kept warm and measured at an arbitrary temperature, and a sample. A pressure terminal unit B that holds a certain image forming support member and is disposed at a position of contact with the fixing heating unit A, and a structure that lowers and raises the pressure terminal unit B. The fixing heating unit A is stepping. The motor 9 has a mechanism for moving to a standby position and a measurement position. The pressure terminal unit B is pressed against the receiving
[0028]
When the pressure terminal unit B is lowered, the weight 6 is lowered by the stepping motor 7 and at the same time, the pressure body is lowered by the stepping
[0029]
The fixing heating unit A in FIG. 1 is shown in two sets in FIG. 1, but the positions at the time of standby and measurement are shown at the same time, and actually one set. The fixing heating plate unit A is positioned on the right side during standby. In consideration of workability such as replacement of the fixing heating unit, replacement and cleaning of the receiving
At the time of measurement, the fixing heating plate unit A moves below the pressure terminal unit B by a mechanism such as a stepping motor 9. The moving
[0030]
The fixing heating plate unit A shown in FIG. 1 includes a
[0031]
The pressure terminal unit B in FIG. 1 includes a
Powder toner is adhered to the image forming support member 1 and the adhesion surface faces downward, and the image forming support member 1 is set to a position where it comes into contact with the fixing heating unit A by lowering of the
[0032]
The computer C in FIG. 1 is a PC having programs and functions for device parameter control, instruction, data transfer, data processing, data analysis, etc., and is a program that can handle automatic measurement and manual measurement.
[0033]
1 is a unit used for measurement at the time of horizontal peeling and 90 ° peeling, and is composed of a
[0034]
In FIG. 2, an image forming support member 1 is a sample to which powder toner is adhered. When the pressure terminal unit B is lowered, the image forming support member 1 comes into contact with the receiving
[0035]
As shown in FIG. 3, when the peeling method is peel peeling at an angle of 90 ° from one end, the peeling drive unit D is used as the 90 ° peeling unit, one end is held by the
[0036]
As shown in FIG. 4, when measuring the shear load by horizontally pulling against the receiving
[0037]
FIG. 5 shows a fixing heating plate portion A unit in which the fixing
FIG. 6 shows the fixing heating unit A in which the receiving
[0038]
As for temperature control, the heater temperature is controlled by PID control or the like, preferably within ± 2 ° C, and more preferably within ± 1 ° C. Moreover, the test which stopped heating and gave the gradient of temperature fall can also be performed. The temperature is detected by either contact or non-contact, but the contact type is preferable from the viewpoint of accuracy.
[0039]
A general-purpose force gauge can be used for the measurement, but it is desirable to use a load cell in terms of accuracy.
[0040]
As shown in the example of FIG. 7, the data is calculated and the maximum value, minimum value, average value, number of data, and various analysis data from all data are calculated and output.
[0041]
2 shows an example of measurement by an adhesive force measuring device for an electrostatic charge image developing toner having the mechanism of FIG.
1.0 mg / cm of toner in an area of 1.5 × 1.5 cm on the image forming
[0042]
Next, tare of the load cell is removed by a program of computer C (hereinafter referred to as PC), the temperature is set to 100 ° C., the descending speed of the pressurizing body is 20 mm / sec, the pressurizing time is 10 sec, and the ascent speed (peeling) Speed) was set to 10 mm / sec. The applied pressure was adjusted to 0.1 MPa with a weight. The heater is controlled within ± 2 ° C by PID control. Press the program measurement button when the heater is in a stable state. The fixing heating unit A moves along the moving
[0043]
In this method, toner containing WAX is adhered onto electrophotographic copying paper (type 6200 paper manufactured by Ricoh Co., Ltd.) as a support (image forming support member), and the fixing heating unit A is made of a fluororesin. A test piece of a release member having a PFA coat layer was set and measured. When the samples having a difference in offset quality in the previous long-term running test were compared, the difference in the peak value of the peel strength of the sample in each of the five tests was measured in the range of 0.45 to 0.48N.
[0044]
By applying the evaluation apparatus / method of the present invention, it is possible to easily test an arbitrary release member (equivalent to a receiving plate, a fixing roller, etc.) and a toner with various parameters, versatility, and in a short time. This makes it possible to perform evaluations that are superior to conventional fixed methods with few external errors, which are problematic in actual machine evaluation.
[0045]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect, in the apparatus for measuring the adhesion force of a toner image to an image forming support member, toner powder for developing an electrostatic charge image is placed on the image forming support member to which toner is fixed. A fixing heating unit that adheres and heats from the toner powder side, and a pressure terminal unit that pressurizes the fixing heating unit and the image forming support member from the image forming support member side while applying pressure for a certain period of time. The toner is heated and fixed on the image forming support member, and after the heat fixing, the fixing pressure terminal unit is reversely moved in the separation direction from the pressure state, and at the same time, the fixing pressure terminal unit is pressurized. The image forming support member is peeled from the fixing heating unit body, and the peeling force at the time of peeling is measured. Any material that can be used as an actual copy with image development toner attached can be applied. By using an actual image forming support member, measurement can be performed in consideration of the fixing state of the toner on the support, and fixing can be performed. Depending on the evaluation, various materials can be applied to the heating plate, and the materials used for the actual fixing member can be used. Various evaluations can be performed by changing the fixing member, and the material of the pressure member can be changed. In addition, since it can be matched to the pressurization conditions of the actual machine, it is possible to easily deal with the actual machine.
[0046]
According to
[0047]
According to a third aspect of the present invention, the fixing heating unit places a receiving plate made of a material selected from fluororesin or silicone resin on the heating unit, and the image forming support member is placed on the receiving plate. 3. The electrostatic charge image developing toner adhesive force measuring device according to
[0048]
The electrostatic charge image developing toner according to any one of claims 1 to 3, wherein the pressure terminal member of the pressure terminal unit is made of metal at least on the surface portion. With this adhesive force measuring device, it is possible to evaluate the fixing at the time of fixing using a metal roller or the like.
[0049]
The electrostatic charge image according to any one of claims 1 to 3, wherein the pressure terminal member of the pressure terminal unit includes at least a surface portion made of a heat-resistant elastic body. The developing toner adhesion measuring device enables evaluation at the time of fixing by a fixing roller having a surface made of silicone rubber or the like, belt fixing or the like.
[0050]
According to a sixth aspect of the present invention, the image forming support member and the fixing plate of the fixing heating unit are simultaneously peeled in a direction perpendicular to an adhesive surface. The electrostatic charge image developing toner adhesive force measuring device provides versatility for the peeling method. From the fixed state by pressure heat, the pressure is released and the vertical direction (grounding surface is pulled up from the backing plate at the same time) Measurement with less influence of self-peeling at the same time) is also possible.
[0051]
According to a seventh aspect of the present invention, peeling peeling with variable peeling speed is performed from one end at an angle of 90 ° with respect to the adhesive surface between the image forming support member and the receiving plate of the fixing heating unit. Although the electrostatic force image developing toner adhesive force measuring device according to any one of 1 to 5 has an influence on the measurement value due to the strain of the support and the stretching, it can be directed in a 90 ° direction from one end to the receiving plate. Evaluation at the time of fixing when peeled off is possible.
[0052]
According to an eighth aspect of the present invention, shear peeling with variable peeling speed is performed on an adhesive surface between the image forming support member and a receiving plate of the fixing heating unit. The electrostatic charge image developing toner adhesive force measuring device described in 1) enables evaluation at the time of fixing that can cope with shear peeling, in which the pressure is released and then peeled horizontally and laterally.
[0053]
According to a ninth aspect of the invention, in the electrostatic charge image developing toner adhesive force measuring device according to any one of the first to eighth aspects, the receiving plate on the upper surface of the fixing heating unit is a flat plate. The shape of the fixing heating plate also corresponds to the part of the actual machine, and for example, it is possible to evaluate a deteriorated part.
[0054]
According to a tenth aspect of the invention, in the electrostatic charge image developing toner adhesive force measuring device according to any one of the first to eighth aspects, the receiving plate on the upper surface of the fixing heating unit is a curved surface. The shape of the fixing heating plate also corresponds to the parts of the actual machine, for example, it can be evaluated for deteriorated parts, the shape of the fixing heating plate can be not only flat but also curved, and it can also be used for members that are actually used It becomes possible to respond.
[0055]
According to the eleventh aspect, the temperature detection of the fixing heating unit, the control of the heating time and temperature, the holding of the heating temperature within ± 2 ° C., the temperature descending gradient control after the heating is stopped, and various analysis data from all the data A system for performing calculation and output, wherein the apparatus for measuring electrostatic force image developing toner according to any one of claims 1 to 10, indispensable for evaluating toner performance, It is possible to set parameters such as pressure, pressurization time, peeling speed, etc. in any combination, and the heat parameters for which accuracy is desired are considered especially for the accuracy of temperature control. Any mold release member and toner can be easily tested with various parameters. They are versatile, have a short period of time, and have few external errors, which are problems in actual machine evaluation. They are possible to provide a very effective device as an evaluation over the prior methods.
[0056]
According to claim 12, by using the electrostatic charge image developing toner adhesive force measuring device according to any one of claims 1 to 11, the electrostatic charge image developing toner adhesive force measuring method, Any support with toner attached can be selected, and the degree of margin of the toner with respect to each support can be evaluated, and the fixing heating plate can be selected with any release member and the heating temperature set according to the toner type The function of the toner and the release member can be evaluated, the pressure body can be set to any temperature and pressure, the material of the pressure part can be selected, and each combination can be evaluated. It can be selected according to the evaluation purpose such as adhesion to the mold member and winding, and the heating method can arbitrarily set the parameters according to the purpose.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating the entire configuration of an electrostatic force image developing toner adhesive force measuring apparatus according to the present invention.
FIG. 2A is a cross-sectional view of the electrostatic charge image developing toner adhesive force measuring device according to the present invention when the pressure terminal unit is lowered and toner is fixed.
(B) is an explanatory cross-sectional view in the case of measuring the vertical peeling by raising the pressure terminal unit in the electrostatic force image developing toner adhesion measuring apparatus of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory cross-sectional view when peeling peeling measurement is performed at 90 ° from one end of an image forming support member in the electrostatic force image developing toner adhesive force measuring apparatus according to the present invention.
FIG. 4 is an explanatory cross-sectional view in the case where an image forming support member is horizontally pulled and shear load is measured in the electrostatic force image developing toner adhesion measuring apparatus of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view when the receiving plate on the upper surface of the fixing heating unit is a flat plate in the electrostatic force image developing toner adhesive force measuring apparatus of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view when the receiving plate on the upper surface of the fixing heating unit is a curved surface in the electrostatic force image developing toner adhesion measuring apparatus of the present invention.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing an output example of various analysis data of the present invention.
[Explanation of symbols]
A Fixing heating unit body
B Pressure terminal unit
C computer
D Peeling drive unit
1 Image forming support member
2 Sample clamper
3 Pressure terminal member
4 Heating unit
5 receiving plate
6 spindles
7 Stepping motor
8 Stepping motor
9 Stepping motor
10 Moving rail
11 Sample clamper
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