JP4282535B2 - 粉体の付着力測定方法及び装置 - Google Patents
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また、特許文献7では、針先端に付着させた粉体粒子を、基板に付着させた粉体に接触させ、引き剥がす際の力を測定して粉体間の付着力を測定する方法が開示されている。この方法では、粉体粒子間の付着力を正確に測定することができるが、通常の粉体は粒径や形状、帯電電荷等に分布があり、粉体全体の付着力の平均値を得るには、多数の粉体粒子について測定を実施する必要があり、手間と時間がかかるという問題点がある。
(3)「基板1及び基板2の電極上部に絶縁層が設けられていることを特徴とする前記(1)項又は第(2)項に記載の粉体付着力測定方法」、
(4)「基板1の絶縁層を層(1)、粉体層を層(2)、空気層を層(3)、基板2の絶縁層を層(4)とし、各層の比誘電率、層厚をそれぞれεi、di(i=1〜4)、Di=di/εi(i=1〜4)、各Diの和をD、ε0を真空の誘電率とし、粉体層の電荷密度ρと誘電率ε2及び粉体1粒子当たりの電荷量qを、粉体単位重量当たりの帯電量Q/M、粉体の嵩密度M/V、粉体粒子の誘電率εp、粉体粒子の真比重δ、粉体粒子の平均半径rを用いてそれぞれ(3)、(4)、(5)式により求め、基板1の電極に電圧V1、基板2の電極に電圧V2を印加した場合のqE(zs)を(6)式により求めることを特徴とする前記第(1)項乃至第(3)項のいずれかに記載の粉体付着力測定方法;
(5)「粉体間付着力の測定値として、粉体重量比ηが0.5以下に対応する測定値を用いることを特徴とする前記第(1)項乃至第(4)項のいずれかに記載の粉体付着力測定方法」、
(6)「電極間の電位差及び基板間距離を電極間で放電が発生しない範囲内に設定したことを特徴とする前記第(1)項乃至第(5)項のいずれかに記載の粉体付着力測定方法」、
(7)「基板1または基板2、または基板1と基板2の両方に複数の電極を形成し、各電極上の粉体層における粉体間付着力を測定することを特徴とする前記第(1)項乃至第(6)項のいずれかに記載の粉体付着力測定方法」、
(8)「基板1または基板2の複数の電極に異なる電圧を印加することを特徴とする前記第(7)項に記載の粉体付着力測定方法」、
(9)「測定に使用する粉体としてトナーを用い、基板1上にトナー層を形成する方法として、電子写真方式における現像方式を用いることを特徴とする前記第(1)項乃至第(8)項のいずれかに記載の粉体付着力測定方法」により達成される。
また、上記課題は、本発明の(10)「電極を有する基板(基板1)上に帯電した粉体粒子を二層以上付着させる粉体付着手段、電極を有する基板(基板2)を該粉体層に接触しないように基板1に対置させ、両基板間に電位差を設けて基板1上の一部の粒子を基板2に付着させる粉体移動手段、基板1上の粉体重量m1と基板2上の粉体重量m2を測定する重量測定手段、(1)式より計算される粉体重量比ηを求め、粉体層の層厚をd2として、ηに対応する粉体層分割位置zsを(2)式より求め、zsにおける電界E(zs)と粉体1粒子当たりの電荷qの積qE(zs)から粉体間付着力を計算する付着力計算手段を有することを特徴とする粉体付着力測定装置;
(11)「電極を形成した基板が平板状で、基板1と基板2が平行に対置していることを特徴とする前記第(10)項に記載の粉体付着力測定装置」、
(12)「基板1及び基板2の電極上部に絶縁層が設けられていることを特徴とする前記第(10)項又は第(11)項に記載の粉体付着力測定装置」、
(13)「基板1の絶縁層を層(1)、粉体層を層(2)、空気層を層(3)、基板2の絶縁層を層(4)とし、各層の比誘電率、層厚をそれぞれεi、di(i=1〜4)、Di=di/εi(i=1〜4)、各Diの和をD、ε0を真空の誘電率とし、粉体層の電荷密度ρと誘電率ε2及び粉体1粒子当たりの電荷量qを、粉体単位重量当たりの帯電量Q/M、粉体の嵩密度M/V、粉体粒子の誘電率εp、粉体粒子の真比重δ、粉体粒子の平均半径rを用いてそれぞれ(3)、(4)、(5)式により求め、基板1の電極に電圧V1、基板2の電極に電圧V2を印加した場合のqE(zs)を(6)式により求める付着力計算手段を有することを特徴とする前記第(10)項乃至第(12)項のいずれかに記載の粉体付着力測定装置;
(14)「基板1または基板2、または基板1と基板2の両方に複数の電極を形成し、各電極上の粉体層における粉体間付着力を測定する手段を有することを特徴とする前記第(10)項乃至第(13)項のいずれかに記載の粉体付着力測定装置」、
(15)「基板1または基板2の複数の電極に異なる電圧を印加する手段を有することを特徴とする前記第(14)項に記載の粉体付着力測定装置」、
(16)「測定に使用する粉体としてトナーを用い、基板1上にトナー層を形成する手段として、電子写真方式における現像手段を用いることを特徴とする前記第(10)項乃至第(15)項のいずれかに記載の粉体付着力測定装置」により達成される。
また、上記(2)、(11)に記載の発明によれば、電界が基板に平行な面内で均一となるため、粉体の移動量も面内で均一となり、精度の高い測定が可能となる。
また、上記(3)、(12)に記載の発明によれば、両電極間での放電や接触によるリーク電流の発生が抑制され、安定した測定が可能となる。
また、上記(4)、(13)に記載の発明によれば、測定された粉体重量比から得られる粉体層分割位置と、粉体に関するパラメータ等を計算式に代入することにより、定量性の高い粉体間付着力の値が得られる。
また、上記(5)に記載の発明によれば、粉体が基板から分離しない範囲での測定値を用いるため、粉体と基板間の付着力の影響がなく、粉体間の付着力のみを測定できる。
また、上記(6)に記載の発明によれば、放電による測定への影響を回避できるため、正確な測定ができる。
また、上記(7)、(8)、(14)、(15)に記載の発明によれば、精度良く、かつ効率的に粉体間付着力を測定できる。
また、上記(9)、(16)に記載の発明によれば、現像で形成されたトナー層におけるトナー間付着力を測定することができ、電子写真プロセスやトナーの開発に寄与することができる。
請求項2及び請求項11に記載の発明によれば、電界が基板に平行な面内で均一となるため、粉体の移動量も面内で均一となり、精度の高い測定が可能となる。
請求項3及び請求項12に記載の発明によれば、両電極間での放電や接触によるリーク電流の発生が抑制され、安定した測定が可能となる。
請求項4及び請求項13に記載の発明によれば、測定された粉体重量比から得られる粉体層分割位置と、粉体に関するパラメータ等を計算式に代入することにより、定量性の高い粉体間付着力の値が得られる。
請求項5に記載の発明によれば、粉体が基板から分離しない範囲での測定値を用いるため、粉体と基板間の付着力の影響がなく、粉体間の付着力のみを測定できる。
請求項6に記載の発明によれば、放電による測定への影響を回避できるため、正確な測定ができる。
請求項7及び請求項8及び請求項14及び請求項15記載の発明によれば、精度良く、かつ効率的に粉体間付着力を測定できる。
請求項9及び請求項16記載の発明によれば、現像で形成されたトナー層におけるトナー間付着力を測定することができ、電子写真プロセスやトナーの開発に寄与することができる。
図1は、本発明における粉体移動手段の一例を示している。平板状の金属板(5)上に絶縁膜(1)を形成した基板(基板1)上に、帯電した粉体粒子が2層以上積層した粉体層(2)が付着した状態で、平板状の金属板(6)上に絶縁膜(4)を形成した基板(基板2)と基板1が平行になるように、基板保持部材(10)内に設置されている。両基板間には、粉体層(2)が基板2と接触しないような間隔を保つ絶縁性のスペーサ(7)が設置されている。金属板(5)は定電圧電源(8)と接続され、金属板(6)は定電圧電源(9)と接続されており、粉体(2)が基板1から基板2へ移動するような電位差が基板間に印加される。電源(8)の電圧V1、電源(9)の電圧V2とすると、帯電した粉体(2)の帯電極性が正の場合はV1>V2、逆に帯電極性が負の場合はV1<V2となるように電圧を設定する。図1では、電源を2個用いているが、金属板の一方を接地して、電源1個で電圧を印加しても良い。また、基板として金属板を用いているが、絶縁体に電極面を設けても良い。
まず、粉体と磁性粒子を混合して、現像装置(21)内へ導入し、撹拌装置(22)で十分撹拌する。電源(8)と電源(25)から電圧を印加して、基板1と現像スリーブ間に電位差を設け、現像スリーブの回転と基板1の平行移動を行い、基板1上に粉体層を形成する。粉体層が形成された基板1を、スペーサを挟んで基板2と対置させ、電源(8)と電源(9)から電圧を印加して、基板1と基板2間に電位差を設け、粉体層の一部を基板2へ移動する。基板1と基板2上の粉体重量及び粉体帯電量を測定する。基板1と基板2上の粉体重量を(1)式に代入して、重量比ηを求める。重量比ηを(2)式に代入することにより粉体層分割位置zsを求め、(6)式に各パラメータを代入することによって粉体間付着力を求める。
また、上記の説明では基板間距離を一定にして電極に印加する電圧を変えたが、電圧は一定で基板間距離を変えても良い。この場合は、基板間距離を所定の値に設定し、一つの電極に電圧を印加して粉体粒子を移動後に電圧を無印加に戻し、同様にして基板間距離と電極を変えて電極上の粉体粒子を移動させる。さらに、電圧と基板間距離の両方を変えても良い。
2 粉体層
2a 粒子
2b 粒子
d2 粉体層の厚さ
zs 絶縁層の表面から分割表面までの距離
3 空気層
4 絶縁層
5 金属平板
6 金属平板
7 スペーサ
8 電源
9 電源
10 基板保持部材
11 ステージ
21 現像装置
22 撹拌装置
23 現像スリーブ
24 規制板
25 電源
31 粉体吸引装置部材
32 粉体吸引装置部材
33 吸引ノズル
34 粉体導入部
35 電極
36 フィルター
37 金網
38 吸引口
40 平板状の絶縁体
41 電極
42 電極
43 電極
44 電極
51 電源
52 電源
53 電源
54 電源
Claims (16)
- 電極を形成した基板が平板状で、基板1と基板2が平行に対置していることを特徴とする請求項1に記載の粉体付着力測定方法。
- 基板1及び基板2の電極上部に絶縁層が設けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載の粉体付着力測定方法。
- 基板1の絶縁層を層(1)、粉体層を層(2)、空気層を層(3)、基板2の絶縁層を層(4)とし、各層の比誘電率、層厚をそれぞれεi、di(i=1〜4)、Di=di/εi(i=1〜4)、各Diの和をD、ε0を真空の誘電率とし、粉体層の電荷密度ρと誘電率ε2及び粉体1粒子当たりの電荷量qを、粉体単位重量当たりの帯電量Q/M、粉体の嵩密度M/V、粉体粒子の誘電率εp、粉体粒子の真比重δ、粉体粒子の平均半径rを用いてそれぞれ(3)、(4)、(5)式により求め、基板1の電極に電圧V1、基板2の電極に電圧V2を印加した場合のqE(zs)を(6)式により求めることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の粉体付着力測定方法。
- 粉体間付着力の測定値として、粉体重量比ηが0.5以下に対応する測定値を用いることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の粉体付着力測定方法。
- 電極間の電位差及び基板間距離を電極間で放電が発生しない範囲内に設定したことを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の粉体付着力測定方法。
- 基板1または基板2、または基板1と基板2の両方に複数の電極を形成し、各電極上の粉体層における粉体間付着力を測定することを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の粉体付着力測定方法。
- 基板1または基板2の複数の電極に異なる電圧を印加することを特徴とする請求項7に記載の粉体付着力測定方法。
- 測定に使用する粉体としてトナーを用い、基板1上にトナー層を形成する方法として、電子写真方式における現像方式を用いることを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の粉体付着力測定方法。
- 電極を形成した基板が平板状で、基板1と基板2が平行に対置していることを特徴とする請求項10に記載の粉体付着力測定装置。
- 基板1及び基板2の電極上部に絶縁層が設けられていることを特徴とする請求項10又は11に記載の粉体付着力測定装置。
- 基板1の絶縁層を層(1)、粉体層を層(2)、空気層を層(3)、基板2の絶縁層を層(4)とし、各層の比誘電率、層厚をそれぞれεi、di(i=1〜4)、Di=di/εi(i=1〜4)、各Diの和をD、ε0を真空の誘電率とし、粉体層の電荷密度ρと誘電率ε2及び粉体1粒子当たりの電荷量qを、粉体単位重量当たりの帯電量Q/M、粉体の嵩密度M/V、粉体粒子の誘電率εp、粉体粒子の真比重δ、粉体粒子の平均半径rを用いてそれぞれ(3)、(4)、(5)式により求め、基板1の電極に電圧V1、基板2の電極に電圧V2を印加した場合のqE(zs)を(6)式により求める付着力計算手段を有することを特徴とする請求項10乃至12のいずれかに記載の粉体付着力測定装置。
- 基板1または基板2、または基板1と基板2の両方に複数の電極を形成し、各電極上の粉体層における粉体間付着力を測定する手段を有することを特徴とする請求項10乃至13のいずれかに記載の粉体付着力測定装置。
- 基板1または基板2の複数の電極に異なる電圧を印加する手段を有することを特徴とする請求項14に記載の粉体付着力測定装置。
- 測定に使用する粉体としてトナーを用い、基板1上にトナー層を形成する手段として、電子写真方式における現像手段を用いることを特徴とする請求項10乃至15のいずれかに記載の粉体付着力測定装置。
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