JPH01230078A - 現像剤評価装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は電子写真用現像剤を定量的に評価する現像剤評
価装置に関するものである。

従来の技術 従来現像剤を評価する手段として例えば特開昭５６−１
５５８４３号公報では磁性粉体を含む粉体を保持部材に
磁気的な作用により搬送させ、この粉体に直′／Ｒ電圧
を印加し、電流を測定することによって電気抵抗を測定
し使用状態に即した状態で現像剤を評価できるとしてい
る。

特開昭５８−４４３６１号公報では被測定粉体を導電性
測定仮に付着させ、その荷重と静電位とを測定して粉体
の帯電量を測定する方法である。

この方法では被測定↑す）体を導電性測定板に吹き付け
、測定板に付着した粉体重量を荷重センサによって測定
し、電荷量を測定仮に接続されたコンデンサの電荷を静
電位計で測定し、上記重量と帯電量から被測定粉体の単
位重量あたりの帯電量を求めることができる。

特開昭５２−８４７７９号公報では電子写真用現像剤の
摩擦帯電特性を測定するもので粉体をフィルタを通して
強制移動させ、そのときの摩擦帯電量を測定する。つま
りファラデーケージ内に収容した粉体をフィルタを通し
て強制的に吸引する。

そのとき粉体はフィルタを通過するとき摩擦を起しなが
ら吸引される。その際フィルタに残った電荷は粉体が持
ち去った電荷量と等量で、かつ逆の極性を持っている。

これがファラデーケージに接続されているコンデンサー
を充電し、その電位を測定して粉体の摩擦帯電量を測定
するものである。

発明が解決しようとする課題 現像剤の特性は、実機で使用状態にできる限り近い状態
で評価していかねばならない。これは−成分現像方式の
みならず、二成分現像方式においても同様である。現像
剤の電荷量や付着量が複写像の画質に与える影響は大き
い０画質を決定する最大の要因である現像剤の電荷量を
測定することは現像剤の開発において必要不可欠である
。

前記特開昭５２−８４７７９号公報、特開昭５８−４４
３６１号公報では測定条件に依存した粉体自体のＦｊ擦
帯電量を測定することができる。しかしその粉体の特性
は測定条件に基づいた特性であって実際の現像プロセス
で粉体が受ける条件から生じる特性とは異なっている。

特開昭５６−１５５８４３号公報では使用状態に近い形
で粉体の特性として抵抗率を求めている。しかしこの方
法でもって現像状態での特性を追求するには不十分であ
る。このように現像剤の評価においては実際の現像プロ
セスに即した状態での特性の把握のための測定が必要で
あるが上記の方法ではそれが十分に行ない得ない。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明の現像剤評価方法では
、回転可能な導電性ドラムにバイアス電圧を印加する。

この導電性ドラムにバイアス電圧を印加する代りに導電
性支持体と光導電層、又はｍ　７１性支持体と絶縁層を
基本構成体とするドラムにコロナ放電によって電荷を付
加してもよい。電圧が印加されたドラムと対向した位置
にドラムとの現像ギヤツブを規制して、現像剤保持部材
（以下スリーブと称する）を置き、非磁性導電性スリー
ブ上に現像剤層規制部材（以下ブレードと称する）で層
厚が規制された現像剤を搬送させる。ドラムとスリーブ
の間の電界が存在するいわゆる現像領域に搬送された現
像剤はここでドラムに付着する。このとき現像剤のスリ
ーブからドラムへ移動する際に生じる現像電荷量を、ま
たドラムに付着した現像剤の重量を測定する。現像電荷
量と現像剤付着量の測定はスリーブとドラム間の現像ｚ
ｉ域で存在する電界強度を変化させて行う。また現像剤
層の表面電位、ドラム上に付着した現像剤の表面電位を
測定する。

作用 本発明は上記した構成によって現像剤の現像特性を定量
的に評価することが可能となる。すなわちスリーブ上の
現像剤がドラムへ移動する現像状態時で現像剤付着量を
測定することによって、その現像剤の現像能力を知るこ
とができる。つまり複写画像の画像濃度にあたるもので
ある。また複写画像における細線再現性、特にラインの
シャープ性、解像性は現像剤の電荷量に寄与するところ
が大きい。

このように現像電ｒ１量、現像剤付着量、現像剤層の表
面電位を測定する手段、スリーブとドラム間の現像領域
に存在する電界強度を変化させる手段ををする本発明の
現像剤評価”ｆｉｌを用いることによって短時間で、少
量のトナーで現像剤の画像特性を把握することが可能と
なる。

実施例 以下本発明の一実施例の現像剤評価装置について図面を
参照しながら説明する。

近年複写画像の高画質化、高解像度が要求されており、
現像剤の特性も厳しく管理されなければならない０本発
明によって現像剤の現像特性を定量的に評価することが
可能となる。すなわちスリーブ上の現像剤がドラムへ移
動する現像状態時で現像剤付着量を測定することによっ
て、その現像剤の現像能力を知ることができる。つまり
複写画像の画像？Ｈ＆にあたるものである。またこれを
スリーブとドラム間の現像領域に存在する電界強度を変
化させて現像剤付着量を測定することムこまって現像剤
のガンマ特性をも知ることが可能となる。

また現像剤の帯電極性に対し逆の極性の電界を印加し、
そのときの現像剤付着量を測定することで非画像部への
現像剤の付着いわゆるカブリの挙動を知ることが出来る
。またこの逆の極性の電界強度を変化させることによっ
て複写機における現像バイアス、感光体の表面電位の許
容幅を知ることが出来る。

また複写画像における細線再現性、特にラインのシャー
プ性、解像性は現像剤の電荷量に寄与するところが大き
い０例えば電荷量の低い現像剤を使用するときライン画
像周辺の現像剤の飛び散りが目立つし、解像度も低下す
る。電荷量の高い現像剤を用いることによってライン画
像周辺の現像剤の飛び敗りが減少し、細線等がシャープ
に再現されているし、また解像度も向上している。これ
をスリーブとドラム間の現像領域での電界強度を変化さ
せて現像電荷量を測定することによってより詳細に現像
剤の現像特性を把握することが可能となる。例えば反転
現像において、ラインエツジ部周辺の感光体の表面電位
の落ち方は少なく、この領域での電界強度は表面電位は
十分に低下しているライン中央部に比べて、低いもので
ある。そのためライン中央部のような強い電界強度のも
とて現像剤の電荷量を測定することのみならず、ライン
端部のように弱い電界強度のもとて現像剤の電荷量を測
定することによってライン端部周辺での現像剤の挙動を
知ることができる。

本発明では実機での現像の際の使用状態に準じた機構で
現像剤の測定を行う方法をとる。つまり回転可能な導電
性ドラムにバイアス電圧を印加する。この導電性ドラム
にバイアス電圧を印加する代りに導電性支持体と光導電
層、又は導電性支持体と絶縁層を基本構成体とするドラ
ムにコロナ放電によって電荷を付加してもよい、これら
のドラムは複写機における感光体ドラムに相当するもの
である。第１図において、■は導電性のアルミドラムで
あり、このアルミドラムの周面に、Ａ　ｌ　７着したポ
リエステルフィルム（ＰＥＴ）５の着脱を可能としてい
る。なおＰＥＴはＡ１面を前記ドラム面に接触して装着
される。このＰＥＴに高電圧発生装置７によってコロナ
チャージャ６から放電によって電荷を付加させた。７．
６および制御用コンピュータ１３はドラムとスリーブ間
に発生させる電界強度を変化させる手段を構成する。ス
リーブ内には回転可能な磁気発生手段（以下マグロール
と称する）を設置可能としている。３は磁気発生手段で
あるマグロールである。これは二成分現像剤、−成分磁
性現像剤において使用する。

非磁性−成分現像剤においては必要なく、状況に応じて
設置する。この現像剤の搬送はスリーブ又はマグロール
の一方、或いは両者の回転により達せられる。本発明の
一実施例では磁性キャリアを含む二成分現像剤を使用し
ているためマグロールを設置した。電圧が印加されたド
ラムと対向した位置にドラムとの現像ギャップを規制し
て、現像剤保持部材（以下スリーブと称する）を置き、
非磁性導電性スリーブ上に現像剤層規制部材（以下ブレ
ードと称する）で層厚が規制された現像剤を搬送させる
。２はスリーブを示し１０にΩの抵抗１４を介して接地
されている。スリーブは電流計を通じて基本的に接地さ
せているが、実機の状態に近づけるためにバイアス電圧
を印加してもよい。

また抵抗を介して接地し、抵抗の両端に現れる電圧値を
測定してもよい、また電荷量測定器を用いてもよい。ド
ラムとスリーブの間の電界が存在するいわゆる現像領域
に搬送された現像剤はここでドラムに付着する。この現
像剤の付着は複写機における現像に相当する。このとき
現像剤のスリーブからドラムへ移動する際に生じる現像
電荷量を測定する。を流計によって現像電流をモニタし
、現像時間によって積分して電荷量を求めてもよいし、
抵抗の両端に生しる電圧値から現像電流を求めて上記の
方法で電荷量を求めてもよい。またドラムに付着した現
像剤はクリーニングブレードによってドラムから掻き落
されドラムに付着した現像剤の重量を測定する。また現
像前と′ｆ！Ａ像後のドラムの重量変化を測定してもよ
い、これは光導電層と導電性ドラムを基本構成体とする
ドラムでも同様である。また絶縁層と導電性ドラムを基
本構成体とするドラムでも同様であるが、絶縁層をドラ
ムから着脱可能として絶縁層に付着した現像剤の重量を
測定することも可能である。また気流によってドラム上
の現像剤を除去回収する方法、接着方式によってドラム
上の現像剤を除去回収することも可能である。

本実施例では現像電荷量の測定は現像の際の現像剤の移
動によって生しる現像電流によって生しる抵抗１４の電
圧をデジタルマルチメータ１２で測定し、その電圧値を
抵抗値で割って現像電流を求め、これを現像時間で積分
して電荷量（以下この電荷量をＤ（μＣ）と称す）を算
出した。１２と１４は現像剤の移動によって生じる現像
電荷量を測定する手段を構成する。現像剤付着量はＰＥ
Ｔに付着した現像剤の重量（以下Ｗ（■）と称す）から
求めた。現像電荷！￥ｔ（以下Ｑ（μｃ／ｇ）と称す）
はＤをＷで割って単位重量当りの電荷量として算出した
。４は現像剤層を規制するドクターブレードを示してい
る。【５は現像剤層で１６は現像剤貯蔵器であるホッパ
を示している。他に攪乱機構、トナー濃度制？１１１機
構を具備させるが図面では省略する。

また同時に現像剤層の表面電位もモニタする。

これはホッパ内に投入された現像剤がスリーブの回転に
よってスリーブ上に搬送され、またブレードによって層
厚を規制されて現像領域に搬送される。この現像領域で
現像されて現像剤はドラムに付着する。現像剤の表面電
位はブレードを通過して現像領域に突入するまでの間と
、現像領域を通過した後とで測定を行う。これはブレー
ドによって層厚を規制されてスリーブ上を搬送する現像
剤層の帯電状態を把握することが出来るし、また電界が
存在する現像領域を通過したあとの現像剤層の表面電位
を測定することによって、現像剤が現像領域に存在する
電界の影響をどの程度受けているか把握することが可能
である。９は表面電位プローブでスリーブ上の現像剤層
の表面電位をＴｒｅｋ社製３４４の表面電位計１１で測
定する。９と１１でスリーブ上の現像剤層の表面電位を
測定する手段を構成する。またドラム上に付着した現像
剤の表面電位もモニタする。これはスリーブからドラム
に現像された現像剤の帯電の状態を知ることが出来る。

８は表面電位プローブでドラム上のＰＥＴに付着した現
像剤層の表面電位をＴｒｅｋ社製３４４の表面電位計１
０で測定する６８と１０でスリーブ上の現像剤層の表面
電位を測定する手段を構成する。１３は制御用コンピュ
ータ（ＨＰ社製９８２６）でスリーブ２．ドラムエ、マ
グロール３の回転、及びｏｎ、ｏｆｆを制御している。

本実施例ではマグロールは固定している。図では制′４
′ｎ機器は省略している。また各種機器からのデータを
処理し、記憶装置１Ｂ（ＨＰ社製８２９０１Ｍ）でデー
タファイルを作成し、プリンタ１７（ＨＰ社！！７２４
５Ｂ）でグラフ化して出力している。

現像電荷量と現像剤付着量の測定はスリーブとドラム間
の現像領域で存在する電界強度を変化させても行う。こ
れは導電性ドラム、スリーブに印加する電圧の大きさを
変化させても行えるし、光導電層、絶縁層に付加するコ
ロナ放電の大きさを変えても行える。これは連続的に変
化させてもよいし、ある一定の間隔で変化させてもよい
。

以上の測定は現像領域に存在する電界の極性を正負両方
で行う、これはドラムとスリーブに印加する電圧の極性
を変えることによって行えるし、ドラムとスリーブに印
加する電圧の大きさを変えることによっても電界の極性
を変えることが可能であるし、コロナ放電の極性を変え
ても可能である。これは例えば現像剤の帯電極性に対し
てドラム側の電気極性を逆としたとき（この場合の電圧
印加方向を便宜的に現像剤に対して順バイアスを印加す
ると呼ぶことにする）現像剤の感光体の静電潜像への付
着状況の情報を知ることが可能となる。また現像剤に対
して逆バイアスを印加することは非画像部への現像剤の
付着状況を知ることが可能である。

また高電圧発生装置を制御して出力値を可変にしてスリ
ーブとドラム間の現像領域に発生する電界強度を変化さ
せている。

またこの測定方法を新鮮な現像剤をホッパにセットして
、現像を始めた時点からホッパ内の現像剤がほぼ消費さ
れ尽すまで連続的または間欠的に行うことによって現像
剤の長期安定性、言い替れば現像剤のライフ特性をも評
価可能となる７この現像剤は一成分現像剤であればトナ
ーの現像特性を、また二成分現像剤であれば、トナーの
みならず、キャリアの特性をも評価可能である。

現像剤付着量として測定される対照物はトナーであるが
、二成分現像剤特有のキャリア付着をも評価可能である
。

ドラムとスリーブは矢印の向きにｗｉｔｈに回転させて
いるが、場合によってはａｇａｉｎｓｔに回転させるこ
とも可能である。またマグロールも回転可能である。表
１に測定の際の現像条件の一例を示す。

表　　　１ スリーブ上の現像剤層がドラム上の静電潜像と接触して
いる長さは８．３．：ｎである。

以上が本発明の装置の概略である。

次に二成分現像剤の現像特性の測定の実施例を示す。

第２図〜第１０図に現像剤の特性を示す。第２図、第５
図、第８図は、横軸にＰＥＴの表面電位で、電位の帯電
極性はトナーの帯電極性と反対のいわゆる順極性で、ト
ナーは正帯電であるため、負帯電をさせている。これを
Ｖｐ　　（Ｖ）と称する。

縦軸に現像剤付着量（Ｗｐ　（ｗ）と称する）を示して
いる。ＰＥＴの現像面積は８７ｃａｌで、ドラムの回転
方向を縦とすると、縦１０．５ｃｍ、横８．３（Ｊ＋で
ある。また厚さは５０μｍである。

第３図、第６図、第９図は、横軸に順極性のＰＥＴの表
面電位Ｖｐ　（Ｖ）を示し、縦軸に現像電荷量（Ｑｐ（
μＣ／ｇ）と称す）を示している。

第４図、第７図、第１Ｏ図は横軸にＰＥＴの表面電位で
、この表面電位の帯Ｔｔ掻性はトナーの帯電極性と同極
であり、前記の順極性に対し、逆極性と呼ぶ、トナーは
正帯電であるため、ＰＥＴを正帯電をさせている。これ
をＶｎ　（Ｖ）と称する。

縦軸に現像剤付着１１（Ｗｎ（■）と称する）を示して
いる。各グラフの座標値には絶対値で表示している。

第２図、第３図、第４図に現像剤Ａの特性を示す。

第２図におけるＷｐはＶｐの絶対値の増加にともない増
加している。Ｖｐ＝−３００Ｖのとき、Ｗｐ＝３８■、
ｖｐ＝−ｓｏｏｖのとき、Ｗｐ＝９７■を示している。

第３図においてＶｐの絶対値が変化してもＱｐは１７μ
ｃ　／　Ｈの一定値を維持している。第４図においてＶ
ｎ＝０〜３００■においてＷｎは２■以下の値を維持し
ている。

Ｖｎ＝４００Ｖ付近から急激に増加しているが、キャリ
ア付着の影響が多分に含まれている。

第５図、第６図、第７図に現像剤Ｂの特性を示す。

第５図におけるＷｐはＶｐの絶対値の増加にともない増
加している。Ｖｐ＝−３００Ｖのとき、Ｗ　ｐ　＝　２
７　ｍｇ、ｖｐ＝−８００ｖのとａ、Ｗｐ−６０■を示
している。第６図においてＶｐの絶対値の増加にともな
いＱｐが増加する傾向を示している。Ｖｐ”−３００Ｖ
ではＱ　ｐ　＝　５　ｔｔ　ｃ　／　ｇで、ｖｐ”−ａ
ｏｏｖではＱｐ＝Ｌ５μｃ／ｇの値を示している。第７
図においてＶｎの増加とともにＷｎは増加し、３〜９■
の値を示している。

第８図、第９図、第１０図に現像剤Ｃの特性を示す。

第８図におけるＷｐはＶｐの絶対値の増加にともない増
加している。Ｖｐ＝−３００Ｖのとき、Ｗｐ＝１５■、
Ｖｐ＝−８００Ｖのとき、Ｗｐ＝４６■を示している。

第９図において、Ｖｐ＝−３００ＶではＱｐ＝３５μｃ
／ｇで、Ｖｐ＝−ｓｏｏｖではＱｐ＝３１μｃ　／　ｇ
の値を示し、先程の現像剤Ｂと異なり、逆の減少特性を
示している。第１０図においてＶｎ＝０〜３００Ｖにお
いてＷｎは１■以下の低い値を維持しているが、現像剤
Ａと同様Ｖｎ＝４００Ｖからキャリア付着が発生してい
る。

次に改造した複写機（松下電器社製Ｆ　Ｐ　−１３００
改造機で、画像出しを行ったときの画像評価例を表２に
示す。

（以　下　余　白） 表　　　２ 画像１度はマクヘス反射濃度計を使用。

カブリ、解像性、文字周辺部のトナー飛び敗りに関して
は目視判断で行った。

Ｏ；良好　　△；比較的良好　　×；不良各現像剤の特
性と画像との相関を考察すると、まず文字周辺のトナー
飛び散り、解像性に関して、現像剤Ａ、Ｃに関して比較
的良好で、特に現像剤Ｃがとくに解像性で優れている。

しかし現像剤Ｂにおいては文字周辺のトナーの飛び敗り
が目立ち、解像性も得られていない。Ｑｐの高い現像剤
はトナー飛び敗りが少な（、文字画像のエツジ部がシャ
ープに再現させている。Ｖｐの絶対値が大きいところで
のＱｐが高い値を示しても、Ｖｐの絶対値が小さいとこ
ろでのＱｐが低い値を示す現像剤では文字のシャープ性
や解像性に劣っている。また傾向としてＱｐの低い現像
剤では文字のシャープ性に劣り、トナーの飛び敗りが目
立つ。これはＶｐが低い値で付着するトナーに帯電不良
や、逆帯電トナーが付着しやすい状態にあり、トナーの
帯電が良好に行われていないと思われる。

画像濃度に関してＷｐの低い現像剤Ｃでは０．９５と低
い値であるが、Ｗｐの大きい八においては１．４以上の
濃度が得られている。現像剤Ｂでは１．２のイ直を示し
ている。

またカブリに関して、Ｗｎの低い現像剤Ａ、　　Ｃは少
ないが、Ｗｎの大きいＢはカブリが非常に目立っている
。

このようにＷｐと画像濃度、Ｗｎとカブリの相関が十分
にとれているのが分る。

発明の効果 以上のように本発明の装置は電圧の印加されたドラムに
スリーブ上で搬送されている現像剤を付着させるという
実際の現像プロセスに即した構成でもって、現像剤がド
ラムに付着するときに生しる現像電流から得られる現像
電荷量、現像剤付着量、及びそのときの現像剤の表面電
位を測定している。従って実際の複写機に即した現像剤
の特性を定量的に評価することによって画像特性を把握
することが可能となった。またドラムとスリーブ間の現
像領域に存在する電界強度を変化させて、現像剤の現像
電荷量、現像剤付着量の特性を観察することは画質の良
否の判断する有効な手段である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における現像剤評価装置の概
略図、第２図、第３図、第４図は現像剤Ａの現像特性を
示す特性図、第５図、第６図、第７図は現像剤Ｂの現像
特性を示す特性図、第８図、第９図、第１０図は現像剤
Ｃの現像特性を示す特性図である。 １・・・・・・導電性ドラム、２・・・・・・マグロー
ル、３・・・・・・スリーブ、４・・・・・・ブレード
、６・・・・・・トナー層、７・・・・・・高電圧発生
装置。 厘−アルミドラム ２−ス１ノープ ３−・−マグロール ４−ブレード ６−　コロｆ＋で−ジで １２−　　≠ジタルマル÷メータ １５−・−５Ｌ像村漕 第１図 第２図 ＶＰ　（Ｖ） 第３図 ＶｐＣＶ） 第４図 第５図 ２００　４００　　に００８００ 月６図 ｖｐ＜ｖノ 第７図 ｎＣＶＪ 第８図 ２００　　　４００　　　６００　　　　θ００Ｖｐ　
（Ｖ） 第　９　図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転可能な導電性ドラムと、導電性支持体と光導
   電層を基本構成体とするドラムと、導電性支持体と絶縁
   層を基本構成体とするドラムのうちのひとつからなるド
   ラムと、回転可能な現像剤保持部材を前記ドラムとの現
   像ギャップを規制して前記ドラムと対向させ、現像剤保
   持部材上の現像剤層を現像剤層規制部材によって層厚を
   規制して層を形成し、電気的手段によって前記ドラムと
   前記現像剤保持部材間の現像領域に電界を発生させ、前
   記ドラムと前記現像剤保持部材間の電界によって前記現
   像剤保持部材上に存在する現像剤が前記ドラムに付着す
   る際の前記現像剤の移動によって生じる現像電荷量を測
   定する手段と、前記現像剤保持部材上の前記現像剤層の
   表面電位を測定する手段と、前記ドラムに付着した現像
   剤付着量を測定する手段と、前記ドラムに付着した現像
   剤層の表面電位を測定する手段の少なくともひとつの測
   定手段を具備することを特徴とする現像剤評価装置。
2. （２）ドラムと現像剤保持部材間に発生させる電界強度
   を連続的に変化させる電気的手段と、間欠的に変化させ
   る電気的手段のうちの少なくともひとつからなる電気的
   手段と、前記ドラムと前記現像剤保持部材間の電界によ
   って前記現像剤保持部材上に存在する現像剤が前記ドラ
   ムに付着する際の前記現像剤の移動によって生じる現像
   電荷量を測定する手段と、前記現像剤保持部材上の前記
   現像剤層の表面電位を測定する手段と、前記ドラムに付
   着した現像剤付着量を測定する手段と、前記ドラムに付
   着した現像剤層の表面電位を測定する手段の少なくとも
   ひとつの測定手段を具備することを特徴とする請求項第
   （１）項記載の現像剤評価装置。
3. （３）ドラムと現像剤保持部材間に存在する電界の絶対
   値の大きさをＥ（Ｖ／ｍｍ）で表すと、Ｏ＜＝Ｅ＜＝３
   ×１０＾４ の範囲内であることを特徴とする請求項第（１）項記載
   の現像剤評価装置。
4. （４）ドラムと現像剤保持部材に存在する電界の極性を
   正と負の両方の極性に変化させる手段を具備することを
   特徴とする請求項第（１）項記載の現像剤評価装置。