JPH0412280A - １成分系トナー帯電量分布測定装置 - 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ｌ成分系トナーの帯電量分布の測定装置に関す
る。

［従来の技術］ 近年、電子写真、静電記録、静電印刷等の画像形成装置
の普及に伴って、その用途も広範囲にわたり、画像への
品質要求は厳しくなってきている。個々で用いられるト
ナー粒子の特性、特に帯電量や粒径は最終的な複写画像
の画像濃度、鮮明度、かぶり等に大きく影響する為に電
子写真特性として重要な因子となっている。

従来、帯電量の測定はブローオフ法がよ（知られている
が、これだけでは電子写真特性の情報量としては不十分
である。つまりトナー粒子１個の個々の帯電量がどのよ
うになっているかが電子写真特性としては重要である。

このようなトナーの帯電量分布を測定する方法としてい
くつかの提案が為されている。

例えば、特開昭５７−７９９５８号公報に定速気流中の
トナー粒子を電界により偏向させ、一定時間後の偏向量
からトナーの帯電量分布を測定する方法が提案されてい
る。しかしながら、トナー粒子は場合によっては広い粒
径分布を有しており、粒径との対応がわからなければ有
効な帯電量分布とは言えない。

このような問題を解決する方法として、特開昭６１−２
７７０７１号公報が提案されている。これは、定速気流
、電界および振動波中のトナー粒子の偏向度、振動位相
より、トナー粒子の粒径に対応した帯電量分布を求める
ものである。これは、非常に有効な方法であるが、これ
らの測定法の最も重要な点は、現像系に近い形でトナー
の帯電量を測定することである。従って帯電トナーを現
像剤からいかに現像系に近い形で分離し測定部へ搬送す
るかが重要な点となる。上記方法は、分離された後の帯
電粒子の測定を前提としているので、現像との相関がと
れない時がある。

そこで、２成分系現像剤のキャリア粒子からトナー粒子
を分離する方法として特開昭５７−７９９５８号公報、
特開昭６３−２６３４７５号公報等では、圧縮空気によ
りキャリア粒子からトナー粒子を分離する方法が提案さ
れている。しかし、これらはキャリア粒子のかげとなり
圧縮空気が有効に効がないトナー粒子が存在する為、キ
ャリア粒子からすべてのトナー粒子を分離することが難
しく、すべてのトナー粒子の帯電量分布を測定すること
は困難である。また、特開昭６０−８７５８号公報では
、現像容器の下方にメツシュを用いることにより、トナ
ー粒子をキャリア粒子から分離する方法が提案されてい
るが、この方法ではキャリア粒子を捕集する為にメツシ
ュが細かくなっており、トナー粒子はメツシュを通り抜
ける際にメツシュとの摩擦により再帯電を生じ、正確な
帯電量分布の測定が困難となる場合がある。

このような問題を解決する方法として、特開昭６４−８
０９６９号公報が提案されている。これは、電界により
トナー粒子とキャリア粒子間のクーロン力を弱め、この
状態で空気流を吹き付けることで、トナー粒子をキャリ
ア粒子から分離するものである。しかし、この方法は最
終的なトナー粒子の分離を空気流に頼る為、すべてのト
ナー粒子を分離することが難しく、よって、正しくトナ
ー粒子の帯電量分布を測定することが困難な場合が生じ
る。

これまで述べてきたトナー帯電量分布の測定方法は、キ
ャリア粒子とトナー粒子とからなる２成分系現像剤につ
いて提案されており、ｌ成分系トナー粒子の帯電量分布
測定については触れられていない。また、これらの如く
空気流を用いる方法では、１成喬系トナ一粒子の帯電量
分布を正しく測定することは困難である。１成分系トナ
ー粒子の帯電量分布測定は、２成分系現像剤の場合の如
きトナー粒子とキャリア粒子の分離という問題からは免
れるが、実際の電子写真システム等の中での現像時のト
ナー粒子の摩擦帯電と対応のとれる動的な帯電量分布を
測定する為には、２成分系現像剤の場合よりも大きな困
難がある。即ち、トナー粒子担持部材上に薄層コートさ
れた１成分系トナー粒子をトナー粒子担持部材から分離
する手段として空気流等を用いる場合、薄層コートされ
たトナー層はトナー粒子担持部材上で吹き寄せられトナ
ー粒子担持部材表面と再帯電を生ずる、あるいは不均一
なトナーコート層となり帯電量分布が変化してしまう等
の不都合が生じる上に、トナー粒子がトナー粒子担持部
材上から分離するというよりは、トナー粒子担持部材上
で滑ってしまい測定部にトナー粒子がうまく搬送されな
い場合がある。

このような空気流によるトナー粒子の分離方法に対し、
電界のみでトナー粒子を分離する方法が特開昭６２−５
８］、７５号公報に提案されている。この方法は絶縁体
からなるスリーブの内部に埋め込められた２電極間に交
番電界を印加し、この交番電界により絶縁スリーブ表面
に担持される２成分系トナーからトナー粒子を分離し、
測定部へ自由落下させトナー粒子の帯電量分布を測定す
るものである。しかし、この方法においては使用するス
リーブが特殊なものであり、実際の画像形成装置内に設
置することが困難であるばかりでなく、印加された交番
電界が実質上スリーブ内部に発生することとなり、分離
されたトナー粒子は漏れた電界による力を受けたもので
、測定以前に帯電量分布の片寄ったトナー粒子になる可
能性がある。更に、すべてのトナー粒子を分離する為に
はより強い電界を必要とする為に、スリーブ表面で沿面
放電を生じてしまう可能性もある。

また、特開昭６３−１３５８７４号公報では、トナー粒
子担持ローラーの下方部を囲むように電極を設け、この
電極とトナー粒子担持ローラーの間に形成される電界に
よって、２成分系トナーからトナー粒子を分離し、電界
強度に対応する分離トナーの帯電量を測定することで、
トナー粒子の帯電量分布を測定することが提案されてい
る。しかしながら、この方法ではトナー粒子が磁性体を
含有する磁性トナーの帯電量分布を正しく測定すること
は困難である。すなわち、磁性トナー粒子は静電的付着
力に加えて磁気力によってトナー粒子担持ローラー上に
コートされる為に、トナー粒子担持ローラー内部の磁石
ローラーの磁力の強弱によって、同じ電界の中でもトナ
ー粒子担持ローラーから分離されるトナー粒子の帯電量
が異なってしまい、電界とトナー粒子の帯電量の対応が
取れない場合が生じる。磁石ローラーを高速で回転させ
た場合でも、トナー粒子担持ローラー上の磁性トナーの
コートは不均一になり、正しいトナー粒子の帯電量分布
を測定することは出来ない。更に、２成分系トナーのト
ナー粒子とキャリア粒子の帯電量分布を想定している為
、規制部材におけるトナー粒子担持ローラーとトナー粒
子との摩擦帯電、およびトナー粒子担持ローラー上の薄
層かつ均一なトナーコートが重要となる実際の画像形成
装置等の現像系における１成分系トナー粒子の帯電量分
布を測定するには不適当である。

上記問題を解決するための方法として、本出願人は、１
成分系トナー粒子の剥離方法として、トナー粒子担持部
材上に薄層にコートされた１成分系トナーをトナー粒子
担持部材と該トナー粒子担持部材に対向する対向電極と
の間に交流電圧を印加して生じる電界で、該トナー粒子
担持部材より、帯電トナー粒子を剥離せしめる方法を提
案した。

これは、従来の方法と比して、現像系に近い形で帯電さ
れたｌ成分系トナーのほとんどすべてを測定できるとい
う点で特にすぐれている。

しかしながら、特に帯電量の大きな帯電トナー粒子が存
在するとき、該対向電極に該帯電トナー粒子がわずかで
あるが付着する場合が生じる。

１成分系トナーの現像特性を考える場合、このような少
量でも、帯電量の大きな帯電トナー粒子についての知見
を得ることは非常に重要である。

よって、特に帯電量の大きな帯電トナー粒子が存在する
場合についても、高精度に１成分系トナーの帯電量分布
を測定することが強く望まれている。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は上述のごとき問題点を解決するものである。す
なわち、実際の電子写真システム等の画像形成装置にお
ける現像系に近い形で、帯電した１成分系トナーの帯電
量分布を高精度に測定することである。また、トナー粒
子担持部材上の薄層かつ均一なトナーコート層を保ちつ
つ、トナー粒子担持部材上のすべての帯電トナー粒子の
帯電量分布を測定することである。更に、磁性トナー粒
子の帯電量分布を現像系に近い形で正しく測定すること
である。

更に、特に帯電量の大きな帯電トナー粒子が存在する場
合でも高精度にすべての帯電トナー粒子の帯電量分布を
測定することである。

［課題を解決するための手段及び作用コ上記課題を解決
するために、本発明はトナー粒子担持部材と、該トナー
粒子担持部材上に１成分系トナー粒子を薄層コートする
規制部材と、該トナー粒子担持部材に対向する対向電極
と、該トナー粒子担持部材と該対向電極との間に交流電
圧を印加する為の電源と、該１成分系トナー粒子の少な
くとも帯電量に関する値を測定できる測定装置とを備え
、該トナー粒子担持部材と該対向電極の間に該電源によ
り交流電圧を印加することで生ずる電界により、該トナ
ー粒子担持部材より薄層コートされた帯電トナー粒子を
剥離せしめることで該測定装置に帯電トナー粒子を導入
する帯電量分布測定装置において、該対向電極が格子状
で、かつ、該電界の方向が該トナー粒子担持部材から測
定部導入口への方向と同一になるように配設されること
を特徴とする１成分系トナー帯電量分布測定装置とする
ものであり、 また、格子状の対向電極が導電性ワイヤーで構成されて
いることを特徴とする１成分系、トナー帯電量分布測定
装置、 また、格子状の対向電極が導電性部材をエツチングする
ことにより構成されていることを特徴とする１成分系ト
ナー帯電量分布測定装置とするものである。

本発明の１成分系トナー帯電量分布測定装置においては
、以下のような作用がある。

該対向電極を格子状にすることで、該トナー粒子担持部
材から該電界により剥離された帯電トナー粒子は、該電
界に沿って該対向電極の方向へ飛翔し、このとき該対向
電極の穴の部分をすり抜けて測定装置へ効率よく導入す
ることが可能となった。

また、１成分磁性トナーはトナー粒子担持体上で磁力に
より拘束されているため、磁気的に凝集している割合が
多いが、本発明の方法では凝集をほぐした状態で測定す
ることができる。また、近年高画質化の方向へ技術が進
み、トナー粒径がどんどん小さ（なってきているため、
帯電トナー粒子の粉体凝集力が増加し、帯電トナー粒子
の帯電量分布測定が難しくなってきている。この点でも
本発明の方法では凝集をほぐした状態で測定することが
できる。

［実施例］ 以下、本発明に関わる１実施例を図面にもとすいて説明
する。

実施例１ 第１図は、本発明に関わる１成分系トナー帯電量分布測
定方法の概略模式図である。図中りは、１成分系トナー
（１）を規制部材（３）により規制し帯電させる装置で
ある。ここで（２）はトナー粒子担持部材であり、（６
）は磁石である。ここで用いた１成分系トナー（１）は
、磁性体を含有する絶縁性１成分磁性トナーである。図
中Ａは、帯電トナー粒子（１）ａをトナー粒子担持部材
（２）より電界により剥離するための帯電トナー剥離部
分、図中Ｂは、帯電トナー粒子（１）ａを測定部に送る
為の帯電トナーの移動部分、図中Ｃは、帯電トナー粒子
（１）ａの粒径と帯電量を測定する帯電量分布測定部分
である。

トナー粒子担持体（２）と該対向電極（４）との間に交
流電源（１０）により印加された交流電圧により電界を
生じさせる。したがって、トナー粒子担持部材（２）上
に担持されたｌ成分系トナー（１）中の帯電トナー粒子
（１）ａには電界と同方向の力が働く、したがって、帯
電トナー粒子（１）ａの帯電極性にあわせて所定の電圧
を印加することにより、トナー粒子担持部材（２）より
、帯電トナー粒子（１）ａを剥離することが可能となる
。

上記の剥離された帯電トナー粒子（１）ａは、上記電界
による力により該対向電極（４）方向に飛翔する。該対
向電極（４）は、格子状になっており、格子の目からか
なりの帯電トナー粒子（１）ａが、帯電量分布測定部分
Ｃへ移動する。

帯電量分布測定部分Ｃへと搬送されてきた帯電トナー粒
子（１）ａは、測定部（２１）により所定の物理量が測
定され、演算部（２２）により該物理量が、帯電量と粒
径に変換される。

従って、複数個の帯電トナー粒子（１）ａを、上記過程
により、測定することにより、粒径に対する帯電量分布
を得ることができる。

第２図は、上記、測定装置の一例を示したものである。

第２図（ａ）は、レーザードツプラー法を用いた帯電量
と粒径を測定する方法である。図中の（２２１）ａ、　
（２２１）ｂは、振動電極板であり、（２１２）は、振
動発生装置である。よく知られているように、一定振動
している空気場に存在する微小粒体は、空気振動に追従
して振動する。″このとき、粒体の慣性のため大きな粒
体はど基準の振動から遅れて振動する。また、上記振動
電極板（２１１）ａ。

（２１１）ｂに電圧を加えると、粒体は、その粒径と帯
電量と印加された電圧による電界とにより、電界方向に
偏移する。従って、粒体の空気振動に対する振動の位相
遅れと、電界による偏移度を測定すると、粒体の粒径と
、帯電量が求められる。

本発明においては、レーザー発生部（２１３）とレーザ
ー受光部（２１４）とを配し、レーザードツプラー法を
用いることにより、帯電トナー粒子（１）ａの空気振動
に対する位相遅れと、電界による偏移速度を測定し、こ
の測定量を第１図中の演算部（２２）で演算することに
より帯電トナー粒子（１）ａの粒径と帯電量を得ている
。

また、測定方法は、第２図（ａ）の如くには限らず、例
えば、第２図（ｂ）の如くでもよい。

すなわち、レーザー発生部（２１３）から、レーザーを
発生し、発生レーザーを窓（２１７）を通してレーザー
受光部（２１４）に入れ、帯電トナー粒子（１）ａの空
気流方向の速度を、レーザードツプラー法により測定す
る。よ（知られているように、空気流中を落下している
微小粒体の空気流に対する相対落下速度を測定すること
により、粒体の径を求めることができる。従って、上記
レーザードツプラー法により、帯電トナー粒子（１）ａ
の相対落下速度を求め、演算装置（２２）ａにより演算
することにより、帯電トナー粒子（１）ａの粒径を得る
ことができる。

また、よ（知られているように、検出電極（２１８）に
、帯電トナー粒子（１）ａにより誘起される電荷を、電
荷測定装置（２２）ｂで測定することにより、帯電トナ
ー粒子（１）ａの帯電量を測定することができる。

実施例２ ］　５ 本発明は、上記実施例に限るものではなく、例えば第３
図（ａ）に示すように、対向電極（４）として、導電性
部材のパイプを複数個配置しても良い。

実施例３ 本発明は、また、第３図（ｂ）に示すように、対向電極
（４）として、導電性部材のエツチングにより多数の穴
を配置しても良い。

また、上記実施例に限らず対向電極（４）が格子状で、
電界の方向がトナー粒子担持体（２）から測定部導入口
への方向と同一であるような構成であればよい。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、対向電極近傍に
存在する帯電トナー粒子の多くを測定部に搬送すること
が可能となり、高効率、高精度に帯電量分布測定を行う
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の１成分系トナーの帯電量測定装置の
概略模式図、第２図は、本発明に用いた測定部の概略模
式図、第３図（ａ）　、　（ｂ）は、本発明の対向電極
の一例の概略模式図である。 １）：１成分系トナー　　１）ａ：帯電トナー粒子２）
・トナー粒子担持部材３）：規制部材４）：対向電極　
　　　　５）：測定部導入路６）：磁石　　　　　　　
１０）：交流電源２１）：測定部　　　　　２２）：演
算部２２）ａ：演算装置　　　　２２）ｂ：電荷測定装
置２１１）ａ、ｂ：振動電極板　２１２）　：振動発生
装置２１．３）＋レーザー発生部　２１４）　：レーザ
ー受光部２１７）　：窓　　　　　　　　２１８）　：
検出電極Ａ：帯電トナー剥離部分　Ｂ：帯電トナー移動
部分Ｃ：帯電量分布測定部分

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）トナー粒子担持部材と、該トナー粒子担持部材上
   に１成分系トナーを薄層コートする規制部材と、該トナ
   ー粒子担持部材に対向する対向電極と、該トナー粒子担
   持部材と該対向電極との間に交流電圧を印加する為の電
   源と、１成分系トナーの少なくとも帯電量に関する値を
   測定できる測定装置とを備え、該トナー粒子担持部材と
   該対向電極の間に該電源により交流電圧を印加すること
   で生ずる電界により、該トナー粒子担持部材より薄層コ
   ートされた帯電トナー粒子を剥離せしめることで該測定
   装置に帯電トナー粒子を導入する帯電量分布測定装置に
   おいて、該対向電極が格子状で、かつ、該電界の方向が
   該トナー粒子担持部材から測定部導入口への方向と同一
   になるように配設されることを特徴とする１成分系トナ
   ー帯電量分布測定装置。
2. （２）請求項（１）記載の帯電量分布測定装置において
   、該格子状の対向電極が導電性ワイヤーで構成されてい
   ることを特徴とする１成分系トナー帯電量分布測定装置
   。
3. （３）請求項（１）記載の帯電量分布測定装置において
   、該格子状の対向電極が導電性部材をエッチングするこ
   とにより構成されていることを特徴とする１成分系トナ
   ー帯電量分布測定装置。