JPH08101527A - トナー帯電方法およびその装置 - Google Patents

トナー帯電方法およびその装置

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JPH08101527A
JPH08101527A JP6261855A JP26185594A JPH08101527A JP H08101527 A JPH08101527 A JP H08101527A JP 6261855 A JP6261855 A JP 6261855A JP 26185594 A JP26185594 A JP 26185594A JP H08101527 A JPH08101527 A JP H08101527A
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JP
Japan
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toner
electrode plate
charging device
ultraviolet rays
electrophotographic process
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JP6261855A
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Haruo Iimura
治雄 飯村
Hiroyuki Takahashi
裕幸 高橋
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Ricoh Co Ltd
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Ricoh Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 電子写真プロセスにおいて、トナーの帯電量
を精密に制御できるトナー帯電方法を得る。 【構成】 トナーに紫外線を照射して光電子を放出さ
せ、それにより帯電させる方法であって、前記トナーと
して、照射する紫外線エネルギーよりもイオン化ポテン
シャルが小さな物質をトナー中に含有、あるいはトナー
表面にコーティングする。この方法によりトナーの帯電
量の制御が容易となる。さらに、トナーを挾むように電
極を設け、その状態でトナーに紫外線を照射し、放出さ
れる光電子と光電子によりイオン化された酸素分子を、
電界により電極に誘導する。この方法により紫外線照射
によるトナーの酸化を防止し、かつ、帯電量の制御が容
易となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電子写真プロセスに用い
るトナー帯電方法およびその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】電子写真プロセスにおけるトナーの帯電
は、二成分現像方式の場合はキャリアとの摩擦帯電、一
成分現像方式の場合は現像ローラまたはトナー薄層化ブ
レードとの摩擦帯電によって行なわれている。両方式に
おける摩擦帯電量は、摩擦に関与する物質、その物性、
形状、大きさ、表面状態、摩擦時の環境等、様々な要因
によって変化する。また、トナーは粒径や含有物質の分
散状態等が各トナー粒子によって異なるため帯電量に分
布が生じる。さらに、トナーの摩擦相手であるキャリア
や現像ローラ、ブレード等は、何度も繰り返していくう
ちに表面状態が変化して、トナー帯電量が使用時間とと
もに変化する。
【0003】一方、特開昭3−253864号公報に
は、トナー化された後のトナーの帯電量を調整する方法
として、トナー中にアミン系化合物あるいはフェノール
系化合物を混合するとともにトナーをオゾンまたは紫外
線に暴露する方法が記載されている。しかしながら、こ
の方法はこれを電子写真プロセスに応用することについ
てはなんらの情報も与えていない。
【0004】このように、従来法では電子写真プロセス
において使用することができるトナーの帯電量を容易に
制御する方法を提案するものはなく、これを実施するに
は多くの問題があるというのが現状である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
状況に鑑みてなされてもので、電子写真プロセスにおい
てトナーの帯電量を精密に制御できるトナー帯電方法及
びその装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明に依れば、 電子写真プロセスに用いるトナー帯電方法において、
トナーに紫外線を照射し光電子を放出させて帯電する方
法であって、前記トナーとして、照射する紫外線の最大
エネルギーよりもイオン化ポテンシャルが小さい物質を
トナー中に含有させるか、または、トナー表面にコート
することを特徴とするトナー帯電方法、 電子写真プロセスに用いるトナー帯電方法において、
トナーを挾むように電極を設け、その状態でトナーに紫
外線を照射し、放出される光電子と光電子によりイオン
化された酸素分子を、電界により電極に誘導することを
特徴とするトナー帯電方法、 電子写真プロセスに用いるトナー帯電装置において、
トナー補給手段と、該トナー補給手段により供給される
トナーを潜像形成部まで搬送するトナー搬送手段と、該
トナー搬送手段上に該トナー搬送手段上のトナーに接触
しない程度に間隔を置いて設けられた電極板と、該電極
板を介して該電極板の外側に設けられた紫外線照射手段
とで構成したことを特徴とするトナー帯電装置、 電子写真プロセスに用いるトナー帯電装置において、
容器内に設けられたトナー補給ローラと、該トナー補給
ローラ上に対向して設けられたトナー搬送ローラと、該
トナー搬送ローラ上に該トナー搬送ローラ上に形成され
るトナー層に接触しない程度に間隔を置いて設けられた
円弧状で、かつ、トナー搬送方向に垂直なスリットが設
けられた電極板と、該電極板を介して該電極板の外側に
設けられた紫外線光源とで構成したことを特徴とするト
ナー帯電装置、 上記に記載した帯電装置において、前記電極板に代
えて円弧状、かつ、網目状の電極板を設けたことを特徴
とするトナー帯電装置、 電子写真プロセスに用いるトナー帯電装置において、
容器内に設けられたトナー補給ローラと、該トナー補給
ローラ上に設けられた主ロールとこれに従動するロール
との間に懸架されたトナー搬送ベルトと、該トナー搬送
ベルト上に該トナー搬送ベルト上に形成されるトナー層
に接触しない程度に間隔を置いて設けられた網目状の電
極板と、該電極板を介して該電極板の外側に設けられた
紫外線光源とで構成したことを特徴とするトナー帯電装
置、及び 上記、又はに記載した帯電装置において、トナ
ー搬送路に設けられた電極板の上流にトナー薄層化ブレ
ードを設けたことを特徴とするトナー帯電装置、が提供
される。
【0007】以下に本発明を詳細に説明する。本発明
は、物質のイオン化ポテンシャル以上のエネルギーを持
つ光を照射することによって物質から光電子が放出され
る光電効果をトナーの帯電に利用したものである。すな
わち、紫外線をトナーに照射すると、トナー中に含有さ
れるイオン化ポテンシャルが紫外線のエネルギーよりも
小さな物質から光電子が放出され、トナーは正に帯電す
る。
【0008】本発明における紫外線照射手段(紫外光光
源など)としては、水素、ヘリウム等のガス放電管、重
水素ランプ、キセノンランプ等を用いることができる。
トナーを構成するすべての物質のイオン化ポテンシャル
が、照射される紫外線エネルギーよりも大きい場合は電
子は放出されないので、トナー中には紫外線エネルギー
よりもイオン化ポテンシャルの小さい物質を少なくとも
一つは含有させる必要がある。
【0009】波長が200nm以下の光は酸素分子に吸
収され、トナーに照射される紫外線の最大エネルギーは
6.2eV以下であるため、トナーの帯電に利用する物
質のイオン化ポテンシャルは6.2eV以下にする必要
がある。
【0010】前述した紫外線エネルギーよりもイオン化
ポテンシャルの小さい物質は、トナー表面にコートして
もよい。この場合は該物質をトナー構成物質と一緒に混
合してトナーを作成した場合に比べて、該物質をトナー
表面に占める面積が大きくなるため、紫外線によって放
出される光電子の数が多くなりトナーの帯電量が多くな
る。
【0011】次に、本発明におけるトナー帯電量の調整
方法について述べる。トナーに照射する紫外線の強度を
制御することにより、また、紫外線の照射時間を制御す
ることによりトナーから放出される光電子の数を増減さ
せ、トナー帯電量を制御することができる。紫外線の強
度は、紫外光光源の発光強度、紫外光光源のトナーの距
離によって制御できる。紫外光光源の発光強度は光源用
電極の電圧、電流値によって制御することができる。紫
外線の照射時間は、トナー搬送速度、搬送距離によって
制御できる。また、トナーと紫外光光源との間に遮光板
を設け、該遮光板にトナー搬送方向に垂直にスリットを
設け、該スリットの幅を変えることにより照射時間を制
御することができる。
【0012】本発明において、トナーから放出された光
電子は、大気中の平均自由工程(数ミクロン)だけ移動
して大気中の酸素分子をイオン化する。イオン化された
酸素分子(酸素イオン)は、正に帯電しているトナーに
付着してトナーを酸化するためトナー帯電量を減少させ
る。このような光電子によって発生した酸素イオンによ
る酸化を防止するために、電界によって光電子及び酸素
イオンをトナーから引き離すことを目的として、トナー
を挾むようにし電極を設け(一方はトナーを搬送するた
めのトナー保持体上)、両電極間に電圧を印加し(トナ
ー保持体側を負)、光電子および酸素イオンを正電極側
に誘導する。電極は、トナーの近傍に設置する必要があ
るので電極間に紫外光光源を設置することはできない。
紫外光を電極の外側から照射する際に、トナーへの照射
面積を大きくして照射時間を長くするために、電極の一
方を網目状にするとよい。
【0013】本発明において容器とその内部に設けた補
給ローラ等からなるトナー補給手段により供給されるト
ナーを潜像形成部まで搬送するトナー搬送手段として
は、ベルト状のトナー保持体が望ましい。ローラに比べ
ると、ベルトの方が紫外線が当たる面積を大きくするこ
とができるために、紫外線の使用効率がよい。このた
め、トナーへの紫外線照射時間を容易に長くすることが
でき、トナー帯電量の調整範囲を大きくすることができ
る。
【0014】また、トナーに紫外線を照射する時に、ト
ナー同士がトナー保持体上で重なっていると、一番上に
あるトナーには紫外線が照射されるが、下側にあるトナ
ーには照射されにくく、下側にあるトナーは帯電しにく
い。このため、トナーに紫外線を照射する前に、トナー
を薄層化することが必要であり、薄層化することによ
り、トナー帯電量の均一性をよくすることができる。ト
ナーを薄層化するには、ブレード、ローラ等を用いるこ
とができる。
【0015】本発明のトナーを構成する結着樹脂、着色
剤は従来より公知のものを使用することができ、必要に
応じて流動化剤を添加することができる。さらに、本発
明に用いるトナーに磁性剤を含有させ、磁性トナーとし
て用いてもよい。また、本発明では、従来、トナーの帯
電量を制御するために用いられていた荷電制御剤は必要
ないが、イオン化ポテンシャルの小さなものは光電子を
放出するための物質として用いることができる。
【0016】以上のように、本発明の帯電方法は、摩擦
を利用しないので、従来技術で述べた摩擦帯電の様々な
欠点が解消され、紫外線強度や紫外線照射時間等の容易
に制御可能なパラメータによって、トナーの帯電量を精
密に制御することができる。
【0017】
【実施例】以下、実施例により本発明をさらに具体的に
説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるもので
はない。
【0018】実施例1 まず、実施例に使用したトナーの構成材料を示す。 結着樹脂 :スチレン・アクリル共重合樹脂 荷電制御剤:含フッ素第4級アンモニウム塩 着色剤 :シアン顔料 上記構成材料を溶融混練後、自然放冷し、カッターミル
で粗粉砕し、ジェット気流を用いた微粉砕機で粉砕後、
風力分級を用いて体積平均粒径8μmのトナーを得た。
各構成材料のイオン化ポテンシャルを、真空紫外光電子
分光(UPS)によって測定した結果を以下に示す。 スチレン・アクリル共重合樹脂:6.7eV 含フッ素第4級アンモニウム塩:5.8eV シアン顔料 :6.0eV 紫外光光源として水素放電管を用いて該トナーに紫外線
を照射したところ、前記したようにトナーに照射される
紫外線の最大エネルギーは6.2eVであり、また、ト
ナー中の含フッ素第4級アンモニウム塩およびシアン顔
料はイオン化ポテンシャルは6.2eV以下であるた
め、該トナーを帯電させることができた。
【0019】実施例2 スチレン・アクリル共重合樹脂およびシアン顔料を溶融
混練後、自然放冷し、カッターミルで粗粉砕し、ジェッ
ト気流を用いた微粉砕機で粉砕後、風力分級を用いて体
積平均粒径8μmのトナーを得た。該トナーの表面にハ
イブリタイザーで含フッ素第4級アンモニウム塩をコー
ティングした。次いで、実施例1と同様に、該トナーに
紫外光を照射すると、該トナーは帯電し、実施例1の場
合よりも帯電量が増加した。
【0020】実施例3 実施例1に用いた水素放電管に流す電流値と発光強度と
の関係を図1に示す。図1のように、発光強度は電流値
とともに増加した。実施例1で用いたトナーに水素放電
管を用いて紫外線を照射する際に、照射時間を一定にし
て、水素放電管に流す電流値の違いによるトナー帯電量
の変化を測定した結果、電流値とともにトナー帯電量が
増加した。実施例1で用いたトナーに水素放電管を用い
て紫外線を照射する際に、水素放電管に流す電流を一定
にして、照射時間の違いによるトナー帯電量の変化を調
べた結果、照射時間に比例してトナー帯電量が増加し
た。
【0021】実施例5 図2に、本実施例のトナー帯電装置を示す。トナーは、
容器22からトナー補給ローラ23によってトナー搬送
ローラ24に供給され、トナー搬送ローラ24で電極2
5のスリット26に搬送され、水素放電管21の発光に
より得られる紫外線が照射される。トナー搬送ローラ2
4が負、電極25が正となるように電圧が印加され、ト
ナーから放出された光電子および酸素イオンがトナーか
ら電極25側に移動する。トナー搬送ローラ24と電極
25の間に電圧を印加しない場合と印加する場合を比較
した結果、印加する場合の方がトナー帯電量が大きく、
帯電量の再現性も良好であった。
【0022】実施例6 図3に、本実施例のトナー帯電装置を示す。本装置で
は、実施例5の電極25の代わりに網目状の電極35を
設置した。実施例5に比べると、トナーに対する紫外線
の照射面積が大きくなり、照射時間を長くすることがで
き、トナー帯電量が増加した。このため、紫外線強度や
トナーの搬送速度との組み合わせによって、トナー帯電
量の制御範囲を広くすることができる。
【0023】実施例7 図4に、本実施例のトナー帯電装置を示す。本装置で
は、実施例6のトナー搬送ローラ34の代わりにトナー
搬送ベルト44を設置した。実施例6に比べると、紫外
線の当たる面積が大きくため、トナーへの紫外線照射時
間が長く、トナー帯電量が増加した。このように、実施
例7の例によればトナー帯電量の調整範囲を一層広くす
ることができる。
【0024】実施例8 図5に、本実施例のトナー帯電装置を示す。本装置で
は、図5のように、トナー補給ローラ53と網目状の電
極55の間にトナー薄層化ブレード56を設置した。紫
外線を照射する前にトナーを薄層化したので、実施例7
に比べて、紫外線が照射されるトナーの割合が増加し、
単位重量当たりのトナー帯電量を増加させることができ
る。
【0025】
【発明の効果】以上のように、トナーに紫外線を照射す
る本発明によれば、摩擦帯電における様々な欠点を発生
させることなく、トナー帯電量を容易に制御することが
できるトナー帯電方法とその装置が得られる。すなわ
ち、請求項1の発明によれば、帯電性の良好なトナー得
られるだけでなく、トナー帯電量の制御を可能にするト
ナー帯電方法が得られる。請求項2の発明によれば、紫
外線照射によるトナーの酸化を防ぐとともにトナー帯電
量の制御が可能なトナー帯電方法が得られる。請求項3
ないし6の発明によれば、請求項2の発明にもとづくト
ナー帯電方法を実施するものであるとともにトナー帯電
量の制御範囲を一層広げることが可能なトナー帯電装置
が得られる。また、請求項7の発明によれば、請求項3
ないし6の発明に加えてさらにトナー帯電量の均一性を
良好にするトナー帯電装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】水素放電管に流す電流値と発光強度との関係を
示す図である。
【図2】本発明のトナー帯電方法を実施するための帯電
装置の例を示す。
【図3】本発明のトナー帯電方法を実施するための帯電
装置の例を示す。
【図4】本発明のトナー帯電方法を実施するための帯電
装置の例を示す。
【図5】本発明のトナー帯電方法を実施するための帯電
装置の例を示す。
【符号の説明】
21、31、41、51…水素放電管 22、32、42、52…容器 23、33、43、53…トナー補給ローラ 24、34…トナー搬送ローラ 44、54…トナー搬送ベルト 25、35、45、55…電極 56…トナー薄層化ブレード 26…スリット T…トナー
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G03G 9/09 15/08 501 A G03G 9/08 344 361 365 372

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電子写真プロセスに用いるトナー帯電方
    法において、トナーに紫外線を照射し光電子を放出させ
    て帯電する方法であって、前記トナーとして、照射する
    紫外線の最大エネルギーよりもイオン化ポテンシャルが
    小さい物質をトナー中に含有させるか、または、トナー
    表面にコーティングすることを特徴とするトナー帯電方
    法。
  2. 【請求項2】 電子写真プロセスに用いるトナー帯電方
    法において、トナーを挾むように電極を設け、その状態
    でトナーに紫外線を照射し、放出される光電子と光電子
    によりイオン化された酸素分子を、電界により電極に誘
    導することを特徴とするトナー帯電方法。
  3. 【請求項3】 電子写真プロセスに用いるトナー帯電装
    置において、トナー補給手段と、該トナー補給手段によ
    り供給されるトナーを潜像形成部まで搬送するトナー搬
    送手段と、該トナー搬送手段上に該トナー搬送手段上の
    トナーに接触しない程度に間隔を置いて設けられた電極
    板と、該電極板を介して該電極板の外側に設けられた紫
    外線照射手段とで構成したことを特徴とするトナー帯電
    装置。
  4. 【請求項4】 電子写真プロセスに用いるトナー帯電装
    置において、容器内に設けられたトナー補給ローラと、
    該トナー補給ローラ上に対向して設けられたトナー搬送
    ローラと、該トナー搬送ローラ上に該トナー搬送ローラ
    上に形成されるトナー層に接触しない程度に間隔を置い
    て設けられた円弧状で、かつ、トナー搬送方向に垂直な
    スリットが設けられた電極板と、該電極板を介して該電
    極板の外側に設けられた紫外線光源とで構成したことを
    特徴とするトナー帯電装置。
  5. 【請求項5】 請求項4記載のトナー帯電装置におい
    て、前記電極板に代えて円弧状、かつ、網目状の電極板
    を設けたことを特徴とするトナー帯電装置。
  6. 【請求項6】 電子写真プロセスに用いるトナー帯電装
    置において、容器内に設けられたトナー補給ローラと、
    該トナー補給ローラ上に設けられた主ロールとこれに従
    動するロールとの間に懸架されたトナー搬送ベルトと、
    該トナー搬送ベルト上に該トナー搬送ベルト上に形成さ
    れるトナー層に接触しない程度に間隔を置いて設けられ
    た網目状の電極板と、該電極板を介して該電極板の外側
    に設けられた紫外線光源とで構成したことを特徴とする
    トナー帯電装置。
  7. 【請求項7】 請求項4、5または6記載のトナー帯電
    装置において、トナー搬送路に設けられた電極板の上流
    にトナー薄層化ブレードを設けたことを特徴とするトナ
    ー帯電装置。
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Cited By (4)

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