JPS63135873A - トナ−帯電量測定装置 - 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 本発明はトナー帯電量測定装置に関する。

従来技術 トナー帯電量は、複写画像の画質を支配していることは
通常知られている。

トナーが適正に帯電しない、またはしていないと、トナ
ー飛散による複写機内の汚れ、地肌カブリが生じる等の
問題が存在する。

それ故、トナーの良否を判定する上で、帯電特性は大き
な要素となり、実使用時のトナーの帯電状態をできる限
り忠実に具現した結果（トナー帯電量分布）を表す帯電
量測定装置が望まれているっトナー帯電量を測定する装
置の中でも、実機との対応がとりやすい現像分離法によ
る装置として、特開昭５２−７７７２６号公報に記載の
装置が知られている。

上記記載の装置は、現像に寄与したトナーの帯電量を測
定する構成になっており、静電引力の弱いトナー（帯電
不良トナー）は飛散し情報から欠落する。そのため、ト
ナー全体の正確な帯電量が得られない。

特にこの様な帯電不良トナーはトナー飛散、即ち、地肌
かぶり等の原因と考えられており、この様なトナーに関
する情報を得ることは高性能現像方式を確立する上で重
要である。

また、現像分離法においては帯電量の差異に基づいた分
別現象が顕著でないため、帯電量分布測定にまで発展さ
せることはできなかった。

発明が解決しようとする問題点 上述のごとく、現像分離法によるトナー帯電量測定は、
帯電不良のトナーは考慮されていない不正確なものであ
った。

さらに、トナー帯電量の大きさに対応して、帯電量の近
似したトナーごとに分離捕集すること（以下「分別捕集
」という）ができない。

即ち、本発明の目的は、飛散している帯電不良トナーの
情報も含め、トナー全体の正確な帯電量の情報が得られ
る装置を提供することを目的とす本発明の他の目的は、
帯電量分布の測定が可能な帯電量測定装置を提供するこ
とを目的とする。

問題点を解決するための手段 本発明は磁性キャリアとトナーからなる二成分現像剤か
ら電界によりトナーを分離しトナー帯電量を測定する装
置において、 （イ）磁石ローラーを内部に有する非磁性かつ導電性現
像スリーブ、 （ロ）磁石ローラーおよび現像スリーブのいずれか一方
もしくは両方を回転させる駆動系、（ハ）少なくとも現
像スリーブ下方部を囲みしかも現像剤とは非接触な状態
で近接させた対向電極、 （ニ）現像スリーブから対向電極の方向にトナーを移動
させるための電界を生ぜしめる直流電源、および （ホ）対向電極あるいは現像スリーブのいずれか一方か
ら分離トナーによる誘起電荷量Ｑを読み取る手段、 からなることを特徴とするトナー帯電量測定装置に関す
る。

本発明において現像スリーブは、非磁性かつ導電性材料
から構成され、内部に磁石ローラーを有する。

現像スリーブの形状は特に限定されるものでなく、後述
する電極との関係で決定されるへきものであるが、多角
形のものでもよく、好ましくは円筒形である。

現像スリーブの内部に存在する磁石ローラーは、多極構
造とし、回転可能な構造とすることが好ましい。現像ス
リーブおよび磁石ローラー回転は、現像スリーブ上に塗
布された現像剤に運動エネルギーを与えトナー分離を容
易にするとともに、現像剤中のトナーを順次現像剤表層
部に露出させるためである。特に磁石ローラー回転はト
ナー全景に対する情報を得るのに有用である。ここで磁
石ローラーは回転せず、現像スリーブを回転可能な構造
とすることも可能であり、また両者を回転再婚ｎＦ告シ
１アｔ、）い−ネナー　虜Ｔ１月欠１虜尻ル移動するこ
とのできる他の手段の使用も可能である。回転速度は、
トナーの運動エネルギーおよび現像剤どうしの衝突力に
よるトナー分離あるいはトナー分離のしやすさ、並びに
トナー分離に要する時間等を考慮して設定すべきである
。すなわち回転速度を上げるとトナー分離能は向上する
が、後述するごとき、トナー粒子の持つポテンシャルエ
ネルギーに対して無視し得ない程の運動エネルギーを付
与すべきではない。具体的には現像スリーブ上の現像剤
の受ける周速が３〜６０ｃｍ／ｓｅｃ。

より好ましくは５〜２０　ｃｍ／　ｓｅｃである。６０
ｃｍ／ｓｅｃより高速になるとトナーの運動エネルギー
および現像剤どうしの衝突力によるトナー分離が増加し
、電界によるトナー分離の帯電量域値がブロードになる
。３　ｃｍ／　ｓｅｃより低速になるとトナーの現像剤
表層部に露出する確率が低減し、トナー分離に要する時
間が長くなる。

磁石ローラーを内部に有する非磁性かつ導電性の現像ス
リーブとしては通常磁気ブラシ現像法に使用されている
現像スリーブを使用することも可能である。

本発明において対向電極とは、少な（とも現像スリーブ
下方を囲みしかも現像スリーブ上の現像剤とは非接触の
状態で近接させた電極をいう。ここでいう下方とは重力
の働いている方向をいう。

電極は少なくとも現像スリーブ下方を、好ましくは下方
のみならず、可能な限り現像スリーブを覆う構成とする
。そうすることにより、飛散トナーは確実に電極に受は
止められ、飛散トナーを含めた帯電量の評価が可能とな
る。電極は導電性、非磁性である材料で構成する。電極
は内表面が蒸着金属を有する樹脂材料で構成されていて
もよい。

電極は、現像スリーブ上の現像剤が接触しないように距
離を設け、少なくとも現像剤と電極が対向する領域にお
いては電極の各部が現像スリーブから一定の距離を保持
した状態にする。そうすることにより帯電量の近似した
トナーを捕集することができ、分別捕集が可能となる。

その距離は２〜２０＋ｎ＋＋＋、好ましくは４〜１０ｍ
ｍである。２０ｍｍより大きいと分別捕集に高圧が必要
であり、２ｍｍより小さいと現像剤と電極とが接触して
しまい分別捕集が損なわれる。

本発明における直流電源は、現像スリーブから対向電極
の方向にトナーを移動させるためのバイアス電圧を印加
するための電源であり、現像スリーブに取り付けてもよ
いし、電極に取り付けてもよい。正帯電性トナーの場合
は電界の方向が現像スリーブから電極の方向になるよう
に、負帯電性トナーの場合はその逆の方向になるように
、直流電源を印加する。

現像剤中のトナーは、磁力の強さとキャリアとトナー間
の鏡像力と、現像スリーブと対向電極間に印加された電
界の大きさおよびトナー粒子の持つ電荷量により決まる
ポテンシャルエネルギーを有している。トナーをキャリ
アとの束縛力から解放し、電界方向にそって対向電極へ
移動させるためには、このポテンシャル障壁を越えさせ
る必要がある。このポテンシャル障壁の高さは印加する
電界強度およびトナーの帯電量により異なる。電界強度
が大きくなるとポテンシャル障壁は低くなる傾向にあり
、またトナーの帯電量が小さくなるとポテンシャル障壁
は低くなる傾向にある。印加する電界が小さいうちは帯
電量の小さなトナーがキャリアから分離され、電界が大
きくなるに従い、帯電量の大きなトナーも分離されるよ
うになる。

現像スリーブから電極に移動したトナーの電荷量は、電
極上に付着したトナーにより誘起された電荷量Ｑを読み
取る手段、または現像スリーブに誘起された電荷量Ｑの
変化を読み取る手段により測定される。係る手段は特に
限定されるものではなく、公知の手段を用いることがで
きる。電極上に誘起された電荷量Ｑは、例えば電極と接
地間に設けられた基準コンデンサーＣの電位Ｖｍにより
求めることができる。

本発明を構成例をあげ詳細に説明する。第１図は本発明
の装置の構成例の概略断面図を表し、第２図は第１図に
おけるａ−ａ’切断面を表す概略断面図である。

図中、（２）は非磁性かつ導電性の円筒形現像スリーブ
で、その内部に８極で磁束密度１０００ガウスの回転可
能な磁石ローラー（３）が組み込まれている。（９）は
現像スリーブ（２）および駆動軸（８）を架台（５）に
固定するための導電性現像スリーブ支持部材である。磁
石ローラー（３）および駆動軸（８）はベアリング（１
０）、（１１）を介して回転可能に固定する。現像スリ
ーブ（２）は絶縁部材（６）によりフローティング状態
に取り付けられている。

また磁石ローラー（３）と駆動軸（８）は絶縁体により
なる連結部材（７）でフローティング状態で連結され、
駆動軸（８）をモーターで回転させることによ′り磁石
ローラー（３）を回転させる。

アルミニウム等の金属よりなる円筒電極（１）は絶縁支
持部材（４）と固定し、現像スリーブ（２）と均一な距
離をもたすように架台（５）上にセットする。この際、
架台（５）上には一定幅の切り抜きを設けておき、これ
をガイドとして円筒電極（１）および絶縁支持部材（４
）を架台（５）に脱着可能とする。

さらに、本発明の帯電量測定装置は現像スリーブ（２）
にはバイアス電源（１３）によりバイアス電圧ｖｂを印
加でき、また現像スリーブ（２）から分離したトナーの
電荷量は円筒電極（１）と設置間に設けた基準コンデン
サー（１４Ｘ容ｆｆ１ｃ）の電位Ｖｍを測定できる構成
をしている。

本発明の帯電単測定装置はトナーの帯電極性と同極性の
電圧（ｖｂ）をバイアス電源（１３）により現像スリー
ブ（２）へ印加し、現像剤中のトナーを電界分離し、円
筒電極（１）に付着させる。円筒電極（１）と接地間に
設けられた基準コンデンサー（１４）には、円筒電極（
１）に分離付着したトナーと等しい電荷が誘導される。

その誘導電荷量Ｑは基準コンデンサー（１４）の電荷Ｖ
ｍにより求めることができる。

また、磁石ローラー（３）を回転させることにより、ト
ナー粒子に粒子速度を付与しキャリアからの分離を容易
とする。

次に、本発明の装置の操作手順を説明する。

（１）所定量の現像剤を正確に計量し、現像スリーブ（
２）表面全体にほぼ均一になるように乗せる。

（１１）バイアス電圧（ｖｂ）を現象スリーブ（２）に
印加、一定時間磁石ローラー（３）を回転させ、現像ス
リーブ（２）停止時の電位Ｖｍを読み取る。

（ｉｉｉ）　　円筒電極（１）を抜き取り電極（１）に
付着したトナーの重量（Ｍ　ｉ）を正確に計量する。

（ｉＶ）　　トナーの帯電量（ｑ／ｍ）は下式（■）；
（ｑ／ｍ）＝　Ｃ−Ｖｍ／Ｍｉ　　　（１）（式中Ｃは
基準コンデンサーの静電容量値を表し、Ｍｉは電極（１
）に付着したトナーの重量を表す） により求めることかできる。

本発明の装置は、電界および磁石ローラー（３）の回転
を併用しているので、特に現像剤が小径キャリアにより
構成されていても、トナーをキャリアから確実に分離す
ることができ、また現像スリーブ（２）は電極（１）に
囲まれた構成であるので、帯電不良トナー、飛散トナー
を含めた測定ができるので、測定されたトナーの帯電量
は正確である。

本発明装置のさらなる有用性は、直流電源で印加するバ
イアス電圧を変化させることによりトナー電荷量の分布
を測定することができることである。

トナー帯電量分布を求める方法を以下に記載する。

（Ｖ）　　バイアス電圧を変化させ、分離トナー量（縦
軸）と測定されたトナー帯電量（ｑ／ｍ）（横軸）をグ
ラフに表示する。この際、測定値間を曲線で結ぶ。以下
わかりやすさのため第３図にそのグラフを例示する。

（ｖｉ）　　トナー帯電量（横軸）を等間隔で刻む。例
えば０．５μＣ／ｇ単位。

（ｖｉｉ）　　（ｖｉ）で刻んだ各帯電量値に対する分
離トナー量Ｍを曲線より読み取る。

（ｖｎｉ）　　各トナー帯電量（ｑ／ｍ）とそれに対応
する分離トナー量Ｍとの積によりその帯電量以下に含ま
れるトナー粒子の持つ電荷量（ｑ／ｍ）ＸＭを算出する
。

（１ｘ）電荷量の微小増加分［（ｑ／ｍ）ｔｘｒｖｔｔ
　（ｑ／ｍ）＋ＸｔｖＬが有するトナー帯電量（ｑ／ｍ
）”を以下の式に基づき算出する。

（ｘ）　　現象剤中に含まれる全トナー量に対する分離
トナー増加分（Ｍｔ　Ｍ、）の割合を求め、トナー分布
密度とする。

（ｘｉ）　　（ｖｉｉ）〜（ｘ）の操作を各トナー帯電
ｆｆｉ　（ｑ／ｍ）に対して行い、各トナー帯電ｍ（ｑ
／ｍ）”に対するトナー分布密度をグラフ化する。

実施例１（分別捕集） 第１図および第２図に記載の構成の装置を使用し、以下
の条件でトナー帯電量の測定を行った。

円筒現像スリーブ： 直径；３１ｍｍ、長さ；６０ｍｍ スリーブと電極とのギャップ； ５ＩＩｌＩ１１ 基準コンテナーの８蛍； ｌμＦ 磁石ローラー； ８極、１０００ガウス 磁石ローラーの回転数および回転時間；５００ｒｐｍ、
　１０秒 現像剤セット量； 電界強度； ０〜６ｋＶ／ｃｎ＋ トナー帯電量と印加電圧の関係を第４図中に「・」で示
した。比較のため、現像剤と電極が接触する状態とした
以外は上記条件と同様に測定した結果も第４図中に「ム
」で示した。

電極と現像剤が接触した状態では、帯ＩＩ量による分別
が認められないのに対して、非接触な状態では、電界強
度に依存して分別捕集が十分可能であることがわかる。

実施例２（トナー分布密度） 実施例１でもとめた結果より、前記した手順に従いトナ
ー帯電量分布密度を求めた。その結果を第５図に示した
。

発明の効果 本発明の帯電量測定装置は、磁石ローラーおよび現像ス
リーブのいづれか一方もしくは両方を回転させることに
より現像剤に回転エネルギーを与え、トナー全体の分離
を可能にし、また低電界でのトナー分離を容易にしてい
る。特に小径キャリアを使用している現像剤においても
トナーをキャリアから確実に分離することができる。

本発明の帯電量測定装置は、スリーブを囲む構成とした
ため、飛散トナーおよび帯電不良トナーを確実に捕集で
き、それらのトナーを含めた評価が可能となる。

本発明の測定装置は、トナーのキャリアに対する束縛力
も含めた測定が可能であり、また現像に寄与するトナー
の帯電量測定が可能である。

本発明の帯電量測定装置は、装置構成が簡単である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の概略断面図である。 第２図は第１図におけるａ−ａ’切断面を示す概略断面
図である。 第３図はトナー帯電量分布を求めろための説明図である
。 第４図はトナー帯電量と印加電圧の関係を示す図である
。 第５図はトナー分布密度を示す図である。 図中の記号は以下の通りである。 ｌ・・・電極　　　　　　　　２・・・現像スリーブ３
・・磁石ローラー　　　４・・・電極支持部材５・・・
架台　　　　　　　６・・・絶縁部材７・・・連結部材
　　　　　８・・駆動軸９・・・スリーブ支持部材　１
０．１１・・・ベアリング１２・・ベアリング支持部材 １３・・・バイアス電源　　　１４・・・基準コンデン
サー特許出願人　ミノルタカメラ株式会社 代　理　人　弁理士　青山葆ほか２名 第１図 第２１”１ 第３１４ 平均トナー帯電量 第４図 ｓｌづ、？！、　＋ｋＶ／ｃｍｌ 第５図 トナー帯電ｉｉ＋、ｕｃ／ｑ＋

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、磁性キャリアとトナーからなる二成分現像剤から電
   界によりトナーを分離しトナー帯電量を測定する装置に
   おいて、 （イ）磁石ローラーを内部に有する非磁性かつ導電性現
   像スリーブ、 （ロ）磁石ローラーおよび現像スリーブのいずれか一方
   もしくは両方を回転させる駆動系、 （ハ）少なくとも現像スリーブ下方部を囲みしかも現像
   剤とは非接触な状態で近接させた対向電極、 （ニ）現像スリーブから対向電極の方向にトナーを移動
   させるための電界を生ぜしめる直流電源、および （ホ）対向電極あるいは現像スリーブのいずれか一方か
   ら分離トナーによる誘起電荷量Ｑを読み取る手段、 からなることを特徴とするトナー帯電量測定装置。