JPS63278079A - 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（以下トナーと称する）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 従来トナーを評価する手段として特開昭５６−１５５８
４３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、この粉体に直流電圧を印加し、
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
に即した状態でトナー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
測定板に付着させ、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粉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、
電荷量を測定板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トナーの
摩擦帯電特性を測定するもので粉体をフィルタを通じて
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
ち去った電伺量と等量で、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問題点 トナーの特性は、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。これは特に−成分現像方
式のみならず、二成分現像方式においても、トナーの初
期特性のみならず、寿命に関しても同様である。特に現
像サイクルの進行に対応してトナーの特性の変化（以下
ライフ特性と称する）を即時的にかつ、定量的に把握す
る必要がある。

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摩擦帯
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
。このようにトナー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い得ない。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明の現像剤評価装置で
は実機でのトナー現像の際の使用状態に準じた機構でト
ナー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
バイアスを印加する代りに導電性支持体と光導電層、ま
たは導電性支持体とｗＡ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。電圧が印加されたドラムと対向した位置にトナー
保持部材（以下スリーブと称する）を置き、導電性スリ
ーブ上にトナ一層規制部材（以下ブレードと称する）で
層厚が規制されたトナーを搬送させる。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、先に述べ
た導電性ドラムのバイアス電圧、または支持体上の絶縁
材に付加された電圧により、ドラムとスリーブ間に電界
が形成される。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。こ
れは二成分現像剤、−成分。

磁性トナーにおいて使用する。非磁性−成分トナーにお
いては必要なく、状況に応じて設置する。

このトナーの搬送はスリーブまたはマグロールの一方、
あるいは両者の回転により達せられる。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
トナーはここでドラムに付着する。このトナーの付着は
複写機における現像に相当する。このときトナーのスリ
ーブ゛からドラムへ移動する際に生じる現像電流をモニ
タする。またドラムに付着したトナーはクリーニングブ
レードによってドラムから掻き落される。

測定方法としては、まずホッパ内にトナーが投入されス
リーブの回転によってトナーがスリーブ上で移動し、現
像領域に搬送される。そこでトナーはドラムに付着し、
現像されるのである。このときモニタする現像電流は新
鮮なトナーをホッパにセントして、現像を始めた時点か
らホッパ内のトナーがほぼ消費され尽くすまで連続的ま
たは間欠的に行う、電流の推移を追求することによって
、トナーの長期安定性、言い替ればトナーのライフ特性
が評価できる。

また同時に現像領域を通過したトナ一層の表面電位もモ
ニタする。これはドラムにバイアスが印加され現像領域
に電界が存在している状態でトナーが現像され続けてい
る時と、ドラムに印加されていたバイアスを零に戻して
現像領域に電界が存在しない時の状態での表面電位をモ
ニタする。これはスリーブ上のトナ一層の帯電挙動状態
や、トナーが現像領域での電界の影響をどの程度受けて
いるか等を把握することができるためである。

また測定はドラムに印加するバイアスの損性を正と負の
両方で行う、これはたとえばトナー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くこの場合の電圧印
加方向を便宜的にトナーに対して順バイアスを印加する
と呼ぶことにする）トナー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。またトナーに対し
て逆バイアスを印加することは非画像部へのトナーの付
着状況を知ることが可能である。また逆バイアスがトナ
ーに印加されたときのトナーの特性の変化の推移を知る
ことができる。

作用 本発明は上記した構成によってトナーの初期特性および
ライフ特性を定量的に評価することが可能となる。すな
わち電荷を保持したトナーがドラムへ移動する際（すな
わち現像状態）に生じる現像電流を測定することによっ
てトナーのドラムへの付着状況を知ることが可能となる
。たとえば初期に絵出しされた画像は高濃度で非画像部
へのトナー付＠（いわゆるカブリ）も少なく良好な画像
が得られても、トナーを連続的に使用した際、画像濃度
の低下または文字周辺部のトナー飛散、カブリ等の画質
劣化の現象がトナーのライフ特性に現れてくることがあ
る。実際の画像から結果としての現象は把握出来るが、
トナーの特性としてどのように変動しているのか定量的
に把握する必要がある。

トナーによる現像の際に生じる現像電流をモニタし続け
ることによって画像の変動に応じた電流値の変化を把握
することが可能となる。さらにスリーブ上の現像剤の電
位の推移を測定すること、および上記現像電流とを対比
させることによって、複写機の画質との相関をより確実
にし、現像剤の経時変化をより明確に把握することが可
能となる。

また本発明の装置においては短時間で、少量のトナーで
、トナーの初期、ライフ特性を把握することができ、実
機で何千、何万枚と絵出しする非効率的評価に比べて、
トナーの開発の効率化が大幅に改善される。

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。

１は導電性のアルミドラムで高電圧発生装置７によって
バイアス電圧が与えられる。このドラムの代りに導電性
支持体と光導電層、および導電性支持体と絶縁層を基本
構成体とするドラムを使用し、チャージ中５に高電圧発
生装置７からコロナ放電で電荷を与えてもよい、そのと
きはトナーのクリーニングの過程のあと除電装置を具備
するが図面では省略している。また他の１両付与手段を
用いてもよい、２は磁気発生手段であるマグロールであ
る０本発明の一実施例では磁性−成分トナーを使用して
いるためマグロールを設置した。３はスリーブを示し接
地されている。４はプレードを示している。６はトナ一
層モ８はトナー貯蔵器であるホッパを示している。二成
分現像剤を使用するときは他に撹乱機構、トナー濃度制
御機構を具備させるが図面では省略する。

ドラムに付着したトナーはクリーニングブレード９でド
ラムから掻き落す、トナーが現像領域でスリーブからド
ラムへ移動する際に生じる現像電流はデジタルマルチメ
ータｌＯで測定する。またトナーの表面電位は’ｌ’　
ｒ　ｅ　ｋ社製３４４の表面電位計１１で測定する。以
下現像電流はＩｓ、トナ一層表面電位はＶｓと表す。

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ａｇａ　ｉｎｓ　ｔ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
０表１に測定の際の現像条件の一例を示す。

（以　下　余　白） 表　　　１ 以上が本発明の装置の概略である。

次にトナーを構成分現像で連続現像したときのライフ特
性の実施例を示す０表２に使用した構成分トナーの材料
組成を示す。

（以　下　余　白） 表　　　２ 〔実施例１〕 第２図、第３図にトナーＡのＶｓ、Ｉｓ特性を示す０図
の横軸には現像開始からの経過時間、縦軸にはＩｓ、Ｖ
ｓを取っている。データは一定時間毎に間欠的にサンプ
リングしている。これは連続的にサンプリングしてもよ
い、電流はスリーブから接地方向に流れる方向を正とす
る。

第２図に示すＶｓ特性は一５０Ｖ程度で安定した値を維
持し現像時間とともに推移しており、電位変動の少ない
トナーと見ることができる。約１０分経過後はホッパ内
の残留トナーが減少し始めてきており表面電位が減少し
、２０分すぎにほぼすべてのトナーが消費され尽してい
る。

次に第３図のＩｓ特性は現像開始１分あたりの初期状態
では０．２μＡ以上の値を示しているが、現像時間とと
もに低下し、約３分後から０．１５μＡの一定値を維持
し続け、約１０分後ホッパ内のトナー残留が少なくなる
と再び減少しており、ホッパ内のトナーがほぼなくなる
２０分あたりで零となっているのがわかる。

表３に実機（松下電器産業−社製ＦＰ−１３００改造機
）での画像出しを行ったときの画像評価例を示す。

表　　　３ 画像濃度はマクベス反射濃度計を使用。

カプリ、文字周辺部のトナー飛散に関しては目視判断で ○；良好　Δ；比較的良好　×；不良 このようにこのトナーは初期画像は比較的良好であるが
ライフ特性においては画質劣化が生じている。これは第
３図の１．ｓの減衰特性と似た傾向を示している。すな
わちＩｇの減少とともに画像濃度が低下し、カブリが増
加している。

〔実施例２〕 トナーＢについて第４図、第５図にＶｓ、Ｉｓの特性を
示す、第４図のＶｓ特性では現像時間とともに絶対値が
増加し、−１００Ｖ以上の値を示すようになる。これは
スリーブ上でトナーがフィルミング層を形成していると
きに示す現象である。

また第５図のＩｓ特性においては現像初期からスリーブ
上にトナーのフィルミング層が形成され、Ｉｓの極性が
反転する領域が１分〜６分の間でみられる。トナーは負
帯電を有し、ドラムには正極性のバイアスを印加させて
いる。トナーがドラムに付着するときは負帯電を有する
トナーの移動により、Ｉｓは正方向を示す。しかしこの
トナーの場合Ｉｓは負方向を示しており、ドラムへ移動
す　・るトナーよりもスリーブ上でフィルミングを生じ
るトナーの移動による電流値の影響の方が大きく現れて
いる。その後正方向の電流値を示すがこれはスリーブ上
のトナーのフィルミング層がこれ以上厚く形成されない
ものと思われる。また１５分あたりからＩｓはほとんど
０でドラムへのトナー付着は生じていない、しかし第４
図ではＶｓｗ−８０ｖを示しておりスリーブ上にトナー
の残渣が生じていることが分る。

このようにＶｓ、Ｉｓの変化の推移を観察することでト
ナーのライフ特性の挙動を知ることが可能である。

表４に実機（松下電器産業−社製ＦＰ−１３００改造機
）での画像出しを行ったときの画像評価例を示す。

（以　下　余　白） 表　　　４ このトナーは初期画像から画像濃度が低く、カブリや、
文字周辺でのトナー飛散が目立っている。

〔実施例３〕 トナーＣについて評価結果を示す、第６図にＶｓ特性を
示す、−１０ｖ程度の値を維持して時間とともに推移し
ているのがわかる。電位変動の少ないトナーであること
がわかる。

第７図に■３特性を示す、現像初期の立ち上りは遅いが
、１分後の定常時では！Ｓは０．３μ八以上の高い値を
維持して推移している。トナーＡ。

Ｂに比べて約３倍の値を示していることがわかる。

１４分後トナー残留が少なくなる時点からＩｓは急激に
減少してトナーが消費され尽しており、トナーの最終消
費特性が良好なトナーである。

表５に実機（松下電器産業−社製ＰＰ−１３００改造機
）での画像出しを行ったときの画像評価例を示す。

表　　　５ 初期時は若干トナー飛散、カプリが目立っているが１０
枚以降は画像濃度の低下も少なく、カブ１ハ　トナー飛
散も少なく安定したライフ特性を示すトナーであること
がわかる。これはＩｓの特性からも判断することができ
る。ＩｓがトナーＡ。

Ｂに比べて高いのはトナーの帯電量が増加しているため
と考えられる。そのため画質も向上していると思われる
。

本実施例とドラムへのバイアスをトナーの極性に対して
順バイアスの＋６００Ｖとしたが、この値を変えること
によって各バイアス値に対するトナーの特性も把握でき
る。また逆バイアスを印加することによって逆バイアス
に対するトナーの特性も把握することが可能である。

発明の効果 以上のように本発明の装置はバイアス電圧の印加された
ドラムにスリーブ上で搬送されているトナーを付着させ
るという実際の現像プロセスに即した構成でもって、ト
ナーがドラムに付着するときに生じる現像電流およびそ
のときのトナーの表面電位を測定している。したがって
実際の複写機に即したトナーの特性を定量的に評価する
ことが可能となった。特にＩｓ、Ｖｓの時間的な推移を
観察することによってトナーのライフ特性の評価を短時
間、少量のトナーで行えるなど、本発明の装置の価値は
非常に大きい。

【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ｖｉ置の
概略図、第２図、第３図はトナーＡのＶｓ。 Ｉｓ特性図、第４図、第５図はトナーＢのＶｓ。 Ｉｓ特性図、第６図、第７図はトナーＣのＶｓ。 １ｓ特性図である。 Ｉｓ・・・・・・現像電流、Ｖｓ・・・・・・トナ一層
表面電位、１・・・・・・導電性ドラム、２・・・・・
・マグロール、３・・・・・・スリーブ、４・・・・・
・ブレード、６・・・・・・トナ一層、７・・・・・・
高電圧発生装置。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１名？−Ｘｔｆ
ｆ：４生表置 １０−電流計 ！！−表面ｔ＆計 第　１！１ ！２図 第３図 嬉４図 第　５　図 第６図

Claims (3)

【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、前記ドラムと対向して回転可能な非磁性体から
   成る現像剤保持部材と、現像剤をためるホッパと、前記
   現像剤保持部材上の現像剤層厚を規制する現像剤層規制
   部材と、前記ドラムに付着した現像剤をクリーニング除
   去する除去部材と、前記導電性ドラムに電圧を印加する
   電気的手段と、前記導電性支持体上の前記光導電層およ
   び前記絶縁層に電荷を付加す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を具備した現像剤評
   価装置であって、前記ホッパ内および前記現像剤保持部
   材上に存在する前記現像剤が電界で前記ドラムに付着す
   るとき、前記現像剤の移動によって生じる現像電流を連
   続的に測定し続ける測定手段と、間欠的に測定し続ける
   測定手段のうちの少なくともひとつからなる測定手段と
   、前記ドラムと前記現像剤保持部材間の現像領域に電界
   が存在する状態で前記現像剤が現像され続ける状態と、
   現像領域に電界が存在しない状態で、前記現像剤層の表
   面電位を連続的に測定し続ける測定手段と、間欠的に測
   定し続ける測定手段のうちの少なくともひとつからなる
   測定手段とを具備することを特徴とする現像剤評価装置
   。
2. （２）導電性ドラムに印加するバイアス電圧を正と負の
   両方の極性の場合で現像電流と現像剤層の表面電位を測
   定する手段を具備することを特徴とする特許請求の範囲
   第（１）項記載の現像剤評価装置。
3. （３）光導電層と絶縁層に付加する電荷を正と負の両方
   の極性の場合で現像電流と現像剤層の表面電位を測定す
   る手段を具備することを特徴とする特許請求の範囲第（
   １）項記載の現像剤評価装置。