JPH03130672A

JPH03130672A - トナー帯電量分布測定装置

Info

Publication number: JPH03130672A
Application number: JP26814789A
Authority: JP
Inventors: Yukio Sasaki; 幸雄佐々木; Masahiro Wano; 和納　正弘
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1989-10-17
Filing date: 1989-10-17
Publication date: 1991-06-04

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】〔概　　要〕電子写真装置等に用いられるトナーの帯電量分布を測定
するトナー帯電量分布測定装置に関し、正確なトナー帯
電量分布測定を可能にすることを目的とし、トナー粒子
の帯電量分布を測定するトナー帯電量分布測定装置にお
いて、トナー捕集部材上に形成されたトナー像の光学濃
度が０．２〜１、２になるように測定時間を管理する測
定時間管理手段を設けた構成とする。また、上記構成に
、前記トナー捕集部材上に形成されたトナー像の光学濃
度が０．２〜１．２であるか否かを判断する光学濃度判
断手段を付加した構成としても良い。

〔産業上の利用分野〕

本発明は電子写真装置等に用いられるトナーの帯電量分
布を測定する帯電量分布測定装置に関するものである。

レーザプリンタ等に用いられている電子写真方式では、
画像を形成する現像剤であるトナーの帯電量は、現像特
性や転写特性を左右する最も重要な要因の１つである。

そのため、従来からその測定法が検討されてきた。しか
し、従来のブローオフ法は一定量のトナーの平均帯電量
を測定する方法であり、かぶり等画像品位の低下を招く
帯電量の小さいトナーや必要な極性と逆極性に帯電した
トナーの存在を確認することが困難であった。この問題
点に鑑み、近年、トナー個々の帯電量を測定して、トナ
ーの帯電量を分布として捉えるトナー帯電量分布測定方
式が検討されている。

〔従来の技術〕

従来のトナー帯電量分布測定装置の構造概要を第８図に
、該装置のデータ処理系ブロック図を第９図にそれぞれ
示す。

第８図において、１は被測定粒子のトナーを収納する試
料室で、ここでトナー粒子は窒素ブローにより個々に分
離される。２はトナー導入路で、これを通りトナー粒子
（サンプル）は測定部に導入される。試料室１とトナー
導入路２は第３の手段を構成する。３は、測定装置を構
成するノ１ウジングで、円筒形をしている。４は、ハウ
ジング３内に空気流を発生させる空気吸引装置である。

ノ＼ウジング３内の空気流は、流入後にナイロンのメツ
シュスクリーン５．直線気流形成器６を通ることによっ
て、はぼ平坦な流速分布でかつ気流方向のそろった空気
流となって図の下方に流れる。空気吸引装置４．メツシ
ュスクリーン５．直線気流形成器６は第１の手段を構成
する。７は偏向用の１対の側壁電極で、ハウジング３内
に空気流の方向と直角方向に電界が形成されるように、
相異なる電圧が電源８により与えられている。側壁電極
７と電源８は第２の手段を構成する。９はトナー粒子で
、空気流によって搬送され電極７の形成する電界によっ
て偏向される。１０は、偏向されたトナー粒子９を捕集
するフィルタ（トナー捕集部材である第４の手段）であ
る。１１はフィルタ１０の支持部材である。

この装置の作用は次の通りである。

トナー粒子９は、試料室１において個々に分離され、ト
ナー導入路２を通ってハウジング３の内部に導かれ、空
気流により下方に運ばれる。運ばれたトナー粒子９は、
電極７により形成される電界によって、トナー導入路２
の中心軸と直角方向（電界の方向で、空気流の方向と直
角方向）に偏向され、トナー付着検出用のフィルタ１０
上に付着する。この偏向方向の変位は、トナー粒子の大
きさ及び電荷の関数になっている。文献（Ｒ，Ｂ。

Ｌｅｗｉｓ他、　”Ａ　ＣＨＡＲＧＥ　５ＰＥＣＴＲＯ
ＧＲＡＰＨＦＯＲＸＥＲＯＧ−ＲＡＰＨＩＣＴＯＮＥＲ
”、電子写真学会誌第２２巻　第１号Ｐ、８５　（１９
８３））によれば、電界をＥ、トナー導入路２の先端か
らトナー捕集フィルタ１０までの距離をれ空気流速度を
Ｖａ、トナー変位をＸ、トナー粒子径をｄとすると、ト
ナー粒子の持つ電荷量は次式で得られる。

ただし、η：空気の粘度フィルタ１０上に捕集したトナー粒子９の変位量Ｘと付
着量は第９図のデータ処理系により測定されてトナー帯
電量分布が求められるが、その詳細は次の通りである。

トナー粒子を捕集したフィルタ１０は第８図の装置から
取り出されて移動台１２上にセットされる。１３はセッ
トされたフィルタ１０上のトナー像１４の光学濃度ＯＤ
を測定する濃度測定部で、一定光量をトナー像１４に照
射する発光部１５と、トナー像１４よりの反射光を受け
る受光部１６とで構成されている。光学濃度ＯＤは次式
で定義される。

ＯＤ＝　　ｌｏｇｔｏ　　（反射光量／入射光量）単位
面積当たりのトナー付着量と光学濃度ＯＤとの間には第
１０図に示す関係がある。そのため、光学濃度を測定す
ることによってトナー付着量を求めることができる。

変位量Ｘはフィルタ１０をセットした移動台１２の移動
距離から求めることができる。

１７はコンピュータで、上記のように濃度測定部１３で
得られたトナー付着量と変位量より計算処理によってト
ナーの帯電量分布を求める。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述のような構成２作用を有する従来の測定装置を用い
てトナー帯電量分布を測定する場合、第１０図に示すよ
うに、トナー付着量が太き（なると光学濃度ＯＤは飽和
する。そのため、フィルタ１０上に得られたトナー像の
光学濃度ＯＤが大きすぎると、正確なトナー付着量が得
られず帯電量分布も不正確となってしまう。

また、フィルタ１０上に付着したトナー量が少な（トナ
ー像１４の光学濃度が小さい場合、トナーが付着しない
部分の光学濃度との差が小さ（なり、正確な帯電量分布
が得られない。

本発明は正確なトナー帯電量分布測定を可能にするトナ
ー帯電量分布測定装置を提供することを目的としている
。

〔課題を解決するための手段〕

上述の実施例を解決するため、本発明では、トナー帯電
量分布測定装置において、トナー捕集部材上に形成され
たトナー像の光学濃度が０．２〜１．２になるように測
定時間を管理する測定時間管理手段を設けた構成とする
。

また、上記構成に、トナー捕集部材上に形成されたトナ
ー像の光学濃度が０．２〜１．２であるか否かを判断す
る光学濃度判断手段を付加した構成としても良い。

〔作　　用〕

トナー付着量と光学濃度ＯＤとの関係を示す第１０図に
明らかなように、光学濃度は１．２以上になるとトナー
粒径と無関係に飽和状態となる。すなわち、光学濃度が
１．２以下では、トナー付着量と光学濃度は比例関係に
あるため、光学濃度からトナー付着量を求めることがで
きる。

また、トナー捕集部材上のトナー像のピーク光学濃度と
、計算処理の結果得られたトナー帯電量分布のばらつき
との関係を示す第６図（帯電量分布のばらつきは、光学
濃度が０．６８の場合の分布ばらつきとの比で表してい
る）に明らかなように、ピーク光学濃度が０．２以下の
小さい領域で著しく帯電量分布のばらつきが大きくなっ
ている。これは、帯電量分布自身のばらつきに加え、ピ
ーク光学濃度が小さいがために、トナー付着量の誤差が
太き（なったためである。本図より、ピーク光学濃度が
０．２以上で帯電量分布のばらつきがほぼ一定になるこ
とが分かる。

以上の実験データの考察より、安定にかつ正確にトナー
帯電量分布の測定を行うには、トナー捕集部材上のトナ
ー像のピーク光学濃度が０．２以上でかつ１．２以下の
範囲である必要がある。

ところで、空気流と電界を用いてトナー帯電量に応じた
トナー像を捕集フィルタ（トナー捕集部材）上に形成す
る装置では、測定時間と光学濃度の関係を示す第７図に
明らかなように、測定時間が長くなると、捕集フィルタ
上に付着するトナーが多くなる。そのため、本発明では
、測定時間管理手段を設け、これによりトナー像の光学
濃度が０．２〜１．２になるように測定時間を管理して
いる。

これにより、正確なトナー帯電量分布の測定が可能にな
る。

また、本発明では、トナー捕集部材上のトナー像のピー
ク光学濃度が０．２〜１．２の範囲であるか否かを判断
する光学濃度判断手段を設けている。

従って、この判断結果によりピーク光学濃度が０．２〜
１．２の範囲外であったときには測定を中止するように
して不正確認な測定を防止することができる。

〔実施例〕

以下、第１図乃至第５図に関連して本発明の詳細な説明
する。

第１図乃至第３図に第１の実施例を示す。

第１図は本例のトナー帯電量分布測定装置の構造概要説
明図、第２図は該装置のデータ処理系を示すブロック図
で、図中、２１は装置制御部、２２は装置制御部２１内
に設けた測定時間管理手段である。なお、従来と共通の
部材には同符号を用いている。

まず、従来と共通の部材の一部を補足説明すると次の通
りである。

ハウジング３は、直径的１６０ｍｍのアクリル類のもの
である。メツシュスクリーン５はナイロンネットで、空
気流の速度を均一化する効果がある。

直線気流形成器６は、ナイロンチューブを多数束ねた格
子状のもので、空気流の方向を揃える役割を果たす。フ
ィルタ（トナー捕集部材）１０はガラス繊維製のもので
ある。支持部材１１は、フィルタ１０を空気流の圧力で
変形しないように保持する。

装置制御部２１は、装置主要部のオン、オフ制御を行う
もので、具体的には、ハウジング３内に空気流を形成す
る空気吸引装置４．ハウジング３内に電界を形成する電
源８．及び試料室１内のトナーを分離する窒素ブローの
オン、オフ制御を行う。

測定時間管理手段２２は、測定時間を一定値に設定する
ことによって、フィルタ１０上に形成されるトナー像の
光学濃度を０．２〜１．２の範囲にする役割を果たす。

通常のトナーの場合、光学濃度を０．２以上にするには
、２〜５分以上の測定時間が必要である。

測定に際しては、空気吸引装置４によりハウジング３内
部に空気流を発生させる。空気流はメツシュスクリーン
５．直線気流形成器６によって一定速度、一定方向に整
えられる。流速は０．５ｍ／ｓである。一方、試料室１
で個々に分離されたトナー粒子９は、トナー導入路２を
通りハウジング３内に導入され、空気流により下方に運
ばれる。このトナー粒子９は、１対の電極７の発生する
電界によって、トナー粒子自身の持つ帯電量に応じて力
を受は偏向され、フィルタ１０に付着する。以上の動作
を測定時間管理手段２２で設定した時間まで行い、測定
を完了する。このようにしてフィルタ１０上に付着した
トナー像のパターンは、第２図のデータ処理系により処
理することによって求められる。その詳細は次の通りで
ある。

第２図において、２３は移動ステージで、トナー像１４
が形成されたフィルタ１０はこの移動ステージ２３上に
載せられる。２４は移動ステージ２３のコントローラで
、移動ステージ２３の移動量をコンピュータ（第７の手
段）２５に入力し、該コンピュータ２５から移動指示を
受ける。２６はフィルタ１０上のトナー像１４の光学濃
度を測定する濃度測定部（第６の手段）である。濃度測
定部２６は、一定光量をトナー像１４に照射する発光部
２７と、トナー像１４の反射光量を測定する受光部２８
とから成っている。発光部２７にはＬＥＤを使用し、受
光部２８には受光する光量に応じて電圧レベルが変化す
るホトトランジスタを使用した。２９はＡ／Ｄコンバー
タで、受光部２８からのアナログ信号をデジタル信号に
変換してコンピュータ２５に入力する。コンピュータ２
５では、あらかじめ入力されている発光部２７の光量と
受光部２８で受光した光量から光学濃度ＯＤを計算する
。そして、コンピュータ２５内に設けた光学濃度判断手
段３０によって、光学濃度が０．２〜１．２の範囲外で
ある場合は、前述のように正確な測定データが得られな
いため、再測定を行う旨測定者に指示を出す。判定の結
果光学濃度が０．２〜１．２の範囲内である場合は、コ
ンピュータ２５において、移動ステージ２３の移動量情
報とトナー像１４の光学濃度情報を得て、計算処理によ
ってトナーの帯電量分布を求める。３１はトナー帯電量
分布の測定結果を出力する出力装置である。

本測定装置による測定結果は第３図に例示した通りであ
る。第３図において、横軸にはトナーの粒径ｄで正規化
されたトナーの帯電量ｑ／ｄを、縦軸にはトナー３１Ｍ
をそれぞれとっている。本実施例では、トナー量Ｍをピ
ーク値で正規化している。すなわち、最小値をＯとし、
最大値を１として表示している。このようにトナー付着
量を正規化することによって、光学濃度と比例関係にあ
るトナー付着量に変換することなく、コンピュータ２５
内の計算処理は光学濃度で取り扱えるため、計算処理が
早くなる。第３図（ａ）はピーク部分の光学濃度が０．
１２の場合で、第３図（ｂ）は０．３６の場合で、第３
図（Ｃ）は０．６８の場合である。第３図（ａ）の場合
には得られたデータは帯電量分布の体をなしていない。

これは、トナー付着量が少なく光学濃度が低いため、測
定精度が低下したためである。この場合、本実施例では
、光学濃度判断手段３０において正確な測定データが得
られないため再測定を行うよう測定者に指示を出す。こ
れに対し、光学濃度が０．２以上である第３図（ｂ）と
第３図（ｃ）の場合は、光学濃度が大きく異なるにもか
かわらずほぼ同様の分布を示している。また光学濃度が
１．２以上であれば、第１０図に示すトナー付着量と光
学濃度の関係より、光学濃度が飽和している領域を使用
することになり、正確な帯電量分布が得られないのは勿
論である。

本実施例によれば、フィルタ上のトナー像の光学濃度が
０．２〜１．２になるように測定時間を管理する測定時
間管理手段を設けることによって、正確なトナー帯電量
分布測定が可能となった。また、フィルタ上のトナー像
の光学濃度が０．２〜１．２の範囲であるか否かを判断
する光学濃度判断手段を設けることによって、より正確
なトナー帯電量分布測定が可能となった。

第４図及び第５図に第２の実施例を示す。

第４図は本例のトナー帯電量分布測定装置の構造概要説
明図である。本装置では、測定容器４１内に空気流４２
を形成して、測定容器４１の側面に設けたトナー導入ノ
ズル４３より被測定トナー粒子４４を放出する。空気流
４２によって搬送されたトナー粒子４４は、その途中に
おいて、トナー粒子４４の帯電量に応じて電極４５．４
５の形成する電界４６で偏向され、電極４５に付着する
。

第５図は上記のようなトナー粒子４４の付着により形成
されたトナー像を読み取る読取装置の構造概要説明図で
ある。トナー像測定に際しては、上記のように電極４５
上に形成されたトナー像４７を、粘着テープ４８により
採取し、該粘着テープ４８を移動ステージ４９に載せる
。この際、粘着テープ４８と移動ステージ４９は透明な
ものとする。濃度測定部（第６の手段）５０では、トナ
ー像４７側に発光部５１を、トナー像４７の裏側に受光
部５２をそれぞれ配置し、トナー像４７の透過光学濃度
を測定する。その後前例と同様の処理を経て、トナー帯
電量分布を得ることができる。

本例の場合も、前例と同様の測定時間管理手段及び光学
濃度判断手段を設けることによって、前例と同様の効果
が得られる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、測定時間管理手段
を設け、これにより、捕集されたトナー像の光学濃度を
０．２〜１．２の範囲に規定することで、正確なトナー
帯電量分布測定が可能となった。また、捕集されたトナ
ー像の光学濃度が０．２〜１．２の範囲であるか否かを
判断する光学濃度判断手段を設けることによって、より
正確なトナー帯電量分布測定が可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の、トナー帯電量分布測
定装置の構造概要説明図、第２図は同、データ処理系を示すブロック図、第３図（
ａ）、（ｂ）、（Ｃ）は同、トナー帯電量分布測定結果
を示すグラフ、第４図は本発明の第２の実施例の、トナー帯電量分布測
定装置の構造概要説明図、第５図は同、トナー像読取装置の構造概要説明図、第６
図は光学濃度と帯電量分布ばらつきの関係を示すグラフ
、第７図は測定時間と光学濃度の関係を示すグラフ、第８
図は従来のトナー帯電量分布測定装置の構造概要説明図
、第９図は従来のデータ処理系を示すブロック図、第１０
図はトナー付着量と光学濃度の関係を示すグラフで、図中、３．４１は測定容器、９．４４はトナー粒子、１４．４７はトナー像、２２は測定時間管理手段、３０は光学濃度判断手段である。

Claims

【特許請求の範囲】１、トナー帯電量分布測定装置において、トナー捕集部材上に形成されたトナー像（１４）の光学
濃度が０．２〜１．２になるように測定時間を管理する
測定時間管理手段（２２）を設けたことを特徴とするト
ナー帯電量分布測定装置。２、トナー捕集部材上に形成されたトナー像（１４）の
光学濃度が０．２〜１．２になるように測定時間を管理
する測定時間管理手段（２２）を備えたトナー帯電量分
布測定装置において、前記トナー捕集部材上に形成されたトナー像（１４）の
光学濃度が０．２〜１．２であるか否かを判断する光学
濃度判断手段（３０）を設けたことを特徴とするトナー
帯電量分布測定装置。