JPH04118565A - 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１成分系トナー粒子の帯電量分布の測定装置に
関する。

［従来の技術］ 近年、粒子写真、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ぎている。

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
きく影響する為に粒子写真特性として重要な因子となつ
いる。

従来、１８：電量の測定はブローオフ法がよく知られて
いるが、これだけでは粒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粒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、現像系に近い形で帯電さ
れているか、更にそれらのトナーのすべてを測定してい
るかどうかである。

そこで、２成分系トナー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か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６４−８０
９６９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。

以上のように、帯電量分布の測定方法は、いまだ十分と
は言えない。

さらに近年、２成分現像方法に変わって１成分現像方法
が多く使われるようになってきた。１成分現像方法は現
像機が非常に小さくできる為特に小型の機械に適してい
るが、現像機の改良などにより毎分８０枚（らいの高速
機械にも使われるようになってきている。しかしながら
、１成分トナーの帯電量、特に帯電量分布はいまだ十分
は解析できておらず、これらを解析することによりさら
なるレベルアップが可能だと考えられる。特に絶縁性１
成分現像方法は、トナーが、トナー粒子担持部材表面に
薄（コートされるためさらにトナー粒子の分離が難しく
なっている。すなわち、例えば分離する手段として、空
気流を用いた場合、薄層コートされたトナー眉はトナー
粒子担持部材上で吹き寄せられるため、トナー粒子担持
部材表面と再帯電を生じる、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などの不都合
が生じる。さらにトナー粒子が、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だい
し、電界のみでトナー粒子を分離する方法が特開昭６２
−５８１７５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、この方法に使用するスリーブは特殊なものであ
り、実際に現像に寄与するトナー粒子の帯電量分布をは
かっているとは言えない。

以上のように、絶縁性１成分現像法におけるトナー粒子
の帯電量分布の測定装置は、いまだ確立されていない。

［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、実際の粒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成分系トナー粒子の
ＩＦ電量分布を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
、トナー粒子の再帯電を防止し、トナー粒子担持部材上
のすべてのトナー粒子のＩＦ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。

［課題を解決するための手段及び作用］本発明により講
じられた手段は、１成分系トナー粒子の帯電量分布測定
方法において、導電部材を有するトナー粒子担持部材上
に該トナー粒子を薄層にコートする規制部材と、該トナ
ー粒子担持部材および該トナー粒子担持部材と対向して
設置された対向ｔ８ｉ！との間に電圧を印加する電源と
、該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、空気流発生装置と、該トナー粒子担持
部材と該対向電極の距離を制御する装置とを備えた帯電
量分布測定装置とするものであり、または、該規制部材
が磁性ブレートで構成されていることを特徴とする帯電
量分布測定装置、または、該規制部材が弾性ゴムブレー
ドで構成されていることを特徴とする帯電量分布測定装
置とするものである。

また、本発明の１成分系トナーの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。トナー粒子担持部材
上に現像系に近い形で薄層コートされたトナー粒子を、
距離を制御されたトナー粒子担持部材と対向電極との間
に電圧を印加し、該電圧により生じる電界によって、ト
ナー粒子を該トナー粒子担持部材から剥離せしめ、さら
に該電界と空気流により、トナー粒子を測定部に搬送す
ることにより、殆どすべてのトナー粒子をトナー粒子担
持部材から分離し測定することができる。このとき、空
気流の方向は電界の方向と同一がよく、少なくとも電界
と±３０°でなければならない。それ以上角度が大きい
と該トナー粒子担持部材上のトナー粒子をすべて測定部
へ搬送することができない。また、空気流が強すぎると
該トナー粒子担持部材上に電界と直角の空気流が生じ、
正確に帯電量分布をはかることができない。

特に、１成分磁性トナーはトナー粒子担持部材上で磁力
により拘束されているため、磁気的に凝集している割合
が多く、本発明の方法では凝集をほぐした状態で測定す
ることができ非常に有効である。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くなって
きているため、トナー粒子の粉体凝集力が増加し、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は非常に有効である。

［実施例］ 以下、本発明に係わる一実施例を図面に基づいて説明す
る。

実施例１ 第１図は本発明に係わる帯電量分布測定装置の概略断面
模式図である。図中Ａはトナー粒子１をトナー粒子担持
部材２より電界により剥離し、剥離したトナー粒子１を
測定部Ｂに搬送する為の剥離・搬送部、図中Ｂはトナー
粒子１の粒径と帯電量を測定する帯電量分布測定部であ
る。

まず磁石５を内包したトナー粒子担持部材２が回転し、
磁性ブレードの規制部材４により規制されたトナー粒子
１が該トナー粒子担持部材２上に薄層にコートされる。

トナー粒子担持部材２と該対向電極３との間に、電源１
０により印加された電圧により電界を生じせしめる。こ
のとき任意の電圧の場合、該トナー粒子担持部材２は車
輪６によりレール７上を該対向電極３に対して前後に動
き、電界の力により該トナー粒子１が剥離する距離まで
移動し、固定される。そのときの電界強度はパッシェン
の法則による、放電限界以下である。

したがって該トナー粒子担持部材２上に担持されたトナ
ー粒子１には、電界と同方向の力が働（。したがって、
該トナー粒子１を該トナー粒子担持部材２より剥離する
ことが可能となる。

上記の剥離されたトナー粒子１は、上記電界による力に
より該対向電極３方向に飛翔する。該対向電極３の近傍
では空気流発生装置３１により、３０００ｃｍ’／ｗｉ
ｎに設定された均一な空気流が矢印の方向へ通じている
。したがって、上記対向電極３近傍に飛翔してきたトナ
ー粒子１は上記空気流により帯電量分布測定部Ｂの導入
部へと搬送される。

本発明においては規制部材４によりトナー粒子担持部材
２上に薄層コートされたトナー粒子１は、電界の力によ
り剥離、飛翔し、さらに測定装置を通した空気流発生装
置３１により吸引することで均一な空気流を形成させ、
帯電量分布測定部Ｂまで搬送することができる。

帯電量分布測定部Ｂまで搬送されたトナー粒子１は、測
定装置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。

したがって、複数個のトナー粒子１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２１１ａ、　２１
１ｂは、振！ｌＪ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、−足振動している
空気基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！Ｉ］電極
板２１１ａ、　２１１ｂ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。したがって、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、トナー粒子１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、トナー粒子１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２
１４に入れ、トナー粒子１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。よく知られているよ
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。したがフて、上記レーザードツプラー
法により、トナー粒子１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、トナー粒子１
の粒径を得ることができる。

また、よく知られているように、検出電極２１８にトナ
ー粒子１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、トナー粒子１の帯電量を測
定することができる。

実施例２ 本発明は上記実施例に限るものではなく、例えば第３図
の模式図に示すように、規制部材４が非磁性ブレートに
より薄層にする構成にしても良い。

実施例３ また、第４図に示すように、規制部材４が弾性ゴムブレ
ードで薄層にする構成をとっても良い。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、現像系に近い形で
薄層コートされ帯電した１成分系トナー粒子のＩＦ電量
分布が、より精度よく測定できる。

特に、トナー粒子担持部材上のトナー粒子のほとんどを
トナー粒子担持部材上から剥離できるため、再現性も向
上する。

また、トナー粒子担持部材上から剥離したトナー粒子の
ほとんどを測定できるため、効率も良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の概略模式断面図、 第２図は本発明に用いた測定部の概略図、第４図は本発
明の別実施例の概略棋式 第３図。 図である。 １：トナー粒子 ３：対向電極 ５：磁石 ７：レール ２１：測定装置 ２２（ａ）：演算装置 ３１・空気流発生装置 ２１２：振動発生装置 ２１４：レーザー受光部 ２１８：検出電極 Ｂ：帯電量分布測定部 ２：トナー粒子担持部材 ４、規制部材 ６、車輪 １０、電圧可変電源 ２２：演算部 ２２　（ｂ）　：電荷測定装置 ２１１ａ、　２１１ｂ　：振動電極板 ２１３：レーザー発生部 ２１７：窓 Ａ：剥離・搬送部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）１成分系トナー粒子の帯電量分布測定において、
   導電部材を有するトナー粒子担持部材上に該トナー粒子
   を薄層にコートする規制部材と、該トナー粒子担持部材
   および該トナー粒子担持部材と対向して設置された対向
   電極との間に電圧を印加する電源と、該トナー粒子の少
   なくとも帯電量に関する値を測定できる測定装置と、空
   気流発生装置と、該トナー粒子担持部材と該対向電極の
   距離を制御する装置とを備えた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
   、規制部材が磁性ブレードで構成されていることを特徴
   とする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
   、規制部材が弾性ゴムブレードで構成されていることを
   特徴とする帯電量分布測定装置。