JPH0412281A - トナー帯電量分布測定方法 - 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方法に
関する。

［従来の技術］ 近年、電子写真、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てきている。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ために
電子写真特性として重要な因子となっている。

従来、帯電量の測定はブローオフ法がよく知られている
が、これだけでは電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電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
くつかの提案がなされている。

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、現像系に近い形でトナー
の帯電量を測定することである。従って、帯電トナーを
現像剤からいかに現像系に近い形で分離し測定部へ搬送
するかが重要となる。上記方法は、分離された後の帯電
粒子の測定を前提としているので、現像との相関がとれ
ない時がある。

２成分系現像剤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６
３−２６３４７５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ためキャリア粒
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。この方
法ではキャリア粒子を捕集するためにメツシュがかなり
細か（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６４８０９
６９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ため、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。

これまで述べてきたトナー帯電量分布の測定方法は、キ
ャリア粒子とトナー粒子とからなる２成分系現像剤につ
いて提案されており、１成分系トナー粒子の帯電量分布
測定については問題があると考えられる。すなわち、こ
れらの如く主に空気流を用いる方法では１成分系トナー
粒子の帯電量分布を正しく測定することは困難である。

■成分系トナー粒子の帯電量分布測定は、２成分系現像
剤の場合の如きトナー粒子とキャリア粒子の分離という
問題からは免れるが、実際の電子写真システム等の中で
の現像時のトナー粒子の摩擦帯電と対応のとれる帯電量
分布を測定するためには、２成分系現像剤の場合よりも
大きな困難がある。

すなわち、トナー粒子担持体上に薄層コートされた１成
分系トナーをトナー粒子担持体から分離する手段として
空気流等を用いる場合、薄層コートされたトナー層はト
ナー担持体上で吹き寄せられトナー担持体表面と再帯電
を生ずる、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等の不都合が生じる上に、トナ
ー粒子がトナー担持体上から分離するというよりはトナ
ー担持体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対し、
電界のみでトナー粒子を分離する方法が特開昭６２−５
８１７５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成分系現像剤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、この方法においては使用するス
リーブが特殊なものであり、実際の現像系と対応をとる
ことが困難であるばかりでなく、印加された交番電界が
実質上スリーブ内部に発生することになり、分離された
トナー粒子は漏れた電界による力を受けたもので、測定
以前に帯電量分布の片寄ったトナー粒子になる可能性が
ある。さらに、すべてのトナー粒子を分離するためには
より強い電界を必要とするために、スリーブ表面で沿面
放電を生じてしまう可能性もある。

また、特開昭６３−１３５８７４号公報では、トナー粒
子担持ローラーの下方部を囲むように電極を設け、この
電極とトナー粒子担持ローラーの間に形成される電界に
よって、２成分現像剤からトナー粒子を分離し、電界強
度に対応する分離トナーの帯電量を測定することでトナ
ー粒子の帯電量分布を測定することが提案されている。

しかしながら、この方法では代表的な１成分系トナーで
あるトナー粒子が磁性体を含有する磁性トナーの帯電量
分布を正しく測定することは困難である。すなわち、磁
性トナー粒子は静電的付着力に加えて磁気力によってト
ナー粒子担持ローラー上にコートされるために、トナー
粒子担持ローラー内部の磁石ローラーの磁力の強弱によ
って、同じ電界の中でもトナー粒子担持ローラーがら分
離されるトナー粒子の帯電量が異なってしまい電界とト
ナー粒子の帯電量の対応が取れない場合が生じる。

よって、正しい帯電量分布を求めることができない。

以上のように、今だ、１成分系トナー、特に磁性トナー
も含め正しく帯電量分布を測定する方法は提案されてい
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、実際の電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
帯電量分布を測定することである。また、トナー粒子担
持体上の薄層かっ均なトナーコート層を保ちつつ、トナ
ー粒子担持体上のトナー粒子の帯電量分布を測定するこ
とである。さらに、磁性トナー粒子の帯電量分布を現像
系に近い形で測定することである。

［課題を解決するための手段および作用］本発明は、１
成分系トナー粒子の帯電量分布測定において、トナー粒
子担持体上に１成分系トナー粒子を薄膜にコートし、ト
ナー粒子担持体と該トナー粒子担持体に対向する電極と
の間に直流電圧を印加することで生ずる電界によって、
帯電量分布測定部に搬送することを特徴とするトナー帯
電量分布測定法に関する。

本発明における１成分系トナーとは、磁性体を含有する
磁性１成分トナーでもよいし、キャリアを用いない非、
磁性１成分トナーでもよく、また、実際の現像領域への
キャリアの侵入が阻止されているトナー粒子とキャリア
からなる疑似１成分トナーでもよい。これらのトナーを
トナー粒子担持体上に薄層コートして現像を行なう画像
形成装置での、実際の現像系に近い形での時のトナー粒
子の帯電量分布を正しく測定する為には従来の２成分系
現像剤の帯電量分布とは異なった手段が必要である。１
成分系トナーの摩擦帯電は、トナーに用いられる樹脂等
の材料の′選択および配合比、各種添加剤、粒度分布等
のトナー自体の特性によるばかりではなく、帯電付与機
構、トナー層厚規制の条件等の画像形成プロセス中のプ
ロセス条件によって、２成分系現像剤の場合に比べて大
きく影響を受ける。

本発明者らの検討によれば、１成分系トナーの帯電量分
布を正しく測定する為には、トナー粒子担持体からトナ
ー粒子を剥離するあるいは飛翔させるまでの間、トナー
粒子担持体上のトナー層を、トナー層厚規制部から出て
きた薄層かつ均一な状態で保つことが重要である。その
理由として、トナー粒子とキャリアとの十分な撹拌の後
、はぼ飽和した帯電量を持って現像部へ搬送される２成
分系現像剤とは異なり、１成分系トナーの摩擦帯電は、
必ずしもトナー粒子の飽和帯電量に達するまでの十分な
ものではないことが挙げられる。すなわち、１成分系ト
ナーの摩擦帯電は、多くの場合トナー厚規制部における
トナー粒子とトナー粒子担持体等との摩擦帯電に頼って
いるため、トナー層厚規制部でのトナー粒子とトナー粒
子担持体との摩擦帯電が、必ずしもトナー粒子の飽和帯
電量に達するまでの十分なものではなく、薄層のトナー
コート層が形成されてからトナー粒子担持体からトナー
粒子が剥離されるまでの間に、薄膜のトナーコート層に
乱れを生ずると、トナーの帯電量分布が変化してしまう
。薄膜のトナーコート層の乱れは、トナー粒子とトナー
粒子担持体との間で再帯電を生じせしめ、トナーの帯電
量分布を変化させてしまう。さらには、トナー層厚が局
所的に変化することで、トナー粒子担持体がトナー粒子
を保持する力が変化し、剥離されないトナー粒子ができ
たり、トナー粒子の測定部への導入が円滑に行なわれな
い不都合を招く。

そこで本発明においては、トナー粒子担持体上の薄層ト
ナーコート層を乱さないで、トナー粒子をトナー粒子担
持体から帯電量分布測定部に導入する手段として直流電
圧を印加する方法を提案している。

トナー粒子担持体と電極の間に直流電圧を印加すること
で電界を生じせしめる。トナー粒子担持体上に薄層コー
トされた帯電トナー粒子には電界と同方向の力が働く。

従って帯電トナー粒子の帯電極性にあわせて所定の電圧
を印加することにより、トナー粒子担持体より、トナー
粒子担持体上に薄層コートされた帯電トナー粒子を剥離
することが可能となる。

直流電圧を印加することによって生ずる電界によってト
ナー粒子担持体からトナー粒子を剥離することにより、
剥離時にトナー粒子同志の接触あるいは衝突による再帯
電を最小限にとどめることができる。また弱い電界を生
じせしめ、トナー粒子担持体から剥離されやすいトナー
粒子を帯電量分布測定部へ取り込み粒径、帯電量を測定
し、その後徐々に強い電界を生じせしめ、トナー粒子担
持体からより剥離されにくいトナー粒子を帯電量測定部
へ取り込み粒径および帯電量を測定することを繰り返し
、その間あるいはその後に演算処理することで、徐々に
トナー粒子を測定部へ導入し、測定精度を向上させるこ
とも可能である。また、帯電トナー粒子をトナー粒子担
持体から剥離するための電界とは逆方向の電界を生じせ
しめることにより、トナー中のいわゆる反転成分の帯電
量分布を測定することも可能である。

本発明におけるトナー粒子担持体と該トナー粒子担持体
に対向する電極とは、トナー粒子担持体上の薄層トナー
コート層を乱さないために非接触でなければならず、少
な（ともトナー粒子担持体の電極と対向している部分の
トナー層厚よりも離れていることが必要である。

１成分系トナーの薄層トナーコート層厚は、般にトナー
単１層の場合から、１成分系磁性トナーをトナー粒子担
持体から磁気力によって保持する場合の数百ｐｍ程度の
間である。しかし、トナー粒子担持体上の薄層トナーコ
ート層と電極との距離が著しく小さい場合には直流電圧
を電極に印加した時に放電等により、電極からトナー粒
子への帯電付与が行なわれてしまい、トナーの帯電量分
布を変化させてしまう。従ってトナー粒子担持体と電極
との距離は、１００〜１６０μｍであることが好ましい
。この距離が１０００μｍより大きいと、トナー粒子担
持体からトナー粒子を飛翔あるいは剥離せしめるために
、高い直流電圧を印加せねばならなくなる。また１００
ＩＪ、ｍより小さい場合には、この間隙を一定に保持し
、印加される電圧によって生ずる電界を一様に保つこと
が困難となる。

本発明におけるトナー粒子担持体としては、薄層のトナ
ーコートを形成するためのトナー層厚規制部を有する他
に帯電付与部、トナーホッパー等を有していてもよくト
ナー層厚規制部が帯電付与部を兼ねる構成であってもよ
い。実際の画像形成装置の現像系とよりよい対応をとる
ためには、画像形成装置内の現像器等をそのまま用いる
ことも可能である。

トナー粒子担持体は、対向する電極との距離が実質的に
変化しなければ、現像時のトナーの帯電量分布を動的に
捉えるため回転もしくは移動させてもよい。

また、帯電量分布測定方法としては、公知のものでトナ
ー粒子の粒径と帯電量が測定できればよ（、好ましくは
、トナー粒子の粒径とその粒子の帯電量の対応がとれる
ものである。例えば、レーザードツプラー法を用い、空
気振動中の慣性による振動の位相遅れから粒径を求める
と同時に平行電極間に印加された電界とトナー粒子の粒
径・帯電量による電界方向の偏移度から帯電量を求める
方法、粒径を空気気流中のトナー粒子の相対落下速度を
レーザードウブラー法を用いて求め、同時にその粒径と
印加電界および電界方向への偏移度から帯電量を求める
方法等がある。

［実施例］ 以下本発明に係わる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方法の概略模
式図である。

１成分系現像剤１をトナー粒子担持体３上でトナー層厚
規制部材２により、薄層コート９ａせしめ、トナー粒子
担持体３と対向電極４との間に、直流電源５より印加さ
れた所定の電圧により電界を生じせしめる。これにより
トナー粒子担持体３上の薄層コート９ａは、帯電トナー
粒子９ｂとしてトナー粒子担持体３から薄層のトナー層
を乱すことな（剥離されるようになる。上記の剥離され
た帯電トナー粒子９ｂは、上記電界による力により装置
導入口６から対向電極４に向かって飛翔する。

さらに対向電極４付近まで飛翔してきた帯電トナー粒子
９ａは重力により測定部７へと運ばれる。

測定部７へと搬送されてきた帯電トナー粒子９ｂは所定
の物理量が測定され、演算部７により該物理量が、帯電
量と粒径に変換される。

従って、複数個の帯電トナー粒子９ａ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図及び第３図は、上記、測定装置の一例を示したも
のである。

第２図は、レーザードツプラー法を用いた帯電量と粒径
な測定する方法である。図中の２１ａ、　２１ｂは、振
動電極であり、２２は、振動発生装置である。よ（知ら
れているように、一定振動している空気場に存在する微
小粒体は、空気振動に追従して振動する。このとき、粒
体の慣性のための大きな粒体はと基準の振動から遅れて
振動する。また、上記電極に電圧を加えると、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。従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装置２３とレーザー受光
装置２４とを配し、レーザードツプラー法を用いること
により帯電現像剤９ｂ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８で演算することにより帯電トナー粒子９ｂの粒
径と帯電量を得ている。

また、測定方法は、第２図の如くには限らず、例えば、
第３図の如（でもよい。

すなわち、レーザー発生装置２３から、レーザーを発生
し、発生レーザーを窓２５を通してレーザー受光装置２
４に入れ、帯電トナー粒子９ｂ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（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。従って、上記レーザードツプラー
法により、帯電トナー粒子９ｂの相対落下速度を求め、
演算部８により演算することにより、帯電トナー粒子９
ｂの粒径な得ることができる。

また、よ（知られているように、検出電極３１に、帯電
トナー粒子９ｂにより誘起される電荷を、電荷測定装置
３２に測定することにより、帯電トナー粒子９ｂ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１の方法に限定されるものではな
く、例えば第４図に示すようにトナー粒子担持体３上へ
の薄層トナーコートの方法は種々の構成が適用できる。

実施例３ また本発明は第５図に示した如き構成でもよく、トナー
粒子担持体３の構成によって限定を受けるものではない
。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、トナー粒子担持
体と該トナー粒子担持体に対向する電極間に直流電界を
印加し電界を生じせしめることで、１成分系トナーのト
ナー粒子担持体上のトナー薄層コートを乱すことなくト
ナー粒子の再帯電を実質的に起こすことなく、帯電トナ
ー粒子をトナー担持体から剥離し、ｌ成分系トナーの帯
電量分布を精度よ（測定することを可能ならしめる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の概略模式図である。 第２図、第３図は本発明の実施例に用いた測定部の概略
模式図である。 第４図、第５図は本発明の別の実施例の概略模式図であ
る。 １：１成分系現像剤　　２：トナー層厚規制部材３：ト
ナー粒子担持体　４：対向電極 ５：直流電極　　　　　６：装置導入ロア：測定部　　
　　　　８：演算部 ９ａ：薄層コート　　　　９ｂ：帯電トナー粒子２１ａ
、　２１ｂ　：振動電極　　２２：振動発生装置２３：
レーザー発生装置　２４：レーザー受光装置２５：窓　
　　　　　　　３１：検出電極３２：電荷測定装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）トナー粒子担持体と該トナー粒子担持体に対向す
   る電極との間に電界を生じせしめることで、該トナー粒
   子担持体よりトナー粒子を剥離するトナー帯電量分布測
   定方法であって、該トナー粒子担持体にトナー粒子のみ
   を担持させることを特徴とするトナー帯電量分布測定方
   法。