JPH0416775A - トナー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成分系トナーの帯電量分布の測定装置に関す
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為に電
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（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
電トナーの測定を前提としているので、実際の現像と相
関とれない場合がある。

そこで、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
が、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
測定については触れられていない。また、これらの如（
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。１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動的な帯電量分布を測
定するためには、２成分系現像剤の場合よりも大きな問
題がある。即ち、トナー粒子担持体上に薄層コートされ
た１成分系現像剤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
定部へ自白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、実際の画像形成装置内に設置
することが困難であるばかりでな（、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し、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
粒子担持ローラーか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。磁石ローラーを高速で回転させた場合でも、トナ
ー粒子担持ローラー上の磁性トナーのコートは不均一に
なり、正しいトナー粒子の帯電量分布を測定することは
できない。さらに、２成分系現像剤のトナー粒子とキャ
リア粒子の帯電量分布を想定しているため、トナー規制
部におけるトナー粒子担持体とトナー粒子との摩擦帯電
およびトナー粒子担持体上の薄層かつ均一なトナーコー
トが重要となる、実際の画像形成装置等の現像系におけ
る１成分系トナー粒子の摩擦帯電を測定するには不適当
である。

［発明が解決しようとする課題］ 上述の如（、従来提案されてきたトナー帯電量分布測定
方法に基ず（装置では、ｌ成分系トナーの帯電量分布を
正しく測定するには原理的に矛盾あるいは困難を有して
いる。

本発明は上述の如き問題点が解決されたトナー帯電量分
布測定装置を提案するものである。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つ
均一なトナーコート層を保ちつつ、トナー粒子担持体上
のすべてのトナー粒子の帯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および作用］上記課題を解
決するために、本発明は、トナー粒子担持部材と、該ト
ナー粒子担持部材上にｌ成分系トナー粒子を薄層コート
するトナー層厚規制部材と、該トナー粒子担持部材に対
向する電極部材と、該トナー粒子担持部材と該対向電極
部材との間に直流電圧を印加するための電源と、該トナ
ー粒子の少な（とも帯電量に関する値を測定できる測定
装置とを備え、該トナー粒子担持部材と該対向電極の間
に該電源により直流電圧を印加することで生ずる電界に
より、該トナー粒子担持体より薄層コートされた帯電ト
ナー粒子を剥離せしめることで該測定装置に帯電した１
成分系トナー粒子を導入し、帯電量分布を測定すること
を特徴とするトナー帯電量分布測定装置を提案している
。

以下、本発明をより詳細に説明する。

本発明におけるｌ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（、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
ナー粒子担持部材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ためには従来の２成分
系現像剤の帯電量分布とは異なった手段あるいは装置が
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。

そこで本発明においては、トナー粒子担持部材上の薄層
トナーコート層を乱さないで、トナー粒子をトナー粒子
担持部材から帯電量分布測定装置に導入する手段として
直流電圧を印加する装置を提案している。

トナー粒子担持部材と電極部材の間に直流電圧を印加す
ることで電界を生じせしめる。トナー粒子担持部材上に
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
、トナー粒子担持部材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
ナー粒子担持部材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、トナー粒子担持部材から剥離されやすいト
ナー粒子を帯電量分布測定装置へ取り込み粒径、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
粒子担持部材からより剥離されにくいトナー粒子を帯電
量測定装置へ取り込み、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装置へ導入し、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
をトナー粒子担持部材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ためには、トナー粒子担持部材から
トナー粒子を剥離するあるいは飛翔させるまでの間、ト
ナー粒子担持部材上のトナー層を、トナー１厚規制部材
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、ｌ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
材におけるトナー粒子とトナー粒子担持部材等との摩擦
帯電に頼っているため、トナー層厚規制部材でのトナー
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がらトナー粒子担
持部材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
子担持部材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、トナー粒子担持部材がトナー粒
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困難になり不都
合を招く。

本発明におけるトナー粒子担持部材と該トナー粒子担持
部材に対向する電極部材とは、トナー粒子担持部材上の
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部材の電極部材と対
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
ー単層の場合から、ｌ成分磁性トナーをトナー粒子担持
部材から磁気力によって保持する場合の数百μｍ程度の
間である。しかし、トナー粒子担持部材上の薄層トナー
コート層と電極部材との距離が著しく小さい場合には電
源より交流電圧を電極部材に印加した時に、放電等によ
り、電極部材からトナー粒子への帯電付与を行なわれて
しまい、トナーの帯電量分布を変化させてしまう。従っ
て、トナー粒子担持部材と電極部材との間の電界は、放
電電界以下に設定する必要がある。

本発明におけるトナー粒子担持体としては、電子写真複
写機・プリンターで広く適用されている円筒状ローラー
の如きものでもよく、弾性を有していてもよく、表面が
樹脂あるいは無機物質で被覆されたものでもよい。形状
も円筒状に限らず、ベルト状のものでもよく、対向する
電極との距離が一定に保たれるようであればよい。また
、トナー粒子担持部材が導電性部材を有していてもよい
。また、本発明におけるトナー層厚規制部材としては、
トナー粒子担持部材上にトナー粒子を薄層かつ均一にコ
ートできる構成のものであればよいが、弾性を有するブ
レード部材およびローラー部材等が特に好ましい。また
、トナー粒子担持部材が磁石を有している場合、トナー
粒子担持体上に磁性１成分トナーを薄層コートする部材
として、トナー粒子担持部材とは非接触の磁性あるいは
非磁性のブレード部材をトナー層厚規制部材として適用
することも好ましい。

さらに、トナー粒子担持部材は、トナー粒子担持部材上
に薄層のトナーコート層を形成するためのトナー層厚規
制部材の他に、トナー粒子へ帯電を付与する帯電付与部
、トナーホッパー等を備えていてもよく、また、トナー
層厚規制部材が帯電付与部材を兼ねる構成であってもよ
い。

また、本発明における測定装置は、少なくともトナー粒
子の帯電量に関する値を測定できれば、公知の方法に基
づく装置でよい。例えば、平行電界内での帯電したトナ
ー粒子の電界による偏移度から、トナー粒子の帯電量を
測定する装置、検出電極にトナー粒子による誘起される
電荷を測定する電荷測定装置で測定することで、トナー
粒子の帯電量を測定する装置等が挙げられる。しかしな
がら、有効なトナー帯電量分布データを得るためには、
トナー粒径の測定装置をも備えていることが好ましく、
より好ましくはトナー粒子の帯電量とトナー粒径との対
応が取れる測定装置であることである。

［実施例］ 以下本発明の好ましい形態を示すが、本発明がこれらに
限定されるものではない。

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を
模式化した図である。図中、ｌ成分系トナーｌは、トナ
ー層厚規制部材２によりトナー粒子担持部材３上に薄層
コートされ、トナー粒子担持部材３と対抗する電極部材
４との間に、直流電源５によって印加される直流電圧に
よって生ずる電界によって、帯電トナー粒子１０が、ト
ナー粒子担持部材３から剥離され、測定装置７に取り込
まれる。測定装置７では、帯電トナー粒子１０の帯電量
および粒径が測定され、データ処理装置９へ測定価が送
られデータ処理が行われる。測定が終了した帯電トナー
粒子ｌＯは、トナー捕収部材８に回収される。

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温に存在する微小
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、帯電トナー粒子ｌＯ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図中のデータ処理装置９で演算することにより帯電ト
ナー粒子１０の粒径と帯電量を得ている。

また、測定方法は、第２図の如（には限らず、例えば、
第３図の如くでもよい。

すなわち、レーザー発生部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部２４に
入れ、帯電トナー粒子１０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。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１０の相対落
下速度を求め、データ処理装置１０により演算すること
により、帯電トナー粒子１０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、検已電極３１に、帯電
トナー粒子ｌＯにより誘起される電荷を、電荷測定装置
３２で測定することにより、帯電トナー粒子１０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４図
に示すようにトナー層厚規制部材２の設定条件を調節す
る機構、トナー粒子担持部材３とこれに対向する電極部
材４との距離を設定するための機構等を有していてもよ
い。また、直流電源５よりの電圧の印加力向は、トナー
粒子の帯電極性に留意すれば電極部材４側からでもよく
、トナー粒子担持部材４が導電部材を有すれば、トナー
粒子担持部材側からでもよい。

また、トナー層厚規制部材２のユニットを第４図に示し
た弾性ブレードによらず、剛体あるいは弾性ローラー　
トナー粒子担持部材とは独自に回転する動力を有するロ
ーラー、自由長、硬度、弾性、材質等の異なるブレード
部材と交換可能なユニットを用意することも可能である
。

実施例３ また、第５図は、１成分系トナー１として磁性１成分ト
ナー　トナー層厚規制部材２として非磁性ブレードを用
いた例である。

第５図に示すように、電極部材４の形状は、特に限定さ
れるものではな（、電極部材４に付着してしまったトナ
ー粒子をクリーニングする部材を有する構成でもよい。

更にトナー粒子担持部材３上にトナーｌを薄層コートす
るためのあるいはトナー１に帯電付与するために、トナ
ー粒子担持部材３を回転または移動させる装置を有して
いてもよい。

実施例４ 本発明は第６図に示すような構成であってもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の測定装置によると、現像
系に近い形で１成分系トナー粒子の帯電量分布の測定が
可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の概略模式図である。 第２図、第３図は本発明に用いられる測定装置の一例を
示す概略模式図である。 また、第４図〜第６図は、 の概略模式図である。 １　：　トナー　　　　　　　２： ３：トナー粒子担持部材４ ５：直流電極　　　　　６ ７：測定装置　　　　　８： ９：データ処理装置　　１０： ２１ａ、　２１ｂ　：振動電極　　２２：２３：レーザ
ー発生装置　２４： ２５；窓　　　　　　３１・ ３２：電荷測定装置 本発明の別の実施例 トナー層厚規制部材 電極部材 トナー粒子導入口 トナー捕収部材 帯電トナー粒子 振動発生機 レーザー受光部 検出電極

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）トナー粒子担持部材と、該トナー粒子担持部材に
   対向する電極部材と、該トナー粒子担持部材と該対向電
   極部材との間に直流電圧を印加するための電源と、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
   定装置とを備え該トナー粒子担持部材と該対向電極の間
   に該電源により直流電圧を印加することで生ずる電界に
   より、該トナー粒子担持体より帯電トナー粒子を剥離せ
   しめることで該測定装置に帯電したトナー粒子を導入し
   、帯電量分布を測定することを特徴とするトナー帯電量
   分布測定装置であって、該トナー粒子担持部材上にトナ
   ー粒子のみを薄層コートするトナー層厚規制部材を設け
   たことを特徴とするトナー帯電量分布測定装置。
2. （２）トナー層厚規制部材が、トナー粒子担持部材に押
   圧されており、かつトナー層厚規制部材あるいはトナー
   粒子担持部材の少なくとも一方は弾性体からなることを
   特徴とする請求項（１）記載のトナー帯電量分布測定装
   置。
3. （３）磁性を有する１成分系トナー粒子の帯電量分布測
   定において、トナー粒子担持部材が磁力を有しかつトナ
   ー層厚規制部材がトナー粒子担持部材と非接触であるこ
   とを特徴とする請求項（１）記載のトナー帯電量分布測
   定装置。