JPH0416776A - 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
、電界及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、分離された後の荷電粒
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、これらの如く
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困
難がある。即ち、トナー粒子担持体上に薄層コートされ
たｌ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（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となり、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
電及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］ 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
持体上の薄膜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。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
に交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ｌ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
らなる擬似ｌ成分トナーでもよい。

本発明者らの検討によれば、ｌ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
てきた薄層かっ均一な状態で保つことが重要である。そ
の理由として、ｌ成分系トナーの摩擦帯電は、多くの場
合トナー層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おり、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
はないため、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
、薄層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。すなわち薄層のトナーコー
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
測定部への導入が困難になる不都合を招く。

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、交
流電圧を印加した。交流電圧を印加することで、通常の
トナー帯電極性とは逆の極性を示すトナー中のいわゆる
反転成分をも、トナー粒子担持体から剥離あるいは飛翔
せしめ、トナー帯電量分布データーにこれらを加えるこ
とが可能となる。更に、磁性トナーの場合には交流電圧
の印加により生ずる揺動により、トナー粒子間の磁気的
凝集をほぐす効果が期待でき、トナー粒子価々の帯電量
を正しく測定することができる。

［実施例］ 以下本発明を実施例により図面に基づいて詳細に説明す
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成分系トナー１をトナー粒子担持体２上でトナー層厚
規制部材３により、薄層コート６せしめ、トナー粒子担
持体２と対向電極４との間に、交流電源８により印加さ
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２上のトナー粒子は、帯電極性の正負
にかかわらずトナー粒子担持体２から薄層のトナー層６
を乱すことなく剥離されるようになる。

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
なく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
単層の場合から、１成分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μｍ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交流電圧を電
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、１００〜１１０００ｐであることが好ましい
。この距離が１１０００１ｚ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、高い交流電圧を印加せねばならなくなる。また１０
０μｍより小さい場合には、この間隔を一定に保持し、
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（
、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、回転もしくは移動させてもよい。

第１図においては、円筒状のトナー粒子担持体２に接触
し、かつトナー粒子担持体２の回転方向とは逆回転する
ローラーをトナー層厚規制部材３として図示しであるが
、本発明はこれに限定されるものではない。すなわちト
ナー粒子担持体２の形状は円筒状に限らず、ベルト状の
ものでもよく長手方向に電極４との距離が一定に保たれ
るようであればよい。また、トナー粒子担持体２の表面
は凹凸を有していてもよいし、表面が樹脂あるいは無機
材料でコートされたものであってもよい。

トナー層厚規制部材３は、トナー粒子担持体上の薄層か
つ均一なトナーコート層が形成できるような構成もしく
は設定条件であればよい。トナー層厚規制部材３として
ローラーを用いる場合には、接触あるいは非接触どちら
でもよく、回転方向もトナー粒子担持体２の移動方向に
対して順回転、逆回転のどちらでもよい。また、弾性を
有していてもよい。

さらにトナー層厚規制部材３としては、ローラーに限ら
ずブレード等でもよく、その弾性の有無、接触あるいは
非接触、材質、設置位置等において限定を受けるもので
はない。

測定部１１へ取り込まれた帯電トナー粒子７は、測定装
置により所定の物理量が測定され、演算部１２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７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り、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。よく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
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１１２３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７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１２で演算することにより、帯電トナ
ー粒子７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２４
に入れ、帯電トナー粒子７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７の相対落下速
度を求め、演算部１２により演算することにより、帯電
トナー粒子７の粒径を得ることができろ。

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７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７の帯電量を測
定することができる。

実施例２ 本発明は上記方法に限定されるものではな（、例えば第
４図に示すように、■成分系磁性トナーの帯電量分布を
有する場合には、トナー粒子担持２の内側に磁石４１を
有していてもよ（、トナー層厚規制部材３として、磁性
あるいは非磁性のブレード等を用い、トナー粒子担持体
２とトナー厚層規制部材３との間に磁気的な拘束力を生
じせしめることで、トナー粒子担持体上に薄層のトナー
コート肩６を形成せしめてもよい。

本発明はトナー粒子担持体２上のすべてのトナー粒子か
ら帯電量分布を求めることも可能であるし、実際の画像
形成装置等の現像系において実際に現像されるトナー粒
子の帯電量分布を求めることもできる。

トナー粒子担持体２内に固定磁石を有している場合に、
現像にかかわる１成分系磁性トナーの帯電量分布を測定
しようとする場合には、実際の画像形成装置等の現像系
により近い形でトナーの帯電量分布を測定するためには
、実際の画像形成装置等におけるトナー粒子担持体上の
現像部と同様の磁場を保持する状態で、実際の現像部に
対応する位置に対向して電極を配置することが好ましい
。

実施例３ また、トナー粒子担持体の形状は制限されるものではな
く、トナー粒子担持体がトナー層内規制部材、トナー補
結部材、帯電付与部材、磁石、その他の部材を有してい
てもよいことは前述したが、第５図では、トナー粒子担
持体のトナー粒子担持面の背に導電部材を有している、
あるいは導電部材を設置することが可能である場合を図
示している。この場合、導電部材と少な（ともトナー層
を介して対向する電極との間に交流電圧を印加してもよ
い。また、トナー粒子担持体上のすべてのトナー粒子を
トナー粒子担持体から剥離し、測定部へ導入する等の目
的で、対向電極を複数有していてもよい。

また１成分系トナーの摩擦帯電においては、トナー層厚
規制部あるいは帯電付与部におけるトナー量が大きく関
与する。従って、これらの部分に実際の現像系と同様の
トナー量が存在していることが好ましい。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明は従来困難であった１成分
系トナーの帯電量分布の測定をトナー粒子をトナー担持
体上に薄層にコートし、かつトナー粒子担持体と対向電
極の間に交流電圧を印加し、それによる電界によりトナ
ー粒子をトナー粒子担持体から剥離あるいは飛翔せしめ
、測定部へ取り込むことで可能とするものである。

また本発明は、トナー粒子担持体上の１成分トナー粒子
の薄層コートを乱すことなく、１成分系トナーの帯電量
分布を正しく測定する方法を提供するものである。

さらに本発明は、従来、特に困難であったトナー粒子担
持体上に薄層コートされた１成分系磁性トナーの帯電量
分布を測定する方法を提供するものである。

さらに本発明は、１成分系トナーの帯電量分布を、実際
の画像形成装置等の現像系に近い形で測定することを可
能とする帯電量分布測定方法を提供するものである。

【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図は本発明に用いた測定部の概略模式図で
ある。 また、第４図及び第５図は本発明の別の実施例の概略模
式図である。 ｌ：ｌ成分系トナー　　２：トナー粒子担持体３：トナ
ー層厚規制部材 ４：対向電極　　　　　５：トナー導入口６：薄層コー
ト　　　　７：帯電トナー粒子８：交流電源　　　　　
１１：測定部 １２：演算部　　　　　　２１ａ、　２１ｂ　：振動電
極２２：振動発生装置　　　２３：レーザー発生装置２
４：レーザー受光装置　２５：窓 ３１：検出電極　　　　　３２：電荷測定装置４１：磁
石 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）トナー粒子のみを担持するトナー粒子担持体と、
   該トナー粒子担持体上のトナー層厚を規制する方法と、
   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該トナー粒子
   を剥離するトナー帯電量分布測定方法において、該電界
   を交番電界とすることを特徴とするトナー帯電量分布測
   定方法。