JPH049078A - トナー帯電量及び付着量測定装置 - 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】 し産業上の利用分野］ この発明は、トナー担持体に保持されたトナーの帯電量
及びトナー担持体におけるトナーの１〜ナ着量を測定す
るトナー帯電量及び付着量測定装置に関し、現像剤とし
てトナーのみを使用した一成分現像方式の現像装置にお
いて、そのトナーの帯電量及びトナーの付着量を測定し
ようとするものである。

［従来技術及びその問題点］ 従来より、複写機やプリンター等の画像形成装置におい
ては、画像形成を行うための現像装置として、現像剤に
ｌ〜ルナ−キャリアとを使用した二成分現像方式のもの
の他に、現像剤にトナーのみを使用した一成分現像方式
のものを使用していた。

そして、近年においては、このような現像装置において
、現像剤にトナーのみを使用した一成分現像方式のもの
の方が、現像剤にトナーとキャリアとを使用した二成分
現像方式のものに比べて、一般にその構成が簡単であり
、小型化や低コスト化を図れるという点から注目を集め
るようになった。

ここで、上記のような一成分現像方式の現像装置におい
ては、通常、帯電されたトナーをトナー担持体に保持さ
ぜ、このトナー担持体から帯電されたトナーを感光体に
供給するようになっているため、このトナー担持体にお
けるトナーの帯電量やトナーの付着量が、この現像装置
によって形成される画像に大きな影響を及ぼした。

そこで、このような−成分現像方式の現像装置において
、トナー担持体におけるトナーの帯電量やトナーの付着
量を正確に測定し、トナー担持体におけるトナーの帯電
量やトナーの付着量を好ましい範囲に設定させることが
必要になった。

ここで、従来においては、現像剤にトナーとキャリアと
を使用した二成分現像方式のものにおいて、現像分離法
やブローオフ法等の方法が開発され、これらの方法によ
ってトナーの帯電量等を測定することが行われていた。

しかし、上記のように現像剤にトナーのみを使用した一
成分現像方式のものにおいては、トナー担持体における
トナーの帯電量やトナーの付着量を測定する方法は開発
されていなかった。

そこで、本発明者は、二成分現像方式のものに使用され
ているブローオフ法をこのような一成分現像方式のもの
に応用して、トナー担持°体におけるトナーの帯電量や
トナーの付着量を測定することを試みたが、トナー担持
体におけるトナーの帯電量が低く、またトナーの付着量
も少ないため、上記のブローオフ法によってはトナーの
付着量の測定が困難で、データーにばらつきが生じ、ト
ナー担持体におけるトナーの帯電量やトナーの付着量に
ついての正確な測定結果が得られなかった。

［発明が解決しようとする課題］ この発明は、現像剤としてトナーのみを使用した一成分
現像方式の現像装置において、トナー担持体におけるト
ナーの帯電量やトナーの付着量を正確に測定できるよう
にすることを課題としてなされたものである。

［課題を解決するための手段］ この発明に係るトナー帯電量及び付着量測定装置におい
ては、上記のような課題を解決するため、トナーを保持
したトナー担持体の適当な範囲からトナーを吸引するト
ナー吸引手段と、このトナー吸引手段によって吸引した
トナーの重量を測定する重量測定手段と、上記トナー担
持体における電荷量の変化を測定する電荷量測定手段と
を設けるようにしたのである。

「作用］ このように構成されたトナー帯電量及び付着量測定装置
においては、トナーを保持したトナー担持体の適当な範
囲から、上記のトナー吸引手段によってトナーを吸引し
、このように吸引されたトナーの重量を重量測定手段に
よって測定して、このトナー担持体の適当な範囲に付着
されていたトナーの付着量を求めるようにしている。

また、このようにトナー吸引手段によってトナー担持体
からトナーを吸引した場合において、このトナー担持体
において変化する電荷量を電荷量測定手段によって測定
し、上記のようにトナー吸引手段によって吸引されたト
ナー担持体の適当な範囲に付着されていたトナーの帯電
量を求めるようにしている。

そして、上記のようなそれぞれの測定結果に基づいて、
トナー担持体に保持されたトナーの単位重量あたりの帯
電量を算出すると共に、トナー担持体の単位面積あたり
におけるトナーの付着量を算出するようにしている。

［実施例コ 以下、この発明の一実施例を添付図面に基づいて具体的
に説明する。

この実施例のものにおいては、第１図に示すように、帯
電されたトナー（１）を保持するトナー担持体（２）か
らトナー（１）を吸引する吸引手段（１０）として、空
気ポンプ（図示せず）を接続させた吸引用ノズル（１１
）を使用し、この吸引用ノズル（１１）におけるノズル
部（１２）の先端を、トナー（１）を保持した上記トナ
ー担持体（２）の表面に近接するようにして設けた。

そして、上記の空気ポンプを作動させて上記吸引用ノズ
ル（１１）により、トナー担持体（２）の表面に保持さ
れたトナーけ）を吸引し、トナー担持体（２）に表面に
近接させた上記ノズル部（１２〉先端の穴（１２ａ）か
ら、トナー担持体（２）表面に適当な範囲に保持された
トナー（１）をこの吸引用ノズル（１１）内に吸引し、
このように吸引されたトナー（１）を、吸引用ノズル（
１１）内に設けられたフィルタ一部（１３）において捕
集するようにした。

なお、上記吸引用ノズル（１１）におけるノズル部（１
２）の先端と、トナー担持体（２）表面との間の間隔が
大きいと、上記のようにノズル部（１２）先端の穴（１
２ａ）からトナー担持体（２）の表面に保持されたトナ
ー（１）を吸引用ノズル（１１〉内に吸引する際に、ト
ナー（１）がノズル部（１２）先端の穴（１２ａ）にう
まく吸引されずに飛散するおそれがあるため、この間隔
を０．５ｍｍ以下になるようにした。

ここで、この実施例のものにおいては、上記の吸引用ノ
ズル（１１）として、アトバンチツク社製のカラスライ
ンホルタ−ＬＰ−２５（商品名〉を使用するようにし、
この吸引用ノズル〈１１）の先端部における上記ノズル
部（１２）がガラス管で構成され、その先端における穴
（１２ａ＞の径が：Ｌ、Ｏｍｍになったものを用いるよ
うにし、また上記の空気ポンプとしては、イワキエアー
ポンプＡＰ−２２０２Ｎ　（商品名）を使用するように
しな。

また、上記のように吸引用ノズル（１１）内に吸引され
たトナー（１）を捕集するフィルタ一部（１３）におい
ては、中央にメンブレンフィルター（３，３ａ）を設け
ると共に、このメンブレンフィルター（１３ａ＞の両側
にプレフィルタ−（］、３ｂ）を設け、さらにこのよう
に設けられたプレフィルタ−（１３ｂ）の両側からこれ
らのフィルター（１３ａ）。

（１３ｂ）を挟み込むようにして、一対のテフロンパツ
キン（１３ｃ）を配するようにした。

ここで、この実施例のものにおいては、上記のフィルタ
一部（１３）におけるメンブレンフィルター（ｔ３ａ）
として、穴径が１．０μｍになったトーヨー濾紙製のＴ
Ｍ−１，００Ｐ（商品名〉を使用すると共に、このメン
ブレンフィルター（１３ａ）の両側に設けるプレフィル
タ−（１３ｂ）にはＳ　Ｕ　Ｓ製のものを使用するよう
にした。

そして、上記のようにトナー担持体（２）表面の適当な
範囲に保持されたトナー（１）を、吸引用ノズル〈１１
〉内に吸引して、上記フィルタ一部〈１３）において捕
集した後は、この吸引用ノズル（１１）内のフィルタ一
部（１３）に捕集されたトナー（１〉の重量を、重量測
定手段によって測定するようにした。

ここで、この重量測定手段としては、カールツアイス社
製の電子天秤（ザルトリウス天秤１１０５−０４４６　
）を使用するようにしな。

そして、この電子天秤によって上記吸引用ノズル〈１１
）内に捕集されたトナー（１）の重量を測定するにあた
っては、トナー（１）を吸引する前と、トナー（１）を
吸引した後とにおいてそれぞれ上記吸引用ノズル〈１１
）の重量の測定し、トナー（１）を吸引した後における
吸引用ノズル（１１）の重量から、トナー（１）を吸引
する前における吸引用ノズル（」１）の重量を差し引い
て、吸引用ノズル部１１）内に捕集されたトナー（１）
の重量を算出するようにした。

そして、このように吸引用ノズル（１］〉内に捕集され
たトナー（１）の重量を測定して、トナー担持体（２）
の適当な範囲に付着されていたトナー（１）の重量を求
めた後は、このトナー担持体（２）においてトナー（１
）か吸引された部分の面積を、方眼紙のメモリを使用し
て正確に読み取り、これらの測定結果に基づいて、上記
Ｉ・ナー担持体（２〉の単位面積あたりに付着されてい
るｌ・ナー（１）の付着量を求めるようにした。

また、上記のように吸引用ノズル部１１）によってトナ
ー担持体＜２）から帯電されたトナー（１）を吸引した
場合、−上記Ｉ・ナー担持体（２）における電荷量が吸
引されたトナー（１）の帯電量分だけ変化するため、こ
のトナー担持体（２）において変化した電荷量を電荷量
測定手段（２０）によって測定するようにした。

ここて、１〜ナ一担持体り２〉における電荷量の変化を
電荷量測定手段（２０）によって測定するにあたり、こ
の実施例のものにおいては、トナーリ 担持体（２）にクーロンメータ＜２１）を接続させ、こ
のクーロンメータ（２１）によって、トナー担持体（２
）からトナー（１）を吸引する前と、トナー（１）を吸
引した後とにおいて変化したトナー担持体（２）の電荷
量を測定するようにした。

そして、このように吸引用ノズル（１１）によるトナー
（１）の吸引に基づいて変化したトナー担持体（２）の
電荷量を測定して、吸引用ノズル（１１）内に捕集され
たトナー（１）の帯電量を求め、前記のように電子天秤
によって測定した吸引用ノズル（１１）内に捕集された
トナー（１）の重量とから、トナー担持体（２）に保持
されたトナー（１）の単位重量あたりの帯電量を求める
ようにした。

なお、上記のクーロンメータ（２１）として、この実施
例のものにおいては、タケダ理研社製のＴＲ−８６５１
エレクトロメータを使用するようにした。

また、この実施例のものにおいては、上記の吸引用ノズ
ル（１１）におけるノズル部（１２）に放電用ワイヤー
（１４）を接続させて、この放電用ワイヤー（１４）を
アースさせ、吸引用ノズル（１１）に吸引されたトナー
（１）かそのノズル部（１２）の先端等に付着した場合
においても、このように付着したトナー（１）の電荷が
この放電用ワイヤー（１４）を通して放電されるように
し、付着したトナー〈１）の電荷がトナー担持体（２）
に流れるのを防止するようにした。

次に、上記のようなトナー帯電量及び付着量測定装置を
用い、第２図に示すような現像装置（３０）において、
そのトナー担持体り２）に保持されたトナー（１）の帯
電量及び付着量を測定するようにした。

ここで、この現像装置（３０）においては、トナー（１
）として、ビスフェノールＡ型ポリエステル樹脂（ＡＶ
：　１９．ＯＨＶ：　２３．軟化点］。

２３°Ｃ，Ｔｇ：６５℃）１００重量部と、カーボンブ
ラックＭＡ＃８　（三菱化成工業■製）５重量部と、ス
ピロンブラックＴＲＨ（保土谷化学■製）１重量部と、
ビスコールＴＳ−２００（三洋化成工業■製）２．５重
量部とからなる組成物を、通常の方法で、混練、粉砕１
分級させて、平均粒径が１０μｍであり、７〜１３μｍ
の粒径の範囲に８０ｗｔ％分布するトナー粒子を得、こ
のトナー粒子に対してシリカ微粒子（日本アエロジル社
製：アエロジル１３ｏ）を０．７５重量％添加させて、
ホモジナイザーにより回転数２０００ｒｐｍで１分間混
゛合攪拌させて得られたものを使用するようにした。

そして、このトナー（１）をトナー収容槽（３１）内に
収容させ、このトナー収容槽（３１）内に設けられたア
ジテータ−（３２）を回転させて、上記トナー（１）を
攪拌させると共に、このトナー（１）をトナー供給部（
３３）に送り込み、このように送り込まれたトナー（１
）を、このトナー供給部（３３）に設けられた搬送ロー
ラ（３４）によって、トナー（１）を搬送するトナー担
持体（２）の表面にに供給するようにした。

ここで、上記のトナー担持体（２）としては、電鋳法に
より内径２０ｍｍ、厚さ３５μｍのスリーブ状に形成さ
れたニッケルの薄膜部材であって、その外周面の表面粗
さＲ２が２μｍ程度に粗面化されたものを使用するよう
にした。

そして、このトナー担持体（２）を駆動ローラフ３５）
に外挿させて、その両端部に配したガイド部材（図示せ
ず）によって、上記トナー担持体（２）を、感光体（３
）と対面する対面部を除く部分において、」１記駆動ロ
ーラ（３５）の外周面に圧接させ、駆動ローラ（３５）
の回転に伴って、このトナー担持体（２）を周速１０５
ｍｍ／ｓｅｅで駆動させ、このトナー担持体（２）の表
面に供給された上記トナー（１）を感光体（３）側に搬
送させるようにした。

なお、トナー担持体（２）が感光体（３）と対面する対
面部においては、このトナー担持体（２）が、駆動ロー
ラ（３５）から感光体（２）側に突出して感光体（２）
の表面に柔らかく接触するようにした。

そして、上記のようにトナー担持体（２）に供給された
トナー（１）を感光体（３）側に搬送する途中の段階に
おいて、トナー（１）か供給されたトナー担持体（２）
の表面に、規制部材（３６）を約３ｇ　／’　ｍｍ２の
力で押圧させ、トナー担持体（２）の表面に供給された
Ｉ〜ルナ−１）を摩擦帯電させると共に、１〜ナ一担持
体（２）の表面に供給されたトナー＜１）の量を規制す
るようにした。

そして、このように規制部材り３６〉によってトナー担
持体＜２）の表面に供給されたトナー（１）を摩擦帯電
させると共に、トナー担持体（２）の表面におけるトナ
ー＜１）の量を規制した後、このＩ・ナー担持体（２）
の表面に保持されているトナー（１）の帯電量及び付着
量を、上記のトナー帯電量及び付着量測定装置を使用し
て測定するようにした。

ここで、−１−記のトナー帯電量及び付着量測定装置を
使用して、このトナー担持体（２）に保持されているト
ナー（１）の帯電量及び付着量を測定するにあたっては
、１ヘナ一担持体（２）に保持されたトナー＜１）が感
光体（３）に導かれる前の段階において、ｌ−ナー担持
体く２）に保持されたトナー（１）を上記の吸引用ノズ
ル（１１）によって吸引するようにＩ−な。

ここで、吸引用ノズル（１１）によってｌ・ナー担持体
（２）から１ヘナー（１）を吸引する面積は、約３．５
Ｘ１ｃｍになるようにしな、 そして、このように吸引用ノズル（１１）によってトナ
ー担持体（２）から吸引したトナー（１）の重量を２前
記のように電子天秤によって測定すると共に、トナー担
持体（２）からトナー（１）が吸引された部分の面積を
、方眼紙のメモリを使用して正確に読み取り、これらの
測定結果に基づいて、上記のトナー担持体（２）におい
て、その単位面積あたりに付着されているＩ〜ルナ−１
）の付着量［ｍｇ／　ｃｎ！　’］を求めるようにした
。

また、このように吸引用ノズル（１１〉によって１ヘナ
一担持体（２）からトナー（１）を吸引した場合におい
て、−り記のトナー担持体（２）における電荷量の変化
を、前記のようにクーロンメータ（２１）によって測定
して、吸引用ノズル（１１）内に捕集されたトナー（１
）の帯電量を求め、そして前記グ）ようにして測定した
吸引用ノズル〈１１）内に捕集さハたトナー（１）の重
量とから、１〜ナ一担持体〈２）に保持されたトナー（
１）の単位重量あたりの帯電量［μＣ／ｇｌを求めるよ
うにした。７ 次に、上記のようにしてトナー担持体（２）のｍ位面積
あたりに付着されているトナー（１〉の付着量［ｍｇ、
’ｃｎ？］及びトナー（１）の単位重量あたりの帯電量
［）ｔＣ／ｇ］を何度も測定するようにした。

そして、このように何度も測定した中１位重量あたりの
トナー（１）の帯電量［μＣ／ｇ］の測定結果を第３図
に、また単位面積あたりのトナー（１）の付着量［ｍｇ
／ｃｎ（］の測定結果を第４図に示した。

また、Ｉ−１記のようにして測定した単位重量あたりの
トナー（１）の帯電量及び単位面積あたりのトナー〈１
）の付着量についてそれぞれ平均値りを求め、この平均
値りからのばらつきを計算したところ、いずれのものも
そのばらつきが±１０％以内になっていた。

この結果から明らかなように、上記のようなトナー帯電
量及び付着量測定装置を使用して、１ヘナ一担持体（２
）のｍ位面積あたりに付着されているトナー（１）の付
着量や単位重量あたりのトナー（１）の帯電量を測定し
た場合、ばらつきのない安定した測定結果が得られ、単
位面積あたりに付着されているトナー（１〉の付着量や
単位重量あたりのトナー（１）の帯電量について再現性
のある正確なテークか得られるようになった。

また、このようにトナー担持体（２）の単位面積あたり
に付着されているトナー（１）の付着量や、単位重量あ
たりのトナー（１）の帯電量について再現性のある正確
な測定結果が得られるようになったため、このような測
定を様々な条件の下で行い、トナー担持体に保持された
トナーの好ましい帯電量や付着量を調べ、トナー担持体
に保持されたトナーの帯電量や付着量を好ましい範囲に
設定させることが容易に行えるようになった。

［発明の効果］ 以上詳述したように、この発明に係るトナー帯電量及び
付着量測定装置においては、トナーを保持したトナー担
持体の適当な範囲におけるトナーをトナー吸引手段によ
って吸引し、このようにトナー吸引手段によって吸引さ
れたトナーの重量を重量測定手段によって測定して、ト
ナー担持体の適当な範囲に付着されたトナーの付着量を
求めると共に、このようなトナーの吸引によって変化す
るトナー担持体の電荷量を電荷量測定手段によって測定
して、トナー吸引手段によって吸引されたトナー担持体
の適当な範囲に付着されていたトナーの帯電量を求める
ようにした。

この結果、この発明に係るトナー帯電量及び付着量測定
装置を使用した場合には、上記のような測定結果に基づ
いて、トナー担持体に保持されたトナーの単位重量あた
りの帯電量及びトナー担持体の単位面積あたりにおける
トナーの付着量を簡単かつ正確に測定できるようになっ
た。

また、この発明に係るトナー帯電量及び付着量測定装置
においては、トナーを保持したトナー担持体から直接ト
ナー吸引手段によってトナーを吸引し、このようにトナ
ー担持体から吸引した結果に基づいて、トナー担持体に
保持されているトナーの帯電量や付着量とを測定するよ
うにしたため、実際に使用している一成分現像方式の現
像装置において、そのトナー担持体に保持されているト
ナーを吸引して、このトナー担持体に保持されているト
ナーの帯電量や付着量とを測定することができるように
なり、−成分現像方式の現像装置を実際に使用している
状態の下での正確なトナーの帯電量及び付着量を測定で
きるようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係るトナー帯電量及び付
着量測定装置の使用状態を示す概略図、第２図は同実施
例のトナー帯電量及び付着量測定装置を使用して現像装
置のトナー担持体に保持されたトナーの帯電量及び付着
量を測定する状態を示す概略図、第３図は同実施例のト
ナー帯電量及び付着量測定装置を使用して上記の現像装
置におけるトナーの帯電量を測定した結果を示す図、第
４図は同実施例のトナー帯電量及び付着量測定装置を使
用して上記の現像装置におけるトナーの付着量を測定し
た結果を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、トナーを保持するトナー担持体の適当な範囲からト
   ナーを吸引するトナー吸引手段と、このトナー吸引手段
   によって吸引したトナーの重量を測定する重量測定手段
   と、上記トナー担持体における電荷量の変化を測定する
   電荷量測定手段とを有することを特徴とするトナー帯電
   量及び付着量測定装置。