JPH039271A - 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］ この発明は、現像装置等に供給される磁性キャリアとト
ナーとからなる二成分現像剤において、この二成分現像
剤中におけるトナーの帯電量の分布状態を測定するトナ
ー帯電量分布測定方法に関するものである。

［従来技術及びその問題点］ 磁性キャリアとトナーとからなる二成分現像剤を現像装
置に供給して現像を行う場合、この二成分現像剤中にお
けるトナーの帯電量が、複写画像の画質に大きな影響を
与えるということが知られている。

このため、従来より磁性キャリアとトナーとからなる二
成分現像剤を現像装置に供給する場合においては、トナ
ーの帯電量を適正範囲に設定するようにしていた。

しかし、このようにトナーの帯電量を適正範囲に設定し
た場合においても、トナーの飛散による複写機内の汚れ
や地肌かぶりが生じる等の問題があった。

このような問題は、トナーの帯電量に一定の分布があり
、トナー粒子中には適正に帯電されていないものも存在
し、これが要因となるものと考えられる。

そこで、このようなトナーの帯電量の分布状態を把握し
、画質との関係を考慮することが必要となり、従来にお
いては、上記のようなトナーの帯電量分布を測定するた
め、例えば、特開昭６１−９１５６０号公報、特開昭６
１−９１５６１号公報等に示される方法が開発された。

しかし、上記の各公報に示された方法においては、帯電
不良で飛散するトナーや、現像に寄与しなかった高帯電
性のトナーに関する測定は行われず、また現像剤を静止
させた状態で測定するため、現像剤表層部におけるトナ
ーの帯電状態しか測定されず、トナー全体の帯電量に関
する正確な情報を得ることはできなかった。

このため、現像剤の材料選択及び現像装置の設計等を行
うにあたって、トナー全体の帯電量に関する十分な情報
を与えられず、これらの十分な制御が行えなかった。

そこで、本出願人は、先の出願である特開昭６３−１３
５８７４号において、磁性キャリアとトナーとからなる
二成分現像剤をマグネットローラを内蔵したスリーブロ
ーラによって攪乱しつつ、このスリーブローラとスリー
ブローラの外側に設けられた対向電極との間に電界を作
用させて現像剤中のトナーを分離させ、電界強度に対応
する分離トナーの帯電量と重量とを測定する方法を開示
し、この方法により、飛散している帯電不良トナー及び
現像に寄与しない高帯電性のトナーに関する情報をも含
めたトナーの帯電量分布を測定できるようにした。

ここで、上記のように磁性キャリアとトナーとからなる
二成・分現像剤を、マグネットローラを内蔵したスリー
ブローラによって攪乱させるにあたっては、マグネット
ローラとスリーブローラの何れか一方もしくは双方をモ
ーターによって回転させるようにしている。

しかし、モーターの一般的な特性として、その回転起動
時においては、第４図に示すようにモーターの回転速度
が安定せず、回転速度に変動が生じ、特に回転速度が速
い程、その回転速度の変動が大きくなる。

このため、このように回転速度が変動し、トナーに与え
られる運動エネルギー等が一定しない状態で、スリーブ
ローラと対向電極との間に電界を作用させて現像剤中の
トナーを分離させた場合、トナーを適切に分別捕集させ
ることが困難であり、トナーの帯電量分布に関する正確
な測定が行えず、現像剤の材料選択及び現像装置の設計
等を行うにあたって、正確な情報を与えることができな
いという問題があった。

［発明が解決しようとする課題］ この発明は、現像装置等に供給される磁性キャリアとト
ナーとからなる二成分現像剤において、その二成分現像
剤中におけるトナーの帯電量分布を測定する際における
上記のような問題を解決することを課題とするものであ
る。

すなわち、この発明は、飛散している帯電不良のトナー
及び現像に寄与しない高帯電性のトナーの情報をも含め
たトナー全体の帯電量の分布状態を測定できるようにす
ると共に、トナーの帯電量の分布に関して、さらに精度
の高い正確な測定が行え、再現性のよいデーターを得ら
れるようにし、現像剤の材料選択及び現像装置の設計等
を行うにあたって、より正確な情報を与えられるように
することを課題とするものである。

［課題を解決するための手段］ この発明は、上記のような課題を解決するなめ、磁性キ
ャリアとトナーとからなる二成分現像剤を、マグネット
ローラが内蔵されたスリーブローラ上に供給し、このマ
グネットローラとスリーブローラのいずれか一方もしく
は双方を回転させて上記二成分現像剤をスリーブローラ
上で攪乱させると共に、このスリーブローラとスリーブ
ローラの外周側に所要間隔を介して設けられた対向電極
との間に電界を作用させて、上記二成分現像剤中のトナ
ーを分離させ、その電界強度に対応して分離されたトナ
ーの帯電量や重量とを測定するにあたり、上記マグネッ
トローラやスリーブローラの回転速度を徐々に増加させ
て所定の回転速度に到達させた後、上記スリーブローラ
と対向電極との間に電界を作用させるようにしたのであ
る。

このようにしてトナーの帯電量の分布状態を測定するに
あたっては、まず、予め重量を計量しておいた上記二成
分現像剤を、上記スリーブローラ上にほぼ均一になるよ
うにして供給させる。

ここで、上記スリーブローラとしては、非磁性でかつ導
電性を有する材料で構成されたものを用いるようにし、
磁気ブラシ現像を行うのに一般に用いられているスリー
ブローラを使用することができる。

また、このスリーブローラの内部に設けるマグネットロ
ーラとしては、多極構造になったものを用い、好ましく
は、このマグネットローラを回転できるようにして上記
スリーブローラに内装させるようにする。

そして、上記のようにしてスリーブローラ上に供給され
た二成分現像剤を攪乱させるにあたっては、上記マグネ
ットローラとスリーブローラの何れか一方もしくは双方
をモーターによって回転させるようにし、これによりス
リーブローラ上に供給された上記二成分現像剤に運動エ
ネルギーを与え、現像剤中におけるトナーの分離を容易
にすると共に、トナーを順次現像剤表層部に露出させる
ようにする。

ここで、上記スリーブローラやマグネットローラを回転
させるにあたっては、これらを回転させるモーターにお
ける回転速度の変動をなくすため、回転初期は低速で回
転させ、徐々にその回転速度を上昇させて、適切な回転
速度になるように制御する。具体的には、スリーブロー
ラ又はマグネットローラのどちらか一方を固定させ、残
りの他方の回転速度のみを上昇させる場合には、その回
転速度の上昇加速度が毎秒１〜２　Ｏｒｐｍ程度にする
ことが最適である。

なお、スリーブローラやマグネットローラの適切な回転
速度は、トナーの運動エネルギーや現像剤どうしの衝突
によるトナーの分離のし易さ、さらにはトナーの分離に
要する時間等を考慮して設定するようにし、具体的には
、スリーブローラ上に供給された上記二成分現像剤の受
ける周速が３〜６０　ｃｍ／　ｓｅｃ　、より好ましく
は５〜２０　ｃｍ／　ｓｅｃになるように設定する。

このように、現像剤の受ける周速が３〜６０ｃｍ／ｓｅ
ｅとなるようにしたのは、その周速が６０　ｃｍ／　ｓ
ｅｃより高速になると、トナーの運動エネルギーの増加
及び現像剤どうしの衝突力によってスリーブローラ上か
ら分離されるトナーの量が増加してしまい、電界を作用
させてスリーブローラ上からトナーを分離させる際の帯
電量域値がブロードになる一方、３　ｃｍ／　ｓｅｃよ
り低速になると、上記二成分現像剤を十分に攪乱させる
ことができず、トナーが現像剤表層部に露出する確率が
低減し、トナーを分離させるのに要する時間が長くなる
ためである。

次に、対向電極を上記スリーブローラの外周側に設ける
にあたっては、少なくとも重力が作用するスリーブロー
ラの下部を囲むようにして設けると共に、このスリーブ
ローラ上に供給された上記現像剤が、この対向電極と接
触しないように適当な間隔を介して設けるようにする。

なお、飛散するトナーを確実にこの対向電極で受は止め
、飛散トナーをも含めたトナー全体に対する帯電量の評
価を行うようにするためには、上記スリーブローラの外
周全体を覆うようにして対向電極を設けることが好まし
い。

ここで、上記対向電極としては、非磁性でかつ導電性を
有する材料で構成されたものを用いるようにする。

また、上記のように対向電極をスリーブローラ上に供給
された現像剤と接触しないように適当な間隔を介して設
けるにあたっては、帯電量の近似したトナーを分別捕集
させるため、対向電極とスリーブローラとの間に作用す
る電界の強度が各部において相違しないように、この対
向電極とスリーブローラとの間隔が各部において一定に
なるようにする。

また、この対向電極とスリーブローラとの間隔は、これ
が２０ｍｍより大きいと、対向電極とスリーブローラと
の間に電界を作用させてトナーを分別捕集する際に、高
電圧が必要となる一方、２１１１１１１より小さいと、
スリーブローラ上における現像剤が直接この対向電極に
接触して、分別捕集がうまく行われなくなるおそれがあ
るため、通常２〜２０ｍｍ、好ましくは４〜１０ｍｍに
なるようにする。

そして、スリーブローラ上に供給された上記二成分現像
剤中からトナーを、この対向電極に分別捕集するあたっ
ては、上記のようにマグネットローラやスリーブローラ
の回転速度が安定した後、スリーブローラとこの対向電
極との間に適当な強さの電界を作用させるようにする。

このようにスリーブローラと対向電極との間に電界を作
用させるにあたっては、スリーブローラと対向電極との
何れかに直流のバイアス電圧を印加させるようにし、正
帯電性トナーの場合には、電界の方向がスリーブローラ
から対向電極に向かうようにする一方、負帯電性トナー
の場合には、電界の方向がその逆方向になるようにして
、上記直流のバイアス電圧を印加させるようにする。

このようにスリーブローラと対向電極との間に電界を作
用させると、作用させる電界の強度に応じて適当な帯電
量のトナーが、マグネットローラによる磁力でスリーブ
ローラ上に拘束されたキャリアとの間の静電引力に抗し
、スリーブローラから離れて、対向電極に捕集されるよ
うになる。

ここで、上記電界の作用によってトナーをスリーブロー
ラから対向電極に捕集する場合、作用させる電界強度が
高くなるほど、またトナーの帯電量が少ないほど捕集さ
れやすい傾向にある。

このため、スリーブローラと対向電極との間に作用させ
る電界が弱いうちは、帯電量の小さなトナーがキャリア
から分離されて対向電極に捕集され、作用させる電界が
強くなるに従って、帯電量の大きなトナーがキャリアか
ら分離されて対向電極に捕集されるようになる。

そして、このようにスリーブローラと対向電極との間に
作用させる電界の強さを適当に変化させてトナーを対向
電極に捕集させることにより、帯電量の異なるトナーご
との分別捕集が行えるようになる。

また、このようにしてスリーブローラから離れて対向電
極に捕集されたトナーの帯電量を測定するにあたっては
、対向電極上に付着したトナーにより誘起された電荷量
を読みとることにより、あるいはスリーブローラに誘起
された電荷量の変化を読みとることによって測定するこ
とができる。

なお、上記のように対向電極やスリーブローラに誘起さ
れた電荷量を読みとる手段は、特に限定されるものでは
なく、公知の手段を用いることができ、例えば、対向電
極上に誘起された電荷量を測定するにあたっては、この
対向電極とアースとの間に基準コンデンサーを配し、こ
の基準コンデンサーにおける電位を測定して求めること
ができる。

［実施例コ 以下、この発明の実施例を添付図面に基づいて具体的に
説明すると共に、比較例を挙げてこの発明の実施例に係
るトナー帯電量分布測定方法が優れていることを明らか
にする。

この実施例のものにおいては、第１図に示すように、非
磁性かつ導電性材料で円筒状に形成されたスリーブロー
ラ（１）を、架台（２）に取り付けられた支持部材（３
）に絶縁部材（４）を介して取り付けるようにし、スリ
ーブローラ（１）を架台（２）上で浮いた状態で保持さ
せるようにしている。

そして、このようにして架台（２）上に取り付けられた
スリーブローラ（１）の内部にマグネットローラ（５）
を内装させ、このマグネットローラ（５）を、絶縁材料
で構成された連結部材（６）によって回転駆動する駆動
軸（７）に電気的に絶縁した状態で連結すると共に、こ
の状態でマグネットローラ（５）と駆動軸（７）とを、
上記絶縁部材（４）にベアリング（８）を介して回転可
能に保持させるようにしている。

そして、このように保持されたマグネットローラ（５）
を駆動軸（７）によって回転させるにあたっては、適当
な制御手段（図示せず）により、上記マグネットローラ
（５）の回転速度を徐々に増加させて、所定の回転速度
に到達させるようにしている。

なお、この実施例のものにおいては、上記マグネットロ
ーラ（５）として、８極に分極されて磁束密度が１００
０ガウスになったものを用いると共に、このマグネット
ローラ（５）を回転させるにあたっては、第３図（Ａ）
に示すように、その回転速度を毎秒Ｓ　ｒｐｍずつ増加
させ、最終の回転速度が５０　ｒｐｍになるようにして
いる。

また、上記のように設けられたスリーブローラ（１）、
の外周側に、アルミニウム等の金属で構成された円筒状
の対向電極（９）を、このスリーブローラ（１）の外周
と一定の間隔を保つよう、にしてセットするようにして
おり、このように対向電極（９）をスリーブローラ（１
）の外周側に設けるにあたっては、対向電極（９）を絶
縁支持部材（１０）に固定し、この状態で絶縁支持部材
（１０）を上記架台（２）に着脱可能に取り付けるよう
にしている。

なお、この実施例のものにおいては、上記スリーブロー
ラ（１）とこの対向電極（９）との間隔が５ｍｍになる
ようにしている。

そして、このようにして設けられたスリーブローラ（１
）と対向電極（９）との間に電界を作用させて、スリー
ブローラ（１）上に供給された二成分現像剤中から適当
な帯電量を持つトナーを上記対向電極（９）に分別捕集
させるにあたっては、スリーブローラ（１）にバイアス
電源（１１）を接続させ、このバイアス電源（１１）か
らスリーブローラ（１）に適当な大きさのバイアス電圧
ｖｂを印加させるようにしている。

ここで、このようにバイアス電源（１１）からスリーブ
ローラ（１）にバイアス電圧ｖｂを印加させて、スリー
ブローラ（１）と対向電極（９）との間に電界を作用さ
せるにあたっては、第３図（Ｂ）に示すように、上記マ
グネットローラ（５）の回転速度が徐々に増加して、そ
の回転速度が５０　ｒｐｍに達した後、バイアス電圧ｖ
ｂを印加させるようにしている。

また、このようにしてスリーブローラ（１）がら分離さ
れて対向電極（９）に捕集されたトナーの帯電量を測定
するにあたっては、上記対向電極（９）とアースとの間
に基準コンデンサー（１２）を設け、上記対向電［！（
９）に捕集されたトナーによって誘導された誘導電荷量
を、この基準コンデンサー（１２〉によって測定するよ
うにしている。

次に、上記のような装置を用い、上記スリーブローラ（
１）上に磁性キャリアとトナーとからなる二成分現像剤
を１ｇ供給し、上記のようにマグネットローラ（５）の
回転速度を毎秒Ｓ　ｒｐｍずつ増加させて、その回転速
度が５０　ｒｐｍに達しな後、上記バイアス電源（１１
）からスリーブローラ（１）に、１　、０〜６　、　Ｏ
ＫＶ／ｃｍの各バイアス電圧ｖｂをそれぞれ１０秒間印
加させて電界を作用させ、各バイアス電圧ｖｂに基づく
電界によって、スリーブローラ（１）がら分離された各
トナーにおける重量の平均値を求めるようにした。

一方、比較例１としては、上記マグネットローラ（５）
の回転速度を制御せずに当初がら５゜ｒｐｍの回転速度
にしてバイアス電圧ｖｂを印加させるようにし、また比
較例２としては、上記マグネットローラ（５）の回転速
度を実施例のものと同様に制御するが、バイアス電圧ｖ
ｂを印加させるタイミングは適当に行うようにし、それ
以外については、上記実施例のものと同様にして、各バ
イアス電圧ｖｂにおける電界の作用によって、スリーブ
ローラ（１）から分離された各トナーにおける重量の平
均値を求めるようにした。

そして、上記のような測定をそれぞれについて５回ずつ
行い、その平均値に対する振れ幅を調べ、その結果を下
記の第１表に示した。

なお、振れ幅としては、下記の［１コ式によって計算し
た比率を表示した。

・・・［１コ 第１表 この結果から明らかなように、この発明の実施例のよう
に、マグネットローラ（５）の回転を徐々に増加させて
一定の回転速度に達した後、スリーブローラ（１）にバ
イアス電圧ｖｂを印加して電界をさせるようにしたもの
は、これらの制御を行わない各比較例のものに比べ、ス
リーブローラ（１）から分離されたトナーの重量に関す
る測定結果にバラツキが少なく、測定精度が向上してお
り、特に、バイアス電圧が低い場合における精度が、比
較例のものに比べ著しく向上していた。

これは、低帯電量のトナーはどキャリアとの結び付きが
弱く、回転速度の変動による影響を受けやすいためであ
ると考えられる。

［発明の効果コ 以上詳述したように、この発明に係るトナー帯電量分布
測定方法においては、磁性キャリアとトナーとからなる
二成分現像剤をマグネットローラを内蔵したスリーブロ
ーラ上に供給し、マグネットローラとスリーブローラの
何れか一方もしくは双方を回転させて上記二成分現像剤
をスリーブローラ上で攪乱されると共に、スリーブロー
ラとこのスリーブローラの外周側に所要間隔を介して設
けられた対向電極との間に電界を作用させて、上記二成
分現像剤中のトナーを分離させるにあたり、マグネット
ローラやスリーブローラの回転速度を徐々に増加させて
所定の回転速度に到達させた後、上記スリーブローラと
対向電極との間に電界を作用させるようにしている。

この結果、スリーブローラと対向電極との間に電界を作
用させて二成分現像剤中のトナーを分離させる際におい
ては、上記二成分現像剤に加わる運動エネルギーが安定
しており、従来のように、マグネットローラやスリーブ
ローラの回転速度の変動によってトナーに与えられる運
動エネルギーが変わり、トナーの分別捕集の精度が低下
するということがなく、トナーを適切に分別捕集させて
、トナー全体に対する帯電量分布の正確な測定が行える
ようになり、再現性の良いデータが得られるようになっ
た。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明の一実施例においてトナーの帯電量分
布を測定するのに使用した装置の概略横断面図、第２図
は同実施例における装置の概略縦断面図、第３図（Ａ）
、（Ｂ）は同実施例においてマグネットローラを回転さ
せる際の回転速度の変化を示す図及びスリーブローラに
バイアス電圧を印加するタイミングを示す図、第４図は
モータにおける回転速度のむらを示す図である。 （１）・・・スリーブローラ、（５）・・・マグネット
ローラ、（７）・・・駆動軸、（９）・・・対向電極、
　（１１）・・・バイアス電源、　（１２）・・・基準
コンデンサー、Ｖｂ・・・バイアス電圧。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、磁性キャリアとトナーとからなる二成分現像剤を、
   マグネットローラが内蔵されたスリーブローラ上に供給
   し、このマグネットローラとスリーブローラのいずれか
   一方もしくは双方を回転させて上記二成分現像剤をスリ
   ーブローラ上で攪乱させると共に、このスリーブローラ
   とスリーブローラの外周側に所要間隔を介して設けられ
   た対向電極との間に電界を作用させて、上記二成分現像
   剤中のトナーを分離させ、その電界強度に対応して分離
   されたトナーの帯電量や重量とを測定するにあたり、上
   記マグネットローラやスリーブローラの回転速度を徐々
   に増加させて所定の回転速度に到達させた後、上記スリ
   ーブローラと対向電極との間に電界を作用させるように
   したことを特徴とするトナー帯電量分布測定方法。