(57)【要約】【課題】電子写真プロセスにおける現像段階の現像特性と相関性の高いトナーの帯電量を測定する。【解決手段】裏面に導体層を有する絶縁体フィルムのトナー担持体の表面を帯電して前記トナー担持体の表面にトナーを付着させる静電潜像電界を形成し、前記トナー担持体の表面に対向して設けトナー担持体とトナー供給手段との間にバイアス電圧を印加しながらトナー担持体の表面に帯電したトナーを供給し付着させる。トナー担持体に付着した状態におけるトナーの帯電量と付着量を測定して現像トナーの比電荷Ｑ／Ｍを求める。【選択図】図１
2010043925.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面にトナーを担持することができるその裏面に導体層を有する絶縁体フィルムのトナー担持体と、前記トナー担持体を分離可能に巻き付けて支持する導電性の支持ロールと、前記トナー担持体の表面を帯電して前記トナー担持体の表面にトナーを付着させる静電潜像電界を形成する帯電手段と、前記トナー担持体の表面に対向して設けトナー担持体の表面に帯電したトナーを供給するトナー供給手段と、前記トナー担持体とトナー供給手段との間に前記トナー担持体の表面にトナーを付着させる電界を形成するバイアス電源と、前記トナー担持体と前記トナー供給手段を駆動する駆動手段及びトナー担持体の表面に付着したトナーの帯電量を測定する電荷量測定手段を有することを特徴とするトナーの帯電量測定装置。
【請求項２】
前記トナー担持体に付着したトナーの付着量を測定する光学的測定手段又は重量測定手段を有する事を特徴とする請求項１に記載のトナーの帯電量測定装置。
【請求項３】
裏面に導体層を有する絶縁体フィルムのトナー担持体の表面を帯電して前記トナー担持体の表面にトナーを付着させる静電潜像電界を形成する帯電工程と、前記トナー担持体の表面に対向して設けトナー担持体とトナー供給手段との間にバイアス電圧を印加しながらトナー担持体の表面に帯電したトナーを供給するトナー供給工程と、トナー担持体に付着した状態におけるトナーの帯電量を測定する電荷量測定工程を有することを特徴とするトナーの帯電量測定方法。
【請求項４】
前記トナー担持体の表面に付着したトナーの付着量を光学的測定方法又は重量測定方法により測定することを特徴とする請求項３に記載のトナーの帯電量測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真プロセス又は静電記録プロセスに関連して用いられるトナーの帯電量測定装置及び帯電量測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電子写真用トナーの帯電量測定方法は、ブローオフ法、吸引式ブローオフ法及びファラデーケージ法などがあり下記特許文献１〜３に開示されている。
【０００３】
トナーとキャリアを混合して用いる二成分現像剤の帯電量測定方法には、ブローオフ法がありファラデーケージと呼ばれる電荷量を測定できる金属容器に２つの口を設け、一方の口にキャリアを通さずかつトナーを通す金属メッシュで閉じて内部に二成分現像剤を入れ、他方の口から空気又は窒素ガスなどの不活性ガスを流入させ容器内の二成分現像剤中からトナーのみを分離除去し、その時に発生する電荷量と分離除去したトナーの重量を元に帯電量を測定する帯電量測定装置が特許文献２に開示されている。さらに別の実施例として空気を吸引してトナーを分離除去する吸引式ブローオフ法についても特許文献２に開示されている。
【０００４】
トナーを単体で用いる一成分現像剤の帯電量測定装置には、トナー担持体上のトナー層から吸引用ノズルを用いて適当な範囲のトナーを吸引し、トナーを吸引する前後のトナー担持体上のトナー層の電荷量の変化を測定して吸引したトナーの重量を元に、トナーの帯電量を測定する帯電量測定装置が特許文献３に開示されている
【０００５】
トナーの帯電量は、電子写真プロセスなどの画像形成において画質を左右する重要なパラメーターの一つであり高画質の画像を得るためにトナーの帯電量を測定し、測定結果がトナーの処方の選択、現像プロセスの開発・最適化設定などに使用されている。即ち、トナーの帯電量の測定は、電子写真プロセスの画像形成において画質の向上を目的として行なわれる有効な方法の一つである。
【特許文献１】再公表ＷＯ９７／３６１７４号公報
【特許文献２】特開昭５２−８４７７９号公報
【特許文献３】特開平４―９０７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記従来の帯電量測定装置は、画質の向上を目的としたトナーの帯電量の測定に十分に適ったものではなかった。というのは、前記従来の帯電量測定装置におけるトナーの帯電条件が実際に行なわれる電子写真プロセスの画像形成におけるトナーの帯電条件と違っているために測定されたトナーの帯電量と現像特性の相関性が低いからである。
【０００７】
トナーの帯電量は、トナー単体が有する性質のみによって定まるのではなくトナーが帯電される条件など種々の要因が帯電量に大きく影響しているので、画像形成の現像プロセスでトナーが帯電される条件と、従来の帯電量測定でトナーが帯電される条件とが相違する場合に帯電量の測定結果と画質、言い換えると現像特性の相関が種々変化して、画質を向上するための手段としてのトナーの帯電量の測定データの有効性が低くなっていた。
【０００８】
従って本発明の目的は、現像特性と相関性の高いトナーの帯電量を測定することができるトナーの帯電量測定装置及び測定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、表面にトナーを担持することができるその裏面に導体層を有する絶縁体フィルムのトナー担持体と、前記トナー担持体を分離可能に巻き付けて支持する導電性の支持ロールと、前記トナー担持体の表面を帯電して前記トナー担持体の表面にトナーを付着させる静電潜像電界を形成する帯電手段と、前記トナー担持体の表面に対向して設けトナー担持体の表面に帯電したトナーを供給するトナー供給手段と、前記トナー担持体とトナー供給手段との間に前記トナー担持体の表面にトナーを付着させる電界を形成するバイアス電源と、前記トナー担持体と前記トナー供給手段を駆動する駆動手段及びトナー担持体の表面に付着したトナーの帯電量を測定する電荷量測定手段を有することを特徴とするトナーの帯電量測定装置である。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、前記トナー担持体に付着したトナーの付着量を測定する光学的測定手段又は重量測定手段を有する事を特徴とする請求項１に記載のトナーの帯電量測定装置である。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、裏面に導体層を有する絶縁体フィルムのトナー担持体の表面を帯電して前記トナー担持体の表面にトナーを付着させる静電潜像電界を形成する帯電工程と、前記トナー担持体の表面に対向して設けトナー担持体とトナー供給手段との間にバイアス電圧を印加しながらトナー担持体の表面に帯電したトナーを供給するトナー供給工程と、トナー担持体に付着した状態におけるトナーの帯電量を測定する電荷量測定工程を有することを特徴とするトナーの帯電量測定方法である。
【００１２】
請求項４に記載に記載の発明は、前記トナー担持体の表面に付着したトナーの付着量を光学的測定方法又は重量測定方法により測定することを特徴とする請求項３に記載のトナーの帯電量測定方法である。
【発明の効果】
【００１３】
トナー担持体の静電潜像とトナー供給手段のバイアス電圧が作る現像電界と各種現像条件設定などを実際の電子写真プロセスの画像形成の条件設定に限りなく近づけてトナー担持体にトナーを付着させ帯電量を測定しているので、実際の電子写真プロセスにおける現像特性と相関性の高いトナーの帯電量を測定することができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１、図２により実施の形態を説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る帯電量測定装置及び帯電量測定装置から取り外したトナー担持体１の構成を示す。図１において、トナー担持体１にトナー供給手段４からトナーを供給して付着させ、電荷量測定手段７で前記トナー担持体１に付着したトナーの電荷量を測定する系を示す。図２は、トナー担持体１の重量を測定する系を示す。図２において、図１の帯電量測定装置からトナーが付着したトナー担持体1を取り外し、重量測定手段８の電子天秤１５で前記トナー担持体１に付着したトナーの重量を測定する系を示す。
【００１５】
図１において、その表面にトナーを担持することができるトナー担持体１の表面を帯電手段３で帯電して静電潜像を形成する。前記静電潜像に対向してトナー供給手段４を設け前記静電潜像にトナーを供給して付着させる。このときトナー供給手段４にはバイアス電源５からバイアス電圧が印加され、前記静電潜像と前記バイアス電圧が作る現像電界に応じた量のトナーが供給されトナー担持体１付着する。つまり、現像電界（E）で、電荷（ｑ）を持つトナーをトナーの付着領域に働く静電力（Ｆ＝ｑE）でトナー担持体1にトナーを付着させている。
【００１６】
因みに、電子写真の現像プロセスは、静電潜像が作る電界（Ｅ）で、電荷（ｑ）を持つトナーを感光体に付着させている。つまり現像領域で働く静電力（Ｆ＝ｑＥ）を基本的な原理としているが、本発明はこの原理をトナーの帯電量の測定に利用したものである。
【００１７】
トナー担持体１上にトナー層１７が形成された結果トナー層１７が有する電荷量を次のようにして測定する。電荷は電荷量測定手段７の基準コンデンサＣに蓄えられ端子部に現れる電位（Ｖ）をデジタルマルチメーター又は非接触の表面電位計で測定する事によりＱ＝ＣＶ（μＣ／ｇ）の関係からトナーの帯電量（Ｑ）を計算して求めることができる。トナーの帯電量（Ｑ）と付着したトナーの重量（Ｍ）を測定して、トナーの比電荷（Ｑ／Ｍ：トナーの単位重量あたりの帯電量で表す）を測定する。このトナーの比電荷は現像特性上現像効果に大きな影響を持つものである。
【００１８】
比電荷の測定の一例として、一般的に二成分現像剤の画像形成の場合トナーの比電荷（Ｑ／Ｍ）とトナー濃度との間にはトナーの比電荷（Ｑ／Ｍ）の小さな値に対して高濃度のトナーが対応するという相関関係があるが、このような相関関係を高い確度でばらつきも小さい測定を行なうことができる。
【００１９】
トナー担持体１は、裏面に導体層９を有する絶縁体フィルム１０からなり、適用可能なフィルム材料としては市販のアルミ蒸着ポリエステルフィルムなどがある。東レ製のメタルミー（商品名）などが好適で厚さが２５μｍ〜２００μｍの中から適宜選択することができる。
【００２０】
トナー担持体１は、表面にトナーを担持することができる疑似感光体として用いるので、通常一般に用いられている有機感光体の感光層の誘電率、厚みなどに合わせて選択することにより感光体に極めて近い特性を得ることが出来る。因みに通常一般に用いられている有機感光体は、感光材料とバインダのポリカーボネート樹脂などをアルミ製のドラムに２０μｍ〜３０μｍの厚さでコーティングして製作されている。
【００２１】
支持ロール２は、アルミ、その他の金属、導電性プラスチックなどの導電性材料からなり、トナー担持体１の導体層９面を支持ロール２の表面に巻き付けて巻き付け方向の両端部をチャッキング部材１８により分離可能に取り付けられている。又、支持ロール２は、軸方向両端部が回転可能に支持されており駆動手段６のモーター１１に連結して矢印Ａ方向に回転駆動されるが、回転の開始から終了まで一回転以内で回転制御されている。これはトナー層１７が再度トナー供給手段４に接触するのを避けるためである。支持ロール２の外径及び回転速度は実際使用する画像形成装置に合わせて条件設定することによりシステムの依存性も最小にすることが出来る。
【００２２】
帯電手段３は、公知のコロナ帯電装置、ローラー帯電装置、ブラシ帯電装置、又は任意の静電潜像パターンで帯電する多針電極静電ヘッドなどからなり、トナー担持体１の表面を任意の極性、任意の電位で帯電しトナーを付着させるための現像電界を形成する。
【００２３】
図１は、二成分現像装置の一例であり、トナー供給手段４は、主に公知のマグネットを内臓した現像ロール１３と、トナーとキャリアとからなる現像剤の撹拌部１４においてトナーはキャリアと摩擦帯電して帯電する。現像ロール１３はその表面に均一な現像剤層を形成保持し、トナー担持体に対向して設けトナーのみをトナー担持体１に供給して付着する。現像ロール１３及び現像剤の撹拌部１４の回転速度はトナーの摩擦帯電機構において重要なパラメーターであり駆動手段６のモーター１２に連結して回転駆動する。現像ローラー１３、撹拌部１４の回転速度は実際使用する画像形成装置に合わせて条件設定するか、実際の現像装置を使用することができる。
【００２４】
一成分現像装置も適用可能である。現像装置の構成は実際使用する現像装置に倣って決定するか、若しくは実際使用する現像装置をそのまま使用することができる。
【００２５】
バイアス電源５は、現像ロール１３に任意の極性、任意の電圧を印加しトナーを付着させるための現像電界を形成する。バイアス電源５は現像方式に合わせて直流電源又は交流電源が使用される。主に非接触のジャンピング一成分現像方式においては交流電源が用いられる。
【００２６】
本装置は、以下に説明する電子写真プロセスの画像形成装置の種々目的に合わせた公知の正規現像方式又は反転現像方式に対応したトナーの帯電量の測定を行うことが出来る。
【００２７】
以下（  ）内は電子写真プロセスの構成を本装置の構成に置き換えたものである。従来、アナログ方式の電子写真複写機などに採用されていた負帯電した感光体（トナー担持体１）に正帯電したトナーを付着し、負帯電した感光体（トナー担持体１）とバイアス電位が印加された対向電極（現像ロール１３）が作る現像電界によりトナーが感光体（トナー担持体１）に付着する。この現像方式を正規現像方式という。感光体（トナー担持体１）とトナーの帯電極性は前述と逆の組み合わせも可能である。
【００２８】
近年、レーザー書き込みなどによるデジタルプロセスでは、感光体（トナー担持体１）の対向電極（現像ロール１３）に感光体の画像部相当の低電位部（トナー担持体１の低電位部）と感光体の背景部相当の高電位部（トナー担持体１の高電位部）との間のバイアス電位を印加して感光体（トナー担持体１）の帯電極性と同極性のトナーで現像すると、トナーは感光体低電位部（トナー担持体１の低電位部）に付着する。この現像方式を反転現像方式という。デジタルプロセスではこの露光部に画像を形成する反転現像方式が主流となっている。
【００２９】
電荷量測定手段７は、トナー担持体１上にトナー層１７が形成された結果トナー１７層が有する電荷量を次のようにして測定する。電荷は基準コンデンサ（Ｃ）に蓄えられ端子部に現れる電位（Ｖ）をデジタルマルチメーター又は比接触の表面電位計で測定する事により（Ｑ＝ＣＶ）からトナーの帯電量（Ｑ）を計算して求めることができる。他に、現像時に現像ロール１３から流れる現像電流を公知のエレクトロメーター、クーロンメーターで電荷量を測定することができる。
【００３０】
トナーの付着量は、トナーが付着したトナー担持体１を支持ロール２から取り外し、トナー重量測定手段８によりトナーの付着前と付着後のトナー担持体の重量をそれぞれ測定してその重量差をトナーの重量として測定する。トナー担持体１は軽量且つ取り扱いが容易なので、従って市販の電子天秤１５などを用いて測定誤差が少なく精度よく測定することができる。
【００３１】
トナー担持体１に付着したトナーの付着量を公知の光学的検知手段１６を用いて測定することができる。公知の光反射センサーでトナー担持体１のトナー像に光を投射し反射光を測定する事によってトナー付着量を測定するものである。
【００３２】
前記トナーの帯電量（Ｑ）とトナー付着量（Ｍ）とから単位重量あたりの帯電量であるトナーの比電荷（Ｑ／Ｍ：トナーの単位重量あたりの帯電量で表す）を求めることができる。
【００３３】
トナーの帯電量の測定対象となるトナーとして特に制限は無い。本実施の形態は特に感光体の特性と近似したトナー担持体１を用いるので現像特性からくる誤差を最小にすることができる。又、トナー、キャリア、及び現像装置も実際使用するものに倣うか、そのまま使用することが出来る。他に感光体を使用しないので明所で作業することができ、付着量を重量測定する場合トナー担持体１を支持ロール２から取り外し電子天秤１５などの計量器で簡便に精度よく測定することができる。測定の結果、帯電量の測定値（Ｑ／Ｍ：トナーの単位重量あたりの帯電量で表す）は画像形成における現像特性と極めて高い相関性を示す。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施の形態に係るトナーの帯電量測定装置を示す図である。
【図２】図１に示すトナー担持体１の重量を測定する系を示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  トナー担持体
２  支持ロール
３  帯電手段
４  トナー供給手段
５  バイアス電源
６  駆動手段
７  電荷量測定手段
８  重量測定手段
９  導体層
１０  絶縁体フィルム
１１  モーター
１２  モーター
１３  現像ロール
１４  撹拌部
１５  電子天秤
１６  光学的測定手段
１７  トナー層
１８  チャッキング部材
【図１】
2010043925.tif 000003
【図２】
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