(57)【要約】【課題】高精度で、更に簡単な装置で前記現像剤からトナーを分離するトナー分離装置を提供する。【解決手段】下部にメッシュを有するユニットセルに磁性キャリアとトナーとからなる二成分現像剤を充填し、前記ユニットセルにノズルより気体を吹き付け、トナーのみを前記メッシュを通して前記ユニットセルの外に排出するトナー分離装置において、前記トナーに帯電制御剤を用いてなる前記二成分現像剤を２枚以上の前記メッシュで挟み込んで支持し、少なくとも１本のノズルを設け、前記セル及び／又は少なくとも１本のノズルが移動可能であることを特徴とする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部にメッシュを有するユニットセルに磁性キャリアとトナーとからなる二成分現像剤を充填し、前記ユニットセルにノズルより気体を吹き付け、トナーのみを前記メッシュを通して前記ユニットセルの外に排出するトナー分離装置において、前記トナーに帯電制御剤を用いてなる前記二成分現像剤を２枚以上の前記メッシュで挟み込んで支持し、少なくとも１本のノズルを設け、前記セル及び／又は少なくとも１本のノズルが移動可能であることを特徴とするトナー分離装置。
【請求項２】
前記帯電制御剤が樹脂帯電制御剤であることを特徴とした請求項１記載のトナー分離装置。
【請求項３】
前記トナーの平均帯電量が３０［μＣ／ｇ］以上であることを特徴とした請求項１記載のトナー分離装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載のトナー分離装置を用いた帯電量、帯電量分布測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二成分系現像剤におけるトナーの分離方法に関するもので、より詳細には高精度で、更に簡単な装置で前記現像剤からトナーを分離することが可能なトナーの分離装置及びそれを用いた帯電量、帯電量分布測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真技術で用いられるトナー粒子の帯電量は、印字濃度やかぶり等の印字品質に密接な関係があり、従来、単位質量あたりの平均帯電量及び帯電量分布を求める各種の帯電量測定装置が提案・実用化されており、トナーをキャリアから分離する様々な方法が検討されている。
【０００３】
例えばブローオフと呼ばれる評価手段では、トナーのみを通過させ得る径を備えた開口を有するメッシュを張った金属容器中に現像剤を入れた後、乾燥気体等の気体を吹き付けて、トナーのみを金属容器外へ吹き飛ばすことによりトナーとキャリアを分離している。
【０００４】
図１は、従来のトナー分離測定装置内ユニットセルの斜視図である。図中の１は微細管ノズル、２はユニットセル、３はキャリア、４はトナー、５はメッシュである。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２６８７７号公報
【特許文献２】特開２００６−４７２８１号公報
【特許文献３】特開２００６−２９８９７号公報
【特許文献４】特開２００8−６７２８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、前記分離手段では、メッシュによりキャリアを容器外に排出させない効果はあるものの、ユニットセルからの現像剤飛散や、ユニットセル内でキャリア同士が摩擦帯電を起こしてしまい、正確な帯電量が測定できないという課題があった。
【０００７】
また帯電が高い現像剤についてはトナーがキャリアから分離されないという不具合、さらには一度分離されたトナーがユニットセル外に排出される前に他のキャリアと再度摩擦帯電してしまうという不具合や、ユニットセルの一部に現像剤が偏ってしまい十分な分離がなされないという課題もあった。
【０００８】
特に、帯電制御剤が樹脂帯電制御剤（樹脂ＣＣＡ）である場合は、トナー分離が困難であり、正確なトナー濃度、帯電量の測定ができなかった。
【０００９】
また帯電量分布装置においては、二成分系現像剤の場合、円柱型回転体にマグネットを支持させ、前記マグネットに磁性キャリアを保持させ、磁性キャリアと静電的に吸着したトナーをN２ガスで分離する方法を用いるが、N２ガスの圧力が高いと磁気ブラシ先端のキャリアが外れやすく、また帯電量が高いトナーはキャリアと分離されないため測定部に導入されず、正常な分布を測定できなかった。
【００１０】
この発明は上述の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、高精度で、更に簡単な装置で前記現像剤からトナーを分離するトナー分離装置ならびに帯電量、帯電量分布測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成するため、本発明の第１の手段は、下部にメッシュを有するユニットセルに磁性キャリアとトナーとからなる二成分現像剤を充填し、前記ユニットセルにノズルより気体を吹き付け、トナーのみをメッシュを通してユニットセル外に排出するトナー分離装置において、前記二成分現像剤を２枚以上のメッシュで挟み込ませて支持させ、さらにノズルを少なくとも１本設け、さらにセル及び／又は少なくとも１本のノズルが移動可能であることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の第２の手段は前記第１の手段において、前記帯電制御剤が樹脂ＣＣＡであることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の第３の手段は前記第１の手段において、前記トナーの平均帯電量が３０[μＣ／ｇ]以上であることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の第４の手段は帯電量、帯電量分布測定装置において、前記第１ないし第３の手段のトナー分離装置を用いたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は前述のような構成になっており、高精度で、更に簡単な装置で前記現像剤からトナーを分離するトナー分離装置ならびに帯電量、帯電量分布測定装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明において、ユニットセルに設置される２枚以上のメッシュは、現像剤を上下から挟み込むように近接して設置させることが望ましい。間隔が広いとユニットセル内でキャリア同士が摩擦帯電を起こすためである。さらに上下から挟み込む事でユニットセルからの現像剤飛散を防止できる。またこの様に現像剤を保持させることで従来の方法より強い圧力での分離を可能とし、よって帯電が高い現像剤でもトナーをキャリアから分離することができる。
【００１７】
メッシュを密着させて重ねると網目の関係で気体の流れにばらつきが出ることが容易に想像できるため、メッシュは２枚現像剤を上下から挟み込むように近接させるのが望ましい。
【００１８】
容器に吹き付ける気体は特に限定はしないが、できるだけ乾燥した空気、もしくは窒素を用いることが好ましい。これは測定対象の現像剤の帯電状態を変化させないためである。水分を多く含む気体では現像剤の帯電量を減少させる恐れがある。
【００１９】
また吹き付ける圧力については、帯電量測定装置に至ってはキャリアからトナーが分離でき、かつキャリアのコート剤が剥がれないようにあまり高圧でないことが望まれる。帯電量分布測定装置に至っても上記条件の他に、吹き付けられた気体が測定部まで至ることで測定結果に影響が及ばないように高圧でないほうが高精度での測定が可能である。
【００２０】
図２は本発明の実施形態に係るトナー分離測定装置内ユニットセルの斜視図、図３はその測定装置の斜視図である。図中の１は微細管ノズル、２はユニットセル、３はキャリア、４はトナー、５はメッシュ、６は測定部である。
【００２１】
本発明の帯電量測定装置には、例えば特開平８−３１３４８７号公報にて示されているような、容器に吹き付けられた気体を吸引する手段を設けていてもよい。容器に吹き付けられた気体を吸引する手段を設けることで、気体の流れを促進し、トナーとキャリアの分離を円滑に行うことができる。
【００２２】
吹き付ける気体の少なくとも一本以上のノズルはユニットセル上を上下左右移動し、セルの中心部から端部まで気体を吹き付けるように工夫され、メッシュに影響される事なくトナーを分離することができる。同様にセルも上下左右移動することができ、さらにはメッシュ、ノズルとも干渉することなく自由に移動しトナーを分離することでトナーとキャリアを確実に分離することができ、現像剤が偏ってしまい十分な分離がなされないという課題も解決できる。
【００２３】
本発明の帯電量測定における現像剤量の好ましい条件として、メッシュ上の現像剤が複数層重ならないことが挙げられる。複数層重なるとトナーのキャリアからの分離が困難になると共に、一度分離されたトナーがユニットセル外に排出される前に他のキャリアと再度摩擦帯電してしまう恐れがある。
【００２４】
本発明においては、トナーとキャリアを分離させるために必要なメッシュサイズはトナーとキャリアの粒径分布によって異なるため限定することは難しいが、メッシュの目開きが被測定トナー粒径最大値より十分大きく、キャリア粒径最小値より十分小さいことが望ましい。また材質としては、本願で使用される気圧に耐えることができ、かつ現像剤の帯電量に影響を及ぼさないものが望ましい。
【００２５】
本発明の測定が可能なトナー材料としては、下記の例が挙げられるが、これに限定されるものではなく、用途に応じて選定される。
【００２６】
樹脂としては、ポリエステル、スチレン−アクリル樹脂等のビニル系樹脂、エポキシ樹脂、ポリカーボネート、ポリウレタン、２種以上の樹脂成分を有するハイブリッド樹脂等のうち１種または２種以上を用いたものが挙げられる。
【００２７】
着色剤としては、黒トナー用着色剤又はカラートナー用着色剤として用いられている染料、顔料等を使用することができ、カーボンブラック、フタロシアニンブルー、パーマネントブラウンＦＧ、ブリリアントファーストスカーレット、ピグメントグリーンＢ、ローダミン−Ｂベース、ソルベントレッド49、ソルベントレッド146、ソルベントブルー35、キナクリドン、カーミン６Ｂ、ジスアゾエロー等のうち１種または２種以上を用いたものが挙げられる。
【００２８】
帯電制御剤としては、樹脂ＣＣＡを使用した場合に特に有効であり限定はない。また、正帯電性帯電制御剤及び負帯電性帯電制御剤のいずれまたは併用したものであってもよく、負帯電性帯電制御剤としては、含金属アゾ染料、銅フタロシアニン染料、サリチル酸化合物の金属錯体、ニトロイミダゾール誘導体等のうち一種または二種以上を用いたものが、また正帯電性帯電制御剤としては、ニグロシン染料、４級アンモニウム塩等のうち１種または２種以上を用いたものが挙げられ、組み合わせて使用することもできる。
【００２９】
さらに、トナー材料には、離型剤、導電性調整剤、体質顔料、繊維状物質等の補強充填剤、酸化防止剤、老化防止剤、磁性体等の添加剤が、適宜添加されていてもよい。
【００３０】
外添剤としては、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、酸化錫、酸化亜鉛等の無機微粒子等のうち１種または２種以上を用いたものが挙げられる。
【００３１】
本発明の測定が可能なキャリア材料としては、鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性金属、マグネタイト、ヘマタイト、フェライト、銅-亜鉛-マグネシウムフェライト、マンガンフェライト、マグネシウムフェライト等の合金や化合物、ガラスビーズ等が挙げられ、これらは単独であるいは２種以上を併用して用いることができる。
［実施例１］
実際に体積平均粒径１０[μｍ]の帯電制御剤に樹脂ＣＣＡを用いたトナーの平均帯電量が30[μC/ｇ]以上と、比較的帯電量が高いトナー４と、体積平均粒径９０[μｍ]のキャリア３の組み合わせで作成したトナー濃度３．０[ｗｔ％]の現像剤について、メッシュ部に開口２６[μｍ]線径２５[μｍ]直径３２[ｍｍ]のＳＵＳ製メッシュ５を用いて、下部にメッシュ５を有するユニットセル２に磁性キャリア３とトナー４とからなる二成分現像剤を充填した。
【００３２】
ユニットセル２にノズル１より気体を吹き付け、前記二成分現像剤を２枚のメッシュ５で挟み込ませて支持させ、さらにノズル１を１本設け、セル２を移動可能に構成しトナー分離を行ったところ、測定現像剤質量０．４[ｍｇ]以下において、ブロー後の残留現像剤についてキャリア中にトナーが存在しないことを、顕微鏡による測定で確認した。また、測定後のキャリアと新品キャリアをカーボンアナライザー（HORIDA 社製  CARBON ANALYZER(型名：EMIA-110)で比較し、コート膜の変化のない事を確認した。
［実施例２］
実際に体積平均粒径１０[μｍ]の帯電制御剤に樹脂ＣＣＡを用いたトナーの平均帯電量が30[μC/ｇ]以上と比較的帯電量が高いトナー４と、体積平均粒径９０[μｍ]のキャリア３の組み合わせで作成したトナー濃度３．０[ｗｔ％]の現像剤について、メッシュ部に開口２６[μｍ]線径２５[μｍ]直径３２[ｍｍ]のＳＵＳ製メッシュ５を用いて、下部にメッシュ５を有するユニットセル２に磁性キャリア３とトナー４とからなる二成分現像剤を充填した。
【００３３】
ユニットセル２にノズル１より気体を吹き付け、前記二成分現像剤を２枚のメッシュ５で挟み込ませて支持させ、さらにノズル１を１本設け、１本のノズルを移動可能に構成しトナー分離を行ったところ、測定現像剤質量０．４[ｍｇ]以下において、ブロー後の残留現像剤についてキャリア中にトナーが存在しないことを、顕微鏡による測定で確認した。また、測定後のキャリアと新品キャリアをカーボンアナライザーで比較し、コート膜の変化のない事を確認した。
［実施例３］
実際に体積平均粒径１０[μｍ]の帯電制御剤に樹脂ＣＣＡを用いたトナーの平均帯電量が３０[μＣ／ｇ]以上と比較的帯電量が高いトナー４と、体積平均粒径９０[μｍ]のキャリア３の組み合わせで作成したトナー濃度３．０[ｗｔ％]の現像剤について、メッシュ部に開口２６[μｍ]線径２５[μｍ]直径３２[ｍｍ]のＳＵＳ製メッシュ５を用いて、下部にメッシュ５を有するユニットセル２に磁性キャリア３とトナー４とからなる二成分現像剤を充填した。
【００３４】
ユニットセル２にノズル１より気体を吹き付け、前記二成分現像剤を２枚のメッシュ５で挟み込ませて支持させ、さらにノズル１を１本設け、セル２と１本のノズルを移動可能に構成しトナー分離を行ったところ、測定現像剤質量０．４[ｍｇ]以下において、ブロー後の残留現像剤についてキャリア中にトナーが存在しないことを、顕微鏡による測定で確認した。また、測定後のキャリアと新品キャリアをカーボンアナライザーで比較し、コート膜の変化のない事を確認した。
［実施例４］
同様に体積平均粒径９０[μｍ]のキャリアのみで前記分離方法を行ったところ、測定キャリア質量０．４[ｍｇ]以下において、帯電量は０[μC]を示し、キャリア同士の摩擦帯電の影響がない事を確認した。
［実施例５］
実施例１と同様に、体積平均粒径１０[μｍ]の帯電制御剤に４級アンモニウム塩を用いたトナーと、体積平均粒径９０ [μｍ]のキャリアの組み合わせで作成したトナー濃度３．０[ｗｔ％]の現像剤について、メッシュ部に開口２６[μｍ]線径２５[μｍ]直径３２[ｍｍ]のSUS製メッシュを用いて、下部にメッシュを有するユニットセルに磁性キャリアとトナーとからなる二成分現像剤を充填した。
【００３５】
前記ユニットセルにノズルより気体を吹き付け、トナーのみをメッシュを通してユニットセル外に排出するトナー分離手段において、前記二成分現像剤を２枚のメッシュで挟み込ませて支持させ、さらにノズルを少なくとも１本設け、さらにセル及び／又は少なくとも１本のノズルが移動可能であることを特徴とするトナー分離方法を行ったところ、測定現像剤質量０．４[ｍｇ]以下において、ブロー後の残留現像剤についてキャリア中にトナーが存在しないことを、顕微鏡による測定で確認した。また、測定後のキャリアと新品キャリアをカーボンアナライザーで比較し、コート膜の変化のない事を確認した。
［比較例１］
実施例１に記載の現像剤について、実施例１に記載のＳＵＳ製メッシュを用いて、下部にメッシュを有するユニットセルに磁性キャリアとトナーとからなる二成分現像剤を充填し、前記ユニットセルにノズルより気体を吹き付け、トナーのみをメッシュを通してユニットセル外に排出するトナー分離手段において、従来の方法でトナー分離を行ったところ、ブロー後の残留現像剤についてキャリア中にトナーが存在することを、顕微鏡による測定で確認した。またトナー濃度３．０[ｗｔ％]で現像剤を作製したにも関わらず、２．８５[ｗｔ％]という測定結果となった。
［比較例２］
同様に実施例２に記載の現像剤について、実施例１に記載のＳＵＳ製メッシュを用いてトナー分離を行ったところ、ブロー後の残留現像剤についてキャリア中にトナーが存在することを、顕微鏡による測定で確認した。またトナー濃度３．０[ｗｔ％] で現像剤を作製したにも関わらず、２．４５[ｗｔ％]という測定結果となった。
［比較例３］
同様に実施例３に記載のキャリアについて、実施例１に記載のＳＵＳ製メッシュを用いてトナー分離を行ったところ、帯電量は０[μC]を示さず、キャリア同士の摩擦帯電の影響がある事を確認した。
［比較例４］
現像剤の帯電が高いほどトナーの分離が困難なため、トナー濃度３．０[ｗｔ％] で現像剤を作製しても測定結果は３．０[ｗｔ％]以下となってしまう。
【００３６】
図４は、従来の分離方法と本発明の分離方法での結果比較である。横軸にトナーの帯電量、縦軸にトナー濃度を示す。図４から、トナー濃度３．０[ｗｔ％]として、従来の分離方法ではトナーの帯電量が高くなるにつれて測定結果の信憑性（分離測定上のトナー濃度）が下がるのに対し、本願特許分離方法では帯電量の高い現像剤においても正確に実際のトナー濃度３．０[ｗｔ％]を測定できることができることが見て取れる。特に、トナーの平均帯電量が３０[μＣ／ｇ]以上になると、従来例では、実トナー濃度との違いが顕著になり測定精度が低く、トナーの品質管理に影響が出る。トナーの平均帯電量が３０[μＣ／ｇ]以上において本実施例の精度の良さが顕著に現れるため特に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】従来のトナー分離測定装置内ユニットセルの斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る本測定装置内ユニットセルの斜視図である。
【図３】本発明の実施形態に係る本測定装置の斜視図である。
【図４】従来の分離方法と本発明の分離方法での結果比較を示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  微細管ノズル
２  ユニットセル
３  キャリア
４  トナー
５  メッシュ
６  測定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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