(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電されて被付着体に付着された粉体に振動を加え、この振動によって被付着体から飛翔した粉体を電界の作用により捕集し、上記の振動によって粉体に加わる力と、電界によって粉体に作用する力と、捕集された粉体の質量とから粉体の付着力を測定することを特徴とする粉体の付着力測定方法。
【請求項２】
荷電された粉体が付着された被付着体と；この被付着体を振動させて付着された粉体に振動を加える振動手段と；上記の被付着体から飛翔した粉体を捕集する捕集体と；上記の被付着体と捕集体との間に上記の粉体を捕集体に引きつける電界を作用させる電界手段と；上記の振動手段によって粉体に加わる力と、上記の電界発生手段によって粉体に作用する力と、捕集体に捕集された粉体の質量とに基づいて粉体の付着力を算出する付着力算出手段とを有することを特徴とする粉体の付着力測定装置。
【請求項３】
請求項２に記載した粉体の付着力測定装置において、被付着体に付着された粉体の総電荷量に対して捕集体に捕集された粉体の電荷量が５０％に達した時点において、上記の付着力算出手段により算出された粉体の付着力を平均付着力とすることを特徴とする粉体の付着力測定装置。
【請求項４】
上記の請求項３に記載した平均付着力が１．０×１０-8Ｎ以下であることを特徴とするトナー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、トナー等の粉体の付着力を測定する粉体の付着力測定方法及び粉体の付着力測定装置、また適切な付着力を有するトナーに係り、特に、粒径が小さくて荷電されたトナー等の粉体における付着力を簡単かつ適切に測定できるようにした点に特徴を有するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、粉体の付着力を測定する方法としては、粉体物性測定法（朝倉書店，早川宗八郎編  １９６９年）に示されるスプリングバランス法や振り子法、電子写真学会ジョイントシンポジウム論文集（竹内学  静電気学会  １９９５年）に示される衝撃法や遠心法、また電界を作用させてトナーを飛翔させるトナー飛翔法等が知られていた。
【０００３】
ここで、上記のスプリングバランス法や振り子法においては、トナーのような小さな粒径の粉体の付着力を測定することが困難であり、また衝撃法や遠心法においては、その測定手順や操作が複雑であり、粉体の付着力を調べるのに長い時間を要すると共に、測定される付着力の変動幅が大きく、安定した付着力の測定が行なえないという問題があった。
【０００４】
また、トナー飛翔法においては、電界を作用させてトナーの付着力を測定するため、絶縁性トナーのような高付着力のトナーにおいては、高電界を作用させる必要があり、この場合に気中放電が生じてしまい、このようなトナーの付着力を測定することができないという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、トナー等の粉体の付着力を測定する場合における上記のような様々な問題を解決することを課題とするものであり、特に、粒径が小さくて荷電されたトナー等の粉体の付着力が簡単な方法で安定して適切に測定できるようにすると共に、感光体に対して適切な付着力を有し、適切な転写が行なえるトナーを提供することを課題とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明における粉体の付着力測定方法においては、上記のような課題を解決するため、荷電されて被付着体に付着された粉体に振動を加え、この振動によって被付着体から飛翔した粉体を電界の作用により捕集し、上記の振動によって粉体に加わる力と、電界によって粉体に作用する力と、捕集された粉体の質量とから粉体の付着力を測定するようにしたのである。
【０００９】
また、この発明における粉体の付着力測定装置においては、上記のような課題を解決するため、荷電された粉体が付着された被付着体と；この被付着体を振動させて付着された粉体に振動を加える振動手段と；上記の被付着体から飛翔した粉体を捕集する捕集体と；上記の被付着体と捕集体との間に上記の粉体を捕集体に引きつける電界を作用させる電界手段と；上記の振動手段によって粉体に加わる力と、上記の電界発生手段により粉体に作用する力と、捕集体に捕集された粉体の質量とに基づいて粉体の付着力を算出する付着力算出手段とを設けるようにしたのである。
【００１０】
ここで、この発明における粉体の付着力測定方法や粉体の付着力測定装置のように、荷電された粉体が付着された被付着体を振動手段により振動させて、荷電された粉体に振動を与えると共に、この被付着体と飛翔した粉体を捕集する捕集体との間に電界手段により粉体を捕集体に引きつける電界を作用させ、振動によって粉体に加わる力と、電界手段によって粉体に作用する力と、捕集体に捕集された粉体の質量とに基づいて付着力算出手段により粉体の付着力を算出すると、粒径が小さくて荷電されたトナー等の粉体における付着力が、簡単な装置によって適切に安定して測定できるようになる。
【００１１】
また、上記のように荷電された粉体の付着力を付着力算出手段によって算出するにあたり、被付着体に付着された粉体の総電荷量に対して捕集体に捕集された粉体の電荷量が５０％に達した時点における粉体の付着力を平均付着力として算出すると、粒径が小さくて荷電されたトナー等の粉体における平均的な付着力が適切に安定して測定できるようになる。
【００１２】
また、このようにして測定した平均付着力が１．０×１０−８Ｎ以下になったトナーを用いた場合、感光体に付着されたこのトナーが普通紙等の記録媒体に効率良く転写されるようになる。
【００１３】
【実施例】
以下、この発明の実施例に係る粉体の付着力測定方法及び粉体の付着力測定装置を添付図面に基づいて具体的に説明すると共に、この発明の条件を満たすトナーを用いた場合に転写効率が向上されることを明らかにする。
【００１４】
ここで、この実施例においては、図１に示すように、被付着体１０として、厚みが０．５ｍｍのＳＵＳ製の電極板１１の表面に、ブチラール樹脂とチタニルフタロシアニンとが１：１の割合で含有されて膜厚が約０．２μｍになった電荷発生層１２と、ポリカーボネート樹脂とヒドラゾン系化合物とが１：１の割合で含有されて膜厚が約２０μｍになった電荷輸送層１３とが形成されたものを用いる一方、粉体１としてはトナーｔを用いるようにした。
【００１５】
そして、この被付着体１０の表面に帯電されたトナーｔを供給し、トナーｔが重ならないようにして、被付着体１０の表面に一層のトナーｔを付着させた。なお、このように被付着体１０の表面に一層のトナーｔを付着させるにあたっては、例えば、この被付着体１０の表面を帯電装置（図示せず）により僅かに帯電させ、この被付着体１０の表面に帯電されたトナーｔを現像ローラ（図示せず）から供給し、被付着体１０の表面に一層のトナーｔを付着させるようにすることができる。
【００１６】
ここで、このようにして被付着体１０の表面に付着されたトナーｔの付着力を求めるにあたっては、図２に示すように、上記の被付着体１０の裏面に、この被付着体１０を振動させる振動手段２０として、ピエゾ素子２１を取り付け、このピエゾ素子２１に交流電源２２から交流電圧を印加させてピエゾ素子２１を振動させるようにした。
【００１７】
一方、この被付着体１０の表面と所要間隔を介するようにして被付着体１０から飛翔したトナーｔを捕集する捕集体３０として捕集電極３０を設けると共に、被付着体１０とこの捕集電極３０との間に電界を作用させる電界手段４０として直流電源４０を設けるようにした。
【００１８】
そして、この直流電源４０から被付着体１０と捕集電極３０との間に直流電圧を印加させて、上記のように帯電されたトナーｔを捕集電極３０に引きつける電界を作用させると共に、上記のピエゾ素子２１に交流電源２２から交流電圧を印加させて、このピエゾ素子２１により被付着体１０を上下に振動させて、被付着体１０の表面に付着されたトナーｔを振動させ、被付着体１０の表面から飛翔したトナーｔを捕集電極３０により捕集するようにした。
【００１９】
そして、被付着体１０の振動によってトナーｔに加わる力Ｆ１と、被付着体１０と捕集電極３０との間の電界によってトナーｔを捕集電極３０に引きつける方向に作用する力Ｆ２と、捕集電極３０に捕集されたトナーｔの質量ｍとに基づいて、付着力算出手段５０であるコンピュータ５０によってトナーｔの付着力を算出するようにした。
【００２０】
ここで、被付着体１０の振動によってトナーｔに加わる力Ｆ１を求めるにあたっては、上記の被付着体１０と対向するようにして高精度変位センサー５１をセットし、この高精度変位センサー５１によって測定された被付着体１０の振幅Ａ及び振動周波数ｆとをコンピュータ５０に与え、このコンピュータ５０によりトナーｔに加わる振動加速度αを求めると共に、この振動加速度αとトナーｔの質量ｍとから、下記の式１により上記のＦ１を求めた。
【００２１】
【数１】
Ｆ１＝ｍα＝ｍＡ（２πｆ）２  …（１）
【００２２】
また、被付着体１０と捕集電極３０との間に作用する電界によってトナーｔを捕集電極３０に引きつける力Ｆ２を求めるにあたっては、被付着体１０と捕集電極３０との間に直流電源４０から印加させる直流電圧のデータをコンピュータ５０に与え、この直流電圧及び被付着体１０と捕集電極３０との間の距離とから被付着体１０と捕集電極３０との間に作用する電界強度Ｅを算出すると共に、この電界強度Ｅとトナーｔの平均帯電量ｑとから、下記の式２により上記のＦ２を求めた。
【００２３】
【数２】
Ｆ２＝ｑＥ…（２）
【００２４】
そして、コンピュータ５０において、上記のＦ１とＦ２とトナーｔの質量ｍと重力加速度ｇとから、下記の式３によりトナーｔの付着力Ｆａを求めた。
【００２５】
【数３】
Ｆａ＝Ｆ１＋Ｆ２−ｍｇ＝ｍＡ（２πｆ）２  ＋ｑＥ−ｍｇ…（３）
【００２６】
ここで、上記のように求めたトナーｔの付着力Ｆａより（Ｆ１＋Ｆ２−ｍｇ）の値が大きくなると、トナーｔが被付着体１０から飛翔して捕集電極３０に捕集されるようになる。
【００２７】
そして、上記の被付着体１０に付着させたトナーｔの総電荷量Ｑ０  に対して捕集電極３０に捕集されたトナーｔの電荷量Ｑ１  の比率と、上記のようにして求めたトナーｔの付着力Ｆａとの関係を図３に示した。
【００２８】
また、被付着体１０に付着されたトナーｔの総電荷量Ｑ０  に対して捕集電極３０に捕集されたトナーｔの電荷量Ｑ１  の比率が５０％に達した時点における上記の付着力の値を平均付着力として求めた。
【００２９】
次に、トナーｔとして、下記のようにして得たトナーｔ１〜ｔ９を用い、上記のようにしてこれらの各トナーｔ１〜ｔ９における平均付着力を求めるようにした。
【００３０】
（トナーｔ１）
このトナーｔ１においては、芳香族ジオールと脂肪族ジカルボン酸から得られた線状ポリエステル樹脂を使用した平均粒径８μｍのトナー粒子１００重量部に対して、被表面積が１１０ｍ２  ／ｇの疎水性シリカ微粒子を０．７５重量部、１次粒径が５０ｎｍのアナターゼ型酸化チタン粒子を０．７５重量部、粒径が３００ｎｍのチタン酸ストロンチウム粒子を１．５重量部加えて後処理を行ない、さらに、ハイブリダイゼーションシステムＮＨＳ−３型（奈良機械製作所社製）を用い、ブレード先端の周速を８０ｍ／ｓにして１０分間形状処理を行なった。
【００３１】
（トナーｔ２）
このトナーｔ２においては、上記のトナーｔ１と同じトナー粒子を用い、このトナー粒子１００重量部に対して、１次粒径が５０ｎｍのアナターゼ型酸化チタン粒子を０．７５重量部、被表面積が２２５ｍ２  ／ｇの疎水性シリカ微粒子を０．７５重量部加えて後処理を行ない、さらに、上記のハイブリダイゼーションシステムＮＨＳ−３型を用い、そのブレード先端の周速を８０ｍ／ｓにして５分間形状処理を行なった。
【００３２】
（トナーｔ３）
このトナーｔ３においては、上記のトナーｔ２において、上記のハイブリダイゼーションシステムＮＨＳ−３型による形状処理を１０分間に変更し、それ以外は、上記のトナーｔ２と同様にした。
【００３３】
（トナーｔ４）
このトナーｔ４においては、上記のトナーｔ１と同じトナー粒子を用い、このトナー粒子１００重量部に対して、１次粒径５０ｎｍのアナターゼ型酸化チタン粒子を０．６重量部、被表面積が１１０ｍ２  ／ｇの疎水性シリカ微粒子を１．２重量部加えて後処理を行なった。
【００３４】
（トナーｔ５）
このトナーｔ５においては、上記のトナーｔ１におけるトナー粒子をそのまま用いるようにした。
【００３５】
（トナーｔ６）
このトナーｔ６においては、上記のトナーｔ１と同じトナー粒子を用い、このトナー粒子１００重量部に対して、被表面積が１１０ｍ２  ／ｇの疎水性シリカ微粒子を０．２重量部、１次粒径が２５０ｎｍのアナターゼ型酸化チタン粒子を０．１重量部加えて後処理を行なった。
【００３６】
（トナーｔ７）
このトナーｔ７においては、上記のトナーｔ１と同じトナー粒子を用い、このトナー粒子１００重量部に対して、被表面積が１１０ｍ２  ／ｇの疎水性シリカ微粒子を０．４重量部、１次粒径が２５０ｎｍのアナターゼ型酸化チタン粒子を０．２重量部加えて後処理を行なった。
【００３７】
（トナーｔ８）
このトナーｔ８においては、上記のトナーｔ１と同じトナー粒子を用い、このトナー粒子１００重量部に対して、被表面積が１１０ｍ２  ／ｇの疎水性シリカ微粒子を０．７５重量部、１次粒径が５０ｎｍのアナターゼ型酸化チタン粒子を０．７５重量部、粒径が３００ｎｍのチタン酸ストロンチウム粒子を１．５重量部加えて後処理を行ない、さらに、上記のハイブリダイゼーションシステムＮＨＳ−３型を用い、ブレード先端の周速を８０ｍ／ｓにして５分間形状処理を行なった。
【００３８】
そして、上記の各トナーｔ１〜ｔ８を所定の帯電量になるように帯電させ、このように帯電された各トナーｔ１〜ｔ８をそれぞれ上記の被付着体１０の表面に一層の厚みで付着させ、このように付着された各トナーｔ１〜ｔ８の平均帯電量をブローオフ法により測定し、その結果を下記の表１に示すと共に、各トナーｔ１〜ｔ８の平均質量ｍ及び被付着体１０の表面に付着された各トナーｔ１〜ｔ８の総電荷量Ｑ０  を測定した。
【００３９】
また、各トナーｔ１〜ｔ８が付着された被付着体１０と捕集電極３０との間隔を１ｍｍにセットすると共に、このように被付着体１０に付着された各トナーｔ１〜ｔ８が捕集電極３０に引き付けられるように、上記の直流電源４０からこの被付着体１０と捕集電極３０との間に２００Ｖの電圧を印加させると共に、被付着体１０の裏面に設けられた上記のピエゾ素子２１に対して、上記の交流電源２２からそれぞれ周波数が４５ｋＨｚの交流電圧を１回あたり１００ｍｓｅｃの時間で作用させるようにした。
【００４０】
そして、上記の交流電源２２からピエゾ素子２１に印加させる交流電圧の振幅を順々に増加させて、ピエゾ素子２１における振動を次第に大きくし、各被付着体１０の振幅を０〜２μｍの範囲で増加させ、上記のようにして各トナーｔ１〜ｔ８における平均付着力を求め、その結果を下記の表１に示した。
【００４１】
【表１】
0003630955.tif 000002
【００４２】
この結果、上記のトナーｔ１〜ｔ３の平均付着力は１．０×１０−８Ｎ以下になっていたのに対して、トナーｔ４〜ｔ８の平均付着力は１．０×１０−８Ｎより大きくなっていた。
【００４３】
次に、図４に示すように、被付着体１０として、厚みが１ｍｍのアルミニウム製の電極板１１ａの表面に、前記の被付着体１０と同様に、ブチラール樹脂とチタニルフタロシアニンとが１：１の割合で含有されて膜厚が約０．２μｍになった電荷発生層１２と、ポリカーボネート樹脂とヒドラゾン系化合物とが１：１の割合で含有されて膜厚が約２０μｍになった電荷輸送層１３とが形成されたものを用い、この被付着体１０の表面に上記のように帯電されたトナーｔ１〜ｔ８をそれぞれ一層の厚みで付着させた。
【００４４】
そして、導電性のウレタンゴムを用いた転写ローラ３に＋１．６ｋＶの直流電圧を印加させて、上記の被付着体１０に付着された各トナーｔ１〜ｔ８を普通紙を用いた記録媒体２に転写させ、下記の式４より各トナーｔ１〜ｔ８の転写効率を求め、その結果を下記の表２に示した。
【００４５】
【数４】
転写効率（％）＝［（Ｍ２−Ｍ１）／Ｍ２］×１００…（４）
【００４６】
なお、上記の式４中、Ｍ１は転写されずに被付着体１０に残った各トナーｔ１〜ｔ８の重量、Ｍ２は被付着体１０に付着された各トナーｔ１〜ｔ８の全重量である。
【００４７】
【表２】
0003630955.tif 000003
【００４８】
この結果から明らかなように、上記の平均付着力の値が１．０×１０−８Ｎ以下になったトナーｔ１〜ｔ３を用いた場合には、平均付着力の値が１．０×１０−８Ｎより高いトナーｔ４〜ｔ８を用いた場合に比べて、その転写効率が著しく向上していた。
【００４９】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明の請求項１に示す粉体の付着力測定方法や請求項２に示す粉体の付着力測定装置においては、荷電された粉体が付着された被付着体を振動手段により振動させて、荷電された粉体に振動を与える共に、この被付着体と飛翔した粉体を捕集する捕集体との間に電界手段により粉体を捕集体に引きつける電界を作用させ、振動によって粉体に加わる力と、電界手段によって粉体を捕集体に引きつける方向に作用する力と、捕集体に捕集された粉体の質量とに基づいて付着力算出手段により粉体の付着力を算出するようにしたため、粒径が小さくて荷電されたトナー等の粉体における付着力が、簡単な装置によって適切に安定して測定できるようになった。
【００５１】
また、上記のように荷電された粉体の付着力を付着力算出手段によって算出するにあたり、被付着体に付着された粉体の総電荷量に対して捕集体に捕集された粉体の電荷量が５０％に達した時点における粉体の付着力を平均付着力として算出すると、粒径が小さくて荷電されたトナー等の粉体における平均的な付着力が適切に測定できるようになった。
【００５２】
そして、上記のようにして測定した平均付着力が１．０×１０−８Ｎ以下のトナーを用いた場合、感光体に付着されたこのトナーが普通紙等の記録媒体に効率良く転写されるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例において、被付着体の表面に粉体（トナー）を付着させた状態を示した概略図である。
【図２】同実施例において、被付着体の表面に付着されたトナーの付着力を測定する状態を示した概略図である。
【図３】同実施例において、被付着体に付着させたトナーの総電荷量Ｑ０  に対して捕集電極に捕集されたトナーの電荷量Ｑ１  の比率と、被付着体の表面に付着されたトナーの付着力Ｆａとの関係を示した図である。
【図４】同実施例において、被付着体の表面に付着されたトナーを転写紙に転写させる状態を示した図である。
【符号の説明】
１  粉体
１０  被付着体
２０  振動手段
３０  捕集体（捕集電極）
４０  電界手段（直流電源）
５０  付着力算出手段（コンピュータ）
ｔ  トナー
【図１】
0003630955.tif 000004
【図２】
0003630955.tif 000005
【図３】
0003630955.tif 000006
【図４】
0003630955.tif 000007