(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉体を付着させた試料面を有する試料基板と、前記試料基板から分離した粉体を付着させる付着面を有する受け基板と、前記試料基板の試料面と前記受け基板の付着面の間に設けられたスペーサと、から構成される測定セルと、前記測定セルを回転させるロータを有する遠心分離装置と、を備え、前記粉体の粒径と、前記粉体の比重と、から前記粉体の重量を求め、前記粉体の重量と、前記遠心分離装置のロータの回転数と、から前記粉体の前記試料基板の試料面への付着力を求める粉体付着力測定装置において、
前記遠心分離装置が、棒状部と前記棒状部に設けられ前記測定セルを保持するセル保持部とを有する保持部材を備え、前記遠心分離装置のロータが、自身の回転中心軸に対して垂直な断面で穴形状であり、前記保持部材を嵌合可能に支持する試料設置部を有し、
前記保持部材の前記セル保持部により前記測定セルを保持し、前記保持部材を前記試料設置部に嵌合させ、前記試料基板の試料面の垂線と前記受け基板の付着面の垂線がともに前記遠心分離装置のロータの回転中心軸に対して垂直となり前記試料基板の試料面が前記受け基板の付着面と前記遠心分離装置のロータの回転中心軸との間に位置するように前記保持部材を前記遠心分離装置のロータ内に設置することを特徴とする粉体付着力測定装置。
【請求項２】
前記保持部材のセル保持部が、前記受け基板の付着面に垂直な方向で取り出すことができるように前記測定セルを保持する凹部と、外部に向けて開口する一方の開口端および前記凹部に保持された前記測定セルの一部と接する他方の開口端を備えた中空部と、を有することを特徴とする請求項１記載の粉体付着力測定装置。
【請求項３】
前記保持部材の棒状部が、先端に設けられた配置調節部と、前記保持部材が前記遠心分離装置のロータの試料設置部に前記保持部材が嵌合したとき前記試料設置部の内周面に当接する配置固定部とを有し、
前記保持部材を前記遠心分離装置の試料設置部に嵌合させて、前記保持部材の配置調節部を前記保持部材の棒状部の軸線まわりに回転させ、かつ前記保持部材の配置固定部を前記試料設置部の内周面に当接させることにより、前記遠心分離装置のロータの回転中心軸に対して垂直な直線に対する前記試料設置部内での前記保持部材の向きを調節して固定し、前記保持部材のセル保持部に保持された前記測定セルの前記試料基板の試料面の垂線および前記受け基板の付着面の垂線がともに前記遠心分離装置のロータの回転中心軸に対して垂直となり前記試料基板の試料面が前記受け基板の付着面と前記遠心分離装置のロータの回転中心軸との間に位置するように前記保持部材を前記遠心分離装置のロータ内に設置することを特徴とする請求項１記載の粉体付着力測定装置。
【請求項４】
前記試料基板に貼り付けられたフィルムが前記スペーサと接触するように前記測定セルを作成することを特徴とする請求項１記載の粉体付着力測定装置。
【請求項５】
自動ステージを有する光学顕微鏡と、ＣＣＤカメラと、粉体の画像を取り込み解析して該粉体の粒径を求める画像処理装置と、を備え、
前記受け基板の付着面上の複数の領域に付着した粉体の画像を前記自動ステージあるいは前記光学顕微鏡を移動することにより前記ＣＣＤカメラを通して前記画像処理装置に取り込み、前記画像処理装置に取り込まれた前記粉体の画像を前記画像処理装置により解析して前記粉体の粒径を求め、前記自動ステージあるいは前記光学顕微鏡の移動と前記画像処理装置による前記粉体の画像の解析とを同時に制御することにより、前記受け基板の付着面上の複数の領域の粉体の粒径の測定を自動化することを特徴とする請求項１記載の粉体付着力測定装置。
【請求項６】
前記スペーサの厚さが粉体の粒径以上１ｍｍ以下となるように前記測定セルを作成することを特徴とする請求項１記載の粉体付着力測定装置。
【請求項７】
粉体を付着させた試料面を有する試料基板を作成し、前記試料基板から分離した粉体を付着させる付着面を有する受け基板を作成する基板作成工程と、
前記試料基板と、前記受け基板と、前記試料基板の試料面と前記受け基板の付着面の間に設けられたスペーサと、から構成される測定セルを作成する測定セル作成工程と、
前記測定セルを回転させるロータを有する遠心分離装置の該ロータ内に前記測定セルを設置する測定セル設置工程と、
前記遠心分離装置のロータの回転による遠心力により、試料基板の試料面に付着した粉体を前記受け基板の付着面に付着させる遠心分離工程と、
前記測定セルを前記遠心分離装置のロータから取り出して、前記受け基板を取得する受け基板取得工程と、
前記受け基板の付着面に付着する粉体の画像を取得し、取得された該粉体の画像を解析することにより該粉体の粒径を求める粒径導出工程と、
前記受け基板の付着面に付着する粉体の粒径および比重から該粉体の重量を求め、前記受け基板の付着面に付着する粉体の重量および前記遠心分離装置のロータの回転数から前記試料基板の試料面に付着した粉体の該試料面への付着力を求める付着力導出工程と、
を備えた遠心分離式付着力測定方法において、
前記遠心分離装置が、棒状部と前記棒状部に設けられ前記測定セルを保持するセル保持部とを有する保持部材を備え、前記遠心分離装置のロータが、自身の回転中心軸に対して垂直な断面で穴形状であり、前記保持部材を嵌合可能に支持する試料設置部を有し、
前記測定セル設置工程が、前記保持部材の前記セル保持部により前記測定セルを保持する保持工程と、前記保持部材を前記試料設置部に嵌合させ、前記試料基板の試料面の垂線と前記受け基板の付着面の垂線がともに前記遠心分離装置のロータの回転中心軸に対して垂直となり前記試料基板の試料面が前記受け基板の付着面と前記遠心分離装置のロータの回転中心軸との間に位置するように前記保持部材を前記遠心分離装置のロータ内に設置する設置工程と、
から構成されることを特徴とする遠心分離式付着力測定方法。
【請求項８】
前記保持部材のセル保持部が、前記受け基板の付着面に垂直な方向で取り出すことができるように前記測定セルを保持する凹部と、外部に向けて開口する一方の開口端および前記凹部に保持された前記測定セルの一部と接する他方の開口端を備えた中空部と、を有し、
前記受け基板取得工程において、前記保持部材を前記遠心分離装置の試料設置部から取り出し、前記保持部材のセル保持部の中空部を通して鉛直下方から前記測定セルの一部に押圧を加えることにより、前記受け基板の付着面が鉛直上方を向くようにして前記測定セルを前記保持部材のセル保持部の凹部から取り出し、前記受け基板を取得することを特徴とする請求項７記載の遠心分離式付着力測定方法。
【請求項９】
前記保持部材の棒状部が、先端に設けられた配置調節部と、前記保持部材が前記遠心分離装置のロータの試料設置部に嵌合したとき前記試料設置部の内周面に当接する配置固定部とを有し、
前記測定セル設置工程の設置工程において、前記保持部材を前記遠心分離装置の試料設置部に嵌合させて、前記保持部材の配置調節部を前記保持部材の棒状部の軸線まわりに回転させ、かつ前記保持部材の配置固定部を前記試料設置部の内周面に当接させることにより、前記遠心分離装置のロータの回転中心軸に対して垂直な直線に対する前記試料設置部内での前記保持部材の向きを調節して固定し、前記保持部材のセル保持部に保持された前記測定セルの前記試料基板の試料面の垂線および前記受け基板の付着面の垂線がともに前記遠心分離装置のロータの回転中心軸に対して垂直となり前記試料基板の試料面が前記受け基板の付着面と前記遠心分離装置のロータの回転中心軸との間に位置するように前記保持部材を前記遠心分離装置のロータ内に設置することを特徴とする請求項７記載の遠心分離式付着力測定方法。
【請求項１０】
前記基板作成工程において、前記受け基板に金属膜を形成して前記付着面を形成し前記受け基板を作成することを特徴とする請求項７記載の遠心分離式付着力測定方法。
【請求項１１】
前記基板作成工程において、前記受け基板に金属膜を形成したフィルムを貼り付けて前記付着面を形成し前記受け基板を作成することを特徴とする請求項７記載の遠心分離式付着力測定方法。
【請求項１２】
筒形状で先端の中空断面に対応した形状にフィルムを切り抜く刃を有するフィルム加工治具を備え、前記基板作成工程が、前記フィルム加工治具の刃により、前記受け基板の付着面内に収まる形状に金属膜を形成したフィルムを切り抜いて、前記受け基板の付着面内に収まる形状の金属膜を形成したフィルムを産出するフィルム産出工程と、前記受け基板に前記フィルム産出工程において産出された前記フィルムを貼り付けて前記付着面を形成し前記受け基板を作成する受け基板作成工程と、を有することを特徴とする請求項１１記載の遠心分離式付着力測定方法。
【請求項１３】
前記基板作成工程が、フィルムを前記試料基板の試料面形状に切り出し、切り出された前記試料面形状の前記フィルムを前記試料基板に貼り付けて、前記試料面形状の前記フィルムに粉体を付着させることにより前記試料面を形成し前記試料基板を作成する工程、
フィルムを前記試料基板の試料面形状に切り出し、切り出された前記試料面形状の前記フィルムに粉体を付着させることにより粉体を付着させた前記試料面形状のフィルムを作成し、前記試料面形状の前記フィルムを前記試料基板に貼り付けて前記試料面を形成し前記試料基板を作成する工程、あるいは、
前記試料基板の試料面形状に容易に分離することができるように加工されたフィルムに粉体を付着させ、前記フィルムを前記試料面形状に切り出すことにより粉体を付着させた前記試料面形状のフィルムを作成し、前記試料面形状の前記フィルムを前記試料基板に貼り付けて前記試料面を形成し前記試料基板を作成する工程から構成されることを特徴とする請求項７記載の遠心分離式付着力測定方法。
【請求項１４】
前記測定セル作成工程において、前記試料基板に貼り付けられたフィルムが前記スペーサと接触するように前記測定セルを作成することを特徴とする請求項１３記載の遠心分離式付着力測定方法。
【請求項１５】
自動ステージを有する光学顕微鏡と、ＣＣＤカメラと、粉体の画像を取り込み解析して該粉体の粒径を求める画像処理装置と、を備え、
前記粒径導出工程において、前記受け基板の付着面上の複数の領域に付着した粉体の画像を前記自動ステージあるいは前記光学顕微鏡を移動することにより前記ＣＣＤカメラを通して前記画像処理装置に取り込み、前記画像処理装置に取り込まれた前記粉体の画像を前記画像処理装置により解析して前記粉体の粒径を求め、前記自動ステージあるいは前記光学顕微鏡の移動と前記画像処理装置による前記粉体の画像の解析とを同時に制御することにより、前記受け基板の付着面上の複数の領域の粉体の粒径の測定を自動化することを特徴とする請求項７記載の遠心分離式付着力測定方法。
【請求項１６】
前記測定セル作成工程において、前記スペーサの厚さが粉体の粒径以上１ｍｍ以下となるように前記測定セルを作成することを特徴とする請求項７記載の遠心分離式付着力測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粉体の付着力測定装置およびに粉体の付着力測定方法に関し、特に電子写真に用いられる粉体の付着力測定装置および粉体の付着力測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
粉体を取り扱う分野においては、粉体の様々な特性値を把握することが重要である。粉体の付着力を測定する方法は、粉体の付着している物体から粉体を分離するのに必要な力を見積もる方法が一般的である。粉体を物体から分離させる方法としては、遠心力、振動、衝撃、空気圧、電界および磁界等を用いた方法が知られている。このうち遠心力を利用した方法は定量測定が容易であり、感光体およびキャリアへのトナーの付着における静電引力およびファン・デル・ワールス力の寄与を論じたＣ．Ｊ．Ｍａｓｔｒａｎｇｅｌｏ，Ｐｈｏｔｏｇｒ．Ｓｃｉ．Ｅｎｇ．，２６：１９４−１９７（１９８２）、感光体へのトナーの付着において重要であるトナー粒子中の電荷分布を論じたＭ．Ｈ．Ｌｅｅ  ａｎｄ  Ｊ．Ａｙａｌａ，  Ｊ．Ｉｍａｇｅ．Ｔｅｃｈ．，１１：２７９−２８４（１９８５）および定量化が困難な非静電的なトナーの付着力を論じた寺尾和男、重廣  清：電子写真学会誌、３４（１９９５）８３等の様々な研究結果が発表されている。Ｍ．Ｔａｋｅｕｃｈｉ，  Ａ．Ｏｎｏｓｅ，  Ｍ．Ａｎｚａｉ，  Ｒ．Ｋｏｊｉｍａ  ａｎｄ  Ｋ．Ｋａｗａｉ：”Ｐｒｏｃ．  ＩＳ＆Ｔ  ７ｔｈ  Ｉｎｔ．  Ｃｏｎｇｒｅｓｓ  Ａｄｖ．  Ｎｏｎ−Ｉｍｐａｃｔ  Ｐｒｉｎｔ−ｉｎｇ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，”  １９９１，  ｖｏｌ．１，  ｐｐ．２００−２０８において用いられている遠心力を用いた粉体の付着力の測定方法（以下、遠心分離式付着力測定方法という）を以下に示す。遠心分離式付着力測定方法は、粉体を付着させた試料基板と、該試料基板から分離した粉体を付着させる受け基板と、該試料基板と該受け基板の間に設けられたスペーサとから構成される測定セルを、遠心分離装置のロータ内に設置し、該ロータの回転による遠心力を用いて粉体を試料基板から分離して受け基板に付着させ、受け基板上の粉体を光学顕微鏡を用いて観察し、その画像をコンピュータに取り込み、画像処理を行って粉体の粒径を測定し、粉体の粒径および比重から粉体の重量を求め、粉体の重量およびロータの回転数から分離に必要な遠心力を計算して、各粉体の付着力を求めるという方法である。
【０００３】
上記遠心分離式付着力測定方法は、前記遠心分離装置のロータの回転数を低回転数から高回転数に変化させながら実行することにより、粉体の付着力分布を測定するために用いられる。
遠心分離装置のロータは、市販されているものとして固定型ロータとスイング型ロータがある。固定型ロータは、試料をロータ内に設けられた円筒状の穴部に設置するものであり、スイング型ロータは、試料を円筒状部材であるバケットに設置し、該バケットをロータに接続するものである。スイング型ロータにおいては、前記測定セルを前記受け基板が鉛直下方になるようにバケット内に設置することにより、該ロータの回転とともに前記試料基板の試料面および前記受け基板の付着面の垂直方向が該ロータの回転中心軸に垂直となり、該バケットが遠心方向を向くようになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、帯電等により前記試料基板の試料面への粉体の付着力が非帯電時と比べて大きくなった場合、粉体を該試料面から分離させるためには大きな遠心力が必要となるが、スイング型ロータは固定型ロータに比べて強度が弱いため、大きな遠心力を前記測定セルに加えることができないという第１の課題があった。そこで、測定セルに大きな遠心力を加え、帯電等により前記試料基板の試料面への粉体の付着力が非帯電時と比べて大きくなった場合でも該粉体の付着力の測定を行うことができるようにすることを第１の目的とする。
【０００５】
また、前記保持部材を用いて固定型ロータを利用すると、前記測定セルを前記保持部材から取り出すとき、前記受け基板の付着面が鉛直下方を向くようにして取り出すと該付着面に付着した粉体が前記試料基板の試料面に移動してしまう恐れがある。このため、この第２の課題を解決して、前記受け基板の付着面が鉛直上方を向くようにして前記測定セルを前記保持部材から取り出すことを第２の目的としている。
【０００６】
前記試料基板の試料面上の粉体に作用する遠心力が均一となるよう前記測定セルを遠心分離装置のロータ内に設置したとき該ロータの回転中心軸に対して垂直になるように配置しなければならないという第３の課題があった。そこで、前記試料基板の試料面上の粉体に作用する遠心力が均一となるように、前記測定セルを遠心分離装置のロータ内に設置したとき該ロータの回転中心軸に対して垂直になるよう容易に配置することを第３の目的とする。
【０００７】
フィルムを前記試料基板の試料面に貼りつけて作成された前記試料基板を備えた測定セルに前記遠心分離装置のロータの回転による遠心力を加えると、前記遠心力により前記フィルムが前記試料基板から剥がされる恐れがある。そこでこの第４の課題を解決して、前記遠心力により前記フィルムが前記試料基板から剥がされるのを防止することを第４の目的としている。
【０００８】
前記粉体の粒径を測定するとき、前記受け基板の付着面上のすべての粉体について測定を行うことは膨大な時間がかかるため、前記遠心分離装置のロータの各回転数で分離した粉体を付着させた前記受け基板の付着面上の一部の領域の粉体について測定を行う必要がある。前記受け基板の付着面の一部について粉体の粒径を測定する際には、自動ステージあるいは光学顕微鏡を動かして前記受け基板の付着面上の複数の領域において測定しなければならないので時間と手間がかかるという第５の課題があった。この第５の課題を解決して、粉体の粒径および付着力の測定を効率的に行うことを第５の目的としている。
【０００９】
前記試料基板の試料面上の粉体を遠心分離させたところ、前記受け基板の付着面に付着した粉体の分布は均一ではなく、前記遠心分離装置のロータの回転の向きの側が少なく、該回転の逆向き側が多くなるように分布した。前記粉体の粒径は前記受け基板の付着面の一部について測定するため、付着した粉体の分布に偏りがあると、偏りの違いによって測定結果が変わってしまい、測定の再現性、精度が低下してしまう。この第６の課題を解決して、前記受け基板の付着面上の粉体の分布の偏りを十分小さくして、粉体の付着力測定の再現性を向上させ、測定精度の低下を防止することを第６の目的としている。
【００１０】
遠心分離式付着力測定方法の粒径導出工程においては、前記受け基板の付着面に付着する粉体の画像を取得し、取得された該粉体の画像を解析することにより該粉体の粒径を求めるが、粉体の画像を解析するためには画像処理のためのソフトウェアを用いて行うことが効率的である。しかしながら、該ソフトウェアを用いる場合、該粉体の画像において該粉体と該粉体以外の塵および前記受け基板の付着面の傷を分離して該粉体以外の画像を取り除く必要があり、該塵および該傷が多いと画像処理は煩雑になる。前記受け基板を作成するためには必ず加工上傷が生じ、研磨等により該傷を低減することはできるが、前記光学顕微鏡により観察されないようにすることは容易なことではない。そこでこのような第７の課題を解決して、該粉体の画像処理の煩雑さを低減し、該粉体の粒径を求めるときの該粉体の画像処理を容易にすることを第７の目的としている。
【００１１】
粉体を付着させたフィルムを前記試料基板に貼り付けることにより前記試料基板を作成するとき、前記フィルムを前記試料基板の形状に合わせて加工するので、加工するときの衝撃および加工に用いる器具等との接触により前記フィルム上の前記粉体の付着状態が変化しやすいという第８の課題がある。そこでこの第８の課題を解決して、粉体を付着させたフィルムを用いて前記試料基板を作成するとき、前記フィルム上の前記粉体の付着状態を変化させずに前記試料基板を作成することを第８の目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、上記第１の課題を解決するために、粉体を付着させた試料面を有する試料基板と、前記試料基板から分離した粉体を付着させる付着面を有する受け基板と、前記試料基板の試料面と前記受け基板の付着面の間に設けられたスペーサと、から構成される測定セルと、前記測定セルを回転させるロータを有する遠心分離装置と、を備え、前記粉体の粒径と、前記粉体の比重と、から前記粉体の重量を求め、前記粉体の重量と、前記遠心分離装置のロータの回転数と、から前記粉体の前記試料基板の試料面への付着力を求める粉体付着力測定装置において、前記遠心分離装置が、棒状部と前記棒状部に設けられ前記測定セルを保持するセル保持部とを有する保持部材を備え、前記遠心分離装置のロータが、自身の回転中心軸に対して垂直な断面で穴形状であり、前記保持部材を嵌合可能に支持する試料設置部を有し、前記保持部材の前記セル保持部により前記測定セルを保持し、前記保持部材を前記試料設置部に嵌合させ、前記試料基板の試料面の垂線と前記受け基板の付着面の垂線がともに前記遠心分離装置のロータの回転中心軸に対して垂直となり前記試料基板の試料面が前記受け基板の付着面と前記遠心分離装置のロータの回転中心軸との間に位置するように前記保持部材を前記遠心分離装置のロータ内に設置することを特徴とするものである。
【００１３】
請求項２記載の発明は、上記第２の課題を解決するために、請求項１記載の発明において、前記保持部材のセル保持部が、前記受け基板の付着面に垂直な方向で取り出すことができるように前記測定セルを保持する凹部と、外部に向けて開口する一方の開口端および前記凹部に保持された前記測定セルの一部と接する他方の開口端を備えた中空部と、を有することを特徴とするものである。
【００１４】
請求項３記載の発明は、上記第３の課題を解決するために、請求項１記載の発明において、前記保持部材の棒状部が、先端に設けられた配置調節部と、前記保持部材が前記遠心分離装置のロータの試料設置部に嵌合したとき前記試料設置部の内周面に当接する配置固定部とを有し、前記保持部材を前記遠心分離装置の試料設置部に嵌合させて、前記保持部材の配置調節部を前記保持部材の棒状部の軸線まわりに回転させ、かつ前記保持部材の配置固定部を前記試料設置部の内周面に当接させることにより、前記遠心分離装置のロータの回転中心軸に対して垂直な直線に対する前記試料設置部内での前記保持部材の向きを調節して固定し、前記保持部材のセル保持部に保持された前記測定セルの前記試料基板の試料面の垂線および前記受け基板の付着面の垂線がともに前記遠心分離装置のロータの回転中心軸に対して垂直となり前記試料基板の試料面が前記受け基板の付着面と前記遠心分離装置のロータの回転中心軸との間に位置するように前記保持部材を前記遠心分離装置のロータ内に設置することを特徴とするものである。
【００１５】
請求項４記載の発明は、上記第４の課題を解決するために、請求項１記載の発明において、前記試料基板に貼り付けられたフィルムが前記スペーサと接触するように前記測定セルを作成することを特徴とするものである。
請求項５記載の発明は、上記第５の課題を解決するために、請求項１記載の発明において、自動ステージを有する光学顕微鏡と、ＣＣＤカメラと、粉体の画像を取り込み解析して該粉体の粒径を求める画像処理装置と、を備え、前記受け基板の付着面上の複数の領域に付着した粉体の画像を前記自動ステージあるいは前記光学顕微鏡を移動することにより前記ＣＣＤカメラを通して前記画像処理装置に取り込み、前記画像処理装置に取り込まれた前記粉体の画像を前記画像処理装置により解析して前記粉体の粒径を求め、前記自動ステージあるいは前記光学顕微鏡の移動と前記画像処理装置による前記粉体の画像の解析とを同時に制御することにより、前記受け基板の付着面上の複数の領域の粉体の粒径の測定を自動化することを特徴とするものである。
【００１６】
請求項６記載の発明は、上記第６の課題を解決するために、請求項１記載の発明において、前記スペーサの厚さが粉体の粒径以上１ｍｍ以下となるように前記測定セルを作成することを特徴とするものである。
請求項７記載の発明は、上記第１の課題を解決するために、粉体を付着させた試料面を有する試料基板を作成し、前記試料基板から分離した粉体を付着させる付着面を有する受け基板を作成する基板作成工程と、前記試料基板と、前記受け基板と、前記試料基板の試料面と前記受け基板の付着面の間に設けられたスペーサと、から構成される測定セルを作成する測定セル作成工程と、前記測定セルを回転させるロータを有する遠心分離装置の該ロータ内に前記測定セルを設置する測定セル設置工程と、前記遠心分離装置のロータの回転による遠心力により、試料基板の試料面に付着した粉体を前記受け基板の付着面に付着させる遠心分離工程と、前記測定セルを前記遠心分離装置のロータから取り出して、前記受け基板を取得する受け基板取得工程と、前記受け基板の付着面に付着する粉体の画像を取得し、取得された該粉体の画像を解析することにより該粉体の粒径を求める粒径導出工程と、前記受け基板の付着面に付着する粉体の粒径および比重から該粉体の重量を求め、前記受け基板の付着面に付着する粉体の重量および前記遠心分離装置のロータの回転数から前記試料基板の試料面に付着した粉体の該試料面への付着力を求める付着力導出工程と、を備えた遠心分離式付着力測定方法において、前記遠心分離装置が、棒状部と、前記棒状部に設けられ前記測定セルを保持するセル保持部とを備えた保持部材を備え、前記遠心分離装置のロータが、自身の回転中心軸に対して垂直な断面で穴形状であり、前記保持部材を嵌合可能に支持する試料設置部を有し、前記測定セル設置工程が、前記保持部材の前記セル保持部により前記測定セルを保持する保持工程と、前記保持部材を前記試料設置部に嵌合させ、前記試料基板の試料面の垂線と前記受け基板の付着面の垂線がともに前記遠心分離装置のロータの回転中心軸に対して垂直となり前記試料基板の試料面が前記受け基板の付着面と前記遠心分離装置のロータの回転中心軸との間に位置するように前記保持部材を前記遠心分離装置のロータ内に設置する設置工程と、から構成されることを特徴とするものである。
【００１７】
請求項８記載の発明は、上記第２の課題を解決するために、請求項７記載の発明において、前記保持部材のセル保持部が、前記受け基板の付着面に垂直な方向で取り出すことができるように前記測定セルを保持する凹部と、外部に向けて開口する一方の開口端および前記凹部に保持された前記測定セルの一部と接する他方の開口端を備えた中空部と、を有し、前記受け基板取得工程において、前記保持部材を前記遠心分離装置の試料設置部から取り出し、前記保持部材のセル保持部の中空部を通して鉛直下方から前記測定セルの一部に押圧を加えることにより、前記受け基板の付着面が鉛直上方を向くようにして前記測定セルを前記保持部材のセル保持部の凹部から取り出し、前記受け基板を取得することを特徴とするものである。
【００１８】
請求項９記載の発明は、上記第３の課題を解決するために、請求項７記載の発明において、前記保持部材の棒状部が、先端に設けられた配置調節部と、前記保持部材が前記遠心分離装置のロータの試料設置部に嵌合したとき前記試料設置部の内周面に当接する配置固定部とを有し、前記測定セル設置工程の設置工程において、前記保持部材を前記遠心分離装置の試料設置部に嵌合させて、前記保持部材の配置調節部を前記保持部材の棒状部の軸線まわりに回転させ、かつ前記保持部材の配置固定部を前記試料設置部の内周面に当接させることにより、前記遠心分離装置のロータの回転中心軸に対して垂直な直線に対する前記試料設置部内での前記保持部材の向きを調節して固定し、前記保持部材のセル保持部に保持された前記測定セルの前記試料基板の試料面の垂線および前記受け基板の付着面の垂線がともに前記遠心分離装置のロータの回転中心軸に対して垂直となり前記試料基板の試料面が前記受け基板の付着面と前記遠心分離装置のロータの回転中心軸との間に位置するように前記保持部材を前記遠心分離装置のロータ内に設置することを特徴とするものである。
【００１９】
請求項１０記載の発明は、上記第７の課題を解決するために、請求項７記載の発明における前記基板作成工程において、前記受け基板に金属膜を形成して前記付着面を形成し前記受け基板を作成することを特徴とするものである。
請求項１１記載の発明は、上記第７の課題を解決するために、請求項７記載の発明における前記基板作成工程において、前記受け基板に金属膜を形成したフィルムを貼り付けて前記付着面を形成し前記受け基板を作成することを特徴とするものである。
【００２０】
請求項１２記載の発明は、上記第７の課題を解決するために、請求項１１記載の発明において、筒形状で先端の中空断面に対応した形状にフィルムを切り抜く刃を有するフィルム加工治具を備え、前記基板作成工程が、前記フィルム加工治具の刃により、前記受け基板の付着面内に収まる形状に金属膜を形成したフィルムを切り抜いて、前記受け基板の付着面内に収まる形状の金属膜を形成したフィルムを産出するフィルム産出工程と、前記受け基板に前記フィルム産出工程において産出された前記フィルムを貼り付けて前記付着面を形成し前記受け基板を作成する受け基板作成工程と、を有することを特徴とするものである。
【００２１】
請求項１３記載の発明は、上記第８の課題を解決するために、請求項７記載の発明において、前記基板作成工程が、フィルムを前記試料基板の試料面形状に切り出し、切り出された前記試料面形状の前記フィルムを前記試料基板に貼り付けて、前記試料面形状の前記フィルムに粉体を付着させることにより前記試料面を形成し前記試料基板を作成する工程、フィルムを前記試料基板の試料面形状に切り出し、切り出された前記試料面形状の前記フィルムに粉体を付着させることにより粉体を付着させた前記試料面形状のフィルムを作成し、前記試料面形状の前記フィルムを前記試料基板に貼り付けて前記試料面を形成し前記試料基板を作成する工程、あるいは、前記試料基板の試料面形状に容易に分離することができるように加工されたフィルムに粉体を付着させ、前記フィルムを前記試料面形状に切り出すことにより粉体を付着させた前記試料面形状のフィルムを作成し、前記試料面形状の前記フィルムを前記試料基板に貼り付けて前記試料面を形成し前記試料基板を作成する工程から構成されることを特徴とするものである。
【００２２】
請求項１４記載の発明は、上記第４の課題を解決するために、請求項１３記載の発明における前記測定セル作成工程において、前記試料基板に貼り付けられたフィルムが前記スペーサと接触するように前記測定セルを作成することを特徴とするものである。
請求項１５記載の発明は、上記第５の課題を解決するために、請求項７記載の発明において、自動ステージを有する光学顕微鏡と、ＣＣＤカメラと、粉体の画像を取り込み解析して該粉体の粒径を求める画像処理装置と、を備え、前記粒径導出工程において、前記受け基板の付着面上の複数の領域に付着した粉体の画像を前記自動ステージあるいは前記光学顕微鏡を移動することにより前記ＣＣＤカメラを通して前記画像処理装置に取り込み、前記画像処理装置に取り込まれた前記粉体の画像を前記画像処理装置により解析して前記粉体の粒径を求め、前記自動ステージあるいは前記光学顕微鏡の移動と前記画像処理装置による前記粉体の画像の解析とを同時に制御することにより、前記受け基板の付着面上の複数の領域の粉体の粒径の測定を自動化することを特徴とするものである。
【００２３】
請求項１６記載の発明は、上記第６の課題を解決するために、請求項７記載の発明において、前記測定セル作成工程において、前記スペーサの厚さが粉体の粒径以上１ｍｍ以下となるように前記測定セルを作成することを特徴とするものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１および図２は、本発明に係る粉体付着力測定装置の測定セルおよび遠心分離装置の一実施例を示す図である。
図１は、一実施例の粉体付着力測定装置の測定セルの説明図である。図１において、１は測定セルであり、測定セル１は、トナーを付着させた試料面２ａを有する試料基板２と、試料基板２から分離したトナーを付着させる付着面３ａを有する受け基板３と、試料基板２の試料面２ａと受け基板３の付着面３ａの間に設けられたスペーサ４と、から構成される。
【００２５】
図２は、一実施例の粉体付着力測定装置の遠心分離装置の一部断面側面図である。図２において、５は遠心分離装置であり、遠心分離装置５は、測定セル１を回転させるロータ６と、保持部材７と、を備えている。ロータ６は、自身の回転中心軸に対して垂直な断面で穴形状であり保持部材７を嵌合可能に支持する試料設置部８を有している。保持部材７は、棒状部７ａと、棒状部７ａに設けられ測定セル１を保持するセル保持部７ｂと、を備えている。
【００２６】
本発明に係る遠心分離式付着力測定方法の一実施例は、粉体を付着させた試料面２ａを有する試料基板２を作成し、試料基板２から分離した粉体を付着させる付着面を有する受け基板３を作成する基板作成工程と、試料基板２と、受け基板３と、試料基板２の試料面２ａと受け基板３の付着面３ａの間に設けられたスペーサ４と、から構成される測定セル１を作成する測定セル作成工程と、測定セル１を回転させるロータ６を備えた遠心分離装置５のロータ６内に測定セル１を設置する測定セル設置工程と、遠心分離装置５のロータ６の回転による遠心力により、試料基板２の試料面２ａに付着した粉体を受け基板３の付着面３ａに付着させる遠心分離工程と、測定セル１を遠心分離装置５のロータ６から取り出して、受け基板３を取得する受け基板取得工程と、受け基板３の付着面３ａに付着する粉体の画像を取得し、取得された該粉体の画像を解析することにより該粉体の粒径を求める粒径導出工程と、受け基板３の付着面３ａに付着する粉体の粒径および比重から該粉体の重量を求め、受け基板３の付着面３ａに付着する粉体の重量および遠心分離装置５のロータ６の回転数から試料基板２の試料面２ａに付着した粉体の試料面２ａへの付着力を求める付着力導出工程と、から構成される。なお、一実施例の前記測定セル設置工程は、遠心分離装置５のロータ６を遠心分離装置５から取り外し、取り外されたロータ６内に測定セル１を設置し、ロータ６を遠心分離装置５に再び取り付けること、あるいは遠心分離装置５に取り付けられたロータ６内に測定セル１を設置することにより実行される。また、一実施例の前記遠心分離工程は、同一試料基板２に対して遠心分離装置５のロータ６の回転数を変化させ、試料基板２に付着した粉体を各回転数毎に交換される受け基板３の付着面３ａに付着させることにより実行される。上述したような図１および図２に示される構成の粉体付着力測定装置により、前記測定セル設置工程が、保持部材７のセル保持部７ｂにより測定セル１を保持する保持工程と、保持部材７を試料設置部８に嵌合させ、試料基板２の試料面２ａの垂線と受け基板３の付着面３ａの垂線がともに遠心分離装置５のロータ６の回転中心軸に対して垂直となり試料基板２の試料面２ａが受け基板３の付着面３ａと前記遠心分離装置５のロータ６の回転中心軸との間に位置するように保持部材７を遠心分離装置５のロータ６内に設置する設置工程と、から構成されるので、ロータ６を用いて測定セル１に大きな遠心力を加え、帯電等により試料基板２の試料面２ａへのトナーの付着力が非帯電時と比べて大きくなった場合でもトナーの付着力の測定を行うことができる。
【００２７】
また、図２において、保持部材７のセル保持部７ｂは、受け基板３の付着面３ａに垂直な方向で取り出すことができるように測定セル１を保持する凹部１０と、外部に向けて開口する一方の開口端および凹部１０に保持された測定セル１の一部と接する他方の開口端を備えた中空部１１と、を有している。このような構成により、一実施例の遠心分離式付着力測定方法における前記受け基板取得工程は、保持部材７を遠心分離装置５の試料設置部８から取り出し、保持部材７の中空部１１を通して鉛直下方から測定セル１の一部に押圧を加えることにより、受け基板３の付着面３ａが鉛直上方を向くようにして測定セル１を保持部材７のセル保持部７ｂの凹部１０から取り出し、受け基板３を取得して実行される。このため、受け基板３の付着面３ａが鉛直上方を向くようにして測定セル１を保持部材７のセル保持部７ｂの凹部１０から取り出すことができる。
【００２８】
図３は、一実施例の粉体付着力測定装置の保持部材の一部断面図である。図３において、１２は保持部材であり、保持部材１２の棒状部１２ａは、その先端に設けられた配置調節部１３と、保持部材１２が遠心分離装置５のロータ６の試料設置部８に嵌合したとき試料設置部８の内周面に当接する配置固定部１４とを有している。配置調節部１３は、図３に示される実施例においてはドライバー等で簡単に保持部材１２の向きを調整することができる凹部から構成されており、該凹部にはロータ６内に設置する向きを示す矢印１２ｂが設けられている。配置固定部１４は、図３に示される実施例においてはゴム等の弾力性のある素材によるものを用いている。
【００２９】
上記のような構成の粉体付着力測定装置を備えることにより、一実施例の遠心分離式付着力測定方法における前記測定セル設置工程の設置工程において、保持部材１２を遠心分離装置５のロータ６の試料設置部８に嵌合させて、保持部材１２の配置調節部１３を保持部材１２の棒状部１２ａの軸線１２ｃまわりに回転させ、かつ保持部材１２の配置固定部１４を試料設置部８の内周面に当接させることにより、遠心分離装置５のロータ６の回転中心軸に対して垂直な直線に対する試料設置部８内での保持部材１２の向きを調節して固定し、保持部材１２のセル保持部１２ｄに保持された測定セル１の試料基板２の試料面２ａの垂線および受け基板３の付着面３ａの垂線がともに遠心分離装置５のロータ６の回転中心軸に対して垂直となり試料基板２の試料面２ａが受け基板３の付着面３ａと遠心分離装置５のロータ６の回転中心軸との間に位置するように保持部材１２を遠心分離装置５のロータ６内に設置する。このため、試料基板２の試料面２ａ上のトナーに作用する遠心力が均一となるように、測定セル１を遠心分離装置５のロータ６内に設置したときロータ６の回転中心軸９に対して垂直になるよう容易に配置することができる。
【００３０】
試料基板２、受け基板３、スペーサ４および保持部材７、１２は遠心分離装置５の大きな遠心力に耐えられる強度があり、ロータ６内に設置したときに遠心分離装置５の最大回転数まで回転可能な重量以下となるような軽量の材料を用いる必要があるため、アルミ製の部材を用いた。
受け基板３は、研磨してアルミを２０００Å蒸着したものを用いた。研磨してアルミを２０００Å蒸着した受け基板３を用いると、受け基板３の表面の傷が薄くなり、一実施例の遠心分離式付着力測定方法の付着力導出工程において該傷の画像を受け基板３の画像から取り除く手間が減り、トナー粒子の画像処理が容易になった。また、受け基板３に、アルミを２０００Å蒸着した厚さ７５μｍのＰＥＴフィルムを付着面３ａの形状に合わせて加工し接着材で貼り付けたものを用いると、前記ＰＥＴフィルム表面の傷はほとんど無いため、傷の画像を受け基板３の画像から取り除く手間がほとんどなく、画像処理が容易になり、また予めアルミ蒸着されたフィルムを購入して用いることにより測定準備の手間を省くことができ、準備の時間が短縮される。したがって、一実施例の遠心分離式付着力測定方法の前記基板作成工程において、受け基板３にアルミを２０００Å蒸着して付着面３ａを形成し受け基板３を作成するか、あるいは受け基板３にアルミを２０００Å蒸着した厚さ７５μｍのＰＥＴフィルムを貼り付けて付着面３ａを形成し受け基板３を作成することにより、画像処理の煩雑さを低減し、トナー粒子の粒径を求めるときの該トナー粒子の画像処理を容易にすることができる。
【００３１】
図４は、一実施例の粉体付着力測定装置のフィルム加工治具の一部断面側面図である。図４において、１５はフィルム加工治具であり、フィルム加工治具１５は、台１６と、アルミ蒸着フィルム１７と、表面にアルミ蒸着フィルム１７を設置可能な塩化ビニルの板状部材である下敷１８と、筒形状で先端の中空断面に対応した形状にアルミ蒸着フィルム１７を切り抜く刃１９および刃１９を下敷１８の表面に接触する接触位置と下敷１８から離隔する離隔位置とに移動させる駆動部２０を有する切断機構２１と、刃１９が前記離隔位置にあるとき刃１９により切り抜かれたアルミ蒸着フィルム１７を押し出す押圧部材２２と、刃１９が前記接触位置から前記離隔位置に移動することにより押圧部材２２と付勢するよう伸縮するバネ２３と、バネ２３を押える蓋２４と、刃１９を支持する支持部材２５と、切断機構２１を台１６に固定する固定部材２６と、から構成される。切断機構２１の駆動部２０は、図４に示された実施例においてはレバー２７から構成されている。レバー２７は、図４に示される上方位置から下方位置に移動させられることにより刃１９を前記離隔位置から前記接触位置に移動させ、下方位置から上方位置に移動させられることにより刃１９を前記接触位置から前記離隔位置に移動させる。アルミ蒸着フィルム１７を下敷１８の表面に設置し、レバー２７により刃１９を前記接触位置に移動させ、アルミ蒸着フィルム１７を受け基板３の付着面３ａ内に収まる形状に切り抜き、レバー２７により刃１９を前記接触位置から前記離隔位置に移動させ、バネ２３が伸縮することにより押圧部材２２を付勢し、押圧部材２２により所定形状のアルミ蒸着フィルム１７を押し出すことにより該所定形状のアルミ蒸着フィルム１７を産出する。このようなフィルム加工治具１５を備えることにより、一実施例の遠心分離式付着力測定方法における前記基板作成工程が、フィルム加工治具１５の刃１９により、受け基板３の付着面３ａ内に収まる形状にアルミ蒸着フィルム１７を切り抜いて、受け基板３の付着面３ａ内に収まる形状のアルミ蒸着フィルム１７を産出するフィルム産出工程と、受け基板３に前記第１４工程において産出されたアルミ蒸着フィルム１７を貼り付けて付着面３ａを形成し受け基板３を作成する受け基板作成工程と、を有するので、受け基板３に貼り付けられるアルミ蒸着フィルム１７を容易に加工することができる。
【００３２】
図５は、一実施例の粉体付着力測定装置のアルミ蒸着フィルムの説明図である。図５において、２８はアルミ蒸着フィルムであり、アルミ蒸着フィルム２８は、感光層を有しており、試料基板２の試料面２ａの円形状に容易に分離することができるように設けられた穴２９および穴３０を有している。穴２９および穴３０を通して図５に示されたＡ線およびＢ線に沿ってアルミ蒸着フィルム２８を切断することにより、アルミ蒸着フィルム２８を試料基板２の試料面２ａ形状に容易に分離することができる。
【００３３】
また試料基板２は、リコー製のトナーとキャリアを混合・攪拌して帯電したトナーを付着させた感光層を有するアルミ蒸着フィルムを接着剤で試料基板２に貼り付けて作成したものを用いた。トナーの付着は、リコー製の感光体ドラムにアルミ蒸着フィルムを巻き付けてテープで固定し現像して行った。
このような構成を備えることにより、一実施例の遠心分離式付着力測定方法における前記基板作成工程が、アルミ蒸着フィルム２８を試料基板２の試料面２ａ形状に切り出し、切り出された試料面２ａ形状のアルミ蒸着フィルム２８を試料基板２に貼り付けて、試料面２ａ形状のアルミ蒸着フィルム２８にトナーを付着させることにより試料面２ａを形成し試料基板２を作成する工程、アルミ蒸着フィルム２８を試料基板２の試料面２ａ形状に切り出し、切り出された試料面２ａ形状のアルミ蒸着フィルム２８にトナーを付着させることによりトナーを付着させた試料面２ａ形状のアルミ蒸着フィルム２８を作成し、試料面２ａ形状のアルミ蒸着フィルム２８を試料基板２に貼り付けて試料面２ａを形成し試料基板２を作成する工程、あるいは、試料基板２の試料面２ａ形状に容易に分離することができるように加工されたアルミ蒸着フィルム２８にトナーを付着させ、アルミ蒸着フィルム２８を試料面２ａ形状に切り出すことによりトナーを付着させた該試料面２ａ形状のアルミ蒸着フィルム２８を作成し、試料面２ａ形状のアルミ蒸着フィルム２８を試料基板２に貼り付けて試料面２ａを形成し試料基板２を作成する工程から構成される。このため、アルミ蒸着フィルム２８にトナーを付着させ、試料基板２の試料面２ａ形状に加工して、トナーを付着させた試料面２ａ形状のアルミ蒸着フィルム２８を作成する場合よりもトナーの付着状態を変化させずに試料基板２を作成することができる。
【００３４】
スペーサ４は、アルミ製のリング形状の部材であり、２ｍｍの厚さのものを用いた。
試料基板２の試料面２ａに用いられる円形のアルミ蒸着フィルムは、その直径がリングの内径よりも大きいものを用いた。試料基板２の試料面２ａに用いられるアルミ蒸着フィルムの直径がスペーサ４の内径よりも大きいので、該アルミ蒸着フィルムを試料基板２とスペーサ４とにより挟むようにして測定セル１を構成した。これは、試料基板２の試料面２ａに用いられるアルミ蒸着フィルムの直径がスペーサ４のリングの内径よりも小さいものを用いた場合、測定セル１が遠心分離されたとき大きな遠心力により該アルミ蒸着フィルムが該試料基板２から剥がれることがあるためである。このような構成の粉体付着力測定装置により、一実施例の遠心分離式付着力測定方法の前記測定セル作成工程において、試料基板２に貼り付けられたアルミ蒸着フィルム２８がスペーサ４と接触するように測定セル１を作成することにより、遠心分離装置５のロータ６の回転により生ずる遠心力により前記フィルムが試料面２ａから剥がされるのを防止することができる。
【００３５】
遠心分離装置５は、日立工機製ＣＰ１００α（最高回転数：１００，０００ｒｐｍ、最大遠心加速度：８００，０００×ｇ）を用いた。ロータ６は、日立工機製アングルロータＰ１００ＡＴ（最高回転数：１００，０００ｒｐｍ、最大遠心加速度：８００，０００×ｇ）を用いた。
ロータ６は、１，０００、２，２００、３，２００、７，１００、１０，０００、２２，４００、３１，６００、５０，０００、７０，７００、８６，６００および１００，０００ｒｐｍのそれぞれの回転数で回転させた。
【００３６】
各回転数で試料基板２の試料面２ａから分離し前記受け基板３の付着面３ａ上の複数の領域に付着したトナー粒子の画像を観察するために自動ステージを有する光学顕微鏡を用いた。観察されたトナー粒子の画像を画像処理装置に入力するためにＣＣＤカメラを使用した。観察されたトナー粒子の画像を取り込み解析してトナー粒子の粒径を求める画像処理装置はインタークエスト製Ｈｙｐｅｒ７００を用いた。Ｈｙｐｅｒ７００は、画像処理専用の装置とコンピュータにインストールされたソフトウェアＩｍａｇｅＨｙｐｅｒＩＩから構成されているものである。これらの装置により、一実施例の遠心分離式付着力測定方法における前記粒径導出工程において、前記受け基板３の付着面３ａ上の複数の領域に付着したトナー粒子の画像を前記自動ステージあるいは前記光学顕微鏡を移動することにより前記ＣＣＤカメラを通してＨｙｐｅｒ７００に取り込み、Ｈｙｐｅｒ７００に取り込まれた前記トナー粒子の画像をＨｙｐｅｒ７００により解析して前記トナー粒子の円相当径ｄを求め、コンピュータを用いて該自動ステージを制御し、自動ステージ制御用のソフトウェアを作製して画像処理ソフトウェアＩｍａｇｅＨｙｐｅｒＩＩと組み合わせて、前記自動ステージあるいは前記光学顕微鏡の移動とＨｙｐｅｒ７００による前記トナー粒子の画像の解析とを同時に制御することにより、受け基板３の付着面３ａ上の複数の領域のトナー粒子の粒径の測定を自動化する。このため、トナー粒子の粒径の測定時間を短縮することができ、該トナーの付着力の測定を効率的に行うことができる。
【００３７】
トナー粒子の粒径ｄは、全測定領域の約２０％の領域について求めた。ここで全測定領域とは受け基板３の付着面３ａ上でスペーサ４が接触していない領域である。なお、遠心分離前の感光体上のトナーについても粒径ｄを求めた。
求められたトナー粒子の粒径ｄと、トナー粒子の真比重ρを用いて、トナー粒子の重量ｍは、以下に示す式（１）により求められる。
【００３８】
ｍ＝（π／６）×ρ×ｄ３                                          （１）
測定セル１をロータ６内に設置し、遠心分離装置５を稼働してロータ６を一定の回転数で回転させると、試料基板２の試料面２ａ上のトナーは該回転数に応じた遠心力Ｆを受け、試料面２ａから分離する。トナーの受ける遠心力Ｆは、トナー粒子の重量ｍ、ロータ６の回転数ｆ（ｒｐｍ）、ロータ６の回転中心軸から試料基板２の試料面２ａまでの距離ｒを用いて、式（２）により求められる。
【００３９】
Ｆ＝ｍ×ｒ×（２πｆ／６０）２                                    （２）
また、式（１）と式（２）とにより、トナーの受ける遠心力Ｆは、式（３）のように表すこともできる。
Ｆ＝（π３／５４００）×ρ×ｄ３×ｒ×ｆ２                          （３）
トナーの受ける遠心力Ｆがトナーの試料基板２への付着力よりも大きい場合は、トナーが試料基板２の試料面２ａから分離し、受け基板３の付着面３ａに付着する。遠心分離装置５のロータ６の回転数を低回転数から高回転数へ変化させて遠心分離を実施することにより、ロータ６の各回転数で受ける遠心力Ｆと試料面２ａへの付着力の大小関係に応じて、試料面２ａ上のトナーが付着面３ａに移動する。試料面２ａ上のトナーの付着力の値は、該トナーが分離した今回の付着力測定におけるロータ６の回転数に対する遠心力の値よりも小さく、該トナーが分離しない前回の付着力測定におけるロータ６の回転数に対する遠心力の値よりも大きい。本発明では該トナーが分離した今回の付着力測定におけるロータ６の回転数に対する遠心力の値と該トナーが分離しない前回の付着力測定におけるロータ６の回転数に対する遠心力の値の平均値を該トナーの付着力の値として定義する。同一試料基板２の試料面２ａに対して遠心分離装置５のロータ６の回転数ｆを低回転数から高回転数へ変化させて遠心分離を行い、トナーの各回転数ｆで受ける遠心力Ｆを算出し、算出された各回転数ｆにおける遠心力Ｆの測定結果から該トナーの付着力分布を求めた。
【００４０】
求められたリコー製トナーの付着力分布を図６に示す。トナーの帯電量は、ブローオフ法により測定したところ、２０．５μＣ／ｇであった。遠心分離前の感光体上のトナー粒子の個数とロータ６の各回転数で分離したトナー粒子の個数から、試料基板２の試料面２ａから分離したトナー粒子の個数の割合を求めた結果を図７に示す。図７に示されるように最大回転数までに９０％以上のトナーが試料面２ａから分離しているので、図６に示されたトナーの付着力分布は、試料基板２の試料面２ａ上のほぼ全体のトナーに対するものであることがわかる。これは、図２に示されるロータ６を用いていることによるものである。日立工機製スイングロータＰ６５ＳＴを用いて遠心分離を実施した結果、最大回転数までに試料面２ａから分離するトナーは約７５％である。したがって、試料基板２の試料面２ａ上のトナー全体に対する付着力分布を測定することができない。
【００４１】
スペーサの厚さを２ｍｍと１ｍｍとに変化させてトナーの付着力分布を測定した。このとき、スペーサの厚さが２ｍｍのときよりも１ｍｍのときの方が受け基板３の付着面３ａ上のトナー粒子の分布の偏りが小さいことが判明した。これはトナーが試料基板２の試料面２ａから受け基板３の付着面３ａへ移動する距離が短いほど、該トナー粒子の分布の偏りが小さくなることを示している。該トナー粒子の分布は受け基板３の回転の向きで少なく該回転の向きの逆向きで多いことから、図８に示されるようにトナーは、分離する直前の試料基板２の試料面２ａ上の位置から試料基板２に垂直な方向よりも試料基板２の回転の向きの逆向きにずれた受け基板３の付着面３ａ上の位置に移動し、トナー粒子の移動距離が短いほど試料基板２に垂直な方向からのずれは小さくなる。したがって、トナー粒子が試料基板２の試料面２ａから受け基板３の付着面３ａへ移動する距離が短いほど、受け基板３の付着面３ａ上の該トナー粒子の分布の偏りが小さくなると考えられる。また、トナーの付着力分布の測定を数回繰り返したところ、スペーサの厚さが１ｍｍのときの方が２ｍｍのときよりも再現性が良かった。したがって、一実施例の遠心分離式付着力測定方法の前記測定セル作成工程において、スペーサの厚さがトナー粒子の粒径以上１ｍｍ以下となるように測定セル１を作成することにより、受け基板３の付着面３ａ上のトナーの分布の偏りを十分小さくして、トナー粒子の粒径および付着力測定の再現性を向上させ、測定精度の低下を防止することができる。
【００４２】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００４３】
【発明の効果】
請求項１あるいは請求項７記載の発明によれば、測定セルに大きな遠心力を加え、帯電等により試料基板の試料面への粉体の付着力が非帯電時と比べて大きくなった場合でも該粉体の付着力の測定を行うことができる。
請求項２あるいは請求項８記載の発明によれば、請求項１あるいは請求項７記載の発明による効果に加え、受け基板の付着面が鉛直上方を向くようにして測定セルを保持部材から取り出すことができる。
【００４４】
請求項３あるいは請求項９記載の発明によれば、請求項１あるいは請求項７記載の発明による効果に加え、試料基板の試料面上の粉体に作用する遠心力が均一となるように、測定セルを遠心分離装置のロータ内に設置したとき該ロータの回転中心軸に対して垂直になるよう容易に配置することができる。
請求項４あるいは請求項１４記載の発明によれば、請求項１あるいは請求項１３記載の発明による効果に加え、遠心力によりフィルムが試料基板から剥がされるのを防止することができる。
【００４５】
請求項５あるいは請求項１５記載の発明によれば、請求項１あるいは請求項７記載の発明による効果に加え、粉体の粒径および付着力の測定を効率的に行うことができる。
請求項６あるいは請求項１６記載の発明によれば、請求項１あるいは請求項７記載の発明による効果に加え、受け基板の付着面上の粉体の分布の偏りを十分小さくして、粉体の付着力測定の再現性を向上させ、測定精度の低下を防止することができる。
【００４６】
請求項１０、請求項１１あるいは請求項１２記載の発明によれば、請求項７記載の発明による効果に加え、粉体の画像処理の煩雑さを低減し、該粉体の粒径を求めるときの該粉体の画像処理を容易にすることができる。
請求項１３記載の発明によれば、請求項７記載の発明による効果に加え、粉体を付着させたフィルムを用いて前記試料基板を作成するとき、前記フィルム上の前記粉体の付着状態を変化させずに前記試料基板を作成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る粉体付着力測定装置の測定セルの一実施例の説明図
【図２】一実施例の粉体付着力測定装置の遠心分離装置の一部断面側面図
【図３】一実施例の粉体付着力測定装置の保持部材の一部断面図
【図４】一実施例の粉体付着力測定装置のフィルム加工治具の一部断面側面図
【図５】一実施例の粉体付着力測定装置のアルミ蒸着フィルムの説明図
【図６】一実施例の遠心分離式付着力測定方法により測定された帯電したトナーの付着力分布を示す図
【図７】一実施例の遠心分離式付着力測定方法により測定されたロータの回転数に対するトナーの分離率を示す図
【図８】トナー粒子の遠心分離後の運動の説明図
【符号の説明】
１    測定セル
２    試料基板
２ａ  試料面
３    受け基板
３ａ  付着面
４    スペーサ
５    遠心分離装置
６    ロータ
７    保持部材
７ａ  棒状部
７ｂ  セル保持部
８    試料設置部
９    回転中心軸
１２    保持部材
１３    配置調節部
１４    配置固定部
１５    フィルム加工治具
１７    アルミ蒸着フィルム
２８    アルミ蒸着フィルム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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