(57)【要約】【課題】トナーの流動性を簡単かつ正確に評価できるトナーの流動性評価装置及びトナーの流動性評価方法を提供する。【解決手段】トナーの流動性評価装置１０は、測定台２０、振動部３０、測定部４０、タイマ５０、制御部６０、及び表示部７０を備える。測定台２０は、トナー８０が載置される載置部２１及び載置部２１から頂上側端部２２Ａまで連続して上り傾斜する傾斜部２２を有する。振動部３０は、測定台２０を振動させる。測定部４０は、振動部３０による振動によって傾斜部２２を上り、頂上側端部２２Ａを通過したトナー量を測定する。タイマ５０は、時間情報を出力する。制御部６０は、測定部４０での測定結果及びタイマ５０から出力された時間情報に基づいてトナー量と経過時間との関係を取得する。表示部７０は、関係をグラフとして表示する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーが載置される載置部及び少なくとも前記載置部から所定の測定位置まで連続して上り傾斜する傾斜部を有する測定台と、
前記測定台を振動させる振動部と、
前記振動部による振動によって前記傾斜部を上り、前記測定位置を通過したトナー量を測定する測定部と、
時間情報を出力するタイマと、
前記測定部での測定結果及び前記タイマから出力された時間情報に基づいて前記トナー量と経過時間との関係をトナーの流動性評価情報として取得する制御部と、
前記流動性評価情報を出力する出力部と、を備えるトナーの流動性評価装置。
【請求項２】
前記出力部は、前記流動性評価情報として、前記トナー量の積算値と前記経過時間との関係を出力する請求項１に記載のトナーの流動性評価装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記経過時間に対する所定時間毎の前記トナー量の変化割合を取得し、複数の前記変化割合が互いに略一定の場合にトナーの流動性が高いと判定し、複数の前記変化割合の互いの変化率が所定値を超える場合にトナーの流動性が低いと判定し、判定結果を前記流動性評価情報として前記出力部へ出力する請求項１に記載のトナーの流動性評価装置。
【請求項４】
前記測定部は、前記トナー量としてトナーの重量を測定する請求項１に記載のトナーの流動性評価装置。
【請求項５】
前記測定位置は、前記傾斜部の頂上側端部であり、
前記測定部は、前記傾斜部の頂上側端部の下方に配置され、前記傾斜部を上り切ることで前記頂上側端部から落下したトナーの積算重量を測定する請求項４に記載のトナーの流動性評価装置。
【請求項６】
トナーが載置される載置部及び少なくとも前記載置部から所定の測定位置まで連続して上り傾斜する傾斜部を有する測定台を振動させる第１の工程と、
前記第１の工程における振動によって前記傾斜部を上り、前記測定位置を通過したトナー量を所定時間毎に測定する第２の工程と、
前記第２の工程で測定したトナー量と経過時間との関係をトナーの流動性評価情報として出力する第３の工程と、を順に実行するトナーの流動性評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電子写真方式の画像形成処理に用いられるトナーの流動性評価装置及び流動性評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置は、現像剤を収容した現像装置を備え、現像剤を用いて静電潜像を現像する。このような画像形成装置の中には、着色剤及び離型剤等からなるトナーと磁性粒子であるキャリアとからなる２成分現像剤を用いるものと、トナーからなる１成分現像剤を用いるものとがある。いずれの装置においても、近年、画像形成装置の消費電力を低下させるために、トナーの低融点化が図られている。
【０００３】
トナーの低融点化に伴ってトナーの流動性が低下し、現像装置の中でトナーが凝集しやすくなっている。特に、高温高湿条件下においては、トナーが凝集しやすい。
【０００４】
トナーが凝集すると、現像剤が十分に攪拌されなくなる。このため、トナーの帯電不良や、現像剤中のトナー濃度の不均一が起こりやすくなり、形成される画像の質が低下する。したがって、トナーの流動性を予め評価し、流動性が高いトナーを用いて画像形成処理することが重要である。
【０００５】
従来は、トナーの流動性を評価する方法として、トナーを篩にかけ、篩に残ったトナーの量に基づいて流動性を評価することが知られていた（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００７−０７９５０４公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来技術は、篩を用いるので、単一又は複数のトナーからなるトナーの粒の径の評価には適するものの、軟らかく凝集したトナーや凝集しやすいトナーの流動性の評価には適していない。軟らかく凝集したトナーは、篩上で振動を与えられることで分解して篩を通り抜けやすくなるためである。また、凝集しやすいトナーは、凝集したトナーの塊が核となってさらに凝集して大きな塊となり、篩の網目を塞いで、凝集していないトナーまで篩を通り抜けさせないことがあるためである。
【０００７】
この発明の目的は、トナーの流動性を簡単かつ正確に評価できるトナーの流動性評価装置及びトナーの流動性評価方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明のトナーの流動性評価装置は、測定台、振動部、測定部、タイマ、制御部、及び出力部を備える。測定台は、トナーが載置される載置部及び少なくとも前記載置部から所定の測定位置まで連続して上り傾斜する傾斜部を有する。振動部は、測定台を振動させる。測定部は、振動部による振動によって傾斜部を上り、測定位置を通過したトナー量を測定する。タイマは、時間情報を出力する。制御部は、測定部での測定結果及びタイマから出力された時間情報に基づいてトナー量と経過時間との関係をトナーの流動性評価情報として取得する。出力部は、流動性評価情報を出力する。
【０００９】
この構成では、測定台が振動することで傾斜部を上り、測定位置を通過したトナー量が測定され、トナー量と経過時間との関係がトナーの流動性評価情報として出力される。トナーの流動性が高い場合は、単位時間当たりに傾斜部の測定位置を通過するトナー量が一定であると考えられる。一方、トナーの流動性が低い場合は、トナーが凝集しやすく、凝集したトナーの塊が測定位置を通過したか否かの差や、測定位置を通過したトナーの塊の大きさの違い等によって、単位時間当たりに傾斜部の測定位置を通過するトナー量が一定しないと考えられる。そこで、単位時間当たりに傾斜部の測定位置を通過するトナー量が一定であるか否かが、流動性評価情報に基づいて簡単に評価される。
【００１０】
上述の構成において、出力部が、流動性評価情報として、トナー量の積算値と経過時間との関係を出力する構成であってもよい。関係は、例えばグラフとして出力される。ユーザが上述の関係を観察することで、関係が直線的に出力されている場合はトナーの流動性が高いと評価でき、関係が直線的でない場合はトナーの流動性が低いと評価できる。
【００１１】
また、制御部が、経過時間に対する所定時間毎のトナー量の変化割合を取得し、複数の前記変化割合が互いに略一定の場合にトナーの流動性が高いと判定し、複数の変化割合の互いの変化率が所定値を超える場合にトナーの流動性が低いと判定し、判定結果を流動性評価情報として出力部へ出力する構成であってもよい。この構成では、制御部が、上述の関係が直線的か否かを判定することで、トナーの流動性が高いか低いかを評価し、評価結果が出力部に出力される。このように、簡単な構成でトナーの流動性が評価され、ユーザが容易に流動性を認識することができる。
【００１２】
さらに、測定部が、トナー量としてトナーの重量を測定する構成であってもよい。この構成では、トナー量としてトナーの個数の計数や体積の測定を行うより、簡単かつ正確にトナー量を測定することができる。
【００１３】
また、測定位置は傾斜部の頂上側端部であり、測定部が、傾斜部の頂上側端部の下方に配置され、傾斜部を上り切ることで頂上側端部から落下したトナーの積算重量を測定する構成であってもよい。測定部が傾斜部の頂上側端部の下方に配置されるので、傾斜部を上りきったトナーの全てを確実に測定することができる。また、トナーの積算重量を測定するので、単位時間毎の重量を測定する場合と比べて、簡単な構成でトナー量と経過時間との関係を取得することができる。
【００１４】
この発明のトナーの流動性評価方法は、以下の工程を順に実行するものである。第１の工程では、トナーが載置される載置部及び少なくとも載置部から所定の測定位置まで連続して上り傾斜する傾斜部を有する測定台を振動させる。第２の工程では、第１の工程における振動によって傾斜部を上り、測定位置を通過したトナー量を所定時間毎に測定する。第３の工程では、第２の工程で測定したトナー量と経過時間との関係をトナーの流動性評価情報として出力する。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、傾斜部を上り測定位置を通過したトナー量と経過時間との関係を流動性評価情報として出力することで、関係が比例関係であるか否かという簡単な方法で、トナーの流動性を評価することができる。
【００１６】
また、篩を用いた評価方法に比べて凝集したトナーが分解されにくいので、トナーの凝集しにくさ即ちトナーの流動性を、正確に評価することができる。さらに、篩を用いた評価方法に比べて少量のトナーで流動性を評価できるので、低コストでトナーの流動性を評価できる。
【００１７】
また、トナーの流動性を簡単かつ迅速に評価できるので、トナーの開発において試作品の流動性を評価し、評価結果を開発にフィードバックすることで、流動性が高いトナーの開発に要する時間を短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、この発明を実施するための最良の形態について、図面に基づいて説明する。図１は、この発明の実施形態に係るトナーの流動性評価装置１０の構成図である。
【００１９】
トナーの流動性評価装置１０は、測定台２０、振動装置３０、測定器４０、タイマ５０、制御部６０、及び表示部７０を備えている。測定器４０は、この発明の測定部に相当する。表示部７０は、この発明の出力部に相当する。
【００２０】
この実施形態では、試料として、トナー８０とキャリアとからなる２成分現像剤中のトナー８０を用いる。
【００２１】
測定台２０は、載置部２１、及び傾斜部２２を有する。試料としてのトナー８０は、載置部２１に載置される。載置部２１は、水平に配置される底部２１Ａと、垂直な側部２１Ｂと、を有する。側部２１Ｂは、底部２１Ａの周囲のうち、傾斜部２２側の一方向を除く全ての方向を囲んでいる。これによって、載置部２１に載置されたトナー８０が、載置部２１からこぼれ落ちることが防止される。
【００２２】
傾斜部２２は平面状の上面を有し、少なくとも上面が載置部２１に連続し、載置部２１から上り傾斜している。この実施形態では、傾斜部２２は板状を呈している。
【００２３】
振動装置３０は、測定台２０を支持しており、測定台２０を図１における左右方向に振動させる。振動装置３０が測定台２０を振動させることで、載置台２１上のトナー８０は、傾斜部２２を上っていく。この実施形態では、振動装置３０として、小型電磁フィーダＣＦ系（神鋼電機株式会社製）を用いている。
【００２４】
測定台２０の傾斜の頂上側端部２２Ａの下方に、測定器４０が配置されている。頂上側端部２２Ａは、この発明の測定位置に相当する。測定器４０は、受け皿４１、及び本体部４２を有する。受け皿４１は、頂上側端部２２Ａから落下したトナー８０を受ける。本体部４２は、受け皿４１上にあるトナー８０の重量を測定し、測定結果を必要に応じて制御部６０に出力する。
【００２５】
タイマ５０は、制御部６０に時間情報を出力する。制御部６０は、所定時間毎に、測定器４０に対して測定結果を要求する。制御部６０は、要求に応じて測定器４０から出力された測定結果と、振動装置３０の駆動を開始してからの経過時間と、を関連付けて記憶する。制御部６０は、上述の測定結果と経過時間との関係情報を、グラフにして表示するように所定の処理を施して、表示部７０へ出力する。この実施形態では、上述の関係情報はこの発明の流動性評価情報に相当する。
【００２６】
表示部７０は、制御部６０から入力した関係情報を、グラフとして表示する。
【００２７】
図２は、トナーの流動性を評価する手順を示すフローチャートである。
【００２８】
上述のトナーの流動性評価装置１０を用いてトナー８０の流動性を評価する際、まず、載置部２１に試料としてのトナー８０を載置する。
【００２９】
次に、振動装置３０によって測定台２０を振動させるとともに（Ｓ１）、測定器４０によるトナー８０の重量の測定、タイマ５０による経過時間の測定、及び、表示部７０へのグラフの表示を開始する。
【００３０】
次に、振動装置３０の駆動を開始してから所定時間（例えば、１秒）経過する毎に、受け皿４１上のトナーの重量が測定され（Ｓ３）、トナーの積算重量と経過時間との関係がグラフにされて表示部７０に表示される（Ｓ４）。
【００３１】
図３は、傾斜部２２を上ったトナーの積算重量と経過時間との関係を示す図である。図３には、典型例として、３つの実験Ａ〜Ｃのグラフを示している。
【００３２】
ここで、トナー８０の流動性が高い場合は、単位時間当たりに傾斜部２２の頂上側端部２２Ａを通過するトナー量が一定であると考えられる。一方、トナー８０の流動性が低い場合は、トナー８０が凝集しやすく、凝集したトナー８０の塊が頂上側端部２２を通過したか否かの差や、所定高さを通過したトナー８０の塊の大きさの違い等によって、単位時間当たりに頂上側端部２２を通過するトナー量が一定しないと考えられる。そこで、グラフが直線的である場合、即ち、積算重量と経過時間とが比例関係にある場合は、トナー８０の流動性が高いと評価でき、グラフが直線的でない場合、即ち、積算重量と経過時間とが比例関係にない場合は、トナー８０の流動性が低いと評価できる。
【００３３】
図３において、実線で示された実験Ａのグラフは、５秒経過時から直線的に表示されている。したがって、実験Ａで使用されたトナー８０は、流動性が高いと考えられる。
【００３４】
１点破線で示された実験Ｂのグラフは、６秒経過時から直線に近い経過をたどっているが、実験Ａの場合より傾きが小さく、単位時間当たりに傾斜部２２を上ったトナー量が少ないことを示している。このことより、トナー８０が凝集するまでには至っていないが、トナー８０の流動性が低下していると考えられる。
【００３５】
破線で示された実験Ｃのグラフは、直線的ではなく折れ曲がりがあり、実験Ｂの場合より更に傾きが小さく、単位時間当たりに傾斜部２２を上ったトナー量が少ないことを示している。このことより、トナー８０が凝集しており、トナー８０の流動性がかなり低下していると考えられる。
【００３６】
トナー８０は、画像形成処理時に、電子写真方式の画像形成装置に備えられる現像装置のトナー容器に収容される。図４は、上述の３つの実験Ａ〜Ｃのそれぞれで使用されたトナー８０について、トナー容器内でのトナー８０の実際の状況を観察した結果と、トナー８０を実際に画像形成装置で使用した場合の画像の評価と、を示している。トナー容器内での状況として、トナー８０の凝集があるか否かを観察し、画像の評価として、全面ハーフトーン印刷における画像のガサツキや斑点の有無を観察した。
【００３７】
図４に示すように、実験Ａのトナー８０について、トナー容器内でトナー８０の凝集がなく、画像にガサツキや斑点がなく、良好な結果が得られた。実験Ｂのトナー８０について、トナー容器内でトナー８０の凝集がなかったが、画像に斑点が少し発生した。実験Ｃのトナー８０について、トナー容器内でトナー８０の凝集があり、画像に斑点が発生した。
【００３８】
したがって、図３に示すグラフを観察した結果と、図４に示すトナー容器内の状況及び画像評価の観察結果と、が一致しており、グラフを観察することで、簡単かつ正確に、トナー８０の流動性を評価できることが分かる。
【００３９】
このように、傾斜部２２を上ったトナー量と経過時間との関係をグラフとして表示することで、グラフが直線的か否かを観察するという簡単な方法で、トナー８０の流動性を評価することができる。
【００４０】
また、篩を用いて評価する方法と比較して凝集したトナー８０が分解されにくいので、トナー８０の流動性を、正確に評価することができる。さらに、篩を用いた評価方法に比べて少量のトナー８０で流動性を評価できるので、低コストでトナー８０の流動性を評価できる。
【００４１】
これによって、トナー８０の開発において、トナー８０の試作品の流動性を流動性評価装置１０で評価し、評価結果を開発にフィードバックすることで、凝集がなく質が高い画像を形成できるトナーの開発に要する時間を短縮できる。
【００４２】
流動性評価装置１０で評価するトナー８０の体積平均粒径は、４μｍ以上７μｍ以下であることが望ましい。近年、画像形成装置によって形成される画像の高精細化のために、トナー８０の小粒径化が図られている。一般的に、トナー８０は、小粒径化すると凝集しやすくなる。特に、体積平均粒径が７μｍ以下のトナーは、凝集しやすく流動性が低くなりやすい。また、体積平均粒径が４μｍ未満のトナーは、現在の技術では製造困難であり、製造したとしてもコストが高騰する。この発明のトナーの流動性評価装置１０によれば、簡単、迅速かつ正確にトナー８０の流動性を評価できるので、体積平均粒径が４μｍ以上７μｍ以下のトナー８０の流動性を評価した場合に、流動性が高いトナー８０の迅速な開発に大きく貢献することができる。したがって、流動性評価装置１０で評価するトナー８０の体積平均粒径は、４μｍ以上７μｍ以下であることが望ましい。
【００４３】
また、トナー８０の円形度は０．９３以上０．９８以下であることが望ましい。トナー８０の円形度が０．９８を超えると、丸過ぎるために傾斜部２２を転がり落ちやすくなるので望ましくない。一方、トナー８０の円形度が０．９３未満になると、トナー８０の転写性が低下して画像の品質が低下する。したがって、トナー８０の円形度は０．９３以上０．９８以下であることが望ましい。
【００４４】
この実施形態では、トナーとして、体積平均粒径が３μｍ〜１０μｍの着色樹脂粒子に、研磨剤及び流動性向上剤等を外添したものを用いた。体積平均粒径は、ベックマン・コールター社製のコールターカウンタで、１００μｍのアパーチャで測定した。
【００４５】
着色樹脂粒子は、粉砕法や重合法等の公知の方法で製造することができる。一例として、粉砕法では、バインダー樹脂、着色剤、帯電制御剤、離型剤等を、ヘンシェルミキサやスーパーミキサ等の気流混合機によって混合する。そして、これによって得られた原料混合物を２軸混練機等の混練機によって７０℃〜１８０℃程度の温度で溶融混練する。さらに、これによって得られた混練物を冷却固化し、固化物をジェットミル等のエア式粉砕機によって粉砕し、必要に応じて分級などの粒度調整を行う。これによって、体積平均粒径が４μｍ以上７μｍ以下のトナーの粒子を得た。
【００４６】
図５に示すように、測定部として、測定器４０に代えて、発光素子と受光素子とを備えた光センサ９０を用いることもできる。光センサ９０は、傾斜部２２の所定高さを通過するトナー量を検出し、検出結果を制御部６０へ出力する。
【００４７】
測定位置は、傾斜部２２の頂上側端部２２Ａであることに限定されず、傾斜部２２の傾斜の途中に設定してもよい。
【００４８】
また、制御部６０は、次のようにして流動性評価情報を取得してもよい。制御部６０は、経過時間に対する所定時間（例えば、１秒）毎のトナー量の変化割合を取得する。制御部６０は、複数の変化割合が互いに略一定の場合にトナーの流動性が高いと判定する。制御部６０は、複数の変化割合の変化率が所定値を超える場合にトナーの流動性が低いと判定する。制御部６０は、判定結果を流動性評価情報として表示部７０へ出力する。この場合、表示部７０は、流動性評価情報として、トナーの流動性が高いか低いかを示す表示を行う。
【００４９】
流動性評価装置１０は、この発明の出力部として表示部７０に代えて画像形成装置を備え、流動性評価情報を用紙等の記録媒体に出力するように構成してもよい。
【００５０】
試料として、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤中のトナーを用いる場合に限定されず、１成分現像剤としてのトナーを用いた場合であっても、トナーの流動性を簡単かつ正確に評価することができる。
【００５１】
最後に、上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】この発明の実施形態に係るトナーの流動性評価装置の構成図である。
【図２】トナーの流動性を評価する手順を示すフローチャートである。
【図３】トナーの積算重量と経過時間との関係を示す図である。
【図４】３つの実験Ａ〜Ｃのそれぞれで使用されたトナーについて、トナー容器内でのトナーの実際の状況を観察した結果と、トナーを実際に画像形成装置で使用した場合の画像の評価と、を示す図である。
【図５】他の実施形態に係るトナーの流動性評価装置の構成図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０  トナーの流動性評価装置
２０  測定台
２１  載置部
２２  傾斜部
３０  振動装置（振動部）
４０  測定器（測定部）
５０  タイマ
６０  制御部
７０  表示部
８０  トナー
９０  光センサ
【図１】
2009079901.tif 000003
【図２】
2009079901.tif 000004
【図３】
2009079901.tif 000005
【図４】
2009079901.tif 000006
【図５】
2009079901.tif 000007