JP3567463B2

JP3567463B2 - トナー帯電量測定装置

Info

Publication number: JP3567463B2
Application number: JP53421797A
Authority: JP
Inventors: 敦士小野瀬; 徹宮坂; 島田　　昭
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1996-03-22
Filing date: 1996-03-22
Publication date: 2004-09-22
Anticipated expiration: 2016-03-22
Also published as: WO1997036174A1

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真や静電記録などに用いる乾式現像剤の特性測定装置に係り、特に電荷量、付着量及び帯電量を測定する測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真の現像プロセスに用いる現像剤は、トナー単体で用いる１成分現像剤と、トナーに他のキャリアを用いる２成分現像剤がある。電子写真を用いたプリンタや複写機の大半は２成分現像剤を用いた現像を行っている。
【０００３】
２成分現像剤による現像は、トナーとキャリアの混合比やその置かれる環境によってトナーの帯電量が変わりやすいため、現像剤の現像される量が不安定となり画像濃度が変化しやすかった。そのため現像剤の特性を知るため、帯電量を時々刻々と測定する必要がある。
【０００４】
２成分現像剤の帯電量測定には、特許文献１に開示されるブローオフ法が多用されている。ブローオフ法は、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、一方にキャリアを通さずかつトナーを通すメッシュで閉じ、内部に現像剤を入れる。他方から空気または窒素ガスなどの不活性ガスを流入させ、容器内から現像剤中のトナーを除去し、そのときに発生する電荷量の差と重量の差から帯電量を測定する方法である。また別の実施例として空気を吸引してトナーを除去する方法についても記述されている。
【０００５】
メッシュを使ったトナーの分離を利用している他の帯電量測定方法として、特許文献２に開示される方法もある。
【０００６】
一方、１成分現像剤の帯電量測定装置には、特許文献３に開示される方法がある。トナーの担持体から吸引用ノズルを用いてトナーを吸引して、トナーを吸引する前後のトナー担持体の電荷の変化からトナーの電荷量を、吸引ノズル内部のフイルタの重量の変化からトナー重量を測定して、トナーの帯電量を求めている。
【０００７】
【特許文献１】特開昭52−84779号公報
【０００８】
【特許文献２】特開平７−261553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】
【０００９】
従来２成分現像剤の帯電量測定装置では、トナーをキャリアから離すために流速の速いガスを用いている。この流速の速いガスを得るために、高圧ガス装置や真空ポンプなどの大きな圧力装置が必要となっている。例えば帯電量測定装置の中でブローオフ法を用いた装置は高圧ガス装置を用い、また、吸引式ブローオフ法では真空ポンプを用いるため、装置規模が大きくなっていた。また被測定現像剤に対して急激なガス圧をかけてトナーを分離するため、現像剤が容器内で攪拌し帯電され、誤った帯電量を測定される場合があった。
【００１０】
また、特許文献２では測定時に人が近づくと人体の電荷によって電荷量測定に影響を与え、誤った電荷量を測定する場合があった。
【００１１】
従来の１成分現像剤の帯電量測定装置は、現像剤担持体が現像ロールなどの回転体の場合が多いので現像剤担持体と電荷量測定手段との接触不良が起こって、誤った電荷量を測定する場合があった。また感光体などの現像剤担持体ではその表面が導体ではないため電荷を誘導することができないので、感光体などの表面にある現像剤の帯電量を測定することができなかった。
【００１２】
本発明の目的は、小型の測定装置であるにも関わらず、精度の良い帯電量の測定の行える帯電量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】
【００１３】
本発明は現像剤の帯電量を正確に効率よく測定する帯電量測定装置として、現像剤中のトナーを吸引する吸引手段と、トナーを吸引することによって生じる電荷の量を測定する電荷量測定手段と、トナーが除去されて軽くなる現像剤の重量差を測定する重量測定手段とを有し、トナーを捕獲する捕獲手段、または現像剤を保持する現像剤保持手段を用いる構成としたものである。なお、重量を常に一定にして、吸引時間等を同じにして測定すれば、測定した結果の電荷量がトナーの電荷量として求めることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の測定装置は、容易にフィルタやメッシュを交換できる上、電荷量及び重量を測定する部位が一ヶ所であるため容易に正確に測定することができる。そしてトナーを捕集する吸引ノズルによってトナーの重量と電荷量を測定することができ、トナーを分離する現像剤保持手段でも測定ができるため、同時に複数の部位で測定を行うことができ、正確に測定することができる。
【００１５】
また、大きな圧力装置を必要としないので装置が小型になり、携帯することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
先ず、帯電量の変わりやすい２成分現像剤の帯電量測定について記述する。
【００１７】
２成分現像剤は主としてトナーとキャリアから構成され、一般にトナーは、６〜12μｍ前後、キャリアは50〜120μｍ前後の大きさの粒子のものを用いている。
【００１８】
ところで、２成分現像剤を測定するためには、２成分現像剤を保持する現像剤保持手段が必要である。
【００１９】
従来のブローオフ装置は第２図に示すように圧縮ガス５を導体容器４に入れ、メッシュ３の上にあるトナー１とキャリア２を分離してトナー１を除去することによって導体容器４に発生する電荷をコンデンサ６に一旦蓄積して電圧計７で測定している。
【００２０】
これに対して、本発明の現像剤保持手段は第１図に示すように、現像剤容器８とメッシュ３とメッシュ固定手段11から構成され、メッシュ３を用いてトナーとキャリアを分離することによってトナーの帯電量を測定するものである。
【００２１】
本発明の現像剤保持手段を用いたトナーの帯電量の測定方法を説明する。一般に帯電量（電荷質量比、Q/M）は電荷量Ｑと重量Ｍから求めることができる。測定する現像剤の重量又は体積が既知であれば、測定した電荷量のみを測定して帯電量を求めることができる。すなわち、測定した電荷量を既知の一定重量（例えば100mgで割るようにすると）で割った値として、トナー帯電量をそのまま表示できる。以下は、測定するトナー重量が変化するものとして説明する。
【００２２】
トナーの電荷量の求め方を第４図を用いて説明する。トナー１はキャリア２と混合した状態では電気的平衡状態にあり、トナーの帯電量を知ることができない。そこで現像剤容器８に入った現像剤を現像剤をメッシュ３を通して吸引手段の吸気口15を近づけ、吸気16することによりトナー１を吸引し、トナー１とキャリア２を分離する構成としている。このとき、トナー１と同量で逆極性の電荷のキャリア２が発生する。今、現像剤容器８とメッシュ３を電気導電性にしておくことにより、キャリア２に発生した電荷量を現像剤容器８やメッシュ３に誘起させてることができ、その電荷量を電荷量測定手段36によって測定することによって、電荷量を知ることができる。以上のようにして電荷量と重量を測定すれば帯電量を求めることが出来る。
【００２３】
トナーの重量の求め方は以下の通りである。先ずトナーとキャリアなどが混合した現像剤を収容した現像剤容器８ごと、精密天秤などの重量測定手段40に載せて重量を測定する（第１図参照）。次にトナーを吸引した後、トナーを失いキャリアの残った現像剤容器８の重量を測定する。これらの重量差によって、吸引されて現像剤容器８から失われたトナーの重量を知ることが出来る。また、現像剤の無い現像剤容器８の重量を量っておくと、現像剤容器８に載せた現像剤の重量がわかるので、前記トナーの重量と比較してトナー濃度を知ることができる。すなわち、現像剤容器８に載せた現像剤中のトナーをほとんど吸引すると正確な測定値がえられる。
【００２４】
以上のように電荷量と重量を求めることによって帯電量が得られる。
【００２５】
以下、第４図に示す現像剤保持手段の１実施例について詳細に説明する。
【００２６】
第４図において、現像剤容器８は、１面を開口部にしている。その開口部より現像剤容器８内にトナーとキャリアなどの混合した現像剤を入れる。次に現像剤の入った現像剤容器８の開口部をメッシュ３で閉じる。これにより、現像剤中のトナー１は、メッシュ３を通過しなければ取り出せないことになる。今、メッシュ３はトナー１を通し、キャリア２を通さない大きさの孔径を持つものを用いることによって、トナー１とキャリア２を分離することができる。トナー１とキャリア２の分離を積極的に行うため、吸引手段33を用いる。具体的には掃除機や真空ポンプのような吸引手段を用いたり、前述のようにフィルタを有する吸引手段33を用いて、その吸引手段33の吸引口16をメッシュ３に近づけることによって、トナー１を吸引する。その流量は、吸引口の口径にもよるが、毎秒5cc以上が望ましく、100cc程度の流量が得られる吸引手段を用いると良い。
【００２７】
メッシュ３は、孔径が前記キャリア２よりも小さくかつ前記トナー１より大きいものである必要がある。基本的にはキャリア２が通り抜けないだけの細かさが必要である。従ってメッシュ３の選択にあたってはキャリア２の粒度分布を参考にして、９割以上のキャリア２が通り抜けないものを選ばなければならない。望ましくは96％以上残るものを選びたい。例えばキャリア２の粒径が100μｍ程度であれば孔径が80μｍ以下であるものを選ぶ。また当然のことながらトナー１はほぼ全部メッシュ３を通り抜けなければならない。具体的には、孔径が20μｍ〜70μｍのものを多用する。例えば、＃500メッシュや＃635メッシュが良い。
【００２８】
上記の構成では現像剤容器８の上にメッシュ３を乗せただけであり、それでも電荷量と重量を測定できるが、これでは現像剤容器８開口部の縁から現像剤がこぼれる場合がある。そこで、第３図に示すように現像剤容器８内の現像剤がメッシュ３を通さずには漏れない様に、メッシュ３が現像剤容器８に対して固定するメッシュ固定手段11を設けるとよい。具体的には、現像剤容器８の外径とほぼ同径の内径を持つ蓋を用意し、蓋の中央には現像剤容器８の内径とほぼ同径の貫通穴を設けるとよい。これによってメッシュを現像剤容器８と蓋の間に挟み込むことができる。
【００２９】
メッシュ固定手段11である蓋及び現像剤容器８が円形である場合、ネジを切って蓋と現像剤容器８とメッシュ３を固定できる。また現像剤容器８が円形であると、現像剤容器８の製造が容易になる。この場合、蓋と現像剤容器８とをしっかりと閉めすぎると再び開くのが難しくなるので、蓋や現像剤容器８の外周などに面取りや粗面処理を行うと良い。蓋及び現像剤容器８を楕円形や長方形、角を落とした長方形などにすると、トナーを吸引するときに直線状に吸引ノズルを移動することができ、万遍なくトナーを吸引しやすい。この場合、蓋は板バネやコイルバネのような弾性部材を用いて現像剤容器に押さえるようにするとよい。現像剤容器が長方形や円形などの定形であれば吸引手段の吸入口を走査する手段を設け、ほぼ同一条件でトナーを吸引することができる。
【００３０】
メッシュ３をきれいに張るには、メッシュ３と現像剤容器８、メッシュ固定手段11である蓋と押さえ込み部Ｇの幅を確保しなければならない。従って、現像剤容器８の内壁10とメッシュ固定手段11の外壁Ｊまでの距離は2mm以上であることが好ましい。望ましくは、内径と外径との差を4mm以上程度とすると良い。さらにメッシュのずれを防ぐため、お互いの接触部分にＯリングを入れる場合がある。この場合は、現像剤とＯリングとが接触すると現像剤の帯電量に影響するので、接触領域を狭くするように厚さが薄くリング径が小さめの適当な大きさのものにする必要がある。
【００３１】
本発明では、現像剤容器の開口部を一つにし、吸引ノズルを細くすることによって高速な空気流を発生させて効率の良いトナーとキャリアの分離を実現したうえ、メッシュ近傍の現像剤についてのみ測定するようにしている。これにより、大きな圧力機器が必要無いため、装置の小型化ができ、携帯して使うことができる。
【００３２】
通常、現像剤容器を振動または移動すると現像剤が新たに摩擦帯電し帯電量が変化するので、吸気口を移動することによって多くのトナーを吸引する。
【００３３】
現像剤容器８の開口部の大きさは直径10mm以上であると良く、直径25mm程度であることが好ましい。約10mgのトナーで帯電量を測定するためには、トナー濃度を５％とした場合200mgの現像剤が必要になる。見かけの嵩密度などを考慮すると0.5cc程度の容積が必要となる。従って現像剤容器８の開口部の大きさは10mm以上がよい。実用上、浅底でまんべんなくトナーを吸い込むには約４倍面積の直径25mm程度が良かった。
【００３４】
現像剤容器８は、浅底であると良い。浅底にすることにより、メッシュ３の近傍の現像剤中のトナーの他に、現像剤容器の底面９の現像剤からもトナーを吸引することが出来る。また、メッシュを通して空気とトナーを吸引するとき、浅底のために空気の流入元が吸引ノズルの接触部分の周囲からのみになってしまうため、空気の吸引口が狭くなり、より以上に空気流の速さを速めることができる。具体的にはメッシュ３から底面９までの深さを5mm以下にするとよい。それ以上の深さではトナーを吸引することが難しく、無理に吸引しようとするとメッシュを傷つけることになる。理想的には深さを2mm以下にすると万遍なく現像剤を吸引することが出来る。
【００３５】
前記現像剤容器開口部の底面９は、すり鉢状に中央部が深くなっていると良い。これにより、吸引ノズルでトナーを吸引するときの空気の流入路を確保することができる。また現像剤容器に入れた現像剤を中央部に集めることが出来るため、メッシュと現像剤容器との接触点に現像剤を混入させにくくすることが出来る。
【００３６】
前記メッシュ３と現像剤容器８との接触点の内壁10において段差を設けることにより、現像材容器からの現像剤の横方向の漏れを防ぐことが出来る。
【００３７】
以上で説明した現像剤容器、メッシュ、蓋は、少なくとも１つ以上、好ましくは全部電気導電性であると良い。現像剤から生じる電荷による電気力線を確実にとらえるためには、できるだけ大きな表面積で現像剤を取り囲む必要がある。
【００３８】
現像剤容器８の重量は、メッシュを含めた重さが100g未満であると良い。最小分解能が0.1mgである精密電子天秤は最大秤量が100g以下であるものが多い。従って、前記重量を100g未満、理想的には80g以下にすることが好ましい。そのためには、現像剤容器の材質をアルミ合金とするとか、肉厚の薄いステンレスなどを用いると良い。
【００３９】
現像剤容器が測定時に動き回らないように、現像剤容器を収容する測定用保持台12を設けると良い。現像剤容器と接触する部分は１段低くすると横方向のずれをなくすことができる。その段の高さは約1mmで十分であるが、現像剤容器の形状によってはそれ以上にした方がずれを少なくすることが出来る。
【００４０】
前記保持台には、電荷量測定手段と現像剤容器との電気的接触をとるための接触電極13を設ける。それにより現像剤容器８を保持台12に載せることで電荷量を測定することができる。最も単純な構造は、保持台12と現像剤容器８の接触面を電気導電性にして電荷量測定手段に接続すると良い。他の方法として、電線のネジ止めやクリップ止めもある。しかしながら容易に電気的接触をとるには前記の方法の方がよい。
【００４１】
現像剤容器８と接触電極13との電気的接触を確保するために接触面を大きく取ると良い。そのため、現像剤容器８の下面が通常、前記外壁Ｊのネジ切り部までであるのに対して、下面を張り出させて第３図のように接触面を大きくすると良い。また、第１図に示すように、保持台の内部に空間44を設け、現像剤保持手段と保持台との接触面の一部に穴を開けた上、排気口45より吸引手段を用いて排気し内部の空間に引圧を生じさせることにより、現像剤容器を保持手段内部より吸引して接触させ、固定する方法もある。
【００４２】
前記現像剤容器、メッシュ、メッシュ固定手段などの電気導電性部分に人などが触れると電荷を逃がしてしまうので保護カバー14を設ける。最も容易な電気的絶縁方法は、アクリル板などの絶縁性の板を用いて絶縁する方法である。その他の方法としては、前記導体と接触する絶縁部材を最小にとどめ、導体と間隔をもって導体で覆うことによって電磁シールドを行うことができる。
【００４３】
保護カバー14にはトナー吸引手段の吸気口がメッシュ３に到達できるように開口部をつける。その開口部の大きさはメッシュの開口部の大きさとほぼ同一サイズにすることによって、現像剤容器内のトナーを十分に吸引することができるうえ、電荷を逃がしてしまう危険性を最小にできる。
【００４４】
次に、１成分トナーを攪拌したときなどの帯電量や感光体上または転写体に付着したトナーの帯電量を知るのに有効な帯電量測定について説明する。この測定には第５図に示すような捕獲手段を用いる。
【００４５】
第５図に示す実施例の構成は、内部にトナーを捕らえるフィルタ18を有し、導体容器である吸気口部21と排気口部24とで挟み込み、フィルタ固定部材19で補助してフィルタを固定している。導体で形成される吸気口部は筒形状の内筒部22を有し、その外側に電気絶縁性の外筒部23を有している。排気口部24は接触電極25に接続され、接続端子27、電線28を通して電荷量測定手段につながっている。このとき電気的接続を確保するために弾性電極部材26を用いている。電磁シールドをするため、絶縁部材29と絶縁容器30との蓋31を設けている。これらは吸引手段の排気口側に接続されるホース32に接続されている。
【００４６】
次に、捕獲手段を用いた帯電量の測定方法について第５図に示す吸引ノズルを用いて説明する。
【００４７】
先ずトナーの重量は以下の方法で求める。第５図に示す現像剤中のトナーを捕集できるフィルタ18を内包した吸引ノズル17を用い、吸引手段でトナーを吸引すると、フィルタ18表面にトナーを蓄積することができる。そこで吸引ノズル17を吸入口15から外し、トナーの重量は精密天秤などの重量測定手段40を用いて、吸引前後の吸引ノズル17の重量差Ｍから求める。今、トナー以外のキャリアなどをフィルタに捕集してしまうとトナーの重量を知ることができないので留意が必要である。
【００４８】
次にトナーの電荷量は第６図を用いて説明する。吸気方向Ｌに吸引することによって、捕獲手段である吸引ノズルには空気16と共にトナー１を吸引できる。吸引されたトナー１は、フィルタ18表面に蓄積される。そのトナー１の有する電荷はその周囲の導体容器20の方向に電束Ｈをのばしており、ほとんどの電束Ｈは導体容器20に集めることができる。従って、トナー電荷とほぼ等価な電荷が導体容器20に誘導され、エレクトロメータなどの電荷量測定手段36によって電荷量を測定できる。トナーの電荷量はトナーを吸引する前後の導体容器の電荷量を測定し、その差分Ｑから求める。
【００４９】
以上の方法により帯電量（電荷質量比、Q/M）は電荷量差Ｑと重量差Ｍで求められる。
【００５０】
ところで、本実施例ではトナー重量をフィルタに付着した実際の重量を測定して求めているが、所定の面積に付着しているトナーを吸引することによって、トナーの電荷量を測定することが可能である。すなわち、所定の面積に付着しているトナー量が一定であるとの前提で、吸引ノズルを所定の範囲（例えば10cm程度移動して）測定した電荷量からトナーの帯電量を測定できる。
【００５１】
以下、捕獲手段の実施例の詳細について第５図を用いて説明する。
【００５２】
フィルタ18はトナーを運ぶ空気を通過させると共に、ほとんどのトナーを捕集する必要がある。そのため孔径を小さくする必要があり、孔径３μｍ以下であることが望ましい。またトナーの捕集能力はトナーの吸引総量に対して95％以上にしなければならない。捕集能力がそれ以下であるとトナーの重量の測定誤差が大きくなるだけでなく、フィルタを通過したトナーが吸引装置のモーターなどに付着し故障の原因となる。望ましくは捕集能力を98％以上になるフィルタを選択したい。
【００５３】
フィルタ18の枚数は基本的には１枚であるが、複数枚用いることで捕集能力を向上させることができる。例えば捕集能力80％のフィルタを２枚用いた場合、捕集能力96％を期待できる。
【００５４】
フィルタ間の間隔は無くてもかまわないが、1mm程度の間隔を空けることによって空気流の流量を大きく減ずることが無い。空気流の流量を確保しながら、フィルタの捕集能力を上げるには、若干の間隔をおきながら複数枚のフィルタを並べてトナーを捕集すると良い。
【００５５】
フィルタは目詰まりする事によってトナーを捕集するので交換する消耗品となる。そのため、電荷を誘導し電荷量を測定しやすい金属メッシュよりも、安価な定性濾紙や定量濾紙を用いると扱い易い。
【００５６】
フィルタは、いろいろな形が使えるが、長方形よりも円形であると扱い易い。また、大きさは50mm程度が理想的であるが、20mmから200mm程度にすると良い。具体的には（商品名Whatman CAT No 1001025,GRADE 1,SIZE 2.5cm,QTY 400 CIRCLE）などの濾紙を用いると良い。フィルタの断面積は大きいほど良い。フィルタの断面積を大きくすると単位面積当りの流量を少なくできるため、吸引ノズルからの流量を増やせると共に、フィルタにおいて微小トナーが捕集されやすく、トナーの捕集に適している。
【００５７】
フィルタに濾紙を用いた場合、空気圧の関係から濾紙が破れる恐れがある。そのため、濾紙と一緒に金網を配すると良い。これによると、濾紙が破けることは無いし、フィルタに捕集されたトナーの電荷量を測定する一助にもなる。
【００５８】
捕獲手段である吸引ノズルは基本的に導体で作り、吸気口部21とフィルタ部18と排気口部24で構成し、第５図のような形状にすると良い。トナーを吸引する吸気口部21は、口径を2mm以上20mm以下にすると良い。口径を小さくするとポンプに負荷がかかるし、大きくするとトナーを分離できるだけの空気の流れを作ることができない。最適な吸引の圧力を考慮すると、ノズル口径を5mm程度にすることが望ましい。また、所望の場所を吸引するには吸気口部が長い方が良い。なぜなら吸気口先端がどこを吸引しているか目視することができるので扱いやすいためである。具体的にはノズルの先端から導体部までの長さが25mm以上あると使いやすい。また、ノズル先端部を斜めに作ることで細いノズル口径で多くのトナーを捕集することができる。
【００５９】
フィルタ18を吸気口部21と排気口部24とで挟み込む構造が良い。フィルタを挟み込むため、吸気口部21と排気口部24の合わせ部分は、ネジ切りを行い締め付けたり、バネを用いて押さえ付けたりしてフィルタ18を固定する。フィルタの固定には、ゴムや金属などのパッキンまたはＯリングなどのフィルタ固定部材19を用いると吸気口と排気口からの空気の漏れが無く、トナーの流出が無い。
【００６０】
吸気口部と排気口部の外壁に面取りや粗面加工を行うと良い。強い力でフィルタを締め付けてしまうと、フィルタを交換しにくくなるので凹凸を作り、はずしやすくする。
【００６１】
吸気口部21の内部の形状は円錐形にすると良い。前述のようにフィルタ18は大きな断面積にすると良いが、吸引ノズルの吸気口は小さくする必要がある。吸引ノズルの小さな口径のからのフィルタの大きな口径にするのに急激に口径を変化させると、フィルタの前段で空気の乱流が発生し易く、フィルタに対する圧力の変化が著しくなり、フィルタを破損する恐れがある。また一箇所にトナーが捕集されやすいので、トナーの捕集量が少なくなってしまう。そこで、徐々に広がる形状の円錐形状が良い。これにより大きな圧力変化が無くなり、フィルタ全面にトナーが分散して多くのトナーを捕集することができる。
【００６２】
吸引口部の先端部Ｋは、絶縁部材23により、電気的絶縁にすることが望ましい。吸引ノズルが半導体や導体などであると、トナーを保持しているトナー担持体などに接触したときに前記現像剤容器に溜まった電荷が逃げて行くためである。電荷の漏れを防ぐために先端部の材質は、ガラスなどが金属との摩擦で帯電しにくく好ましい。その他、帯電しにくいゴム、例えばウレタンゴムやシリコンゴムなどを用いても良い。ゴムなどの弾性体を用いるとメッシュに対してソフトに接触するため、メッシュに傷をつけないし、メッシュに対して垂直な方向に接触しやすい。
【００６３】
ノズル先端Ｋから吸気口部21の吸気口側22までの絶縁部分が2mm以上あることが好ましい。これはゴムなどの弾性部材を用いた場合、たとえ変形した場合でも絶縁を確保できるためである。またノズル先端から導体容器までの絶縁部分が長すぎるのは電荷量を測定できない部分が発生し良くない。絶縁部分に付着したトナーは近傍の導体に誘導電荷を発生させるが、絶縁部分が広いと電荷が誘導できない。そこで感光体や現像ロールなどの現像剤担持体から導体容器までの距離を、ノズルの口径に比べて小さくなるくらいにすると良い。
【００６４】
排気口部の口径は吸引手段に接続するため、吸引手段の吸気口の口径よりも小さい方が接続しやすく、吸気口の口径よりも大きくした方が空気流量を多くすることができるので良い。
【００６５】
吸引ノズルは電荷量を測定するためほとんど導体で構成されているが、これを電荷量測定手段に接続するためには、吸引手段の吸引口部には吸引ノズルとの接触電極25を設け、その電極を電荷量測定手段に接続しておくことによって、吸引ノズルの着脱を確保することができる。接触電極25の形状は、吸引ノズルの排気口部形状に合わせた形状にして摺り合わせで電気的接触を採る方法のほかに、板バネやコイルバネを用いた弾性部材26による電気的接触の方法がある。第５図においては、接触電極と弾性部材を併用して電気的接触を確保している。
【００６６】
前記接触電極25から電荷量測定手段までの電線28は、接触電極に対して接続端子27でしっかり接続し、電線にはできる限り同軸ケーブルなどの電気的にシールドされたケーブルを用いると良い。
【００６７】
吸引手段の吸引口部15からホース部32と前記電気的にシールドされた電線28は一体にまとめた方が操作性が良く、吸引手段や電荷量測定手段と着脱できるようにコネクタを設けると携帯性が向上できる。
【００６８】
吸引ノズルを前述のように電気導電性にした場合、吸引ノズルを手でそのまま持つと漏電してしまう。そこで吸引ノズルの周囲に絶縁の部材29を用い、漏電を防がなければならない。容易な漏電の防止方法としては吸引ノズル部をすっぽりと収納する絶縁容器30を用いる。しかしながら絶縁容器30が帯電していた場合、電荷量がわかりにくくなる。そこで空気絶縁を用いて絶縁して改善した方法もある。最も良い方法は内部の吸引ノズルと接触する絶縁物を少なくし、空気による電気的絶縁を行い、手で持つ絶縁容器30を金属などの電気導電性にして接地する方法であり、電磁シールドを行うことができる上、漏電を防ぐことができる。電磁シールドされた絶縁容器30には吸引ノズルを着脱できるように蓋31を取り付けなければならない。吸引ノズルとは電気的絶縁がされ、絶縁物で作られていても良いが蓋の外壁は導体にして電磁シールドを行ったほうが良い。
【００６９】
電荷量測定手段36は前述のようにエレクトロメーターを用いても良いが、トナーが吸引されて生じた電荷量を測定するには、以下のような手段を用いる。先ずコンデサなどの容量性負荷６と電圧計あるいは電位計38を並列に接続し、電位差を測定することにより、内部負荷との演算により電荷量を測定することができる。また、短絡スイッチ69を設けることにより過度の電荷を容量性負荷６に貯めることが無く、電位差の演算も容易にできる。トナーの吸引前に短絡し、吸引後に測定することにより、表示値そのままが電荷量とすることができる。具体的には、容量製負荷には電荷量が１μC/gで出力電圧10Vくらいにすると、0.1μＦ程度のコンデンサが適当である。出力電圧を１〜10V程度にすることによって、デジタル表示がしやすくなる。表示はデジタル表示とすると読みやすい。コンデンサには、熱による容量の変化が少ないものが良い。
【００７０】
フィルタ18を含む吸引ノズルの重量は、精密な重量測定を行うため、100g以下でできるだけ軽量にした方が良い。重量測定手段40は、既存の電子天秤を用いると容易である。ただし、測定時には一旦接地しないと誤った測定をする場合があるので留意が必要である。接地した台を用意しておくと良い。また、0.1mgの分解能をもつものは、多くが100gまでしか測定できないので、前記吸引ノズル部は、100g以下でなければ測定ができない。それ以上の測定を行いたいときには、分銅を用いた天秤を用いると良い。
【００７１】
吸引手段33には、掃除機を用いると大変扱い易い。現像剤からトナーを分離した後、トナーは、モーター35によって回転されたファンや往復運動するピストンなどによって引圧が作られ、吸引ノズルを通って吸引されるが、吸引された後に配管やモーター、ファンやピストンなどに付着し、吸引力を弱める恐れがある。そのため、粉塵を捕集することを目的とした、内部にフィルタを有する掃除機を用いると、大変便利である。
【００７２】
しかしながら掃除機は本体寸法が大きくなりやすく、携帯には不便であった。しこで、吸引ノズルのフィルタ18でしっかりトナーを捕集するようにした上で小型吸引ポンプを用いると、小型軽量で携帯できるので良い。ところで、使用したポンプの吸引圧力を吸引口に圧力計を取り付けて測定した結果、0.5〜0.8kgf/cm²程度でよく小型のポンプで良いことが確認されている。
【００７３】
携帯性を向上させるには、第７図に示すように、一つの箱に吸引手段と電荷量測定手段を入れると良い。捕獲手段である吸引ノズル17は、トナーを吸引すると共に電荷量を測定しているため、吸引手段である掃除機のホースに電荷量を測定する電線を沿わせて、更に吸引手段と電荷量測定手段を一体化することで、ホース及び電線の取り回しが楽になり、前記箱のスイッチ一つで電荷量を見ながらトナーを吸引できる。ホースと電線は手元スイッチ付きのホースを用いた掃除機のように、電線をホースに入れてしまったり、前記スイッチを吸引ノズルわきの手元に置くことによって操作性が向上する。
【００７４】
別の実施例として重量測定手段と電荷量測定手段を一体にすると良い。現像剤保持手段は一ヶ所に保持された上で、トナーを吸引され電荷量を測定されている。そこで重量測定手段の測定台42の上に置く測定皿41に着目し、前記測定皿41を上下させて支持する支持手段43を設けることによって、重量と電荷量を測定できる。支持手段を下げたとき、現像剤保持手段と測定皿41は測定台42に載るため、重量を測定できる。また測定皿を持ち上げて支持したとき、測定皿は現像剤保持手段を保持することができ、支持手段43を電荷量測定手段に接続しておけば電荷量を測定できる。従って、トナーを吸引する前後の重量と電荷量を、支持手段を上下しながら測定することができる。これによって現像剤保持手段を持って移動することが無くなるため、現像剤をこぼして測定を誤ることが無い。
【００７５】
以上の測定は、必ず接地を行い、必要とする電荷以外は除去する方が良い。接地を行わないと誤った測定を行ったり、感電の危険がある。電源を必要とするときは接地線を有するものにした方が良い。
【００７６】
本発明の最適な帯電量の測定方法を、第１図を用いて２成分現像剤を例に以下に示す。
【００７７】
まず、現像剤保持手段と捕獲手段をきれいに掃除する。その後それぞれを分解してメッシュ３及びフィルタ18を入れられるようにする。
【００７８】
測定する現像剤約200mg（重量Ｎ）を重量測定手段40で測定し、現像剤を現像剤保持手段の現像剤容器８に入れて、その上に目詰まりのないメッシュ３を置き、メッシュ固定手段11である蓋で現像剤が漏れないように固定する。
【００７９】
また捕獲手段である吸引ノズル17には目詰まりのないフィルタ18を複数枚重ねた上で入れ、固定する。
【００８０】
次に重量測定手段40で現像剤測定手段の重量Ａと吸引ノズルの重量Ｂを測定する。
【００８１】
その後、現像剤保持手段を保持台12の上に置き、保護カバー14をした後、電荷量測定手段36のアーススイッチ39によって接地する。また吸引手段の吸入口に設けられた絶縁容器内に吸引ノズルを入れて蓋をする。そして、吸引ノズル側の電荷量測定手段のアーススイッチ39によって接地する。
【００８２】
次に、吸引手段のスイッチを入れて吸引を始める。吸引ノズルの先端を現像剤保持手段の所望の位置に移動して目視しながらトナーを吸い込む。何回か往復移動してトナーを吸引して、ほぼトナーが無くなったと思われるとき、吸引手段のスイッチを切る。
【００８３】
吸引直後、電荷量測定手段の電位計から現像剤保持手段側の電荷量Ｅと吸引ノズル側の電荷量Ｆを読む。また現像剤保持手段と吸引ノズルを取り出して、重量測定手段で現像剤測定手段の重量Ｃと吸引ノズルの重量Ｄを測定する。
【００８４】
以上の測定から現像剤保持手段と吸引ノズルの重量の差分（Ａ−ＣとＢ−Ｄ）及び電荷量の差分（ＥとＦ）を比較して大きな違いがないことを確認する。あまりに異なるときには再測定を行う。
【００８５】
帯電量は帯電量差分と重量差分から求め、
Q/M＝（Ａ−Ｃ）/E
Q/M＝（Ｂ−Ｄ）/F
の計算によって算出する。
【００８６】
トナー濃度Ｔについても下記の式で演算する。
Ｔ＝（Ａ−Ｃ）/N
Ｔ＝（Ｂ−Ｄ）/N
ここで、Ｎは初期に測定した現像剤の重量である。
【００８７】
最後に現像剤保持手段と吸引ノズルを清掃して終了する。
【００８８】
以上の方法を用いると、２重に帯電量の測定ができ、正確な帯電量を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
以上のように、本発明の電子写真装置や複写機等で使用する乾式の現像剤の帯電量の測定装置は、単体で用いることもできるが、電子写真装置や複写機等の現像器に組み込んでリアルタイムに帯電量を測定し、それを現像時の制御に用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の実施例の全体構成を示す図である。
【図２】従来のブローオフ法の例を示す図である。
【図３】本発明の現像材保持手段の実施例を示す図である。
【図４】本発明の現像材保持手段を用いた測定原理を説明する図である。
【図５】本発明の捕獲手段である吸引ノズルと吸引手段の吸入口の実施例を示す図である。
【図６】吸引ノズルを用いた測定原理を説明する図である。
【図７】電荷量測定手段と吸引手段を組み合わせた本発明の概観図である。
【図８】本発明の重量測定手段と電荷量測定手段を組み合わせた実施例を示す図である。
【符号の説明】
【００９１】
１…トナー、２…キャリア、３…メッシュ、４…導体容器、５…圧縮ガス、６…コンデンサ、７…電圧計、８…現像剤容器、18…フィルタ、21…吸気口部、24…排気口部、33…吸引手段、36…電荷量測定手段。

Claims

トナーとキャリアを用いる現像剤を保持する現像剤保持手段と、前記現像剤保持手段と別体でトナーを吸引する吸引手段を備えた捕獲手段と、トナーの吸引前後における前記現像剤保持手段の電荷量の変化を測定する電荷量測定手段とを有し、前記現像剤保持手段を取り出し可能に設けると共に、前記現像剤保持手段を外部と電気的に絶縁する保護カバーを設け、前記捕獲手段は導体容器で形成され内部にトナーを捕獲するためのフィルタと吸気口と排気口とを備え、前記フィルタを設けている部分に比べて吸気口と排気口とを小口径に形成し、前記電荷量測定手段にてトナー吸引前後の前記捕獲手段の電荷量の変化量も測定する構成としたことを特徴とする帯電量測定装置。
請求項１記載の帯電量測定装置において、前記現像剤保持手段は、一方に開口を有する浅底の導体容器を用い、前記導体容器の開口部の底は、すり鉢状に中央部が深く傾斜していることを特徴とする帯電量測定装置。
請求項１記載の帯電量測定装置において、前記現像剤保持手段は、現像剤からトナーを吸引しキャリアを捕獲するメッシュを開口部に有し、保持台と保護カバーで保持されていることを特徴とする帯電量測定装置。
請求項１記載の帯電量測定装置において、前記捕獲手段の導体容器が、吸引口からフィルタに至る形状が円錐形に形成してあることを特徴とする帯電量測定装置。