JP3606482B2 - 帯電量測定装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、帯電量測定装置に関し、詳細には、トナー等の微粒子とそのキャリア等との帯電量を自動で測定する帯電量測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、物質の帯電現象は、電子写真分野をはじめとして、多くの産業分野において有効に利用され、例えば、電子写真式記録装置においては、トナーとキャリア粒子との帯電現象を利用して、トナーの感光体への転写等が行われている。
【０００３】
このように物質の帯電現象を利用するには、対象とする材料の帯電特性を把握することが非常に重要であり、材料の帯電現象、特に、そのメカニズムについての研究も盛んに行われている。
【０００４】
帯電量測定は、その中でも特に重要な技術であり、材料の形態により、粉体試料の帯電量測定方法（ブローオフ法：特公昭５６−３０８３１号公報、特公昭５９−２８６４号公報参照）や板状あるいは膜状試料の帯電量測定方法（カスケード法：特開平２−１２６１５２号公報参照）等が提案されている。
【０００５】
上記ブローオフ法は、一定の割合で混合したサンプル微粒子とキャリア粒子を、所定の条件で撹拌して帯電させた後、メッシュ容器（例えば、ファラデーケージ）に移し、エアブローによりサンプル微粒子をキャリア粒子から分離させて、単位重量のサンプル微粒子に対して発生した電荷量を測定する。
【０００６】
ブローオフ法で得られる電荷量は、キャリア粒子の材料のほかに、サンプル微粒子とキャリア粒子の粒子特性（粒径、粒径分布及び形状）及び両者の混合比や撹拌条件、さらには、温湿度等の環境条件に依存する。なお、測定条件については、通常は、適当な標準条件を設定して一定条件に設定される。
【０００７】
電子写真プロセスでは、トナーとそのキャリアの撹拌時間と帯電量の関係、特に、飽和帯電量及び飽和にいたる撹拌時間（飽和時間）が重要である。すなわち、トナーの帯電量は、撹拌時間とともに増加するが、単位時間当たりの帯電量の増加量は、撹拌時間とともに減少して、一定の帯電量（飽和帯電量）になる。
【０００８】
そして、ブローオフ法では、従来、帯電量を測定するのに、上記撹拌、重量測定及び帯電量の測定の各操作自体は、測定器や撹拌器等の機械装置を用いて行っているが、各操作の間は、機械的に何の連携も持っておらず、測定者が手動で行っている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の帯電量の測定、特に、ブローオフ法においては、通常、撹拌、重量測定、サンプル微粒子とキャリア粒子の分離、帯電量測定の各操作は、機械を用いて行われるが、各操作間の連携は、手動で行っており、測定には、人手が必要である。測定試料の数が多い場合や帯電量の撹拌時間依存性を測定する場合は、特に手間と時間がかかるとともに、測定精度にも影響を与える結果となっていた。
【００１０】
そこで、本発明は、測定試料の入った導電性容器の帯電量測定に必要な各操作間の移動を移動手段により行わせるとともに、当該移動手段の制御及び各操作の制御を制御手段で行うことにより、帯電量の測定操作を自動処理して、手間と時間を削減するとともに、測定精度を向上させることのできる帯電量測定装置を提供することを目的としている。
【００１１】
また、本発明は、導電性容器内のサンプル微粒子をキャリア粒子から分離・排出させるためにガスを噴射するノズルを導電性容器のフィルタに対する位置を変化させて移動させながらガスを噴射させることにより、サンプル微粒子とキャリア粒子の分離性能を向上させて、より一層測定精度を向上させることのできる帯電量測定装置を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の帯電量測定装置は、サンプル微粒子と該サンプル微粒子よりも粒径の大きいキャリア粒子が収納され、相対向する面が前記サンプル微粒子を通過させるとともに前記キャリア粒子の通過を阻止するフィルタで形成された導電性容器と、前記導電性容器に収納された前記サンプル微粒子と前記キャリア粒子を混合・撹拌して、静電気を帯電させる撹拌手段と、前記導電性容器の重量を計測する重量計測手段と、前記導電性容器を載置するブロー台を備えると共に、ノズルを通して、前記導電性容器の一方の面のフィルタから導電性容器内に所定のガスを吹き込んでサンプル微粒子をキャリア粒子から分離し、該分離したサンプル微粒子を他方の面のフィルタから導電性容器外に排出するブロー手段と、前記ブロー台に取り付けられた電極と電気的に接続され、前記ブロー手段により前記サンプル微粒子の分離・排出された前記導電性容器の帯電量を測定する帯電量測定手段と、前記導電性容器を把握する把握部を有し、前記把握部を三次元的に動かして、前記導電性容器を前記攪拌手段、前記重量計測手段或いは前記ブロー台に移動させる移動手段と、前記攪拌手段、前記重量計測手段、前記ブロー手段、前記帯電量測定手段及び前記移動手段の動作を制御する制御手段とを具備し、前記制御手段の制御下で、初め、前記移動手段より前記導電性容器を前記攪拌手段に移動して、前記攪拌手段とにより前記導電性容器内の前記サンプル微粒子と前記キャリア粒子を所定時間攪拌し、次に、前記移動手段より前記導電性容器を前記重量計測手段に移動して、前記ブロー手段による前記サンプル微粒子の分離・排出前の前記導電性容器の重量を測定し、次に、前記移動手段より前記導電性容器を前記ブロー台に移動して、前記ブロー手段により前記導電性容器内の前記サンプル微粒子の分離・排出を行い、前記帯電量測定手段により前記サンプル微粒子の分離・排出後の前記導導電性容器の帯電量を測定し、次に、前記移動手段より前記導電性容器を再び前記重量測定手段に移動して、前記ブロー手段による前記サンプル微粒子の分離・排出後の前記導電性容器の重量を測定し、前記重量計測手段及び前記帯電量測定手段による測定結果に基づき、前記制御手段にて前記サンプル微粒子の単位重量当りの電荷量を算出することを基本構成とする。
【００１４】
ここで、サンプル微粒子とキャリア粒子は、混合・撹拌されることにより、帯電し、サンプル微粒子は、その粒径がキャリア粒子よりも小さい。
【００１５】
導電性容器は、ブロー手段により噴射されるガスによりサンプル微粒子がキャリア粒子と分離されて適切に排出され、撹拌手段による撹拌を適切に行うことのできる形状に形成されている。
【００１６】
撹拌手段は、導電性容器内のサンプル微粒子とキャリア粒子を適切に混合・撹拌して、サンプル微粒子とキャリア粒子に帯電させることができるものであれば、どのような方法のものであってもよく、例えば、導電性容器を回転させるもの、振動させるもの、あるいは、上下左右に振るもの等であってもよい。
【００１７】
重量計測手段は、ブロー手段によりサンプル微粒子が分離・排出されることによる導電性容器の重量変化を適切に計測できる精度のものであり、例えば、電子天秤等を用いることができる。
【００１８】
帯電量測定手段は、ブロー手段によりサンプル微粒子が分離・排出されることによりキャリア粒子に残った帯電電荷を適切に測定できのものであればどのようなものでもよく、例えば、エレクトロメータ等を用いることができる。
【００１９】
移動手段は、導電性容器を上記各手段の間を適切に移動させることのできるものであればどのようなものであってもよい。
【００２０】
制御手段は、上記各部を制御して、帯電量測定処理を自動的に実行させる制御処理と各手段の動作内容や測定結果からサンプル微粒子の単位重量当たりの帯電量を算出する算出処理等を行う。
【００２１】
上記構成によれば、サンプル微粒子とキャリア粒子の入った導電性容器の帯電量測定に必要な各操作（手段）間の移動を移動手段により行わせるとともに、当該移動手段の制御及び各手段の制御を制御手段で自動的に行わせることができ、帯電量の測定操作を自動処理して、手間と時間を削減することができるとともに、測定精度を向上させることができる。
【００２２】
本発明は、このような帯電量測定装置において、前記制御手段の制御下で、前記ブロー手段のノズルを、前記導電性容器のフィルタ面に対向する位置を変化させて移動せしめるノズル移動手段を更に具備することを特徴とする。
【００２３】
ここで、ノズル移動手段は、導電性容器にガスを噴射するノズルを導電性容器のフィルタに対する位置を、円移動、楕円移動、あるいは、その他に変化させて移動を行わせることにより導電性容器内にガスを効率的に吹き込んで、導電性容器内のサンプル微粒子をキャリア粒子から効率的に分離・排出させる。
【００２４】
上記構成によれば、導電性容器内のサンプル微粒子をキャリア粒子から分離・排出させるためにガスを噴射するノズルを導電性容器のフィルタに対する位置を変化させて移動させながらガスを噴射させるので、サンプル微粒子とキャリア粒子の分離性能を向上させることができ、より一層測定精度を向上させることができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００２８】
尚、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００２９】
図１及び図２は、本発明の帯電量測定装置の第１の実施の形態を適用した帯電量測定装置を示す図である。
【００３０】
図１において、帯電量測定装置１は、台座２上に、撹拌装置３、重量計測装置４、ブロー台５、ノズル６、吸引パイプ７及び移動装置８が取り付けられており、台座２の側に、前記ノズル６に圧縮ガスを供給するガスブロー装置９、前記吸引パイプ７からガスや噴出粒子を吸引・回収する回収装置１０、電荷測定装置１１及び制御装置１２等が配設されている。
【００３１】
撹拌装置３上には、導電性容器２０が載置され、導電性容器２０は、図２に示すように、両端の開口した円筒状の容器２１の両端に円形のフィルタ２２、２３が保持治具２４、２５により着脱可能に固定されている。
【００３２】
導電性容器２０内には、フィルタ２２、２３の一方を取り外して、測定試料として、一定割合のキャリア粒子とサンプル微粒子を収納し、その後、試料を入れるために取り外したフィルタ２２、２３を保持治具２４、２５により固定保持されている。
【００３３】
測定試料としては、電子写真式記録装置、例えば、複写機やファクシミリ装置等に用いられるトナーを使用し、キャリア粒子は、サンプル微粒子よりもその粒径が大きい。
【００３４】
上記導電性容器２０は、少なくとも、その一方（後述するガスブロー装置９によるガスブロー時に導電性容器２０内に吹き込まれたガスが排出される側）のフィルタ２２、２３は、そのメッシュの大きさがサンプル微粒子は通過させるがキャリア粒子は通過させない大きさのものが使用されている。
【００３５】
なお、フィルタ２２、２３は、上述のように、少なくともガスの排出側のフィルタ２２、２３のメッシュの大きさが上記サンプル微粒子を通過させてキャリア粒子を通過させない大きさのものであればよいが、両方のフィルタ２２、２３が上記条件を満たすものであってもよく、本実施の形態では、両方のフィルタ２２、２３を上記条件を満たすメッシュのもの、例えば、サンプル微粒子として平均粒径が７μｍ、キャリア粒子として平均粒径が７０μｍのものを使用する場合、５００メッシュ（５０μｍピッチ）のステンレス製の金網で形成されている。また、導電性容器２０は、後述するように、帯電量を導電性容器２０と電極１１ａを接触させて測定するため、良好な導電性を有していることが必要であり、本実施の形態では、ＳＵＳ（ステンレス合金）で形成されている。
【００３６】
なお、導電性容器２０の形状は、上記円筒形状のものに限るものではないが、導電性容器２０の形状としては、撹拌装置３による撹拌の方法に合わせる必要があり、また、ガスの吹き付けによってサンプル微粒子とキャリア粒子が容易に分離できるものである必要がある。
【００３７】
撹拌装置３は、導電性容器２０の中のサンプル微粒子とキャリア粒子を混合・撹拌するものであり、その上部に円柱状の卓上ボールミル回転架台３ａ、３ｂを備えている。卓上ボールミル回転架台３ａ、３ｂ上に導電性容器２０が載置され、撹拌装置３は、卓上ボールミル回転架台３ａ、３ｂを回転駆動することにより、卓上ボールミル回転架台３ａ、３ｂ上に載置された導電性容器２０を回転させて、導電性容器２０内のサンプル微粒子とキャリア粒子を混合・撹拌する。この卓上ボールミル回転架台３ａ、３ｂの回転は、撹拌装置３内のモータ等により行う。
【００３８】
なお、撹拌装置２０は、上述のように、導電性容器２０を回転させるものに限るものではなく、例えば、導電性容器２０に振動を与えて撹拌させるもの、あるいは、導電性容器２０を上下または左右に振動を与えて撹拌させるもの等何れの方法であっても、適切にキャリア粒子とサンプル微粒子を混合・撹拌できるものであればよい。本実施の形態においては、導電性容器２０を回転させることにより、混合・撹拌を行っているので、導電性容器２０が円筒状に形成することにより、撹拌装置３で容易に撹拌することができるとともに、導電性容器２０を容易に作製することができる。
【００３９】
また、撹拌装置２０は、その撹拌の開始と停止を制御装置１２により制御されており、例えば、卓上ボールミル回転架台３ａ、３ｂの回転数を設定した状態で、撹拌装置２０への電源のオン／オフを制御装置１２により制御することにより、撹拌装置２０による導電性容器２０の撹拌の開始と停止を制御する。
【００４０】
撹拌装置２０により導電性容器２０内のサンプル微粒子とキャリア粒子が混合・撹拌されると、サンプル微粒子とキャリア粒子が、その撹拌時間や特性に応じて、帯電する。
【００４１】
重量計測装置４は、後述するエアブローによるサンプル微粒子の分離・排出の前後の導電性容器２０の重量を計測するためのものであり、導電性容器２０の重量が計測可能で、十分精度のよいものが好ましく、また、計測結果を制御装置１２に出力するための通信機能を有している必要がある。そこで、本実施の形態では、重量計測装置４として、電子天秤を用い、ＲＳ−２３２Ｃにより計測データの制御装置１２への転送を行い、また、図１には図示しないが、電子天秤の自動ドアの開閉を制御装置１２からの制御により行っている。
【００４２】
ブロー台５は、電極１１ａを保持する台で、導電性容器２０を電極１１ａに接触させた状態で、導電性容器２０のノズル６側のフィルタ２２あるいはフィルタ２３にノズル６からガスを吹き付けて、導電性容器２０内のサンプル微粒子をキャリア粒子から分離する。
【００４３】
ノズル６からガスがフィルタ２２あるいはフィルタ２３に吹き付けられると、フィルタ２２あるいはフィルタ２３を通過したガスが、導電性容器２０内のサンプル微粒子をキャリア粒子から分離して、他方側のフィルタ２３あるいはフィルタ２２方向に吹き飛ばす。ところが、導電性容器２０の排出側のフィルタ２３あるいはフィルタ２２は、サンプル微粒子は通過できるがキャリア粒子は通過できないメッシュになっているため、サンプル微粒子のみがフィルタ２３あるいはフィルタ２２を通過して、導電性容器２０外に排出される。
【００４４】
ノズル６は、ガスブロー装置９にホース６ａにより接続されており、ガスブロー装置９は、エアーコンプレッサー等が用いられている。制御装置１２は、ガスブロー装置９の電源のオン／オフを制御することにより、ガスブロー装置９によるノズル６を介してのガスブローの開始および停止を制御している。なお、制御装置１２によるガスブローの開始及び停止の制御は、エアーコンプレッサー等のガスブロー装置９の電源のオン／オフ制御によるものに限るものではなく、例えば、ガスブロー装置９とノズル６との間に電磁弁を設け、この電磁弁の開閉を制御装置１２により行うようにしてもよい。
【００４５】
また、ガスブローに使用するガスは、エアーコンプレッサー等のガスブロー装置９から供給するものに限るものではなく、圧縮ガスボンベあるいは圧縮ガスの送風管から供給されるガスを電磁弁のオン／オフを制御装置１２で制御することにより行ってもよい。
【００４６】
上記ノズル６は、ブロー台５上に載置された導電性容器２０のフィルタ２２あるいはフィルタ２３の略中心部分に向いて配設されている。
【００４７】
このとき、上記撹拌によりサンプル微粒子及びキャリア粒子が帯電しているため、サンプル微粒子がキャリア粒子から分離されて導電性容器２０外に排出されると、再出されたサンプル微粒子の量に対応した電荷量が導電性容器２０内のキャリア粒子に残ることとなり、この帯電量を、導電性容器２０を介して、後述する電荷測定装置１１により測定する。
【００４８】
上記ブロー台５上に載せられた導電性容器２０の排出側フィルタ２２あるいはフィルタ２３に面した位置には、吸引パイプ７が開口しており、吸引パイプ７は、回収装置１０の吸引口に接続されている。回収装置１０は、適当な吸引力を有した吸引装置を使用することができ、例えば、トナー用の掃除機等を使用することができる。
【００４９】
したがって、上記ノズル６からのガスにより導電性容器２０から排出されたサンプル微粒子は、吸引パイプ７により回収装置１０に回収される。
【００５０】
上記ブロー台５の上面には、電極１１ａが配設されており、電極１１ａは、ブロー台５上に載置された導電性容器２０の容器２１に接触するように配設されている。すなわち、ブロー台５は、絶縁製部材により形成されており、このブロー台５に図示しない所定の圧縮バネを介して電極１１ａが取り付けられている。電極１１ａは、圧縮バネにより上方に付勢され、ブロー台５上に導電性容器２０が載置されると、導電性容器２０に密着する。電極１１ａは、電荷測定装置１１に導線１１ｂにより接続されており、導電性容器２０の電荷を電流として導線１１ｂを介して電荷測定装置１１に出力する。
【００５１】
電荷測定装置１１は、サンプル微粒子と分離したキャリア粒子の帯電量を測定するためのものであり、エレクトロメータが用いられている。電荷測定装置１１は、測定した電荷量を数値化して、制御装置１２に出力する。
【００５２】
帯電量測定装置１は、台座２上に、上記撹拌装置３、重量計測装置４及びブロー台５が横に並んで配設されており、移動装置８により導電性容器２０を移動させ易いように配設されている。
【００５３】
移動装置８は、上記上記撹拌装置３、重量計測装置４及びブロー台５の並び方向に沿って配設された移動レール８ａと、該移動レール８ａ上を移動する移動体８ｂと、該移動体８ｂに取り付けられたアーム部８ｃと、該アーム部８ｃの先端部に取り付けられた昇降部８ｄと、該昇降部８ｄの先端に取り付けられた把持部８ｅと、を備えており、制御装置１２の制御下で動作して、導電性容器２０を上記撹拌装置３、重量計測装置４及びブロー台５上を順次移動させて、再び重量計測装置４に移動した後、撹拌装置３に戻す。
【００５４】
すなわち、移動体８ｂは、モータあるいはガスや油圧シリンダの作用により移動レール８ａ上を移動し、アーム部８ｃは、モータあるいはガスや油圧シリンダの作用により移動レール８ａに対して直角方向に伸縮して把持部８ｅの位置調整を行う。昇降部８ｄは、モータあるいはガスや油圧シリンダの作用により上下方向に伸縮して、把持部８ｅの上下方向の位置調整を行い、把持部８ｅは、モータあるいはガスや油圧シリンダの作用により開閉して、導電性容器２０を保持及び分離する。この把持部８ｅの導電性容器２０を把持する面には、図示しない絶縁製ゴムが張り付けられており、把持部８ｅを介して帯電電荷が放電されるのを防止している。
【００５５】
すなわち、移動装置８は、導電性容器２０を把持する把持部８ｅを、移動レール８ａ、移動体８ｂ、アーム部８ｃ及び昇降部８ｄにより把持部８ｅをＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に移動させ、導電性容器２０を上記撹拌装置３、重量計測装置４及びブロー台５に移動させる。
【００５６】
移動装置８は、上記移動動作及び把持動作が制御装置１２により制御され、制御装置１２でプログラムされた時間間隔及び順序により、導電性容器２０を撹拌装置３、重量計測装置４及びブロー台５に移動させる。
【００５７】
制御装置１２は、上記撹拌装置３、重量計測装置４、移動装置８、ガスブロー装置９、回収装置１０及び電荷測定装置１１を制御して、帯電量測定処理を自動的に行う。
【００５８】
制御装置１２としては、本実施の形態においては、パーソナルコンピュータが使用されており、ディスプレイ１２ａ、キーボード１２ｂ及び必要に応じてプリンタ等を備えている。
【００５９】
制御装置１２は、上記各部の動作を制御する制御処理プログラム及び各部の動作時間や測定結果から帯電量を算出する帯電量算出処理プログラム等が格納されており、当該処理プログラムに基づいて上記各部を制御して、帯電量測定処理を実行する。上記プログラムには、例えば、測定パラメータとして、サンプル微粒子の名前、キャリア粒子の名前、撹拌時間、ガスを吹き付ける時間等が入力されており、単位重量のサンプル微粒子に対する電荷量（Ｑ／Ｍ）を、算出するための式として、次式（１）が設定されている。
【００６０】
Ｑ／Ｍ＝−Ｑ／（Ｗ１−Ｗ２）・・・（１）
なお、ここで、Ｑは、帯電量測定装置１１の測定した導電性容器２０内のキャリア粒子の帯電量、Ｗ１は、ガスブローによりサンプル微粒子を吹き飛ばす前の導電性容器２０の重量、Ｗ２は、ガスブローによりサンプル微粒子を吹き飛ばした後の導電性容器２０の重量である。また、サンプル微粒子の帯電量は、キャリア粒子の帯電量と符号が逆になるため、（１）式に、−の符号がついている。
【００６１】
制御装置１２は、特に、上記各部を遠隔制御するため及び各部からのデータを取得するために、ＲＳ−２３２Ｃ、ＧＰ−ＩＢボード及びその他のインターフェースボードを備えている。制御装置１２は、上記各処理状況や測定結果及び帯電量の算出結果等をディスプレイ１２ａに表示出力させるとともに、必要に応じて、プリンタ出力や他のメディア、例えば、フロッピィへの出力を行う。
【００６２】
次に、本実施の形態の動作を説明する。
【００６３】
所定割合でサンプル微粒子とキャリア粒子を収納した導電性容器２０を用意し、撹拌装置２０の卓上ボールミル回転架台３ａ、３ｂ上に載置して、制御装置１２により一連の測定動作を開始させる。
【００６４】
制御装置１２は、動作の開始が指示されると、撹拌装置３による導電性容器２０内のサンプル微粒子とキャリア粒子の混合・撹拌を開始させ、撹拌装置２０は、制御装置１２からオン信号が入力されると、卓上ボールミル回転架台３ａ、３ｂにより導電性容器２０を回転させて、サンプル微粒子とキャリア粒子の混合・撹拌を行う。
【００６５】
制御装置１２は、予め設定された時間、例えば、３０分間撹拌装置３による混合・撹拌を行わせると、撹拌装置３の駆動を停止し、移動装置８により導電性容器２０を重量計測装置４上に移動させる。
【００６６】
このとき、制御装置１２は、図示しない重量計測装置４の自動ドアを遠隔操作により開閉して、重量計測装置４による計測を自動で行うとともに、測定精度の向上を図っている。
【００６７】
重量計測装置４は、移動装置８により導電性容器２０が移動されてきて、重量計測装置４上に載置されると、ガスブロー前の導電性容器２０の重量Ｗ１を計測して、制御装置１２に出力する。
【００６８】
制御装置１２は、重量計測装置４から送られてくる測定結果の重量Ｗ１を所定のメモリに記憶し、ガスブロー前の導電性容器２０の重量Ｗ１の計測が完了すると、移動装置８を動作させて、導電性容器２０を重量計測装置４からブロー台５上に移動させる。
【００６９】
制御装置１２は、導電性容器２０のブロー台５への載置が完了すると、電荷測定装置１１による導電性容器２０の帯電量を測定しつつ、ガスブロー装置９と回収装置１０を駆動させて、ノズル６からガスを導電性容器２０に噴射させる。
【００７０】
ノズル６から噴射されたガスは、導電性容器２０の一方側のフィルタ２２あるいはフィルタ２３から導電性容器２０内に進入して、導電性容器２０内のサンプル微粒子とキャリア粒子を分離しつつ他方側のフィルタ２３あるいはフィルタ２２に吹き飛ばすが、この排出側のフィルタ２３あるいはフィルタ２２は、サンプル微粒子は通過できるがキャリア粒子は通過できないメッシュに形成されているため、サンプル微粒子のみがフィルタ２３あるいはフィルタ２２から導電性容器２０外に排出される。
【００７１】
導電性容器２０外に排出されたガス及びサンプル微粒子は、吸引パイプ７を介して回収装置１０に回収される。
【００７２】
このようにして、サンプル微粒子がキャリア粒子から分離されて導電性容器２０外に排出されると、サンプル微粒子の帯電電荷量と同量の反対極性の電荷がキャリア粒子、すなわち、導電性容器２０に残留することとなり、この残留電荷量を電極１１ａを介して電荷測定装置１１に取り込んで、導電性容器２０、ひいては、キャリア粒子の帯電電荷量を測定する。
【００７３】
上記ガスブローを所定時間、例えば、３０秒間行わせると、制御装置１２は、ガスブロー装置９及び回収装置１０の駆動を停止させるとともに、帯電量測定装置１１の測定結果、すなわち、電荷量を所定のメモリに格納する。
【００７４】
上記ガスブローと帯電量の測定が完了すると、制御装置１２は、移動装置８により導電性容器２０を、再度、重量計測装置４上に移動させ、ガスブローによりサンプル微粒子の分離・排出された後の導電性容器２０の重量Ｗ２を測定させる。
【００７５】
制御装置１２は、重量計測装置４から適切な測定結果が入力されると、導電性容器２０を元の撹拌装置３上に戻して、制御処理を終了する。
【００７６】
その後、制御装置１２は、上記処理により取得したデータからサンプル微粒子の単位重量当たりの帯電量を上記（１）により算出し、算出結果やその他の必要なデータ、例えば、サンプル微粒子の名称、キャリア粒子の名称、撹拌時間及びブロー時間等をディスプレイ１２ａに表示し、また、必要に応じて、プリンタ等により記録紙に記録出力する。
【００７７】
上記処理をトナー濃度２％のトナーを用いて、撹拌時間３０分、ガスブロー時間３０秒で実験を行ったところ、サンプル微粒子の重量当たりの帯電量として、２２．３μＣ／ｇの結果が得られた。
【００７８】
このように、本実施の形態によれば、導電性容器２０内のサンプル微粒子とキャリア粒子の撹拌から導電性容器２０の重量の計測、ガスブロー処理、帯電量の計測、そして、計測した結果に基づくサンプル微粒子の単位重量当たりの帯電量の算出までの一連の処理を、自動化することができ、帯電量測定作業を効率的なものとすることができるとともに、途中に人手が介在しないため、測定をより一層正確に行うことができる。
【００７９】
図３及び図４は、本発明の帯電量測定装置の第２の実施の形態を示す図であり、本実施の形態は、複数の導電性容器を同時に撹拌するものである。
【００８０】
本実施の形態は、上記第１の実施の形態の帯電量測定装置と同様の帯電量測定装置に適用される。
【００８１】
そこで、本実施の形態の説明においては、上記図１及び図２と同様の構成部分には、同一の符号を用いて、その詳細な説明を省略する。
【００８２】
図３において、撹拌装置３０には、その上部に５組の卓上ボールミル回転架台３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂ、３４ａ、３４ｂ、３５ａ、３５ｂが設けられており、各卓上ボールミル回転架台３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂ、３４ａ、３４ｂ、３５ａ、３５ｂ上には、それぞれ導電性容器２０ａ〜２０ｅが載置されて、回転される。
【００８３】
撹拌装置３０は、制御装置１２からの制御に基づいて、各卓上ボールミル回転架台３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂ、３４ａ、３４ｂ、３５ａ、３５ｂをそれぞれ独立して、制御装置１２から指示された回転時間だけ回転駆動させ、各卓上ボールミル回転架台３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂ、３４ａ、３４ｂ、３５ａ、３５ｂ上の導電性容器２０を回転させて、各導電性容器２０ａ〜２０ｅ内のサンプル微粒子とキャリア粒子を混合・撹拌させる。
【００８４】
そして、制御装置１２は、予めプログラムされた撹拌時間を撹拌装置３０に出力して、各卓上ボールミル回転架台３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂ、３４ａ、３４ｂ、３５ａ、３５ｂ上の導電性容器２０ａ〜２０ｅを撹拌させると、移動装置８により上記同様に、順次重量測定装置４及びブロー台５に卓上ボールミル回転架台３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂ、３４ａ、３４ｂ、３５ａ、３５ｂを移動させて、上記同様に、帯電量の測定をそれぞれの導電性容器２０ａ〜２０ｅについて測定を行う。
【００８５】
したがって、本実施の形態によれば、例えば、複数種類のトナーを各導電性容器２０ａ〜２０ｅに入れて、同じ撹拌時間撹拌させた後、順次上記帯電量測定処理動作を行わせることにより、種類の異なるトナーのサンプル微粒子の帯電量を、簡単、かつ、適切に測定することができる。
【００８６】
例えば、上記実施の形態の撹拌装置３０を用いて、トナー濃度２％、トナー濃度４％及びトナー濃度５．２％の測定試料について帯電量の測定を行ったところ、それぞれ２２．３μＣ／ｇ、２１．８μＣ／ｇ及び３２．５μＣ／ｇの結果を得た。
【００８７】
また、上記実施の形態によれば、例えば、同じ種類のトナーを撹拌装置３０による撹拌時間をそれぞれ異ならせて、その帯電量の測定を容易に行うことができる。
【００８８】
すなわち、制御装置１２から撹拌装置３０の各卓上ボールミル回転架台３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂ、３４ａ、３４ｂ、３５ａ、３５ｂに載置される測定試料毎に、撹拌時間を設定して、当該撹拌時間に基づいて撹拌装置３０に各卓上ボールミル回転架台３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂ、３４ａ、３４ｂ、３５ａ、３５ｂにより測定試料の入った各導電性容器２０ａ〜２０ｅを撹拌させる。その後、上記同様の帯電量測定動作処理を行わせ、帯電量の測定を行う。
【００８９】
このようにして、撹拌時間を異ならせて、各撹拌時間毎の帯電量を測定したところ、図４に示すような結果を得た。すなわち、撹拌時間が１０分までは、撹拌時間が長くなればなるほど、単位重量当たりの帯電量Ｑ／Ｍ（μＣ／ｇ）は、増加するが、撹拌時間が１０分をすぎると、１０分の場合と３０分の場合とを比較しても分かるように、単位重量当たりの帯電量は、さほど増加しない。
【００９０】
図５は、本発明の帯電量測定装置の第３の実施の形態を示す図であり、本実施の形態は、ガスブロー時のサンプル微粒子の飛散を防止するための囲いを設けたものである。
【００９１】
本実施の形態は、上記第１の実施の形態の帯電量測定装置と同様の帯電量測定装置に適用されたものであり、ただ、ガスブローを行う場所に囲いが設けられているところが異なる。
【００９２】
そこで、本実施の形態の説明においては、上記図１及び図２と同様の構成部分には、同一の符号を用いて、その詳細な説明を省略する。
【００９３】
図５において、ブロー台５の周囲は、上面の一部が開口した箱状の囲い４１により囲われており、ノズル６は、当該囲い４１の一方側の壁面の略中央部に取り付けられている。また、吸引パイプ７は、当該囲い４１のノズル６と反対側の壁面の略中央部に取り付けられており、囲い４１の上部の開口４１ａは、導電性容器２０を把持した把持部８ｅが進入するのに十分な大きさに形成されている。
【００９４】
したがって、本実施の形態においては、移動装置８の把持部８ｅにより把持された導電性容器２０が囲い４１の開口４１ａから囲い４１内のブロー台５上に載置され、この状態で、ノズル６からガスを導電性容器２０に噴射して、導電性容器２０内のサンプル微粒子をキャリア粒子と分離して、排出させる。排出されたサンプル微粒子を囲い４１内に突出した吸引パイプ７を介して回収装置１０により吸引・回収する。
【００９５】
その結果、ノズル６からのガスにより導電性容器２０内から吹き飛ばされたサンプル微粒子が帯電量測定装置１の他の装置類に飛散して、付着することを抑制することができ、帯電量測定装置１の周囲の汚れを低減することができる。
【００９６】
図６は、本発明の帯電量測定装置の第４の実施の形態を示す図であり、本実施の形態は、ガスブロー時のサンプル微粒子の飛散をさらに防止するものである。
【００９７】
本実施の形態は、上記第１及び第３の実施の形態の帯電量測定装置と同様の帯電量測定装置に適用されたものである。
【００９８】
そこで、本実施の形態の説明においては、上記図１、図２及び図５と同様の構成部分には、同一の符号を用いて、その詳細な説明を省略する。
【００９９】
図５において、ブロー台５の周囲は、上記第３の実施の形態と同様に、上面の一部が開口した箱状の囲い４１により囲われており、ノズル６は、当該囲い４１の一方側の壁面の略中央部に取り付けられている。また、吸引パイプ７は、当該囲い４１のノズル６と反対側の壁面の略中央部に取り付けられており、囲い４１の上部の開口４１ａは、導電性容器２０を把持した把持部８ｅが進入するのに十分な大きさに形成されている。
【０１００】
また、移動装置８の把持部８ｅには、上記囲い４１の開口４１ａを閉止する蓋部材４２が取り付けられており、蓋部材４２は、導電性容器２０を把持した把持部８ｅが囲い４１内に進入して、ブロー台５に導電性容器２０を載置した状態のとき、囲い４１の開口４１ａを閉止する。
【０１０１】
したがって、本実施の形態においては、移動装置８の把持部８ｅにより把持された導電性容器２０が囲い４１の開口４１ａから進入して、囲い４１内のブロー台５上に載置されると、囲い４１の開口４１ａが把持部８ｅに取り付けられた蓋部材４２により閉止される。この状態で、ノズル６からガスを導電性容器２０に噴射して、導電性容器２０内のサンプル微粒子をキャリア粒子と分離して、排出させる。排出されたサンプル微粒子を囲い４１内に突出した吸引パイプ７を介して回収装置１０により吸引・回収する。
【０１０２】
その結果、ノズル６からのガスにより導電性容器２０内から吹き飛ばされたサンプル微粒子が囲い４１から外部に漏れて飛散するのを防止することができ、帯電量測定装置１の他の装置類に飛散・付着して帯電量測定装置１の周囲が汚れるのを防止することができる。
【０１０３】
図７及び図８は、本発明の帯電量測定装置の第５の実施の形態を示す図であり、本実施の形態は、ノズルを移動させてガスを噴射させることにより、効率的にサンプル微粒子をキャリア粒子から分離して排出させるものである。
【０１０４】
本実施の形態は、上記第１の実施の形態の帯電量測定装置と同様の帯電量測定装置に適用したものであり、本実施の形態の説明においては、上記図１及び図２と同様の構成部分には、同一の符号を用いて、その詳細な説明を省略する。
【０１０５】
図７及び図８において、ノズル６は、そのホース６ａ側の端部付近が首振り自在に保持部材５１に保持されており、保持部材５１は、その中心を貫通するノズル６に固定された玉部５１ａと、当該玉部５１ａを回転可能に保持する保持部５１ｂと、保持部５１ｂを所定の高さで支持するシャフト５１ｃと、を備えている。シャフト５１ｃは、その基端部が台座２に固定されており、ノズル６は、玉部５１ａが保持部５１ｂにより回転可能に保持されていることにより、当該玉部５１ａの取り付けられた部分を中心として、保持部材５１により首振り自在に保持されている。
【０１０６】
ノズル６の先端側端部は、アーム５２の先端部に形成された貫通孔５２ａ内に貫通孔５２ａの壁面と所定の遊びをもって挿入されており、アーム５２の他端部は、台座２に形成された孔２ａを貫通して、カム５３の中心から所定量ずれた位置に連結されている。カム５３は、モータ５４のシャフト５４ａにその中心部が連結されており、モータ５４により回転駆動される。
【０１０７】
本実施の形態においては、ノズル６からガスを導電性容器２０に噴射する際、制御装置１２がモータ５４を駆動させる。
【０１０８】
モータ５４が回転すると、カム５３が回転され、カム５３が回転すると、カム５３の中心からずれた位置に取り付けられたアーム５２のカム５３側の端部は、当該ずれ量を半径とする円運動を行い、アーム５２が台座２の孔２ａを貫通していることから、アーム５２のノズル６側の端部が楕円運動を行う。
【０１０９】
このとき、アーム５２のノズル６側の端部は、アーム５２のノズル６部分から台座２の孔２ａまでの長さと、アーム５２のカム５３への連結部分から台座２の孔２ａまでの長さと、の比に対応して、アーム５２のカム５３側の回転運動が増幅された状態で楕円運動する。
【０１１０】
アーム５２のノズル６側の端部が楕円運動をすることにより、ノズル６は、その噴射口側端部が、保持部材５１を中心として楕円運動を行い、ノズル６から噴射されるガスがこの楕円運動するノズル６の噴射口から導電性容器２０のフィルタ２２あるいはフィルタ２３に吹き付けられる。
【０１１１】
したがって、ノズル６から導電性容器２０内全体にガスが噴射され、サンプル微粒子とキャリア粒子との分離・排出性能を向上させることができる。
【０１１２】
例えば、導電性容器２０として、その直径が２５ｍｍのものを使用し、同じ測定試料を同量導電性容器２０に入れて、同じブロー時間だけガスをノズル６から噴射することにより、ノズル６の先端が当該導電性容器２０の中心軸に対してその長軸の長さが１５ｍｍの楕円運動を行う場合と、ノズル６を導電性容器２０の中心軸付近に固定した場合と、において、サンプル微粒子とキャリア粒子の分離性能を実験したところ、ノズル６を回転させた場合の方が、約３０％程度分離性能が良好なことが判明した。
【０１１３】
図９は、本発明の帯電量測定装置の第６の実施の形態を示す図であり、本実施の形態は、重量計測装置上での導電性容器の安定性を確保して、重量計測の測定性を向上させたものである。
【０１１４】
本実施の形態は、上記第１の実施の形態の帯電量測定装置と同様の帯電量測定装置に適用され、ただ、撹拌装置が異なるのみである。
【０１１５】
そこで、本実施の形態の説明においては、上記図１及び図２と同様の構成部分には、同一の符号を用いて、その詳細な説明を省略する。
【０１１６】
図９において、重量計測装置４の上部に、保持部材６１が取り付けられており、保持部材６１は、少なくとも、導電性容器２０を上部に載置するのに十分な幅と長さを有している。保持部材６１の上面には、導電性容器２０を安定的に保持する窪み６１ａが形成されており、窪み６１ａは、円筒状の導電性容器２０の形状に対応させてその断面が円弧を有した溝状に形成されている。
【０１１７】
なお、窪み６１ａは、円弧を有した溝状に形成されているものに限るものではなく、例えば、その断面が三角形状を有した溝状に形成されていてもよく、要は、導電性容器２０を安定的に保持できるものであればよい。
【０１１８】
したがって、本実施の形態においては、移動装置８により導電性容器２０を重量計測装置４に移動して、把持部８ｅにより導電性容器２０を重量計測装置４の保持部材６１の窪み６１ａに載置させたとき、重量計測装置４上に直に導電性容器２０を載せた場合に比較して、保持部材６１の窪み６１ａにより導電性容器２０が微妙に移動することなく、導電性容器２０を安定して保持することができ、重量計測装置４により導電性容器２０の重量を速やかに、かつ、正確に測定することができる。
【０１１９】
以上、本発明者によってなされた発明を好適な実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記のものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【０１２０】
例えば、上記各実施の形態においては、台座２上に、撹拌装置３、重量計測装置４、ブロー台５に横に並べて配置しているが、横に並べて配置する場合に限るものでないことは、いうまでもなく、要は、効率的に帯電量測定動作処理を行うことのできる配置であればよい。
【０１２２】
特に、導電性容器内のサンプル微粒子をキャリア粒子から分離・排出させるためにガスを噴射するノズルを導電性容器のフィルタに対する位置を変化させて移動させながらガスを噴射させるので、サンプル微粒子とキャリア粒子の分離性能を向上させることができ、より一層測定精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の帯電量測定装置の第１の実施の形態を適用した帯電量測定装置の全体斜視図。
【図２】図１の導電性容器の側面断面図。
【図３】本発明の帯電量測定装置の第２の実施の形態を適用した帯電量測定装置の撹拌装置の側面図。
【図４】図３の撹拌装置により同じ試料の撹拌時間を変化させたときの単位重量当たりの帯電量の変化を示す図。
【図５】本発明の帯電量測定装置の第３の実施の形態を適用した帯電量測定装置のブロー台部分の側面図。
【図６】本発明の帯電量測定装置の第４の実施の形態を適用した帯電量測定装置のブロー台部分の側面図。
【図７】本発明の帯電量測定装置の第５の実施の形態を適用した帯電量測定装置のノズル部分の側面図。
【図８】図７のノズル部分の斜視図。
【図９】本発明の帯電量測定装置の第６の実施の形態を適用した帯電量測定装置の重量計測装置部分の側面図。
【符号の説明】
１ 帯電量測定装置
２ 台座
２ａ 孔
３ 撹拌装置
３ａ、３ｂ 卓上ボールミル回転架台
４ 重量計測装置
５ ブロー台
６ ノズル
６ａ ホース
７ 吸引パイプ
８ 移動装置
８ａ 移動レール
８ｂ 移動体
８ｃ アーム部
８ｄ 昇降部
８ｅ 把持部
９ ガスブロー装置
１０ 回収装置
１１ 電荷測定装置
１１ａ 電極
１２ 制御装置
２０、２０ａ〜２０ｅ 導電性容器
２１ 容器
２２、２３ フィルタ
２４、２５ 保持治具
３０ 撹拌装置
３１ａ、３１ｂ〜３５ａ、３５ｂ 卓上ボールミル回転架台
４１ 囲い
４１ａ 開口
４２ 蓋部材
５１ 保持部材
５１ａ 玉部
５１ｂ 保持部
５１ｃ シャフト
５２ アーム
５２ａ 貫通孔
５３ カム
５４ モータ
５４ａ シャフト

Claims (1)

1. サンプル微粒子と該サンプル微粒子よりも粒径の大きいキャリア粒子が収納され、相対向する面が前記サンプル微粒子を通過させるとともに前記キャリア粒子の通過を阻止するフィルタで形成された導電性容器と、
   前記導電性容器に収納された前記サンプル微粒子と前記キャリア粒子を混合・撹拌して、静電気を帯電させる撹拌手段と、
   前記導電性容器の重量を計測する重量計測手段と、
   前記導電性容器を載置するブロー台を備えると共に、ノズルを通して、前記導電性容器の一方の面のフィルタから導電性容器内に所定のガスを吹き込んでサンプル微粒子をキャリア粒子から分離し、該分離したサンプル微粒子を他方の面のフィルタから導電性容器外に排出するブロー手段と、
   前記ノズルを、前記導電性容器のフィルタ面に対向する位置を変化させて移動せしめるノズル移動手段と、
   前記ブロー台に取り付けられた電極と電気的に接続され、前記ブロー手段により前記サンプル微粒子の分離・排出された前記導電性容器の帯電量を測定する帯電量測定手段と、
   前記導電性容器を把握する把握部を有し、前記把握部を三次元的に動かして、前記導電性容器を前記攪拌手段、前記重量計測手段或いは前記ブロー台に移動させる移動手段と、
   前記攪拌手段、前記重量計測手段、前記ブロー手段、前記ノズル移動手段、前記帯電量測定手段及び前記移動手段の動作を制御する制御手段とを具備し、
   前記制御手段の制御下で、初め、前記移動手段により前記導電性容器を前記攪拌手段に移動して、前記攪拌手段により前記導電性容器内の前記サンプル微粒子と前記キャリア粒子を所定時間攪拌し、次に、前記移動手段により前記導電性容器を前記重量計測手段に移動して、前記ブロー手段による前記サンプル微粒子の分離・排出前の前記導電性容器の重量を測定し、次に、前記移動手段により前記導電性容器を前記ブロー台に移動して、前記ノズル移動手段により前記ノズルを前記導電性容器のフィルタ面に対向する位置を変化させて移動させながら、前記ブロー手段により前記ノズルを通して前記導電性容器内にガスを吹き込んで前記導電性容器内の前記サンプル微粒子の分離・排出を行い、前記帯電量測定手段により前記サンプル微粒子の分離・排出後の前記導導電性容器の帯電量を測定し、次に、前記移動手段により前記導電性容器を再び前記重量測定手段に移動して、前記ブロー手段による前記サンプル微粒子の分離・排出後の前記導電性容器の重量を測定し、前記重量計測手段及び前記帯電量測定手段による測定結果に基づき、前記制御手段にて前記サンプル微粒子の単位重量当りの電荷量を算出することを特徴とする帯電量測定装置。

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