JP5204571B2 - 粉体電荷量測定用フィルタカートリッジ - Google Patents

Description

本発明は、測定試料であるトナー等の帯電した粉体を吸引し、その粉体の電荷量や帯電量を測定する粉体電荷量測定器内に取り付けられる粉体電荷量測定用フィルタカートリッジに関する。

従来の粉体電荷量測定器として、例えば特許文献１には、絶縁容器と、絶縁容器内に収納された導体容器を有し、この導体容器の内部にトナーを捕獲するフィルタを、導体容器の吸引ノズルを構成する吸気口部と排気口部とで挟み込んだ構造で、吸引ノズル内のトナーの電荷量を測定するトナー帯電量測定装置について記載されている。このトナー帯電量測定装置においては、分解してきれいに掃除した吸引ノズルにフィルタを組み込んだ状態で絶縁容器内にセットし、吸引ノズル内に吸引したトナーの電荷量を測定する。そして、絶縁容器から吸引ノズルを取り出し、トナーが入った吸引ノズルの重量を測定する。この測定した重量と予め測定していた吸引ノズル単体の重量との差分を測定した電荷量で除すと、トナーの単位重量当たりの帯電量を求めることができる。

特許第３５６７４６３号公報（図５）

上記特許文献１に記載の帯電量測定装置の導体容器においては、測定する度に導体容器内を清掃する必要があり、頻繁に測定を繰り返す場合においてはその清掃作業が非常に繁雑となる。この問題に対して、導体容器を清掃作業しなくてもよい使い捨ての導体容器にすることが考えられるが、使用済みの導体容器か否かを確認することができないと使用済みの導体容器を誤って再使用することがある。また、導体容器自体が非常に高価なため使い捨てにするには、導体容器内に合成樹脂などの絶縁容器を設けて大幅にコストをさげる必要がある。しかし、上記特許文献１においては、導体容器内に絶縁体を持ち込むことは帯電した物体を持ち込むことにもなり、またトナー等の吸引時において、吸引したトナーと絶縁物との間で摩擦帯電が生じて測定誤差につながると考えられていた。しかし、実際に確認したところそのような影響は無く、たとえ摩擦帯電によって電荷が発生していても、正及び負の等価な電荷がキャンセルされて実際の測定には影響を与えないとの新たな知見が得られた。

そこで、本発明の目的は、外部の帯電した粉体の吸引操作が容易で操作性に優れ、また外部から使用済みか否かを確認することが可能な粉体電荷量測定用フィルタカートリッジを提供することである。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明の粉体電荷量測定用フィルタカートリッジは、外部から吸引した粉体の電荷量を測定する粉体電荷量測定器内に交換可能に取り付けられ、吸引された粉体を捕獲するフィルタが収納された使い捨てのフィルタカートリッジであって、合成樹脂からなるとともに、粉体を吸引する吸引方向に沿って延在した第１筒部と、前記フィルタを収納し前記第１筒部よりもその径が拡径された筒状の拡径部と、前記吸引方向に沿って延在し、前記吸引方向に関して前記第１筒部との間に前記拡径部を挟む第２筒部とが分離不能状態に結合して一体化構造をなす。そして、前記第１筒部、前記拡径部、及び、前記第２筒部の少なくともいずれかに透光領域が形成されている。

これによると、粉体が吸引された使用済みのフィルタカートリッジか未使用のフィルタカートリッジかを透光領域から確認することが可能となる。そのため、使用済みフィルタカートリッジを誤って再使用するのを防ぐことができる。また、次の測定に際しては、フィルタカートリッジを新たなものに交換するだけでよく、従来のように吸引ノズル部等を分解して清掃する必要がなく、測定の作業性が向上する。

本発明において、前記透光領域が、前記吸引方向に関して前記拡径部の前記フィルタよりも上流に形成されていることが好ましい。これにより、透光領域からフィルタで捕獲された粉体を確認することが可能となる。そのため、使用済みフィルタカートリッジを再使用するのを確実に防ぐことが可能となる。

また、本発明において、前記フィルタカートリッジが、半透明又は透明の合成樹脂からなり、フィルタカートリッジ全体に前記透光領域が形成されていることが好ましい。これにより、フィルタカートリッジが使用済みのものかどうかを容易に確認することができる。また、フィルタカートリッジが透明な場合は、フィルタの収納状態も確認することができる。

また、本発明の粉体電荷量測定用フィルタカートリッジは、外部から吸引した粉体の電荷量を測定する粉体電荷量測定器内に交換可能に取り付けられ、吸引された粉体を捕獲するフィルタが収納された使い捨てのフィルタカートリッジであって、合成樹脂からなるとともに、粉体を吸引する吸引方向に沿って延在した第１筒部と、前記フィルタを収納し前記第１筒部よりもその径が拡径された筒状の拡径部と、前記吸引方向に沿って延在し、前記吸引方向に関して前記第１筒部との間に前記拡径部を挟む第２筒部とが分離不能状態に結合して一体化構造をなし、前記第１筒部が、前記吸引方向に関して前記拡径部よりも上流に配置されるとともに、前記拡径部の直径より長く且つ前記第２筒部よりも長尺に形成されており、前記第１筒部には、内径が前記吸引方向に沿って逓減する逓減領域と、その逓減領域の下流に形成されその内径が前記吸引方向に沿って逓増する逓増領域とが形成されていることが好ましい。これにより、外部の帯電した粉体の吸引操作が容易になると共に、長尺な第１筒部を製造するときに使用する金型を分割金型にすることが可能になる。そのため、フィルタカートリッジの製造コストを低下させることができる。また、次の測定に際しては、フィルタカートリッジを新たなものに交換するだけでよく、従来のように吸引ノズル部等を分解して清掃する必要がなく、測定の作業性が向上する。

また、本発明において、前記第２筒部には、内径が前記吸引方向に沿って逓増する逓増領域が形成されており、前記第２筒部の最も下流にある排気口が、前記第１筒部の最も上流にある吸引口よりもその径が大きいことが好ましい。これにより、吸引口からの吸引力を高めることが可能となる。

また、本発明の粉体電荷量測定用フィルタカートリッジは、外部から吸引した粉体の電荷量を測定する粉体電荷量測定器内に交換可能に取り付けられ、吸引された粉体を捕獲するフィルタが収納された使い捨てのフィルタカートリッジであって、合成樹脂からなるとともに、粉体を吸引する吸引方向に沿って延在した第１筒部と、前記フィルタを収納し前記第１筒部よりもその径が拡径された筒状の拡径部と、前記吸引方向に沿って延在し、前記吸引方向に関して前記第１筒部との間に前記拡径部を挟む第２筒部とが分離不能状態に結合して一体化構造をなし、前記第１筒部の外周面には、その周方向に沿って互いに離隔して配置された複数の突起が形成されており、前記複数の突起は、前記第１筒部を前記粉体電荷量測定器の筐体内に挿入したときに、その先端が前記筐体と係合することが好ましい。これにより、筐体内からフィルタカートリッジを取り外すときに、筐体からフィルタカートリッジが抜け落ちにくくなる。そのため、フィルタカートリッジ内から粉体が零れにくくなる。また、次の測定に際しては、フィルタカートリッジを新たなものに交換するだけでよく、従来のように吸引ノズル部等を分解して清掃する必要がなく、測定の作業性が向上する。

また、本発明において、前記第２筒部の前記吸引方向の下流端部には、前記第２筒部の外周面から突出した環状突起が形成されていることが好ましい。これにより、筐体に対してフィルタカートリッジを出し入れする際に、フィルタカートリッジが持ちやすくなる。

また、本発明の粉体電荷量測定用フィルタカートリッジは、外部から吸引した粉体の電荷量を測定する粉体電荷量測定器内に交換可能に取り付けられ、吸引された粉体を捕獲するフィルタが収納された使い捨てのフィルタカートリッジであって、合成樹脂からなるとともに、粉体を吸引する吸引方向に沿って延在した第１筒部と、前記フィルタを収納し前記第１筒部よりもその径が拡径された筒状の拡径部と、前記吸引方向に沿って延在し、前記吸引方向に関して前記第１筒部との間に前記拡径部を挟む第２筒部とが分離不能状態に結合して一体化構造をなし、前記拡径部の外周側面が多面形状に面取りされていることが好ましい。これにより、筐体から取り外したフィルタカートリッジが転がりにくくなる。そのため、フィルタカートリッジ内から粉体が零れにくくなると共に、粉体を捕獲したフィルタカートリッジの重量測定を安定して行うことができる。また、次の測定に際しては、フィルタカートリッジを新たなものに交換するだけでよく、従来のように吸引ノズル部等を分解して清掃する必要がなく、測定の作業性が向上する。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明の一実施形態によるフィルタカートリッジが採用されたトナー等の粉体電荷量測定器の第１のハウジング部材と第２のハウジング部材とを分離させたときの斜視図である。図２は、図１に示す粉体電荷量測定器の分解斜視図である。図３は、本発明の一実施形態によるフィルタカートリッジが採用された粉体電荷量測定器の断面図である。

粉体電荷量測定器１は、図１に示すように、筐体１ａと、筐体１ａに収納されたフィルタカートリッジ４とを有し、外形が略円筒形状に形成されている。筐体１ａは、第１のハウジング部材２と、第２のハウジング部材３とを有し、分離可能な構成となっている。なお、フィルタカートリッジ４は、これら両ハウジング部材２，３間に配置されている。また、粉体電荷量測定器１には、図示しない吸引ポンプに繋がった配管部材を粉体電荷量測定器１に接続する接続部材７０が接続されている。このため、粉体電荷量測定器１は、吸引ポンプが駆動されることによって、その軸方向に平行な方向であって図３中左方から右方に向かう方向（吸引方向Ａ）にトナーを吸引する。

第１のハウジング部材２は、図２及び図３に示すように、アルミニウム合金からなる円筒状の外側第１カバー２１と、ポリカーボネート樹脂からなる円筒状の第１ホルダ２２と、ステンレス鋼からなり外側第１カバー２１との間において第１ホルダ２２を挟む位置に配置された円筒状のノズル部を形成した内側第１ケース２３とを有しており、外側第１カバー２１とノズル部を形成した内側第１ケース２３とが電気的に絶縁された状態で配置されている。

外側第１カバー２１の吸引方向Ａの上流端には、第１ホルダ２２及び内側第１ケース２３の一部が挿通可能な孔３１ａを有する環状フランジ３１が形成されている。外側第１カバー２１の吸引方向Ａの下流端には、当該下流端近傍において周方向に延在する溝３２が形成されることによって構成された環状突起３３が形成されている。環状突起３３には、２つの切欠部３４ａ，３４ｂが形成されている。切欠部３４ａは、切欠部３４ｂから１８０°回転した位置に形成されている。すなわち、２つの切欠部３４ａ，３４ｂは外側第１カバー２１の中心軸を中心として点対称に配置されている。なお、環状突起３３は、図３に示すように、外側第１カバー２１と第２のハウジング部材３の外側第２カバー５１とを嵌合させたときに、その嵌合方向について、外側第１カバー２１の外側第２カバー５１と重なる外周面から突出している。

第１ホルダ２２は、図２及び図３に示すように、孔３１ａから外部に突出する円筒状の先端部２２ａと、外側第１カバー２１によってその大部分が覆われる円筒状の本体部２２ｂと、先端部２２ａと本体部２２ｂとを繋ぐ環状フランジ２２ｃとを有している。第１ホルダ２２は、図３に示すように、外側第１カバー２１の外側からネジが螺入されることによって互いの環状フランジ３１，２２ｃが密着した状態で外側第１カバー２１に固定されている。

本体部２２ｂの吸引方向Ａの下流端には、本体部２２ｂの径方向に突出した環状突起３６が形成されている。環状突起３６は、その外径が環状突起３３の外径とほぼ同じになっている。また、環状突起３６には、２つの切欠部３４ａ，３４ｂと同じ形状及び同じサイズの２つの切欠部３７ａ，３７ｂが形成されている。これら切欠部３７ａ，３７ｂは、外側第１カバー２１に第１ホルダ２２を固定したときに、切欠部３７ａが切欠部３４ａにちょうど対向し、切欠部３７ｂが切欠部３４ｂにちょうど対向するように配置され、２つの大きな切欠部３８ａ，３８ｂを構成している。

また、環状突起３６には、本体部２２ｂの径方向であって外側に付勢された樹脂ボールを有する２つのプレスフィットプランジャ３９ａ，３９ｂが設けられている。プレスフィットプランジャ３９ａは、プレスフィットプランジャ３９ｂから１８０°回転した位置に配置されている。すなわち、２つのプレスフィットプランジャ３９ａ，３９ｂは本体部２２ｂの中心軸を中心として点対称に配置されている。なお、プレスフィットプランジャ３９ａ，３９ｂは、切欠部３７ａ，３７ｂから９０°回転した位置に配置されている。

内側第１ケース２３は、図２及び図３に示すように、吸引方向Ａに沿って延在する長尺部２３ａと、長尺部２３ａの下流端の内径よりも大きく拡径された拡径部２３ｂと、拡径部２３ｂ内に配置された筒状のカラー４５とを有している。長尺部２３ａは、内側第１ケース２３が第１ホルダ２２に取り付けられたときに第１ホルダ２２から外部に突出する先端部４１ａと、吸引方向Ａに沿って段階的に拡径され先端部４１ａと拡径部２３ｂとを繋ぐ繋ぎ部４１ｂとを有している。なお、内側第１ケース２３は、第１ホルダ２２に内側第１ケース２３を通した後、繋ぎ部４１ｂの吸引方向Ａの上流端近傍にＣ型止め輪４２が設けられることによって、第１ホルダ２２から脱落しないように取り付けられる。また、先端部４１ａには、絶縁材料からなり可撓性を有する短尺のチューブ９９が嵌め込まれているが、特に設けられていなくてもよい。

拡径部２３ｂは、吸引方向Ａに沿って段階的に拡径されている。カラー４５の内周面には、吸引方向Ａに対して傾斜するテーパ面４５ａが形成されている。カラー４５は、拡径部２３ｂの吸引方向Ａの上流端に形成された環状フランジ４３に密着した状態でネジにより拡径部２３ｂに固定されている。

繋ぎ部４１ｂ内には、付勢部材４７が配置されている。この付勢部材４７は、繋ぎ部４１ｂの段差部４８とカラー４５との間に配置されており、内側第１ケース２３内に挿入されたフィルタカートリッジ４を吸引方向Ａ（すなわち、フィルタカートリッジ４を内側第１ケース２３から離れる方向）に付勢する。付勢部材４７は、コイルバネ４７ａと、コイルバネ４７ａとカラー４５との間に配置された台座４７ｂとで構成されているが、例えば、コイルバネ４７ａをゴムなどの弾性部材に換えて構成されていてもよいし、台座４７ｂがなくてもよい。

また、第１ホルダ２２の本体部２２ｂ内には、付勢部材４９が配置されている。付勢部材４９は、環状フランジ２２ｃと拡径部２３ｂとの間に配置されており、第１ホルダ２２内に挿入された内側第１ケース２３を吸引方向Ａに付勢する。なお、内側第１ケース２３にはＣ型止め輪４２が設けられているので、内側第１ケース２３は、第１ホルダ２２から脱落せずに吸引方向Ａに関して第１ホルダ２２にスライド可能に支持されている。付勢部材４９は、コイルバネから構成されているが、例えば、ゴムなどの弾性部材から構成されていてもよい。
以上のように、フィルタカートリッジ４を吸引方向Ａに付勢する部材等が第１のハウジング部材２内に収納されるが、その厚みはおおよそ２５ｍｍ厚で、後述するフィルタカートリッジ４の拡径部の直径と同程度となっている。

第２のハウジング部材３は、図２及び図３に示すように、アルミニウム合金からなる円筒状の外側第２カバー５１と、ポリカーボネート樹脂からなる第２ホルダ５２と、ステンレス鋼からなり外側第２カバー５１との間において第２ホルダ５２を挟む位置に配置された円筒状のカップホルダを形成した内側第２ケース５３と、ポリカーボネート樹脂からなり第２ホルダ５２との間において外側第２カバー５１を挟む位置に配置された継ぎ手ホルダ５４とを有しており、外側第２カバー５１と内側第２ケース５３とが電気的に絶縁された状態で配置されている。

外側第２カバー５１の吸引方向Ａの下流端には、第２ホルダ５２の一部が挿通可能な孔６１ａを有する環状フランジ６１が形成されている。環状フランジ６１には、測定用電位計（図示せず）に接続された同軸ケーブル（図示せず）を通す孔６１ｂが形成されており、同軸ケーブルの外側シールド線が外側第２カバー５１に接続されており、芯線が内側第２ケース５３に接続されている。

外側第２カバー５１の吸引方向Ａの上流端には、外側第２カバー５１の内周面から突出する２つの突起５１ａ，５１ｂをそれぞれ構成する２つの突起形成部材６６，６７が固定されている。具体的には、外側第２カバー５１の上流端には、２つの切欠部６８，６９が形成されている。これら切欠部６８，６９は、外側第２カバー５１の中心軸を中心として点対称に配置されている。そして、先端部（突起５１ａ，５１ｂ）が外側第２カバー５１の内周面から突出するように、突起形成部材６６，６７が切欠部６８，６９にそれぞれ嵌め込まれてネジで外側第２カバー５１に固定されている。突起形成部６６，６７の外側第２カバー５１の内周面から突出した部分の形状は、切欠部３８ａ，３８ｂに対応した形状となっている。そのため、２つの外側第１及び第２カバー２１，５１を嵌合させてから第１のハウジング部材２を周方向に沿って９０°回転させることで、吸引方向Ａと平行な嵌合方向に関して突起５１ａ，５１ｂと環状突起３３とが係合する。このように突起５１ａ，５１ｂ及び環状突起３３が両ハウジング部材２，３の嵌合をロックするロック機構を構成している。

第２ホルダ５２は、図２に示すように、略円板形状を有しており、内側第２ケース５３と対向する面には内側第２ケース５３の吸引方向Ａの下流端が嵌め込まれる凹部６３が形成されている。凹部６３の底面の中心には孔６４が形成されている。第２ホルダ５２の凹部６３が形成された面とは反対側の面には、図３に示すように、孔６４を内包し且つ孔６１ａ内に挿入される環状突起５２ａが形成されている。また、第２ホルダ５２は、外側第２カバー５１に固定されたときに孔６１ｂと対向し且つ孔６１ｂとほぼ同径の孔５２ｂが形成されている。この孔５２ｂにも、内側第２ケース５３と接続された同軸ケーブルの芯線およびその芯線を覆う絶縁部材が通される。

内側第２ケース５３は、図３に示すように、吸引方向Ａに対して傾斜するテーパ面５３ａ、吸引方向Ａに沿って延在するストレート面５３ｂ及びテーパ面５３ａとストレート面５３ｂとを繋ぐ湾曲面５３ｃからなる内周面を有している。また、内側第２ケース５３の第２ホルダ５２とは反対側の端部外周には、径方向に突出する環状突起６５が形成されている。環状突起６５は、その外径が内側第１ケース２３の拡径部２３ｂの最も大きい外径と同じになっている。内側第２ケース５３は、第２ホルダ５２の外側からネジが螺入されることによって、内側第２ケース５３の吸引方向Ａの下流端が凹部６３に嵌め込まれた状態で第２ホルダ５２に固定されている。

継ぎ手ホルダ５４は、図３に示すように、環状フランジ６１の孔６１ａと第２ホルダ５２の環状突起５２ａとの間に嵌め込まれる内筒７１と、内筒７１の外側に配置された外筒７２と、内及び外筒７１，７２を繋ぐ環状フランジ７３とから形成されている。内筒７１の内周面には、吸引方向Ａに関して中央近傍から下流端にかけて雌ねじが形成されており、この雌ねじ部分に接続部材７０がねじ込まれている。また、内筒７１の上流端部には、第２ホルダ５２の環状突起５２ａが嵌め込まれている。環状突起５２ａの外周面には環状溝が形成されており、その環状溝にはＯリングが配置されている。これによって、内筒７１とホルダ５２との間のシール性が向上する。なお、継ぎ手ホルダ５４は、継ぎ手ホルダ５４の外側から第２ホルダ５２にネジが螺入されることで、継ぎ手ホルダ５４と第２ホルダ５２との間に環状フランジ６１を挟んだ状態で、外側第２カバー５１、第２ホルダ５２及び継ぎ手ホルダ５４の３者が固定される。

続いて、フィルタカートリッジ４について以下に説明する。図４は、図２に示すフィルタカートリッジの斜視図である。図５は、図２に示すフィルタカートリッジの断面図である。

フィルタカートリッジ４は、図４及び図５に示すように、絶縁材料からなり互いに嵌合可能な２つのハウジング８１，８２と、両ハウジング８１，８２内に収納されたフィルタ８３とで構成されている。本実施形態における両ハウジング８１，８２は、ポリプロピレン樹脂からなり、乳白色あるいは透明性の高いものが用いられる。乳白色の樹脂を用いる場合、厚みが比較的薄くなっているので、外部から内部の状態、すなわち、フィルタカートリッジ４内に粉体が吸引された使用済みのフィルタカートリッジ４かどうかを確認することが可能な半透明になっており、フィルタカートリッジ４のほぼ全体が透光領域となっている。なお、フィルタカートリッジ４を構成する合成樹脂はポリプロピレン樹脂に限らず、フィルタカートリッジ４内を確認することが可能な半透明性および透明性を実現可能な絶縁樹脂であれば、どのような合成樹脂であってもよい。また、両ハウジング８１，８２の少なくとも一方が、透明性を有する合成樹脂（例えば、ポリカーボネート樹脂）からなる場合は、上述に加えて、フィルタカートリッジ４内のフィルタ８３の収納状態も確認することが可能となる。

また、フィルタカートリッジ４は、吸引方向Ａに沿って延在する筒状の長尺部４ａ、長尺部４ａの下流端の内径よりも大きく拡径された筒状の拡径部４ｂおよび長尺部４ａよりも短い筒状の短尺部４ｃとを有しており、長尺部４ａの長さは、拡径部４ｂの外径より長く形成されている。より具体的には長尺部４ａの長さは、拡径部４ｂの外径と同程度から2倍程度の長さに形成するのが良く、より好適には１．２倍から１．８倍程度、最適には１．５倍程度の形成することにより、粉体電荷量測定器１にフィルタカートリッジ４を挿入することにより、長尺部４aの先端部が粉体電荷量測定器１の第１のハウジング部材２より突出することになり、外部の帯電した粉体を吸引する際の操作が容易になる。なお、フィルタ８３には、フィルタカートリッジ４内に吸引された粉体がフィルタ８３を通過しない程度の孔径を有する複数のフィルタ孔が形成されている。

図４に示すように、拡径部４ｂの中心から最も離れた外周側面が多面形状（例えば１６角形）に面取りされている。これにより、筐体１ａから取り外したフィルタカートリッジ４を、その外周側面が接するように平坦な面に載置してもフィルタカートリッジ４が転がりにくくなる。そのため、フィルタカートリッジ４内からトナーが零れにくくなると共に、粉体を捕獲したフィルタカートリッジの重量測定を安定して行うことができる。

ハウジング８１には、長尺部４ａと、拡径部４ｂの上流側半分を構成する上流半部８５とが形成されている。長尺部４ａは、先端部４１ａの内径よりも若干小さい外径を有する先端部８６と、先端部８６と上流半部８５とを繋ぎ、繋ぎ部４１ｂの最も小さい内径よりも若干小さい外径を有する繋ぎ部８７とを有している。

先端部８６には、図５に示すように、吸引方向Ａに沿ってその内径が逓減する逓減領域８４ａが形成されている。すなわち、吸引方向Ａに関して、先端部８６の上流端に形成された吸引口８６ａの内径ｄ１が下流端の内径ｄ２よりも僅かに大きくなっている。また、先端部８６は、吸引方向Ａに関して、先端部４１ａとほぼ同じ長さを有しており、フィルタカートリッジ４が内側第１ケース２３に挿入されたときに先端部８６の上流端と先端部４１ａの上流端とが実質的に同じ位置に配置される。これにより、粉体電荷量測定器１に吸引した粉体が先端部４１ａの内周面に付着せず、ほとんどの粉体がフィルタカートリッジ４内に入り込む。そのため、電荷量を測定したすべての粉体の重量をフィルタカートリッジ４の重量測定によって、測定することが可能となる。

繋ぎ部８７には、吸引方向Ａに沿ってその内径が逓増する逓増領域８４ｂが形成されている。すなわち、吸引方向Ａに関して、繋ぎ部８７の上流端の内径ｄ３が下流端の内径ｄ４よりも小さくなっている。このように先端部８６に逓減領域８４ａが形成され、繋ぎ部８７に逓増領域８４ｂが形成されていることで、長尺部４ａを成形するための金型を先端部８６と繋ぎ部８７との境界で分割した分割金型にすることが可能となる。このため、フィルタカートリッジ４の製造コストを低下させることができる。また、繋ぎ部８７は、吸引方向Ａに関して、繋ぎ部４１ｂとほぼ同じ長さを有している。繋ぎ部８７の外周面であって吸引方向Ａの下流端には、吸引方向Ａに延在しつつ外周面から突出した３つの当接部８８および３つの突起８９が形成されている。これら当接部８８および突起８９は、周方向に沿って互いに等間隔に離隔して配置され、且つ、交互に配置されている。

３つの当接部８８は、吸引方向Ａに延在する角柱形状を有しており、繋ぎ部８７の外周面からの高さが突起８９よりも低くなっている。具体的には、フィルタカートリッジ４を内側第１ケース２３に挿入したときに、当接部８８はカラー４５の内周面に接触せずに通過して台座４７ｂに当接する。そして、フィルタカートリッジ４が付勢部材４７によって吸引方向Ａに付勢される。このようにフィルタカートリッジ４が吸引方向Ａに付勢されることで、フィルタカートリッジ４の下流端を第２ホルダ５２の側面に押し付けることができる。そのため、フィルタカートリッジ４と内側第２ケース５３との間のシール性も向上し、粉体を確実にフィルタカートリッジ４内に吸引捕集することができ、両先端部４１ａ，８６間から内側第１ケース２３とフィルタカートリッジ４の隙間に誤って粉体が吸引されることがなくなる。なお、フィルタカートリッジ４と内側第２ケース５３との間のシール性をより向上させるため、内側第２ケース５３のフィルタカートリッジ４の下流端部と接する面に例えば２ｍｍ厚のシリコン樹脂製のパッキンを挿入するようにしても良い。

３つの突起８９は、吸引方向Ａに延在する三角柱形状を有しており、突起８９の尖った先端が繋ぎ部８７の外周面から最も離れた位置に配置されている。また、突起８９は、フィルタカートリッジ４を内側第１ケース２３に挿入したときに、先端がカラー４５の内周面に接触して押し潰される程度の高さを有している。これにより、筐体１ａからフィルタカートリッジ４を取り外すときに、カラー４５と突起８９とが係合しているので第１のハウジング部材２からフィルタカートリッジ４が抜け落ちにくくなる。そのため、フィルタカートリッジ４内から粉体が零れにくくなる。さらに突起８９の吸引方向の上流端面が傾斜している。そのため、フィルタカートリッジ４を内側第１ケース２３に挿入したときに、突起８９の先端が押し潰されやすい。

上流半部８５内には、図４（ａ）及び図５に示すように、４つのリブ９１が形成されている。リブ９１は、上流半部８５の入口近傍から傾斜面８５ａに沿って上流半部８５の外周端近傍まで延在した略三角形形状を有している。これらリブ９１は、上流半部８５の中心軸を中心として互いに９０°離れた位置に配置されている。そして、こられリブ９１の下流側の端面は、フィルタカートリッジ４内に収納されたフィルタ８３の上流側表面と接触可能な位置に配置されており、粉体を吸引しているときにフィルタ８３と接触してそのフィルタ８３の振れの範囲を規制する。そのため、フィルタ８３が大きく変形することによって破損するのを抑制することができると共に、フィルタ８３で確実に粉体を捕獲することができる。

また、上流半部８５の外周端部近傍には、両ハウジング８１，８２を溶着するための周方向に沿って延在した環状の溶着部８５ｂが形成されている。これにより、両ハウジング８１，８２間にフィルタ８３を挟み込んだ状態で両者を嵌め合わせ、溶着部８５ｂをフィルタカートリッジ４の外部から加熱することで両ハウジング８１，８２を溶着することができる。なお、両ハウジング８１，８２は、接着剤で固定してもよい。この場合は溶着部８５ｂを形成していなくてもよい。

ハウジング８２には、短尺部４ｃと、拡径部４ｂの下流側半分を構成する下流半部９２とが形成されている。短尺部４ｃは、内側第２ケース５３の最も小さい内径（ストレート面５３ｂ部分の内径）よりも若干小さい外径を有している。また、短尺部４ｃの下流端には、外周面から突出した環状突起９５が形成されている。環状突起９５は、吸引方向Ａに関して、上流側に形成された傾斜面９６と下流側に形成された傾斜面９７とを有しており、その外径が内側第２ケース５３の最も小さい内径とほぼ同じ径となっている。傾斜面９７は、短尺部４ｃの外周面に対する傾斜角度が傾斜面９６よりも小さくなっており、比較的緩やかに形成されている。このような環状突起９５が短尺部４ｃに形成さていることで、ユーザが指で短尺部４ｃを摘んで持ったときに、環状突起９５がほどよく指先に引っ掛かる。そのため、筐体１ａに対してフィルタカートリッジ４を出し入れする際に、フィルタカートリッジ４が持ちやすくなる。また、傾斜面９７が緩やかに形成されているので、環状突起９５の外周先端がほどよく指先にくい込み、よりフィルタカートリッジ４が持ちやすくなる。

短尺部４には、吸引方向Ａに沿ってその内径が逓増する逓増領域８４ｃが形成されている。すなわち、吸引方向Ａに関して、短尺部４ｃの上流端の内径ｄ５が下流端に形成された排気口９８の内径ｄ６よりも僅かに小さくなっている。排気口９８は、吸引口８６ａよりもその径が大きい。これにより、吸引口８６ａからの吸引力を高めることが可能となる。

下流半部９２内には、図４（ｂ）及び図５に示すように、互いに直交し、短尺部４ｃと下流半部９２の境界部分から傾斜面９２ａに沿って下流半部９２の外周端近傍まで延在した略台形形状の２つのリブ９３が形成されている。これらリブ９３の上流側の端面は、フィルタカートリッジ４内に収納されたフィルタ８３の下流側表面と接触可能な位置に配置されており、粉体を吸引しているときにフィルタ８３と接触してそのフィルタ８３の振れの範囲を規制する。そのため、フィルタ８３が大きく変形することによって破損するのを抑制することができると共に、フィルタ８３で確実に粉体を捕獲することができる。また、各リブ９３の下流端には切欠部９３ａが形成されている。

続いて、粉体電荷量測定器１を用いて吸引した粉体の単位重量当たりの帯電量を求めるまでの動作について説明する。図６は、第１及び第２のハウジング部材にフィルタカートリッジを組み付けるときの説明図である。

まず、フィルタカートリッジ４を外部から内部の状態を確認して、使用済みのものか否かを確認する。そして、未使用のフィルタカートリッジ４の単体の重量を測定する。そして、図６に示すように、分離された第１及び第２のハウジング部材２，３の間にフィルタカートリッジ４を配置し、そのフィルタカートリッジ４の長尺部４ａを内側第１ケース２３の長尺部２３ａに挿入する。このとき、当接部８８が台座４７ｂに当接し、突起８９の先端がカラー４５の内周面に接触して押し潰されて突起８９とカラー４５とが係合する。これら３つの突起８９とカラー４５との係合により、フィルタカートリッジ４の吸引方向Ａに沿う中心軸と筐体１ａの中心軸とがほぼ一致する。

次に、両カバー２１，５１を嵌合させたときに、突起５１ａ，５１ｂが切欠部３８ａ，３８ｂを通過可能な位置に両カバー２１，５１の位置合わせを行う。そして、第１及び第２のハウジング部材２，３を互いに近づく方向へ移動させてカバー２１，５１同士を嵌合させる。カバー２１，５１同士を嵌合する前では、図６に示すように、内側第１ケース２３の吸引方向Ａの下流端が、付勢部材４９の付勢力によって第１ホルダ２２の下流端よりも吸引方向Ａに突出している。しかし、カバー２１，５１同士を嵌合することによって、図３に示すように、内側第１ケース２３の下流端面と内側第２ケース５３の環状突起６５の上流端面とが接触し、内側第１ケース２３が第１ホルダ２２内に押し込まれる。このとき、付勢部材４９による付勢力によって内側第１ケース２３の下流端面に対する環状突起６５の上流端面の圧接力が大きくなるので、内側第１ケース２３と内側第２ケース５３との電気的接触状態がより一層確実になる。さらに、外側第１及び第２カバー２１，５１同士を嵌合させ、突起５１ａ，５１ｂと環状突起３３とを係合させたときに、両カバー２１，５１間にがたつき等があると、内側第１ケース２３の下流端面に対する内側第２ケース５３の圧接力が低下するが、付勢部材４９を設けていることで、両カバー２１，５１間のがたつきを吸収し、内側第１ケース２３と内側第２ケース５３間の圧接力の低下を抑制する。

また、カバー２１，５１同士を嵌合したときに、付勢部材４７による付勢力がフィルタカートリッジ４に作用しているので、フィルタカートリッジ４の下流端面と第２ホルダー５２の側面との圧接力が大きくなる。そのため、フィルタカートリッジ４と内側第２ケース５３との間のシール性が向上し、粉体を確実にフィルタカートリッジ４内に吸引捕集することができ、内側第１ケース２３とフィルタカートリッジ４の隙間に誤って粉体が吸引されることがなくなる。

次に、外側第１及び第２カバー２１，５１が嵌合した後、第１のハウジング部材２を９０°回転させる。すると、プレスフィットプランジャ３９ａ，３９ｂの樹脂ボールが、外側第２カバー５１の内周面の環状突起３３と対向する部分であって吸引方向Ａに沿って突起形成部材６６，６７と重なる位置に形成された２つの湾曲溝に入り込む。なお、湾曲溝は外側第２カバー５１に４つ形成されており、外側第２カバー５１の中心軸を中心として互いに９０°離隔した位置に配置されている。これによって、第１のハウジング部材２が第２のハウジング部材３に対して回転しにくい状態となる。また、突起５１ａ，５１ｂが切欠部３８ａ，３８ｂを通過した位置から９０°回転するので、嵌合方向に関して突起５１ａ，５１ｂと環状突起３３とが係合する。このときの嵌合によって両カバー２１，５１の電気的接触状態が保たれる。また、付勢部材４７，４９の付勢力は両カバー２１，５１を離す方向（嵌合方向と平行な方向）にも作用するので、突起５１ａ，５１ｂと環状突起３３との係合力が増すと共に電気的接触状態がより確実なものとなる。この観点からいえば、付勢部材４７，４９もロック機構の一部を構成している。こうして、両ハウジング部材２，３の嵌合がロックされて筐体１ａが構成される。

次に、フィルタカートリッジ４の先端部８６からフィルタ８３に向かう吸引力が生じるように図示しない吸引ポンプを駆動し、粉体をチューブ９９を介してフィルタカートリッジ４内に吸い込む。吸い込んだ粉体はフィルタ８３に捕獲される。このとき、ほとんどの粉体はフィルタ８３に付着しているが、先端部８６、繋ぎ部８７および上流半部８５の内面にも多少粉体が付着している。そして、吸引ポンプの駆動を停止する。

次に、フィルタカートリッジ４内の粉体の総電荷量を測定する。絶縁体で形成されたフィルタカートリッジ４の外表面にはフィルタカートリッジ４内に捕集された粉体の電荷量に応じて、誘電分極により等量の電荷が誘電分極により誘起され、フィルタカートリッジ４の外表面に誘電分極により誘起された電荷量に応じて、フィルタカートリッジ４を収納した導体容器、すなわち、内側第２ケース２３及び内側第２ケース５３で構成された導体容器に静電誘導によりフィルタカートリッジ４内の捕集された粉体の電荷量と等量の電荷が発生し、その電荷による電位を電位計で測定してフィルタカートリッジ４内の捕集された粉体の総電荷量の値を得ることが出来る。なお、粉体の総電荷量Ｑは、粉体を吸引する前後の内側第２ケース２３及び内側第２ケース５３で構成された導体容器の電荷量を測定し、その差分から求められる。

続いて、フィルタカートリッジ４内の粉体の単位重量当たりの電荷量を求める。この場合は、筐体１ａからフィルタカートリッジ４を取り出して吸い込んだ粉体が入ったフィルタカートリッジ４の重量を測定する。フィルタカートリッジ４を筐体１ａから取り出す方法は、上記と逆の手順で行う。すなわち、第１のハウジング部材２を９０°回転させ、両ハウジング部材２，３を互いに離れる方向に移動させる。そして、カラー４５と突起８９との係合によって内側第１ケース２３に支持されたフィルタカートリッジ４を内側第１ケース２３から取り外し、そのフィルタカートリッジ４を重量測定器、例えば電子天秤で測定する。そして、その測定した重量と、フィルタカートリッジ４を筐体１ａに取り付ける前に予め測定していたフィルタカートリッジ４の単体重量との差分で、上記の粉体の総電荷量Ｑを除すと、粉体の単位重量当たりの電荷量を求めることができる。

以上のように、本実施形態によると、フィルタカートリッジ４のほぼ全体が透光領域となっているので、粉体が吸引された使用済みのフィルタカートリッジ４か未使用のフィルタカートリッジ４かを外部から容易に確認することが可能となる。そのため、使用済みフィルタカートリッジを誤って再使用するのを防ぐことができる。また、次の測定に際しては、フィルタカートリッジ４を新たなものに交換するだけでよく、従来のように吸引ノズル部等を分解して清掃する必要がなく、測定の作業性が向上する。

本実施形態においては、フィルタカートリッジ４のほぼ全体が透光領域となっているが、長尺部４ａ、拡径部４ｂ及び短尺部４ｃのいずれかに部分的に透光領域が形成されておればよい。これにおいても、フィルタカートリッジが使用済みか否かを確認することができる。さらに、透光領域が拡径部４ｂのフィルタ８３よりも上流に形成されていてもよい。この場合、上記の効果に加えて、透光領域からフィルタ８３で捕獲された粉体を確認することが可能となる。そのため、使用済みフィルタカートリッジを再使用するのを確実に防ぐことが可能となる。なお、フィルタカートリッジに部分的に透光領域を設ける場合は、当該透光領域を設ける部分に開口部を形成し、その開口部を覆う透明なフィルムや樹脂板をフィルタカートリッジに溶着又は接着すればよい。
また、本実施形態によると、フィルタカートリッジ４は、粉体を吸引する吸引方向に沿って延在した第１筒部と、フィルタを収納し第１筒部よりもその径が拡径された筒状の拡径部と、吸引方向に沿って延在し、吸引方向に関して第１筒部との間に拡径部を挟む第２筒部とを有しており、第１筒部が、吸引方向に関して拡径部よりも上流に配置されるとともに、拡径部の直径より長く且つ第２筒部よりも長尺に形成されているため、外部の帯電した粉体の吸引操作を容易に行うことが出来る。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能なものである。例えば、上述の実施形態においては、長尺部４ａに逓減領域８４ａ及び逓増領域８４ｂが形成されているが、これら２つの領域８４ａ，８４ｂが形成されていなくてもよい。すなわち、長尺部４ａに吸引方向Ａに沿ってその内径が逓増（逓減）する１つの逓増領域（逓減領域）や内径が一定なストレート領域が形成されていてもよい。なお、短尺部４ｃにおいても吸引方向Ａに沿ってその内径が逓減する逓減領域や内径が一定なストレート領域が形成されていてもよい。また、吸引口８６ａが、排気口９８よりもその径が大きくてもよいし、同じであってもよい。また、付勢部材４７，４９が設けられていなくてもよい。また、フィルタカートリッジ４の外周面に複数の突起８９が形成されていなくてもよい。また、フィルタカートリッジ４の外周側面が面取りされてなくてもよい。また、短尺部４ｃの下流端に環状突起９５が形成されていなくてもよい。

本発明の一実施形態によるフィルタカートリッジが採用されたトナー等の粉体電荷量測定器の第１のハウジング部材と第２のハウジング部材とを分離させたときの斜視図である。 図１に示す粉体電荷量測定器の分解斜視図である。 本発明の一実施形態によるフィルタカートリッジが採用された粉体電荷量測定器の断面図である。 図２に示すフィルタカートリッジの斜視図である。 図２に示すフィルタカートリッジの断面図である。 第１及び第２のハウジング部材にフィルタカートリッジを組み付けるときの説明図である。

符号の説明

１ 粉体電荷量測定器
１ａ 筐体
４ フィルタカートリッジ
４ａ 長尺部（第１筒部）
４ｂ 拡径部
４ｃ 短尺部（第２筒部）
４７ 付勢部材
８３ フィルタ
８４ａ 逓減領域
８４ｂ，８４ｃ 逓増領域
８６ａ 吸引口
８９ 突起
９５ 環状突起
９８ 排気口

Claims (8)

1. 外部から吸引した粉体の電荷量を測定する粉体電荷量測定器内に交換可能に取り付けられ、吸引された粉体を捕獲するフィルタが収納された使い捨てのフィルタカートリッジであって、
   合成樹脂からなるとともに、粉体を吸引する吸引方向に沿って延在した第１筒部と、前記フィルタを収納し前記第１筒部よりもその径が拡径された筒状の拡径部と、前記吸引方向に沿って延在し、前記吸引方向に関して前記第１筒部との間に前記拡径部を挟む第２筒部とが分離不能状態に結合して一体化構造をなし、
   前記第１筒部、前記拡径部、及び、前記第２筒部の少なくともいずれかに透光領域が形成されていることを特徴とする粉体電荷量測定用フィルタカートリッジ。
2. 前記透光領域が、前記吸引方向に関して前記拡径部の前記フィルタよりも上流に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の粉体電荷量測定用フィルタカートリッジ。
3. 前記フィルタカートリッジが、半透明又は透明の合成樹脂からなり、フィルタカートリッジ全体に前記透光領域が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の粉体電荷量測定用フィルタカートリッジ。
4. 外部から吸引した粉体の電荷量を測定する粉体電荷量測定器内に交換可能に取り付けられ、吸引された粉体を捕獲するフィルタが収納された使い捨てのフィルタカートリッジであって、
   合成樹脂からなるとともに、粉体を吸引する吸引方向に沿って延在した第１筒部と、前記フィルタを収納し前記第１筒部よりもその径が拡径された筒状の拡径部と、前記吸引方向に沿って延在し、前記吸引方向に関して前記第１筒部との間に前記拡径部を挟む第２筒部とが分離不能状態に結合して一体化構造をなし、
   前記第１筒部が、前記吸引方向に関して前記拡径部よりも上流に配置されるとともに、前記拡径部の直径より長く且つ前記第２筒部よりも長尺に形成されており、
   前記第１筒部には、内径が前記吸引方向に沿って逓減する逓減領域と、その逓減領域の下流に形成されその内径が前記吸引方向に沿って逓増する逓増領域とが形成されていることを特徴とする粉体電荷量測定用フィルタカートリッジ。
5. 前記第２筒部には、内径が前記吸引方向に沿って逓増する逓増領域が形成されており、
   前記第２筒部の最も下流にある排気口が、前記第１筒部の最も上流にある吸引口よりもその径が大きいことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の粉体電荷量測定用フィルタカートリッジ。
6. 外部から吸引した粉体の電荷量を測定する粉体電荷量測定器内に交換可能に取り付けられ、吸引された粉体を捕獲するフィルタが収納された使い捨てのフィルタカートリッジであって、
   合成樹脂からなるとともに、粉体を吸引する吸引方向に沿って延在した第１筒部と、前記フィルタを収納し前記第１筒部よりもその径が拡径された筒状の拡径部と、前記吸引方向に沿って延在し、前記吸引方向に関して前記第１筒部との間に前記拡径部を挟む第２筒部とが分離不能状態に結合して一体化構造をなし、
   前記第１筒部の外周面には、その周方向に沿って互いに離隔して配置された複数の突起が形成されており、
   前記複数の突起は、前記第１筒部を前記粉体電荷量測定器の筐体内に挿入したときに、その先端が前記筐体と係合することを特徴とする粉体電荷量測定用フィルタカートリッジ。
7. 前記第２筒部の前記吸引方向の下流端部には、前記第２筒部の外周面から突出した環状突起が形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の粉体電荷量測定用フィルタカートリッジ。
8. 外部から吸引した粉体の電荷量を測定する粉体電荷量測定器内に交換可能に取り付けられ、吸引された粉体を捕獲するフィルタが収納された使い捨てのフィルタカートリッジであって、
   合成樹脂からなるとともに、粉体を吸引する吸引方向に沿って延在した第１筒部と、前記フィルタを収納し前記第１筒部よりもその径が拡径された筒状の拡径部と、前記吸引方向に沿って延在し、前記吸引方向に関して前記第１筒部との間に前記拡径部を挟む第２筒部とが分離不能状態に結合して一体化構造をなし、
   前記拡径部の外周側面が多面形状に面取りされていることを特徴とする粉体電荷量測定用フィルタカートリッジ。

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