(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンプル微粒子と前記サンプル微粒子よりも粒径の大きいキャリア粒子を収納し、前記サンプル微粒子及び前記キャリア粒子を外部に排出する部位を有し、前記サンプル微粒子及び前記キャリア粒子を混合・撹拌するための撹拌容器と、前記撹拌容器中の前記サンプル微粒子と前記キャリア粒子を混合・撹拌する撹拌手段と、前記撹拌容器の外部に排出された前記サンプル微粒子と前記キャリア粒子が収納され、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ーを設置した導電性容器と、前記撹拌容器中の前記サンプル微粒子及び前記キャリア粒子を外部に排出し、前記導電性容器に供給する供給手段と、前記導電性容器の重量を計測する重量計測手段と、前記サンプル微粒子がキャリア粒子から分離して、前記フィルターを通過して前記導電性容器の外に排出されるように、前記導電性容器に所定のガスを吹き付けるブロー手段と、該ブロー手段により分離した前記サンプル微粒子を回収する回収手段と、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、前記導電性容器を前記撹拌装置、前記重量計測手段、前記ブロー手段に所定の順序で移動させる移動手段と、前記撹拌手段に前記サンプル微粒子と前記キャリア粒子を所定の時間撹拌させ、前記供給手段を制御して、前記撹拌容器から所定量の前記サンプル微粒子と前記キャリア粒子を前記導電性容器に移動し、前記移動手段を制御して、前記導電性容器を前記重量計測手段に移動して重量を計測させ、前記ブロー手段に移動して前記サンプル微粒子を分離させ、前記回収手段に分離したサンプル微粒子を回収させ、前記帯電量測定手段に前記サンプル微粒子の分離後の前記導電性容器の帯電量を計測させ、前記重量計測手段へ再度移動させて重量を計測させて、前記サンプル微粒子の単位重量当たりの帯電量を測定し、最後に前記導電性容器中のキャリア粒子を外部に排出する測定手順を繰り返すことによって、前記サンプル微粒子の単位重量当たりの帯電量の撹拌時間依存性を測定する制御手段とを備えた帯電量測定装置において、前記制御手段は、前記サンプル微粒子の分離後の前記導電性容器の重量を計測させた後に、前記移動手段を制御して、前記導電性容器を前記ブロー手段に移動して、該ブロー手段に対する前記導電性容器の向きを前記サンプル微粒子の回収時とは逆の向きに反転させて、前記サンプル微粒子の回収時とは逆の向きから所定のガスを前記フィルター面に吹き付けることによって前記導電性容器内のキャリア粒子を排出させ、同時に前記回収手段にキャリア粒子を回収させることを特徴とする帯電量測定装置。
【請求項２】
前記サンプル微粒子を分離させる際に、前記ブロー手段が前記導電性容器を密閉するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の帯電量測定装置。
【請求項３】
前記撹拌手段が傾くことにより、前記撹拌容器中の前記サンプル微粒子及び前記キャリア粒子を外部に排出し、前記導電性容器に供給することを特徴とする請求項１に記載の帯電量測定装置。
【請求項４】
前記撹拌容器から排出された前記サンプル微粒子及び前記キャリア粒子を受けて、前記導電性容器に流す手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の帯電量測定装置。
【請求項５】
前記ガスブロー手段のガスを吹き付けるノズルと分離したサンプル微粒子を回収する回収口を含む、サンプル微粒子とキャリア粒子の分離操作及び分離したサンプル微粒子の回収操作を行なう領域に囲みを有することを特徴とする請求項１に記載の帯電量測定装置。
【請求項６】
前記撹拌容器、前記撹拌手段、前記導電性容器、前記供給手段、前記重量計測手段、前記移動手段、前記ブロー手段の一部、前記回収手段の一部、前記帯電量測定手段の一部を恒温恒湿曹内に設置し、各測定手段を恒温恒湿曹外から制御できるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の帯電量測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、帯電量測定装置、より詳細には、粒子の接触・摩擦帯電量を測定する帯電量測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
物質の帯電現象は、電子写真分野をはじめとする多くの産業分野において有効に用いられている。これらにおいては、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。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）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：特開昭２−１２６１５２号公報）が提案されている。
【０００３】
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（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から分離させ、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。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他に、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、形状等）及び両者の混合比や撹拌条件、さらに温湿度等の環境条件に依存する。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下で測定する。
【０００４】
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、飽和に至る撹拌時間（飽和時間）が重要である。トナーの帯電量は撹拌時間とともに増加するが、単位時間当りの増加量は撹拌時間とともに減少し、一定の帯電量（飽和帯電量）になる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ブローオフ法では、従来、上記撹拌、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自体は、測定器や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、測定者が手動で行なっており、帯電量の撹拌時間依存性を測定する場合は手間と時間がかかる。
【０００６】
そこで、請求項１の発明は、測定試料の撹拌、導電性容器（ファラデーケージ）への測定試料（サンプル微粒子とキャリア粒子）の供給、重量測定、帯電量測定、サンプル微粒子とキャリア粒子の分離、各操作間の移動を制御することにより、粒子の帯電量の撹拌時間依存性の測定を自動化し、研究開発効率の向上に寄与する帯電量測定装置において、帯電量測定後のキャリア粒子、及びフィルターに付着したサンプル微粒子をエアブローによって導電性容器外に排出することにより、測定精度を向上することを目的としている。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、サンプル微粒子を分離させる際に、ブロー手段が導電性容器を密閉するように構成することにより、サンプル微粒子とキャリア粒子がフィルターを通過せずに外部に飛散することによる帯電量の測定精度の低下を防止する、また、サンプル微粒子とキャリア粒子の分離効率を向上することを目的としている。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、撹拌手段が傾いて測定試料を供給することにより、供給手段を別に設ける場合と比較して、制御の容易性の向上、測定系の設置スペースの低減、製作コストの低減を目的としている。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１の発明において、撹拌容器から排出された測定試料を受けて、導電性容器に流す手段を設けることにより、撹拌容器から排出される測定試料が導電性容器外に落ちずに全て供給され、測定試料の無駄がなく、また、供給に伴う周辺の汚れも防止できることを目的としている。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項１の発明において、ブロー手段の周辺に囲みを設けることにより、分離したサンプル微粒子の飛散による周辺部の汚れを防止することを目的としている。
【００１２】
請求項６の発明は、請求項１の発明において、測定系を恒温恒湿曹内に設置することにより、測定の精度及び再現性が向上し、帯電量の撹拌時間依存性の温湿度特性が設定できることを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、サンプル微粒子と前記サンプル微粒子よりも粒径の大きいキャリア粒子を収納し、前記サンプル微粒子及び前記キャリア粒子を外部に排出する部位を有し、前記サンプル微粒子及び前記キャリア粒子を混合・撹拌するための撹拌容器と、前記撹拌容器中の前記サンプル微粒子と前記キャリア粒子を混合・撹拌する撹拌手段と、前記撹拌容器の外部に排出された前記サンプル微粒子と前記キャリア粒子が収納され、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ーを設置した導電性容器と、前記撹拌容器中の前記サンプル微粒子及び前記キャリア粒子を外部に排出し、前記導電性容器に供給する供給手段と、前記導電性容器の重量を計測する重量計測手段と、前記サンプル微粒子がキャリア粒子から分離して、前記フィルターを通過して前記導電性容器の外に排出されるように、前記導電性容器に所定のガスを吹き付けるブロー手段と、前記ブロー手段により分離した前記サンプル微粒子を回収する回収手段と、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、前記導電性容器を前記撹拌装置、前記重量計測手段、前記ブロー手段に所定の順序で移動させる移動手段と、前記撹拌手段に前記サンプル微粒子と前記キャリア粒子を所定の時間撹拌させ、前記供給手段を制御して、前記撹拌容器から所定量の前記サンプル微粒子と前記キャリア粒子を前記導電性容器に移動し、前記移動手段を制御して、前記導電性容器を前記重量計測手段に移動して重量を計測させ、前記ブロー手段に移動して前記サンプル微粒子を分離させ、前記回収手段に分離したサンプル微粒子を回収させ、前記帯電量測定手段に前記サンプル微粒子の分離後の前記導電性容器の帯電量を計測させ、前記重量計測手段へ再度移動させて重量を計測させて、前記サンプル微粒子の単位重量当たりの帯電量を測定し、最後に前記導電性容器中のキャリア粒子を外部に排出する測定手順を繰り返すことによって、前記サンプル微粒子の単位重量当たりの帯電量の撹拌時間依存性を測定する制御手段とを備え、もって、測定試料の撹拌、導電性容器（ファラデーケージ）への測定試料（サンプル微粒子とキャリア粒子）の供給、重量測定、帯電量測定、サンプル微粒子とキャリア粒子の分離、各操作間の移動を制御することにより、粒子の帯電量の撹拌時間依存性の測定を自動化し、研究開発効率の向上を図ったものである。
【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。
撹拌手段は、撹拌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、どのような方法であってもよく、例えば、撹拌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。
導電性容器は、撹拌容器から供給される測定試料を収納することができ、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る形状に形成されている。
供給手段は、撹拌容器から測定試料の一部を導電性容器に供給できればどのような方法でもよく、例えば、撹拌容器を撹拌手段から移動して回転等により撹拌容器の排出部位から測定試料を排出させてもよいし、請求項３の発明のように、撹拌容器を撹拌手段に固定したまま撹拌手段を傾けることにより測定試料を排出させてもよい。
ブロー手段は、導電性容器にガスを吹き付ける部位と、ガスを供給する手段から構成される。
回収手段は、分離されたサンプル微粒子を回収する部位と、吸引手段から構成される。
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。
帯電量測定手段は、導電性容器に接触する電極部位と電荷測定装置及び電極部位と電荷測定装置をつなぐリード線から構成される。
電荷測定装置は、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残ったキャリア粒子の帯電電荷を適切に測定できる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。
移動手段は、導電性容器を上記各手段の間に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も良い。
制御手段は、上記各手段を制御して、所定の撹拌時間毎に帯電量測定処理を自動的に実行される制御処理と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、測定データのグラフ表示、記録媒体への記録等の処理を行なう。
さらに、前記制御手段は、前記サンプル微粒子の分離後の前記導電性容器の重量を計測させた後に、前記移動手段を制御して、前記導電性容器を前記ブロー手段に移動して、該ブロー手段に対する前記導電性容器の向きを前記サンプル微粒子の回収時とは逆の向きに反転させて、前記サンプル微粒子の回収時とは逆の向きから所定のガスを前記フィルター面に吹き付けることによって前記導電性容器内のキャリア粒子を排出させ、同時に前記回収手段にキャリア粒子を回収させるようにし、もって、帯電量測定後のキャリア粒子、及びフィルターに付着したサンプル微粒子をエアブローによって導電性容器外に排出することにより、測定した試料が残存しないようにして、次の測定に影響しないようにし、測定の精度を向上させるようにしたものである。
【００１６】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記サンプル微粒子を分離させる際に、前記ブロー手段が前記導電性容器を密閉するように構成し、もって、サンプル微粒子とキャリア粒子がフィルターを通過せずに外部に飛散することによる帯電量の測定精度の低下を防止し、また、サンプル微粒子とキャリア粒子の分離効率を向上させるようにしたものである。
【００１７】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記撹拌手段が傾くことにより、前記撹拌容器中の前記サンプル微粒子及び前記キャリア粒子を外部に排出し、前記導電性容器に供給するようにし、もって、撹拌手段が傾いて測定試料を供給することにより、供給手段を別に設ける場合と比較して、制御の容易性の向上、測定系の設置スペースの低減、製作コストの低減を図ったものである。なお、撹拌手段は、全体が傾いても良いし、その一部が傾いても良い。いずれの場合も、撹拌手段が傾いた時に、撹拌容器が撹拌手段から分離しないような保持機構を設置する必要がある。
【００１８】
請求項４の発明は、請求項１の発明において、前記撹拌容器から排出された前記サンプル微粒子及び前記キャリア粒子を受けて、前記導電性容器に流す手段を設け、もって、撹拌容器から排出される測定試料が導電性容器外に落ちずに全て供給され、測定試料の無駄がなく、また、供給に伴う周辺の汚れも防止できるようにしたものである。なお、上記手段は、測定試料を受ける部位は導電性容器の測定試料導入部よりも十分広く、導電性容器に測定試料を流す部位は導電性容器の測定試料導入部よりも狭くなるように構成する。
【００１９】
請求項５の発明は、請求項１の発明において、ガスブロー装置のガスを吹き付けるノズルと分離したサンプル微粒子を回収する回収口とを含む、サンプル微粒子とキャリア粒子の分離操作及び分離したサンプル微粒子の回収操作を行なう領域に囲みを設け、もって、ブロー手段の周辺に囲みを設けることにより、分離したサンプル微粒子の飛散による周辺部の汚れを防止するようにしたものである。
【００２０】
請求項６の発明は、請求項１の発明において、前記撹拌容器、前記撹拌手段、前記導電性容器、前記供給手段、前記重量計測手段、前記移動手段、前記ブロー手段の一部、前記回収手段の一部、前記帯電量測定手段の一部を恒温恒湿曹内に設置し、各測定手段を恒温恒湿曹外から制御できるようにし、もって、測定系を恒温恒湿曹内に設置することにより、測定の精度及び再現性を向上し、帯電量の撹拌時間依存性の温湿度特性を設定できるようにしたものである。
なお、ブロー手段は、導電性容器にガスを吹き付ける部位を恒温恒湿曹内に設置し、ガスの供給手段は恒温恒湿曹外に設置する。また、回収手段は、サンプル微粒子の回収部位を恒温恒湿曹内に設置し、吸引手段は恒温恒湿曹外に設置する。ガスの供給手段及び吸引手段を恒温恒湿曹外に設置するのは設置スペースの問題であり、環境試験室のように十分な設置スペースがあれば中に設置しても良い。帯電量測定手段は、電極部位とリード線の一部を恒温恒湿曹内に設置し、電荷測定装置とリード先の一部は恒温恒湿曹外に設置する。電荷測定装置を恒温恒湿曹外に設置するのは、温湿度の影響を避けるためである。
【００２１】
【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。
なお、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。
【００２２】
図１，図２及び図３は、帯電量測定装置を説明するための図で、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、供給装置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回収する吸引装置１０、電荷測定装置１１及び制御装置１２等が配設されている。また、撹拌装置３上には、撹拌容器１３が載置されている。
【００２３】
導電性容器２０は、図２に拡大して示すように、両端の開口した円筒状の容器２１の片側に円形のフィルター２２が保持治具２４により着脱可能に固定されている。円筒状の容器２１のもう片側は、撹拌容器から供給される測定試料を導入し、測定後にキャリア粒子を排出するために、開口している。このため、導電性容器２０は、測定中に測定試料を保持するために、フィルター２２が設置されている面を下にして保持する必要がある。
【００２４】
撹拌容器１３は、図３に拡大して示すように、片側の開口した円筒状の容器１３ａと、外側に測定試料を排出する部位を有する蓋１３ｂから構成され、ネジ１３ｃで蓋１３ｂが閉められる。また、蓋の内側は測定試料を排出しやすいように傾斜が設けられている。測定試料としては、電子写真記録装置、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。
【００２５】
上記導電性容器２０のフィルター２２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。例えば、サンプル微粒子の平均粒径が７μｍ、キャリア粒子の平均粒径が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、ＳＵＳ（ステンレス合金）で形成されている。
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、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。
【００２６】
撹拌装置３は、撹拌容器１３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上に撹拌容器１３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撹拌容器１３を回転させて、サンプル微粒子とキャリア粒子を混合・撹拌する。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なう。
なお、撹拌装置３は、上述のように、撹拌容器１３を回転させるものに限るものではなく、例えば、撹拌容器１３に振動を与えて撹拌させるもの、あるいは、撹拌容器１３を上下または左右に振って撹拌させるもの等何れの方法であっても、適切にサンプル微粒子とキャリア粒子を混合・撹拌できるものであればよい。
【００２７】
本例においては、撹拌容器１３を回転させることにより混合・撹拌を行なっているので、撹拌容器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、撹拌容器１３を容易に作製することができる。また、撹拌装置３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３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３による撹拌容器１３の撹拌の開始と停止を制御する。撹拌装置３により撹拌容器１３内のサンプル微粒子とキャリア粒子が混合・撹拌すると、サンプル微粒子とキャリア粒子が、その撹拌時間や材料特性に応じて帯電する。
【００２８】
供給装置５は、所定時間撹拌された撹拌容器１３を移動、回転して、撹拌容器１３の測定試料排出部位１３ａから、測定試料の一部を排出し、導電性容器２０に測定試料を供給する。
供給装置５は、上記撹拌装置３に沿って配設された移動レール５ａと、該移動レール５ａ上を移動する移動体５ｂと、該移動体５ｂに取り付けられた昇降部５ｃと、該昇降部５ｃの先端に取り付けられた回転部５ｄと、該回転部５ｄの先端に取り付けられた把持部５ｅを備えており、制御装置１２の制御下で動作して、撹拌容器１３を撹拌装置３から移動、回転させ、導電性容器２０に測定試料を供給する。
すなわち、移動体５ｂ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５ａ上を移動して把持部５ｅの位置調整を行なう。昇降部５ｃは、同様の作用により上下方向の位置調整を行ない、回転部５ｄは同様の作用により撹拌容器１３の向きを変更し、把持部５ｅは、同様の作用により開閉して、撹拌容器１３を保持及び分離する。供給装置５は、上記移動動作、回転動作、把持動作が制御装置１２により制御される。
【００２９】
重量計測装置４は、後述するガス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、十分精度の良いものが好ましく、また、測定結果を制御装置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への送信を行い、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なっている。
【００３０】
ノズル６からガスが導電性容器２０の開口部に吹き付けられると、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、フィルター２２の方向に吹き飛ばす。ところが、フィルター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ため、サンプル微粒子のみがフィルター２２を通過して、導電性容器２０の外に排出される。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の外に排出されると、排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になり、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。
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には、エアコンブレッサー等が用いられる。制御装置１２は、ガスブロー装置の電源のオン／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及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により行なうようにしてもよい。
【００３１】
また、ガスブローに使用するガスは、エアコンプレッサー等のガスブロー装置９からの供給に限るものではなく、例えば、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なってもよい。
導電性容器２０のフィルター２２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、吸引装置１０の吸引口に接続されており、導電性容器２０から排出されたサンプル微粒子は吸引装置１０に回収される。吸引装置１０は、例えば、トナー用の掃除機等を使用することができる。
電極１１ａは、導電性容器２０がノズル６の下に移動した時に、容器２１に接触するように配設されている。また、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の電荷は電荷測定装置１１により計測される。
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。
【００３２】
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、ノズル６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を移動させやすいように配設されている。
移動装置８は、上記撹拌装置３、重量計測装置４、ノズル６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回転部８ｅと、該回転部８ｅの先端に取り付けられた把持部８ｆ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を供給装置５、重量計測装置４、ブロー装置９が各処理を実施できるような位置に移動し、最後は吸引パイプ７上で導電性容器２０を１８０度回転してキャリア粒子を排出する。
【００３３】
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、同様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８ｆの位置調整を行なう。昇降部８ｄは、同様の作用により上下方向の位置調整を行い、回転部８ｅは同様の作用により導電性容器の向きを変更し、把持部８ｆは、同様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８ｆの導電性容器２０を把持する面には、図示しない絶縁性ゴムが張り付けられており、把持部８ｆを介して帯電電荷がリークするのを防止している。移動装置８は、上記移動動作、回転動作、把持動作が制御装置１２により制御される。
【００３４】
制御装置１２は、上記撹拌装置３、重量計測装置４、供給装置５、移動装置８、ガスブロー装置９、吸引装置１０、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なう。
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。
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測定結果から単位重量のサンプル微粒子に対する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、サンプル微粒子及びキャリア粒子の名前、帯電量の撹拌時間依存性の測定に必要な各撹拌時間、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帯電量（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。
Ｑ／Ｍ＝−Ｑ／（Ｗ１−Ｗ２）…（１）
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は分離前の導電性容器２０の重量、Ｗ２は分離後の導電性容器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。
【００３５】
制御装置１２は、特に、上記各部を制御するため及び各部からデータを取得するために、ＲＳ−２３２Ｃ，ＧＰ−ＩＢ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、上記処理状況や帯電量の撹拌時間依存性のグラフ等をディスプレイ１２ａに表示させるとともに、必要に応じて、プリンタ出力や他の記録媒体、例えば、フロッピーディスク等への出力を行なう。
【００３６】
次に、本例の動作を説明する。所定の割合でサンプル微粒子とキャリア粒子を収納した撹拌容器１３を用意し、撹拌装置３の卓上ボールミルの回転架台３ａ，３ｂ上に載置する。また、制御装置１２の制御により、移動装置８の把持部８ｆを制御して、導電性容器２０を把持部８ｆに把持させる。制御装置１２に動作の開始が入力されると、制御装置１２は、撹拌装置３の電源を入れて卓上ボールミルの回転架台３ａ，３ｂを回転させ、撹拌容器１３内のサンプル微粒子とキャリア粒子の混合・撹拌を開始し、予め設定された時間、例えば、３０秒間撹拌すると、撹拌装置３の電源を切って撹拌を停止する。
【００３７】
次に、制御装置１２は、供給装置５を用いて、撹拌容器１３を撹拌装置３上から移動し、導電性容器２０の上方で回転することにより、撹拌容器内のサンプル微粒子とキャリア粒子の一部が排出され、導電性容器２０に供給される。制御装置１２は、サンプル微粒子とキャリア粒子を一定時間供給した後に、供給装置を用いて、撹拌容器１３を回転・移動して撹拌装置３の卓上ボールミルの回転架台３ａ，３ｂ上に載置する。
【００３８】
次に、制御装置１２は、移動装置８を用いて、導電性容器２０を重量計測装置４上に移動させ、図示しない重量計測装置４の自動ドアを開閉して、重量計測装置４による計測を自動で行ない、ガスブローによる分離前の導電性容器２０の重量Ｗ１のデータを取り込む。
【００３９】
次に、制御装置１２は、移動装置８を用いて、導電性容器２０を、ノズル６の下で、電極１１ａに接触する位置に移動する。
次に、制御装置１２は、ガスブロー装置９を設定された時間だけ駆動し、ノズル６からガスを導電性容器２０に噴射させて、導電性容器内のサンプル微粒子とキャリア粒子を分離し、サンプル微粒子をフィルター２２を通して導電性容器２０の外に排出させる。また、制御装置１２は、ガスブロー装置９と同時に、吸引装置９を駆動し、吸引パイプ７を介して、排出されたサンプル微粒子を回収させる。
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の外に排出されると、サンプル微粒子の帯電量と同量で極性の異なる電荷がキャリア粒子、すなわち、導電性容器２０に残留することになり、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量を測定する。制御装置１２は、電荷測定装置１１を制御して、上記の測定を行い、測定されたデータを取り込む。
【００４０】
次に、制御装置１２は、移動装置８を用いて、再度、導電性容器２０を重量計測装置４上に移動させ、重量計測装置４を制御して自動測定を行い、ガスブローによる分離後の導電性容器２０の重量Ｗ２のデータを取り込む。
次に、制御装置１２は、移動装置８を用いて、導電性容器２０を吸引パイプ７の上方に移動させ、１８０度回転して、導電性容器２０内のキャリア粒子を排出させ、再度１８０度回転後、撹拌容器１３からサンプル微粒子及びキャリア粒子を供給される位置まで移動させる。
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式（１）により算出する。
同様に、制御装置１２は、予め設定された時間、例えば、測定開始から１分、５分、１０分、３０分間撹拌後にそれぞれ同じ測定手順を実施する。測定結果のグラフ、サンプル微粒子及びキャリア粒子の名称、その他の測定パラメータ等がディスプレイ１２ａに表示され、必要に応じて、プリンタ、その他の記録媒体、例えば、フロッピーディスク等に記録される。
【００４１】
図４に、トナー濃度２％の電子写真現像剤を用いて、帯電量の撹拌時間依存性を測定した結果を示す。
以上のように、本実施の形態によれば、帯電量の撹拌時間依存性を自動化することができ、研究開発効率の向上に寄与することができる。
【００４２】
（実施例１）
本実施の形態は、上記図１における帯電量測定装置と同様の帯電量測定装置に適用される。そこで、本実施の形態の説明においては、図１，図２及び図３と同一の符号を用い、その詳細な説明を省略する。本実施例では、上記図１における帯電量測定装置において、制御装置１２が、サンプル微粒子とキャリア粒子をガスブローで分離した後の導電性容器２０の重量を重量計測装置４に計測させた後に、移動装置８を用いて、導電性容器２０をノズル６の下方、吸引パイプ７の上方に移動し、１８０度回転してフィルター２２の面が上に向くようにさせ、ガスブロー装置９を駆動させて、フィルター２２の面にガスを吹き付けることによって導電性容器２０内のキャリア粒子を排出させ、同時に吸引装置１０を駆動させてキャリア粒子を回収させる。上記のように、分離後のキャリア粒子の排出時にガスブローを使用すると、キャリア粒子は完全に排出され、また、フィルター２２に付着したサンプル微粒子も吹き飛ばすことができ、次の測定時に測定試料が残存しないため、上記図１における帯電量測定装置に比べて、測定の精度を向上させることができる。
【００４３】
（実施例２）
図５は、本発明の帯電量測定装置の他の実施の形態を示す図であり、本実施の形態は、ガスブローを行なう時に、ノズル６が密電性容器２０を密閉するように構成したものである。
本実施の形態は、上記図１における帯電量測定装置と同様の帯電量測定装置に適用される。そこで、本実施の形態の説明においては、図１，図２及び図３と同様の構成部分には、同一の符号を用い、その詳細な説明を省略する。
図５において、ノズル６は、ガスの吹き出し口６ｂと、密閉用部材６ｃから構成され、密閉用部材６ｃは、導電性容器２０の開口部を密閉できるように形成されている。
【００４４】
本実施例において、制御装置１２は、移動機構８を用いて、導電性容器２０をノズル６の下方で、導電性容器２０の開口部の中心線がノズル６のガス吹き出し口６ｂの中心を通るような位置に移動させ、次に密閉用部材６ｃが導電性容器２０の開口部密閉するまで上方に移動させる。
図１の帯電量測定装置のように、ガスブロー時に導電性容器２０の開口部が密閉されていない場合、ガスブローによって、サンプル微粒子だけではなく、キャリア粒子も開口部から外部に排出される可能性がある。キャリア粒子が排出されると、サンプル微粒子の重量が正確に計測できず、また計測される帯電量が減少してしまうため、サンプル微粒子の単位重量当たりの帯電量が正確に測定できない。これに対して、上記のように、ガスブローを行なう時に、ノズル６が導電性容器２０を密閉するように構成すると、サンプル微粒子とキャリア粒子が、導電性容器２０の開口部から外部に飛散することが無く、サンプル微粒子の単位重量当たりの帯電量を正確に測定することができる。また、上記のように密閉された導電性容器２０にガスブローを行なえば、密閉されていない場合に比べて、サンプル微粒子とキャリア粒子を分離する力が大きく、サンプル微粒子とキャリア粒子の分離効率を向上させることができる。
【００４５】
（実施例３）
図６は、本発明の帯電量測定装置の他の実施の形態を示す図であり、本実施の形態は、撹拌手段が傾くことにより供給手段を兼ねるように構成したものである。
本実施の形態は、上記図１における帯電量測定装置と同様の帯電量測定装置に適用される。そこで、本実施の形態の説明においては、図１，図２及び図３と同様の構成部分には、同一の符号を用い、その詳細に説明を省略する。
図６において、撹拌装置３は、傾斜ステージ３０上に固定されており、傾斜ステージ３０が傾斜することにより、撹拌装置３上の撹拌容器１３が傾き、撹拌容器１３中のサンプル微粒子とキャリア粒子が外部に排出される。また、図６に示すように、撹拌装置３が傾斜した時に、撹拌容器１３が撹拌装置３上から落ちないように、卓上ボールミルの回転架台３ａ，３ｂの側面に、穴部３１ａを設けた撹拌容器保持板３１を設置した。傾斜ステージ３０は、制御装置１２によって、傾斜角度、傾斜している時間等を制御されている。
上記のように撹拌手段が傾いて測定試料を供給することにより、図１における帯電量測定装置のように供給手段を別に設ける場合と比較して、制御の容易性が向上し、測定系の設置スペースを低減することができ、製作コストも低減することができる。
【００４６】
（実施例４）
図７は、本発明の帯電量測定装置の他の実施の形態を示す図であり、本実施の形態は、撹拌容器から排出された測定試料を受けて、導電性容器に流す手段を設けたものである。
本実施の形態は、上記図１における帯電量測定装置と同様の帯電量測定装置に適用される。そこで、本実施の形態の説明においては、図１，図２及び図３と同様の構成部分には、同一の符号を用い、その詳細な説明を省略する。
図７において、撹拌容器１３から排出された測定試料は、台座２に固定された漏斗４０に捕捉され、導電性容器２０に供給される。
図１における帯電量測定装置のように、撹拌容器１３から導電性容器２０に直接供給する場合は、撹拌容器２０が回転または傾斜する際に、排出された測定試料の一部が導電性容器２０の外に落下してしまう可能性があるが、図７に示すように、漏斗４０が十分大きければ、撹拌容器から排出される測定試料が導電性容器外に落ちずに全て供給され、測定試料の無駄がなく、また供給に伴う周辺の汚れも防止できる。
【００４７】
（実施例５）
図８は、本発明の帯電量測定装置の他の実施の形態を示す図であり、本実施の形態は、ガスブロー装置のノズルと、分離したサンプル微粒子の回収口を含む、サンプル微粒子とキャリア粒子の分離操作及び分離したサンプル微粒子の回収操作を行なう領域の囲みを設けたものである。
本実施の形態は、上記図１における帯電量測定装置と同様の帯電量測定装置に適用される。そこで、本実施の形態の説明においては、図１，図２及び図３と同様の構成部分には、同一の符号を用い、その詳細な説明を省略する。
【００４８】
図８において、ガスブローを行なう領域は、箱状の囲い５０により囲われており、ノズル６は囲い５０の上面に取り付けられ、また、吸引パイプ７は囲い５０の下面に取り付けられており、図示されていない電極１１ａも囲い５０の中に設置されている。また、囲い５０の開口部５０ａは、導電性容器２０を把持した把持部８ｆが進入するのに十分な大きさに形成されている。
上記構成によれば、分離し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、付着することを抑制することができ、周辺の汚れを低減することができる。
【００４９】
（実施例６）
本実施の形態は、上記図１における帯電量測定装置と同様の帯電量測定装置に適用される。そこで、本実施の形態の説明においては、図１，図２及び図３と同様の構成部分には、同一の符号を用い、その詳細に説明を省略する。
本実施例では、撹拌容器１３、撹拌手段３、導電性容器２０、供給手段５、重量計測手段４、移動手段８、ノズル６、吸引パイプ７、電極１１ａを恒温恒湿曹内に設置し、各測定手段を恒温恒湿曹外から制御できるようにしたものである。また、ガスブロー装置９、吸引装置１０、帯電量測定装置１１は恒温恒湿曹外に設置する。
ホース６ａ及び吸引パイプ７は、恒温恒湿曹に設けられたガス用の内外接続部に接続され、恒温恒湿曹外に設置されたガスブロー装置９から送られた圧縮ガスが、ホース６ａを通して恒温恒湿曹内に設けられたノズル６に送られて導電性容器２０に吹き付けられ、分離したサンプル微粒子は恒温恒湿曹内に設けられた吸引パイプ７から、恒温恒湿曹外に設置された吸引装置に回収される。
また、電極１１ａや制御装置１２と恒温恒湿曹内に設置された装置類をつなぐ制御用のケーブルは、恒温恒湿曹に設けられた電気的な内外接続部に接続され、帯電量の測定、恒温恒湿曹内に設置された装置類の制御が行われる。
サンプル微粒子とキャリア粒子の撹拌によって発生する帯電電荷量は、温度や湿度によって変化する。
上記のように、測定系を恒温恒湿曹内に設置すれば、測定時の温湿度を毎回一定にすることができ、測定の精度及び再現性が向上する。また、帯電量の撹拌時間依存性の温湿度特性を測定することができる。
【００５０】
【発明の効果】
請求項１の帯電量測定装置によれば、ブローオフ法を用いた粒子の帯電量の撹拌時間依存性の測定を自動化することにより、研究開発の効率を向上することができる。
また、ガスブローによる分離後、導電性容器に残ったキャリア粒子及びフィルターに付着したサンプル微粒子を、ガスブローによって吹き飛ばすことにより、導電性容器にキャリア粒子及びサンプル微粒子が残存せず、各撹拌時間の測定精度を向上させることができる。
請求項２の帯電量測定装置によれば、サンプル微粒子とキャリア粒子を分離させる際に、ブロー手段が導電性容器を密閉するように構成することにより、サンプル微粒子とキャリア粒子がフィルターを通過せずに外部に飛散することによる帯電量の測定精度の低下を防止する、また、サンプル微粒子とキャリア粒子の分離効率を向上させることができる。
請求項３の帯電量測定装置によれば、撹拌手段が傾いて測定試料を供給することにより、供給手段を別に設ける場合と比較して、制御の容易性を向上させる、測定系の設置スペースを低減する、製作コストを低減することができる。
請求項４の帯電量測定装置によれば、撹拌容器から排出された測定試料を受けて、導電性容器に流す手段を設けたことにより、撹拌容器から排出される測定試料が導電性容器外に落ちずに全て供給され、測定試料の無駄がなく、また供給に伴う周辺の汚れも防止できる。
請求項５の帯電量測定装置によれば、ブロー手段の周辺に囲みを設けることにより、分離したサンプル微粒子の飛散による周辺部の汚れを防止することができる。
請求項６の帯電量測定装置によれば、測定系を恒温恒湿曹内に設置することにより、測定の精度及び再現性が向上し、帯電量の撹拌時間依存性の温湿度特性が測定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  帯電量測定装置の全体斜視図である。
【図２】図１の導電性容器の側面断面図である。
【図３】図１の撹拌容器の側面断面図である。
【図４】図１の帯電量測定装置によって測定した帯電量の撹拌時間依存性の測定結果を示すグラフである。
【図５】本発明の帯電量測定装置の他の実施の形態を適用した帯電量測定装置のガスブロー用のノズル部分の側面図である。
【図６】本発明の帯電量測定装置の他の実施の形態を適用した帯電量測定装置の傾斜ステージに固定された撹拌装置の側面図である。
【図７】本発明の帯電量測定装置の他の実施の形態を適用した帯電量測定装置の台座に固定された漏斗の側面図である。
【図８】本発明の帯電量測定装置の他の実施の形態を適用した帯電量測定装置のエアブローを行なう領域の囲みを示す側面図である。
【符号の説明】
１…帯電量測定装置、２…台座、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…供給装置、６…ノズル、６ａ…ホース、６ｂ…ガスの吹き出し口、６ｃ…密閉用部材、７…吸引パイプ、８…移動機構、８ａ…移動レール、８ｂ…移動体、８ｃ…アーム部、８ｄ…昇降部、８ｅ…回転部、８ｆ…把持部、９…ガスブロー装置、１０…吸引装置、１１…電荷測定装置、１１ａ…電極、１２…制御装置、１３…撹拌容器、１３ａ…容器、１３ｂ…蓋、１３ｃ…ネジ、２０…導電性容器、２１…容器、２２…フィルター、２４…保持治具、３０…傾斜ステージ、３１…撹拌容器保持板、３１ａ…撹拌容器保持板穴部、４０…漏斗、５０…囲い、５０ａ…囲いの開口部。
【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】
0003558787.tif 000008
【図８】
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