(57)【要約】【課題】帯電浮遊微粒子を内壁に付着させることなく、浮遊微粒子を集めることが可能な帯電微粒子サンプリング装置および帯電微粒子サンプリング方法を提供する。【解決手段】サンプリング装置２００は、スリット２０１、上側開口部２０２、ＦＰＣ２１Ａ，２１Ｂ、電圧印加装置３００を備える。スリット２０１は、測定装置１００に形成された帯電微粒子導入口１０８に対向するように配置される。上側開口部２０２は、トナー群４００を受け入れる。ＦＰＣ２１Ｃ，２１Ｄは、上側開口部２０２を介して内部に導入されたトナー群を、スリット２０１へと案内するガイド面を有する。電圧印加装置３００は、ＦＰＣ２１Ｃ，２１Ｄに形成された複数の電極群に交流電圧を印加し、ガイド面近傍に電界カーテンを形成する。【選択図】図１４
2008076109.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気中に分散した帯電微粒子群を集めるための帯電微粒子サンプリング装置であって、
前記帯電微粒子群を受け入れる第１の開口部を上側に有し、かつ、前記帯電微粒子群を排出する第２の開口部を下側に有する本体と、
第１の開口部から第２の開口部に向かって鉛直方向に沿って延びる前記帯電微粒子の流路を画定するガイド部材と、
前記ガイド部材におけるガイド面近傍に電界カーテンを形成する第１の電界カーテン形成部と、
前記第２の開口部近傍に電界カーテンを形成する第２の電界カーテン形成部と、
前記第１の電界カーテン形成部および前記第２の電界カーテン形成部をそれぞれ別個に制御する電界制御部と、
を備えたことを特徴とする帯電微粒子サンプリング装置。
【請求項２】
前記第１の電界カーテン形成部および前記第２の電界カーテン形成部のそれぞれは、前記ガイド部材に形成された複数の電極群と、前記複数の電極群に交流電圧を印加する電圧印加部と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の帯電微粒子サンプリング装置。
【請求項３】
前記複数の電極群は、互いに位相が１８０度異なる交流電圧が印加される第１の電極群および第２の電極群からなることを特徴とする請求項２に記載の帯電微粒子サンプリング装置。
【請求項４】
前記複数の電極群は、水平方向に延びるようにそれぞれ構成された複数の線状電極を備えることを特徴とする請求項２または３に記載の帯電微粒子サンプリング装置。
【請求項５】
前記電界制御部は、前記第１の電界カーテン形成部より前記第２の電界カーテン形成部の方が、前記複数の電極群に印加される交流電圧の振幅が小さくなるように制御することを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の帯電微粒子サンプリング装置。
【請求項６】
前記第１の電界カーテン形成部より前記第２の電界カーテン形成部の方が、前記複数の線状電極のピッチが広くなるように構成されることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の帯電微粒子サンプリング装置。
【請求項７】
気中に分散した帯電微粒子群を集めるための帯電微粒子サンプリング装置であって、
前記帯電微粒子群を受け入れる第１の開口部を上側に有し、かつ、前記帯電微粒子群を排出する第２の開口部を下側に有する本体と、
第１の開口部から第２の開口部に向かって鉛直方向に沿って延びる前記帯電微粒子の流路を画定するガイド部材と、
前記ガイド部材におけるガイド面近傍に電界カーテンを形成する複数の電界カーテン形成部であって、それぞれ前記ガイド部材に形成された複数の電極群と前記複数の電極群に交流電圧を印加する電圧印加部とを有する複数の電界カーテン形成部と、
前記複数の電界カーテン形成部をそれぞれ別個に制御する電界制御部と、
を備え、
前記電界制御部は、前記第２の開口部に近づくに従って前記複数の電極群に印加される交流電圧の振幅が小さくなるように制御することを特徴とする帯電微粒子サンプリング装置。
【請求項８】
気中に分散した帯電微粒子群を集めるための帯電微粒子サンプリング装置であって、
前記帯電微粒子群を受け入れる第１の開口部を上側に有し、かつ、前記帯電微粒子群を排出する第２の開口部を下側に有する本体と、
第１の開口部から第２の開口部に向かって鉛直方向に沿って延びる前記帯電微粒子の流路を画定するガイド部材と、
前記ガイド部材におけるガイド面近傍に電界カーテンを形成する電界カーテン形成部と、
前記電界カーテン形成部を制御する電界制御部と、
を備え、
前記電界制御部は、前記帯電微粒子のサンプリング過程における時間の経過に伴って、前記電界カーテン形成部が形成する電界カーテンの電界強度を徐々に弱くすることを特徴とする帯電微粒子サンプリング装置。
【請求項９】
気中に分散した帯電微粒子群を集めるための帯電微粒子サンプリング方法であって、
前記帯電微粒子群を受け入れる第１の開口部を上側に有しかつ前記帯電微粒子群を排出する第２の開口部を下側に有する本体に、帯電微粒子群を導入する導入ステップと、
第１の開口部から第２の開口部に向かって鉛直方向に沿って延びる前記帯電微粒子の流路を画定するガイド部材におけるガイド面近傍に第１の電界カーテンを形成する第１の電界カーテン形成ステップと、
ガイド部材における前記第２の開口部の近傍に、第１の電界カーテンよりも強度が弱い第２の電界カーテンを形成する第２の電界カーテン形成ステップと、
を含む帯電微粒子サンプリング方法。
【請求項１０】
気中に分散した帯電微粒子群を集めるための帯電微粒子サンプリング方法であって、
前記帯電微粒子群を受け入れる第１の開口部を上側に有し、かつ、前記帯電微粒子群を排出する第２の開口部を下側に有する本体に、帯電微粒子群を導入する導入ステップと、
第１の開口部から第２の開口部に向かって鉛直方向に沿って延びる前記帯電微粒子の流路を画定するガイド部材におけるガイド面近傍に、時間の経過に伴って徐々に強度が弱くなる電界カーテンを形成する電界カーテン形成ステップと、
を含む帯電微粒子サンプリング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、気中に分散した帯電微粒子群を集めるための帯電微粒子サンプリング装置および帯電微粒子サンプリング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
トナー粒子等の帯電微粒子の特性を調べるためには、帯電微粒子を気中で分散させた後、個々の粒子をサンプリングして、目的に応じた測定が行われていた。
【０００３】
例えば、帯電量分布測定法の従来例として、トナーが分散した空気の流速が一定になるように制御しつつ測定室内にトナーを導入するとともに、測定室内の電界を用いて個々のトナーの偏向量を測定することによって帯電量分布を求める装置が存在する（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
また、帯電量分布測定法の別の従来例として、一定周波数で音波振動を発生すると同時に、平行平板電極間に一様電界を形成し、その中にトナー粒子を通過させ、粒子の位相遅れと偏向量をレーザードップラー法によって測定する測定方法が挙げられる（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００５】
さらに、従来、水平方向に一様電界を形成し、鉛直方向に重力のみで帯電粒子を沈降させることによって、空気の流速制御を必要としない測定方法が用いられることがあった（例えば、非特許文献２参照。）。
【０００６】
また、従来技術の中には、進行波電界により帯電微粒子を水平方向に搬送することによって、帯電微粒子を帯電量分布測定装置に導入する技術を採り入れたものがあった（例えば、特許文献２，３参照。）。
【特許文献１】米国特許第４３７５６７３号明細書
【特許文献２】特開２００２−３１１０７３号公報
【特許文献３】特開２００１−１１６７８６号公報
【非特許文献１】辻本広行、彼谷憲美、「Ｅ−ＳＰＡＲＴアナライザによる帯電量測定に及ぼす空気吸引量と印加電圧の影響」、粉砕、Ｎｏ．３５（１９９１）、４８〜５４頁
【非特許文献２】増田弘昭、後藤邦彰、折田伸昭、「エアロゾル粒子の帯電量分布測定」、エアロゾル研究、Ｖｏｌ．８、Ｎｏ．４（１９９３）、３２５〜３３２頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述のいずれの従来技術においても、帯電量の大きい粒子ほど静電気力を受け易く、測定装置等の後段の装置に導入する前に高帯電微粒子がサンプリング部の内壁に沈着する虞があった。
【０００８】
この発明の目的は、帯電浮遊微粒子を内壁に付着させることなく、浮遊微粒子を集めることが可能な帯電微粒子サンプリング装置および帯電微粒子サンプリング方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る帯電微粒子サンプリング装置は、帯電状態が測定される帯電微粒子群を集める。帯電微粒子サンプリング装置は、本体、ガイド部材、電界カーテン形成部、および電界制御部を備える。本体は、帯電微粒子群を受け入れる第１の開口部を上側に有し、かつ、帯電微粒子群を排出する第２の開口部を下側に有する。ガイド部材は、第１の開口部から第２の開口部に向かって鉛直方向に沿って延びる帯電微粒子の流路を画定する。電界カーテン形成部は、ガイド部材におけるガイド面近傍に電界カーテンを形成する。電界制御部は、電界カーテン形成部を制御する。
【００１０】
電界カーテン形成部として、ガイド部材におけるガイド面近傍に電界カーテンを形成する第１の電界カーテン形成部、および第２の開口部近傍に電界カーテンを形成する第２の電界カーテン形成部を設けることが好ましい。その場合には、電界制御部が、第１の電界カーテン形成部および第２の電界カーテン形成部をそれぞれ別個に制御すると良い。その理由は、第２の開口部近傍において、電界カーテンの強度を弱くするなど第２の開口部近傍における電界カーテン形成条件だけを別個に変化させることが可能になるからである。このようにすることによって、特定の帯電微粒子が第２の開口部において滞留することが防止し易くになる。
【００１１】
帯電微粒子は、第１の開口部を介して帯電微粒子サンプリング装置の内部に導入され、第２の開口部から排出される。例えば、帯電微粒子サンプリング装置の下に帯電状態測定装置を配置した場合には、第２の開口部を介して帯電状態測定装置の帯電微粒子導入口に帯電微粒子が案内される。帯電微粒子サンプリング装置の内部において、ガイド部材によって案内されつつ帯電微粒子は第１の開口部から第２の開口部に導かれる。このとき、ガイド部材のガイド面近傍には、ガイド面と帯電微粒子との接触を防ぐための電界カーテンが形成される。このため、帯電微粒子サンプリング装置の内部を帯電微粒子が通り抜ける間、ガイド部材のガイド面と帯電微粒子とは非接触の状態に保たれる。もし、特定の帯電微粒子が第２の開口部において滞留する場合には、第２の開口部近傍における電界カーテン形成条件を制御すると良い。
【００１２】
したがって、帯電微粒子を測定装置の内部に導入する際に、帯電微粒子が他の物体に接触しにくくなるため、帯電微粒子の帯電量の変化が起こりにくくなる。この結果、例えば帯電微粒子の帯電状態の測定精度が向上する。
【００１３】
なお、ガイド部材は、ファンネル状（漏斗状）にすることが好ましい。ガイド部材をファンネル状（漏斗状）にすることによって、より多くの帯電微粒子が集められ、帯電微粒子が密になった状態で後段の装置に導入することが可能になる。
【発明の効果】
【００１４】
後段の装置に帯電微粒子を導入するサンプリング過程において、帯電微粒子が他の物体に接触しにくくなるため、帯電微粒子の帯電量の変化が起こりにくくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１に示すように、帯電微粒子サンプリング装置（以下、単にサンプリング装置という。）２００、および帯電量分布測定装置（以下、単に測定装置という。）１００は、現像装置１０の下方に配置される。現像装置１０におけるトナーの帯電量分布測定を行なう際には、現像装置１０から落下するトナーがサンプリング装置２００を介して測定装置１００内に集められる。
【００１６】
現像装置１０は、電子写真方式の画像形成装置に用いられる。現像装置１０は、現像槽１６、トナー供給ローラ１４、現像ローラ１３、およびトナー規制ブレード１５を備える。現像槽１６は、感光体に供給されるべきトナーを収容する。トナー供給ローラ１４は、現像槽１６内のトナーを現像ローラ１３の周面に供給する。現像ローラ１３は、感光体の周面にトナーを供給する。トナー規制ブレード１５は、現像ローラ１３の周面へのトナーの付着量を規制する。現像ローラ１３とトナー供給ローラ１４との間、および現像ローラ１３とトナー規制ブレード１５との間には、予め設定されたバイアス電圧が印加される。その結果、現像装置１０内でトナーは帯電されるとともに、現像ローラ１３の表面に一定の厚みを有するトナー層が形成される。
【００１７】
現像装置１０の近傍、具体的には、現像ローラ１３の周面における現像装置１０の外部に張り出した部分の近傍には、ブローオフノズル１７が配置される。ブローオフノズル１７は、現像ローラ１３上に形成されたトナー層に対して圧縮空気を噴射することによって、現像ローラ１３の周面からトナー４００を分離させてサンプリング装置２００の方に落下させる。ブローオフノズル１７による圧縮空気の噴射は、現像ローラ１３が設定された速度で矢印６０で示す方向に回転している時に行なわれる。ブローオフノズル１７による圧縮空気の噴射量は、測定装置１００の内部の気流を乱さない程度の量に設定される。また、ブローオフノズル１７は、電磁弁を用いて間欠的に空気の噴射を行なう。具体的には、１５分の期間において３．５秒毎に０．５秒間噴射している。間欠的に空気の噴射をするのは測定装置１００内部の気流の影響を少なくするためである。ただし、測定装置１００内部の気流の影響が生じない場合には、ブローオフノズル１７から連続的に空気を噴射しても良い。
【００１８】
本実施形態では、ブローオフノズル１７として、孔径０．３ｍｍの先の細いノズルを用い、かつ、その先端を可能な限り現像ローラ１３に接近させている。これは、少ない流量でトナーを吹き飛ばすことを意図したものである。ブローオフノズル１７は、現像ローラ１３の軸方向に沿って往復運動しつつブローする動作モード、または、設定された位置に静止しつつブローする動作モードによって動作するように構成される。
【００１９】
図２に示すように、ブローオフノズル１７によって吹き落とされたトナー４００は、サンプリング装置２００の内部に落下する。サンプリング装置２００は、上方および下方にそれぞれ開放しており、測定装置１００の上面に形成されたスリット状の帯電粒子導入口１０８にトナーを導く役割を果たす。本実施形態では、上側開放口２０２の幅Ｗ１は約１２０ｍｍであり、下側のスリット２０１における幅Ｗ２は約１ｍｍである。スリット２０１の幅Ｗ２は、帯電粒子導入口１０８のサイズに対応するように設定される。
【００２０】
図３（Ａ）に示すように、サンプリング装置２００は一対のフレキシブルプリント配線板（以下、ＦＰＣという。）２１Ａ，２１Ｂを備える。ＦＰＣ２１Ａ，２１Ｂは、それぞれ測定装置１００の帯電粒子導入口１０８にトナー４００を案内する傾斜したガイド面を構成するように配置される。その結果、サンプリング装置２００において下方にいくにしたがって、トナー４００の案内経路が狭くなっている。なお、本実施形態では、ＦＰＣ２１Ａ，２１Ｂは左右対称に配置される。
【００２１】
図３（Ｂ）に示すように、ＦＰＣ２１Ａは、第１の電極群２２Ａおよび第２の電極群２３Ａを備える。第１の電極群２２Ａおよび第２の電極群２３Ａは、それぞれ複数の線状電極から構成される。
【００２２】
図３（Ｃ）は、ＦＰＣ２１Ａの一部を示している。ＦＰＣ２１Ａに適用される線状電極２６Ａ，２６Ｂは、幅１２７μｍ、周期２５４μｍ、厚み１２μｍに設定される。線状電極２６Ａ，２６Ｂは、ポリイミド基材２４上に形成されており、ポリイミドコート２５が施される。なお、ここでは、ポリイミド基材２４は厚さ５０μｍ、ポリイミドコート２５は厚さ１２．５μｍに設定される。線状電極２６Ａは、第１の電極群２２Ａに接続されており、線状電極２６Ｂは第２の電極群２３Ａに接続される。第１の電極群２２Ａおよび第２の電極群２３Ａは、それぞれ電圧印加装置３００に接続される。
【００２３】
図４に示すように、電圧印加装置３００は、交流信号発生装置３２０、位相反転装置３３１、第１増幅器３４１、第２増幅器３４２、および電界制御部３１０を備える。交流信号発生装置３２０の例として、ファンクションジェネレータが挙げられる。交流信号発生装置３２０は、第１増幅器３４１を介して第１の電極群２２Ａに接続される。交流信号発生装置３２０と第１増幅器３４１との間には接点３５１が設けられる。この接点３５１は、位相反転装置３３１および第２増幅器３４２を介して第２の電極群２３Ａに接続される。
【００２４】
電圧印加装置３２０から、第１の電極群２２Ａおよび第２の電極群２３Ａに、互いに１８０°位相が異なる交流電圧を印加することによって、電界カーテンが形成される。
【００２５】
このように、隣り合う２つの電極に１８０度位相がシフトした電圧を印加することにより、定在波の電界カーテンが形成される。また、３組の電極群を用いた場合、隣り合う２つの電極に１２０度位相がシフトした電圧を印加することにより、進行波の電界カーテンが形成される。４組の電極群を用いた場合、隣り合う２つの電極に９０度位相がシフトした電圧を印加することにより、進行波の電界カーテンが形成が形成される。
【００２６】
本実施形態では、第１の電極群２２Ａ、第２の電極群２３Ａ、および電圧印加装置３００によって本発明の第１の電界カーテン形成部が構成される。なお、ＦＰＣ２１Ｂの構成は、ＦＰＣ２１Ａと同一であるため、ここではその説明を省略する。
【００２７】
図５は、電界カーテンの原理を説明するモデル図で、円形で図示した電極２６A、２６Bは、図３（C）の線状電極２６A、２６Bに対応する。隣り合う線状電極に印加する電圧を逆極性とすると、互いに隣り合う電極によって形成される電気力線は、図５の鎖線のような円弧状となる。さらに、印加する電圧を交流とすることにより、電気力線の電界ベクトルの向きが一定周期で反転することとなる。この電気力線の近傍に帯電粒子が近づくと、電気力線の接線方向に静電気力を受け、電気力線に沿うように運動するが、電気力線が円弧状であるため、半径方向外向きに遠心力が作用し、粒子は電極間から遠ざかる方向に運動する。交流電圧の周波数を十分高く設定すると、電極に向かう帯電微粒子に対して逆方向の運動を与えることができるため、粒子が電極に付着することを防止できる。これにより、ＦＰＣ２１Ａ，２１Ｂのガイド面に、帯電微粒子が付着することが防止される。
【００２８】
サンプリング装置２００の下方には測定装置１００が配置される。図６に示すように、測定装置１００は、平行平板電極（１０１，１０２）、上面板（１０３Ａ、１０３Ｂ）、側面板１０６、底面板１０４、トナー粒子補集板１０５、電源１１１、１１２、平面状電極（１０９Ａ，１０９Ｂ）を備える。平行平板電極（１０１，１０２）は、帯電微粒子であるトナーを電界によって偏向させるために鉛直方向に沿って配置される。上面板（１０３Ａ、１０３Ｂ）は、厚み１０ｍｍ程度のガラス板によって構成されており、取り外し自在な蓋体として機能する。上面板１０３Ａおよび１０３Ｂは、それぞれの間に幅１ｍｍのスリット状の帯電粒子導入口１０８が形成されるように配置される。上面板（１０３Ａ、１０３Ｂ）としては、アクリル、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）等の樹脂であっても良いが、帯電しにくいガラスが最適である。その理由は、上面板（１０３Ａ、１０３Ｂ）の帯電によって、帯電粒子が付着したり、測定装置１００内部の測定空間の電界を乱したりしないからである。
【００２９】
側面板１０６は、アクリル板によって構成されており、測定装置１００の内部の測定空間を取り囲むように配置される。底面板１０４は、測定装置１００の底面を構成する。トナー粒子補集板１０５は、ガラス板によって構成される。電源１１１は、平行平板電極１０１に電圧を印加する。電源１１２は、平行平板電極１０２に電圧を印加する。平面状電極１０９Ａ，１０９Ｂは、上面板１０３Ａ，１０３Ｂにそれぞれ接続されるとともに、図示しない電圧印加部によって電圧が印加される。
【００３０】
続いて、トナーの帯電分布の測定について説明する。帯電粒子導入口１０８を介して測定装置１００内に導入されたトナーは、重力によって鉛直方法に力を加えられ、平行平板電極１０１，１０２間の電界によるクーロン力によって水平方向に力を加えられる。このとき、帯電量の大きなトナーは、電界による水平方向への移動量が大きくなるため、平行平板電極１０１，１０２の上部に付着する。一方、帯電量の小さなトナーは、電界による水平方向への移動量が小さくなるため、平行平板電極１０１，１０２の下部またはトナー粒子補集板１０５の上面に付着する。そして、トナーの付着位置や各付着位置におけるトナーの付着量を計測することで、トナーの帯電状態、具体的にはトナーの帯電量分布が測定される。
【００３１】
続いて、図７、図８を用いて、電界カーテンを形成する適正な交流電圧について説明する。
【００３２】
図７は、交流の周波数を５００Ｈｚに固定し、印加電圧の振幅を変化させたときのＦＰＣ（２１Ａ，２１Ｂ）表面への付着トナー数を測定した結果を示す。図７に示すように、印加電圧の振幅の増加にともなって付着トナー数が減少した。つまり、印加電圧の振幅の増加によって、電界カーテンの効果が向上した。この印加電圧が高いほどＦＰＣへの付着が少ない現象は、図５において、電界強度が大きくなり、粒子の運動が早くなり、遠心力が大きくなることから理解される。
【００３３】
図８は、交流印加電圧の振幅を４００Ｖに固定し、周波数を変化させたときのＦＰＣ（２１Ａ，２１Ｂ）表面への付着トナー数を測定した結果を示す。図７に示すように、周波数の増加にともなって付着トナー数が減少した。つまり、周波数の増加によって、電界カーテンの効果が向上した。この周波数が高いほどＦＰＣへの付着が少ない現象は、図５において、電極に向かう粒子の運動方向を高速に反転させることから理解される。
【００３４】
帯電量測定のために空間中に分離されたトナー４００は、ブローオフによって現像ローラ１３から分離されるために空間中に大きく広がってしまう。本実施形態のブローオフの場合、幅約１００ｍｍにわたって広がってしまう。このため、測定装置１００の上面に向かって重力落下したトナーのうち、幅１ｍｍのスリット状の帯電粒子導入口１０８に入って測定に寄与する割合は１／１００程度となる。これに対して、サンプリング装置２００を用いると、上側開放口２０２の幅Ｗ１が約１２０ｍｍであるため、空間中に広がったトナー４００をほぼすべて集めることができる。また、重力落下とともに電界カーテンによりトナーを中央部に集め、測定装置１００の帯電粒子導入口１０８に導入することができる。このため、ブローオフしたトナーの利用効率が、サンプリング装置２００を用いない場合に比較して約１００倍となる。
【００３５】
上述の実施形態では、２組の電極群（２２Ａ，２３Ａ）を用いて定在波の電界カーテンを形成する例を示したが、電界カーテンの形成手法はこれに限定されるものではない。例えば、３組以上の電極群を用いて進行波の電界カーテンを形成しても良い。
【００３６】
また、上述の実施形態では、帯電量分布測定法に帯電量分布測定装置１００を用いているが、図９（Ａ）に示すように、サンプリング装置２００をファラデーケージ５００の上に配置すれば、ファラデーケージ法にもサンプリング装置２００を適用することが可能である。
【００３７】
さらに、図９（Ｂ）に示すように、帯電微粒子群を水平方向に搬送するための搬送部６００の前段にサンプリング装置２００を配置しても良い。このように、サンプリング装置２００の後段に配置される装置は測定装置に限定されるものではなく、帯電微粒子群に対して所望の処理を行う装置の前段にサンプリング装置２００を配置することができる。
【００３８】
なお、サンプリング対象となる帯電微粒子についても、上述の実施形態では1成分現像装置の現像ローラ上のトナーをサンプリングする例を示したが、2成分現像のトナーや様々な帯電微粒子を対象とすることが可能である。
【００３９】
上述の実施形態では、図１０（Ｂ）のようにＦＰＣ電極群をガイド面からスリット２０１まで十分に巻き込んだ構成とした。図１０（Ａ）に示すように、ガイド部材のガイド面だけにＦＰＣ電極群を形成した場合、スリット２０１において、電界カーテンを形成するＦＰＣの端部や開口部の形状的な不連続性から電界が不均一となり、帯電微粒子が滞留することがある。これに対して、図１０（Ｂ）のようにＦＰＣ電極群をガイド面からスリット２０１まで十分に巻き込んだ構成とすることにより、電界形成が連続的となり効率的かつ垂直方向へのトナー排出が可能になる。
【００４０】
また上述の実施形態では、図１１（Ａ）に示す線状電極の構成を採用した。この場合には、帯電微粒子の質量と電荷量によっては、スリット２０１の部分で帯電微粒子が静止して落下しないことがある。その理由は、下向きの重力と電界カーテンの上向きの静電気力が釣り合うためと考えられる。
【００４１】
図２の紙面に垂直な方向からスリット２０１の部分を高速度カメラで観察し、帯電したトナーが滞留している様子を撮影した写真を図１２（A）に示す。写真はスリットの空隙部のみで、その左右に電界カーテンを形成する電極が配列されている。このときの電界カーテンの条件は、スリット２０１の最小間隔が１．０mm，印加電圧Vppが５５０V，周波数が５００Hzである。図１２（A）において、黒い点がトナーで、その粒径はφ８．５μｍである。粒子群が交流印加電極と同じ間隔で保持されており，すべての粒子が交流の周波数に合わせて振動していた。
【００４２】
電界カーテンを形成する電極として、図１１（Ｂ）に示す線状電極の構成を採用しても良い。図１１（Ｂ）では、水平方向に配列された線状電極を示している。この構成において、互いに位相が１８０度異なる交流電圧を印加して定在波を形成することにより、同様に帯電微粒子が壁面に付着することが防止される。しかし、図１１（Ｂ）の構成においても、スリット２０１における帯電微粒子の滞留が発生することがあった。スリット２０１の最小間隔が１．０mm，印加電圧Vpp が５５０V，周波数が５００Hzの条件において、トナーが滞留している様子を高速度カメラにて撮影した写真を図１２（B）に示す。粒子が鉛直にほぼ等間隔で保持された。これは，スリット２０１の幾何学的形状によって粒子に働く力が釣り合うためと考えられる。
【００４３】
スリット２０１に保持された粒子は，FPCに印加した電圧をゼロにすると，静電気力によってスリット２０１の側壁に瞬時に付着する。この現象を利用すると，スリット２０１に保持された粒子を側壁に付着させて計数することが可能になる。図１３に，印加電圧をゼロにして壁に強制的に沈着させた粒子数とFPCへの印加電圧との関係を示す。ここでは，2枚のFPCの電極を水平に配置した場合と縦に配置した場合の結果を示す。いずれも印加電圧が400 Vまではスリット２０１に保持される粒子数は少ないことが分かるが，500〜600 Vに上げると急激に増加する。また，線電極を水平に配置した場合の方が，スリット２０１に保持される粒子数は多い結果が得られた。
【００４４】
上記図１３の現象、および前述の図７の現象を利用して、スリット２０１に滞留する帯電微粒子を落下させる方法について説明する。線電極を水平に配置した図１１（A）の構成のサンプリング装置において、気中に分散されたトナーをサンプリングする際、まず印加電圧Vpp 550 V，周波数500 Hzの交流電圧を印加する。この条件では、図７に示すように電界カーテンを形成するガイド面２１A、２１Bにはトナーはほとんど付着しない。次に、時間経過とともに気中分散されたトナーはガイド面に沿って集められ、スリット２０１から排出された後、印加している交流電圧の振幅を小さくしていく。交流電圧の振幅が小さくなると、図１３の特性からも理解されるように、図１２（A）のようにスリット２０１に残ったトナーは、落下・排出される。そして交流電圧の振幅を４００V以下にすることによって、スリット２０１に在留するトナーを減少させることができる。
【００４５】
このように、時間の経過に伴って印加する交流電圧の振幅を小さくすることにより、スリット２０１に帯電微粒子が滞留するという課題を解決することができる。上記実施例では水平方向の電極の例を示したが、図１３の特性から分かるように、縦配列した電極構造においても、同様に課題を解決できる。
【００４６】
次にサンプリング装置２００において、電界カーテンを形成する電極の構成を変えることによって、スリット２０１での帯電微粒子の滞留を解決する構成を図１４を用いて説明する。ここでは、ＦＰＣ２１Ａ，２１Ｂに代えて、ＦＰＣ２１Ｃ，２１Ｄを用いている。図１４（A）に示すサンプリング装置２００は、広い上側開放口２０２の側に形成される均一なガイド面２１１と、スリット２０１近傍に形成されるガイド面２１２とで、電界カーテンの形成条件を変えられるように構成される。上側のガイド面２１１には、図１４（B）に示すように、第１の電極群２２Aおよび第２の電極群２３Aが設けられており、スリット２０１近傍には、２相交流電界を形成する第３の電極群２４Aおよび第４の電極群２５Aが形成されている。
【００４７】
図１５に示すように、ここでは、交流信号発生装置３２０は、第３増幅器３４３を介して第３の電極群２４Ａに接続される。交流信号発生装置３２０と第３増幅器３４３との間には接点３５２が設けられる。この接点３５２は、位相反転装置３３２および第４増幅器３４４を介して第２の電極群２３Ａに接続される。
【００４８】
第１の電極群２２Aおよび第２の電極群２３Aには、印加電圧Vpp ５５０V，周波数５００Hzの交流電圧が印加される。一方、第３の電極群２４Aおよび第４の電極群２５Aには、印加電圧Vpp３５０V，周波数５００Hzの交流電圧が印加される。この条件では、ガイド面２１１へのトナーの付着はなく、かつ下側のスリット２０１近傍におけるトナーの滞留を減少させることができた。つまり、上述の時間経過に伴う電圧振幅変調を行わなくても、スリット２０１にて滞留する帯電微粒子数を減少させることができる。この構成においては、第１の電極群２４A、第２の電極群２５A、および電圧印加装置３００によって本発明の第２の電界カーテン形成部が構成される。
【００４９】
図１４においては、ガイド面とそこに形成される電極を上側のガイド面２１１と下側のガイド面２１２の２つに分割した例を示したが、３つ以上のガイド面に分割し、印加する交流電圧の振幅をスリット２０１に近づくにつれて段階的に小さくし、最後に４００V以下にすることによっても同様の効果が得られる。
【００５０】
また、図１４においては、電極２４Aと電極２５Aに印加する電圧の振幅を小さくする例を示したが、電極ピッチを広くして電界強度を弱くするなど、電界カーテンの条件を変えても同様の効果が得られるものである。さらに、複数のガイド面を持つ構成と、上述した時間軸方向の電圧振幅変調を併せることにより、スリット２０１におけるトナーの滞留をさらに効果的に減少させることが可能になる。
【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】本発明のサンプリング装置を利用した帯電量分布測定手法の説明図である。
【図２】サンプリング装置および測定装置の概略構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係るサンプリング装置およびFPCの説明図である。
【図４】電圧印加装置の構成例を示す概略図である。
【図５】電界カーテンの原理を説明するモデル図である。
【図６】測定装置の概略構成を示す図である。
【図７】電圧値と電界カーテンの効果との関係を示すグラフである。
【図８】周波数と電界カーテンの効果との関係を示すグラフである。
【図９】サンプリング装置の他の使用例の説明図である。
【図１０】サンプリング装置におけるＦＰＣの概略構成を示す図である。
【図１１】サンプリング装置におけるＦＰＣの概略構成を示す図である。
【図１２】サンプリング装置のスリット部に滞留する帯電粒子の写真である。
【図１３】サンプリング装置のスリット部における帯電粒子の数と電圧との関係を示すグラフである。
【図１４】本発明の実施形態に係るサンプリング装置およびFPCの説明図である。
【図１５】電圧印加装置の構成例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０−現像装置
２１Ａ，２１Ｂ−フレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）
１００−帯電量分布測定装置
２００−帯電微粒子サンプリング装置
３００−電圧印加装置
４００−トナー群
【図１】
2008076109.tif 000003
【図２】
2008076109.tif 000004
【図３】
2008076109.tif 000005
【図４】
2008076109.tif 000006
【図５】
2008076109.tif 000007
【図６】
2008076109.tif 000008
【図７】
2008076109.tif 000009
【図８】
2008076109.tif 000010
【図９】
2008076109.tif 000011
【図１０】
2008076109.tif 000012
【図１１】
2008076109.tif 000013
【図１２】
2008076109.tif 000014
【図１３】
2008076109.tif 000015
【図１４】
2008076109.tif 000016
【図１５】
2008076109.tif 000017