JP2013092394A - Apparatus and method for measuring electrostatic characteristic - Google Patents

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俊輔 梅澤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To measure electrostatic characteristics between a powder and a specimen despite types of the powder and the specimen while miniaturizing the specimen as a material with which the powder comes into contact.SOLUTION: An electrostatic characteristic measuring apparatus 1 rotates a specimen 4 by a rotary motor 5 to feed powder 21 to a horizontal surface 20a of a specimen layer 20 of the specimen 4, by a screw feeder 7. The electrostatic characteristic measuring apparatus 1 causes a charge amount measuring device 8 to measure a charge amount of the powder 21 that is fed to the rotating specimen 4, and scattered from the surface 20a by a centrifugal force, while repeating frictional contact with the surface 20a of the specimen layer 20 of the specimen 4.

Description

本発明は、粉体と粉体被接触材料である試料体との間における静電特性を測定する静電特性測定装置及び静電特性測定方法に関するものである。   The present invention relates to an electrostatic property measuring apparatus and an electrostatic property measuring method for measuring electrostatic properties between a powder and a sample body which is a powder contact material.

電子写真分野などのさまざまな分野において、粉体とこの粉体と接触する粉体被接触材料との間における帯電現象を有効に活用している。あるいは、逆に帯電現象が、所定の特性、機能または期待される特性、機能などに対して悪影響を及ぼす要因として問題になることがある。そして、粉体と粉体被接触材料との間における帯電のしやすさ、帯電のしにくさ（ここでは、これらをまとめて静電特性と称す）を把握するために、粉体または粉体被接触材料の電荷量を測定する装置が知られている。   In various fields such as the electrophotographic field, the charging phenomenon between the powder and the material to be contacted with the powder is effectively utilized. Alternatively, the charging phenomenon may become a problem as a factor that adversely affects a predetermined characteristic, function, expected characteristic, function, or the like. In order to ascertain the ease of charging between the powder and the material to be contacted with the powder and the difficulty of charging (herein, these are collectively referred to as electrostatic characteristics), powder or powder An apparatus for measuring the charge amount of a material to be contacted is known.

例えば、特許文献１には、傾斜状態で保持された粉体接被触材料の試料板に粉体を流しかけて、試料板に接触した後に落下した粉体の電荷量、または、試料板の電荷量を測定する、いわゆるカスケード法を用いた装置が知られている。なお、特許文献１では試料板は、導電性基板上に粉体被接触材料である試料層を形成して構成される。   For example, Patent Document 1 discloses that the amount of electric charge of powder that falls after the powder is poured on the sample plate of the powder contact material held in an inclined state and contacted with the sample plate, or the sample plate An apparatus using a so-called cascade method for measuring a charge amount is known. In Patent Document 1, the sample plate is configured by forming a sample layer, which is a powder contact material, on a conductive substrate.

特許第３６８６６５８号公報（図１）Japanese Patent No. 36866658 (FIG. 1)

ところで、特許文献１に記載のカスケード法を用いた装置のように、粉体を試料板に流しかけて、試料板の斜面を転がすだけでは、粉体と試料層の種類によっては粉体の転がる距離（時間）が短いため、両者の間において帯電が生じにくい場合があった。また、粉体の種類や湿度などの環境条件によって、試料板に供給された粉体が多数集まってだまになっている状態では、だまの内部に位置する粉体については試料層と接触して帯電しにくい。さらに、だまの表面を形成する粉体についても試料層との接触面積が小さくなり帯電しにくい。このように、粉体と試料板との間において帯電が生じにくい場合には、試料板の斜面の長さを長くし、粉体の転がる距離（時間）を長くすれば、両者の間において帯電を生じさせることが可能かもしれないが、試料板が大型化してしまう。また、試料板を帯電させてその帯電量を測定しようとすると、試料板に大量の粉体を流しかけなければ測定などに必要な十分な電荷量を得るのは困難である。   By the way, as in the apparatus using the cascade method described in Patent Document 1, the powder rolls depending on the type of the powder and the sample layer by simply pouring the powder onto the sample plate and rolling the slope of the sample plate. Since the distance (time) is short, there is a case where charging is difficult to occur between the two. In addition, depending on the environmental conditions such as the type of powder and humidity, if a large number of powders supplied to the sample plate are gathered and fooled, the powder located inside the duck is in contact with the sample layer. Hard to be charged. Furthermore, the powder that forms the surface of the balls also has a small contact area with the sample layer and is not easily charged. In this way, when charging is difficult to occur between the powder and the sample plate, the length of the slope of the sample plate is increased, and the distance (time) to which the powder rolls is increased. May be possible, but the sample plate becomes larger. Further, when the sample plate is charged and the charge amount is measured, it is difficult to obtain a sufficient charge amount necessary for measurement or the like unless a large amount of powder is poured onto the sample plate.

そこで、本発明の目的は、粉体被接触材料である試料体を小型化しつつ、粉体及び試料体の種類によらず、粉体と試料体との間における静電特性を測定する静電特性測定装置及び静電特性測定方法を提供することである。   Therefore, an object of the present invention is to reduce the size of the sample body, which is a powder contact material, and to measure the electrostatic characteristics between the powder and the sample body regardless of the type of the powder and the sample body. A characteristic measuring apparatus and an electrostatic characteristic measuring method are provided.

本発明の静電特性測定装置は、水平な表面を有する粉体被接触材料である試料体と、粉体を前記試料体の前記表面に供給する粉体供給部と、前記試料体を前記表面と直交する軸を中心として回転させる回転駆動手段と、前記回転駆動手段によって回転する前記試料体に接触した粉体、または、前記試料体の電荷量を測定する電荷量測定手段と、を備えている。   The electrostatic property measuring apparatus of the present invention includes a sample body that is a powder contact material having a horizontal surface, a powder supply unit that supplies powder to the surface of the sample body, and the sample body that is the surface. A rotation drive unit that rotates about an axis orthogonal to the sample, and a charge amount measurement unit that measures a charge amount of the sample body or the powder that contacts the sample body rotated by the rotation drive unit. Yes.

本発明の静電特性測定装置によると、回転する試料体の表面に供給された粉体は表面との間で摩擦接触を繰り返す。そして、粉体は、試料体の表面を摩擦帯電しながら遠心力で移動する。したがって、カスケード法のように試料体の斜面を粉体が単に転がる場合に比べて、試料体との接触回数が増大して、粉体と試料体との間に生まれる電荷量が増加する。また、例えば、粉体の種類や湿度などの環境条件によって、粉体が多数集まってだまになっている状態で試料体の表面に供給されたとしても、回転する試料体に接触した衝撃と遠心力とで、だまになった粉体をばらばらに崩すことができる。したがって、崩れた各粉体に対して摩擦帯電による電荷量が増加する。これにより、粉体及び試料体の種類によらず、粉体と試料体とを帯電させやくなり、試料体を小型化することができる。また、試料体の帯電量を測定する場合において粉体の供給量を減らすことができる。   According to the electrostatic property measuring apparatus of the present invention, the powder supplied to the surface of the rotating sample body repeats frictional contact with the surface. The powder moves by centrifugal force while frictionally charging the surface of the sample body. Therefore, compared with the case where the powder simply rolls on the slope of the sample body as in the cascade method, the number of times of contact with the sample body increases, and the amount of charge generated between the powder and the sample body increases. Also, for example, depending on the environmental conditions such as the type of powder and humidity, even if a large number of powders are gathered and supplied to the surface of the sample body, impact and centrifugal contact with the rotating sample body may occur. With force, it is possible to break up the crushed powder into pieces. Therefore, the amount of charge due to frictional charging increases for each broken powder. Accordingly, the powder and the sample body can be easily charged regardless of the type of the powder and the sample body, and the sample body can be reduced in size. Further, when the charge amount of the sample body is measured, the supply amount of the powder can be reduced.

また、前記電荷量測定手段は、前記回転駆動手段によって前記試料体が回転することで前記表面から飛散した粉体を捕捉する捕捉部材を有しており、前記捕捉部材に捕捉された粉体の電荷量を測定することが好ましい。   The charge amount measuring means includes a capturing member that captures the powder scattered from the surface as the sample body is rotated by the rotation driving means. It is preferable to measure the amount of charge.

これによると、試料体の表面に供給された粉体は、試料体が回転することにより、表面と摩擦接触を繰り返しながら、遠心力の作用で表面から飛散する。そして、この飛散した粉体を捕捉して電荷量を測定することで、試料体の表面と摩擦接触して摩擦帯電した粉体の電荷量を測定することができる。   According to this, the powder supplied to the surface of the sample body is scattered from the surface by the action of centrifugal force while repeating the frictional contact with the surface as the sample body rotates. Then, by capturing the scattered powder and measuring the charge amount, the charge amount of the powder frictionally charged by frictional contact with the surface of the sample body can be measured.

そして、前記捕捉部材は、粉体を吸引する吸引口を有しており、前記吸引口は、前記表面と平行な面において前記試料体の外側に配置され、前記試料体の回転中心となる前記軸を向いていることが好ましい。   The capturing member has a suction port for sucking powder, and the suction port is disposed outside the sample body in a plane parallel to the surface, and serves as a rotation center of the sample body. It is preferable to face the axis.

これによると、試料体が回転することにより遠心力が作用して表面から飛散した粉体を吸引捕捉しやすい。   According to this, it is easy to suck and capture the powder scattered from the surface due to the centrifugal force acting as the sample body rotates.

そして、前記吸引口は、前記表面から離隔しており、前記表面と前記吸引口との間には、空隙が設けられていることが好ましい。   And it is preferable that the said suction port is spaced apart from the said surface, and the space | gap is provided between the said surface and the said suction port.

例えば、多数の粉体が集まってだまになっている状態では、だまを形成する各粉体は表面との接触面積が小さく、あまり帯電しておらず、電荷量が少ないと推測される。そこで、吸引口が表面から離隔しており、表面と吸引口との間に空隙が設けられていることで、だまになった粉体については、重量が重く、吸引口まで飛散せずに表面から落下して、吸引口から吸引されにくい。これにより、試料体の表面に供給された多量の粉体のうち電荷量が多い粉体だけを捕捉しやすい。したがって、複数種類の粉体を測定する場合に、複数種類の粉体の電荷量の差が大きくなって、複数種類の粉体について静電特性（帯電のしやすさ、帯電のしにくさ）の違いを把握しやすい。   For example, in a state where a large number of powders are gathered together, it is assumed that each powder forming the balls has a small contact area with the surface and is not charged so much that the amount of charge is small. Therefore, the suction port is separated from the surface, and a gap is provided between the surface and the suction port, so that the powder that is fooled is heavy and does not scatter to the suction port. It is difficult to be sucked from the suction port. Thereby, it is easy to capture only the powder having a large amount of charge among the large amount of powder supplied to the surface of the sample body. Therefore, when measuring multiple types of powders, the difference in charge amount between the multiple types of powders increases, and the electrostatic characteristics (ease of charging, difficulty of charging) of multiple types of powders. It is easy to understand the difference.

また、前記粉体供給部から前記表面への粉体の供給量を調整する供給量調整手段をさらに備えていることが好ましい。   Moreover, it is preferable to further include a supply amount adjusting means for adjusting a supply amount of the powder from the powder supply unit to the surface.

これによると、粉体及び試料体の帯電のしやすさ、または帯電のしにくさに応じて、表面への粉体の供給量を調整することができる。また、所定時間における粉体の供給量を増やせば、試料体を所望の帯電量に帯電させるまでに要する時間を短縮することができる。   According to this, the supply amount of the powder to the surface can be adjusted according to the ease of charging of the powder and the sample body or the difficulty of charging. Further, if the amount of powder supplied in a predetermined time is increased, the time required to charge the sample body to a desired charge amount can be shortened.

本発明の静電特性測定方法は、水平な表面を有する試料体を前記表面と直交する軸を中心として回転させる回転工程と、前記回転工程の間に、回転する前記試料体の前記表面に粉体を供給する粉体供給工程と、前記粉体供給工程の後に、回転する前記試料体に接触した粉体、または、前記試料体の電荷量を測定する電荷量測定工程と、を備えている。   The electrostatic property measuring method of the present invention includes a rotating step of rotating a sample body having a horizontal surface around an axis orthogonal to the surface, and a powder on the surface of the rotating sample body between the rotating steps. A powder supply step for supplying a body; and a charge amount measurement step for measuring a charge amount of the powder or the sample body in contact with the rotating sample body after the powder supply step. .

本発明の静電特性測定方法によると、回転する試料体の表面に供給された粉体は表面との間で摩擦接触を繰り返す。そして、粉体は、試料体の表面を摩擦帯電しながら遠心力で移動する。したがって、カスケード法のように試料体の斜面を粉体が単に転がる場合に比べて、試料体との接触回数が増大して、粉体と試料体との間に生まれる電荷量が増加する。また、例えば、粉体の種類や湿度などの環境条件によって、粉体が多数集まってだまになっている状態で試料体の表面に供給されたとしても、回転する試料体に接触した衝撃と遠心力とで、だまになった粉体をばらばらに崩すことができる。したがって、崩れた各粉体に対して摩擦帯電による電荷量が増加する。これにより、粉体及び試料体の種類によらず、粉体と試料体とを帯電させやくなり、試料体を小型化することができる。また、試料体の帯電量を測定する場合において粉体の供給量を減らすことができる。   According to the electrostatic property measuring method of the present invention, the powder supplied to the surface of the rotating sample body repeats frictional contact with the surface. The powder moves by centrifugal force while frictionally charging the surface of the sample body. Therefore, compared with the case where the powder simply rolls on the slope of the sample body as in the cascade method, the number of times of contact with the sample body increases, and the amount of charge generated between the powder and the sample body increases. Also, for example, depending on the environmental conditions such as the type of powder and humidity, even if a large number of powders are gathered and supplied to the surface of the sample body, impact and centrifugal contact with the rotating sample body may occur. With force, it is possible to break up the crushed powder into pieces. Therefore, the amount of charge due to frictional charging increases for each broken powder. Accordingly, the powder and the sample body can be easily charged regardless of the type of the powder and the sample body, and the sample body can be reduced in size. Further, when the charge amount of the sample body is measured, the supply amount of the powder can be reduced.

回転する試料体の表面に供給された粉体は表面との間で摩擦接触を繰り返す。そして、粉体は、試料体の表面を摩擦帯電しながら遠心力で移動する。したがって、カスケード法のように試料体の斜面を粉体が単に転がる場合に比べて、試料体との接触回数が増大して、粉体と試料体との間に生まれる電荷量が増加する。また、例えば、粉体の種類や湿度などの環境条件によって、粉体が多数集まってだまになっている状態で試料体の表面に供給されたとしても、回転する試料体に接触した衝撃と遠心力とで、だまになった粉体をばらばらに崩すことができる。したがって、崩れた各粉体に対して摩擦帯電による電荷量が増加する。これにより、粉体及び試料体の種類によらず、粉体と試料体とを帯電させやくなり、試料体を小型化することができる。また、試料体の帯電量を測定する場合において粉体の供給量を減らすことができる。   The powder supplied to the surface of the rotating sample body repeats frictional contact with the surface. The powder moves by centrifugal force while frictionally charging the surface of the sample body. Therefore, compared with the case where the powder simply rolls on the slope of the sample body as in the cascade method, the number of times of contact with the sample body increases, and the amount of charge generated between the powder and the sample body increases. Also, for example, depending on the environmental conditions such as the type of powder and humidity, even if a large number of powders are gathered and supplied to the surface of the sample body, impact and centrifugal contact with the rotating sample body may occur. With force, it is possible to break up the crushed powder into pieces. Therefore, the amount of charge due to frictional charging increases for each broken powder. Accordingly, the powder and the sample body can be easily charged regardless of the type of the powder and the sample body, and the sample body can be reduced in size. Further, when the charge amount of the sample body is measured, the supply amount of the powder can be reduced.

本実施形態に係る静電特性測定装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the electrostatic property measuring apparatus which concerns on this embodiment. 粉体の電荷量の測定時における静電特性測定装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the electrostatic property measuring apparatus at the time of the measurement of the electric charge amount of powder. 粉体の電荷量を測定する工程について説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the process of measuring the electric charge amount of powder. 回転する試料体の表面に供給された粉体の移動について説明する試料体（試料層）の平面図である。It is a top view of the sample body (sample layer) explaining the movement of the powder supplied to the surface of the rotating sample body. 変形例１における静電特性測定装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the electrostatic property measuring apparatus in the modification 1. 変形例２における静電特性測定装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the electrostatic property measuring apparatus in the modification 2.

以下、本発明の実施形態について説明する。図１に示すように、静電特性測定装置１は、カバー部材２と、試料取付台３に着脱自在に取り付けられる、導電性部材１９上に試料層２０を密接して形成した試料体４と、試料体４を回転させる回転モータ５（回転駆動手段）と、多量の粉体２１を収容した供給ケース６（粉体供給部）と、供給ケース６から試料層２０への粉体２１の供給量を調整するスクリューフィーダ７（供給量調整手段）と、粉体２１の電荷量を測定する電荷量測定装置８と、試料層２０から落下した粉体２１を受容する粉体受容部９と、を有している。なお、試料体４は一部を試料膜とするものの他、全体を粉体被接触材料そのものにより構成してもよい。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. As shown in FIG. 1, the electrostatic property measuring apparatus 1 includes a cover member 2 and a sample body 4 in which a sample layer 20 is formed in close contact with a conductive member 19 that is detachably attached to the sample mount 3. A rotation motor 5 (rotation drive means) for rotating the sample body 4, a supply case 6 (powder supply unit) containing a large amount of powder 21, and supply of the powder 21 from the supply case 6 to the sample layer 20 A screw feeder 7 for adjusting the amount (supply amount adjusting means), a charge amount measuring device 8 for measuring the charge amount of the powder 21, a powder receiving portion 9 for receiving the powder 21 dropped from the sample layer 20, have. In addition, the sample body 4 may be entirely composed of the powder contact material itself, in addition to the sample body 4 being a part of the sample film.

カバー部材２は、鉛直方向に延びた筒状をしており、試料取付台３、試料体４、回転モータ５、供給ケース６及びスクリューフィーダ７などが収容される。これにより、回転する試料体４に供給されて飛散する粉体２１がカバー部材２の外にばらまかれるのを防止している。また、カバー部材２は、内面に帯電防止のための界面活性剤をコーティングした透明なプラスチックなどの樹脂材料により形成されていることが好ましい。カバー部材２が透明であることによって、装置のセッティングや測定の様子を確認できる利点がある。あるいはこのような利点はなくなるが、鉛直方向に延びた筒状のカバー部材２は、金属膜を内面にコーティングした樹脂材料、または金属製材料によりカバー部材２を構成してもよい。このようなカバー部材２により、収容された装置全体をシールドし、且つ、回転する試料体４に供給されて飛散する粉体２１がカバー部材２の外にばらまかれるのを防止することできる。   The cover member 2 has a cylindrical shape extending in the vertical direction, and accommodates a sample mounting base 3, a sample body 4, a rotary motor 5, a supply case 6, a screw feeder 7, and the like. Thereby, the powder 21 supplied to the rotating sample body 4 and scattered is prevented from being scattered outside the cover member 2. The cover member 2 is preferably formed of a resin material such as a transparent plastic whose inner surface is coated with a surfactant for preventing electrification. Since the cover member 2 is transparent, there is an advantage that the setting of the apparatus and the state of measurement can be confirmed. Alternatively, although such advantages are eliminated, the cylindrical cover member 2 extending in the vertical direction may be configured by a resin material having a metal film coated on the inner surface or a metal material. With such a cover member 2, the entire accommodated apparatus can be shielded, and the powder 21 that is supplied to the rotating sample body 4 and scattered can be prevented from being scattered outside the cover member 2.

試料体４は、カバー部材２の中央に配置されており、支持部材１１、回転モータ５、回転軸１０、試料取付台３を通じてグランド電位に接地されている。試料体４は、ここでは導電性部材１９と、導電性部材１９の表面に密着して形成された試料層２０とから構成されている。試料層２０は、粉体２１との間における帯電のしやすさ、または帯電のしにくさ（これらをまとめて静電特性と称す）を測定したい材料を導電性部材１９の上面にコーティングしたものであり、その表面２０ａが水平になっている。コーティング方法としては、導電性部材１９の上面に材料を塗布乾燥する方法や、あらかじめ層を形成して、その層を密着させる方法などが挙げられる。   The sample body 4 is disposed at the center of the cover member 2 and is grounded to the ground potential through the support member 11, the rotation motor 5, the rotation shaft 10, and the sample mounting base 3. Here, the sample body 4 includes a conductive member 19 and a sample layer 20 formed in close contact with the surface of the conductive member 19. The sample layer 20 is obtained by coating the upper surface of the conductive member 19 with a material to be measured for ease of charging with the powder 21 or difficulty of charging (collectively referred to as electrostatic characteristics). The surface 20a is horizontal. Examples of the coating method include a method in which a material is applied and dried on the upper surface of the conductive member 19, and a method in which a layer is formed in advance and the layer is brought into close contact therewith.

そして、試料体４は、試料取付台３、回転軸１０を介して回転モータ５に連結されており、回転モータ５が駆動することで、回転軸１０を中心に高速回転する。すると、試料層２０の表面２０ａは、水平面内を高速回転する。回転モータ５は、支持部材１１により支持されている。そして、支持部材１１に対する回転モータ５の高さを調整することで、試料層２０の表面２０ａの高さを適宜調整することができる。   The sample body 4 is connected to the rotation motor 5 via the sample mounting base 3 and the rotation shaft 10, and rotates at a high speed around the rotation shaft 10 when the rotation motor 5 is driven. Then, the surface 20a of the sample layer 20 rotates at high speed in a horizontal plane. The rotary motor 5 is supported by a support member 11. Then, by adjusting the height of the rotary motor 5 with respect to the support member 11, the height of the surface 20a of the sample layer 20 can be adjusted as appropriate.

スクリューフィーダ７は、支持部材１２により支持されて、その供給口７ａが試料層２０の表面２０ａの上方に位置しており、試料層２０の外縁よりも回転中心に近い位置に粉体２１を供給する。そして、スクリューフィーダ７は、回転数を調整することで、供給ケース６から送られる粉体２１の量を調整して、供給口７ａから表面２０ａへの粉体２１の供給量を適宜調整することができる。   The screw feeder 7 is supported by the support member 12, and the supply port 7 a is located above the surface 20 a of the sample layer 20, and supplies the powder 21 to a position closer to the rotation center than the outer edge of the sample layer 20. To do. And the screw feeder 7 adjusts the amount of the powder 21 sent from the supply case 6 by adjusting the rotation speed, and appropriately adjusts the supply amount of the powder 21 from the supply port 7a to the surface 20a. Can do.

電荷量測定装置８は、カバー部材２内に収容された吸引式のファラデーケージ１３（ノズル吸引口１３ａにより粉体を吸い込み、吸い込んだ粉体を捕捉するフィルターを備えているファラデーケージ）と、カバー部材２の外側に配置され、ファラデーケージ１３とチューブ・同軸ケーブル１４を通じて連結された電荷量測定器１５と、を有している。電荷量測定器１５は吸引ポンプとクーロンメータ、その他制御回路を内蔵したものである。   The charge amount measuring device 8 includes a suction type Faraday cage 13 (a Faraday cage having a filter that sucks powder through the nozzle suction port 13a and captures the sucked powder) housed in the cover member 2, and a cover The charge measuring device 15 is disposed outside the member 2 and connected to the Faraday cage 13 through the tube / coaxial cable 14. The charge amount measuring device 15 includes a suction pump, a coulomb meter, and other control circuits.

ファラデーケージ１３は、支持部材１１により支持されている。そして、ファラデーケージ１３のノズル吸引口１３ａは、試料層２０の表面２０ａから離隔して、試料体４の回転中心となる回転軸１０の方向に向いている。また、試料層２０の表面２０ａとファラデーケージ１３のノズル吸引口１３ａとの間には、空隙が設けられている。電荷量測定器１５は、ノズル吸引口１３ａより吸引されファラデーケージ１３のフィルターで捕獲された粉体２１の電荷量を測定する。   The Faraday cage 13 is supported by the support member 11. The nozzle suction port 13 a of the Faraday cage 13 is separated from the surface 20 a of the sample layer 20 and is directed in the direction of the rotation axis 10 that is the rotation center of the sample body 4. In addition, a gap is provided between the surface 20 a of the sample layer 20 and the nozzle suction port 13 a of the Faraday cage 13. The charge amount measuring device 15 measures the charge amount of the powder 21 sucked from the nozzle suction port 13 a and captured by the filter of the Faraday cage 13.

粉体受容部９は、試料体４の下方に配置されており、上方に開口した箱状をしている。そして、粉体受容部９の底部の面積は、試料体４よりも大きくなっており、鉛直方向から見て、粉体受容部９は試料体４を包含している。さらに、試料体４の上面、すなわち試料層２０の表面２０ａとファラデーケージ１３のノズル吸引口１３ａとの間に設けられた空隙は、鉛直方向に関して、粉体受容部９と重なっている。すなわち、試料層２０の表面２０ａから空隙を介して落下した粉体２１は、粉体受容部９に受容される。   The powder receiving portion 9 is disposed below the sample body 4 and has a box shape opened upward. The area of the bottom of the powder receiving portion 9 is larger than that of the sample body 4, and the powder receiving portion 9 includes the sample body 4 when viewed from the vertical direction. Further, the gap provided between the upper surface of the sample body 4, that is, the surface 20 a of the sample layer 20 and the nozzle suction port 13 a of the Faraday cage 13 overlaps with the powder receiving portion 9 in the vertical direction. That is, the powder 21 that has fallen from the surface 20 a of the sample layer 20 through the gap is received by the powder receiving unit 9.

粉体２１としては、例えば、レーザプリンタや複写機で使用されるトナー、粉体塗料、小麦粉、金属粉、樹脂粉などさまざまな粉体が挙げられる。そして、静電特性測定装置１は、粉体２１と試料層２０とを接触させたときの、粉体２１の電荷量を測定することで、粉体２１と試料層２０との間における帯電のしやすさ、または帯電のしにくさ（静電特性）を測定する。   Examples of the powder 21 include various powders such as toner, powder paint, wheat flour, metal powder, and resin powder used in laser printers and copying machines. Then, the electrostatic property measuring apparatus 1 measures the charge amount of the powder 21 when the powder 21 and the sample layer 20 are brought into contact with each other, so that the charge between the powder 21 and the sample layer 20 is measured. Measure the ease of charging or the difficulty of charging (electrostatic properties).

次に、静電特性測定装置１による粉体２１の電荷量の測定方法について、図２〜図４を参照して説明する。図３に示すように、まず、回転モータ５を駆動して、試料体４の高速回転（本実施形態では、試料体４は例えば直径約２０ｍｍで、回転速度は例えば１２０００ｒｐｍ）を開始する（Ｓ１：回転工程）。その後、スクリューフィーダ７により所定量（例えば、数ｇ/ｍｉｎｉ）の粉体２１を試料層２０の表面２０ａに流しかけて供給する（Ｓ２：粉体供給工程）。   Next, a method for measuring the charge amount of the powder 21 by the electrostatic property measuring apparatus 1 will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 3, first, the rotation motor 5 is driven to start high-speed rotation of the sample body 4 (in this embodiment, the sample body 4 has a diameter of about 20 mm, for example, and a rotation speed of 12000 rpm, for example) (S1). : Rotation process). Thereafter, a predetermined amount (for example, several g / mini) of the powder 21 is poured onto the surface 20a of the sample layer 20 and supplied by the screw feeder 7 (S2: powder supply step).

すると、図２に示すように、試料層２０の表面２０ａに供給された粉体２１は、回転軸１０を中心に試料層２０が高速回転することで、試料層２０との間で摩擦接触を繰り返して、粉体２１と試料層２０は摩擦帯電する。また、粉体２１は、試料層２０の回転によって遠心力が作用して試料層２０の表面２０ａの外側に向かって移動する。より具体的には、図４に示すように、試料層２０が矢印Ａ方向に示す時計周り方向に回転すると、粉体２１は、試料層２０の表面２０ａと摩擦接触を繰り返しながら、遠心力が作用して矢印Ｂ方向に移動して、試料層２０の表面２０ａの外側に飛散する。したがって、例えば、粉体２１が単に矢印Ｂ方向に転がる場合と比べて、本実施形態における粉体２１は、試料層２０の回転方向に摩擦接触により回転しながら、矢印Ｂ方向に移動するため、試料層２０との接触回数が増大する。   Then, as shown in FIG. 2, the powder 21 supplied to the surface 20 a of the sample layer 20 is brought into frictional contact with the sample layer 20 by rotating the sample layer 20 around the rotating shaft 10 at a high speed. Repeatedly, the powder 21 and the sample layer 20 are triboelectrically charged. The powder 21 moves toward the outside of the surface 20 a of the sample layer 20 due to the centrifugal force acting by the rotation of the sample layer 20. More specifically, as shown in FIG. 4, when the sample layer 20 is rotated in the clockwise direction indicated by the arrow A, the powder 21 is subjected to centrifugal force while repeating frictional contact with the surface 20a of the sample layer 20. It moves in the direction of arrow B by acting and scatters outside the surface 20 a of the sample layer 20. Therefore, for example, compared with the case where the powder 21 simply rolls in the direction of arrow B, the powder 21 in the present embodiment moves in the direction of arrow B while rotating by frictional contact in the rotation direction of the sample layer 20. The number of times of contact with the sample layer 20 increases.

そして、図３に戻って、試料層２０の表面２０ａから飛散した粉体２１の一部がファラデーケージ１３のノズル吸引口１３ａから吸引されて、電荷量測定器１５により吸引された粉体２１の電荷量を測定する（Ｓ３：電荷量測定工程）。なお、試料層２０の表面２０ａから飛散し、ファラデーケージ１３に吸引されなかった粉体２１については、落下して粉体受容部９に受容される。また、試料層２０の回転数、スクリューフィーダ７からの粉体２１の供給量、表面２０ａとファラデーケージ１３のノズル吸引口１３ａとの距離、及び、ノズル吸引口１３ａからの吸引力は、粉体２１と試料層２０との間の静電特性を精度よく測定できるように適宜設定すればよい。また、特に試料層２０の回転数、表面２０ａとファラデーケージ１３のノズル吸引口１３ａとの距離は、これらをパラメータとしてそれぞれの環境時の帯電量を測定して帯電特性を評価するようにしてもよい。   Returning to FIG. 3, a part of the powder 21 scattered from the surface 20 a of the sample layer 20 is sucked from the nozzle suction port 13 a of the Faraday cage 13, and the powder 21 sucked by the charge measuring device 15. The charge amount is measured (S3: charge amount measurement step). Note that the powder 21 scattered from the surface 20 a of the sample layer 20 and not attracted to the Faraday cage 13 falls and is received by the powder receiving portion 9. The rotation speed of the sample layer 20, the supply amount of the powder 21 from the screw feeder 7, the distance between the surface 20a and the nozzle suction port 13a of the Faraday cage 13, and the suction force from the nozzle suction port 13a What is necessary is just to set suitably so that the electrostatic property between 21 and the sample layer 20 can be measured accurately. In particular, the rotational speed of the sample layer 20 and the distance between the surface 20a and the nozzle suction port 13a of the Faraday cage 13 may be used as parameters to measure the charge amount in each environment to evaluate the charging characteristics. Good.

本実施形態における静電特性測定装置１によると、試料体４において、回転する試料層２０の表面２０ａに供給された粉体２１は試料層２０との間で摩擦接触を繰り返す。そして、粉体２１と試料層２０は摩擦帯電しながら遠心力で移動する。したがって、カスケード法のように試料層２０と粉体２１とが単に接触して接触帯電する場合に比べて、試料層２０との接触回数が増大して、粉体２１及び試料層２０の種類によらず、粉体２１と試料層２０との電荷量が増加する。これにより、粉体２１と試料層２０とを帯電させやくなり、試料体４を小型化することができる。   According to the electrostatic property measuring apparatus 1 in the present embodiment, the powder 21 supplied to the surface 20 a of the rotating sample layer 20 in the sample body 4 repeats frictional contact with the sample layer 20. The powder 21 and the sample layer 20 move by centrifugal force while being frictionally charged. Therefore, compared with the case where the sample layer 20 and the powder 21 are simply brought into contact and charged as in the cascade method, the number of times of contact with the sample layer 20 is increased and the types of the powder 21 and the sample layer 20 are changed. Regardless, the charge amount of the powder 21 and the sample layer 20 increases. Thereby, it becomes easy to charge the powder 21 and the sample layer 20, and the sample body 4 can be reduced in size.

また、例えば、粉体２１の種類や湿度などの環境条件によって、スクリューフィーダ７から多数の粉体２１が集まってだまになっている状態で試料層２０の表面２０ａに供給されたとしても、カスケード法のように試料層２０と粉体２１とが単に接触する場合に比べて、回転する試料層２０に接触した衝撃と遠心力とで、だまになった粉体２１をばらばらに崩すことができる。したがって、崩れた各粉体２１に対して摩擦帯電によって電荷量を増加させることができる。   Further, for example, even if a large number of powders 21 are gathered from the screw feeder 7 and supplied to the surface 20a of the sample layer 20 depending on environmental conditions such as the type and humidity of the powders 21, the cascade is provided. Compared to the case where the sample layer 20 and the powder 21 are merely in contact with each other as in the method, the crushed powder 21 can be broken apart by the impact and centrifugal force in contact with the rotating sample layer 20. . Therefore, the amount of charge can be increased by frictional charging for each broken powder 21.

ここで、粉体被接触材料は、一定の帯電特性を保って面積の広い層を形成するのは困難であり、たとえ形成することができたとしても膨大なコストがかかる。したがって、このような大型な層を形成することが困難な材料を試料層２０とする場合に、本実施形態にように試料体４を小型化することができるのは非常に有用である。   Here, it is difficult for the powder contact material to form a layer having a large area while maintaining a constant charging characteristic, and even if it can be formed, an enormous cost is required. Therefore, when the material for which it is difficult to form such a large layer is used as the sample layer 20, it is very useful that the sample body 4 can be downsized as in the present embodiment.

また、ファラデーケージ１３のノズル吸引口１３ａが、試料層２０の表面２０ａと平行な面において試料体４の外側に配置され、試料体４の回転中心を向いている。これにより、試料体４が回転することにより遠心力が作用して試料層２０の表面２０ａから飛散した粉体２１を吸引捕捉しやすい。   Further, the nozzle suction port 13 a of the Faraday cage 13 is arranged outside the sample body 4 in a plane parallel to the surface 20 a of the sample layer 20 and faces the rotation center of the sample body 4. Thereby, it is easy to suck and capture the powder 21 scattered from the surface 20 a of the sample layer 20 due to the centrifugal force acting as the sample body 4 rotates.

さらに、例えば、多数の粉体２１が集まってだまになっている状態では、だまを形成する各粉体２１は表面２０ａとの接触面積が小さく、あまり帯電しておらず、電荷量が少ないと推測される。そこで、ファラデーケージ１３のノズル吸引口１３ａが表面２０ａから離隔しており、表面２０ａとノズル吸引口１３ａとの間に空隙が設けられていることで、だまになった粉体２１については、重量が重く、ノズル吸引口１３ａまで飛散せずに表面２０ａから落下して、ノズル吸引口１３ａから吸引されにくい。また、試料体４からより遠くまで飛散した粉体２１ほど、試料体４の縁部に近い位置から飛散していると推測される。そして、試料体４の縁部まで移動した粉体２１ほど、試料層２０の表面２０ａとの接触回数が多く、より電荷量が増大している。これにより、ファラデーケージ１３により試料層２０の表面２０ａに供給された多量の粉体２１のうち電荷量が多い粉体２１だけを捕捉しやすい。したがって、複数種類の粉体２１を測定する場合に、複数種類の粉体２１の電荷量の差が大きくなって、複数種類の粉体２１について静電特性（帯電のしやすさ、帯電のしにくさ）の違いを把握しやすい。   Further, for example, in a state where a large number of powders 21 are gathered together, each powder 21 forming the balls has a small contact area with the surface 20a, is not charged so much, and has a small amount of charge. Guessed. Therefore, the nozzle suction port 13a of the Faraday cage 13 is separated from the surface 20a, and a gap is provided between the surface 20a and the nozzle suction port 13a. Is heavy and falls from the surface 20a without scattering to the nozzle suction port 13a and is not easily sucked from the nozzle suction port 13a. Further, it is presumed that the powder 21 scattered farther from the sample body 4 is scattered from a position closer to the edge of the sample body 4. And the powder 21 which moved to the edge part of the sample body 4 has many frequency | counts of contact with the surface 20a of the sample layer 20, and the electric charge amount has increased more. Thereby, it is easy to capture only the powder 21 having a large charge amount out of the large amount of powder 21 supplied to the surface 20 a of the sample layer 20 by the Faraday cage 13. Therefore, when measuring a plurality of types of powders 21, the difference in charge amount between the plurality of types of powders 21 increases, and the electrostatic characteristics (ease of charging, chargeability) of the plurality of types of powders 21 are increased. It's easy to understand the difference between

加えて、粉体２１及び試料層２０の帯電しやすさに応じて、スクリューフィーダ７により表面２０ａへの粉体２１の供給量を調整することができる。   In addition, the supply amount of the powder 21 to the surface 20a can be adjusted by the screw feeder 7 according to the ease of charging of the powder 21 and the sample layer 20.

また、スクリューフィーダ７により粉体２１が試料体４の外縁よりも回転中心により近い位置に供給されることで、試料層２０の表面２０ａの外側に粉体２１が飛散するまでの間に、粉体２１と表面２０ａとの接触回数が増加するため、より電荷量を増大させることができる。   In addition, the powder 21 is supplied to the position closer to the rotation center than the outer edge of the sample body 4 by the screw feeder 7, so that the powder 21 is scattered before the powder 21 scatters outside the surface 20 a of the sample layer 20. Since the number of times of contact between the body 21 and the surface 20a increases, the amount of charge can be further increased.

次に、上述した実施形態に種々の変形を加えた変更形態について説明する。ただし、上述した実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。   Next, modified embodiments in which various modifications are added to the above-described embodiment will be described. However, those having the same configuration as that of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted as appropriate.

本実施形態では、電荷量測定器１５は、ファラデーケージ１３により吸引した粉体２１の電荷量を測定していたが、回転する試料体４から飛散または/及び落下して粉体受容部９に受容された粉体２１の電荷量を測定してもよい（変形例１）。図５は落下する粉体を受容する場合を示し、粉体受容部９は、導電性材料により形成されて、周囲と絶縁されて、ファラデーケージを構成しており、同軸ケーブル３０により電荷量測定器１５に接続される。あるいは例えば図示しないが、試料体４の外周に、ファラデーケージを構成する、内側に開口する断面コの字の環状粉体受容部を、試料体４から水平方向に所定距離を置いて配置し、試料体４から飛散してくる粉体を受容して粉体の電荷量を測定するようにしてもよい。   In the present embodiment, the charge amount measuring device 15 measures the charge amount of the powder 21 sucked by the Faraday cage 13. However, the charge amount measuring device 15 scatters or / and falls from the rotating sample body 4 to the powder receiving portion 9. You may measure the electric charge amount of the received powder 21 (modification 1). FIG. 5 shows a case where the falling powder is received. The powder receiving portion 9 is made of a conductive material and is insulated from the surroundings to form a Faraday cage. Connected to the device 15. Or, for example, although not shown in the drawing, an annular powder receiving portion having a U-shaped cross section that opens to the inside and that constitutes the Faraday cage is disposed on the outer periphery of the sample body 4 at a predetermined distance from the sample body 4 in the horizontal direction, You may make it receive the powder which disperses from the sample body 4, and may measure the electric charge amount of powder.

また、本実施形態においては、粉体２１と試料体４との間における静電特性を測定するために、粉体２１の電荷量を測定していたが、試料体４の電荷量を測定してもよい（変形例２）。この場合、図６に示すように、試料体４は試料取付台３と電気的接続されるとともに、試料取付台３は、周囲と絶縁されて、同軸ケーブル４０により電荷量測定器１５に接続される。このとき、回転する試料層２０の表面２０ａに供給された粉体２１と表面２０ａとは十分摩擦帯電しているので、試料層２０の帯電量が測定できる。また、所定時間における粉体２１の供給量を増やせば、試料層２０を所定量に帯電させさせるまでに要する時間を短縮することができる。   In the present embodiment, the charge amount of the powder 21 is measured in order to measure the electrostatic characteristics between the powder 21 and the sample body 4, but the charge amount of the sample body 4 is measured. (Modification 2). In this case, as shown in FIG. 6, the sample body 4 is electrically connected to the sample mounting base 3, and the sample mounting base 3 is insulated from the surroundings and connected to the charge measuring device 15 by the coaxial cable 40. The At this time, since the powder 21 supplied to the surface 20a of the rotating sample layer 20 and the surface 20a are sufficiently frictionally charged, the charge amount of the sample layer 20 can be measured. Further, if the supply amount of the powder 21 in a predetermined time is increased, the time required to charge the sample layer 20 to a predetermined amount can be shortened.

さらに、本実施形態においては、スクリューフィーダ７により供給ケース６から供給される粉体２１の供給量を調整していたが、供給ケース６の開口部付近にシャッター部材が設けられて、このシャッター部材の開閉をポンプなどにより制御することで、供給ケース６から供給される粉体２１の供給量を調整してもよい。   Further, in the present embodiment, the supply amount of the powder 21 supplied from the supply case 6 by the screw feeder 7 is adjusted. However, a shutter member is provided in the vicinity of the opening of the supply case 6, and this shutter member is provided. The supply amount of the powder 21 supplied from the supply case 6 may be adjusted by controlling the opening and closing of the powder by a pump or the like.

１ 静電特性測定装置
３ 試料取付台
４ 試料体
５ 回転モータ
６ スクリューフィーダ
７ 電荷量測定装置
１３ ファラデーケージ
１５ 電荷量測定器
１９ 導電性部材
２０ 試料層
２０ａ 表面
２１ 粉体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electrostatic characteristic measuring device 3 Sample mounting stand 4 Sample body 5 Rotating motor 6 Screw feeder 7 Charge amount measuring device 13 Faraday cage 15 Charge amount measuring device 19 Conductive member 20 Sample layer 20a Surface 21 Powder

Claims (6)

水平な表面を有する粉体被接触材料である試料体と、
粉体を前記試料体の前記表面に供給する粉体供給部と、
前記試料体を前記表面と直交する軸を中心として回転させる回転駆動手段と、
前記回転駆動手段によって回転する前記試料体に接触した粉体、または、前記試料体の電荷量を測定する電荷量測定手段と、を備えていることを特徴とする静電特性測定装置。 A sample body that is a powder contact material having a horizontal surface;
A powder supply unit for supplying powder to the surface of the sample body;
Rotation driving means for rotating the sample body around an axis orthogonal to the surface;
An electrostatic property measuring apparatus comprising: powder in contact with the sample body rotated by the rotation driving means; or charge amount measuring means for measuring the charge amount of the sample body. 前記電荷量測定手段は、前記回転駆動手段によって前記試料体が回転することで前記表面から飛散した粉体を捕捉する捕捉部材を有しており、前記捕捉部材に捕捉された粉体の電荷量を測定することを特徴とする請求項１に記載の静電特性測定装置。   The charge amount measuring means has a capturing member that captures the powder scattered from the surface as the sample body is rotated by the rotation driving means, and the charge amount of the powder captured by the capturing member The electrostatic property measuring apparatus according to claim 1, wherein: 前記捕捉部材は、粉体を吸引する吸引口を有しており、
前記吸引口は、前記表面と平行な面において前記試料体の外側に配置され、前記試料体の回転中心となる前記軸を向いていることを特徴とする請求項２に記載の静電特性測定装置。 The capture member has a suction port for sucking powder;
The electrostatic property measurement according to claim 2, wherein the suction port is disposed outside the sample body in a plane parallel to the surface and faces the axis serving as a rotation center of the sample body. apparatus. 前記吸引口は、前記表面から離隔しており、
前記表面と前記吸引口との間には、空隙が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の静電特性測定装置。 The suction port is spaced from the surface;
The electrostatic property measuring apparatus according to claim 3, wherein a gap is provided between the surface and the suction port. 前記粉体供給部から前記表面への粉体の供給量を調整する供給量調整手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の静電特性測定装置。   The electrostatic property measuring apparatus according to claim 1, further comprising supply amount adjusting means for adjusting a supply amount of the powder from the powder supply unit to the surface. . 水平な表面を有する試料体を前記表面と直交する軸を中心として回転させる回転工程と、
前記回転工程の間に、回転する前記試料体の前記表面に粉体を供給する粉体供給工程と、
前記粉体供給工程の後に、回転する前記試料体に接触した粉体、または、前記試料体の電荷量を測定する電荷量測定工程と、を備えていることを特徴とする静電特性測定方法。
A rotating step of rotating a sample body having a horizontal surface around an axis orthogonal to the surface;
A powder supply step for supplying powder to the surface of the rotating sample body during the rotation step;
A method for measuring electrostatic characteristics, comprising: a powder contacted with the rotating sample body, or a charge amount measuring step for measuring a charge amount of the sample body after the powder supply step. .
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