JP3199993B2 - 現像剤帯電量測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機等の電子写
真方式の画像形成装置に顕像粒子として使用される現像
剤の帯電量を測定する現像剤帯電量測定装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】複写機等の電子写真装置では現像剤とし
てトナーが使用され、このトナーは画像形成において帯
電させた状態で使用される。トナーの帯電量は画質に大
きく影響するものであり、これを測定するために、従
来、種々の測定方法が開発されている。

【０００３】上記測定方法の一つとして、ブローオフ法
が知られている。このブローオフ法は、トナーとキャリ
アとからなる二成分現像剤におけるトナーの帯電量を測
定するものである。具体的には以下の手順で測定する。
先ず、トナーの粒子径よりも大きくキャリアの粒子径よ
りも小さい開口部を有する網目状の保持部材の上に、二
成分現像剤を配する。次に、乾燥気流、例えば窒素ガス
流にてトナーのみを上記開口部から吹き飛ばす。その
後、保持部材の上に残ったキャリアの電荷量を測定し、
トナーの重量当たりの電荷量を求める。この方法は、現
像剤の帯電量、即ち単位重量当たりの帯電量を求める方
法として、広く採用されている。

【０００４】しかしながら、上記ブローオフ法では、風
量や計測時間により計測値が変化する他、連続的な測定
を行うことができない。また、キャリアを使用しない一
成分方式のトナーについては帯電量の測定ができない。
さらに、二成分方式のトナーについても、帯電量の分布
は測定することができないものとなっている。

【０００５】また、近年、高画質化の要求に伴い、トナ
ーは、小粒径化が求められ、さらに粒子径および粒子毎
の帯電量の均一化が求められている。このようなトナー
の帯電量の測定に対応するものとして、特開昭６２−２
８７１６９号、特開昭６４−２５１５４号および特開平
４−２５７７２号に開示された現像剤帯電量測定装置が
知られている。

【０００６】上記特開昭６２−２８７１６９号には、荷
電粒子を電界中に自由落下させて、その落下速度と軌跡
とを撮像装置で検出し、この検出結果から帯電量を求め
る方法が開示されている。また、特開昭６４−２５１５
４号には、トナー粒子を気流により直流電界中に搬送
し、トナー粒子の変位量をラインイメージセンサで検出
し、この検出値に基づいてトナー粒子の比電荷分布を特
定する方法が開示されている。また、特開平４−２５７
７２号には、トナー粒子流に電界を印加するとともに、
電界中のトナー粉体群を拡大光学系によって観察し、偏
位情報と粒子径とからトナー帯電量を測定する方法が開
示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
構成では、撮像装置によりトナー粒子を撮像し、得られ
た情報を画像処理装置にて処理することによりトナーの
帯電量等を得るものとなっているため、上記撮像装置お
よび画像処理装置といった高価な装置が必要であり、コ
ストアップを招来するという問題点を有している。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１の発明の現像剤帯電量測定装置は、上部
電極と、この上部電極の下方に上部電極と平行に対向配
置された下部電極と、この下部電極側から上部電極側へ
現像剤を飛翔させるための電界を発生させる飛翔電界用
電圧を上部電極に印加する飛翔電界用電圧印加手段と、
前記上部電極に流れる電流を検出する電流検出手段と、
この電流検出手段にて検出される電流の変化量に基づい
て、前記上部電極に付着した現像剤の総帯電量を算出す
る演算手段とを備え、前記下部電極が、上部電極との対
向方向の前後に振動可能に設けられ、この下部電極に
は、下部電極を所定周期で振動させる振動手段が設けら
れていることを特徴としている。

【０００９】上記の構成によれば、帯電量が測定される
粒子状の被測定現像剤は、下部電極上に配される。この
状態において、飛翔電界用電圧印加手段より飛翔電界用
電圧が印加されると、下部電極側から上部電極側へ現像
剤を飛翔させるための電界が発生し、下部電極上の現像
剤が上部電極に付着する。このように現像剤が上部電極
に付着すると、付着した現像剤が保持する電荷量に応じ
た電流が上部電極に流れる。この電流は電流検出手段に
て検出される。また、演算手段は、電流検出手段にて検
出される電流の変化量、即ち帯電した現像剤が付着する
ことにより増加する電流量に基づいて、前記上部電極に
付着した現像剤の総帯電量を算出する。

【００１０】これにより、現像剤の像を撮像装置にて撮
像し、画像処理装置を使用して現像剤の帯電量を測定す
るものと比較して、低コストの構成とすることができ
る。

【００１１】さらに、上記の構成によれば、下部電極を
上部電極との対向方向の前後に振動させることより、一
群の現像剤は、下部電極上において塊となっている場合
であっても、個々に離散した状態となる。また、現像剤
は上記振動により下部電極上においてスモーク状に舞い
上がった状態となる。従って、飛翔電界用電圧により現
像剤飛翔電界が印加された場合には、現像剤の各粒子
は、下部電極上において鏡像力を受け難く、容易に下部
電極から上部電極へ到達することができる。これによ
り、鏡像力の影響を抑制して、現像剤の帯電量の測定を
正確に行うことができる。

【００１２】請求項２の発明の現像剤帯電量測定装置
は、請求項１の発明の現像剤帯電量測定装置において、
前記振動手段が、下部電極を１００〜１０００Ｈｚの範
囲の周 波数にて振動させるものであることを特徴として
いる。

【００１３】請求項３の発明の現像剤帯電量測定装置
は、上部電極と、この上部電極の下方に上部電極と平行
に対向配置された下部電極と、この下部電極側から上部
電極側へ現像剤を飛翔させるための電界を発生させる飛
翔電界用電圧を上部電極に印加する飛翔電界用電圧印加
手段と、前記上部電極に流れる電流を検出する電流検出
手段と、この電流検出手段にて検出される電流の変化量
に基づいて、前記上部電極に付着した現像剤の総帯電量
を算出する演算手段とを備え、前記下部電極の上面は絶
縁性層にて被覆されていることを特徴としている。

【００１４】上記の構成によれば、下部電極の上面が絶
縁性の膜にて被覆されているので、この絶縁性層にて現
像剤と下部電極の導電性部分との接触が阻止される。従
って、現像剤と下部電極との間の鏡像力が抑制され、現
像剤の各粒子は容易に下部電極から上部電極へ到達する
ことができる。この結果、現像剤の帯電量の測定を正確
に行うことができる。

【００１５】請求項４の発明の現像剤帯電量測定装置
は、上部電極と、この上部電極の下方に上部電極と平行
に対向配置された下部電極と、この下部電極側から上部
電極側へ現像剤を飛翔させるための電界を発生させる飛
翔電界用電圧を上部電極に印加する飛翔電界用電圧印加
手段と、前記上部電極に流れる電流を検出する電流検出
手段と、この電流検出手段にて検出される電流の変化量
に基づいて、前記上部電極に付着した現像剤の総帯電量
を算出する演算手段とを備え、前記飛翔電界用電圧印加
手段が、所定の飛翔電界用電圧での電流検出手段による
電流検出動作終了毎に、飛翔電界用電圧を下部電極から
上部電極への現像剤の飛翔が促進される方向へ順次変更
していくものであることを特徴としている。

【００１６】上記の構成によれば、現像剤の帯電量分布
を容易に得ることができる。即ち、所定の飛翔電界用電
圧が印加され、これにより現像剤飛翔電界が下部電極と
上部電極との間に生じた場合、現像剤飛翔電界の強さを
Ｅ、各現像剤粒子の帯電量をｑとすると、ｑＥ＞ｍｇと
なる現像剤粒子が上部電極に達することになる。この場
合、上記不等式を満たさない、帯電量の小さい現像剤粒
子は上部電極に達しない。従って、飛翔電界用電圧を下
部電極から上部電極への現像剤の飛翔が促進される方向
へ順次変更していけば、順次帯電量が小さい現像剤も上
部電極方向へ飛翔させることができる。この結果、前記
のように各飛翔電界用電圧毎の総帯電量を算出していく
ことにより、現像剤の帯電量分布を容易に得ることがで
きる。

【００１７】請求項５の発明の現像剤帯電量測定装置
は、上部電極と、この上部電極の下方に上部電極と平行
に対向配置された下部電極と、この下部電極側から上部
電極側へ現像剤を飛翔させるための電界を発生させる飛
翔電界用電圧を上部電極に印加する飛翔電界用電圧印加
手段と、前記上部電極に流れる電流を検出する電流検出
手段と、この電流検出手段にて検出される電流の変化量
に基づいて、前記上部電極に付着した現像剤の総帯電量
を算出する演算手段とを備え、前記下部電極と上部電極
との間の現像剤を除去するクリーニング手段を備え、こ
のクリーニング手段は、方向が逆転する交互電界を生じ
させる電圧を上部電極に印加するクリーニング電圧印加
手段を備えていることを特徴としている。

【００１８】上記の構成によれば、電極、特に上部電極
に付着している現像剤を確実に除去することができ、下
部電極と上部電極との間の異物を適切に除去することが
できる。

【００１９】即ち、クリーニング時に現像剤飛翔電界が
解除されると、上部電極に付着していた現像剤は、自重
により下部電極上に落下する。しかしながら、現像剤の
中には、特性の違いによって上部電極への付着状態を維
持するものがある。そこで、上記交互電界を下部電極と
上部電極との間に付与すると、上部電極での残留現像剤
に、上部電極に付着する方向とは逆方向の電界を作用さ
せて、上部電極から残留現像剤を除去することができ
る。さらに、一群の現像剤の帯電分布は正負の両極性に
わたっている場合が多く、クリーニングの際には上記交
互電界を付与するのが好ましい。

【００２０】請求項６の発明の現像剤帯電量測定装置
は、請求項１から５の何れかの発明の現像剤帯電量測定
装置において、前記上部電極と下部電極との間に、現像
剤の飛翔領域を介して対向し、透光性部材からなる一対
の側壁部が設けられ、一方の側壁部の外面側には現像剤
を照射する光源が設けられ、他方の側壁部の外面側にお
ける前記光源との対向位置に、拡大光学系とこの拡大光
学系により拡大された像を電気信号に変換する光電変換
手段とが設けられ、この光電変換手段に、光電変換手段
から得られた電気信号から現像剤の画像情報を抽出する
画像処理手段が接続されていることを特徴としている。

【００２１】上記の構成によれば、下部電極の振動によ
りスモーク状となった現像剤が光源により照射され、現
像剤の像が拡大光学系により拡大され、この像が光電変
換手段により電気信号に変換される。画像処理手段では
光電変換手段の出力に基づいて現像剤の大きさが検出さ
れる。このようにして現像剤の大きさを検出できれば、
この大きさに基づいて、現像剤の重量および現像剤の理
論上の電荷量等を求めることができる。

【００２２】ここで、本現像剤帯電量測定装置では、下
部電極から上部電極に高速で飛翔する現像剤ではなく、
下部電極と上部電極との間においてスモーク状となって
浮遊する現像剤、即ちゆっくり移動する現像剤について
の形状を検出することができる。従って、現像剤の形状
を正確に検出することができ、この情報に基づき上記の
各演算において正確な結果を得ることができる。

【００２３】請求項７の発明の現像剤帯電量測定装置
は、請求項１から６の何れかの発明の現像剤帯電量測定
装置において、前記上部電極と下部電極とは、水平方向
に対して傾斜した状態に設けられ、傾斜する下部電極の
高くなっている側が下部電極上への現像剤供給側とな
り、低くなっている側が下部電極上からの現像剤排出側
となっていることを特徴としている。

【００２４】このような構成によれば、現像剤の自重を
利用して、下部電極上へ被測定現像剤を供給し、かつ下
部電極上から現像剤を容易に排除することができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】〔発明の実施の形態１〕 本発明の一実施の形態を図１ないし図６に基づいて以下
に説明する。

【００２６】本現像剤帯電量測定装置は、図１に示すよ
うに、測定チャンバ１を備えている。この測定チャンバ
１は、下壁部２、上壁部３および２個の側壁部４・５を
有している。下壁部２は水平に配され、上壁部３は下壁
部２と平行な状態で対向配置されている。側壁部４・５
は互いに平行な状態で対向配置されている。また、側壁
部４・５間において側壁部４・５と隣接する両側壁部は
なく、これら両側壁部に相当する部分が開口部６・７と
なっている。

【００２７】上記下壁部２には、その上面に露出する状
態で下部電極８が設けられ、上壁部３には、その下面に
露出し、かつ下部電極８と対向する状態で上部電極９が
設けられている。下部電極８は上下方向へ振動可能とな
っている。また、下部電極８は、図３に示すように、電
極部８ａと、この電極部８ａの上面に設けられた例えば
厚さ３０μｍの絶縁性層８ｂとを有している。

【００２８】下部電極８の下面には振動子１０が設けら
れ、この振動子１０の可動部は下部電極８の下面と接続
されている。振動子１０には振動子１０に駆動電圧を供
給する振動子ドライバ１１が接続されている。これら振
動子１０および振動子ドライバ１１は振動手段を構成し
ている。振動子１０は上記駆動電圧が供給されることに
より、上下方向に振動するようになっている。尚、振動
子１０の振動周波数としては、１００〜１０００Ｈz の
範囲が適し、さらに好ましくは７００〜９００Ｈz であ
り、８００Ｈz が最も好ましい。

【００２９】また、下部電極８と上部電極９との間にト
ナーＴを下部電極８から上部電極９に飛翔させるための
電界を生じさせる飛翔電界用電圧が飛翔電界用電圧印加
手段としての飛翔電界用電源部１２から印加されるよう
になっている。さらに、下部電極８から飛翔したトナー
Ｔが上部電極９に付着することにより上部電極９に流れ
る電流が電流検出手段としての電流検出部１３により検
出されるようになっている。

【００３０】上記飛翔電界用電源部１２および電流検出
部１３は、図２のように構成されている。即ち、電流検
出部１３は、増幅器１４、抵抗１５、コンデンサ１６、
リセットスイッチ１７、アナログディジタルコンバータ
（以下、ＡＤコンバータと称する）１８を備えている。
ＡＤコンバータ１８は、アナログの電気信号をディジタ
ルの電気信号に変換するものである。

【００３１】また、電流検出部１３には演算手段として
の演算部１９が接続され、この演算部１９には制御部が
接続されている。演算部１９は、ＡＤコンバータ１８か
らの出力に基づいて後述のように電荷量を演算するもの
である。制御部２０は、飛翔電界用電源部１２、リセッ
トスイッチ１７、振動子ドライバ１１、スイッチ２１お
よび後述のトナー供給装置２２の作動等を制御するもの
である。

【００３２】飛翔電界用電源部１２は出力電圧が可変の
ものである。尚、飛翔電界用電源部１２は、図２におい
てトナーと逆極性の電圧、即ち正電圧を上部電極９に印
加するものとして表されているが、適宜正負の両極性電
圧を印加できるものとなっている。即ち、トナーの集合
体は、全体として例えば負極性であっても正極性のもの
が含まれていることもある。従って、このような逆帯電
トナーの測定も行うために、飛翔電界用電源部１２は、
正負の両極性電圧を上部電極９に印加できることが必要
である。飛翔電界用電源部１２はスイッチ２１を介して
上部電極９と接続されている。

【００３３】上記増幅器１４の一方の入力端子１４ａに
は、上記抵抗１５を介して飛翔電界用電源部１２の負極
側の出力端子が接続されている。増幅器１４の入力端子
１４ａと出力端子１４ｃとの間には、コンデンサ１６と
リセットスイッチ１７とが並列に接続されている。増幅
器１４の他方の入力端子１４ｂは下部電極８と接続され
ている。増幅器１４の出力端子１４ｃにはＡＤコンバー
タ１８の入力部が接続され、ＡＤコンバータ１８の出力
部には演算部１９の入力部が接続されている。

【００３４】また、図１に示す測定チャンバ１には、ト
ナー供給装置２２が設けられている。トナー供給装置２
２は、測定すべき一群のトナーＴを測定チャンバ１の下
部電極８上に供給するとともに、測定終了後、測定に使
用したトナーＴを下部電極８上から除去するものであ
る。このトナー供給装置２２の構成は、エアーポンプ等
の吸引手段あるいは送風手段を備え、空気流Ａとともに
測定チャンバ１の開口部６から下部電極８上にトナーを
搬送するものとすることができる。

【００３５】尚、上記空気流Ａは、測定に必要な量のト
ナーＴを搬送および搬出できる程度の強さがあればよ
い。従って、上記吸引手段あるいは送風手段は、簡単な
構成のものでよく、例えば本現像剤帯電量測定装置を画
像形成装置の一部として構成する場合には、現像ローラ
等の回動部の回転により生じる空気流を利用することも
可能である。また、測定に使用するトナーＴは極少量で
あり、測定によりトナー粒子の特性が変化することはな
い。従って、測定後のトナーＴは、例えば現像装置に戻
して使用することができる。

【００３６】上記の構成において、本現像剤帯電量測定
装置にてトナーＴの帯電量の測定を行う際には、先ず、
測定チャンバ１内のクリーニングが行われる。即ち、ト
ナー供給装置２２により測定チャンバ１内に空気流Ａが
供給され、下部電極８上の異物が除去される。このと
き、下部電極８と上部電極９とは同電位であり、例えば
接地電位である０Ｖとなっている。次に、測定すべき一
群のトナーＴがトナー供給装置２２により測定チャンバ
１の下部電極８上に送り込まれる。この場合、トナー供
給装置２２は、開口部６側から開口部７側へ空気流Ａを
生じさせ、上記一群のトナーＴが下部電極８上に達した
ときに空気流Ａを遮断する。

【００３７】次に、振動子ドライバ１１が作動し、その
後、スイッチ２１がＯＮとなって飛翔電界用電源部１２
と電流検出部１３とが作動する。飛翔電界用電源部１２
が作動すると上部電極９に飛翔電界用電圧が印加され、
下部電極８と上部電極９との間に下部電極８から上部電
極９へトナーＴを飛翔させる方向のトナー飛翔電界が生
じる。この電界により、下部電極８上のトナーＴが上部
電極９方向に飛翔し、上部電極９に吸着される。

【００３８】ここで、上記のように振動子ドライバ１１
が作動すると、図３に示すように、下部電極８が上下方
向、即ち鉛直方向に＋Δｘから−Δｘの範囲において所
定の周期で振動する。この振動により、下部電極８上の
トナーは塊となっていたものも、下部電極８上で個々に
離散した状態となる。また、トナー飛翔用電界が印加さ
れると、下部電極８と上部電極９との距離Ｌが上記振動
にて変化し、これに応じてトナー飛翔電界が変化する。
さらに、下部電極８の振動に応じてトナーＴも振動する
ものの、各トナーＴの粒子は、下向きの重力ｍｇによる
加速度と下部電極８の振動の加速度との差により、下部
電極８の振動に追従できず、下部電極８から離れた状態
となる。従って、トナーＴは下部電極８上においてスモ
ーク状となる。この状態で上記のトナー飛翔電界がトナ
ーＴに作用すると、トナーＴの各粒子は、容易に下部電
極８から上部電極９へ飛翔することができる。この場
合、トナー飛翔電界の強さをＥ、トナーＴの帯電量をｑ
とすると、トナー飛翔電界によりトナーＴに作用する力
はｑＥである。従って、ｑＥ＞ｍｇとなったトナーＴの
粒子が上部電極９に達する。

【００３９】また、下部電極８が振動することにより、
下部電極８上のトナーＴへの鏡像力の影響が抑制され
る。従って、これによっても下部電極８から上部電極９
へトナーＴを適切に飛翔させることができる。上記鏡像
力は、下部電極８にトナーＴを引きつけようとするもの
であり、以下のものと考えられている。即ち、導電体か
らなる電極板に帯電したトナー粒子が接触した場合、電
極板内部にトナー粒子の電荷を打ち消すような電荷が生
じる。この電極板内部の電荷は、トナー粒子と電極板と
の接触面（電極板表面）を境にしてトナー粒子と対称に
分布し、トナー粒子と逆極性のものとなる。従って、ト
ナー粒子に対し吸着力として作用する。

【００４０】さらに、下部電極８は表面に絶縁性層８ｂ
を備えているので、この絶縁性層８ｂによっても上記鏡
像力の影響が抑制されている。即ち、下部電極８のトナ
ーＴと接する側の面を絶縁性層８ｂにて被覆した場合、
絶縁性層８ｂ内ではトナーＴの電荷を打ち消すような電
荷が生じ難いことから、鏡像力を抑制することができ
る。鏡像力が抑制された場合、トナーＴに加わる下部電
極８方向の力は重力のみである。従って、下部電極８か
らのトナーＴの飛翔が容易となる。

【００４１】また、トナーＴの帯電量を測定する際にお
いて、飛翔電界用電源部１２は、上部電極９に印加する
飛翔電界用電圧を、絶縁性層８ｂから上部電極９へのト
ナーＴの飛翔が促進される方向へ順次切り換えていく。
即ち、一群のトナーＴが例えば負極性のみに帯電してい
る場合、最初に上部電極９に印加される電圧は、正の低
い電圧であり、順次、正の高い電圧に切り換えられる。
また、一群のトナーＴが例えば全体として負極性ではあ
るものの、正極性のものも含んでいる場合、最初に上部
電極９に印加される電圧は、負の電圧であり、順次、正
の高い電圧に切り換えられる。この電圧の上限は例えば
５００Ｖである。

【００４２】上記のように飛翔電界用電圧が切り換えら
れた場合、上部電極９に達するトナーＴの条件がｑＥ＞
ｍｇとなる電荷ｑを有することであるので、下部電極８
上の一群のトナーＴのうち、保持する電荷量の最も大き
いトナーが最初に上部電極９に達し、順次、電荷量の小
さいトナーＴが飛翔電界用電圧の切り換え動作に応じて
上部電極９に達する。

【００４３】所定の飛翔電界用電圧が上部電極９に印加
されている状態において、トナーＴが上部電極９に達す
ると、このトナーＴの電荷量に応じた電流が上部電極９
に流れる。このとき、電流検出部１３のリセットスイッ
チ１７はＯＦＦとされている。従って、上記電流、即ち
上部電極９に到達したトナーＴの電荷がコンデンサ１６
に充電されて行き、増幅器１４の出力電圧が高くなる。

【００４４】増幅器１４の出力電圧は、ＡＤコンバータ
１８に入力され、ディジタル信号に変換された後、演算
部１９に入力される。演算部１９では、ＡＤコンバータ
１８を通じて得られた電荷量を積算して行き、所定の飛
翔電界用電圧での総電荷量を求める。

【００４５】このようにして、所定の飛翔電界用電圧で
の総電荷量が求められると、リセットスイッチ１７がＯ
Ｎにされ、コンデンサ１６に充電されていた電荷が放電
される。その後、リセットスイッチ１７が再びＯＦＦに
され、飛翔電界用電圧が次の電圧に切り換えられ、以下
同様にして各飛翔電界用電圧での総電荷量の測定が行わ
れる。

【００４６】上記の測定動作終了後、振動子ドライバ１
１、飛翔電界用電源部１２および電流検出部１３が停止
されるとともに、クリーニングのために、トナー供給装
置２２により測定チャンバ１内に空気流Ａが導入され
る。これにより、測定チャンバ１内の測定済のトナーＴ
が除去される。上記空気流Ａは、トナーＴを含むもの、
あるいはトナーＴを含まないものの何れでもよい。尚、
さらに継続して測定を行う場合には、空気流Ａの導入に
伴ってトナーＴを下部電極８上に導入することができる
ので、上記空気流ＡはトナーＴを含むものの方が好まし
い。また、上記クリーニングの際には、振動子ドライバ
１１を作動させて下部電極８を振動させると、下部電極
８へのトナーＴの付着を防止することができ、さらにク
リーニング効果を高めることができる。また、上記クリ
ーニングは、トナー供給装置２２による空気流Ａに代え
て、機械的なクリーニング装置、例えばクリーニング部
材を測定チャンバ１内に挿入するもの等により行う構成
としてもよい。

【００４７】上記の各飛翔電界用電圧での総電荷量は、
上部電極９に到達するトナーＴの個数に比例する。従っ
て、このような測定の結果、一群のトナーＴにおける帯
電量の分布を得ることができる。図４にこの帯電量分布
の測定結果の一例を示す。この例は、下部電極８と上部
電極９との間の距離Ｌが１ｍｍ、振動子１０の振動周波
数が５００Ｈz であり、飛翔電界用電圧を２０Ｖずつ上
昇させて行った場合のものである。

【００４８】また、本現像剤帯電量測定装置では、下部
電極８を振動させてトナーＴをスモーク状にしているこ
とから、１個のトナーＴあたりの帯電量を求めることも
できる。即ち、下部電極８上においてトナーＴがスモー
ク状になっていることにより、上部電極９と各トナーＴ
との距離は異なった状態となる。従って、所定の飛翔電
界用電圧が上部電極９に印加されるた場合、これにより
生じる電界にて上部電極９に達するタイミングは各トナ
ーＴ毎に異なる。従って、上部電極９には各トナーＴの
到達に応じて、図５に示すようなパルス状の電流が流れ
る。従って、この各パルス電流による信号を演算部１９
でカウントすれば、上部電極９に到達したトナーＴの個
数を知ることができ、この個数と所定の飛翔電界用電圧
が上部電極９に印加されたときの総電荷量とにより除算
を行えば、１個のトナーＴ当たりの電荷量、即ち帯電量
を得ることができる。

【００４９】また、所定の飛翔電界用電圧が上部電極９
に印加された状態において、演算部１９にて積算される
電荷量は、例えば図６に示す状態で増加していく。従っ
て、この電荷量の変化からトナーＴの個数を求めること
ができる。即ち、例えば微分により電荷量の変化部分を
トナーＴの１個としてカウントし、トナーＴの個数を求
める。そして、求めた個数と総電荷量とから、同様にし
て、１個のトナーＴ当たりの帯電量を得ることができ
る。

【００５０】さらに、個々のトナーＴが上部電極９に到
達したときの電流値を積分することにより、総電荷量を
求めることも可能である。

【００５１】尚、上記の説明においては、一群のトナー
Ｔを下部電極８上に供給した後、連続的に飛翔電界用電
圧を変化させて測定を行っているが、これに代えて、各
飛翔電界用電圧毎に上記トナーＴを入れ換えて測定を行
ってもよい。即ち、この構成は、所定の飛翔電界用電圧
でのトナーＴの帯電量の測定が終了すると、トナー供給
装置２２を作動させて測定チャンバ１内のトナーＴを除
去しながら、次の一群のトナーＴを下部電極８上に供給
し、飛翔電界用電圧を変化させて測定を行うものであ
る。

【００５２】〔発明の実施の形態２〕 本発明の他の実施の形態を図７に基づいて以下に説明す
る。尚、説明の便宜上、前記の図面に示した部材と同一
の機能を有する部材には同一の符号を付記し、その説明
を省略する。

【００５３】本現像剤帯電量測定装置は、図７に示すよ
うに、クリーニング電圧供給部３１を備えている。この
クリーニング電圧供給部３１は、前記トナー供給装置２
２と共にクリーニング装置を構成するものである。他の
構成は、前記発明の実施の形態１に示した現像剤帯電量
測定装置と同一である。

【００５４】クリーニング電圧供給部３１は、電源部３
２と、２個の切換えスイッチ３３・３４とからなる。上
記電源部３２は交番電圧を出力するものである。切換え
スイッチ３３は、飛翔電界用電源部１２と上部電極９の
間に設けられ、上部電極９を飛翔電界用電源部１２に接
続する状態と電源部３２に接続する状態との切り換え動
作を行うものである。切換えスイッチ３４は、下部電極
８と増幅器１４における入力端子１４ｂとの間に設けら
れ、下部電極８を入力端子１４ｂに接続する状態と電源
部３２に接続する状態との切り換え動作を行うものであ
る。これら切換えスイッチ３３・３４は、共に電源部３
２側に切り換わる動作と他方側に切り換わる動作とを行
うように連動する。このようなクリーニング電圧供給部
３１の作動は制御部２０により制御される。

【００５５】本現像剤帯電量測定装置は、クリーニング
時を除いて、図２に示した現像剤帯電量測定装置と同様
に動作する。このとき、クリーニング電圧供給部３１の
切換えスイッチ３３・３４は、それぞれ、上部電極９を
飛翔電界用電源部１２に接続する状態および下部電極８
を入力端子１４ｂに接続する状態に切り換えられてい
る。

【００５６】一方、クリーニング時には、上記切換えス
イッチ３３・３４が電源部３２側に切り換えられ、電源
部３２の出力電圧が下部電極８と上部電極９とに印加さ
れる。また、測定チャンバ１内にトナー供給装置２２か
ら前記空気流Ａが付与される。これにより、下部電極８
と上部電極９との間に交互電界が生じ、測定チャンバ１
内のクリーニングが良好に行われる。

【００５７】即ち、クリーニング時にトナー飛翔電界が
解除されると、上部電極９に付着していたトナーＴは、
自重により下部電極８上に落下する。しかしながら、ト
ナーＴの中には、特性の違いによって上部電極９への付
着状態を維持するものがある。そこで、上記交互電界を
下部電極８と上部電極９との間に付与すると、上部電極
９での残留トナーＴに、上部電極９に付着する方向とは
逆方向の電界を作用させて、上部電極９から残留トナー
Ｔを除去することができる。さらに、一群のトナーＴの
帯電量分布は正負の両極性にわたっている場合が多く、
クリーニングの際には上記交互電界を付与するのが好ま
しい。

【００５８】上記クリーニング装置を使用した適切なク
リーニング動作は次のようにして行われる。即ち、トナ
ーＴの帯電量の測定に先立って、下部電極８と上部電極
９との間に上記交互電界を作用させつつ、トナー供給装
置２２からトナーＴを含んだ空気流Ａを測定チャンバ１
に供給する。これにより、測定チャンバ１内に残留して
いたトナーＴや異物が除去される。次に、下部電極８お
よび上部電極９の電圧を共に０Ｖとし、空気流Ａを停止
させる。これにより、下部電極８上に被測定用のトナー
Ｔが残る。その後の測定は前述のようにして行う。

【００５９】上記クリーニング動作においては、電源部
３２の出力を５００Ｖ、８００Ｈzをすることで、測定
チャンバ１内の残留トナーＴを完全に除去することかで
きた。尚、通常の電子写真方式に使用されるトナーにつ
いては、下部電極８と上部電極９との距離Ｌが１ｍｍの
場合、３００〜１０００Ｖ、１００〜２ｋＨz の範囲で
クリーニング機能を得ることができる。

【００６０】〔発明の実施の形態３〕 本発明のさらに他の実施の形態を図１および図８に基づ
いて以下に説明する。尚、説明の便宜上、前記の図面に
示した部材と同一の機能を有する部材には同一の符号を
付記し、その説明を省略する。

【００６１】本現像剤帯電量測定装置は、図８に示すよ
うに、下部電極８と上部電極９とが平行に対向し、かつ
水平方向に対して傾斜した状態に設けられている。従っ
て、測定チャンバ１における下壁部２および上壁部３
は、下部電極８および上部電極９の傾斜に応じて傾斜し
ている。測定チャンバ１において、傾斜により高くなっ
ている側は開口部６側であり、低くなっている側は開口
部７側である。また、このような測定チャンバ１に対応
し、トナー供給装置２２は、空気流ではなく、トナーＴ
の自重により下部電極８にトナーＴを供給するものとな
っている。他の構成は、前記発明の実施の形態１に示し
た現像剤帯電量測定装置と同一である。

【００６２】上記の構成では、トナーＴの帯電量の測定
の際、トナーＴがトナー供給装置２２から例えば連続的
に測定チャンバ１の下壁部２上に供給される。供給され
たトナーＴは、自重により下壁部２上を転がり、下部電
極８に達したときに、トナー飛翔電界の作用を受けて上
部電極９に到達する。飛翔電界用電圧は、トナーＴが連
続的に供給されている状態において、順次変更される。
また、測定の際に振動子１０を作動させると、下部電極
８上においてトナーＴがスモーク状となり、より正確な
測定が可能となる。

【００６３】上記のような構成とすることができるの
は、本現像剤帯電量測定装置が、先述のように、トナー
Ｔが上部電極９に達することにより流れる電流を電流検
出部１３で検出し、この電流の変化量に基づき、演算部
１９にて総帯電量を求めるものであることによる。

【００６４】本現像剤帯電量測定装置の構成では、トナ
ー供給装置２２の構成を簡略化し得るとともに、測定チ
ャンバ１のクリーニングが容易となる。尚、クリーニン
グの際には、トナー供給装置２２より測定チャンバ１内
へ空気流Ａを導入するようにしてもよい。

【００６５】〔発明の実施の形態４〕 本発明のさらに他の実施の形態を図９および図１０に基
づいて以下に説明する。尚、説明の便宜上、前記の図面
に示した部材と同一の機能を有する部材には同一の符号
を付記し、その説明を省略する。

【００６６】本現像剤帯電量測定装置は、図９および図
１０に示すように、測定チャンバ１が、図１に示した側
壁部４・５に代えて側壁部５１・５２を備えている。こ
れら側壁部５１・５２は、図１０に示すように、透光性
板５１ａ・５２ａの内面側に高抵抗導電性層５１ｂ・５
２ｂが設けられたものとなっている。上記透光性板５１
ａ・５２ａはガラス板からなる。高抵抗導電性層５１ｂ
・５２ｂは、例えば、（ＳｎＯ₂ ＋Ｃｒ）を蒸着して形
成され、層厚が0.１３μｍ、抵抗率が３ＭΩ／ｃｍ² の
ものである。

【００６７】また、測定チャンバ１の外部には、一方の
側壁部５１と対向して露光部５３が設けられ、他方の側
壁部５２および露光部５３と対向して受光部５４が設け
られている。露光部５３は光源５５とレンズ５６とを備
え、受光部５４は拡大光学系５７と撮像素子であるＣＣ
Ｄセンサ５８とを備えている。このＣＣＤセンサ５８の
出力は、画像処理部５９と接続され、画像処理部５９の
出力は前記演算部１９と接続されている。

【００６８】上記の構成において、トナーＴの帯電量の
測定を行う際には、発明の実施の形態１において説明し
たように、測定チャンバ１内のクリーニングが行われ、
次に、測定チャンバ１内の下部電極８上に一群のトナー
が供給され、その後、トナー飛翔電界が印加されるとと
も、下部電極８の振動が開始される。さらに、露光部５
３と受光部５４とが作動する。これにより、下部電極８
上においてトナーＴがスモーク状となり、このトナーＴ
が上部電極９に達する。このとき、光源５５の光が下部
電極８と上部電極９との間のトナーＴに照射され、トナ
ーＴの像が、拡大光学系５７により拡大され、ＣＣＤセ
ンサ５８により検出される。このＣＣＤセンサ５８の出
力は、画像処理部５９にて処理され、トナーＴの大きさ
が検出される。この情報は演算部１９に入力され、演算
部１９では、トナーＴの比重が既知であるので、上記情
報に基づいてトナーＴの重量を求めることができる。ま
た、トナーＴの誘電率は既知であるので、トナーＴを球
状と見なすことにより、演算部１９では、上記情報に基
づいてトナーＴの理論上の電荷量を求めることができ
る。さらに、演算部１９では、先述のようにして求め
た、所定の飛翔電界用電圧における総電荷量と上記１個
のトナーＴの帯電量とからトナーＴの個数を求めること
ができる。

【００６９】また、側壁部５１・５２は内面側に高抵抗
導電性層５１ｂ・５２ｂを有しているので、下部電極８
と上部電極９との間の電界は、側壁部５１・５２の内面
に帯電したトナーＴが付着している場合であってもこの
トナーＴの電荷の影響を受けて乱れることなく、平衡平
等電界とすることができる。従って、電界の乱れにより
各飛翔電界用電圧におけるトナーＴの飛翔が不正確にな
るといったことがなく、トナーＴの帯電量の測定を正確
に行うことができる。

【００７０】本現像剤帯電量測定装置では、下部電極８
を振動させて下部電極８上においてトナーＴをスモーク
状にすることができるので、下部電極８から上部電極９
に高速で飛翔するトナーＴではなく、下部電極８と上部
電極９との間において浮遊するトナーＴ、即ちゆっくり
移動するトナーＴについての形状を受光部５４にて検出
することができる。従って、トナーＴの形状を正確に検
出することができ、この情報に基づき上記の各演算にお
いて正確な結果を得ることができる。

【００７１】

【発明の効果】以上のように、請求項１の発明の現像剤
帯電量測定装置は、上部電極と、この上部電極の下方に
上部電極と平行に対向配置された下部電極と、この下部
電極側から上部電極側へ現像剤を飛翔させるための電界
を発生させる飛翔電界用電圧を上部電極に印加する飛翔
電界用電圧印加手段と、前記上部電極に流れる電流を検
出する電流検出手段と、この電流検出手段にて検出され
る電流の変化量に基づいて、前記上部電極に付着した現
像剤の総帯電量を算出する演算手段とを備え、前記下部
電極が、上部電極との対向方向の前後に振動可能に設け
られ、この下部電極には、下部電極を所定周期で振動さ
せる振動手段が設けられている構成である。

【００７２】これにより、本現像剤帯電量測定装置は、
現像剤の像を撮像装置にて撮像し、画像処理装置を使用
して現像剤の帯電量を測定するものと比較して、低コス
トの構成とすることができるという効果を奏する。

【００７３】さらに、これにより、飛翔電界用電圧が印
加されて現像剤飛翔電界が生じた場合に、現像剤の各粒
子は、下部電極上において鏡像力を受け難く、容易に下
部電極から上部電極へ到達することができる。従って、
鏡像力の影響を抑制して、現像剤の帯電量の測定を正確
に行うことができるという効果も奏する。

【００７４】請求項３の発明の現像剤帯電量測定装置
は、上部電極と、この上部電極の下方に上部電極と平行
に対向配置された下部電極と、この下部電極側から上部
電極側へ現像剤を飛翔させるための電界を発生させる飛
翔電界用電圧を上部電極に印加する飛翔電界用電圧印加
手段と、前記上部電極に流れる電流を検出する電流検出
手段と、この電流検出手段にて検出される電流の変化量
に基づいて、前記上部電極に付着した現像剤の総帯電量
を算出する演算手段とを備え、前記下部電極の上面は絶
縁性層にて被覆されている構成である。

【００７５】これにより、現像剤と下部電極との間の鏡
像力が抑制され、現像剤の各粒子は容易に下部電極から
上部電極へ到達することができる。この結果、現像剤の
帯電量の測定を正確に行うことができるという効果を奏
する。

【００７６】請求項４の発明の現像剤帯電量測定装置
は、上部電極と、この上部電極の下方に上部電極と平行
に対向配置された下部電極と、この下部電極側から上部
電極側へ現像剤を飛翔させるための電界を発生させる飛
翔電界用電圧を上部電極に印加する飛翔電界用電圧印加
手段と、前記上部電極に流れる電流を検出する電流検出
手段と、この電流検出手段にて検出される電流の変化量
に基づいて、前記上部電極に付着した現像剤の総帯電量
を算出する演算手段とを備え、前記飛翔電界用電圧印加
手段が、所定の飛翔電界用電圧での電流検出手段による
電流検出動作終了毎に、飛翔電界用電圧を下部電極から
上部電極への現像剤の飛翔が促進される方向へ順次変更
していく構成である。

【００７７】これにより、飛翔電界用電圧の変更に応じ
て、順次帯電量が小さい現像剤を上部電極方向へ飛翔さ
せることができ、現像剤の帯電量分布を容易に得ること
ができるという効果を奏する。

【００７８】請求項５の発明の現像剤帯電量測定装置
は、上部電極と、この上部電極の下方に上部電極と平行
に対向配置された下部電極と、この下部電極側から上部
電極側へ現像剤を飛翔させるための電界を発生させる飛
翔電界用電圧を上部電極に印加する飛翔電界用電圧印加
手段と、前記上部電極に流れる電流を検出する電流検出
手段と、この電流検出手段にて検出される電流の変化量
に基づいて、前記上部電極に付着した現像剤の総帯電量
を算出する演算手段とを備え、前記下部電極と上部電極
との間の現像剤を除去するクリーニング手段を備え、こ
のクリーニング手段は、方向が逆転する交互電界を生じ
させる電圧を上部電極に印加するクリーニング電圧印加
手段を備えている構成である。

【００７９】これにより、電極、特に上部電極に付着し
ている現像剤を確実に除去することができ、下部電極と
上部電極との間の異物を適切に除去することができると
いう効果を奏する。

【００８０】請求項６の発明の現像剤帯電量測定装置
は、請求項１から５の何れかの発明の現像剤帯電量測定
装置において、前記上部電極と下部電極との間に、現像
剤の飛翔領域を介して対向し、透光性部材からなる一対
の側壁部が設けられ、一方の側壁部の外面側には現像剤
を照射する光源が設けられ、他方の側壁部の外面側にお
ける前記光源との対向位置に、拡大光学系とこの拡大光
学系により拡大された像を電気信号に変換する光電変換
手段とが設けられ、この光電変換手段に、光電変換手段
から得られた電気信号から現像剤の画像情報を抽出する
画像処理手段が接続されている構成である。

【００８１】これにより、下部電極から上部電極に高速
で飛翔する現像剤ではなく、下部電極と上部電極との間
においてスモーク状となって浮遊する現像剤、即ちゆっ
くり移動する現像剤についての形状を検出することがで
きるので、現像剤の形状を正確に検出することができる
という効果を奏する。

【００８２】請求項７の発明の現像剤帯電量測定装置
は、請求項１から６の何れかの発明の現像剤帯電量測定
装置において、前記上部電極と下部電極とは、水平方向
に対して傾斜した状態に設けられ、傾斜する下部電極の
高くなっている側が下部電極上への現像剤供給側とな
り、低くなっている側が下部電極上からの現像剤排出側
となっている構成である。

【００８３】これにより、現像剤の自重を利用して、下
部電極上への被測定現像剤の供給と、下部電極上からの
測定済現像剤の排除を容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示すものであって、現
像剤帯電量測定装置の全体構成を、測定チャンバの斜視
図とこれに接続された各手段のブロック図とで示す概略
の説明図である。

【図２】図１に示した測定チャンバに接続されている飛
翔電界用電源部および電流検出 部の回路図である。

【図３】図１に示した下部電極と上部電極との間におい
て、トナーが下部電極から上部電極へ達する動作の説明
図である。

【図４】図２に示したＡＤコンバータの出力値と上部電
極への印加電圧との関係を示すグラフである。

【図５】図２に示した上部電極にトナーが到達すること
により流れる電流の波形図である。

【図６】所定の飛翔電界用電圧の印加状態において、図
５に示した電流値を積算することにより得られる総電荷
量の変化を示すグラフである。

【図７】本発明の他の実施の形態における現像剤帯電量
測定装置の構成を示す回路図である。

【図８】本発明のさらに他の実施の形態における現像剤
帯電量測定装置の測定チャンバの構成を示す概略の説明
図である。

【図９】本発明のさらに他の実施の形態を示すものであ
って、現像剤帯電量測定装置の全体構成を、測定チャン
バ付近の斜視図とこれに接続された各手段のブロック図
とで示す概略の説明図である。

【図１０】図９に示した構成の縦断面図である。

【符号の説明】

１ 測定チャンバ ４ 側壁部 ５ 側壁部 ８ 下部電極 ８ａ 電極部 ８ｂ 絶縁性層 ９ 上部電極 １０ 振動子（振動手段） １１ 振動子ドライバ（振動手段） １２ 飛翔電界用電源部（飛翔電界用電圧印加手段） １３ 電流検出部（電流検出手段） １９ 演算部（演算手段） ３１ クリーニング電圧供給部（クリーニング手段、
クリーニング電圧印加手段） ３２ 電源部 ５１ 側壁部 ５２ 側壁部 ５３ 露光部 ５４ 受光部 ５５ 光源 ５７ 拡大光学系 ５８ ＣＣＤセンサ（光電変換手段） ５９ 画像処理部（画像処理手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−72953（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−126568（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−90980（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−126567（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−3231（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01R 29/24 G01N 27/60 G03G 13/08,15/00 G03G 15/08,21/00

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】上部電極と、 この上部電極の下方に上部電極と平行に対向配置された
   下部電極と、 この下部電極側から上部電極側へ現像剤を飛翔させるた
   めの電界を発生させる飛翔電界用電圧を上部電極に印加
   する飛翔電界用電圧印加手段と、 前記上部電極に流れる電流を検出する電流検出手段と、 この電流検出手段にて検出される電流の変化量に基づい
   て、前記上部電極に付着した現像剤の総帯電量を算出す
   る演算手段とを備え、 前記下部電極は、上部電極との対向方向の前後に振動可
   能に設けられ、 この下部電極には、下部電極を所定周期で振動させる振
   動手段が設けられ ていることを特徴とする現像剤帯電量
   測定装置。
2. 【請求項２】前記振動手段は、下部電極を１００〜１０
   ００Ｈｚの範囲の周波数にて振動させるものであること
   を特徴とする請求項１記載の現像剤帯電量測定装置。
3. 【請求項３】上部電極と、 この上部電極の下方に上部電極と平行に対向配置された
   下部電極と、 この下部電極側から上部電極側へ現像剤を飛翔させるた
   めの電界を発生させる飛翔電界用電圧を上部電極に印加
   する飛翔電界用電圧印加手段と、 前記上部電極に流れる電流を検出する電流検出手段と、 この電流検出手段にて検出される電流の変化量に基づい
   て、前記上部電極に付着した現像剤の総帯電量を算出す
   る演算手段とを備え、 前記下部電極の上面は絶縁性層にて被覆されていること
   を特徴とする現像剤帯電量測定装置。
4. 【請求項４】上部電極と、 この上部電極の下方に上部電極と平行に対向配置された
   下部電極と、 この下部電極側から上部電極側へ現像剤を飛翔させるた
   めの電界を発生させる飛翔電界用電圧を上部電極に印加
   する飛翔電界用電圧印加手段と、 前記上部電極に流れる電流を検出する電流検出手段と、 この電流検出手段にて検出される電流の変化量に基づい
   て、前記上部電極に付着した現像剤の総帯電量を算出す
   る演算手段とを備え、 前記飛翔電界用電圧印加手段は、所定の飛翔電界用電圧
   での電流検出手段による電流検出動作終了毎に、飛翔電
   界用電圧を下部電極から上部電極への現像剤の飛翔が促
   進される方向へ順次変更していくものであることを特徴
   とする現像剤帯電量測定装置。
5. 【請求項５】上部電極と、 この上部電極の下方に上部電極と平行に対向配置された
   下部電極と、 この下部電極側から上部電極側へ現像剤を飛翔させるた
   めの電界を発生させる飛翔電界用電圧を上部電極に印加
   する飛翔電界用電圧印加手段と、 前記上部電極に流れる電流を検出する電流検出手段と、 この電流検出手段にて検出される電流の変化量に基づい
   て、前記上部電極に付着した現像剤の総帯電量を算出す
   る演算手段とを備え、 前記下部電極と上部電極との間の現像剤を除去するクリ
   ーニング手段を備え、このクリーニング手段は、方向が
   逆転する交互電界を生じさせる電圧を上部電極に印加す
   るクリーニング電圧印加手段を備えている ことを特徴と
   する現像剤帯電量測定装置。
6. 【請求項６】前記上部電極と下部電極との間には、現像
   剤の飛翔領域を介して対向し、透光性部材からなる一対
   の側壁部が設けられ、一方の側壁部の外面側には現像剤
   を照射する光源が設けられ、他方の側壁部の外面側にお
   ける前記光源との対向位置には、拡大光学系とこの拡大
   光学系により拡大された像を電気信号に変換する光電変
   換手段とが設けられ、この光電変換手段には、光電変換
   手段から得られた電気信号から現像剤の画像情報を抽出
   する画像処理手段が接続されていることを特徴とする請
   求項１から５の何れかに記載の現像剤帯電量測定装置。
7. 【請求項７】前記上部電極と下部電極とは、水平方向に
   対して傾斜した状態に設けられ、傾斜する下部電極の高
   くなっている側が下部電極上への現像剤供給側となり、
   低くなっている側が下部電極上からの現像剤排出側とな
   っていることを特徴とする請求項１から６の何れかに記
   載の現像剤帯電量測定装置。