JP3726221B2

JP3726221B2 - Suction Faraday cage

Info

Publication number: JP3726221B2
Application number: JP26375997A
Authority: JP
Inventors: 博村田; 洋海大村
Original assignee: Nisshin Seifun Group Inc
Current assignee: Nisshin Seifun Group Inc
Priority date: 1997-09-29
Filing date: 1997-09-29
Publication date: 2005-12-14
Anticipated expiration: 2017-09-29
Also published as: JPH11101834A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、測定試料である帯電粉体を吸引して捕集し、捕集された帯電粉体の電荷量や帯電量を測定する吸引式ファラデーケージに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の吸引式ファラデーケージは、図４に示すように、外側金属ケース１１０の内部に収容された内側金属ケース１１２の底にフィルター１１４を設け、そのフィルター１１４で帯電粉体１１６を濾過するとともに搬送気体（空気）は吸引排気口１１８を通して吸引ポンプ１２０で排出することによって帯電粉体１１６を内側金属ケース１１２内に吸引して捕集し、電位計１２２で外側金属ケース１１０と内側金属ケース１１２との電位差を測定し、内側金属ケース１１２内に捕集された帯電粉体１１６の荷電量を測定するものである。
【０００３】
しかし、この従来の吸引式ファラデーケージは、吸引ポンプ１２０による搬送気体の流れによって帯電粉体１１６を内側金属ケース１１２内に吸引して捕集するものなので、内側金属ケース１１２に捕集された帯電粉体１１６の重量を実際に測定することはできない。そのため、通常は供給された粉体の量が内側金属ケース１１２に収納された帯電粉体１１６の量であるとして処理しているが、実際には、内側金属ケースの上面１１２は開かれた空間に向かって開口しており、吸引ポンプ１２０によって帯電粉体１１６を吸引して内側金属ケース１１２内に捕集しても帯電粉体１１６が内側金属ケース１１２に完全に捕集されるとは限らず、帯電粉体１１６が微量ながら開かれた空間に残るので、内側金属ケース１１２に捕集された帯電粉体１１６の量として供給された粉体の量を使用することは正確ではない。
【０００４】
このため、従来の吸引式ファラデーケージで帯電粉体の電荷量を測定するときには、供給された粉体に与えられた総電荷量が測定されるのではなく、内側金属ケース１１２に収納された帯電粉体１１６の総電荷量が測定される結果となり、従って、粉体の単位重量当たりの電荷量としては誤差が生じることになる。
【０００５】
特開平５−１１９０９５号公報には、供給された帯電粉体をロートを用いて可能な限り集めて内側金属ケースに収納する技術が開示されているが、これでも供給された粉体を完全に内側金属ケース内に収納することは極めて困難であり、内側金属ケースに収納された帯電粉体の量を直接測定しなければ正確な測定結果を得ることはできない。
【０００６】
また、従来技術では、内側金属ケースに帯電粉体を直接収納して電荷量を測定するので、測定した後に帯電した粉体を内側金属ケースから取り出して清掃しなければならない。しかし、液晶スペーサの散布や電子写真のトナーによる複写や印刷、静電塗装の粉体塗料による塗装の例を示すまでもなく、帯電した粉体を完全に取り除くことは非常に困難であることは周知である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、内側金属ケースに吸引して捕集された帯電粉体の電荷量や帯電量および重量を直接容易に測定することができ、従って帯電粉体の単位重量当たりの電荷量を正確に測定すると共に、測定後の帯電粉体を内側金属ケースから容易に取り除くことができる吸引式ファラデーケージを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明者は、吸引式ファラデーケージについて鋭意研究した結果、内側金属ケースの更に内側に捕集容器を設け、この捕集容器内の帯電粉体の電荷量を通常の測定と同様に測定した後、この捕集容器に収納された帯電粉体の重量を測定することによって、帯電粉体の電荷量と重量をそれぞれ直接測定することが可能であり、測定後には、捕集容器を取り除くことによって容易に帯電粉体を内側金属ケースから完全に取り除くことが可能であることを知見し、本発明に到達したものである。
【０００９】
すなわち、本発明の態様は、接地された外側金属ケースと、この外側金属ケースに収容され、電気的に絶縁された内側金属ケースと、この内側金属ケースに収容され、気体輸送されてくる帯電粉体を捕集する捕集容器と、前記帯電粉体を外部から前記捕集容器に導入する導入口を有する絶縁体製の帯電粉体の吸引導入口取付部材と、この吸引導入口の下部に設けられた捕集容器の取付部と、前記帯電粉体を前記捕集容器内に捕集するために前記帯電粉体を輸送する気体を吸引する吸引排気口と、前記外側金属ケースと前記内側金属ケースとのそれぞれに設けられ、両金属ケース間の電位差を測定する電位計が接続される電極とを有することを特徴とする吸引式ファラデーケージを提供するものである。
【００１０】
ここで、前記外側金属ケースには、取り外し自在に設けられ前記外側金属ケースの蓋となるプレートを有し、該プレートに前記帯電粉体の吸引導入口取付部材を設けることが好ましく、また、前記捕集容器が、袋状に形成されたガラス繊維製の円筒フィルタであり、前記ガラス繊維製の円筒フィルタの開口部を前記捕集容器の取付部に挿入し、ナットを締めて円筒フィルタを固定することが好ましい。また、前記捕集容器が、袋状に形成された２重円筒フィルタであり、内側がガラス繊維製円筒フィルタであり、外側がセルロース製円筒フィルタであり、この外側のセルロース製フィルタの開口部を前記取付部に挿入してナットを締めて前記捕集容器を固定することが好ましい。さらに、前記帯電粉体の吸引導入口取付部材の絶縁体が、１０^１４Ω・ｃｍ以上の電気抵抗を有する硬質プラスチックであることが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係わる吸引式ファラデーケージを添付の図面に示す好適実施例に基づいてより詳細に説明する。
図１は、本発明の吸引式ファラデーケージの一実施例を示す構成図である。
同図に示すように、本発明の吸引式ファラデーケージは、装置全体を外側金属ケース１０で囲み、その中心に内側金属ケース１２が収容されるように設けられている。内側金属ケース１２は、本実施例では中空の管状に形成されており、外側金属ケース１０の底面から突出した複数個（本実施例では３個）の棒状の絶縁体１４によって容易に着脱できるように支持されている。これら外側金属ケース１０および内側金属ケース１２は、導電性の高い、例えばアルミニウム、アルミニウム合金やステンレスのような金属材料によって作られる。
【００１２】
外側金属ケース１０の上面には、外側金属ケース１０の蓋となるプレート１６が外側金属ケース１０から取り外し自在に設けられており、このプレート１６の中心に、測定試料である液晶スペーサ粒子、電子写真トナー、粉体塗料等の帯電粉体２０を内側金属ケース１２内に吸引して捕集するための電気抵抗の十分に大きな絶縁体で形成された帯電粉体の吸引導入口取付部材（以下、単に取付部材という）２２を螺合させることによって取り付ける。この帯電粉体の吸引導入口の取付部材２２は中心に帯電粉体２０を気体輸送する輸送管（図示せず）を挿入する、吸引導入口となる貫通孔２４を有するものでプレート１６を貫通して設けられており、下部には捕集容器であるガラス繊維製の円筒フィルタ２６の開口部を挿入して保持する捕集容器の取付部２８が設けられている。
帯電粉体２０の吸引導入口の取付部材２２およびその貫通孔２４の形状は、特に制限的ではなく、帯電粉体２０を供給する側の部材の形状に合わせて、適宜選択することができる。例えば、供給部材を取り付ける取付部を設けてもよいし、図２に示すように、帯電粉体２０が吸引されやすいようにロート状に形成することもできる。
また、本実施例では、帯電粉体の吸引導入口となる貫通孔２４の取付部材２２は、帯電粉体の導入口を形成するとともに捕集容器（フィルタ）ホルダとしても機能し、捕集容器の取付部２８と一体となっているが、本発明はこれに限定されず、プレート１６の下部で切り離して帯電粉体の吸引導入口の取付部材２２はプレート１６に取り付け、捕集容器の取付部２８は内側金属ケース１２に取り付けるようにすることもできる。この場合には、捕集容器の取付部２８の外径を内側金属ケース１２の内径に嵌め込むことによって、捕集容器の取付部２８を内側金属ケース１２に取り付けることが可能である。
【００１３】
従って、供給された粉体を図示しない帯電装置で積極的に、もしくは気体輸送によって不可避的に帯電された帯電粉体２０は、吸引装置ポンプ３０で吸引された輸送気体に担持されて取付部材２２に導入され、貫通孔２４を通って内側金属ケース１２内に収容されたガラス繊維製の円筒フィルタ２６内に吸引され、帯電粉体２０は円筒フィルタ２６内に留まり輸送気体は円筒フィルタ２６を通り抜けることによって帯電粉体２０のみが円筒フィルタ２６内に捕集されることになる。
【００１４】
外側金属ケース１０は、帯電粉体２０を内側金属ケース１２内に吸引して捕集するために気密にしておくことが望ましい。そのために、本実施例では、各部にＯリング３２を用いて帯電粉体を内側金属ケース１２内に吸引するのに支障がないように十分に気密にしている。
なお、外側金属ケース１０の蓋となるプレート１６は、Ｏリング３２上に載置することによって、気密でありかつ容易に取り外し可能となっているが、位置決めピン１８で位置決めすることにより、取り外しの容易性を確保しつつ正確に位置決めするようにしてもよい。
【００１５】
外側金属ケース１０の底面から突出した複数個（本実施例では３個）の棒状の絶縁体１４は、内側金属ケース１２を正確に位置決めして支持すれば足りるものであるが、可能な限り電気抵抗の高い絶縁体で、且つ断面積を小さくして絶縁性を高くすることが望ましい。そのために、本実施例では３個の棒状で電気抵抗の高いデルリン（登録商標）、テフロン（登録商標）等の硬質プラスチックを使用している。しかし、内側金属ケース１２を位置決め保持する絶縁体１４は、この材質、形状に限られるものではなく、セラミック等の各種の材質や各種の形状が使用可能なことは明らかである。
【００１６】
なお、本実施例においては、３本の棒状絶縁体１４の頂部を一部円弧状に切り欠いて切欠部１４ａを設け、この３本の絶縁体１４の切欠部１４ａに内側金属ケース１２と略同一径もしくは少し大きい直径の円形パンチングメタル１３を載置し、このパンチングメタル１３の上に内側金属ケース１２を載置することにより、内側金属ケース１２を外側ケース１０内に正確に位置決めし、かつ絶縁して容易に着脱可能に支持している。この円形パンチングメタル１３は、内側金属ケース１２の底面を構成し、内側金属ケース１２の内側に配置される円筒フィルタ２６内に捕集された帯電粉体の電気力線を接地外側金属ケース１０に逃がさない、すなわち外側金属ケース１０から円筒フィルタ２６内の帯電粉体を電気的に遮蔽するとともに、円筒フィルタ２６の下側からの帯電粉体の搬送気体の吸引力を低下させないようにし、円筒フィルタ２６内への帯電粉体の濾別および捕集を効率よく行うためのものである。本発明に用いられるパンチングメタル１３は、導電性金属製多孔板であれば、特に制限的ではなく、例えばステンレス、アルミニウム、アルミニウム合金製パンチングメタルを挙げることができる。
【００１７】
また、内側金属ケース１２は、外側金属ケース１０と電気的に完全に絶縁しておく必要がある。絶縁体であっても電気抵抗の小さいもので絶縁すると、内側金属ケース１２の電荷の一部が外側金属ケース１０を経由してアースに逃げるので、荷電量の測定に誤差が生じる。従って、この帯電粉体の導入口の取付部材２２の絶縁体は１０^１４Ω・ｃｍ以上、より好ましくは１０^１４〜１０^１８Ω・ｃｍの電気抵抗を有する硬質プラスチックやセラミックであることが望ましい。なお、上述した内側金属ケース１２をパンチングメタル１３を介して支持する棒状絶縁体１４も、同様に１０^１４Ω・ｃｍ以上、より好ましくは、１０^１４〜１０^１８Ω・ｃｍの電気抵抗を有するものであるのが好ましい。この条件を満足するために、本実施例においては、帯電粉体の導入口の取付部材２２として電気抵抗の非常に大きい硬質プラスチックであるテフロン（登録商標）を使用している。
【００１８】
捕集容器であるガラス繊維製の円筒フィルタ２６は、袋状に形成され、帯電粉体２０を確実に捕集しかつ搬送気体を可能な限り抵抗なく通過させるものを選択する。帯電粉体２０の粒径にバラツキがあるときは、最小粒径の帯電粉体を確実に捕捉するものにする。
なお、本発明に用いられる捕集容器は、ガラス繊維製の円筒フィルタ２６に限定するものではなく、上述の如く帯電粉体２０を確実に捕集できればどのようなものでもよく、例えばシリカ繊維製フィルタやフッ素繊維製フィルタなどを例示することができる。
【００１９】
ガラス繊維製の円筒フィルタ２６は、取付部材２２の捕集容器の取付部２８に開口部を挿入して保持するように構成されている。本実施例では、円筒フィルタ２６の開口部を挿入する取付部２８の外側にリング状片部３４を設けて円環状溝３６を形成し、ナット（フィルタ止め）３８で円環状溝３６の溝幅を調整可能にすることによって円筒フィルタ２６を保持する摩擦力を適正に維持することができる。すなわち、この円環状溝３６に円筒フィルタ２６の開口部を挿入してナット３８でリング状片部３４を内側に押して締め、円筒フィルタ２６の開口部をクランプして固定することができる。
【００２０】
ところで、図１に示す実施例においては、捕集容器であるガラス繊維製円筒フィルタ２６を直接取付部材２２の捕集容器取付部２８に取り付けているが、本発明はこれに限定されず、図２に示す実施例のように、２重構造として、ガラス繊維等製円筒フィルタ２６を内側に入れて、外側の、ガラス繊維等より硬質の円筒フィルタ４０で支持し、この硬質円筒フィルタ４０の開口部を取付部材２２の捕集容器取付部２８に挿入して保持するようにしてもよい。すなわち、硬質円筒フィルタ４０の開口部を取付部２８の円環状溝３６に嵌入し、ナット３８でリング状片部３４を内側に押して締め、硬質円筒フィルタ４０の開放端側をクランプして固定してもよい。
【００２１】
ここで、硬質円筒フィルタ４０としては、気体透過性に優れ、内側のガラス繊維等の円筒フィルタ２６を支持することができ、捕集容器取付部２８に堅固に固定できる強度を有していればどのようなものでもよく、例えば、セルロース製円筒フィルタ等を用いることができる。
以上のように、捕集容器を２重構造にすることにより、直接帯電粉体を捕集するガラス繊維等製のこわれやすい、特に開口部が欠けやすい円筒フィルタ２６を保護することができ、捕集された帯電粉体の計測（帯電量および重量の計測）を正確なものとすることができる。
【００２２】
ところで、図１および図２に示される実施例においては、円筒フィルタ２６および硬質円筒フィルタ４０の開口部を挿入する円環状溝３６が形成された取付部２８を有する取付部材２２は、図３に示すように、円環状溝３６を形成するリング状片部３４にすり割り（線状切り欠き）３４ａを設け、ナット３８のテーパ部３８ａによるリング状片部３４の円環状溝３６側への曲がりを大きくして、円筒フィルタ２６および４０の開口部のクランプ（締付）力を増大させるように構成してもよい。なお、取付部材２２のつまみ２２ａの部分やナット３８の外周３８６には、螺合を容器にするために平目等のローレットを形成しておくのがよい。
【００２３】
なお、取付部材２２の取付部２８への円筒フィルタ２６および４０の取付方法は、これに限定されず、これらの円筒フィルタ２６および４０の開口部を確実に固定できれば、どのような方法でもよい。例えば、これらの円筒フィルタ２６，４０の開口部の強度がある程度強ければ、取付部２８に円環状溝３６を形成せず、取付部２８に単なるテーパ部を設け、このテーパ部に円筒フィルタ２６，４０の開口部を差し込んだだけでもよいし、あるいは、差し込まれた円筒フィルタ２６，４０の開口部を単なるテーパ部を持つナットで締め付けるように構成してもよい。
【００２４】
そして、本発明においては、帯電粉体２０は、すべて円筒フィルタ２６に捕集されるので、内側金属ケース１２内に入り、帯電粉体２０が内側金属ケース１２の内側に付着もしくは固着することはない。従って、本発明では、測定後、内側金属ケース１２を清掃する必要がないし、仮に清掃する必要が生じても、容易に清掃することができる。
【００２５】
外側金属ケース１０と内側金属ケース１２には、それぞれ同軸ケーブル用同軸端子４４および電極４６が設けられている。外側金属ケース１０に設けられる同軸ケーブル用同軸端子４４は、外周端子４４ａと中心端子４４ｂとからなり、外周端子４４ａは外側金属ケース１０に取り付けられ、電気的に接続されて、外側金属ケース１０の電極となり、中心端子４４ｂは、外周端子４４ａに対して電気的に絶縁され、内側金属ケース１２の電極４６にリード線４５で接続される。そして、外側金属ケース１０の同軸端子４４を同軸ケーブルによって電位計４８に接続することにより、外側金属ケース１０の電極（となる外周端子）４４ａと内側金属ケース１２の電極４６とが電位計に接続される。こうして、電位計４８によって、外側金属ケース１０と内側金属ケース１２との電位差が測定され、円筒フィルタ２６内の帯電粉体２０の総電荷量が測定される。また、外側金属ケース１０の同軸端子４４の外周端子４４ａは、接地されて外側金属ケース１０の電位を常に０に維持するようにするのが好ましい。
なお、外側金属ケース１０の外周端子４４ａ及び内側金属ケース１２の電極４６を電位計４８に接続するのに同軸端子４４と同軸ケーブルを用いる構成としているが、各々の電極からリード線を外部に引き出して電位計４８に接続するように構成してもよい。
【００２６】
また、外側金属ケース１０には、吸引排気口５０が設けられており、吸引ポンプ３０に接続されて帯電粉体２０を内側金属ケース１２内に吸引して、円筒フィルタ２６内に吸引して捕集する。この吸引排気口５０は、図４に示す従来技術のように、内側金属ケース１２に直接設けるように構成してもよい。
なお、本発明に用いられる帯電粉体を輸送する気体は、帯電粉体の帯電量や重量や性質に影響を与えるものでなければ、例えば乾燥気体もしくは極低湿度気体であれば、特に制限的ではなく、例えば、窒素ガス、空気、アルゴンやネオンなどの不活性ガスなどを挙げることができる。
【００２７】
以上のように構成された吸引式ファラデーケージによって、電荷量を測定するには、次のようにして行う。
先ず、図示しない帯電装置で帯電させた帯電粉体もしくは不可避的に帯電した帯電粉体を気体輸送する輸送管を本実施例の吸引式ファラデーケージの吸引導入口部材２２の貫通孔２４に挿入して、気体輸送される帯電粉体２０をガラス繊維製の円筒フィルタ２６内に流入させ、円筒フィルタ２６内に捕集させる。なお、帯電粉体を本実施例の吸引式ファラデーケージの上方の開かれた空間に供給してもよい。この場合には、この開かれた空間に供給された帯電粉体２０は、吸引ポンプ３０によって吸引排気口５０から吸引される気流によって帯電粉体の吸引導入口部材２２から貫通孔２４を通ってガラス繊維製の円筒フィルタ２６内に流入し、円筒フィルタ２６内に捕集されることになる。
この時、外側金属ケース１０内はＯリング３２等によって気密に保持されるので吸引ポンプ３０による吸引効果は大きく、帯電粉体２０が円筒フィルタ２６外に漏れ出すことはなく全てが円筒フィルタ２６内に捕集され、外側金属ケース１０や内側金属ケース１２内に飛散することがない。
【００２８】
こうして、供給された全量の帯電粉体が円筒フィルタ２６内に流入して捕集されると、吸引ポンプ３０の作動が停止し、次いで内側金属ケース１２に捕集された帯電粉体２０の総電荷量を測定する。この電荷量の測定は、円筒フィルタ２６内に流入して捕集された帯電粉体の電荷量が円筒フィルタ２６を介して内側金属ケース１２に誘導されるので、公知の方法、すなわち、通常の吸引式ファラデーケージの電荷量の測定と全く同様にして行うことができる。
【００２９】
次に、円筒フィルタ２６内に収納された帯電粉体２０の重量を測定する。帯電粉体２０の重量を測定する際には、外側金属ケース１０の蓋を構成するプレート１６を取り外して捕集容器であるガラス繊維製の円筒フィルタ２６を取り出す。このとき、プレート１６は単に位置決めピン１８で位置決めされているのみで取り外し自在に設けられており、円筒フィルタ２６は捕集容器の取付円筒部２８に開口部を挿入して保持されているのみなので、極めて容易に円筒フィルタ２６を取り出すことができる。
取り出した円筒フィルタ２６は、その中に帯電粉体２０を収納しているので、その重量を測定し、使用前に測定した空の円筒フィルタ２６の重量、すなわち風袋重量と比較することによって容易に帯電粉体の正確な重量を測定することができる。
【００３０】
このようにして測定した帯電粉体２０の総電荷量と帯電粉体２０の重量から、実測値に基づく単位重量当たりの電荷量を求めることができる。
また、供給する粉体の単位重量当たりの粒子の個数、表面積等を事前に実測しておけば、それぞれ粒子１個当たり、単位表面積当たりの電荷量を実測値に基づいて正確に算出することができる。
【００３１】
本発明に係る吸引式ファラデーケージは、基本的に以上のように構成されるが、本発明は、これらに限定されるわけではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良ならびに設計の変更を行ってよいことは勿論である。
【００３２】
【発明の効果】
以上に詳述したように、本発明によれば、内側金属ケース内の捕集容器に収納された帯電粉体の重量を直接測定して、帯電粉体の単位重量当たりの電荷量を正確に測定すると共に、測定後の帯電した粉体を内側金属ケースから容易に取り除くことができる。
また、帯電粉体はすべて内側金属ケース内の捕集容器にもれなく捕集されるので、帯電粉体の重量および帯電量の測定が正確であるばかりか、漏れ出した帯電粉体が内側金属ケースや外側金属ケースに付着することも少ないもしくはないので、清掃が不要であるし、仮に付着しても容易に清掃して除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る吸引式ファラデーケージの一実施形態の概略構成図である。
【図２】本発明に係る吸引式ファラデーケージの別の実施形態の概略構成図である。
【図３】本発明に係る吸引式ファラデーケージの吸引導入口取付部材およびナットの分解部分断面図である。
【図４】従来技術の吸引式ファラデーケージの概念図である。
【符号の説明】
１０外側金属ケース
１２内側金属ケース
１３パンチングメタル
１４絶縁体
１６プレート
１８位置決めピン
２０帯電粉体
２２帯電粉体の吸引導入口部材（フィルタホルダ）
２４貫通孔
２６ガラス繊維製の円筒フィルタ（捕集容器）
２８捕集容器の取付（円筒）部
３０吸引ポンプ
３２Ｏリング
３４リング状片部
３６円環状溝
３８ナット（フィルタどめ）
４４同軸端子
４４ａ外周端子
４４ｂ中心端子
４５リード線
４６電極
４８電位計
５０吸引排気口[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a suction type Faraday cage that sucks and collects charged powder as a measurement sample and measures the charge amount and charge amount of the collected charged powder.
[0002]
[Prior art]
As shown in FIG. 4, the conventional suction type Faraday cage is provided with a filter 114 at the bottom of the inner metal case 112 accommodated in the outer metal case 110, and the charged powder 116 is filtered and conveyed by the filter 114. The gas (air) is collected by sucking the charged powder 116 into the inner metal case 112 by being discharged by the suction pump 120 through the suction exhaust port 118, and the outer metal case 110 and the inner metal case 112 with the electrometer 122. Is measured, and the amount of charge of the charged powder 116 collected in the inner metal case 112 is measured.
[0003]
However, since this conventional suction type Faraday cage sucks and collects the charged powder 116 in the inner metal case 112 by the flow of the carrier gas by the suction pump 120, the charged particles collected in the inner metal case 112 are collected. The weight of the powder 116 cannot actually be measured. For this reason, the amount of the supplied powder is usually treated as the amount of the charged powder 116 accommodated in the inner metal case 112, but the upper surface 112 of the inner metal case is actually an open space. Even if the charged powder 116 is sucked by the suction pump 120 and collected in the inner metal case 112, the charged powder 116 is not always collected in the inner metal case 112. However, since the charged powder 116 remains in an open space with a small amount, it is not accurate to use the amount of the supplied powder as the amount of the charged powder 116 collected in the inner metal case 112.
[0004]
For this reason, when the charge amount of the charged powder is measured with the conventional suction type Faraday cage, the total charge amount given to the supplied powder is not measured, but the charge stored in the inner metal case 112 is measured. As a result, the total charge amount of the powder 116 is measured, and therefore an error occurs as the charge amount per unit weight of the powder.
[0005]
Japanese Patent Laid-Open No. 5-119095 discloses a technique for collecting the supplied charged powder as much as possible using a funnel and storing it in an inner metal case. It is extremely difficult to store in the inner metal case, and an accurate measurement result cannot be obtained unless the amount of the charged powder stored in the inner metal case is directly measured.
[0006]
In the prior art, the charged powder is directly stored in the inner metal case and the charge amount is measured. Therefore, after the measurement, the charged powder must be taken out from the inner metal case and cleaned. However, it is very difficult to completely remove charged powder, without needing to show examples of spraying liquid crystal spacers, copying or printing with electrophotographic toner, and painting with electrostatic powder coating. It is well known.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The object of the present invention is to eliminate the above-mentioned problems of the prior art and to easily and directly measure the charge amount, charge amount and weight of the charged powder sucked and collected by the inner metal case. An object of the present invention is to provide a suction type Faraday cage capable of accurately measuring the amount of charge per unit weight of powder and easily removing the measured charged powder from the inner metal case.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present inventor has conducted extensive research on the suction type Faraday cage, and as a result, provided a collection container further inside the inner metal case, and the charge amount of the charged powder in the collection container is usually determined. It is possible to directly measure the charge amount and the weight of the charged powder by measuring the weight of the charged powder stored in this collection container after measuring in the same manner as the measurement of The inventors have found that it is possible to easily remove the charged powder from the inner metal case easily by removing the collection container, and the present invention has been achieved.
[0009]
That is, the aspect of the present invention includes an outer metal case that is grounded, an inner metal case that is housed in the outer metal case and electrically insulated, and a charged powder that is housed in the inner metal case and transported by gas. A suction inlet mounting member for a charged powder made of an insulator having a collection container for collecting a body, an introduction port for introducing the charged powder into the collection container from the outside, and a lower portion of the suction introduction port. A mounting portion of the collection container provided, a suction exhaust port for sucking a gas transporting the charged powder in order to collect the charged powder in the collection container, the outer metal case, and the inner side The present invention provides a suction type Faraday cage having an electrode connected to an electrometer for measuring a potential difference between both metal cases.
[0010]
Here, the outer metal case preferably has a plate that is detachably provided and serves as a lid for the outer metal case, and the plate is preferably provided with a suction inlet attachment member for the charged powder. The collection container is a glass fiber cylindrical filter formed in a bag shape, the opening of the glass fiber cylindrical filter is inserted into the mounting part of the collection container, and the nut is tightened to fix the cylindrical filter. It is preferable to do. Further, the collection container is a double cylindrical filter formed in a bag shape, the inner side is a glass fiber cylindrical filter, the outer side is a cellulose cylindrical filter, and an opening of the outer cellulose filter is formed. It is preferable that the collection container is fixed by inserting into the attachment portion and tightening a nut. Further, the insulator of the suction inlet port attachment member of the charging powder is preferably a rigid plastic having an electrical resistance of more than 10 ¹⁴ Ω · cm.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the following, the suction type Faraday cage according to the present invention will be described in more detail based on a preferred embodiment shown in the accompanying drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the suction type Faraday cage of the present invention.
As shown in the figure, the suction type Faraday cage of the present invention is provided so that the entire apparatus is surrounded by an outer metal case 10 and an inner metal case 12 is accommodated in the center thereof. The inner metal case 12 is formed in a hollow tubular shape in this embodiment, and can be easily attached and detached by a plurality of (three in this embodiment) rod-like insulators 14 protruding from the bottom surface of the outer metal case 10. It is supported by. The outer metal case 10 and the inner metal case 12 are made of a highly conductive metal material such as aluminum, aluminum alloy, or stainless steel.
[0012]
A plate 16 serving as a lid for the outer metal case 10 is provided on the upper surface of the outer metal case 10 so as to be freely removable from the outer metal case 10. At the center of the plate 16, liquid crystal spacer particles as a measurement sample, electrophotography are provided. Charged powder suction inlet mounting member (hereinafter, referred to as “charged powder suction inlet mounting member”) formed of an insulator having a sufficiently large electrical resistance for sucking and collecting charged powder 20 such as toner and powder paint into inner metal case 12. It is attached by screwing 22). This charged powder suction inlet mounting member 22 has a through hole 24 serving as a suction inlet through which a transport pipe (not shown) for transporting the charged powder 20 by gas is inserted in the center, and penetrates the plate 16. In the lower part, there is provided a collection container mounting portion 28 for inserting and holding an opening of a glass fiber cylindrical filter 26 as a collection container.
The shape of the attachment member 22 at the suction inlet of the charged powder 20 and the through hole 24 thereof are not particularly limited, and can be appropriately selected according to the shape of the member on the charged powder 20 supply side. For example, an attachment portion for attaching the supply member may be provided, or as shown in FIG. 2, it may be formed in a funnel shape so that the charged powder 20 is easily sucked.
In this embodiment, the attachment member 22 of the through hole 24 serving as the suction inlet for the charged powder forms the inlet for the charged powder and also functions as a collection container (filter) holder. However, the present invention is not limited to this, and the attachment member 22 of the suction introduction port of the charged powder is attached to the plate 16 by being separated at the lower part of the plate 16 and the collection container is attached. The portion 28 may be attached to the inner metal case 12. In this case, the attachment portion 28 of the collection container can be attached to the inner metal case 12 by fitting the outer diameter of the attachment portion 28 of the collection container into the inner diameter of the inner metal case 12.
[0013]
Accordingly, the charged powder 20 in which the supplied powder is positively charged by a charging device (not shown) or inevitably charged by gas transport is carried by the transport gas sucked by the suction device pump 30 and is attached to the mounting member 22. The charged powder 20 remains in the cylindrical filter 26 and the transport gas passes through the cylindrical filter 26. As a result, only the charged powder 20 is collected in the cylindrical filter 26.
[0014]
The outer metal case 10 is desirably airtight so that the charged powder 20 is sucked into the inner metal case 12 and collected. For this reason, in this embodiment, the O-ring 32 is used for each part so that the charged powder is sufficiently airtight so as not to hinder the suction of the charged powder into the inner metal case 12.
The plate 16 serving as a lid of the outer metal case 10 is airtight and can be easily removed by placing it on the O-ring 32, but can be removed by positioning with the positioning pins 18. You may make it position correctly, ensuring ease.
[0015]
The plurality of (three in this embodiment) rod-like insulators 14 projecting from the bottom surface of the outer metal case 10 are sufficient if the inner metal case 12 is accurately positioned and supported. It is desirable to use a highly resistive insulator and to increase the insulation by reducing the cross-sectional area. For this purpose, in this embodiment, three plastic rods, such as Delrin (registered trademark) and Teflon (registered trademark) , which have high electrical resistance, are used. However, the insulator 14 for positioning and holding the inner metal case 12 is not limited to this material and shape, and it is obvious that various materials such as ceramics and various shapes can be used.
[0016]
In this embodiment, the top portions of the three rod-like insulators 14 are partially cut out in a circular arc shape to provide a notch portion 14a, and the inner metal case 12 and the cutout portion 14a of the three insulators 14 are substantially omitted. The circular punching metal 13 having the same diameter or a slightly larger diameter is placed, and the inner metal case 12 is placed on the punching metal 13 so that the inner metal case 12 is accurately positioned in the outer case 10, and It is insulated and supported so that it can be easily detached. The circular punching metal 13 forms the bottom surface of the inner metal case 12, and the electric lines of force of the charged powder collected in the cylindrical filter 26 arranged inside the inner metal case 12 are supplied to the grounded outer metal case 10. The cylindrical powder is prevented from escaping, that is, the charged powder in the cylindrical filter 26 is electrically shielded from the outer metal case 10 and the suction force of the charged powder carrier gas from the lower side of the cylindrical filter 26 is not reduced. This is for efficiently separating and collecting the charged powder in the interior 26. The punching metal 13 used in the present invention is not particularly limited as long as it is a conductive metal porous plate, and examples thereof include stainless steel, aluminum, and aluminum alloy punching metal.
[0017]
The inner metal case 12 needs to be electrically insulated from the outer metal case 10 completely. Even if it is an insulator, if it is insulated with a small electric resistance, a part of the electric charge of the inner metal case 12 escapes to the ground via the outer metal case 10, so that an error occurs in the measurement of the charge amount. Therefore, it is desirable that the insulator of the attachment member 22 at the inlet of the charged powder is a hard plastic or ceramic having an electric resistance of 10 ¹⁴ Ω · cm or more, more preferably 10 ¹⁴ to 10 ¹⁸ Ω · cm. The rod-like insulator 14 that supports the inner metal case 12 via the punching metal 13 also has an electric resistance of 10 ¹⁴ Ω · cm or more, more preferably 10 ¹⁴ to 10 ¹⁸ Ω · cm. Is preferred. In order to satisfy this condition, in this embodiment, Teflon (registered trademark) , which is a hard plastic having a very large electric resistance, is used as the attachment member 22 for the inlet of the charged powder.
[0018]
The glass fiber cylindrical filter 26, which is a collection container, is formed in a bag shape, and the one that reliably collects the charged powder 20 and allows the carrier gas to pass through without resistance is selected. When the particle diameter of the charged powder 20 varies, the charged powder having the minimum particle diameter is surely captured.
The collection container used in the present invention is not limited to the glass fiber cylindrical filter 26, and any collection container can be used as long as the charged powder 20 can be reliably collected as described above. Examples include filters and fluorine fiber filters.
[0019]
The glass fiber cylindrical filter 26 is configured to insert and hold an opening in the attachment portion 28 of the collection container of the attachment member 22. In the present embodiment, an annular groove 36 is formed by providing a ring-shaped piece portion 34 outside the attachment portion 28 into which the opening of the cylindrical filter 26 is inserted, and a groove width of the annular groove 36 is formed by a nut (filter stopper) 38. The frictional force for holding the cylindrical filter 26 can be properly maintained by making the adjustment possible. That is, the opening of the cylindrical filter 26 can be inserted into the annular groove 36 and the ring-shaped piece 34 can be pushed and tightened with the nut 38 to clamp the opening of the cylindrical filter 26.
[0020]
By the way, in the embodiment shown in FIG. 1, the glass fiber cylindrical filter 26 which is a collection container is directly attached to the collection container attachment portion 28 of the attachment member 22, but the present invention is not limited to this. As in the embodiment shown in FIG. 2, a cylindrical filter 26 made of glass fiber or the like is inserted inside and supported by a cylindrical filter 40 that is harder than glass fiber or the like on the outside. The portion may be inserted into the collection container attachment portion 28 of the attachment member 22 and held. That is, the opening of the rigid cylindrical filter 40 is fitted into the annular groove 36 of the mounting portion 28, the ring-shaped piece 34 is pushed inward with the nut 38 and tightened, and the open end side of the rigid cylindrical filter 40 is clamped and fixed. May be.
[0021]
Here, as the hard cylindrical filter 40, it is excellent in gas permeability, can support the cylindrical filter 26 such as the inner glass fiber, and has a strength capable of being firmly fixed to the collection container mounting portion 28. Any type may be used, for example, a cellulose cylindrical filter or the like can be used.
As described above, by making the collection container into a double structure, it is possible to protect the cylindrical filter 26 made of glass fiber or the like that directly collects the charged powder, which is easy to break, and in particular, that the opening is easily chipped. It is possible to accurately measure the collected charged powder (measurement of charge amount and weight).
[0022]
By the way, in the Example shown by FIG. 1 and FIG. 2, the attachment member 22 which has the attaching part 28 in which the annular groove 36 which inserts the opening part of the cylindrical filter 26 and the rigid cylindrical filter 40 was formed is shown in FIG. As shown, the ring-shaped piece portion 34 that forms the annular groove 36 is provided with a slit (linear notch) 34a, and the taper portion 38a of the nut 38 bends the ring-shaped piece portion 34 toward the annular groove 36. May be configured to increase the clamping (clamping) force of the openings of the cylindrical filters 26 and 40. In addition, it is good to form knurls, such as a flat mesh, in the part of the knob 22a of the attachment member 22, and the outer periphery 386 of the nut 38 in order to make screwing into a container.
[0023]
The method for attaching the cylindrical filters 26 and 40 to the attachment portion 28 of the attachment member 22 is not limited to this, and any method may be used as long as the openings of the cylindrical filters 26 and 40 can be securely fixed. For example, if the strength of the openings of the cylindrical filters 26 and 40 is strong to some extent, the annular groove 36 is not formed in the attachment portion 28, and a simple taper portion is provided in the attachment portion 28, and the cylindrical filters 26, For example, the openings of 40 may be inserted, or the openings of the inserted cylindrical filters 26 and 40 may be tightened with a nut having a simple taper.
[0024]
In the present invention, since all of the charged powder 20 is collected by the cylindrical filter 26, the charged powder 20 enters the inner metal case 12, and the charged powder 20 does not adhere to or adhere to the inner side of the inner metal case 12. Absent. Therefore, in the present invention, it is not necessary to clean the inner metal case 12 after the measurement, and even if it is necessary to clean it, it can be easily cleaned.
[0025]
The outer metal case 10 and the inner metal case 12 are provided with coaxial terminals 44 and electrodes 46 for coaxial cables, respectively. The coaxial cable coaxial terminal 44 provided on the outer metal case 10 includes an outer peripheral terminal 44a and a center terminal 44b. The outer peripheral terminal 44a is attached to and electrically connected to the outer metal case 10, and The center terminal 44 b is electrically insulated from the outer peripheral terminal 44 a and is connected to the electrode 46 of the inner metal case 12 by a lead wire 45. Then, by connecting the coaxial terminal 44 of the outer metal case 10 to the electrometer 48 by a coaxial cable, the electrode (being the outer peripheral terminal) 44a of the outer metal case 10 and the electrode 46 of the inner metal case 12 are connected to the electrometer. Is done. Thus, the potential difference between the outer metal case 10 and the inner metal case 12 is measured by the electrometer 48, and the total charge amount of the charged powder 20 in the cylindrical filter 26 is measured. The outer peripheral terminal 44a of the coaxial terminal 44 of the outer metal case 10 is preferably grounded so that the potential of the outer metal case 10 is always maintained at zero.
The coaxial terminal 44 and the coaxial cable are used to connect the outer peripheral terminal 44a of the outer metal case 10 and the electrode 46 of the inner metal case 12 to the electrometer 48, but lead wires are drawn out from the respective electrodes to the outside. It may be configured to be connected to the electrometer 48.
[0026]
Further, the outer metal case 10 is provided with a suction exhaust port 50, which is connected to a suction pump 30 to suck the charged powder 20 into the inner metal case 12 and suck it into the cylindrical filter 26 and capture it. Gather. The suction outlet 50, as in the prior art shown in FIG. 4, it may be configured to directly provided inside the metal casing 12.
The gas for transporting the charged powder used in the present invention is not particularly limited as long as it does not affect the charge amount, weight and properties of the charged powder, for example, dry gas or extremely low humidity gas. Instead, for example, nitrogen gas, air, inert gas such as argon and neon, and the like can be mentioned.
[0027]
In order to measure the charge amount with the suction type Faraday cage configured as described above, the following procedure is performed.
First, a transport pipe for transporting charged powder charged by a charging device (not shown) or inevitably charged charged powder is inserted into the through hole 24 of the suction inlet member 22 of the suction type Faraday cage of this embodiment. Then, the charged powder 20 that is transported by gas flows into the cylindrical filter 26 made of glass fiber, and is collected in the cylindrical filter 26. The charged powder may be supplied to the open space above the suction type Faraday cage of this embodiment. In this case, the charged powder 20 supplied to the open space passes through the through hole 24 from the suction inlet member 22 of the charged powder by the air flow sucked from the suction exhaust port 50 by the suction pump 30. It flows into the cylindrical filter 26 made of glass fiber and is collected in the cylindrical filter 26.
At this time, since the inside of the outer metal case 10 is airtightly held by the O-ring 32 or the like, the suction effect by the suction pump 30 is great, and the charged powder 20 does not leak out of the cylindrical filter 26, and everything is inside the cylindrical filter 26. And is not scattered in the outer metal case 10 or the inner metal case 12.
[0028]
Thus, when all of the supplied charged powder flows into the cylindrical filter 26 and is collected, the operation of the suction pump 30 stops, and then the total of the charged powder 20 collected in the inner metal case 12. Measure the amount of charge. In this measurement of the charge amount, the charge amount of the charged powder flowing into and collected in the cylindrical filter 26 is guided to the inner metal case 12 through the cylindrical filter 26. The measurement can be performed in exactly the same manner as the measurement of the charge amount of the suction type Faraday cage.
[0029]
Next, the weight of the charged powder 20 accommodated in the cylindrical filter 26 is measured. When the weight of the charged powder 20 is measured, the plate 16 constituting the lid of the outer metal case 10 is removed, and the glass fiber cylindrical filter 26 serving as a collection container is taken out. At this time, the plate 16 is simply positioned by the positioning pins 18 and is detachable, and the cylindrical filter 26 is only held by inserting an opening into the mounting cylindrical portion 28 of the collection container. The cylindrical filter 26 can be taken out very easily.
Since the taken-out cylindrical filter 26 contains the charged powder 20 therein, its weight is easily measured and compared with the weight of the empty cylindrical filter 26 measured before use, that is, the tare weight. The accurate weight of the charged powder can be measured.
[0030]
From the measured total charge amount of the charged powder 20 and the weight of the charged powder 20, the charge amount per unit weight based on the actual measurement value can be obtained.
In addition, if the number of particles per unit weight of the powder to be supplied, the surface area, etc. are measured in advance, the amount of charge per particle per unit surface area can be accurately calculated based on the measured value. it can.
[0031]
The suction type Faraday cage according to the present invention is basically configured as described above. However, the present invention is not limited to these, and various improvements and designs can be made without departing from the scope of the present invention. Of course, the change may be made.
[0032]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, the weight of the charged powder stored in the collection container in the inner metal case is directly measured to accurately determine the charge amount per unit weight of the charged powder. In addition to the measurement, the charged powder after the measurement can be easily removed from the inner metal case.
In addition, since all the charged powder is collected in the collection container inside the inner metal case, not only is the weight and charge amount of the charged powder measured accurately, but the leaked charged powder is not removed from the inner metal case. And the outer metal case is less likely to adhere to the outer metal case, so that cleaning is unnecessary, and even if it adheres, it can be easily cleaned and removed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an embodiment of a suction type Faraday cage according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of another embodiment of a suction type Faraday cage according to the present invention.
FIG. 3 is an exploded partial cross-sectional view of a suction inlet mounting member and a nut of a suction type Faraday cage according to the present invention.
FIG. 4 is a conceptual diagram of a conventional suction type Faraday cage.
[Explanation of symbols]
10 outer metal case 12 inner metal case 13 punching metal 14 insulator 16 plate 18 positioning pin 20 charged powder 22 suction inlet member for charged powder (filter holder)
24 Through-hole 26 Glass fiber cylindrical filter (collection container)
28 Attachment (cylinder) part of the collection container 30 Suction pump 32 O-ring 34 Ring-shaped piece part 36 Annular groove 38 Nut (filter stopper)
44 Coaxial terminal 44a Outer peripheral terminal 44b Center terminal 45 Lead wire 46 Electrode 48 Electrometer 50 Suction exhaust port

Claims

A grounded outer metal case, an inner metal case housed in the outer metal case and electrically insulated, and a collection container for collecting the charged powder contained in the inner metal case and transported by gas. When the a charging powder suction inlet of the insulator made of the charge powder externally with an inlet for introducing into the collection vessel mounting member, the collecting container provided at the lower portion of the suction inlet port Provided in each of an attachment portion, a suction exhaust port for sucking a gas transporting the charged powder in order to collect the charged powder in the collection container, and the outer metal case and the inner metal case And an electrode connected to an electrometer for measuring a potential difference between the two metal cases.

2. The suction type Faraday according to claim 1, wherein the outer metal case has a plate that is detachably provided and serves as a lid of the outer metal case, and a suction inlet mounting member for the charged powder is provided on the plate. cage.

The suction type Faraday cage according to claim 1 or 2, wherein the collection container is a glass fiber cylindrical filter formed in a bag shape.

The suction type Faraday cage according to claim 3, wherein an opening of the glass fiber cylindrical filter is inserted into an attachment portion of the collection container, and a nut is tightened to fix the cylindrical filter.

The collection container is a double cylindrical filter formed in a bag shape, the inner side is a glass fiber cylindrical filter, the outer side is a cellulose cylindrical filter, and the opening of the outer cellulose filter is attached to the attachment The suction type Faraday cage according to claim 1 or 2, wherein the collection container is fixed by inserting into a portion and tightening a nut.

The suction type Faraday cage according to any one of claims 1 to 5, wherein the insulator of the charging powder suction inlet mounting member is a hard plastic having an electric resistance of 10 ¹⁴ Ω · cm or more.