JPH077035B2 - Method and apparatus for measuring specific charge of toner particles - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、トナー粒子の比電荷の測定法及び装置に関す
るもので、より詳細には個々のトナー粒子の帯電量を、
レーザ・ドップラー速度計の原理を利用して簡便に測定
する方法及び装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for measuring a specific charge of toner particles, and more particularly, to a charge amount of each toner particle,
The present invention relates to a method and an apparatus for simply measuring using the principle of a laser Doppler velocimeter.

（従来の技術） 電子写真法においては、感光層表面をコロナ放電等によ
り一様に帯電させた後、光学系を介して画像露光を行
い、画像に対応する電荷像を形成させ、この電荷像と逆
極性の電荷を有するトナーで現像してトナー像を形成さ
せる。(Prior Art) In electrophotography, the surface of a photosensitive layer is uniformly charged by corona discharge or the like, and then image exposure is performed through an optical system to form a charge image corresponding to the image. A toner image is formed by developing with a toner having a charge of the opposite polarity.

この電荷像の現像には、磁性キャリヤと顕電性トナー粒
子との混合物から成る二成分系現像剤が最も普通に使用
されている。現像に際して、キャリヤと顕電性トナーと
は混合され、互いに逆極性の電荷に摩擦帯電されると共
に、磁気ブラシの形で感光層に摺擦され、顕電性トナー
は電荷像にクーロン力で吸引されてトナー像を形成す
る。かくして、現像剤の電子写真法への適性を評価する
上で顕電性トナーの帯電特性を評価することが最も重大
なフアクターとなることが理解されよう。Two-component developers consisting of a mixture of magnetic carriers and electrographic toner particles are most commonly used for developing this charge image. During development, the carrier and sensible toner are mixed and triboelectrified with electric charges of opposite polarities, and are rubbed against the photosensitive layer in the form of a magnetic brush, and the sensible toner is attracted to the charge image by Coulomb force. To form a toner image. Thus, it will be appreciated that evaluating the charging properties of electrographic toners is the most important factor in evaluating the suitability of developers for electrophotography.

従来、トナーの帯電特性の評価方法及び装置として、二
三のものが提案されており、例えば特開昭57−79958号
公報記載の方法では、対向平行電極板間に均一な層流を
形成し、この間にキャリヤから分離したトナーのみを供
給し、下部に設置したフイルターでトナーを捕集する。
トナーが付着したフイルターをイメージアナライザーに
て解析し、電荷量／粒径の分布を測定する。Conventionally, there have been proposed a few methods and apparatuses for evaluating the charging characteristics of toner.For example, in the method described in JP-A-57-79958, a uniform laminar flow is formed between opposed parallel electrode plates. During this period, only the toner separated from the carrier is supplied, and the toner is collected by the filter installed in the lower part.
The filter to which the toner adheres is analyzed with an image analyzer to measure the charge amount / particle size distribution.

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、公知の測定法は得られる情報量が比較的
少ない；操作及び装置が複雑である；測定値に多大の誤
差があり、信頼性に欠ける；等の欠点を有している。(Problems to be Solved by the Invention) However, the known measurement method can obtain a relatively small amount of information; the operation and the apparatus are complicated; the measurement value has a large error and lacks reliability; It has drawbacks.

例えば、上記公報記載の方法は、系中の気流分布を一様
にすると共に、キャリヤから分離後のトナーの流速をも
これに正確に合せる等の、操作上及び装置上難しい問題
を含んでいる。このため、得られる値は分布の相対的比
較は可能であるとしても、絶対値としての信用性に乏し
いという問題がある。For example, the method described in the above-mentioned publication includes difficult problems in operation and apparatus, such as making the air flow distribution in the system uniform and accurately adjusting the flow velocity of the toner after being separated from the carrier. . Therefore, even if the obtained values can be compared in relative distribution, there is a problem that the reliability as an absolute value is poor.

また、対向電極間にトナー粒子単独或いはトナーとキャ
リヤとの混合物を落下させ、極板に付着したトナー重量
から帯電特性を評価することも従来提案されているが、
この方法では重量計測によるデータのみであるため、得
られる情報量が少ないという問題がある。Further, it has been conventionally proposed to drop toner particles alone or a mixture of toner and a carrier between opposed electrodes and evaluate the charging property from the weight of the toner attached to the electrode plate.
This method has a problem that the amount of information to be obtained is small because only data obtained by weight measurement is used.

このように、従来のトナー電荷量の測定法においては、
個々のトナー粒子が有する比電荷（q/m,q:電荷量、m:ト
ナー重量）を直接測定するものはなく、また測定に際し
ても気流の影響等を顕著に受け、精度及び信頼性の点で
未だ十分満足し得るものではなかった。Thus, in the conventional toner charge amount measuring method,
There is no direct measurement of the specific charge (q / m, q: charge amount, m: toner weight) of each toner particle, and the measurement is significantly affected by the air flow, so accuracy and reliability are important points. So I wasn't quite satisfied with it.

従って、本発明の目的は個々のトナー粒子が有する比電
荷を直接測定し得る方法及び装置を提供するにある。Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method and apparatus that can directly measure the specific charge carried by individual toner particles.

本発明の他の目的は、個々のトナー粒子の電荷或いは更
に全体としての分布を、良好な精度、信頼性及び再現性
をもって測定し得る方法及び装置を提供するにある。Another object of the present invention is to provide a method and apparatus by which the charge or even the overall distribution of individual toner particles can be measured with good accuracy, reliability and reproducibility.

本発明の更に他の目的は、レーザ・ドップラー速度計の
原理を応用し、個々のトナー粒子の有する運動速度か
ら、電荷量をドップラー周波数として測定し得るように
したトナー粒子の比電荷の測定法及びそのための装置を
提供するにある。Still another object of the present invention is to apply the principle of a laser Doppler velocimeter to a method for measuring the specific charge of toner particles so that the charge amount can be measured as the Doppler frequency from the velocity of motion of each toner particle. And to provide a device therefor.

本発明の更に他の目的は、電場内での帯電トナー粒子の
単一方向への移動速度をドップラー周波数として測定す
ることにより、トナー粒子の比電荷の測定が良好な精度
と信頼性とを以って、しかも簡便に行われる方法及び装
置を提供するにある。Still another object of the present invention is to measure the moving speed of charged toner particles in a single direction in an electric field as a Doppler frequency, thereby obtaining good accuracy and reliability in measuring the specific charge of toner particles. In addition, it is to provide a method and a device that can be easily performed.

（問題点を解決するための手段） 本発明によれば、鉛直方向に電場を形成することが可能
な平行対向電極板を配置すると共に、該電極板を貫通す
るように垂直通路を形成し、この垂直通路内に帯電トナ
ー粒子を落下させ、分割されたレーザビームを電極板間
の測定位置で交差させ、測定位置からの散乱光を光電変
換してトナー粒子の垂直方向移動速度をドップラー周波
数として測定し、上記測定を電場を変化させた複数の場
合について行ない、これらの測定値からトナー粒子の比
電荷を求める。(Means for Solving Problems) According to the present invention, a parallel counter electrode plate capable of forming an electric field in the vertical direction is arranged, and a vertical passage is formed so as to penetrate the electrode plate. The charged toner particles are dropped in this vertical passage, the divided laser beams are intersected at the measurement position between the electrode plates, the scattered light from the measurement position is photoelectrically converted, and the vertical movement speed of the toner particles is set as the Doppler frequency. After measurement, the above measurement is performed for a plurality of cases where the electric field is changed, and the specific charge of the toner particles is obtained from these measured values.

本発明によればまた、鉛直方向に電場を形成することが
可能な平行対向電極板；該電極板を貫通するように設け
られた帯電トナーの垂直通路；垂直通路内に帯電トナー
を供給するための供給機構；対向電極間の測定位置に分
割されたレーザビームを導入して交差させるためのレー
ザ光源及び光学系；測定位置からの散乱光を光電変換す
るための光電検出系；平行電極板に電圧を矩形波パルス
状に印加するための電源；及び光電検出系からのビート
信号についてドップラー周波数を電圧を変化させた場合
の比として算出する計数処理機構と、から成ることを特
徴とするトナー粒子の比電荷測定装置が提供される。According to the present invention, a parallel counter electrode plate capable of forming an electric field in the vertical direction; a vertical passage of charged toner provided so as to penetrate the electrode plate; for supplying charged toner into the vertical passage Supply mechanism; laser light source and optical system for introducing and intersecting a laser beam divided into measurement positions between opposed electrodes; photoelectric detection system for photoelectrically converting scattered light from the measurement positions; on parallel electrode plates Toner particles comprising: a power supply for applying a voltage in the form of a rectangular wave pulse; and a counting processing mechanism for calculating the Doppler frequency of the beat signal from the photoelectric detection system as a ratio when the voltage is changed. A specific charge measuring device is provided.

（作用） 本発明による比電荷の測定原理を説明するための第１図
において、鉛直方向に電場をかけることができるように
した平行平板電極1a,1bに対して、該電極を貫通するよ
うに垂直通路2a,2bを設け、電極1a,1bに対して電源３か
ら電圧を印加し、且つ電極内の垂直通路内に帯電トナー
粒子４を位置させた場合、ストークスの法則が成立つ速
度領域では、粒子の質量をｍ、直径をａ、帯電量をq,重
力加速度をｇ、空気の粘性係数をη、電界強度をＥ、及
び鉛直下方への粒子の速度成分をV_Zとした場合、運動方
程式は次式で与えられる。(Operation) In FIG. 1 for explaining the principle of measuring the specific charge according to the present invention, the parallel plate electrodes 1a and 1b capable of applying an electric field in the vertical direction are penetrated through the electrodes. When the vertical passages 2a, 2b are provided, a voltage is applied from the power source 3 to the electrodes 1a, 1b, and the charged toner particles 4 are positioned in the vertical passages in the electrodes, Stokes' law is satisfied in the velocity range. , Particle mass is m, diameter is a, charge amount is q, gravity acceleration is g, air viscosity coefficient is η, electric field strength is E, and velocity component of particle vertically downward is V _Z The equation is given by

自然落下の速度V_ZOは、時間微分をｏとして、 となる。 The natural fall velocity V _ZO is time derivative o Becomes

また、ｔ＜ｏの間では自然落下させ、ｔ＝ｏとなったと
き電場Ｅを加えた場合には、速度V_ZEは下記式の通りと
なる。In addition, when t <o, the velocity V _ZE is given by the following formula when it naturally falls and when the electric field E is applied when t = o.

十分時間が経てば、下記式が成り立つ。 If enough time has passed, the following formula is established.

式（２）及び（４）から粒子の直径ａを消去すると、下
記式 により、比電荷q/mを求めることができる。即ち、自由
落下状態での鉛直方向の速度V_ZOと電場Ｅ内の鉛直方向
の速度V_ZEとの比から個々の帯電トナー粒子の比電荷を
求めることができる。 When the particle diameter a is deleted from the equations (2) and (4), the following equation is obtained. Thus, the specific charge q / m can be obtained. That is, the specific charge of each charged toner particle can be obtained from the ratio of the vertical velocity V _ZO in the free fall state and the vertical velocity V _ZE in the electric field E.

レーザドップラー速度計では、粒子の速度Ｖと、ドップ
ラービート信号の周波数ｆとの間には下記式 式中、λはレーザ光の波長であり、βは測定方法に対す
るレーザ光の偏角である の関係が成り立つ。かくして前述した速度比V_ZE／V
_ZOは、結局ドップラー周波数比f_ZE／f_ZO（f_ZEは電場Ｅ
内でのドップラー周波数、f_ZOは自由落下状態でのドッ
プラー周波数）と等しく、比電荷q/mは、下記式 で求められることになる。In the laser Doppler velocimeter, the following formula is used between the particle velocity V and the frequency f of the Doppler beat signal. In the equation, λ is the wavelength of the laser light, and β is the deviation angle of the laser light with respect to the measurement method. Thus, the speed ratio V _ZE / V mentioned above
_ZO is the Doppler frequency ratio f _ZE / f _ZO (f _ZE is the electric field E)
Frequency, f _ZO is equal to the Doppler frequency in the free fall state), and the specific charge q / m is Will be required in.

従来の比電荷の測定法では、平行電極板に対して、平行
に重力或いは気流等により帯電粒子を移動させながら、
電場の作用により帯電粒子を電極板に対して直角方向に
移動させるものであり、この場合には電極板に対する平
行方向の速度と電極板に対する直角方向の速度とを求め
なければならず、速度の測定が非常に複雑になると共
に、測定精度も低くなるのを免れない。In the conventional method of measuring the specific charge, while moving the charged particles in parallel to the parallel electrode plate by gravity or air flow,
The action of an electric field causes charged particles to move in the direction perpendicular to the electrode plate.In this case, the velocity in the direction parallel to the electrode plate and the velocity in the direction orthogonal to the electrode plate must be obtained. It is inevitable that the measurement becomes very complicated and the measurement accuracy becomes low.

これに対して、本発明によれば、単一方向、即ち鉛直方
向の速度のみを測定するのみでよく、しかもレーザ・ド
ップラー速度計の原理を用い且つ電極板に矩形状パルス
電圧を印加して電場の制御を行うことにより、単一の粒
子について自然落下状態の速度と電場内速度とを求める
ことができるため、簡便な手段でしかも精度よく、個々
の帯電トナー粒子の比電荷を求めることができる。On the other hand, according to the present invention, it is only necessary to measure the velocity in a single direction, that is, the vertical direction, and the principle of a laser Doppler velocimeter is used and a rectangular pulse voltage is applied to the electrode plate. By controlling the electric field, it is possible to obtain the velocity in the free fall state and the velocity in the electric field for a single particle, and therefore it is possible to obtain the specific charge of each charged toner particle with a simple means and with high accuracy. it can.

レーザ・ドップラー速度計の原理に基づく、電界内での
トナー粒子の移動速度の測定法を説明するための第２図
において、平行電極板1a,1bのほぼ中心部に測定位置を
設定し、電界方向とトナー粒子落下方向とを一致させ
る。In FIG. 2 for explaining the method of measuring the moving speed of toner particles in an electric field based on the principle of the laser Doppler velocimeter, the measurement position is set at approximately the center of the parallel electrode plates 1a and 1b, The direction and the falling direction of the toner particles are matched.

レーザ光源５からのレーザビーム６をビーム・スプリッ
ター（ビーム分割器）７により強度のほぼ等しい２本の
ビーム6a,6bに分割し、これら２本のレーザビームを第
一のレンズ８を通して測定位置Ｐで交差させる。この測
定位置からの散乱光９を、スリット乃至ピンホール10及
び集光レンズ11を通して検出器（光電変換器）12に導
き、電気的信号を得る。A laser beam 6 from a laser light source 5 is split by a beam splitter (beam splitter) 7 into two beams 6a and 6b having almost the same intensity, and these two laser beams are passed through a first lens 8 to a measurement position P. Cross at. The scattered light 9 from this measurement position is guided to a detector (photoelectric converter) 12 through a slit or pinhole 10 and a condenser lens 11 to obtain an electric signal.

得られる電気的信号の一例を示す第３図において、横軸
は時間、縦軸は電圧または光強度を示す。この第３図か
ら、この電気的信号に或る周期のビート信号となってい
ることがわかる。第３図において、長い周期（低周波
数）のビート信号（図中右側）が自然落下状態での速度
に対応するものであり、短かい周波数（高周波数；図中
左側）のビート信号が電場内での速度に対応するもので
ある。In FIG. 3 showing an example of the obtained electrical signal, the horizontal axis represents time and the vertical axis represents voltage or light intensity. It can be seen from FIG. 3 that the electrical signal is a beat signal having a certain cycle. In Fig. 3, a long cycle (low frequency) beat signal (right side in the figure) corresponds to the velocity in the free fall state, and a beat signal with a short frequency (high frequency; left side in the figure) is in the electric field. It corresponds to the speed at.

一群のトナー粒子を、平行電極板1a,1b間に落下させ
て、上述した測定を行うと、例えば第４図に示す電気的
信号が得られる。この第４図においては、１個の粒子に
ついて電界中の移動と無電界中での移動によって得られ
る１組のドップラー周波数を周波数の比としてビート信
号が得られるように処理回路を組込んだ装置を使用して
得られたビート信号を表わしている。図中の一連のビー
ト信号群が１個の粒子に対応しており、この図では４個
の粒子についてのビート信号が示されている。かくし
て、ドップラー周波数比（f_ZE／f_ZO）の分布が得られ、
この分布からトナー粒子におけるq/aの分布が得られる
ことになる。この際、測定位置に多数のトナー粒子が同
時に入ってきても、周波数解析により、個々の粒子のq/
aと数との関係がかなり精度良く測定されることにな
る。When a group of toner particles is dropped between the parallel electrode plates 1a and 1b and the above-mentioned measurement is performed, for example, an electric signal shown in FIG. 4 is obtained. In FIG. 4, a device incorporating a processing circuit so that a beat signal can be obtained with a set of Doppler frequencies obtained by moving one particle in an electric field and moving in a non-electric field as a frequency ratio. Represents a beat signal obtained by using. The series of beat signal groups in the figure corresponds to one particle, and the beat signals for four particles are shown in this figure. Thus, the distribution of Doppler frequency ratio (f _ZE / f _ZO ) is obtained,
From this distribution, the distribution of q / a in the toner particles can be obtained. At this time, even if a large number of toner particles enter the measurement position at the same time, the q /
The relationship between a and the number will be measured with high accuracy.

尚、上述した説明では、単純化のため、電場ゼロの場合
及び電場Ｅの場合の鉛直方向速度から比電荷を求める例
について説明したが、電場E₁の時の速度V_Z1及び電場E₂
の場合の速度V_Z2から、下記式 によって比電荷を求め得ることは当然である。In the above description, for simplification, an example in which the specific charge is obtained from the vertical velocity in the case of zero electric field and in the case of electric field E has been described, but the velocity V _Z1 and the electric field E ₂ at the electric field E ₁
From the speed V _{Z2 in} the case of It is natural that the specific charge can be obtained by

本測定法の特徴が粒子速度をドップラー周波数で観測す
るものであるから、V_Z1，V_Z2はそれぞれ電界E₁，E₂に対
応してドップラー周波数f_Z1，f_Z2として測定される。故
に、異なる二つの電界中での粒子速度を用いて比電荷を
求める式（８）は、下記（９）式即ち、 q/m＝｛（f_Z2−f_Z1／ （f_Z1E₂−f_Z2E₁）｝ｇ ……（９） として表わすことができる。そしてこの第（９）式が実
際に本発明の測定装置から得られたデータよりq/mを算
出する式となる。Since the feature of this measurement method is to observe the particle velocity at the Doppler frequency, V _Z1 and V _Z2 are measured as Doppler frequencies f _Z1 and f _Z2 corresponding to the electric fields E ₁ and E ₂ , respectively. Thus, equation (8) to determine the specific charge using a particle velocity in a different two of the electric field, the following equation (9) That is, q / m = {(f Z2 -f Z1 / (f Z1 E 2 -f _Z2 E ₁ )} g (9), and this equation (9) is the equation for actually calculating q / m from the data obtained from the measuring device of the present invention.

なお、第１図或いは第２図においては電極板1aをマイナ
ス電極として使用しているが、測定するトナーの有する
電荷特性、即ちプラス帯電、マイナス帯電或いは両極電
荷保持という特性に応じて適宜プラス電極として使用す
ることも勿論できる。Although the electrode plate 1a is used as the negative electrode in FIGS. 1 and 2, the positive electrode is appropriately used depending on the charge characteristics of the toner to be measured, that is, the characteristics of positive charge, negative charge or bipolar charge retention. Of course, it can be used as.

（発明の好適態様の説明） 本発明において、トナー粒子の電荷分布の測定は、前述
した特許請求の範囲に記載され且つ第５図のブロックダ
イヤグラムに示した装置により容易に行われる。DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS OF THE INVENTION In the present invention, the measurement of the charge distribution of toner particles is easily performed by the device described in the above-mentioned claims and shown in the block diagram of FIG.

対向平行電極板としては、電極間距離（ｄ）が0.5乃至1
00mm、特に20乃至60mmで、平均電界強度が10乃至1000ボ
ルト/cmであるようなものが有利に使用される。本発明
の装置においては、電界中におけるトナーの移動速度
を、極めて微細な測定位置で測定し得ることから、トナ
ーの付着を利用する従来の測定装置に比して微細な平行
電極板の使用で十分であるが、トナー粒子の速度が定常
化するような大きさにすることは必要である。The opposing parallel electrode plate has an electrode distance (d) of 0.5 to 1
Those with an average field strength of 10 to 1000 volts / cm, with a diameter of 00 mm, especially 20 to 60 mm, are preferably used. In the device of the present invention, since the moving speed of the toner in the electric field can be measured at an extremely fine measuring position, it is possible to use a fine parallel electrode plate as compared with the conventional measuring device utilizing the toner adhesion. Although sufficient, it is necessary to make the size such that the velocity of the toner particles becomes steady.

電極板に印加する矩形波パルス電圧のパルス巾及びパル
ス間隔は、電場内及び自然落下状態で粒子の運動が定常
状態となるようなものであればよく、一般に矩形波パル
スは100Hz乃至10KHzのものであればよい。The pulse width and pulse interval of the rectangular wave pulse voltage applied to the electrode plate may be such that the motion of the particles becomes a steady state in the electric field and in the state of spontaneous fall. Generally, the rectangular wave pulse is 100 Hz to 10 KHz. If

トナー粒子の供給機構としては、平行電極板間通路への
トナーの供給が連続して一定の割合、例えば１乃至10,0
00個粒子／分の割合いで供給するのが望ましく、一般に
キャリヤーガスにトナーをのせて供給する方法、振動式
フイダーからの供給方法等が採用される。As a toner particle supplying mechanism, the toner is continuously supplied to the passages between the parallel electrode plates at a constant rate, for example, 1 to 10,0.
It is desirable to supply at a rate of 00 particles / minute, and generally, a method of supplying the carrier gas with the toner, a method of supplying from a vibration type feeder, and the like are adopted.

レーザ光源としては、He−Neレーザ、Arレーザ、He−Cd
レーザ等のガスレーザや、Al−Ga−As等の半導体レーザ
等が使用される。レーザの波長は一般に400乃至850nmの
比較的波長レーザであることが望ましい。ビームスプリ
ッターとしては、オプテカルパラレルや種々のプリズム
の組合せが使用される。As a laser light source, He-Ne laser, Ar laser, He-Cd
A gas laser such as a laser or a semiconductor laser such as Al-Ga-As is used. The wavelength of the laser is preferably a relatively wavelength laser, generally 400 to 850 nm. As the beam splitter, optical parallel or a combination of various prisms is used.

２本のビームを交叉させる際の半角βは一般に５乃至45
度の範囲内にあることが望ましく、その測定位置の寸
法、即ち干渉縞形成領域の形状及び大きさは、一般に最
小寸法が10μｍ以上で最大寸法が5mm以下の球状あるい
は回転楕円状であることが好ましい。The half-angle β when the two beams are crossed is generally 5 to 45.
It is desirable that the size of the measurement position, that is, the shape and size of the interference fringe formation region is generally spherical or spheroidal with a minimum dimension of 10 μm or more and a maximum dimension of 5 mm or less. preferable.

光電変換器としては、光電子増倍管や、フォトダイオー
ド、フォトトランジスタ等が使用され、増巾器により光
電流を電圧に変換して出力する。As the photoelectric converter, a photomultiplier tube, a photodiode, a phototransistor or the like is used, and a photocurrent is converted into a voltage by the amplifier and output.

かくして、光強度に対応する電圧を有する電気的信号が
得られる。この電気的信号は、第４図に示す通り、トナ
ー粒子毎に一定のドップラー周波数比を有するビート信
号の群から成っている。この信号を、例えばスペクトル
アナライザー等の計数処理機構に入力させ、ドップラー
周波数比とトナー個数との関係を計数処理する。第６図
は、このようにして得られたq/mの分布を示す。Thus, an electrical signal having a voltage corresponding to the light intensity is obtained. This electrical signal, as shown in FIG. 4, consists of a group of beat signals having a constant Doppler frequency ratio for each toner particle. This signal is input to a counting processing mechanism such as a spectrum analyzer to count the relationship between the Doppler frequency ratio and the number of toner particles. FIG. 6 shows the distribution of q / m thus obtained.

本発明において、偏光を利用することによりドップラー
ビート信号を最適化された状態で取出すことができる。
この好適態様を説明するための第７図において、ビーム
スプリッター７からの一方のレーザビーム2bを1/2λ板1
3に通した後、第２図と同様に測定位置で交叉させる。
散乱光を第３のレンズ11a,第４のレンズ11bをウオラス
トンプリズム14を通して、角偏光散乱光に分離し、必要
により第５レンズ11cを経て、夫々光電検出形12a,12bに
導く。この測定法によれば、第８図に示す通り、ドップ
ラービート信号のみをとり出すことが可能であり、ビー
ト信号周波数のカウント等の計数処理が自動的に且つ容
易に行われる。In the present invention, by utilizing the polarized light, the Doppler beat signal can be extracted in an optimized state.
In FIG. 7 for explaining this preferred embodiment, one of the laser beams 2b from the beam splitter 7 is applied to the 1 / 2λ plate 1.
After passing through 3, cross at the measurement position as in FIG.
The scattered light is separated into angularly polarized scattered light through the Wollaston prism 14 through the third lens 11a and the fourth lens 11b, and is guided to the photoelectric detection types 12a and 12b through the fifth lens 11c, if necessary. According to this measuring method, as shown in FIG. 8, only the Doppler beat signal can be taken out, and the counting process such as counting the beat signal frequency is automatically and easily performed.

（発明の作用効果） 本発明によれば、以上詳述した原理により、個々のトナ
ー粒子の有する比電荷をドップラー周波数の比として正
確に測定でき、全体としての比電荷の分布も統計的に求
めることができ、この測定値は、偏りがなく、極めて高
い精度、信頼性及び再現性を有することが顕著な特徴で
ある。(Advantageous Effects of the Invention) According to the present invention, the specific charge possessed by each toner particle can be accurately measured as the ratio of the Doppler frequency, and the distribution of the specific charge as a whole is statistically obtained according to the principle described above. This measurement value is characterized by being unbiased and having extremely high accuracy, reliability and reproducibility.

しかも、この測定法では、小さな領域で外的要因による
影響が少なく、非接触状態での測定が可能となるという
利点もある。Moreover, this measuring method has an advantage that the influence of external factors is small in a small area and the measurement can be performed in a non-contact state.

実施例 温度20℃，湿度60％RHの環境下で、市販の２成分トナー
粒子をトナー供給装置から鉛直通路内に自然落下させ、
外径40mmの円形電極板の中心にあけた導入口（内径4m
m）を通過し、電極板間距離40mmの電極間に連続的に供
給した。Example In the environment of a temperature of 20 ° C. and a humidity of 60% RH, commercially available two-component toner particles are naturally dropped from a toner supply device into a vertical passage,
Introduction port (inner diameter 4m) opened in the center of a circular electrode plate with an outer diameter of 40mm
m) and was continuously supplied between electrodes with a distance between electrode plates of 40 mm.

レーザー光源には波長780nmの半導体レーザーを用い第
８図に示す光学系配置で、ビーム交角（半角）11.3°で
交差して、電極間の中央部に干渉縞を形成した。電極間
には100V、1KHzの矩形波パルスを印加して、電界強度を
0/mの場合と2.5×10³V/mの場合で周期的に変化させた。A semiconductor laser having a wavelength of 780 nm was used as the laser light source, and the optical system was arranged as shown in FIG. 8 to intersect at a beam crossing angle (half angle) of 11.3 ° to form an interference fringe in the central portion between the electrodes. A 100 V, 1 KHz rectangular wave pulse is applied between the electrodes to increase the electric field strength.
It was changed periodically at 0 / m and at 2.5 × 10 ³ V / m.

粒子からの散乱光を第８図に示す光学系配置によりフォ
トダイオードで検出した。粒子が測定領域内に入る毎に
連続して得られる信号を第５図に示すブロックダイヤグ
ラムで計数処理した結果、第６図に示すq/mと粒子数に
関するヒストグラムが得られ、一群の粒子についての比
電荷分布が測定できた。The scattered light from the particles was detected by a photodiode with the optical system arrangement shown in FIG. As a result of counting the signals continuously obtained every time the particles enter the measurement area using the block diagram shown in Fig. 5, a histogram regarding q / m and the number of particles shown in Fig. 6 is obtained. The specific charge distribution of was measured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第１図は本発明による比電荷の測定原理を説明する図、 第２図は電界内でのトナー粒子の移動速度の測定方法を
示す概略図、 第３図及び第４図は第２図に示した測定方法から得られ
た電気的信号（ビート信号）の一例を示す図であり、ゼ
ロキャンセルを行って周波数の基底値を揃えた図であ
る、 第５図は電荷分布測定のためのブロックダイヤグラム、 第６図は比電荷分布を示す図、 第７図は本発明の好適対応を示す図そして第８図は本発
明の測定方法によるドップラービート信号を示す図であ
る。 1a,1b……対向電極、４……トナー、５……レーザー光
源、７……ビームスプリッター、８………レンズ、12…
…検出器。FIG. 1 is a diagram for explaining the principle of measuring the specific charge according to the present invention, FIG. 2 is a schematic diagram showing a method for measuring the moving speed of toner particles in an electric field, and FIGS. 3 and 4 are shown in FIG. It is a figure which shows an example of the electric signal (beat signal) obtained from the shown measuring method, and is a figure which made zero cancellation and made the base value of the frequency uniform. FIG. 5 is a block for charge distribution measurement. FIG. 6 is a diagram showing a specific charge distribution, FIG. 7 is a diagram showing a preferred correspondence of the present invention, and FIG. 8 is a diagram showing a Doppler beat signal by the measuring method of the present invention. 1a, 1b ... Counter electrodes, 4 ... toner, 5 ... laser light source, 7 ... beam splitter, 8 ...... lens, 12 ...
…Detector.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】鉛直方向に電場を形成することが可能な平
行対向電極板を配置すると共に、該電極板を貫通するよ
うに垂直通路を形成し、 この垂直通路内に帯電トナー粒子を落下させ、分割され
たレーザビームを電極板間の測定位置で交差させ、測定
位置からの散乱光を光電変換してトナー粒子の垂直方向
移動速度をドップラー周波数として測定し、 上記測定を電場を変化させた複数の場合について行な
い、これらの測定値からトナー粒子の比電荷を求めるこ
とを特徴とするトナー粒子の比電荷の測定方法。1. A parallel counter electrode plate capable of forming an electric field in the vertical direction is arranged, and a vertical passage is formed so as to penetrate the electrode plate, and charged toner particles are dropped in the vertical passage. , The divided laser beams were crossed at the measurement position between the electrode plates, the scattered light from the measurement position was photoelectrically converted, and the vertical moving speed of the toner particles was measured as the Doppler frequency, and the electric field was changed in the above measurement. A method for measuring the specific charge of toner particles, which is carried out for a plurality of cases and the specific charge of the toner particles is obtained from these measured values. 【請求項２】鉛直方向に電場を形成することが可能な平
行対向電極板； 該電極板を貫通するように設けられた帯電トナーの垂直
通路； 垂直通路内に帯電トナーを供給するための供給機構； 対向電極間の測定位置に分割されたレーザビームを導入
して交差させるためのレーザ光源及び光学系； 測定位置からの散乱光を光電変換するための光電検出
系； 平行電極板に電圧を矩形波パルス状に印加するための電
源；及び光電検出系からのビート信号についてドップラ
ー周波数を電圧を変化させた場合の比として算出する計
数処理機構と から成ることを特徴とするトナー粒子の比電荷測定装
置。2. A parallel counter electrode plate capable of forming an electric field in a vertical direction; a vertical passage of charged toner provided so as to penetrate through the electrode plate; a supply for supplying charged toner into the vertical passage. Mechanism: Laser light source and optical system for introducing and intersecting a laser beam divided into measurement positions between opposed electrodes; Photoelectric detection system for photoelectrically converting scattered light from the measurement positions; Voltage to parallel electrode plates A specific charge of the toner particles, comprising: a power supply for applying a rectangular wave pulse; and a counting processing mechanism for calculating the Doppler frequency of the beat signal from the photoelectric detection system as a ratio when the voltage is changed. measuring device.