(57)【要約】【課題】  交流電圧を含む電圧を用いて帯電や現像が行われても、電位センサの出力信号のＳＮ比を高くして、感光体の表面電位の検出精度を高める。【解決手段】  電位センサ３０の外面にシールド層３７ａ、３７ｂを形成して接地電位に接続することにより、フィルム３１の内側の薄膜電極層３２に高周波ノイズが入らないようにする。これにより、電位センサの出力信号のＳＮ比が高まり、感光体の表面電位の検出精度を高めることができる。【選択図】  図９
2010085393.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子写真感光体の表面電位を検出する電位センサであって、
絶縁性のフィルムと、
前記フィルムに形成された薄膜電極層と、
前記薄膜電極層が内側となるように前記フィルムを折り返すことで形成され、前記電子写真感光体との接触によりその表面電位を検出する検出部として用いられる湾曲部と、
前記電子写真感光体と接触する領域を少なくとも除き前記フィルムの外面を覆うように設けられ、電気的に接地された導電性のシールド部と、
を有することを特徴とする電位センサ。
【請求項２】
前記シールド部は前記電子写真感光体と接触する領域を少なくとも除き前記フィルムの外面全域を覆うように設けられていることを特徴とする請求項１の電位センサ。
【請求項３】
前記薄膜電極層を覆うように設けられ、前記湾曲部に位置して互いに対向する前記薄膜電極層の領域が接触するのを防止する絶縁性のカバー層を有することを特徴とする請求項１又は２の電位センサ。
【請求項４】
前記カバー層は前記フィルムが折り返されることで互いに対向する領域が接着されていることを特徴とする請求項３の電位センサ。
【請求項５】
電子写真画像形成装置であって、
電子写真感光体と、
前記電子写真感光体に静電像を形成する画像形成手段と、
前記電子写真感光体の表面電位を検出する電位センサであって、絶縁性のフィルムと、前記フィルムに形成された薄膜電極層と、前記薄膜電極層が内側となるように前記フィルムを折り返すことで形成され前記電子写真感光体との接触によりその表面電位を検出する検出部として用いられる湾曲部と、前記電子写真感光体と接触する領域を少なくとも除き前記フィルムの外面を覆うように設けられ電気的に接地された導電性のシールド部と、を備えた電位センサと、
を有することを特徴とする電子写真画像形成装置。
【請求項６】
前記画像形成手段により前記電子写真感光体に所定の静電像を形成させるとともに、この所定の静電像を前記電位センサにより検出した結果に基づき画像形成開始を許可するか否かを制御する制御手段を有することを特徴とする請求項５の電子写真画像形成装置。
【請求項７】
前記電子写真感光体を摺擦する摺擦部材を有し、前記制御手段は、画像形成開始を許可しない場合、前記摺擦部材により前記電子写真感光体を摺擦させるモードを実行させることを特徴とする請求項６の電子写真画像形成装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記電位センサの出力に基づいて前記所定の静電像の暗部電位から明部電位に至る電位の傾きが所定の傾きよりも緩くなっていると判定された場合、前記モードを実行させることを特徴とする請求項６又は７の電子写真画像形成装置。
【請求項９】
前記制御手段は、前記電位センサの出力に基づいて前記所定の静電像の明部電位から暗部電位に至る電位の傾きが所定の傾きよりも緩くなっていると判定された場合、前記モードを実行させることを特徴とする請求項６乃至８のいずれかの電子写真画像形成装置。
【請求項１０】
前記制御手段は、前記電位センサの出力に応じて前記摺擦部材により前記電子写真感光体を摺擦させる時間を制御することを特徴とする請求項７乃至９のいずれかの電子写真画像形成装置。
【請求項１１】
前記摺擦部材は前記電子写真感光体に付着したトナーを除去するブレードを有することを特徴とする請求項７乃至１０のいずれかの電子写真画像形成装置。
【請求項１２】
前記画像形成手段により前記電子写真感光体に所定の静電像を形成させるとともに、この所定の静電像を前記電位センサにより検出した結果に基づき前記電子写真感光体をリフレッシュさせるモードを実行するか否かを制御する制御手段を有することを特徴とする請求項５の電子写真画像形成装置。
【請求項１３】
前記電子写真感光体を摺擦する摺擦部材を有し、前記モードでは前記摺擦部材により前記電子写真感光体を摺擦させることで前記電子写真感光体をリフレッシュさせることを特徴とする請求項１２の電子写真画像形成装置。
【請求項１４】
前記制御手段は、前記電位センサの出力に応じて前記摺擦部材により前記電子写真感光体を摺擦させる時間を制御することを特徴とする請求項１３の電子写真画像形成装置。
【請求項１５】
前記湾曲部の前記電子写真感光体に対する当接圧は０．０１ｍｇ／ｍｍ以上１０ｇ／ｍｍ以下であることを特徴とする請求項５乃至１４のいずれかの電子写真画像形成装置。
【請求項１６】
前記電位センサは前記電子写真感光体の回転方向下流側に向けて傾斜した状態となるように設置されていることを特徴とする請求項５乃至１５のいずれかの電子写真画像形成装置。
【請求項１７】
前記画像形成手段は、前記電子写真感光体を帯電する帯電器と、前記帯電器により帯電された前記電子写真感光体を露光する露光器と、を有することを特徴とする請求項５乃至１６のいずれかの電子写真画像形成装置。
【請求項１８】
電子写真感光体の表面電位を検出する電位センサの製造方法であって
絶縁性のフィルムの一方の面に薄膜電極層を形成する工程と、
前記フィルムの他方の面に、前記電子写真感光体と接触する領域を少なくとも除くように、導電性のシールド層を形成する工程と、
前記薄膜電極層が内側となるように前記フィルムを折り返すことで湾曲部を形成する工程と、
を有することを特徴とする電位センサの製造方法。
【請求項１９】
前記フィルムの前記一方の面に、前記薄膜電極層を覆うように、絶縁性のカバー層を積層させる工程を有することを特徴とする請求項１８の電位センサの製造方法。
【請求項２０】
前記フィルムを折り返すことで湾曲部を形成する工程の際、前記カバー層の互いに対向する領域を接着させることを特徴とする請求項１９の電位センサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電位センサ、これを備えた電子写真画像形成装置、及び電位センサの製造方法に関する。画像形成装置としては、電子写真方式を用いて画像を形成する、複写機、プリンタ、ＦＡＸ、及びこれらの機能を複数備えた複合機等を挙げることができる。
【背景技術】
【０００２】
電子写真式の画像形成装置では、帯電、露光、現像、転写の一連の工程を経てシートにトナー像が形成される。
【０００３】
このような装置において、高画質化を図るには、帯電工程において帯電器により感光体の表面を一様に帯電することが、重要である。
【０００４】
そのため、従来より、帯電器により帯電された感光体の表面電位を検出し、この表面電位が適切な値となるように帯電器による帯電条件を補正する技術が採用されている。また、感光体の表面電位を検出した結果に基づき、所望の静電像が形成されていない（感光体の静電像が雰囲気中の水分により乱れている）と判断した場合、感光体を所定時間に亘り空回転させる技術も提案されている。
【０００５】
例えば、特許文献１に記載の装置では、細長い円筒状の電極面を１０〜１００μｍの間隔で感光体に対向させて、通過する感光体上の静電像をドットサイズの解像度で検出する電位センサが用いられている。電位センサは、所定の線幅を持たせて電極面と平行となるように感光体に形成された所定の静電像の電位分布を検出し、静電像の電位分布の微分波形に相当する出力電圧を出力する。
【０００６】
この場合、電位センサが感光体に対し非接触配置されているので、感光体が偏心していると、電位センサと感光体間のギャップが変動し、感光体の表面電位を精度良く検出するのが困難となってしまう。
【０００７】
一方、特許文献２に記載の装置では、ワイヤ電極の円筒面の周囲を覆った絶縁性フィルムの外側面を感光体に当接させた状態で、感光体の表面電位（表面欠陥）をドットサイズの解像度で検出する電位センサが用いられている。
【０００８】
この場合、電位センサが感光体に対し接触配置されているので、感光体の表面電位を精度良く検出することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１１−１８３５４２号公報
【特許文献２】特開２００４−７７１２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、電位センサの近傍に配置された画像形成機器（例えば、現像器や帯電器）からの放射ノイズにより、電位センサの出力信号のＳＮ比が大きく低下してしまうことがあった。
【００１１】
この場合、電位センサの出力信号が放射ノイズの影響を受けて大きくばらついてしまい、感光体の表面電位を検出する精度が低下してしまう。その結果、電位センサの出力に基づいて感光体の表面電位を精度良く適正化することができなくなってしまう。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、電位検出精度を向上させることができる電位センサ、これを備えた画像形成装置、及び電位センサの製造方法を提供することである。
【００１３】
本発明の他の目的は、添付図面を参照しつつ以下の詳細な説明を読むことにより明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
第１の発明は、電子写真感光体の表面電位を検出する電位センサであって、
絶縁性のフィルムと、
前記フィルムに形成された薄膜電極層と、
前記薄膜電極層が内側となるように前記フィルムを折り返すことで形成され、前記電子写真感光体との接触によりその表面電位を検出する検出部として用いられる湾曲部と、
前記電子写真感光体と接触する領域を少なくとも除き前記フィルムの外面を覆うように設けられ、電気的に接地された導電性のシールド部と、
を有することを特徴とするものである。
【００１５】
第２の発明は、電子写真画像形成装置であって、
電子写真感光体と、
前記電子写真感光体に静電像を形成する画像形成手段と、
前記電子写真感光体の表面電位を検出する電位センサであって、絶縁性のフィルムと、前記フィルムに形成された薄膜電極層と、前記薄膜電極層が内側となるように前記フィルムを折り返すことで形成され前記電子写真感光体との接触によりその表面電位を検出する検出部として用いられる湾曲部と、前記電子写真感光体と接触する領域を少なくとも除き前記フィルムの外面を覆うように設けられ電気的に接地された導電性のシールド部と、を備えた電位センサと、
を有することを特徴とするものである。
【００１６】
第３の発明は、電子写真感光体の表面電位を検出する電位センサを製造する製造方法であって、
絶縁性のフィルムの一方の面に薄膜電極層を形成する工程と、
前記フィルムの他方の面に、前記電子写真感光体と接触する領域を少なくとも除くように、導電性のシールド層を形成する工程と、
前記薄膜電極層が内側となるように前記フィルムを折り返すことで湾曲部を形成する工程と、
を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、電位検出精度を向上させることができる電位センサ、これを備えた画像形成装置、及び電位センサの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】電位センサを取り付けた画像形成装置の構成の説明図である。
【図２】感光ドラムの感光層の構成の説明図である。
【図３】電位センサの構成の説明図である。
【図４】電位センサの出力回路の説明図である。
【図５】画像流れが発生する静電像の説明図である。
【図６】画像流れが発生していない画像の説明図である。
【図７】画像流れが発生した画像の説明図である。
【図８】電位センサの出力と画像流れ状態の関係の説明図である。
【図９】電位センサの断面構成の説明図である。
【図１０】電極パターンの説明図である。
【図１１】電位センサの先端の接触領域の長さの説明図である。
【図１２】試験画像の説明図である。
【図１３】ノイズ対策の効果の説明図である。
【図１４】電位センサの製造方法の説明図である。
【図１５】電位センサの別の製造方法の説明図である。
【図１６】検知電極の他の例の説明図である。
【図１７】信号処理部の説明図である。
【図１８】感光ドラムの空回転により電位センサの出力が回復する様子を説明する図である。
【図１９】リフレッシュモードのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。本発明は、電位センサの少なくとも片面が導電性材料で覆われている限りにおいて、実施形態の構成の一部又は全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。
【００２０】
第１実施形態では、感光ドラムから記録材へ枚葉式に直接トナー像を転写する電子写真画像形成装置を説明するが、中間転写ベルトを用いた電子写真画像形成装置や記録材搬送ベルトを用いた電子写真画像形成装置でも実施できる。
【００２１】
＜第１実施形態＞
図１は電位センサを取り付けた電子写真画像形成装置の構成の説明図である。
【００２２】
図１に示すように、画像形成装置１００は、感光ドラム１にトナー像を形成して転写部Ｔ１で記録材Ｐに転写する。トナー像を転写されたシートＰは、定着装置８へ送り込まれてトナー像を定着される。
【００２３】
感光体の一例である感光ドラム１の周囲に、帯電ローラ２、露光装置３、現像装置４、転写ローラ５、クリーニング装置６、及び電位センサ３０が配置される。
【００２４】
本例では、帯電手段である帯電器２として、交流電圧を直流電圧に重畳した振動電圧を電源Ｄ３から印加された状態で、感光ドラム１に当接して従動回転するローラを用いている。この帯電ローラ２は、感光ドラム１を一様な負極性の暗部電位ＶＤに帯電させる。
【００２５】
また、露光手段である露光器３として、暗部電位ＶＤに帯電した感光ドラム１にレーザービーム（波長λ＝７８０ｎｍ）を照射する半導体レーザを用いている。この半導体レーザは、感光体１を走査露光して、露光部分の電位を明部電位ＶＬに低下させることにより画像の静電像を形成する。
【００２６】
現像手段の一例である現像装置４は、感光ドラム１に形成された静電像を、負極性に帯電させたトナーで現像して、トナー像を形成する。現像装置４は、固定磁極４ｍの周りで回転する現像スリーブ４ｓにトナーを担持させて感光ドラム１を摺擦する。電源Ｄ４から現像スリーブ４ｓへ、現像電圧Ｖｄｃに交流電圧を重畳した振動電圧を印加することにより、感光ドラム１の明部電位ＶＬの部分へトナーが移転して静電像が反転現像される。
【００２７】
転写手段の一例である転写ローラ５は、感光ドラム１に当接して、記録材Ｐを挟持搬送する転写部Ｔ１を形成する。負極性に帯電して感光ドラム１に担持されたトナー像は、電源Ｄ１から転写ローラ５へ正極性の直流電圧が印加されることにより、挟持搬送される記録材Ｐへ転写される。
【００２８】
記録材Ｐは、カセット２０から取り出されて分離ローラ２１で１枚ずつに分離され、搬送ローラ２２からレジストローラ２３へ搬送されて待機する。レジストローラ２３は、感光ドラム１に担持されたトナー像にタイミングを合わせて転写部Ｔ１に記録材Ｐを送り出す。
【００２９】
クリーニング装置６は、感光ドラム１に摺擦部材としてのクリーニングブレード６ｂを当接させることで、感光体の回転に伴い感光体の表面を摺擦する。その結果、転写部Ｔ１を通過した感光ドラム１の表面から転写残トナーを除去する。また、クリーニング装置６は、画像形成中、回転する感光ドラム１にクリーニングブレード６ｂを摺擦させて摩擦加熱し、感光ドラム１の表面に付着した水分を蒸発させる。このため、感光ドラム１を回転させ続けると、摺擦を通じた水分の除去に伴って、感光ドラム１の表面抵抗が次第に回復する。
【００３０】
電位センサ３０は、露光装置３の露光位置と現像装置４の現像位置との間で感光ドラム１に当接して配置され、非画像形成時に形成される所定の静電像を検出する。
【００３１】
＜感光体＞
図２は感光ドラムの感光層の構成の説明図である。
【００３２】
感光ドラム１は、導電性円筒形状のアルミ基体の表面に、少なくとも感光層の表面層が重合または架橋して硬化された化合物を配置した電子写真感光体であって、画像形成装置本体によって回転自在に支持されている。なお、感光層としては、アモルファスシリコン有機光半導体を用いることもできる。
【００３３】
図２に示すように、感光ドラム１は、直径３０ｍｍ長さ３６０ｍｍのアルミニウムシリンダの基層１ａの表面に、導電層１ｃ、中間層１ｄ、電荷発生層１ｅ、電荷輸送層１ｆ、保護層１ｇからなる感光層１ｂを形成している。感光ドラム１の感光層１ｂは、電子線を照射して表面硬度を高めている。
【００３４】
高硬度の感光ドラム１の場合、感光層１ｂの摩耗速度が従来の１／４以下であるため、従来、普通紙３〜７万枚で寿命を迎えていた感光ドラム１が、１２〜３０万枚まで画像形成を継続できる。反面、高硬度の感光ドラム１では、表面の摩耗とともに除去されていた放電生成物が感光ドラム１の表面により多く残留するようになって、放電生成物に起因する画像流れが発生し易くなる。
【００３５】
＜帯電器＞
本例では、帯電ローラにより帯電する方式を採用しているが、コロナ帯電器や注入帯電器など他の方式の帯電器でも本発明を同様に適用することができることを前もって断っておく。
【００３６】
帯電ローラ２は、導電性支持体（鉄、銅、ステンレス、アルミニウム、及びニッケル等の金属材料）の丸棒２ａ上にゴム弾性材料の弾性層２ｂを設け、弾性層２ｂの中に導電性を持たせている。弾性層２ｂの厚みは１〜５００ｍｍの範囲に設定するのが好ましい。
【００３７】
弾性層２ｂに導電性を持たせる方法としては、ゴム弾性材料中にカーボンブラック、グラファイト及び導電性金属酸化物等の電子伝導機構を有する導電剤を添加する方法がある。また、アルカリ金属塩や四級アンモニウム塩等のイオン伝導機構を有する導電剤を添加してもよい。導電性を持たせたゴム弾性材料を発泡させることにより、１×１０１０Ω・ｃｍ未満に抵抗調整されるのがよい。
【００３８】
弾性層２ｂの具体的弾性材料としては、天然ゴム、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、シリコンゴム、ウレタンゴム、エピクロルヒドリンゴムを利用できる。また、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）及びクロロプレンゴム（ＣＲ）等の合成ゴム、更にはポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂及びシリコン樹脂等も利用できる。
【００３９】
帯電ローラ２は、外径１６ｍｍに形成され、電源Ｄ３から振動電圧が印加されると、帯電ローラ２によって感光ドラム１の表面は所定の電位に帯電される。帯電ローラ２に印加する電圧としては、直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧が好ましい。ここで言う振動電圧とは、電圧値が時間と共に周期的に変化する電圧であって、交流電圧は、帯電ローラ２に直流電圧のみを印加した際の放電開始電圧の２倍以上のピーク間電圧を有することが望ましい。また、交流電圧の波形としては、正弦波に限らず、矩形波、三角波、パルス波でも良いが、帯電音の低減という観点からは、高調波成分を含まない正弦波が好ましい。
【００４０】
電源（帯電バイアス印加手段）Ｄ３は、周波数１．８ｋＨｚの交流電圧を出力して総電流２０００μＡの定電流制御を行う。交流電圧に重畳される直流電圧は、感光ドラム１の帯電目標（暗部電位ＶＤ＝７００Ｖ）に等しく設定されている。すなわち、帯電ローラ２に印加された直流電圧ＶＤが、交流電圧による双方向の放電を伴って感光ドラム１の表面に写し取られる。
【００４１】
＜現像器＞
本例では、感光体上に形成された静電像を現像する現像手段として、一成分現像方式を用いた現像器となっている。
【００４２】
現像スリーブ４ｓと感光ドラム１とは、感光ドラム１の長手方向に渡って０．３ｍｍの一定間隙を保つように配設されている。トナーとしては、一成分磁性のネガ極性トナーを用いており、現像スリーブ４ｓに矩形波状の振動電圧を印加することで、いわゆるジャンピング反転現像を行わせている。
【００４３】
現像スリーブ４ｓには、電源Ｄ４から負極性の直流電圧（Ｖｄｃ＝−３５０Ｖ）に交流電圧（ピーク間電圧Ｖｐｐ＝１．２ｋＶ）を重畳した振動電圧が印加される。現像スリーブ４ｓの表面に坦持された磁性トナーは、現像位置に搬送され、交流電圧に応答して感光ドラム１と現像スリーブ４ｓとを往復する過程で、直流電圧Ｖｄｃに付勢されて現像スリーブ４ｓから感光ドラム１の静電像へ移転する。
【００４４】
なお、ここで言う振動電圧とは、電圧値が時間と共に周期的に変化する電圧であって、交流電圧の波形としては、矩形波に限らず、正弦波、三角波、パルス波でも良い。但し、コストメリットや形状因子の関係から矩形波が好ましい。
【００４５】
＜電位センサ＞
図３は電位センサの構成の説明図、図４、１７は電位センサの出力回路の説明図である。
【００４６】
図１を参照して図３に示すように、電位センサ３０は、樹脂フィルムを積層した厚さＬ１＝１００μｍ、幅Ｌ２＝２．５ｍｍ、長さＬ３＝２０ｍｍの薄板状に形成され、電極部材が埋め込まれた先端の円筒面を感光ドラム１に当接させている。
【００４７】
電位センサ３０は、画像形成装置本体から片持ち支持されて、感光ドラム１の回転方向下流側に向かって先端の湾曲面（湾曲部）を突き出すように設置される。従って、電位センサ３０は、感光ドラム１の回転に伴い、感光ドラム１を摺擦する構成となっている。また、電位センサ３０は、薄板状の先端の湾曲面を感光ドラム１に当接させ、所定の傾き角度に傾斜させた薄板状の側面の曲げ反力によって、感光ドラム１に対する接触圧が設定されている。つまり、フィルムの湾曲面（湾曲部）の外面が感光体の電位を検出するための検出部となる。
【００４８】
電位センサ３０は、電極面の表面を覆った厚さ２５μｍの絶縁性フィルム層の外側面を感光ドラム１に当接させることで、電極面と感光ドラム１との対向間隔を２５μｍに設定している。
【００４９】
電位センサ３０が感光ドラム１に接触する接触線は、感光ドラム１の表面を軸方向に横断する直線（円筒面の母線）に対して平行に位置決められている。このため、感光ドラム１に形成された主走査方向の静電像１ｓは、電位センサ３０の接触線をほぼ同時に通過する。
【００５０】
電位センサ３０の絶縁性のフィルム３１は、感光ドラム１に接触する円筒面を形成するように、所定の曲率で折り返されている。薄膜電極層３２は、薄膜パターンとして形成され、フィルム３１の折り返し領域の内側面に密着させた円筒面の検出電極部３２ａを構成している。中心層３３は、折り返した際に互いに対向する検出電極部同士が接触しないように、つまり、電気的にショートしてしまうことが無いように、設けられている。つまり、中心層３３は、フィルム３１に設けられた薄膜電極層３２を覆うように積層された、絶縁性のカバー層である。薄膜電極層３２は、フィルム層３１の折り返し領域の反対側で信号処理部１２０との間で配線可能となるように、検出電極部３２ａに連続させてフィルム３１の内側面に固定された接続配線部３２ｂを含む。
【００５１】
＜絶縁性フィルム、電極パターン＞
図９は電位センサの断面構成の説明図、図１０は薄膜電極層のパターンの説明図である。
【００５２】
図９に示すように、電位センサ３０は、絶縁材料のフィルム３１の内部に導電材料の薄膜電極層３２が埋め込まれている。フィルム３１は、基本的に絶縁性の高いもので、電気抵抗率で１×１０１２〜１×１０１８Ω・ｃｍのものがよい。具体的な材料としては、エポキシ系樹脂、イミド系耐熱樹脂、ポリエステル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ＡＢＳ系樹脂、ポリカーボネート樹脂、シリコン系樹脂等を利用できる。ジアセテート樹脂、トリアセテート樹脂、ポリメタクリレート樹脂、セロハン、セルロイド、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド系フィルムの如き、プラスチックフィルム及びシート化したものでも良い。また、絶縁性のゴムをシート化しても良い。
【００５３】
フィルム３１は、感光ドラム１に直接接して曲げ変形するためにある程度の弾性が求められ、ヤング率が０．００１〜１０ＧＰａである材料が良い。ヤング率は、ＪＩＳ−Ｚ  １７０２に基づき、試料幅１０ｍｍ、試験長５０ｍｍの試験片を東洋ボールドウィン社製テンシロンデ２０ｍｍ／分の引張速度で測定し、同時に強度と伸度を算出して求めた。ヤング率が０．００１ＧＰａより小さくなると、柔らかすぎて、うまく接することができず、一方、１０ＧＰａより大きくなると、硬すぎて感光ドラム１に傷をつけてしまう。このような物性を満たす材料としては、具体的には、ポリエステルフィルムや、ポリイミドが最適である。
【００５４】
電位センサ３０の幅（Ｌ２）は、１〜３２０ｍｍが好ましく、更に好ましくは２〜１０ｍｍが良い。１ｍｍより小さくなると、強度的に折れたりして、信号を検知できなくなる可能性がある。また、３２０ｍｍより長くなると、長すぎて変形などが発生し、信号ムラの原因となる。
【００５５】
電位センサ３０の長さ（Ｌ３）は、１〜５０ｍｍが好ましい。１ｍｍより小さくなると、回路が組み難くなるのと、感光ドラム１の偏心回転などでて電位センサ３０の支持構造に感光ドラム１が接触する可能性がある。５０ｍｍより大きくなると全体的に大きいものになり、これも装置内で折れの原因になる。
【００５６】
フィルム３１の内部に導電部材の薄膜電極層３２がある。薄膜電極層３２の材料としては、感光ドラム１の誘導電流をみるために導電性のものが好ましく、電気抵抗率（ＪＩＳ  Ｋ−６９１１、室温２０度）で１×１０−６〜２×１０４Ω・ｃｍが良い。更に好ましくは、１×１０−６〜３×１０−６Ω・ｃｍのものがよい。具体的材料としては、銀、銅、金、アルミニウム、タングステン、鉄、スズ、鉛、チタン、白金などが良い。特に好ましいのは、電気抵抗率が低い銀が良い。
【００５７】
電気抵抗率が１×１０−６Ω・ｃｍより低いと、現状一般的に手に入れるのは難しく、導電性が良くなり過ぎて他のノイズをひろいやすくなる。また、２×１０４Ω・ｃｍより高くなると、少し信号感度が悪くなる。薄膜電極層３２の厚みとしては、０．５〜５０μｍが良く、０．５μｍより小さいと、フィルム３１の厚みを薄くしなければならなくなり、フィルム３１の厚みを薄くすると感度が上がりすぎて、余分な電気ノイズをひろってしまう。また、５０μｍより厚くなると、感度が悪くなって画像流れを精度良く検知できなくなる。
【００５８】
電位センサ３０は、フィルム３１の外側の円筒面を感光ドラム１に当接させることで、検知電極部３２ａと感光ドラム１表面との対向間隔を一定に保つ。対向間隔、すなわちフィルム３１の厚みは、５μｍ〜１００μｍ、好ましくは、１５〜５０μｍが良い。５μｍより近くなると、検知電極部３２ａの信号強度が強くなり過ぎて感光ドラム１の表面振動によるノイズをひろいやすくなる。５０μｍより遠くなると、信号強度が弱くなり、うまく拾えなくなる。
【００５９】
＜導電性ペースト＞
薄膜電極層３２については、上記導電材料をインク状（ペースト状）にして、下記の印刷手法を用いて、平面に展開した形状にパターン印刷を行なうことが望ましい。導電性ペーストには、必要に応じて、また、慣用の範囲内で、溶剤、消泡剤、沈降防止剤、分散剤、カップリング剤、抵抗調整剤などを適宜加えることができる。
【００６０】
溶剤としては、熱硬化樹脂とは反応をせず、キレート形成物質やそれと複合体を形成する酸素酸あるいはその部分エステルまたはアミドを溶解可能な溶剤を選択することができる。例えば、エチルセロソルブ、メチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、エチルセロソルブアセテート、メチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテート、エチルカルビトールが挙げられる。メチルカルビトール、ブチルカルビトール、エチルカルビトールアセテート、メチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート等も挙げられる。
【００６１】
カップリング剤としては、導電性ペーストのポットライフを悪化させない範囲で、導電性に対して有効なカップリング剤、例えば、シラン系カップリング剤を適宜添加することもできる。好ましいカップリング剤種は、例えば、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシランが挙げられる。Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、β−（３，４エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシランもある。これらは、揮発性が低く、熱硬化性樹脂との反応性が低いという要件を満足する。カップリング剤の添加量も、導電性ペーストに含有する導電粉の量に応じて、適宜選択すべきものであり、導電粉１００質量部に対して、１〜１０質量部の範囲で密着性等を考慮して決められる。
【００６２】
抵抗調整剤としては、コロイダルシリカ、酸化チタン、酸化亜鉛、アルミナなどの金属酸化物、炭化ケイ素、炭酸カルシウム、炭酸バリウム、珪酸カルシウムなどの無機微粉末が挙げられる。ＰＭＭＡ、ポリエチレン、ナイロン、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ポリエステルなどのポリマービーズ、ポリテトラフルオロエチレンも挙げられる。ポリフッ化ビニリデンなどの含フッ素有機微粉末、カーボンブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック、アニリンブラックなども挙げられる。抵抗調整剤は、必要な抵抗値に応じて適宜入れられる。
【００６３】
次に、導電性ペーストの調製方法の一例について説明する。基本的には、上記導電材料の導電粉がペースとなり、その他に熱硬化性樹脂、アルコキシ基含有変性シリコーン樹脂、キレート形成物質、ならびに、酸素酸またはその部分エステルあるいは部分アミドの主構成成分を配合する。さらには、その他必要に応じて、カップリング剤、溶剤等の添加剤を配合し、せん断応力を付加することにより、均一混練し、導電性ペーストを調製する。せん断応力を付加する方法としては、例えば、ニーダー、三本ロール等の通常用いられる混練装置を用いることができる。その他、特に、密閉系で混練可能な自転−公転併用のライカイ器あるいは撹拌脱泡器（例えば、ＭＳ−ＳＮＢ−２０００：松尾産業（株）製）などを好適に用いることができる。混練の際には、導電粉の酸化が過度に進行しないようにすることが好ましい。
【００６４】
各種構成成分の配合の仕方としては、全成分を一度に配合することも可能である。しかし、導電粉に対するキレート形成物質による処理をより確実にするため、先ず、導電粉をキレート形成物質を溶媒に溶解した溶液中に投じて、予めキレート形成物質による処理を施すことが好ましい。キレート形成物質による処理を施す工程と、熱硬化性樹脂、アルコキシ基含有変性シリコーン樹脂など、樹脂成分、その他の添加物を加え、ペーストに混練する工程とに分けて、導電性ペーストを調製することが好ましい。このとき、キレート形成物質による処理を施す工程の際、余剰のキレート形成物質を不活性化するため、酸素酸またはその部分エステルあるいは部分アミドを添加することがより好ましい。このように、第１工程及び第２工程で構成される二段階の混合工程を用いることにより、それぞれ目的とする処理がなされ、得られる導電性ペーストの導通性能、保管特性は、一層の安定化がなされる。
【００６５】
第１工程では、導電粉（例えば銅粉）、キレート形成物質（例えば、２，２’−ビピリジル（一般式（ＩＩ）のポリピリジンにおいてｎ＝２に相当））に溶剤を加えて高速撹拌する。このとき、溶出したそれぞれの金属イオンが、キレート形成物質とキレートを形成するために、分散液の色は青く変色する。
【００６６】
ここに、酸素酸またはその部分エステルあるいは部分アミドも所定量を加えて均一に混合することにより、第１工程において、銅粉に作用してキレート形成を行った後に残余しているキレート形成物質を不活性化する。得られる液は、銅粉表面の自然酸化膜に由来する銅イオンはキレート形成され、溶媒中に溶解し、導電粉自体は、分散した分散液となる。この際、前記のキレート形成過程を阻害せず、溶媒に溶解することが好ましいその他の添加物、例えば、沈降防止剤、分散剤なども同時に添加することもできる。
【００６７】
第２工程では、熱硬化性樹脂（例えば、レゾール型フェノール樹脂）ならびにアルコキシ基含有変性シリコーン樹脂を添加し撹拌する。この際に、熱硬化性樹脂として用いるフェノール樹脂中に銅キレートが取り込まれ、黒く変色する。さらに、必要に応じてシランカップリング剤、消泡剤、追加の溶剤等の添加剤を加え、先に示した混練装置を用いて混練することにより銅ペーストを完成させる。
【００６８】
以上の２つの工程に分けることにより、確実に銅電粉をキレート形成物質で処理でき、導通性能がより安定化し、さらには、ポットライフ、シェルフライフ等をのばすことが可能である。なお、完成した導電性ペーストの粘度調整、または揮発分調整等の目的で、さらに溶剤等を添加することも可能である。
【００６９】
図１０に示すように、導電性ペーストを用いた場合、様々な薄膜電極層３２の形状が可能となる。具体的な例として、図１０の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を示すが、これらには限らない。基本的には、折り返し線３３ｓに平行に検知電極部３２ａが形成され、検知電極部３２ａのパターンのある箇所から垂直に接続配線部３２ｂが連続して出力部３２ｃに繋がっているものがよい。電極パターンは、基本的には、印刷、エッチング、蒸着などで形成するため、上記の例のようなどのようなパターンでも対応できる。
【００７０】
展開された電極パターンの形成は、シルクスクリーン印刷法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、グラビア版を用いたリバースロールコーティングなど、枚葉印刷、オフセット印刷などの一般的な印刷方法で行なえる。
【００７１】
また、フィルム３１の表面の電極パターン以外をマスキングし、その上から、全面に導電性ペーストを塗布又は印刷して、乾燥後にマスキングを剥す方法でも電極パターンを形成できる。
【００７２】
また、全面に印刷したあと、電極パターンをマスキングし、エッチング処理でマスキングされていない部分を除去することにより、電極パターンに所望の形状を付与する方法でも可能である。
【００７３】
また、検知電極部３２ａと接続配線部３２ｂとに対応させた開口を形成したマスクを重ねたフィルム３１に金属薄膜を真空蒸着又はスパッタリング形成することにより、薄膜電極層３２を形成してもよい。
【００７４】
また、フィルム３１の全面に真空蒸着又はスパッタリング形成した金属薄膜にレジストパターンを形成してエッチングすることにより、検知電極部３２ａと接続配線部３２ｂとをパターン形成してもよい。
【００７５】
また、フレキシブルプリント基板を作成する場合のように、回路パターンを金属薄膜上のレジスト層に投影露光してレジストパターンを形成し、エッチング処理により電極パターンを形成してもよい。
【００７６】
図９に示すように、いずれにせよ、検知電極部３２ａを形成したフィルム３１は、半円状に湾曲した形状に折り返されて、感光ドラム１に接触する半円筒面を形成している。先端の半円筒面の直径は、１０μｍ〜６００μｍであることを特徴とする。１０μｍより小さいと、感度が良すぎて、シールド層３７ａ、３７ｂを用いたノイズ対策でも不十分な結果となる。また、６００μｍより大きくなると、大きくなりすぎて、精度の面や弾性の面で硬くなり、感光ドラム１に傷をつけてしまう。
【００７７】
＜シールド層＞
図１１は電位センサの先端の接触領域の長さの説明図、図１２は試験画像の説明図、図１３はノイズ対策の効果の説明図である。
【００７８】
ノイズ対策としては、電位センサ３０の先端部分（感光体との接触し得る領域）を除いた領域に、上記の導電性ペーストを用いて、上記の印刷方法によりシールド層（シールド部）３７ａ、３７ｂが薄膜形成される。つまり、シールド層は、感光体と接触し得る領域を少なくとも除き絶縁性フィルムの外面全域を覆うように設けられる。
【００７９】
薄膜形成の導電材料としては、上記の薄膜電極層３２で使用可能な導電材料で問題はない。上記した他の薄膜材料、パターン形成方法によってシールド層３７ａ、３７ｂを形成してもよい。所定の部分にマスキングして全部を導電性ペーストに浸漬して乾燥し、マスキングを剥しても良い。真空蒸着やスパッタリングによっても両面を被うことは可能である。また、予め金属箔にして、先端以外の全面を被うことも可能である。
【００８０】
この場合、注意しなければならいないのは、電位センサ３０の表裏両面の被い方である。感光ドラム１に接触させた状態で、接触位置から少し被わない部分をつけるのがポイントである。
【００８１】
この被わない部分であるが、図１１に示すように、感光ドラム１の直径に感度があることが分かった。すなわち、シールド層３７ａ、３７ｂの下の縁から感光ドラム１までの距離は、感光ドラム１の回転に伴ってシールド層３７ａ、３７ｂと感光ドラム１との間で電荷移動が起きない距離にするのが好ましい。感光ドラム１の直径をＤ１とし、感光ドラム１との近接部におけるシールド層３７ａからシールド層３７ｂまでのフィルム３１が露出した距離をＤ２とする。このとき、感光ドラム１の回転に伴ってシールド層３７ａ、３７ｂへ放電等による電荷移動が発生しない条件は、図１１の近似曲線から以下の式に集約される。
Ｄ２≧６／Ｄ１  ・・（１５ｍｍ≦Ｄ１≦１２０ｍｍ）
従って、シールド層３７ａ、３７ｂで先端側を多く覆えば、ノイズが低下して電位センサ３０の感度は良くなるが、多く覆い過ぎると感光ドラム１との間で放電が生じ静電像の電荷がリークして、出力信号自体が損なわれる。そのため、リーク対策としては、少なくとも上記Ｄ２の範囲はシールド層３７ａ、３７ｂで覆わないようにするのが好ましい。
【００８２】
さらに、感光ドラム１からシールド層３７ａ、３７ｂの下縁までの高さＨ１、Ｈ２も重要なポイントとなる。高さＨ１、Ｈ２としては、５〜５０００μｍが良い。高さＨ１、Ｈ２が５μｍより低いと、感光ドラム１の偏心回転による電位センサ３０の先端の上下振動に伴ってわずかな電流のリークが起こり、検知ができなくなる。高さＨ１、Ｈ２が５０００μｍより高いと、肝心の検知電極部３２ａに対するシールド効果が不十分になって、出力信号のノイズが大きくなり、静電像の正確な検出が難しくなる。
【００８３】
基本的には、シールド層３７ａ、３７ｂは、電位センサ３０の先端の接触領域を除いて、先端の円筒面の大部分を覆うことが好ましい。その結果として、感光ドラム１の回転方向の下流側へ向かうシールド層３７ａは、反対側へ向かうシールド層３７ｂよりも先端の円筒面を多く覆うことになる。
【００８４】
また、シールド層３７ａ、３７ｂの皮膜の厚みは、０．１〜１０００μｍが良い。０．１μｍより薄いと感光ドラム１に接触した電位センサ３０の薄板部分のたわみに追従できないで割れなどが発生し易く、断線などがおこる。また、１０００μｍより厚いと、エッジが感光ドラム１に近付いて静電像をリークさせ易くなる。
【００８５】
電位センサ３０の先端を感光ドラム１へ接触させる角度としては、斜めに接触させて、感光ドラム１の表面振動に追従できるようにするのが好ましい。つまり、感光ドラム１の回転中心に対する垂線方向から電位センサ３０の接する方向の当接角度αが５度〜８０度となるようにするのが好ましい。当接角度αが５度より小さいと感光ドラム１の表面振幅に対して追従性が悪くなり信号が不安定になる傾向となる。当接角度αが８０度より大きくなると、電位センサ３０が腹あたり気味になって、これも検出がうまくできなくなる。電位センサ３０は、シールド層３７ａ、３７ｂの下端までの高さＨ１、Ｈ２を上述のように確保することで、安定した信号を導きだせるものだからである。
【００８６】
電位センサ３０の感光ドラム１に対する接触の線圧力は、０．０１ｍｇ／ｍｍ以上１０ｇ／ｍｍ以下がよい。接触の線圧力が０．０１ｍｇ／ｍｍより小さくなると、ほとんど当たっていない状態なので信号の安定性に欠ける。接触の線圧力が１０ｇ／ｍｍより大きいと、これも感光ドラム１を傷つける可能性がある。
【００８７】
図１２に示すように、画像を形成した際の静電像を電位センサ３０で検出して出力信号をオシロスコープで観察した。画像を形成する静電像の幅Ｗ１としては、２０〜２０００μｍとし、好ましくは４０〜１０００μｍとする。この範囲で静電像を読み取れば、画像流れ状態を静電像で精度良く判断できる。図１２に示すように、現像された画像の線幅の再現性（太枠内）に応じて出力信号のピーク電圧が変化している様子が分かる。
【００８８】
図１３は、シールド層３７ａ、３７ｂの有無以外は等しく製作した電位センサ３０を用いて図１２の画像を形成して静電像の検出信号を比較した結果である。図１３中、（ａ）はシールド層３７ａ、３７ｂを持たない電位センサ３０の出力信号、（ｂ）はシールド層３７ａ、３７ｂを持つ電位センサ３０の出力信号である。
【００８９】
図１３に示すように、シールド層３７ａ、３７ｂを用いたノイズ対策を施すと、施さない場合に比較して全体的に信号がすっきりして、出力信号のピーク電圧が読み易いのが分かる。出力信号のピーク電圧Ｐ１は、図１２に示すように、現像後の画像欠陥に対して顕著に変化する。
【００９０】
ノイズ信号の振幅ＮＬが小さければ小さいほど、わずかなピーク電圧でも正確にひろえることになる。逆にノイズ信号の振幅ＮＬが大きくなると、ピーク電圧が埋もれて分かり難くなり判別が難しくなる。図中の絶対値については、増幅回路における電源等で変化するためこの限りではない。また横軸については時間であるがこれも装置によって異なることからこの限りではない。
【００９１】
＜電位センサの製造方法＞
図１４は電位センサの製造方法の説明図、図１５は電位センサの別の製造方法の説明図である。
【００９２】
図１４に示す電位センサの製造方法は、導電ペーストを用いた印刷タイプの電極パターン形成が基本である。
【００９３】
図１４の（ａ）に示すように、絶縁性フィルムであるフィルム３１の一方の面に導電性ペーストをスクリーン印刷によって所望のパターンに印刷して薄膜電極層３２を電極極パターン形成する。この場合、銀を用いた導電性ペーストを用いることが好ましいが、この限りではなく、上述の材料ならどれでも良い。
【００９４】
図１４の（ｂ）に示すように、前記フィルム３１及び薄膜電極層３２の上からカバー層３３を設ける。カバー層３３は、接着層３４、フィルム層３５、接着層３６より構成されている。そこで、まず、フィルム３１に、薄膜電極層３２を覆うように接着層３４を塗布する。次に、図１４の（ｃ）に示すように、接着層３４の上にフィルム層３５を貼り付ける。そして、図１４の（ｄ）に示すように、フィルム層３５の上からまた接着層３６を塗布する。
【００９５】
その後、図１４の（ｅ）に示すように、全体を検知電極部３２ａの中心線で折り返して、フィルム層３５を背中合わせに接着する。
【００９６】
図１４の（ｆ）に示すように、フィルム３１の他方の面に導電性ペーストをスクリーン印刷してシールドパターン形成を行う。これにより、所望の幅だけ先端を露出させたシールド層３７ａ、３７ｂが形成される。
【００９７】
なお、フィルム３１に薄膜電極層３２を形成した後、カバー層３３を設ける前に、シールド層３７ａ、３７ｂを形成する手順としても構わない。この場合、平坦なフィルム３１に対してシールド３７ａ、３７ｂを形成することができるので、シールド３７ａ、３７ｂの形成が容易になる。
【００９８】
フィルム３１及びフィルム層３５の厚みは、それぞれ５μｍ〜１００μｍ、好ましくは、１５〜５０μｍが良い。５μｍより薄くなると、電位センサ３０の薄板状の部分の強度が弱くなり、これも折れたりして電位センサ３０の感度ムラが出てしまう。５０μｍより厚くなると、電位センサ３０の薄板状の部分の強度が強くなり過ぎて感光ドラム１に傷をつけてしまう。
【００９９】
接着層３４、３６に用いる接着剤としては、一般的な接着剤が好ましい。具体的な材料としては、塩化ビニル系接着剤、塩化ビニリデン系接着剤、天然ゴム系接着剤、ポリアクリル酸エステル系接着剤、合成ゴム系接着剤、アクリル系接着剤、アクリル／スチレン変性系接着剤が挙げられる。スチレン−ブタジエンゴム系接着剤、イソプレンゴム系接着剤、ネオプレンゴム系接着剤、ネオプレン・フェノール系接着剤、ブタジエンゴム系接着剤、硬化アクリル系接着剤、ポリウレタン系接着剤等も挙げられる。これらの中から任意に選択して使用することも可能である。接着層３４、３６の厚みとしては、それぞれの部分で５〜１００μｍが好ましい。５μｍより薄くなると接着強度が落ちて隙間ができ易く、１００μｍより厚くなると、これも剛性の関係で強くなり過ぎて、感光ドラム１に傷を付ける可能性がでてくる。
【０１００】
図１５に示す電位センサの製造方法は、スパッタリング薄膜のエッチングパターンを用いた写真印刻タイプの電極パターン形成が基本である。
【０１０１】
図１５の（ａ）に示すように、フィルム３１の両面に一様な膜厚の金属薄膜をスパッタリング形成する。フィルム３１の両面の金属薄膜にレジスト層を形成して、薄膜電極層とシールド層の部分を残すようにレジスト層を露光・現像することにより電極パターン形成とシールドパターン形成とを同時に行う。
【０１０２】
図１５の（ｂ）に示すように、レジスト層に覆われない金属薄膜をエッチング除去することで、薄膜電極層３２とシールド層３７ａ、３７ｂが形成される。
【０１０３】
図１５の（ｃ）に示すように、フィルム３１及び薄膜電極層３２の上から接着層３４を塗布する。図１５の（ｄ）に示すように、接着層３４の上に中心フィルム層３５を貼り付ける。図１５の（ｅ）に示すように、中心フィルム層３５の上からまた接着層３６を塗布する。図１５の（ｆ）に示すように、全体を検知電極部３２ａの中心線で折り返して、中心フィルム層３５を背中合わせに接着する。
【０１０４】
＜電位センサの検出原理＞
本例の電位センサ３０は、薄膜電極層に誘起される電流に基づいて、感光体の表面電位を検出する構成となっている。
【０１０５】
この場合、放射ノイズにより検出信号のＳ／Ｎ比が低下してしまう恐れがある。
【０１０６】
そこで、上述したように、本例の電位センサ３０は、現像装置４からの高周波ノイズを遮断するためのシールド層３７ａによって覆われている。通常の画像形成時は、現像スリーブ４ｓに印加する振動電圧をＯＦＦすると正常な現像が不可能になるので、画像形成が終了するまで、振動電圧の印加を中断することはない。しかし、現像スリーブ４ｓに振動電圧が印加されている状態で、シールド層３７ａを持たない電位センサ３０を用いて試験静電像１ｓを検出すると、オシロスコープで測定した出力波形に、高レベルの高周波ノイズが現れる。振動電圧に含まれる交流電圧の影響で電波ノイズが発生するため、電位センサ３０がアンテナとなってノイズを拾ってしまうからである。このため、シールド層３７ａを配置して接地電位に接続し、電位センサ３０の表面を接地電位に保って、薄膜電極層３２に不必要な交流電圧が誘導されないようにしている。
【０１０７】
なお、本例では、帯電ローラ２からの高周波ノイズも影響を及ぼすため、検出信号のＳ／Ｎ比が低下してしまうのを防止するには、上述したシールド層３７ｂは非常に有効な手段である。
【０１０８】
図４に示すように、制御部１１０は、画像形成の開始前に、テストモードを実施する。このテストモードでは、帯電器２により感光体をＶＤ電位に帯電し、そして、露光装置３により最大画像濃度を再現するための電位ＶＬを形成する。具体的には、図６に示すように、このようなＶＬ電位が主走査方向に沿って連続するように、且つ、副走査方向に２ドット幅（Ｄ１）となるように形成する。このようなライン状のＶＬ電位を、副走査方向に所定の間隔をおいて複数本形成する。本例では、このような静電像を試験静電像１ｓと呼ぶ。
【０１０９】
そして、感光ドラム１の回転に伴い、暗部電位ＶＤの部位と明部電位ＶＬの部位を持つ試験静電像１ｓが電位センサ３０を通過する。このとき、検出電極部３２ａが感光ドラム１に対して一定距離で対向することで、感光ドラム１の表面電位の変化に応じた電圧信号が検出電極部３２ａから取り出される。
【０１１０】
試験静電像１ｓが電位センサ３０に近付いて差し掛かる過程では、検出電極部３２ａから誘導電流が流れ出して正極性の電圧信号が出力される。その後、試験静電像１ｓが電位センサ３０を通過して遠ざかる過程では、検出電極部３２ａに誘導電流が流れ込んで負極性の電圧信号が出力される。このようにして、電位センサ３０からは、試験静電像１ｓの電位分布の微分波形に相当する出力が取り出される（図８参照）。
【０１１１】
電位センサ３０は、試験静電像の電位分布の立ち上がりと立下りとで出力電圧のピークを出力する。出力電圧の正負のピーク値は、試験静電像１ｓの電位分布のエッジの傾きに対応している。制御部１１０は、静電センサ３０が試験静電像１ｓを検出した際の出力電圧のピーク値を測定することにより、トナー像を形成することなく、感光ドラム１における画像流れ状態を測定する。
【０１１２】
制御部１１０は、信号処理回路１２０を通じて電位センサ３０の出力を取り込む。電位センサ３０の出力電圧は、増幅回路１２１で増幅された後にＡＤコンバータ回路１２２でデジタル値に変換されて制御部１１０に取り込まれる。制御部１１０は、感光ドラム１が新品状態のときに低温低湿（ＬＬ）環境で測定したピーク電圧の基準値に対して、測定したピーク電圧を比較する。
【０１１３】
具体的には、図１７に示す信号処理回路１２０は、増幅回路１２１によって電位センサ３０の電圧信号を増幅して、図中（ａ）に示すように、試験静電像１ｓの電位分布の微分波形に相当するアナログ電圧信号を出力する。アナログ処理回路１２２は、増幅されたアナログ電圧信号の正負のピーク電圧ＶＰ１、ＶＰ２を検出して、出力回路１２３、１２４でＡ／Ｄ変換（数値化）したデータを制御部１１０に送出する。制御部１１０は、正負のピーク電圧値ＶＰ１、ＶＰ２を取り込んで、試験静電像１ｓのエッジの電位分布の傾きを判定する。
【０１１４】
積分回路１２５は、増幅回路１２１から出力された「電位分布の微分波形に相当するアナログ信号」を積分して、図中（ｂ）に示すように、電位分布に相当するアナログ電圧信号を出力する。このアナログ電圧信号の振幅ＶＰ３は、試験静電像１ｓの静電像コントラスト（現像コントラスト（ＶｄｃとＶＬの差）＋かぶり取り電圧（ＶＤとＶｄｃの差））を反映した値になっている（図５参照）。
【０１１５】
ここで、検出電極部３２ａと感光ドラム１の表面とを電極間距離ｄで対向するコンデンサとみなして、感光ドラム１側の電位が変化した場合を考える。このとき、検出電極部３２ａに誘導電流が出入りして出力される電圧Ｖは、電極間距離ｄに応じて変化するため、感光ドラム１の偏心回転や電位センサ３０の振動によって電位センサ３０の出力Ｖが変動する。
Ｖ＝Ｑ／Ｃ＝ｋ×Ｑ×ｄ／Ｓ  （ｋ：定数、ｄ：電極間距離、Ｓ：電極面積）
従って、感光ドラム１の偏心回転等によって移動に伴う表面振幅が発生して、２５μｍの電極間距離ｄが２．５μｍ変動しただけで、電位センサ３０の出力が１０％変化する。
【０１１６】
この点、電位センサ３０は、先端の円筒面が感光ドラム１に当接しているので、検出電極部３２ａと感光ドラム１との対向間隔を一定に保つための外部機構や制御が不要である。感光ドラム１の偏心回転に追従して対向間隔をフィルム３１の厚みで一定に維持できる。
【０１１７】
また、電位センサ３０は、感光ドラム１の幅方向に垂直な面内で回転方向に向かって先端を突き出すように、感光ドラム１の表面に対して斜めに当接する。このように当接させることで、感光ドラム１に対する摩擦力が電位センサ３０を浮き上げて当接圧を減らすので、感光ドラム１が偏心回転しても電位センサ３０は、安定した小さな当接圧を維持して精密に表面を追従できる。
【０１１８】
＜画像流れ＞
図５は画像流れが発生する静電像の説明図、図６は画像流れが発生していない画像の説明図、図７は画像流れが発生した画像の説明図、図８は電位センサの出力と画像流れ状態の関係の説明図である。
【０１１９】
図１に示すように、帯電ローラ２は、交流電圧の放電を伴った帯電を行うので、感光ドラム１の表面には、多様な窒素酸化物ＮＯＸやオゾン化合物Ｘ−Ｏ３と言った放電生成物が蓄積される。感光ドラム１の表面に放電生成物が蓄積すると、表面の親水性が高まって停止期間中に空気中の水分を吸着するため、画像形成の累積に伴って感光ドラム１の表面は、吸湿して表面抵抗が低下し易くなる。
【０１２０】
図５に示すように、暗部電位ＶＤに帯電した感光ドラム１を露光して、試験静電像１ｓを書き込んだとき、露光された直後は、露光された部分だけ電位が明部電位ＶＬに低下して電位分布のエッジの傾きは急峻である。しかし、感光ドラム１の表面抵抗が低下していると、露光から現像までに感光ドラム１の表面で電荷が移動して、試験静電像１ｓの電位分布のエッジが崩れて傾きが緩くなり、電位のピーク値も低下する。その結果、現像装置で直流電圧Ｖｄｃを用いて現像された画像の線幅Ｗ２は、感光ドラム１の表面抵抗が低下していない場合の線幅Ｗ１よりも狭くなる。また、現像コントラストである直流電圧Ｖｄｃと電位分布のピークとの電位差Ｈ２は、感光ドラム１の表面抵抗が低下していない場合の電位差Ｈ１よりも低くなり、トナーの付着量が減少して画像濃度が低下する。
【０１２１】
画像流れは、画像形成装置１００が停止後に長時間放置された後に発生し易く、画像形成装置１００の連続動作中は発生し難い。画像形成中は、定着装置８の放射熱やクリーニングブレード６ｂの摩擦熱が感光ドラム１の表面温度を高く維持しているので、感光ドラム１の表面が温度差によって周囲よりも乾燥方向となり、水分の吸着が抑止されるからである。
【０１２２】
しかし、画像形成装置１００の停止後、ある程度時間が経過すると、周囲と同一温度に低下するため、感光ドラム１の表面は、放電生成物が付着して吸湿性、親水性が高められている分だけ、周囲よりも水分を吸着し易くなってしまう。
【０１２３】
最初に、１０万枚の通紙画像試験を行って画像流れを発生し易くした感光ドラム１を用いて、高温高湿環境（ＨＨ：３０度８０％ＲＨ）下で画像流れを発生させる実験を行った。画像流れを発生し易くした感光ドラム１を用いて、主走査方向の試験静電像（線幅２ドット８０μｍ）１ｓの画像を４０本、Ａ４サイズ横送りの普通紙に１枚間欠で１万枚を連続画像形成した。図６に示すように、この時点では、画像流れは発生しなかった。しかし、この感光ドラム１を一晩放置して、翌朝一番で同様の画像の画像形成を行った。すると、画像流れが発生して、図７に示すように、線画像の一部が白く薄くなった。
【０１２４】
次に、感光ドラム１に試験静電像１ｓを形成して画像出力をさせるとともに、電位センサ３０を用いて試験静電像１ｓの電位分布を測定した。温度湿度、感光ドラム１、停止時間、停止環境等を異ならせて、程度の異なる画像流れを意図的に発生させ、帯電センサ３０の出力信号のピーク値との相関を調べた。
【０１２５】
図８に示すように、画像流れレベルの異なる各条件にて、試験静電像１ｓを電位センサ３０で検知して出力信号を記録し、続けて線幅１００μｍの文字画像を画像形成した。これにより、レベルの異なる画像流れが文字画像に再現され、画像流れのレベルに応じた試験静電像１ｓの検出信号が採取された。図中の変化率は、予め測定しておいた新品の感光ドラム１での出力信号のピーク電圧１２０ｍＶを基準信号とし、それぞれの画像流れ条件下で、基準信号から何％、ピーク電圧が変化したかを数値で示した。
【０１２６】
その結果、形成された画像の画像流れの程度と採取した出力信号のピーク電圧との間には、高い相関性が確認された。これにより、電位センサ３０を用いて試験静電像１ｓの検出信号のピーク電圧を測定することで、画像流れの発生を十分に予測できることが確認された。
【０１２７】
そこで、コントローラとしての制御部１１０は、試験静電像１ｓの明部電位から暗部電位に至る電位の傾きが所定の傾きよりも緩くなっているとき、感光体１をリフレッシュさせるリフレッシュモードを実行する。また、これらの電位の傾きが所定の傾きよりも緩くなっているときほど感光体１をリフレッシュさせるリフレッシュモードの実行時間を長くする。
【０１２８】
なお、このリフレッシュモードでは、感光体１を空回転させる処理が行われる。この空回転中に、感光体１はクリーニングブレード６ｂにより摺擦されることで、感光体１の表面に付着した水分の除去が行われる。この水分の除去により、上述した、画像流れ現象を回避することが可能となる。
【０１２９】
また、試験静電像１ｓの暗部電位から明部電位に至る電位の傾きを検出し、この傾きが所定の傾きよりも緩くなっているとき、リフレッシュモードを実施させる構成としても構わない。
【０１３０】
このリフレッシュモードにおける空回転時間は、電位センサ３０の出力信号のピーク電圧に応じて設定され、ピーク電圧Ｖｐが低いほど空回転時間が長く設定される。
【０１３１】
なお、特許文献１に示されるように、感光ドラムの中空部に内蔵された加熱器としてのヒータを用いて表面抵抗を回復させてもよい。この場合、ヒータの通電時間を、ピーク電圧Ｖｐが低いほど長く設定すればよい。
【０１３２】
いずれにせよ、電位センサ３０を用いて試験静電像１ｓの電位が測定され、感光ドラム１の表面抵抗を回復させる制御時間が測定結果に応じて設定される。そして、設定された時間だけ表面抵抗を回復させる制御（リフレッシュモード）の完了に伴い、画像形成が開始される。つまり、電位センサ３０の出力に応じて、画像形成開始を直ちに許可するか、リフレッシュモードを実行させてから画像形成を開始させるかが制御される。
【０１３３】
なお、メインスイッチオン直後のウォームアップ中にリフレッシュモードを実施する場合には、リフレッシュモードの完了に伴い、感光ドラム１の回転を停止させることで、ウォームアップシーケンスが終了する。
【０１３４】
＜リフレッシュモードのシーケンス＞
次に、リフレッシュモードのシーケンスについて説明する。
【０１３５】
図１８に示すように、高温高湿環境（ＨＨ：３０度８０％ＲＨ）の場合、７０秒の空回転で試験静電像１ｓの検出信号のピーク電圧は、基準値の８５％まで回復した。
【０１３６】
常温常湿環境（ＭＭ：２３度５０％ＲＨ）の場合、２０秒の空回転で試験静電像１ｓの検出信号のピーク電圧は、基準値の８５％まで回復した。
【０１３７】
一方、常温低湿環境（ＭＬ：２３度５％ＲＨ）の場合、画像流れの原因となる水分が非常に少ない環境条件ため、試験静電像１ｓの検出信号のピーク電圧は、最初から基準値の８５％以上あった。このため、感光体１を空回転させるリフレッシュモードの実行は不要である。
【０１３８】
画像流れは、画像形成装置１００の放置直後に発生し易く、画像形成装置１００の連続動作中は発生しにくい。よって、画像流れ対策としては、画像形成装置１００の起動時の起動時前回転や、スリープモード待機後の再始動における画像形成前・前回転において集中して実行する方法が効果的である。
【０１３９】
図１９は制御のフローチャートである。このフローチャートは、コントローラとしての制御部１１０により各種機器を制御することにより実行される。
【０１４０】
本例では、上述したように、検出信号における基準値に比較して１５％のピーク高さの低下が画像流れ対策を実行するか否かの閾値としている。
【０１４１】
図１９に示すように、制御部１１０は、画像形成装置１００の起動時及び画像形成ジョブの受信時に、画像形成のための準備処理として、駆動モータ１Ｍを制御して感光ドラム１を回転開始させる（Ｓ１）。
制御部１１０は、感光ドラム１に試験静電像１ｓ（図６）を形成させる（Ｓ２）。
これと並行して、書き込んだ試験静電像１ｓを直ちに電位センサ３０により検出する（Ｓ３）。信号処理回路１２０から取り込んだピーク高さは、制御部１１０の記録装置に保持される（Ｓ３）。
制御部１１０は、感光ドラム１の試験静電像１ｓのピーク高さのうち最も低い領域のピーク高さを抽出する（Ｓ４）。
制御部１１０は、基準値の８５％以上のピーク高さが検出されると、画像形成許可信号を出す（Ｓ５）。
一方、制御部１１０は、基準値の８５％未満のピーク高さが検出されると、リフレッシュモードを実行させる（Ｓ６）。このリフレッシュモードでは、上述したように、感光体の空回転が行なわれ、クリーニングブレードとの摺擦により水分が除去される。
リフレッシュモードが終了すると、画像形成許可信号を出す（Ｓ５）。
【０１４２】
本制御によれば、画像流れの状態を静電像を検出することにより信号化することができるので、安定的に精度よく検知できる。従って、画像流れが生じてしまうのを回避することができ、画像不良が発生するのを未然に防ぐことが可能となる。
【０１４３】
＜検知電極の他の例＞
図１６は別の検知電極の説明図である。
【０１４４】
電位センサ３０の先端に絶縁状態で埋め込まれる別の検知電極としては、特許文献２、３に示されるワイヤタイプがある。
【０１４５】
図１６の（ａ）に示すように、Ｌ字型に成形したワイヤ４２の外側に、図１６の（ｂ）に示すようにフィルム３１を接着して電位センサ４０が製作される。ワイヤ４２の材料として、Ｗ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｃｕ，Ｆｅ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ａｇ，Ｔａ等の物質は、導電性に優れ、電位センサ４０に適した材質である。その中で、Ｗは加工の容易さに優れており、電位センサ４０用の材料としてトータル的に最も適した材質である。
【０１４６】
この場合、用いるワイヤ４２のワイヤ径Ｄ４は、電位センサ４０の検出分解能を大きく左右する。基本的に、ワイヤ径Ｄ４は小さい方が望ましいが、小さくすると共にフィルム３１の厚みＤ５を厚くしなければならなくなって、逆に信号強度が低下するため、ワイヤ径Ｄ４には下限がある。ワイヤ径は、Φ１〜５００μｍの範囲内であることが望ましい。
【０１４７】
＜実施例１＞
図１４の（ａ）〜（ｅ）に示すように、各層を積層して折り返すことにより電位センサを作成した後、電位センサの両面に選択的なアルミニウム蒸着を行ってシールド層３７ａ、３７ｂを形成した。各層の材料は次のように選択した。
フィルム３１、中心フィルム層３６：ＰＥＴ（東レ製ルミラー）、厚み；２５μｍ、幅：２．５ｍｍ、長さ４５ｍｍ、ヤング率２．７ＧＰａ、抵抗率１×１０１５Ω・ｃｍ
薄膜電極層３２：銀ペースト（シントーケミトロン製Ｋ−３４２４）、抵抗１．５９×１０−６Ω・ｃｍ
電極パターン：図１０の（ａ）のＬ字パターン、幅２１２μｍ、長さ２ｍｍ、厚み１０μｍ
接着層３４、３６：アクリル系粘着剤（東洋インキ製造製オリバイン）、厚み２０μｍ、バーコーターで塗布、乾燥
折り返し位置：先端から２０ｍｍのところ
【０１４８】
図１４の（ｆ）に示すように、シールド層３７ａ、３７ｂを電位センサの表裏両面に形成した。電位センサ３０の先端にプライマ層を形成して、ドラム非当接側を２５μｍマスキングし、ドラム当接側を２５０μｍマスキングした。その上からアルミ蒸着用インキ（東洋インキ製：ＬＰＶＭＳ）を真空蒸着機（日本真空（株）製ベルジャー試験蒸着機「ＥＢＶ−６ＤＨ」）中に配置した。そして、蒸発源（純度９９．９９％Ａｌを投入）を約３０ｃｍの距離に配置し、系内を４×１０−７Ｐａ（３×１０−５Ｔｏｒｒ）まで排気した後、蒸着を行い、フィルム３１の露出部分及びプライマ層上に、厚さ１０μｍのアルミ蒸着層を形成した。アルミ蒸着層の抵抗は、２．６５×１０−６Ω・ｃｍであった。その後、有機溶剤でプライマ層を溶解することによりマスキング部のアルミニウム薄膜を剥すことにより、電位センサ３０にシールド層３７ａ、３７ｂを設けた。
【０１４９】
図４に示すように、電位センサ３０の薄膜電極層３２に増幅回路（１２１）を通じ、回路から出た信号をＡ／Ｄ変換器（１２２）にかけ、制御部１１０を通して、画像流のレベルを判断するように構成した。電位センサ３０の先端を感光ドラム１に接触させる設定角を１５度にし、加圧力を０．１ｇ／ｍｍとなるように、電位センサ３０の薄板状の側面をたわませた。
【０１５０】
感光ドラム１に故意に一箇所ほんの少しの手垢（手の油）をつけた。これを用いて、高湿度環境（３０度８０％ＲＨ）にて、図１２に示すような線幅１００μｍ、線間隔１００μｍの横線画像を４０本、Ａ４サイズ横送りの普通紙に形成する画像形成を行なった。その際、画像の手垢をつけた場所が白く抜けた。その場所を確認のために電位センサ３０で測定した結果、手垢を付ける前に画像形成したときに比べ５０％ぐらい出力信号のピーク電圧値が下がっていた。
【０１５１】
＜実施例２＞
図１４の（ａ）〜（ｅ）に示すように、各層を積層して折り返すことにより電位センサを作成した後、電位センサの両面に銅ペーストを塗布してシールド層３７ａ、３７ｂを形成した。各層の材料は次のように選択した。
フィルム３１、中心フィルム層３６：ポリイミドフィルム（東レ・デュポン社製カプトン）、厚み１００μｍ、幅：２．５ｍｍ、長さ４５ｍｍ、ヤング率１．９６ＧＰａ、抵抗率１×１０１６Ω・ｃｍ）
薄膜電極層３２：銅ペースト（三ツ星ベルト社製ＣＵＸ−Ｒ）、抵抗１．６８×１０−６Ω・ｃｍ
【０１５２】
図１４の（ａ）に示すように、銅ペーストを１５μｍの厚さで全面印刷し、通常のエッチングレジストインク（太陽インキ株式会社製ＰＳＲ−４０００Ｈ）をスクリーン印刷し、薄膜電極層３２の導体パターン部をマスクした。これを、塩化第２銅をエッチング液としてエッチング処理後、レジストマスク剥離して、図１０の（ｃ）のような導電パターンを得た。
【０１５３】
図１４の（ｂ）〜（ｅ）に示すように、電位センサを形成した後、電位センサの感光ドラム非当接側を１５μｍマスキングし、感光ドラム当接側を２１０μｍマスキングした。そして、薄膜電極層３２に用いた銅ペーストにジャブつけして乾燥させたあと、マスキング部を剥して、図１４の（ｆ）に示すように、シールド層３７ａ、３７ｂを設けた。
【０１５４】
このようにして形成した電位センサ３０でも実施例１と同様に評価を行なった。
【０１５５】
感光ドラム１に故意に一箇所ほんの少しの手垢（手の油）をつけて、高湿度環境（３０度８０％ＲＨ）にて、図１２に示すような線幅１００μｍの横線画像を普通紙に画像形成した。その際、画像の手垢をつけた場所が白く抜けた。その場所を確認のために電位センサ３０で測定した結果、手垢を付ける前に画像形成したときに比べ６０％ぐらい出力信号のピーク電圧値が下がっていた。
【０１５６】
＜実施例３＞
図１６に示すように、ワイヤ電極を用いた電位センサ４０を製作した。
フィルム３１：ポリフェニレンサルファイドフィルム（東レ製トレリナ）、厚み１００μｍ、抵抗１×１０１６Ω・ｃｍ、ヤング率２．５ＧＰａ
ワイヤ電極：タングステンワイヤ、直径５０μｍ
【０１５７】
図１６に示すようにタングステンワイヤを成形して、その外側にフィルム３１を折り曲げて接着した。
【０１５８】
感光ドラム１に少し傷（直径２００μｍぐらい）をつけて、実施例１と同様の評価を行なった。これを、低湿度環境（１５度１０％ＲＨ）にて図１２に示すような線幅１００μｍの横線画像を普通紙に画像形成した。その際、画像の感光ドラム１に傷を付けた場所が白く抜けた。その場所を確認のために電位センサ４０で測定した結果、傷を付ける前に画像形成したときに比べ６５％ぐらい出力信号のピーク電圧値が下がっていた。
【符号の説明】
【０１５９】
１  感光ドラム
２  帯電ローラ
３  露光装置
４  現像装置
３０  電位センサ
３１  基板フィルム層
３２  薄膜電極層
３２ａ  検出電極部
３２ｂ  接続配線部
３４  接着層
３５  フィルム層
３６  接着層
Ｄ３、Ｄ４  電源
３７ａ、３７ｂ  シールドパターン（シールド電極）
１１０  制御部
１２０  信号処理回路
【図１】
2010085393.tif 000003
【図２】
2010085393.tif 000004
【図３】
2010085393.tif 000005
【図４】
2010085393.tif 000006
【図５】
2010085393.tif 000007
【図６】
2010085393.tif 000008
【図７】
2010085393.tif 000009
【図８】
2010085393.tif 000010
【図９】
2010085393.tif 000011
【図１０】
2010085393.tif 000012
【図１１】
2010085393.tif 000013
【図１２】
2010085393.tif 000014
【図１３】
2010085393.tif 000015
【図１４】
2010085393.tif 000016
【図１５】
2010085393.tif 000017
【図１６】
2010085393.tif 000018
【図１７】
2010085393.tif 000019
【図１８】
2010085393.tif 000020
【図１９】
2010085393.tif 000021