(57)【要約】    【課題】  感光体の電位プロファイルの測定に際して、高解像度化及び高速化の両方を実現することができる電位プロファイル測定装置及びそれを備える画像形成装置を提供する。    【解決手段】  電位プロファイル測定装置１００は、電位プロファイル測定装置１００に回転自在に支持された感光ドラム２と、感光ドラム２を一様に帯電する１次帯電器４と、感光ドラム２に対向する位置に配置された透明電極１と、透明電極１を介して感光ドラム２に対して一定のパワーで検知レーザー光２０を照射する検知レーザー照射ユニット１５と、検知レーザー光２０を照射する際に透明電極１に誘導される誘導電流を検出する増幅器１６とを備える。【選択図】      図３
2006163182.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体に回転自在に支持された感光体と、
前記感光体を一様に帯電する帯電手段と、
前記感光体に対向する位置に配置された透明電極と、
前記透明電極を介して前記感光体に対して一定のパワーで光を照射する光照射手段と、
前記照射の際に前記透明電極に誘導される誘導電流を検知する検知手段とを備えることを特徴とする電位プロファイル測定装置。
【請求項２】
前記透明電極を複数備え、当該複数の透明電極を千鳥格子状に配置することを特徴とする請求項１記載の電位プロファイル測定装置。
【請求項３】
前記透明電極を複数備え、当該複数の透明電極の各々は、多角形状であることを特徴とする請求項２記載の電位プロファイル測定装置。
【請求項４】
前記透明電極を複数備え、当該複数の透明電極の各々は、菱形形状であることを特徴とする請求項３記載の電位プロファイル測定装置。
【請求項５】
前記透明電極を複数備え、当該複数の透明電極の各々は、八角形形状であることを特徴とする請求項３記載の電位プロファイル測定装置。
【請求項６】
前記感光体の主走査方向のプロファイル測定を行うことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電位プロファイル測定装置。
【請求項７】
前記感光体の主走査方向のプロファイル測定を複数回繰り返すことにより前記感光体表面全体のプロファイル測定を行うことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の電位プロファイル測定装置。
【請求項８】
本体に回転自在に支持された感光体と、
前記感光体を一様に帯電する帯電手段と、
前記感光体に対向する位置に配置された透明電極と、
前記透明電極を介して前記感光体に対して一定のパワーで光を照射する光照射手段と、
前記照射の際に前記透明電極に誘導される誘導電流を検知する検知手段とを備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
前記透明電極を複数備え、当該複数の透明電極を千鳥格子状に配置することを特徴とする請求項８記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記透明電極を複数備え、当該複数の透明電極の各々は、多角形状であることを特徴とする請求項９記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記透明電極を複数備え、当該複数の透明電極の各々は、菱形形状であることを特徴とする請求項１０記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記透明電極を複数備え、当該複数の透明電極の各々は、八角形形状であることを特徴とする請求項１０記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記感光体の主走査方向のプロファイル測定を行うことを特徴とする請求項８乃至１２のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１４】
前記感光体の主走査方向のプロファイル測定を複数回繰り返すことにより前記感光体表面全体のプロファイル測定を行うことを特徴とする請求項８乃至１３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真法を用いて画像を形成する複写機及びプリンタ等の画像形成装置に関し、特に、感光体の表面電位プロファイルを測定するための電位プロファイル測定装置及びそれを備える画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置の感光体等の表面電位プロファイルを非接触で測定する表面電位計としては、チョッパー方式の電位計や容量変動方式の電位計といった、所謂電位センサが主に知られている。
【０００３】
チョッパー方式の電位計は、測定対象物と測定電極との間に導電性の振動物体を配置し、この振動物体による測定電極への電気力線の入射量を増減させて測定対象物の電界強度を測定するものであり、また容量変動方式の電位計は、測定電極自体を物理的に振動させ、測定対象物体と測定電極との間の電界分布を変化させて電界強度を測定するものであり、両方式とも信号受信に関しては同様の処理を行っている。
【０００４】
図１１は、チョッパー方式の表面電位計の構成を概略的に示す図である。
【０００５】
図１１において、チョッパー方式の表面電位計１１０は、測定対象物１１８からの電気力線を受ける測定電極１１１と、Ａ方向に振動して測定対象物１１８から測定電極１１１へＢ方向に入射する電気力線１１７をチョッピングする音叉型振動子１１２と、測定電極１１１に誘起される微小交流信号をインピーダンス変換して増幅する増幅素子１１３と、音叉型振動子１１２に振動を与える圧電素子１１４とを備える。
【０００６】
チョッパー方式の表面電位計１１０は、また、回路基板１１５と、圧電素子１１４への駆動信号、測定電極１１１からの受信信号、及び電源を入出力する接続コネクタ１１６と、回路基板１１５を収納するシールドケース１１９とを備える。
【０００７】
図１２は、図１１における回路基板１１５上に構成されたインピーダンス変換回路の回路図である。
【０００８】
図１２において、インピーダンス変換回路１２０は、入力側の抵抗１２１を、例えば１００ＭΩとし、出力側の抵抗１２２，１２３を、例えば夫々１００Ω、２０ＫΩとして、増幅素子１１３としてＦＥＴを用いたソースフォロワ回路によりインピーダンス変換を行っている。これらの抵抗等の部品は、回路基板１１５上に印刷されるかあるいはディスクリートチップ部品で半田付けされている。
【０００９】
図１３は、図１１のチョッパー方式の表面電位計１１０の斜視図である。
【００１０】
図１３において、回路基板１１５は、シールドケース１１９に収容されており、シールドケース１１９の側面には接続コネクタ１１６が配置され、前面には測定用の小窓である測定窓（開口部）１３０が設けられている。
【００１１】
圧電素子１１４及び音叉型振動子１１２は、外部から供給される圧電素子駆動信号により共鳴状態となり、機械振動が生じる。その結果、測定対象物１１８からシールドケース１１９の測定窓１３０を通過して測定電極１１１に入射する電気力線の量は、音叉型振動子１１２の振動に合わせて増減する。これにより、測定電極１１１と入力側の抵抗１２１とに微弱な交流誘導電流（図３）が発生し、これが電圧信号として増幅素子１１３であるＦＥＴのゲートに印加される。
【００１２】
このとき、インピーダンス変換回路１２０は、上述のようにＦＥＴによるソースフォロワ回路であるので、増幅度１のインピーダンス変換を行い、ＦＥＴのソースより電圧信号を出力する。
【００１３】
そして、出力された信号は、コネクタ１１６を介して外部の信号処理回路（不図示）に転送され、その後の処理が行われ、測定対象物１１８の表面電位が検出される。
【００１４】
図１４は、図１１のチョッパー方式の表面電位計１１０を備える画像形成装置の内部構造について、画像形成プロセスに係わる主要要素の構成を概略的に示す図である。
【００１５】
図１４において、画像形成装置１４０は、チョッパー方式の表面電位計（以下「電位センサ」という）１１０と、感光ドラム２と、１次高圧電源３と、１次帯電器４と、現像器６と、コピー用紙７と、転写帯電器８と、転写高圧電源９と、分離帯電器１０と、分離高圧電源１１と、定着器１２と、クリーナー１３と、露光ユニット１４とを備える。
【００１６】
図１４において、１次高圧電源３は、数ｋＶの高圧を生成して、１次帯電器４に印加し、感光ドラム２の表面電位を一様に数百Ｖに帯電させる。その後、原稿に対応したレーザー光５が感光ドラム２上に照射され、感光ドラム２上に静電潜像が形成される。次に、現像器６は、その内部に備蓄したトナーを用いて、形成された静電潜像に対応するトナー像を感光ドラム２上に形成（トナー現像）する。続いて、転写高圧電源９は、転写帯電器８に高電圧を印加して、コピー用紙７をその裏面から帯電させ、感光ドラム２上に形成されたトナー像は、コピー用紙７に引きつけられコピー用紙７に転写される。その後、分離高圧電源１１は、ＡＣ＋ＤＣの高圧を分離帯電器１０に印加して、転写時に帯電された電荷を除電することによって、感光ドラム２からコピー用紙７を分離させる。続いて、トナー画像が転写されたコピー用紙７は、定着器１２に通され、熱定着されて排紙される。クリーナー１３は、感光ドラム２上に付着したトナー残り等を除去する。
【００１７】
次に、電位センサ１１０からの信号を用いて行う電位制御について説明する。
【００１８】
電位センサ１１０からの信号に基づく各画像形成プロセス部の電位制御は、通常、コピーシーケンス前、例えばウォームアップ時等に制御装置であるＣＰＵ１７を通じて実行される。
【００１９】
電位制御の実行に際して、ＣＰＵ１７は、１次高圧電源３から発生される高圧を１次帯電器４に供給して、感光ドラム２の表面を一様に数百Ｖ（例えば５００Ｖ；通常はこれがコピーの暗部電位になる）の電位にし、電位センサ１１０は、この電位を読取り、この電位が所定値（ここでは５００Ｖ）になるように、１次高圧電源３の出力を不図示の制御線によって制御する。この他にも、電位センサ１１０からの信号によって、各画像形成プロセス部を電位制御する。電位制御には、レーザー光５の光量を制御する露光制御、現像器６内に備えられたスリーブに印加する現像バイアス高圧を制御する現像制御、及び転写高圧電源９の出力を制御する転写制御等がある。
【００２０】
図１５は、図１４の画像形成装置１４０における電位センサ信号処理系の概略結線図である。
【００２１】
図１５において、電位センサ信号処理系１５０は、電位センサ１１０からの微小信号を増幅してアナログの数Ｖの通常レベルの信号に変換するセンサ制御基板１４と、センサ制御基板１４からの信号をデジタル信号処理系の信号レベルに合わせて増幅し伝達する増幅手段１５と、増幅手段１５からのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１６と、画像形成装置１４０を制御する制御装置であるＣＰＵ１７とを備える。
【００２２】
図１５において、感光ドラム２の主走査方向における電位プロファイルを測定する方法としては、電位センサ１１０を主走査方向に移動させて測定する方法（図１６）（例えば、特許文献１参照）と、電位センサ１１０を主走査方向に複数個並べて測定する方法（図１７）（例えば、特許文献２参照）とが知られている。
【特許文献１】特開平０５−００２００８号公報
【特許文献２】特開平０６−２７３９９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
近年、画像形成装置の高画質化、高速化への要求が高まるにつれ、電位プロファイル測定の高解像度化及び電位プロファイル測定の高速化が要求されるようになってきた。しかしながら、上記のような従来の表面電位計は、応答の高速化に限界があり、さらに構成上の制約により、高解像度化にも限界があるため、感光体全領域のプロファイル測定を行うのに必ずしも十分とは言えなかった。
【００２４】
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたもので、感光体の電位プロファイルの測定に際して、高解像度化及び高速化の両方を実現することができる電位プロファイル測定装置及びそれを備える画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
上記目的を達成するために、請求項１記載の電位プロファイル測定装置は、装置に回転自在に支持された感光体と、前記感光体を一様に帯電する帯電手段と、前記感光体に対向する位置に配置された透明電極と、前記透明電極を介して前記感光体に対して一定のパワーで光を照射する光照射手段と、前記照射の際に前記透明電極に誘導される誘導電流を検知する検知手段とを備えることを特徴とする。
【００２６】
上記目的を達成するために、請求項８記載の画像形成装置は、装置に回転自在に支持された感光体と、前記感光体を一様に帯電する帯電手段と、前記感光体に対向する位置に配置された透明電極と、前記透明電極を介して前記感光体に対して一定のパワーで光を照射する光照射手段と、前記照射の際に前記透明電極に誘導される誘導電流を検知する検知手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
請求項１記載の電位プロファイル測定装置及び請求項８記載の画像形成装置によれば、透明電極を介して感光体に対して一定のパワーで光を照射し、照射の際に透明電極に誘導される誘導電流を検知するので、感光体の電位プロファイルの測定に際して、高解像度化及び高速化の両方を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述する。
【００２９】
図１は、本発明の実施の形態に係る電位プロファイル測定装置の原理を説明するのに用いられる図である。
【００３０】
図１において、電位プロファイル測定装置１００は、帯電器（不図示）により帯電された感光体１０１と、感光体１０１に対向して配置された透明電極１０３と、オペアンプ１０２とを備える。このとき、感光体１０１表面と透明電極１０３との間には擬似的な容量成分（コンデンサＣ）が形成され、感光体１０１は、検知光が照射されると、感光体１０１の表面電位は減衰し、感光対１０１と透明電極１０３との間の電気容量が変化すると共に透明電極１０３には、容量変化、すなわち感光体１０１の表面電位の変化量に対応した誘導電流が流れる。この誘導電流は、オペアンプ１０２を介して測定される。また、感光体１０１の表面電位と誘導電流との相関関係（図２）を利用することにより、検知された誘導電流から感光体１０１の表面電位を算出することが可能となる。
【００３１】
図３は、図１の原理に基づいて構成された電位プロファイル測定装置の構成を概略的を示す図である。
【００３２】
図３において、電位プロファイル測定装置１００は、１次帯電器４と、感光ドラム２と、感光ドラム２に対向して配置された透明電極1と、１次高圧電源３と、検知レーザー照射ユニット１５と、透明電極1から入力される信号を処理系の信号レベルに合わせ増幅して伝達するための増幅器１６と、増幅器１６からのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１８と、ＣＰＵ１７と、位置センサ１９とを備える。
【００３３】
図３において、１次高圧電源３は、数ｋＶの高圧を生成し、１次帯電器４に印加して、感光ドラム２の表面電位を一様に数百Ｖに帯電させる。その後、検知レーザー照射ユニット１５は、透明電極１を介して感光ドラム２上の主走査方向に一定のパワーで検知レーザー光２０を照射し、透明電極１に、感光ドラム２の表面電位の変化量に応じた誘導電流が流れる。この誘導電流は、増幅器１６によって検出され、Ａ／Ｄ変換器１８を介してＣＰＵ１７により処理されることによって主走査方向の電位プロファイルが測定される。検知レーザー照射ユニット１５は、レーザー光の代わりに、ＬＥＤによる光線の照射を実行してもよい。
【００３４】
図４は、図３における透明電極１の上面図である。
【００３５】
図４において、単一の透明電極１は、感光ドラム２の主走査方向に対向して配置され、検知レーザー照射ユニット１５は、主走査方向に検知レーザー光２０を走査し、透明電極１に流れる誘導電流の時間に対する変化が測定される。これにより、主走査方向の電位プロファイル（図５）測定が可能となる。
【００３６】
また、透明電極１は、主走査方向に複数個配置されてもよい（図６）。これにより、主走査方向にブロック単位での電位プロファイル測定が可能となる。このブロック単位１つを画素１つに対応させると、画素単位での電位プロファイル測定が可能となる。このとき、検知レーザー照射ユニット１５は、１つのレーザー光２０で主走査方向に走査してもよいし、複数の透明電極１の各々に対し、１つのレーザー光２０を対応させてもよい。
【００３７】
さらに、複数の透明電極１を、千鳥格子状に配置してもよい（図７）。このとき、検知レーザー光２０は、副走査方向に配置した列数に対応し、検知レーザー照射ユニット１５は、主走査方向に２ビームの検知レーザー光２０を走査して照射する。
【００３８】
電位プロファイルの測定を高速化したい場合には、図６の透明電極１を応用して、透明電極１を主走査方向に複数個及び副走査方向に複数列配置し、その列数に応じた検知レーザー光２０を走査してもよいが、図７のように、透明電極１を千鳥格子状に配置することによって、透明電極１が配置されていない部分の電位プロファイルを予測することが可能となり、透明電極１を主走査方向に複数個及び副走査方向に複数列配置するよりも少ない透明電極数で高速な電位プロファイル測定が可能となる。
【００３９】
また、複数のレーザー光２０で測定を行うので、安価な構成で電位プロファイル測定の高速化が可能となる。
【００４０】
この方式を用いても画素単位での電位プロファイル測定が可能であることは言うまでもない。
【００４１】
さらに、高速化を行う場合には、千鳥格子の列を増やし（例えば、４列）、列数に対応したレーザー光２０（例えば、４ビーム）を用いれば更なる高速化が可能となる。
【００４２】
このとき、透明電極１は、八角形状（図８（ａ））、又は菱形形状（図８（ｂ））等の多角形状であってもよいことは言うまでもない。これにより、互いに隣接する透明電極１同士の間隔を狭くすることが可能となるので、高解像度化も可能となる。
【００４３】
図９は、図３の電位プロファイル測定装置を備える画像形成装置の構成を概略的に示す図である。
【００４４】
図９において、画像形成装置２００は、電位センサ１と、感光ドラム２と、１次高圧電源３と、１次帯電器４と、現像器６と、コピー用紙７と、転写帯電器８と、転写高圧電源９と、分離帯電器１０と、分離高圧電源１１と、定着器１２と、クリーナー１３と、露光ユニット１４と、検知レーザー照射ユニット１５と、入力される信号を処理系の信号レベルに合わせ増幅して伝達するための増幅器１６と、画像形成装置２００を制御する制御装置のＣＰＵ１７と、増幅器１６からのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１８と、位置センサ１９と、露光ユニット１４の光量を制御する露光制御手段２１とを備える。
【００４５】
図９において、１次高圧電源３は、数ｋＶの高圧を生成して、１次帯電器４に印加し、感光ドラム２の表面電位を一様に数百Ｖに帯電させる。その後、原稿に対応したレーザー光５が感光ドラム２上に照射され、感光ドラム２上に静電潜像が形成される。次に、現像器６は、その内部に備蓄したトナーを用いて、形成された静電潜像に対応するトナー像を感光ドラム２上に形成（トナー現像）する。続いて、転写高圧電源９は、転写帯電器８に高電圧を印加して、コピー用紙７をその裏面から帯電させ、感光ドラム２上に形成されたトナー像は、コピー用紙７に引きつけられコピー用紙７に転写される。その後、分離高圧電源１１は、ＡＣ＋ＤＣの高圧を分離帯電器１０に印加して、転写時に帯電された電荷を除電することによって、感光ドラム２からコピー用紙７を分離させる。続いて、トナー画像が転写されたコピー用紙７は、定着器１２に通され、熱定着されて、排紙される。クリーナー１３は、感光ドラム２上に付着したトナー残り等を除去する。感光ドラム２に照射される光線はレーザー光でなくてもよい。
【００４６】
次に、透明電極１からの信号を用いて行う電位プロファイル測定について説明する。この電位プロファイル測定は、通常、コピーシーケンス前、例えばウォームアップ時等に制御装置のＣＰＵ１７を通じて実行される。
【００４７】
図９において、１次高圧電源３は、数ｋＶの高圧を生成し、１次帯電器４に印加して、感光ドラム２の表面電位を一様に数百Ｖに帯電させる。その後、検知レーザー照射ユニット１５は、透明電極１を介して感光ドラム２上の主走査方向に一定のパワーで検知レーザー光２０を照射し、透明電極１に、感光ドラム２の表面電位の変化量に応じた誘導電流が流れる。この誘導電流は、増幅器１６によって検出され、Ａ／Ｄ変換器１８を介してＣＰＵ１７により処理されることによって主走査方向の電位プロファイルが測定される。検知レーザー照射ユニット１５は、レーザー光の照射の代わりに、ＬＥＤによる光線の照射を実行してもよい。
【００４８】
次に、位置センサ１９からの感光ドラム２の位置データに基づいて、感光ドラム２一周分の電位プロファイルを測定して感光ドラム２表面全域の電位プロファイルの測定を行い、不図示のメモリに測定された電位プロファイルのデータを格納する。
【００４９】
そして、格納された電位プロファイルと位置センサ１９からの感光ドラム２の位置データとに基づいて、レーザー光５の光量をリアルタイムに制御する露光制御を行って、画像形成動作を実行する。例えば、感光ドラム２の任意の副走査位置での主走査方向の電位プロファイルが図５である場合には、レーザー光５の光量を主走査方向に図１０に示すように変化させる。
【００５０】
また、主走査方向の電位プロファイルは、感光ドラム２の副走査位置によって異なるため、副走査ラインごとに主走査方向の電位プロファイルに基づいて、レーザー光５の光量を変化させることは言うまでも無い。
【００５１】
図８の画像形成装置によれば、透明電極方式を用いた電位プロファイル測定装置を備えるので、電位プロファイル測定の高速化、高解像度化、及び高精度化が可能となり、もって高画質な画像を提供することが可能となる。
【００５２】
以上説明したように、上記実施の形態にかかる電位プロファイル測定装置及びそれを備える画像形成装置は、透明電極方式を用いて電位プロファイルを測定するので、測定の高速化、高解像度化、高精度化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施の形態に係る電位プロファイル測定装置の原理を説明するのに用いられる図である。
【図２】図１における感光ドラムの表面電位及び透明電極からの誘導電流の関係を示すグラフである。
【図３】図１の原理に基づいて構成された電位プロファイル測定装置の構成を概略的を示す図である。
【図４】図３における透明電極の上面図である。
【図５】図３における感光ドラム上の位置及び感光ドラムの表面電位の関係を示すグラフである。
【図６】図３における透明電極の上面図であり、主走査方向に透明電極を複数個配置する場合のものである。
【図７】図３における透明電極の上面図であり、千鳥格子状に透明電極を配置する場合のものである。
【図８】図３における透明電極の上面図であり、（ａ）は、八角形状の透明電極を千鳥格子状に配置する場合のものであり、（ｂ）は、菱形形状の透明電極を千鳥格子状に配置する場合のものである。
【図９】図３の電位プロファイル測定装置を備える画像形成装置の構成を概略的に示す図である。
【図１０】図９における感光ドラム上の位置及びレーザー光量の関係を示すグラフである。
【図１１】チョッパー方式の表面電位計の構成を概略的に示す図である。
【図１２】図１１における回路基板上に構成されたインピーダンス変換回路の回路図である。
【図１３】図１１のチョッパー方式の表面電位計の斜視図である。
【図１４】図１１のチョッパー方式の表面電位計を備える画像形成装置の内部構造について、画像形成プロセスに係わる主要要素の構成を概略的に示す図である。
【図１５】図１４の画像形成装置における電位センサ信号処理系の概略結線図である。
【図１６】図１４の画像形成装置において、電位センサを主走査方向に移動させて測定する方法を説明するのに用いられる図である。
【図１７】図１４の画像形成装置において、電位センサを主走査方向に複数個並べて測定する方法を説明するのに用いられる図である。
【符号の説明】
【００５４】
１  透明電極
２  感光ドラム
３  １次高圧電源
４  １次帯電器
１５  検知レーザー照射ユニット
１６  増幅器
１７  ＣＰＵ
【図１】
2006163182.tif 000003
【図２】
2006163182.tif 000004
【図３】
2006163182.tif 000005
【図４】
2006163182.tif 000006
【図５】
2006163182.tif 000007
【図６】
2006163182.tif 000008
【図７】
2006163182.tif 000009
【図８】
2006163182.tif 000010
【図９】
2006163182.tif 000011
【図１０】
2006163182.tif 000012
【図１１】
2006163182.tif 000013
【図１２】
2006163182.tif 000014
【図１３】
2006163182.tif 000015
【図１４】
2006163182.tif 000016
【図１５】
2006163182.tif 000017
【図１６】
2006163182.tif 000018
【図１７】
2006163182.tif 000019