(57)【要約】【課題】  高湿下においても本来の機能を発揮できる電極装置を提供することであり、さらに具体的には、導電性基体と絶縁性部材とからなる電極装置において、相対湿度６０％以上の雰囲気下で該基体と該絶縁性部材間の抵抗が劣化した場合でも回復させることができる電極装置を提供すること。【解決手段】  導電性基体とこの導電性基体の少なくとも端部を保持する絶縁性部材とを具備し、該導電性基体が導電性を有するリード線で外部増幅器に繋がれてなる表面電位測定装置を用いて、導電性基体に対置させた測定サンプルの表面電位を導電性基体によって検知し測定する方法であって、気流を該導電性基体と該絶縁性部材の接触部に当てることによって、相対湿度６０％以上の雰囲気下において測定可能とすることを特徴とする表面電位測定方法。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性基体とこの導電性基体の少なくとも端部を保持する絶縁性部材とを具備し、該導電性基体が導電性を有するリード線で外部増幅器に繋がれてなる表面電位測定装置を用いて、導電性基体に対置させた測定サンプルの表面電位を導電性基体によって検知し測定する方法であって、気流を該導電性基体と該絶縁性部材の接触部に当てることによって、相対湿度６０％以上の雰囲気下において測定可能とすることを特徴とする表面電位測定方法。
【請求項２】
該気流が相対湿度６０％以下の空気の流れであることを特徴とする請求項１に記載の表面電位測定方法。
【請求項３】
該気流の温度が、周囲温度以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の表面電位測定方法。
【請求項４】
気流の速度が、０．５ｍ／ｓ以上であることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の表面電位測定方法。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れかに記載の表面電位測定方法に用いられることを特徴とする表面電位測定装置。
【請求項６】
該導電性基体が透明絶縁性基体上に透明導電性薄膜を設けてなることを特徴とする請求項５に記載の表面電位測定装置。
【請求項７】
気流生成手段を具備することを特徴とする請求項５又は６に記載の表面電位測定装置。
【請求項８】
空気吹き出し口と空気吸い込み口とが、該気流生成手段で生成され該空気吹き出し口から吹き出される空気を該導電性基体と該絶縁性部材の間に流し、その後該空気吸い込み口へ吸い込まれるように、配置されていることを特徴とする請求項５乃至７の何れかに記載の表面電位測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真用感光体の表面電位、あるいは表面電位変化量の測定に用いる電極（＝プローブ）に関し、変位電流計測の計測技術分野に応用される。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、帯電された電子写真用感光体の表面電位は、市販の表面電位計で測定されることが多い。
市販の表面電位計としては、振動容量型と言われる方式のものが主流を占めているが、この方式は、サンプルに対向した微小電極がサンプル面に対して一定周波数で垂直に振動するものと、微小平板電極の直前に置かれたチョッパーが一定周波数で振動し、電極の開閉を繰り返すものとに大別される。
どちらも、サンプルと電極との間に形成される容量結合成分Ｃが、時間的に変化して、交流変調された信号が電極に誘起される。これを増幅し、同期検波して表面電位信号を得る。
また、これらとは電極サイズが異なって大きめのものがあり、その場合には電極は振動せず、帯電したサンプルがこの電極の前を一定速度で周期的に横切り、このとき電極に誘起される交流信号から表面電位を計測するものも使用されている。
特殊なものとして、透明基体に透明導電性薄膜を成膜した導電性基体あるいは細い金属（導電性）でループを形成したもの等を、帯電した感光体サンプルに対向して設置し、感光体に短時間光照射したときに変化する表面電位によって、導電性基体あるいは金属ループに変位電流が誘起され、この信号の大きさから、変化した表面電位変化量を計測する方法も知られている。
市販の振動容量方式の表面電位計は、電子写真分野以外では半導体の製造プロセス現場ような所で静電気の検出に使用されるなど、広く使われている。
一方、電子写真用感光体サンプルが周期的に電極の前を移動して電位を測定する方式のもの、表面電位の変化量を測定する方式のもの等は適用分野が限られており、改善の余地が大きい。
これらの電位計は、長期間使用されたときに問題が生じやすい。特に、電子写真用感光体サンプルを帯電するために帯電器に高電圧が印加され、コロナ放電を行なう場合が多いが、電子写真用感光体用の帯電器では、電子写真用感光体の帯電極性（有機光半導体の場合多くはマイナス極性）に合わせてマイナスの高電圧でコロナ放電をさせる。
マイナスに付与されたイオン粒子が電子写真用感光体に付与され帯電されるが、この動作時にオゾンとか窒素酸化物等の不要物が発生し、これら不要物に長期にわたり晒された場合、金属の酸化、腐食、絶縁物の耐絶縁性の劣化、導電性の電極とこれを保持する絶縁性保持部材の間の絶縁性劣化 等の問題が生じやすい。
さらに、装置のおかれた雰囲気の湿度が高い場合、その影響により、耐絶縁性は一層劣化が際立つようになり、測定が不可能になるなど、改善が必要であった。
【０００３】
一方、コロナ帯電で発生する不要物を含めて関連する従来技術として、電子写真装置で雰囲気中の現像部からのトナー飛散粒子、コロナ帯電器より発生したオゾンあるいは窒素酸化物等の不要物を除去する手段として、送風ファンあるいは排気ファンを用いることが公知である。
これら不要物が電子写真用感光体表面に付着すると、コロナ帯電器のワイヤーに付着し、あるいは放電ムラを引き起こし、画像品質の劣化につながるといった問題がある。
これらの問題を捉えて、解決しようとする直接の課題は、原因系（現像装置、コロナ帯電器）、結果系（装置内全ユニット、感光体表面全域、コロナ帯電器ケーシング全域、ワイヤー全長等）とも範囲が広く、特にコロナ帯電器雰囲気中からの汚染物質を除去するには、コロナ帯電器そのものに送風するものもあるが、電子写真用感光体に向かうコロナイオンを散らさずに清浄な空気を送風するなど、その対策手段は大型化あるいは複雑化しているのが特徴である。  
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、本発明の課題は、以上説明した実情に鑑みて、高湿下においても本来の機能を発揮できる電極装置を提供することである。
さらに具体的には、本発明の課題は、導電性基体と絶縁性部材とからなる電極装置において、相対湿度６０％以上の雰囲気下で該基体と該絶縁性部材間の抵抗が劣化した場合でも回復させることができる電極装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題は、本発明の（１）「導電性基体とこの導電性基体の少なくとも端部を保持する絶縁性部材とを具備し、該導電性基体が導電性を有するリード線で外部増幅器に繋がれてなる表面電位測定装置を用いて、導電性基体に対置させた測定サンプルの表面電位を導電性基体によって検知し測定する方法であって、気流を該導電性基体と該絶縁性部材の接触部に当てることによって、相対湿度６０％以上の雰囲気下において測定可能とすることを特徴とする表面電位測定方法」、（２）「該気流が相対湿度６０％以下の空気の流れであることを特徴とする前記第（１）項に記載の表面電位測定方法」、（３）「該気流の温度が、周囲温度以上であることを特徴とする前記第（１）項又は第（２）項に記載の表面電位測定方法」、（４）「気流の速度が、０．５ｍ／ｓ以上であることを特徴とする前記第（１）項乃至第（３）項の何れかに記載の表面電位測定方法」により達成される。
また、上記課題は、本発明の（５）「前記第（１）項乃至第（４）項の何れかに記載の表面電位測定方法に用いられることを特徴とする表面電位測定装置」、（６）「該導電性基体が透明絶縁性基体上に透明導電性薄膜を設けてなることを特徴とする前記第（５）項に記載の表面電位測定装置」、（７）「気流生成手段を具備することを特徴とする前記第（５）項又は第（６）項に記載の表面電位測定装置」、（８）「空気吹き出し口と空気吸い込み口とが、該気流生成手段で生成され該空気吹き出し口から吹き出される空気を該導電性基体と該絶縁性部材の間に流し、その後該空気吸い込み口へ吸い込まれるように、配置されていることを特徴とする前記第（５）項乃至第（７）項の何れかに記載の表面電位測定装置」により達成される。
【０００６】
すなわち、本発明の電極装置は、電子写真用感光体サンプルの表面電位を検出する導電性電極部材（電極ともいう）とこれを保持する絶縁性部材（電極保持部材ともいう）から構成されるものであるが、先ず、それを構成する導電性電極部材について説明する。
該導電性電極部材としては金属製平板でもよく、この場合、材質は特に限定されないが、加工しやすいものが好ましく、また、そのサイズも測定の目的で規定される。
また、導電性電極部材は、透明ガラスに透明導電性薄膜を成膜したものが好ましく、これは、電極平板を感光体サンプルに対向させたとき、電極を通して光を照射することが可能であり、露光装置の配置等で使い勝手が向上するためである。
透明ガラスとしては、一般のガラスでもよいが、ＢＫ−７、石英ガラス等が通過波長域が広く計測用には好ましい。
また、透明導電薄膜としてはＩＴＯが一般的であるが、これ以外の材料を用いることができる。
透明導電膜の成膜は、ガラスの片側全面に成膜する方法でも、また、パターンマスクを使い、細線（≦１ｍｍ）でメッシュ状に成膜する方法でも良い。この場合には、［ＩＴＯ成膜部分の面積／ＩＴＯ成膜無し部分の面積］の面積比が＜＜１であるようにすると、透明電極を通過させる光が８００ｎｍ以上の波長を含むとき、この波長の光を大きく損なうことなく通過させることが出来るので好ましい。これらは、測定の目的により選択するのが好ましい。
また、通過させる光がレーザである場合、レーザ入射側のガラスには反射防止膜をつけるのが好ましい。
これは、ガラス表面で反射したレーザが発光部に戻り、複合共振器を形成して、レーザ光に揺らぎが生じる、いわゆる戻り光ノイズを防ぐためである。
この電極をサンプルに対向して設置する場合、サンプルとの距離は近いほど信号が大きくなり好ましい。
一方、遠ざける距離の上限は具体的には、測定対象の領域サイズとも関係するので、一概には決められない。
この電極部分は周囲のグランドから浮いている必要があり、絶縁性保持部材がこれを担うことになる。このとき、絶縁性保持部材と電極との間の抵抗は少なくも１ＭΩ以上あることが好ましい。
これは、電極にリード線をつけ、電極に誘起された信号を外部増幅器へ接続するときに増幅器内部、あるいは外部におかれる負荷抵抗の値との関係によるが、通常このような場合の負荷抵抗は１０Ωから１０００Ωが使われることが多く、これに対しで最低３オーダーの差がないと、正確な測定にならないためである。
また、電極には雑音対策のため、電位検出のための孔、および光を透過させる場合は入射側にも孔を空けたシールドボックスで、電極および保持部材全体を覆うのも計測の目的によっては、効果的である。
このように構成された電極装置は、サンプルが電子写真用感光体であるとこれを帯電する必要があるために、コロナ放電を行なうことが一般的である。
そして、特に有機感光体（ＯＰＣ）の場合、負極性のものが主流であり、負のコロナ放電が使用される機会が多い。負のコロナ放電では正のコロナ放電に対し、オゾン、窒素酸化物等の不要物の発生が１０倍程度多いことが言われており、これら不要物の酸化作用によって、電極部材および絶縁性保持部材も長期間使用されると、徐々に汚染、劣化することになる。また、空気中に浮遊するホコリ等が付着することもある。
汚染、劣化のうち、特に問題となるのは、電極と保持部材の間の抵抗が下がることである。電極と保持部材の間の接触部分が窒素酸化物等により汚染されたり、ホコリの付着により、水分を吸着しやすくなることで発現する。従って、長期間の使用で汚染・劣化した電極装置が高湿環境下におかれると、問題が起きやすい。
そして問題の起きやすい湿度は、相対湿度で規定できる。その理由は、問題が汚染物質の含有水分量によるものであり、たいていの物質の含有水分量は相対湿度で規定されるからである。
【０００７】
このような問題が生じた場合には、次のような対策を取ることが考えられる。
１．電極と保持部材の接触部分に空気の流れをあてる、
２．１と同様であるが、より効果的には、気流の相対湿度を周囲より低くして接触部にあてる。
３．１と同様であるが、より効果的には、気流の温度を周囲温度以上にして接触部にあてる。
４．１と同様であるが、より効果的には、気流の速度を０．５ｍ／ｓ以上にして接触部にあてる。
５．さらに、より効果的には、空気の吹き出し口と吸い込み口を対して、空気の流れを接触部分にあてる。
これらの対策が効果的である理由は、全てに共通であるが、１．は、接触部に気流があたることで、気化熱を奪うことで水分を蒸発しやすくなり、２．は、周囲の空気より湿度の低い空気をあてることで、水分の蒸発をしやすくなり、３．は、周囲の温度より高い温度の空気をあてることによって、水分の蒸発を早めることになり、さらに４．は、気流の速度を早めることで気化熱を奪い、水分を蒸発しやすくする。
これら手段が作用している間、高湿下でも問題なく測定ができる。
【発明の効果】
【０００８】
以上及び以下の詳細かつ具体的な説明から明らかなように、本発明の電極装置は、導電性基体とこれを保持する絶縁性部材と、該基体は導電性のリード線で外部増幅器につながる電極であって、相対湿度６０％以上の雰囲気下で、気流が該導電性基体と該絶縁性保持部材の接触部を流れるようにしたので、該基体と該絶縁性部材間の抵抗が劣化した場合でも回復させることができる。
また、本発明の電極装置は、該導電性基体として透明導電性薄膜で成膜された透明絶縁性基体を用いると、露光同時電位計測が可能であり、応用範囲が広く、使い勝手のよい電極装置とすることができる。
また、前記気流として、空気の吹き出し口からでた空気を、該電極と電極保持部材（絶縁性部材）の間を流し、空気の吸い込み口へと流すように配置した気流生成部材によって発生させたものを用いると、気流が不用意にサンプルにあたらぬようにすることができ、測定に影響を与えず、高湿下でも安定した計測が可能となる。
また、前記気流が相対湿度６０％以下における空気の流れとすることによって、より効果的に機能回復を行なうことができる。
また、前記気流の温度を周囲温度以上にすることによって、より効果的に機能回復を行なうことができる。
また、気流の速度を０．５ｍ／ｓ以上にすることによって、より効果的に機能回復を行なうことができる。
【実施例】
【０００９】
本発明を、以下に記載する具体例によって、さらに詳細に説明する。
（実施例１）
試験に使用した装置は、静電特性試験装置ＥＰＡ８１００（川口電機製作所（株）製）、社内で数年にわたり連日使われている機器であり、汚染・劣化が進行している。電位検出の電極は透明導電体（石英ガラスにＩＴＯ膜をメッシュ状に成膜している）であり、サイズは７５ｍｍ×５０ｍｍ×１．５tｍｍである。
この電極の概略、測定部の概略構成については、図１、図２に示す。
この装置では、電極（５）の上方に配置されたターンテーブル（１）をサンプル面とし、該ターンテーブル（１）を１１００ｒ．ｐ．ｍ．で回転させて、サンプルが周期的に電極を横切り、電極に交流信号が誘起され、図示していない増幅器で信号は処理され、サンプルの表面電位信号が出力される。
この装置では測定を始めるに際し、あらかじめ、サンプル面はサンプル押さえ板（２）のみにし、この押さえ板（２）に校正電圧２００Ｖを印加し（装置の機能）、表面電位計測部の表示が正しく２００Ｖを示すように、ゲイン調整するための校正作業が必要である。
２５℃−５５％環境下でこの校正作業をし、問題のないことを確認したのち、この測定システムを環境試験室に搬入し、徐々に調湿しながら、３０℃−５０％、３０℃−６０％、３０℃−８０％、３０℃−９０％で同じ校正作業を行なった。
その際、同時に、図１の符号（８）、（９）、（１０）及び（１１）で表示する手段で、気流が電極（５）と電極保持部材（４）の接触部にあたるようにして校正作業を行なった。
結果は、表１に示されるとおりである。
温湿度の計測はＨＮ−Ｄ１１（チノ）、風速の計測は風速計クリモマスターＭｏｄｅｌ  ６５１１を使用した。
【００１０】
【表１】
2005098724.tif 000003
*)気流有りの場合、吹きつけ １分後に校正作業を実施している
問題なく、計測ができることが分かる。ただし、気流を止めると計測は出来なかった。
【００１１】
（実施例２）
実施例１と同じ構成の装置を用いて、気流の相対湿度を変えて、表面電位表示が元に戻る早さを測定した。
気流の湿度は測定環境の空気をドライヤーのファン（ヒータはオフ）で送風する途中に乾燥剤（シリカゲル）を置き、そこを通過させることで、水分を除去した気流を生成した。
湿度の条件は、乾燥剤の量を変えて行ない、その結果は成り行きであるが、湿度が下がったことを確認後、実験を行なった。結果を表２に示す。
【００１２】
【表２】
2005098724.tif 000004
気流の相対湿度が下がると、電位計の機能回復が早まることが分かる。
【００１３】
（実施例３）
実施例１と同じ構成の装置を用いて、気流の温度を変えて、表面電位表示が元に戻る早さを調べた。気流の温度は測定環境の空気をドライヤーのファンで送風する際、ヒータをオンするようにした。
温度条件は、ドライヤーへの電源電圧を調整することによって行なった。また、極力同じ風速になるように距離を変えることと、ドライヤーの吸い込み口に遮蔽板を置くことによって調整した。結果を表３に示す。
【００１４】
【表３】
2005098724.tif 000005
気流の温度が周囲温度より高いと、電位計の機能回復が早い。
【００１５】
（実施例４）
実施例１と同じ構成の装置を用いて、気流の速度を変えて、表面電位表示が元に戻る早さを測定した。
気流の速度は、測定環境の空気をドライヤーのファンで送風する際（ヒータはオフ）、ドライヤーへの電源電圧を調整して行なった。結果を表３に示す。
【００１６】
【表４】
2005098724.tif 000006
気流の速度が０．４（ｍ／ｓ）以上で効果が現れる。
【００１７】
（実施例５）
図３に示される電極を使用して、以下の測定を行なった。
電位検出の電極として、サイズが１０ｍｍ×１０ｍｍ×１．０tmmの透明導電体（石英ガラスにＩＴＯ膜を片面全面に成膜し、他面は反射防止膜が成膜されている）を使用した。測定機器の概略構成を図４に示した。
この電極は、感光体サンプルに対向して配置され、サンプルの帯電した部分が電極面に来ると停止し、レーザ光を単パルスで照射し、サンプル表面の電位変化で電極に変位電流信号が誘起される。この信号を処理し、電位変化量を知るものである。
ここでは、感光体サンプルの替わりに、周囲を樹脂で固めたワイヤ（細線）の断面が電極に距離１ｍｍで対向するようにし、ワイヤに指数関数的に変化する電位信号を印加した。
変化は、１ｍｓの間に１００Ｖ変化する電圧信号とした。２５℃−５５％環境下でこの測定作業をし、問題なく信号を検出できることを確認した後、この測定システムを環境試験室に搬入し、徐々に調湿しながら、３０℃−９０〜９５％にし、同じ測定作業をした。
電極は比較的新しいので、湿度は結露上限まで、高めに設定した。このとき、同時に図５に示す手段で、吹き出し口（２８）と吸い込み口（２９）が対向して、気流が電極と電極保持部材の接触部を含めた全体にあたるようにし、ワイヤ側（サンプル側）に流れないようにして測定作業を行なった。結果を表５に示す。
この測定で得られる信号の１例を図６に示した。高湿下で問題のあるときの信号波形は図７に示した。
【００１８】
【表５】
2005098724.tif 000007
*)気流有りの場合、吹きつけ １分後に測定作業を実施している
気流があることで、測定機能が回復することが分かる。なお、気流がワイヤ側（サンプル側）にあたらぬようにしているので、感光体サンプルの場合でも、サンプルの条件を変えることなく測定ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明における静電特性測定装置の構成概略図である。
【図２】本発明の図１の装置で使用される透明電極の１例を示した図である。
【図３】本発明の変位電流信号検出用電極の１例を示した図である。
【図４】本発明の図３を使用した測定装置の構成例を示した図である。
【図５】本発明の気流の吹き出し口と吸い込み口を組み合わせた例を示した図である。
【図６】図４の装置で得られる信号の１例（正常な場合）を示した図である。
【図７】図４の装置で得られる信号の１例（異常な場合）を示した図である。
【符号の説明】
【００２０】
１  ターンテーブル
２  サンプル押さえ板
３  校正電圧印加のライン
４  電極保持部材（絶縁性部材ともいう）
５  電極（導電性基体ともいう）
６  電極からのリード線（増幅器に繋がる）
７  ターンテーブルの支柱
８  送風ファン
９  ヒータ
１０  送風パイプ
１１  風量調節のしきり板
１２  気流
１３  送風ファン、ヒータの電源調節器
１４  光源
１５  透明導電体膜を成膜した透明ガラス板
１６  電極枠（導電性）
１７  電極保持部（絶縁性）
１８  電極からのリード線（増幅器へゆく）
１９  電極押さえ
２０  ワイヤ（細線）
２１  樹脂（ワイヤを被覆）
２２  シールド
２３  ワイヤの被覆チューブ
２４  高圧電源
２５  任意波形発生装置
２６  電流増幅器
２７  デジタルオシロスコープ
２８  気流の吹き出し口
２９  気流の吸い込み口
３０  任意波形発生装置の出力波形モニター
３１  高圧電源の出力波形モニター
３２  電極により検出された信号（正常）
３３  電極により検出された信号（異常）
【図１】
2005098724.tif 000008
【図２】
2005098724.tif 000009
【図３】
2005098724.tif 000010
【図４】
2005098724.tif 000011
【図５】
2005098724.tif 000012
【図６】
2005098724.tif 000013
【図７】
2005098724.tif 000014