(57)【要約】      （修正有）【課題】感光体の絶対電位プロファイル測定に際して、高解像度化及び高速化の両方を実現する新しい方式の電位プロファイル測定装置を提供する。【解決手段】  感光体2を一様に帯電させ、透明電極1越しに露光走査した際に、ドラム２の表面電位の変化に応じて透明電極1に生じる誘起電流から感光体の表面電位のプロファイルを得るセンサの精度を向上させる。1は透明電極、2は感光ドラム、3は１次高圧電源、4は１次帯電器、15は検知レーザ照射ユニット、16は増幅器、17はＣＰＵ、18はＡ／Ｄ変換器、19は位置センサーを示す。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
前記帯電された感光体を露光して潜像形成する画像露光手段、
前記画像露光手段の光照射パワーを切り替える切り替え手段、
前記画像露光手段により潜像形成された画像を所定の現像材で可視画像に現像する現像手段と、
前記現像手段により、現像された可視画像を前記感光体から転写材に転写する転写手段と、
前記感光体に対向し、前記画像露光手段の光路上に配置された透明電極と、
前記感光体上に前記画像露光手段により光照射する際に前記透明電極に誘導される誘導電流により電位変化量を検知する電位変化量検知手段と、
前記画像露光手段の露光パワーを制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記請求項１に於いて、前記画像露光手段、前記現像手段、前記転写手段により、画像を形成するモードと、前記画像露光手段、前記透明電極、前記電位変化量検知手段とにより前記感光体表面上の電位プロファイルを測定するモードを持つ事を特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
前記請求項２に於いて、前記画像形成モードと前記電位プロファイル測定モードでの前記露光手段による光照射パワーを、前記画像形成時より前記電位プロファイル測定モードのときの光照射パワーが強くなるように前記制御手段を制御する事を特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
前記請求項１に於いて、前記電位変化量検知手段によって前記感光体の主走査方向のプロファイル測定を行う事を特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
前記請求項１に於いて、前記電位変化量検知手段によって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電位プロファイル測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真法を用いて画像を形成する複写機、プリンター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装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真装置の感光体など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、いわゆるチョッパー方式の電位計と容量変動方式の電位計、所謂電位センサーが主に知られている。特に、ここではチョッパー式の電位センサーについて述べる。チョッパー方式の電位計は、測定対象物と測定電極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、測定対象物体とこの測定電極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処理に関しては同様の内容となっている。
【０００３】
図６はチョッパー方式の表面電位計の概略構成を示す図である。同図において、１は測定対象物８からの電気力線を受ける測定電極、２はその測定対象物８から測定電極１へ入射する電気力線をＡ方向に振動してチョッピングする音叉型振動子、３は測定電極１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ための増幅素子、４は音叉型振動子２に振動を与える圧電素子である。また、５は回路基板、６は圧電素子４への駆動信号、測定電極１からの受信信号、及び電源を入出力するための接続コネクタ、７は測定対象物８から測定電極１へＢ方向に入射する電気力線、９は上記の回路基板５を収納するシールドケースである。
【０００４】
図７は上記回路基板５上に構成されたインピーダンス変換回路の概略を示す図である。ここでは、入力側の抵抗１１を例えば１００ＭΩとして増幅素子３に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。また、出力側の抵抗１２，１３は、例えばそれぞれ１００Ω、２０ＫΩとしている。なお、これらの抵抗等の部品は回路基板５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た構成となっている。
【０００５】
また図８は上記構成の電位計の外形を示す斜視図である。図示のように、回路基板５はシールドケース９に収容されており、またケース側面にはコネクタ６が配置され、前面には測定用の小窓（開口部）が設けられている。
【０００６】
次に、上記構成の電位計の動作について説明する。まず、外部から供給される圧電素子駆動信号により圧電素子４及び音叉型振動子２が共鳴状態となり、機械振動が生じる。その結果測定対象物８からシールドケース９の測定窓を通過して測定電極１に入射する電気力線の量がその音叉型振動子２の振動に合わせて増減する。これにより、測定電極１と図３に示す入力側の抵抗１０に微弱な交流誘導電流が発生し、これが電圧信号として増幅素子３であるＦＥＴのゲートに印加される。このとき、ＦＥＴ回路は上述のようにソースフォロワ回路となっているので、増幅度１のインピーダンス変換が行われ、ＦＥＴのソースより電圧信号が出力される。そして、この信号がコネクタ６を介して外部の信号処理回路（図示せず）に転送され、その後の処理が行われ、測定対象物８の表面電位が検出される。
【０００７】
また、図９に、この電位センサーを用いた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を概略的に示す。同図９において、１は電位センサー、２は感光ドラム、３は１次高圧電源、４は１次帯電器、５はレーザー光、６は現像器、７はコピー用紙、８は転写帯電器、９は転写高圧電源、１０は分離帯電器、１１は分離高圧電源、１２は定着器、１３はクリーナー、１４は露光ユニットを示す。
【０００８】
上記構成において、１次高圧電源３で数ｋＶの高圧が発生され、１次帯電器４に供給される。よって、感光ドラム２の表面電位は数百Ｖに一様に帯電される。その後、感光ドラム２上に原稿に対応したレーザー光（レーザーとは限らない）５が照射され、感光ドラム２上に静電潜像が形成される。次に、現像器６が、その内部に備蓄したトナーを用い、この静電潜像に対応するトナー画像を形成する（トナー現像を行う）。次に、転写高圧電源９が転写帯電器８に高電圧を印加し、コピー用紙７をその裏面から帯電させる。すると、感光ドラム２上に形成されたトナー像がコピー用紙７に引きつけられ転写される。その後、分離高圧電源１１からＡＣ＋ＤＣの高圧が１０の分離帯電器に印加され、転写時に帯電された電荷を除電することにより、感光ドラム２からコピー用紙７を分離させる。そして、トナ一画像が転写されたコピー用紙７を定着器１２に通し、熱定着され、排紙される。感光ドラム２上に付着したトナー残り等をクリーナー１３で除去する。
【０００９】
次に、電位センサー１からの信号を用いて行う電位制御について説明する。電位センサー１からの信号に基づく各画像形成プロセス部の制御を電位制御という。この電位制御は、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のＣＰＵ１７を通じて実行される。電位制御の実行に際してＣＰＵ１７は、先ず、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、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、この電位を電位センサー１で読取り、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の出力を図示しない制御線にて制御する。この他にも、電位センサー１からの信号によって、各画像形成プロセス部を制御する。電位制御には、５のレーザー光の光量を制御する露光制御、現像器６内に備る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、転写満圧電源９の出力を制御する転写制御等がある。
【００１０】
次に、電位センサー１からの信号処理動作について図１４を参照して説明する。図１０は、上記構成からなる画像形成装置に備えられた電位センサー信号処理系の概略結線図である。１４は、電位センサー１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ー制御基板、１５はセンサー制御基板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増幅して伝達するための増幅手段、１６は増幅手段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、１７は画像形成装置を制御する制御装置のＣＰＵである。そして、感光体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、図１１に示すように電位センサーを主走査方向に移動させて測定する方法（例えば、特許文献１参照。）と図１２に示すように電位センサーを主走査方向に複数個並べて測定する方法が知られている。ところで近年、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。
【特許文献１】特開平５−１８８８３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記のような従来の表面電位計にあっては、応答スピードに限界があり、さらに構成上の制約からくる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。
【００１２】
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、感光体の絶対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新しい方式の電位プロファイル測定装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記問題点を解決するために、
（第一の手段）
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、前記帯電された感光体を露光して潜像形成する画像露光手段、前記画像露光手段の光照射パワーを切り替える切り替え手段、前記画像露光手段により潜像形成された画像を所定の現像材で可視画像に現像する現像手段と、前記現像手段により、現像された可視画像を前記感光体から転写材に転写する転写手段と、前記感光体に対向し、前記画像露光手段の光路上に配置された透明電極と、前記感光体上に前記画像露光手段により光照射する際に前記透明電極に誘導される誘導電流により電位変化量を検知する電位変化量検知手段と、前記画像露光手段の露光パワーを制御する制御手段とを含む第一の手段。
【００１４】
（第二の手段）
前記第一の手段に於いて、前記画像露光手段、前記現像手段、前記転写手段により、画像を形成するモードと、前記画像露光手段、前記透明電極、前記電位変化量検知手段とにより前記感光体表面上の電位プロファイルを測定するモードを持つ第二の手段。
【００１５】
（第三の手段）
前記第二の手段に於いて、前記画像形成モードと前記電位プロファイル測定モードでの前記露光手段による光照射パワーを、前記画像形成時より前記電位プロファイル測定モードのときの光照射パワーが強くなるように前記制御手段を制御する第三の手段。
【００１６】
（第四の手段）
前記第一の手段に於いて、前記電位変化量検知手段によって前記感光体の主走査方向のプロファイル測定を行う第四の手段。
【００１７】
（第五の手段）
前記第一の手段に於いて、前記電位変化量検知手段によって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第五の手段を有する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明により、絶対的な電位プロファイル測定を高速かつ高解像度で行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照してこの発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【実施例１】
【００２０】
図１には、該第１の実施の形態にかかる電位プロファイル測定装置の概略を示す図である。同図１において、１は透明電極、２は感光ドラム、３は１次高圧電源、４は１次帯電器、１５は検知レーザー照射ユニット、１６と２２は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、１７はＣＰＵ、１８と２３は増幅器、１６と２２からのそれぞれのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、１９は位置センサー、２０は検知レーザー光、２４は感光ドラムの表面電位を測定する電位センサーを示す。
【００２１】
上記構成において、１次高圧電源３で数ｋＶの高圧が発生され、１次帯電器４に供給される。よって、感光ドラム２の表面電位は数百Ｖに一様に帯電される。その後、感光ドラム２上に検知レーザー光（レーザーとは限らず、ＬＥＤ等でもよい）２０が透明電極１を介して主走査方向に照射される。このとき、透明電極１には表面電位の変化量に応じた誘導電流が流れる。この誘導電流を増幅器１６で検出し、Ａ／Ｄ変換器１８を介して、ＣＰＵ１７において処理することで主走査方向の相対的な電位プロファイルを測定する。また、電位センサー２４を用いて、感光ドラム２上の絶対的な表面電位を測定する。この電位センサー２４は、透明電極１と異なった場所に配置すると、感光ドラム２の暗減衰特性により、表面電位が変化してしまうので、近接して配置することが好ましい。しかしながら構成上困難な場合は、その暗減衰による電位の変化を補正することでそれを補うことは可能である。そして、位置センサー１９からの位置データと、主走査方向の相対的な電位プロファイル、感光ドラム２の所定位置の表面電位を用いることで、感光体一周分のプロファイルを測定することによって、感光体表面全域の電位プロファイルの検知を行うことが可能となる。
【００２２】
図２に透明電極方式の電位プロファイル測定の原理について示す。帯電器により帯電された感光体に対向して透明電極を配置すると、感光体表面と透明電極の間には擬似的な容量成分（コンデンサ）が形成される。このとき、感光体に検知光を照射することにより、感光体の表面電位は減衰し、透明電極との間の電気容量が変化する。このとき、透明電極には容量変化すなわち表面電位の変化量に対応した誘導電流が流れることになる。よって、この誘導電流を、オペアンプを介して測定する。また、図３−Ａは感光体の表面電位と誘導電流の相関関係を示した図であり、この相関関係を利用することにより、検知した誘導電流から表面電位を算出することが可能となる。
【００２３】
図３−Ｂは感光体への露光エネルギーと感光体の表面電位変化量の相関関係を示した図である。図３−Ａ、図３−Ｂから、露光エネルギーが大きくなるにつれて透明電極に誘起される誘導電流が大きくなることがわかる。
【００２４】
図３−Ｃは感光体の位置と透明電極に誘起される誘導電流を示すグラフである。以上の説明からわかるように、露光パワーが大きい方が誘導電流の変化量が大きくなる。単一の透明電極を感光体の主走査方向に対向して配置し、検知レーザーで主走査方向に走査することにより、透明電極に流れる誘導電流の時間に対する変化を測定することにより主走査方向の相対的な電位プロファイルを測定することが可能となる。この主走査方向の電位プロファイル測定を、感光体一周分繰り返すことで、感光体全域の電位プロファイルの測定が可能となる。
【００２５】
図１で説明したように、この誘導電流を後段アンプで増幅させ、Ａ／Ｄでデジタル値に変換しＣＰＵに取り込む。このとき、誘導電流の変化が大きい方がアンプのゲインを下げることができるのでＳ／Ｎに対して有利になる。また、Ａ／Ｄの分解能という観点から考えても元の信号振幅が大きい方が測定精度という観点で有利になることは詳細に説明するまでもない。
【実施例２】
【００２６】
ここでは、本発明の第２の実施例について、前記第１の実施例と異なる部分を中心に説明する。図４は、本発明における第２の実施の形態にかかる電位プロファイル装置を備えた画像形成装置の画像形成プロセスに係わる主要要素を概略的に示した図である。同図４において、１は電位センサー、２は感光ドラム、３は１次高圧電源、４は１次帯電器、６は現像器、７はコピー用紙、８は転写帯電器、９は転写高圧電源、１０は分離帯電器、１１は分離高圧電源、１２は定着器、１３はクリーナー、１５は露光ユニット、１６は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、１７画像形成装置を制御する制御装置のＣＰＵ、１８は増幅器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、１９は位置センサー、２０はレーザー光、２２は露光ユニット１５の光量を制御する露光制御手段を示す。
【００２７】
上記構成において、１次高圧電源３で数ｋＶの高圧が発生され、１次帯電器４に供給される。よって、感光ドラム２の表面電位は数百Ｖに一様に帯電される。その後、感光ドラム２上に原稿に対応したレーザー光２０が透明電極１を介して照射され、感光ドラム２上に静電潜像が形成される。次に、現像器６が、その内部に備蓄したトナーを用い、この静電潜像に対応するトナー画像を形成する（トナー現像を行う）。次に、転写高圧電源９が転写帯電器８に高電圧を印加し、コピー用紙７をその裏面から帯電させる。すると、感光ドラム２上に形成されたトナー像がコピー用紙７に引きつけられ転写される。その後、分離高圧電源１１からＡＣ＋ＤＣの高圧が１０の分離帯電器に印加され、転写時に帯電された電荷を除電することにより、感光ドラム２からコピー用紙７を分離させる。そして、トナ一画像が転写されたコピー用紙７を定着器１２に通し、熱定着され、排紙される。感光ドラム２上に付着したトナー残り等をクリーナー１３で除去する。
【００２８】
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。上記構成において、１次高圧電源３で数ｋＶの高圧が発生され、１次帯電器４に供給される。よって、感光ドラム２の表面電位は数百Ｖに一様に帯電される。その後、感光ドラム２上にレーザー光２０が透明電極１を介して主走査方向に照射される。このとき、透明電極１には表面電位の変化量に応じた誘導電流が流れる。この誘導電流を増幅器１６で検出し、Ａ／Ｄ変換器１８を介して、ＣＰＵ１７において処理することで主走査方向の相対電位プロファイルを測定する。
【００２９】
そして、位置センサー１９からの位置データ、主走査方向の電位プロファイルを基に感光体一周分のプロファイルを測定することによって、感光体表面全域の電位プロファイルの測定を行い、図示しないメモリに感光体の全領域プロファイルデータを格納する。
【００３０】
そして、得られた電位プロファイルと位置センサー１９からの感光体の位置データに基づいて、２２のレーザー光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、感光体のある副走査位置での、主走査方向の電位プロファイルに応じて、レーザー光量を図５に示すように主走査方向に変化させることで、感光体表面の電位プロファイルによる影響をうち消すように補正する。
【００３１】
また、主走査方向の電位プロファイルは、感光体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、レーザー光量を変化させることは言うまでも無い。
【００３２】
この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ことにより、電位プロファイル測定の高速化及び高解像度化、高精度化が可能となるので、高画質な画像を提供することが可能となる。
【００３３】
以上説明したように、上記各実施の形態にかかる電位プロファイル測定装置及びこれを備えた画像形成装置では、透明電極方式を用いて電位プロファイルを測定することにより、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】
【００３４】
【図１】本発明の第１の実施の形態の電位プロファイル装置の概略図。
【図２】透明電極方式の電位プロファイル測定の原理について示した図。
【図３−Ａ】感光体の表面電位と誘導電流の相関関係を示した図。
【図３−Ｂ】露光エネルギーと表面電位変化率の相関図。
【図３−Ｃ】感光ドラムの距離と誘導電流の相関図。
【図４】本発明の第２の実施の形態にかかる電位プロファイル装置を備えた画像形成装置の概略を示した図。
【図５】感光ドラムの位置とレーザーパワー制御図。
【図６】チョッパー方式の表面電位計の概略構成を示す図。
【図７】インピーダンス変換回路の概略を示す図。
【図８】電位計の外形を示す斜視図。
【図９】電位センサーを用いた画像形成装置の内部構造を示す図。
【図１０】電位センサー信号処理系の概略結線図。
【図１１】電位センサーを主走査方向に移動させて測定する方法を示した図。
【図１２】電位センサーを主走査方向に複数個並べて測定する方法。
【図１】
2005173123.tif 000003
【図２】
2005173123.tif 000004
【図３−Ａ】
2005173123.tif 000005
【図３−Ｂ】
2005173123.tif 000006
【図３−Ｃ】
2005173123.tif 000007
【図４】
2005173123.tif 000008
【図５】
2005173123.tif 000009
【図６】
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【図７】
2005173123.tif 000011
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2005173123.tif 000015
【図１２】
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