(57)【要約】【課題】  簡単な回路構成で交流電圧又は交流電流を最適な値に設定することができる電位測定装置を提供する。【解決手段】  回転駆動される感光体２に近接して配置された電極１１と、電極１１に誘導される感光体２の表面電位を検出する電圧検出部１２とを有し、電極１１及び電圧検出部１２は、感光体２との電位差が放電の生じるパッシェン電圧以下となるように設定された構成を備えている。従って、感光体２との電位差が、パッシェン電圧以下となるように電極１１及び電圧検出部１２を設定するので、電極１１を感光体２に近づけても放電が生じない。このため、感光体２の表面電位を高分解能で検出することができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動される被帯電体に近接して配置された測定電極と、
前記測定電極に誘導される前記被帯電体の表面電位を検出する検出回路とを有し、
前記測定電極及び前記検出回路は、前記被帯電体との電位差が放電の生じるパッシェン電圧以下となるように設定されていることを特徴とする電位測定装置。
【請求項２】
前記検出回路の動作の基準となるコモン電圧が、前記被帯電体の飽和電圧となるように前記検出回路に電源を供給する電源部を有することを特徴とする請求項１記載の電位測定装置。
【請求項３】
前記電源部は、帯電部材に電圧を供給する電源を兼ねることを特徴とする請求項２記載の電位測定装置。
【請求項４】
前記電源部は、前記被帯電体の飽和電圧よりも所定値だけ高い電圧を生成して前記検出回路に供給するフローティング電源を含むことを特徴とする請求項２記載の電位測定装置。
【請求項５】
前記検出回路の出力電圧のレベルを変換する電圧レベル変換部を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の電位測定装置。
【請求項６】
前記検出回路は、ノイズ源から保護するためのシールドボックスに取り囲まれていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の電位測定装置。
【請求項７】
前記電圧レベル変換部は、前記出力電圧のレベルを光学的結合又は磁気的結合によって変換することを特徴とする請求項５記載の電位測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被帯電体上の表面電位分布を測定し、測定した電位分布に基づき帯電電圧を制御する電位測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、感光体上の表面電位を測定する方法として、電極等を用いて誘導電流を測定する方式が知られている。感光体に電極を近接して配置させ、感光体の回転によって電極を感光体に対して相対移動させる。これにより、電極で検知する電荷が時間的に変化し、その際の誘導電流値を検出して表面電位を測定するものである。
【０００３】
感光体に近接配置した電極による静電潜像の測定では、分解能を上げるために電極を小型化させる技術や、複数の電極を設け、これらの電極間のピッチを狭幅化する方法が提案されている。
【０００４】
特許文献１では、測定電極付近に放電開始電圧の高い不活性ガスを充満して、放電開始電圧を上げる方法が開示されている。また放電現象を抑えるために、電極に誘導される電位を測定する回路のコモン電圧を測定値の最大・最小値の中間電位とし、電位差を小さくする方法が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特許第０３００９１７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、不活性ガスを注入するための装置や、注入したガスを排気する装置を別途設けなければならず、装置が大型化するという課題がある。また、回路のコモン電圧を中間電位に設定する場合であっても、感光体と電極には数百Ｖ程度の電位差があり、測定精度を上げるために近づけると放電が生じるため、あまり近づけることができない。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、被帯電体の表面電位を精度よく測定することができる電位測定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】
【０００８】
かかる目的を達成するために本発明の電位測定装置は、回転駆動される被帯電体に近接して配置された測定電極と、前記測定電極に誘導される前記被帯電体の表面電位を検出する検出回路とを有し、前記測定電極及び前記検出回路は、前記被帯電体との電位差が放電の生じるパッシェン電圧以下となるように設定された構成を備えている。このように本発明は、被帯電体との電位差が、パッシェン電圧以下となるように測定電極及び検出回路を設定するので、測定電極を被帯電体に近づけても放電が生じない。このため、被帯電体の表面電位を高分解能で検出することができる。
【０００９】
上記電位測定装置において、前記検出回路の動作の基準となるコモン電圧が、前記被帯電体の飽和電圧となるように前記検出回路に電源を供給する電源部を有しているとよい。従って、検出回路及び測定電極の電位を、被帯電体の電位に近い値にすることができる。
【００１０】
上記電位測定装置において、前記電源部は、帯電部材に電圧を供給する電源を兼ねるとよい。新たな電源を設けることなく、検出回路及び測定電極の電位を、被帯電体の電位に近い値にすることができる。
【００１１】
上記電位測定装置において、前記電源部は、前記被帯電体の飽和電圧よりも所定値だけ高い電圧を生成して前記検出回路に供給するフローティング電源を含むとよい。従って、検出回路を正常に動作させる電源を供給することができる。
【００１２】
上記電位測定装置において、前記検出回路の出力電圧のレベルを変換する電圧レベル変換部を有しているとよい。従って、検出回路の出力をその他の回路、例えば制御部に入力して処理することができる。
【００１３】
上記電位測定装置において、前記検出回路は、ノイズ源から保護するためのシールドボックスに取り囲まれているとよい。従って、検出回路をノイズ源から保護することができる。
【００１４】
上記電位測定装置において、前記電圧レベル変換部は、前記出力電圧のレベルを光学的結合又は磁気的結合によって変換するとよい。従って、簡単な構成で電圧レベルを変換することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、被帯電体の表面電位を精度よく測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
添付図面を参照しながら本発明の好適な実施例を説明する。
【実施例】
【００１７】
まず、図２を参照しながら本実施例の構成を説明する。像担持体としての感光体２は、円筒状ＯＰＣ感光体であり、紙面に垂直方向の中心軸線を中心に矢示の時計方向に所定のプロセススピード（周速度）で回転駆動される。
【００１８】
感光体２の周囲には、帯電部材としての帯電ロール３が接触するように配置されている。この帯電ロール３は感光体２の回転に従動して回転し、またＡＣ電源２１、ＤＣ電源２０から所定の電圧が印加され、回転する感光体２の周面が所定の極性・電位に一様に帯電（本例では負帯電）される。
【００１９】
次いで回転感光体２の帯電処理面に、露光器４から出力される、画像変調されたレーザビームが照射（走査露光）され、露光部分の電位が減衰して静電潜像が形成される。
【００２０】
感光体２の回転にともなって該潜像が現像器５に対向する現像部位に到来すると、現像器５から負帯電されたトナーが供給されて反転現像によってトナー像が形成される。
【００２１】
感光体２の回転方向に見て現像器５の下流側には導電性の転写ロール６が感光体２に圧接配置してあって、感光体２と転写ロール６とのニップ部が転写部位を形成している。
【００２２】
感光体２の表面に形成されたトナー像が感光体２の回転につれて上記転写部位に到達すると、これとタイミングをあわせて、用紙が転写位置に供給され、これとともに所定の電圧が転写ロール６に印加されて、トナー像が感光体２の表面から用紙に転写される。
【００２３】
転写位置でトナー像転写を受けた用紙は定着器７へ搬送されてトナー像の定着を受け機外へ排出される。
【００２４】
一方、感光体２の表面に残った転写残りトナーはクリーニングブレード８によってかき落されることで、感光体２はその表面が清掃されて、次の画像形成に備える。
【００２５】
ここで、帯電ロール３を感光体２に接触させてＡＣ電圧にＤＣ電圧を重畳した電圧を印加し、感光体２を帯電させる接触帯電方式について説明する。一般的に、ＤＣ電圧の印加だけでは、感光体２上の抵抗の低いところにだけ電流が流れるため均一に帯電することができない。そこで、ＡＣ電圧にＤＣ電圧を重畳した電圧を印加し、感光体の表面電位を均一に帯電させる。
【００２６】
しかしながら、ＡＣ電圧は大きすぎると感光体が磨耗するという不具合が生じる。逆に小さすぎると、帯電の均一性が保てなくなり、プリントしたときにむらができる。そのため、ＡＣ電圧を必要最低限の最適な値に設定する必要がある。そこで、帯電ロール３に印加するＡＣ電圧を順次増やしていき、電位センサでそのときの感光体の帯電電位を検知していって、感光体が飽和したところのＡＣ電圧に基づいてＡＣ電圧又はＡＣ電流を最適な値に設定する（例えば、図２に示すＶｐｐ（α）のように感光体２が飽和したときの電圧よりも所定値だけ大きい電圧の所に設定する）。ＡＣ電圧をこのような値（Ｖｐｐ（α））に設定することで、局所的にも感光体２の表面電位が安定している帯電電位であって、しかも最小となる値に設定することができ、画質や信頼性を向上させることができる。なお、図２に示すように飽和した電圧を肩電圧と呼ぶ。また、感光体２が飽和すると、感光体２の表面電位は印加しているＤＣ電圧に一致することが知られている。
【００２７】
さらに、画像形成装置１には、感光体２の近傍で、感光体２に対向配置した電極１１と、この電極１１に誘導される誘導電圧又は誘導電流を測定する電圧検出部（本発明の検出回路に該当する）１２と、電圧レベル変換部１３と、制御部１４とを電位測定装置１０として備えている。電極１１は、図１に示すように帯電ロール３による帯電後であって、露光器４による露光の前となるように配置されている。
【００２８】
図３を参照しながら電圧検出部１２の構成について説明する。電圧検出部７は、図３に示すように演算増幅器１６と、検出用コンデンサ１７と、リセットスイッチ１８とを有している。このように電圧検出部１２は、高圧回路を必要とせず、簡単な回路で構成することができるので、低コストで実現することができる。また電圧検出部１２の周囲は、図３に示すようにシールドボックス１５に取り囲まれている。感光体２及びその周辺部材には、高電圧が印加されているので、電圧検出部１２を電磁波等のノイズから守るために、低電位のシールドボックス１５で囲っている。シールドボックス１５の電位は、電圧検出部１２を構成する回路のコモン電圧に一致するように接続されている。
【００２９】
演算増幅器１６と検出用コンデンサ１７とは積分器を構成している。感光体２と、これに近接させた電極１１とはコンデンサを形成しており、帯電ロール３の印加電圧を変化させたときの感光体２の表面電位の変化を誘導電位として検出している。電極１１に流れる電流を演算増幅器１６と検出用コンデンサ１７とから構成される積分器で積分することで、感光体２の表面電位を測定する。リセットスイッチ１８は、検出用コンデンサ１７２に蓄積された電荷を放電し、リセットする。
【００３０】
また、電圧検出部１２の演算増幅器１６は、フローティング電源３０で駆動される。フローティング電源３０は、図３に示すようにツェナーダイオード３２と抵抗３３の並列接続にダイオード３１が接続された構成を備えている。帯電ロール３に帯電電圧を印加する電源（ＡＣ電源２１とＤＣ電源２０）のＤＣ出力に、フローティング電源３０のグランドを接続している。また、フローティグ電源３０の入力にはＡＣ電源２１の出力を接続している。フローティング電源３０は、グランドに接続したＤＣレベルよりも所定値だけ高い電圧を生成して演算増幅器１６に供給する。
【００３１】
ＡＣ電圧にＤＣ電圧を重畳した帯電方式の場合、最終的な感光体２の表面電位は、ＤＣ電圧に一致する。そこで、本実施例では、フローティング電源３０のグランド側と、シールドボックス１５と、演算増幅器１６の入力端子とをＤＣ電源２０に接続し、これらをＤＣレベルに設定する。これによって、電圧検出部１２の回路は、感光体２の飽和電圧である−７５０Ｖ（ＤＣレベル）を基準に動作するように設定することができる。また、シールドボックス１５の電位を回路の最低電位に設定することができる。
【００３２】
電圧検出部１２の回路のコモン電位を、感光体２の表面電位の平均値と一致する電圧に設定したとする。このとき、電圧検出部１２と感光体２との電位差は、ほぼ０Ｖとなる。また仮に局所的に感光体２の表面電位がばらついていたとしても、このばらつきは、せいぜい１００Ｖ程度であるから、感光体２に電極９を十分に近づけても放電を生じることはなく、結果的に高分解能で表面電位の検出ができる。すなわち、感光体２の表面電位と、電極１１及び電圧検出部１２の電位との差がパッシェンの放電電圧以下となるように設定することができ、放電の発生を防止することができる。
【００３３】
電圧レベル変換部１３は、電圧検出部１２の出力する信号の電圧レベルを変換する。上述のように電圧検出部１２は、−７５０Ｖを基準に動作する。このため、電圧検出部１２の出力電圧のレベルを制御部１４に入力可能な０〜５Ｖの電気信号に変換する必要がある。電圧レベル変換部１３は、演算増幅器１６の出力側と制御部１４とをフォトカプラ等を用いて光学的結合する。従って、フォトカプラの光学的結合によって信号の電圧レベルを変換することができる。演算増幅器１６と制御部１４とを変圧器等を用いて磁気的結合することもできる。従って、変圧器の磁気的結合によって信号のレベル変換を行う。
【００３４】
制御部８は、上述した各部を制御すると共に、電圧検出部７で検出した感光体表面電位を元に、帯電ロール３に印加するＡＣ＋ＤＣ電圧を最適な値に制御する。
【００３５】
このように本実施例は、感光体２との電位差が、パッシェン電圧以下となるように電極１１及び電圧検出部１２を設定するので、電極１１を感光体２に近づけても放電が生じない。従って、感光体２の表面電位を高分解能で検出することができる。
【００３６】
なお、上述した実施例は本発明の好適な実施例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】画像形成装置の構成を示す図である。
【図２】肩電圧を説明するための図である。
【図３】電圧検出部の詳細な構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  画像形成装置                ２  感光体
３  帯電ロール                  ４  露光器
５  現像器                      ６  転写ロール
７  定着器                      ８  クリーニングブレード
９  除電ランプ                  １０  電位測定装置
１１  電極                      １２  電圧検出部
１３  電圧レベル変換部          １４  制御部
１５  シールドボックス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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