JP2003279608A - 電子写真感光体の静電容量算出方法及び特性評価装置 - Google Patents
電子写真感光体の静電容量算出方法及び特性評価装置Info
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Abstract
の各データの対応関係のずれをなくし、より正確な静電
容量(C)の値が得られる電子写真感光体の静電容量算
出方法及び特性評価装置を提供する。 【解決手段】 電子写真感光体を高速で回転させる工程
と、該電子写真感光体の感光面を帯電させる静電気帯電
工程と、該電子写真感光体の感光面に光放電させる光放
電工程とを有し、該電子写真感光体に流れ込む電流の電
流信号を検出してA/D変換し、算出される該電子写真
感光体の充電電荷量と、該電子写真感光体の表面電位の
電位信号を検出してA/D変換し、求められる該電子写
真感光体の帯電電位とから該電子写真感光体の静電容量
を求める電子写真感光体の静電容量算出方法であって、
該電子写真感光体の充電電荷量は、電流値を時間で積分
した値に補正値を加えた値とする電子写真感光体の静電
容量算出方法である。
Description
ー・複写機等の電子写真プロセスを用いた画像形成装置
に使用される電子写真感光体の静電容量算出方法及び電
子写真感光体の特性評価装置に関する。
て、帯電能、電荷保持能、感度等があげられる。これら
の特性の評価には、電子写真プロセスと同様にコロナ帯
電・露光を行う事によって上記特性を評価する方法が用
いられることが多い。
(以下、単に「感光体」と記すことがある。)をコンデ
ンサとするモデルで考え、電子写真感光体の静電容量を
求める方法がある。図4は、この方法の原理を示した図
である。高速回転する感光体の試料片をコロナ帯電さ
せ、試料片に流れる電流とその表面電位を同時計測する
と、試料片の帯電電位の時間的推移は、図4(a)に示
すようになり、また、試料片に流れる電流の時間的推移
は、図4(b)に示すようになる。図4(b)におい
て、電流(I)を時間(Δt)で積分すると、各時間に
おける各充電電荷量q1、q2、q3、・・・qnが求
められる。これらq1、q2、q3、・・・qnの積算
値が、感光体試料片の充電電荷量(Q)である。図4
(a)のVの値と、対応する図4(b)のQの値とをそ
れぞれプロットしたのが図4(c)である。Q=C・V
の関係式から、図4(c)の直線の傾きを求めることに
より、感光体試料片の静電容量(C)を算出することが
できる。
する装置として、特開平10−282057号公報に開
示されている装置がある。図1は、本発明に係る電子写
真感光体の特性評価装置の概略構成図である。前記公報
に開示されている装置は、その主要部が図1とほぼ同じ
であるため、図1を用いて静電容量の測定方法を説明す
る。ターンテーブル1に設けられている開口部3に感光
体の試料片を装着し、ターンテーブル1を高速回転させ
ながら、コロナ帯電器4により試料片を帯電させる。帯
電した試料片の電流及び帯電電位を電流計6及び表面電
位計7によって測定する。図5(a)は、電流測定によ
って得られる電流信号の時間的推移を示したグラフであ
る。電流計6には、ターンテーブル1の開口部3がコロ
ナ帯電器4の真上を通過した時のみ電流がパルス状に流
れる。これらの電流信号を信号処理回路によって、図5
(b)に示すように平滑化し、コントローラ9の中に取
り込まれるようになっている。また、図6(a)は、表
面電位測定によって得られる電位信号の時間的推移を示
したグラフである。表面電位計7には、ターンテーブル
1の開口部3が表面電位計電極部5の真上を通過したと
きのみ電位が計測される。そして、図6(b)に示すよ
うに、その電位の値をホールドするように信号処理回路
によって処理され、コントローラ9の中に取り込まれる
ようになっている。
測定装置においては、表面電位と電流の測定を個別に行
うものであることから、表面電位信号と電流信号を対応
させて信号処理することが難しく、また、それぞれアナ
ログ信号処理が異なり、応答性も異なるため、図7に示
すように、双方のデータの対応関係がずれてしまうとい
う問題点がある。対応関係がずれたデータをそのまま用
い、静電容量の値を算出しても、正確な値を得ることが
できない。
光体の帯電電位(V)と充電電荷量(Q)の各データの
対応関係のずれをなくし、より信頼性のある静電容量
(C)の値が得られる電子写真感光体の静電容量算出方
法及び特性評価装置を提供することを課題とする。
に、請求項1に記載の発明は、電子写真感光体を高速で
回転させる工程と、該電子写真感光体の感光面を帯電さ
せる静電気帯電工程と、該電子写真感光体の感光面に光
放電させる光放電工程とを有し、該電子写真感光体に流
れ込む電流の電流信号を検出してA/D変換し、算出さ
れる該電子写真感光体の充電電荷量と、該電子写真感光
体の表面電位の電位信号を検出してA/D変換し、求め
られる該電子写真感光体の帯電電位とから該電子写真感
光体の静電容量を求める電子写真感光体の静電容量算出
方法であって、該電子写真感光体の充電電荷量は、電流
値を時間で積分した値に補正値を加えた値とするもので
ある。
に記載の電子写真感光体の静電容量算出方法において、
前記充電電荷量の算出に加える補正値を、算出時におけ
る電流値に係数を乗じた値とするものである。更には、
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の電子写真感
光体の静電容量算出方法において、前記係数を正とする
ものである。
の電子写真感光体の静電容量算出方法において、前記表
面電位の電位信号の検出間隔を0.2秒以下とするもの
である。また、請求項5に記載の発明は、請求項3に記
載の電子写真感光体の静電容量算出方法において、前記
電流信号の検出間隔を0.1秒以下とするものである。
請求項6に記載の発明は、請求項4又は5に記載の電子
写真感光体の静電容量算出方法において、前記電位信号
の検出間隔を前記電流信号の検出間隔の整数倍とするも
のである。請求項7に記載の発明は、請求項4又は5に
記載の電子写真感光体の静電容量算出方法において、前
記電流信号の検出間隔を前記電位信号の検出間隔の整数
倍とするものである。更には、請求項8に記載の発明
は、請求項4又は5に記載の電子写真感光体の静電容量
算出方法において、前記電位信号と前記電流信号とを同
時に検出する間隔を0.2秒以下とするものである。
の試料片を装着する開口部を持つターンテーブルと、該
ターンテーブルを高速回転させるための手段と、該ター
ンテーブルに対向して配置され該試料片を帯電させる帯
電手段と、該試料片表面の帯電電位を測定する手段と、
該試料片に流れ込む電流を測定する手段と、得られた電
位信号及び電流信号をA/D変換する変換手段と、A/
D変換されたデータを演算処理する演算処理手段とを有
する電子写真感光体の特性評価装置において、請求項4
ないし8のいずれかに記載の電子写真感光体の静電容量
算出方法に基づいて測定を行う電子写真感光体の特性評
価装置である。更に、請求項10に記載の発明は、請求
項9に記載の電子写真感光体の特性評価装置において、
前記試料片が前記帯電手段の真上を通過したときの電流
値が、前記ターンテーブルの同じ回転における表面電位
が測定される時間に対応するように、静電容量を算出す
る電子写真感光体の特性評価装置である。
面に基づいて説明する。図1は、本発明に係る電子写真
感光体の特性評価装置の概略構成図である。図1を参照
しながら、測定方法を説明する。ターンテーブル1には
感光体試料片を装着する開口部3が設けられている。開
口部3の大きさは、例えば、中心から見て44°の開口
角度をもち、面積19.36cm2である。また、ター
ンテーブル1に付属して導電性金属板からなる試料片押
さえ板2が設けられている。また、ターンテーブル1
は、感光体試料片をコロナ帯電器4に対向静止させるよ
うな位置で停止することができ、また、実機と同程度の
スピードで回転させることができ、また、試料片を帯電
させて帯電の立ちあがりの様子を観察する為、高速で回
転させて試料片をコロナ帯電器4に何度も通過させるこ
とができるようになっている。
装着せずに開口部3を塞ぎ、この開口部3がコロナ帯電
器4の真上にくるようにして静止させる。コロナ帯電器
4の放電を開始し、試料片押さえ板2に流れる電流値を
検出し、所定の値(ここでは18μA)に調整する。次
に、開口部3に感光体の試料片を感光面が下向きになる
ように装着して、試料片押さえ板2により固定し、ター
ンテーブル1を所定の回転数になるよう回転させる。回
転が安定したところでコロナ帯電器4により放電を開始
する。コロナ帯電器4から試料片に与えられ試料片を充
電するパルス電流は、所定の検出間隔で電流計6に送ら
れその中の平滑化回路で平滑化等がされた後、A/D変
換器8で変換されコントローラ9に送られ演算処理され
る。また、試料片の表面電位は、コロナ帯電器4と別の
位置に配置された表面電位計7のモニタ部である表面電
位計電極5でモニタされ、モニタされた信号は所定の検
出間隔で表面電位計7に送られ、その中の増幅器で増幅
等がされた後、A/D変換器8で変換され、コントロー
ラ9に送られ演算処理される。
方法は、上記の測定によって得られる電流値からコント
ローラ9において充電電荷量を算出する際、電流値を時
間で積分した値に補正値を加え、これを充電電荷量の値
とし、静電容量を算出するものである。図2は、本発明
に係る電子写真感光体の静電容量算出方法の原理を示す
図である。図2(a)に示すように、帯電電位Vは、従
来通り表面電位計の測定によって求められる。一方、充
電電荷量Qnは、図2(b)に示すように、補正値N・
Inを加えることにより求められる。ここで、補正値N
・Inについて説明する。図1の特性評価装置では、電
流信号が流れた後に電位の測定を行う為、電流値に対し
て表面電位値に時間差が生じてしまう。よって、その現
象に鑑み、補正値は電流値Inに補正係数Nを乗じた値
とすることが好ましい。また、補正係数Nは正の値でな
くてはならない。上記のようにして求められる充電電荷
量Qnと帯電電位Vnとを図2(c)に示すようにプロ
ットすることで、より正確な充電電荷量Qと帯電電位V
の関係を得ることができ、結果として、より正確な静電
容量Cを導き出すことができる。
置を用いて、ターンテーブル1の回転数を1000rp
mとし、回転が安定したところで、開口部3に装着され
た感光体試料片に対しコロナ帯電器4による放電を開始
する。試料片に流れ込む電流I及び表面電位Vをそれぞ
れ0.02秒の検出間隔で検出し、信号処理する。充電
電荷量Qnの算出には、電流値を時間で積分した値に、
その時間tnにおける電流Inに補正係数Nを乗じた補
正値N・Inを加える。このとき、補正係数Nの値を変
え、それによって得られる充電電荷量Qと帯電電位Vと
の関係から求めた静電容量Cの値の変化を調べた。ま
た、それぞれの充電電荷量Qと帯電電位Vとのプロット
で得られる直線の原点からのずれを帯電開始電位におけ
る充電電荷量のずれと定義し、これを求めその変化を調
べた。尚、帯電開始電位における充電電荷量のずれが0
に近いほど、充電電荷量Qと帯電電位Vとの対応関係に
ずれがなく、より信頼性のある静電容量の値が求められ
ることを意味する。結果を表1に示す。
で示す補正値を加えない従来の算出方法においては、帯
電開始電位における充電電荷量のずれが生じている。補
正係数を各電流値に乗じ、それを補正値として加えて充
電電荷量を算出することにより、前記のずれは減少させ
ることができる。この場合、補正係数が0.02のと
き、前記のずれを最も少なくすることができる。この時
の静電容量の値が、最も信頼性の高い値である。
出方法において、表面電位を測定するときの電位信号の
検出間隔は0.2秒以下とする。表2は、電位信号の検
出間隔と、静電容量を算出するために帯電電位(V)0
〜−1000Vの範囲で帯電電位(V)と充電電荷量
(Q)とをプロットするのに可能なポイント数との関係
を示す表である。ただし、電流信号の検出間隔は0.0
2秒である。
0.20秒を越えると、静電容量算出に必要なポイント
数が非常に少なくなることがわかる。ポイント数が少な
いと、算出される静電容量の値は信頼性、正確性を欠く
こととなる。従って、電位信号の検出間隔は、0.2秒
以下とする。
出方法において、電流信号の検出間隔は0.1秒以下と
する。表3は、図1の特性評価装置でターンテーブル1
を1000rpmで回転させ、回転が安定したところで
コロナ帯電器4による放電を開始し、感光体試料片に流
れ込む電流を測定し、その時間推移をまとめたものであ
る。また、図3は、電流の時間推移をグラフにしたもの
である。
までの電流変化が最も大きく、その後0.2秒までの電
流変化も大きいことがわかる。このことから、電流信号
の検出間隔は、充電電荷量の算出に必要な電流値の正確
性、信頼性が低下してしまわない0.1秒以下が必要で
あることがわかる。
の検出間隔が電流信号の検出間隔の整数倍であるか、又
は、電流信号の検出間隔が電位信号の検出間隔の整数倍
であるか、又は、電位信号と電流信号を同時に検出する
間隔が0.2秒以下であることが望ましい。表4は、電
位信号及び電流信号の検出間隔と、電位信号と電流信号
を同時に検出する間隔と、静電容量を算出するために帯
電電位(V)0〜−1000Vの範囲で帯電電位(V)
と充電電荷量(Q)とをプロットするのに可能なポイン
ト数との関係を示す表である。
信号の検出間隔の整数倍であるものには備考欄1にチェ
ックが、電流信号の検出間隔が電位信号の検出間隔の整
数倍であるものには備考欄2にチェックがされている。
どちらかにチェックがなされていれば、静電容量を算出
するために帯電電位(V)と充電電荷量(Q)とをプロ
ットするのに可能なポイント数が十分得られていること
がわかる。また、備考欄1又は2にチェックがなされて
いなくても、備考欄3にチェックがなされているもの、
すなわち、電位信号と電流信号を同時に検出する間隔が
0.2秒以下であるものについても、十分なポイント数
が得られている。従って、信頼性のある静電容量を求め
るためには、電位信号の検出間隔が電流信号の検出間隔
の整数倍であるか、又は、電流信号の検出間隔が電位信
号の検出間隔の整数倍であるか、又は、電位信号と電流
信号を同時に検出する間隔が0.2秒以下であることが
望ましい。
は、図1に示す装置であり、概略構成は先に示したとお
りである。この他に、図示はしないが、コロナ帯電器
4、表面電極計電極部5等と重ならない位置に露光装置
を備えても良い。露光装置を備えることにより、感光体
試料片に露光を行ったときの試料片の静電容量を測定す
ることもできる。加えて、請求項4ないし8のいずれか
に記載の電子写真感光体の静電容量算出方法に基づく電
位信号あるいは電流信号の検出間隔が設定され、測定を
行うものである。電位信号あるいは電流信号の検出間隔
は、コントローラ9にて設定する。
片がコロナ帯電器4の真上を通過したときの電流値が、
ターンテーブル1の同じ回転における帯電電位が測定さ
れる時間に対応するように、電流値又は電位値を補正す
る補正手段を有するものである。補正手段はコントロー
ラ9に内蔵されており、これによって電流値又は電位値
の補正を行うことで、帯電電位と電流値との対応関係の
ずれがなく、静電容量を算出するための帯電電位(V)
と充電電荷量(Q)との正確なプロットが得られ、より
信頼性のある静電容量の値の算出が可能となる。
に説明する。 (実施例1)図1の電子写真感光体の特性評価装置を用
いて、感光体試料片の静電容量を算出した。まず、ター
ンテーブルに付属する試料押さえ板に試料片を入れない
状態で開口部をふさぎ、開口部をコロナ帯電器の真上に
静止させた。放電を開始し、開口部試料押さえ板に流れ
る電流値を読み、電流値を18μAに調整した。次に、
試料片をターンテーブル開口部に装着し、ターンテーブ
ルを1000rpmで回転させた。回転が安定したとこ
ろでコロナ帯電器による放電を開始し、電位信号と電流
信号とを0.02秒の間隔で検出した。充電電荷量は、
電流値を時間で積分した値に、算出時における電流値に
補正係数0.02を乗じた値を加えて算出した。帯電電
位と充電電荷量とのプロットから静電容量を求めた。ま
た、帯電開始電位における充電電荷量のずれ、すなわ
ち、帯電電位と充電電荷量とのプロットで得られる直線
の原点からのずれを求めた。その結果を表5に示す。
特性評価装置のコントローラに電流値を補正する補正手
段を設け、実施例1と同様の試料片を用いて、感光体試
料片の静電容量を算出した。まず、ターンテーブルに付
属する試料押さえ板に試料片を入れない状態で開口部を
ふさぎ、開口部をコロナ帯電器の真上に静止させた。放
電を開始し、開口部試料押さえ板に流れる電流値を読
み、電流値を18μAに調整した。次に、試料片をター
ンテーブル開口部に装着し、ターンテーブルを1000
rpmで回転させた。回転が安定したところでコロナ帯
電器による放電を開始し、感光体試料片の表面電位と、
感光体試料片に流れ込む電流を計測した。電子写真感光
体に流れる電流値は、電子写真感光体がコロナ帯電器の
真上を通過したときに測定した。また、表面電位は、タ
ーンテーブルの同じ回転における表面電位計の真上を通
過した時に測定した。そして、それらの測定値を同時に
検出したとみなし(検出間隔0.06秒)、測定値を使
用して、静電容量と、帯電開始電位における充電電荷量
のずれを求めた。結果を表5に示す。
も、帯電開始電位における充電電荷量ずれが小さいこと
から、帯電電位と充電電荷量の対応関係が正確になり、
信頼性のある静電容量が得られることがわかる。
り、高速で回転する感光体試料片を帯電手段により帯電
させ、試料片に流れ込む電流と、表面の帯電電位を測定
し、電流値から充電電荷量を算出して、充電電荷量
(Q)と帯電電位(V)とのプロットから静電容量
(C)を求める電子写真感光体の静電容量算出方法にお
いて、充電電荷量(Q)の算出に補正値を用いること
で、充電電荷量(Q)と帯電電位(V)との対応関係の
ずれが低減でき、信頼性の高い静電容量の測定が可能と
なる。また、試料片から検出する電流信号と、電位信号
の検出間隔を規定以下とすることで、充電電荷量(Q)
と帯電電位(V)とのプロットに可能なポイント数が増
え、信頼性の高い静電容量の測定が可能となる。更に
は、本発明の電子写真感光体の特性評価装置により、電
流値と電位値の対応関係のずれを解消するための電流値
又は電位値の補正手段を有することで、充電電荷量
(Q)と帯電電位(V)との対応関係のずれが低減で
き、信頼性の高い静電容量の測定が可能となる。
概略構成図である。
法の原理を示す図である。
グラフである。
の算出方法の原理を示す図である。
移を示したグラフである。
的推移を示したグラフである。
である。
Claims (10)
- 【請求項1】 電子写真感光体を高速で回転させる工程
と、 該電子写真感光体の感光面を帯電させる静電気帯電工程
と、 該電子写真感光体の感光面に光放電させる光放電工程と
を有し、 該電子写真感光体に流れ込む電流の電流信号を検出して
A/D変換し、算出される該電子写真感光体の充電電荷
量と、 該電子写真感光体の表面電位の電位信号を検出してA/
D変換し、求められる該電子写真感光体の帯電電位とか
ら該電子写真感光体の静電容量を求める電子写真感光体
の静電容量算出方法であって、 該電子写真感光体の充電電荷量は、電流値を時間で積分
した値に補正値を加えた値とすることを特徴とする電子
写真感光体の静電容量算出方法。 - 【請求項2】 請求項1に記載の電子写真感光体の静電
容量算出方法において、 前記充電電荷量の算出に加える補正値は、算出時におけ
る電流値に係数を乗じた値であることを特徴とする電子
写真感光体の静電容量算出方法。 - 【請求項3】 請求項2に記載の電子写真感光体の静電
容量算出方法において、 前記係数は、正であることを特徴とする電子写真感光体
の静電容量算出方法。 - 【請求項4】 請求項3に記載の電子写真感光体の静電
容量算出方法において、 前記表面電位の電位信号の検出間隔は、0.2秒以下で
あることを特徴とする電子写真感光体の静電容量算出方
法。 - 【請求項5】 請求項3に記載の電子写真感光体の静電
容量算出方法において、 前記電流信号の検出間隔は、0.1秒以下であることを
特徴とする電子写真感光体の静電容量算出方法。 - 【請求項6】 請求項4又は5に記載の電子写真感光体
の静電容量算出方法において、 前記電位信号の検出間隔は、前記電流信号の検出間隔の
整数倍であることを特徴とする電子写真感光体の静電容
量算出方法。 - 【請求項7】 請求項4又は5に記載の電子写真感光体
の静電容量算出方法において、 前記電流信号の検出間隔は、前記電位信号の検出間隔の
整数倍であることを特徴とする電子写真感光体の静電容
量算出方法。 - 【請求項8】 請求項4又は5に記載の電子写真感光体
の静電容量算出方法において、 前記電位信号と前記電流信号とを同時に検出する間隔が
0.2秒以下であることを特徴とする電子写真感光体の
静電容量算出方法。 - 【請求項9】 電子写真感光体の試料片を装着する開口
部を持つターンテーブルと、 該ターンテーブルを高速回転させるための手段と、 該ターンテーブルに対向して配置され該試料片を帯電さ
せる帯電手段と、 該試料片表面の帯電電位を測定する手段と、 該試料片に流れ込む電流を測定する手段と、 得られた電位信号及び電流信号をA/D変換する変換手
段と、 A/D変換されたデータを演算処理する演算処理手段と
を有する電子写真感光体の特性評価装置において、 請求項4ないし8のいずれかに記載の電子写真感光体の
静電容量算出方法に基づいて測定を行うことを特徴とす
る電子写真感光体の特性評価装置。 - 【請求項10】 請求項9に記載の電子写真感光体の特
性評価装置において、 前記試料片が前記帯電手段の真上を通過したときの電流
値が、前記ターンテーブルの同じ回転における表面電位
が測定される時間に対応するように、静電容量を算出す
ることを特徴とする電子写真感光体の特性評価装置。
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