JP2008209801A - 表面電位センサ及び画像形成装置 - Google Patents
表面電位センサ及び画像形成装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008209801A JP2008209801A JP2007048136A JP2007048136A JP2008209801A JP 2008209801 A JP2008209801 A JP 2008209801A JP 2007048136 A JP2007048136 A JP 2007048136A JP 2007048136 A JP2007048136 A JP 2007048136A JP 2008209801 A JP2008209801 A JP 2008209801A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- surface potential
- potential sensor
- electrode
- image forming
- shield electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Control Or Security For Electrophotography (AREA)
Abstract
【課題】感光体に書き込まれた1ドットまたは複数ドットの表面電位を精度良く測定可能な表面電位センサ及びこれを用いた画像形成装置を提供する。
【解決手段】根元部1aの直径が100μm、先端の検知部1bの直径が20μmの先細形状の純度4Nのタングステンからなるニードル状プローブピン電極1、内面に50μm厚の酸化アルミニウム被膜3を有する直径0.8mmのアルミニウム管からなるシールド電極2、ニードル状プローブピン電極1とシールド電極2を絶縁するエポキシ樹脂4で構成された表面電位センサを使用する。
【選択図】図2
【解決手段】根元部1aの直径が100μm、先端の検知部1bの直径が20μmの先細形状の純度4Nのタングステンからなるニードル状プローブピン電極1、内面に50μm厚の酸化アルミニウム被膜3を有する直径0.8mmのアルミニウム管からなるシールド電極2、ニードル状プローブピン電極1とシールド電極2を絶縁するエポキシ樹脂4で構成された表面電位センサを使用する。
【選択図】図2
Description
本発明は、表面電位センサ及びこれを用いた画像形成装置に係り、特に、乾式二成分あるいは一成分現像剤を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置に有効な表面電位センサに関する。
電子写真技術を用いた画像形成手段は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等において採用されている。この電子写真技術による画像形成手段は、今日最も主要なイメージング技術の一つであり、その基本プロセスは広く知られている。基本画像作成プロセスは、感光体の帯電、露光による静電潜像の形成、当該静電潜像に対するトナー像の形成に係る現像、現像により得られた感光体上のトナー像の中間転写体、または記録材料上への転写、転写されたトナー像の記録材料への定着、感光体表面上の非転写トナーの除去(クリーニング)、残留電荷の消去(除電)等からなり、これら一連のプロセスが任意に反復される。
潜像形成の露光方式としては、感光体の帯電−露光による潜像形成−トナーまたはレーザビームで微小な画素に分割された画像情報を感光体の表面に書き込んで露光するデジタル方式が汎用されている。特に、カラー複写機、カラープリンタにおいては、色座標空間に関わる種々の情報操作、つまり色変換、原色毎の独立の階調補正等がデジタル処理技術で可能なことから、今日ほぼ全面的にデジタル方式が採用されている。最近の電子写真方式の画像形成装置では、作像プロセス条件の自動制御が広く採用されており、とりわけ、デジタル方式の画像形成装置においては、良好な画質を得るために、プロセス条件にフィードバックする方式をその主要基本手段の一つとしている。
このフィードバックを行うために、現在、機器組み込み専用のいわゆる内蔵型表面電位計が開発されていて、その選択・採用に技術的困難はない。通常、装置内の表面電位計は、露光直後(必然的に現像のほぼ直前)に配置され、露光下でその露光量でのいわゆる明部電位を、また露光をオフすることでいわゆる暗部電位(または帯電電位)を計測することが可能である。表面電位計を内蔵する画像形成装置では、複数の既知露光を測定することで現在の感光体の光・電気特性の概略を把握することができる。
潜像形成の露光方式としては、感光体の帯電−露光による潜像形成−トナーまたはレーザビームで微小な画素に分割された画像情報を感光体の表面に書き込んで露光するデジタル方式が汎用されている。特に、カラー複写機、カラープリンタにおいては、色座標空間に関わる種々の情報操作、つまり色変換、原色毎の独立の階調補正等がデジタル処理技術で可能なことから、今日ほぼ全面的にデジタル方式が採用されている。最近の電子写真方式の画像形成装置では、作像プロセス条件の自動制御が広く採用されており、とりわけ、デジタル方式の画像形成装置においては、良好な画質を得るために、プロセス条件にフィードバックする方式をその主要基本手段の一つとしている。
このフィードバックを行うために、現在、機器組み込み専用のいわゆる内蔵型表面電位計が開発されていて、その選択・採用に技術的困難はない。通常、装置内の表面電位計は、露光直後(必然的に現像のほぼ直前)に配置され、露光下でその露光量でのいわゆる明部電位を、また露光をオフすることでいわゆる暗部電位(または帯電電位)を計測することが可能である。表面電位計を内蔵する画像形成装置では、複数の既知露光を測定することで現在の感光体の光・電気特性の概略を把握することができる。
ところで、今日、広く普及しているデジタル方式の電子写真方式画像形成装置においては、レーザ書き込み露光系を採用し、かつ、画像形成プロセス条件を制御する目的で配設された感光体の表面電位計センサを備えた場合、露光強度に依存して、表面電位が表面電位センサ近傍の外部域より低めに検知されるとともに、1ドットの静電潜像の精度良い表面電位の検知が不可能であることと、感光体上における有効部分の任意位置の表面電位検知が不可能であるために、不適正な測定値をプロセス制御部に提供する場合が多々見られ、その結果、そのフィードバックとして最終的に得られる画像の不安定性、欠陥の原因となっていた。
このような問題点を改善するため、本発明者は、感光体に書き込まれた1ドットまたは複数ドットの表面電位をニードル状のプローブ電極を備えた表面電位センサを使用した画像形成装置を提案した(特許文献1参照)。
特開2004−184556公報
このような問題点を改善するため、本発明者は、感光体に書き込まれた1ドットまたは複数ドットの表面電位をニードル状のプローブ電極を備えた表面電位センサを使用した画像形成装置を提案した(特許文献1参照)。
しかしながら、特許文献1記載の表面電位センサでは、プローブ電極を取り巻くシールド電極をステンレス鋼管で形成しているために、十分なシールド効果が得られず、精度良い表面電位の測定を行うことが困難であるという問題を招いている。
本発明は、上記実情を考慮してなされたものであり、感光体に書き込まれた1ドットまたは複数ドットの表面電位を精度良く測定可能な表面電位センサ及びこれを用いた画像形成装置を提供することを目的とする。
本発明は、上記実情を考慮してなされたものであり、感光体に書き込まれた1ドットまたは複数ドットの表面電位を精度良く測定可能な表面電位センサ及びこれを用いた画像形成装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、被計測物の電位ポテンシャルを検知するニードル状のプローブ電極と、プローブ電極を中心軸とする円筒状のシールド電極と、前記プローブ電極と前記シールド電極を絶縁する絶縁体とを備えた表面電位センサにおいて、前記シールド電極は、アルミニウム金属から構成され、前記プローブ電極の先端が前記シールド電極よりも突出して露出した検知部を備えていることを特徴とする。
また、請求項2に記載の発明は、請求項1記載の表面電位センサにおいて、前記シールド電極の内面にアルミニウム酸化物層が形成されていることを特徴とする。
また、請求項3に記載の発明は、請求項2記載の表面電位センサにおいて、前記アルミニウム酸化物層の厚みが10〜50μmに形成されていることを特徴とする。
また、請求項4に記載の発明は、請求項1乃至3の何れか1項記載の表面電位センサにおいて、前記プローブ電極の検知部は、0.5mm以下の長さで突出されていることを特徴とする。
また、請求項5に記載の発明は、円筒状のシールド電極と、該シールド電極の中心部に強誘電体を挟持する一対の対向する金属電極からなるコンデンサ部を前記シールド電極と絶縁して配設し、前記金属電極の一方を被計測物の電位ポテンシャルを検知する検知部とし、他方の金属電極から前記被計測物の電位ポテンシャルの変化に応じた出力信号を取り出す表面電位センサにおいて、前記シールド電極は、アルミニウム金属で形成されていることを特徴とする。
また、請求項6に記載の発明は、請求項5記載の表面電位センサにおいて、前記シールド電極の内面に酸化ケイ素層を形成したことを特徴とする。
また、請求項2に記載の発明は、請求項1記載の表面電位センサにおいて、前記シールド電極の内面にアルミニウム酸化物層が形成されていることを特徴とする。
また、請求項3に記載の発明は、請求項2記載の表面電位センサにおいて、前記アルミニウム酸化物層の厚みが10〜50μmに形成されていることを特徴とする。
また、請求項4に記載の発明は、請求項1乃至3の何れか1項記載の表面電位センサにおいて、前記プローブ電極の検知部は、0.5mm以下の長さで突出されていることを特徴とする。
また、請求項5に記載の発明は、円筒状のシールド電極と、該シールド電極の中心部に強誘電体を挟持する一対の対向する金属電極からなるコンデンサ部を前記シールド電極と絶縁して配設し、前記金属電極の一方を被計測物の電位ポテンシャルを検知する検知部とし、他方の金属電極から前記被計測物の電位ポテンシャルの変化に応じた出力信号を取り出す表面電位センサにおいて、前記シールド電極は、アルミニウム金属で形成されていることを特徴とする。
また、請求項6に記載の発明は、請求項5記載の表面電位センサにおいて、前記シールド電極の内面に酸化ケイ素層を形成したことを特徴とする。
また、請求項7に記載の発明は、画像の静電潜像と前記静電潜像をトナーで可視化したトナー像とを担持する感光体を備え、前記感光体の表面電位を検出する表面電位センサとして請求項1乃至6の何れか1項に記載の表面電位センサを備えたことを特徴とする。
また、請求項8に記載の発明は、請求項7記載の画像形成装置において、前記感光体は、回転式の感光体ドラムであり、前記表面電位センサは、前記感光体ドラムの回転軸と平行な直線上に複数個配列されてアレイ状に配置されたことを特徴とする。
また、請求項9に記載の発明は、請求項7記載の画像形成装置において、前記感光体は、回転式の感光体ドラムであり、複数の表面電位センサが、前記感光体ドラムの回転軸と平行な複数の直線上に、所定の間隔をおいて千鳥状に配列されたことを特徴とする。
また、請求項10に記載の発明は、請求項7記載の画像形成装置において、前記感光体は、回転式の感光体ドラムであり、複数の表面電位センサが、前記感光体ドラムの回転軸を中心軸とする円筒座標上でマトリクス状に配備されたことを特徴とする。
また、請求項11に記載の発明は、請求項7記載の画像形成装置において、前記表面電位センサは、前記感光体の主走査方向と平行に走査可能に取り付けられていることを特徴とする。
また、請求項8に記載の発明は、請求項7記載の画像形成装置において、前記感光体は、回転式の感光体ドラムであり、前記表面電位センサは、前記感光体ドラムの回転軸と平行な直線上に複数個配列されてアレイ状に配置されたことを特徴とする。
また、請求項9に記載の発明は、請求項7記載の画像形成装置において、前記感光体は、回転式の感光体ドラムであり、複数の表面電位センサが、前記感光体ドラムの回転軸と平行な複数の直線上に、所定の間隔をおいて千鳥状に配列されたことを特徴とする。
また、請求項10に記載の発明は、請求項7記載の画像形成装置において、前記感光体は、回転式の感光体ドラムであり、複数の表面電位センサが、前記感光体ドラムの回転軸を中心軸とする円筒座標上でマトリクス状に配備されたことを特徴とする。
また、請求項11に記載の発明は、請求項7記載の画像形成装置において、前記表面電位センサは、前記感光体の主走査方向と平行に走査可能に取り付けられていることを特徴とする。
本発明によれば、上記構成を採用することによって、感光体に書き込まれた1ドットまたは複数ドットの表面電位を精度良く測定可能な表面電位センサ及びこれを用いた画像形成装置を提供することができる。
前述したデジタル方式・構成の画像形成装置の半導体レーザ書き込み露光方式において発現する画像品質の不安定性について検討した結果、次のような現象が発生して制御条件から予想される範囲を逸脱してプロセス制御の逸脱が生じ、画像品質の不安定が発現することを見出した。
(1)レーザ書き込み露光系では、感光体の電荷発生層かアンダーレイヤーで、レーザ光の拡散的反射が起こる。
(2)装置内蔵の表面電位計センサは、作像プロセス順序での、通常は露光直後に位置するため、多少なりとも露光の反射光がセンサ部分まで及ぶ。
(3)今日広く採用されている表面電位計センサの検知面(ヘッド)は広く平坦な金属であり、従って、デジタル方式での画像単位となる1ドットの表面電位を特定できず、広範囲の部分の統計的平均値としての表面電位を検知している。
(4)レーザ光は本来ある一点(ドット)の露光時間はきわめて短いものの、拡散的反射光は広がりを持つため、実質的に大ビーム径と同じ状況となり、反射光の実質的露光時間は、書き込み露光時間より数桁大きくなるとともに、(3)であげた理由により、ドットの現実的な広がりを表面電位計センサが検知できない。
(5)表面電位計センサは、通常、感光体の回転軸方向の1個所(多くの場合ほぼ中央部分に設置)のみを固定的に測定し、一方、画像形成条件は画像全体に一様に及ぶため、全体としてプロセス制御の不適正が発生する。
(6)(5)と同様のセンサ設置位置の関係から、感光体上の画像形成条件から逸脱した欠陥部を感知出来ない。
等の問題を生じている。
(1)レーザ書き込み露光系では、感光体の電荷発生層かアンダーレイヤーで、レーザ光の拡散的反射が起こる。
(2)装置内蔵の表面電位計センサは、作像プロセス順序での、通常は露光直後に位置するため、多少なりとも露光の反射光がセンサ部分まで及ぶ。
(3)今日広く採用されている表面電位計センサの検知面(ヘッド)は広く平坦な金属であり、従って、デジタル方式での画像単位となる1ドットの表面電位を特定できず、広範囲の部分の統計的平均値としての表面電位を検知している。
(4)レーザ光は本来ある一点(ドット)の露光時間はきわめて短いものの、拡散的反射光は広がりを持つため、実質的に大ビーム径と同じ状況となり、反射光の実質的露光時間は、書き込み露光時間より数桁大きくなるとともに、(3)であげた理由により、ドットの現実的な広がりを表面電位計センサが検知できない。
(5)表面電位計センサは、通常、感光体の回転軸方向の1個所(多くの場合ほぼ中央部分に設置)のみを固定的に測定し、一方、画像形成条件は画像全体に一様に及ぶため、全体としてプロセス制御の不適正が発生する。
(6)(5)と同様のセンサ設置位置の関係から、感光体上の画像形成条件から逸脱した欠陥部を感知出来ない。
等の問題を生じている。
即ち、今日広く普及しているデジタル方式の電子写真方式画像形成装置においては、レーザ書き込み露光系を採用し、かつ、画像形成プロセス条件の設定を目的に感光体の表面電位計センサを備えた場合、露光強度に依存して、表面電位が表面電位センサ近傍の外部域より低めに検知されるとともに、1ドットの静電潜像の精度良い表面電位の検知が不可能であることと、感光体上における有効部分の任意位置の表面電位検知が不可能であるために、不適正な測定値をプロセス制御部に提供する場合が多々見られ、そのフィードバックとして最終的に得られる画像の不安定性、欠陥の原因となっていた。
このような現象は、半導体レーザ書き込み露光方式で、かつ電位検知によるプロセス制御を採用する装置で発現し、アンダーレイヤーに金属酸化物の分散層を有する感光体でより顕著であった。さらに、感光体ドラムの径が小さいほど現象しやすい。
具体的には、通常、画像形成装置においては、振動容量型の表面電位計が用いられるが、その検出部分であるセンサヘッドの物理的寸法は、直径が約2mmであり、測定領域は、直径で10mmにも及ぶ。従って、デジタル方式の電子写真装置の書き込み単位であるドットもしくは静電潜像の形成状態や、ドットと同様の寸法を持つような微小な欠陥の存在も検知できず、最終アウトプットである記録紙上の画像から間接的に判断する方法が採られている。本発明においては、表面電位センサはかかる課題を考慮し、感光体上にレーザービームによって書き込まれた1ドットの静電潜像及びその近傍の表面電位を測定しこの測定値に基づいて、制御装置を制御することにより高画質、高解像度の要求に応えようとするものである。
このような現象は、半導体レーザ書き込み露光方式で、かつ電位検知によるプロセス制御を採用する装置で発現し、アンダーレイヤーに金属酸化物の分散層を有する感光体でより顕著であった。さらに、感光体ドラムの径が小さいほど現象しやすい。
具体的には、通常、画像形成装置においては、振動容量型の表面電位計が用いられるが、その検出部分であるセンサヘッドの物理的寸法は、直径が約2mmであり、測定領域は、直径で10mmにも及ぶ。従って、デジタル方式の電子写真装置の書き込み単位であるドットもしくは静電潜像の形成状態や、ドットと同様の寸法を持つような微小な欠陥の存在も検知できず、最終アウトプットである記録紙上の画像から間接的に判断する方法が採られている。本発明においては、表面電位センサはかかる課題を考慮し、感光体上にレーザービームによって書き込まれた1ドットの静電潜像及びその近傍の表面電位を測定しこの測定値に基づいて、制御装置を制御することにより高画質、高解像度の要求に応えようとするものである。
本発明においては、このような問題点を改善するため、種々検討した結果、円筒状のシールド電極と、シールド電極の中心部に、被計測物の電位ポテンシャルを検知する、例えば直径が300μm以下のニードル状のプローブ電極と、前記シールド電極と前記プローブ電極との間にプローブ電極を絶縁する絶縁体を介在させた表面電位センサを使用することによって、感光体上にレーザービームによって書き込まれた1ドットの静電潜像及びその近傍の表面電位を高精度で測定可能とし、このようにして測定された測定値を制御装置にフィードバックすることによって、高画質、高解像度の画像を形成することを可能としたものである。
この場合において、シールド電極として、アルミニウム金属から構成され、前記プローブ電極は、プローブ電極の先端が前記シールド電極よりも突出して露出した検知部とした場合に、ノイズを低減することが可能となり、高精度で感光体等の表面電位を測定することが可能となることを究明した。
この場合において、シールド電極として、アルミニウム金属から構成され、前記プローブ電極は、プローブ電極の先端が前記シールド電極よりも突出して露出した検知部とした場合に、ノイズを低減することが可能となり、高精度で感光体等の表面電位を測定することが可能となることを究明した。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
[実施例1]
図1は、本発明による一実施形態の表面電位センサの概略構造を示す図、図2は、図1のA−A線上で切断した断面図である。図中、1は、根元部1aの直径が100μm、先端の検知部1bの直径が20μmの先細形状の純度4Nのタングステンからなるニードル状プローブピン電極、2は、内面に50μm厚の酸化アルミニウム被膜3を有する直径0.8mmのアルミニウム管からなるシールド電極、4は、ニードル状プローブピン電極1とシールド電極2を絶縁するエポキシ樹脂(電子顕微鏡包埋サンプル用樹脂;Quatel821)である。なお、ニードル状プローブピン電極1の先端の検知部1bは、シールド電極2の先端から0.5mm以下の長さDで突出、露出されている。
このような表面電位センサによって、表面電位Vsを有する被計測物(例えば、画像形成装置の感光体)を計測する場合には、センサの先端の検知部1bを被計測物表面からdだけ離間させて配置すると、図3に示すような等価回路が形成される。従って、このセンサ内に流れる電流iは、次式(1)で表されるものとなり、また、電位Viは次式(2)で表すことができる。なお、図3中、1はプローブピン電極、5は増幅器、6は被計測物、7は対接地間容量、8は漏れ抵抗、9はプローブピン電極1と被計測物との間の容量を示す。
i=kd(CVs)/dt=k(CdVs/dt+VsdC/dt)・・・(1)
但し、(1)式中、kは常数、Cはプローブピン電極1と被計測物との間の容量である。
Vi=k(Aε0/d)ωVsRi/(1+jωCiRi)・・・(2)
但し、(2)式中、Viは、端子Xで検出される電位、kは常数、Aは検知電極の面積、ε0は、空気の誘電率、dは、被計測物表面と検知電極間の距離、Ci及びRiはセンサ内の既知のコンデンサ容量及び抵抗値、ωは角周波数である。
この(2)式から次式(3)を求めることができる。
Vs=((1+jωCiRi)/(k(Aε0/d)ωRi))Vi・・・(3)
したがって、被計測物の表面電位Vsは、Viを計測し、(3)式を適用することによって求めることができる。
[実施例1]
図1は、本発明による一実施形態の表面電位センサの概略構造を示す図、図2は、図1のA−A線上で切断した断面図である。図中、1は、根元部1aの直径が100μm、先端の検知部1bの直径が20μmの先細形状の純度4Nのタングステンからなるニードル状プローブピン電極、2は、内面に50μm厚の酸化アルミニウム被膜3を有する直径0.8mmのアルミニウム管からなるシールド電極、4は、ニードル状プローブピン電極1とシールド電極2を絶縁するエポキシ樹脂(電子顕微鏡包埋サンプル用樹脂;Quatel821)である。なお、ニードル状プローブピン電極1の先端の検知部1bは、シールド電極2の先端から0.5mm以下の長さDで突出、露出されている。
このような表面電位センサによって、表面電位Vsを有する被計測物(例えば、画像形成装置の感光体)を計測する場合には、センサの先端の検知部1bを被計測物表面からdだけ離間させて配置すると、図3に示すような等価回路が形成される。従って、このセンサ内に流れる電流iは、次式(1)で表されるものとなり、また、電位Viは次式(2)で表すことができる。なお、図3中、1はプローブピン電極、5は増幅器、6は被計測物、7は対接地間容量、8は漏れ抵抗、9はプローブピン電極1と被計測物との間の容量を示す。
i=kd(CVs)/dt=k(CdVs/dt+VsdC/dt)・・・(1)
但し、(1)式中、kは常数、Cはプローブピン電極1と被計測物との間の容量である。
Vi=k(Aε0/d)ωVsRi/(1+jωCiRi)・・・(2)
但し、(2)式中、Viは、端子Xで検出される電位、kは常数、Aは検知電極の面積、ε0は、空気の誘電率、dは、被計測物表面と検知電極間の距離、Ci及びRiはセンサ内の既知のコンデンサ容量及び抵抗値、ωは角周波数である。
この(2)式から次式(3)を求めることができる。
Vs=((1+jωCiRi)/(k(Aε0/d)ωRi))Vi・・・(3)
したがって、被計測物の表面電位Vsは、Viを計測し、(3)式を適用することによって求めることができる。
この表面電位センサを用いて帯電された被計測物、例えば感光体についての帯電電位(Vs)及び被計測物表面と検知電極間距離(d)を変えて電位(Vi)を測定すると図4のような関係になる。なお、図4中、曲線1〜7は、それぞれVsが280V、300V、325V、350V、400V、450V、500Vについて示している。
また、図4で求められた帯電電位(Vs)、被計測物表面と検知電極間距離(d)及び測定電位(Vi)の関係を、被計測物表面と検知電極間距離(d)のパラメータとして書き換えると図5の関係が得られる。なお、図5中、直線8は距離d=5μm、直線9は距離d=10μm、直線10は距離d=15μmの場合について示す。この関係をルックアップテーブル等に記録し、ルックアップテーブルから、被計測物表面と検知電極間距離(d)と測定電位(Vi)から被計測物の表面電位を計測することができる。この場合、この表面電位センサの検知部の直径は、20μm以下となっているので、1ドットないし複数ドットの表面電位を精度良く計測することができる。
また、図4で求められた帯電電位(Vs)、被計測物表面と検知電極間距離(d)及び測定電位(Vi)の関係を、被計測物表面と検知電極間距離(d)のパラメータとして書き換えると図5の関係が得られる。なお、図5中、直線8は距離d=5μm、直線9は距離d=10μm、直線10は距離d=15μmの場合について示す。この関係をルックアップテーブル等に記録し、ルックアップテーブルから、被計測物表面と検知電極間距離(d)と測定電位(Vi)から被計測物の表面電位を計測することができる。この場合、この表面電位センサの検知部の直径は、20μm以下となっているので、1ドットないし複数ドットの表面電位を精度良く計測することができる。
次に、この表面電位センサの製造方法について説明する。中心となるプローブピン電極1は、純度4Nの直径100μmのタングステンワイヤから所定長さで切り出したものを機械的に研磨して先端が20〜50μm程度の先細の円錐状に形成する。この先細状のタングステンワイヤの先端部分を、KOH:H2O=1:1で構成される水酸化カリウム水溶液に浸漬して常温でエッチング処理を行い、先端の検知部が直径20μm以下となるプローブピン電極1に形成する。このようにしてエッチング処理されたプローブピン電極1を、直径0.8mmのアルミニウム管の中央に配置し、アルミニウム管をシュウ酸溶液(150g/L)に浸漬し、45V(0.3A)の直流電圧(電流)により陽極酸化を行い厚さ50μmの酸化アルミニウム被膜を形成してシールド電極2とする。その後、プローブピン電極1の先端を0.5mm以下で突出させた状態で、プローブピン電極1と前述のアルミニウム管からなる円筒状のシールド電極との間隙にエポキシ樹脂(電子顕微鏡包埋サンプル用樹脂:Quatel 821)を充填し、60℃24時間で熱硬化させ、エポキシ樹脂中に包埋されてシールド電極2から絶縁されたプローブピン電極1を有する表面電位センサが適切に製造される。
この場合に、前述のエッチング処理においては、KOH:H2O=1:0.8〜1.5の範囲の濃度のものが好適に使用することができる。
また、プローブピン電極1とシールド電極2とを絶縁する絶縁体としては、前述のエポキシ樹脂の他、ポリカーボネート、アクリル樹脂等も適宜使用することが可能である。
このように、シールド電極として、アルミニウム管の内面に酸化アルミニウム被膜を形成したものを使用するので、シールド特性が良好となってノイズが低減され、精度良く表面電位を測定することが可能となる。
この場合に、前述のエッチング処理においては、KOH:H2O=1:0.8〜1.5の範囲の濃度のものが好適に使用することができる。
また、プローブピン電極1とシールド電極2とを絶縁する絶縁体としては、前述のエポキシ樹脂の他、ポリカーボネート、アクリル樹脂等も適宜使用することが可能である。
このように、シールド電極として、アルミニウム管の内面に酸化アルミニウム被膜を形成したものを使用するので、シールド特性が良好となってノイズが低減され、精度良く表面電位を測定することが可能となる。
[実施例2]
図6は、本発明による他の実施形態の表面電位センサの概略構成を示す図である。本実施例による表面電位センサは、前述の実施例1で示す表面電位センサと相違して、シールド電極10内にコンデンサ部17を備えて、帯電した被計測物に近接させることによって、コンデンサ部17の容量または電流値の変化として被計測物の表面電位を計測するものである。
本実施例による表面電位センサは、直径0.8mmの有底のアルミニウム管からなるシールド電極10の底面10aに直径0.3mmの孔部11を形成し、この孔部11の中心に直径0.1mmの金(Au)製の配線12を配置してセットする。これをスパッタ装置にセットし、先ず、絶縁体であるSiO2をスパッタリングして、2〜5μmの厚さでシールド電極10の内面に被着させてSiO2絶縁層13を形成する。この場合に、前記Au配線12は絶縁層13から突出されて突出した先端がSiO2の被着を防止されている。さらに、Au配線12を露出した状態で、Au配線12とSiO2絶縁層13の底面表面に取り出し電極14となるAl−Si合金をスパッタリングにより形成し、Au配線12と取り出し電極14を接続する。
図6は、本発明による他の実施形態の表面電位センサの概略構成を示す図である。本実施例による表面電位センサは、前述の実施例1で示す表面電位センサと相違して、シールド電極10内にコンデンサ部17を備えて、帯電した被計測物に近接させることによって、コンデンサ部17の容量または電流値の変化として被計測物の表面電位を計測するものである。
本実施例による表面電位センサは、直径0.8mmの有底のアルミニウム管からなるシールド電極10の底面10aに直径0.3mmの孔部11を形成し、この孔部11の中心に直径0.1mmの金(Au)製の配線12を配置してセットする。これをスパッタ装置にセットし、先ず、絶縁体であるSiO2をスパッタリングして、2〜5μmの厚さでシールド電極10の内面に被着させてSiO2絶縁層13を形成する。この場合に、前記Au配線12は絶縁層13から突出されて突出した先端がSiO2の被着を防止されている。さらに、Au配線12を露出した状態で、Au配線12とSiO2絶縁層13の底面表面に取り出し電極14となるAl−Si合金をスパッタリングにより形成し、Au配線12と取り出し電極14を接続する。
本実施例で用いたスパッタリング装置は、SiO2、Si、Alの3個のターゲットを真空解除することなしに交換可能なリボルバー型ターゲットホルダーを有するものを使用し、一連の層形成を1つの装置で連続的に行うことが可能となっている。このようにしてできた配線用Au電極12が取り付けられ、SiO2絶縁層13が内面に被着されたカップ状のシールド電極10に対し、底面10aの対向方向側の面とカップ状のシールド電極10の内側側面に堆積されている余分なAl−Si合金を除去し、その後、カップ状のシールド電極10内を、強誘電体15で満たす。更に、この強誘電体15の表面に、インジウム金属(In)からなる対向電極16を取り付けて取り出し電極14と対向電極16との間に強誘電体を介在させたコンデンサ部17を有するセンサが完成する。
このようにして形成された表面電位センサの対向電極16と帯電している被計測物6を近接させ、被計測物表面6の電位によって変動するコンデンサ部17の容量又は電流の変化をエレクトロメータ18で計測する。この場合、対向電極16の直径は約0.7mm程度であり、被計測物である感光体上に形成された静電潜像の1ドットの画像に対応する電位変動を適切に検出することが可能となる。
このようにして形成された表面電位センサの対向電極16と帯電している被計測物6を近接させ、被計測物表面6の電位によって変動するコンデンサ部17の容量又は電流の変化をエレクトロメータ18で計測する。この場合、対向電極16の直径は約0.7mm程度であり、被計測物である感光体上に形成された静電潜像の1ドットの画像に対応する電位変動を適切に検出することが可能となる。
[実施例3]
次に、前述の実施例1で示す表面電位センサを画像形成装置に使用した実施形態について図7及び図8に基づいて説明する。
図7は、本発明による一実施形態の画像形成装置の概略構成を示す。図中、20は、前述の実施例1で説明した表面電位センサ、21は感光体ドラム、22は帯電ローラ、23は露光、24は現像装置、25は現像剤を攪拌して現像スリーブ26に供給する攪拌スクリュー、27はドクターブレード、28は感光体ドラム21上に形成されたトナー画像を記録用紙に転写する転写装置である。29は、記録用紙を転写装置28にタイミングを調節して搬送するレジストローラ42から供給された記録用紙を搬送する転写ベルト、30は、感光体ドラム21上のトナー画像を記録用紙に転写する際に電荷を印加するバイアスローラである。31は分離爪、32は、定着ヒータ35を内蔵する定着ローラと加圧ローラ34を備えた定着装置、36は、クリーニングローラ37とブレード38とトナー回収装置39を備えたクリーニング装置、40は電源装置、41は除電ランプである。
本実施例による画像形成装置は、感光体ドラム21上に静電潜像を形成する潜像形成手段、該感光体ドラム21上の潜像上にトナー像を形成する現像手段24、形成されたトナー像を記録用紙上に転写する転写装置28、記録用紙上のトナー像を定着する定着装置32、転写されずに感光体上に残ったトナーを除去・回収するためのクリーニング装置36を有する。
次に、前述の実施例1で示す表面電位センサを画像形成装置に使用した実施形態について図7及び図8に基づいて説明する。
図7は、本発明による一実施形態の画像形成装置の概略構成を示す。図中、20は、前述の実施例1で説明した表面電位センサ、21は感光体ドラム、22は帯電ローラ、23は露光、24は現像装置、25は現像剤を攪拌して現像スリーブ26に供給する攪拌スクリュー、27はドクターブレード、28は感光体ドラム21上に形成されたトナー画像を記録用紙に転写する転写装置である。29は、記録用紙を転写装置28にタイミングを調節して搬送するレジストローラ42から供給された記録用紙を搬送する転写ベルト、30は、感光体ドラム21上のトナー画像を記録用紙に転写する際に電荷を印加するバイアスローラである。31は分離爪、32は、定着ヒータ35を内蔵する定着ローラと加圧ローラ34を備えた定着装置、36は、クリーニングローラ37とブレード38とトナー回収装置39を備えたクリーニング装置、40は電源装置、41は除電ランプである。
本実施例による画像形成装置は、感光体ドラム21上に静電潜像を形成する潜像形成手段、該感光体ドラム21上の潜像上にトナー像を形成する現像手段24、形成されたトナー像を記録用紙上に転写する転写装置28、記録用紙上のトナー像を定着する定着装置32、転写されずに感光体上に残ったトナーを除去・回収するためのクリーニング装置36を有する。
静電潜像担持体である感光体ドラム21の周囲には、該ドラム21の表面を帯電するための帯電装置22、一様な帯電処理面に潜像を形成するためのレーザ光線でなる露光23、ドラム21の表面の潜像に帯電トナーを付着することでトナー像を形成する現像装置24、形成されたドラム21上のトナー像を記録用紙へ転写するための転写装置28、記録用紙上のトナーを定着する定着装置32、ドラム21上の残留トナーを除去・回収するためのクリーニング装置36、ドラム上の残留電位を除去するための除電装置39が順に配設されている。
先ず、感光ドラム21は帯電ローラ22によって表面を一様に帯電される。図7の例では、帯電ローラ22を用いて感光ドラム21を帯電しているが、コロトロンやスコロトロン等のコロナ帯電を用いても良い。帯電ローラ22を用いた帯電は、コロナ帯電を用いた場合よりもオゾン発量が少ない利点があるが、感光体ドラム21と接触しているためトナーによってローラ表面が汚れるため、帯電ローラ22をクリーニングする機構が必要になる。帯電した感光体ドラム21に画像情報に応じてレーザ光線23が照射され、静電潜像が形成される。感光ドラム21上の帯電電位や露光部位を表面電位センサ20で検出し、帯電条件や露光条件を制御している。
先ず、感光ドラム21は帯電ローラ22によって表面を一様に帯電される。図7の例では、帯電ローラ22を用いて感光ドラム21を帯電しているが、コロトロンやスコロトロン等のコロナ帯電を用いても良い。帯電ローラ22を用いた帯電は、コロナ帯電を用いた場合よりもオゾン発量が少ない利点があるが、感光体ドラム21と接触しているためトナーによってローラ表面が汚れるため、帯電ローラ22をクリーニングする機構が必要になる。帯電した感光体ドラム21に画像情報に応じてレーザ光線23が照射され、静電潜像が形成される。感光ドラム21上の帯電電位や露光部位を表面電位センサ20で検出し、帯電条件や露光条件を制御している。
次に、現像装置24によって、静電潜像が形成された感光体ドラム21上にトナー像が形成される。現像装置24では、現像剤が攪拌スクリュー25によって攪拌・搬送され、現像スリーブ26に供給される。現像スリーブ26に供給される現像剤は、ドクターブレード27によって規制され、供給される現像剤量は、ドクターブレード27と現像スリーブ26との間隔であるドクターギャップによって制御される。ドクターギャップが小さすぎると、現像剤量が少なすぎて画像濃度不足になり、逆にドクターギャップが大きすぎると、現像剤量が過剰に供給されて感光体ドラム21上にキャリア付着が発生するという問題が生じる。
現像スリーブ26には、現像スリーブ26の周表面に現像剤を穂立ちさせるように磁界を形成する磁石が備えられており、この磁石から発せられる法線方向磁力線に沿うように、現像剤が現像スリーブ26上にチェーン状に穂立ちされて磁気ブラシが形成される。現像スリーブ26と感光体ドラム21は、一定の間隙(現像ギャップ)を挟んで近接するように配置されていて、双方の対向部分に現像領域が形成されている。現像スリーブ26は、アルミニウム、真鍮、ステンレス、導電性樹脂などの非磁性体を円筒形に形成しており、不図示の回転駆動機構によって回転されるようになっている。磁気ブラシは、現像スリーブ26の回転によって現像領域に移送される。現像スリーブ26には不図示の現像用電源から現像電圧が印加され、磁気ブラシ上のトナーが現像スリーブ26と感光体ドラム21間に形成された現像電界によってキャリアから分離し、感光体ドラム21上の静電潜像上に現像される。なお、現像電圧には交流を重畳させても良い。なお、現像ギャップは、現像剤粒径の5〜30倍程度、現像剤粒径が50μmであれば0.5mm〜1.5mmに設定することが可能である。これより広くすると、望ましいとされる画像濃度がでにくくなる。
現像スリーブ26には、現像スリーブ26の周表面に現像剤を穂立ちさせるように磁界を形成する磁石が備えられており、この磁石から発せられる法線方向磁力線に沿うように、現像剤が現像スリーブ26上にチェーン状に穂立ちされて磁気ブラシが形成される。現像スリーブ26と感光体ドラム21は、一定の間隙(現像ギャップ)を挟んで近接するように配置されていて、双方の対向部分に現像領域が形成されている。現像スリーブ26は、アルミニウム、真鍮、ステンレス、導電性樹脂などの非磁性体を円筒形に形成しており、不図示の回転駆動機構によって回転されるようになっている。磁気ブラシは、現像スリーブ26の回転によって現像領域に移送される。現像スリーブ26には不図示の現像用電源から現像電圧が印加され、磁気ブラシ上のトナーが現像スリーブ26と感光体ドラム21間に形成された現像電界によってキャリアから分離し、感光体ドラム21上の静電潜像上に現像される。なお、現像電圧には交流を重畳させても良い。なお、現像ギャップは、現像剤粒径の5〜30倍程度、現像剤粒径が50μmであれば0.5mm〜1.5mmに設定することが可能である。これより広くすると、望ましいとされる画像濃度がでにくくなる。
また、ドクターギャップは、現像ギャップと同程度かやや大きくする必要がある。感光体ドラム21のドラム径やドラム線速、現像スリーブ26のスリーブ径やスリーブ線速は、複写速度や装置の大きさ等の制約によって決まる。ドラム線速に対するスリーブ線速の比は、必要な画像濃度を得るために1.1以上にする必要がある。なお、現像後の位置にセンサを設置し、光学的反射率からトナー付着量を検出してプロセス条件を制御することもできる。図7の例では、キャリアとトナーからなる磁気ブラシによって現像が行われる二成分現像方式を用いているが、本発明は二成分現像方式に限定されるものではなく、現像スリーブ26上に形成したトナー薄層を電界で感光体ドラム21上に現像する一成分現像方式を用いてもよい。
磁気ブラシを構成するキャリアには、鉄紛、フェライト紛、磁性粒子を分散した樹脂粒子等の磁性を有する粉体、及び電気特性を制御するために樹脂などで表面を被覆した磁性粉体が好ましく使用される。磁気ブラシを構成するキャリアとしては、感光体ドラム21表面へのダメージを軽減するために球形の粒子を用いるのが好ましく、平均粒径は150μm以下のものが好ましい。キャリアの平均粒径が大きすぎると最密状態に配置してあっても曲率半径が大きく、感光体ドラム21と接触していない面積が増え、トナー像のかけや抜けが発生する。逆に平均粒径があまり小さすぎると、交流電圧を印加する場合には、粒子が動きやすくなって粒子間の磁力を上回り、粒子が飛散してキャリア付着の原因となってしまう。キャリアの平均粒径は、特に30μm以上、100μm以下であることが好ましい。さらに、キャリアの体積抵抗率が低すぎると、現像電圧の印加時にキャリアに電荷が注入され、感光体ドラム21へのキャリア付着を起こしたり、感光体の絶縁破壊を起こしたりするため、体積抵抗率が103Ωcm以上のキャリアを使用する必要がある。
磁気ブラシを構成するキャリアには、鉄紛、フェライト紛、磁性粒子を分散した樹脂粒子等の磁性を有する粉体、及び電気特性を制御するために樹脂などで表面を被覆した磁性粉体が好ましく使用される。磁気ブラシを構成するキャリアとしては、感光体ドラム21表面へのダメージを軽減するために球形の粒子を用いるのが好ましく、平均粒径は150μm以下のものが好ましい。キャリアの平均粒径が大きすぎると最密状態に配置してあっても曲率半径が大きく、感光体ドラム21と接触していない面積が増え、トナー像のかけや抜けが発生する。逆に平均粒径があまり小さすぎると、交流電圧を印加する場合には、粒子が動きやすくなって粒子間の磁力を上回り、粒子が飛散してキャリア付着の原因となってしまう。キャリアの平均粒径は、特に30μm以上、100μm以下であることが好ましい。さらに、キャリアの体積抵抗率が低すぎると、現像電圧の印加時にキャリアに電荷が注入され、感光体ドラム21へのキャリア付着を起こしたり、感光体の絶縁破壊を起こしたりするため、体積抵抗率が103Ωcm以上のキャリアを使用する必要がある。
感光ドラム21上に形成されたトナー像は、感光ドラム21と転写ベルト29が接触する転写ニップに搬送される。同時に、不図示の給紙トレイから搬送された記録用紙が転写ニップに進入する。転写ベルト29に接触するバイアスローラ30に、不図示の転写用電源によってトナーと逆極性の転写電圧が印加される。感光ドラム21上に形成されたトナー像は、転写ベルト29と感光ドラム21間に作用する転写電界によって記録紙へ転写される。
図7の例では、転写部材として転写ベルトの代わりに転写ローラを用いてもよいが、転写ベルトは転写ローラに比べて転写ニップを広くとれる利点がある。図7の例では、転写ベルト29を用いた転写方式を用いているが、記録用紙の背面からトナーと逆極性のコロナチャージを与えて紙を帯電させて転写するコロナ転写方式を用いても良い。転写ベルトまたは転写ローラに転写電圧を印加する転写方式は、コロナ転写方式に比べて、記録用紙の帯電が少ないため感光体ドラム21からの分離が容易で、分離時の剥離放電による画像不良が生じない利点があるが、ベルトやローラがトナーで汚れやすくてクリーニング機構が必要となり、また前記したように画像の中抜けが発生しやすいという欠点もある。
転写の際に感光体ドラム21に付着した記録用紙は、分離爪31によって感光体ドラム21から分離される。未定着のトナー像が載った記録用紙は、定着ローラ33と加圧ローラ34によって記録用紙に一定の熱と圧力を加え、トナーが記録用紙上に定着される。なお、定着温度を一定に保つために、定着ローラ33には不図示のサーミスタが接触しており、定着ヒータ35の温度制御を行なっている。定着ローラを用いた定着方式は、熱効率が高く、安全性に優れ、小型化が可能で、低速から高速まで適用範囲が広い。
図7の例では、転写部材として転写ベルトの代わりに転写ローラを用いてもよいが、転写ベルトは転写ローラに比べて転写ニップを広くとれる利点がある。図7の例では、転写ベルト29を用いた転写方式を用いているが、記録用紙の背面からトナーと逆極性のコロナチャージを与えて紙を帯電させて転写するコロナ転写方式を用いても良い。転写ベルトまたは転写ローラに転写電圧を印加する転写方式は、コロナ転写方式に比べて、記録用紙の帯電が少ないため感光体ドラム21からの分離が容易で、分離時の剥離放電による画像不良が生じない利点があるが、ベルトやローラがトナーで汚れやすくてクリーニング機構が必要となり、また前記したように画像の中抜けが発生しやすいという欠点もある。
転写の際に感光体ドラム21に付着した記録用紙は、分離爪31によって感光体ドラム21から分離される。未定着のトナー像が載った記録用紙は、定着ローラ33と加圧ローラ34によって記録用紙に一定の熱と圧力を加え、トナーが記録用紙上に定着される。なお、定着温度を一定に保つために、定着ローラ33には不図示のサーミスタが接触しており、定着ヒータ35の温度制御を行なっている。定着ローラを用いた定着方式は、熱効率が高く、安全性に優れ、小型化が可能で、低速から高速まで適用範囲が広い。
一方、転写されずに感光体ドラム21上に残留したトナーは、感光体ドラム21と逆方向に回転するクリーニングローラ37によって除去される。クリーニングローラ37には電源装置40によって電圧が印加され、残留したトナーが感光ドラム21からクリーニングローラ37へ移動する向きに電界が形成される。電源装置40による印加電圧は、直流電圧だけでも良いし、交流電圧を追加しても良い。クリーニングローラ37に付着したトナーは、ブレード38によって除去され、トナー回収装置39に回収される。図7の例では、クリーニングローラ37が感光体ドラム21と逆方向に回転するが、同じ方向に回転するようにしても良い。また、図7の例ではクリーニングローラ37だけでクリーニングしているが、クリーニングブレードを併用することも可能である。
残留トナーが除去された感光体ドラム21は、除電ランプ41で初期化され、次回の画像形成プロセスに供される。なお、図7の例は、一つの感光体ドラムと一つの現像装置を用いた白黒画像形成装置だが、本発明は白黒画像形成装置には限定されず、一つの感光体ドラムと複数の現像装置、または複数の感光体ドラムと現像装置を用いたカラー画像形成装置にも適用できる。
感光体ドラム21の表面には、複数の有機材料からなる感光体、いわゆるOPC(Organic Photo Conductor)の感光層が形成されており、OPCの感光層は、通常、結着剤と呼ばれる樹脂材料と、有機顔料、有機染料、電子供与体、電子受容体等から選ばれたいくつかの材料とを、多くは有機溶剤中に分散または相溶した液を基体表面に1層以上塗布・乾燥されて形成される。
残留トナーが除去された感光体ドラム21は、除電ランプ41で初期化され、次回の画像形成プロセスに供される。なお、図7の例は、一つの感光体ドラムと一つの現像装置を用いた白黒画像形成装置だが、本発明は白黒画像形成装置には限定されず、一つの感光体ドラムと複数の現像装置、または複数の感光体ドラムと現像装置を用いたカラー画像形成装置にも適用できる。
感光体ドラム21の表面には、複数の有機材料からなる感光体、いわゆるOPC(Organic Photo Conductor)の感光層が形成されており、OPCの感光層は、通常、結着剤と呼ばれる樹脂材料と、有機顔料、有機染料、電子供与体、電子受容体等から選ばれたいくつかの材料とを、多くは有機溶剤中に分散または相溶した液を基体表面に1層以上塗布・乾燥されて形成される。
OPCの代表的な形態として、電極側に電荷発生層(以下CGL)、その上に電荷輸送層(CTL)を積層した、いわゆる積層・機能分離型が上げられる。有機化合物においては実用上十分良好な電子移動性を示す材料が見いだされていないため、必然的に今日実用化されているほとんどの積層・機能分離型OPCはCGLを基体側とし、その上にスチルベン系やヒドラゾン系、オキサゾール系、イミダゾール系、トリフェニルアミン系等の正孔移動物質をポリマー中に相溶してなるCTLを積層してなり、負帯電で用いられる。この形態において、CTLは露光波長に対して実質的に透明であり、また、感光層の厚みの大部分はCTLよりなる。
感光層と感光体ドラム21の基体との間に、または前述の積層・機能分離型であれば、基体とCGLとの間に、電気特性、画像品質、接着強度等の改良を目的に、下引き層、いわゆるアンダーレイヤー(UL)を設けることもできる。ULの主材料は、通常樹脂で、具体的にはポリアミド、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセタール、メチルセルロース、ニトロセルロース、ポリエステル、カゼイン、ロジン、セラミック、フェノール樹脂、メラミン樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、アクリル−ブタジエン−スチレン共重合体、アクリル−スチレン共重合体、塩化ビニール−酢酸ビチル共重合体、およびそれらの混合物等が知られている。
感光層と感光体ドラム21の基体との間に、または前述の積層・機能分離型であれば、基体とCGLとの間に、電気特性、画像品質、接着強度等の改良を目的に、下引き層、いわゆるアンダーレイヤー(UL)を設けることもできる。ULの主材料は、通常樹脂で、具体的にはポリアミド、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセタール、メチルセルロース、ニトロセルロース、ポリエステル、カゼイン、ロジン、セラミック、フェノール樹脂、メラミン樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、アクリル−ブタジエン−スチレン共重合体、アクリル−スチレン共重合体、塩化ビニール−酢酸ビチル共重合体、およびそれらの混合物等が知られている。
抵抗制御または干渉性の入射光を散乱する目的で、UL中へイオン伝導性材料の添加と無機または有機の顔料の分散も広く行われている。デジタル方式の感光体ドラム21では、酸化亜鉛、酸化チタン等の特定の金属酸化物の分散が、抵抗の制御と露光レーザ光の反射・干渉の制御効果をかねて好適に用いることができる。
感光体ドラム21の基体としては、アルミニウム、ニッケル等の金属、またはステンレス、ニクロム、ハステロイ等の合金そのもの、もしくは、アルミニウム、ニッケル、クロム等の金属か、ステンレス、ニクロム、ハステロイ等の合金、または酸化スズ、酸化インジウム等の比較的低抵抗の金属酸化物を、プラスチック、上などの表面に蒸着、スパッタリング、塗布などの手段で被覆したものを用いることができる。基体表面には、目的に応じ、それぞれの素材に適した手段により、一定の範囲で平滑性、もしくは光学的粗面性を持たせることもできる。なお、素材のアルミニウムは、意図的に添加した成分としてMg、Si、Cu、Zn、Feなどを含む。とりわけアルミドラムは、素管に加工された後、切削、超仕上げ、研磨等の表面処理が施され、感光層の塗装工程に供せられる。
本実施例においては、電子写真用感光体として感光体ドラム21を例示したが、通常循環駆動して反復使用されるため、ドラムに限らず無端ベルト状であっても良い。この場合には、アルミニウムまたはニッケル合金を蒸着したポリエステルフィルム(接合して感光部材とする)、電着形成したニッケルのシームレス無端ベルト等が好適に使用することができる。
感光体ドラム21の基体としては、アルミニウム、ニッケル等の金属、またはステンレス、ニクロム、ハステロイ等の合金そのもの、もしくは、アルミニウム、ニッケル、クロム等の金属か、ステンレス、ニクロム、ハステロイ等の合金、または酸化スズ、酸化インジウム等の比較的低抵抗の金属酸化物を、プラスチック、上などの表面に蒸着、スパッタリング、塗布などの手段で被覆したものを用いることができる。基体表面には、目的に応じ、それぞれの素材に適した手段により、一定の範囲で平滑性、もしくは光学的粗面性を持たせることもできる。なお、素材のアルミニウムは、意図的に添加した成分としてMg、Si、Cu、Zn、Feなどを含む。とりわけアルミドラムは、素管に加工された後、切削、超仕上げ、研磨等の表面処理が施され、感光層の塗装工程に供せられる。
本実施例においては、電子写真用感光体として感光体ドラム21を例示したが、通常循環駆動して反復使用されるため、ドラムに限らず無端ベルト状であっても良い。この場合には、アルミニウムまたはニッケル合金を蒸着したポリエステルフィルム(接合して感光部材とする)、電着形成したニッケルのシームレス無端ベルト等が好適に使用することができる。
次に、本実施例に係る表面電位センサ20について図8に基づいて説明する。表面電位センサ20の基本構成は、実施例1で説明したので、省略するが、この表面電位センサ20を使用して感光体ドラム21の表面電位を適切に測定するために、本実施例においては、表面電位センサ20を感光体ドラム21の回転軸21aと平行に移動させるようにしている。即ち、図8に示すように、表面電位センサ20は、感光体ドラム21の回転軸21aと平行に配設されたボールネジ45上に取り付けられている。ボールネジ45は、ステッピングモータ43の回転軸に連結されて駆動回転される。このボールネジ45の回転によって、表面電位センサ20は、感光体ドラム21の回転軸21aに沿って移動する。この場合に、ボールネジ45は、その回転量をエンコーダ44で検出し、フィードバック制御することによって回転量が制御され、それに伴って表面電位センサの移動量も制御されている。
このようにして感光体ドラム21の所定範囲の表面の表面電位を適切に測定することが可能となり、本実施例の表面電位センサによる画像の1ドットにおける表面電位測定と相俟ってより高精度で感光体ドラム21の表面電位を測定することが可能となる。
以上のように、本実施例による画像形成装置によれば、レーザ書き込み露光系を採用し、かつ、画像形成プロセス条件を設定することを目的に感光体ドラムの表面電位計センサを備えた場合、露光強度に依存して、表面電位が表面電位センサ近傍の外部域より低めに検知されず、1ドットの静電潜像の精度良い表面電位の検知が可能であることと、感光体上における有効制御部に提供し、そのフィードバックとして画像の安定性、欠陥の減少により、画像不良が生じない画像形成装置部分の任意位置の描き込みドット単位表面電位検知が可能であるために、適正な測定値をプロセスを提供することができる。
このようにして感光体ドラム21の所定範囲の表面の表面電位を適切に測定することが可能となり、本実施例の表面電位センサによる画像の1ドットにおける表面電位測定と相俟ってより高精度で感光体ドラム21の表面電位を測定することが可能となる。
以上のように、本実施例による画像形成装置によれば、レーザ書き込み露光系を採用し、かつ、画像形成プロセス条件を設定することを目的に感光体ドラムの表面電位計センサを備えた場合、露光強度に依存して、表面電位が表面電位センサ近傍の外部域より低めに検知されず、1ドットの静電潜像の精度良い表面電位の検知が可能であることと、感光体上における有効制御部に提供し、そのフィードバックとして画像の安定性、欠陥の減少により、画像不良が生じない画像形成装置部分の任意位置の描き込みドット単位表面電位検知が可能であるために、適正な測定値をプロセスを提供することができる。
[実施例4]
本実施例においては、表面電位センサによる感光体ドラムの表面の表面電位の測定に当たり、前述の実施例3で示すように、表面電位センサを移動させずに、表面電位センサ20を感光体ドラム21の回転軸21aと平行な直線46上に所定の間隔で複数個配設することによって、感光体ドラム21の所定面積の表面の電位を測定可能としたものである。
具体的には、図9に示すように、表面電位センサ20を感光体ドラム21の回転軸21aと1本の平行な直線46上に所定の間隔で複数個アレイ配設する場合、図10に示すように2本の直線461、462に千鳥上に配列する場合、図11に示すように、表面電位センサ20を感光体ドラム21の回転軸21aの中心軸21a’を軸とする円筒座標上でマトリクス状に配列する場合等がある。これらの場合に、センサ20の取り付け位置は、予め電子写真プロセスで必要とされる位置を決定しておく。なお、これらの図面中、S1、S2、S3は、それぞれn番目の表面電位センサ20を示す。
本実施例においては、表面電位センサによる感光体ドラムの表面の表面電位の測定に当たり、前述の実施例3で示すように、表面電位センサを移動させずに、表面電位センサ20を感光体ドラム21の回転軸21aと平行な直線46上に所定の間隔で複数個配設することによって、感光体ドラム21の所定面積の表面の電位を測定可能としたものである。
具体的には、図9に示すように、表面電位センサ20を感光体ドラム21の回転軸21aと1本の平行な直線46上に所定の間隔で複数個アレイ配設する場合、図10に示すように2本の直線461、462に千鳥上に配列する場合、図11に示すように、表面電位センサ20を感光体ドラム21の回転軸21aの中心軸21a’を軸とする円筒座標上でマトリクス状に配列する場合等がある。これらの場合に、センサ20の取り付け位置は、予め電子写真プロセスで必要とされる位置を決定しておく。なお、これらの図面中、S1、S2、S3は、それぞれn番目の表面電位センサ20を示す。
1…プローブピン電極、1a…根元部、1b…検知部、2…シールド電極、3…酸化アルミニウム被膜、4…絶縁体、5…増幅器、6…被計測物、7…対接地容量、8…漏れ抵抗、9…プローブピン電極と被計測物との間の容量、10…シールド電極、10a…底面、11…孔部、12…Au配線、13…絶縁層、14…取り出し電極、15…強誘電体、16…対向電極、17…コンデンサ部、18…エレクトロメータ、20…表面電位センサ、21…感光体ドラム、22…帯電ローラ、23…露光、24…現像装置、28…転写装置、32…定着装置、36…クリーニング装置、43…ステッピングモータ、44…エンコーダ、45…ボールネジ
Claims (11)
- 被計測物の電位ポテンシャルを検知するニードル状のプローブ電極と、プローブ電極を中心軸とする円筒状のシールド電極と、前記プローブ電極と前記シールド電極を絶縁する絶縁体と、を備えた表面電位センサにおいて、
前記シールド電極は、アルミニウム金属から構成され、
前記プローブ電極の先端が前記シールド電極よりも突出して露出した検知部を備えていることを特徴とする表面電位センサ。 - 前記シールド電極の内面にアルミニウム酸化物層が形成されていることを特徴とする請求項1記載の表面電位センサ。
- 前記アルミニウム酸化物層の厚みが10〜50μmに形成されていることを特徴とする請求項2記載の表面電位センサ。
- 前記プローブ電極の検知部は、0.5mm以下の長さで突出されていることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の表面電位センサ。
- 円筒状のシールド電極と、該シールド電極の中心部に強誘電体を挟持する一対の対向する金属電極からなるコンデンサ部を前記シールド電極と絶縁して配設し、前記金属電極の一方を被計測物の電位ポテンシャルを検知する検知部とし、他方の金属電極から前記被計測物の電位ポテンシャルの変化に応じた出力信号を取り出す表面電位センサにおいて、
前記シールド電極は、アルミニウム金属で形成されていることを特徴とする表面電位センサ。 - 前記シールド電極の内面に酸化ケイ素層を形成したことを特徴とする請求項5記載の表面電位センサ。
- 画像の静電潜像と前記静電潜像をトナーで可視化したトナー像とを担持する感光体と、前記感光体の表面電位を検出する表面電位センサとして請求項1乃至6の何れか1項に記載の表面電位センサと、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
- 前記感光体は、回転式の感光体ドラムであり、前記表面電位センサは、前記感光体ドラムの回転軸と平行な直線上に複数個配列されてアレイ状に配置されたことを特徴とする請求項7記載の画像形成装置。
- 前記感光体は、回転式の感光体ドラムであり、複数の表面電位センサが、前記感光体ドラムの回転軸と平行な複数の直線上に、所定の間隔をおいて千鳥状に配列されたことを特徴とする請求項7記載の画像形成装置。
- 前記感光体は、回転式の感光体ドラムであり、複数の表面電位センサが、前記感光体ドラムの回転軸を中心軸とする円筒座標上でマトリクス状に配備されたことを特徴とする請求項7記載の画像形成装置。
- 前記表面電位センサは、前記感光体の主走査方向と平行に走査可能に取り付けられていることを特徴とする請求項7記載の画像形成装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007048136A JP2008209801A (ja) | 2007-02-27 | 2007-02-27 | 表面電位センサ及び画像形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007048136A JP2008209801A (ja) | 2007-02-27 | 2007-02-27 | 表面電位センサ及び画像形成装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008209801A true JP2008209801A (ja) | 2008-09-11 |
Family
ID=39786131
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007048136A Pending JP2008209801A (ja) | 2007-02-27 | 2007-02-27 | 表面電位センサ及び画像形成装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2008209801A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009109670A (ja) * | 2007-10-29 | 2009-05-21 | Ricoh Co Ltd | 画像形成装置 |
US8953957B2 (en) | 2012-07-13 | 2015-02-10 | Ricoh Company, Ltd. | Image forming apparatus including a surface potential detector |
JP2017090323A (ja) * | 2015-11-13 | 2017-05-25 | 日置電機株式会社 | 検出プローブおよび測定装置 |
-
2007
- 2007-02-27 JP JP2007048136A patent/JP2008209801A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009109670A (ja) * | 2007-10-29 | 2009-05-21 | Ricoh Co Ltd | 画像形成装置 |
US8953957B2 (en) | 2012-07-13 | 2015-02-10 | Ricoh Company, Ltd. | Image forming apparatus including a surface potential detector |
JP2017090323A (ja) * | 2015-11-13 | 2017-05-25 | 日置電機株式会社 | 検出プローブおよび測定装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9256156B2 (en) | Developing assembly, process cartridge, and image-forming apparatus | |
JP2008209801A (ja) | 表面電位センサ及び画像形成装置 | |
JP4472237B2 (ja) | 画像形成装置および複写機 | |
US5023666A (en) | Image forming apparatus using an image carrier with multiple layers | |
KR0156613B1 (ko) | 일렉트로포토그래픽 장치 | |
US6941084B2 (en) | Compensating optical measurements of toner concentration for toner impaction | |
JP2002365904A (ja) | 現像装置及び画像形成装置 | |
JP3943885B2 (ja) | 画像形成方法 | |
US8577235B2 (en) | Image forming apparatus featuring control voltages applied to magnetic particle carrying members | |
JP2005017580A (ja) | 有機感光体、プロセスカートリッジ、画像形成方法及び画像形成装置 | |
JP2004184556A (ja) | 画像形成装置 | |
JP2005018060A (ja) | カラートナーの濃度測定方法及び装置 | |
JP4074744B2 (ja) | 画像形成装置 | |
JP3372852B2 (ja) | 現像方法、これを用いた多色画像方法及び画像形成方法 | |
WO2023058570A1 (ja) | 画像形成装置 | |
JP2000019818A (ja) | 画像形成装置 | |
JP6918766B2 (ja) | 画像形成装置 | |
JP4114578B2 (ja) | 有機感光体、プロセスカートリッジ、画像形成装置及び画像形成方法 | |
JP5348558B2 (ja) | 適正トナー付着量特定方法 | |
JP3880440B2 (ja) | プロセスカートリッジ及び電子写真装置 | |
JP3301361B2 (ja) | 画像形成装置 | |
JP2003173085A (ja) | 現像装置、プロセスカートリッジ、画像形成装置 | |
JP2007017876A (ja) | 電子写真装置 | |
JP2001034067A (ja) | 画像形成装置 | |
JP2023056470A (ja) | 画像形成装置 |