JP2009115701A - 電位計プローブ、感光体感度測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 導電性を備える透明ガラスに露光光を透過させる光透過型の電位計プローブで、導電性を備える透明ガラスが通常のガラスよりも透過率が低いことに起因する不具合を抑制することができる電位計プローブ、及びこの電位計プローブを備えた感光体感度測定装置を提供する。
【解決手段】 光透過型の電位計プローブ３は、感光体の露光光Ｌが照射された領域の電位を測定する電位検出手段である電位検出電極３４を有し、露光光源から感光体に向けて照射された露光光Ｌが透過する導電性を備えた透明ガラスである導電性ガラスを入射面ガラス３１、出射面ガラス３２、及び電位検出電極３４に有し、これらの導電性ガラスは、その表面をメッシュ状にコーティングする透明導電性膜を有し、この透明導電性膜によって導電性を発揮する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、帯電されて露光された感光体の表面電位の測定に用いる光透過型の電位計プローブ、及びこの電位計プローブを備えた感光体感度測定装置に関するものである。

電子写真感光体（以下、「感光体」、「静電潜像担持体」と称することもある）は、複写機、レーザープリンタなどの電子写真プロセスを応用した画像形成装置において、最も重要な構成要素の一つである。そのため、感光体は出荷前に電子写真に関る様々な特性の検査が行われている。また、新規の電子写真装置用として、新規の感光体を開発する場合には、開発過程において試作した感光体の電子写真に関る様々な特性についての評価が行われている。この感光体の特性の一つとして、帯電された感光体に露光光を当てて、露光による感光体表面電位の変化の特性である感光体感度がある。この感光体感度を求めるときに、感光体表面電位を測定する表面電位計として、光透過型の電位計プローブを備えたものがある。

このように光透過型の電位計プローブを備えた表面電位計として、非特許文献１の電子学会第三部会「白色光感度測定の標準化作業に伴う調査・計測報告」には、サイドビュウ型電位計とＮＥＳＡ振動容量型電位計とが記載されている。図８は、非特許文献１に記載のサイドビュウ型電位計の電位計プローブの説明図であり、図９は、非特許文献１に記載のＮＥＳＡ振動容量型電位計の電位計プローブの説明図である。

図８に示すサイドビュウ型電位計の電位計プローブ３では、露光光Ｌは、電位計プローブ３の筺体３５の上壁に設けられた開口部αを通過して、筺体３５の下壁に設けられた開口部βから感光体１の表面に照射される。また、この電位計プローブ３は、筺体３５の光照射部βの淵に電位検出電極３４を備え、光照射部βから露光光Ｌを照射された感光体１の表面の電位を露光と同時に検出可能となっている。

図９に示すＮＥＳＡ振動容量型電位計の電位計プローブ３では、入射面ガラス３１、出射面ガラス３２及び電位検出電極３４は、酸化スズ（ＳｎＯ_２）の透明導電性膜をガラス表面にコーティングしたＮＥＳＡガラスを用いている。図９に示す電位計プローブ３においても、露光光Ｌは、筺体３５の上壁に設けられた開口部αを通過して、筺体３５の下壁に設けられた開口部βから感光体１の表面に照射される。開口部α及びβは円形状であり、入射面ガラス３１は開口部αを塞ぐ円形ガラスである。また、出射面ガラス３２は中央部に円形の孔部をそなえ、外径が入射面ガラス３１と同じ大きさのドーナツ状のガラスであり、開口部βを塞ぐように配置されている。電位検出電極３４は、二本の長方形のガラスが出射面ガラス３２の孔部を介して感光体１表面と対向するように配置されている。この電位計プローブ３を備えた表面電位計では、入射面ガラス３１及び出射面ガラス３２の透明導電性膜に電圧を印加する電源を備え、透明導電性膜の電位が電位検出電極３４によって検出された電位と同電位となるようにフィードバック制御を行う。このように、入射面ガラス３１及び出射面ガラス３２に電圧を印加することにより、出射面ガラス３２の孔部以外の周囲に対して、電位検出電極３４が電気的にシールドされた状態となる。このシールドされた状態により、出射面ガラス３２の孔部で電位検出電極３４と対向する感光体１の表面電位を検出することができる。また、出射面ガラス３２の孔部は開口部βの中央に設けられているため、電位検出電極３４は、開口部βから出射する露光光Ｌを照射された感光体１の表面の電位を、露光と同時に検出可能となっている。

このように、図８及び図９に示す光透過型の電位計プローブ３では、一様帯電された感光体１表面に露光光Ｌを照射すると同時に感光体１の表面電位を検出することができる。
このような表面電位計であれば、表面移動する感光体１の露光に対する表面電位の変化の特性だけでなく、一様帯電させた感光体１を停止させた状態で、一定強度の露光光Ｌを連続して照射して表面電位の減衰特性を測定することもできる。

また、図８に示すサイドビュウ型電位計の電位計プローブ３では、ＮＥＳＡ振動容量型電位計の電位計プローブ３とは異なり、露光光Ｌが感光体１表面に到達するまでの間に露光光Ｌが透過するガラスがない。このため、詳細は後述するが、ＮＥＳＡ振動容量型電位計の電位計プローブ３のように通常のガラスよりも透過率が低い導電性のガラスを透過させることによる不具合は生じない。
しかし、図８に示すように、電位計プローブ３の筺体３５の開口部βの端部に電位検出電極３４を配置しているため、感光体１の表面上の露光がなされた領域の中央部の電位を中心として電位を測定することができない。また、電位計プローブ３の筺体３５と対向し、露光光Ｌが照射されない影部βは露光による除電が行われないため、感光体１表面上に電荷Ｅが残った状態である。そして、電位検出電極３４はこの影部γに近い位置である開口部βの端部で電位を検出するため、影部γの電位の影響を受け、露光された領域の電位を正しく測定することが困難となる不具合が生じる。

図９に示すＮＥＳＡ振動容量型電位計の電位計プローブ３では、先に述べたように感光体１の表面上の露光がなされた領域の中央部の電位を検出することができる。露光がなされた領域の中央部であれば影部γから離れているため、サイドビュウ型電位計の電位計プローブ３のように影部γの電位が電位検出電極３４での電位の検出に影響を及ぼしにくい。このため、影部γの電位の影響を受けること無く、露光された領域の電位を測定することができる。
なお、ガラスをコーティングする透明導電性膜は、酸化スズからなるものに限るものではない。例えば、酸化イリジウム（Ｉｎ_２Ｏ_３）が主成分で、これに、スズ（Ｓｎ）を数［ｗｔ％］添加したものからなる透明導電性膜（ＩＴＯ膜）であっても良い。また、これ以外のものでも使用可能である。以下、透明導電性膜でコーティングされたガラスを導電性ガラスと呼ぶ。

しかし、ＮＥＳＡ振動容量型電位計のように導電性ガラスを用いた表面電位計の電位計プローブ３では、入射面ガラス３１に入射した露光光Ｌが感光体１表面に到達するまでに透過した導電性ガラスの枚数が開口部β内の位置によって異なってくる。詳しくは、入射面ガラス３１を透過して他のガラスを透過せずに出射面ガラス３２の孔部から感光体１表面に照射された光は導電性ガラスを一枚のみ透過した光である。また、入射面ガラス３１を透過して電位検出電極３４を透過して出射面ガラス３２の孔部から感光体１表面に照射された光、及び、入射面ガラス３１を透過して電位検出電極３４を透過せずに出射面ガラス３２を透過して感光体１表面に照射された光は、二枚の導電性ガラスを透過した光である。また、入射面ガラス３１を透過して、電位検出電極３４及び出射面ガラス３２を透過して感光体１表面に照射された光は三枚の導電性ガラスを透過した光である。
導電性膜でコーティングした導電性ガラスは、通常のガラスよりも光の透過率が低いため、一枚の導電性ガラスを透過した光と三枚の導電性ガラスを透過した光とでは光の強さが異なり、電位計プローブ３を透過して照射される光の強さ（照度）が均一な分布にならないという問題がある。

電子写真学会誌 第３１巻 第３号別刷（１９９２）

本出願人は、特願２００７−１３７１５２において、図９に示すような導電性ガラスを用いた電位計プローブ３で開口部βから照射される露光光Ｌの照度が均一になる構成として、露光光Ｌが透過する導電性ガラスの枚数がどの位置でも三枚となる構成を提案している。詳しくは、導電性ガラスと同じ層厚で導電性膜のコーティングがなされたガラスの小片を複数用意して、入射面ガラス３１の表面上で透過する光が、その後、導電性ガラスを一枚だけ透過する領域にはこのガラスの小片が二枚重なるように固定する。また、入射面ガラス３１の表面上で透過する光が、その後、導電性ガラスを二枚透過する領域にはこのガラスの小片を一枚固定する。このように、電位計プローブ３の開口部βから感光体１表面上に照射される露光光Ｌが、必ず三枚の導電性ガラスを透過するように構成することによって、開口部βから照射される光の強さ（照度）が均一な分布となる。

しかし、三枚の導電性ガラスを透過すると、開口部αに入射する露光光Ｌの照度に対する開口部βから照射される露光光Ｌの照度は、導電性ガラスの透過率（＜１．０）の三乗を乗じたものとなる。その値は、透明導電性膜の透過率によって異なるが、導電性ガラスは通常のガラスよりも透過率が低いため、三枚の導電性ガラスを透過させると、感光体１に到達する光を大きく弱めることになる。
また、本発明者らが、透明導電性膜として一般的に使用されているＩＴＯ膜でコーティングした導電性ガラスを用いて分光透過率を測定したところ、図６中のグラフ（１）（詳細は後述する）のように、分光透過率が５００［ｎｍ］以下の短波長域で急激に低下することがわかった。短波長域での透過率が低下すると、感光体１の分光感度測定を行うときに短波長域の光量が不足し、短波長域での感度を適切に測定することができなくなるなど、感光体感度測定への影響は大きくなる。
このように、導電性ガラスに露光光Ｌを透過させる電位計プローブ３では、導電性ガラスが通常のガラスよりも透過率が低いことに起因して、感光体１に照射される光の照度の不均一や、照度の不足が発生する。
なお、少なくとも光が導電性ガラスを透過することによる照度の低下の不具合は、導電性ガラスに光を透過させる電位計プローブであれば生じ得る問題である。

本発明は、以上の問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、導電性を備える透明ガラスに露光光を透過させる光透過型の電位計プローブで、導電性を備える透明ガラスが通常のガラスよりも透過率が低いことに起因する不具合を抑制することができる電位計プローブ、及びこの電位計プローブを備えた感光体感度測定装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、露光手段から被帯電体に向けて照射された露光光が透過する導電性を備えた透明ガラスと、該被帯電体の露光光が照射された領域の電位を測定する電位検出手段とを有する光透過型の電位計プローブにおいて、該透明ガラスは表面をメッシュ状にコーティングする透明導電性膜を有し、該透明導電性膜によって上記導電性を発揮することを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の電位計プローブにおいて、導電性部材からなり、光が透過する筒状の空間を形成する筺体と、該筒状の空間の光が入射する側の開口部を塞ぐように配置された導電性を備えた入射面ガラスと、該筒状の空間の光が出射する側の開口部を塞ぐよう配置され、その一部が孔部となっている導電性を備えた出射面ガラスと、該入射面ガラスと該出射面ガラスとの間に、且つ、その一部が該孔部と対向するように配置された上記電位検出手段である電位検出電極とを有し、該入射面ガラス及び該出射面ガラスは該電位検出電極で検出された電位と同電位となるように制御がなされるもので、該入射面ガラス、該出射面ガラス、及び該電位検出電極は、その表面をメッシュ状にコーティングする上記透明導電性膜を有する上記透明ガラスからなることを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１または２の電位計プローブにおいて、波長域が４００［ｎｍ］から５００［ｎｍ］の光に対する上記透明導電性膜の透過率が５０［％］以上であり、その表面をメッシュ状にコーティングする該透明導電性膜を有する上記透明ガラスは、ガラスのみの部分の面積Ｓａと該透明導電性膜がコーティングする部分の面積Ｓｂとの面積比Ｓｂ／Ｓａが、１／９≦Ｓｂ／Ｓａ≦２／８の関係を満たすことを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、測定対象の感光体を保持して回転させる感光体保持部と、該感光体の表面を帯電させる帯電手段と、該帯電手段によって帯電された該感光体表面に露光光を照射し露光する露光手段と、該露光手段が照射する光を透過するように配置され、露光された該感光体の電位を検出する電位検出部を備えた電位計プローブとを有する感光体感度測定装置において、該電位計プローブとして請求項１、２または３の電位計プローブを備えることを特徴とするものである。

上記請求項１乃至４の発明においては、露光光を透過する透明ガラスは、導電性を発揮するための透明導電性膜がガラス表面をメッシュ状にコーティングしているため、透明ガラス全面を透明導電性膜でコーティングする構成に比べて、透明ガラスの光を透過する領域での透過率の平均値を上げることができる。

請求項１乃至４の発明によれば、導電性を備える透明ガラスの光を透過する領域での透過率の平均値を上げることで、導電性を備える透明ガラスが通常のガラスよりも透過率が低いことに起因する不具合を抑制することができるという優れた効果がある。

以下、本発明を適用した感光体感度測定装置として、電子写真感光体特性評価装置（以下、特性評価装置１００と呼ぶ）の一形態について説明する。
図１は、本実施形態の特性評価装置１００の概略説明図である。図２は、測定対象であるドラム状の感光体１を保持して回転させる感光体保持部２００の説明図である。

図１に示すように、特性評価装置１００は、感光体１を露光する露光手段である露光光源１０、感光体１の表面電位を測定する電位計プローブ３、及び、感光体１の表面を帯電する帯電手段としてのスコロトロン帯電器６を備えている。また、スコロトロン帯電器６のワイヤへ電圧を供給するためのワイヤ印加電圧調整用電源７、ワイヤ印加電圧調整用電源７のワイヤ印加電圧調整用電源スイッチ１５を備えている。また、スコロトロン帯電器６のグリッドへ電圧を供給するためのグリッド用電源１１、グリッド用電源１１のグリッド用電源スイッチ１２、感光体１を除電する除電用光源８を有している。また、露光光源１０、電位計プローブ３、及び、露光光源１０から電位計プローブ３まで露光光をガイドする露光ガイドボックス２を一体として、露光ユニット３０を形成している。

スコロトロン帯電器６、除電用光源８、及び露光ユニット３０は、感光体１の表面と一定の間隔をもって配置できるように、感光体１表面の径方向に進退可能な構造となっており、様々な外径の感光体１に対応可能である。
また、露光ユニット３０は、感光体１表面の周方向に移動可能な構造となっており、帯電から露光までの時間変化や、帯電から表面電位計測までの時間を変化させる事が可能である。

特性評価装置１００の感光体保持部２００では、感光体１は両端にドラムチャック治具２０でドラムを保持され、主軸１８がチャック治具２０の中心を通っている。主軸１８は、図２における感光体１の右側に配置された右面板２１と感光体１の左側に配置された左面板２２が主軸１８の軸受け機能となっている。主軸１８はモーター１６に繋がったベルト１９によって回転する機構となっており、モーター１６が駆動することにより、感光体１が図１の矢印の方向に回転する。
ワイヤ印加電圧調整用電源７から高電圧が出力され、スコロトロン帯電器６によって感光体１が帯電される。その後、感光体１中の通過電流は、信号処理回路５に送られる。その後、Ａ／Ｄ変換器２３によってデジタル信号に変換されコントローラ１７に送られてデジタル信号が演算処理される。

また、感光体１の表面電位は、電位計プローブ３からモニター部である表面電位計４に送られモニターされ、信号処理回路９に送られる。その後Ａ／Ｄ変換器２３によって変換され、次にコントローラ１７に送られ演算処理される。コントローラ１７は、感光体１を回転させるモーター１６内のモータードライバに接続されている。モータードライバでは、回転数を出力する機能、位置検出機能、回転数をリモート制御可能な機能も付加されており、回転数制御と回転数の認識や、設定した角度でドラムを停止する事も可能である。

感光体１周りの各ユニットは、デジタルリレー出力２４によってＯＮ／ＯＦＦ制御されている。また、感光体１の露光後電位は、露光光源１０を使用することによって、測定ができ、感光体１の表面電位を取り除く場合は、除電用光源８を使用し取り除くことが可能であり、感光体１の帯電特性、光減衰特性等の特性評価が可能である。
また、コントローラ１７はスコロトロン帯電器６のワイヤに電圧を供給するためのワイヤ印加電圧調整用電源７の出力電圧制御や、スコロトロン帯電器６のグリッドに電圧を供給するためのグリッド用電源１１の出力電圧制御が可能である。

ワイヤ印加電圧調整用電源７とグリッド用電源１１の出力条件は、感光体１を回転させた状態で、少なくとも２回以上放電状態のスコロトロン帯電器６直下を通過させた後、感光体１の表面電位が所定の電位へ到達する条件にする事が好ましい。
露光光源１０には、蛍光灯、タングステンランプ、ハロゲンランプ、水銀灯、ナトリウム灯、発光ダイオード（ＬＥＤ）、半導体レーザ（ＬＤ）、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）などの発光物全般を用いることができる。そして、所望の波長域の光のみを照射するために、シャープカットフィルター、バンドパスフィルター、近赤外カットフィルター、ダイクロイックフィルター、干渉フィルター、色温度変換フィルターなどの各種フィルターを用いることもでき、照度を下げるために、ニュートラルデンシティフィルターを用いることもできる。

電位計プローブ３は、詳細は後述するが、ガラス基材と、ガラス基材上に導電性材料を塗布した光透過型の電位計プローブが用いられる。ガラス基材は、その形状、構造、大きさ等については特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、その形状としては、例えば円盤状、平板状などが挙げられる。また、導電性膜の構造としては、単層構造であっても良いし、積層構造であっても良い。導電性材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えばＩｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ（ＩＴＯ）が挙げられる。

被試験試料である感光体１の表面を帯電処理するための、グリッド用電源１１及びグリッド用電源スイッチ１２、ワイヤ印加電圧調整用電源７及びワイヤ印加電圧調整用電源スイッチ１５等の帯電装置用電源回路の制御手段は図示されていない。また、感光体１に露光光を照射する露光光源１０の光源用電源回路の制御手段も図示されていない。このような帯電装置用電源回路の制御手段、及び、光源用電源回路の制御手段は、図示されてないが、これらとしては、従来公知のものをそのまま用いることができる。

また、特性評価装置１００は、光を透過しない暗箱、あるいは暗幕等で覆われている。暗箱あるいは暗幕で覆われていないと、試験時に外部環境（風・光・温度）の影響を受け、正確な特性評価が困難となる。但し、コントローラ・信号処理回路等、感光体１の評価に影響の無いものに関しては、暗箱あるいは暗幕で覆う必要はない。
特性評価装置１００で評価する感光体１は、導電性支持体の上に電荷発生層、電荷輸送層が形成されたもの、更に電荷輸送層の上に保護層が形成されたもの等が使用される。導電性支持体および電荷発生層、電荷輸送層としては、公知のものを使用することができる。

感光体１における特性としては、帯電特性：静電容量・抵抗、光減衰特性：感度等が挙げられる。これらの特性のうち、本願と関係する光減衰特性：感度は、例えば以下のようにして測定する。

−光減衰特性の測定−
光減衰特性を調べるための感度は、電位が予め意図した第１の所定の電位レベルから、第２の所定の電位レベルに減衰するまでに要した時間（ｓ）と、露光光量（単色光：μＷ／ｃｍ^２、白色光：ｌｘ）を乗じて算出した露光量（単色光：μＪ／ｃｍ^２、白色光：ｌｘ・ｓ）で評価する。

次に、特性評価装置１００が備える電位計プローブ３について説明する。
本実施形態の電位計プローブ３は本発明の特徴部以外の主要な構成は図８を用いて説明したＮＥＳＡ振動容量型電位計の電位計プローブ３と同様である。
図３は、電位計プローブ３を露光光源１０側から見た電位計プローブ３の上面図であり、図４は、図３に示す電位計プローブ３を図３中の右側から見た電位計プローブ３の側方断面図である。図３では電位計プローブ３に対して紙面奥側に感光体１の表面があり、図４では、電位計プローブ３に対して図中下方に感光体１の表面がある状態となる。

図３及び図４に示す電位計プローブ３は、筺体３５、筺体支持部３６、入射面ガラス３１、出射面ガラス３２、及び電位検出電極３４を備える。筺体３５及び筺体支持部３６は導電性部材として鉄製の材料からなり、筺体３５は露光光Ｌが透過する円筒状の空間である筺体内空間３９を形成する。入射面ガラス３１は、筺体内空間３９の露光光Ｌが入射する側の開口部αを塞ぐように配置されている。また、出射面ガラス３２は、入射面ガラス３１の反対側の露光光Ｌが筺体内空間３９から出射する側の開口部βを塞ぐように配置され、その中央部に円状の孔部３３が設けられている。
電位検出電極３４は、入射面ガラス３１と出射面ガラス３２との間に、且つ、その一部が孔部３３と対向するように配置されている。この、電位検出電極３４の孔部３３と対向する部分が、出射面ガラス３２を挟まずに感光体１の表面と対向する部分となる。また、入射面ガラス３１、出射面ガラス３２及び電位検出電極３４は、詳細は後述するが、表面に透明導電性膜が成膜されて導電性を備えた透明ガラスからなる。
入射面ガラス３１、出射面ガラス３２及び電位検出電極３４は透明ガラスであるので、開口部αから電位計プローブ３に入射した露光光Ｌは開口部βと対向する感光体１の表面に照射される。

また、入射面ガラス３１、出射面ガラス３２及び電位検出電極３４は、不図示のフィードバック制御装置に接続されている。電位検出電極３４は、フィードバック制御装置の電位計に接続されており、入射面ガラス３１及び出射面ガラス３２の表面上に成膜された透明導電性膜は導電性の筺体３５と接触している。フィードバック制御装置は筺体支持部３６に電圧を印加し、さらに印加する電圧の大きさを調節可能な電圧印加電源を備えている。そして、この電圧印加電源が筺体支持部３６に電圧を印加することにより、筺体支持部３６及び筺体３５を介して入射面ガラス３１及び出射面ガラス３２の透明導電性膜に電圧を印加することができる。このように、筺体３５、入射面ガラス３１及び出射面ガラス３２に電圧を印加することにより、筺体内空間３９を電気的にシールドすることができ、シールドがなされていない出射面ガラス３２の孔部３３で電位検出電極３４と対向する感光体１の表面電位を検出することができる。

フィードバック制御装置は、電位検出電極３４の検出結果に基づいて電位計によって算出される電位検出電極３４での電位と、入射面ガラス３１及び出射面ガラス３２の電位とが同電位となるように、電圧印加電源を制御する。このような、電位検出電極３４における電位を測定し、測定結果と同電位となるように入射面ガラス３１及び出射面ガラス３２の電位の調節する制御を、短周期で繰り返すことにより、入射面ガラス３１及び出射面ガラス３２の電位と電位検出電極３４で検出される電位とが一致する。このように調節した入射面ガラス３１及び出射面ガラス３２の電位と、電位検出電極３４で検出した電位とが一致したときの電位を感光体１の表面電位として算出する。
フィードバック制御装置としては、図１中の表面電位計４、信号処理回路９、Ａ／Ｄ変換器２３及びコントローラ１７が、フィードバック制御装置としての機能を兼ね備える構成でも良いが、フィードバック制御装置を別に設け、調節した入射面ガラス３１及び出射面ガラス３２の電位と電位検出電極３４で検出した電位とが一致したときの電位を感光体１の表面電位として、その情報をコントローラ１７に送信する構成であっても良い。

次に、入射面ガラス３１、出射面ガラス３２及び電位検出電極３４で用いる導電性を備えた透明ガラスについて説明する。
光が透過する部分に透明導電成膜をコーティングした導電性ガラスを配置するタイプの電位計プローブでは、透明導電成膜として、ネサ（ＮＥＳＡ）やＩＴＯが使われるのが一般的である。ネサ膜はＳｎＯ_２（酸化スズ）膜で、ＩＴＯ膜はＩｎ_２Ｏ_３（酸化インジウム）が主成分で、これに、Ｓｎを数［ｗｔ％］添加したものである（インジウム−スズ酸化物）。

導電性ガラスの透過率の一例として、ＩＴＯ膜を石英ガラスの全面にコーティングしたものの分光透過率を図６中のグラフ（１）に示す。図６のグラフ（１）よりＩＴＯ膜は５００［ｎｍ］以下の短波長域で透過率が急激に落ちていることが分かる。ここで、透過する光の波長が４０５［ｎｍ］とすると、透過率は約６５［％］である。

本実施形態の電位計プローブ３では、ＮＥＳＡ振動容量型電位計の電位計プローブと同様に、露光光Ｌが入射面ガラス３１に入射する位置によって、感光体１の表面に照射されるまでに透過する導電性ガラスの枚数が異なる。詳しくは、入射面ガラス３１のみを透過した光は、感光体１表面に到達するまでに透過した導電性ガラスは一枚であり、入射面ガラス３１を透過した後に、出射面ガラス３２または電位検出電極３４の何れか一方のみを透過した光は、感光体１表面に到達するまでに透過した導電性ガラスは二枚である。また、入射面ガラス３１、電位検出電極３４及び出射面ガラス３２の全てを透過した光は、感光体１表面に到達するまでに透過した導電性ガラスは三枚である。
ここで、仮に電位計プローブ３の各導電性ガラスとして、従来のように全面にＩＴＯ膜をコーティングした導電性ガラスを用いて、波長が４０５［ｎｍ］の光が入射する場合、開口部αに入射する前の光の強度を１とすると、開口部βから出射される光の強度は計算上では次のようになる。
すなわち、光の強度１の光が一枚の導電性ガラスを透過したときの光の強度は０．６５、二枚の導電性ガラスを透過したときの光の強度は０．４２、三枚の導電性ガラスを透過したときの光の強度は０．２７となる。
このように、電位計プローブ３から出射するときの露光光Ｌの強さは開口部βの仮想平面上の位置により、最大で約６０［％］（算出方法：（０．６５−０．２７）／０．６５×１００）の照度差が生じて、感光体１上の光の照射面で大きな照度ムラが生じる。
また、三枚の導電性ガラスを通過したときの光の強度は、０．２７であるので、光の強度が、最大で７０［％］以上低下することがわかる。

ここで、波長４０５［ｎｍ］の光に対する導電性ガラスの透過率が、仮に９０［％］であったとして、開口部αに入射する前の光の強度を１とすると、開口部βから出射される光の強度は計算上では次のようになる。すなわち、透過する導電性ガラスの枚数が、一枚、二枚、及び三枚の場合、それぞれ、０.９、０.８１、及び０.７３となる。このとき、電位計プローブ３から出射するときの露光光Ｌの強さは開口部βの仮想平面上の位置による照度差は、最大で２０［％］程度の照度差になり、照度分布は大幅に改善されることになる。
また、光量も、透過率６５［％］では位置により最大７０［％］程度の落ち込みだったものが、透過率９０［％］では、最大３０［％］程度の落ち込みに変わるため、光量不足への改善になることが分かる。

なお、波長４０５［ｎｍ］は、実用化されているブルーレイの波長の一例である。このため、露光光源としてブルーレイを備える画像形成装置に用いる感光体の特性評価を行う場合は、波長４０５［ｎｍ］近傍の短波長の光の照度分布の改善及び光量不足の改善は特に重要である。

このような、導電性ガラスの透過率のアップは、透明ガラスに透明導電性膜をメッシュ状にコーティング（成膜）することで達成される。ここで透明導電性膜がコーティングされていない透明ガラスの透過率として、石英ガラスの分光透過率を図６中のグラフ（４）に示す。石英ガラスのみの透過率は、図６中のグラフ（４）で示すように、波長が４００［ｎｍ］〜９００［ｎｍ］の全域に渡って平均的で、約９４［％］である。
透明導電性膜をメッシュ状にコーティングしても透明導電成膜の持つ分光透過率の特性は変わらない。しかし、導電性ガラスの光が透過する領域内でガラス上に透明導電成膜がメッシュ状にコーティングされていれば、透過する光は透明導電性膜を成膜した部分とガラスのみのガラス部分を透過した光の混合となる。このため、導電性ガラスの光が透過する領域全体で平均すると、透過率は上がることになる。
この透明導電性膜の成膜部分とガラス部分の面積比率を変えると、特にガラス部分の面積比率が大きくなるように変えると平均としての透過率は大きくなる。透明導電性膜メッシュ状に成膜したことによるこの効果は、透明導電成膜の分光透過率が低い、短波長域で顕著となる。

次に、本実施形態の入射面ガラス３１、出射面ガラス３２及び電位検出電極３４で用いる導電性を備えた透明ガラスについて説明する。
図５は、本実施形態で用いる導電性を備えた透明ガラスである導電性ガラス４０の一例の拡大説明図である。図５に示す導電性ガラス４０は、図中の４０ｂがガラスの表面に透明導電性膜が形成された成膜部分であり、図中４０ａは表面が透明導電性膜で覆われていないガラス部分である。図５に示すように、本実施形態の導電性ガラス４０は、メッシュ状にコーティングされた透明導電性膜の成膜部分４０ｂを備えている。なお、メッシュパターンとしては、メッシュのサイズ、形状ともに図５に示すものに限るものではない。

導電性ガラス４０では成膜部分４０ｂの透明導電性膜はＩＴＯ膜であり、メッシュ形状としては、０．１［ｍｍ］の線幅で、縦／横ともに１［ｍｍ］ピッチと成る等間隔で作成した。
ＩＴＯ膜の作成手順としては、成膜方法としてＲＦ−ＩＰ法を用いて、最初にガラス表面の全面に成膜する。このときの平均膜厚は、３５．８３［ｎｍ］であり、表面抵抗は、７１．１６［Ω／□］であった。ガラス表面に全面成膜した後、図５に示すメッシュパターンと同じメッシュパターンのマスクを使って、ブランク部分（図中４０ａの部分）のＩＴＯ膜を除去して、成膜部分４０ｂがメッシュのパターンとなる透明導電性膜とした。

図５に示すメッシュ状にコーティングされた石英ガラスの透過率を分光高度計ＵＶ−３１００（島津製作所（株）製）で測定した結果を図６中のグラフ（２）に示す。
なお、先に説明した、図６中のグラフ（４）で示す石英ガラスの分光透過率、及び、グラフ（１）で示すＩＴＯ全面コーティング時の分光透過率も分光高度計ＵＶ−３１００（島津製作所（株）製）で測定したものである。
図６に示すように、波長４０５［ｎｍ］の光に対する透過率は、グラフ（１）で示す全面成膜後では６４．７［％］、グラフ（２）で示すメッシュ形成後では８８．９［％］となっている。

先に述べたように、本実施形態の電位計プローブ３では、露光光Ｌが入射面ガラス３１に入射する位置によって、感光体１の表面に照射されるまでに透過する導電性ガラスの枚数が異なる。
ここで、本実施形態のメッシュ形成後の導電性ガラス４０を用いたときに、波長が４０５［ｎｍ］の光が入射する場合、開口部αに入射する前の光の強度を１とすると、開口部βから出射される光の強度は計算上では次のようになる。
すなわち、光の強度１の光が一枚の導電性ガラス４０を透過したときの光の強度は０．８８９、二枚の導電性ガラス４０を透過したときの光の強度は０．７９、三枚の導電性ガラス４０を透過したときの光の強度は０．７０９となる。

このように、三枚の導電性ガラスを通過したときの光の強度は、０．７０９であるので、本実施形態の電位計プローブ３であれば、露光光Ｌの照度の落ち込みは、最大でも３０［％］の低下であることが分かる。
また、電位計プローブ３から出射するときの露光光Ｌの強さは開口部βの仮想平面上の位置による照度差は、最大で約２０［％］（算出方法：（０．８８９−０．７０９）／０．８８９×１００）である。
上述した、ＩＴＯ膜を全面にコーティングした導電性ガラスを用いた電位計プローブ３では、露光光Ｌの照度が最大で７０［％］低下し、照度差は最大で約６０［％］生じていた。
これと比較すると、本実施形態の電位計プローブ３であれば、露光光Ｌの照度の落ち込み、及び、照度差ともに改善していることが分かる。

次に、図５に示す導電性ガラス４０の分光透過率を測定したときのガラス部分４０ａと成膜部分４０ｂとの面積比を求める。
上述した分光高度計での透過率を測定する領域のサイズは、２．０［ｍｍ］×１３［ｍｍ］の領域だったため、この領域におけるガラス部分４０ａの面積と成膜部分４０ｂの面積との比率は次のように算出することができる。

・ガラス部分４０ａの面積：
図５より、
一マスのガラス部分４０ａの面積Ａ＝（１−０．１）（１−０．１）
Ａ＝０．８１［ｍｍ^２］
ここで、２．０［ｍｍ］×１３［ｍｍ］の領域中には、２６個のマスがあるので、ガラス部分４０ａの面積の総和は、
２６Ａ＝２１．０６［ｍｍ^２］
となる。
・成膜部分４０ｂの面積：
成膜部分４０ｂの面積は２．０［ｍｍ］×１３［ｍｍ］の領域の、ガラス部分４０ａ以外の面積なので、
２．０［ｍｍ］×１３［ｍｍ］−２６Ａ［ｍｍ^２］となり、
４．９４［ｍｍ^２］
となる。
・各部分の全体に対する比率：
ガラス部分４０ａの全体に対する面積の比率は、
２１．０６［ｍｍ^２］／２６［ｍｍ^２］×１００
＝８１［％］
となる。
また、成膜部分４０ｂの全体に対する面積の比率は、
４．９４［ｍｍ^２］／２６［ｍｍ^２］×１００
＝１９［％］
となる。

ここで、ガラス表面の全面をＩＴＯ膜でコーティングしたデータ（図６中のグラフ（１））及び、コーティング（石英ガラスのみ）のデータ（図６中のグラフ（１））と、上記で求めた、ガラス部分４０ａ及び成膜部分４０ｂの面積の比率とを用いて計算によって分光透過率を求めた結果を図６中のグラフ（３）に示す。図６のグラフ（２）とグラフ（３）とを比較すると、計算結果と、実測データとがよく一致していることがわかる。
なお、図６中のグラフ（３）の各波長域におけるデータは以下の計算式によって算出することができる。
メッシュ形成後の透過率＝［ＩＴＯ膜全面成膜後の透過率データ］×（成膜部分４０ｂの面積の比率）＋［石英ガラスの透過率］×（ガラス部分４０ａの面積の比率）
なお、上記の計算式では、
（成膜部分４０ｂの面積の比率）＋（ガラス部分４０ａの面積の比率）＝１
で求めている。

次に、成膜部分４０ｂとガラス部分４０ａとの面積の比率の適正な範囲について検討する。
図６のグラフ（２）とグラフ（３）とを用いて述べたように、成膜部分４０ｂがメッシュ状にコーティングされた石英ガラスの分光透過率は、計算結果と実測データとが良く一致していた。このため、グラフ（３）を算出した計算と同様の計算を行い、成膜部分４０ｂとガラス部分４０ａとの面積の比率を変えて分光透過率を計算した。なお、比率の変更は、メッシュのピッチは１［ｍｍ］で固定して、ＩＴＯ膜の線幅を変更することで成膜部分４０ｂとガラス部分４０ａとの面積の比率の変更を行った。
分光透過率の計算結果を図７に示す。
なお、図７では、「成膜部分４０ｂの面積：ガラス部分４０ａの面積」の比率が、グラフ（５）では「１：９」、グラフ（６）では「２：８」、グラフ（７）では「３：７」、グラフ（８）では「４：６」、グラフ（９）では「５：５」、グラフ（１０）では「６：４」のときの分光透過率の計算結果である。
また、計算結果に基づいた、波長４０５［ｎｍ］の光に対する平均透過率と、そのときの照度分布、及び、光量分布を評価したものを表１に示す。

表１中の「照度分布及び光量不足の評価」は、「照度分布の均一さ、及び、光量不足に対する影響」を評価したものであり、波長４０５［ｎｍ］の光が３枚の導電性ガラスを透過したときに、照度の落ち込みが３０［％］以内までを判断基準とした。
一方、線幅を細くし、ガラス部分の面積比率を高めると、平均の透過率はあがるが、光の入射面ガラス３１、出射面ガラス３２、および電位検出電極３４の平均の導電率が低下し、電位計測に影響がでるため上限は存在する。成膜部分４０ｂとガラス部分４０ａとの面積比は整数値で、「成膜部分４０ｂの面積：ガラス部分４０ａの面積」＝「１：９」となる割合をガラス部分４０ａの面積の上限とした。
ある程度の導電率が必要なことは、入射面ガラス３１及び出射面ガラス３２が電位検出電極３４をシールドする効果と、感光体１に対向する面が、透明導電成膜をコーティングした出射面ガラス３２にあけられた孔を通して検知した電位を導電性面である入射面ガラス３１及び出射面ガラス３２にフィードバックし、感光体１表面の電位とガラス面が等電位になって、電位検知電極が感光体表面の電位を検知しなくなることで感光体表面の電位を知る、自己校正型電位計の動作原理から要求されることによる。

以上、本実施形態によれば、光透過型の電位計プローブ３は、露光手段である露光光源１０から被帯電体である感光体１に向けて照射された露光光Ｌが透過する導電性を備えた透明ガラスである導電性ガラス４０を入射面ガラス３１、出射面ガラス３２、及び電位検出電極３４に有する。また、感光体１の露光光Ｌが照射された領域の電位を測定する電位検出手段である電位検出電極３４とを有する。そして、導電性ガラス４０は図５に示すように表面をメッシュ状にコーティングする透明導電性膜を有し、この透明導電性膜によって、導電性を発揮している。導電性を発揮するための透明導電性膜がメッシュ状にコーティングされているため、透明ガラス全面を透明導電性膜でコーティングする構成に比べて、透明ガラスの光を透過する領域での透過率の平均値を上げることができる。このため、透明導電性膜でコーティングした導電性ガラスが通常のガラスよりも透過率が低いことに起因する、露光光Ｌの照度の落ち込み、及び、照度差などの不具合を抑制することができる。

また、電位計プローブ３は、導電性部材として鉄からなり、露光光Ｌが透過する筒状の空間である筺体内空間３９を形成する筺体３５を有する。また、筺体内空間３９の光が入射する側の開口部αを塞ぐように配置された導電性を備えた入射面ガラス３１と、筺体内空間３９の光が出射する側の開口部βを塞ぐよう配置され、その一部が孔部３３となっている導電性を備えた出射面ガラス３２とを有する。また、入射面ガラス３１と出射面ガラス３２との間に、且つ、その一部が孔部３３と対向するように配置された電位検出手段である電位検出電極３４を有する。また、電位計プローブ３は、入射面ガラス３１及び出射面ガラス３２が電位検出電極３４で検出された電位と同電位となるようにフィードバック制御がなされる自己校正型電位計の電位計プローブである。そして、入射面ガラス３１、出射面ガラス３２、及び電位検出電極３４は、その表面をメッシュ状にコーティングする透明導電性膜を有する図５に示すような導電性ガラス４０である。このように、本実施形態の電位計プローブ３のような自己校正型電位計の電位計プローブにメッシュ状にコーティングされた透明導電性膜を有する導電性ガラス４０を用いることにより、導電性の透明ガラスに露光光Ｌを透過する構成を備える、ＮＥＳＡ振動容量型電位計などの自己校正型電位計の問題点であった露光光Ｌの照度の落ち込み、及び、透過するガラスの枚数の違いによる照度差などの不具合を抑制することができる。

また、波長域が４００［ｎｍ］から５００［ｎｍ］の光に対する透明導電性膜の透過率が５０［％］以上である。また、メッシュ状にコーティングされた透明導電性膜を有する導電性ガラス４０は、ガラスのみのガラス部分４０ａの面積Ｓａと透明導電性膜が形成された成膜部分４０ｂの面積Ｓｂとの面積比Ｓｂ／Ｓａが、１／９≦Ｓｂ／Ｓａ≦２／８の関係を満たす。Ｓｂ／Ｓａ≦２／８であることにより、透明導電成膜の短波長光に対する透過率が最小５０［％］程度であっても、感光体１面における照度分布を抑え、光量の不足を改善することができる。また、１／９≦Ｓｂ／Ｓａであることにより、導電性ガラス４０を用いる入射面ガラス３１、出射面ガラス３２及び電位検出電極３４の導電性を確保することができる。

また、本実施形態の感光体感度測定装置である特性評価装置１００は、測定対象の感光体１を保持して回転させる感光体保持部２００と、感光体１の表面を帯電させる帯電手段であるスコロトロン帯電器６とを有する。また、スコロトロン帯電器６によって帯電された感光体１表面に露光光Ｌを照射し露光する露光手段である露光光源１０とを有する。また、露光光源１０が照射する露光光Ｌを透過するように配置され、露光された感光体１の電位を検出する電位検出部を備えた電位計プローブ３として、電位計プローブ３を有する。電位計プローブ３は、短波長域の露光光Ｌの感光体面における照度分布を抑え、光量の不足が生じにくいため、短波長域での感光体感度の測定を改善することができる。

実施形態の特性評価装置の概略説明図。 特性評価装置の感光体保持部の説明図。 本実施形態の特性評価装置が備える電位計プローブの上面図。 電位計プローブの側方断面図。 本実施形態の電位計プローブに用いる導電性ガラスの拡大説明図。 分光透過率を示すグラフ。 成膜部分とガラス部分との面積比を異ならせたときの分光透過率を示すグラフ。 サイドビュウ型電位計の電位計プローブの説明図。 ＮＥＳＡ振動容量型電位計の電位計プローブの説明図。

符号の説明

１ 感光体
２ 露光ガイドボックス
３ 電位計プローブ
４ 表面電位計
５ 信号処理回路
６ スコロトロン帯電器
７ ワイヤ印加電圧調整用電源
８ 除電用光源
９ 信号処理回路
１０ 露光光源
１１ グリッド用電源
１２ グリッド用電源スイッチ
１５ ワイヤ印加電圧調整用電源スイッチ
１６ モーター
１７ コントローラ
１８ 主軸
１９ ベルト
２０ チャック治具
２１ 右面板
２２ 左面板
２３ Ａ／Ｄ変換器
２４ デジタルリレー出力
３０ 露光ユニット
３１ 入射面ガラス
３２ 出射面ガラス
３３ 孔部
３４ 電位検出電極
３５ 筺体
３６ 筺体支持部
３９ 筺体内空間
４０ 導電性ガラス
４０ａ ガラス部分
４０ｂ 成膜部分
１００ 特性評価装置
２００ 感光体保持部

Claims (4)

1. 露光手段から被帯電体に向けて照射された露光光が透過する導電性を備えた透明ガラスと、
   該被帯電体の露光光が照射された領域の電位を測定する電位検出手段とを有する光透過型の電位計プローブにおいて、
   該透明ガラスは表面をメッシュ状にコーティングする透明導電性膜を有し、該透明導電性膜によって上記導電性を発揮することを特徴とする電位計プローブ。
2. 請求項１の電位計プローブにおいて、
   導電性部材からなり、光が透過する筒状の空間を形成する筺体と、
   該筒状の空間の光が入射する側の開口部を塞ぐように配置された導電性を備えた入射面ガラスと、
   該筒状の空間の光が出射する側の開口部を塞ぐよう配置され、その一部が孔部となっている導電性を備えた出射面ガラスと、
   該入射面ガラスと該出射面ガラスとの間に、且つ、その一部が該孔部と対向するように配置された上記電位検出手段である電位検出電極とを有し、
   該入射面ガラス及び該出射面ガラスは該電位検出電極で検出された電位と同電位となるように制御がなされるもので、
   該入射面ガラス、該出射面ガラス、及び該電位検出電極は、その表面をメッシュ状にコーティングする上記透明導電性膜を有する上記透明ガラスからなることを特徴とする電位計プローブ。
3. 請求項１または２の電位計プローブにおいて、
   波長域が４００［ｎｍ］から５００［ｎｍ］の光に対する上記透明導電性膜の透過率が５０［％］以上であり、
   その表面をメッシュ状にコーティングする該透明導電性膜を有する上記透明ガラスは、ガラスのみの部分の面積Ｓａと該透明導電性膜がコーティングする部分の面積Ｓｂとの面積比Ｓｂ／Ｓａが、
   １／９≦Ｓｂ／Ｓａ≦２／８
   の関係を満たすことを特徴とする電位計プローブ。
4. 測定対象の感光体を保持して回転させる感光体保持部と、
   該感光体の表面を帯電させる帯電手段と、
   該帯電手段によって帯電された該感光体表面に露光光を照射し露光する露光手段と、
   該露光手段が照射する光を透過するように配置され、露光された該感光体の電位を検出する電位検出部を備えた電位計プローブとを有する感光体感度測定装置において、
   該電位計プローブとして請求項１、２または３の電位計プローブを備えることを特徴とする感光体感度測定装置。

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