JPH04220555A - 感光体の静電容量等測定装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はプリンタ、複写機等の電
子写真装置に用いられている感光体の性能評価測定装置
であって、静電容量及び非破壊で感光体の膜厚を測定す
る感光体の静電容量等測定装置に係り、特に、少なくと
も測定の対象となる感光体と、感光体の表面の帯電を行
う帯電器と、感光体の帯電直後の表面電位の測定を行う
表面電位測定部と、感光体から流出する電荷量の検出を
行う電荷検出部と、を有する感光体の静電容量等測定装
置及び方法に関する。

【０００２】電子写真装置において、感光体は、印字プ
ロセスの中心に位置している。この印字プロセスは、ま
ず、感光体を一様に帯電し、次に、所望の画像パターン
に従って、露光し、静電潜像を形成する。さらに、現像
手段を用いて、静電潜像を可視化し、トナー像を得る。 次に、トナー像を記録紙に転写する。記録紙に転写され
たトナー像は、定着され、記録を得る。一方、感光体の
方は、転写後に残ったトナー及び電荷は、取り除かれ初
期状態に戻る。このプロセスを繰り返し、連続的な印字
を得る。このように、感光体は繰り返し使用されるので
、印刷枚数が多くなると、転写、クリーニング、現像等
の部分で、記録紙、クリーニングブラシ、あるいはブレ
ード、現像ローラ、現像剤等が感光体と擦れ合い、次第
に磨耗する。感光体の磨耗量が多くなると、最悪の場合
感光層がなくなり、印刷不可能となる場合がある。した
がって、印刷枚数により、どのように感光体の感光層の
膜厚が減るかを知る必要がある。また、以上説明したよ
うに、感光体は、印字プロセスにおいて、重要な役割を
果たしている。そのため、感光体の静電容量の測定を行
うことも感光体の感光層の膜厚の測定に必要なだけでな
く、その他一様帯電電位、潜像の電界強度、及び、現像
プロセスでのトナー付着量を決定する重要なファクター
である。

【０００３】

【従来の技術】従来、感光体の膜厚の測定をする方法と
して、感光体のみを一部分離剥離し、感光体の基板面と
感光体の上面の段差を測定する方法があるが、感光体を
一部破壊してしまうので、寿命試験等で、印刷枚数にし
たがって、感光体ドラム１１の膜厚を測定したい場合適
当な方法ではない。その他にも、渦電流を利用した測定
法が良く用いられる。当該方法は感光体に高周波数電流
を流したコイルを感光体ドラム１１に接触させると感光
体ドラム１１の素管に発生した渦電流により、印加した
電流が干渉されることを利用したものであり、感光体の
膜厚がかわるとコイルと素管との距離が変化し、渦電流
の発生の仕方が変わることを利用したものである。しか
しながら、この方法では、コイルの感光体への当て方に
より、測定誤差を生じたり、感光層に直接コイルを接触
させるので、感光層に傷を付けやすいという問題点があ
った。

【０００４】この点を改良するために、図８に示すよう
な第一の従来例に係る感光体試験器があった。当該感光
体試験器にあっては、少なくとも測定の対象となる感光
体ドラム１１と、感光体ドラム１１の表面の帯電を行う
帯電器２と、感光体ドラム１１の帯電直後の表面電位の
測定を行う表面電位測定部３と、感光体ドラム１１から
流出する電流の測定を行う電流計４１と、当該電流計４
１により測定された電流値Ｉを積分して感光体を帯電す
るのに要した電荷量Ｑを算出する電荷量算出部４２と、
当該電荷算出部４２により算出された電荷量と前記表面
電位測定部３により測定された表面電位に基づいて静電
容量の算出を行う静電容量算出部８５と、感光体ドラム
１１上に潜像の作成を行う露光手段８と、を有するもの
である。

【０００５】第一の従来例は次のように動作する。感光
体ドラム１１は前記帯電器２により、一様帯電され、帯
電直後の表面電位Ｖを表面電位測定部３により測定され
る。また、感光体ドラム１１に接続した前記電流計４１
により、測定された電流Ｉを積分することにより感光体
ドラム１１を帯電するのに要した電荷量Ｑを求める。と
ころで、感光体ドラム１１等の無端の感光体の静電容量
を測定する場合、感光体が一周する迄の間に電流を測定
しなければならず、光疲労した感光体ドラム１１の静電
容量を測定することができない。また、感光体には、暗
減衰があるので、暗減衰により流れる電流があり、実際
の電流より、少ない電流値となる。そのため、感光体を
回転させ、新たに露光手段８を設けて、感光体の電荷を
抜き、感光体を連続的に帯電させ、感光体の表面電位が
安定してから表面電位を測定し、Ｃ＝ＱＶから静電容量
を求めれば良く、感光体が疲労しても表面電位を測定す
ることができる。このため、感光体ドラム１１を一定速
度で回転させ、帯電器２により帯電し、帯電直後に表面
電位測定部３で表面電位が測定される。次に、露光手段
８により、感光体ドラム１１が露光され感光体ドラム１
１の電位が略０に落ちる。感光体ドラム１１を暫く回転
させ、定常状態になると、帯電に要した電荷は、感光体
ドラム１１から流れ出す電荷量と等しくなる。すなわち
、感光体ドラム１１から流れ出す電流を積分すると、帯
電に要した電荷量が求められる。したがって、帯電後に
測定した表面電位と電荷量からＱ＝ＣＶの関係を利用し
て、前記静電容量算出部８５により静電容量が求められ
る。

【０００６】一方、感光体ドラム１１の感光層の膜厚の
測定を行う装置として、図９に示す第二の従来例に係る
感光体の静電容量等測定装置があった。当該装置は第一
の従来例と異なり、静電容量算出部８５により算出され
た静電容量を用いて感光体ドラム１１の感光層の膜厚の
算出を行う膜厚算出部６を設けたものである。第二の従
来例で膜厚の測定を行うには、第一の従来例で算出され
た静電容量を用いて、当該膜厚算出部６により、予め求
めておいた感光層の誘電率εから感光体ドラム１１の感
光層の膜厚をＣ＝ε／ｄの関係から求められることにな
る。こうして、感光体ドラム１１が疲労しても表面電位
を測定することができるとともに、光除電により流れる
電流を測定しているので、暗減衰があっても、測定値に
影響は与えない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、第一及び第
二の従来例にあっては、感光体１を除電してもある程度
電位が残留する。この残留電位は感光体の温度や光疲労
等によって変化する。感光体から流れ出す電流は、一様
帯電されたときの表面電位から残留電位まで、電圧が降
下することに伴い生じる電流であるから、残留電位があ
ると、表面電位は残留電位分だけ、高い値が測定され、
正確な静電容量の測定が出来ず、したがって、感光体の
膜厚測定にも誤差を生じるという問題点を有していた。 そこで、本発明は感光体が帯電される直前で感光体の表
面電位を測定する手段を設けて、感光体の表面電位を測
定し、帯電直後の帯電電位を帯電直前の差を表面電位と
して、残留電位の影響のない静電容量、さらには膜厚を
測定するようにして、静電容量、したがって膜厚を正確
に測定することができる感光体の静電容量等測定装置及
び方法を提供することを目的としてなされたものである
。

【０００８】

【課題を解決するための手段】以上の技術的課題を解決
するため、第一の発明は図１に示すように、少なくとも
、測定の対象となる感光体１と、感光体１の表面の帯電
を行う帯電器２と、感光体１の帯電直後の表面電位の測
定を行う表面電位測定部３と、感光体１から流出する電
荷量の検出を行う電荷検出部４と、を有する感光体の静
電容量等測定装置において、前記帯電器２による帯電直
前の感光体１の表面電位の測定を行う帯電直前表面電位
測定部７と、帯電直前と帯電直後との測定された表面電
位の差及び検出された電荷量に基づいて感光体の静電容
量の算出を行う静電容量算出部５とを有するものである
。

【０００９】一方、第二の発明は図２に示すように、少
なくとも、測定の対象となる感光体１と、感光体１の表
面の帯電を行う帯電器２と、感光体１の帯電直後の表面
電位の測定を行う表面電位測定部３と、感光体１から流
出する電荷量の検出を行う電荷検出部４と、を有する感
光体の静電容量等測定装置において、前記帯電器２によ
る帯電直前の感光体１の表面電位の測定を行う帯電直前
表面電位測定部７と、帯電直前と帯電直後との測定され
た表面電位の差及び検出された電荷量に基づいて感光体
の静電容量の算出を行う静電容量算出部５と、静電容量
算出部５により算出された静電容量と予め求めた感光体
の誘電率とから感光体の膜厚を求める膜厚算出部６とを
設けたものである。

【００１０】また、第三の発明は図３に示すように、少
なくとも測定の対象となる感光体の表面の帯電を行い（
Ｓ２）、帯電直後の感光体の表面電位の測定及び、当該
感光体から流出する電荷量の検出を行い（Ｓ３）、感光
体の静電容量の測定を行う感光体の静電容量等測定方法
において、感光体の帯電直前の表面電位の測定を行い（
Ｓ１）、感光体の帯電直前と帯電直後の表面電位との差
、及び検出された電荷量に基づいて感光体の静電容量の
算出を行う（Ｓ４）ものである。

【００１１】さらに、第四の発明は図４に示すように、
少なくとも測定の対象となる感光体の表面の帯電を行い
（Ｓ２）、帯電直後の感光体の表面電位の測定及び、当
該感光体から流出する電荷量の検出を行い（Ｓ３）、感
光体の静電容量の測定を行う感光体の静電容量等測定方
法において、感光体の帯電直前の表面電位の測定を行い
（Ｓ１）、感光体の帯電直前と帯電直後の表面電位との
差、及び検出された電荷量に基づいて感光体の静電容量
の算出を行い（Ｓ４）、感光体の静電容量の算出を行っ
た後に当該静電容量を用いて膜厚の算出を行う（Ｓ５）
ものである。

【００１２】

【作用】感光体の静電容量を求める場合には、ステップ
Ｓ１で測定の対象となる感光体１の帯電直前の表面電位
Ｖ１　の測定を前記帯電直前表面電位測定部７により行
う。その後、ステップＳ２で前記帯電器２により全表面
の一様帯電を行う。感光体１の帯電を行った後、帯電直
後の表面電位Ｖ２　の測定を前記表面電位測定部３によ
り行う。また、前記電荷量検出部４により感光体１から
流出した電流値に相当する電荷量Ｑの検出を行う。する
と、ステップＳ４で前記静電容量算出部５は前記帯電直
前の表面電位測定部７により測定された表面電位Ｖ１　
と前記表面電位測定部３により測定された帯電直後の表
面電位Ｖ２　と、前記電荷量検出部４により検出された
電荷量Ｑに基づいて感光体１の静電容量Ｃの測定を行う
ことになる。ここで、本発明では静電容量の測定を帯電
直後の表面電位Ｖ２　だけでなく、帯電前の表面電位Ｖ
１　に基づいて行うようにしている。これは、感光体１
から流れ出す電流、すなわち、電荷量Ｑは一様帯電され
たときの表面電位から残留電位まで、電圧が降下するこ
とに伴い生じる電流であるからである。したがって、正
確な静電容量Ｃを出すためには電直前の感光体１の表面
電位Ｖ１　を測定しておき、帯電直後の表面電位Ｖ２　
から帯電前の表面電位Ｖ１　を減じることにより、流出
した電荷量Ｑに相当する電位降下分を，式Ｃ＝Ｑ／（Ｖ
１　−Ｖ２　）により求めることができることになる。

【００１３】さらに、第二及び第四の発明にあっては、
第一及び第三の発明で得られた静電容量に基づいて、ス
テップＳ５で前記膜厚算出部６により膜厚の測定がなさ
れることになる。したがって、本発明では正確に得られ
た静電容量に基づいて膜厚を算出することになり、正確
な膜厚を測定することができることになる。ここで、感
光体１の膜厚を静電容量Ｃから求めるには次のようにし
て行う。感光体の表面の単位面積当たりの静電容量を求
めるには，感光体の半径は十分に大きいとすれば、電場
はＥ＝Ｑ／（εＳ）と表される。また、膜厚はｄである
から、電位はＶ＝Ｅｄで表される。したがって、Ｃ＝Ｑ
／Ｖ＝Ｑ／（Ｑｄ／εＳ）＝εＳ／ｄであり、ｄ＝εＳ
／Ｃにより求めることができる。また、単位面積当たり
の静電容量ｃを用いて表せば、ｄ＝ε／ｃで表される。

【００１４】

【実施例】続いて、本発明（第一、第二、第三、及び第
四の発明）の実施例に係る電子写真装置について説明す
る。図５に第一の実施例に係るブロック図を示す。本実
施例は同図に示すように、少なくとも測定の対象となる
感光体１としての感光体ドラム１１と、当該感光体ドラ
ム１１の表面の帯電を行う帯電器２と、感光体ドラム１
１から流出する電荷量の検出を行う電荷検出部４と、帯
電器２による帯電直前の感光体ドラム１１の表面電位の
測定を行う帯電直前表面電位測定部７と、帯電直前の表
面電位と帯電直後の表面電位との差、及び検出された電
荷量に基づいて感光体ドラム１１の静電容量の算出を行
う静電容量算出部５と、当該静電容量算出部５により算
出された静電容量と予め求めた感光体ドラム１１の誘電
率εとから感光体ドラム１１の感光層の膜厚を算出する
膜厚算出部６とを設けたものである。感光体ドラム１１
は図５に示すように、アルミニュウム製の素管１１ａに
有機感光体、アモルファスセレン系感光体あるいはアモ
ルファスシリコン系感光体等の感光層１１ｂが設けられ
ている。帯電器２は、コロナトロンで、コロナ放電器か
らなる。当該帯電手段２はこの他にスコロトロン、導電
製ブラシ、ローラ等に高電圧を印加しつつ感光層１１ｂ
に接触させて帯電する接触帯電器でも良い。スコロトロ
ン帯電器を用いると、帯電電位がより安定するので、よ
り、正確な測定ができることになる。前記帯電直前表面
電位測定部７は帯電直前の感光体ドラム１１の表面電位
を測定するためのものであり、できる限り帯電器２に近
づける方が良い。帯電直前表面電位測定部７及び表面電
位測定部３は振動型の表面電位センサを用いている。電
流計４１は感光体ドラム１１とアースの間に接続し、感
光体ドラム１１から流れ出す電流を測定する。感光体ド
ラム１１は一定速度で回転させ、帯電器２を用いて、感
光体ドラム１１を帯電させ、表面電位測定部３を用いて
表面電位を測定する。表面電位が安定するまで放置し、
放置後電流を測定する。ここで、表面電位をＶ、感光体
ドラム１１の周速をｖ、電流をＩ、帯電器の有効帯電幅
をＬとすると、単位面積当たりの静電容量ｃは　　ｃ＝
Ｉ／ｖＶＬから求められる。また、感光体ドラム１１の
比誘電率εを求めるには、まず、静電容量Ｃを測定し、
次に、感光体ドラム１１から感光体のみを一部除去し、
感光体ドラム１１の素管部分を感光体の上面との段差か
ら膜厚ｄを求め、ε＝ｃｄから求めた。比誘電率は材料
が同じであれば変わることはないので、同じ材料の感光
体を使用する限り、一度測定しておけば良い。感光体ド
ラム１１の膜厚測定は、求めたい感光体の膜厚をｄｘ、
感光体の静電容量をｃｘとすると、 ｄｘ＝ε／ｃｘ から求める。表１に本実施例に係る静電容量等の測定装
置により、測定した結果の例を示す。先ず、未使用の感
光体ドラム１１の膜厚を測定し、プリンタに感光体を装
着し、１万枚の印字を行った後、再度膜厚を測定した。 感光体は市販の有機感光体を使用した。１万枚の印字に
より、約２μｍ感光体の膜厚が減少した。 　　以上述べたように、感光体ドラム１１の残留電位も
測定するようにしたので残留電位が変換しても、静電容
量が正確に測定できる。また、暗減衰による電位降下に
より、帯電前後で電位差ができるので、露光手段を用い
なくても測定ができることになる。

【００１５】続いて、本発明の第二の実施例を説明する
。図６に本実施例に係る概略図を示す。本実施例は同図
に示すように、第一の実施例と異なり感光体１として、
感光体ドラム１１の代わりにベルト状の感光体ベルト２
１を用いたものである。図中符号７１、７２は当該感光
体ベルト２１を一定速度で走行させる搬送ローラであり
、各々駆動ローラ７１及びテンションローラ７２とから
なる。このように、本発明はベルト状の感光体にも適用
することができる。

【００１６】本発明の第三の実施例を図７に示す。第一
の実施例と異なる点は、前記露光手段８を用いる点にあ
る。露光手段８はＬＥＤ素子と、レーザ走査光学系、及
び蛍光灯等の発光手段からなるものであり、感光体表面
上の電荷が十分に抜ける波長の光源を用いる必要がある
。露光手段８を設けたことにより、帯電器２により帯電
され感光体ドラム１１の表面電位が露光手段８により、
露光され、表面電位が低くなる。したがって、帯電前後
の表面電位の差が大きくなり、より精度の良い測定がで
きる。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では帯電後
の表面電位の測定を行うとともに、帯電直前の表面電位
の測定を行うようにし、当該表面電位の差に基づいて、
感光体の静電容量を測定するようにしている。したがっ
て、暗電流や残留電流の影響を受けずに感光体の静電容
量を正確に求めることができるとともに、当該静電容量
に基づいて正確な感光体の膜厚を求めることができるこ
とになる。

【００１８】

【図面の簡単な説明】

【図１】第一の発明に係る原理ブロック図

【図２】第二
の発明に係る原理ブロック図

【図３】第三の発明に係る
原理流れ図

【図４】第四の発明に係る原理流れ図

【図５】第一の実施例に係るブロック図

【図６】第二の
実施例に係るブロック図

【図７】第三の実施例に係るブ
ロック図

【図８】第一の従来例に係るブロック図

【図９
】第二の従来例に係るブロック図

【符号の説明】

１　　感光体 ２　　帯電器 ３　　表面電位測定部 ４　　電荷量検出部 ５　　静電容量算出部 ６　　膜厚算出部 ７　　帯電直前表面電位測定部 ８　　露光手段 １１　　感光体ドラム ２１　　感光体ベルト

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも、測定の対象となる感光体（１
   ）と、感光体（１）の表面の帯電を行う帯電器（２）と
   、感光体（１）の帯電直後の表面電位の測定を行う表面
   電位測定部（３）と、感光体（１）から流出する電荷量
   の検出を行う電荷検出部（４）と、を有する感光体の静
   電容量等測定装置において、前記帯電器（２）による帯
   電直前の感光体（１）の表面電位の測定を行う帯電直前
   表面電位測定部（７）と、帯電直前と帯電直後との測定
   された表面電位の差及び検出された電荷量に基づいて感
   光体の静電容量の算出を行う静電容量算出部（５）とを
   有することを特徴とする感光体の静電容量等測定装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の感光体の静電容量等測定装
   置に、前記静電容量測定部により算出された静電容量と
   予め求めた感光体の誘電率とから感光体の感光層の膜厚
   を算出する膜厚算出部（６）を設けたことを特徴とする
   感光体の静電容量等測定装置。
3. 【請求項３】少なくとも測定の対象となる感光体の表面
   の帯電を行い（Ｓ２）、帯電直後の感光体の表面電位の
   測定及び、当該感光体から流出する電荷量の検出を行い
   （Ｓ３）、感光体の静電容量等の測定を行う感光体の静
   電容量等測定方法において、感光体の帯電直前の表面電
   位の測定を行い（Ｓ１）、感光体の帯電直前と帯電直後
   の表面電位との差、及び検出された電荷量に基づいて感
   光体の静電容量の算出を行う（Ｓ４）ことを特徴とする
   感光体の静電容量等測定方法。
4. 【請求項４】請求項３に記載した感光体の静電容量等測
   定方法において、感光体の静電容量の測定を行った（Ｓ
   ４）後に当該静電容量を用いて感光体の感光層の膜厚の
   測定を行う（Ｓ５）ことを特徴とする感光体の静電容量
   等測定方法。