JPH1010809A

JPH1010809A - 画像形成装置および電位測定方法

Info

Publication number: JPH1010809A
Application number: JP8161882A
Authority: JP
Inventors: Yuji Kamiya; 裕二神谷
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-06-21
Filing date: 1996-06-21
Publication date: 1998-01-16

Abstract

(57)【要約】【課題】電子写真式画像形成装置の感光体上の帯電電
位測定において、簡便かつコスト的に有利で、測定精度
の高い電位分布測定を実現する。【解決手段】画像形成装置１は感光体２上に帯電器４
により帯電させ、画像露光により潜像化し、この潜像を
現像器５により顕像化するプロセスを有する。電位分布
測定に際し、帯電及び露光の少なくとも１つの手段を用
いて、感光体２上に感光体回動方向に対して、高電位と
低電位からなるパルス状の電位分布を形成する。そし
て、感光体２に近接対向する電極板１００を用い、上記
パルス状の電位分布がもたらす電極板１００の静電作用
による電気的変化を読み取ることにより、感光体１００
の帯電電位を測定する。好ましくは、感光体回動方向に
直交する感光体長手方向に電極板１００を複数有し、こ
の複数の電極板を用いて感光体長手方向における電位分
布を測定し、測定結果を記憶する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機，プリン
タ，ファクシミリ等の電子写真技術を使用した潜像方式
の画像形成装置および電位測定方法に関し、特に感光体
上の帯電電位を検知する電位測定技術に関する。

【０００２】また、本発明の画像形成装置はプリンタ等
ばかりでなく、潜像を現像器で顕像化して表示する表示
装置も含まれる。

【０００３】

【従来の技術】画像形成装置における感光体上の帯電電
位を検知する技術は従来からある。例えば、電極板を感
光体方向へ周期的に移動させることにより、静電容量を
周期的に変化させ、これに応じて発生する交流電流を電
圧に変換する振動容量型や、電極板を固定し、電極板と
感光体の間に誘起される電位を変動させるためにチョッ
パーを用いて交流電流を発生させ、電圧に変換するチョ
ッパー型や、電界を受けると材料物性が変化する機能材
料を用いて電位を測定する方法がある。

【０００４】また、感光体の回動方向に直交する感光体
の長手方向の電位を測定する手段として、上記の電位測
定装置を複数個設置することも提案されている。あるい
は、上記の電位測定装置を機械的に感光体長手方向に移
動させ、長手方向の位置における電位分布を測定する手
段も提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、感光体
の長手方向の電位分布を測定する場合、上述の従来方法
では次のような課題を有していた。

【０００６】即ち、従来技術における振動容量型やチョ
ッパー型の電位測定装置を複数個設ける手段では、各電
位測定装置を互いに隣接して設置することがスペース上
困難であり、また多数設置することは高価となりコスト
上も実現することが難しい。また、電界を受けると材料
物性が変化する機能材料を複数個使用することは、各部
材の測定精度を一致させることが難しく、また機能材料
の経時的測定精度の変動を抑え込むことが容易ではな
く、現実的な手段ではない。

【０００７】また、電位測定装置を機械的に感光体長手
方向に移動させる方法では、測定装置と感光体との距離
を所定値に安定化することが難しく、高精度が望めない
こと、及び移動手段を設けるにあたって、駆動用のモー
タや駆動伝達ギアや位置検知手段等の付加装置を必要と
し、コスト的に割高になるなどの課題があった。

【０００８】本発明の目的は、上述の課題を解決するた
めであり、簡便かつコスト的に有利で、測定精度の高く
感光体長手方向の電位分布測定が可能な画像形成装置お
よび電位測定方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、感光体上にパルス状の帯電電位を形成
し、これを感光体に近接配置された電極板により電荷を
誘起させ、蓄電と放電による周期的な交流電流を読み取
る手段を有し、さらにこの電極板を感光体長手方向に複
数有することで電位分布を測定する手段を有する。

【００１０】さらに詳しくは、本発明装置は、感光体上
に帯電器により帯電させ、画像露光により潜像化し、該
潜像を現像器により顕像化する工程を有する画像形成装
置において、前記帯電及び前記露光の少なくとも１つを
用いて前記感光体上に該感光体の回動方向に対して、高
電位と低電位からなるパルス状の電位分布を形成する電
位分布形成手段と、前記感光体に近接対向する電極板を
有し、前記パルス状の電位分布がもたらす該電極板の静
電作用による電気的変化を読み取ることにより、前記感
光体の帯電電位を測定する帯電電位測定手段とを有す
る。

【００１１】その好ましい実施形態として、前記電極板
と前記感光体の最近接距離は、０．０５ｍｍ〜３ｍｍ望
ましくは０．１〜１ｍｍとする。また、前記感光体の回
動方向のパルス状電位分布の周期幅を、前記電極板の前
記感光体の回動方向の幅の略２倍以上とする。さらに、
前記電極板と前記感光体との距離を位置づける該電極板
の固定手段として回転体を用い、該感光体に押し当てら
れた該回転体を介して該電極板を該感光体に近接配置す
ることも好ましい。あるいは前記感光体に押し当てられ
た当接コロにより該感光体に対して近接配置された現像
器に前記電極板を固定して、該電極板と該感光体との距
離を位置づけてもよい。さらに、好適には、前記電極板
を電位測定用としてではなく、別系統の電圧印加手段に
より電圧印加して、該電極板上の付着物を前記感光体上
に飛翔せしめる清掃手段を配設する。

【００１２】前記電位分布形成手段は、前記帯電器の印
加電圧をパルス状とすることにより、前記感光体上にパ
ルス状電位を形成する。あるいは、転写紙上画像有効範
囲以外のトナー付着を防止する除電作用を有するブラン
ク露光手段を有する場合は、前記電位分布形成手段は、
前記帯電器により前記感光体上に一様電位を帯電した
後、前記ブランク露光手段により前記感光体上にパルス
状の電位分布を形成する。あるいはまた、画像露光をパ
ルス状とする画像露光手段を有する場合は、前記電位分
布形成手段は、前記帯電器により前記感光体上に一様電
位を帯電した後、前記画像露光手段により前記感光体上
にパルス状の電位分布を形成する。これらのいずれでも
よい。

【００１３】さらに好ましくは、前記感光体上のパルス
状電位分布における低電位は、画像出力時の低電位と比
較して同電位以下とする。そして、前記電極板の表面を
比誘電率２．０以上の誘電体で被覆し、該誘電体を前記
感光体に略接触する構成とする。前記感光体の回動方向
における前記電極板の上流側に、該感光体上の付着物を
取り除く付着物捕集部材を配設する。

【００１４】感光体長手方向の電位分布の測定のため
に、前記感光体の回動方向に直交する感光体長手方向に
前記電極板を複数有し、前記帯電電位測定手段は該複数
の電極板を用いて該感光体長手方向における電位分布を
測定し、該測定結果を記憶する。この場合、隣りあう２
つの前記電極板間の静電容量を、唯１つの電極板と感光
体との組み合わせの場合の静電容量の１／１０以下とす
る。また、隣りあう２つの前記電極板を前記感光体の回
動方向に互い違いに配置することも好ましい。

【００１５】本発明の電位測定方法は、感光体上に帯電
器により帯電させ、画像露光により潜像化し、該潜像を
現像器により顕像化する工程を有する画像形成装置にお
いて、前記帯電及び前記露光の少なくとも１つの手段を
用いて前記感光体上に該感光体の回動方向に対して、高
電位と低電位からなるパルス状の電位分布を形成する第
１のステップと、前記感光体に近接対向する１または複
数の電極板を用い、前記パルス状の電位分布がもたらす
該電極板の静電作用による電気的変化を読み取ることに
より、前記感光体の帯電電位を検知する第２のステップ
とを有する。

【００１６】好ましくは、前記第２のステップは、前記
電極板からの出力を直流電圧信号に変換し、増幅するス
テップと、該直流電圧信号を基に所定の制御処理を実行
するステップとを包含する。また、前記第１のステップ
は、矩形波、正弦波、三角波のいずれか１つのパルス状
の電位分布を形成する。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。

【００１８】（第１実施形態）図１は、この発明の第１
実施形態における画像形成装置の概略構成を示す。ここ
で、１は複写機，プリンタ，ファクシミリ等に共通の電
子写真技術を使用したデジタル潜像方式の画像形成装置
本体である。この画像形成装置本体１の内部において、
感光体２に帯電を与える一次帯電器４、感光体上の帯電
部（潜像）にトナー（現像材）を付与する現像器５、転
写紙にトナー像を移し転写紙をはがす転写分離帯電器
６、感光体上の余分な残余トナーを除去するクリーナ
７、除電をする前露光ランプ３が、図中矢印方向に回転
する感光体２の周りに順に配置されている。この感光体
２上に帯電して現像されたトナー像を、転写紙デッキ９
から搬入された転写紙上に転写分離帯電器６により転写
させ、トナー像を転写された転写紙を搬送ベルト１０に
より定着器８を通して熱定着させ、装置外部の排紙トレ
イ１１上に排紙する。

【００１９】一方、入力する電気的画像信号を光信号に
変換する半導体レーザ２１から発射されたレーザ光は、
ポリゴンモータ２２に直結されて回転するポリゴンミラ
ー２３により走査され、結像レンズ２４により光線が等
間隔になるように補正された後、反射ミラー２５により
その画像情報が感光体２上に照射され、感光体２上に潜
像が形成される。半導体レーザ２１へ供給される画像信
号は、スキャナー（図示しない；原稿読取装置、あるい
はリーダーとも称する。）により原稿を読み取ることに
より得られ、またプリンタ、ファクシミリ等の場合には
電気信号としてインターフェース（図示しない）を通じ
て送信されてくる。

【００２０】図１中の１００は本発明に関わる電極板で
あって、感光体２上のレーザ光照射位置と現像器５のト
ナー付与位置の間に配置され、以下に述べるような作用
を行う。

【００２１】図２の（ａ）〜（ｄ）は、本発明の基礎と
なる上記の電極板１００の蓄電，放電現象を説明する図
である。本図では、感光体２の表面を便宜上平面として
図示し、右方向に進行しているものとする。この感光体
２は、プラス帯電されるアモルファスシリコン感光層を
有している。そして上述の半導体レーザ２１から画像情
報としてではなく、所定間隔の周期で発光させたレーザ
光によって露光を行い、これにより感光体２上の帯電電
位を降下させ、パルス状の潜像電位を感光体２上に形成
する。また電極板１００は感光体２に対して平行に設置
されており、電極板１００には電流計２００がアース
（大地電位、グランドとも称する）間に接続されてい
る。

【００２２】図２の（ａ）の状態では、電極板１００と
対向する（即ち電極板１００の真下の）感光体２上の表
面は上記パルス状の潜像電位の谷間となっていて帯電さ
れておらず、電極板１００には電荷が誘起されない。従
って、電流計２００の針は中立位置のまま振れない。

【００２３】次に、図２の（ｂ）に示すように感光体２
が進行し、電極板１００の一部に感光体２の帯電領域が
懸かると、電極板１００上には対向する感光体２の電位
に誘起された電荷が生じるので、電流計２００はその電
荷の流れを読み取り、電流計２００の針が振れる。

【００２４】そして、図２の（ｃ）に示すように感光体
２の帯電領域全面に電極板１００が懸かり、かつ微少時
間の後に電極板１００の誘起電荷が最大となると、もは
や電荷の移動は無くなり、電流計２００の針は中立位置
に戻ったまま振れない。

【００２５】更に感光体２が進行し、図２の（ｄ）に示
すように感光体２上の帯電されていない領域に電極板１
００が懸かると電極板１００上の電荷はアースへ戻るた
め、再度電流計２００の針は振れることになる。

【００２６】感光体２上にはパルス状の潜像電位がある
ので、図２の（ｄ）に示すような放電の後には図２の
（ａ）の状態へ連続して移行する。このように、感光体
２上の電位がパルス状に変化する場合には、電極板１０
０上の電荷は周期的に移動し、電流計２００にもパルス
状の検出結果が得られる。

【００２７】ここで重要なことは、電流計２００の検知
すべきダイナミックレンジを大きくとることが、測定系
の検出精度を上げる手段の一つである。そこで、図２の
（ａ），（ｃ）で示したように電流計２００が電荷を検
知しない状態を少なくし、かつ、電極板１００が蓄電す
る電荷量を十分有するように図ることが必要となる。そ
のために、本発明では、感光体２上のパルス状電位の周
期幅を電極板１００の幅の略２倍以上の長さを有するこ
とで最適化している。より具体的には、感光体２上のパ
ルス状電位の周期幅を２０ｍｍとし、電極板１００の幅
を８ｍｍとしている。

【００２８】パルス状電位の周期幅を電極板１００の幅
の２倍、また２倍以下としない理由は、電極板１００の
完全な蓄電及び完全な放電には多少の時間を要すること
と、電極板１００と対向する感光体２上の周りの電位か
らの影響を受けにくくするためである。つまり、その２
倍以下では、電極板１００上に無理な電荷分布を生じる
ために十分な蓄電及び帯電ができず、検知されるダイナ
ミックレンジが減少することになる。また、パルス状電
位の周期幅が電極板１００の幅の２倍を極端に大きく越
えるような場合には、当然電極板１００上に誘起される
電荷が不十分となって無駄を伴うことになる。

【００２９】無論、電極板１００としては、感光体２に
対向する面積が広いほど静電容量が増し測定精度が向上
するが、感光体２が図１に示すような円筒状ドラムの場
合には、電極板１００も湾曲する等の対策を講じない
と、感光体２との距離が不均一で有効な静電容量を得ら
れない。また、感光体２の周りには帯電器４、現像器
５、転写分離帯電器６、クリーナ７等の各要素機器が配
置されるので、電極板１００の幅をむやみに拡大するこ
とは難しい。従って、適切な電極板１００の大きさとパ
ルス状の帯電幅は装置仕様から自ずと決定されることと
なる。

【００３０】なお、電極板１００の構成材料としてはガ
ラス繊維入りエポキシ樹脂を使用し、このガラス繊維入
りエポキシ樹脂上に銅薄膜をエッチング処理して電極面
を構成し、さらに腐食防止のために２μｍ程度の薄膜金
メッキを施して電極板１００を形成している。

【００３１】また、電極板１００と感光体２との距離
は、電極板１００に誘起される電荷量を左右する重要な
パラメータであって、狭すぎるとトナー等を付着し易く
なり、そのため測定精度が急速に悪化したり、また感光
体２上の電荷が電極板１００にリーク（漏出）するとい
った悪影響がある。電極板１００と感光体２との距離が
逆に広すぎるとダイナミックレンジそのものを縮小し、
同じく測定精度が低下する。そこで、本発明では、電極
板１００と感光体２との最近接距離を０．０５ｍｍ〜３
ｍｍ望ましくは０．１〜１ｍｍとすることで、上記制約
を克服している。なお、本実施形態例の場合は０．５ｍ
ｍとしている。最近接距離は、感光体２の電位測定場所
が平面ではないような、例えば円筒状ドラムの場合に用
いられるものである。

【００３２】上記距離の保障手段として、図３に示すよ
うに、電極板１００を取り付けた台座１０１を前後のコ
ロ１０２（円盤または球体のような回転体でもよい）を
介して感光体２に当接することにより、電極板１００と
感光体２間の距離を安定化することができる。

【００３３】あるいはまた、感光体２の電位測定の場所
としては現像器５の前が最も望ましいので、図４に示す
ように、現像器５が当接コロ５１を介して感光体２と接
触している場合には、現像器５に電極板１００を取り付
けた台座１０１を設置することが上記距離の保障手段と
しての最も簡便な手段といえる。

【００３４】図５は、感光体２上の電位状態を示すグラ
フである。図５において、横軸は時間軸であり、かつ、
感光体２は一定速度で進行するので、感光体２の進行位
置を示すものでもある。そして感光体２上には、帯電状
態Ｖ_D と低レベル状態Ｖ_L が交互に付与されたパルス波
形状電位を形成している。

【００３５】低レベル状態Ｖ_L は、一次帯電器４への電
圧印加を止める形でも、あるいは一次帯電器４で一様帯
電した後に、半導体レーザ２１等の露光器からの出力光
（光信号）をパルス状として感光体２を除電する場合に
も、完全な０Ｖとはなりにくく、実際には数十Ｖ程度の
電位を有している。また、本例で使用しているアモルフ
ァスシリコン感光層をもつ感光体２では、Ｖ_D の適正値
として４５０Ｖ前後の電位を目標としている。なお、図
５ではパルス波形の電位分布を矩形波形状としている
が、正弦波や三角波でも無論問題はなく同様に実施でき
る。

【００３６】また、感光体２上にパルス状の電位を形成
する方法として、前述のレーザ光によるデジタル潜像形
成や、一次帯電器４へのｏｎ／ｏｆｆ通電による潜像形
成の他にも、アナログ式の複写機等では、一次帯電器４
での一様帯電の後に、原稿照明ランプ（図示しない）の
ｏｎ／ｏｆｆ点滅及び、転写紙上の画像有効範囲以外の
トナー付着を防止する除電作用を有するブランク露光手
段（図示しない）のｏｎ／ｏｆｆ点滅を利用することが
できる。

【００３７】ところで、感光体２の帯電電位Ｖ_D が高い
場合は、低レベル電位Ｖ_L も高くなることから、これら
の電位間の差を読み取る本発明の電位測定手段では、感
光体２上の電位を正確に換算することが難しくなること
が分かっている。

【００３８】図１６は感光体への露光量と、この露光に
より生ずる感光体の電位との関係を示したグラフであ
り、その横軸を露光器の露光量、縦軸を感光体電位とし
ている。感光体２上の電位は、露光量の増加に伴い減少
するが、さらに露光量を上げてもこれ以上減少しない電
位Ｖ_MIN を有している。

【００３９】そして、露光の無い場合、即ち露光量０の
感光体上帯電電位Ｖ_D は、画像形成装置の劣化により経
時的に変動すると、同一露光量ではその電位低下の様子
が異なり、図１６に示すように、電位が高めの所では平
行シフトした傾向を示し、露光量の増加と共にいづれも
Ｖ_MIN へと緩やかに遷移するようになる。図１６では適
正なＶ_D に対して、Ｖ_D の高めの場合とＶ_D の低めの場
合の３種の露光−電位曲線を示す。

【００４０】一方、画像形成装置はユーザーの好みによ
り出力画像の濃度を変更する場合に備えて、露光量を調
節可能にする必要がある。そのため、感光体２上の電位
を下げる目的で、露光量に余裕を持たせられる図１６の
点Ａを通常の値（基準値とも称する）とする場合が多
い。つまり、点Ａからさらに露光して点Ｂとした場合の
電位はＶ_MIN まで下がるので、その間で好みの濃度を得
ることができる。しかし、点Ａなる露光量をもって低レ
ベルＶ_L をつくると感光体２上の電位Ｖ_L は元の感光体
帯電電位Ｖ_D により変化を生じてしまう。つまり、Ｖ_D
が高めの場合はＶ_L も高めとなり、それらの差分である
ΔＶ_D はさしたる変化を示さないという問題が発生す
る。

【００４１】そこで、本発明では、図１７に示すよう
に、低レベル電位Ｖ_L をこれ以上電位低下の無いＶ_MIN
とすることで、上記問題を解決している。つまり、通常
の画像を出力する上で使用する露光量点Ａではなく、低
レベル電位Ｖ_L を電位低下の無いＶ_MIN に略同等になる
ように、電位測定時には点Ｂなる露光量を使用する。

【００４２】この様な露光量の増加手段について説明す
ると、電位測定時に、デジタル潜像方式では半導体レー
ザ２１等に入力する電気信号を増加させたり、アナログ
式でも、原稿照明ランプやブランク露光の点灯電圧を通
常時より高めたり、一次帯電器４のｏｎ／ｏｆｆにより
パルス電位を形成する場合には、一次帯電器４より前方
にあって予め発光により電位を低下させる前露光ランプ
３の点灯電圧を高めたりすることで、本発明の効果は発
揮される。

【００４３】図６は、本発明による電極板１００で検知
される電流量を示すグラフである。図６において横軸
は、図５と同様の時間軸であり、感光体２の進行位置で
もある。縦軸は電流値である。図２で示した蓄電及び放
電時に電流が電極板１００の結線に流れ、電極板１００
は図６に示すような正負をもつ交流波形を出力する。こ
の交流波形（電流信号）を図７に示す電位センサ回路３
００を通して画像形成装置本体の制御基板４００に出力
する。電位センサ回路３００は、図２における電流計２
００の役目を担うものである。

【００４４】図７において、まず電極板１００からの電
流信号を信号処理を容易にするために、電圧変換回路３
０１により電圧に変換し、変換したこの電圧を整流回路
３０２と平滑回路３０３とに通して電圧信号の平均化を
行い直流電圧信号にする。続いて、この直流電圧信号を
増幅回路３０４で増幅することでノイズに強く、画像形
成装置本体の制御基板４００において読み取り可能な信
号にする。

【００４５】画像形成装置の制御基板４００は図８に示
すような構成としている。即ち、制御機能の中心素子で
あるＣＰＵ（中央処理装置）４０１は、ＲＯＭ（読み込
み専用メモリ）４０２のプログラム及びＲＡＭ（随時読
み込み書き込みメモリ）４０３のデータに基づいて、電
位センサ回路３００等の各種周辺機器の信号をＩ／Ｏポ
ート（入出力ポート）４０４及びＤ／Ａ変換器４０５及
びＡ／Ｄ変換器４０６を通じて制御・検知している。各
種周辺機器としては、本発明に係る電位センサ回路３０
０であったり、潜像書き込み用の半導体レーザ２１や、
帯電用の一次帯電器４や、アナログ式複写機ではブラン
ク露光器３０等である。

【００４６】このような電極板１００と電位センサ回路
３００の電位測定部と画像形成装置の制御基板４００と
により、感光体１００上の帯電電位を測定することが可
能となる。これには、感光体２上の前述の低レベル状態
Ｖ_L が安定していることにより、未知の帯電状態Ｖ_D と
の差がそのまま電位を示す電位センサ回路３００からの
出力となるため、帯電状態Ｖ_D を測定可能となるのであ
る。

【００４７】また、このようにして、適正帯電状態を得
るために、一次帯電器４に印加する電圧値を変更した
り、半導体レーザ２１等の光源光量を調節したりする等
のいわゆる感光体２の電位制御が可能となり、画像形成
装置の適正な出力画像を提供することができる。

【００４８】（第２実施形態）次に、本発明の第２の実
施形態について説明する。

【００４９】電極板１００は感光体２に近接配置されて
おり、そのため画像形成装置内の飛散トナー等が長期の
使用により電極板１００に付着して、測定精度を低下さ
せる問題が生じている。そこで、第２の実施形態では、
電極板１００を清掃する手段について図９に示し、説明
する。

【００５０】図９において、電極板１００は第１の実施
形態で示した電位センサ回路３００に検知・清掃切り換
えスイッチ１１０を介して接続されており、この検知・
清掃切り換えスイッチ１１０の一方の端子ａには、２０
０Ｖ程度の電圧を印加可能な電源１１１が接続されてい
る。

【００５１】通常の電位測定では、第１の実施形態で示
したような感光体２上のパルス状電位を測定するよう
に、検知・清掃切り換えスイッチ１１０は電位センサ回
路３００側に接続されているが、清掃時において、感光
体２上にパルス状電位を形成しながら、検知・清掃切り
換えスイッチ１１０を電源１１１に切り換えると、帯電
状態である電圧Ｖ_D は４５０Ｖ前後のため、電極板１０
０上の付着物が感光体２へ飛翔する現象が生じる。

【００５２】また、低レベル状態である電圧Ｖ_L は０Ｖ
または５０Ｖ程度のため、同じく電極板１００上の付着
物、この場合は帯電状態とは電気的逆極性の付着物が感
光体２へ飛翔する。本例では、このような付着物の飛翔
による清掃モードを有することにより、電極板１００は
長期の使用によっても常時静電容量が適正な値を示すよ
うになる。

【００５３】なお、電圧印加のための電源１１１として
は、現像器５に印加している交流成分（図示しない）を
も含んだ現像バイアスを印加することでも有効な手段と
なる。また、感光体２上のパルス状電位は必ずしも必要
ではなく、Ｖ_D レベルもしくはＶ_L レベルを維持するよ
うなモードを用意すれば清掃効果が期待できる。

【００５４】（第３実施形態）次に、本発明の第３の実
施形態について説明する。

【００５５】第１の実施形態では、電極板１００及び台
座１０１を支持するコロ１０２を介して電極板１００と
感光体２との距離を保障しているが、第３の実施形態で
は、距離の安定化をより簡便に図ること及び、その距離
を短縮させ、かつ電極板１００と感光体２間の比誘電率
を増加させて静電容量を稼ぐこと、これにより測定結果
のダイナミックレンジを向上させ、測定精度を高めるこ
とを可能にする手段について、図１０を参照して説明す
る。

【００５６】図１０は台座１０１に取り付けた電極板１
００の表面の周囲を比誘電率２．０以上のフィルム１０
３で被覆し、このフィルム１０３を介して電極板１００
が感光体２に接している様子を示す。フィルム１００と
しては、感光体２との摩擦によっても削れにくいことが
要求されるため、厚さ１００μｍ、比誘電率が３．５
（常温、低周波環境）のＰＩ（ポリイミド）を使用して
いる。

【００５７】このような構成とすることで、第１の実施
形態に比べて、フィルムの抵抗値が高く電極板１００と
感光体２間でのリークが発生しないという利点が生じ
る。加えて、電極板１００と感光体２間の距離が極端に
減少することが可能となること、及び、比誘電率が高い
ために静電容量が増加して、飛躍的に測定レベルのダイ
ナミックレンジが増加する。従って、感光体２に対向し
ている電極板１００の面積が同一ならば、第１の実施形
態に比べ測定精度の安定化が向上する。

【００５８】逆に言うと、第１の実施形態と同程度の測
定精度を得るためには、電極板１００の面積を極端に縮
小することが可能で、装置のスペースやコスト面で大変
有効な手段となる。

【００５９】なお、本実施形態では誘電体を被覆した電
極板１００を押圧バネ等（図示しない）で感光体２に軽
圧加圧することで、感光体２の回動による振れから発生
する電極板１００と感光体２との距離の変動を吸収する
ことが可能となっている。また、感光体２との削れ等の
相性によってはフィルムとしてフッ素樹脂、例えばＰＦ
Ａ（四フッ化エチレン＝パーフロロアルキルビニールエ
ーテル共重合体、比誘電率２．０）やＰＴＦＥ（四フッ
化エチレン樹脂、比誘電率２．０）を使用することも有
用である。

【００６０】ところで、本実施形態のように感光体２に
フイルム１０３を当接した場合には、感光体２上のトナ
ー等の付着物がフィルム１０３にせき止められる形で感
光体２とフィルム１０３間に捕集され、静電容量を変化
させるといった経時的問題を残す。クリーナ７を通過し
た感光体２でも、僅かなトナーやトナー中の微粒子添加
剤または紙粉等が付着している場合があるためである。
そこで、本実施形態では、図１１に示すように、電極板
１００の上流側にそのような付着物を捕集するフィルム
１０４を設置することでこの問題を解決している。ここ
で、フィルム１０４はウレタンシートを使用している。
なお、１０４の部材はこのようなフィルムの他にブレー
ド形状であっても良いし、フェルト状の不織布であって
も良いし、ブラシ状部材であっても良い。

【００６１】（第４実施形態）次に、本発明の第４の実
施形態について説明する。

【００６２】本発明では、感光体２上の帯電電位を測定
することにより、画像形成装置の適正な出力画像を得る
ことを最終目標としている。ところが、経時的に画像形
成装置が劣化すると、感光体２上の帯電電位は一様では
なくなり、一括して電位を測定するだけでは、適正な画
像を得られなくなる。具体的には、図１で示した一次帯
電器４の劣化が最も顕著に生じる。また、アナログ式の
潜像方式の画像形成装置では、原稿を照明して感光体２
に投影する原稿照明ランプ（図示しない）の劣化がこれ
に次ぐ。

【００６３】これらの劣化は、感光体２の長手方向（回
転軸方向）の位置における均一性が不安定になることが
要因で、一次帯電器４の場合では、トナーやシリコンオ
イルミスト等の不純物が一次帯電器４のワイヤに付着し
て異常放電を引き起こすことが原因である。また、原稿
照明ランプの劣化では長手方向によって光量が異なるこ
とが出力画像の濃淡を変動させる要因となる。

【００６４】従って、感光体２の長手方向の電位分布を
測定して、画像形成装置本体の診断作業を可能とすれ
ば、上記劣化の診断結果をユーザーに知らしめたり、画
像形成装置に通信手段を備えている場合には、上記劣化
の診断結果を知らせるためのサービスコール等を実行し
たり、または、可能ならば測定した感光体長手方向の電
位分布に応じて画像形成装置の出力信号等をあえて変調
することで劣化を目立たなくするといった修復機能（補
正機能）も付加することができる。従って、画像形成装
置の経時的な信頼性確保には感光体２の長手方向の電位
分布の測定が重要な意味を持つ。

【００６５】そこで、この第４の実施形態では、第１，
第２及び第３の実施形態で示した構成の電極板１００
を、図１２に示すように、感光体長手方向に複数配設す
ることで感光体長手方向の電位分布の測定を可能として
いる。図１２では感光体２の長手方向に３つの電極板１
００を配設し、これら電極板１００を複数の切り換え端
子ａ〜ｃを有する複数切り換えスイッチ１２０を介して
電位センサ回路３００に接続している。電位センサ回路
３００は図８に示すような制御基板４００に接続してい
る。３つの電極板１００により、感光体２の図面手前、
中央、奥のそれぞれの電位分布の測定が可能となり、こ
れらの測定結果を画像形成装置の制御基板４００内のＲ
ＡＭ４０３等に記憶しておけば、前述の診断作業や修復
機能への基礎データとなり得る。

【００６６】図１３は上記３つの電極板１００の配置を
示す図で、１つの台座１０１上に隣りあう電極板１００
が２ｍｍの距離を隔てて設置されている。本実施形態で
留意すべきことは、隣りあう２つの電極板１００間の静
電容量に関してである。測定を正常に実行するために
は、隣りあう２つの電極板間の静電容量を、唯１つの電
極板と感光体の組み合わせの場合の静電容量に比べて少
なくすることが重要であり、より具体的には１／１０以
下であることが望ましい。この隣りあう２つの電極板間
の静電容量は、これら電極板１００にのみ着目するだけ
でなく、電位センサ回路３００に接続されてノイズに強
い電圧信号に変換されるまでの各リード線の静電容量に
ついても厳しい管理が必要である。

【００６７】図１４はさらに電極板１００を細分化し
て、感光体長手方向の電位分布の分解能を高めたものの
構成図である。また、図１３や図１４のような構成で
は、感光体長手方向で電極板間に未検知領域が生じるた
めの対策として、図１５に示すように、隣りあう電極板
間を感光体回動方向に互い違いとする、いわゆる千鳥配
置をすることで、電極板間の静電容量を抑制しつつ、電
極板の感光体対向面積を所定値に維持しながら、感光体
長手方向の電位分布の分解能を向上することができる。

【００６８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
感光体上にパルス状の帯電電位を形成し、これを感光体
に近接配置された電極板により電荷を誘起させ、蓄電と
放電による周期的な交流電流を読み取ることで感光体の
電位を測定し、さらにはこの電極板を感光体長手方向に
複数個有することで電位分布を測定するようにしたの
で、簡便な構成により、また電極板を多数配列しても、
廉価で測定精度の高い電位測定が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】デジタル潜像方式の画像形成装置本体の構成を
示す概略構成図である。

【図２】本発明の基礎となる電極板の蓄電，放電現象を
説明する模式図である。

【図３】本発明による電極板の取り付け方法の一例を示
す断面図である。

【図４】本発明による電極板を取り付ける第２の方法を
示す断面図である。

【図５】本発明による感光体上のパルス状帯電状態を示
すグラフである。

【図６】本発明の電極板に誘起される電流量を示すグラ
フである。

【図７】本発明の電位センサ回路の構成例を示すブロッ
ク図である。

【図８】本発明の画像形成装置の制御基板の構成例を示
すブロック図である。

【図９】本発明による電極板を清掃する手段の構成を示
す概略構成図である。

【図１０】本発明の誘電体を被覆した電極板の構成を示
す断面図である。

【図１１】本発明による感光ラム上に清掃部材を設置し
た電極板を示す断面図である。

【図１２】本発明による電位分布を測定するための構成
を示す概念図である。

【図１３】本発明の電極板の配置例を示す正面図および
側面図である。

【図１４】本発明による電極板を細分化した構成図であ
る。

【図１５】本発明による未検知領域を無くした電極板の
構成図である。

【図１６】露光量と感光体上の電位との関係を示すグラ
フである。

【図１７】本発明による露光量と感光体上の電位との関
係を示すグラフである。

【符号の説明】

２感光体４一次帯電器５現像器２１半導体レーザ３０ブランク露光器５１コロ１００電極板１０１台座１０２コロ１０３誘電体フィルム１０４捕集フィルム１１０検知・清掃切り換えスイッチ１１１清掃電源１２０複数切り換えスイッチ２００電流計３００電位センサ回路３０１電圧変換回路３０２整流回路３０３平滑回路４００制御基板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】感光体上に帯電器により帯電させ、画像
露光により潜像化し、該潜像を現像器により顕像化する
工程を有する画像形成装置において、前記帯電及び前記露光の少なくとも１つを用いて前記感
光体上に該感光体の回動方向に対して、高電位と低電位
からなるパルス状の電位分布を形成する電位分布形成手
段と、前記感光体に近接対向する電極板を有し、前記パルス状
の電位分布がもたらす該電極板の静電作用による電気的
変化を読み取ることにより、前記感光体の帯電電位を測
定する帯電電位測定手段とを有することを特徴とする画
像形成装置。
【請求項２】請求項１の記載において、前記電極板と
前記感光体の最近接距離は、０．０５ｍｍ〜３ｍｍ望ま
しくは０．１〜１ｍｍとすることを特徴とする画像形成
装置。
【請求項３】請求項１または２の記載において、前記
感光体の回動方向のパルス状電位分布の周期幅を、前記
電極板の前記感光体の回動方向の幅の略２倍以上とする
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】請求項１ないし３のいずれかの記載にお
いて、前記電極板と前記感光体との距離を位置づける該
電極板の固定手段として回転体を用い、該感光体に押し
当てられた該回転体を介して該電極板を該感光体に近接
配置することを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】請求項１ないし３のいずれかの記載にお
いて、前記感光体に押し当てられた当接コロにより該感
光体に対して近接配置された現像器に前記電極板を固定
して、該電極板と該感光体との距離を位置づけることを
特徴とする画像形成装置。
【請求項６】請求項１ないし５のいずれかの記載にお
いて、前記電極板を電位測定用としてではなく、別系統
の電圧印加手段により電圧印加して、該電極板上の付着
物を前記感光体上に飛翔せしめる清掃手段を有すること
を特徴とする画像形成装置。
【請求項７】請求項１ないし６の記載において、前記
電位分布形成手段は、前記帯電器の印加電圧をパルス状
とすることにより、前記感光体上にパルス状電位を形成
することを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】請求項１ないし６の記載において、転写
紙上画像有効範囲以外のトナー付着を防止する除電作用
を有するブランク露光手段を有し、前記電位分布形成手段は、前記帯電器により前記感光体
上に一様電位を帯電した後、前記ブランク露光手段によ
り前記感光体上にパルス状の電位分布を形成することを
特徴とする画像形成装置。
【請求項９】請求項１ないし６の記載において、画像
露光をパルス状とする画像露光手段を有し、前記電位分布形成手段は、前記帯電器により前記感光体
上に一様電位を帯電した後、前記画像露光手段により前
記感光体上にパルス状の電位分布を形成することを特徴
とする画像形成装置。
【請求項１０】請求項１ないし９のいずれかの記載に
おいて、前記感光体上のパルス状電位分布における低電
位は、画像出力時の低電位と比較して同電位以下である
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】請求項１ないし４または請求項６ない
し１０のいずれかの記載において、前記電極板の表面を
比誘電率２．０以上の誘電体で被覆し、該誘電体を前記
感光体に略接触する構成とすることを特徴とする画像形
成装置。
【請求項１２】請求項１１の記載において、前記感光
体の回動方向における前記電極板の上流側に、該感光体
上の付着物を取り除く付着物捕集部材を有することを特
徴とする画像形成装置。
【請求項１３】請求項１ないし１２のいずれかの記載
において、前記感光体の回動方向に直交する感光体長手
方向に前記電極板を複数有し、前記帯電電位測定手段は
該複数の電極板を用いて該感光体長手方向における電位
分布を測定し、該測定結果を記憶することを特徴とする
画像形成装置。
【請求項１４】請求項１３の記載において、隣りあう
２つの前記電極板間の静電容量を、唯１つの電極板と感
光体との組み合わせの場合の静電容量の１／１０以下と
することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１５】請求項１３の記載において、隣りあう
２つの前記電極板を前記感光体の回動方向に互い違いに
配置することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１６】感光体上に帯電器により帯電させ、画
像露光により潜像化し、該潜像を現像器により顕像化す
る工程を有する画像形成装置において、前記帯電及び前記露光の少なくとも１つの手段を用いて
前記感光体上に該感光体の回動方向に対して、高電位と
低電位からなるパルス状の電位分布を形成する第１のス
テップと、前記感光体に近接対向する１または複数の電極板を用
い、前記パルス状の電位分布がもたらす該電極板の静電
作用による電気的変化を読み取ることにより、前記感光
体の帯電電位を検知する第２のステップとを有すること
を特徴とする電位測定方法。
【請求項１７】請求項１６の記載において、前記第２
のステップは、前記電極板からの出力を直流電圧信号に変換し、増幅す
るステップと、該直流電圧信号を基に所定の制御処理を実行するステッ
プとを包含することを特徴とする電位測定方法。
【請求項１８】請求項１６または１７の記載におい
て、前記第１のステップは、矩形波、正弦波、三角波の
いずれか１つのパルス状の電位分布を形成することを特
徴とする電位測定方法。