JPH11202011A - 部材外面の電気パターンを検知する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外面に電荷像が生成される部材の電気パター
ンを非接触で検知する。 【解決手段】 部材外面の電気パターンを検知する方法
であって、外面に電荷像を有する部材を設ける工程と、
部材外面から実質上一定距離に保持された静電電圧計プ
ローブを用いて、部材の外面の電荷像を繰り返し測定す
る工程と、を有する。プローブと撮像部材との間の距離
は、パッシェン破壊が生じて、前記プローブ及び外面間
でガスによって平行板コンデンサを形成する最短距離よ
りも僅かに長く設定される。繰り返し周波数は、全ての
時間依存信号が所定量だけ位相ずれするように選択され
る。更に、十分な回数だけ測定を繰り返すことによって
位相ずれ時間依存信号を平均化し、時間依存信号を排除
する工程を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般に静電複写法
に関し、特に、部材の外面の微細な表面電位電荷像を検
知するための装置および方法に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】多層光
受容体（multilayered photoreceptors）を用いて優れ
たトナー像を得ることが可能である。しかし、より進歩
したより高速の電子写真複写機、複写機および印刷機が
開発されるにつれて、同一材料でも異なる製造時や製造
場所で製造された光受容体に関し、異なるイメージング
特性を有することが明らかになってきた。製造時やその
場所が異なると光受容体特性が変化し得るため、異なる
製造時に製造された光受容体を用いると、複写品質がか
なり異なる場合もある。これは、電子写真撮像部材を製
造する際に、製造工程の複雑な性質によって、バッチ毎
にまた月毎に、コーティングされた光受容体に予測不可
能な電気的特徴が派生するためである。例えば、製造環
境を変えるとか、新たなコーティングアプリケータを取
り付けるか調節するとか、またはホールブロッキング
層、電荷生成層もしくは電荷転送層等の光受容体の多く
の層のうちの１つに対して新たに用意されたコーティン
グ材料のバッチを最初に使用することにより、光受容体
撮像特性が変化し得る。光受容体特性のこれらの変化
は、光受容体が生産ラインから外れた後には、適当な時
間内に確認するのは困難である。

【０００３】特定の生産工程で、光受容体の望ましくな
い特性を検知するための１つの技術として、特定の形態
の複写機および印刷機において光受容体を実際に動作さ
せることが挙げられる。一般に、実際の機械テストが、
所定バッチから光受容体における電荷不足部分を検知す
る正確な方法を提供することが分かっている。しかし、
不均一充電を検知するための機械テストは、非常に困難
で時間のかかる方法であり、用紙毎の最終的な品質を絶
えずモニタすることに加えて、テスト者が用紙を手で給
送する必要がある。さらに、テスト結果の正確度は、用
紙を給送し、評価する者の解釈や態度にかなり依存す
る。さらに、機械の特徴は、モデルまたは型式に対して
各々異なるため、機械モデルに対する最終的テスト結果
の信頼性は、特定の機械の独特な癖に対する同一モデル
または型式の他の機械の特徴を計算に入れなければなら
ない。機械の複雑さおよび機械毎の変化のため、１つの
機械におけるテストからのデータは、光受容体材料の生
産バッチ全体のスクラップ（scrapping）を正当化する
ほど信頼できるものではない。このように、テストは、
通常３つ以上の機械で行われる。所定の光受容体が、著
しく異なる動作条件で、複写機および印刷機等の異なる
種類の機械で使用可能であるため、典型的なテスト光受
容体サンプルの機械テストに基づく光受容体の検知は、
実際の機械に対して特定のものであり、テストされたバ
ッチからの光受容体が最終的に利用されるが、同じ型式
の光受容体が異なる型式の機械に用いる場合、問題が生
じるかどうかを必ずしも予測しない。このように、例え
ば、機械充電均一性テストは、各々の異なる型式の機械
において行わなければならない。これは、極端に費用と
時間がかかるものである。さらに、機械テストに必要な
時間が長いため、機械のテストに基づく承認を待ってい
る光受容体の在庫が、容認できないほど高いレベルにな
る可能性がある。例えば、バッチは、各々が何千ものベ
ルトをもたらす多くのロールを備えてもよい。後にウェ
ブがベルトに形成され、包装され、輸送されるため、テ
ストを十分に行った後に、さらなる遅延を行う。

【０００４】光受容体の帯電撮像面に生じうる電圧変化
は、撮像面に沿って約１０マイクロメートルから約１０
０マイクロメートルまでのかなり短い横方向距離におい
て、電圧が何百ボルトも急激に低下する電荷不足部分を
含む。電荷不足部分の典型的な二次元横方向サイズは、
約１０マイクロメートル×１０マイクロメートルから約
１００マイクロメートル×１００マイクロメートルまで
のオーダである。このような電荷不足部分の折れ線グラ
フ電圧プロファイルは、一般の水平面電荷プロファイル
から下向きに延びる長くて狭いスパイクを出現する。電
荷不足部分を検知するプローブは、かなり狭い領域上の
電圧変化を検知しなければならない。電荷不足部分を検
知するためのプローブのシールドは、空気絶縁破壊およ
び破壊アークを避けるために、光受容体表面のおよその
平均電圧でバイアスをかけられる必要がある。この形態
のプローブの解像度は、プローブ電極の大きさや、プロ
ーブと光受容体表面との間の距離、一般に光受容体に非
常に近い、例えば１００マイクロメートルの距離に依存
する。電荷不足部分を測定するために、あまり正確なバ
ックグランド電圧測定値を有する必要はない。その理由
は、バックグランド電圧の主たる機能が、電荷不足測定
プローブのシールドにバイアスをかけてアークを防止す
ることに因る。

【０００５】他の形態の電圧変化としては、撮像面に沿
った約１ミリメートルから２ミリメートルの横方向距離
にわたって約１ボルトから約２ボルトまで徐々に変動す
るものである。このような電圧変化の折れ線グラフ電圧
プロファイルは、リップルした、実質的に水平のベース
ライン電圧曲線として出現する。この極端に微細な欠陥
は、迅速に検知するのが特に困難であり、電荷不足部分
を検知するために設計されたスキャナによっては検知で
きない。この漸次的電圧変動の不均一性は、改良された
高性能重ね合わせ多重像システム、特に少なくとも１つ
のトナー像が少なくとも１つの事前に形成された画像上
に形成され、その結果生じる複数の現像した画像が、受
信部材に同時に転写され、全色印刷物または複写物を生
じる色撮像システムに特に重要である。例えば、重ね合
わせ多重静電複写像システムは、撮像部材に静電潜像を
形成し、トナー粒子で潜像を現像してトナー像を形成
し、充電撮像部材を再充電して露光し、第２の静電複写
潜像を形成し、前のトナーと異なる色のトナーで第２の
静電潜像を現像することを必要とする。さらなる充電、
露光および現像段階を、さらに別の色に使用してもよ
い。最終的に重ね合わされた色画像は、受像部材に転写
される。重ね合わせ多重像システムに対する光受容体の
コーティング厚さおよび配置電荷の均一性条件がかなり
厳しいものであり、光受容体がユーザに届く前に、容認
できない撮像品質特徴を検知するために、かなり感応性
のある電荷の電子マッピングや、光受容体コーティング
の厚さを必要とする。重ね合わせ色画像システムに対す
る充電均一性条件は、５ボルト未満のオーダである。換
言すれば、重ね合わせ色画像システム等の高公差撮像シ
ステムで使用する光受容体をテストするために、光受容
体帯電面の電子マップは、約１ミリメートル未満の横方
向解像度で、１ないし２ボルト以内で正確でなければな
らない。光受容体生産バッチの充電均一性がこれらの厳
しい公差条件を満たさない場合、複写品質が劣化する色
ずれが撮像中に起こる可能性がある。このように、光受
容体の電荷およびコーティング厚さの僅かな変化をマッ
ピングするための改良されたシステムが必要となる。

【０００６】ワイヤおよびマルチピン電極装置等の従来
の充電装置は、本質的に不安定であり、光受容体のコー
ティングの厚さおよび配置電荷の均一性を決定するため
の走査測定を高い精度で行う際に使用するのが困難であ
る。電子写真複写機または印刷機における充電装置のコ
ロナ発光エレメントの一般例は、細いワイヤ、多重ピ
ン、鋸波ブレード電極である。コロトロンのジオメトリ
は、一般に矩形である。コロトロンの壁面は、シールド
となる。これらのコロトロンは、ベルト光受容体の幅に
沿って、またはドラム光受容体の一方の端部から他方の
端部まで延在し、光受容体の通過撮像面を充電する。こ
のようなコロトロンは、その充電エレメントの局部的不
均一性、または鋸波ブレード電極によって表す電気力学
的不安定性により、均一充電を行わないことがわかって
いる。これらの電極エレメントは、コロナ発光エレメン
トの充電端部に位置する様々な形状の格子を有するスコ
ロトロンにおいても使用される。格子は、充電の不均一
性を排除する。しかし、スコロトロンは、定電圧モード
で動作するため、光受容体の厚さおよび電荷の不均一性
を隠す。これらの充電装置は、必要な均一性レベルが１
０ボルトのオーダである機械において、十分に作動す
る。しかし、これらの充電装置は、改良された高性能重
ね合わせ色画像機械用の光受容体の、容認できない撮像
品質特性を検知するために、光受容体コーティングの電
荷および厚さの高感応電子マッピングにとっては、不十
分である。

【０００７】米国特許第５，１７５，５０３号には、電
子写真撮像部材の投影撮像サイクルライフを確認する方
法が開示されており、この方法は、（ａ）既知の数の撮
像サイクルのサイクリングライフを有する少なくとも１
個の電子写真撮像部材を設ける工程から成り、前記撮像
部材は、導電層と、少なくとも１個の光導電層とを備
え、さらに（ｂ）電子写真撮像部材に、静電充電工程と
光放電工程とを備えるサイクルを繰り返し実施する工程
と、（ｃ）ダークディケイ量が波高値に達するまで、サ
イクリング中に光導電層のダークディケイを測定する工
程と、（ｄ）ダークディケイ波高値対撮像サイクルの基
準データを波高値で確立する工程と、（ｅ）さらなるサ
イクリング中に実質的に一定のままである波高値にダー
クディケイ量が達するまで、静電充電工程と光放電工程
とを備える前記サイクルを、処女電子写真撮像部材に繰
り返し実施する工程と、（ｆ）前記処女電子写真撮像部
材のダークディケイ波高値を基準データと比較して、前
記処女電子写真撮像部材の投影サイクリングライフを確
認する工程とから成る。

【０００８】従って、本発明は、上記欠陥を克服する静
電複写撮像部材における微細な表面電位電荷像および厚
さ変化を検知するための改良された方法および装置を提
供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記および他の目的は本
発明に従って達成され、本発明は、部材外面の電気パタ
ーンを検知する方法を提供する。この方法は、外面に電
荷像を有する部材を設ける工程と、前記外面から実質上
一定距離に保持された静電電圧計プローブを用いて、前
記部材の外面の前記電荷像を繰り返し測定する工程と、
を備える。前記プローブと撮像部材との距離は、パッシ
ェン破壊が生じて、前記プローブ及び前記外面間でガス
によって平行板コンデンサを形成する最短距離よりも僅
かに長く設定される。繰り返し周波数は、全ての時間依
存信号が所定量だけ位相ずれするように選択される。更
に、十分な回数だけ測定を繰り返すことによって前記位
相ずれ時間依存信号を平均化し、前記時間依存信号を排
除する工程を備える。

【００１０】一実施の形態では、静電複写撮像部材にお
ける表面電位電荷像を検知する非接触方法であって、外
部撮像面と仮想軸とを有する円筒形静電複写撮像部材を
設ける工程と、前記外部撮像面から間隔をおいた電荷測
定端部を有する静電電圧計プローブを設ける工程と、前
記プローブの電荷測定端部と前記撮像面との間の距離を
実質上一定に維持する工程とを備える。前記電荷測定端
部と前記撮像部材との間の距離は、パッシェン破壊を生
じて、前記プローブと前記撮像面との間でガスによって
平行板コンデンサを形成する最短距離よりも僅かに長く
設定される。更に、前記プローブと前記撮像面との間で
相対移動を確立する工程と、前記撮像面の電荷全体にお
ける前記プローブの相対移動の直前に、狭い所定経路に
沿って前記撮像面上に電荷を配置する工程とを備える。
前記配置された電荷は、約０．１ミリメートルから約５
ミリメートルまでの幅を有する低解像度変化を含む表面
電位パターンを有する。更に、静電電圧計プローブを用
いて前記撮像面に配置された電荷を繰り返し測定する工
程を備える。繰り返し周波数は、全ての時間依存信号が
所定量だけ位相ずれするように選択される。更に、十分
な回数だけ測定を繰り返すことによって前記位相ずれ時
間依存信号を平均化して前記時間依存信号を排除し、前
記表面電位電荷像の低解像度変化を検知する工程を備え
る。

【００１１】本発明の非接触走査システムは、撮像面を
有する円筒形静電複写部材を支持して回転させるための
装置と、所定の狭い経路に沿って前記撮像面上に電荷を
配置するための充電装置と、前記撮像面に隣接し、また
そこから間隔を置き、前記撮像面と平行板コンデンサを
形成するための静電電圧計プローブと、前記充電装置お
よび前記プローブを前記狭い経路上に位置決めするため
の装置と、を備える。前記充電装置は、中央ピン電極
と、同心シールド電極と、を備え、前記中央ピン電極
は、前記撮像面に対して実質上垂直に軸が位置決めされ
ている。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は、光受容体の帯電撮像面に
生じうる電圧変化を説明する図である。これらの電圧変
化は、例えば、撮像面に沿って約１０マイクロメートル
から約１００マイクロメートルまでのかなり短い横方向
距離において、電圧が何百ボルトも急激に低下する電荷
不足部分（ＣＤＳ）を含む。電荷不足部分の典型的な二
次元横方向サイズは、約１０マイクロメートル×１０マ
イクロメートルから約１００マイクロメートル×１００
マイクロメートルまでのオーダである。このような電荷
不足部分の折れ線グラフ電圧プロファイルは、一般の水
平面電荷プロファイル１２から下向きに延びる長くて狭
いスパイク１０を出現する。これらは、微小欠陥として
分類される。電荷不足部分を検知するプローブは、かな
り狭い水平面領域上の電圧変化を検知しなければならな
い。電荷不足部分を検知するためのプローブのシールド
は、プローブと光受容体表面との間で空気絶縁破壊およ
び破壊アークを避けるために、光受容体表面のおよその
平均電圧（一般的水平面電荷プロファイル１２の平均）
でバイアスをかけられる必要がある。このように、光受
容体表面の約３００ボルトの電圧の範囲内のシールド電
圧は、アークを防止する。従って、電荷不足部分を測定
するために、光受容体表面の平均電圧（バックグランド
電圧）をあまり正確に測定する必要はない。その理由
は、バックグランド電圧の主たる機能が、電荷不足測定
プローブのシールドにバイアスをかけてアークを防止す
ることに因る。電荷不足部分のプローブ解像度は、プロ
ーブ電極の大きさや、プローブと光受容体表面との距
離、一般に光受容体に非常に近い、例えば１００マイク
ロメートルの距離に依存する。

【００１３】光受容体に見られる他の形態の電圧変化と
しては、約１ミリメートルから２ミリメートルの撮像面
に沿った横方向距離にわたって約１ボルトから約２ボル
トまで徐々に変動するものである。一次元で説明するた
めに、このような電圧変化の折れ線グラフ電圧プロファ
イルが、図１に示すように、リップルされた、実質的に
水平の表面電荷プロファイル１２（ベースライン電圧曲
線）として出現する。これらは、マクロ的不均一性（ma
cro-nonuniformities）と呼ぶ。極めて微細な電圧変化
欠陥の絶対測定値は、迅速に検知するのが特に困難であ
り、電荷不足部分を検知するために設計されたスキャナ
によっては検知できない。実質的水平面電荷プロファイ
ル１２における漸次的電圧変動の不均一性は、改良され
た高性能重ね合わせ多重像システム、特に少なくとも１
つのトナー像が少なくとも１つの事前に形成された画像
上に形成され、その結果生じる複数の現像画像が、受像
部材に同時に転写され、全色印刷物または複写物を生じ
る色撮像システムで特に重要である。上記のように、重
ね合わせ色画像システムに対する充電均一性条件は、５
ボルト未満のオーダである。換言すれば、重ね合わせ色
画像システム等の高公差撮像システムで使用する光受容
体をテストするために、光受容体の帯電面の電子マップ
は、約１ミリメートル未満の横方向解像度で、１ないし
２ボルト以内で正確でなければならない。光受容体生産
バッチの充電均一性がこれらの厳しい公差条件を満たさ
ない場合、複写品質が劣化する色ずれが撮像中に起こる
可能性がある。

【００１４】本発明のスキャナシステムは、電荷不足部
分のためのスキャナとは異なり、例えば約１ｍｍ×１ｍ
ｍの比較的大きい領域にわたって、例えば約１ボルトか
ら２ボルトの非常に小さい変化を検知する。高い不均一
性を検知するための静電電圧計プローブは、よりずっと
感応性であり、電圧の絶対測定値を与えるが、解像度を
犠牲にする。解像度を向上させるために、プローブを、
できるだけ光受容体に近接させるが、アークが発生し始
める限界以上にする。この距離は、一般に約１００マイ
クロメートルから約５００マイクロメートルである。よ
り近い距離で低い電圧を検知するためのプローブの解像
度は、約１ミリメートルである。本発明のスキャナシス
テムにおいては、測定感度（すなわち僅かな電圧変化の
測定）が非常に重要であるため、時間依存高周波ノイズ
は、高均一性信号に影響を与えることなく、最大限まで
低減するべきである。ノイズ低減技術の１つとして、以
下で詳細に述べる位相ステッピングノイズ低減が挙げら
れる。

【００１５】図２および図３においては、本発明の好ま
しい走査システムの一例として、垂直移動ステージ８０
を備えるものが例示されている。好適な垂直移動ステー
ジ、例えば、垂直移動ステージ８０の底部から上部にね
じが延在して、ボールおよびそのボールに装着した環状
プラットホームリング８６を支持して往復運動させるボ
ールねじ（図示せず）垂直移動ステージ（例えばアエロ
テック（Aerotech）から入手可能なモデルATS500045）
等を利用することが可能である。垂直移動ステージモデ
ルATS500045の仕様は、１８インチの移動に対して、真
直度に４．５マイクロメートル、平坦度に６マイクロメ
ートルのずれがある。環状プラットホームリング８６を
往復運動させる典型的な他の装置として、例えば、駆動
ベルト、エアシリンダ、リニアモータ、ラックピニオン
システム等が挙げられる。リング８６が装着される垂直
移動ステージ８０の取り付けプレート１８６は、例え
ば、１０インチ×１０インチ（２５．４ｃｍ×２５．４
ｃｍ）のような広い領域にわたって延在して動作品質の
安定性を向上させるのが好ましい。移動ステージのベー
ス８４は、３フィート×３フィートの大きさの領域であ
り、安定性を与えるために大理石等の材料から形成され
る。あるいは、移動ステージ８０は、テーブルまたは床
（図示せず）等の他の好適な安定構造に直接固定されて
もよい。

【００１６】垂直移動ステージ８０も支持するベース８
４に、回転ステージ８２を取り付ける。典型的な回転ス
テージは、アエロテックから入手可能なモデルＡＤＲ２
００−５であり、これは、回転ステージの軸の仮想延在
部に沿って１８インチ（４６ｃｍ）の所で４マイクロメ
ートルだけぐらつくという仕様である。実質上ぐらつか
ない他の好適な回転ステージ８２を使用することも可能
である。回転ステージは、直接駆動サーボ、ピロー形軸
受けモータシステム、スピンドル取り付け台、直接駆動
モータ等の好適な駆動装置によって駆動可能である。従
来のエンコーダは、回転ステージ用駆動装置に含まれる
のが好ましい。

【００１７】上記のように、環状プラットホームリング
８６は、垂直移動ステージ８０によって支持され、移動
される。リング８６上の、且つそれによって支持された
テスト構成部分として、一般的に、静電電荷（例えばコ
ロトロンまたはスコロトロン）を配置するための充電装
置９０と、充電後に撮像面の平均電位を決定するための
静電電圧計プローブ９１と、帯電撮像面を走査するため
の高解像度走査プローブ９２と、撮像面を放電するため
の発光ダイオード等の露光装置９３と、放電後に光受容
体の電位を測定するための静電電圧計９４と、撮像面を
消去するための発光ダイオード等の消去露光装置９５
と、消去後に残留する電位を測定するための静電電圧計
９６と、任意厚さゲージ９７と、が設けられている。一
般に、リング８６におけるテスト構成部分の配置順は、
単一ピン中央電極充電装置９０に続いて、静電電圧計プ
ローブ９１、高解像度走査プローブ９２、露光装置９
３、静電電圧計９４、消去露光装置９５、静電電圧計９
６である。任意厚さゲージ９７は、リング８６に沿っ
て、一般的には消去露光装置９５の後に配置することが
可能である。リング８６に取り付けられたテスト構成部
分間の相対的角距離は、重要な実験や、光受容体エレメ
ントがテストされる機械形状に依存する。全ての距離
は、単一ピン中央電極充電装置９０から測定される。露
光前に光受容体の電圧レベルを測定する高解像度走査プ
ローブ９２の典型的角距離は、例えば約１０度から約１
００度の範囲内である。一方の静電電圧計プローブ９１
は、高解像度プローブに隣接して、その直前に配置され
る。全てのエレメント９１ないし９５は、充電装置９０
の充電プロファイルのピークと共に配置される。充電プ
ロファイルは、ほぼガウス型であり、以下でより詳細に
述べる。画像電位を測定するための静電電圧計９４の角
距離は、約２０度から約１８０度の範囲内である。露光
装置９３は、静電電圧計９４と単一ピン中央電極充電装
置９０との間に配置される。静電電圧計９４は、露光装
置９３の右隣に配置される。静電電圧計９４の典型的角
度は、約２５度から約１８５度の範囲内である。消去露
光装置９５は静電電圧計９４の後に配置され、静電電圧
計９６は消去露光装置９５の右後ろに配置される。静電
電圧計９６は、残留電圧を記録するものである。任意厚
さゲージ９７は、リング８６の周囲に、一般には、画像
電位を測定するための静電電圧計９４または消去後に残
留電位を測定するための静電電圧計９６の後に配置可能
である。これは、典型的配置である。しかし、大規模欠
陥部における露光効果を研究することに関心を持つ場合
もある。この場合、装置９１および９２のように、静電
電圧計９４の後に高解像度プローブ９８を取り付けても
よい。またある時には、撮像部材の高均一性および低均
一性に対する、より長いダークディケイ期間の効果を研
究したい場合もある。この場合、露光はオフに切り換え
られ、もし使用されるならば、高均一性は静電電圧計９
４に記録され、低均一性（欠陥）は高解像度プローブ９
８に記録される。

【００１８】回転ステージ８２は、円筒形部材９８を支
持し、回転させる。円筒形部材９８は、マンドレル１０
０（図４参照）に支持された、査定されるべき可撓性光
受容体ベルト９９を備える。また、円筒形部材９８は、
例えば、コーティングドラム光受容体または固定ドラム
マンドレル１００に支持された可撓性中間転送ベルト等
の静電複写ベルト部材を備えてもよい。マンドレル１０
０は、回転ステージ８２のターンテーブルに取り付けら
れて可撓性ベルト９９または中空静電複写ドラムを支持
するのが好ましい。リング８６は、一般に、円筒形部材
９８と同軸上に心合わせされる。リング８６は、移動ス
テージ８０によって光受容体ベルト９９の表面に平行に
輸送され、光受容体を一方の端部から他方の端部に移動
させる。充電装置９０および９２で示す様々な静電測定
プローブの、光受容体９９の外面からの間隔または間隙
距離は、一般に、例えば円筒形マンドレル１００に支持
された３ピッチ光受容体ベルトの全走査中には、約７マ
イクロメートル以内に維持される。充電装置９０に設定
された光受容体からの間隙距離は、約０．２５ミリメー
トルから約５ミリメートルの範囲である。この間隙は、
スコロトロンでは、格子から光受容体までであり、コロ
トロン装置では、シールドから光受容体までである。マ
ンドレル１００の軸は、垂直方向に心合わせされ、それ
によって、リング８６が一方の端部から他方の端部まで
垂直方向にマンドレル１００を移動させるのが好まし
い。好適なマンドレル１００を利用することが可能であ
る。可撓性ベルトに対して、マンドレル１００は、給送
ライン１０１を介して、空気等の圧縮流体源に接続され
る（図２参照）。マンドレル１００を圧縮流体源と組み
合わせて用いて可撓性ベルト９９を拡張させる際には
（図４参照）、回転ステージ８２のターンテーブル用駆
動軸（図示せず）が中空であってもよく、一端部がマン
ドレル１００に接続され、他端部が従来の回転ユニオン
（図示せず）を介して給送ライン１０１に接続されて好
適な外部供給源（図示せず）から圧縮空気を給送するこ
とも可能である。給送ライン１０１からマンドレル１０
０の内部に導入された空気は、マンドレル１００の上端
部の面取りしたエッジ１０４に設けられた排気孔１０２
から漏れ出る。可撓性ベルト９９がマンドレル１００の
上端部に配置されると、漏れ出た空気がベルト９９を拡
張し、それによってマンドレル１００への細い空気軸受
け上でベルトを下向きに容易に摺動させる。好適な弁１
０３（図２参照）を用いて、給送ライン１０１を介する
マンドレル１００への空気の供給を開始または終了する
ことも可能である。ベルト９９がマンドレル１００上を
摺動した後に空気流動を終了することによって、ベルト
９９は、目に見える皺や泡を生じることなく、収縮し、
マンドレル１００に確実に付着する。空気の助けでベル
トをドラムに取り付けることは周知であり、例えば、米
国特許第５，４１５，９６１号および第５，５１８，８
５４号に述べられている。望ましい場合には、可撓性ベ
ルト用マンドレル１００が、厚い壁およびスロット（図
示せず）がドラムの一端部から他端部まで軸方向に延在
した状態で固定シリンダまたは中空シリンダを備えるこ
とも可能である。スロットは、くさびを受けるための先
細り断面を有してもよい。光受容体ベルトをマンドレル
上で摺動させる時、くさびを用いて、可撓性ベルトをス
ロット内に（好ましくはベルトの継ぎ目に沿って）押圧
する。このように、くさびは、ベルトをマンドレルに固
定させる。くさびは、例えば、ねじ、ラッチ、磁石、レ
バー等の好適な装置によってスロットに保持されてもよ
い。固定光受容体ドラムに対して、回転ステージにドラ
ムを支持するためのマンドレルは、静電複写撮像ドラム
が、マンドレルを伸張する前にマンドレル上で摺動され
た後に伸張される膨張自在または伸張自在のマンドレル
等の好適な装置を備えてもよい。膨張自在マンドレルの
代わりに、軸方向に加えられた圧力によって平坦化され
ると、正反対に伸張する圧縮自在ドーナツ等の他の装置
を使用してもよい。ドラムが磁石で引きつけ可能である
場合、ドラムを回転ステージに固定するために永久磁石
または電磁石を用いてもよい。望ましい場合には、固定
光受容体ドラムが、各々の頂点が互いに向かい合ってい
る状態で軸方向に心合わせされた２個の円錐形取り付け
部材間に固定されてもよい。そのうちの１個の円錐は、
回転ステージに固定してもよい。２個の取り付け部材間
の距離を最初に長くして、円筒形テストサンプルを取り
付け部材間に配置することも可能であり、その後、上部
円錐を介して下部円錐においてねじ切りされ、軸方向に
心合わせされた孔に軸方向に延在するねじ切りボルト等
の好適な装置により、円錐間の距離を短くして、テスト
サンプルを回転ステージの所定位置にクランピングして
固定することも可能である。

【００１９】環状プラットホームリング８６は、円筒形
部材９８を包囲し、且つそれと同心である。円筒形部材
９８の表面に沿った環状プラットホームリング９８の移
動は、連続的であってもよく、また増大してもよい。回
転する円筒形部材９８の走査中にリング８６の移動が連
続する時、走査経路は、小ねじのねじ山と外見上似てい
る円筒形部材９８の表面に沿って螺旋経路をたどる。増
分走査では、リング８６が円筒形部材９８の表面に沿っ
て増分しながら移動し、リング８６が静止し、円筒形部
材９８が回転する間、読み取りが行われる。静電複写撮
像部材の撮像面のマッピングを確実に完了するために、
走査された１個の経路（螺旋）または２個以上の経路
（円形）が僅かに重なるのが望ましい。リング８６上の
プローブ９２による円筒形部材９８の走査は、ドラムの
表面上でリングが一方方向にのみ移動する間、または両
方向に移動する間、行われてもよい。一般に、回転ステ
ージ８２は、走査中は作動したままである。好適な回転
速度を利用してもよい。典型的な回転速度は、１分間に
１００回転である。しかし、走査目的が満たされる限
り、他の好適な速度を採用してもよい。

【００２０】図５は、図２および図３に示す電圧プロフ
ァイルを測定する装置に関連する様々な構成部分および
基部の接続を示す概略図である。図２および図３に示す
方法の代わりのものとして、図５に示すドラムが反対方
向に回転される。ドラムを回転するためのＸ軸ロータリ
モータは、従来のエンコーダを備える。このように、図
５に示すリング上の構成部分は、図２および図３に示す
ように本質的にミラー像配置される。すなわち、リング
１０８上の、またそれによって支持されるテスト構成部
分として、一般に、静電電荷（例えばコロトロンまたは
スコロトロン）を配置するための充電装置１１０（図３
の９０に対応）と、充電後に撮像面の平均電位を決定す
るための静電電圧計プローブ１１１（図３の９１に対
応）と、帯電撮像面を走査するための高解像度走査プロ
ーブ１１２（図３の９２に対応）と、撮像面を放電する
ための発光ダイオード等の露光装置１１３（図３の９３
に対応）と、放電後に光受容体の電位を測定するための
静電電圧計１１４（図３の９４に対応）と、撮像面を消
去するための発光ダイオード等の消去露光装置１１５
（図３の９５に対応）と、消去後に残留電位を測定する
ための静電電圧計１１６（図３の９６に対応）と、が配
置されている。

【００２１】走査中に電子ノイズを低減するのが望まし
い。ノイズ除去方法の１つとして、データをオーバーサ
ンプリングし、測定が行われている方向に沿って、ノイ
ズ周波数の波長全体に沿って平均化を行う。この技術に
よって、最初の周波数の多数の高調波のノイズが同時に
排除される。しかし、これによって、測定解像度が制限
される。例えば、１００ＲＰＭの速度で回転する、直径
が２１ｃｍのドラムを有する均一性スキャナにおいて
は、６０Ｈｚのノイズを除去することにより、１８ｍｍ
の解像度制限が与えられる。これは、１００ＲＰＭのド
ラム回転速度においては、６０Ｈｚの単一波の表面距離
に等しい。測定速度を緩めることにより、問題が生じ
る。その理由は、１つのテストを行うのに１週間必要だ
からである。他の低減技術として、フィルタが挙げられ
る。アナログフィルタおよびディジタルフィルタの両方
を使用することが可能である。しかし、電子写真測定で
は、大きく異なるノイズ周波数がいくつか存在すること
により、ディジタルフィルタ係数の計算が、非常に単調
で退屈な作業となる。ノッチフィルタ等のアナログフィ
ルタを用いた場合、あるものが他のものと干渉すること
が問題となる。静電プローブが最大ノイズ発生装置であ
り、プローブノイズ周波数がプローブ毎に変化し、また
環境および使用とともに変化するため、ハードワイヤー
ドノッチフィルタが連続同調を必要とする。さらに他の
技術は、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）を利用する。これ
らの周波数領域操作（ＦＦＴ）は、ラインノイズに伴う
光受容体の「実際の」変化の高調波および６０Ｈｚを除
去する。しかし、ＦＦＴは計算上複雑となる可能性があ
る。

【００２２】二次元（一般に空間領域）量の連続一次元
測定（時間領域）を行う際、空間寸法の１つを横切る特
定周波数の位相ステッピングによって、平均化が時間領
域に基づく周波数成分を事実上排除できるように、測定
パラメータを配列することが可能である。ドラム回転に
対して垂直方向に連続して移動する単一の測定プローブ
により、回転ドラム上の特定の電圧に対する光受容体の
マッピングが行われる。測定の応答時間が早いため、連
続測定が可能である。充電電位を制御し易いために、連
続測定が好ましい。また、プローブの応答時間が遅く、
電圧の均一性が目的ではない場合、ステッピング測定を
行うことが可能である。例えば、厚さ測定においては、
ステッピング測定が好ましい。これは、均一性マッピン
グのために行われ、全表面に及ぶ螺旋経路に沿って、連
続的にデータが得られる。この経路に沿って、充電測定
が行われる。データは、時間的に連続して得られ、しか
も最終結果は二次元空間マップとなる。ドラムの各回転
の後、垂直方向にプローブが移動する距離だけ各連続回
転をＹ軸に沿ってステッピングしながら、Ｘ軸に沿った
各回転において得られるデータを描くことにより、Ｘ−
Ｙマップが作成される。これによって、単なる平均化に
より、特定の周波数および多数の高調波に対するノイズ
低減が容易になる。この方法は、ノイズ低減の複雑な数
学的方法が、あまりに多くのコンピュータ処理能力およ
び時間を必要とする場合には、特に超大型データセット
と共に利用される。

【００２３】例えば、１ミリメートルの垂直解像度を得
るために、１垂直ミリメートル内で１０回連続で測定が
行われる。時間的に連続して生じるノイズ周波数に対応
する波が、次の回転において波長の一部分（a fractio
n）だけ進むように、ドラムの回転速度を選択する。図
６は、位相ステッピングの例を示す。垂直軸に沿った値
は、測定のノイズ成分を表し、水平軸に沿った値はドラ
ムの周囲に沿った変位を表す。図６の点は、ドラム回転
軸に対して平行な「Ｙ」方向に望ましい解像度のために
１０回オーバーサンプリングして得られる。これは、排
除するために選択された周波数が各ドラム回転で位相の
波長の１０分の１だけ確実にステッピングされるように
ドラム回転速度が選択されることを意味する。従って、
この例では、各連続ラインが、前のラインから位相ずれ
した波長の１０分の１を排除するために周波数が選択さ
れている。「Ｙ」方向に平均化することにより、ノイズ
周波数がかなり低減することになる。この方法は、ノイ
ズ周波数における２０：１以上のノイズ低減を示してい
るが、この周波数での実際の光受容体特徴も示してい
る。いずれかの垂直線に沿った、図６に示す全てのノイ
ズ曲線の値を平均化することにより、ゼロになる。この
ように、「Ｙ」方向に合計されると、適当に位相ステッ
ピングされたノイズ周波数が効果的に抑制される。この
基本概念を、以下で位相ステッピングノイズ低減と呼
ぶ。

【００２４】位相ステッピングノイズ低減もまた同様
に、ノイズ周波数の高調波を抑制する。ノイズ周波数が
いくつか存在する場合、存在する全てのノイズ周波数が
抑制される回転速度の最適値を得ることができる。

【００２５】さらに、位相ステッピングノイズ低減は選
択フィルタである。時間的に一定のままである周波数の
みが、多くの走査線を横切ってこの位相関係を持ち、平
均化されることになる。「Ｘ」方向に空間的に変化し
（測定する材料から予想されるように）同位相である、
同一周波数の変化は、位相ステッピングノイズ低減によ
って除去されない。この測定型式では、時間領域におけ
る実際に一定の周波数のみがノイズ周波数である。

【００２６】本発明の均一性スキャナでは、［Ｘ」方向
に（この方向に平均化することにより、ドラムの周囲に
沿って）さらなる抑制も行われる。すなわち、処理ソフ
トウェアを用いて、位相ステッピングノイズ低減のため
に「Ｙ」方向の１０個の点に加えて「Ｘ」方向の１０個
の点を平均化するため、各出力データ点は、実際、共に
平均化された１００個の点の平均となる。

【００２７】平均化のための適当な回転速度およびサン
プルサイズを決定するために使用するアルゴリズムを、
以下で説明する。

【００２８】サンプリングをトリガするためにエンコー
ダを使用する際、ドラムに取り付けた撮像ベルト上の、
測定をおこなうサンプリング点は、図７に示すように、
ドラムが後に回転する際に、対応するサンプル点と垂直
方向に整列される。このサンプル点の垂直整列によっ
て、垂直整列サンプル点の平均化の前に、垂直方向にオ
ーバーサンプリングが可能となる。

【００２９】ドラムの回転速度が一定であると仮定する
と、エンコーダトリガされたサンプリングには、時間を
基準にした周波数を空間周波数に変換するという効果も
ある。撮像ベルトサンプルを保持するドラムの回転速度
が、ドラムが一回転する間に整数個のノイズサイクルを
許容しない時、次の垂直整列サンプル点はノイズを含む
が、位相ずれもある。垂直線に沿った十分な点が、ノイ
ズサイクルの一部分が残らない状態で整数個（１以上）
のノイズサイクルを含むように蓄積されると、これらの
測定平均によって、ノイズ成分のない状態で実際に望ま
しい量の平均をもたらす。整数個の完全ノイズサイクル
に沿ってサンプルを備えることにより、ノイズ成分が互
いに打ち消し合う。

【００３０】３回転につき１サイクルだけノイズサイク
ルの位相がずれる時に、連続垂直サンプルにおいて測定
されるノイズ部分を図８に示す。これら３点の平均がノ
イズ成分を排除することがわかる。図８では、垂直Ｙ軸
に沿った値がノイズ信号レベルを表し、水平Ｙ軸に沿っ
た値が空間変位を表す。この平均値に含まれる垂直サン
プルの数を決定して、一定の回転速度で一定のノイズ周
波数を正確に排除するためのアルゴリズムについて、図
９に示した流れ図を参照して以下で述べる。

【００３１】ノイズを排除するために平均化されるべき
サンプルの数を決定するために用いた、パラメータ決定
のための所定パラメータ（ＲおよびＮｉ）ならびに変数
（Ｌ_i、Ｃ_i、Ｐ_i、Ｓ_iおよびＱ）を、以下に記載する。

【００３２】

【表１】 Ｒ ＝回転速度 Ｎ_i＝ノイズ周波数 Ｌ_i＝一回転あたりのノイズサイクル数−正確 Ｃ_i＝一回転あたりの完全ノイズサイクル数 Ｐ_i＝残留するノイズサイクルの一部分（不完全） Ｓ_i＝ノイズ周波数Ｎ_iを排除するために平均化しなけれ
ばならない回転数 Ｑ ＝全てのノイズ周波数を排除するために平均化しな
ければならない回転数 上記パラメータの下付文字「ｉ」は整数を表し、この場
合、Ｎ₁はノイズ周波数１、Ｎ₂はノイズ周波数２であ
る。Ｌ₁は、回転速度Ｒでのノイズ周波数１に対する１
回転あたりのノイズサイクル数であり、Ｌ₂は、回転速
度Ｒでのノイズ周波数２に対する１回転あたりのノイズ
サイクル数である。Ｃ₁は、ノイズ周波数１（Ｎ₁）に対
する１回転あたりの完全ノイズサイクル数であり、Ｃ₂
は、ノイズ周波数２（Ｎ₂）に対する１回転あたりの完
全ノイズサイクル数である。Ｐ₁は、ノイズ周波数１
（Ｎ₁）に対する１回転あたり完全ではない（または残
留しない）ノイズサイクルの一部分であり、Ｐ₂は、ノ
イズ周波数２（Ｎ₂）に対する１回転あたり完全ではな
い（または残留しない）ノイズサイクルの一部分であ
る。Ｓ₁は、ノイズ周波数１（Ｎ₁）を排除するために平
均化しなければならない回転数であり、Ｓ₂は、ノイズ
周波数２（Ｎ₂）を排除するために平均化しなければな
らない回転数である。

【００３３】これらのパラメータおよび変数に対して使
用可能な単位は、以下の通りである。

【００３４】

【表２】 Ｒ＝１分あたりの回転 Ｎ＝Ｈｚ Ｌ＝一回転あたりのサイクル Ｃ＝一回転あたりのサイクル Ｐ＝一回転あたりのサイクル Ｓ＝単位なし Ｑ＝単位なし このように、図９に示す流れ図によると、パラメータＲ
およびＮを含む入力は、流れ図の第１のボックスで表さ
れる。

【００３５】一回転あたりのノイズサイクル数（Ｌ）
は、回転周波数で割ったノイズ周波数に等しい。

【００３６】Ｌ_i＝[（６０ｓ／分）Ｎ_i]／Ｒ この計算は、流れ図の第２のボックスで表される。

【００３７】一回転あたりの完全ノイズサイクル数
（Ｃ）は、一回転あたりのノイズサイクル数以下の一回
転あたりのノイズサイクル数に最も近い整数である。こ
の決定は、流れ図の第３のボックスで表される。

【００３８】残留するノイズサイクル（Ｐ）の残存する
一部分は、一回転あたりのノイズサイクル数から一回転
あたりの完全ノイズサイクル数を引いたものに等しい。

【００３９】Ｐ_i＝Ｌ_i−Ｃ_i この計算は、流れ図の第４のボックスで表される。

【００４０】不完全なノイズサイクルの一部分Ｐｉは、
約分した分数（reduced fraction）として表さなければ
ならない。

【００４１】Ｐ_i＝分子_i／分母_i この決定は、流れ図の第５のボックスで表される。

【００４２】ノイズ周波数Ｎ_iを排除するために平均化
しなければならない回転数は、不完全なノイズサイクル
の分数の分母に等しくなる。

【００４３】Ｓ_i＝分母_i この決定は、流れ図の第６のボックスで表される。

【００４４】全ての目標ノイズ周波数（Ｑ）を排除する
ために平均化に含むべき回転数は、各ノイズ周波数を排
除するために、平均化しなければならない回転数の最小
公倍数となる。

【００４５】Ｑ＝Ｓ₁，Ｓ₂，Ｓ₃ … の最小公倍数 この計算は、流れ図の第８のボックスで表される。

【００４６】以下の実施例１は、上記技術を適用してい
る。

【００４７】均一性スキャナに使用する好ましい充電装
置について、以下で述べる。ある特殊な状況では、切頭
スコロトロンまたはコロトロン等の他の装置も使用可能
である。図１０を参照すると、本発明の走査システム用
コロトロン１５０を示しており、このコロトロン１５０
は、同心シールド電極１５４によって囲まれた単一ピン
中央電極１５２を備えている。コロトロン１５０の中央
電極１５２は、直径が約１０マイクロメートルから約２
００マイクロメートルまでであるのが好ましい。典型的
な中央電極１５２の直径は、約１００マイクロメートル
である。一般に、中央電極１５２の外面と導電シールド
電極１５４の内面との距離は、約０．５センチメートル
から約１センチメートルまでの間である。シールド電極
１５４の底部１５６と静電複写撮像部材の外面との典型
的距離は、約１ミリメートルである。中央ピン電極１５
２の充電端部１５８と光受容体（図示せず）の撮像面と
の距離は、一般に約２ミリメートルから約５ミリメート
ルまでの間である。中央電極およびシールド材料は、好
適な導電性材料から成る。典型的な導電性材料は、例え
ば、チタン、白金、金、タングステン、ステンレス鋼、
金コーティング、他の高融点非腐食性金属等を含む。こ
れらの導電性材料は、動作条件で安定しており、また高
電圧を加えた状態で空気中での腐食に耐えるのが好まし
い。中央電極に十分な電圧を加えて、空気破壊を達成す
る。一般に、充電中に中央ピン電極１５２に加えられる
高電圧は、約２キロボルトから約１０キロボルトまでで
ある。シールド電極１５４は、好適な厚さであればよ
い。典型的なシールドの厚さは、約１００マイクロメー
トルから約２ミリメートルまでである。シールドが支持
されていない時にその形状を保持できるような厚さであ
るのが好ましい。シールド電極１５４の外径は、約１セ
ンチメートルから約２センチメートルまでであるのが好
ましい。伝統的充電コロトロンでは、光受容体が充電、
走査、放電、また任意に他の処理サイクルを受けると、
光受容体の幅全体にわたって充電される。これらの処理
サイクルの多くは、狭い走査プローブを用いて光受容体
の大きい表面を電子的にマッピングする際に必要となる
ので、光受容体の全面の時間走査が完了するまでに、光
受容体が疲労し過ぎる可能性がある。本発明の充電装置
によって帯電された制限領域は、伝統的全幅充電コロト
ロンによって光受容体が過度に疲労するのを防止する。

【００４８】図１１には、スコロトロン１６２の充電端
部に固定され、コロトロン１５０が存在する状態で均一
性を対比させるための格子１６０が示されている。コロ
トロン１５０およびスコロトロン１６２の両方からの情
報は、ベルトの均一性を調査するために必要である。こ
のような調査のために、コロトロン１５０およびスコロ
トロン１６２は、単一ピン中央電極充電装置９０が設け
られた位置の、移動環状プラットホームリング８６上に
並んで取り付けてもよい（図２および図３参照）。コロ
トロン１５０は、局部的厚さおよびダークディケイ変化
を反復するため、光受容体の不均一性を強調する。一
方、スコロトロン１６２は、実際にスコロトロンを利用
する撮像機における均一充電のベンチマークレベルを示
す。格子１６０は、中央ピン電極１６４により形成され
たイオンが、格子１６０を通過して光受容体表面（図示
せず）に至るのを可能にする。好適な格子を利用すれば
よい。典型的な格子は、平行ワイヤ、スクリーン、ハニ
カム構造、メッシュ等である。格子は、一般に、中央電
極および同心シールドに関連して上で述べた金属等の導
電性材料を備える。空気破壊を達成するのに十分な電圧
を、中央ピン電極１６４に加える。一般に、格子１６０
は、光受容体表面に配置される電荷の電圧よりも高い約
１００ボルトから約２００ボルトまでに維持される。格
子１６０は、光受容体表面上に生じる電圧を決定する。
このように、格子電位が高くなると、光受容体表面に配
置される電荷が高くなる。格子１６０は、コントラスト
均一性を促進する。

【００４９】可撓性静電複写撮像部材が回転マンドレル
に支持されている場合、通常、可撓性静電複写撮像部材
の少なくとも１つのエッジまたは固定静電複写撮像ドラ
ムの１つのエッジに沿って配置されている接地ストリッ
プ１６６に接触した状態の任意の導電性接地装置１６４
（図２参照）を利用することにより、光受容体の接地面
の接地またはバイアスが容易に行われる。導電性接地装
置１６４は、導電性炭素繊維ブラシ１６８、導電性ロー
ラ（図示せず）、可撓性導電性スタイラス（図示せず）
等の好適な装置を備えてもよい。導電性接地装置１６４
は、好適な装置により、接地ストリップ内に、またそこ
から、カム運動、旋回、または往復運動し、光受容体を
マンドレルへ容易に取り付けることが可能である。ある
いは、マンドレル１００が接地される場合、導電性テー
プまたは他の好適な装置を用いて、光受容体接地面をド
ラムに接続することが可能である。

【００５０】電子写真（例えば光受容体）可撓性ベルト
および固定ドラム撮像部材が、従来技術において知られ
ている。これらは、通常基板上に支持された１個以上の
電気作動層を備えることも可能である。少なくとも２個
の電気作動層を有する感光部材の典型的例として、電荷
発生層および電荷輸送層が挙げられる。

【００５１】本発明の利点は、電子写真撮像部材の帯電
面のより正確なマップのための電子マッピングの際に、
ベルトまたはドラムの一端部から他端部まで、充電レベ
ルがより均一で安定していることである。「安定充電」
は、ベルト全体の走査中に、一定レベルの電荷の大きさ
および空間容積を提供する充電装置の望ましい特性を述
べるための表現である。本発明の充電装置は、約１ボル
トの均一性および約１ミリメートルの解像度で、撮像面
上に約５００ボルトから約１０００ボルトまでの電荷を
与える。本発明のスキャナは、精密撮像システム用の光
受容体に、厚さおよび電荷の均一性を高精度に決定可能
である。本発明の単一ピン中央電極充電装置で得られる
充電プロファイルは、一貫性もあり、非常に安定した状
態のガウス形状に近い。

【００５２】本発明の走査システムを利用して、撮像部
材によって保持される静電潜像を走査してディジタル化
することも可能である。好適な技術によって、撮像部材
に静電潜像を形成することも可能である。静電潜像を形
成するための典型的技術として、例えば、電子写真処理
工程および電送写真方法が挙げられる。電子写真処理工
程では、光導電撮像部材が暗室で均一に充電され、その
後、画像構成において活性化放射線に露光され、それに
よって、光受容体を選択的に放電し、静電潜像を形成す
る。光導電撮像部材は、赤外線、可視光、Ｘ線、紫外線
等の活性化放射線に感応する光導電材料を含むものであ
ればいかなる形態であってもよい。形成電極、スタイラ
ス、ステンシル、イオンストリーム等の好適な撮像方式
充電装置を用いて誘電体撮像部材上に、電送写真潜像が
形成される。静電潜像（例えば、帯電領域および電荷が
ほとんど、または全くない領域のパターンを備える）
は、本発明の走査システムによって走査され、ディジタ
ル信号に変換される。静電潜像を表すディジタル化信号
は、Ｘ線撮像の場合は診断目的のためのハードコピー作
成、パターン認識ソフトウェアを用いる処理、画像欠陥
の検知、電子操作等の好適な目的のために記憶され、そ
の後使用することが可能である。

【００５３】

【実施例】実施例１ 図２および図３に示したものと同様のスキャナにおい
て、走査処理工程を行った。図４と同じ方法で、周囲が
６７．７９ｃｍ、幅が３５．４ｃｍの光受容体ベルトを
圧縮空気を用いて支持固定ドラムに取り付けた。その結
果得られるアセンブリを、ドラム軸を垂直に整列した状
態で、回転自在ステージ（アエロテックから入手可能な
モデルＡＤＲ２２０−５）に取り付けた。ドラムは９９
ｒｐｍで回転したため、０．６０６秒で完全に一回転し
た。図２および図３に示した構成部材を保持するリング
は、垂直ステージ（アエロテックから入手可能なモデル
ＡＴＳ５０００４５）と共に、一回転あたり０．０５ミ
リメートルの速度で、アセンブリの一端部から他端部へ
と移動した。リングに取り付けた充電コロトロンは、図
１０に示したものと同様の構成であった。コロトロン
は、外径１．５ｃｍ、厚さ０．５ミリメートルの同心シ
ールド電極によって囲まれた直径１００マイクロメート
ルの単一ピン中央電極を備えた。シールドの底部から光
受容体ベルトの外面までの距離は、１ミリメートルであ
った。中央ピン電極の充電端部から光受容体の撮像面ま
での距離は、４ミリメートルであった。中央電極および
シールド材料は、導電材料、すなわち中央電極には白
金、シールドにはステンレス鋼を使用した。中央電極に
は６キロボルトの電圧を加えて、空気破壊を行った。リ
ングは、静電電圧計プローブ（トレック（Ｔｒｅｋ）か
ら入手可能なモデル３６９）も保持した。電圧計プロー
ブは、光受容体から５００マイクロメートルだけ間隔を
置いた。光受容体ベルトを保持するドラムは絶えず回転
しているため、光受容体の表面に沿ったプローブ経路
は、本質的に螺旋形状である。本実施例の方法では、２
つの主たるノイズ周波数源を設けた。そのうちの一方は
６０Ｈｚラインノイズであり、他方は、静電電圧計から
発生する６８２Ｈｚのノイズ周波数であった。

【００５４】

【表３】 所与のパラメータ： 回転速度 Ｒ＝９９ｒｐｍ ノイズ周波数＃１ Ｎ₁＝６０Ｈｚ ノイズ周波数＃２ Ｎ₂＝６８２Ｈｚ 例えば、位相ステッピングノイズ低減が６０Ｈｚおよび
６８２Ｈｚのノイズ周波数に最適状態である９９ＲＰＭ
の所定回転速度に対して、以下の通りであった。

【００５５】図９に示した流れ図によると、パラメータ
Ｒ、Ｎ₁およびＮ₂を含む入力は、流れ図における第１の
ボックスで表される。

【００５６】一回転あたりのノイズサイクル数は、以下
の通りであった。

【００５７】

【表４】 Ｌ₁＝[（６０ｓ／分）Ｎ₁]／Ｒ Ｌ₁＝３６．３６３６４ Ｌ₂＝[（６０ｓ／分）Ｎ₂]／Ｒ Ｌ₂＝４１３．３３３３ この計算は、流れ図の第２のボックスで表される。

【００５８】一回転あたりの完全ノイズサイクル数は、
以下の通りであった。

【００５９】 Ｃ₁＝３６ Ｃ₂＝４１３ この決定は、流れ図の第３のボックスで表される。

【００６０】一サイクルあたり残留するノイズサイクル
の一部分は以下の通りであった。

【００６１】

【表５】 Ｐ₁＝Ｌ₁−Ｃ₁ Ｐ₁＝０．３６３６４ Ｐ₁＝４／１１ Ｐ₂＝Ｌ₂−Ｃ₂ Ｐ₂＝０．３３３３ Ｐ₂＝１／３ これらの計算は、流れ図の第４および第５のボックスで
表される。

【００６２】平均化してノイズ周波数Ｎ_iを排除しなけ
ればならない点の数は、以下の通りであった。

【００６３】

【表６】 Ｓ₁＝Ｐ₁の分母 Ｓ₁＝１１ Ｓ₂＝Ｐ₂の分母 Ｓ₂＝３ これらの計算は、流れ図の第６のボックスで表される。

【００６４】Ｎ₁、Ｌ₁、Ｃ₁、Ｐ₁およびＳ₁に対する第
１の組の計算の後、菱形のボックスは、Ｎ₂、Ｌ₂、
Ｃ₂、Ｐ₂およびＳ₂に対する第２の組の計算を行うため
の判断を表す。

【００６５】Ｎ₂、Ｌ₂、Ｃ₂、Ｐ₂およびＳ₂に対する一
連の計算の後、第８のボックスを継続するかどうかにつ
いての判断を行う。

【００６６】平均化して全てのノイズ周波数を排除しな
ければならない点の数は、以下の通りであった。

【００６７】

【表７】 Ｑ＝Ｓ₁およびＳ₂の最小公倍数 Ｑ＝３３ この計算は、図１０に示す流れ図における第８のボック
スで表される。

【００６８】実施例２ 他のノイズ周波数に対して回転速度を計算したことを除
いては、実施例１で述べた装置を用いた手順を繰り返し
た。すなわち、位相ステッピングノイズ低減が６０Ｈ
ｚ、１２０Ｈｚおよび７０１Ｈｚのノイズ周波数に最適
状態である９８ＲＰＭの所定回転速度に対して、以下の
通りであった。

【００６９】

【表８】 回転速度 Ｒ＝９８ｒｐｍ ノイズ周波数＃１ Ｎ₁＝６０Ｈｚ ノイズ周波数＃２ Ｎ₂＝１２０Ｈｚ ノイズ周波数＃３ Ｎ₃＝７０１Ｈｚ 一回転あたりのノイズサイクル数： Ｌ₁＝［（６０ｓ／分）Ｎ₁］／Ｒ Ｌ₁＝［（６０ｓ／分）（６０／ｓ）］／（９８／分） Ｌ₁＝３６．７３４７ Ｌ₂＝［（６０ｓ／分）Ｎ₂］／Ｒ Ｌ₂＝［（６０ｓ／分）（１２０／ｓ）］／（９８／分） Ｌ₂＝７３．４６９４ Ｌ₃＝［（６０ｓ／分）Ｎ₃］／Ｒ Ｌ₃＝［（６０ｓ／分）（７０１／ｓ）］／（９８／分） Ｌ₃＝４２９．１８３７ 一回転あたりの完全ノイズサイクル数： Ｃ₁＝３６ Ｃ₂＝７３ Ｃ₃＝４２９ 一サイクルあたり残存するノイズサイクルの一部分 Ｐ₁＝Ｌ₁−Ｃ₁ Ｐ₁＝３６．７４３７−３６ Ｐ₁＝０．７４３７ Ｐ₁＝３６／４９ Ｐ₂＝Ｌ₂−Ｃ₂ Ｐ₂＝７３．４６９４−７３ Ｐ₂＝０．４６９４ Ｐ₂＝２３／４９ Ｐ₃＝Ｌ₃−Ｃ₃ Ｐ₃＝４２９．１８３７−４２９ Ｐ₃＝０．１８３７ Ｐ₃＝９／４９ 平均化してノイズ周波数Ｎ_iを排除しなければならない点の数： Ｓ₁＝Ｐ₁の分母 Ｓ₁＝４９ Ｓ₂＝Ｐ₂の分母 Ｓ₂＝４９ Ｓ₃＝Ｐ₃の分母 Ｓ₃＝４９ 平均化して全てのノイズ周波数を排除しなければならない点の数： Ｑ＝Ｓ₁、Ｓ₂およびＳ₃の最小公倍数 Ｑ＝４９ このように、６０Ｈｚノイズ、１２０Ｈｚノイズおよび
７０１Ｈｚノイズの位相ステッピングノイズ低減に対し
て、最適化されたドラム速度を選択可能である。同様
に、他の周波数を排除または低減可能である。

【００７０】実施例３ 基板と、電荷発生層と、電荷輸送層とを備え、外周６
７．９３ｃｍ、幅３５．０ｃｍの可撓性３ピッチ光受容
体ベルトを垂直円筒形マンドレルに空気作用で取り付け
た。このマンドレルの下方端部は、図２に示した構成と
同様のシステムにおける回転ステージ（アエロテックか
ら入手可能なモデルＡＤＲ２００−５）に固定された。
取り付けたベルトは、一定速度１００ＲＰＭで回転ステ
ージによって回転された。環状プラットホームリングに
充電装置と高解像度走査プローブとを取り付けた。この
リングは、取り付けたベルトと同心であった。このリン
グは、垂直移動ステージ（アエロテックから入手可能な
モデルＡＴＳ５０００４５）によって支持され、垂直移
動された。充電装置およびプローブの光受容体撮像面か
らの距離は、ベルトの全走査中、７マイクロメートル以
内に維持された。３つの異なる充電装置を用いて、３つ
の異なる作業を行った。第１の充電装置は、矩形シール
ドに２４ピン配列を含み、ここでは、各ピンが３ミリメ
ートルの間隔で一列に均等に間隔を置いた。各ピンは、
直径が１００マイクロメートルであった。矩形導電シー
ルドが、充電装置の側面をシールドした。シールドの側
面内部は、最も近接したピンから１０ミリメートルであ
った。シールドは、フィードバック経路を介して接地さ
れた。第２の充電装置は８ピン配列を含み、ここでは、
各ピンが３ミリメートルの間隔で一列に均等に間隔を置
いた。各ピンは、直径が１００マイクロメートルであっ
た。矩形導電シールドが、充電装置の側面をシールドし
た。シールドの側面内部は、最も近接したピンから１０
ミリメートルであった。シールドは、フィードバック経
路を介して接地された。第３の充電装置は、直径１００
マイクロメートルの単一中央ピンを備えた。円筒形導電
シールドは、単一中央ピン電極と同心に位置決めされ
た。シールドの内面は、ピンから５ミリメートルであっ
た。シールドは、フィードバック経路を介して接地され
た。

【００７１】高解像度走査プローブの図は、３個の充電
装置のピンに加えた種々の電圧で配置された電荷像プロ
ファイルを示した。図１２は、２４ピン配列に対する充
電プロファイルを示しており、プロファイル１７０、１
７２、１７４、１７６および１７８は、６キロボルト、
５．５キロボルト、５キロボルト、４．５キロボルトお
よび４キロボルトのピン電圧でそれぞれ形成される。図
１３は、８ピン配列に対する充電プロファイルを示して
おり、プロファイル１８０、１８２、１８４、１８６お
よび１８８は、５．５キロボルト、５キロボルト、４．
５キロボルト、４キロボルトおよび３．５キロボルトの
ピン電圧でそれぞれ形成される。図１４は、単一中央ピ
ン電極に対する充電プロファイルを示しており、プロフ
ァイル１９０、１９２、１９４、１９６、１９８、２０
０および２０２は、５．５キロボルト、５キロボルト、
４．５キロボルト、４キロボルト、３．５キロボルト、
３キロボルトおよび２．５キロボルトのピン電圧でそれ
ぞれ形成される。図１２において、マルチピンコロトロ
ン配列の充電プロファイルは、空間的に非常に不均一で
ある。図１３は、ピンに加える電圧の変化に伴う電圧プ
ロファイル変化を示す。図１４は、単一ピン中央電極コ
ロトロン充電装置が、最も矛盾のない形状となることを
示している。ピーク位置における僅かなずれが、曲線に
認められる。これは、調査に使用するコロトロンのジオ
メトリ（幅１インチ、長さ２インチ、高さ１インチ）や
起こり得る僅かな誤整列によるものである。例えば、ピ
ンは、２つのシールド壁面から等距離でなくてもよい。
単一ピン中央電極と完全に同心のシールドは、この問題
を回避する。リング上の高解像度走査プローブは、本発
明の走査システムにおける単一ピン中央電極コロトロン
によって生成される充電プロファイルのピークと一直線
になる。多重ピンまたは従来の他のコロトロンを用いて
配置された電荷の充電プロファイルの変化により、再生
自在の高解像度電子走査マップを生成し損ねることが明
らかである。本発明の単一ピン中央電極充電装置で得ら
れる充電プロファイルは、非常に安定した状態のガウス
形状に近い。本発明の走査システムは、光受容体の不均
一性を強調している。その理由は、配置された電荷の狭
い帯域が、ダークディケイ変化だけでなく、局部的なコ
ーティング厚さの変化に応答し、正確に走査され、マッ
ピング中に光受容体の疲れを回避しながら、反復可能な
高解像度電子走査マップを作成することが可能だからで
ある。

【００７２】同心単一ピンコロトロンが望ましい均一な
充電を行ったが、他の好適な構成、例えば、ブラシ充
電、バイアスロール充電、アクアトロン充電、矩形ジオ
メトリを有する充電コロトロンまたはスコロトロン等
を、好適なピン構成等と共に使用することも可能であ
る。

【００７３】実施例４ 実施例１に述べた装置を用いる手順を、その装置に取り
付けた光受容体に対して繰り返した。異なる３つの走査
で、電圧プロファイルを得た。これらの走査から、同一
周辺経路上で、電圧パターンを得た。得られたパターン
は、周辺経路に沿ったあらゆる点で、０．５ボルト以内
で完全に一致した。他の経路全てにおいて、同じ結果が
得られた。

【図面の簡単な説明】

【図１】 光受容体の帯電撮像面に生じうる電圧変化を
説明するグラフである。

【図２】 本発明のスキャナシステムの略側面図であ
る。

【図３】 図２に示すスキャナシステムの略平面図であ
る。

【図４】 支持マンドレルに取り付けられている光受容
体ベルトの略断面図である。

【図５】 電圧プロファイルを測定するための様々な構
成要素および器具の接続を示す概略図である。

【図６】 時間的に連続して生じるノイズ周波数に対応
する波が次の回転における波長の小数部だけ進められる
ようにドラムの回転速度が選択される位相ステッピング
ノイズ低減を示す概略図である。

【図７】 ドラムに取り付けた撮像ベルト上で測定が行
われるサンプリング点の概略図である。

【図８】 ノイズサイクルの位相がずれた場合の、連続
垂直サンプルにおいて測定されるノイズ部分の概略図で
ある。

【図９】 ある一定の回転速度で、ある一定のノイズ周
波数を除去するための計算に含まれる垂直サンプルの数
を決定するための流れ図である。

【図１０】 本発明のスキャナシステムで使用するコロ
トロン充電装置の略断面図である。

【図１１】 本発明のスキャナシステムで使用するスコ
ロトロン充電装置の略断面図である。

【図１２】 様々なコロトロンのピンに加えられる種々
の電圧で配置された電荷像プロファイルのスキャナプロ
ーブを示す図である。

【図１３】 様々なコロトロンのピンに加えられる種々
の電圧で配置された電荷像プロファイルのスキャナプロ
ーブを示す図である。

【図１４】 様々なコロトロンのピンに加えられる種々
の電圧で配置された電荷像プロファイルのスキャナプロ
ーブを示す図である。

【符号の説明】

８０ 垂直移動ステージ、８２ 回転ステージ、８４
ベース、８６，１０８リング、９０，１１０ 充電装
置、９１，１１１ 静電電圧計プローブ、９２，１１２
高解像度走査プローブ、９３，１１３ 露光装置、９
４，９６，１１４，１１６ 静電電圧計、９５，１１５
消去露光装置、９７ 厚さゲージ、９８ 高解像度プ
ローブ、９９ 可撓性光受容体ベルト、１００ マンド
レル、１０１ 給送ライン、１０２ 排気孔、１０３
弁、１０４ エッジ。

フロントページの続き (72)発明者 ゾラン ディ ポポヴィック カナダ オンタリオ州 ミッシソーガ ソ ーミル バレイ ドライブ 3349 (72)発明者 デニス シイ トーマス アメリカ合衆国 ニューヨーク州 ヒルト ン サーモン クリーク ドライブ 16 (72)発明者 サミイ エイ メスバ カナダ オンタリオ州 ミッシソーガ ホ ーテンス ロード 2662 (72)発明者 デニス ジェイ プロッサー アメリカ合衆国 ニューヨーク州 ウォル ワース オンタリオ センター ロード 4926 (72)発明者 スティーブン ピイ ノンケス アメリカ合衆国 ニューヨーク州 ウェブ スター チャンピオン アヴェニュー 202

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 部材外面の電気パターンを検知する方法
   において、 外面に電荷像を有する部材を備える工程と、 前記外面から実質的に一定距離に保持される静電電圧計
   プローブを用いて、前記部材外面の電荷像を繰り返し測
   定する工程と、 を含み、 前記プローブと前記部材との間の距離は、パッシェン破
   壊が生じて、前記プローブと前記外面の間でガスにより
   平行板コンデンサが形成される最短距離よりも僅かに長
   く、 前記測定の繰り返し周波数は、全ての時間依存信号が所
   定量だけ位相ずれするように選択され、 更に、十分な回数だけ測定を繰り返すことによって前記
   位相ずれした時間依存信号を平均化し、前記時間依存信
   号を排除する工程を含むことを特徴とする方法。
2. 【請求項２】 静電複写撮像部材における表面電位電荷
   像を検知する非接触方法において外部撮像面と仮想軸と
   を有する円筒形静電複写撮像部材を備える工程と、 前記外部撮像面から間隔をおいた電荷測定端部を有する
   静電電圧計プローブを備える工程と、 前記プローブの電荷測定端部と前記撮像面との間の距離
   を実質上一定に維持する工程であって、前記電荷測定端
   部と前記撮像部材との間の距離は、パッシェン破壊を生
   じて、前記プローブと前記撮像面との間でガスにより平
   行板コンデンサを形成する最短距離よりも僅かに長くな
   るようにされた工程と、 前記プローブと前記撮像面との間で相対移動を確立する
   工程と、 前記撮像面の電荷全体にわたる前記プローブの相対移動
   の直前に、狭い所定経路に沿って前記撮像面上に電荷を
   配置する工程と、 を含み、 前記配置された電荷は、約０．１ミリメートルから約５
   ミリメートルまでの幅を有する低解像度変化を含む表面
   電位パターンを有し、 更に、静電電圧計プローブを用いて前記撮像面に配置さ
   れた電荷を繰り返し測定する工程を含み、 前記測定の繰り返し周波数は、全ての時間依存信号が各
   回転の後に所定量だけ位相ずれするように選択され、 更に、十分な回数だけ測定を繰り返すことによって前記
   位相ずれ時間依存信号を平均化して前記時間依存信号を
   排除し、前記表面電位電荷像の低解像度変化を検知する
   工程を含むことを特徴とする方法。
3. 【請求項３】 非接触走査システムにおいて、 撮像面を有する円筒形静電複写部材を支持して回転させ
   るための装置と、 所定の狭い経路に沿って前記撮像面上に電荷を配置する
   ための充電装置と、 前記撮像面に隣接し、またそこから間隔をおき、前記撮
   像面と平行板コンデンサを形成するための静電電圧計プ
   ローブと、 前記充電装置および前記プローブを前記狭い経路上に位
   置決めするための装置と、 を備え、 前記充電装置は、中央ピン電極と同心シールド電極とを
   備え、前記中央ピン電極は、前記撮像面に対して実質上
   垂直に軸が位置決めされていることを特徴とする非接触
   走査システム。