JP3706725B2 - 表面電位測定方法及び装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は静電電位測定技術、より具体的には、帯電可能な表面上に置ける電位変化の形状を測定する表面電位測定方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在の電子写真装置は、複写機だけでなく、近年需要の伸びの著しいコンピュータ等の出力手段であるプリンタを加え広く利用されている。その上、文字だけでなく写真等を出力する機会が急増しており、電子写真装置の高画質化に対する要求が高まっている。
【０００３】
電子写真方式における、出力画像は電子写真各工程、すなわち、書き込み情報の精鋭さ、感光体表面に形成される静電潜像の精鋭さ、感光体表面に形成される着色微粒子（以下トナー）像の精鋭さ、転写紙に転写された後のトナー像の精鋭さ、トナー定着後の像の精鋭さによって画質が大きく左右される。このため、より高画質な画像を得るためには、各工程の精鋭さを向上させる必要がある。
【０００４】
しかし、感光体表面上の静電潜像の精鋭さの善し悪しを判断することは、静電潜像であり直接観察できないこと、暗所で、且つ、極めて短時間しか持続しないため、観察手段が極端に限られることから、従来、（１）何らかの方法で潜像を可視化する、（２）電子写真工程中に電位測定手段を設け、電位測定手段により静電潜像を定量化することが用いられている。
【０００５】
前者の例として例えば、可視化手段としてトナーを用い、現像した画像を評価し、現像前の静電潜像を推測する方法等は、一般によく行われている。しかし、この方法では、現像工程のばらつきの影響を受けてしまい、再現性の良好な静電潜像を評価する手段としては、適切ではない。また、用いるトナーの粒径が測定精度に制約を加えるため、まずトナー、現像機などの周辺装置を準備してからでないと潜像の評価ができなかった。
【０００６】
また、後者の例として感光体表面上の電位変化を電気的に評価する方法が幾つか報告されている。例えば、特開平５−５０８７０８号公報に検知電極を用いて表面電位の均一性を測定する方法が記載されている。この方法は、電位センサを被測定表面の近傍に配置し、それらを相対的に移動させることによって電位センサに被測定表面の電位の変化による誘導電流を発生させ、その誘導電流を解析することにより、表面電位の均一性を測定する方法である。電位センサは、エッジを有しており、被測定表面の電位変化を検知電極のエッジで検出することを特徴としている。
【０００７】
また、電子写真学会誌第３０巻第２号（１９９１）、及び同第４号に、バイアス印加による放電防止、放電開始電圧の高いガス（ＳＦ６）による放電防止手段を用いて電位センサを被測定表面の近傍３０μｍ程度まで近接配置し、それらを相対的に移動させることによって電位センサに被測定表面の電位の変化による誘導電流を発生させ、その誘導電流を解析することにより、潜像電位のエッジ部の勾配変化を測定する方法である。電位センサは、数十μｍ以下にするとともに、測定ギャップも数十μｍ以下にして検出することを特徴としている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
近年、デジタル複写機の解像度は、６００ｄｐｉから１２００ｄｐｉが主力となってきており、これらデジタル複写機におけるレーザ露光スポット径は４０μｍから２０μｍとなり、これにより形成した潜像電位（以下デジタル潜像電位と呼ぶ）を上記従来の測定法で測定する場合、検出分解能が不十分となってしまい、デジタル潜像電位の形状を精度良く測定することは不可能であった。
【０００９】
そこで、数十μｍの幅で変化するデジタル潜像電位の形状を測定するためには、検出の分解能を数十μｍ以下まで向上させることが必要である。しかし、分解能は電位センサの検出部分の面積を小さくすることによって有る程度は改善することができが、検出部分の面積を小さくするにつれて、検出信号の出力も小さくなってしまい、Ｓ／Ｎの低下を招いてしまう。
【００１０】
また、検出信号の出力を大きくするためには、センサとドラムの間隔を数十μｍまで近接させ、更にセンサとドラムの相対速度を高める必要があるが、従来のエッジ部を有するセンサ形状では、放電が発生してしまい困難であった。また、この問題を回避するために、放電開始電圧の高いガス（ＳＦ６）による放電防止手段を講ずることは装置の複雑化を招くばかりか、センサとドラムの相対速度を高めてゆくとガスもれにより帯電工程に悪影響を及ぼすといった弊害もあった。更に、測定法は小型簡易が好ましく、特にレーザプリンタのように実際に実用されている小型電子写真装置において実際に測定できることが、測定システムとしてきわめて有効である。
【００１１】
このような状況下において、デジタル化が進展している現在、表面電位変化を数十μｍオーダーの高分解能で測定を行う際にＳ／Ｎ比を確保しながら、分解能を上げる技術の確率が切望されている。
【００１２】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、高分解能でＳ／Ｎ比を向上させ、精度良く測定できる表面電位測定方法及び装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、表面に電位変化を伴う表面と、少なくとも１つの電位センサを相対的に移動させ、前記表面の電位変位により前記電位センサに誘導電流を発生させ、前記誘導電流の解析を行い、電位形状を測定する表面電位測定装置において、前記電位センサの検出部分は、ワイヤ径が１〜５００μｍの導電性ワイヤで構成され、前記表面と前記電位センサとの相対移動方向をＸ、前記表面の法線方向をＹ、Ｘ及びＹに垂直な方向をＺとしたときに、Ｚ軸と略平行に配置され、前記表面に垂直で、且つ、前記相対移動方向に平行となる面における前記検出部分の断面形状がエッジを持たない形状であり、前記表面との間隔が１０〜３００μｍで配置され、前記誘導電流を解析することにより、表面電位形状を求めることを特徴とする。
【００１６】
更に、本発明は、表面に電位変化を伴う表面と、少なくとも１つの電位センサを相対的に移動させ、前記表面の電位変位により前記電位センサに誘導電流を発生させ、前記誘導電流の解析を行い、電位形状を測定する表面電位測定方法において、前記電位センサの検出部分は、ワイヤ径が１〜５００μｍの導電性ワイヤで構成され、前記表面と前記電位センサとの相対移動方向をＸ、前記表面の法線方向をＹ、Ｘ及びＹに垂直な方向をＺとしたときに、Ｚ軸と略平行に配置され、前記表面に垂直で、且つ、前記相対移動方向に平行となる面における前記検出部分の断面形状がエッジを持たない形状であり、前記表面との間隔が１０〜３００μｍで配置され、前記誘導電流を解析することにより、表面電位形状を求めることを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明に係る実施の形態を詳細に説明する。
【００２０】
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態による表面電位形状測定の概略を示す模式図である。同図において、１０１は複写機等の電子写真に用いられる感光体ドラムの断面である。１０２は電位変化を伴う感光体ドラム表面である。１０３は電位測定手段として機能する電位測定装置であり、後述する少なくとも１つの電位センサと、これを支える絶縁性支持体により構成されている。
【００２１】
図２は、図１に示す電位測定装置１０３の詳細な構成を示す図である。同図において、２０１は電位センサ、２０２は絶縁性支持体、２０３は導線、そして、２０４は回路要素である。図示するように、電位センサ２０１は、表面１０２に垂直、且つ、電位センサ２０１と表面１０２との相対移動方向に平行となる面における電位センサ２０１の検出部分の断面が、エッジを持たない形状であることを特徴としている。
【００２２】
図３は、図２に示す電位測定装置１０３を側面から見た模式図である。図２及び図３に示すように、電位センサ２０１の検出部分は導線２０３により回路要素２０４に接続されている。
【００２３】
以上の構成において、電位センサ２０３と表面１０２との間に相対移動が生じたとき、電位の変化量をｄＶ、相対移動速度をｄｘ／ｄｔとすると、電位センサ２０１には、ｄＶ／ｄｔ＝（ｄＶ／ｄｘ）・（ｄｘ／ｄｔ）に比例する誘導電流が発生する。本実施形態では、相対移動速度は任意に設定できるため、検出した誘導電流には表面電位の傾きに関する情報を含んでいる。これを、積分解析することにより表面電位形状を測定することが可能となる。尚、解析時に用いる積分定数は、あらかじめ電位形状の分かっている表面を測定したときに、その形状を再現するように決定されている。
【００２４】
図４及び図５は、実際にダーク時の表面電位を１００Ｖに設定して測定を行った結果を示す図である。ここで、図４は、６００ｄｐｉの走査線密度のレーザ露光装置により形成した１画素（必要に応じてドットと呼ぶ）のデジタル潜像の測定結果であり、図５は６００ｄｐｉの走査線密度のレーザ露光装置により形成した１ドット１スペースのデジタル潜像の測定結果である。図４に示す（ａ）、図５に示す（ａ）は検出波形、図４に示す（ｂ）、図５に示す（ｂ）は積分解析後の波形で、電位形状を示している。図から明らかなように、デジタル潜像を極めて高精度で測定することが可能である。本実施形態による解析法では、電位センサの検出部分の幅は、測定する電位変化の幅よりも小さいことが必要である。
【００２５】
尚、電位センサ２０１は、導電性ワイヤを用いて作成することができる。この場合、用いるワイヤの径は検出分解能を大きく左右する。基本的に、ワイヤ径は小さい方が望ましいが、小さくすると共に信号強度が低下するため、ワイヤ径には下限がある。ワイヤ系は、Φ１〜５００μｍの範囲内であることが望ましい。また、電位センサの信号検出部分の、相対移動方向を横切る方向における長さ、即ち、感光体ドラムの軸方向の長さは、検出する信号の強度を左右する。つまり、長くすると信号強度は増大するが、ワイヤの直線性や平行性が低下しやすく、分解能の低下につながりやすい。
【００２６】
このため、ワイヤの長さは０．２〜１０ｍｍの範囲内であることが望ましい。この場合、図１乃至図３に示すように、検出部分は測定する表面に対し、平行、且つ、相対移動方向に対し垂直になるように配置される。検出の分解能は、電位センサの検出部分の直線性及び平行性に対する依存性が強く、検知電極の直線性及び測定表面に平行、且つ、相対移動方向に垂直方向（図２の紙面に垂直方向）との平行性は、３００％以内であることが好ましい。
【００２７】
本実施形態における検出信号、即ち、誘導電流は上述のように相対移動速度に比例している。つまり、相対移動速度を速くすることで、信号強度が増大し、Ｓ／Ｎの良い信号を得ることができる。しかしながら、速くし過ぎると、接続している回路要素等に起因する時定数の影響により、かえってＳ／Ｎが悪くなる場合が生じる。
【００２８】
このため、相対移動速度は、１０〜１０，０００ｍｍ／ｓｅｃの範囲内であることが好ましい。また、相対移動中に電位センサと被測定表面との間の間隔（以下測定間隔と呼ぶ）が変化することはあまり好ましくない。そこで、本実施形態では電位センサと被測定表面の間隔を一定に保つ手段が設けられている。これは、種々の様々な手段によって達成することができる。
【００２９】
例えば、コロやスペーサーを用いてメカ的に一定間隔を保つ機構を設けたり、レーザ隙間センサや渦電流変位センサを用いて間隔をモニタし、常に一定間隔を保つようにモータ等で制御を行う方法などが挙げられる。更に、測定間隔の設定値は測定精度に影響を与える。表面の電位形状を測定するためには、測定間隔は小さい方が好ましい。しかし、あまり測定間隔を小さくしすぎると、電位センサと表面の間に放電が起り、電界が乱れてしまう場合が生じる。このため、測定間隔は、１０〜３００μｍの範囲内であることが好ましい。
【００３０】
また、電位センサの検知電極に用いる材質は導電性の物質であればよい。中でもＷ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｃｕ，Ｆｅ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ａｇ，Ｔａ等の物質は、導電性に優れ、本発明の電位センサに適した材質である。その中で、Ｗは加工の容易さに優れており、電位センサ用の材料としてトータル的に最も適した材質である。
【００３１】
上述の測定法では、１つの電位センサからの信号で、相対移動方向に一次元の電位形状を得ることができる。本実施形態では、更に、複数の電位センサを配備することにより測定する表面の２次元の電位形状を測定することが可能である。これら複数の電極は、相対移動方向を横切る方向、即ち、図１乃至図３に示す装置において、感光体ドラムの軸方向、即ち、紙面にほぼ垂直方向に並べて配備される。
【００３２】
上述した装置構成において、電位センサと表面との相対移動は、感光体ドラムの回転により生じている。即ち、表面が電位センサに対して可動である。しかしながら、本実施形態の測定方法では、電位センサを表面に対して可動となる構成においても適用することが可能である。
【００３３】
［実験例及び実施例］
以下、実験例及び実施例に基づいて具体的に説明する。尚、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。また、本実験における検出分解能は１画素に相当するデジタル潜像を測定したときに、得られた電位信号の１／ｅ＾２半値幅として評価を行った。
【００３４】
＜実験例１＞
図１に示す電位形状測定装置を用い、４００〜１２００ｄｐｉの走査線密度のレーザ露光装置によるデジタル潜像の電位形状について測定した結果を図６に示す。測定条件は、表１に示す通りである。
【００３５】
【表１】
【００３６】
図６より、検出分解能はワイヤ径に強く依存しており、ワイヤ径が小さくなると検出分解能が向上することが分かる。つまり、１２００ｄｐｉのデジタル潜像の測定結果では、ワイヤ径がレーザスポット径（≒２０μｍ）より小さくなると、レーザスポット径にかなり近い高分解能で電位形状を測定することができる。また同様に、６００ｄｐｉ、４００ｄｐｉの場合においても、それぞれのレーザスポット径より小さい径では、スポット径に近い分解能が得られる。尚、ワイヤ径１μｍの電位センサを用いた場合においても、十分Ｓ／Ｎ比の良い信号を得ることができる。
【００３７】
一方、信号強度に関しては、図１に示す構成において、ワイヤ径が大きくなるにつれ、信号強度も大きくなる。図７は、ワイヤ径と信号強度との相関について更に詳しく調べた結果を示す図である。この時の電位変化は、ワイヤ径よりも大きくなるように、幅２ｍｍの像露光により形成した。図７に示すように、ワイヤ太さが５００μｍを超えると、信号強度も弱くなる結果が得られた。即ち、ワイヤ径が５００μｍを超える範囲においては、検出分解能、信号強度共に悪い結果となり、本発明による表面電位形状測定には、適さないことが分かる。
【００３８】
＜実験例２＞
また、図１に示す電位形状測定装置を用い、電位センサに用いるワイヤの長さと信号強度及び検出分解能の関係について実験を行った結果を図８及び図９にそれぞれに示す。測定条件は、表２の通りである。
【００３９】
【表２】
【００４０】
図８及び図９から明らかなように、ワイヤの長さと信号強度及び検出分解能の間には関連性が見られる。ワイヤの長さが長くなると共に、検出分解能は低下している。しかし、検出分解能の絶対値については、ワイヤの長さよりも、ワイヤ径に対する依存性の方が強い。このため、ワイヤの長さが長くなると、本来そのワイヤが持ちうる分解能まで到達できなくなると考えられる。図８に示す結果によれば、ワイヤ長さが１０ｍｍのとき、長さ１ｍｍのときに比べ、２倍近く悪い結果になっている。このことから、１０ｍｍより長いワイヤは、あまり好ましくないことが分かる。
【００４１】
また、図９に示すように、長さが短くなると共に、信号強度が小さくなってしまい、０．２ｍｍより短くなると、検出するのが困難であった。
【００４２】
＜実験例３＞
また、図１に示す電位形状測定装置を用い、電位センサの検出部分の直線性及び並行性と検出分解の関係について実験を行った。図１０は、この実験のために特別に製作した電位センサの、図３に示す方向から見た電位センサ検出部の拡大図である。図１０に示すように、意図的に検出部分が曲がった形状になるように電位センサを製作し、直線性を図中に示すように定義した。また、図１１は平行性の定義を表す模式図である。相対移動方向Ｘは、紙面に垂直方向で、Ｙは表面に垂直方向、ＺはＸ及びＹに垂直方向を表わしている。実験条件及び実験結果を表３及び図１２にそれぞれ示す。
【００４３】
【表３】
【００４４】
図１２から明らかなように、ワイヤの直線性及び平行性と分解能の間には関連性があり、直線性及び平行性が悪くなると、検出分解能が低下した。しかし、検出分解能の絶対値については、ワイヤの直線性は平行性よりも、ワイヤ径に対する依存性の方が強い。このため、直線性や平行性が悪くなると、本来そのワイヤが持ちうる分解能まで到達できなくなると考えられる。図１２に示す結果では、ワイヤの直線性及び平行性が３００％を超えると、１５０％の時の検出分解能に比べ、２倍近く悪い結果になっている。このことから、ワイヤの直線性及び平行性は３００％を超えるのは、好ましくないことがわかる。
【００４５】
＜実験例４＞
また、図１に示す電位形状測定装置を用い、相対移動速度と信号強度及び測定した波形の歪みの関係について実験を行った結果を図１３に示す。測定条件は、表４に示す通りである。
【００４６】
【表４】
【００４７】
図１３から明らかなように、相対移動速度が１０［ｍｍ／ｓｅｃ］より遅くなると、信号強度が弱く、十分Ｓ／Ｎ比の良い波形を得ることができない。また、相対移動速度が１０，０００［ｍｍ／ｓｅｃ］より速くなると、測定系に起因する時定数の影響で、検出波形に歪みが生じるようになり、表面上の電位形状を正しく測定できなくなってしまう。
【００４８】
＜実験例５＞
また、図１に示す電位形状測定装置を用い、測定間隔と検出分解能の関係について実験を行った結果を図１４に示す。測定条件は、表５に示す通りである。
【００４９】
【表５】
【００５０】
図１４に示す結果を見ると、測定間隔が大きくなると共に、検出分解能が低下しているように見える。しかし、これは実際の電位が空間的な広がりを持っているためであり、測定系の問題ではない。表面近傍の電位形状を正しく評価するためには、測定間隔は２００μｍ以下、より好ましくは１００μｍ以下であることが好ましい。
【００５１】
つまり、電位形状の空間的な広がりの評価を行う場合においては、測定間隔は任意に設定できる。また、測定間隔を１０［μｍ］より小さくすると、表面電位との電位センサの間で放電が起り、検出波形が著しく乱れ、表面電位形状を測定することができない。
【００５２】
［実施例１］
次に、図１に示す電位形状測定装置を製作し、相対移動方向、即ち、図３に示す方向から見た電位センサの検出部分の形状が、図１５に示す（ａ）〜（ｃ）に示す形状の電位センサを製作し、表面電位形状の測定を行った場合を説明する。表６は、その結果を示すものである。
【００５３】
【表６】
【００５４】
表６に示すように、図１５に示す（ａ）〜（ｃ）の３種類の形状では、検出分解能に大差は見られず、何れの形状もデジタル潜像を測定するのに十分な分解能を得ることができる。
【００５５】
これに対し、ワイヤ径が１〜５００μｍではなく、ワイヤ長さが０．２〜１０ｍｍではなく、ワイヤの直線性及び平行性が３００％以内ではない電位センサを製作した場合には、デジタル潜像を測定するために十分な検出分解能又はＳ／Ｎ比を得ることができない。
【００５６】
［実施例２］
次に、図１に示す電位形状測定装置を製作し、測定する表面に垂直、且つ、相対移動方向に平行となる面における電位センサの検出部分の断面形状、即ち、図２に示す方向から見た電位センサの検出部分の形状が、図１６に示す（ａ）〜（ｃ）の形状の電位センサを製作し、表面電位形状の測定を行った場合を説明する。表７は、その結果を示すものである。
【００５７】
【表７】
【００５８】
表７に示すように、図１６に示す（ａ）〜（ｃ）の３種類の形状では、検出分解能に大差は見られず、何れの形状もデジタル潜像を測定するのに十分な分解能を得ることができる。
【００５９】
これに対し、図１４に示す（ｄ）のエッジを有する角型のセンサでは、表面と対向する面とエッジ部でその面と交わる面とで、それぞれ信号を拾ってしまい、デジタル潜像を測定するために十分な、分解能及びＳ／Ｎ比を得ることができない。
【００６０】
［実施例３］
次に、図１に示す電位形状測定装置の電位センサを用い、平板型感光体及びベルト型感光体の表面電位形状測定を行った場合を説明する。表８は、その結果を示すものである。
【００６１】
【表８】
【００６２】
表８に示すように、表面電位測定装置は、ドラム型の感光体だけでなく、平板型感光体及びベルト型感光体においても、デジタル潜像を測定するのに十分な分解能を得ることができる。
【００６３】
［実施例４］
次に、図１に示す電位形状測定装置は、感光体ドラムの回転により電位センサと表面との相対移動が生じている。この装置を改良し、電位センサを感光体ドラムの軸方向に移動させて、感光体ドラムの軸方向の電位形状測定を行った場合を説明する。表９は、その結果を示すものである。
【００６４】
【表９】
【００６５】
表９に示すように、電位センサが移動することにより、相対移動が生じる構成においても、デジタル潜像を測定するのに十分な分解能及び強度を得ることができる。この結果より、本実施形態による表面電位測定法は、電位センサと表面との相対移動が感光体ドラムの回転による構成、即ち、表面が電位センサに対して可動となる構成だけでなく、電位センサを表面に対して可動となる構成においても適用することが可能であることがわかる。
【００６６】
このように、第１の実施形態によれば、電位センサと被測定表面との相対移動により生じる誘導電流を検出、解析を行う表面電位測定において、測定する表面に垂直で、且つ、電位センサと表面との相対移動方向に平行となる面における、電位センサの検出部分の断面形状が、エッジを持たない形状であることを特徴とする電位センサを用いることで、従来の平板の導電体を検知電極に用いた電位センサに比べ、２〜３倍程度良い分解能を得ることができる。更に、電位センサは、検知電極の幅を小さくしても、信号強度を保つことができ、非常にＳ／Ｎ比の良い信号を得ることが可能となる。このため、従来測定が極めて難しいとされていたデジタル潜像を測定し、表面電位形状を評価することが可能となる。
【００６７】
［参考実施形態１］
次に、図面を参照しながら本発明に係る参考実施形態１を詳細に説明する。
【００６８】
図１７は、参考実施形態１による電位測定装置の詳細な構成を示す図である。同図において、３０１は電位センサ、３０２は支持体、３０３は導線、３０４は回路要素、３０５はシールド、そして、３０６は絶縁体である。図示するように、電位センサ３０１の検出部分が、被測定表面及び相対移動方向に垂直となる面に広がりを持つ板状の導電体で構成され、被測定表面に対向する面以外から誘導電流を受けないように、被測定表面に対向する面以外の導体部分にシールドを有することを特徴としている。
【００６９】
図１８は、図１７に示す電位測定装置を側面から見た模式図である。図１７及び図１８に示すように、電位センサ３０１の検出部分は導線３０３により回路要素３０４に接続されている。また、電位センサ３０１は、被測定面と対面する面以外の導体部分は絶縁体３０６を介してシールド３０５で覆われている。シールド３０５なしで表面電位の測定を行ったところ、被測定面と対面する面以外の面からも信号を拾ってしまうため、極めてＳ／Ｎ比が悪い信号しか得られず、デジタル潜像における電位形状を測定するに至らなかった。
【００７０】
以上の構成において、電位センサ３０１と表面１０２との間に相対移動が生じたとき、電位の変化量をｄＶ、相対移動速度をｄｘ／ｄｔとすると、電位センサ３０１には、ｄＶ／ｄｔ＝（ｄＶ／ｄｘ）・（ｄｘ／ｄｔ）に比例する誘導電流が発生する。本実施形態では、相対移動速度は任意に設定できるため、検出した誘導電流には表面電位の傾きに関する情報を含んでいる。これを、積分解析することにより表面電位形状を測定することが可能となる。尚、解析時に用いる積分定数は、あらかじめ電位形状の分かっている表面を測定したときに、その形状を再現するように決定されている。
【００７１】
図１９及び図２０は、実際にダーク時の表面電位を１００Ｖに設定して測定を行った結果を示す図である。ここで、図１９は、６００ｄｐｉの走査線密度のレーザ露光装置により形成した１画素（必要に応じてドットと呼ぶ）のデジタル潜像の測定結果であり、図２０は６００ｄｐｉの走査線密度のレーザ露光装置により形成した１ドット１スペースのデジタル潜像の測定結果である。図１９に示す（ａ）、図２０に示す（ａ）は検出波形、図１９に示す（ｂ）、図２０に示す（ｂ）は積分解析後の波形で、電位形状を示している。図から明らかなように、デジタル潜像を極めて高精度で測定することが可能である。本実施形態による解析法では、電位センサの検出部分の幅は、測定する電位変化の幅よりも小さいことが必要である。
【００７２】
尚、電位センサ３０１は、板状の構造をしている。この場合、板の厚さ、即ち、検出部分の厚さは検出分解能を大きく左右する。基本的に、板の厚さは薄い方が望ましいが、薄くすると共に信号強度が低下するため、下限がある。厚さは、１〜５００μｍの範囲内であることが望ましい。また、電位センサの信号検出部分の、相対移動方向を横切る方向における長さ、即ち、感光体ドラムの軸方向の長さは、検出する信号の強度を左右する。つまり、長くすると信号強度は増大するが、被測定面との平行性が低下しやすく、分解能の低下につながりやすい。このため、検出部分の厚さは０．２〜１０ｍｍの範囲内であることが望ましい。
【００７３】
検出の分解能は、電位センサの検出部分の直線性及び平行性に対する依存性が強く、検知電極の直線性及び測定表面に平行、且つ、相対移動方向に垂直方向（図１７の紙面に垂直方向）との平行性は、３００％以内であることが好ましい。本実施形態における検出信号、即ち、誘導電流は上述のように相対移動速度に比例している。つまり、相対移動速度を速くすることで、信号強度が増大し、Ｓ／Ｎの良い信号を得ることができる。しかしながら、速くし過ぎると、接続している回路要素等に起因する時定数の影響により、かえってＳ／Ｎが悪くなる場合が生じる。
【００７４】
このため、相対移動速度は、１０〜１０，０００ｍｍ／ｓｅｃの範囲内であることが好ましい。また、相対移動中に電位センサと被測定表面との間の間隔（以下測定間隔と呼ぶ）が変化することはあまり好ましくない。そこで、本実施形態では電位センサと被測定表面の間隔を一定に保つ手段が設けられている。これは、種々の様々な手段によって達成することができる。
【００７５】
例えば、コロやスペーサーを用いてメカ的に一定間隔を保つ機構を設けたり、レーザ隙間センサや渦電流変位センサを用いて間隔をモニタし、常に一定間隔を保つようにモータ等で制御を行う方法などが挙げられる。更に、測定間隔の設定値は測定精度に影響を与える。表面の電位形状を測定するためには、測定間隔は小さい方が好ましい。しかし、あまり測定間隔を小さくしすぎると、電位センサと表面の間に放電が起り、電界が乱れてしまう場合が生じる。このため、測定間隔は、１０〜３００μｍの範囲内であることが好ましい。
【００７６】
上述の測定法では、１つの電位センサからの信号で、相対移動方向に一次元の電位形状を得ることができる。本実施形態では、更に、複数の電位センサを配備することにより測定する表面の２次元の電位形状を測定することが可能である。これら複数の電極は、相対移動方向を横切る方向、即ち、図１７〜図１８に示す装置において、感光体ドラムの軸方向、即ち、紙面にほぼ垂直方向に並べて配備される。
【００７７】
上述した装置構成において、電位センサと表面との相対移動は、感光体ドラムの回転により生じている。即ち、表面が電位センサに対して可動である。しかしながら、本実施形態の測定方法では、電位センサを表面に対して可動となる構成においても適用することが可能である。
【００７８】
［実験例及び実施例］
以下、実験例及び実施例に基づいて具体的に説明する。尚、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。また、本実験における検出分解能は１画素に相当するデジタル潜像を測定したときに、得られた電位信号の１／ｅ＾２半値幅として評価を行った。
【００７９】
＜実験例６＞
図１７に示す電位形状測定装置を用い、４００〜１２００ｄｐｉの走査線密度のレーザ露光装置によるデジタル潜像の電位形状について測定した結果を図２１に示す。測定条件は、表１０に示す通りである。
【００８０】
【表１０】
【００８１】
図２１より、検出分解能は検出部分の厚さに強く依存しており、厚さが薄くなると検出分解能が向上することが分かる。つまり、１２００ｄｐｉのデジタル潜像の測定結果では、検出部分の厚さがレーザスポット径（≒２０μｍ）より小さくなると、レーザスポット径にかなり近い高分解能で電位形状を測定することができる。また同様に、６００ｄｐｉ、４００ｄｐｉの場合においても、それぞれのレーザスポット径より小さい径では、スポット径に近い分解能が得られる。尚、検出部分の厚さが１μｍの電位センサを用いた場合においても、十分Ｓ／Ｎ比の良い信号を得ることができる。
【００８２】
一方、信号強度に関しては、図１７に示す構成において、検出部分の厚さが大きくなるにつれ、信号強度も小さくなる。図２２は、検出部分の厚さと信号強度との相関について更に詳しく調べた結果を示す図である。この時の電位変化は、検出部分の厚さよりも大きくなるように、幅２ｍｍの像露光により形成した。図２２に示すように、厚さが５００μｍを超えると、信号強度も弱くなる結果が得られた。即ち、厚さが５００μｍを超える範囲においては、検出分解能、信号強度共に悪い結果となり、本発明による表面電位形状測定には、適さないことが分かる。
【００８３】
＜実験例７＞
また、図１７に示す電位形状測定装置を用い、電位センサに用いる検出部分の長さと信号強度及び検出分解能の関係について実験を行った結果を図２３及び図２４にそれぞれに示す。測定条件は、表１１の通りである。
【００８４】
【表１１】
【００８５】
図２３及び図２４から明らかなように、検出部分の長さと信号強度及び検出分解能の間には関連性が見られる。検出部分の長さが長くなると共に、検出分解能は低下している。しかし、検出分解能の絶対値については、検出部分の長さよりも、検出部分の厚さに対する依存性の方が強い。このため、検出部分の長さが長くなると、本来その厚さのセンサが持ちうる分解能まで到達できなくなると考えられる。図２３に示す結果によれば、検出部分の長さが１０ｍｍのとき、長さ１ｍｍのときに比べ、２倍近く悪い結果になっている。このことから、１０ｍｍより長いセンサは、あまり好ましくないことが分かる。
【００８６】
また、図２４に示すように、長さが短くなると共に、信号強度が小さくなってしまい、０．２ｍｍより短くなると、検出するのが困難であった。
【００８７】
＜実験例８＞
また、図１７に示す電位形状測定装置を用い、電位センサの検出部分の並行性と検出分解の関係について実験を行った。図２５は、平行性の定義を表す模式図である。Ｘは相対移動方向、Ｙは紙面に垂直方向で、且つ表面に垂直方向、ＺはＸ及びＹに垂直方向を表わしている。実験条件及び実験結果を表１２及び図２６にそれぞれ示す。
【００８８】
【表１２】
【００８９】
図２６から明らかなように、ワイヤの平行性と分解能の間には関連性があり、平行性が悪くなると、検出分解能が低下した。しかし、検出分解能の絶対値については、平行性よりも、検出部分の厚さに対する依存性の方が強い。このため、平行性が悪くなると、本来その厚さのセンサが持ちうる分解能まで到達できなくなると考えられる。図２６に示す結果では、ワイヤの平行性が３００％を超えると、１５０％の時の検出分解能に比べ、２倍近く悪い結果になっている。このことから、ワイヤの平行性は３００％を超えるのは、好ましくないことがわかる。
＜実験例９＞
また、図１７に示す電位形状測定装置を用い、相対移動速度と信号強度及び測定した波形の歪みの関係について実験を行った結果を図２７に示す。測定条件は、表１３に示す通りである。
【００９０】
【表１３】
【００９１】
図２７から明らかなように、相対移動速度が１０［ｍｍ／ｓｅｃ］より遅くなると、信号強度が弱く、十分Ｓ／Ｎ比の良い波形を得ることができない。また、相対移動速度が１０，０００［ｍｍ／ｓｅｃ］より速くなると、測定系に起因する時定数の影響で、検出波形に歪みが生じるようになり、表面上の電位形状を正しく測定できなくなってしまう。
【００９２】
＜実験例１０＞
また、図１７に示す電位形状測定装置を用い、測定間隔と検出分解能の関係について実験を行った結果を図２８に示す。測定条件は、表１４に示す通りである。
【００９３】
【表１４】
【００９４】
図２８に示す結果を見ると、測定間隔が大きくなると共に、検出分解能が低下しているように見える。しかし、これは実際の電位が空間的な広がりを持っているためであり、測定系の問題ではない。表面近傍の電位形状を正しく評価するためには、測定間隔は２００μｍ以下、より好ましくは１００μｍ以下であることが好ましい。
【００９５】
つまり、電位形状の空間的な広がりの評価を行う場合においては、測定間隔は任意に設定できる。また、測定間隔を１０［μｍ］より小さくすると、表面電位との電位センサの間で放電が起り、検出波形が著しく乱れ、表面電位形状を測定することができない。
【００９６】
［実施例５］
次に、図１７に示す電位形状測定装置を製作し、検出部分の厚さが異なる電位センサを製作し、表面電位形状の測定を行った場合を説明する。表１５は、その結果を示すものである。
【００９７】
【表１５】
【００９８】
表１５に示すように、、検出部分の厚さが１〜５００μｍの範囲内のセンサでは、何れもレーザスポット径に近い分解能で測定することができ、デジタル潜像を測定するのに十分な分解能を得ることができる。
【００９９】
これに対し、検出部分の厚さが１ｍｍの電位センサを製作した場合には、デジタル潜像を測定するために十分な検出分解能又はＳ／Ｎ比を得ることができない。
【０１００】
［実施例６］
次に、図１７に示す電位形状測定装置を製作し、測定する表面に垂直、且つ、相対移動方向に平行となる面における電位センサの検出部分の断面形状、即ち、図１７に示す方向から見た電位センサの検出部分の形状が、図２９に示す（ａ）〜（ｃ）の形状の電位センサを製作し、表面電位形状の測定を行った場合を説明する。表１６は、その結果を示すものである。
【０１０１】
【表１６】
【０１０２】
表１６に示すように、図２９に示す（ａ）〜（ｃ）の３種類の形状では、検出分解能に大差は見られず、何れの形状もデジタル潜像を測定するのに十分な分解能を得ることができる。
【０１０３】
［実施例７］
次に、図１７に示す電位形状測定装置の電位センサを用い、平板型感光体及びベルト型感光体の表面電位形状測定を行った場合を説明する。表１７は、その結果を示すものである。
【０１０４】
【表１７】
【０１０５】
表１７に示すように、表面電位測定装置は、ドラム型の感光体だけでなく、平板型感光体及びベルト型感光体においても、デジタル潜像を測定するのに十分な分解能を得ることができる。
【０１０６】
［実施例８］
次に、図１７に示す電位形状測定装置は、感光体ドラムの回転により電位センサと表面との相対移動が生じている。この装置を改良し、電位センサを感光体ドラムの軸方向に移動させて、感光体ドラムの軸方向の電位形状測定を行った場合を説明する。表１８は、その結果を示すものである。
【０１０７】
【表１８】
【０１０８】
表１８に示すように、電位センサが移動することにより、相対移動が生じる構成においても、デジタル潜像を測定するのに十分な分解能及び強度を得ることができる。この結果より、本実施形態による表面電位測定法は、電位センサと表面との相対移動が感光体ドラムの回転による構成、即ち、表面が電位センサに対して可動となる構成だけでなく、電位センサを表面に対して可動となる構成においても適用することが可能であることがわかる。
【０１０９】
このように、参考実施形態１によれば、電位センサと被測定表面との相対移動により生じる誘導電流を検出、解析を行う表面電位測定において、電位センサの検出部分の断面形状が、被測定表面及び前記相対移動方向に垂直となる面に広がりを持つ板状の導電体で構成され、被測定表面に対向する面以外から誘導電流を受けないように、被測定表面に対向する面以外の導体部分にシールドを有することを特徴とする電位センサを用いることで、従来の平板の導電体を検知電極に用いた電位センサに比べ、２〜３倍程度良い分解能を得ることができる。更に、電位センサは、検知電極の幅を小さくしても、信号強度を保つことができ、非常にＳ／Ｎ比の良い信号を得ることが可能となる。このため、従来測定が極めて難しいとされていたデジタル潜像を測定し、表面電位形状を評価することが可能となる。
【０１１０】
［参考実施形態２］
次に、図面を参照しながら本発明に係る参考実施形態２を詳細に説明する。
【０１１１】
図３０は、参考実施形態２による電位測定装置の詳細な構成を示す図である。同図において、４０１は電位センサ、４０２は支持体、４０３は導線、そして、４０４は回路要素である。図示するように、電位センサ４０１の検出部分が、被測定表面に対して鉛直方向に伸びる棒状の導電体で構成され、被測定表面に対向する面以外から誘導電流を受けないように、被測定表面に対向する面以外の導体部分にシールドを有することを特徴としている。
【０１１２】
電位センサ４０１の検出部分は導線４０３により回路要素４０４に接続されている。また、電位センサ４０１は、被測定面と対面する面以外の導体部分は絶縁体４０６を介してシールド４０５で覆われている。シールド４０５なしで表面電位の測定を行ったところ、被測定面と対面する面以外の面からも信号を拾ってしまうため、極めてＳ／Ｎ比が悪い信号しか得られず、デジタル潜像における電位形状を測定するに至らなかった。
【０１１３】
以上の構成において、電位センサ４０１と表面１０２との間に相対移動が生じたとき、電位の変化量をｄＶ、相対移動速度をｄｘ／ｄｔとすると、電位センサ４０１には、ｄＶ／ｄｔ＝（ｄＶ／ｄｘ）・（ｄｘ／ｄｔ）に比例する誘導電流が発生する。本実施形態では、相対移動速度は任意に設定できるため、検出した誘導電流には表面電位の傾きに関する情報を含んでいる。これを、積分解析することにより表面電位形状を測定することが可能となる。尚、解析時に用いる積分定数は、あらかじめ電位形状の分かっている表面を測定したときに、その形状を再現するように決定されている。
【０１１４】
図３１及び図３２は、実際にダーク時の表面電位を１００Ｖに設定して測定を行った結果を示す図である。ここで、図３１は、６００ｄｐｉの走査線密度のレーザ露光装置により形成した１画素（必要に応じてドットと呼ぶ）のデジタル潜像の測定結果であり、図３２は６００ｄｐｉの走査線密度のレーザ露光装置により形成した１ドット１スペースのデジタル潜像の測定結果である。図３１に示す（ａ）、図３２に示す（ａ）は検出波形、図３１に示す（ｂ）、図３２に示す（ｂ）は積分解析後の波形で、電位形状を示している。図から明らかなように、デジタル潜像を極めて高精度で測定することが可能である。本実施形態による解析法では、電位センサの検出部分の幅は、測定する電位変化の幅よりも小さいことが必要である。
【０１１５】
尚、電位センサ４０１は、棒状の構造をしている。この場合、電位センサ４０１の検出部分の被測定表面と対向する面の幅は、検出分解能を大きく左右する。基本的に、被測定表面と対向する面の幅（以下、検出部分の幅と呼ぶ）及び面積は小さい方が望ましい。しかしながら、検出部分の幅が小さくなると、信号強度が低下するため、下限がある。検出部分の幅は、１〜５００μｍの範囲内であることが望ましい。
【０１１６】
本実施形態における検出信号、即ち、誘導電流は上述のように相対移動速度に比例している。つまり、相対移動速度を速くすることで、信号強度が増大し、Ｓ／Ｎの良い信号を得ることができる。しかしながら、速くし過ぎると、接続している回路要素等に起因する時定数の影響により、かえってＳ／Ｎが悪くなる場合が生じる。
【０１１７】
このため、相対移動速度は、１０〜１０，０００ｍｍ／ｓｅｃの範囲内であることが好ましい。また、相対移動中に電位センサと被測定表面との間の間隔（以下測定間隔と呼ぶ）が変化することはあまり好ましくない。そこで、本実施形態では電位センサと被測定表面の間隔を一定に保つ手段が設けられている。これは、種々の様々な手段によって達成することができる。
【０１１８】
例えば、コロやスペーサーを用いてメカ的に一定間隔を保つ機構を設けたり、レーザ隙間センサや渦電流変位センサを用いて間隔をモニタし、常に一定間隔を保つようにモータ等で制御を行う方法などが挙げられる。更に、測定間隔の設定値は測定精度に影響を与える。表面の電位形状を測定するためには、測定間隔は小さい方が好ましい。しかし、あまり測定間隔を小さくしすぎると、電位センサと表面の間に放電が起り、電界が乱れてしまう場合が生じる。このため、測定間隔は、１０〜３００μｍの範囲内であることが好ましい。
【０１１９】
上述の測定法では、１つの電位センサからの信号で、相対移動方向に一次元の電位形状を得ることができる。本実施形態では、更に、複数の電位センサを配備することにより測定する表面の２次元の電位形状を測定することが可能である。これら複数の電極は、相対移動方向を横切る方向、即ち、図３０に示す装置において、感光体ドラムの軸方向、即ち、紙面にほぼ垂直方向に並べて配備される。上述した装置構成において、電位センサと表面との相対移動は、感光体ドラムの回転により生じている。即ち、表面が電位センサに対して可動である。しかしながら、本実施形態の測定方法では、電位センサを表面に対して可動となる構成においても適用することが可能である。
【０１２０】
［実験例及び実施例］
以下、実験例及び実施例に基づいて具体的に説明する。尚、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。また、本実験における検出分解能は１画素に相当するデジタル潜像を測定したときに、得られた電位信号の１／ｅ＾２半値幅として評価を行った。
【０１２１】
＜実験例１１＞
図３０に示す電位形状測定装置を用い、４００〜１２００ｄｐｉの走査線密度のレーザ露光装置によるデジタル潜像の電位形状について測定した結果を図３３に示す。測定条件は、表１９に示す通りである。
【０１２２】
【表１９】
【０１２３】
図３３より、検出分解能は検出部分の幅に強く依存しており、幅が小さくなると検出分解能が向上することが分かる。つまり、１２００ｄｐｉのデジタル潜像の測定結果では、検出部分の幅がレーザスポット径（≒２０μｍ）より小さくなると、レーザスポット径にかなり近い高分解能で電位形状を測定することができる。また同様に、６００ｄｐｉ、４００ｄｐｉの場合においても、それぞれのレーザスポット径より小さい径では、スポット径に近い分解能が得られる。尚、検出部分の幅が１μｍの電位センサを用いた場合においても、十分Ｓ／Ｎ比の良い信号を得ることができる。
【０１２４】
一方、信号強度に関しては、図３０に示す構成において、検出部分の幅が厚くなるにつれ、信号強度も小さくなる。図３４は、検出部分の幅と信号強度との相関について更に詳しく調べた結果を示す図である。この時の電位変化は、検出部分の幅よりも大きくなるように、幅２ｍｍの像露光により形成した。図３４に示すように、幅が５００μｍを超えると、信号強度も弱くなる結果が得られた。即ち、幅が５００μｍを超える範囲においては、検出分解能、信号強度共に悪い結果となり、本発明による表面電位形状測定には、適さないことが分かる。
【０１２５】
＜実験例１２＞
また、図３０に示す電位形状測定装置を用い、相対移動速度と信号強度及び測定した波形の歪みの関係について実験を行った結果を図３５に示す。測定条件は、表２０に示す通りである。
【０１２６】
【表２０】
【０１２７】
図３５から明らかなように、相対移動速度が１０［ｍｍ／ｓｅｃ］より遅くなると、信号強度が弱く、十分Ｓ／Ｎ比の良い波形を得ることができない。また、相対移動速度が１０，０００［ｍｍ／ｓｅｃ］より速くなると、測定系に起因する時定数の影響で、検出波形に歪みが生じるようになり、表面上の電位形状を正しく測定できなくなってしまう。
【０１２８】
＜実験例１３＞
また、図３０に示す電位形状測定装置を用い、測定間隔と検出分解能の関係について実験を行った結果を図３６に示す。測定条件は、表２１に示す通りである。
【０１２９】
【表２１】
【０１３０】
図３６に示す結果を見ると、測定間隔が大きくなると共に、検出分解能が低下しているように見える。しかし、これは実際の電位が空間的な広がりを持っているためであり、測定系の問題ではない。表面近傍の電位形状を正しく評価するためには、測定間隔は２００μｍ以下、より好ましくは１００μｍ以下であることが好ましい。
【０１３１】
つまり、電位形状の空間的な広がりの評価を行う場合においては、測定間隔は任意に設定できる。また、測定間隔を１０［μｍ］より小さくすると、表面電位との電位センサの間で放電が起り、検出波形が著しく乱れ、表面電位形状を測定することができない。
【０１３２】
［実施例９］
次に、図３０に示す電位形状測定装置を製作し、図３７に示すようなシールド形状の異なる電位センサを製作し、表面電位形状の測定を行った場合を説明する。表２２は、その結果を示すものである。
【０１３３】
【表２２】
【０１３４】
表２２に示すように、、図３７に示すシールド部分の形状は、何れもデジタル潜像を測定するのに十分な分解能を得ることができる。この結果、検出分解能は、シールドの形状には依存しないことが分かる。
【０１３５】
これに対し、シールド無しで行った場合、側面からの信号が支配的になるため、デジタル潜像を測定するのに十分な検出分解能又はＳ／Ｎ比を得ることができない。
【０１３６】
［実施例１０］
次に、図３０に示す電位形状測定装置を製作し、相対移動方向から見た電位センサの検出部分の形状が、図３８に示す（ａ）〜（ｄ）の形状の電位センサを製作し、表面電位形状の測定を行った場合を説明する。表２３は、その結果を示すものである。
【０１３７】
【表２３】
【０１３８】
表２３に示すように、図３８に示す（ａ）〜（ｄ）の４種類の形状では、検出分解能に大差は見られず、何れの形状もデジタル潜像を測定するのに十分な分解能を得ることができる。
【０１３９】
［実施例１１］
次に、図３０に示す電位形状測定装置の電位センサを用い、平板型感光体及びベルト型感光体の表面電位形状測定を行った場合を説明する。表２４は、その結果を示すものである。
【０１４０】
【表２４】
【０１４１】
表２４に示すように、表面電位測定装置は、ドラム型の感光体だけでなく、平板型感光体及びベルト型感光体においても、デジタル潜像を測定するのに十分な分解能を得ることができる。
【０１４２】
［実施例１２］
次に、図３０に示す電位形状測定装置は、感光体ドラムの回転により電位センサと表面との相対移動が生じている。この装置を改良し、電位センサを感光体ドラムの軸方向に移動させて、感光体ドラムの軸方向の電位形状測定を行った場合を説明する。表２５は、その結果を示すものである。
【０１４３】
【表２５】
【０１４４】
表２５に示すように、電位センサが移動することにより、相対移動が生じる構成においても、デジタル潜像を測定するのに十分な分解能及び強度を得ることができる。この結果より、本実施形態による表面電位測定法は、電位センサと表面との相対移動が感光体ドラムの回転による構成、即ち、表面が電位センサに対して可動となる構成だけでなく、電位センサを表面に対して可動となる構成においても適用することが可能であることがわかる。
【０１４５】
このように、参考実施形態２によれば、電位センサと被測定表面との相対移動により生じる誘導電流を検出、解析を行う表面電位測定において、電位センサの検出部分が、被測定表面に対して鉛直方向に伸びる棒状の導電体で構成され、被測定表面に対向する面以外から誘導電流を受けないように、被測定表面に対向する面以外の導体部分にシールドを有することを特徴とする電位センサを用いることで、従来の平板の導電体を検知電極に用いた電位センサに比べ、２〜３倍程度良い分解能を得ることができる。更に、電位センサは、検知電極の幅を小さくしても、信号強度を保つことができ、非常にＳ／Ｎ比の良い信号を得ることが可能となる。このため、従来測定が極めて難しいとされていたデジタル潜像を測定し、表面電位形状を評価することが可能となる。
【０１４６】
尚、本発明は複数の機器（例えば、ホストコンピュータ，インタフェイス機器，リーダ，プリンタなど）から構成されるシステムに適用しても、一つの機器からなる装置（例えば、複写機，ファクシミリ装置など）に適用してもよい。
【０１４７】
また、本発明の目的は前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（ＣＰＵ若しくはＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。
【０１４８】
この場合、記憶媒体から読出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
【０１４９】
プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えばフロッピーディスク，ハードディスク，光ディスク，光磁気ディスク，ＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ−Ｒ，磁気テープ，不揮発性のメモリカード，ＲＯＭなどを用いることができる。
【０１５０】
また、コンピュータが読出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）などが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【０１５１】
更に、記憶媒体から読出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【０１５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、高分解能でＳ／Ｎ比を向上させ、精度良く測定できる表面電位測定方法及び装置を提供することが可能となる。
【０１５３】
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、第１の実施形態による表面電位形状測定の概略を示す模式図である。
【図２】 図１に示す電位測定装置１０３の詳細な構成を示す図である。
【図３】 図２に示す電位測定装置１０３を側面から見た模式図である。
【図４】 ６００ｄｐｉの走査線密度のレーザ露光装置により形成した１画素のデジタル潜像の測定結果を示す図である。
【図５】 ６００ｄｐｉの走査線密度のレーザ露光装置により形成した１ドット１スペースのデジタル潜像の測定結果である。
【図６】 導電性ワイヤで製作した電位センサのワイヤ太さと検出分解能の関係を表す図である。
【図７】 導電性ワイヤで製作した電位センサのワイヤ太さと信号強度の関係を表す図である。
【図８】 導電性ワイヤで製作した電位センサのワイヤ長さと検出分解能の関係を表す図である。
【図９】 導電性ワイヤで製作した電位センサのワイヤ長さと信号強度の関係を表す図である。
【図１０】 導電性ワイヤで製作した電位センサのワイヤの直線性の定義を表す模式図である。
【図１１】 導電性ワイヤで製作した電位センサのワイヤの平行性の定義を表す模式図である。
【図１２】 導電性ワイヤで製作した電位センサのワイヤの直線性及び平行性と検出分解能の関係を表す図である。
【図１３】 被測定表面と電位センサの相対移動速度と信号強度及び検出波形の歪みの関係を表す図である。
【図１４】 測定間隔と検出波形の歪みの関係を表す図である。
【図１５】 第１の実施形態による電位センサの構造例を表す模式図である。
【図１６】 第１の実施形態による電位センサの、図２と同じ方向から見た断面を表す模式図である。
【図１７】 参考実施形態１による電位測定装置の詳細な構成を示す図である。
【図１８】 図１７に示す電位測定装置を側面から見た模式図である。
【図１９】 ６００ｄｐｉの走査線密度のレーザ露光装置により形成した１画素のデジタル潜像の測定結果を示す図である。
【図２０】 ６００ｄｐｉの走査線密度のレーザ露光装置により形成した１ドット１スペースのデジタル潜像の測定結果である。
【図２１】 電位センサの検出部分の厚さと検出分解能の関係を表す図である。
【図２２】 電位センサの検出部分の厚さと信号強度の関係を表す図である。
【図２３】 電位センサの検出部分の長さと検出分解能の関係を表す図である。
【図２４】 電位センサの検出部分の長さと信号強度の関係を表す図である。
【図２５】 電位センサの検出部分のの平行性の定義を表す模式図である。
【図２６】 電位センサの検出部分の平行性と検出分解能の関係を表す図である。
【図２７】 被測定表面と電位センサの相対移動速度と信号強度及び検出波形の歪みの関係を表す図である。
【図２８】 測定間隔と検出波形の歪みの関係を表す図である。
【図２９】 参考実施形態１による電位センサの、図１７と同じ方向から見た断面を表す模式図である。
【図３０】 参考実施形態２による電位測定装置の詳細な構成を示す図である。
【図３１】 ６００ｄｐｉの走査線密度のレーザ露光装置により形成した１画素のデジタル潜像の測定結果を示す図である。
【図３２】 ６００ｄｐｉの走査線密度のレーザ露光装置により形成した１ドット１スペースのデジタル潜像の測定結果である。
【図３３】 電位センサの検出部分の幅と検出分解能の関係を表す図である。
【図３４】 電位センサの検出部分の幅と信号強度の関係を表す図である。
【図３５】 被測定表面と電位センサの相対移動速度と信号強度及び検出波形の歪みの関係を表す図である。
【図３６】 測定間隔と検出波形の歪みの関係を表す図である。
【図３７】 参考実施形態２による電位センサの構造例を表す模式図である。
【図３８】 参考実施形態２による電位センサの、図３０と同じ方向から見た断面を表す模式図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は静電電位測定技術、より具体的には、帯電可能な表面上に置ける電位変化の形状を測定する表面電位測定方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在の電子写真装置は、複写機だけでなく、近年需要の伸びの著しいコンピュータ等の出力手段であるプリンタを加え広く利用されている。その上、文字だけでなく写真等を出力する機会が急増しており、電子写真装置の高画質化に対する要求が高まっている。
【０００３】
電子写真方式における、出力画像は電子写真各工程、すなわち、書き込み情報の精鋭さ、感光体表面に形成される静電潜像の精鋭さ、感光体表面に形成される着色微粒子（以下トナー）像の精鋭さ、転写紙に転写された後のトナー像の精鋭さ、トナー定着後の像の精鋭さによって画質が大きく左右される。このため、より高画質な画像を得るためには、各工程の精鋭さを向上させる必要がある。
【０００４】
しかし、感光体表面上の静電潜像の精鋭さの善し悪しを判断することは、静電潜像であり直接観察できないこと、暗所で、且つ、極めて短時間しか持続しないため、観察手段が極端に限られることから、従来、（１）何らかの方法で潜像を可視化する、（２）電子写真工程中に電位測定手段を設け、電位測定手段により静電潜像を定量化することが用いられている。
【０００５】
前者の例として例えば、可視化手段としてトナーを用い、現像した画像を評価し、現像前の静電潜像を推測する方法等は、一般によく行われている。しかし、この方法では、現像工程のばらつきの影響を受けてしまい、再現性の良好な静電潜像を評価する手段としては、適切ではない。また、用いるトナーの粒径が測定精度に制約を加えるため、まずトナー、現像機などの周辺装置を準備してからでないと潜像の評価ができなかった。
【０００６】
また、後者の例として感光体表面上の電位変化を電気的に評価する方法が幾つか報告されている。例えば、特開平５−５０８７０８号公報に検知電極を用いて表面電位の均一性を測定する方法が記載されている。この方法は、電位センサを被測定表面の近傍に配置し、それらを相対的に移動させることによって電位センサに被測定表面の電位の変化による誘導電流を発生させ、その誘導電流を解析することにより、表面電位の均一性を測定する方法である。電位センサは、エッジを有しており、被測定表面の電位変化を検知電極のエッジで検出することを特徴としている。
【０００７】
また、電子写真学会誌第３０巻第２号（１９９１）、及び同第４号に、バイアス印加による放電防止、放電開始電圧の高いガス（ＳＦ６）による放電防止手段を用いて電位センサを被測定表面の近傍３０μｍ程度まで近接配置し、それらを相対的に移動させることによって電位センサに被測定表面の電位の変化による誘導電流を発生させ、その誘導電流を解析することにより、潜像電位のエッジ部の勾配変化を測定する方法である。電位センサは、数十μｍ以下にするとともに、測定ギャップも数十μｍ以下にして検出することを特徴としている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
近年、デジタル複写機の解像度は、６００ｄｐｉから１２００ｄｐｉが主力となってきており、これらデジタル複写機におけるレーザ露光スポット径は４０μｍから２０μｍとなり、これにより形成した潜像電位（以下デジタル潜像電位と呼ぶ）を上記従来の測定法で測定する場合、検出分解能が不十分となってしまい、デジタル潜像電位の形状を精度良く測定することは不可能であった。
【０００９】
そこで、数十μｍの幅で変化するデジタル潜像電位の形状を測定するためには、検出の分解能を数十μｍ以下まで向上させることが必要である。しかし、分解能は電位センサの検出部分の面積を小さくすることによって有る程度は改善することができが、検出部分の面積を小さくするにつれて、検出信号の出力も小さくなってしまい、Ｓ／Ｎの低下を招いてしまう。
【００１０】
また、検出信号の出力を大きくするためには、センサとドラムの間隔を数十μｍまで近接させ、更にセンサとドラムの相対速度を高める必要があるが、従来のエッジ部を有するセンサ形状では、放電が発生してしまい困難であった。また、この問題を回避するために、放電開始電圧の高いガス（ＳＦ６）による放電防止手段を講ずることは装置の複雑化を招くばかりか、センサとドラムの相対速度を高めてゆくとガスもれにより帯電工程に悪影響を及ぼすといった弊害もあった。更に、測定法は小型簡易が好ましく、特にレーザプリンタのように実際に実用されている小型電子写真装置において実際に測定できることが、測定システムとしてきわめて有効である。
【００１１】
このような状況下において、デジタル化が進展している現在、表面電位変化を数十μｍオーダーの高分解能で測定を行う際にＳ／Ｎ比を確保しながら、分解能を上げる技術の確率が切望されている。
【００１２】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、高分解能でＳ／Ｎ比を向上させ、精度良く測定できる表面電位測定方法及び装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、表面に電位変化を伴う表面と、少なくとも１つの電位センサを相対的に移動させ、前記表面の電位変位により前記電位センサに誘導電流を発生させ、前記誘導電流の解析を行い、電位形状を測定する表面電位測定装置において、前記電位センサの検出部分は、ワイヤ径が１〜５００μｍの導電性ワイヤで構成され、前記表面と前記電位センサとの相対移動方向をＸ、前記表面の法線方向をＹ、Ｘ及びＹに垂直な方向をＺとしたときに、Ｚ軸と略平行に配置され、前記表面に垂直で、且つ、前記相対移動方向に平行となる面における前記検出部分の断面形状がエッジを持たない形状であり、前記表面との間隔が１０〜３００μｍで配置され、前記誘導電流を解析することにより、表面電位形状を求めることを特徴とする。
【００１６】
更に、本発明は、表面に電位変化を伴う表面と、少なくとも１つの電位センサを相対的に移動させ、前記表面の電位変位により前記電位センサに誘導電流を発生させ、前記誘導電流の解析を行い、電位形状を測定する表面電位測定方法において、前記電位センサの検出部分は、ワイヤ径が１〜５００μｍの導電性ワイヤで構成され、前記表面と前記電位センサとの相対移動方向をＸ、前記表面の法線方向をＹ、Ｘ及びＹに垂直な方向をＺとしたときに、Ｚ軸と略平行に配置され、前記表面に垂直で、且つ、前記相対移動方向に平行となる面における前記検出部分の断面形状がエッジを持たない形状であり、前記表面との間隔が１０〜３００μｍで配置され、前記誘導電流を解析することにより、表面電位形状を求めることを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明に係る実施の形態を詳細に説明する。
【００２０】
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態による表面電位形状測定の概略を示す模式図である。同図において、１０１は複写機等の電子写真に用いられる感光体ドラムの断面である。１０２は電位変化を伴う感光体ドラム表面である。１０３は電位測定手段として機能する電位測定装置であり、後述する少なくとも１つの電位センサと、これを支える絶縁性支持体により構成されている。
【００２１】
図２は、図１に示す電位測定装置１０３の詳細な構成を示す図である。同図において、２０１は電位センサ、２０２は絶縁性支持体、２０３は導線、そして、２０４は回路要素である。図示するように、電位センサ２０１は、表面１０２に垂直、且つ、電位センサ２０１と表面１０２との相対移動方向に平行となる面における電位センサ２０１の検出部分の断面が、エッジを持たない形状であることを特徴としている。
【００２２】
図３は、図２に示す電位測定装置１０３を側面から見た模式図である。図２及び図３に示すように、電位センサ２０１の検出部分は導線２０３により回路要素２０４に接続されている。
【００２３】
以上の構成において、電位センサ２０３と表面１０２との間に相対移動が生じたとき、電位の変化量をｄＶ、相対移動速度をｄｘ／ｄｔとすると、電位センサ２０１には、ｄＶ／ｄｔ＝（ｄＶ／ｄｘ）・（ｄｘ／ｄｔ）に比例する誘導電流が発生する。本実施形態では、相対移動速度は任意に設定できるため、検出した誘導電流には表面電位の傾きに関する情報を含んでいる。これを、積分解析することにより表面電位形状を測定することが可能となる。尚、解析時に用いる積分定数は、あらかじめ電位形状の分かっている表面を測定したときに、その形状を再現するように決定されている。
【００２４】
図４及び図５は、実際にダーク時の表面電位を１００Ｖに設定して測定を行った結果を示す図である。ここで、図４は、６００ｄｐｉの走査線密度のレーザ露光装置により形成した１画素（必要に応じてドットと呼ぶ）のデジタル潜像の測定結果であり、図５は６００ｄｐｉの走査線密度のレーザ露光装置により形成した１ドット１スペースのデジタル潜像の測定結果である。図４に示す（ａ）、図５に示す（ａ）は検出波形、図４に示す（ｂ）、図５に示す（ｂ）は積分解析後の波形で、電位形状を示している。図から明らかなように、デジタル潜像を極めて高精度で測定することが可能である。本実施形態による解析法では、電位センサの検出部分の幅は、測定する電位変化の幅よりも小さいことが必要である。
【００２５】
尚、電位センサ２０１は、導電性ワイヤを用いて作成することができる。この場合、用いるワイヤの径は検出分解能を大きく左右する。基本的に、ワイヤ径は小さい方が望ましいが、小さくすると共に信号強度が低下するため、ワイヤ径には下限がある。ワイヤ系は、Φ１〜５００μｍの範囲内であることが望ましい。また、電位センサの信号検出部分の、相対移動方向を横切る方向における長さ、即ち、感光体ドラムの軸方向の長さは、検出する信号の強度を左右する。つまり、長くすると信号強度は増大するが、ワイヤの直線性や平行性が低下しやすく、分解能の低下につながりやすい。
【００２６】
このため、ワイヤの長さは０．２〜１０ｍｍの範囲内であることが望ましい。この場合、図１乃至図３に示すように、検出部分は測定する表面に対し、平行、且つ、相対移動方向に対し垂直になるように配置される。検出の分解能は、電位センサの検出部分の直線性及び平行性に対する依存性が強く、検知電極の直線性及び測定表面に平行、且つ、相対移動方向に垂直方向（図２の紙面に垂直方向）との平行性は、３００％以内であることが好ましい。
【００２７】
本実施形態における検出信号、即ち、誘導電流は上述のように相対移動速度に比例している。つまり、相対移動速度を速くすることで、信号強度が増大し、Ｓ／Ｎの良い信号を得ることができる。しかしながら、速くし過ぎると、接続している回路要素等に起因する時定数の影響により、かえってＳ／Ｎが悪くなる場合が生じる。
【００２８】
このため、相対移動速度は、１０〜１０，０００ｍｍ／ｓｅｃの範囲内であることが好ましい。また、相対移動中に電位センサと被測定表面との間の間隔（以下測定間隔と呼ぶ）が変化することはあまり好ましくない。そこで、本実施形態では電位センサと被測定表面の間隔を一定に保つ手段が設けられている。これは、種々の様々な手段によって達成することができる。
【００２９】
例えば、コロやスペーサーを用いてメカ的に一定間隔を保つ機構を設けたり、レーザ隙間センサや渦電流変位センサを用いて間隔をモニタし、常に一定間隔を保つようにモータ等で制御を行う方法などが挙げられる。更に、測定間隔の設定値は測定精度に影響を与える。表面の電位形状を測定するためには、測定間隔は小さい方が好ましい。しかし、あまり測定間隔を小さくしすぎると、電位センサと表面の間に放電が起り、電界が乱れてしまう場合が生じる。このため、測定間隔は、１０〜３００μｍの範囲内であることが好ましい。
【００３０】
また、電位センサの検知電極に用いる材質は導電性の物質であればよい。中でもＷ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｃｕ，Ｆｅ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ａｇ，Ｔａ等の物質は、導電性に優れ、本発明の電位センサに適した材質である。その中で、Ｗは加工の容易さに優れており、電位センサ用の材料としてトータル的に最も適した材質である。
【００３１】
上述の測定法では、１つの電位センサからの信号で、相対移動方向に一次元の電位形状を得ることができる。本実施形態では、更に、複数の電位センサを配備することにより測定する表面の２次元の電位形状を測定することが可能である。これら複数の電極は、相対移動方向を横切る方向、即ち、図１乃至図３に示す装置において、感光体ドラムの軸方向、即ち、紙面にほぼ垂直方向に並べて配備される。
【００３２】
上述した装置構成において、電位センサと表面との相対移動は、感光体ドラムの回転により生じている。即ち、表面が電位センサに対して可動である。しかしながら、本実施形態の測定方法では、電位センサを表面に対して可動となる構成においても適用することが可能である。
【００３３】
［実験例及び実施例］
以下、実験例及び実施例に基づいて具体的に説明する。尚、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。また、本実験における検出分解能は１画素に相当するデジタル潜像を測定したときに、得られた電位信号の１／ｅ＾２半値幅として評価を行った。
【００３４】
＜実験例１＞
図１に示す電位形状測定装置を用い、４００〜１２００ｄｐｉの走査線密度のレーザ露光装置によるデジタル潜像の電位形状について測定した結果を図６に示す。測定条件は、表１に示す通りである。
【００３５】
【表１】
図６より、検出分解能はワイヤ径に強く依存しており、ワイヤ径が小さくなると検出分解能が向上することが分かる。つまり、１２００ｄｐｉのデジタル潜像の測定結果では、ワイヤ径がレーザスポット径（≒２０μｍ）より小さくなると、レーザスポット径にかなり近い高分解能で電位形状を測定することができる。また同様に、６００ｄｐｉ、４００ｄｐｉの場合においても、それぞれのレーザスポット径より小さい径では、スポット径に近い分解能が得られる。尚、ワイヤ径１μｍの電位センサを用いた場合においても、十分Ｓ／Ｎ比の良い信号を得ることができる。
【００３７】
一方、信号強度に関しては、図１に示す構成において、ワイヤ径が大きくなるにつれ、信号強度も大きくなる。図７は、ワイヤ径と信号強度との相関について更に詳しく調べた結果を示す図である。この時の電位変化は、ワイヤ径よりも大きくなるように、幅２ｍｍの像露光により形成した。図７に示すように、ワイヤ太さが５００μｍを超えると、信号強度も弱くなる結果が得られた。即ち、ワイヤ径が５００μｍを超える範囲においては、検出分解能、信号強度共に悪い結果となり、本発明による表面電位形状測定には、適さないことが分かる。
【００３８】
＜実験例２＞
また、図１に示す電位形状測定装置を用い、電位センサに用いるワイヤの長さと信号強度及び検出分解能の関係について実験を行った結果を図８及び図９にそれぞれに示す。測定条件は、表２の通りである。
【００３９】
【表２】
図８及び図９から明らかなように、ワイヤの長さと信号強度及び検出分解能の間には関連性が見られる。ワイヤの長さが長くなると共に、検出分解能は低下している。しかし、検出分解能の絶対値については、ワイヤの長さよりも、ワイヤ径に対する依存性の方が強い。このため、ワイヤの長さが長くなると、本来そのワイヤが持ちうる分解能まで到達できなくなると考えられる。図８に示す結果によれば、ワイヤ長さが１０ｍｍのとき、長さ１ｍｍのときに比べ、２倍近く悪い結果になっている。このことから、１０ｍｍより長いワイヤは、あまり好ましくないことが分かる。
【００４１】
また、図９に示すように、長さが短くなると共に、信号強度が小さくなってしまい、０．２ｍｍより短くなると、検出するのが困難であった。
【００４２】
＜実験例３＞
また、図１に示す電位形状測定装置を用い、電位センサの検出部分の直線性及び並行性と検出分解の関係について実験を行った。図１０は、この実験のために特別に製作した電位センサの、図３に示す方向から見た電位センサ検出部の拡大図である。図１０に示すように、意図的に検出部分が曲がった形状になるように電位センサを製作し、直線性を図中に示すように定義した。また、図１１は平行性の定義を表す模式図である。相対移動方向Ｘは、紙面に垂直方向で、Ｙは表面に垂直方向、ＺはＸ及びＹに垂直方向を表わしている。実験条件及び実験結果を表３及び図１２にそれぞれ示す。
【００４３】
【表３】
図１２から明らかなように、ワイヤの直線性及び平行性と分解能の間には関連性があり、直線性及び平行性が悪くなると、検出分解能が低下した。しかし、検出分解能の絶対値については、ワイヤの直線性は平行性よりも、ワイヤ径に対する依存性の方が強い。このため、直線性や平行性が悪くなると、本来そのワイヤが持ちうる分解能まで到達できなくなると考えられる。図１２に示す結果では、ワイヤの直線性及び平行性が３００％を超えると、１５０％の時の検出分解能に比べ、２倍近く悪い結果になっている。このことから、ワイヤの直線性及び平行性は３００％を超えるのは、好ましくないことがわかる。
【００４５】
＜実験例４＞
また、図１に示す電位形状測定装置を用い、相対移動速度と信号強度及び測定した波形の歪みの関係について実験を行った結果を図１３に示す。測定条件は、表４に示す通りである。
【００４６】
【表４】
図１３から明らかなように、相対移動速度が１０［ｍｍ／ｓｅｃ］より遅くなると、信号強度が弱く、十分Ｓ／Ｎ比の良い波形を得ることができない。また、相対移動速度が１０，０００［ｍｍ／ｓｅｃ］より速くなると、測定系に起因する時定数の影響で、検出波形に歪みが生じるようになり、表面上の電位形状を正しく測定できなくなってしまう。
【００４８】
＜実験例５＞
また、図１に示す電位形状測定装置を用い、測定間隔と検出分解能の関係について実験を行った結果を図１４に示す。測定条件は、表５に示す通りである。
【００４９】
【表５】
図１４に示す結果を見ると、測定間隔が大きくなると共に、検出分解能が低下しているように見える。しかし、これは実際の電位が空間的な広がりを持っているためであり、測定系の問題ではない。表面近傍の電位形状を正しく評価するためには、測定間隔は２００μｍ以下、より好ましくは１００μｍ以下であることが好ましい。
【００５１】
つまり、電位形状の空間的な広がりの評価を行う場合においては、測定間隔は任意に設定できる。また、測定間隔を１０［μｍ］より小さくすると、表面電位との電位センサの間で放電が起り、検出波形が著しく乱れ、表面電位形状を測定することができない。
【００５２】
［実施例１］
次に、図１に示す電位形状測定装置を製作し、相対移動方向、即ち、図３に示す方向から見た電位センサの検出部分の形状が、図１５に示す（ａ）〜（ｃ）に示す形状の電位センサを製作し、表面電位形状の測定を行った場合を説明する。表６は、その結果を示すものである。
【００５３】
【表６】
表６に示すように、図１５に示す（ａ）〜（ｃ）の３種類の形状では、検出分解能に大差は見られず、何れの形状もデジタル潜像を測定するのに十分な分解能を得ることができる。
【００５５】
これに対し、ワイヤ径が１〜５００μｍではなく、ワイヤ長さが０．２〜１０ｍｍではなく、ワイヤの直線性及び平行性が３００％以内ではない電位センサを製作した場合には、デジタル潜像を測定するために十分な検出分解能又はＳ／Ｎ比を得ることができない。
【００５６】
［実施例２］
次に、図１に示す電位形状測定装置を製作し、測定する表面に垂直、且つ、相対移動方向に平行となる面における電位センサの検出部分の断面形状、即ち、図２に示す方向から見た電位センサの検出部分の形状が、図１６に示す（ａ）〜（ｃ）の形状の電位センサを製作し、表面電位形状の測定を行った場合を説明する。表７は、その結果を示すものである。
【００５７】
【表７】
表７に示すように、図１６に示す（ａ）〜（ｃ）の３種類の形状では、検出分解能に大差は見られず、何れの形状もデジタル潜像を測定するのに十分な分解能を得ることができる。
【００５９】
これに対し、図１４に示す（ｄ）のエッジを有する角型のセンサでは、表面と対向する面とエッジ部でその面と交わる面とで、それぞれ信号を拾ってしまい、デジタル潜像を測定するために十分な、分解能及びＳ／Ｎ比を得ることができない。
【００６０】
［実施例３］
次に、図１に示す電位形状測定装置の電位センサを用い、平板型感光体及びベルト型感光体の表面電位形状測定を行った場合を説明する。表８は、その結果を示すものである。
【００６１】
【表８】
表８に示すように、表面電位測定装置は、ドラム型の感光体だけでなく、平板型感光体及びベルト型感光体においても、デジタル潜像を測定するのに十分な分解能を得ることができる。
【００６３】
［実施例４］
次に、図１に示す電位形状測定装置は、感光体ドラムの回転により電位センサと表面との相対移動が生じている。この装置を改良し、電位センサを感光体ドラムの軸方向に移動させて、感光体ドラムの軸方向の電位形状測定を行った場合を説明する。表９は、その結果を示すものである。
【００６４】
【表９】
表９に示すように、電位センサが移動することにより、相対移動が生じる構成においても、デジタル潜像を測定するのに十分な分解能及び強度を得ることができる。この結果より、本実施形態による表面電位測定法は、電位センサと表面との相対移動が感光体ドラムの回転による構成、即ち、表面が電位センサに対して可動となる構成だけでなく、電位センサを表面に対して可動となる構成においても適用することが可能であることがわかる。
【００６６】
このように、第１の実施形態によれば、電位センサと被測定表面との相対移動により生じる誘導電流を検出、解析を行う表面電位測定において、測定する表面に垂直で、且つ、電位センサと表面との相対移動方向に平行となる面における、電位センサの検出部分の断面形状が、エッジを持たない形状であることを特徴とする電位センサを用いることで、従来の平板の導電体を検知電極に用いた電位センサに比べ、２〜３倍程度良い分解能を得ることができる。更に、電位センサは、検知電極の幅を小さくしても、信号強度を保つことができ、非常にＳ／Ｎ比の良い信号を得ることが可能となる。このため、従来測定が極めて難しいとされていたデジタル潜像を測定し、表面電位形状を評価することが可能となる。
【００６７】
［参考実施形態１］
次に、図面を参照しながら本発明に係る参考実施形態１を詳細に説明する。
【００６８】
図１７は、参考実施形態１による電位測定装置の詳細な構成を示す図である。同図において、３０１は電位センサ、３０２は支持体、３０３は導線、３０４は回路要素、３０５はシールド、そして、３０６は絶縁体である。図示するように、電位センサ３０１の検出部分が、被測定表面及び相対移動方向に垂直となる面に広がりを持つ板状の導電体で構成され、被測定表面に対向する面以外から誘導電流を受けないように、被測定表面に対向する面以外の導体部分にシールドを有することを特徴としている。
【００６９】
図１８は、図１７に示す電位測定装置を側面から見た模式図である。図１７及び図１８に示すように、電位センサ３０１の検出部分は導線３０３により回路要素３０４に接続されている。また、電位センサ３０１は、被測定面と対面する面以外の導体部分は絶縁体３０６を介してシールド３０５で覆われている。シールド３０５なしで表面電位の測定を行ったところ、被測定面と対面する面以外の面からも信号を拾ってしまうため、極めてＳ／Ｎ比が悪い信号しか得られず、デジタル潜像における電位形状を測定するに至らなかった。
【００７０】
以上の構成において、電位センサ３０１と表面１０２との間に相対移動が生じたとき、電位の変化量をｄＶ、相対移動速度をｄｘ／ｄｔとすると、電位センサ３０１には、ｄＶ／ｄｔ＝（ｄＶ／ｄｘ）・（ｄｘ／ｄｔ）に比例する誘導電流が発生する。本実施形態では、相対移動速度は任意に設定できるため、検出した誘導電流には表面電位の傾きに関する情報を含んでいる。これを、積分解析することにより表面電位形状を測定することが可能となる。尚、解析時に用いる積分定数は、あらかじめ電位形状の分かっている表面を測定したときに、その形状を再現するように決定されている。
【００７１】
図１９及び図２０は、実際にダーク時の表面電位を１００Ｖに設定して測定を行った結果を示す図である。ここで、図１９は、６００ｄｐｉの走査線密度のレーザ露光装置により形成した１画素（必要に応じてドットと呼ぶ）のデジタル潜像の測定結果であり、図２０は６００ｄｐｉの走査線密度のレーザ露光装置により形成した１ドット１スペースのデジタル潜像の測定結果である。図１９に示す（ａ）、図２０に示す（ａ）は検出波形、図１９に示す（ｂ）、図２０に示す（ｂ）は積分解析後の波形で、電位形状を示している。図から明らかなように、デジタル潜像を極めて高精度で測定することが可能である。本実施形態による解析法では、電位センサの検出部分の幅は、測定する電位変化の幅よりも小さいことが必要である。
【００７２】
尚、電位センサ３０１は、板状の構造をしている。この場合、板の厚さ、即ち、検出部分の厚さは検出分解能を大きく左右する。基本的に、板の厚さは薄い方が望ましいが、薄くすると共に信号強度が低下するため、下限がある。厚さは、１〜５００μｍの範囲内であることが望ましい。また、電位センサの信号検出部分の、相対移動方向を横切る方向における長さ、即ち、感光体ドラムの軸方向の長さは、検出する信号の強度を左右する。つまり、長くすると信号強度は増大するが、被測定面との平行性が低下しやすく、分解能の低下につながりやすい。このため、検出部分の厚さは０．２〜１０ｍｍの範囲内であることが望ましい。
【００７３】
検出の分解能は、電位センサの検出部分の直線性及び平行性に対する依存性が強く、検知電極の直線性及び測定表面に平行、且つ、相対移動方向に垂直方向（図１７の紙面に垂直方向）との平行性は、３００％以内であることが好ましい。本実施形態における検出信号、即ち、誘導電流は上述のように相対移動速度に比例している。つまり、相対移動速度を速くすることで、信号強度が増大し、Ｓ／Ｎの良い信号を得ることができる。しかしながら、速くし過ぎると、接続している回路要素等に起因する時定数の影響により、かえってＳ／Ｎが悪くなる場合が生じる。
【００７４】
このため、相対移動速度は、１０〜１０，０００ｍｍ／ｓｅｃの範囲内であることが好ましい。また、相対移動中に電位センサと被測定表面との間の間隔（以下測定間隔と呼ぶ）が変化することはあまり好ましくない。そこで、本実施形態では電位センサと被測定表面の間隔を一定に保つ手段が設けられている。これは、種々の様々な手段によって達成することができる。
【００７５】
例えば、コロやスペーサーを用いてメカ的に一定間隔を保つ機構を設けたり、レーザ隙間センサや渦電流変位センサを用いて間隔をモニタし、常に一定間隔を保つようにモータ等で制御を行う方法などが挙げられる。更に、測定間隔の設定値は測定精度に影響を与える。表面の電位形状を測定するためには、測定間隔は小さい方が好ましい。しかし、あまり測定間隔を小さくしすぎると、電位センサと表面の間に放電が起り、電界が乱れてしまう場合が生じる。このため、測定間隔は、１０〜３００μｍの範囲内であることが好ましい。
【００７６】
上述の測定法では、１つの電位センサからの信号で、相対移動方向に一次元の電位形状を得ることができる。本実施形態では、更に、複数の電位センサを配備することにより測定する表面の２次元の電位形状を測定することが可能である。これら複数の電極は、相対移動方向を横切る方向、即ち、図１７〜図１８に示す装置において、感光体ドラムの軸方向、即ち、紙面にほぼ垂直方向に並べて配備される。
【００７７】
上述した装置構成において、電位センサと表面との相対移動は、感光体ドラムの回転により生じている。即ち、表面が電位センサに対して可動である。しかしながら、本実施形態の測定方法では、電位センサを表面に対して可動となる構成においても適用することが可能である。
【００７８】
［実験例及び実施例］
以下、実験例及び実施例に基づいて具体的に説明する。尚、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。また、本実験における検出分解能は１画素に相当するデジタル潜像を測定したときに、得られた電位信号の１／ｅ＾２半値幅として評価を行った。
【００７９】
＜実験例６＞
図１７に示す電位形状測定装置を用い、４００〜１２００ｄｐｉの走査線密度のレーザ露光装置によるデジタル潜像の電位形状について測定した結果を図２１に示す。測定条件は、表１０に示す通りである。
【００８０】
【表１０】
図２１より、検出分解能は検出部分の厚さに強く依存しており、厚さが薄くなると検出分解能が向上することが分かる。つまり、１２００ｄｐｉのデジタル潜像の測定結果では、検出部分の厚さがレーザスポット径（≒２０μｍ）より小さくなると、レーザスポット径にかなり近い高分解能で電位形状を測定することができる。また同様に、６００ｄｐｉ、４００ｄｐｉの場合においても、それぞれのレーザスポット径より小さい径では、スポット径に近い分解能が得られる。尚、検出部分の厚さが１μｍの電位センサを用いた場合においても、十分Ｓ／Ｎ比の良い信号を得ることができる。
【００８２】
一方、信号強度に関しては、図１７に示す構成において、検出部分の厚さが大きくなるにつれ、信号強度も小さくなる。図２２は、検出部分の厚さと信号強度との相関について更に詳しく調べた結果を示す図である。この時の電位変化は、検出部分の厚さよりも大きくなるように、幅２ｍｍの像露光により形成した。図２２に示すように、厚さが５００μｍを超えると、信号強度も弱くなる結果が得られた。即ち、厚さが５００μｍを超える範囲においては、検出分解能、信号強度共に悪い結果となり、本発明による表面電位形状測定には、適さないことが分かる。
【００８３】
＜実験例７＞
また、図１７に示す電位形状測定装置を用い、電位センサに用いる検出部分の長さと信号強度及び検出分解能の関係について実験を行った結果を図２３及び図２４にそれぞれに示す。測定条件は、表１１の通りである。
【００８４】
【表１１】
図２３及び図２４から明らかなように、検出部分の長さと信号強度及び検出分解能の間には関連性が見られる。検出部分の長さが長くなると共に、検出分解能は低下している。しかし、検出分解能の絶対値については、検出部分の長さよりも、検出部分の厚さに対する依存性の方が強い。このため、検出部分の長さが長くなると、本来その厚さのセンサが持ちうる分解能まで到達できなくなると考えられる。図２３に示す結果によれば、検出部分の長さが１０ｍｍのとき、長さ１ｍｍのときに比べ、２倍近く悪い結果になっている。このことから、１０ｍｍより長いセンサは、あまり好ましくないことが分かる。
【００８６】
また、図２４に示すように、長さが短くなると共に、信号強度が小さくなってしまい、０．２ｍｍより短くなると、検出するのが困難であった。
【００８７】
＜実験例８＞
また、図１７に示す電位形状測定装置を用い、電位センサの検出部分の並行性と検出分解の関係について実験を行った。図２５は、平行性の定義を表す模式図である。Ｘは相対移動方向、Ｙは紙面に垂直方向で、且つ表面に垂直方向、ＺはＸ及びＹに垂直方向を表わしている。実験条件及び実験結果を表１２及び図２６にそれぞれ示す。
【００８８】
【表１２】
図２６から明らかなように、ワイヤの平行性と分解能の間には関連性があり、平行性が悪くなると、検出分解能が低下した。しかし、検出分解能の絶対値については、平行性よりも、検出部分の厚さに対する依存性の方が強い。このため、平行性が悪くなると、本来その厚さのセンサが持ちうる分解能まで到達できなくなると考えられる。図２６に示す結果では、ワイヤの平行性が３００％を超えると、１５０％の時の検出分解能に比べ、２倍近く悪い結果になっている。このことから、ワイヤの平行性は３００％を超えるのは、好ましくないことがわかる。
＜実験例９＞
また、図１７に示す電位形状測定装置を用い、相対移動速度と信号強度及び測定した波形の歪みの関係について実験を行った結果を図２７に示す。測定条件は、表１３に示す通りである。
【００９０】
【表１３】
図２７から明らかなように、相対移動速度が１０［ｍｍ／ｓｅｃ］より遅くなると、信号強度が弱く、十分Ｓ／Ｎ比の良い波形を得ることができない。また、相対移動速度が１０，０００［ｍｍ／ｓｅｃ］より速くなると、測定系に起因する時定数の影響で、検出波形に歪みが生じるようになり、表面上の電位形状を正しく測定できなくなってしまう。
【００９２】
＜実験例１０＞
また、図１７に示す電位形状測定装置を用い、測定間隔と検出分解能の関係について実験を行った結果を図２８に示す。測定条件は、表１４に示す通りである。
【００９３】
【表１４】
図２８に示す結果を見ると、測定間隔が大きくなると共に、検出分解能が低下しているように見える。しかし、これは実際の電位が空間的な広がりを持っているためであり、測定系の問題ではない。表面近傍の電位形状を正しく評価するためには、測定間隔は２００μｍ以下、より好ましくは１００μｍ以下であることが好ましい。
【００９５】
つまり、電位形状の空間的な広がりの評価を行う場合においては、測定間隔は任意に設定できる。また、測定間隔を１０［μｍ］より小さくすると、表面電位との電位センサの間で放電が起り、検出波形が著しく乱れ、表面電位形状を測定することができない。
【００９６】
［実施例５］
次に、図１７に示す電位形状測定装置を製作し、検出部分の厚さが異なる電位センサを製作し、表面電位形状の測定を行った場合を説明する。表１５は、その結果を示すものである。
【００９７】
【表１５】
表１５に示すように、、検出部分の厚さが１〜５００μｍの範囲内のセンサでは、何れもレーザスポット径に近い分解能で測定することができ、デジタル潜像を測定するのに十分な分解能を得ることができる。
【００９９】
これに対し、検出部分の厚さが１ｍｍの電位センサを製作した場合には、デジタル潜像を測定するために十分な検出分解能又はＳ／Ｎ比を得ることができない。
【０１００】
［実施例６］
次に、図１７に示す電位形状測定装置を製作し、測定する表面に垂直、且つ、相対移動方向に平行となる面における電位センサの検出部分の断面形状、即ち、図１７に示す方向から見た電位センサの検出部分の形状が、図２９に示す（ａ）〜（ｃ）の形状の電位センサを製作し、表面電位形状の測定を行った場合を説明する。表１６は、その結果を示すものである。
【０１０１】
【表１６】
表１６に示すように、図２９に示す（ａ）〜（ｃ）の３種類の形状では、検出分解能に大差は見られず、何れの形状もデジタル潜像を測定するのに十分な分解能を得ることができる。
【０１０３】
［実施例７］
次に、図１７に示す電位形状測定装置の電位センサを用い、平板型感光体及びベルト型感光体の表面電位形状測定を行った場合を説明する。表１７は、その結果を示すものである。
【０１０４】
【表１７】
表１７に示すように、表面電位測定装置は、ドラム型の感光体だけでなく、平板型感光体及びベルト型感光体においても、デジタル潜像を測定するのに十分な分解能を得ることができる。
【０１０６】
［実施例８］
次に、図１７に示す電位形状測定装置は、感光体ドラムの回転により電位センサと表面との相対移動が生じている。この装置を改良し、電位センサを感光体ドラムの軸方向に移動させて、感光体ドラムの軸方向の電位形状測定を行った場合を説明する。表１８は、その結果を示すものである。
【０１０７】
【表１８】
表１８に示すように、電位センサが移動することにより、相対移動が生じる構成においても、デジタル潜像を測定するのに十分な分解能及び強度を得ることができる。この結果より、本実施形態による表面電位測定法は、電位センサと表面との相対移動が感光体ドラムの回転による構成、即ち、表面が電位センサに対して可動となる構成だけでなく、電位センサを表面に対して可動となる構成においても適用することが可能であることがわかる。
【０１０９】
このように、参考実施形態１によれば、電位センサと被測定表面との相対移動により生じる誘導電流を検出、解析を行う表面電位測定において、電位センサの検出部分の断面形状が、被測定表面及び前記相対移動方向に垂直となる面に広がりを持つ板状の導電体で構成され、被測定表面に対向する面以外から誘導電流を受けないように、被測定表面に対向する面以外の導体部分にシールドを有することを特徴とする電位センサを用いることで、従来の平板の導電体を検知電極に用いた電位センサに比べ、２〜３倍程度良い分解能を得ることができる。更に、電位センサは、検知電極の幅を小さくしても、信号強度を保つことができ、非常にＳ／Ｎ比の良い信号を得ることが可能となる。このため、従来測定が極めて難しいとされていたデジタル潜像を測定し、表面電位形状を評価することが可能となる。
【０１１０】
［参考実施形態２］
次に、図面を参照しながら本発明に係る参考実施形態２を詳細に説明する。
【０１１１】
図３０は、参考実施形態２による電位測定装置の詳細な構成を示す図である。同図において、４０１は電位センサ、４０２は支持体、４０３は導線、そして、４０４は回路要素である。図示するように、電位センサ４０１の検出部分が、被測定表面に対して鉛直方向に伸びる棒状の導電体で構成され、被測定表面に対向する面以外から誘導電流を受けないように、被測定表面に対向する面以外の導体部分にシールドを有することを特徴としている。
【０１１２】
電位センサ４０１の検出部分は導線４０３により回路要素４０４に接続されている。また、電位センサ４０１は、被測定面と対面する面以外の導体部分は絶縁体４０６を介してシールド４０５で覆われている。シールド４０５なしで表面電位の測定を行ったところ、被測定面と対面する面以外の面からも信号を拾ってしまうため、極めてＳ／Ｎ比が悪い信号しか得られず、デジタル潜像における電位形状を測定するに至らなかった。
【０１１３】
以上の構成において、電位センサ４０１と表面１０２との間に相対移動が生じたとき、電位の変化量をｄＶ、相対移動速度をｄｘ／ｄｔとすると、電位センサ４０１には、ｄＶ／ｄｔ＝（ｄＶ／ｄｘ）・（ｄｘ／ｄｔ）に比例する誘導電流が発生する。本実施形態では、相対移動速度は任意に設定できるため、検出した誘導電流には表面電位の傾きに関する情報を含んでいる。これを、積分解析することにより表面電位形状を測定することが可能となる。尚、解析時に用いる積分定数は、あらかじめ電位形状の分かっている表面を測定したときに、その形状を再現するように決定されている。
【０１１４】
図３１及び図３２は、実際にダーク時の表面電位を１００Ｖに設定して測定を行った結果を示す図である。ここで、図３１は、６００ｄｐｉの走査線密度のレーザ露光装置により形成した１画素（必要に応じてドットと呼ぶ）のデジタル潜像の測定結果であり、図３２は６００ｄｐｉの走査線密度のレーザ露光装置により形成した１ドット１スペースのデジタル潜像の測定結果である。図３１に示す（ａ）、図３２に示す（ａ）は検出波形、図３１に示す（ｂ）、図３２に示す（ｂ）は積分解析後の波形で、電位形状を示している。図から明らかなように、デジタル潜像を極めて高精度で測定することが可能である。本実施形態による解析法では、電位センサの検出部分の幅は、測定する電位変化の幅よりも小さいことが必要である。
【０１１５】
尚、電位センサ４０１は、棒状の構造をしている。この場合、電位センサ４０１の検出部分の被測定表面と対向する面の幅は、検出分解能を大きく左右する。基本的に、被測定表面と対向する面の幅（以下、検出部分の幅と呼ぶ）及び面積は小さい方が望ましい。しかしながら、検出部分の幅が小さくなると、信号強度が低下するため、下限がある。検出部分の幅は、１〜５００μｍの範囲内であることが望ましい。
【０１１６】
本実施形態における検出信号、即ち、誘導電流は上述のように相対移動速度に比例している。つまり、相対移動速度を速くすることで、信号強度が増大し、Ｓ／Ｎの良い信号を得ることができる。しかしながら、速くし過ぎると、接続している回路要素等に起因する時定数の影響により、かえってＳ／Ｎが悪くなる場合が生じる。
【０１１７】
このため、相対移動速度は、１０〜１０，０００ｍｍ／ｓｅｃの範囲内であることが好ましい。また、相対移動中に電位センサと被測定表面との間の間隔（以下測定間隔と呼ぶ）が変化することはあまり好ましくない。そこで、本実施形態では電位センサと被測定表面の間隔を一定に保つ手段が設けられている。これは、種々の様々な手段によって達成することができる。
【０１１８】
例えば、コロやスペーサーを用いてメカ的に一定間隔を保つ機構を設けたり、レーザ隙間センサや渦電流変位センサを用いて間隔をモニタし、常に一定間隔を保つようにモータ等で制御を行う方法などが挙げられる。更に、測定間隔の設定値は測定精度に影響を与える。表面の電位形状を測定するためには、測定間隔は小さい方が好ましい。しかし、あまり測定間隔を小さくしすぎると、電位センサと表面の間に放電が起り、電界が乱れてしまう場合が生じる。このため、測定間隔は、１０〜３００μｍの範囲内であることが好ましい。
【０１１９】
上述の測定法では、１つの電位センサからの信号で、相対移動方向に一次元の電位形状を得ることができる。本実施形態では、更に、複数の電位センサを配備することにより測定する表面の２次元の電位形状を測定することが可能である。これら複数の電極は、相対移動方向を横切る方向、即ち、図３０に示す装置において、感光体ドラムの軸方向、即ち、紙面にほぼ垂直方向に並べて配備される。上述した装置構成において、電位センサと表面との相対移動は、感光体ドラムの回転により生じている。即ち、表面が電位センサに対して可動である。しかしながら、本実施形態の測定方法では、電位センサを表面に対して可動となる構成においても適用することが可能である。
【０１２０】
［実験例及び実施例］
以下、実験例及び実施例に基づいて具体的に説明する。尚、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。また、本実験における検出分解能は１画素に相当するデジタル潜像を測定したときに、得られた電位信号の１／ｅ＾２半値幅として評価を行った。
【０１２１】
＜実験例１１＞
図３０に示す電位形状測定装置を用い、４００〜１２００ｄｐｉの走査線密度のレーザ露光装置によるデジタル潜像の電位形状について測定した結果を図３３に示す。測定条件は、表１９に示す通りである。
【０１２２】
【表１９】
図３３より、検出分解能は検出部分の幅に強く依存しており、幅が小さくなると検出分解能が向上することが分かる。つまり、１２００ｄｐｉのデジタル潜像の測定結果では、検出部分の幅がレーザスポット径（≒２０μｍ）より小さくなると、レーザスポット径にかなり近い高分解能で電位形状を測定することができる。また同様に、６００ｄｐｉ、４００ｄｐｉの場合においても、それぞれのレーザスポット径より小さい径では、スポット径に近い分解能が得られる。尚、検出部分の幅が１μｍの電位センサを用いた場合においても、十分Ｓ／Ｎ比の良い信号を得ることができる。
【０１２４】
一方、信号強度に関しては、図３０に示す構成において、検出部分の幅が厚くなるにつれ、信号強度も小さくなる。図３４は、検出部分の幅と信号強度との相関について更に詳しく調べた結果を示す図である。この時の電位変化は、検出部分の幅よりも大きくなるように、幅２ｍｍの像露光により形成した。図３４に示すように、幅が５００μｍを超えると、信号強度も弱くなる結果が得られた。即ち、幅が５００μｍを超える範囲においては、検出分解能、信号強度共に悪い結果となり、本発明による表面電位形状測定には、適さないことが分かる。
【０１２５】
＜実験例１２＞
また、図３０に示す電位形状測定装置を用い、相対移動速度と信号強度及び測定した波形の歪みの関係について実験を行った結果を図３５に示す。測定条件は、表２０に示す通りである。
【０１２６】
【表２０】
図３５から明らかなように、相対移動速度が１０［ｍｍ／ｓｅｃ］より遅くなると、信号強度が弱く、十分Ｓ／Ｎ比の良い波形を得ることができない。また、相対移動速度が１０，０００［ｍｍ／ｓｅｃ］より速くなると、測定系に起因する時定数の影響で、検出波形に歪みが生じるようになり、表面上の電位形状を正しく測定できなくなってしまう。
【０１２８】
＜実験例１３＞
また、図３０に示す電位形状測定装置を用い、測定間隔と検出分解能の関係について実験を行った結果を図３６に示す。測定条件は、表２１に示す通りである。
【０１２９】
【表２１】
図３６に示す結果を見ると、測定間隔が大きくなると共に、検出分解能が低下しているように見える。しかし、これは実際の電位が空間的な広がりを持っているためであり、測定系の問題ではない。表面近傍の電位形状を正しく評価するためには、測定間隔は２００μｍ以下、より好ましくは１００μｍ以下であることが好ましい。
【０１３１】
つまり、電位形状の空間的な広がりの評価を行う場合においては、測定間隔は任意に設定できる。また、測定間隔を１０［μｍ］より小さくすると、表面電位との電位センサの間で放電が起り、検出波形が著しく乱れ、表面電位形状を測定することができない。
【０１３２】
［実施例９］
次に、図３０に示す電位形状測定装置を製作し、図３７に示すようなシールド形状の異なる電位センサを製作し、表面電位形状の測定を行った場合を説明する。表２２は、その結果を示すものである。
【０１３３】
【表２２】
表２２に示すように、、図３７に示すシールド部分の形状は、何れもデジタル潜像を測定するのに十分な分解能を得ることができる。この結果、検出分解能は、シールドの形状には依存しないことが分かる。
【０１３５】
これに対し、シールド無しで行った場合、側面からの信号が支配的になるため、デジタル潜像を測定するのに十分な検出分解能又はＳ／Ｎ比を得ることができない。
【０１３６】
［実施例１０］
次に、図３０に示す電位形状測定装置を製作し、相対移動方向から見た電位センサの検出部分の形状が、図３８に示す（ａ）〜（ｄ）の形状の電位センサを製作し、表面電位形状の測定を行った場合を説明する。表２３は、その結果を示すものである。
【０１３７】
【表２３】
表２３に示すように、図３８に示す（ａ）〜（ｄ）の４種類の形状では、検出分解能に大差は見られず、何れの形状もデジタル潜像を測定するのに十分な分解能を得ることができる。
【０１３９】
［実施例１１］
次に、図３０に示す電位形状測定装置の電位センサを用い、平板型感光体及びベルト型感光体の表面電位形状測定を行った場合を説明する。表２４は、その結果を示すものである。
【０１４０】
【表２４】
表２４に示すように、表面電位測定装置は、ドラム型の感光体だけでなく、平板型感光体及びベルト型感光体においても、デジタル潜像を測定するのに十分な分解能を得ることができる。
【０１４２】
［実施例１２］
次に、図３０に示す電位形状測定装置は、感光体ドラムの回転により電位センサと表面との相対移動が生じている。この装置を改良し、電位センサを感光体ドラムの軸方向に移動させて、感光体ドラムの軸方向の電位形状測定を行った場合を説明する。表２５は、その結果を示すものである。
【０１４３】
【表２５】
表２５に示すように、電位センサが移動することにより、相対移動が生じる構成においても、デジタル潜像を測定するのに十分な分解能及び強度を得ることができる。この結果より、本実施形態による表面電位測定法は、電位センサと表面との相対移動が感光体ドラムの回転による構成、即ち、表面が電位センサに対して可動となる構成だけでなく、電位センサを表面に対して可動となる構成においても適用することが可能であることがわかる。
【０１４５】
このように、参考実施形態２によれば、電位センサと被測定表面との相対移動により生じる誘導電流を検出、解析を行う表面電位測定において、電位センサの検出部分が、被測定表面に対して鉛直方向に伸びる棒状の導電体で構成され、被測定表面に対向する面以外から誘導電流を受けないように、被測定表面に対向する面以外の導体部分にシールドを有することを特徴とする電位センサを用いることで、従来の平板の導電体を検知電極に用いた電位センサに比べ、２〜３倍程度良い分解能を得ることができる。更に、電位センサは、検知電極の幅を小さくしても、信号強度を保つことができ、非常にＳ／Ｎ比の良い信号を得ることが可能となる。このため、従来測定が極めて難しいとされていたデジタル潜像を測定し、表面電位形状を評価することが可能となる。
【０１４６】
尚、本発明は複数の機器（例えば、ホストコンピュータ，インタフェイス機器，リーダ，プリンタなど）から構成されるシステムに適用しても、一つの機器からなる装置（例えば、複写機，ファクシミリ装置など）に適用してもよい。
【０１４７】
また、本発明の目的は前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（ＣＰＵ若しくはＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。
【０１４８】
この場合、記憶媒体から読出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
【０１４９】
プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えばフロッピーディスク，ハードディスク，光ディスク，光磁気ディスク，ＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ−Ｒ，磁気テープ，不揮発性のメモリカード，ＲＯＭなどを用いることができる。
【０１５０】
また、コンピュータが読出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）などが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【０１５１】
更に、記憶媒体から読出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【０１５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、高分解能でＳ／Ｎ比を向上させ、精度良く測定できる表面電位測定方法及び装置を提供することが可能となる。
【０１５３】
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、第１の実施形態による表面電位形状測定の概略を示す模式図である。
【図２】 図１に示す電位測定装置１０３の詳細な構成を示す図である。
【図３】 図２に示す電位測定装置１０３を側面から見た模式図である。
【図４】 ６００ｄｐｉの走査線密度のレーザ露光装置により形成した１画素のデジタル潜像の測定結果を示す図である。
【図５】 ６００ｄｐｉの走査線密度のレーザ露光装置により形成した１ドット１スペースのデジタル潜像の測定結果である。
【図６】 導電性ワイヤで製作した電位センサのワイヤ太さと検出分解能の関係を表す図である。
【図７】 導電性ワイヤで製作した電位センサのワイヤ太さと信号強度の関係を表す図である。
【図８】 導電性ワイヤで製作した電位センサのワイヤ長さと検出分解能の関係を表す図である。
【図９】 導電性ワイヤで製作した電位センサのワイヤ長さと信号強度の関係を表す図である。
【図１０】 導電性ワイヤで製作した電位センサのワイヤの直線性の定義を表す模式図である。
【図１１】 導電性ワイヤで製作した電位センサのワイヤの平行性の定義を表す模式図である。
【図１２】 導電性ワイヤで製作した電位センサのワイヤの直線性及び平行性と検出分解能の関係を表す図である。
【図１３】 被測定表面と電位センサの相対移動速度と信号強度及び検出波形の歪みの関係を表す図である。
【図１４】 測定間隔と検出波形の歪みの関係を表す図である。
【図１５】 第１の実施形態による電位センサの構造例を表す模式図である。
【図１６】 第１の実施形態による電位センサの、図２と同じ方向から見た断面を表す模式図である。
【図１７】 参考実施形態１による電位測定装置の詳細な構成を示す図である。
【図１８】 図１７に示す電位測定装置を側面から見た模式図である。
【図１９】 ６００ｄｐｉの走査線密度のレーザ露光装置により形成した１画素のデジタル潜像の測定結果を示す図である。
【図２０】 ６００ｄｐｉの走査線密度のレーザ露光装置により形成した１ドット１スペースのデジタル潜像の測定結果である。
【図２１】 電位センサの検出部分の厚さと検出分解能の関係を表す図である。
【図２２】 電位センサの検出部分の厚さと信号強度の関係を表す図である。
【図２３】 電位センサの検出部分の長さと検出分解能の関係を表す図である。
【図２４】 電位センサの検出部分の長さと信号強度の関係を表す図である。
【図２５】 電位センサの検出部分のの平行性の定義を表す模式図である。
【図２６】 電位センサの検出部分の平行性と検出分解能の関係を表す図である。
【図２７】 被測定表面と電位センサの相対移動速度と信号強度及び検出波形の歪みの関係を表す図である。
【図２８】 測定間隔と検出波形の歪みの関係を表す図である。
【図２９】 参考実施形態１による電位センサの、図１７と同じ方向から見た断面を表す模式図である。
【図３０】 参考実施形態２による電位測定装置の詳細な構成を示す図である。
【図３１】 ６００ｄｐｉの走査線密度のレーザ露光装置により形成した１画素のデジタル潜像の測定結果を示す図である。
【図３２】 ６００ｄｐｉの走査線密度のレーザ露光装置により形成した１ドット１スペースのデジタル潜像の測定結果である。
【図３３】 電位センサの検出部分の幅と検出分解能の関係を表す図である。
【図３４】 電位センサの検出部分の幅と信号強度の関係を表す図である。
【図３５】 被測定表面と電位センサの相対移動速度と信号強度及び検出波形の歪みの関係を表す図である。
【図３６】 測定間隔と検出波形の歪みの関係を表す図である。
【図３７】 参考実施形態２による電位センサの構造例を表す模式図である。
【図３８】 参考実施形態２による電位センサの、図３０と同じ方向から見た断面を表す模式図である。
Claims (6)
- 表面に電位変化を伴う表面と、少なくとも１つの電位センサを相対的に移動させ、前記表面の電位変位により前記電位センサに誘導電流を発生させ、前記誘導電流の解析を行い、電位形状を測定する表面電位測定装置において、
前記電位センサの検出部分は、ワイヤ径が１〜５００μｍの導電性ワイヤで構成され、前記表面と前記電位センサとの相対移動方向をＸ、前記表面の法線方向をＹ、Ｘ及びＹに垂直な方向をＺとしたときに、Ｚ軸と略平行に配置され、前記表面に垂直で、且つ、前記相対移動方向に平行となる面における前記検出部分の断面形状がエッジを持たない形状であり、前記表面との間隔が１０〜３００μｍで配置され、
前記誘導電流を解析することにより、表面電位形状を求めることを特徴とする表面電位測定装置。 - 前記検出部分の断面形状は、真円型であることを特徴とする請求項１に記載の表面電位測定装置。
- 前記検出部分の断面形状は、楕円型であることを特徴とする請求項１に記載の表面電位測定装置。
- 前記検出部分の断面形状は、ほぼ三角型であることを特徴とする請求項１に記載の表面電位測定装置。
- 前記電位センサの検出部分の、直線性及びＺ軸との平行性が前記誘電性ワイヤ径の３００％以内であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の表面電位測定装置。
- 表面に電位変化を伴う表面と、少なくとも１つの電位センサを相対的に移動させ、前記表面の電位変位により前記電位センサに誘導電流を発生させ、前記誘導電流の解析を行い、電位形状を測定する表面電位測定方法において、
前記電位センサの検出部分は、ワイヤ径が１〜５００μｍの導電性ワイヤで構成され、前記表面と前記電位センサとの相対移動方向をＸ、前記表面の法線方向をＹ、Ｘ及びＹに垂直な方向をＺとしたときに、Ｚ軸と略平行に配置され、前記表面に垂直で、且つ、前記相対移動方向に平行となる面における前記検出部分の断面形状がエッジを持たない形状であり、前記表面との間隔が１０〜３００μｍで配置され、
前記誘導電流を解析することにより、表面電位形状を求めることを特徴とする表面電位測定方法。
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