感光体性能測定装置および画像形成装置
【課題】短時間で感光体の性能を測定することができる感光体性能測定装置を実現する。
【解決手段】本発明は、荷電粒子ビームを発生させる荷電粒子ビーム発生手段１０と、荷電粒子ビームを屈曲させる電子レンズ１１と、荷電粒子ビームの通過を制限するアパーチャ１２と、荷電粒子ビームを偏向させるビーム偏向手段１３と、荷電粒子ビームが感光体１８に当たることによって発生する２次荷電粒子を検出する２次荷電粒子検出手段１６と、光源１７を有する感光体性能測定装置において、性能測定時に前記電子レンズの少なくとも２つは屈折力を変化させ、該屈折力を変化させる電子レンズはアパーチャより荷電粒子ビーム発生手段側と感光体側のそれぞれに少なくとも１つ配置してあり、測定の第１段階から第２段階への移行時にアパーチャより荷電粒子ビーム発生手段側の電子レンズ１１の屈折力を調整し、且つ、感光体側の電子レンズ１４の屈折力を弱める構成とした。
【解決手段】本発明は、荷電粒子ビームを発生させる荷電粒子ビーム発生手段１０と、荷電粒子ビームを屈曲させる電子レンズ１１と、荷電粒子ビームの通過を制限するアパーチャ１２と、荷電粒子ビームを偏向させるビーム偏向手段１３と、荷電粒子ビームが感光体１８に当たることによって発生する２次荷電粒子を検出する２次荷電粒子検出手段１６と、光源１７を有する感光体性能測定装置において、性能測定時に前記電子レンズの少なくとも２つは屈折力を変化させ、該屈折力を変化させる電子レンズはアパーチャより荷電粒子ビーム発生手段側と感光体側のそれぞれに少なくとも１つ配置してあり、測定の第１段階から第２段階への移行時にアパーチャより荷電粒子ビーム発生手段側の電子レンズ１１の屈折力を調整し、且つ、感光体側の電子レンズ１４の屈折力を弱める構成とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタル複写機、レーザプリンタ、レーザプロッタ、レーザファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の画像形成装置で用いられる感光体の性能測定装置に関し、さらには、その感光体性能測定装置で評価された感光体を用いる画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル複写機、レーザプリンタ、レーザファクシミリ等に応用される画像形成装置の一例を図９に示す。
図９に示す画像形成装置では、像担持体としての円筒状に形成された感光体ドラム１１１を有し、その周辺には帯電手段１１２（図では帯電ローラによる接触式のものを示しているが、この他、帯電ブラシや、非接触式のコロナチャージャ等を用いることもできる）、光走査装置１１７、現像装置１１３、転写手段１１４（図では転写ローラを示しているが、コロナチャージャ等を用いるものであってもよい）、クリーニング装置１１５を有している。また、符号１１６は定着装置を示している。
【０００３】
感光体ドラム１１１は、接地された金属等の導電性を持つ円筒の外側表面に、暗中では誘電体、光が当たると電導体となる光導電性の感光体材料が塗布されている。
感光体ドラム１１１は図中の矢印方向へ等速回転され、帯電手段１１２によって感光体表面に均一に電荷が与えられる。
次に、光走査装置１１７によって感光体ドラム１１１の一部に光が当てられる。感光体ドラム１１１の光の当たった部分は電導体となり、感光体表面の電荷が導電性を持つ円筒を介して逃げることにより感光体表面の電荷が無くなる。また、光の当たらなかった部分の電荷はそのまま保持される。この様にして静電潜像が形成される。
【０００４】
次に、現像装置によって感光体表面と同じ極性の電荷に帯電されたトナーが感光体表面の電荷の無くなった部分にのみ付着し、トナー画像として可視像化される。
感光体上のトナー画像は、図示しない給紙部から給紙される転写紙やＯＨＰシート等のシート状記録媒体Ｓ上に転写手段１１４によって静電力及び圧力により転写され、定着装置１１６によって熱及び圧力を加えることにより定着される。
トナー画像を定着されたシート状記録媒体Ｓは装置外へ排出され、トナー画像転写後の感光体１１１はクリーニング装置１１５によりクリーニングされて残留トナーや紙粉が除去される。
【０００５】
ここで、感光体の製造方法によっては何度も上記のサイクルを繰り返していると、帯電から現像に移る間に光走査装置１１７によって光を当てていない場所でも電荷が逃げてしまう個所が発生することがある。これは何度も高電圧をかけているうちに感光体が変質または劣化し、恒常的な電荷の通り道が出来てしまうためである。このような個所が発生するとトナーが不必要な所に付着し、出力画像としては地汚れとなり、著しく画像品質を落とすこととなる。
【０００６】
そこで、この様な地汚れの発生しない感光体の製造方法を確立する必要があるが、これまでの感光体の性能評価では、地汚れが発生するかどうかは実際に画像形成装置を組み立てた後、長時間の連続画像出力実験を行わなければならず、非常に非効率であった。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２９５６９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本出願人は先に、感光体の性能測定に応用できる技術として、静電潜像の測定方法および測定装置を提案している（特許文献１参照）。
この先願技術では、荷電粒子ビームを照射して、測定を行う装置内で静電潜像を形成する手段を持ち、潜像形成後の短い時間内に測定を行うことができ、また、非破壊で測定することが可能な、静電潜像の測定方法および装置を得ることを課題としている。そして、この静電潜像の測定方法および装置では、感光体等の試料面を荷電粒子ビームで走査し、この走査で得られる検出信号により試料面の静電潜像を測定するものである。より具体的には、荷電粒子ビームを走査する装置内で、試料に対して帯電させ、光学系を介して帯電した試料を露光させることにより、試料上に静電潜像（電荷分布）を生成させる。そして電荷分布を有する試料を移動させながら試料面の静電潜像を測定する。また、帯電手段は電子ビームを照射させる手段とし、試料からの２次電子を検出する手段を設けている。
【０００９】
上記の先願技術では、荷電粒子ビームを走査する装置内で、試料上に電荷分布を形成させる手段（例えば帯電手段と露光手段）を有することにより、従来は極めて困難であった、試料の表面電荷分布を測定することが可能となるが、帯電、露光による潜像形成の後に試料の表面電荷分布を測定する構成なので、荷電粒子ビームの照射手段の他に、潜像形成用の露光手段等を必要とし、測定装置の大型化の問題や、測定に時間がかかるという問題がある。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、感光体面を荷電粒子ビームで走査して性能測定を行う技術を応用し、より簡易な構成で且つ短時間で感光体の性能を測定することができる構成の感光体性能測定装置を提供することを目的としている。そして本発明は、感光体性能測定装置で性能を評価され、選別された感光体を用いて、地汚れの発生しにくい良好な画像を出力できる画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するための手段として、特許請求の範囲の請求項１に記載の発明は、荷電粒子ビームを発生させる荷電粒子ビーム発生手段と、前記荷電粒子ビームを屈曲させる電子レンズと、前記荷電粒子ビームの通過を制限するアパーチャと、前記荷電粒子ビームを偏向させるビーム偏向手段と、前記荷電粒子ビームが感光体に当たることによって発生する２次荷電粒子を検出する２次荷電粒子検出手段と、光源とを有する感光体性能測定装置において、性能測定時に前記電子レンズの少なくとも２つは屈折力を変化させ、該屈折力を変化させる電子レンズは前記アパーチャより荷電粒子ビーム発生手段側と感光体側のそれぞれに少なくとも１つ配置してあり、測定の第１段階から第２段階への移行時に前記アパーチャより荷電粒子ビーム発生手段側の電子レンズの屈折力を調整（例えば弱めるか、強めるか）し、且つ、感光体側の電子レンズの屈折力を弱めることを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、荷電粒子ビームを発生させる荷電粒子ビーム発生手段と、前記荷電粒子ビームを屈曲させる電子レンズと、前記荷電粒子ビームを絞るアパーチャと、前記荷電粒子ビームを偏向させるビーム偏向手段と、前記荷電粒子ビームが感光体に当たることによって発生する２次電子を検出する２次電子検出手段と、光源とを有する感光体性能測定装置において、性能測定時に前記電子レンズの少なくとも１つは屈折力を変化させ、該屈折力を変化させる電子レンズは前記アパーチャより荷電粒子ビーム発生手段側に配置されており、測定の第１段階では前記ビーム偏向手段の機能を停止させ、第２段階への移行時に前記ビーム偏向手段を機能させ、前記アパーチャより荷電粒子ビーム発生手段側の電子レンズの屈折力を調整（例えば弱めるか、強めるか）し、且つ、感光体側の電子レンズの屈折力を感光体上に焦点が合うように調整することを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の感光体性能測定装置において、前記性能測定時に屈折力を変化させる電子レンズは、印加電圧発生手段によって屈折力を変化させることを特徴とする。
また、請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の感光体性能測定装置において、プログラムの保存及び実行が可能なプログラミング制御装置を有することを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の感光体性能測定装置において、基準時間発生手段を有することを特徴とする。
また、請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の感光体性能測定装置において、前記２次電子検出手段からの２次電子検出信号の強度の時間変化から前記感光体面上の２次電子発生量の分布を濃度に置き換えた画像に変換する画像変換手段を有することを特徴とする。
さらに、請求項７記載の発明は、請求項３乃至６のいずれか１項に記載の感光体性能測定装置において、前記印加電圧発生手段は、低電圧の可変電圧発生手段と、電圧増幅手段を有し、前記可変電圧発生手段と電圧増幅手段は、信号線を除いて電気的に分離されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項８に記載の発明は、像担持体に静電潜像を形成し、該静電潜像を現像して可視像化した後、像担持体上の可視像を記録媒体に転写して画像を形成する画像形成装置において、前記像担持体として、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の感光体性能測定装置よって性能を評価され、選別された感光体を用いたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の感光体性能測定装置では、測定の第１段階では感光体表面に均一に強力な荷電粒子ビームを当てることにより、感光体表面を均一に帯電させ、第２段階では荷電粒子ビームを弱めて走査させ、荷電粒子ビームが感光体に当たることによって発生する２次荷電粒子を２次荷電粒子検出手段で検出して２次電子の発生量の分布を得るので、先願技術のような露光手段は必要がなく、簡易な構成で且つ短時間で感光体の性能を測定することが可能でとなる。従って感光体の性能評価および選別を容易に行うことが可能となる。
なお、ここでの性能とは、露光されない状態で帯電が保持されるか否かのことである。帯電が保持されない（性能が悪い）と、この感光体を用いた画像形成装置は地汚れが発生し、著しく画像性能を落とすことになる。
本発明では、上記の感光体性能測定装置により性能を評価され、選定された感光体を用いて画像形成装置を構成することにより、地汚れの発生しにくい良好な画像を出力できる画像形成装置を実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明に係る感光体性能測定装置は、荷電粒子ビームを発生させる荷電粒子ビーム発生手段と、前記荷電粒子ビームを屈曲させる電子レンズと、前記荷電粒子ビームの通過を制限するアパーチャと、前記荷電粒子ビームを偏向させるビーム偏向手段と、前記荷電粒子ビームが感光体に当たることによって発生する２次荷電粒子を検出する２次荷電粒子検出手段と、光源とを有する構成である。そして、本発明の感光体性能測定装置による測定、評価の概要としては、以下のようなものである。
（１）感光体の測定範囲全体に均一に強力な荷電粒子ビームを当てることにより、感光体表面を均一に帯電させる。この際、感光体に負荷をかけることにより加速試験にもなる。
（２）荷電粒子ビームを弱めて走査させ、２次電子の発生量の分布を得る。
（３）測定範囲全体の面積に対する電荷の失われている個所の面積比から感光体の性能を評価する。
（４）評価結果から性能の良い感光体を選別して、画像形成装置の作像部に組み込む。
【００１７】
本発明の感光体性能測定装置は、性能測定時に電子レンズの少なくとも２つは屈折力を変化させ、その２つの電子レンズの内、少なくとも１つはアパーチャより荷電粒子ビーム発生手段側に配置され（あるいは、性能測定時に電子レンズの少なくとも２つは屈折力を変化させ、その電子レンズはアパーチャより荷電粒子ビーム発生手段側と感光体側のそれぞれに配置され）、且つ、性能測定時にビーム偏向手段の機能状態と停止状態を切り替えることより、荷電粒子ビームを測定範囲全体に強力に均一に当てることと弱めて走査させることの切替が可能となる。また、電子レンズの屈折力を変化させるためには、印加電圧発生手段を用いる。
【００１８】
さらに本発明の感光体性能測定装置では、プログラムの保存及び実行が可能なプログラミング制御装置を有している。このプログラミング制御装置を有することにより、一連の測定作業を自動化でき、測定の効率化が図れる。
また、帯電及び電荷が逃げて行く過程は刻々と状態が変わって行く過渡現象であり、比較測定を行う場合に条件を揃えるためには時間管理が重要であり、そのために基準時間発生手段を有していなければならない。
【００１９】
次に、本発明の感光体性能測定装置では、２次電子の発生量の分布を得るために、２次電子検出手段からの２次電子検出信号の強度の時間変化から感光体面上の２次電子発生量の分布を濃度に置き換えた画像に変換する画像変換手段を有することにより、既存の様々な画像処理ツールを使用することができ、測定範囲全体の面積に対する電荷の失われている個所の面積比も容易に算出できる。
【００２０】
また、本発明の感光体性能測定装置では、電子レンズの屈折力を変化させる印加電圧発生手段を有し、この印加電圧発生手段は低電圧の可変電圧発生手段と、電圧増幅手段で構成し、低電圧の可変電圧発生手段で低電圧で電圧可変を行い、電圧増幅手段で増幅し、高電圧の電圧可変を行っている。ここで、可変電圧発生手段と電圧増幅手段は、信号線を除いて電気的に分離されていることが望ましい。電気的に分離とは高電圧の電流が急激に変化した時発生する磁場変化や電波が相手側に伝わり誘導電流を発生させることが無い状態にすることである。具体的には空間的に離す、それぞれの手段を独立に電気伝導性を持つ筐体で覆う、別々の経路でアースを取る等がある。これにより、高電圧を扱う電圧増幅手段で発生するノイズが可変電圧発生手段を破壊することが防げる。
【００２１】
本発明では、上記の感光体性能測定装置よって性能を評価され、選定された感光体を用いて画像形成装置を構成することにより、地汚れの発生しにくい良好な画像を出力できる画像形成装置を実現することが可能となる。
また、画像形成装置が廃棄された際に、本発明の感光体性能測定装置で感光体の劣化の程度を判定することにより、劣化の程度が小さいものはリサイクルでき、資源の有効活用が可能となる。
【００２２】
以下、本発明の具体的な構成、動作および作用を、図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
【実施例】
【００２３】
［実施例１］
図１に本発明の第１の実施例を示す。性能を評価する感光体１８は、電子を照射する側と反対の面を接地させた状態で配置される。ここでは円筒状の感光体１８の内側を接地する。なお、図示の例では、感光体全体をそのまま測定装置の真空槽（以下、チャンバと言う）２５内に入れた状態を示しているが、感光体の一部を切り出した小片やテスト用に作成した平板の試料（サンプル）であっても構わない。
【００２４】
一方、チャンバ２５内には、荷電粒子ビーム照射部１５が設置されている。そして測定時には、チャンバ内は図示しない真空排気装置によって真空状態に排気される。なお、真空排気後に微量の不活性ガス等を導入することも可能である。
荷電粒子ビーム照射部１５は、荷電粒子ビーム発生手段１０と、複数の電子レンズ１１，１３，１４、アパーチャ１２等で構成されており、測定に用いる荷電粒子ビーム（ここでは電子ビームを用いるが、イオン等の電荷を持った粒子のビームであったら何でも構わない）は、荷電粒子ビーム発生手段１０で発生する。荷電粒子ビーム発生手段１０の詳細は図示しないが、電子を発生させるフィラメント、該電子を引き出す電極、加速する電極、ビーム照射を開始及び停止する機構等からなる。
【００２５】
荷電粒子ビーム発生手段１０で発生した電子ビームは、電子レンズ（ここでは、コンデンサーレンズとする）１１によって収束させられる。コンデンサーレンズ１１はコイルまたは電極からなり、いずれの場合も印加する電圧によって電子ビームの収束度合いを変えることができる。このコンデンサーレンズ１１よって収束させられた電子ビームは、アパーチャ１２で通過を制限され、アパーチャ１２の開口を通った電子ビームのみが感光体１８へ向かうことになる。
【００２６】
アパーチャ１２の開口を通った電子ビームは、ビーム偏向手段としての電子レンズ（以下、走査レンズと言う）１３によって偏向される。走査レンズ１３は複数のコイルまたは電極からなり、一定の電圧変化パターンを与えることにより電子ビームが偏向され、感光体上を２次元的に走査することができる。
さらに、走査レンズ１３の後段にも電子レンズ（以下、対物レンズと言う）１４が設けられており、この対物レンズ１４によって再度電子ビームは収束させられる。対物レンズ１４の構造は基本的にコンデンサーレンズ１１と同じである。
【００２７】
対物レンズ１４で収束された電子ビームが感光体１８に当ると、電子が感光体１８に留まり、感光体表面が帯電すると共に、２次電子として感光体１８から飛び出す電子もある。この２次電子は、２次荷電粒子検出手段１６によって捕獲され、捕獲された２次電子量に比例する検出電流となる。
２次荷電粒子検出手段１６の構造の一例としては、シンチレータ（蛍光体）と光電子増倍管を組み合わせたものであり、シンチレータの表面に印加された引き込み電圧の電界により２次電子はシンチレータに引き付けられて捕獲され、シンチレーション光に変換される。この光はライトパイプを通って光電子増倍管で増幅され、２次電子検出信号となる。
【００２８】
ここで、図２は２次荷電粒子検出手段１６と感光体１８との間の空間における電位分布を等高線で示した図である。
感光体１８の負極性に帯電している部分（Ｑ1，Ｑ2）では、感光体１８から飛び出した２次電子（ｅ11，ｅ12）は実線の電位等高線に従い、矢印Ｇ1，Ｇ2で示すように、２次荷電粒子検出手段のシンチレータ２４へ到達する。
一方、負極性の帯電量が少ない部分（Ｑ3）では破線の電位等高線が示す様にＱ3に近い方が電位が高く、感光体１８から飛び出した２次電子（ｅ13）は矢印Ｇ3で示すように、感光体１８に戻ってしまい、２次荷電粒子検出手段へは到達しない。故に、電子ビームを走査させて２次電子検出信号の強度変化を測ることにより、感光体表面の帯電状態を測定することができる。
【００２９】
２次荷電粒子検出手段１６からの２次電子検出信号は画像変換手段２０により２次電子発生量の分布を濃度に置き換えた画像データに変換される。この画像データはプログラミング制御装置２２によって静止画、または動画ファイルとしてメモリに記録される。また、光源（例えばランプ、ＬＥＤ等）１７は感光体１８に光を当てて無帯電状態に（除電）するために用いる。
【００３０】
感光体性能測定装置の電子ビーム照射部１５を構成する荷電粒子ビーム発生手段１０や、電子レンズ（コンデンサーレンズ１１、走査レンズ１３、対物レンズ１４）は、プログラミングの保存及び実行が可能なプログラミング制御装置２２によって制御を行う。制御装置２２を、プログラミングの保存及び実行が可能な構成とすることにより、帯電電位や光に対する感度の異なる様々な感光体１８に対して最適な測定条件を決定し、メモリに保存しておき、必要なときに呼び出して使うことで、様々な感光体に対して最適な測定条件で測定を行うことができる。
【００３１】
次に本発明の感光体性能測定装置による具体的な測定手順を示す。
準備段階として、感光体１８の表面にある帯電を無くし、初期状態を揃えるために、光源１７を一定時間点灯させる。
そして第１段階として、荷電粒子ビーム照射部１５により、感光体１８に多量の電子ビームを照射し、感光体１８を帯電させる。
また、多量の電子ビームを長時間照射することにより、感光体１８の劣化を早める効果を与えることもできる。
なお、照射の時間が感光体１８に与えるダメージの大きさを決定するので、複数の感光体で比較測定するためには照射時間を厳密に管理することが重要である。
【００３２】
この第１段階では、図１に示すように、コンデンサーレンズ１１でアパーチャ１２近傍に焦点を結ぶように電子ビームを収束させることにより、荷電粒子ビーム発生手段１０で発生した電子ビームのほとんどが感光体１８に到達する様にしている。さらに対物レンズ１３によって感光体近傍に焦点を結ぶように電子ビームが収束され、走査レンズ１３により感光体表面を２次元的に走査することにより、一様な帯電状態を作り出す。
【００３３】
次に第２段階として、感光体に照射する電子の量を１０分の１〜数千分の１に減少させて電子ビームを走査させ、２次荷電粒子検出手段１６へ到達する２次電子量を測定し、感光体１８の性能を測定する。負極性の帯電量が少ない部分は電荷が逃げてしまった所であり、この個所の面積の多い感光体は地汚れが生じやすい悪い感光体ということになる。
【００３４】
第２段階で、感光体１８に照射する電子ビームの量を減少させる方法としては、測定の第１段階から第２段階への移行時に、アパーチャ１２より荷電粒子ビーム発生手段１０側の電子レンズであるコンデンサーレンズ１１の屈折力を調整することにより可能である。より具体的には、図３（ａ）に示すように、コンデンサーレンズ１１の屈折力を弱めるか、あるいは、図３（ｂ）に示すように、コンデンサーレンズ１１の屈折力を強めることよって、アパーチャ１２を通る電子量を可変させることにより可能である。
【００３５】
図４（ａ），（ｂ）に、図３の（ａ），（ｂ）にそれぞれ対応した、光源と電子レンズへの印加電圧と、感光体到達電流のタイムチャートを示す。
電子照射量を可変する手段としては、アパーチャ１２の開口径を変化させる方法も考えられるが、このためにはメカ機構が必要であり、切替時間が数十ミリ秒はかかってしまい、潜像現象の様な数マイクロ秒単位で状態が変化する系を観測するには遅すぎるので望ましく無い。
また、測定中も量は少ないとは言え電子が当たっているために感光体の劣化が進み、時間によって状態が変わるため、ここでも時間管理をした上で測定しなければならない。
【００３６】
この様に本装置による測定は時間管理が重要である。従って、装置各部に命令を発信するプログラム制御装置２２は、命令を発信するタイミングを管理するために、基準時間発生手段２３が接続されていることが望ましい。
基準時間発生手段２３とは、水晶発振子の様な一定時間間隔で電気信号を発生させる部分と、該電気信号をカウントし、規定のカウント数で新たな電気信号を発生させる部分とからなる。
【００３７】
また、荷電粒子ビーム発生手段１０や、電子レンズ（コンデンサーレンズ１１、走査レンズ１３、対物レンズ１４）を制御する手段としては、まず、プログラム制御装置２２の命令により数ボルトの電圧を発生させる低電圧の可変電圧発生手段２１と、その電圧を数百ボルトに増幅する電圧増幅手段１９を有し、低電圧の可変電圧発生手段２１と電圧増幅手段１９が別々の筐体に分離されていることが望ましい。これは、電圧増幅手段１９では高電圧を扱うために、強度の強いノイズが発生し易く、このノイズによって、低電圧の可変電圧発生手段２１及びプログラム制御装置２２の弱電素子を破壊してしまわないためである。
【００３８】
［実施例２］
次に本発明の第２の実施例を示す。第１の実施例との違いは、図５に示すように、測定時の第１段階で、感光体１８を帯電させる方法が異なる点であり、その他の構成、動作は第１の実施例と同様である。
本実施例では、図５に示すように、コンデンサーレンズ１１でアパーチャ１２近傍に焦点を結ぶように電子ビームを収束させることにより、荷電粒子ビーム発生手段１０で発生した電子のほとんどが感光体１８に到達する様にしており、さらに、対物レンズ１４の屈折力を弱め、感光体１８の広い範囲に電子ビームが照射される様にしている。また、ここでは、ビーム偏向手段である走査レンズ１３は機能を停止させている。
図６（ａ），（ｂ）に、光源１７と電子レンズ（コンデンサーレンズ１１と対物レンズ１４）への印加電圧と感光体到達電流のタイムチャートの例を２例示す。
【００３９】
なお、図７に示すように、対物レンズ１４の屈折力を調整し、感光体１８より荷電粒子ビーム発生手段１０側に焦点を結ぶように電子ビームを収束させてもよく、上記と同じ効果が得られるので構わない。
図８（ａ），（ｂ）に、この場合の光源１７と電子レンズ（コンデンサーレンズ１１と対物レンズ１４）への印加電圧と感光体到達電流のタイムチャートの例を２例示す。
【００４０】
さて、以上の実施例１または実施例２に示した構成、動作の感光体性能測定装置よって感光体の性能を測定し、性能を評価することにより、性能の良い感光体を選定でき、選定された感光体を用いて図９に示したような画像形成装置を構成することにより、地汚れの発生しにくい良好な画像を出力できる画像形成装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１の実施例を示す感光体性能測定装置の概略構成図である。
【図２】２次荷電粒子検出手段と感光体との間の空間における電位分布を等高線で示した図である。
【図３】測定の第１段階から第２段階への移行時に、アパーチャより荷電粒子ビーム発生手段側のコンデンサーレンズの屈折力を調整して感光体表面への電子量を調整する場合の説明図である。
【図４】図３の（ａ），（ｂ）にそれぞれ対応した、光源と電子レンズへの印加電圧と、感光体到達電流のタイムチャートを示す図である。
【図５】本発明の第２の実施例を示す感光体性能測定装置の概略構成図である。
【図６】図５に示す構成で、光源と電子レンズ（コンデンサーレンズと対物レンズ）への印加電圧と感光体到達電流のタイムチャートの例を２例示した図である。
【図７】第２の実施例の別の例を示す感光体性能測定装置の概略要部構成図である。
【図８】図７に示す構成で、光源と電子レンズ（コンデンサーレンズと対物レンズ）への印加電圧と感光体到達電流のタイムチャートの例を２例示した図である。
【図９】本発明に係る画像形成装置の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０：荷電粒子ビーム発生手段
１１：コンデンサーレンズ（電子レンズ）
１２：アパーチャ
１３：走査レンズ（ビーム偏向手段）
１４：対物レンズ（電子レンズ）
１５：荷電粒子ビーム照射部
１６：２次荷電粒子検出手段
１７：光源
１８：感光体
１９：電圧増幅手段
２０：画像変換手段
２１：低電圧の可変電圧発生手段
２２：プログラム制御装置
２３：基準時間発生手段
２５：チャンバ
１１１：感光体ドラム
１１２：帯電手段
１１３：現像装置
１１４：転写手段
１１５：クリーニング装置
１１６：定着装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタル複写機、レーザプリンタ、レーザプロッタ、レーザファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の画像形成装置で用いられる感光体の性能測定装置に関し、さらには、その感光体性能測定装置で評価された感光体を用いる画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル複写機、レーザプリンタ、レーザファクシミリ等に応用される画像形成装置の一例を図９に示す。
図９に示す画像形成装置では、像担持体としての円筒状に形成された感光体ドラム１１１を有し、その周辺には帯電手段１１２（図では帯電ローラによる接触式のものを示しているが、この他、帯電ブラシや、非接触式のコロナチャージャ等を用いることもできる）、光走査装置１１７、現像装置１１３、転写手段１１４（図では転写ローラを示しているが、コロナチャージャ等を用いるものであってもよい）、クリーニング装置１１５を有している。また、符号１１６は定着装置を示している。
【０００３】
感光体ドラム１１１は、接地された金属等の導電性を持つ円筒の外側表面に、暗中では誘電体、光が当たると電導体となる光導電性の感光体材料が塗布されている。
感光体ドラム１１１は図中の矢印方向へ等速回転され、帯電手段１１２によって感光体表面に均一に電荷が与えられる。
次に、光走査装置１１７によって感光体ドラム１１１の一部に光が当てられる。感光体ドラム１１１の光の当たった部分は電導体となり、感光体表面の電荷が導電性を持つ円筒を介して逃げることにより感光体表面の電荷が無くなる。また、光の当たらなかった部分の電荷はそのまま保持される。この様にして静電潜像が形成される。
【０００４】
次に、現像装置によって感光体表面と同じ極性の電荷に帯電されたトナーが感光体表面の電荷の無くなった部分にのみ付着し、トナー画像として可視像化される。
感光体上のトナー画像は、図示しない給紙部から給紙される転写紙やＯＨＰシート等のシート状記録媒体Ｓ上に転写手段１１４によって静電力及び圧力により転写され、定着装置１１６によって熱及び圧力を加えることにより定着される。
トナー画像を定着されたシート状記録媒体Ｓは装置外へ排出され、トナー画像転写後の感光体１１１はクリーニング装置１１５によりクリーニングされて残留トナーや紙粉が除去される。
【０００５】
ここで、感光体の製造方法によっては何度も上記のサイクルを繰り返していると、帯電から現像に移る間に光走査装置１１７によって光を当てていない場所でも電荷が逃げてしまう個所が発生することがある。これは何度も高電圧をかけているうちに感光体が変質または劣化し、恒常的な電荷の通り道が出来てしまうためである。このような個所が発生するとトナーが不必要な所に付着し、出力画像としては地汚れとなり、著しく画像品質を落とすこととなる。
【０００６】
そこで、この様な地汚れの発生しない感光体の製造方法を確立する必要があるが、これまでの感光体の性能評価では、地汚れが発生するかどうかは実際に画像形成装置を組み立てた後、長時間の連続画像出力実験を行わなければならず、非常に非効率であった。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２９５６９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本出願人は先に、感光体の性能測定に応用できる技術として、静電潜像の測定方法および測定装置を提案している（特許文献１参照）。
この先願技術では、荷電粒子ビームを照射して、測定を行う装置内で静電潜像を形成する手段を持ち、潜像形成後の短い時間内に測定を行うことができ、また、非破壊で測定することが可能な、静電潜像の測定方法および装置を得ることを課題としている。そして、この静電潜像の測定方法および装置では、感光体等の試料面を荷電粒子ビームで走査し、この走査で得られる検出信号により試料面の静電潜像を測定するものである。より具体的には、荷電粒子ビームを走査する装置内で、試料に対して帯電させ、光学系を介して帯電した試料を露光させることにより、試料上に静電潜像（電荷分布）を生成させる。そして電荷分布を有する試料を移動させながら試料面の静電潜像を測定する。また、帯電手段は電子ビームを照射させる手段とし、試料からの２次電子を検出する手段を設けている。
【０００９】
上記の先願技術では、荷電粒子ビームを走査する装置内で、試料上に電荷分布を形成させる手段（例えば帯電手段と露光手段）を有することにより、従来は極めて困難であった、試料の表面電荷分布を測定することが可能となるが、帯電、露光による潜像形成の後に試料の表面電荷分布を測定する構成なので、荷電粒子ビームの照射手段の他に、潜像形成用の露光手段等を必要とし、測定装置の大型化の問題や、測定に時間がかかるという問題がある。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、感光体面を荷電粒子ビームで走査して性能測定を行う技術を応用し、より簡易な構成で且つ短時間で感光体の性能を測定することができる構成の感光体性能測定装置を提供することを目的としている。そして本発明は、感光体性能測定装置で性能を評価され、選別された感光体を用いて、地汚れの発生しにくい良好な画像を出力できる画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するための手段として、特許請求の範囲の請求項１に記載の発明は、荷電粒子ビームを発生させる荷電粒子ビーム発生手段と、前記荷電粒子ビームを屈曲させる電子レンズと、前記荷電粒子ビームの通過を制限するアパーチャと、前記荷電粒子ビームを偏向させるビーム偏向手段と、前記荷電粒子ビームが感光体に当たることによって発生する２次荷電粒子を検出する２次荷電粒子検出手段と、光源とを有する感光体性能測定装置において、性能測定時に前記電子レンズの少なくとも２つは屈折力を変化させ、該屈折力を変化させる電子レンズは前記アパーチャより荷電粒子ビーム発生手段側と感光体側のそれぞれに少なくとも１つ配置してあり、測定の第１段階から第２段階への移行時に前記アパーチャより荷電粒子ビーム発生手段側の電子レンズの屈折力を調整（例えば弱めるか、強めるか）し、且つ、感光体側の電子レンズの屈折力を弱めることを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、荷電粒子ビームを発生させる荷電粒子ビーム発生手段と、前記荷電粒子ビームを屈曲させる電子レンズと、前記荷電粒子ビームを絞るアパーチャと、前記荷電粒子ビームを偏向させるビーム偏向手段と、前記荷電粒子ビームが感光体に当たることによって発生する２次電子を検出する２次電子検出手段と、光源とを有する感光体性能測定装置において、性能測定時に前記電子レンズの少なくとも１つは屈折力を変化させ、該屈折力を変化させる電子レンズは前記アパーチャより荷電粒子ビーム発生手段側に配置されており、測定の第１段階では前記ビーム偏向手段の機能を停止させ、第２段階への移行時に前記ビーム偏向手段を機能させ、前記アパーチャより荷電粒子ビーム発生手段側の電子レンズの屈折力を調整（例えば弱めるか、強めるか）し、且つ、感光体側の電子レンズの屈折力を感光体上に焦点が合うように調整することを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の感光体性能測定装置において、前記性能測定時に屈折力を変化させる電子レンズは、印加電圧発生手段によって屈折力を変化させることを特徴とする。
また、請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の感光体性能測定装置において、プログラムの保存及び実行が可能なプログラミング制御装置を有することを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の感光体性能測定装置において、基準時間発生手段を有することを特徴とする。
また、請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の感光体性能測定装置において、前記２次電子検出手段からの２次電子検出信号の強度の時間変化から前記感光体面上の２次電子発生量の分布を濃度に置き換えた画像に変換する画像変換手段を有することを特徴とする。
さらに、請求項７記載の発明は、請求項３乃至６のいずれか１項に記載の感光体性能測定装置において、前記印加電圧発生手段は、低電圧の可変電圧発生手段と、電圧増幅手段を有し、前記可変電圧発生手段と電圧増幅手段は、信号線を除いて電気的に分離されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項８に記載の発明は、像担持体に静電潜像を形成し、該静電潜像を現像して可視像化した後、像担持体上の可視像を記録媒体に転写して画像を形成する画像形成装置において、前記像担持体として、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の感光体性能測定装置よって性能を評価され、選別された感光体を用いたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の感光体性能測定装置では、測定の第１段階では感光体表面に均一に強力な荷電粒子ビームを当てることにより、感光体表面を均一に帯電させ、第２段階では荷電粒子ビームを弱めて走査させ、荷電粒子ビームが感光体に当たることによって発生する２次荷電粒子を２次荷電粒子検出手段で検出して２次電子の発生量の分布を得るので、先願技術のような露光手段は必要がなく、簡易な構成で且つ短時間で感光体の性能を測定することが可能でとなる。従って感光体の性能評価および選別を容易に行うことが可能となる。
なお、ここでの性能とは、露光されない状態で帯電が保持されるか否かのことである。帯電が保持されない（性能が悪い）と、この感光体を用いた画像形成装置は地汚れが発生し、著しく画像性能を落とすことになる。
本発明では、上記の感光体性能測定装置により性能を評価され、選定された感光体を用いて画像形成装置を構成することにより、地汚れの発生しにくい良好な画像を出力できる画像形成装置を実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明に係る感光体性能測定装置は、荷電粒子ビームを発生させる荷電粒子ビーム発生手段と、前記荷電粒子ビームを屈曲させる電子レンズと、前記荷電粒子ビームの通過を制限するアパーチャと、前記荷電粒子ビームを偏向させるビーム偏向手段と、前記荷電粒子ビームが感光体に当たることによって発生する２次荷電粒子を検出する２次荷電粒子検出手段と、光源とを有する構成である。そして、本発明の感光体性能測定装置による測定、評価の概要としては、以下のようなものである。
（１）感光体の測定範囲全体に均一に強力な荷電粒子ビームを当てることにより、感光体表面を均一に帯電させる。この際、感光体に負荷をかけることにより加速試験にもなる。
（２）荷電粒子ビームを弱めて走査させ、２次電子の発生量の分布を得る。
（３）測定範囲全体の面積に対する電荷の失われている個所の面積比から感光体の性能を評価する。
（４）評価結果から性能の良い感光体を選別して、画像形成装置の作像部に組み込む。
【００１７】
本発明の感光体性能測定装置は、性能測定時に電子レンズの少なくとも２つは屈折力を変化させ、その２つの電子レンズの内、少なくとも１つはアパーチャより荷電粒子ビーム発生手段側に配置され（あるいは、性能測定時に電子レンズの少なくとも２つは屈折力を変化させ、その電子レンズはアパーチャより荷電粒子ビーム発生手段側と感光体側のそれぞれに配置され）、且つ、性能測定時にビーム偏向手段の機能状態と停止状態を切り替えることより、荷電粒子ビームを測定範囲全体に強力に均一に当てることと弱めて走査させることの切替が可能となる。また、電子レンズの屈折力を変化させるためには、印加電圧発生手段を用いる。
【００１８】
さらに本発明の感光体性能測定装置では、プログラムの保存及び実行が可能なプログラミング制御装置を有している。このプログラミング制御装置を有することにより、一連の測定作業を自動化でき、測定の効率化が図れる。
また、帯電及び電荷が逃げて行く過程は刻々と状態が変わって行く過渡現象であり、比較測定を行う場合に条件を揃えるためには時間管理が重要であり、そのために基準時間発生手段を有していなければならない。
【００１９】
次に、本発明の感光体性能測定装置では、２次電子の発生量の分布を得るために、２次電子検出手段からの２次電子検出信号の強度の時間変化から感光体面上の２次電子発生量の分布を濃度に置き換えた画像に変換する画像変換手段を有することにより、既存の様々な画像処理ツールを使用することができ、測定範囲全体の面積に対する電荷の失われている個所の面積比も容易に算出できる。
【００２０】
また、本発明の感光体性能測定装置では、電子レンズの屈折力を変化させる印加電圧発生手段を有し、この印加電圧発生手段は低電圧の可変電圧発生手段と、電圧増幅手段で構成し、低電圧の可変電圧発生手段で低電圧で電圧可変を行い、電圧増幅手段で増幅し、高電圧の電圧可変を行っている。ここで、可変電圧発生手段と電圧増幅手段は、信号線を除いて電気的に分離されていることが望ましい。電気的に分離とは高電圧の電流が急激に変化した時発生する磁場変化や電波が相手側に伝わり誘導電流を発生させることが無い状態にすることである。具体的には空間的に離す、それぞれの手段を独立に電気伝導性を持つ筐体で覆う、別々の経路でアースを取る等がある。これにより、高電圧を扱う電圧増幅手段で発生するノイズが可変電圧発生手段を破壊することが防げる。
【００２１】
本発明では、上記の感光体性能測定装置よって性能を評価され、選定された感光体を用いて画像形成装置を構成することにより、地汚れの発生しにくい良好な画像を出力できる画像形成装置を実現することが可能となる。
また、画像形成装置が廃棄された際に、本発明の感光体性能測定装置で感光体の劣化の程度を判定することにより、劣化の程度が小さいものはリサイクルでき、資源の有効活用が可能となる。
【００２２】
以下、本発明の具体的な構成、動作および作用を、図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
【実施例】
【００２３】
［実施例１］
図１に本発明の第１の実施例を示す。性能を評価する感光体１８は、電子を照射する側と反対の面を接地させた状態で配置される。ここでは円筒状の感光体１８の内側を接地する。なお、図示の例では、感光体全体をそのまま測定装置の真空槽（以下、チャンバと言う）２５内に入れた状態を示しているが、感光体の一部を切り出した小片やテスト用に作成した平板の試料（サンプル）であっても構わない。
【００２４】
一方、チャンバ２５内には、荷電粒子ビーム照射部１５が設置されている。そして測定時には、チャンバ内は図示しない真空排気装置によって真空状態に排気される。なお、真空排気後に微量の不活性ガス等を導入することも可能である。
荷電粒子ビーム照射部１５は、荷電粒子ビーム発生手段１０と、複数の電子レンズ１１，１３，１４、アパーチャ１２等で構成されており、測定に用いる荷電粒子ビーム（ここでは電子ビームを用いるが、イオン等の電荷を持った粒子のビームであったら何でも構わない）は、荷電粒子ビーム発生手段１０で発生する。荷電粒子ビーム発生手段１０の詳細は図示しないが、電子を発生させるフィラメント、該電子を引き出す電極、加速する電極、ビーム照射を開始及び停止する機構等からなる。
【００２５】
荷電粒子ビーム発生手段１０で発生した電子ビームは、電子レンズ（ここでは、コンデンサーレンズとする）１１によって収束させられる。コンデンサーレンズ１１はコイルまたは電極からなり、いずれの場合も印加する電圧によって電子ビームの収束度合いを変えることができる。このコンデンサーレンズ１１よって収束させられた電子ビームは、アパーチャ１２で通過を制限され、アパーチャ１２の開口を通った電子ビームのみが感光体１８へ向かうことになる。
【００２６】
アパーチャ１２の開口を通った電子ビームは、ビーム偏向手段としての電子レンズ（以下、走査レンズと言う）１３によって偏向される。走査レンズ１３は複数のコイルまたは電極からなり、一定の電圧変化パターンを与えることにより電子ビームが偏向され、感光体上を２次元的に走査することができる。
さらに、走査レンズ１３の後段にも電子レンズ（以下、対物レンズと言う）１４が設けられており、この対物レンズ１４によって再度電子ビームは収束させられる。対物レンズ１４の構造は基本的にコンデンサーレンズ１１と同じである。
【００２７】
対物レンズ１４で収束された電子ビームが感光体１８に当ると、電子が感光体１８に留まり、感光体表面が帯電すると共に、２次電子として感光体１８から飛び出す電子もある。この２次電子は、２次荷電粒子検出手段１６によって捕獲され、捕獲された２次電子量に比例する検出電流となる。
２次荷電粒子検出手段１６の構造の一例としては、シンチレータ（蛍光体）と光電子増倍管を組み合わせたものであり、シンチレータの表面に印加された引き込み電圧の電界により２次電子はシンチレータに引き付けられて捕獲され、シンチレーション光に変換される。この光はライトパイプを通って光電子増倍管で増幅され、２次電子検出信号となる。
【００２８】
ここで、図２は２次荷電粒子検出手段１６と感光体１８との間の空間における電位分布を等高線で示した図である。
感光体１８の負極性に帯電している部分（Ｑ1，Ｑ2）では、感光体１８から飛び出した２次電子（ｅ11，ｅ12）は実線の電位等高線に従い、矢印Ｇ1，Ｇ2で示すように、２次荷電粒子検出手段のシンチレータ２４へ到達する。
一方、負極性の帯電量が少ない部分（Ｑ3）では破線の電位等高線が示す様にＱ3に近い方が電位が高く、感光体１８から飛び出した２次電子（ｅ13）は矢印Ｇ3で示すように、感光体１８に戻ってしまい、２次荷電粒子検出手段へは到達しない。故に、電子ビームを走査させて２次電子検出信号の強度変化を測ることにより、感光体表面の帯電状態を測定することができる。
【００２９】
２次荷電粒子検出手段１６からの２次電子検出信号は画像変換手段２０により２次電子発生量の分布を濃度に置き換えた画像データに変換される。この画像データはプログラミング制御装置２２によって静止画、または動画ファイルとしてメモリに記録される。また、光源（例えばランプ、ＬＥＤ等）１７は感光体１８に光を当てて無帯電状態に（除電）するために用いる。
【００３０】
感光体性能測定装置の電子ビーム照射部１５を構成する荷電粒子ビーム発生手段１０や、電子レンズ（コンデンサーレンズ１１、走査レンズ１３、対物レンズ１４）は、プログラミングの保存及び実行が可能なプログラミング制御装置２２によって制御を行う。制御装置２２を、プログラミングの保存及び実行が可能な構成とすることにより、帯電電位や光に対する感度の異なる様々な感光体１８に対して最適な測定条件を決定し、メモリに保存しておき、必要なときに呼び出して使うことで、様々な感光体に対して最適な測定条件で測定を行うことができる。
【００３１】
次に本発明の感光体性能測定装置による具体的な測定手順を示す。
準備段階として、感光体１８の表面にある帯電を無くし、初期状態を揃えるために、光源１７を一定時間点灯させる。
そして第１段階として、荷電粒子ビーム照射部１５により、感光体１８に多量の電子ビームを照射し、感光体１８を帯電させる。
また、多量の電子ビームを長時間照射することにより、感光体１８の劣化を早める効果を与えることもできる。
なお、照射の時間が感光体１８に与えるダメージの大きさを決定するので、複数の感光体で比較測定するためには照射時間を厳密に管理することが重要である。
【００３２】
この第１段階では、図１に示すように、コンデンサーレンズ１１でアパーチャ１２近傍に焦点を結ぶように電子ビームを収束させることにより、荷電粒子ビーム発生手段１０で発生した電子ビームのほとんどが感光体１８に到達する様にしている。さらに対物レンズ１３によって感光体近傍に焦点を結ぶように電子ビームが収束され、走査レンズ１３により感光体表面を２次元的に走査することにより、一様な帯電状態を作り出す。
【００３３】
次に第２段階として、感光体に照射する電子の量を１０分の１〜数千分の１に減少させて電子ビームを走査させ、２次荷電粒子検出手段１６へ到達する２次電子量を測定し、感光体１８の性能を測定する。負極性の帯電量が少ない部分は電荷が逃げてしまった所であり、この個所の面積の多い感光体は地汚れが生じやすい悪い感光体ということになる。
【００３４】
第２段階で、感光体１８に照射する電子ビームの量を減少させる方法としては、測定の第１段階から第２段階への移行時に、アパーチャ１２より荷電粒子ビーム発生手段１０側の電子レンズであるコンデンサーレンズ１１の屈折力を調整することにより可能である。より具体的には、図３（ａ）に示すように、コンデンサーレンズ１１の屈折力を弱めるか、あるいは、図３（ｂ）に示すように、コンデンサーレンズ１１の屈折力を強めることよって、アパーチャ１２を通る電子量を可変させることにより可能である。
【００３５】
図４（ａ），（ｂ）に、図３の（ａ），（ｂ）にそれぞれ対応した、光源と電子レンズへの印加電圧と、感光体到達電流のタイムチャートを示す。
電子照射量を可変する手段としては、アパーチャ１２の開口径を変化させる方法も考えられるが、このためにはメカ機構が必要であり、切替時間が数十ミリ秒はかかってしまい、潜像現象の様な数マイクロ秒単位で状態が変化する系を観測するには遅すぎるので望ましく無い。
また、測定中も量は少ないとは言え電子が当たっているために感光体の劣化が進み、時間によって状態が変わるため、ここでも時間管理をした上で測定しなければならない。
【００３６】
この様に本装置による測定は時間管理が重要である。従って、装置各部に命令を発信するプログラム制御装置２２は、命令を発信するタイミングを管理するために、基準時間発生手段２３が接続されていることが望ましい。
基準時間発生手段２３とは、水晶発振子の様な一定時間間隔で電気信号を発生させる部分と、該電気信号をカウントし、規定のカウント数で新たな電気信号を発生させる部分とからなる。
【００３７】
また、荷電粒子ビーム発生手段１０や、電子レンズ（コンデンサーレンズ１１、走査レンズ１３、対物レンズ１４）を制御する手段としては、まず、プログラム制御装置２２の命令により数ボルトの電圧を発生させる低電圧の可変電圧発生手段２１と、その電圧を数百ボルトに増幅する電圧増幅手段１９を有し、低電圧の可変電圧発生手段２１と電圧増幅手段１９が別々の筐体に分離されていることが望ましい。これは、電圧増幅手段１９では高電圧を扱うために、強度の強いノイズが発生し易く、このノイズによって、低電圧の可変電圧発生手段２１及びプログラム制御装置２２の弱電素子を破壊してしまわないためである。
【００３８】
［実施例２］
次に本発明の第２の実施例を示す。第１の実施例との違いは、図５に示すように、測定時の第１段階で、感光体１８を帯電させる方法が異なる点であり、その他の構成、動作は第１の実施例と同様である。
本実施例では、図５に示すように、コンデンサーレンズ１１でアパーチャ１２近傍に焦点を結ぶように電子ビームを収束させることにより、荷電粒子ビーム発生手段１０で発生した電子のほとんどが感光体１８に到達する様にしており、さらに、対物レンズ１４の屈折力を弱め、感光体１８の広い範囲に電子ビームが照射される様にしている。また、ここでは、ビーム偏向手段である走査レンズ１３は機能を停止させている。
図６（ａ），（ｂ）に、光源１７と電子レンズ（コンデンサーレンズ１１と対物レンズ１４）への印加電圧と感光体到達電流のタイムチャートの例を２例示す。
【００３９】
なお、図７に示すように、対物レンズ１４の屈折力を調整し、感光体１８より荷電粒子ビーム発生手段１０側に焦点を結ぶように電子ビームを収束させてもよく、上記と同じ効果が得られるので構わない。
図８（ａ），（ｂ）に、この場合の光源１７と電子レンズ（コンデンサーレンズ１１と対物レンズ１４）への印加電圧と感光体到達電流のタイムチャートの例を２例示す。
【００４０】
さて、以上の実施例１または実施例２に示した構成、動作の感光体性能測定装置よって感光体の性能を測定し、性能を評価することにより、性能の良い感光体を選定でき、選定された感光体を用いて図９に示したような画像形成装置を構成することにより、地汚れの発生しにくい良好な画像を出力できる画像形成装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１の実施例を示す感光体性能測定装置の概略構成図である。
【図２】２次荷電粒子検出手段と感光体との間の空間における電位分布を等高線で示した図である。
【図３】測定の第１段階から第２段階への移行時に、アパーチャより荷電粒子ビーム発生手段側のコンデンサーレンズの屈折力を調整して感光体表面への電子量を調整する場合の説明図である。
【図４】図３の（ａ），（ｂ）にそれぞれ対応した、光源と電子レンズへの印加電圧と、感光体到達電流のタイムチャートを示す図である。
【図５】本発明の第２の実施例を示す感光体性能測定装置の概略構成図である。
【図６】図５に示す構成で、光源と電子レンズ（コンデンサーレンズと対物レンズ）への印加電圧と感光体到達電流のタイムチャートの例を２例示した図である。
【図７】第２の実施例の別の例を示す感光体性能測定装置の概略要部構成図である。
【図８】図７に示す構成で、光源と電子レンズ（コンデンサーレンズと対物レンズ）への印加電圧と感光体到達電流のタイムチャートの例を２例示した図である。
【図９】本発明に係る画像形成装置の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０：荷電粒子ビーム発生手段
１１：コンデンサーレンズ（電子レンズ）
１２：アパーチャ
１３：走査レンズ（ビーム偏向手段）
１４：対物レンズ（電子レンズ）
１５：荷電粒子ビーム照射部
１６：２次荷電粒子検出手段
１７：光源
１８：感光体
１９：電圧増幅手段
２０：画像変換手段
２１：低電圧の可変電圧発生手段
２２：プログラム制御装置
２３：基準時間発生手段
２５：チャンバ
１１１：感光体ドラム
１１２：帯電手段
１１３：現像装置
１１４：転写手段
１１５：クリーニング装置
１１６：定着装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子ビームを発生させる荷電粒子ビーム発生手段と、前記荷電粒子ビームを屈曲させる電子レンズと、前記荷電粒子ビームの通過を制限するアパーチャと、前記荷電粒子ビームを偏向させるビーム偏向手段と、前記荷電粒子ビームが感光体に当たることによって発生する２次荷電粒子を検出する２次荷電粒子検出手段と、光源とを有する感光体性能測定装置において、
性能測定時に前記電子レンズの少なくとも２つは屈折力を変化させ、該屈折力を変化させる電子レンズは前記アパーチャより荷電粒子ビーム発生手段側と感光体側のそれぞれに少なくとも１つ配置してあり、測定の第１段階から第２段階への移行時に前記アパーチャより荷電粒子ビーム発生手段側の電子レンズの屈折力を調整し、且つ、感光体側の電子レンズの屈折力を弱めることを特徴とする感光体性能測定装置。
【請求項２】
荷電粒子ビームを発生させる荷電粒子ビーム発生手段と、前記荷電粒子ビームを屈曲させる電子レンズと、前記荷電粒子ビームを絞るアパーチャと、前記荷電粒子ビームを偏向させるビーム偏向手段と、前記荷電粒子ビームが感光体に当たることによって発生する２次電子を検出する２次電子検出手段と、光源とを有する感光体性能測定装置において、
性能測定時に前記電子レンズの少なくとも１つは屈折力を変化させ、該屈折力を変化させる電子レンズは前記アパーチャより荷電粒子ビーム発生手段側に配置されており、測定の第１段階では前記ビーム偏向手段の機能を停止させ、第２段階への移行時に前記ビーム偏向手段を機能させ、前記アパーチャより荷電粒子ビーム発生手段側の電子レンズの屈折力を調整し、且つ、感光体側の電子レンズの屈折力を感光体上に焦点が合うように調整することを特徴とする感光体性能測定装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の感光体性能測定装置において、
前記性能測定時に屈折力を変化させる電子レンズは、印加電圧発生手段によって屈折力を変化させることを特徴とする感光体性能測定装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の感光体性能測定装置において、
プログラムの保存及び実行が可能なプログラミング制御装置を有することを特徴とする感光体性能測定装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の感光体性能測定装置において、
基準時間発生手段を有することを特徴とする感光体性能測定装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の感光体性能測定装置において、
前記２次電子検出手段からの２次電子検出信号の強度の時間変化から前記感光体面上の２次電子発生量の分布を濃度に置き換えた画像に変換する画像変換手段を有することを特徴とする感光体性能測定装置。
【請求項７】
請求項３乃至６のいずれか１項に記載の感光体性能測定装置において、
前記印加電圧発生手段は、低電圧の可変電圧発生手段と、電圧増幅手段を有し、前記可変電圧発生手段と電圧増幅手段は、信号線を除いて電気的に分離されていることを特徴とする感光体性能測定装置。
【請求項８】
像担持体に静電潜像を形成し、該静電潜像を現像して可視像化した後、像担持体上の可視像を記録媒体に転写して画像を形成する画像形成装置において、
前記像担持体として、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の感光体性能測定装置よって性能を評価され、選別された感光体を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
荷電粒子ビームを発生させる荷電粒子ビーム発生手段と、前記荷電粒子ビームを屈曲させる電子レンズと、前記荷電粒子ビームの通過を制限するアパーチャと、前記荷電粒子ビームを偏向させるビーム偏向手段と、前記荷電粒子ビームが感光体に当たることによって発生する２次荷電粒子を検出する２次荷電粒子検出手段と、光源とを有する感光体性能測定装置において、
性能測定時に前記電子レンズの少なくとも２つは屈折力を変化させ、該屈折力を変化させる電子レンズは前記アパーチャより荷電粒子ビーム発生手段側と感光体側のそれぞれに少なくとも１つ配置してあり、測定の第１段階から第２段階への移行時に前記アパーチャより荷電粒子ビーム発生手段側の電子レンズの屈折力を調整し、且つ、感光体側の電子レンズの屈折力を弱めることを特徴とする感光体性能測定装置。
【請求項２】
荷電粒子ビームを発生させる荷電粒子ビーム発生手段と、前記荷電粒子ビームを屈曲させる電子レンズと、前記荷電粒子ビームを絞るアパーチャと、前記荷電粒子ビームを偏向させるビーム偏向手段と、前記荷電粒子ビームが感光体に当たることによって発生する２次電子を検出する２次電子検出手段と、光源とを有する感光体性能測定装置において、
性能測定時に前記電子レンズの少なくとも１つは屈折力を変化させ、該屈折力を変化させる電子レンズは前記アパーチャより荷電粒子ビーム発生手段側に配置されており、測定の第１段階では前記ビーム偏向手段の機能を停止させ、第２段階への移行時に前記ビーム偏向手段を機能させ、前記アパーチャより荷電粒子ビーム発生手段側の電子レンズの屈折力を調整し、且つ、感光体側の電子レンズの屈折力を感光体上に焦点が合うように調整することを特徴とする感光体性能測定装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の感光体性能測定装置において、
前記性能測定時に屈折力を変化させる電子レンズは、印加電圧発生手段によって屈折力を変化させることを特徴とする感光体性能測定装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の感光体性能測定装置において、
プログラムの保存及び実行が可能なプログラミング制御装置を有することを特徴とする感光体性能測定装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の感光体性能測定装置において、
基準時間発生手段を有することを特徴とする感光体性能測定装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の感光体性能測定装置において、
前記２次電子検出手段からの２次電子検出信号の強度の時間変化から前記感光体面上の２次電子発生量の分布を濃度に置き換えた画像に変換する画像変換手段を有することを特徴とする感光体性能測定装置。
【請求項７】
請求項３乃至６のいずれか１項に記載の感光体性能測定装置において、
前記印加電圧発生手段は、低電圧の可変電圧発生手段と、電圧増幅手段を有し、前記可変電圧発生手段と電圧増幅手段は、信号線を除いて電気的に分離されていることを特徴とする感光体性能測定装置。
【請求項８】
像担持体に静電潜像を形成し、該静電潜像を現像して可視像化した後、像担持体上の可視像を記録媒体に転写して画像を形成する画像形成装置において、
前記像担持体として、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の感光体性能測定装置よって性能を評価され、選別された感光体を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００７−２０６０３０（Ｐ２００７−２０６０３０Ａ）
【公開日】平成１９年８月１６日（２００７．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２８６４７（Ｐ２００６−２８６４７）
【出願日】平成１８年２月６日（２００６．２．６）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月１６日（２００７．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月６日（２００６．２．６）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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