JP5047713B2 - Latent image measurement device for micro area of photoconductor - Google Patents
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Description
本発明は、光減衰を利用した電子写真用感光体上の微小領域潜像計測装置に関する。 The present invention relates to a minute area latent image measuring device on an electrophotographic photoreceptor utilizing light attenuation.
複写機やレーザプリンターで用いられる電子写真方式は、感光体の表面を均一に帯電する工程と、帯電した感光体表面を露光して感光体表面に静電潜像を形成する工程と、形成された静電潜像を現像剤中のトナーで現像する工程と、トナー像を紙、あるいは中間転写ベルトに転写する工程と、転写されたトナー像を定着する工程と、転写後の感光体上の残トナーを除去するクリーンング工程と、感光体上の静電潜像を除去する除電工程とからなる。 An electrophotographic method used in a copying machine or a laser printer is formed by a process of uniformly charging the surface of a photoconductor and a process of exposing the charged photoconductor surface to form an electrostatic latent image on the surface of the photoconductor. Developing the electrostatic latent image with toner in the developer, transferring the toner image to paper or an intermediate transfer belt, fixing the transferred toner image, and on the photoreceptor after transfer It consists of a cleaning process for removing residual toner and a charge eliminating process for removing the electrostatic latent image on the photoreceptor.
最終画像のアウトプット品質には各工程が作用しているため、最終画像から露光工程での潜像品質を知ることは従来容易ではなく、一定の帯電条件に対する帯電電位と一定の露光条件に対する露光後電位を測定し、これら特性値が温度、湿度の環境下でどのように変わるか、あるいは帯電、露光の繰り返しサイクルの後、どのように変わるかをみて、形成される潜像の品質を推測するしかなかった。しかしながら、この方法では潜像の劣化である、いわゆる地汚れと言われる背景の汚れ、画像ボケ(あるいは画像流れ)という異常画像の評価は、表面電位計が感光体上の広い領域(感光体表面と表面電位計プローブの距離2mmに対し10〜15mmφの領域)の帯電電位をマクロに測定するため、潜像の異常を知ることはできなかった。 Since each process has an effect on the output quality of the final image, it is not easy to know the latent image quality in the exposure process from the final image. Estimate the quality of the latent image formed by measuring the post-potential and seeing how these characteristic values change in a temperature and humidity environment or after repeated charging and exposure cycles. I had to do it. However, in this method, evaluation of abnormal images such as background contamination, image blur (or image blur), which is degradation of the latent image, which is a deterioration of the latent image, is based on the fact that the surface electrometer measures a wide area on the photoconductor (photoconductor surface). Since the charging potential in the region of 10 to 15 mmφ with respect to the distance of 2 mm between the surface electrometer probe and the surface electrometer probe was measured macroscopically, it was impossible to know the abnormality of the latent image.
高画質化の流れのなかで、微小な領域の静電潜像を直接測定し、潜像の状態を評価する方法が求められている。このため微小領域の静電潜像を直接評価する方法が最近いくつかの提案されている。
例を挙げると、(1)カンチレバー方式:感光体表面と探針の間に働く力F(静電引力など)による片持ち梁の機械的変位、あるいは振動状態の変化を片持ち梁の背面にレーザ光を照射し、反射した光を光検出し、その変位量の値から表面電位を知る方法(特許文献1:特開平5−119093号公報、特許文献2:特開平5−149988号公報参照)、(2)エレクトロメータ方式:感光体表面に近接して、ある面積を持つ電極を配置し、電極に誘導された電荷がグランドに対して持つ電位を測定する方法(特許文献3:特開平11−184188号公報、特許文献4:特開平11−184189号公報、非特許文献1:W. Hillen et al, SPIE Vol.914 Medical Imaging II(1988) p253、非特許文献2:Enrique Garcia et al, IEEE Transaction Devices 38(5)(1991) p1077参照)、(3)光減衰による変位電流方式(誘導電流方式):感光体表面に近接して設置された電極で、帯電した感光体表面に極小の光スポットを照射し、光減衰による表面電荷の消失によって電極に誘導される電荷量(誘導電流)を測定し、表面電位を知る方法(非特許文献3:竹嶋基治他、Japan Hardcopy 2001論文集,B-32,第281頁、非特許文献4:J.A.Rowlands et al, Med. Phys. 18(3), May/Jun 1991,p421参照)等がある。
In the trend toward higher image quality, there is a need for a method of directly measuring an electrostatic latent image in a minute area and evaluating the state of the latent image. For this reason, several methods for directly evaluating an electrostatic latent image in a minute area have been proposed recently.
For example, (1) Cantilever method: mechanical displacement of a cantilever beam caused by a force F (electrostatic attractive force, etc.) acting between the photoreceptor surface and the probe, or a change in vibration state is applied to the back surface of the cantilever beam. A method of irradiating a laser beam, detecting the reflected light, and knowing the surface potential from the value of the amount of displacement (see Patent Document 1: Japanese Patent Laid-Open No. 5-119093, Patent Document 2: Japanese Patent Laid-Open No. 5-149988) ), (2) Electrometer method: a method in which an electrode having a certain area is disposed in the vicinity of the surface of the photosensitive member, and the electric potential induced in the electrode has a potential with respect to the ground (Patent Document 3: Japanese Patent Laid-Open 11-184188, Patent Document 4: JP-A-11-184189, Non-Patent Document 1: W. Hillen et al, SPIE Vol. 914 Medical Imaging II (1988) p253, Non-Patent Document 2: Enrique Garcia et al. , IEEE Transaction Devices 38 (5) (1991) p1077), (3) Displacement current method by light attenuation (inductive current method): An electrode placed close to the surface of the photoconductor, irradiating a charged surface of the photoconductor with a very small light spot, Method of measuring the amount of electric charge (induced current) induced in the electrode and knowing the surface potential (Non-patent Document 3: Takeshima Motoharu et al., Japan Hardcopy 2001 Proceedings, B-32, 281 pages, Non-Patent Document 4: JARowlands et al, Med. Phys. 18 (3), May / Jun 1991, p421).
前記(1)の方式では感光体のような数百Vの帯電電位ではカンチレバーと感光体が静電気力で接触してしまう。また、接触しない程度に距離をとると、空間分解能の低下が生じ、距離はそのままに接触しない程度の撓み力の材料を片持ち梁に使うと感度の劣化が避けられない、という問題がある。 In the method (1), the cantilever and the photosensitive member come into contact with each other with an electrostatic force at a charging potential of several hundred volts as in the photosensitive member. Further, if the distance is set so as not to contact, the spatial resolution is lowered, and there is a problem that sensitivity deterioration cannot be avoided if a material having a bending force that does not contact the distance as it is is used for the cantilever beam.
前記(2)の方式は、電極には感光体表面の所定領域の電荷量に対応した電荷量が誘起される必要があり、感光体と電極のギャップを狭くする必要がある。この方式では一般的に、測定の空間分解能としてA(μm)が必要なとき、ギャップはA(μm)以内、かつ電極のサイズはA(μm)以内×A(μm)以内とする必要があると言われている(非特許文献2参照)。従って、10μmの空間分解能実現のためには10×10μm2以下の小さな電極で10μm以下のギャップにする必要がある。また、この方式では帯電した感光体が移動し、感光体表面の電荷が電極を横切るときに誘起される変位電流を測定する方法をとるため、この極小のギャップを常に維持する必要があり、これは極めて困難である。この方式をとる特許文献3、特許文献4では感光体表面と電位センサの検出部の間隔は一定に保たれる手段が設けられているとの記載があり、具体的な手段として、コロ、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式変位センサを用いて、間隔をモニターし、常に一定間隔を保つようにモーター等で制御を行なう方法等が挙げられている。ただし、スペーサーを感光体表面と電極のギャップに挟むと、感光体表面の移動に伴い表面にキズがつくことになり、好ましくないことは明らかである。また、距離をモニターするための渦電流式は距離計測の応答性の問題があり、レーザ式は感光体で光が吸収され反射光が小さくなり誤差が生じやすくなり、強い光にすると感光体を不要に光劣化させることになるため感光体を相手に使用するのは好ましくないといえる。また、非特許文献1では1つのサイズが0.2×0.2mm2のマイクロエレクトロメータ(電極)32個が12mmピッチでドラム軸方向に並び、感光体とのギャップは平均0.1mm±0.02mmを実現している。誤差は一つ一つの電極の配置誤差、感光体ドラムの回転偏差によるとし、ギャップを高精度に保つための具体的な機構について記述はない。非特許文献2では電極としてCCDアレイ(5×5μm2)を利用しているが、ギャップ5μmの目標に対し、空圧軸受けのベアリングを利用して20μm程度にしか制御維持できなかったと記載されている。機構について詳細は不明。いずれにしても、空間分解能のために電極を小さくせざるを得ず、小さいがために得られる信号が極めて小さくなり、かつ、μmオーダの極小のギャップを維持する機構を用意するという、本質的な困難さがあり、測定は容易ではない。
In the method (2), it is necessary to induce an amount of charge corresponding to the amount of charge in a predetermined region on the surface of the photoreceptor on the electrode, and it is necessary to narrow the gap between the photoreceptor and the electrode. In general, in this method, when A (μm) is required as the spatial resolution of measurement, the gap must be within A (μm), and the electrode size must be within A (μm) × A (μm). (See Non-Patent Document 2). Therefore, in order to realize a spatial resolution of 10 μm, it is necessary to make a gap of 10 μm or less with a small electrode of 10 × 10 μm 2 or less. In this method, since the charged photoconductor moves and the displacement current induced when the charge on the surface of the photoconductor crosses the electrode is measured, it is necessary to always maintain this minimum gap. Is extremely difficult. In
前記(3)の方式は透明ガラスに透明導電膜が成膜された電極が使用され、背面より光照射を行なう方式であり、原理的に空間分解能は照射するスポット光のサイズのみに依存するので、電極サイズは任意である。感光体表面とプローブ間距離(ギャップ)も最大2mm程度まで任意である(ただし、当然であるが、ギャップが大きくなれば、検出信号は小さくなる)。ところで、上記非特許文献3に依れば、透明ガラス電極の背面より10μmサイズのビームスポットを照射し、10μm領域で生じる光減衰電位変化による誘導電流(変位電流)を検出し、その信号の大きさからスポット光照射前の電位を知り、順次測定位置を変え、潜像プロファイル(副走査方向の1次元プロファイル)を得ているが、80μm幅(副走査方向)のビームで1ラインの潜像書き込みしたときの潜像幅が80μm幅の約2倍強の幅(μm)に測定されており、技術的には優れた方式であるがこの方式も更なる改善が望まれる方式である。
In the method (3), an electrode in which a transparent conductive film is formed on transparent glass is used, and light irradiation is performed from the back side. In principle, the spatial resolution depends only on the size of the spot light to be irradiated. The electrode size is arbitrary. The distance (gap) between the surface of the photoconductor and the probe is also arbitrary up to about 2 mm (however, as a matter of course, the detection signal decreases as the gap increases). By the way, according to
なお、非特許文献4も(3)の方式に関係し、感光体の光減衰特性を利用した測定の原理について言及しているが、測定装置ではなく、人体のX線透視画像を銀塩フィルムではなく、帯電した無機感光体(Se)へ投射し、普通紙にダイレクトプリントする際の画像出力装置の技術課題について記載している。 Non-Patent Document 4 also relates to the method of (3), and mentions the principle of measurement using the light attenuation characteristics of the photosensitive member. However, the X-ray fluoroscopic image of the human body is not a silver halide film. Instead, it describes the technical problem of the image output apparatus when it is projected onto a charged inorganic photoreceptor (Se) and directly printed on plain paper.
また、これ以外にも電子線による微小領域の潜像計測関係(特許文献5〜8)のものがある。
特許文献5:特開2006−84434号公報には、耐絶縁性をμmオーダの精度で評価することが記載されており、特許文献6:特開2006−10430号公報には、検出手段の引き込み電圧の影響に起因する測定誤差を防止することが記載されており、特許文献7:特開2005−166542号公報には、表面電位分布を2次電子によらずに極めて高精度に測定することが記載され、特許文献8:特開2004−251800号公報には、荷電粒子ビームの照射電流を、表面電荷分布を消失させない大きさに設定し、表面電荷分布を精度よく測定する方法が記載されている。
しかし、サンプルを真空中においての測定となり、劣化したサンプル上につくられた静電潜像を評価したいときには、測定までに時間が経過することと、真空に引くことで、表面に何かがついていた場合には、それが除かれてしまい、劣化状態が変わってしまうことは十分あり得る。したがって、本発明とは構成、技術課題、および目的が異なる。特許文献9は本発明者に係る既発明の公開公報であり、本発明は特許文献9の改良された応用発明に当たる。
特許文献9:特開2006−38666号公報には、光減衰電位変化による変位電流測定において、副走査方向の空間分解能を確保しながら検出信号のS/N比を向上させることが記載されている。
In addition to this, there are those related to measuring a latent image of a minute region using an electron beam (Patent Documents 5 to 8).
Patent Document 5: Japanese Patent Laid-Open No. 2006-84434 describes that the insulation resistance is evaluated with an accuracy of the order of μm, and Patent Document 6: Japanese Patent Laid-Open No. 2006-10430 includes a detection means. Patent Document 7: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-166542 discloses that surface potential distribution is measured with extremely high accuracy without using secondary electrons. Patent Document 8: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-251800 describes a method for accurately measuring the surface charge distribution by setting the irradiation current of the charged particle beam to a size that does not cause the surface charge distribution to disappear. ing.
However, when the sample is measured in a vacuum, and it is desired to evaluate the electrostatic latent image created on the deteriorated sample, the surface has something to be attached by taking time and taking the vacuum. If so, it is possible that it will be removed and the degradation state will change. Therefore, the present invention differs from the present invention in configuration, technical problem, and purpose.
Patent Document 9: Japanese Patent Laid-Open No. 2006-38666 describes that in the measurement of displacement current due to a change in optical attenuation potential, the S / N ratio of the detection signal is improved while ensuring the spatial resolution in the sub-scanning direction. .
本発明は従来技術の(3)に属するものであり、この方式の応用に係わり、大気中での測定であることで、感光体の初期状態、および負荷による劣化状態を損なうことなく、感光体上の静電潜像を直接評価し、負荷に対する感光体の耐性を知る潜像計測装置の提供、およびこの目的に適した評価のための潜像パターン形成方法の提供を目的とするものである。
〔目的1〕
円筒状感光体の周囲に、帯電器、露光器(1)(潜像書込手段)、透明導電電極と、その背面側に露光器(2)(検知光露光手段)、除電器がこの順に配置されており、露光器(1)で感光体表面上に潜像パターンを形成し、該パターンが透明導電電極部に来たとき、感光体の回転移動を停止し、露光器(2)で1ショットパルス露光を行ない、感光体上の電荷の光減衰に伴い透明導電電極に誘起される信号を採取し、次に感光体を露光器(2)の周方向のビーム幅(以下「厚み」と記載)以上にステップで移動し、同様にして信号採取を繰り返す測定装置にあって、露光器(1)により形成される潜像パターンが、感光体回転方向に少なくとも2本/mm以上のラインパターンであるように露光器(1)を制御し、潜像を形成することで、感光体の解像度特性が感光体への負荷と伴に、どのように変化するかを容易に評価できる微小領域潜像計測装置を提供する。
〔目的2〕
請求項1において露光器(1)で形成される潜像のラインパターンが概ねV字型に減衰した電位パターンとなるように露光器(1)を制御し、潜像を形成することで、感光体の解像度特性を容易に評価できる微小領域潜像計測装置を提供する。
〔目的3〕
請求項2の潜像パターンにおいて、1つのV字型電位パターンの片側傾斜部の幅が、1回のステップ移動距離の2倍以上の距離になるように露光器(1)を制御し、潜像を形成することで、感光体の解像度特性を容易に評価できる微小領域潜像計測装置を提供する。
〔目的4〕
請求項3の潜像パターンにおいて、2つのV字型電位パターンに挟まれる未露光部の電位は少なくも1回のステップ移動距離の2倍以上の距離であって、この範囲の最大電位と最小電位の差が100V以内であるように露光器(1)を制御し、潜像を形成することで、感光体の解像度特性を容易に評価できる微小領域潜像計測装置を提供する。
〔目的5〕
請求項1〜4における露光器(1)をラインビームレーザとすることで、解像度評価用潜像パターンの形成が容易な微小領域潜像計測装置を提供する。
〔目的6〕
請求項1〜5における露光器(2)がラインビームであって、このラインビーム長が露光器(1)のラインビーム長より短いラインビームレーザであることで、精度の良い電位計測を可能とする微小領域潜像計測装置の提供。
〔目的7〕
請求項1〜6において、露光器(1)のラインビームレーザの光パワー出力が、対象となる感光体の「必要露光エネルギー」に対し、該エネルギー以下、好ましくは1/2以下の露光エネルギーが到達するように制御されることで、解像度を評価しやすい潜像パターンの作成が容易になることを目的とした微小領域潜像計測装置。
The present invention belongs to (3) of the prior art, and relates to the application of this method. By measuring in the atmosphere, the photoconductor without deteriorating the initial state of the photoconductor and the deterioration state due to the load. It is intended to provide a latent image measuring device that directly evaluates the electrostatic latent image on the top and knows the resistance of the photoreceptor to the load, and a latent image pattern forming method for evaluation suitable for this purpose. .
[Purpose 1]
Around the cylindrical photoconductor, there are a charger, an exposure device (1) (latent image writing means), a transparent conductive electrode, an exposure device (2) (detection light exposure means) on the back side, and a static eliminator in this order. The latent image pattern is formed on the surface of the photosensitive member by the exposure device (1), and when the pattern reaches the transparent conductive electrode portion, the rotational movement of the photosensitive member is stopped, and the exposure device (2) One-shot pulse exposure is performed, a signal induced in the transparent conductive electrode is collected as the charge on the photosensitive member is attenuated, and then the photosensitive member is exposed to a beam width (hereinafter referred to as “thickness”) in the circumferential direction of the exposure device (2). In the measuring apparatus that moves in steps as described above and repeats signal sampling in the same manner, the latent image pattern formed by the exposure device (1) has at least 2 lines / mm or more in the rotation direction of the photosensitive member. By controlling the exposure device (1) to be a pattern and forming a latent image, The resolution characteristics of the optical body load and accompanied to the photoreceptor, providing a small area latent image measuring apparatus capable of easily evaluating how changes.
[Purpose 2]
By controlling the exposure unit (1) so that the line pattern of the latent image formed by the exposure unit (1) is a potential pattern attenuated in a substantially V-shape to form a latent image, Provided is a minute region latent image measuring device capable of easily evaluating resolution characteristics of a body.
[Purpose 3]
3. The latent image pattern according to
[Purpose 4]
4. The latent image pattern according to
[Purpose 5]
By using an exposure device (1) according to
[Purpose 6]
The exposure device (2) according to
[Purpose 7]
7. The light power output of the line beam laser of the exposure device (1) according to any one of
上記課題は、以下のような本発明によって達成される。
(1)「円筒状感光体の周囲に、帯電器、露光器(1)(潜像書込手段)、透明導電電極と、その背面側に配置される露光器(2)(検知光露光手段)、除電器がこの順に配置されており、露光器(1)で感光体表面上に潜像パターンを形成し、該パターンが透明導電電極部に来たとき、感光体の回転移動を停止し、露光器(2)で1ショットパルス露光を行ない、感光体上の電荷の光減衰に伴い透明導電電極に誘起される信号を採取し、次に感光体を露光器(2)の周方向のビーム幅(以下、厚みと記載)以上にステップで移動し、同様にして信号採取を繰り返す測定装置にあって、露光器(1)により形成される潜像パターンが、感光体回転方向に少なくとも2本/mm以上のラインパターンであるように露光器(1)を制御し、上記各ラインパターンにおけるラインの厚み方向の電位形状を、該ラインに挟まれた未露光部分の電位を含めて計測することを特徴とする微小領域潜像計測装置。」;
(2)「前記露光器(1)で形成される潜像のラインパターンが、概ねV字型に減衰した電位パターンとなるように露光器(1)を制御することを特徴とする前記第(1)項に記載の微小領域潜像計測装置。」;
(3)「前記潜像パターンにおいて、1つのV字型電位パターンの片側傾斜部の幅が、1回のステップ移動距離の2倍以上の距離になるように露光器(1)を制御することを特徴とする前記第(2)項に記載の微小領域潜像計測装置。」;
(4)「前記潜像パターンにおいて、2つのV字型電位パターンに挟まれる未露光部の電位は少なくも1回のステップ移動距離の2倍以上の距離であって、この範囲の最大電位と最小電位の差が100V以内であるように露光器(1)を制御することを特徴とする前記第(3)項に記載の微小領域潜像計測装置。」;
(5)「前記露光器(1)がラインビームレーザであることを特徴とする前記第(1)項乃至第(4)項のいずれかに記載の微小領域潜像計測装置。」;
(6)「前記露光器(2)がラインビームであって、このラインビームの主走査方向の長さが露光器(1)のラインビームの主走査方向の長さより短いラインビームレーザであることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の微小領域潜像計測装置。」;
(7)「前記露光器(1)のラインビームレーザの光パワー出力が、対象となる感光体の必要露光エネルギーに対し、該エネルギー以下、好ましくは1/2以下の露光エネルギーが到達するように制御されることを特徴とする前記第(1)項乃至第(6)項のいずれかに記載の微小領域潜像計測装置。」
ここで、本発明における前記第(7)項に記載の「必要露光エネルギー」とは、所定の帯電電位(400V以上)から100V(絶対値表記)へ減衰させるのに必要な露光エネルギーを意味する。
The above-mentioned subject is achieved by the present invention as follows.
(1) “A charger, an exposure device (1) (latent image writing means), a transparent conductive electrode, and an exposure device (2) disposed on the back side of the cylindrical photoconductor (detection light exposure means) ), The static eliminator is arranged in this order, and the exposure device (1) forms a latent image pattern on the surface of the photosensitive member, and when the pattern reaches the transparent conductive electrode portion, the rotational movement of the photosensitive member is stopped. The exposure device (2) performs one-shot pulse exposure, collects a signal induced in the transparent conductive electrode as the charge of the photoconductor is attenuated, and then removes the photoconductor in the circumferential direction of the exposure device (2). In a measuring apparatus that moves in steps beyond the beam width (hereinafter referred to as thickness) and repeats signal sampling in the same manner, the latent image pattern formed by the exposure device (1) is at least 2 in the photoconductor rotation direction. and controls the exposure device (1) such that the above line pattern present / mm, each The thickness direction of the potential shape of the line in-in pattern, micro-region latent image measuring device, characterized in that measured including the potential of the unexposed portion sandwiched the line. ";
(2) “The exposure unit (1) is controlled such that the line pattern of the latent image formed by the exposure unit (1) is a potential pattern attenuated in a substantially V shape ( The microregion latent image measuring device according to item 1). ”;
(3) “In the latent image pattern, the exposure device (1) is controlled so that the width of the one-side inclined portion of one V-shaped potential pattern is at least twice the distance of one step movement distance. The microregion latent image measuring device according to item (2), characterized in that: ";
(4) “In the latent image pattern, the potential of an unexposed portion sandwiched between two V-shaped potential patterns is at least twice the distance of one step movement, and the maximum potential in this range The micro-region latent image measuring device according to item (3), wherein the exposure device (1) is controlled so that the difference in the minimum potential is within 100 V ”.
(5) “The minute area latent image measurement device according to any one of (1) to (4), wherein the exposure device (1) is a line beam laser”;
(6) “The exposure unit (2) is a line beam, and the length of the line beam in the main scanning direction is a line beam laser shorter than the length of the line beam of the exposure unit (1) in the main scanning direction. A microregion latent image measuring device according to any one of
(7) “Because the optical power output of the line beam laser of the exposure device (1) reaches an exposure energy equal to or lower than the required exposure energy of the target photoconductor, preferably 1/2 or less. The small area latent image measuring device according to any one of (1) to (6), which is controlled. "
Here, the “necessary exposure energy” described in the above item (7) in the present invention means the exposure energy required to attenuate from a predetermined charging potential (400 V or higher) to 100 V (absolute value notation). .
本発明の請求項1により、感光体の解像度特性が感光体への負荷と共に、どのように変化するかを容易に評価できる微小領域潜像計測装置を提供できる。
また、請求項2、3、4により、感光体の解像度特性を容易に評価できる。
また、請求項5により、解像度評価用潜像パターンの形成が容易となる。
また、請求項6により、精度の良い電位計測を可能とする微小領域潜像計測装置を提供できる。
さらにまた、請求項7により、解像度を評価しやすい潜像パターンの作成が容易になる。
According to the first aspect of the present invention, it is possible to provide a minute area latent image measuring device capable of easily evaluating how the resolution characteristics of the photoconductor change with the load on the photoconductor.
Further, according to the second, third, and fourth aspects, the resolution characteristics of the photosensitive member can be easily evaluated.
According to the fifth aspect, the formation of the resolution evaluation latent image pattern is facilitated.
According to the sixth aspect of the present invention, it is possible to provide a minute area latent image measuring apparatus that enables accurate potential measurement.
Furthermore, according to
本発明は、帯電した感光体に露光を行ない、幅の微小領域に2本/mm以上となるライン潜像パターンを形成し、この潜像へラインビームレーザをワンショット露光し、光減衰による表面電位の変化を生じさせ、その電位変化により感光体に近接して設置された電極に誘導される電荷量の変化、すなわち誘導電流(変位電流)を測定し、その信号の大きさから露光前の表面電位のレベルを知る方式の応用に関するものである。
これまで、感光体の表面電位を測定する測定器は振動容量型と言われる方式で行なわれてきた。この測定器で感光体と表面電位計プローブ間のギャップは通常1mm〜3mmで使用されることが多いがプローブが検出する領域は5mmφ〜20mmφになり、空間分解能の点から、1mm以下の領域の電位計測は不可能であった。そこで先述した種々の技術が検討されているが、それぞれ実用化する上で困難な問題があり、鋭意開発努力が続けられている。本発明は感光体の光減衰を利用した方式をベースにし、この方式で感光体上の1mm幅以下の領域における潜像電位のくずれを評価する方法および装置の提供を目的としている。また、この方式で評価しやすい微小領域潜像パターンの提供を目的としている。潜像電位のくずれは、初期状態(未使用)の感光体上に微小領域潜像パターンを形成し、これを本発明方式の測定装置で測定した後、感光体に負荷を与えて劣化させてから、再度微小領域潜像パターンを形成して同様に測定し、評価することになる。この結果から感光体の負荷に対する耐性を判断できる。このとき、微小領域潜像パターンとしては1mm幅に1本のライン状の電位減衰部でもよいが、露光部と未露光部が存在すると、パターンの形、およびくずれを評価しやすいため、2本以上が好ましい。また、ライン状とすることで、解像度評価としてこの潜像のくずれの評価が使いやすくなる。
In the present invention, a charged photoconductor is exposed to form a line latent image pattern of 2 lines / mm or more in a minute width region, and a line beam laser is one-shot exposed to this latent image, and the surface is caused by light attenuation. A change in potential is caused, and a change in the amount of charge induced by an electrode placed in the vicinity of the photoconductor due to the change in potential, that is, an induced current (displacement current) is measured. The present invention relates to the application of a method for knowing the level of the surface potential.
Until now, a measuring instrument for measuring the surface potential of a photoconductor has been performed by a so-called vibration capacity type. In this measuring instrument, the gap between the photoconductor and the surface electrometer probe is usually 1 mm to 3 mm, but the area detected by the probe is 5 mm to 20 mm. From the viewpoint of spatial resolution, the area of 1 mm or less Potential measurement was impossible. Therefore, various techniques described above have been studied, but there are problems that are difficult to put into practical use, and diligent development efforts continue. An object of the present invention is to provide a method and an apparatus for evaluating the breakage of a latent image potential in a region of 1 mm width or less on a photoconductor on the basis of a method using light attenuation of a photoconductor. Another object of the present invention is to provide a micro area latent image pattern that can be easily evaluated by this method. The breakdown of the latent image potential is caused by forming a micro area latent image pattern on a photoconductor in an initial state (unused), measuring this with a measuring apparatus of the present invention, and then applying a load to the photoconductor to cause deterioration. Therefore, a minute area latent image pattern is formed again, and similarly measured and evaluated. From this result, it is possible to determine the resistance against the load of the photoreceptor. At this time, the fine area latent image pattern may be a single line-shaped potential attenuation portion having a width of 1 mm. However, if there are an exposed portion and an unexposed portion, it is easy to evaluate the shape of the pattern and the breakage. The above is preferable. In addition, the line shape makes it easy to use the evaluation of the displacement of the latent image as the resolution evaluation.
このラインパターンは矩形の電位減衰でもよいが、くずれを電位のまま評価するために、電位が変化している部分がラインの厚み方向に存在することが好ましい。急峻に電位が変化していると、本方式による測定の分解能では潜像パターンを電位のまま測定し、再現することが困難になる。このことに関し更に詳述すると、電位の変化している幅を電位の測定データで再現するためには、この幅は測定装置の空間分解能からから決まる測定ステップ以上なければならず、少なくとも測定ステップ(移動距離)の2倍以上が好ましい。ただし、あまり大きくすると、潜像幅が大きくなり、微小領域に収まらなくなる、測定に時間を要す等、不具合が生じる。なお、測定ステップをビームサイズ以下に小さくすることは空間分解能の観点から測定上できない。 This line pattern may be a rectangular potential attenuation, but it is preferable that a portion where the potential changes exists in the thickness direction of the line in order to evaluate the break with the potential. If the potential changes steeply, it is difficult to measure and reproduce the latent image pattern with the potential with the measurement resolution according to this method. More specifically, in order to reproduce the potential changing width with the potential measurement data, this width must be equal to or larger than the measurement step determined from the spatial resolution of the measurement device, and at least the measurement step ( More than twice the moving distance) is preferable. However, if it is made too large, the latent image width becomes large, which causes problems such as being unable to fit in a minute area, and taking time for measurement. Note that the measurement step cannot be made smaller than the beam size from the viewpoint of spatial resolution.
また、2本のラインパターンで挟まれた未露光電位部分も、電位データでパターンを表現するために、ある程度平坦であるのが良く、少なくとも測定ステップ(移動距離)の2倍以上が好ましい。
すなわち、評価したい部分(電位データで表現したい部分)の幅は、測定ステップ(移動距離)の2倍以上あるのが好ましい。上限は1mm幅に収まるように決めることになる。
この潜像パターンの形成に使用する露光器は結像光学系、ビームスキャン方式の書込み光学系、等で実現できる。しかしながら本発明の方式においては、ラインパターンは感光体回転方向には1mm幅、感光体軸方向には検知光(ラインビーム)の長さ(20mm)以上が必要であり、このサイズで軸方向に均一な照度の露光が必要となるが、光学系の設計に工夫が必要となり、実現は困難である。また、ビームスキャン方式の露光器では軸方向に一定な照度の露光は容易であるが、感光体の線速、書込みの副走査方向の解像度(dpi)、ポリゴンのミラー面数等から、ポリゴンの回転数(rpm)を決め、主走査方向の露光開始のビームのタイミングをとる必要があり、また、主走査方向のライン毎にビーム強度を設定する必要があり、光学系の制御はレーザプリンターの書込み光学系の制御と同じ精度で行う必要があるなど、測定装置への組み込みは使いこなしに難がある。このため、潜像パターンの形成に使用する露光器としては、検知光として使用する露光器と同様にラインビームレーザを別に用意し、使用するのが好ましい。この場合は感光体軸方向(主走査方向)には既に長さが確保されており、回転方向(副走査方向)には感光体線速に合わせて露光幅が1mmになるように露光器の点灯時間を決め、この時間内で光パワーを制御することで、容易に潜像パターンを形成することができる。このとき、ラインビームレーザの副走査方向のサイズ(厚み)は測定ステップ以下であることが好ましい。ただし、ラインビームレーザのサイズはガウシアンビームレーザのサイズの定義から最大の光パワーが1/e2(=13.5%)になる位置をサイズとしているが、特殊な光学系を使いラインビームにしているため、ガウシアンビームとは異なる。実際にはビームの裾切れが悪く、サイズ(厚み)は広いビームになり、測定ステップ以上に露光域が広範囲になってしまう。このことをふまえ、露光パワーを制御することで目的の潜像パターンを得ることができる。具体的には対象となる感光体の「必要露光エネルギー」(ここで、「必要露光エネルギー」とは、上記のように、所定の帯電電位(400V以上)から100V(絶対値表記)へ減衰させるのに必要な露光エネルギーを意味する)に対し、このエネルギーを与える露光パワーを小さくすることで、裾切れの悪さによる露光領域の広がりを修正し、適正なラインパターンの潜像を得ることができることが見いだされた。また、露光を受けている時間を短くすることでも、同様の効果を得ることができる。露光時間を短くする方法としては、露光器の点灯時間を制御して短くするか、感光体の線速を早めることで達成される。後者は必要露光エネルギーより小さいエネルギーを与えることに相当する。
以上から、得られる潜像パターン(説明図)を図1に示した。図中の点線の細長い四角は露光器(2)による検知光に相当する。
Also, the unexposed potential portion sandwiched between two line patterns should be flat to some extent in order to express the pattern with potential data, and is preferably at least twice the measurement step (movement distance).
That is, the width of the portion to be evaluated (portion to be expressed by potential data) is preferably at least twice the measurement step (movement distance). The upper limit is determined so as to be within 1 mm width.
The exposure device used for forming the latent image pattern can be realized by an imaging optical system, a beam scanning type writing optical system, or the like. However, in the method of the present invention, the line pattern needs to have a width of 1 mm in the rotation direction of the photosensitive member and a length (20 mm) or more of the detection light (line beam) in the axial direction of the photosensitive member. Although exposure with uniform illuminance is required, it is difficult to realize the optical system design because it requires some ingenuity. In addition, although exposure with a constant illuminance in the axial direction is easy with a beam scanning type exposure device, the polygon of the polygon is determined from the linear velocity of the photosensitive member, the resolution in the sub-scanning direction of writing (dpi), the number of mirror surfaces of the polygon, etc. It is necessary to determine the number of rotations (rpm) and set the timing of the exposure start beam in the main scanning direction, and it is also necessary to set the beam intensity for each line in the main scanning direction. Incorporation into a measuring device is difficult to use, for example, it is necessary to carry out with the same accuracy as control of the writing optical system. For this reason, it is preferable that a line beam laser is separately prepared and used as the exposure device used for forming the latent image pattern, similarly to the exposure device used as the detection light. In this case, a length is already secured in the photosensitive member axial direction (main scanning direction), and in the rotating direction (sub-scanning direction), the exposure width of the exposure unit is adjusted to 1 mm in accordance with the photosensitive member linear velocity. By determining the lighting time and controlling the light power within this time, a latent image pattern can be easily formed. At this time, the size (thickness) of the line beam laser in the sub-scanning direction is preferably equal to or less than the measurement step. However, the size of the line beam laser is the position where the maximum optical power is 1 / e 2 (= 13.5%) from the definition of the size of the Gaussian beam laser. Therefore, it is different from the Gaussian beam. Actually, the bottom of the beam is poor, the beam has a wide size (thickness), and the exposure area becomes wider than the measurement step. Based on this, the target latent image pattern can be obtained by controlling the exposure power. Specifically, the “required exposure energy” of the target photoreceptor (here, “required exposure energy” is attenuated from a predetermined charged potential (400 V or more) to 100 V (absolute value notation) as described above. The exposure power required to provide this energy can be reduced to correct the spread of the exposure area due to poor hems and obtain a proper line pattern latent image. Was found. The same effect can also be obtained by shortening the time during which exposure is performed. As a method for shortening the exposure time, it is achieved by controlling the lighting time of the exposure device to shorten it or by increasing the linear velocity of the photosensitive member. The latter corresponds to giving energy smaller than the required exposure energy.
From the above, the obtained latent image pattern (explanatory diagram) is shown in FIG. The dotted rectangular line in the figure corresponds to the detection light from the exposure device (2).
本発明の測定装置で検知光にラインビームを使う理由であるが、光減衰を利用した方式のこれまでの技術では、測定の位置を感光体回転方向に微小ステップで変え、ビームスポットの露光を行っていた。位置を変え測定を繰り返し、最終的に潜像の1次元プロファイルを得るものであるが、測定の空間分解能を確保するため電位検出用に使用するビームを小さくする必要があり、その結果、電位変化が生じる領域が小さく、得られる信号が小さくなり、測定が不可能になるという問題があった。この問題の解決方法としては、(1)信号処理回路(増幅回路)の改良、(2)電極を感光体に近づけ、S/N比を改善する、等が考えられる。(1)では、微小信号に対し、同じ信号を繰り返し取り込み、重ね合わせてS/N比を確保して増幅する手段が知られているが、ワンショットの信号(単発信号の意味)では適用できず、この手法は測定の原理から困難である。(2)の手法は有効であるが、仮に電極−感光体間の距離1mmを0.5mmにしても2倍程度のアップにしかならず、信号がノイズに埋もれているときには効果が小さい。本発明では測定方式が潜像の感光体回転方向(副走査方向)の1次元プロファイルを測定するものであることから、感光体の軸方向(主走査方向)の検知光露光サイズを大きくし、すなわち電位変化が生じる領域を大きくすることで、副走査方向の空間分解能を確保し(主走査方向の分解能は無視)、かつ信号のS/N比改善を計るようにしている。 This is the reason why a line beam is used as the detection light in the measurement apparatus of the present invention. In the conventional technique using the optical attenuation, the measurement position is changed in a minute step in the rotation direction of the photosensitive member, and the exposure of the beam spot is performed. I was going. The measurement is repeated at different positions, and finally a one-dimensional profile of the latent image is obtained. However, in order to secure the spatial resolution of the measurement, it is necessary to reduce the beam used for potential detection. There is a problem in that the area where the occurrence of noise occurs is small, the signal obtained is small, and measurement is impossible. Possible solutions to this problem include (1) improvement of the signal processing circuit (amplifier circuit), (2) improvement of the S / N ratio by bringing the electrode closer to the photoconductor. In (1), there is known a means for repeatedly capturing the same signal with respect to a minute signal and superimposing it to ensure an S / N ratio, but it can be applied to a one-shot signal (meaning a single signal). However, this method is difficult due to the principle of measurement. The method (2) is effective, but even if the electrode-photoreceptor distance of 1 mm is 0.5 mm, it is only about twice as high, and the effect is small when the signal is buried in noise. In the present invention, since the measurement method is to measure a one-dimensional profile of the latent image in the rotation direction (sub-scanning direction) of the latent image, the detection light exposure size in the axial direction (main scanning direction) of the photosensitive member is increased, In other words, by increasing the region where the potential change occurs, the spatial resolution in the sub-scanning direction is ensured (the resolution in the main scanning direction is ignored), and the S / N ratio of the signal is improved.
全ての測定は図2に示す装置構成のもので行なった。導電性電極部材は透明ガラスに透明導電性薄膜を成膜したものが良く、これはガラス電極を感光体サンプルに対向させたとき、電極を通して光を照射する事が可能であり、露光装置の配置等で使い勝手が向上する。透明ガラスとしては一般のガラスでもよいが、BK−7、石英ガラス等が通過波長域も広く測定用には好ましい。また、透明導電薄膜としてはITOが一般的であるが、これ以外でも問題はない。透明導電膜の成膜は、ガラスの片側全面に成膜するのも、パターンマスクを使い、細線(≦1mm)でメッシュ状に成膜するのもかまわない。また、通過させる光がレーザである場合、レーザ入射側のガラスには反射防止膜をつけるのが好ましい。これはレーザ入射側のガラス表面で反射したレーザが発光部に戻り、複合共振器を形成して、レーザ光に揺らぎが生じる、いわゆる戻り光ノイズを防ぐためである。この透明電極をサンプルに対向して設置する場合、サンプルとの距離は近いほど信号が大きくなり好ましいが、感光体表面の反射光がガラス電極表面で反射し、再入射することが予想され、電極の感光体に対向する面にも反射防止膜をつけるのが望ましい。光の拡がりを小さくする効果が期待できる。 All measurements were performed with the apparatus configuration shown in FIG. The conductive electrode member is preferably formed by forming a transparent conductive thin film on transparent glass, which can be irradiated with light through the electrode when the glass electrode is opposed to the photoreceptor sample. Ease of use improves. The transparent glass may be general glass, but BK-7, quartz glass, and the like have a wide pass wavelength range and are preferable for measurement. In addition, ITO is generally used as the transparent conductive thin film, but there is no problem with other than this. The transparent conductive film can be formed on the entire surface of one side of the glass or in a mesh shape with a fine line (≦ 1 mm) using a pattern mask. Moreover, when the light to pass is a laser, it is preferable to attach an antireflection film to the glass on the laser incident side. This is to prevent so-called return light noise, in which the laser beam reflected from the glass surface on the laser incident side returns to the light emitting portion, forms a composite resonator, and the laser beam fluctuates. When this transparent electrode is placed opposite to the sample, the closer the distance to the sample, the greater the signal, which is preferable. However, the reflected light from the surface of the photoreceptor is reflected on the glass electrode surface and is expected to enter again. It is desirable to provide an antireflection film on the surface facing the photoconductor. The effect of reducing the spread of light can be expected.
以下に更に具体的に説明する。
<装置構成について>
測定装置は図2に示す構成であり、動作は感光体ドラムを回転させ、帯電(スコロトロン帯電器による)、露光器(1)による書き込み(露光時間=狙いの書込幅/感光体線速)、形成された潜像が電極部に来たところで帯電・回転を停止、露光器(2)(ラインビームレーザ(主走査方向)20mm×(副走査方向)24μm−655nm−)を検出光として照射する。電位減衰による誘導電流(変位電流)を測定すると、感光体ドラムを次の測定位置まで回転・移動(50μm)させて次の検出光を照射し、誘導電流(変位電流)を測定する。この測定を潜像幅全体を測定するまで繰り返す(図2、図3)。あらかじめ、帯電電位とそのときの誘導電流(変位電流)の大きさの関係を調べておき、測定した誘導電流(変位電流)の大きさからそのときの帯電電位を求め、これを潜像幅に対してプロットすることで、潜像の1次元プロファイルを知ることができる。
More specific description will be given below.
<About device configuration>
The measuring apparatus has the configuration shown in FIG. 2, and operates by rotating the photosensitive drum, charging (using a scorotron charger), and writing using the exposure device (1) (exposure time = target writing width / photosensitive linear velocity). When the formed latent image arrives at the electrode part, the charging / rotation is stopped, and the exposure device (2) (line beam laser (main scanning direction) 20 mm × (sub-scanning direction) 24 μm−655 nm−) is irradiated as detection light. To do. When the induced current (displacement current) due to potential decay is measured, the photosensitive drum is rotated and moved (50 μm) to the next measurement position, and the next detection light is irradiated to measure the induced current (displacement current). This measurement is repeated until the entire latent image width is measured (FIGS. 2 and 3). The relationship between the charging potential and the magnitude of the induced current (displacement current) is investigated in advance, and the charging potential at that time is determined from the measured magnitude of the induced current (displacement current). This is used as the latent image width. By plotting against this, the one-dimensional profile of the latent image can be known.
<実施例1>
図2に示す実験装置は以下の機器で構成した。
・帯電器:メイン用 高圧電源 トレック社 610C
グリッドバイアス用電源 松定プレシジョン(株) HJPM-1.5
・表面電位計:トレック社 モデル344
・露光器(1):Global Laser社 Lyte-MV レーザラインジェネレーターモジュール 放射角30°、
波長635nm、
焦点距離 モジュールのレーザ出射端より83mmの位置になるよう、モジュール内の光学系を調整
露光パワー制御 リニア変調DC0〜1V(at DC〜200kHz)
出力される光パワーは減光フィルター1/125で減光した上で、DC0〜0.5V
の範囲で点灯する。(図15参照)
露光時間制御 (形成したい潜像パターン幅/感光体線速)+調整露光時間、露光パワ
ーの制御は任意波形発生装置(アジレント・テクノロジーHP33220A)に
よる
取り付け位置 水平に対し斜め45°で取り付け
<Example 1>
The experimental apparatus shown in FIG.
・ Charger: High voltage power supply for mains Trek 610C
Power supply for grid bias Matsusada Precision Co., Ltd. HJPM-1.5
・ Surface potential meter: Trek Model 344
・ Exposure tool (1): Global Laser's Lyte-MV laser line generator module,
Wavelength 635nm,
Focal length Adjust the optical system in the module so that it is at a position 83mm from the laser output end of the module. Exposure power control Linear modulation DC0 to 1V (at DC to 200kHz)
The output optical power is attenuated by the
Lights in the range of. (See Figure 15)
Exposure time control (Latent image pattern width to be formed / Photoconductor linear velocity) + Adjust exposure time, Exposure power
Is controlled by an arbitrary waveform generator (Agilent Technology HP33220A)
According to the installation position Installed at an angle of 45 ° to the horizontal
・露光器(2):リコー光学(株)製 ラインビームレーザ
波長655nm
ラインの厚み24μm
ラインの長さ20mm
焦点距離 レーザ出射端と感光体の距離74mm−本露光器の固有な値(固定)
露光エネルギー レーザパワー×レーザ点灯時間で設定する。レーザパワーはLD駆動電
流による。ここでは表面電位800(-V)を100(-V)に減衰させる前記定義の
「必要露光エネルギー」を露光することにし、レーザ点灯時間2μsに
固定し、レーザパワーを感光体の感度特性に合わせ設定した。すべてこ
の条件で露光する。
・透明導電電極:基板:
石英ガラス 10mm×30mm×1mmt
感光体に対向する面 反射防止膜付き導電電極:
ITO(102.8)/SiO2(103.15)
裏面(レーザ入射側)反射防止膜:
Ta2O5(25.49)/SiO2(38.15)/Ta2O5(86.74)/SiO2(111.65)
( )の数値は膜厚で単位はnm
感光体とのギャップは全て0.1mmとした。
・露光器(2)のトリガー:任意波形発生装置(アジレント・テクノロジーHP33120A)
One shot pulseを発生させトリガーとした。
発生パルス幅は2μsにした。
取り付け位置 水平位置
・信号処理系:電流増幅器(KEITHLEY 428)+オシロスコープ(横河電機 DL708)
・コントローラ:PC(自作ソフト)、測定装置の制御、データ処理
・ドラム回転装置:駿河精機(株)精密回転ステージ KS432-75
ドライバー D220
分解能 0.0025°/パルス
位置決め精度 0.03°
回転速度 12.5°/sに設定した。
・感光体ドラム:当社製造の積層OPC(有機光半導体)ドラム60mmφ×334mm長、帯電電位800(−V)から100(−V)への電位減衰に必要な露光エネルギーは655nmにおいて概ね0.3μJ/cm2前後である。
・ Exposure tool (2): Ricoh Optical Co., Ltd. line beam laser wavelength: 655 nm
Line thickness 24μm
Line length 20mm
Focal length Distance between laser emitting end and photoconductor 74 mm-unique value of this exposure device (fixed)
Exposure energy Set by laser power x laser lighting time. Laser power is LD drive power
By flow. Here, the surface potential of 800 (-V) is attenuated to 100 (-V) as defined above.
“Necessary exposure energy” is exposed and the laser lighting time is 2 μs.
The laser power was set according to the sensitivity characteristics of the photoreceptor. All this
Exposure is performed under the following conditions.
・ Transparent conductive electrode: Substrate:
Quartz glass 10mm × 30mm × 1mmt
Surface facing the photoconductor Conductive electrode with antireflection film:
ITO (102.8) / SiO 2 (103.15)
Back side (laser incident side) antireflection film:
Ta 2 O 5 (25.49) / SiO 2 (38.15) / Ta 2 O 5 (86.74) / SiO 2 (111.65)
Figures in parentheses are film thickness units in nm
All gaps with the photoreceptor were 0.1 mm.
・ Exposure device (2) trigger: Arbitrary waveform generator (Agilent Technologies HP33120A)
One shot pulse was generated and used as a trigger.
The generated pulse width was 2 μs.
Mounting position Horizontal position / Signal processing system: Current amplifier (KEITHLEY 428) + Oscilloscope (Yokogawa DL708)
-Controller: PC (self-made software), control of measurement device, data processing-Drum rotation device: Suruga Seiki Co., Ltd. precision rotation stage KS432-75
Driver D220
Resolution 0.0025 ° / pulse
Positioning accuracy 0.03 °
The rotation speed was set to 12.5 ° / s.
Photosensitive drum: A laminated OPC (organic optical semiconductor) drum manufactured by our
この装置を使い、
(1):まず、測定対象の感光体ドラム(未使用品)について、検量線データを測定した。
帯電器のスコロトロングリッドバイアス、ワイヤに印加の高電圧を順次かえ、帯電部が電極部に来たところで、回転を止め、検知光を照射した。検知光は6回照射し、最初の2回のデータは破棄し、残りの4つのデータの平均値をその帯電電位で得られる信号強度とした。狙いの帯電電位は以下の通り。測定される信号データの例は図4に、得られた検量線データの例は図5に示した。測定時のタイミングは図3に示したタイミングにおいて、露光器(1)「潜像書込」を無効にして行なった。
下記は狙いの帯電電位。
900(−V)、800(−V)、700(−V)、600(−V)、500(−V)、400(−V)、300(−V)、200(−V)、100(−V)
Use this device,
(1): First, calibration curve data was measured for the photosensitive drum (unused product) to be measured.
The scorotron grid bias of the charger and the high voltage applied to the wire were sequentially changed. When the charging unit reached the electrode unit, the rotation was stopped and the detection light was irradiated. The detection light was irradiated six times, the first two data were discarded, and the average value of the remaining four data was used as the signal intensity obtained at the charged potential. The target charging potential is as follows. An example of the measured signal data is shown in FIG. 4, and an example of the obtained calibration curve data is shown in FIG. The measurement was performed at the timing shown in FIG. 3 with the exposure device (1) “latent image writing” disabled.
The following is the target charging potential.
900 (-V), 800 (-V), 700 (-V), 600 (-V), 500 (-V), 400 (-V), 300 (-V), 200 (-V), 100 ( -V)
(2):露光器(1)の光パワーを制御する電圧データを図6−1,図6−2に示す。図6−1は横軸が時間軸となっている。図6−2はこれを感光体線速のデータを使い感光体表面の位置のデータに変換している。帯電を開始し、帯電部の先頭が270°回転したところで、露光器(1)を図6−1のデータで制御し、露光する。トータル露光時間はおよそ64ms。露光開始位置が電極のある水平位置に来たところで回転を停止し、透明電極の背面より露光器(2)で2μsで露光し、透明電極に誘起される電流を検出する。電流増幅器を通った信号はデジタルオシロスコープに集録される。50μmステップ(60φドラムでは0.0955°の回転)で測定位置を移動させ、測定を繰り返した。露光器(2)の露光回数は21回行なった。最初の2回分は破棄し、19回の測定データを図5の検量線データにあてはめ、対応する表面電位を読み取った。結果を図7に示す。図6で2つのラインパターン間の距離は380μm狙いであった。図7では約400μmで測定されている。50μmステップで測定位置を変えているので、350μmまたは400μmに測定されれば、正確と言える。1mm幅内に形成された2つのラインパターン潜像が測定されていることが分かる。
なお、検量線データ測定時、および潜像パターンデータ測定時に最初の2つのデータを破棄している理由は、露光器(2)のラインビームの周方向のサイズは24μmであるが裾切れが完全ではなく、100μm先まで影響を及ぼしているためである。
(2): FIG. 6A and FIG. 6B show voltage data for controlling the optical power of the exposure device (1). In FIG. 6A, the horizontal axis is the time axis. In FIG. 6B, this is converted into data on the surface of the photosensitive member using the photosensitive member linear velocity data. Charging is started, and when the head of the charging unit is rotated by 270 °, the exposure device (1) is controlled by the data shown in FIG. Total exposure time is approximately 64ms. When the exposure start position reaches the horizontal position where the electrode is located, the rotation is stopped, and exposure is performed from the back surface of the transparent electrode by the exposure device (2) in 2 μs, and the current induced in the transparent electrode is detected. The signal that has passed through the current amplifier is acquired by a digital oscilloscope. The measurement position was moved in 50 μm steps (0.0955 ° rotation for a 60φ drum), and the measurement was repeated. The exposure device (2) was exposed 21 times. The first two batches were discarded, and the 19 measurement data were applied to the calibration curve data shown in FIG. 5 to read the corresponding surface potential. The results are shown in FIG. In FIG. 6, the distance between the two line patterns was aimed at 380 μm. In FIG. 7, it is measured at about 400 μm. Since the measurement position is changed in steps of 50 μm, it can be said that it is accurate if measured to 350 μm or 400 μm. It can be seen that two line pattern latent images formed within a width of 1 mm are measured.
Note that the reason for discarding the first two data during calibration curve data measurement and latent image pattern data measurement is that the circumferential size of the line beam of the exposure unit (2) is 24 μm, but the tail is completely cut off. This is because it affects 100 μm ahead.
<比較例1>
Al蒸着PETフィルム(厚み0.1mm)に1mmφの貫通孔を設け、Al面を上にしてAlドラムに巻き付けた。フィルムのAl面に100Vの電圧を印加した。Alドラムはグランドに設置した。この状態で、市販の振動容量型表面電位計を使用し、ドラムの軸方向、および周方向に電位計プローブを0.5mmのギャップを維持しながらスキャンし、0.1mmのピッチでデータを採取し、グラフ化した。図8に示すように、ピンホールのサイズは2mmφ程度に計測され、また、0V電位であるはずのピンホール中心部も55V程度に測定され、従来の振動容量型表面電位計では空間分解能が不足し、1mm内の潜像を測定することは不可能であることがわかる。
<Comparative Example 1>
A 1 mmφ through-hole was provided in an Al-deposited PET film (thickness: 0.1 mm), and wound around an Al drum with the Al surface facing up. A voltage of 100 V was applied to the Al surface of the film. The Al drum was installed on the ground. In this state, using a commercially available vibration capacity type surface electrometer, scan the electrometer probe in the axial direction and circumferential direction of the drum while maintaining a gap of 0.5 mm, and collect data at a pitch of 0.1 mm And graphed. As shown in FIG. 8, the size of the pinhole is measured to about 2 mmφ, and the center of the pinhole, which should be 0 V potential, is also measured to about 55 V, and the conventional vibration capacitive surface potential meter has insufficient spatial resolution. It can be seen that it is impossible to measure a latent image within 1 mm.
<実施例2>
実施例1と同様に感光体(未使用品)の検量線データを測定し、次に初期の潜像パターンを測定した。その後、感光体をオゾン雰囲気(5ppm)中に置いた。初期、1日後、2日後、4.5日後に取り出し、潜像パターンの測定を行なった。
結果を図9−1,図9−2,図9−3,図9−4に示す。4.5日後に潜像パターンにくずれが生じていることが分かる。特徴はV字型ライン部の電位が浅くなっていることと、V字型パターンの幅が広がっていることである。前者は、一見、感光体の感度特性に劣化(感度が遅くなる)が生じているように受け取れるが、感光体の感度特性に依存する「検量線データ」をこの時点で取り直すと、初期とちがいはほとんどなかった(図10参照)。感度の劣化ではなく、感光体表面の静電荷が表面抵抗が低くなり、潜像が表面方向で流れていると推測される。この根拠として、V字型の減衰部分の図中の面積を計算すると(概算)、初期から4.5日後も大きなちがいはなく、露光器(1)の露光で消えた電荷量にちがいは生じていないと言える。また、この1mm幅内で見られる「潜像のくずれ」が生じたとき、感光体ドラムのマクロな特性である帯電特性(帯電のしやすさ、暗中での電荷保持能)、感度特性(光による電位の放電特性)、残留電位特性には初期と比較し、変化はなかった(図11)。これまでの評価方法でとらえることのできない微小領域の特性を本発明の計測装置でとらえることが可能になったことが分かる。
<Example 2>
In the same manner as in Example 1, the calibration curve data of the photoreceptor (unused product) was measured, and then the initial latent image pattern was measured. Thereafter, the photoconductor was placed in an ozone atmosphere (5 ppm). Initial, one day later, two days later, and 4.5 days later, the latent image pattern was measured.
The results are shown in FIGS. 9-1, 9-2, 9-3, and 9-4. It can be seen that the latent image pattern is broken after 4.5 days. The feature is that the electric potential of the V-shaped line portion is shallow and the width of the V-shaped pattern is widened. The former can be seen as if the sensitivity characteristics of the photoconductor have deteriorated (sensitivity is slow), but if the “calibration curve data” that depends on the photosensitivity characteristics is re-acquired at this point, it is different from the initial one. There was almost no (refer FIG. 10). It is presumed that the electrostatic charge on the surface of the photoreceptor is low in surface resistance, and the latent image flows in the surface direction, not the deterioration of sensitivity. As the basis for this, when calculating the area of the V-shaped attenuation part in the figure (approximate), there is no big difference even after 4.5 days from the beginning, and there is a difference in the amount of charge that disappeared by exposure of the exposure device (1). It can be said that it is not. Also, when the “latent image distortion” seen within this 1 mm width occurs, the charging characteristics (ease of charging, charge retention ability in the dark) and sensitivity characteristics (light There was no change in the residual potential characteristics compared to the initial one (FIG. 11). It can be seen that characteristics of a minute region that cannot be captured by the conventional evaluation methods can be captured by the measurement apparatus of the present invention.
<実施例3>
(1)1つのV字型潜像パターンをつくるときの露光エネルギーの決め方について:
感光体はこれまでものと異なるが当社の積層OPCを用いた。帯電電位800(−V)から100(−V)への電位減衰に必要な露光エネルギーは655nmにおいて概ね0.23μJ/cm2であった。
この感光体に250μm幅の1つのV字型パターンをつくるときの露光器(1)ラインビームの光パワーをつぎのようにして決めた。
感光体ドラム上の1点が受ける露光エネルギーE:
E=(ラインビームの厚み)/v×(P(t)/ビーム面積)・・・・・・(1)
(1)式の前半はドラム上の1点が露光されている時間(s)を与える。
(1)式の後半は光パワーの密度を与える。
vはドラム線速
P(t)は光パワー(時間の関数)
ビーム面積は「ラインビームの厚み×長さ」なので
(1)式に代入して
E=1/v×P(t)/ビームの長さ
P(t)は狙いの潜像幅をつくるために点灯している時間の間に、0からPmax、へと直線的に増加し、つぎに、Pmaxから0へとの直線的に減少するので、この露光時間中の平均光パワー値は、Pmax×(1/2)とおく。
したがって
E=1/v×Pmax/ビームの長さ×(1/2)
具体的な数値を次のようにすると、
v=0.6545(cm/s)(ドラムの回転速度は12.5°/sであることと、60mmφドラムであることによる)
Pmax=1(μW)(制御電圧0.125V、減光フィルター1/125による)
ビームの長さ=3(cm)
計算すると、
E=0.25(μJ/cm2)
であり、本発明で定義される前記必要露光エネルギーと変わらない値になる。
<Example 3>
(1) How to determine the exposure energy when creating one V-shaped latent image pattern:
Although the photoconductor is different from the conventional one, our laminated OPC was used. The exposure energy required for the potential attenuation from the charged potential 800 (−V) to 100 (−V) was approximately 0.23 μJ / cm 2 at 655 nm.
The light power of the exposure device (1) line beam for making one V-shaped pattern with a width of 250 μm on this photoreceptor was determined as follows.
Exposure energy E received by one point on the photosensitive drum:
E = (line beam thickness) / v × (P (t) / beam area) (1)
The first half of equation (1) gives the time (s) during which one point on the drum is exposed.
The latter half of equation (1) gives the optical power density.
v is the drum linear velocity P (t) is the optical power (function of time)
Since the beam area is “line beam thickness × length”, E = 1 / v × P (t) / beam length P (t) is substituted into equation (1) to create the target latent image width. During the lighting time, it linearly increases from 0 to Pmax and then decreases linearly from Pmax to 0. Therefore, the average light power value during this exposure time is Pmax × (1/2).
Therefore, E = 1 / v × Pmax / beam length × (1/2)
The specific numbers are as follows:
v = 0.6545 (cm / s) (due to drum rotation speed of 12.5 ° / s and 60 mmφ drum)
Pmax = 1 (μW) (control voltage 0.125V, with
Beam length = 3 (cm)
When calculating
E = 0.25 (μJ / cm 2 )
And the value is not different from the required exposure energy defined in the present invention.
(2)この露光条件で、狙いの潜像幅250μm(0.025cm)/線速0.6545(mm/cm)=0.038(s)の時間だけ、書き込むようにすると、図12の潜像バターンが得られた。250μm狙いが500μmとなっている。これは、書込み用のビームの裾切れに問題があり、潜像幅を大きくしていると理解された(図13参照)。このため、露光器(1)の露光パワーを1/2にすると、図14の潜像パターンになった。400μm幅に改善された。 (2) Under this exposure condition, if writing is performed only for the time of a target latent image width of 250 μm (0.025 cm) / linear velocity of 0.6545 (mm / cm) = 0.038 (s), the latent image shown in FIG. The statue Bataan was obtained. The target of 250 μm is 500 μm. This was understood that there was a problem in the bottom of the writing beam, and the latent image width was increased (see FIG. 13). Therefore, when the exposure power of the exposure device (1) is halved, the latent image pattern shown in FIG. 14 is obtained. The width was improved to 400 μm.
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