JP4440065B2 - 電位測定装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、非接触型の電位測定装置及び該電位測定装置を有する画像形成装置に関するものである。

従来、例えば感光ドラムを有し電子写真方式によって画像形成を行う画像形成装置においては、常に安定した画質を得るために、どの様な環境下でも感光ドラム表面の電位分布が適当に（典型的には均一に）なるように感光ドラム表面を帯電しておく必要がある。このため、感光ドラム表面の電位を電位測定装置を用いて測定し、その結果を利用して感光ドラム表面の電位を均一に保つ様にフィードバック制御を行っている。

この様な目的で用いられる電位測定装置に対して、従来からしばしば要求されている機能の一つとして、電位測定装置自身が感光ドラム表面の電位分布を変化させないように、感光ドラム表面に接触することなく測定対象物の電位を測定する機能が挙げられる。こうした機能を備えた電位測定装置の方式としては、機械式交流電界誘導型と呼ばれる方式が従来から用いられている。

機械式交流電界誘導型の電位測定装置による電位測定の原理を以下に説明する。測定対象表面と電位測定装置に内蔵される検知電極との間に生じる電界によって、検知電極には測定対象表面の電位に比例した電気量Qの電荷が誘起される。QとVの関係は
Q＝CV・・・（１）
という式で表される。ここで、Cは検知電極と測定対象表面との間の静電容量である。式（１）より、検知電極に誘起される電気量Qを測定して測定対象表面の電位を得られる。

しかしながら、検知電極に誘起される電気量Qを高速かつ正確に直接測定することは困難であるので、実用的な方法として、検知電極と測定対象表面との間の静電容量Cの大きさを周期的に変化させ、検知電極で発生する交流電流信号を測定して測定対象表面の電位を得る方法が従来からしばしば用いられている。

上記方法によって測定対象表面の電位を得られることを以下に示す。静電容量Cが時刻tの関数であるとすると、検知電極で発生する交流電流信号iは、検知電極に誘起される電気量の時間微分値であることと、（１）式から
i＝dQ/dt＝d(CV)/dt・・・（２）
という式で表される。ここで、測定対象表面の電位Vの変化速度が静電容量Cの変化速度に対して十分遅い場合には、Vは微小時間dtにおいて一定であるとみなせるので、（２）式は
i＝V・dC/dt・・・（３）
という式で表される。（３）式より、検知電極で発生する交流電流信号iの大きさは測定対象表面の電位Vの１次の関数であるので、交流電流信号の振幅を測定することで測定対象表面の電位を得ることが可能である。

検知電極と測定対象表面との間の静電容量Cを周期的に変化させる方法としては、(イ)検知電極の実効的露出面積を周期的に変化させる方法、（ロ）検知電極と測定対象表面との間の比誘電率を変化させる方法、（ハ）検知電極と測定対象表面との間の距離を変化させる方法の３通りがあげられる。その理由は、静電容量Cが近似的に
C＝A・S/x・・・（４）
という式で表されることによる。ここで、Aは検知電極と測定対象表面間の物質の誘電率などに係る比例定数、Sは検知電極の面積、xは検知電極と測定対象表面との間の距離である。

上記の様な従来技術の状況において、近年の画像形成装置における感光ドラムの小径化、ドラム周りの高密度化により、電位測定装置も小型化、薄型化が求められている。従来の機械式交流電界誘導型の電位測定装置では、電位測定装置内部の殆どが片持ち梁などやこれらを振動させる駆動機構等の組み立て部品によって占められている。したがって、電位測定装置の小型化には、これら駆動機構の小型化が必須である。

しかし、駆動機構を小型化すると検知電極の面積S或いは測定対象表面と検知電極との間の距離xの変化量が小さくなる。ここで、機械式交流電界誘導型の電位測定装置から出力信号として取り出される電流の大きさは、前述の（３）式及び（４）式より、
i＝V・d(A・S/x)/dt・・・（５）
という式で表されるので、駆動装置を小型化しようとすると、（５）式の括弧内の時間微分値が小さくなる。その結果として、出力信号である電流信号iが外部からの雑音の影響を受けやすくなるので測定精度の点で不利となる。また、従来の機械式交流電界誘導型の電位測定装置は、それぞれの個別部品を組み立てた構造をしており、電位測定装置の小型化及び低コスト化に課題が残る。

そこで近年、ＭＥＭＳ（微小電気機械機構）技術による小型な電位測定装置が提案されている（特許文献１参照）。ＭＥＭＳ技術とは、大規模集積回路などの半導体微小加工技術を応用して微小な機械機構或いは電気素子を作製する技術であり、微小な機械機構などを電気素子と一体化して大量に作製することで測定装置の大幅な小型化や低コスト化を図ることが可能である。
米国特許第６，１７７，８００号

ＭＥＭＳ技術を用いて電位測定装置を作製する利点の一つには、電位測定装置の構成要素である駆動機構を小型化した微小駆動機構と、検知電極と、検知電極で発生する信号を処理する信号処理手段とを基板上に一体形成することで、電位測定装置の大幅な小型化や低コスト化を図れるという点がある。信号処理などのための電子回路を上記基板上に構成するために、基板の主材料として意図的にキャリア濃度を高めた半導体を用いることが多い。

しかし、キャリア濃度の高い半導体は抵抗率が低いことが知られており、基板の材料に低抵抗率の材料を用いると、基板と、基板上に絶縁性薄膜を介して形成された検知電極や電気配線などとの間に無視できない寄生容量が発生する。この結果、或る検知電極或いは電気配線で発生した交流信号の大部分が寄生容量を介して他の検知電極或いは電気配線などに流入する現象が生じる。この現象は、全ての検知電極及び電気配線の間で同様に発生するため、例えば検知電極で発生する交流信号と駆動機構を駆動させる制御信号とが混信してしまい、正確な電位測定値を得ることに対して支障になる。

或る検知電極或いは電気配線から他の検知電極或いは電気配線までの間における周波数ｆの交流信号の伝わり難さ、すなわちインピーダンスＺの絶対値｜Ｚ｜は、或る検知電極と基板との間の寄生容量をＣ_ｈ、他の或る検知電極と基板との間の寄生容量をＣ_ｈ’、基板の抵抗率をρと置くと次の様になる。

という式で表される（a：比例定数）。（６）式より、各検知電極或いは電気配線間における交流信号の混信を低減させるためには、各検知電極或いは電気配線間のインピーダンスの絶対値｜Ｚ｜を増大させる必要がある。すなわち、検知電極間の部分における基板の抵抗率ρを増大させること及び検知電極と基板との間の寄生容量Ｃ_ｈを減少させることのうち少なくとも一方を行う必要がある。

以上より、例えば、駆動機構と検知電極、検知電極で発生する信号を処理する信号処理手段が基板上に一体形成された電位測定装置を作製するためには、基板の材料として抵抗率の低い半導体材料などを用いながら各検知電極間のインピーダンスを増大させるための工夫が必要である。

上記課題に鑑み、本発明の電位測定装置は、半導体または導体を主材料とした基板上に絶縁体を介して配置される複数の検知電極と、測定対象と検知電極間の結合容量を変調する容量変調手段と、前記検知電極にて検出された信号に基づいて測定対象の電位を検出する検出手段を有し、前記基板の少なくとも一部分に、検知電極間の電気抵抗率が増大するように固体からなる絶縁体部が形成され、前記絶縁体部が形成される前記基板の部分には、複数の検知電極の間にあたる前記揺動板内部の部分であって前記検知電極の下部にあたる部分には伸びていない部分（図４に示す絶縁体部１１５などを参照）を含むことを特徴とする。容量変調手段としては、ねじりバネにより揺動可能に支持された揺動板を測定対象に対して揺動させて揺動板上に設けられた検知電極と測定対象との距離を変調する構成のものや、測定対象と固定基板上の検知電極の間で開口を持つシャッタを移動させて測定対象に対する検知電極の露出面積を変調する構成のものなどがある。

また、上記課題に鑑み、本発明の電位測定方法は、半導体または導体を主材料とした基板上に絶縁体を介して配置される複数の検知電極を用い、測定対象と検知電極間の結合容量を変調して検知電極にて検出される信号に基づいて測定対象の電位を検出する際に、さらに前記基板の一部分に、検知電極間の電気的なインピーダンスを増大するように絶縁体部を設けることを特徴とする。

また、上記課題に鑑み、本発明の画像形成装置は、上記の電位測定装置と画像形成手段を備え、電位測定装置の検知電極が形成された面が画像形成手段の電位測定の対象となる面と対向して配置され、画像形成手段が電位測定装置の信号検出結果を用いて画像形成の制御を行うことを特徴とする。

上記の本発明の構成により、抵抗率の比較的低い半導体或いは導体を主材料とした検知電極支持用基板を用いた電位測定装置ないし方法において、前記絶縁体部の存在により各検知電極間で交流信号が混信する現象を防止ないし軽減することができる。これにより、抵抗率の比較的低い半導体或いは導体を主材料とした検知電極支持用基板を用いても、比較的正確な電位測定信号を得ることが可能となる。

本発明の実施の形態を説明する前に、本発明の原理を説明する。本発明では、駆動機構として揺動体装置、シャッタ装置などを用いた電位測定装置等において、比較的抵抗率の低い半導体や導体を主材料として作製された構成に各検知電極間のインピーダンスを増大させる構造を持たせることにより、各検知電極間で交流信号が混信するという課題を解決する。各検知電極間のインピーダンスを増大させる方針としては、検知電極と抵抗率の低い基板との間の寄生容量を減少させること及び基板の抵抗率を増大させることのうち少なくとも一方を行っている。

検知電極と基板との間の寄生容量Ｃ_ｈは、検知電極と基板との間の比誘電率をｋ_ｈ、検知電極と基板とが正対する面積をＳ_ｈ、検知電極と基板との間の距離をｄ_ｈと置くと、近似的に
C_h＝ε₀・k_h・S_h/d_h・・・（７）
という式で表される（ε₀：真空の誘電率）。（７）式より、寄生容量Ｃ_ｈを減少させるには、（１）検知電極と揺動板との間の絶縁体の比誘電率ｋ_ｈを減少させる、（２）検知電極と基板とが正対する面積Ｓ_ｈを減少させる、（３）検知電極と基板との間の距離ｄ_ｈを増大させる、といった手段を取ればよいことがわかる。本発明では、（２）または（３）の手段を用いることで検知電極と基板との間の寄生容量Ｃ_ｈを減少させている。

また、基板の抵抗率ρは基板を作製する材料によって決定されるが、本発明では基板を作成する材料として、キャリア濃度の比較的高い半導体など、すなわち抵抗率の比較的低い材料を用いることを前提としているので、基板全体の抵抗率を直接的に増大させる手段は取れない。しかし、基板の構造を工夫することにより、各検知電極から寄生容量Ｃ_ｈを介して基板に漏洩した交流信号が基板内で受ける抵抗Ｒを増大させることは可能である。

基板に漏洩した交流信号が基板内で受ける抵抗Ｒは、基板内の或る検知電極の直下にあたる部分から他の或る検知電極の直下にあたる部分までの電気信号が通る経路の長さをL_s、その経路の断面積をS_sと置くと、
R＝ρ・L_s/S_s・・・（８）
という式で表される。（８）式より、各検知電極から寄生容量を介して基板に漏洩した交流信号が基板内で受ける抵抗Ｒを増大させるには、基板内の或る検知電極の直下にあたる部分から他の或る検知電極の直下にあたる部分までの電気信号が通る経路をPとすると、（１）Pの或る部分を絶縁体部に置き換えることにより経路Pの抵抗率を局所的に増大させる、（２）経路Pの長さL_sを増大させる、（３）経路Pの断面積S_sを減少させる、といった手段を取ればよいことがわかる。したがって、本発明はこれらの手段を取るのである。

以上の原理に基づいて構成された本発明の電位測定装置の実施例を以下に説明する。
まず、図２から図１２までの揺動体装置を用いた電位測定装置の実施例の前提となる構成、動作を説明する。この動作は、これらの実施例と本質的に同じである。

揺動体装置を用いた電位測定装置の構造の俯瞰図を図１（ａ）に、破線部Ａ−Ａ’
における断面図を図１（ｂ）示す。揺動体装置１００は、揺動体１１０、信号検出手段１２０、駆動装置２００、揺動体の回転１自由度以外を拘束するねじりバネ１０１及び１０２、ねじりバネ１０１及び１０２の揺動体の反対側に位置する端の変位自由度を拘束して固定端を与える非絶縁性材料の支持部材１０３を有する。揺動体１１０は、揺動板１１１とその上面に形成された絶縁体膜１１２を含む。信号検出手段１２０は、揺動体１１０の上面に配置された検知電極１２１及び１２２、検知電極で発生する信号を処理する信号処理手段１２３、検知電極と信号処理手段とを接続する信号線１２４及び１２５からなる。信号処理手段１２３は、非絶縁性材料の支持部材１０３に作り込むことができる。ここで、揺動体装置１００は、検知電極１２１と検知電極１２２との間のインピーダンスを増大させる様な構造を有している（具体的な構造例は以下の実施例を参照）。駆動装置２００は、磁力、静電、圧電など様々な駆動方法が適用可能であるが、以下の図２から図１２までの実施例では電磁コイルと永久磁石を用いた磁力による駆動方法を一例として用いる。すなわち、電磁コイル２０１に交流電流を流すことで周期的に変化する磁場を形成し、電磁コイル２０１に対向する揺動板１１１の表面に配置された永久磁石２０２に自身の中心を軸とするトルクを発生させることにより、ねじりバネ１０１及び１０２を軸として揺動体１１０を図１（ｃ）の矢印で示す回転方向に揺動させる。

図１（ｃ）のように測定対象物３００の表面と検知電極１２１及び１２２とが対向するように揺動体装置１００が設置された状態で駆動装置２００を用いて揺動体１１０を周期的に揺動させると、測定対象物３００の表面と検知電極１２１及び１２２との間の距離ｘ１及びｘ２が周期的かつ互いに逆相で変化するので、検知電極１２１及び１２２からは互いに逆相で測定対象物３００の表面の電位に比例した振幅を持つ交流電流信号が発生する。これらの信号が信号線１２４及び１２５を介して信号処理手段１２３に伝わり、信号処理手段１２３で交流電圧信号への変換及び差動増幅、検波、整流されることにより、測定対象物３００の表面の電位に比例した大きさの直流電圧信号が得られる。

図２の実施例１を説明する。実施例１は、各検知電極の下部に絶縁体部を形成することにより検知電極と揺動板との間の容量を減少させた電位測定装置に関わる。図１（ａ）の破線部Ａ−Ａ’
と同じ個所における断面図を図２に示す。揺動板１１１において、検知電極１２１及び１２２の下部にあたる部分に、絶縁体膜１１２に接して、揺動体１１１の厚さ方向全体にわたって絶縁体部１１５及び１１６を形成することにより、検知電極１２１或いは１２２と揺動板１１１自身の表面とが正対する面積がほぼ０になる。したがって、（７）式よりこれらの間に発生する寄生容量を、絶縁体膜１１２のみを介する場合と比べて、大幅に減少させることができる。さらに、本実施例では、検知電極１２１と検知電極１２２との間の電気的な経路がほぼ断たれるので、（８）式の抵抗値が非常に大きくなる。これらにより検知電極１２１と検知電極１２２との間の（６）式のインピーダンスを大幅に増大させることができる。こうして、検知電極１２１及び１２２間で交流信号が混信する現象を防止ないし軽減でき、抵抗率の比較的低い半導体或いは導体の揺動板１１１を用いても、比較的正確な電位測定信号が得られる。なお、本実施例では、検知電極１２１及び１２２の下部に絶縁体部１１５及び１１６が形成されるので、製造可能であるなら絶縁体膜１１２を省略した構成とすることもできる。

実施例１のように絶縁体部を揺動板の厚さ方向全体にわたって形成することが困難な場合は、図３のように、揺動板１１１の検知電極１２１及び１２２を配置する側の表面から揺動板の厚さに満たない深さまで絶縁体部１１５及び１１６を形成することによっても、検知電極１２１と検知電極１２２との間のインピーダンスを増大させられる。検知電極１２１或いは１２２と揺動板１１１自身の表面とが対向して隔たる距離が絶縁体膜１１２の厚さに比べて大きくなるので、（７）式よりこれらの間に発生する寄生容量が減少するからである。絶縁体部１１５及び１１６を深く形成すればする程、検知電極１２１と検知電極１２２との間のインピーダンスを増大させることができる。実施例２でも、検知電極１２１及び１２２間で交流信号が混信する現象を防止ないし軽減でき、比較的正確な電位測定信号が得られる。ここでも、検知電極１２１及び１２２の下部に絶縁体部１１５及び１１６が形成されるので、製造的に可能であるなら絶縁体膜１１２を省略することもできる。

実施例３は、揺動板のうち各検知電極の間の部分に絶縁体部を形成することにより揺動板の抵抗値を増大させた電位測定装置に関わる。この上面図を図４（ａ）に、破線部Ｂ−Ｂ’における断面図を図４（ｂ）に示す。揺動板１１１において、検知電極１２１と検知電極１２２の間にあたる部分に揺動体１１１の厚さ方向全体にわたって絶縁体部１１５を設け、そして永久磁石２０２を絶縁体膜１１２を介して揺動板１１１の裏面に設けた（永久磁石２０２も導電性を持つので、ここを介する電気的な経路を断つためにこうする必要がある）ことにより、検知電極１２１の直下から検知電極１２２の直下までの電気的な経路長がねじりバネ１０１及び１０２を経由する分だけ長くなるので、（８）式より検知電極１２１の直下から検知電極１２２の直下までの間の抵抗値を、絶縁体部１１５を形成しない場合と比べて、増大させることができる。これにより検知電極１２１と１２２との間のインピーダンスを増大させることができ、検知電極１２１及び１２２間で交流信号が混信する現象を防止ないし軽減でき、比較的正確な電位測定信号が得られる。

実施例３において、絶縁体部を揺動板の厚さ方向全体にわたって形成することが困難である場合は、図５（ａ）のように、揺動板１１１の検知電極１２１及び１２２を配置する側の表面から、もしくは図５（ｂ）のようにその反対側の表面から、揺動板１１１の厚さに満たない深さまで絶縁体部１１５を形成することによっても、検知電極１２１と検知電極１２２との間のインピーダンスを増大させることができる。絶縁体部１１５を形成することによりこの部分における低抵抗領域の幅が狭くなるので、（８）式より揺動板１１１内における検知電極１２１の直下から検知電極１２２の直下までの間の抵抗値が増大するからである。絶縁体部１１５をより深く形成すると、検知電極１２１と検知電極１２２との間のインピーダンスをより増大させることができる。ここでも、永久磁石２０２を絶縁体膜１１２を介して揺動板１１１の裏面に設けている。

実施例５では、実施例３の構造において、図６のように、揺動板１１１の検知電極１２１及び１２２を配置する側の表面とその反対側の表面の両方から、揺動板１１１の厚さに満たない深さまで絶縁体部１１５及び１１６を形成している。このことにより、この部分における低抵抗領域の幅が狭くなるので、（８）式より揺動板１１１内における検知電極１２１の直下から検知電極１２２の直下までの間の抵抗値を増大させることができる。これによっても検知電極１２１と検知電極１２２との間のインピーダンスを増大させることができる。絶縁体部１１５及び１１６の間の低抵抗領域がより狭くなるように形成すると、検知電極１２１と検知電極１２２との間のインピーダンスをより増大させることができる。ここでも、永久磁石２０２を絶縁体膜１１２を介して揺動板１１１の裏面に設けている。

実施例６では、実施例３の構造において、図７のように、揺動板１１１の検知電極１２１及び１２２を配置する側の表面とその反対側の表面の両方から絶縁体部１１５、絶縁体部１１６及び絶縁体部１１７を互い違いに形成している。これにより、この部分における低抵抗領域を狭く、かつ長くすることができるので、（８）式より揺動板１１１内における検知電極１２１の直下から検知電極１２２の直下までの間の抵抗値をさらに増大させることができる。絶縁体部をより深く形成する、もしくは互い違いに形成する絶縁体部の数を増加させると、検知電極１２１と検知電極１２２との間のインピーダンスをより増大させられる。ここでも、永久磁石２０２を絶縁体膜１１２を介して揺動板１１１の裏面に設けている。

実施例７では、図８または図９に示すごとく、揺動板１１１の上面からみて絶縁体部１１５及び１１６が検知電極１２１及び１２２の各々を取り囲むように揺動板１１１の厚さ方向全体にわたって形成されている。このことにより、検知電極１２１の直下から検知電極１２２の直下までの電気的な経路を絶縁することができるので、検知電極１２１と検知電極１２２との間のインピーダンスを大幅に増大させることができる。ここでも、上記した理由で、永久磁石２０２を絶縁体膜１１２を介して揺動板１１１の裏面に設けている。

実施例７において、絶縁体部１１５及び１１６を揺動板１１１の厚さ方向全体にわたって形成することが困難である場合は、図１０に示すごとく、実施例４から６と同様に絶縁体部１１５及び１１６、または絶縁体部１１５から１１８を揺動板１１１の厚さに満たない深さまで形成してもよい。このことにより、検知電極１２１の直下から検知電極１２２の直下までの電気的な経路を狭くかつ長くすることができるので、（８）式より検知電極１２１の直下から検知電極１２２の直下までの抵抗値を増大させることができる。ここでも、上記した理由で、永久磁石２０２を絶縁体膜１１２を介して揺動板１１１の裏面に設けている。これにより、検知電極１２１と検知電極１２２との間のインピーダンスを増大させることができる。実施例４と同様に揺動板１１１の検知電極１２１及び１２２が配置されている側から絶縁体部１１５及び１１６を形成した例の断面図を図１０ (ａ)に、実施例５と同様に揺動板１１１の両面から絶縁体部１１５から１１８を形成した例の断面図を図１０ (ｂ)に示す。

実施例９では、図１１（ａ）のように揺動板１１１、ねじりバネ１０１及び１０２、支持部材１０３にわたって絶縁体部１１５を形成している。このことにより、検知電極１２１の直下からねじりバネ１０１及び１０２、支持部材１０３を経由して検知電極１２２に到達する電気的な経路の抵抗値を増大することができる。こうして、検知電極１２１と検知電極１２２との間のインピーダンスを増大させることができる。揺動板１１１、ねじりバネ１０１及び１０２、支持部材１０３の各々において、絶縁体部の形態を実施例４から６のいずれかの形態から選んで形成することもできる。本実施例では、揺動板１１１、ねじりバネ１０１及び１０２、支持部材１０３の各部において、図１１（ｂ）から図１１（ｄ）に示すごとく絶縁体部１１５を厚さ方向全体にわたって形成することにより、検知電極１２１の直下から検知電極１２２に到達する電気的な経路の抵抗値を大幅に増大させている。ここでも、上記した理由で、永久磁石２０２を絶縁体膜１１２を介して揺動板１１１の裏面に設けている。

実施例１０では、揺動板１１１と検知電極１２１及び１２２との間の寄生容量を減少させる手段と、揺動板１１１、ねじりバネ１０１及び１０２、支持部材１０３の内部における検知電極１２１の直下から検知電極１２２の直下までの電気的な経路の抵抗値を増大させる手段とを共に実施している。このことにより、それぞれの手段を単独で実施した場合と比較して、検知電極１２１及び１２２間のインピーダンスをより増大させることができる。本実施例では、絶縁体部の形態を組み合わせて図１２のように揺動板１１１の内部に絶縁体部１１５から１１８を形成することにより、検知電極１２１及び１２２と揺動板１１１との間の寄生容量の減少と、揺動板１１１内における検知電極１２１の直下から検知電極１２２の直下までの抵抗値の増大とを同時に実現している。

これまでの実施例は揺動体装置を用いた電位測定装置であったが、本発明は、複数の検知電極が絶縁体を介して半導体または導体の基板上に設けられ、測定対象と検知電極間の結合容量を変調する容量変調手段と、検知電極にて検出された信号に基づいて測定対象の電位を検出する検出手段を備える電位測定装置であれば、どの様なタイプのものにでも適用できる。実施例１１は、複数の検知電極が絶縁体を介して設けられた半導体または導体を主材料とする基板が固定されていて、容量変調手段として、基板に対して平行に往復振動するシャッタを用いる電位測定装置に関わる。

図１３と図１４を用いて、本実施例に係る電位測定装置を説明する。図１３において、３２５は、ライン状ないし短冊状の開口部３２６を有するシャッタであり、シャッタ３２５は、絶縁膜３１２を介して基板３１１上に間隔を隔てて平行に配置された２つの検知電極３２１及び３２２に対応して、基板３１１上に間隔を置いて配されている。シャッタ３２５は、例えば、これと一体の移動電極と固定側の電極間に交流の電圧を印加することでこれら電極間に発生する静電力により、図１３の矢印方向に往復運動させられる。この往復運動により、検知電極３２１及び３２２の測定対象物に対する露出程度が逆位相で変調される様子が、図１４（ａ）と（ｂ）に示されている。こうして、検知電極３２１及び３２２に逆位相で電荷が誘起される。検知電極３２１及び３２２からの信号の処理、測定対象物の電位の検出については、上記実施例と同じである。

本実施例では、基板３１１のうち検知電極３２１及び３２２の間の部分に基板３１１の厚さ方向全体にわたって絶縁体部３１５を形成することにより、基板３１１の抵抗値を増大させている。検知電極３２１と検知電極３２２との間のインピーダンスを増大させることができる理由は、実施例９（図１１)のところで述べたものとほぼ同じである。本実施例のタイプの電位測定装置の基板に絶縁体部を形成する態様についても、上記実施例１乃至１０で説明した態様等を単独で或いは適宜組み合わせて採用できる。

図１５は実施例１２の画像形成装置を説明する図である。図１５は、本発明による電位測定装置を用いた電子写真現像装置の感光ドラム周辺の模式図である。感光ドラム２１０８の周辺に、帯電器２１０２、電位センサ２１０１、露光機２１０５、トナー供給機２１０６が設置されている。帯電器２１０２で、ドラム２１０８の表面を帯電し、露光機２１０５を用いて感光ドラム２１０８表面を露光することで潜像が得られる。この潜像にトナー供給機２１０６によりトナーを付着させ、トナー像を得る。そして、このトナー像を転写物送りローラー２１０７と感光ドラム２１０８で挟まれた転写物２１０９に転写し、転写物上のトナーを固着させる。これらの工程を経て画像形成が達成される。

この構成において、ドラム２１０８の帯電状態を、上記実施例で説明したような本発明の高性能の電位測定装置２１０１で測定し、信号処理装置２１０３で信号を処理し、高電圧発生器２１０４にフィードバックをかけて帯電器２１０２を制御することで、安定したドラム帯電が実現され、安定した画像形成が実現される。

揺動体装置を用いた電位測定装置の俯瞰図（ａ）、破線部Ａ−Ａ’における断面図（ｂ）、電位測定方法を示す断面図（ｃ）である。 本発明の実施例１についての図１（ａ）の破線部Ａ−Ａ’と同じ個所における断面図である。 本発明の実施例２についての図１（ａ）の破線部Ａ−Ａ’と同じ個所における断面図である。 本発明の実施例３についての上面図（ａ）と破線部Ｂ−Ｂ’における断面図（ｂ）である。 本発明の実施例４についての図４（ａ）の破線部Ｂ−Ｂ’と同じ個所における断面図であって、検知電極が配置されている面から絶縁体部を形成した例（ａ）とその反対側の面から絶縁体部を形成した例（ｂ）を示す図である。 本発明の実施例５について図４（ａ）の破線部Ｂ−Ｂ’と同じ個所における断面図である。 本発明の実施例６について図４（ａ）の破線部Ｂ−Ｂ’と同じ個所における断面図である。 本発明の実施例７について検知電極の周囲を絶縁体部で囲んだ例の上面図（ａ）と破線部Ｃ−Ｃ’における断面図（ｂ）である。 本発明の実施例７について検知電極の周囲を絶縁体部と揺動板の端部で囲んだ例の上面図（ａ）と破線部Ｄ−Ｄ’における断面図（ｂ）である。 本発明の実施例８について図８（ａ）の破線部Ｃ−Ｃ’と同じ個所における断面図であって、検知電極が配置されている面から絶縁体部を形成した例（ａ）とその面と反対側の面の両方から絶縁体部を形成した例（ｂ）を示す図である。 本発明の実施例９について上面図（ａ）、破線部I−I’ における断面図（ｂ）、破線部II−II’ における断面図（ｃ）、破線部III−III’ における断面図（ｄ）である。 本発明の実施例１０について上面図（ａ）と破線部Ｅ−Ｅ’における断面図（ｂ）である。 シャッタを用いた電位測定装置の本発明の実施例１１を説明する斜視図である。 本発明の実施例１１の動作を説明する断面図である。 本発明の実施例１２の画像形成装置を説明する図である。

符号の説明

１１１、３１１・・・・・・基板（揺動板）
１１２、３１２・・・・・・絶縁体（絶縁体薄膜）
１１５、１１６、１１７、１１８、３１５・・・・・・絶縁体部
１２１、１２２、３２１、３２２・・・・・・検知電極
１２０・・・・・・検出手段
２００、２０１、２０２、３２５、３２６・・・・・・容量変調手段
３００、２１０８・・・・・・測定対象物（感光ドラム）

Claims (7)

1. 半導体または導体を主材料とした基板上に絶縁体を介して配置される複数の検知電極と、測定対象と検知電極間の結合容量を変調する容量変調手段と、前記検知電極にて検出された信号に基づいて測定対象の電位を検出する検出手段を有し、前記基板の少なくとも一部分に、検知電極間の電気抵抗率が増大するように固体からなる絶縁体部が形成され、前記絶縁体部が形成される前記基板の部分には、複数の検知電極の間にあたる前記基板内部の部分であって前記検知電極の下部にあたる部分には伸びていない部分を含むことを特徴とする電位測定装置。
2. 前記基板のうち、前記検知電極の下部にあたる部分と、複数の検知電極の間にあたる前記基板内部の部分であって前記検知電極の下部にあたる部分には伸びていない部分との両方に前記絶縁体部が形成されている請求項１に記載の電位測定装置。
3. 前記絶縁体部が前記基板の厚さ方向全体にわたって形成されている請求項１に記載の電位測定装置。
4. 前記絶縁体部が前記基板の厚さに満たない深さにわたって形成されている請求項１または２に記載の電位測定装置。
5. 半導体または導体を主材料とした揺動板上に絶縁体を介して配置される複数の検知電極と、測定対象と検知電極間の結合容量を変調する容量変調手段と、前記検知電極にて検出された信号に基づいて測定対象の電位を検出する検出手段を有し、前記揺動板の少なくとも一部分に、検知電極間の電気抵抗率が増大するように固体からなる絶縁体部が形成されていることを特徴とする電位測定装置。
6. 前記絶縁体部が形成される前記揺動板の部分には、複数の検知電極の間にあたる前記揺動板内部の部分であって前記検知電極の下部にあたる部分には伸びていない部分を含む請求項５に記載の電位測定装置。
7. 請求項１乃至６のいずれかに記載の電位測定装置と画像形成手段を備え、電位測定装置の検知電極が形成された面が画像形成手段の電位測定の対象となる面と対向して配置され、画像形成手段が電位測定装置の信号検出結果を用いて画像形成の制御を行うことを特徴とする画像形成装置。

Images