(57)【要約】【課題】可動電極の変位が所定値になる様に構成された容量形センサとして、電位センサの特性を改善し、可動電極の変位による被測定体の電位への影響を無くすことである。【解決手段】電位センサは、被測定体１８の電位により発生する静電引力に応じて変位可能な弾性体薄膜形状の可動電極１０或いは弾性体薄膜上に形成された可動電極１０と、可動電極１０に対向する容量形成用固定電極１１と、可動電極１０に対向する可動電極１０の変位を補正するための電圧が印加される変位補正用固定電極１２、１３と、可動電極１０と容量形成用固定電極１１で形成される容量を検出する容量検出回路要素と容量検出回路要素の信号をもとに可動電極１０の変位が所定値になるように変位補正用固定電極に電圧を印加する電圧印加回路要素の２つの回路要素を備える信号処理回路素子１７を備え、変位補正用固定電極１２、１３に印加する電圧に基づいて被測定体１８の電位を検出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定体の電位により発生する静電引力に応じて変位可能な弾性体薄膜形状の可動電極或いは弾性体薄膜上に形成された可動電極と、
前記可動電極に対向する容量形成用固定電極と、
前記可動電極に対向する前記可動電極の変位量変化を補正するための電圧が印加される変位補正用固定電極と、
前記可動電極と前記容量形成用固定電極で形成される容量を検出する容量検出回路要素と、前記容量検出回路要素の信号をもとに前記可動電極の変位が所定値になるように前記変位補正用固定電極に電圧を印加する電圧印加回路要素の２つの回路要素を備える信号処理回路素子と、を備え、
前記変位補正用固定電極に印加する電圧に基づいて被測定体の電位を検出することを特徴とする電位センサ。
【請求項２】
前記所定値がゼロであることを特徴とする請求項１記載の電位センサ。
【請求項３】
前記可動電極は、その周りの一部で基板に対して支持、固定されている請求項１または２記載の電位センサ。
【請求項４】
前記変位補正用固定電極は、前記容量形成用固定電極を挟んでその両側に設けられている請求項１、２または３記載の電位センサ。
【請求項５】
前記容量形成用固定電極は、前記変位補正用固定電極を挟んでその両側に設けられている請求項１、２または３記載の電位センサ。
【請求項６】
前記可動電極、前記容量形成用固定電極、前記変位補正用固定電極、前記信号処理回路素子を基板上に集積して形成、或いは実装している請求項１乃至５のいずれかに記載の電位センサ。
【請求項７】
被測定体の電位により発生する静電引力に応じて変位可能な様に弾性体薄膜形状の可動電極或いは弾性体薄膜上に形成された可動電極を被測定体に対して配置し、前記可動電極に対向して容量形成用固定電極を固定して配置し、前記可動電極に対向して前記可動電極の変位量変化を補正するための電圧が印加される変位補正用固定電極を固定して配置し、前記可動電極と前記容量形成用固定電極で形成される容量を検出しつつ、この検出信号をもとに前記可動電極の変位が所定値になるように前記変位補正用固定電極に電圧を印加し、この印加電圧に基づいて被測定体の電位を検出することを特徴とする電位測定方法。
【請求項８】
請求項１乃至６のいずれかに記載の電位センサと、前記電位センサの検出結果を用いて画像形成の制御を行う画像形成手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触で被測定体の表面電位を測定する電位センサに関し、より詳しくは、電子写真方式の複写機、プリンタ等の画像形成装置の感光ドラム表面などの電位を測定するのに適した電位センサ、及びそれを用いた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の複写機、プリンタ等において、印刷出力画質の安定化のために、帯電された感光ドラムの電位を測定してフィードバックを行い、さまざまな環境下においても帯電量を一定に保つ必要がある。そのために感光ドラムの電位を測定する電位センサが用いられている。
【０００３】
従来より、この種の電位センサとしては、チョッパ型、振動容量型と呼ばれる機械的手段により被測定体表面と検出電極との間の容量を変化させ、それにより検出電極に誘起される電荷変動を検出信号として取り出すものが用いられている。
【０００４】
さらに近年では、小型化のために、マイクロマシニング技術を用いた電位センサも提案されている。この種の電位センサの一例を図６に示す（特許文献１参照）。この電位センサは、半導体基板からなり、半導体基板の周囲の支持部６０と、中央の可動電極部６１と、この可動電極部６１を可動に支持部６０に連結する２つの梁部６２によって構成される。２つの梁部６２には、ピエゾ抵抗器からなる歪みゲージ６３が形成されている。被測定体からの静電引力により可動電極部６１が変位し、その変位により梁部６２が歪み、その歪みが歪みゲージ６３により検出される。
【０００５】
この電位センサでは、前述の機械的手段を用いる従来の電位センサとは異なり、被測定体の静電引力により検出電極を変位させ、その変位から被測定体の電位を測定している。
【特許文献１】特開平5-249165号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、一般的に半導体歪みゲージは、構造が単純でありまたプロセスが容易である反面、比較的感度が低いため高精度化に対しては課題が残る。また、可動電極の変位の大きさ、可動電極と被測定体の距離によっては、可動電極の変位ないし変位量変化が被測定体の電位に影響を与えてしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題に鑑み、本発明の電位センサは、被測定体の電位により発生する静電引力に応じて変位可能な弾性体薄膜形状の可動電極或いは弾性体薄膜上に形成された可動電極と、可動電極に対向する容量形成用固定電極と、可動電極に対向する可動電極の変位を補正するための電圧が印加される変位補正用固定電極と、可動電極と容量形成用固定電極で形成される容量を検出する容量検出回路要素と容量検出回路要素の信号をもとに可動電極の変位がゼロなどの所定値になるように変位補正用固定電極に電圧を印加する電圧印加回路要素の２つの回路要素を備える信号処理回路素子を備え、変位補正用固定電極に印加する電圧に基づいて被測定体の電位を検出することを特徴とする。また、本発明の画像形成装置は、上記の電位センサと、電位センサの検出結果を用いて画像形成の制御を行う画像形成手段を備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、上記課題に鑑み、本発明の電位測定方法は、被測定体の電位により発生する静電引力に応じて変位可能な様に弾性体薄膜形状の可動電極或いは弾性体薄膜上に形成された可動電極を被測定体に対して配置し、前記可動電極に対向して容量形成用固定電極を固定して配置し、前記可動電極に対向して前記可動電極の変位量変化を補正するための電圧が印加される変位補正用固定電極を固定して配置し、前記可動電極と前記容量形成用固定電極で形成される容量を検出しつつ、この検出信号をもとに前記可動電極の変位が所定値になるように前記変位補正用固定電極に電圧を印加し、この印加電圧に基づいて被測定体の電位を検出することを特徴とする。
【０００９】
上記構成において、可動電極の変位の所定値（これは、可動電極と容量形成用固定電極で形成される容量に対応しているので、その検出から検知できる）は、代表的にはゼロであるが、その他の値でもよい。可動電極にその所定量の変位が起こるときの被測定体の電位と変位補正用固定電極への印加電圧との関係が分かっていれば（これは、予め被測定体、可動電極、容量形成用固定電極、変位補正用固定電極の配置関係などを決めた構成における測定から求めておけばよい）、被測定体の電位が検出可能となる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、容量形の電位センサとして構成されると共に可動電極の変位がゼロなどの所定値になるようになっているので、検出感度、温度特性などの特性を改善することができ、そして電位センサの可動電極の変位ないし変位量変化による被測定体の電位への影響を無くすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の電位センサの一実施形態では、被測定体の電位により発生する静電引力に応じて変位可能な弾性体薄膜形状の可動電極或いは弾性体薄膜上に形成された可動電極と、可動電極に対向する容量形成用固定電極と、可動電極に対向する可動電極の変位を補正するための電圧が印加される変位補正用固定電極と可動電極と容量形成用固定電極で形成される容量を検出する容量検出回路要素と容量検出回路要素の信号をもとに可動電極の変位がゼロなどの所定値になるように変位補正用固定電極に電圧を印加する電圧印加回路要素の２つの回路要素を備える信号処理回路素子を備え、可動電極、容量形成用固定電極、前位補正用固定電極、信号処理回路素子を基板上に集積して形成、或いは実装している。
【００１２】
本実施形態の如き容量型のセンサでは、実装、配線等で生じる寄生容量が精度を決める上で問題となる。したがって、本実施形態では、マイクロマシン技術により、基板上に容量形成用の可動電極と固定電極を形成し、信号処理回路（検出回路を含む）をこれらの電極の近傍に配置することで配線の寄生容量を低減している。信号処理回路の配置の方法としては、基板にフリップチップ実装する方法や、半導体基板を用いて回路を集積する方法などがある。
【００１３】
こうした構成において、可動電極の変位を実際に伴う電位センサでは電極の変位ないし変位量変化による被測定体の電位への影響がある。しかし、本発明の容量型のセンサでは、さらに容量形成用固定電極とは別に設けた変位補正用固定電極と、変位補正用固定電極に電圧を印加する変位補正回路を備え、変位補正用固定電極から可動電極に働く静電引力と被測定体から可動電極に働く静電引力を釣り合わせる等の所定の関係にして、可動電極の変位をゼロなどの所定値とする。これにより、可動電極の変位ないし変位量変化による被測定体の電位への影響を無くすことができる。被測定体の電位は変位補正用固定電極への印加電圧から求める。
【００１４】
電位を持つ被測定体からの静電引力による可動電極の変位を容量の変化として検出する本実施形態の様な容量型のセンサは、温度特性の良さ、高感度化の容易さ、構造的な応力の悪影響の少なさを特徴とする。これらの特徴は、容量値が構造的要因（電極の面積や電極間の間隔）でほぼ規定されることに起因する。
【００１５】
本実施形態の如くマイクロマシン技術で製造される電位センサでは、その検出感度、温度特性などの特性を改良することができる。また、個々のセンサのばらつきを低減し、検出回路の調整を少なくすることができる。さらに、電位センサの可動電極の変位ないし変位量変化による被測定体の電位への影響を無くすことができる。こうして、マイクロマシン技術のもつ小型化、低コスト化に加え、高精度化することができる。これに対して、上述の半導体歪みゲージは、比較的感度が低いため、作製プロセスのばらつきや残留応力、熱応力の寄与が無視できない。このため、オフセットや感度の温度シフトがあり、作製された個々のセンサに対して特性を調整する必要がある。こうして、高精度化に対しては課題が残る。
【実施例】
【００１６】
以下、図を用いて具体的な実施例を示す。
（実施例１）
第１の実施例は電位センサに関する。図１（a）は本実施例の構成を示す上面図である。図１（ｂ）は図１（a）のA-A’線に沿った側断面図である。センサの構成要素は、可動電極１０、容量形成用固定電極１１、変位補正用固定電極１２、１３、可動電極固定台１４、１５、基板１６、信号処理回路１７である。側断面図には電位センサの測定対象である被測定体１８も示してある。尚、上面図である図１（a）では他の構成要素が見えなくなるため、被測定体１８は省略した。また、上面図である図１（a）では、最上面にある可動電極１０の下部にある容量形成用固定電極１１、変位補正用固定電極１２、１３、可動電極固定台１４、１５には色（黒）が付けられている。
【００１７】
図１での配置について説明する。容量形成用固定電極１１、変位補正用固定電極１２、１３は基板１４の上面にある。容量形成用固定電極１１は変位補正用固定電極１２および変位補正用固定電極１３の間にある。その外側には、高さの等しい可動電極固定台１４，１５が配置される。薄膜平板状の可動電極１０は、２つの可動電極固定台１４、１５の上面に容量形成用固定電極１１、変位補正用固定電極１２、１３を覆うように固定される。可動電極固定台１４、１５の高さを等しくし、可動電極１０を容量形成用固定電極１１に対して平行で所定の間隔になるように配置している。可動電極１０の面積は容量形成用固定電極１１、変位補正用固定電極１２、１３の面積を合わせた面積より大きくなっている。信号処理回路１７は基板１６の上面に実装されている。上面図での位置関係では、信号処理回路１７は可動電極１０の近くに配置される。図１（ｂ）に示すように、被測定体１８は可動電極１０の上方に位置する。
【００１８】
図１の各構成要素について説明する。本実施例では、可動電極１０の形状は四角形であり、可動基板と可動電極の両方の機能を備える。つまり全面が電極となっている。形態的には、銅、アルミニウム等の金属、或いは不純物をドープしたシリコン、ポリシリコンを材料とした弾性体薄膜である。可動電極１０の厚さ、材料特性（ヤング率、ポアソン比）、面積は、可動電極１０の静電引力による可動電極１０の変位の大きさに関係する。したがって、これらは仕様に応じて適当に決めればよい。
【００１９】
容量形成用固定電極１１の形状も四角形であり、基板１４の上面に形成された薄膜電極である。この面積は電位センサの初期容量（可動電極１０の変位がゼロの場合の容量）に関係するので、これも仕様に応じて適当に決めればよい。
【００２０】
変位補正用固定電極１２、１３も基板１６の上面に形成された薄膜電極である（膜厚は容量形成用固定電極１１と同じ）。この面積は、可動電極１０の変位をゼロに補償する場合に変位補正用固定電極１２、１３に印加される電圧に関係する。可動電極固定台１４、1５は、可動電極１０を固定電極１１と所定の間隔（ギャップ）に固定するためのものである。リンガラス、シリコン酸化膜、樹脂等の絶縁体が用いられる。可動電極固定台１４、1５の厚さは電位センサの初期容量に関係する。可動電極１０の厚さ、面積、容量形成用固定電極１１の面積、可動電極固定台１４、１５の厚さは、被測定体１８の電位、被測定体１６と電位センサとの距離等をもとに最適設計される。基板１６はガラス等の絶縁体であり、上面に容量形成用固定電極１１、変位補正用固定電極１２、１３、信号処理回路１７を実装するための電極パッド及び配線用の電極が形成されている。
【００２１】
図２は本実施例の電位センサに用いる信号処理回路の一例を示す回路図である。構成要素は、発振回路２０、電流-電圧変換回路２１、同期検波回路２２、基準電圧源２３、比較回路２４、変位補正制御回路２５である。図２中には、電位センサとの接続を示すため電位センサ２６を図示した。この信号処理回路は、可動電極１０と容量形成用固定電極１１間の容量を検出する機能と、検出した容量が初期容量と同じになるように可動電極１０の変位をゼロに補償する機能を備えている（検出した容量が、所定値の変位に対応する容量と同じになるように可動電極１０の変位を所定値に補償する機能でもよい）。
【００２２】
容量検出について説明する。容量の検出回路には様々な方式があるが、図２の回路はキャリア変調方式の容量検出回路である。発振回路２０は容量検出のための変調信号（キャリア）を発生する。ここでの変調信号とはゼロ電圧を中心とした正弦波、矩形波等の周期性を持った信号である。変調信号の周波数は電位センサ２６の応答特性の高周波側のカットオフ周波数に対して、十分に高い値に設定する（例えば、電位センサのカットオフ周波数が１０ｋＨｚの場合、１ＭＨｚ以上等）。発振回路２０は２つの変調信号の出力を持つ。２つの信号は全く同じ信号である。１つは電位センサ２６の可動電極１０に接続され、残りの１つは同期検波回路２２に入力される。電位センサ２３の固定電極１１は電流-電圧変換回路２１に接続される。発振回路２０からの変調信号により固定電極１１に誘起された交流電流は、電流-電圧変換回路２１により電圧信号に変換される。電流-電圧変換回路２１の出力信号は同期検波回路２２に入力される。同期検波回路２２は、電流-電圧変換回路２１の出力信号を変調信号で同期検波し、電流-電圧変換回路２１の出力信号の振幅に対応した出力信号を生成する。同期検波回路２２の出力信号は、電位センサ２６の可動電極１０と容量形成用固定電極１１で形成される容量に対応する。
【００２３】
次に、可動電極１０の変位をゼロに補償する機能について説明する。基準電圧源２３は可動電極１０の変位がゼロの場合の同期検波回路２２の出力電圧と同じ値の電圧（以下、基準電圧と呼ぶ）に設定されている。比較回路２４は同期検波回路２２の出力電圧とこの基準電圧を比較し、その差を誤差信号として出力する。この誤差信号は変位補正制御回路２５に入力される。変位補正制御回路２５は、入力された誤差信号がゼロになるように、変位補正固定電極１２、１３への印加電圧を制御する。変位補正用固定電極１２、１３には、同じ電圧が印加される。この印加電圧は、被測定体１８の電位により可動電極１０に発生する静電引力を、変位補正用固定電極１２、１３から可動電極１０に発生する静電引力と釣り合わすためのものである。変位補正用固定電極１２、１３と可動電極１０の距離は、被測定体１８と可動電極１０の距離に比して極めて小さいため、変位補正用固定電極１２、１３に印加する電圧は被測定体１８の電位（電圧）に比べて極めて小さくて済む。例えば、被測定体１８の電位が１０００Ｖであった場合は、１０Ｖ以下の値である。この値には、被測定体１８と可動電極１０との距離、可動電極１０と変位補正用固定電極１２、１３との距離、可動電極１０の面積、変位補正用固定電極１２、１３の面積等が寄与する。変位補正制御回路２５は、印加電圧に対応した電圧を、被測定体１８の電位として出力する。こうして被測定体１８の電位が検出される。
【００２４】
本実施例は以下のような特徴をもっている。まず、可動電極１０を可動基板も兼ねる構造とし、さらに、単なる平坦な弾性体薄膜構造としたため、プロセス工程が少なくなっている。低コスト化の点で有利である。可動電極１０にポリシリコン、基板１６にシリコンと熱膨張係数の近いパイレックス（登録商標）ガラスを用いた場合は、可動電極１０と基板１６の熱膨張差による応力が少なくなり、容量型センサである故にもともと低い温度特性をさらに低くすることができる。
【００２５】
また、容量形成用固定電極１１、変位補正用固定電極１２、１３の膜厚を同じにしているため作製プロセスが簡易化されている。また、可動電極１０の対向する２辺のみを可動電極固定台１４、１５で固定するようにしたため、容量を形成する部分が非密閉の構造になっている。これにより、可動電極１０においては、容量形成部分の内部と電位センサ外部の圧力差は無く、可動電極１０の変位への圧力の寄与を無くすことができる。さらに、可動電極固定台１４、１５の無い辺（図１（a）における下側）に信号処理回路１７を配置したため、容量形成用固定電極１１、変位補正用固定電極１２、１３と信号処理回路１７の接続用の電極パターン（図１には図示せず）と可動電極固定台１４、１５との干渉を無くすことができる。加えて、可動電極固定台１４、１５と基板１６の間に電極パターンが無いため、可動電極固定台１４、１５の上面の平坦性が電極パターンの厚さの影響を受けることはない（可動電極固定台１４、１５と基板１６の間に電極パターンがある場合、この電極パターンの存在により、この上に形成される可動電極固定台１４、１５の上面の平坦性が損なわれる恐れがある）。また、基板１６をガラス等の絶縁体としているため、固定電極の浮遊容量を小さくすることができて、高精度化を達成できる。さらには、可動電極１０の直流電位をゼロ電位（ただし、容量検出のための変調信号は印加されている）としているため、被測定体１８の電位への影響が小さくなっている。
【００２６】
本実施例の一部を変更した次のような変形形態も実施可能である。
第１に、可動電極１０を可動基板と別体とすることも可能である。この場合は、可動基板には高抵抗のポリシリコン、ガラス、樹脂等が用いられる。この場合、その両面或いは一方の面に可動電極が形成される。可動電極を両面とした場合は、その両面を可動基板内に形成されたビア等で導通させる必要がある。この両面に形成した場合は、絶縁体の露出部分が少なくなるため帯電の影響を低減することができる。
【００２７】
可動電極１０の形状は四角形（長方形を含む）の他、円形その他の形状も可能である。それに伴い、容量形成用固定電極１１や変位補正用固定電極１２、１３も他の形状にしたり、或いは可動電極固定台１４、１５の形状も可動電極１０或いは可動基板を固定できる形状にしたりすることができる。また、可動電極固定台１４、１５の配置される基板１６の上面が絶縁性（基板自体がガラス等の絶縁体、或いはシリコン基板上に酸化膜を形成してある場合）の場合、或いは可動基板に絶縁体を用いた場合は、可動基板と可動基板固定台を一体化してもよい。
【００２８】
可動電極１０の断面形状はメサ型（後述の第２の実施例で説明）等の形状をとることも可能である。容量形成用固定電極１１や変位補正用固定電極１２、１３の形状も、四角形（長方形を含む）の他、円形その他の形状も可能である。また、その膜厚は同じである必要はない。例えば、変位補正用固定電極１２、１３の膜厚を容量形成用固定電極１１の膜厚より厚くした場合は、変位補正用固定電極１２、１３と可動電極１０との距離が小さくなるため、可動電極１０の変位をゼロとするための印加電圧がより小さな値にできる。
【００２９】
基板１６を信号処理回路が形成された半導体基板とし、固定電極を酸化膜上に形成することも可能である。この構成では回路チップの実装が必要なくなり、実装コストの点で有利である。また、固定電極−信号処理回路間の寄生容量成分も極めて小さくできる。これにより、さらなる高精度化が可能である。
【００３０】
容量検出回路方式、構成も他の方式を用いることも可能である。容量検出の他の方式としては、容量を電圧に変換するその他の方式であるブリッジ型或いはスイッチトキャパシタ方式（これらの方式ではセンサ容量と基準容量の差に対応した出力が得られる）、容量をパルス幅に変換する方式、一般に発振回路として構成されセンサ容量の充放電を繰り返す方式である容量を周波数に変換する方式等がある（これらについては、「集積化容量形圧力センサ」電学論C，109巻12号，pp.820−823，平成元年、「容量形センサ用C-FコンバータCMOSICの試作」電子情報通信学会論文誌  C−II，Vol.J73−C-II，No.3，pp.194−202，1990年３月を参照）。また、信号処理回路と電位センサの可動電極および固定電極の接続も容量検出方式に合わせた接続形態をとることが可能である。
【００３１】
可動電極１０の変位をゼロに補正する機能についても、他の構成を用いることも可能である。可動電極１０の変位をゼロにするための基準として、本実施例では基準電圧源２３を用いたが、可動電極１０の変位がゼロの場合の可動電極１０と容量形成用固定電極１１の容量値と同じ値の容量と容量検出回路を備え、この容量検出回路の出力を基準とすることもできる。この場合、２つの容量検出回路に同じ回路を使用すれば、たとえ回路にドリフトなどがあったとしても両者の回路で相殺されて、さらなる高精度化が可能になり、また個々のセンサのばらつきもさらに低減できる。
【００３２】
（実施例２）
本実施例は可動電極１０の形状に特徴を有する電位センサに関するものである。図３（ａ）は第２の実施例の電位センサの構成を示す上面図である。図３（ｂ）は図３（ａ）のB-B’線に沿った側断面図である。図１の実施例１との違いは、可動電極４０の断面形状である。図示のようにB-B’線の断面で、容量形成用固定電極１１と変位補正用固定電極１２、１３に対向する可動電極１０の部分の幅が厚いメサ型になっている。他に関しては図１と同じである。
【００３３】
可動電極４０をメサ型にすることで、可動電極４０を、撓まないメサ部分と撓む弾性体薄膜部（メサ部と可動電極固定台１４、１５の間の部分）に分け、各々最適設計することができる。メサ部は容量形成用固定電極１１、変位補正用固定電極１２、１３と平行を保ちながら変位しようとするため、容量変化分が大きくなり、また、被測定体１８の電位、変位、容量変化の関係が単純になる。また、弾性体薄膜部を薄くすることにより、電位をもつ被測定体１８からの静電引力による可動電極４０の変位が大きくなる。したがって、本実施例の構成を用いることにより、電位センサを高感度化することができると共に信号処理回路の構成を比較的簡単にできる。
【００３４】
（実施例３）
本実施例は容量形成用固定電極と変位補正用固定電極の形状に関するものである。図４（ａ）は本発明の電位センサの実施例３の構成を示す上面図である。図４（ｂ）は図４（ａ）のC-C’線に沿った側断面図である。図１の実施例１との違いは、容量形成用固定電極５０、５１の間に変位補正用固定電極５２が配置されていることである。他に関しては図１と同じである。
【００３５】
変位補正用固定電極５２を中央に配置することで、変位補正用固定電極５２から可動電極１０に働く静電引力の場所を可動電極１０の中央にすることができる。可動電極１０は両端で固定されているため、変位補正用固定電極５２へのより小さい印加電圧で可動電極１０の変位をゼロにすることができる。
【００３６】
（実施例４）
第４の実施例として、本発明の電位センサを用いた画像形成装置について説明する。図５は本発明の電位センサを用いた画像形成装置の感光ドラム周辺の概念図である。感光ドラム３０、帯電器３１、露光器３２、本発明の電位センサ３３、現像器３４、ドラム・クリーナ３５、紙３６を図示している。
【００３７】
感光ドラム３０は抵抗値が露光により低下する性質を持つ。図示する矢印の方向に回転し、帯電、露光、現像、転写のプロセスを受ける。帯電器３１は帯電ローラ等であり、感光ドラム３０を一様な電荷で帯電する。露光器３２は感光ドラム３０にレーザ光等の光を照射する。感光ドラム３０で光が照射された部分は電荷が消滅し、これにより感光ドラム３０には画像の形の電位差、すなわち静電潜像が形成される。現像器３４は静電潜像の帯電した部分にトナー（現像剤）を付着させ、感光ドラム３０上にトナーによる可視像を形成する。この現像剤の可視像は紙３６等の転写媒体に転写される。ドラム・クリーナ３５は転写後に感光ドラム３０上に残ったトナーを除去する。
【００３８】
電位センサ３３は、帯電で発生された電荷による電位、および露光後に残っている電荷による電位の測定に用いられる。図示していない制御系は電位センサ３３の出力信号をもとに、帯電器３１、露光器３２等を制御し、可視像を最適化する。
【００３９】
本実施形態の画像形成装置では、小型、低コスト、高精度の本発明の電位センサを組み込んだことにより、感光ドラムの帯電を高精度に制御することができ、画像形成装置自体も小型化、低コスト化、高画質化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１の実施例の電位センサの構成を示す上面図及び側断面図である。
【図２】本発明の第１の実施例の電位センサに用いる信号処理回路の一例を示す回路図である。
【図３】本発明の第２の実施例の電位センサの構成を示す上面図及び側断面図である。
【図４】本発明の第３の実施例の電位センサの構成を示す上面図及び側断面図である。
【図５】本発明の第４の実施例の画像形成装置の感光ドラム周辺の概念図である。
【図６】背景技術となる電位センサの構成図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０  …  可動電極
１１  …  容量形成用固定電極
１２  …  変位補正用固定電極
１３  …  変位補正用固定電極
１４  …  可動電極固定台
１５  …  可動電極固定台
１６  …  基板
１７  …  検出回路
１８  …  被測定体
２０  …  発振回路
２１  …  電流-電圧変換回路
２２  …  同期検波回路
２３  …  基準電圧源
２４  …  比較回路
２５  …  変位補正制御回路
２６  …  電位センサ
３０  …  感光ドラム
３１  …  帯電器
３２  …  露光器
３３  …  電位センサ
３４  …  現像器
３５  …  ドラム・クリーナ
３６  …  紙
４０  …  メサ型可動電極
５０  …  容量形成用固定電極
５１  …  容量形成用固定電極
５２  …  変位補正用固定電極
６０  …  支持部
６１  …  可動電極部
６２  …  梁部
６３  …  歪みゲージ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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