(57)【要約】【解決手段】被測定物より放射される電気力線を一定の周期で切るチョッパを与える音叉および前記電気力線を受けて出力を取り出す検知電極を、ベース部材を有したケース内に配設してなる電位センサにおいて、検知電極は、プリント回路基板にプリント回路形成技法によって形成されている。【効果】検知電極の位置精度を飛躍的に向上させることができ、ベース部材等および検知電極の固定や配線接続のためのハンダや接着剤等も不要となり、耐ノイズ特性を向上させ、製造におけるコストダウンはもとより、製品のバラツキを抑え、歩留まりを向上させることができるほか、製品の一層の小型化、高精度化、安定化を図ることができる。【選択図】          図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物より放射される電気力線を一定の周期で切るチョッパを与える音叉および前記電気力線を受けて出力を取り出す検知電極を、ベース部材を有したケース内に配設してなる電位センサにおいて、前記検知電極は、プリント回路基板にプリント回路形成技法によって形成されたものであることを特徴とする電位センサ。
【請求項２】
前記プリント回路基板には、電子回路が配設されており、前記プリント回路基板は、前記電子回路を配設した面が前記ベース部材の上面に対して実質的に直交する状態で配置したとき、前記検知電極が該プリント回路基板の上端面に位置するようされている請求項１に記載の電位センサ。
【請求項３】
前記プリント回路基板には、前記電子回路と前記検知電極とを接続する導体パターンもプリント回路形成技法によって形成されている請求項２に記載の電位センサ。
【請求項４】
被測定物より放射される電気力線を一定の周期で切るチョッパを与える音叉および前記電気力線を受けて出力を取り出す検知電極を、ベース部材を有したケース内に配設してなる電位センサにおいて、前記音叉は、先端に前記チョッパを与える一対の振動アーム部を有して形成し、前記検知電極は、電子回路を配設した電子回路基板にプリント回路形成技法によって形成されており、前記電子回路基板は、前記音叉の一対の振動アームの間に、前記電子回路を配設した面が前記ベース部材の上面に対して実質的に直交する状態で配置され、前記検知電極が前記電子回路基板の上端面に位置するようにされており、前記ベース部材に対して、前記チョッパおよび前記検知電極に対応する位置にアパーチャを有したケース部材を組み合わせて前記ケースを構成したことを特徴とする電位センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、静電界の強度検出および帯電量の測定等に使用する電位センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の電位センサとしては、種々な型のものが開発され使用されてきているが、それら従来の電位センサの構成例としては、添付図面の図５および図６に示すようなものがあった。図５は、電位センサの平面断面図であり、図６は、正面断面図である。これら図５および図６に示されるように、この従来の電位センサは、駆動用圧電セラミックス６を接着した音叉２を使用しており、音叉２の先端部にあるチョッパ部４により電気力線７が切られる。検知電極３は、基板８に取り付け固定され、チョッパ部４の背後に配置されている。また、検知電極３により検出された交流信号の増幅回路（図示していない）および音叉２の駆動回路（図示していない）も基板８上に設けられている。これら音叉２、検知電極３、増幅回路および駆動回路は、検知アパーチャ５を持つケース１内に収容されている。
【０００３】
このような従来構成の電位センサは、チョッパ部、増幅回路および駆動回路が被測定物に対向する面に対して平面的に配置されているため、被測定物に対して断面積が大きくなる。したがって、この電位センサを装置に内臓した場合、取付けに大きな場所が必要なため、他の部品の実装の妨げとなる。このように、従来の電位センサには、スリム化、コンパクト化に問題のあるものが多かった。
【０００４】
また、従来の電位センサの構造では、音叉の取付け構造に問題があり、そのことが精度や安定性を向上させる点で問題となっていた。
【０００５】
さらにまた、従来の電位センサの構造では、検知電極に対してプリアンプ回路等を近接配置することが難しく、耐ノイズ性を向上させる点で問題となっていた。
【０００６】
また、従来の電位センサの構造では、組立ての精度や作業性を向上させる点でも問題があった。
【０００７】
本出願人は、このような従来の電位センサの問題点を解消すべく、先に、特開２０００−７４９７１号公報に開示されたような電位センサを提案している。この先に提案した電位センサにおいては、音叉は、先端にチョッパを与える一対の振動アーム部の支点となる基部に一対の取付部を備えた構造とされ、取付部をベース部材に対して固着して、基部とベース部材とで振動アームの振動方向に沿う閉断面構造部分を形成し、電子回路を配設した電子回路基板を、音叉の一対の取付部または一対の振動アームの間に、電子回路を配設した面がベース部材の上面に対して実質的に直交する状態で配置し、電子回路基板の上端面に、検知電極を、上端面と並行させて配置している。
【０００８】
【特許文献１】
特開平２０００−７４９７１号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このような本出願人が先に提案した電位センサの構造は、前述したような従来技術の問題点を解消している点では大きな効果を発揮するものであるが、次のような点でなおも改善すべき余地のあるものであった。すなわち、この電位センサの構造においては、電位センサの作製において、静電電位を測定する直接の素子である検知電極は、先ず、単独に作製し調整し、次いで、ベース等の所定位置あるいは電子回路基板に配置し調整し取り付け固定していた。このため、検知電極を位置決めし固定し更に配線を接続するために、何らかのベース等およびハンダや接着剤等が必要であったり、位置（絶対的／相対的）精度の管理が難しく煩雑となっていた。電位センサにおいて、検知電極は静電電位を測定する直接の素子であり、この検知電極の位置精度や安定性は極めて重要である。そして、製造コストも嵩み、製品にバラツキが生じ易く、高精度化や小型化、安定化にも限界があった。ハンダや接着剤等は、前述したような製造上の種々なデメリットがあるほか、電位測定においてノイズを発生する不安定要素（異種物質による電荷の乱れ）となりうるものであるので、出来る限りにおいて使用しないようにするのが好ましい。
【００１０】
本発明の目的は、このような問題点をも解消しうるような電位センサを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の一つの観点によれば、被測定物より放射される電気力線を一定の周期で切るチョッパを与える音叉および前記電気力線を受けて出力を取り出す検知電極を、ベース部材を有したケース内に配設してなる電位センサにおいて、前記検知電極は、プリント回路基板にプリント回路形成技法によって形成されたものであることを特徴とする電位センサが提供される。
【００１２】
本発明の一つの実施の形態によれば、前記プリント回路基板には、電子回路が配設されており、前記プリント回路基板は、前記電子回路を配設した面が前記ベース部材の上面に対して実質的に直交する状態で配置したとき、前記検知電極が該プリント回路基板の上端面に位置するようされている。
【００１３】
本発明の別の実施の形態によれば、前記プリント回路基板には、前記電子回路と前記検知電極とを接続する導体パターンもプリント回路形成技法によって形成されている。
【００１４】
本発明の別の観点によれば、被測定物より放射される電気力線を一定の周期で切るチョッパを与える音叉および前記電気力線を受けて出力を取り出す検知電極を、ベース部材を有したケース内に配設してなる電位センサにおいて、前記音叉は、先端に前記チョッパを与える一対の振動アーム部を有して形成し、前記検知電極は、電子回路を配設した電子回路基板にプリント回路形成技法によって形成されており、前記電子回路基板は、前記音叉の一対の振動アームの間に、前記電子回路を配設した面が前記ベース部材の上面に対して実質的に直交する状態で配置され、前記検知電極が前記電子回路基板の上端面に位置するようにされており、前記ベース部材に対して、前記チョッパおよび前記検知電極に対応する位置にアパーチャを有したケース部材を組み合わせて前記ケースを構成したことを特徴とする電位センサが提供される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面の図１から図４に基づいて、本発明の実施の形態および実施例について、本発明をより詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施例としての電位センサの構成を示す分解部品配列斜視図である。図１によく示されるように、この実施例の電位センサは、主として、ケース部材２０と、音叉３０と、電子回路基板４０と、この電子回路基板４０に与えられた検知電極５０と、ベース部材６０とを備える。
【００１７】
ケース部材２０の先端天井部には、被測定物からの電気力線を通すためのアパーチャ２１が形成されており、後端には、電子回路基板４０の後端部に接続された電気リード線４１を引き出すための引出し部を定めると同時にケース部材２０の強度を高めるための絞り部２２が形成されている。
【００１８】
音叉３０は、先端にチョッパ３１を与える一対の振動アーム部３２の支点となる断面略コの字形状の基部３３に一対の取付部３４を備えた構造とされている。取付部３４の下端には、固着片３５が形成されている。振動アーム部３２の各々には、駆動用圧電セラミックス３６が取り付けられている。
【００１９】
電子回路基板４０は、通常のプリント回路基板で形成されてよく、この電子回路基板４０には、駆動用圧電セラミックス３６に対して駆動信号を与えて音叉３０を作動してチョッパ３１により、被測定物より放射される電気力線を一定の周期で切るようにさせるための駆動回路８０や、電気力線を受けた検知電極５０から取り出される出力を受けて増幅処理（プリアンプ）等を行う電子回路７０等が設けられる。
【００２０】
検知電極５０は、本発明により、この実施例では、電子回路基板４０のエッジ部（端面）４０Ａにプリント回路形成技法を用いて与えられている。これら検知電極５０と電子回路７０との間の電気接続や、これら電子回路７０や駆動回路８０に対する各対応する電気リード線４１の電気接続は、電子回路基板４０に同様のプリント回路形成技法にて形成された導体パターン（図示していない）によって行われている。
【００２１】
ベース部材６０には、先端に起立片６１が形成され、後端に一対のハーネスクランプ片６２が形成されている。
【００２２】
次に、図２を特に参照して、この実施例の電位センサの各構成部分の組み付け態様について説明する。図２は、図１に関して説明したような、音叉３０および電子回路基板４０をベース部材６０に対して組み付け、それらの組合せ体に対してケース部材２０を組み付けようとしているところを斜視図にて示している。この図２によく示されているように、音叉３０は、ベース部材６０の上面に対して、取付部３４の各固着片３５をスポット溶接にて固着することにより、ベース部材６０上に取り付け固定される。したがって、基部３３とベース部材６０とで、振動アーム部３２の振動方向に沿う閉断面構造部分が形成されることになる。このような音叉３０の構造によれば、振動アーム部３２の支点が音叉自体の取付部であるため剛性が高くなる。基部３３とベース部材６０とで閉断面構造部分が形成されているため更に剛性を高めることができる。音叉３０は、振動部品であり、剛性の高さは、直接に精度や安定性の向上につながる。
【００２３】
音叉３０とベース部材６０との固着にスポット溶接を用いたことにより、量子的な部分において導通が確保でき、しかも、組立ての精度や作業性も向上する。また、半田付け等と異なり各種の金属材料を選択することができる。
【００２４】
電子回路基板４０は、音叉３０の一対の取付部３４および一対の振動アーム部３２の間に、電子回路７０および駆動回路８０を配設した面がベース部材６０の上面に対して直交する状態で、すなわち、起立状態で、配置する。電子回路基板４０の固定方法は、任意のものでよいが、例えば、電子回路基板４０の下端面をベース部材６０の上面に固着する。
【００２５】
また、電子回路基板４０の上端面に与えられた検知電極５０は、音叉３０のチョッパ３１と並行となるように配設され、その検知電極５０の絶対質量および表面積を小さくできる。また、検知電極５０に最も近い部分にプリアンプ回路７０を配置することができる。これにより、電位センサの耐ノイズ特性を格段に向上させることができる。
【００２６】
電子回路基板４０を、音叉３０の一対の取付部３４、一対の振動アーム３２の間に配置することにより、従来はデッドスペースとなっていた部分を有効に利用できることになり、また、大幅な省スペース化および小型化、特にスリム化が可能となる。
【００２７】
電位センサの組立ての最後の段階において、ベース部材６０の後端に設けた一対のハーネスクランプ片６２を用いて電子回路基板４０から引き出される電気リード線４１の固定を行い、ケース部材２０をベース部材６０に対して組み付けて、電位センサの組立てを終了する。このとき、ケース部材２０のアパーチャ２１が、ケース内に位置した音叉３０のチョッパ３１および検知電極５０に対向した位置にくるようにしている。また、電気リード線４１は、ケース部材２０の絞り部２２によって定められる電気リード線引出し部を通して外部へと引き出されるようになっている。図３は、このような電位センサの平面断面図であり、図４は、正面断面図である。
【００２８】
なお、前述の実施例では、検知電極５０は、直立させた電子回路基板４０の上端面に与えられるようにしたのであるが、本発明は、これに限らず、その他の基板面に同様にプリント回路形成技法にて与えることもできる。
【００２９】
【発明の効果】
直立させた電子回路基板の端面に、プリント回路形成技法を用いて検知電極を形成することにより、検知電極の位置精度を飛躍的に向上させることができ、ベース部材等および検知電極の固定や配線接続のためのハンダや接着剤等も不要となり、耐ノイズ特性を向上させ、製造におけるコストダウンはもとより、製品のバラツキを抑え、歩留まりを向上させることができるほか、製品の一層の小型化、高精度化、安定化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例としての電位センサの構成を示す分解部品配列斜視図である。
【図２】図１の電位センサの各部品の組み付けを説明するための斜視図である。
【図３】図１の電位センサの組立て状態の平面断面図である。
【図４】図１の電位センサの組立て状態の正面断面図である。
【図５】従来例の電位センサの平面断面図である。
【図６】図５の電位センサの正面断面図である。
【符号の説明】
２０  ケース部材
２１  アパーチャ
３０  音叉
３１  チョッパ
３２  振動アーム
３３  基部
３４  取付部
３５  固着片
３６  駆動用圧電セラミック
４０  電子回路基板
４１  電気リード線
５０  検知電極
６０  ベース部材
６１  起立片
６２  ハーネスクランプ片
７０  電子回路
８０  駆動回路
【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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