(57)【要約】【課題】測定対象面の電位測定に係る検出信号の誤差成分を補正できるようにした電位測定装置ないし方法を提供することである。【解決手段】電位測定装置は、測定対象面１０１と検知電極１０２間の静電容量を変化させる容量変化手段１０３、検知電極１０２に静電誘導される電荷量を検出する検出手段１０４、測定対象面１０１から検知電極１０２に対して発生する電気力線を検知電極１０２から遮蔽して検知電極１０２に入射する電気力線の量を一定期間以上固定的にする遮蔽状態と、測定対象面１０１から検知電極１０２に対して発生する電気力線を検知電極１０２から遮蔽しない非遮蔽状態を選択的に生起させる遮蔽手段１０５を有する。【選択図】図１
2007051885.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物の電位を測定する電位測定装置であって、
検知電極と、
測定対象物と検知電極との間の静電容量を変化させる容量変化手段と、
検知電極に静電誘導される電荷量を検出する検出手段と、
測定対象物と検知電極との間に生じうる電気力線から前記検知電極を遮蔽する遮蔽手段と、
を有し、
前記遮蔽手段は、前記検知電極を遮蔽した遮蔽状態で前記検出手段から信号を得るとともに、前記検知電極を遮蔽しない非遮蔽状態で前記検出手段から信号を得るべく、遮蔽状態と非遮蔽状態を切り替える手段を有することを特徴とする電位測定装置。
【請求項２】
更に補正手段を有し、
該補正手段は、遮蔽手段による前記遮蔽状態において検出手段で検出される検出信号を記憶する手段と、遮蔽手段による前記非遮蔽状態において検出手段で検出される検出信号に対して、前記記憶した検出信号に基づく減算処理を施して出力する手段を有する請求項１に記載の電位測定装置。
【請求項３】
更に、測定対象物から検知電極に達する電気力線を整形するための整形手段を有する請求項１または２記載の電位測定装置。
【請求項４】
前記整形手段が前記遮蔽手段を兼ねるように構成されている請求項３記載の電位測定装置。
【請求項５】
前記容量変化手段が前記遮蔽手段を兼ねるように構成されている請求項１から３の何れかに記載の電位測定装置。
【請求項６】
請求項１から５の何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の面が画像形成手段の電位測定の対象となる感光体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。
【請求項７】
測定対象物の電位を測定する方法であって、該測定対象物と検知電極との間に生じうる電気力線から前記検知電極を遮蔽手段により遮蔽した状態で、前記測定対象物と前記検知電極との間の静電容量を変化させる容量変化手段を駆動し、前記検知電極に静電誘導される電荷量を検出する工程と、
前記測定対象物と前記検知電極の間に生じる電気力線から前記検知電極を遮蔽しない状態で前記容量変化手段を駆動させ、前記検知電極に静電誘導される電荷量を検出する工程と、
前記各工程で検出された検出値に基づいて、前記測定対象物の電位を測定する工程と、を有することを特徴とする電位測定方法。
【請求項８】
請求項７に記載の電位測定方法を用いて測定した結果に基づき測定対象の面と検知電極との間の電位差を検出し、この電位差の絶対値が最小値に近づくように検知電極の電位を変化させ、この結果到達した検知電極の電位を測定対象の面の電位として得ることを特徴とする電位測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電位測定装置、それを用いた画像形成装置、及び電位測定方法などに関する。
【背景技術】
【０００２】
感光体を用いた電子写真式の画像形成装置において、高画質な画像を形成する場合には、電位測定装置により、感光体の電位を測定しながら画像形成装置を制御する必要がある。電位測定装置としては、帯電している感光体（測定対象）に検知電極を近接させ、機械的に感光体と検知電極間の容量を変化させ、静電誘導により検知電極に誘導される微小な電荷を測定する例がある。
【０００３】
図１１に、電位測定装置の概念的な構成図を示す。図１１において、６０１は測定対象、６０２は検知電極、６０３は電荷検出手段であり、測定対象６０１の表面電位はＶＤ、容量変化手段により変化する容量はＣ１、電荷検出手段６０３から出力される信号はＶＯＵＴで表している。ここにおいて、機械的に容量Ｃ１を変化させるには、測定対象６０１から検知電極６０２に入射する電気力線を周期的に変化させる方法を採用するものや、検知電極６０２を周期的に移動させる方法を採用するものがある。
【０００４】
前者の一例としては、測定対象（感光体）と検知電極間にフォーク形状のシャッタを挿入し、シャッタを測定対象の表面と平行な方向に周期的に動かすことで、測定対象から検知電極上に到達する電気力線を周期的に遮る構成が挙げられる。これにより測定面から見た実効的な検知電極の面積を変化させて、測定対象と検知電極間の静電容量を変化させることができる（特許文献１参照）。
【０００５】
また、測定対象と対向する位置に開口部を有した金属のシールド材を配置し、フォークの形状をした振動素子の先端に検知電極を設ける構成もある。そして検知電極の位置を開口部直下で平行に移動させることで、検知電極に達する電気力線の数を変化させ、静電容量を変化させる（特許文献２参照）。
【０００６】
後者の一例としては、検知電極を片持ち梁状の振動子の先端に配置し、片持ち梁を振動させることで、測定対象と検知電極間の距離を周期的に変化させ、静電容量を変化させる構成がある（特許文献３参照）。
【特許文献１】米国特許第4,720,682号公報
【特許文献２】米国特許第3,852,667号公報
【特許文献３】米国特許第4,763,078号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
検知電極に静電誘導される電荷量は、電荷量を検知する検出手段により、検出信号として取り出される。しかし、この検出信号には、機械的な振動や、振動を発生させるための駆動信号によるノイズ成分が含まれている。これは、測定対象の面と検知電極間の電位差と検出信号の関係において、誤差成分となり得る。これにより、電位測定装置の検出分解能が低下する。
【０００８】
したがって、本発明の目的は、測定対象と検知電極間の容量を変化させる為の手段の機械的な振動などの状態の変化や駆動信号によって発生する、検出信号の誤差成分を補正するための技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題に鑑み、本発明の電位測定装置は、検知電極と、
測定対象物と検知電極との間の静電容量を変化させる容量変化手段と、
検知電極に静電誘導される電荷量を検出する検出手段と、
測定対象物と検知電極との間に生じうる電気力線から検知電極を遮蔽する遮蔽手段と、
を有し、
前記遮蔽手段は、検知電極を遮蔽した遮蔽状態で前記検出手段から信号を得るとともに、検知電極を遮蔽しない非遮蔽状態で検出手段から信号を得るべく、遮蔽状態と非遮蔽状態を切り替える手段を有することを特徴とする。
上記構成において、検知電極に静電誘導される電荷は、上記遮蔽手段の非遮蔽時において容量変化手段により生起される場合もある。また、測定対象からの電気力線の検知電極への影響が遮蔽された上記遮蔽時において生起される場合もある。また、上記遮蔽時は、容量変化手段を駆動させた状態において検知電極に静電誘導される電荷量を検出できるように、少なくとも一定期間は遮蔽状態が持続される必要がある。
【００１０】
上記電位測定装置は、更に補正手段を有し、該補正手段が、遮蔽手段による上記遮蔽時において検出手段で検出される検出信号を記憶する手段と、遮蔽手段による上記非遮蔽時において検出手段で検出される検出信号に対して、前記記憶した検出信号に基づく減算処理を施して出力する手段を有するようにもできる。
【００１１】
また、上記課題に鑑み、本発明の電位測定装置は、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の面が画像形成手段の電位測定の対象となる感光体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。
【００１２】
また、上記課題に鑑み、本発明の電位測定方法は、測定対象物と検知電極との間に生じうる電気力線から前記検知電極を遮蔽手段により遮蔽した状態で、測定対象物と、前記検知電極との間の静電容量を変化させる容量変化手段を駆動し、前記検知電極に静電誘導される電荷量を検出する工程と、
測定対象物と前記検知電極の間に生じる電気力線から前記検知電極を遮蔽しない状態で前記容量変化手段を駆動させ、前記検知電極に静電誘導される電荷量を検出する工程と、
前記各工程で検出された検出値に基づいて、測定対象物の電位を測定する工程と、を有することを特徴とする。
【００１３】
また、上記課題に鑑み、本発明の電位測定方法は、上記の電位測定方法を用いて測定した結果に基づき測定対象の面と検知電極との間の電位差を検出し、この電位差の絶対値が最小値（典型的には０）に近づくように検知電極の電位を変化させ、この結果到達した検知電極の電位を測定対象の面の電位として得ることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、遮蔽手段により測定対象からの電気力線の検知電極への影響を排除して検知電極に入射する電気力線の数を一定にする（固定的にする）状態を実現できるので、これを利用して検出信号の誤差成分を補正することができる。そのため、比較的高精度な電位測定装置、電位測定方法を提供できる。本発明における上記電気力線の数を一定にする（固定的にする）とは、電気力線の数を０にすることも含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明の実施の形態を説明する。本発明の一実施形態は、機械的な振動等や駆動信号によって発生する、検出信号の誤差成分を補正することができる電位測定装置を提供するものである。そしてその際に検知電極へ入射する電気力線を切替えて、測定用の検出信号と補正用の検出信号それぞれを検出する様に構成されている。
【００１６】
具体的に、本発明の電位測定装置の一実施形態に沿って、検出信号を補正する手順を説明する。まず、測定対象物（ここでは測定対象面）と検知電極間に、測定対象の面からの電気力線を遮蔽する遮蔽手段を挿入し、遮蔽手段から検知電極に入射する電気力線を制御して発生させるようにする。（すなわち、遮蔽手段により測定対象からの電気力線の検知電極への影響を排除して遮蔽手段から検知電極に入射する電気力線の数を一定にする（固定的にする））そして、この際に、容量変化手段を駆動状態にし、この時の検出信号Ｓ１を測定する。ここで、本発明における上記「検知電極に入射する電気力線の量を一定期間以上一定にする（固定的にする）」とは以下の状態を示す。即ち、前記遮蔽手段によって測定対象から検知電極に入射する電気力線の一部又は全部を一定期間以上遮蔽することで、検知電極に入射する電気力線の量を、当該一定期間実質的に同一量に維持する状態である。次に、測定対象の面と検知電極間から遮蔽手段を取り除き、容量変化手段を駆動状態にして測定対象の面から検知電極に電気力線を入射させ、この時の検知信号Ｓ２を測定する。最後に、検知信号Ｓ１を基にして、検知信号Ｓ２を補正することによって、検出信号Ｓ３を算出し、測定面の電位とする。このように遮蔽状態で得られる信号と非遮蔽状態で得られる信号とを基に、より正確に測定面の電位を測定することができる。
【００１７】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
図１、図５−ａ、図５−ｂは、第１の実施の形態に係る電位測定装置の構成及び動作を説明する模式図である。図１、図５−ａにおいて、１０１は測定対象の面、１０２は検知電極、１０３は容量変化手段、１０４は検出手段、１０５は遮蔽手段、１０６は補正手段である。また、２０１は測定対象の面１０１から検知電極１０２に向かって発生する電気力線、２０２は測定対象の面１０１から遮蔽手段１０５に入射する電気力線、２０３は遮蔽手段１０５から検知電極１０２に入射する電気力線である。測定対象の面１０１は、所定の電位を有した面である。例えば、帯電した感光体の一部の面である。
【００１８】
容量変化手段１０３は、機械的な周期振動子を用いて検知電極１０２に入射する電気力線の数を変化させ、測定対象の面１０１と検知電極１０２間の容量を周期的に変化させるものである。この容量変化手段１０３には、共振現象を利用したものが一般に用いられる。振動子の駆動には、圧電、静電、電磁等のアクチュエータを用いることができる。
【００１９】
本実施形態で用いられ得る容量変化手段１０３を説明する模式図を図２−ａ、図２−ｂ、図２−ｃに示す。図２−ａの容量変化手段では、測定対象の面１０１と検知電極１０２間において、振動子３０１を矢印Ｃ方向（検知電極１０２の面に対して水平方向）に周期的に振動させている。これにより、電気力線２０１を周期的に遮り、その間の結合容量を変化させている。図２−ａのように振動子が複数ある場合は、振動子３０１の対がそれぞれ同時に内側及び外側に振動することで開閉するように振動させている。
【００２０】
図２−ｂの容量変化手段では、検知電極１０２が振動子３０２上に配置されており、振動子３０２を矢印Ｄ方向（検知電極１０２の面に対して垂直方向）に周期的に振動させている。これにより、測定対象の面１０１から検知電極１０２に入射する電気力線２０１の数を変化させて、その間の結合容量を変化させている。図２−ｃでは、複数の検知電極１０２を配置し、その検知電極１０２と対応させた開口部３０４を有する振動子３０３を周期的に矢印Ｅ方向（検知電極１０２の面に対して水平方向）に振動させている。これにより、測定対象の面１０１と検知電極１０２間の結合容量を変化させる構成である。
【００２１】
本発明の容量変化手段１０３は、図２の構成に限るものではなく、測定対象の面１０１と検知電極１０２間の容量を周期的に変化させるものであれば、どの様なものも用いることができる。
【００２２】
上記構成において、容量変化手段１０３による測定対象の面１０１と検知電極１０２間の容量変化時には、測定対象の面１０１と検知電極１０２間の電位差に対応した電荷が検知電極１０２上に誘導される。検出手段１０４は、検知電極１０２に誘導されたこの電荷を、検出信号として取り出すものである。
【００２３】
図３−ａと図３−ｂの模式図を用いて、検出手段１０４の例を説明する。図３−ａの検出手段１０４は、誘導電荷により高抵抗ＲＩＮに流れる微少電流を高抵抗ＲＩＮ両端での電圧に変換し、ＦＥＴのソースフォロワ回路から検出信号を出力する（ＶＯＵＴ）構成を有する。ここで、ＶＣＣは電源電圧、Ｒ１とＲ２は抵抗である。図３−ｂの検出手段１０４は、オペアンプＯＰ−ＡＭＰの負帰還の機構を利用して電流-電圧変化を行い、検出信号ＶＯＵＴを出力する構成を有する。ここで、Ｒｆは帰還抵抗、Ｃｆは位相補償コンデンサである。検出手段１０４ではグランド電位を基準に信号を検出している。本発明においては、この検出手段１０４のグランド電位を基準電位と呼ぶ。
【００２４】
図４に、本実施形態の検出信号について説明する概念図を示す。この概念図から分かるように、測定対象の面１０１と検知電極１０２間の電位差ΔＶｄに対応した信号として、検出手段１０４から検出信号ＶＯＵＴを取り出すことができる。図４（ａ）から分かるように、検知電極１０２がグランド電位に固定されているとして、測定対象の面１０１の電位ＶＤがα（Ｖ）の整数倍に変化すると、検出信号ＶＯＵＴの振幅もそれに比例して大きくなる。
【００２５】
但し、検出信号中には、上記電位差ΔＶｄと相関を持たないノイズ成分（Ｖｎ）が存在する。これは、容量変化手段１０３が有する機械的な振動子の振動等や、振動子への印加信号に由来して発生するものである。図４（ｂ）は、測定対象の面１０１の電位ＶＤ＝０Ｖでの検出信号ＶＯＵＴの出力を表し、これがノイズ成分（Ｖｎ）に関係する。このように、検出信号ＶＯＵＴの振動周波数と同じ、または整数倍のノイズが観測される。このノイズの位相は、図４（ｂ）の限りではなく、様々な位相をとり得る。
【００２６】
実際の測定時には、図４（ａ）の信号に図４（ｂ）の信号が加算された検出信号が、ＶＯＵＴとして得られる。以後、この時（測定対象の面１０１の電位ＶＤ＝０Ｖ）のＶＯＵＴをノイズ成分Ｖｎと呼ぶ。そのため、このノイズ成分Ｖｎは、電位差ΔＶｄに対応した検出信号の誤差要因となる。
【００２７】
図４（ｃ）において、横軸は測定対象の面１０１の電位ＶＤを表し、縦軸は検出信号ＶＯＵＴの振幅を表し、両者の関係が示されている。図４（ｃ）で直線は、原点を通過せず、オフセットを有している。そのため、このオフセット分は誤差となり、これは電位測定装置の検出分解能を決める重要な要素である。この図４（ｃ）における縦軸との切片が前記ノイズ成分Ｖｎとなる。
【００２８】
本発明では、上記の機械的な振動等や駆動信号のノイズ成分Ｖｎを測定することにより、検出信号の誤差の補正量を検出し、電位測定装置の分解能を向上させる。
【００２９】
このノイズ成分Ｖｎは、測定対象の面１０１と検知電極１０２間の電位差ΔＶｄを０にした場合、検出手段１０４からの検出信号として測定することができる。しかし、電位測定装置では、感光体の表面などの測定対象の面１０１を、任意の電位に固定することは困難である。
【００３０】
図５−ａと図５−ｂは、本実施形態のノイズ成分Ｖｎを測定する方法を説明する図である。本実施形態では、補正用にノイズＶｎを測定する時には、遮蔽手段１０５を、測定対象の面１０１と検知電極１０２間に挿入する（図５−ａ参照）。遮蔽手段１０５は、所定の電位（例えば、電位測定装置のグランド電位）に固定されている。そのため、遮蔽手段１０５は、測定対象の面１０１から発生する電気力線２０２を遮蔽し、検知電極１０２に入射させ難くする。つまり、測定対象の面１０１と検知電極１０２間の静電容量は微小な値になる。容量変化手段１０３に機械的な振動を発生させても、測定対象の面１０１と検知電極１０２間の電位差ΔＶｄに対応する検出信号は出力されない。また、２０４は遮蔽手段から容量変化手段に向かって発生する電気力線を表す。
【００３１】
一方、遮蔽手段１０５の固定電位と検知電極１０２間の電位差ΔＶｃを変化させることにより、遮蔽手段１０５から検知電極１０２に入射する電気力線２０３の数を制御することができる。ここで、電位差ΔＶｃが０Ｖの場合、遮蔽手段１０５から検知電極１０２に入射する電気力線の数は０となり、電位差ΔＶｃに対応する検出信号は出力されない。そのため、検出信号からはノイズＶｎのみが出力される。ただし、電位差ΔＶｃは０Ｖ以外の所定値にしてもよい場合（例えば、後記の第２の実施の形態の場合を参照）もあり、下記の電位差ΔＶｄに対応した検出信号の測定がより正確に行えるように、適宜、装置の設計に応じて設定すればよい。
【００３２】
上記のように、本実施形態の電位測定装置を用いれば、検知電極１０２と同電位に固定された遮蔽手段１０５を、不図示の切り替え駆動手段により、測定対象の面１０１と検知電極１０２間に挿入する。この状態とすることにより、検出信号を補正するためのノイズＶｎを検出信号から測定することができる。
【００３３】
また、図５−ｂに示すように、遮蔽手段１０５は、不図示の切り替え駆動手段により、矢印Ｂの方向に移動可能な構成となっている。そのため、感光体ドラムなど（測定対象の面１０１と検知電極１０２間の電位差ΔＶｄ）の測定時には、次のような測定を行うことができる。即ち、測定対象の面１０１と検知電極１０２間から、遮蔽手段１０５を抜き取ることにより（図５−ｂ参照）、電位差ΔＶｄに対応した検出信号の測定を行うことができる。
【００３４】
以上のような構成において、補正手段１０６は、補正用の検出信号（ノイズＶｎ）が入力された時に、その信号を記憶する手段を有している。さらに補正手段１０６は、検出用の検出信号（電位差ΔＶｄに対応した検出信号）が入力された時に、その検出信号から記憶していた補正用の検出信号を減算する手段と、減算した結果の信号を出力する手段を有している。減算は、そのまま減算する場合もあるが、所定の係数を掛けて減算する場合もあり、適宜、装置の設計に応じて設定すればよい。
【００３５】
このような方法で、遮蔽手段１０５の挿入時に測定したノイズＶｎの情報をもとにして補正を行って、検出信号に含まれていたノイズＶｎを除去することができる。その結果、電位差ΔＶｄに、より正確に対応した検出信号だけを、ノイズから分離して得ることができる。
【００３６】
図６は、本実施形態に係る電位測定装置の上記した測定方法のフローを表す図である。まず、ステップ４０１で、測定対象の面１０１から検知電極１０２に入力される電気力線を遮蔽する位置に遮蔽手段１０５を移動させる。次いでステップ４０２で、容量変化手段１０３を駆動させた状態において検出手段１０４から出力される信号を補正信号として測定する。そして、ステップ４０３で、この補正信号を補正手段１０６内に記憶する。次に、ステップ４０４で、測定対象の面１０１から検知電極１０２に入力される電気力線を遮蔽しない位置に遮蔽手段１０５を移動させる。その後ステップ４０５で、容量変化手段１０３を駆動させた状態において、補正手段１０６により、検出手段１０４から出力される検出用の検出信号から上記補正信号を減算し、これを測定値として出力する。ここで、ステップ４０６で、補正信号の再測定を行う必要がないと判断され、ステップ４０７で、測定を終了してもよいと判断されれば、これで終了する。ステップ４０６で、補正信号の再測定を行う必要があると判断されれば（例えば、容量変化手段１０３を駆動させる駆動信号が変化したような場合、再測定の必要がある）、ステップ４０１に戻って補正信号の再測定から再び始める。また、ステップ４０７で、測定を終了しないと判断されれば（例えば、測定値が不確かであるような場合、再測定の必要がある）、ステップ４０５に戻って再び測定値を出力するようにする。
【００３７】
このように、本実施形態を用いれば、機械的な振動等や駆動信号によって発生する、検出信号の誤差成分を補正することができる。そのため、本実施形態によれば、高精度な電位測定装置を提供できる。
【００３８】
尚、検出手段１０４は、振動周波数と同じ周波数を出力するものでなくてもよい。例えば、図３−ｃに示すように、同期検波回路１０４’を有しており、ＶＯＵＴの後段にローパスフィルタを有している構成でもよい。ここで、ＳＹＮＣは振動の同期信号、ＦＥＴはＦＥＴ素子、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７は抵抗である。これにより、ローパスフィルタ透過後の検出信号が変化する時定数が長くなって検出信号の誤差が小さくなり、補正用の検出信号と検出用の信号をより正確に減算することができる。
【００３９】
尚、本実施形態に係る電位測定装置は、補正手段１０６を必ずしも構成要素とする必要はなく、補正手段１０６は外部の制御用装置などが有するものであってもよい。
【００４０】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態は、電位測定装置の制御方法に特徴を持つ実施形態に関する。その他は、第１の実施の形態と同じである。
【００４１】
第１の実施の形態では、測定対象の面と検知電極間の静電容量を変化させることにより、測定対象の面と検知電極間の電位差ΔＶｄを、検出信号として測定する電位測定装置について述べた。この装置においては、検出信号が一番小さくなるように、検知電極の電位を増減させることにより、測定対象の面の電位と検知電極の電位をほぼ一致させるという方式を取ることができる。この方式では、２つの電位を一致させるようにフィードバックして、測定対象の面１０１の電位を測ることができるため、測定対象の面１０１と検知電極１０２間の距離による検出信号の出力の変化を抑制できる。そのため、測定対象の面と電位測定装置の配置精度が低い場合でも、高精度な電位測定を行うことができるという特徴を持っている。
【００４２】
ここで、検知電極の電位を変化させる方法としては、図３−ａの検出手段の場合、検出手段１０４をフローティング電源（ＶＣＣ）で駆動して、フローティング電源のＧＮＤレベルを変化させることで検知電極１０２の電位を変化させる方法を採ることができる。また図３−ｂの検出手段１０４の場合、非反転入力端子（ＯＰ−ＡＭＰの＋端子）に電圧を印加することで検知電極１０２の電位を変化させる方式などを採ることができる。
【００４３】
図７に、第２の実施の形態に係る電位測定装置の制御方法のフロー図を示す。まず、ステップ４１１で、測定対象の面１０１から検知電極１０２に入力される電気力線を遮蔽する位置に遮蔽手段１０５を移動させる。次いで容量変化手段１０３を駆動させた状態において検出手段１０４から出力される信号を補正信号として測定して、この補正信号を補正手段１０６内に記憶する。次に、ステップ４１２で、測定対象の面１０１から検知電極１０２に入力される電気力線を遮蔽しない位置に遮蔽手段１０５を移動させる。その後、容量変化手段１０３を駆動させた状態において、補正手段１０６により、検出手段１０４から出力される検出信号から上記補正信号を減算する。そしてこれを測定値として出力する。これらのステップは第１の実施の形態のところで述べた制御方法と同じである。
【００４４】
ここで、ステップ４１３で、この測定値が０かどうかを判断し、０であれば、ステップ４１４で、検知電極１０２の電位を測定対象の面１０１の電位として読み取る。そして、ステップ４１５で、測定を終了してよいと判断されれば、終了する。
【００４５】
上記ステップ４１３で、上記測定値が０でない場合は、ステップ４１６で、これが正かどうかを判断し、正であるときは、ステップ４１７で、検知電極１０２の電位を高くする。そして、ステップ４１９で、補正信号の再測定の要否を判断する。再測定を行う必要がないと判断されれば、ステップ４１２に戻ってそれ以下のステップを繰り返す。ステップ４１９で、補正信号の再測定を行う必要があると判断されれば、ステップ４１１に戻って補正信号の再測定と記憶から再び始める。一方、ステップ４１６で、上記測定値が負であると判断されたときは、ステップ４１８で、検知電極１０２の電位を低くする。そして、ステップ４１９で、上記と同様な手順に進む。上記ステップ４１５で、測定を終了しないと判断されるときも、ステップ４１９に進む。
【００４６】
この制御方法により、測定対象の面１０１の電位と検知電極１０２の電位のズレをより小さくできて、より正確な測定を実現できる。そのため、配置の距離による誤差が小さく且つ高精度な電位測定装置を提供することができる。
【００４７】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態は、遮蔽手段に特徴を持つ形態に関し、具体的には整形手段を構成要素として有する形態を示す。その他は、第１の実施の形態または第２の実施の形態と同じである。ここで本発明の整形手段とは、測定対象の面から検知電極に入射する電気力線の乱れを抑制し、当該検知電極面に対して実質的に垂直に入射するように電気力線を制御する手段をいう。
【００４８】
図８−ａ、図８−ｂ、図８−ｃに、本実施形態に係る電位測定装置を説明する模式図を示す。図８−ａは構成説明のための模式図であり、図８−ｂ、図８−ｃは電位測定装置の断面の模式図を示している。
【００４９】
本実施形態において、開口部３０６を持つ整形手段３０５は、測定対象の面１０１から検知電極１０２に入射される電気力線２０１を整形するためのものである。整形手段３０５は、検知電極１０２と同等のサイズの開口部３０６を有する導電体で、整形手段自体は所定の電位（一般的には、検知電極１０２と同電位）に固定されている。この整形手段がない場合、検知電極１０２付近での電気力線は乱れを生じる（図８−ａに整形された電気力線の一例を示す。但し、電気力線の分布は、この限りではない。）。整形手段３０５により、多くの電気力線は、検知電極１０２面に対して垂直に近く入射されるように整形される。結果的に、検知電極１０２に入射される電気力線の数を増やすことができるため、検出される信号が大きくなる。
【００５０】
本実施形態では、整形手段３０５全体が図８−ａ、図８−ｂ、図８−ｃのＦ方向に可動であり、遮蔽手段の機能も有している。整形手段３０５が図８−ｂに示すように位置している時は、整形手段３０５は検知電極１０２に入射される電気力線２０１を整形する働きをする。一方、整形手段３０５を図８−ｃの位置に移動させた場合は、検知電極１０２に入射されるべき電気力線２０１は整形手段３０５により遮蔽される。この時は、整形手段３０５は遮蔽手段としての働きをする。このように、整形手段と遮蔽手段が同一のものであり、場合によりその働きを変化させることが、本実施形態での特徴である。
【００５１】
整形手段３０５を移動させる手段としては、圧電、電磁、静電等のアクチュエータを用いることができる。
【００５２】
本実施形態によると、整形手段３０５が可動である構成にすることにより、遮蔽手段の機能も兼ね備えられ、そのため、電位測定装置を構成する要素を減らし、構成を簡略化することができ、小型で且つ高精度な電位測定装置を提供できる。
【００５３】
尚、本実施形態では、整形手段３０５が固定される電位を検知電極１０２とほぼ同電位としたが（こうすれば構成をシンプルにできる）、この電位は可動するものであってもよい。
【００５４】
（第４の実施の形態）
第４の実施の形態は、容量変化手段に特徴を持つ形態に関する。その他は、第１の実施の形態または第２の実施の形態と同じである。
【００５５】
本実施形態の電位測定装置の容量変化手段は、図２−ｃの容量変化手段に整形手段を加えた構成のものである。図９に、本実施形態に係る電位測定装置を示し、図９−ａは構成を説明するための模式図であり、図９−ｂ、図９−ｃは電位測定装置の断面の模式図を示している。
【００５６】
本実施形態において、複数の検知電極１０２がライン状に配置され、検知電極１０２と同等の大きさの開口部３０４を有した容量変化手段３０３があり、容量変化手段３０３と同じ形状の整形手段３０５が配置されている。ここで、検知電極１０２と整形手段３０５は、所定の位置に固定されている（図９−ｂ、図９−ｃ参照）。また、検知電極１０２と整形手段３０５と容量変化手段３０３は、同電位に固定されているとする。
【００５７】
図９−ｂを用いて、補正信号を検出する過程を説明する。ここで、容量変化手段の振動子３０３のアクチュエータが共振現象を用いているとする。振動子３０３には、共振状態となる周波数からずらした周波数の交流（ＡＣ）信号を、直流（ＤＣ）信号に重畳して印加する。この時、振動子３０３には共振周波数が印加されていないので、振動子３０３は共振状態にはならない。つまり、この状態では、振動子３０３は実質的に振動してはいないとみなせるが、振動子３０３には駆動時と同等の駆動の信号（ＡＣ信号）を入力していることになり、ノイズについては駆動時と同等の駆動ノイズが発生していることになる。
【００５８】
一方、この状態では、直流（ＤＣ）信号により、振動子３０３は静的に（例えば矢印Ｇの方向に）移動して、図９−ｂの位置に来る。この時、検知電極１０２に入射される電気力線２０１は振動子３０３により完全に遮蔽される。また、検知電極１０２に入射される電気力線の数は、ほぼ０になっている。つまり、容量変化手段（振動子３０３）は、検知電極１０２に対して遮蔽手段の機能を有している。そのため、検知電極１０２に入射する電気力線の数を０にできて、検出信号ＶＯＵＴを駆動信号のノイズ成分Ｖｎとして正確に測定することができる。
【００５９】
ここで、振動子３０３には直流（ＤＣ）成分の信号が印加されているため、検出信号ＶＯＵＴにも直流のノイズが発生する可能性もある。しかし、検出手段１０４の後段の処理（不図示）で交流成分のみを取り出す処理を行うことで、この直流（ＤＣ）成分のノイズは容易に除去できる。
【００６０】
次に、図９−ｃを用いて、検出信号を検出する過程を説明する。この時、容量変化手段３０３には、交流（ＡＣ）信号のみが印加される。振動子３０３は、図９−ｃのように或る周期で機械的な振動（矢印Ｅの方向）をしている。それにより、検知電極１０２に入射される電気力線の数は周期的に変化し、検知電極１０２から検出信号を得ることができる。
【００６１】
本実施形態によると、単一のアクチュエータで、補正信号と検出信号を得ることができるため、装置構成の削減、小型化を行うのが容易になる。その結果、より小型で、且つ高精度な電位測定装置を提供することができる。
【００６２】
（第５の実施の形態）
第５の実施の形態は、本発明の電位測定装置を用いた画像形成装置に関する。ここで用いる電位測定装置は、第１の実施の形態から第４の実施の形態の何れかと同じである。
【００６３】
図１０に、本実施形態に係る画像形成装置を説明する模式図を示す。図１０は、感光ドラム５０１の回転軸Ｈと垂直な平面上での配置を示した図である。図１０において、５０１は感光ドラム、５０２は紙、５０３はクリーナ部、５０４は帯電手段、５０５は露光手段、５０６は本発明による電位測定装置、５０７は現像手段である。画像形成手段は、感光体としての感光ドラム５０１、帯電手段５０４、露光手段５０５などで構成される。
【００６４】
感光ドラム５０１は、軸Ｈを中心に方向Ｉの向きに回転する。感光ドラム５０１は、帯電手段５０４により帯電され、露光手段５０５により露光され、帯電パターンが形成される。電位測定装置５０６は、感光ドラム５０１上での帯電パターンの電位を測定する。そして、現像手段５０７において、帯電パターン部のみ（または、帯電パターン部以外のみ）にトナー等を吸着させて現像し、方向Ｊに走査されている紙５０２上に画像が転写される。その後、感光ドラム５０１は、クリーナ部５０３により清掃される。
【００６５】
上記構成において、電位測定装置５０６での測定結果を用いて、帯電手段５０４や露光手段５０５などの制御を行い、画像の調整を行う。上記の画像形成装置においては、感光ドラム５０１の偏芯度合い、帯電手段５０４の帯電レベルの差、感光ドラム５０１の個体の表面状態、及び経時変化などが存在する。そのため、感光ドラム５０１上に形成される帯電パターンの帯電された電位は、画像形成装置の個体や時間により大きさが異なる。この電位の違いは、画像形成装置が画像を形成した時の、紙５０２上での画像濃さの違いの原因となる。このように、感光ドラム５０１上での帯電量の差が、画像形成装置の画質に大きな影響を与える。
【００６６】
第１の実施の形態から第４の実施の形態の何れかに記載されている電位測定装置は、上記のような画像形成装置に用いることができる。本発明の電位測定装置は、機械的な振動等や駆動信号によって発生する、検出信号の誤差成分を補正できるため、高精度な電位測定を行うことができる。そのため、帯電手段５０４や露光手段５０５などの制御を、この電位測定結果を基に行うことで、高画質な画像を維持できる。ここで、帯電手段５０４や露光手段５０５などの制御は、帯電手段５０４の帯電電圧を変更することや、露光手段５０５の光量や発光時間を変化させることにより行い得る。
【００６７】
上記のように、本実施形態によると、高画質な画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る電位測定装置の構成を説明する模式図。
【図２−ａ】本発明で用いることができる容量変化手段の例を説明する模式的な斜視図。
【図２−ｂ】本発明で用いることができる容量変化手段の例を説明する模式的な斜視図。
【図２−ｃ】本発明で用いることができる容量変化手段の例を説明する模式的な斜視図。
【図３−ａ】本発明で用いることができる検出手段の例を説明する模式図。
【図３−ｂ】本発明で用いることができる検出手段の例を説明する模式図。
【図３−ｃ】本発明で用いることができる検出手段の例を説明する模式図。
【図４】第１の実施の形態の検出信号について説明する概念的なグラフ図。
【図５−ａ】第１の実施の形態のノイズ成分Ｖｎを測定する方法を説明する模式図。
【図５−ｂ】第１の実施の形態の検出信号を測定する方法を説明する模式図。
【図６】第１の実施の形態に係る電位測定装置の測定方法のフローを表す図。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る電位測定装置の測定方法のフローを表す図。
【図８−ａ】第３の実施の形態に係る電位測定装置を説明する模式的な斜視図。
【図８−ｂ】第３の実施の形態の検出信号を測定する方法を説明する模式図。
【図８−ｃ】第３の実施の形態のノイズ成分Ｖｎを測定する方法を説明する模式図。
【図９−ａ】第４の実施の形態に係る電位測定装置を説明する模式的な斜視図。
【図９−ｂ】第４の実施の形態のノイズ成分Ｖｎを測定する方法を説明する模式図。
【図９−ｃ】第３の実施の形態の検出信号を測定する方法を説明する模式図。
【図１０】本発明の第５の実施の形態に係る画像形成装置を説明する模式図。
【図１１】一般的な非接触型の電位測定装置の構成図。
【符号の説明】
【００６９】
１０１、５０１、６０１  測定対象の面（感光ドラム、被測定物）
１０２、６０２  検知電極
１０３、３０１、３０２、３０３  容量変化手段（振動子、遮蔽手段）
１０４、６０３  検出手段（電荷検出手段）
１０５  遮蔽手段
１０６  補正手段
３０５  整形手段（遮蔽手段）
５０１、５０４、５０５  画像形成手段
５０４  帯電手段
５０５  露光手段
５０６  電位測定装置
【図１】
2007051885.tif 000003
【図２−ａ】
2007051885.tif 000004
【図２−ｂ】
2007051885.tif 000005
【図２−ｃ】
2007051885.tif 000006
【図３−ａ】
2007051885.tif 000007
【図３−ｂ】
2007051885.tif 000008
【図３−ｃ】
2007051885.tif 000009
【図４】
2007051885.tif 000010
【図５−ａ】
2007051885.tif 000011
【図５−ｂ】
2007051885.tif 000012
【図６】
2007051885.tif 000013
【図７】
2007051885.tif 000014
【図８−ａ】
2007051885.tif 000015
【図８−ｂ】
2007051885.tif 000016
【図８−ｃ】
2007051885.tif 000017
【図９−ａ】
2007051885.tif 000018
【図９−ｂ】
2007051885.tif 000019
【図９−ｃ】
2007051885.tif 000020
【図１０】
2007051885.tif 000021
【図１１】
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