(57)【要約】【課題】電磁コイルを用いて駆動する電位測定装置において、電磁コイルの磁場発生効率を向上して消費電力を比較的低減し、電磁コイルの近傍に与える磁気ノイズを比較的低減することである。【解決手段】電位測定装置において、測定対象２に対向する部分に検知電極３を備え、他の部分に磁性体９を有する振動部材１が振動可能に配され、磁性体９に対して電磁コイル１０が固定して配されている。電磁コイル１０の周囲が、磁性体９にほぼ対向する部分を除いて磁性材料からなるシールド１２で覆われている。磁性体９と電磁コイル１０の配置関係は逆転することもできる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検知電極と磁性体とを有する振動部材と、
電磁コイルと、
を有する電位測定装置であって、
前記電磁コイルの周囲が、前記磁性体に対向する部分を除いて磁性材料からなるシールドで覆われていることを特徴とする電位測定装置。
【請求項２】
検知電極と電磁コイルとを有する振動部材と、
磁性体と、
を有する電位測定装置であって、
前記電磁コイルの周囲が、前記磁性体にほぼ対向する部分を除いて磁性材料からなるシールドで覆われていることを特徴とする電位測定装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電位測定装置において、前記シールドは、前記磁性体にほぼ対向する部分に磁場を透過する開口を有することを特徴とする電位測定装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の電位測定装置において、前記電磁コイルは、磁性材料からなるコアを有することを特徴とする電位測定装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の電位測定装置において、前記振動部材は、ねじりバネによって支持されていることを特徴とする電位測定装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の電位測定装置において、前記磁性体は磁極を有する永久磁石であることを特徴とする電位測定装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の電位測定装置において、
前記振動部材は、測定対象に対向する面に検知電極が配置され、
その反対側の面に磁性体と電磁コイルの一方が配置された振動板であり、
振動板の直下に磁性体と電磁コイルの他方が固定して配置されていることを特徴とする電位測定装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の電位測定装置と、電位測定装置より得られる出力信号を処理する信号処理装置と、画像形成手段とを備え、
電位測定装置の検知電極が電位測定の対象と対向して配置され、
前記画像形成手段が前記信号処理装置の信号検出結果に基づ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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電位測定装置、該電位測定装置を有する画像形成装置等に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、複写機やプリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置において、印刷画質向上のために感光ドラムの表面電位を測定して感光ドラムの帯電量を制御する手法がしばしば用いられている。感光ドラムの表面電位はこれと非接触で測定することが望ましく、この様な電位測定装置が一般的である。
【０００３】
こうした電位測定装置の測定原理としては、次の様な方式がしばしば利用されている。すなわち、検知電極を測定対象（被測定物体）に対向させてコンデンサを形成し、何らかの手段でこのコンデンサの容量を微小に変動させる。そして、これにより、検知電極から測定対象の表面電位に比例した振幅を有する電流信号を得るのである。
【０００４】
上記原理を、式を用いて以下に説明する。検知電極の面積をＳ、測定対象と検知電極との間の空間の誘電率をεとする。測定対象と検知電極との間の距離ｘを式（１）のように微小に変化させると、測定対象と検知電極との間に形成されるコンデンサの静電容量Ｃ（ｔ）は式（２）のように表される。ここで、Δｘ（ｔ）は周期関数であり、例えば、正弦波や三角波、パルスといった波形を表す関数である。また、周期関数を微分することによって得られる関数も周期関数となる。
ｘ＝ｘ０＋Δｘ（ｔ）  ［ｘ０≫｜Δｘ（ｔ）｜］・・・（１）
Ｃ（ｔ）＝（ε・Ｓ）／（ｘ０＋Δｘ（ｔ））・・・（２）
【０００５】
測定対象の表面電位をＶとし、Ｖの変化は距離ｘ（ｔ）の変化に対して十分遅いと仮定すると、電流は電気量の時間微分で定義されることから検知電極から得る電流ｉ（ｔ）は式（３）のように表される。
ｉ（ｔ）＝ｄ（Ｃ（ｔ）・Ｖ）／ｄｔ＝Ｖ・ｄ（Ｃ（ｔ））／ｄｔ
≒−（ε・Ｓ）／ｘ０２・Ｖ・ｄ（Δｘ（ｔ））／ｄｔ・・・（３）
式（３）から、測定対象と検知電極との間の距離ｘを周期的かつ微小に変化させることにより、検知電極から測定対象の表面電位Ｖに比例した振幅を有する周期的な電流信号が得られることが分かる。
【０００６】
以上の様な原理による電位測定装置の例として、図９に示すものがある（特許文献１参照）。振動板１はその片端が基板８上に配置されたスペーサ４に不動に固定されており、振動板１の測定対象２に対向する面に検知電極３が配置され、その反対側の面（裏面）に永久磁石５が配置されている。永久磁石５の磁化方向は、基板８上に配置されている電磁コイル６の中心軸に平行であれば、Ｎ極の方向が振動板１側、電磁コイル６側のどちら側でもよい（ここでは永久磁石５の振動板１に対向する端がＮ極となるように磁化されている）。電磁コイル６の空芯部の内径は永久磁石５の外径よりも大きく、永久磁石５の先端はその空芯部内を移動することが可能である。
【０００７】
駆動電源（図示されていない）から電磁コイル６に、電磁コイル６の振動板１に対向する面がＮ極となるように電流を供給すると、電流の大きさに比例した強度の磁場が発生し、永久磁石５は電磁コイル６から引力を受け、振動板１が図９の下方向に湾曲する。この状態で駆動電源から電磁コイル６に図９の上方向がＳ極となるように電流を供給すると、永久磁石５は電磁コイル６から斥力を受け、振動板１が図９の上方向に湾曲する。駆動電源から電磁コイル６に供給する電流の方向を周期的に反転させることにより、振動板１は図９の上下方向に周期的に振動し、振動板１上の検知電極３と測定対象２との間の距離も周期的に変化する。これにより、検知電極３と測定対象２との間の静電容量が周期的に変化し、測定対象２の表面電位に比例した電流信号が検知電極３から得られる。この電流信号を適切な信号処理手段（図示されていない）を用いて変換することにより、測定対象２の電位測定信号が得られる。
【０００８】
また、特許文献１には、図１０に示すように永久磁石５と電磁コイル６との位置関係を逆転させて配置した実施例も記載されており、上記と同様の手法で振動板１を振動させることが可能である。この実施例では、永久磁石５を磁性材料からなる磁気回路部材７の中央に直立するように配置することで、永久磁石５の先端近傍における磁場の強度を増大させている。これにより、振動板１の振幅が増大し、一定の測定対象２の電圧に対して、より大きな電流信号を得ることが可能となる。
【特許文献１】特開平９−２８１１６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
近年、画像形成装置の小型化傾向により電位測定装置自身も小型化が求められており、電位測定装置の構成部品をより高密度に配置することが求められている。駆動源として電磁コイルを用いた電位測定装置において構成部品を高密度に配置する場合、次の様な問題が発生する。すなわち、電磁コイルと信号処理回路部とが近接することで、信号処理回路部が電磁コイルから受ける磁気ノイズが増大し、電位測定の精度が低下することになる。このとき、磁性材料からなるシールドで電磁コイルの周囲を完全に被覆すれば、信号処理回路部が電磁コイルから受ける磁気ノイズを低減させることが可能である。しかし、振動板に配置された永久磁石に到達する磁場も同時に低減させてしまうため、振動板の振幅が減少し、検知電極から得られる電流信号の大きさが減少する。以上より、磁性材料からなるシールドで電磁コイルの周囲を完全に被覆する手法では、ノイズの大きさが減少すると同時に信号の大きさが減少してしまうので、電位測定精度の低下を充分に解決することは困難である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題に鑑み、本発明の電位測定装置は、検知電極と磁性体とを有する振動部材と、電磁コイルとを有する電位測定装置であって、前記電磁コイルの周囲が、前記磁性体に対向する部分を除いて磁性材料からなるシールドで覆われていることを特徴とする。より具体的には、測定対象に対向する部分に検知電極を備え、他の部分に磁性体を有する振動部材が振動可能に配される。そして、前記磁性体に対して電磁コイルが固定して配され、該電磁コイルの周囲が、前記磁性体にほぼ対向する部分を除いて磁性材料からなるシールドで覆われていることを特徴とする。また、他の構成では、本発明の電位測定装置は、検知電極と電磁コイルとを有する振動部材と、磁性体とを有する電位測定装置であって、前記電磁コイルの周囲が、前記磁性体にほぼ対向する部分を除いて磁性材料からなるシールドで覆われていることを特徴とする。より具体的には、測定対象に対向する部分に検知電極を備え、他の部分に電磁コイルを有する振動部材が振動可能に配される。そして、前記電磁コイルに対して磁性体が固定して配され、該電磁コイルの周囲が、前記磁性体にほぼ対向する部分を除いて磁性材料からなるシールドで覆われていることを特徴とする。
【００１１】
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、電位測定装置より得られる出力信号を処理する信号処理装置と、画像形成手段を備える。そして、電位測定装置の検知電極が電位測定の対象と対向して配置され、画像形成手段が信号処理装置の信号検出結果に基づいて画像形成の制御を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の上記構成により、電磁コイルの磁性体に対する磁場発生効率が向上して、消費電力を比較的低減することができ、電磁コイルの近傍に与える磁気ノイズを比較的低減することができる。また、電磁コイルに近接して信号処理回路部を設けた場合において、信号処理回路部が受ける磁気ノイズを減少させることができるので、消費電力の低減と電位測定精度の向上の両方の効果を同時に得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明の作用・効果の原理を説明しつつ本発明の一実施形態を説明する。
【００１４】
本発明の一実施形態の電位測定装置を図１に示す。本実施形態では、振動部材である平板状の振動板１は、その片端が基板８上に配置されたスペーサ４に不動に固定されており、振動板１の測定対象２に対向する面に検知電極３が配置され、その反対側の面に可動磁性体９が配置されている。一方、可動磁性体９に対して、電磁コイル１０が基板８上に不動に配置されており、電磁コイル１０の空芯部には磁性材料からなるコア１１が挿入されている。電磁コイル１０の周囲の面は、可動磁性体９にほぼ対向する部分に開口を有する磁性材料からなる開口付シールド１２によって覆われている。ここで、上記「ほぼ対向する」とは、前記可動磁性体９と、前記シールド１２の開口部分とが実質的に対向している関係にあることを示す。即ち、前記可動磁性体９と、前記シールド１２の開口部分とが厳密に平行に配置されている必要は無く、また互いの中心位置がずれていても良い。ここでは、電磁コイル１０はドーナツ形状であり、それに合わせて、シールド１２は円筒形状で、その開口や可動磁性体９は円形である（図７参照）。
【００１５】
勿論、本発明の電位測定装置の形態は上記形態に限らず、種々の形態が可能である。例えば、電磁コイルと磁性体の配置関係は逆転してもよいし（図２の例参照）、振動部材の振動態様もカンチレバー式のものの他に、中心軸の回りで回転方向に振動するもの（図３の例参照）なども可能である。また、振動部材における可動磁性体の配置箇所、電磁コイルの形状、シールドの形状、その開口の形状や数、磁性体の形状、コアの形状なども、四角ないし四角柱、多角ないし多角柱等、場合に応じて適宜決めればよい。さらに、シールドは、磁性体にほぼ対向する部分に何も存在しない開口を有する開口付シールドの他に、磁場を透過させる材料のアルミニウムなどの導体などで開口を塞いで、塵などの不要なものがシールド内に入るのを完全に防げるようにしたシールドでもよい。電磁コイルの空芯部の磁性材料からなるコアは、省略することも可能である。また、振動板自体が金属、シリコンなどの導電性材料からできていて、その測定対象対向面が検知電極部を兼ねる構成も可能である。
【００１６】
要するに、振動部材の振動が支障なく行われるように、電磁コイルと磁性体の配置関係が確立されていればよい。そして、電磁コイルの磁性体に対する磁場発生効率が確保されて、不必要なところには磁場があまり洩れない様に、電磁コイルの周囲が、磁性体にほぼ対向する部分を除いて磁性材料からなるシールドで覆われていればよい。
【００１７】
上記実施形態の動作は次の様に行われる。駆動電源（図示されていない）からの電流供給及び遮断を周期的に電磁コイル１０に対して繰り返すことにより、振動板１は図１の上下方向に周期的に振動し、振動板１上の検知電極３と測定対象２との間の距離も同じ周期で変化する。その結果、上述した原理に基づき、測定対象２の表面電位に比例した電流信号が検知電極３から得られる。この電流信号に信号処理回路部１３を用いて検波、整流などの信号処理を施すことで、測定対象２の電位測定信号が得られる。
【００１８】
この様な構成の電位測定装置において、電磁コイルの磁性体に対する磁場発生効率が確保できて、消費電力を比較的低減できる。これについて詳述する。
【００１９】
本発明における開口付シールド１２などのシールドの作用は、電磁コイルの磁場発生効率の向上を図ることである。また、電磁コイルの近傍に信号処理回路部を配した場合において、信号処理回路部における磁場強度の低減という効果を発揮することである。これらの効果を検証するために、（ａ）空芯部に磁性材料からなるコア１１を挿入した電磁コイル１０のみの場合、（ｂ）（ａ）の構成にさらに開口付シールド１２を実装した場合、の２種類の場合について、比較する。一定の駆動電流に対する電磁コイル１０の磁場強度の空間分布を図８（ａ）、（ｂ）に示す。これらは数値解析を用いて求めたものである。結果を示す図中の小数点表示の数字は電磁コイル１０の磁場強度を表す数値であり、図８（ａ）、（ｂ）において磁場強度のスケールは共通している。また、この解析では、可動磁性体９、コア１１、開口付シールド１２の材料としてＮｉ−Ｚｎ系フェライトを用いた場合を想定している。１０ｋＨｚの交流磁場に対するＮｉ−Ｚｎ系フェライトの実効比透磁率が３００程度であるので、磁性材料からなる上記部材の比透磁率を３００と設定している。
【００２０】
可動磁性体９の近傍の磁場強度について、図８（ａ）と（ｂ）を比較すると、（ｂ）における可動磁性体９の近傍の磁場強度は（ａ）のそれと比較して２倍以上に増大している。このことから、開口付シールド１２を実装することにより、電磁コイル１０の磁場発生効率を２倍以上に向上させる効果が得られることが分かる。また、電磁コイル１０の近傍の信号処理回路部１３内部の磁場強度について、図８（ａ）と（ｂ）を比較すると、（ｂ）における信号処理回路部１３内部の磁場強度は（ａ）のそれと比較して半分以下に減少している。このことから、開口付シールド１２を実装することにより、信号処理回路部１３が受ける磁気ノイズを約半分程度に低減させる効果が得られることが分かる。
【００２１】
以上より、開口付シールド１２などのシールドを実装することにより、電磁コイルの磁場発生効率を向上させる効果が得られることが分かる。また、電磁コイルの近傍に信号処理回路部を配した場合でも、信号処理回路部が受ける磁気ノイズを低減させる効果が得られることが分かる。数値解析を用いて求めた上記結果は、磁気回路における漏れ磁束の理論から説明できるものである。こうした効果が、上記の如き実施形態に限らず、本発明の特徴的事項（すなわち、電磁コイルの周囲が、磁性体にほぼ対向する部分を除いて磁性材料からなるシールドで覆われること）を備える構成であれば達成されることは、こうした理論から明らかである。
【実施例】
【００２２】
本発明のより具体的な実施例を以下に説明する。
（実施例１）
本発明の第1の実施例として、磁性体を有するカンチレバー式の振動板を、開口付シールドが実装された電磁コイルによって振動させる電位測定装置の例を説明する。
【００２３】
本実施例の電位測定装置を図１に示す。振動板１は、その片端が基板８上に配置されたスペーサ４に固定されており、振動板１の測定対象２に対向する面に検知電極３が配置され、その反対側の面に可動磁性体９が配置されている。電磁コイル１０は基板８上に配置されており、電磁コイル１０の空芯部には磁性材料からなるコア１１が挿入されている。電磁コイル１０の周囲の面は、可動磁性体９に対向する面に開口を有する開口付シールド１２によって覆われている。平板状の可動磁性体９の形状は、開口付シールド１２の開口の形状に対応したものになっている（例えば、両者とも円形、四角形など）。
【００２４】
開口付シールド１２を電磁コイル１０に実装する手法の一例を以下に示す。図７（ａ）に示されるように、電磁コイル１０の下面及び側面を覆う開口付シールド下部１２ａと上部の周辺部を覆う開口付シールド上部１２ｂの２部品に分けて、開口付シールド１２を作製する。そして、空芯部にコア１１が挿入された電磁コイル１０を開口付シールド下部１２ａに挿入した後に、開口付シールド上部１２ｂを上から被せるように開口付シールド下部１２ａに磁気的ペーストなどで接着、または溶接する。シールドとコアの磁性材料は同じものでもよいし、異なったものでもよい。また、開口付シールド下部１２ａの下面（磁性体９にほぼ対向する部分の反対側のシールドの内側底面）に棒状のコア１１を一体成形しておくことも可能である。図７（ｂ）は、開口付シールド１２を電磁コイル１０に実装した状態を示す。図７（ｂ）に示す様に、コア１１の頂面は電磁コイル１０の上面と揃っていて、シールド１２の開口のレベルの下にあり、開口が完全に形成されて図９（ｂ）に示す如く洩れ磁束が生じ、磁性体９に対する電磁コイルの磁場発生効率が向上する様になっている。
【００２５】
上記構成において、駆動電源（図示されていない）から電磁コイル１０に電流を供給すると、電流の大きさに比例した強度の磁場が発生し、これに応じて磁化される可動磁性体９は電磁コイル１０から引力を受け、振動板１が図１の下方向に湾曲する。この状態で駆動電源からの電流供給を遮断すると、上記磁場と磁化が消えて可動磁性体９が電磁コイル１０から受けていた引力が消滅し、振動板１の弾性力により振動板１は図１の上方向に湾曲する。駆動電源からの電流供給及び遮断を周期的に繰り返すことにより、振動板１は図１の上下方向に周期的に振動し、振動板１上の検知電極３と測定対象２との間の距離も同じ周期で変化する。その結果、検知電極３から測定対象２の表面電位に比例した電流信号が得られる。この電流信号に信号処理回路部１３を用いて検波、整流などの信号処理を施すことで、測定対象２の電位測定信号が得られる（検知電極３と信号処理回路部１３とを接続する配線は図１には示されていない）。
【００２６】
本実施例においては、開口付シールド１２の存在により、可動磁性体９に対する電磁コイル１０の磁場発生効率が向上すると同時に信号処理回路１３が受ける磁気ノイズは減少する。従って、開口付シールド１２の存在により、消費電力の低減と電位測定精度の向上の両方の効果を同時に得ることが可能となる。また、電磁コイル１０の空芯部に磁性材料からなるコア１１を挿入しているので、さらに電磁コイルの磁場発生効率を向上させ電磁コイルの消費電力を低減させることが可能となる。この構成は、電位測定装置の小型化により電源供給部の小型化が必要となり電磁コイルに供給可能な電力が制限される場合、電磁コイルの消費電力の低減という要求に答えることになる。
【００２７】
（実施例２）
本発明の第２の実施例として、開口付シールドが実装された電磁コイルを有するカンチレバー式の振動板を、基板に固定された磁性体に対向させることにより振動させる電位測定装置の例を説明する。
【００２８】
本実施例の電位測定装置を図２に示す。振動板１は、その片端が基板８上に配置されたスペーサ４に固定されている。そして、振動板１の測定対象２に対向する面に検知電極３が配置され、その反対側の面に電磁コイル１０が配置されている。電磁コイル１０の空芯部には磁性材料からなるコア１１が挿入されており、電磁コイル１０の周囲の面は、基板８上に配置されている固定磁性体１４に対向する部分に開口を有する開口付シールド１２によって覆われている。その他の点は、第１の実施例と同様である。
【００２９】
本実施例でも、駆動電源（図示されていない）から電磁コイル１０に電流を供給すると、電流の大きさに比例した強度の磁場が発生し、電磁コイル１０は固定磁性体１４から引力を受け、振動板１が図２の下方向に湾曲する。この状態で駆動電源からの電流供給を遮断すると、電磁コイル１０が固定磁性体１４から受けていた引力が消滅し、振動板１の弾性力により振動板１は図２の上方向に湾曲する。駆動電源からの電流供給及び遮断を周期的に繰り返すことにより、振動板１は図２の上下方向に周期的に振動し、振動板１上の検知電極３と測定対象２との間の距離も同じ周期で変化する。その結果、検知電極３から測定対象２の表面電位に比例した電流信号が得られる。この電流信号に信号処理回路部１３を用いて検波、整流などの信号処理を施すことで測定対象２の電位測定信号を得る（検知電極３と信号処理回路部１３とを接続する配線は図２には示されていない）。
【００３０】
第１の実施例と比べて電磁コイルと磁性体の配置関係を逆転させた第２の実施例でも、第１の実施例と同様な効果が得られる。
【００３１】
（実施例３）
本発明の第３の実施例として、磁極を持つ永久磁石を有する振動板がねじりバネによって支持されており、開口付シールドが実装された電磁コイルによって振動板をねじりバネを中心軸とした回転方向に振動させる電位測定装置の例を説明する。
【００３２】
本実施例の電位測定装置の上面図を図３に示し、図３中のＡ−Ａ’における断面図を図４に示す。振動板１５は同一直線上に配置された２本のねじりバネ１７ａ、１７ｂを介して支持板１８に連結されており、支持板１８はスペーサ４を介して基板８に固定されている。振動板１５の測定対象２に対向する面には２枚の検知電極１６ａ、１６ｂが配置されており、その反対側の面には可動永久磁石２１が配置されている。検知電極１６ａ、１６ｂは、２本のねじりバネ１７ａ、１７ｂを通る直線に対して対称な位置及び形状となるように配置されている。また、可動永久磁石２１の磁化方向は、振動板１５に平行かつ２本のねじりバネ１７ａ、１７ｂを通る直線にほぼ直交する方向であればどちらがＮ極でもよい（ここでは、図４のように可動永久磁石２１の右側端がＮ極となるように磁化されている）。永久磁石２１の形態としては、平板状の磁石、並行して並べた複数（例えば、２本）の棒状磁石などがある。電磁コイル１０は基板８上に配置されており、電磁コイル１０の空芯部には磁性材料からなるコア１１が挿入されている。電磁コイル１０の周囲の面は、可動永久磁石２１に対向する部分に開口を有する開口付シールド１２によって覆われている。
【００３３】
上記構成において、駆動電源（図示されていない）から電磁コイル１０に、電磁コイル１０の振動板１５に対向する面がＮ極となるように電流を供給する。すると、電流の大きさに比例した強度の磁場が発生し、可動永久磁石２１のＮ極側が電磁コイル１０から斥力を受けると同時に可動永久磁石２１のＳ極側は電磁コイル１０から引力を受ける。こうして、振動板１５は、ねじりバネ１７ａ、１７ｂを中心軸として図の反時計回りの方向に回転する。この状態で駆動電源から電磁コイル１０に供給する電流の方向を反転させると、先程とは逆に可動永久磁石２１のＮ極側が電磁コイル１０から引力を受けると同時に可動永久磁石２１のＳ極側は電磁コイル１０から斥力を受ける。これにより、振動板１５は、ねじりバネ１７を中心軸として図の時計回りの方向に回転する。駆動電源から電磁コイル１０に供給する電流の方向を周期的に反転させることにより、振動板１５は、ねじりバネ１７ａ、１７ｂを中心軸とした回転方向に周期的に振動する。従って、振動板１５上の検知電極１６ａ、１６ｂの各々と測定対象２との間の距離は周期的かつ互いに逆方向に変化する。その結果、検知電極１６ａ、１６ｂから、測定対象２の表面電位に比例した振幅を有し周期的かつ互いに逆方向に変化する電流信号が得られる。検知電極１６ａ、１６ｂで発生する電流信号を、それぞれ配線１９ａ、１９ｂを介して支持板１８上の信号処理回路部２０に入力し、信号処理回路部２０を用いて変換することにより、測定対象２の電位測定信号が得られる。
【００３４】
信号処理回路部２０における信号処理手段の一例として、次のものがある。すなわち、検知電極１６ａ、１６ｂで発生する電流信号の差を演算した後に同期検波、増幅、整流処理を行って得られる測定対象２の表面電位に比例した直流電圧信号を、電位測定信号として出力する。ここでは、互いに逆方向に変化する電流信号の差を演算することにより、得られる信号の強度はほぼ２倍となり、配線１９ａ、１９ｂで電流信号が受ける互いに同相な伝送ノイズは打ち消しあってほぼ０となるので、得られる測定信号のＳ／Ｎ比が増大する。よって、この信号処理手段により、電位測定精度を更に向上させる効果が得られる。
【００３５】
本実施例でも、開口付シールド１２の存在により、電磁コイル１０の磁場発生効率が向上すると同時に信号処理回路２０が受ける磁気ノイズは減少する。従って、本実施例の様な構成の電位測定装置においても、開口付シールド１２の存在により消費電力の低減と電位測定精度の向上の両方の効果を同時に得ることが可能となる。電磁コイル１０の空芯部に挿入されたコア１１の効果についても、第１の実施例で述べた通りである。
【００３６】
（実施例４）
次に、本発明の第４の実施例を説明する。ここでは、開口付シールドが実装された電磁コイルを有する振動板がねじりバネによって支持されており、電磁コイルを基板に固定された永久磁石に対向させることにより振動板をねじりバネを中心軸とした回転方向に振動させる電位測定装置となっている。
【００３７】
本実施例の電位測定装置の上面図を図３に示し、図３中のＡ−Ａ’における断面図を図５に示す。振動板１５及び２本のねじりバネ１７ａ、１７ｂ、支持板１８、スペーサ４、基板８、２枚の検知電極１６ａ、１６ｂ、配線１９ａ、１９ｂ、信号処理回路部２０の配置は第３の実施例の電位測定装置と同様である。
【００３８】
本実施例では、振動板１５の測定対象２に対向する面と反対側の面に電磁コイル１０が配置されており、基板８上の電磁コイル１０の直下には２個の固定永久磁石２２ａ、２２ｂが配置されている。固定永久磁石２２ａ、２２ｂは、電磁コイル１０の直径程度の間隔で配置され、これらを結ぶ線分が、ねじりバネ１７ａ、１７ｂを通る直線を基板８へ射影した直線とほぼ直交するように配置されている。また、固定磁性体２２ａ、２２ｂの磁化方向は振動板１５にほぼ垂直かつ互いに逆方向である。ここでは、図５のように、左側の固定永久磁石２２ａは電磁コイル１０に対向する面がＳ極となるように磁化されており、右側の固定永久磁石２２ｂは電磁コイル１０に対向する面がＮ極となるように磁化されている。電磁コイル１０の空芯部には磁性材料からなるコア１１が挿入されており、電磁コイル１０の周囲の面は、固定磁性体２２ａ、２２ｂに対向する部分に開口を有する開口付シールド１２によって覆われている。
【００３９】
上記構成において、駆動電源（図示されていない）から電磁コイル１０に、電磁コイル１０の固定永久磁石２２ａ、２２ｂに対向する面がＮ極となるように電流を供給すると、電流の大きさに比例した強度の磁場が発生する。これにより、電磁コイル１０の図右側の部分が固定永久磁石２２ｂから斥力を受けると同時に電磁コイル１０の図左側の部分は固定永久磁石２２ａから引力を受ける。従って、振動板１５は、ねじりバネ１７ａ、１７ｂを中心軸として図の反時計回りの方向に回転する。この状態で駆動電源から電磁コイル１０に供給する電流の方向を反転させると、先程とは逆に電磁コイル１０の図右側の部分が固定永久磁石２２ｂから引力を受けると同時に電磁コイル１０の図左側の部分は固定永久磁石２２ａから斥力を受ける。従って、振動板１５は、ねじりバネ１７を中心軸として図の時計回りの方向に回転する。
【００４０】
駆動電源から電磁コイル１０に供給する電流の方向を周期的に反転させることにより、振動板１５はねじりバネ１７ａ、１７ｂを中心軸とした回転方向に周期的に振動する。従って、振動板１５上の検知電極１６ａ、１６ｂの各々と測定対象２との間の距離は周期的かつ互いに逆方向に変化する。その結果、第３の実施例の電位測定装置と同様に、検知電極１６ａ、１６ｂから、測定対象２の表面電位に比例した振幅を有し周期的かつ互いに逆方向に変化する電流信号が得られる。これらの電流信号を信号処理回路部２０を用いて変換することにより、測定対象２の電位測定信号が得られる。
【００４１】
本実施例でも、第３の実施例と同様な効果を得ることできる。
【００４２】
（実施例５）
本発明の第５の実施例として、本発明の電位測定装置を用いた画像形成装置の構成例を説明する。
【００４３】
本実施例の画像形成装置を図６に示す。感光ドラム２９の周辺に、帯電器制御部２５により制御可能な帯電器２４、露光器２６、本発明の電位測定装置２３、トナー供給器２７が設置されている。帯電器２４で感光ドラム２９の表面を帯電し、露光器２６を用いて感光ドラム２９の表面を露光することにより潜像が得られる。この潜像にトナー供給器２７によりトナーを付着させることにより、潜像が現像されたトナー像を得る。このトナー像を送りローラー２８と感光ドラム２９で挟まれた被印刷物体３０に転写し、被印刷物体３０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。帯電器制御部２５が信号処理装置を構成し、帯電器２４、露光器２６、感光ドラム２９などが画像形成手段を構成する。
【００４４】
この構成において、感光ドラム２９の帯電状態を本発明の電位測定装置２３で測定し、感光ドラム２９の表面電位の測定信号を帯電器制御部２５に出力する。この測定信号に基づき、帯電器制御部２５は、帯電後の感光ドラム２９の表面電位が所望値になる様に帯電器２４の帯電電圧をフィードバック制御する（本発明の電位測定装置２３の測定信号は、露光器２６にフィードバックされてこれを制御することもできる）。これにより、感光ドラム２９の安定した帯電が実現され、安定した画像形成が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施形態及び第１の実施例における電位測定装置を示す断面図。
【図２】本発明の第２の実施例における電位測定装置を示す断面図。
【図３】本発明の第３及び第４の実施例における電位測定装置を示す上面図。
【図４】本発明の第３の実施例における電位測定装置の図３のＡ−Ａ’における断面図。
【図５】本発明の第４の実施例における電位測定装置の図３のＡ−Ａ’における断面図。
【図６】本発明の第５の実施例における画像形成装置の概略図。
【図７】開口付シールドの実装方法の一例を説明する斜視図。
【図８】数値解析により算出されたコイルの張る磁場の強度分布図であって、（ａ）コイル空芯部にコアを挿入した場合の強度分布図、（ｂ）コイルに開口付シールドを実装した場合の強度分布図。
【図９】永久磁石を有するカンチレバーを用いた従来の電位測定装置を示す断面図。
【図１０】コイルを有するカンチレバーを用いた従来の電位測定装置を示す断面図。
【符号の説明】
【００４６】
１、１５・・・振動部材（振動板）
２、２９・・・測定対象（感光ドラム）
３、１６ａ、１６ｂ・・・検知電極
１０・・・電磁コイル
９、２１・・・磁性体（可動磁性体、可動永久磁石）
１１・・・コア
１２・・・シールド（開口付シールド）
１４、２２ａ、２２ｂ・・・磁性体（固定磁性体、固定永久磁石）
２３・・・本発明の電位測定装置
２５・・・信号処理装置（帯電器制御部）
２４、２６、２９・・・画像形成手段（帯電器、露光器、感光ドラム）
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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