(57)【要約】【課題】永久磁石を含む駆動手段で振動体を振動させる電位測定装置において、磁性を有するトナーなどの粒子が存在する環境で使用する場合でも、粒子が永久磁石やその近傍に到達して堆積することで装置の電位測定精度が劣化する可能性を低減することである。【解決手段】電位測定装置は、測定対象1の対向部に開口3を有するシールドケース2と、シールドケース2内に振動可能に配置された振動体7と、振動体7上に配置された検知電極9と、振動体7を駆動して検知電極9と測定対象1間の静電容量を変化させる駆動手段と、検知電極9で発生する電気信号を処理して測定対象1の電位の情報を取得する信号処理手段10を有する。駆動手段は永久磁石8と電磁コイル9を含む。永久磁石8は、シールドケース2内部であって、かつシールドケース2の開口3から該開口3をシールドケース2の底部まで略垂直に延在させて形成される空間の外に配置されている。【選択図】図1
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象に対向する部分に開口を有するシールドケースと、
前記シールドケース内に振動可能に配置された振動体と、
前記振動体上において、前記シールドケースの開口に対応する位置に配置された検知電極と、
前記振動体を駆動する駆動手段と、
前記検知電極で発生する電気信号を処理する信号処理手段と、
を有し、
前記駆動手段は永久磁石と電磁コイルとを含み、該永久磁石は前記シールドケース内部であって、かつ前記シールドケースの開口から該開口を前記シールドケースの底部まで垂直に延在させて形成される空間の外に配置されることを特徴とする電位測定装置。
【請求項２】
前記シールドケース内部に、前記シールドケースの開口及び前記検知電極が存在する空間と前記永久磁石が存在する空間とを分離するための遮蔽壁が配置されることを特徴とする請求項1に記載の電位測定装置。
【請求項３】
前記振動体が、前記シールドケース内に配置された支持部材に、端部を固定された振動板であり、且つ、
前記遮蔽壁が、前記振動板を貫通せしめる貫通口を有して前記検知電極と前記永久磁石との間にあたる位置に配置されていることを特徴とする請求項2に記載の電位測定装置。
【請求項４】
前記振動体の前記貫通口を貫通する部分が、前記検知電極の配置された部分の振動振幅を増大する様に、他部より剛性が低い材料で形成されていることを特徴とする請求項3に記載の電位測定装置。
【請求項５】
前記振動体の前記貫通口を貫通する部分の幅が、他部より小さいことを特徴とする請求項3に記載の電位測定装置。
【請求項６】
前記振動体が、
前記検知電極が配置された検知振動板と、
前記駆動手段が配置された駆動振動板と、を有し、
前記検知振動板と、前記駆動振動板とがねじりバネによって連結され、
且つ、
前記遮蔽壁が前記ねじりバネを貫通せしめる貫通口を有することを特徴とする請求項2に記載の電位測定装置。
【請求項７】
測定対象に対向する部分に開口を有するシールドケースと、
前記シールドケース内の前記開口に対向する位置に固定配置された検知電極と、
シャッタと、
前記シャッタを駆動する駆動手段と、
前記検知電極で発生する電気信号を処理する信号処理手段と、を有し、
前記駆動手段は永久磁石と電磁コイルとを含み、該永久磁石は前記シールドケース内部であって、かつ前記シールドケースの開口から該開口を前記シールドケースの底部まで垂直に延在させて形成される空間の外に配置され、前記シールドケースの開口及び前記検知電極が存在する空間と、前記永久磁石が存在する空間とを分離するための遮蔽壁が配置されることを特徴とする電位測定装置。
【請求項８】
前記シャッタが、平行移動して振動するシャッタ部材であり、且つ、
前記遮蔽壁が、前記シャッタ部材を貫通せしめる貫通口を有して前記開口部と前記永久磁石との間にあたる位置に配置されていることを特徴とする請求項7に記載の電位測定装置。
【請求項９】
請求項1乃至8のいずれかに記載の電位測定装置と、前記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、
前記電位測定装置の検知電極の形成された部分が前記画像形成手段の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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被測定物体（測定対象）の電位を非接触で測定することが可能な電位測定装置、及び前記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。
【背景技術】
【０００２】
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、常に安定した画質を得るためには、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）なる様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で測定し、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う機能を画像形成装置に搭載することが、従来、しばしば行われている。
【０００３】
この様な目的で用いられる電位測定装置に対して、従来、多く要求される機能の一つとして、被測定物体の表面電位を非接触で測定する機能が挙げられる。なぜなら、電位測定装置が感光ドラム表面に接触すると感光ドラム表面の電位分布が均一でなくなり、形成される画像に乱れが生じる原因となるからである。この様な電位測定の方式を本明細書では「非接触式」と呼ぶ。
【０００４】
非接触式の電位測定装置の測定原理としては、被測定物体とこれに対向して配置された検知電極との間の静電容量を微小に変動させて、被測定物体の表面電位に比例した振幅を有する電流信号を得る方式がよく利用されている。
【０００５】
非接触式の電位測定装置の原理を以下に説明する。
被測定物体の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り、検知電極には被測定物体の表面電位Ｖ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は検知電極と被測定物体の表面との間の静電容量である。式（1）より、検知電極上に誘起される電気量Ｑを測定して被測定物体の表面電位Ｖを得ることが可能となる。
【０００６】
しかし、検知電極上に誘起される電気量Ｑを高速且つ正確に直接測定することは実際には困難である。そこで、実用的な方法として、検知電極と被測定物体の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することにより被測定物体の表面電位を得る方法がしばしば用いられている。
【０００７】
上記の方法によって被測定物体の表面電位を得るのが可能であ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、式(1)から次の式で表される。
i（ｔ）＝ｄＱ/ｄｔ＝ｄ（ＣＶ）/ｄｔ  ・・・（2）
ここで、被測定物体の表面電位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すことができるので、式（2）は次の式で表される。
i（ｔ）＝ｄＱ（ｔ）/ｄｔ＝Ｖ・ｄＣ（ｔ）/ｄｔ  ・・・（3）
【０００８】
式（3）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の表面電位Ｖの1次の関数であるから、交流電流信号の振幅を測定することで測定対象の表面電位を得ることが可能である。また、式（3）より、測定対象の表面電位Ｖが同じならば、測定対象の表面電位に対する交流電流信号iの大きさ、すなわち電位測定装置の感度は、静電容量の変化速度に比例することが分かる。
【０００９】
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の一つとして、検知電極と測定対象表面との間の距離を変化させて静電容量Ｃを周期的に変化させる方法が挙げられる。検知電極と測定対象の表面との間の静電容量Ｃは近似的に
Ｃ＝Ａ・Ｓ/ｘ  ・・・（4）
の様な式で表される。ここで、Ａは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は検知電極と被測定物体の表面との間の距離である。式（4）より、距離ｘが周期的に変化すると静電容量Ｃも周期的に変化することが分かる。
【００１０】
検知電極と測定対象の表面との間の距離を周期的に変化させる手段の一つとして、振動体の先端に検知電極を配置し、検知電極を測定対象の表面にほぼ垂直な方向に振動させる手段が挙げられる。こうした振動を起こす駆動手段としては、永久磁石と電磁コイルを用いて振動体を振動させる手段がしばしば用いられる。永久磁石と電磁コイルで振動体を振動させる利点としては、比較的少ない消費電力で振動体を振動させることが可能である点、製造や実装のコストも比較的低い点などが挙げられる。
【００１１】
被測定物体に対する検知電極の露出面積（上記Ｓに相当）を周期的に変化させて静電容量Ｃを周期的に変化することも可能である。この場合も、駆動手段としては、永久磁石と電磁コイルを用いてシャッタ部材などの振動体を振動させる手段がしばしば用いられる。電位の測定原理は上記したものと基本的に同じである。
【００１２】
永久磁石と電磁コイルによって振動体を駆動させる電位測定装置の従来例として、図9に示す電位測定装置を以下に説明する（特許文献1参照）。
【００１３】
図9の構成において、被測定物体51に対向する面に開口53を有するシールドケース52内の底部に支持部材54が固定されており、支持部材54には振動体の端部が固定されている。この振動体は2つの振動板55からなり、各振動板55の片方の端部は支持部材54に固定されている。電磁コイル56は空芯であり、シールドケース52の開口53の直下に位置する様に振動板55のもう一方の端部に固定されている。永久磁石58は電磁コイル56の空芯部を貫通する様にシールドケース52内の底部に固定されている。ここで、電磁コイル56と永久磁石58との配置位置は逆であってもよい。また、図9中のＮ及びＳの記号は永久磁石58の磁化方向を表しており、ＮとＳの位置は逆であってもよい。電磁コイル56の開口53に対向する面には検知電極59が配置されており、検知電極59には、電気信号を信号処理手段60に伝達させる配線61が接続されている。
【００１４】
特許文献1に記載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。
駆動信号源（図9では省略されている）から周期性を有する駆動電流を電磁コイル56に入力すると、電磁コイル56と永久磁石58との間に引力或いは斥力が周期的に働き、振動板55が曲げ方向に振動する。これにより、電磁コイル56が被測定物体51の表面に対して垂直方向に周期的に変位する。こうして被測定物体51の表面と検知電極59との間の距離が周期的に変化するので、被測定物体51の表面と検知電極59との間の静電容量も周期的に変化し、上記式（3）に従って検知電極59に被測定物体51の表面電位に比例した交流電流信号が発生する。この交流電流信号は、配線61を介して信号処理手段60に入力され、信号処理手段60において電圧信号への変換及び増幅、整流などの処理を施された後に電位測定信号として出力される。
【特許文献１】特開平8−110361号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
ところで、感光ドラムを有し電子写真方式により画像形成を行う画像形成装置では、感光ドラムに静電気分布として形成された潜像は、トナーと呼ばれる微粒子が静電気力で感光ドラムに付着し、被印刷物体に転写されることで、実際の画像として形成される。前記トナーには、磁性を有するトナーと磁性を有さないトナーとが存在し、従来、どちらのトナーも利用されている。ここで、永久磁石を有する上述した様な従来の電位測定装置を、磁性を有するトナーを用いる画像形成装置に搭載して長時間使用すると、電位測定装置内に侵入した磁性を有するトナーによって電位測定装置の電位測定精度が劣化する可能性がある。以下にその理由を述べる。
【００１６】
磁性を有するトナーが何らかの理由で電位測定装置のシールドケース開口から電位測定装置内部に侵入した場合、磁性を有するトナーが永久磁石に吸着される可能性がある。永久磁石に一旦吸着された磁性を有するトナーは、分解清掃などにより意図的に除去されない限り吸着されたままとなり易い。従って、使用時間の増加に伴い永久磁石とその近傍に堆積する磁性を有するトナーの粒子数も増加しやすい。この様にして永久磁石の近傍に堆積した磁性を有するトナーは、電磁コイルと永久磁石との間の空間の閉塞や振動体の共振周波数の変化などを引き起こし、振動体の振幅を減少させる原因などとなる可能性がある。振動体の振動振幅が減少すると、検知電極から得られる電流信号の振幅が減少し、電位測定信号のＳ／Ｎ比が低下することにもなりかねない。
【００１７】
つまり、永久磁石を有する上述した様な電位測定装置を、トナーなど、磁性を持つ粒子が存在する環境で使う場合、こうした粒子が永久磁石とその近傍に引き寄せられ易く、部材の重量変化や空間部の詰りなどを引き起こして好ましくない事態が起こり得る。こうしたことは、上記の如き電位測定装置に限らず、永久磁石を含む電磁櫛歯タイプなどの駆動手段でシャッタ部材などを駆動して検知電極と測定対象表面との間の静電容量を周期的に変化させる電位測定装置でも起こり得る。しかしながら、上述した従来の電位測定装置は、こうした課題については全く考慮していない。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記課題に鑑み、本発明の電位測定装置は、以下の要素を有する。
すなわち、測定対象に対向する部分に開口を有するシールドケースと、
前記シールドケース内に振動可能に配置された振動体と、
前記振動体上において、前記シールドケースの開口に対応する位置に配置された検知電極と、
前記振動体を駆動する駆動手段と、
前記検知電極で発生する電気信号を処理する信号処理手段と、
を有する。
そして、前記駆動手段は永久磁石と電磁コイルとを含み、該永久磁石は前記シールドケース内部であって、かつ前記シールドケースの開口から該開口を前記シールドケースの底部まで垂直に延在させて形成される空間の外に配置される。
【００１９】
更に、好ましくは、前記シールドケース内部に、前記シールドケースの開口及び前記検知電極が存在する空間と前記永久磁石が存在する空間とを分離するための遮蔽壁を配置してもよい。
【００２０】
また、上記課題に鑑み、本発明の電位測定装置は、以下の要素を有する。
すなわち、測定対象に対向する部分に開口を有するシールドケースと、
前記シールドケース内の前記開口に対向する位置に固定配置された検知電極と、
シャッタと、
前記シャッタを駆動する駆動手段と、
前記検知電極で発生する電気信号を処理する信号処理手段と、
を有する。
そして、前記駆動手段は永久磁石と電磁コイルとを含み、該永久磁石は前記シールドケース内部であって、かつ前記シールドケースの開口から該開口を前記シールドケースの底部まで垂直に延在させて形成される空間の外に配置され、前記シールドケースの開口及び前記検知電極が存在する空間と、前記永久磁石が存在する空間とを分離するための遮蔽壁が配置される。
【００２１】
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、前記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、前記電位測定装置の検知電極の形成された部分が前記画像形成手段の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を用いて画像形成の制御を行う。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の電位測定装置によれば、前記永久磁石は前記シールドケース内部であって、かつ前記シールドケースの開口から該開口を前記シールドケースの底部まで垂直に延在させて形成される空間の外に配置される構造を少なくとも備える。従って、シールドケース開口より電位測定装置内部に侵入する磁性を有するトナーなどの粒子が永久磁石の近傍に到達して永久磁石に吸着される可能性が低下する。よって、磁性を有するトナーなどの粒子により永久磁石を有する電位測定装置の正常な動作が妨げられる可能性を低減させることが可能となる。更に、上記の如き遮蔽壁を配置する場合には、この効果を向上させることができる。
【００２３】
また、磁性を有するトナーなどを用いる画像形成装置に、本発明の永久磁石を有する電位測定装置を用いることで、画質の安定化を図ることが比較的長期間にわたって可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に、本発明の実施形態を説明する。電位測定装置の一実施形態は、測定対象に対向する部分に開口を有するシールドケースと、シールドケース内に振動可能に配置された振動体と、振動体上において、前記シールドケースの開口に対向する位置に配置された検知電極を有する。そして、振動体を駆動して前記検知電極と測定対象間の静電容量を変化させるための永久磁石と電磁コイルを含む駆動手段と、検知電極で発生する電気信号を処理して測定対象の電位の情報を取得する信号処理手段を備える。更に、シールドケース内部に、シールドケースの開口及び検知電極が存在する空間と永久磁石が存在する空間とを分離するために配置された遮蔽壁を有する。ここにおいて、永久磁石は、シールドケース内部であって、かつシールドケースの開口から該開口をシールドケースの底部まで略垂直に延在させて形成される空間の外に配置されている。
【００２５】
振動体を片持ち梁式に構成する場合、振動体は、シールドケース内側の底部に配置された支持部材に、例えば、検知電極の配置された側とは反対側の端部を固定された振動板として構成される。遮蔽壁は、振動板を貫通せしめる貫通口を有して検知電極と永久磁石との間にあたる位置に配置されている。これにより、振動体の振動を妨げない様に遮蔽壁を設けることが可能となる。
【００２６】
振動体は、2枚の振動板を連結したトーションヒンジを有する構造としても構成できる。この構成では、シールドケース内側の底部に配置された支持部材が少なくとも1個以上存在する。この場合、振動体は、検知電極が配置された検知振動板と、駆動手段の少なくとも一部分が配置された駆動振動板を有する。そして、検知振動板と駆動振動板とに両端を固定されたねじりバネと、検知振動板と駆動振動板のうちの少なくとも片方の振動板と支持部材とに両端を固定された少なくとも1本のねじりバネを備える。
【００２７】
更に、遮蔽壁は、検知振動板と駆動振動板に両端を固定されたねじりバネを貫通せしめる貫通口を有する。この構成によれば、ねじりバネは振動板と比較して断面積及び変位が非常に小さいので遮蔽壁の貫通口を小さくすることが可能となる。よって、磁性を有するトナーなどが永久磁石の近傍に到達して永久磁石に吸着される可能性が更に低下する。これにより、磁性を有するトナーなどにより永久磁石を有する電位測定装置の正常な動作が妨げられる可能性を大幅に低減させることが可能となる。
【００２８】
この構成においては、検知電極が2枚配置され、各検知電極で発生する互いに逆相な信号を差動増幅することにより伝送ノイズをキャンセルする電位測定装置とすることができる。ここでは、検知振動板がねじりバネを中心軸とした回転方向に振動可能に設けられ、且つ2枚の検知電極が、検知振動板上において、回転振動の中心軸を挟んで互いに反対側に位置する様に配置される。そして、信号処理手段が、各々の検知電極で発生する電気信号の差を演算して増幅する機能を有する。この構成では、各々の検知電極と信号処理手段とを接続する配線上で重畳する同相ノイズが除去される一方で必要な信号成分の強度は2倍になるので、電位測定信号のＳ／Ｎ比が向上する。よって、電位測定装置の電位測定精度を向上させることが可能となる。
【００２９】
別の実施形態の電位測定装置は、測定対象に対向する部分に開口を有するシールドケースと、シールドケース内において、シールドケースの開口に対向する位置に固定的に配置された検知電極を有する。そして、開口を介する検知電極の測定対象に対する露出程度を変化させるためにシールドケース内に振動可能に配置されたシャッタと、シャッタを駆動して検知電極と測定対象間の静電容量を変化させるための永久磁石と電磁コイルを含む駆動手段を備える。更に、検知電極で発生する電気信号を処理して測定対象の電位の情報を取得する信号処理手段を有し、シールドケース内部に、シールドケースの開口及び検知電極が存在する空間と永久磁石が存在する空間とを分離するための遮蔽壁が配置されている。この構成では、シャッタが、例えば、検知電極に対応する部分に開口部を有して平行移動して振動するシャッタ部材であり、且つ、遮蔽壁が、シャッタ部材を貫通せしめる貫通口を有して開口部と永久磁石との間にあたる位置に配置されている。
【００３０】
上記の永久磁石を有する電位測定装置を、電子写真式のプリンタなどの画像形成装置に搭載し、帯電器及び帯電器制御部と組み合わせることにより、感光ドラムの帯電量を制御する機構を構築することができる。
【実施例】
【００３１】
以下に、図面に沿って、より具体的な本発明の実施例を説明する。
【００３２】
（実施例１）
本発明の実施例1の係る電位測定装置を説明する。本実施例における電位測定装置の構成を図1に示す。図1(a)はシールドケース2内に設けられた構造を上から見た上面図であり、図1(b)は図1(a)のA1‐A2断面図である。図1において、被測定物体（測定対象）1に対向する面に開口3を有するシールドケース2の内側の底部に、支持部材4が固定されており、支持部材4には、振動体である振動板7の片方の端部が固定されている。
【００３３】
駆動手段の一部である永久磁石8は振動板7上に配置されており、同じく駆動手段の一部である電磁コイル6は、シールドケース2の内側の底部のうち、永久磁石8の直下にあたる位置に配置されている。ここで、電磁コイル6と永久磁石8の配置位置は逆であってもよい。また、図1(b)中のＮ及びＳの記号は永久磁石8の磁化方向を表しており、ＮとＳの位置は逆であってもよい。
【００３４】
検知電極9は、振動板7の、シールドケース2の開口3に対向する面のうち、開口3の直下にあたる位置に配置されており、検知電極9には、電気信号を信号処理手段10に伝達させる配線11が接続されている。
【００３５】
以上に述べた構成においては、シールドケース2の開口3のある面に略垂直に検知電極9の存在する方向に開口3をシールドケース2の底部まで延在させて形成される空間の外の空間に、永久磁石8が配置されている。すなわち、永久磁石8は、シールドケース2内部であって、かつシールドケース2の開口3から該開口3をシールドケース2の底部まで略垂直に延在させて形成される空間の外に配置されている。従って、このままの構成でも、シールドケース2の開口3より電位測定装置内部に侵入する磁性を有するトナーなどの磁性を持つ粒子が、永久磁石8の近傍に到達して永久磁石8などに付着する可能性が低下する。よって、この構成のままでも本発明の実施例となる。
【００３６】
本実施例では、磁性を持つ粒子が永久磁石8の近傍に到達して永久磁石8などに付着する可能性を更に低下させるために、遮蔽壁12を設ける。遮蔽壁12は、シールドケース2の内部空間を、シールドケース2の開口3及び検知電極9が存在する空間と、永久磁石8が存在する空間とに分離する様に配置されている。その際、遮蔽壁12そのものが振動板7の振動を妨げない様にするために、図2に示す様に、振動板7が貫通する遮蔽壁12の位置に貫通口13が設けられている。貫通口13の大きさは、遮蔽壁12の位置における振動板7の最大変位よりも大きく設計されている。
【００３７】
本実施例における電位測定装置の動作原理を以下に説明する。
駆動信号源（図1では省略されている）から周期性を有する駆動電流を電磁コイル6に入力すると、電磁コイル6と永久磁石8との間に引力或いは斥力が周期的に働き、振動板7が曲げ方向に振動する（図1(b)中の矢印参照）。これにより、被測定物体1の表面と検知電極9との間の距離が周期的に変化するので、被測定物体1の表面と検知電極9との間の静電容量も周期的に変化する。よって、上記式（3）に従って、検知電極9に被測定物体1の表面電位に比例した交流電流信号が発生する。この交流電流信号は、配線11を介して信号処理手段10に入力され、信号処理手段10において電圧信号への変換及び増幅、整流処理を施された後に電位測定信号として出力される。ただし、フィードバック処理回路部を用いる方法などで被測定物体の表面電位を測定することもできる。この方法では、適当な部材（例えば、上記シールドケース2）に電圧を印加して、上記電圧出力信号がゼロとなるように調整し、その時の当該印加電圧を被測定物体の電位とするものである。
【００３８】
実施例1の構成は、図3に示す様に変形することができる。図3(a)はシールドケース2内に設けられた構造を上から見た上面図であり、図3(b)は図3(a)のB1‐B2断面図である。図3において、振動体である振動板7の遮蔽壁12の貫通口13を貫通する部分37が、他部より剛性が低い材料で形成されている。これにより、検知電極9の配置された振動板7の部分の振動振幅をより大きくできて、センサ出力の増大、更には電位測定装置の感度の増大を図ることができる。その他の点は、上記実施例1と同じである。
【００３９】
また、図4に示す様に変形することもできる。図4はシールドケース2内に設けられた構造を上から見た上面図である。図4において、振動体である振動板7の遮蔽壁12の貫通口13を貫通する部分7aの幅が、他部より小さくなっている。これによっても、検知電極9の配置された振動板7の部分の振動振幅をより大きくできて、センサ出力の増大、更には電位測定装置の感度の増大を図ることができる。この構成では、貫通口13のサイズを小さくできるので、遮蔽壁12の働きがより効果的になる。その他の点は、上記実施例1と同じである。
【００４０】
（実施例2）
本発明の実施例2の係る電位測定装置を説明する。本実施例における電位測定装置の第1の型の構成を図5に示す。図5(a)はシールドケース2内に設けられた構造を上から見た上面図であり、図5(b)は図5(a)のC1‐C2断面図である。図5において、被測定物体（測定対象）1に対向する面に開口3を有するシールドケース2の内側の底部に、支持部材4が固定されており、支持部材4には、振動体5の端部が固定されている。
【００４１】
振動体5は、検知振動板14、駆動振動板15、検知振動板14と駆動振動板15を連結するねじりバネ16、駆動振動板15と支持部材4とを連結するねじりバネ17を有する。ここで、検知振動板14と駆動振動板15が配置される位置が入れ替わっていてもよく、この場合、ねじりバネ17は検知振動板14と支持部材4とを連結することになる。いずれの場合も、検知振動板15は、シールドケース2の開口3の直下に位置する様に配置される。
【００４２】
駆動手段の一部を構成する永久磁石8は駆動振動板15上に配置されており、駆動手段の他部を構成する電磁コイル6はシールドケース2の内側の底部のうち、永久磁石8の直下にあたる位置に配置されている。ここでも、電磁コイル6と永久磁石8の配置位置は逆であってもよい。また、図5中のＮ及びＳの記号は永久磁石8の磁化方向を表しており、ＮとＳの位置は逆であってもよい。
【００４３】
一対の検知電極18、19は、検知振動板14上に、ねじりバネ16を通る直線を挟んで互いに反対側に位置する様に配置されている。検知電極18、19には、夫々、電気信号を信号処理手段22に伝達させる配線20、21が接続されている。
【００４４】
以上に述べた本実施例の構成においても、シールドケース2の開口3のある面に略垂直に検知電極18、19の存在する方向に開口3をシールドケース2の底部まで延在させて形成される空間の外の空間に、永久磁石8が配置される。すなわち、永久磁石8は、シールドケース2内部であって、かつシールドケース2の開口3から該開口3をシールドケース2の底部まで略垂直に延在させて形成される空間の外に配置されている。従って、このままの構成でも、シールドケース2の開口3より電位測定装置内部に侵入する磁性を有するトナーなどの磁性を持つ粒子が、永久磁石8の近傍に到達して永久磁石8などに付着する可能性が低下する。よって、この構成のままでも本発明の実施例となる。
【００４５】
本実施例でも、磁性を持つ粒子が永久磁石8の近傍に到達して永久磁石8などに付着する可能性を更に低下させるために、遮蔽壁12を設けることができる。遮蔽壁12は、シールドケース2の内部空間を、シールドケース2の開口3及び検知電極18、19が存在する空間と、永久磁石8が存在する空間とに分離する様に、検知振動板14と駆動振動板15の間にあたる位置に配置される。その際、遮蔽壁12そのものが振動体5の振動を妨げない様にするために、ねじりバネ16が貫通する遮蔽壁12の位置に貫通口13が設けられている。貫通口13の大きさは、ねじりバネ16の断面形状よりも大きく設計されている。
【００４６】
本実施例における電位測定装置の動作原理を以下に説明する。
駆動信号源（図5では省略されている）から周期性を有する駆動電流を電磁コイル6に入力すると、電磁コイル6と永久磁石8の端部との間に引力または斥力が周期的に働き、駆動振動板15はねじりバネ16を中心軸とした回転方向に振動する。駆動振動板15の振動はねじりバネ16の弾性力を介して検知振動板14に伝わり、検知振動板14もねじりバネ16を中心軸とした回転方向に振動する。これにより、被測定物体1の表面と検知電極18、19との間の距離が互いに逆相となる様に変化し、被測定物体1の表面と検知電極18、19との間の静電容量も互いに逆相となる様に変化する。この結果、上記式（3）に従って、検知電極18、19に被測定物体1の表面電位に比例した互いに逆相である交流電流信号が発生する。これらの電流信号は、配線20、21を介して信号処理手段22に入力される。信号処理手段22は、入力された各々の電流信号を電圧信号に変換した後に互いの差を演算し、その結果を増幅、整流することにより得られる電位測定信号を出力する。ここでも、上記フィードバック処理回路部を用いる方法などで被測定物体の表面電位を測定することができる。
【００４７】
実施例2の上記第1の型の構成は、図6に示す様に変更することができる。本実施例におけるこの第2の型の構成を図6に示す。図6(a)はシールドケース2内に設けられた構造を上から見た上面図であり、図6(b)は図6(a)のD1‐D2断面図である。ここでは、被測定物体1に対向する面に開口3を有するシールドケース2の内側の底部に第1と第2の支持部材23、24が固定されており、支持部材23、24には振動体5の端部が夫々固定されている。
【００４８】
振動体5は、検知振動板14、駆動振動板15、検知振動板14と駆動振動板15を連結するねじりバネ16、駆動振動板15と第2の支持部材24とを連結するねじりバネ17、検知振動板14と第1の支持部材23とを連結するねじりバネ25を有する。ここでも、検知振動板15は、シールドケース2の開口3の直下に位置する様に配置されている。その他の構成部品の配置は上記第1の型の構成と同様である。また、動作についても、上記第1の型の構成と同様である。
【００４９】
上記2つの型の構成の特徴を以下に述べる。
第1の型の構成は、振動体5のバネ定数を小さく設計することが比較的容易であるので、電位測定装置の更なる低消費電力化を図るのに適した構成である。第2の型の構成は、振動体5が第1と第2の支持部材23、24の両側で支えられており、振動体5の回転方向の振動が比較的安定している。従って、遮蔽壁12の貫通口13の更なる小型化や電位測定装置の電位測定信号の更なる安定化を図るのに適した構成である。
【００５０】
（実施例3）
本発明の実施例3の係る電位測定装置を説明する。本実施例における電位測定装置の構成を図7に示す。図7(a)はシールドケース2内に設けられた構造を上から見た上面図であり、図7(b)は図7(a)のE1‐E2断面図である。本実施例では、永久磁石38を含む電磁櫛歯タイプの駆動手段39でシャッタ部33を駆動して、被測定物体（測定対象）1に対する検知電極36の露出面積を変化させ、検知電極36と被測定物体1の表面との間の静電容量を周期的に変化させる。
【００５１】
図7において、被測定物体（測定対象）1に対向する面に開口3を有するシールドケース2の内側の底部に、支持部材37が固定されており、支持部材37には、永久磁石38を含む電磁櫛歯タイプの駆動手段39が配置されている。永久磁石38はシャッタ支持部材35の一端に連結され、シャッタ支持部材35には、一対の梁31の内端が取り付けられている。各梁31の外端は、梁固定子32により、支持部材37に固定的に支持されている。シャッタ支持部材35の他端には、複数（図示例では3つ）の開口34を持つシャッタ部33が一体的に設けられている。シャッタ部33とシャッタ支持部材35によりシャッタないしシャッタ部材を構成している。従って、永久磁石38に駆動力が働くと、梁31が撓んでシャッタ支持部材35とシャッタ部33が一体的に図7(b)の矢印方向に平行移動して振動する。なお、図7において、永久磁石38を含む電磁櫛歯タイプの駆動手段39の形状そのものは重要ではないので簡略化して描いてある。また、図1などでは描いてある信号処理手段や配線は省略してある。
【００５２】
更に、シールドケース2の内側の底部上の支持部材には、シャッタ部33に対向してその開口34と同数の検知電極36が設けられている。従って、シャッタ部33が上記平行移動振動をするとき、対応する開口34と検知電極36の位置関係が変化して、被測定物体1に対する各検知電極36の露出面積が変化する。こうして、検知電極36と被測定物体1の表面との間の静電容量が周期的に変化して、上記測定原理で被測定物体1の電位が測定される。本実施例では、複数の検知電極36の露出面積は同相で変化するので、検知電極36からの信号は全て加算して処理される。しかし、例えば、被測定物体1に対向する2つの検知電極の露出面積をシャッタ部により逆相で変化させる構成などにもできて、この場合には、検知電極からの信号は上記実施例2で述べた様な差動増幅処理することになる。
【００５３】
本実施例においても、磁性を持つ粒子が永久磁石38の近傍に到達して永久磁石38などに付着する可能性を低下させるために、遮蔽壁12を設けている。遮蔽壁12は、シールドケース2の内部空間を、シールドケース2の開口3及び検知電極36が存在する空間と、永久磁石38が存在する空間とに分離する様に、シャッタ支持部材35の位置に配置される。その際、遮蔽壁12そのものがシャッタ支持部材35の平行移動振動を妨げない様にするために、シャッタ支持部材35が貫通する遮蔽壁12の位置に貫通口13が設けられている。貫通口13の大きさは、シャッタ支持部材35の断面形状よりも大きく設計されている。このシャッタを用いるタイプは、従来例でも永久磁石は開口に対向する部分から離れて配置される場合が多い。しかし、本実施例では、更に上記の如き遮蔽壁を設けて、磁性を持つ粒子などが永久磁石の近傍に到達して永久磁石などに付着する可能性を更に低下させて電位測定精度の劣化を防止している。
【００５４】
（実施例4）
本発明の実施例4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。本実施例の画像形成装置を図8に示す。感光ドラム40の周辺に、帯電器制御装置41により制御可能な帯電器42、本発明の電位測定装置43、露光器44、トナー供給器45が設置されている。
【００５５】
感光ドラム40の帯電量を制御する機構は、帯電器制御装置41、帯電器42、本発明の電位測定装置43で構成されており、帯電器42には帯電器制御装置41が接続されており、更に帯電器制御装置41には本発明の電位測定装置43が接続されている。
【００５６】
本実施例における画像形成装置の基本的な動作原理を以下に説明する。
帯電器42で感光ドラム40の表面を帯電し、露光器44を用いて感光ドラム40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45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。このトナー像を被印刷物体送り装置である送りローラー46と感光ドラム40で挟まれた被印刷物体47に転写し、被印刷物体47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41が信号処理装置を構成し、帯電器42、露光器44、感光ドラム40などが画像形成手段を構成する。
【００５７】
本実施例における画像形成装置の、感光ドラム40の帯電量を制御する機構の動作原理は次の通りである。本発明の電位測定装置43は、帯電後の感光ドラム40の表面電位を測定し、感光ドラム40の表面電位の測定信号を帯電器制御装置41に出力する。帯電器制御装置41は、感光ドラム40の表面電位の測定信号を受けて、帯電後の感光ドラム40の表面電位が所望の値になる様に帯電器42の帯電電圧をフィードバック制御する。これにより、感光ドラム40の安定した帯電が実現され、安定した画像形成を達成することができる。なお、この際、本発明の電位測定装置43の測定信号は、例えば、露光器44にフィードバックされてこれを制御する様に使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】(a)本発明の実施例1における電位測定装置の上面図、及び(b)破線A1-A2における側面断面図である。
【図２】実施例1における電位測定装置の遮蔽壁と振動板を示す斜視図である。
【図３】(a)本発明の実施例1の変形例における電位測定装置の上面図、及び(b)破線B1-B2における側面断面図である。
【図４】本発明の実施例1の他の変形例における電位測定装置の上面図である。
【図５】(a)本発明の実施例2における電位測定装置の上面図、及び(b)破線C1-C2における側面断面図である。
【図６】(a)本発明の実施例2における電位測定装置の他の構成の上面図、及び(b)破線D1-D2における側面断面図である。
【図７】(a)本発明の実施例3における電位測定装置の上面図、及び(b)破線E1-E2における側面断面図である。
【図８】本発明の実施例4における画像形成装置の構成例を示す図である。
【図９】従来の永久磁石を有する電位測定装置の例を示す側面断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
1、40・・・測定対象（被測定物体、感光ドラム）
2・・・シールドケース
3・・・シールドケースの開口
5、7・・・振動体（振動板）
6・・・電磁コイル
6、8、38、39・・・駆動手段
8、38・・・永久磁石
9、18、19、36・・・検知電極
10、22・・・信号処理手段
12・・・遮蔽壁
13・・・遮蔽壁の貫通口
14・・・検知振動板
15・・・駆動振動板
16、17、25・・・ねじりバネ
33、35・・・シャッタ（シャッタ部、シャッタ支持部材）
40、42、44・・・画像形成手段（帯電器、露光器、感光ドラム）
41・・・信号処理装置（帯電器制御部）
43・・・本発明の電位測定装置
【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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