| 【発明の名称】 |
表面電位制御装置及び画像形成装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】浦野 高志
【住所又は居所】東京都中央区日本橋一丁目１３番１号 ティーディーケイ株式会社内
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| 【要約】 |
【課題】被測定体の電位を所定値に保つことができる表面電位制御装置を提供する。
【解決手段】表面電位センサ１は、電位検知電極１１と、距離検知電極１２とを含む。電位検知電極１１は、被測定体４０との距離に対応する距離成分と、被測定体４０の電位に対応する電位成分とを含む電位距離信号ｓ１を出力する。距離検知電極１２は、被測定体４０との距離に対応する距離信号ｓ２を出力する。信号処理部２０は、距離信号ｓ２を用いて、電位距離信号ｓ１から距離成分を除去し、被測定体４０の電位Ｖｓに対応する電位信号を生成し、電位信号に対応する制御信号ｃ１を帯電装置８１に入力する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 帯電装置と、表面電位検出センサと、信号処理部とを含む表面電位制御装置であって、前記帯電装置は、入力された制御信号に対応する電気量を被測定体に与える装置であり、前記表面電位検出センサは、電位検知電極と、距離検知電極とを含み、前記電位検知電極は、前記被測定体に容量結合する電極であり、前記被測定体との距離に対応する距離成分と、前記被測定体の電位に対応する電位成分とを含む電位距離信号を出力し、前記距離検知電極は、前記被測定体に容量結合する電極であり、前記被測定体との距離に対応する距離信号を出力し、前記信号処理部は、前記電位距離信号と前記距離信号とが入力され、前記距離信号を用いて、前記電位距離信号から前記距離成分を除去し、前記被測定体の電位に対応する電位信号を生成し、前記電位信号に対応する制御信号を前記帯電装置に入力する表面電位制御装置。
【請求項２】 請求項１に記載された表面電位制御装置であって、前記帯電装置は、帯電器と、高圧発生部とを含み、前記高圧発生部は、前記制御信号に応じた高電圧を出力し、前記帯電器は、前記高電圧が入力され、前記高電圧に対応した電気量を被測定体に与える表面電位制御装置。
【請求項３】 請求項１又は２に記載された表面電位制御装置であって、前記信号処理部は、デジタル処理部を含み、前記デジタル処理部は、入力された信号をデジタル処理する表面電位制御装置。
【請求項４】 請求項３に記載された表面電位制御装置であって、前記信号処理部は、更に、アナログ処理部を含み、前記アナログ処理部は、電位検出部と、距離検出部とを含み、前記電位検出部は、前記電位距離信号をアナログ処理して出力し、前記距離検出部は、前記距離信号をアナログ処理して出力し、前記デジタル処理部は、前記距離検出部から出力された信号を基準電圧信号で除算して、基準位置からの変位に対応する変位信号を生成し、前記電位検出部から出力された信号を前記変位信号で除算して、前記電位信号を生成する表面電位制御装置。
【請求項５】 請求項４に記載された表面電位制御装置であって、前記電位検出部は、前記被測定体の電位に対応する成分と、前記変位信号に比例する成分とが乗算された電位変位信号を出力し、前記距離検出部は、信号発生器と、非反転増幅回路と、第２の増幅器と、第２の整流平滑回路と、減算回路と、第２のレベルシフト回路とを含み、前記信号発生器は、一定の周波数の信号を出力し、前記非反転増幅回路は、前記信号発生器から入力された信号を前記距離信号に基づく増幅率で増幅して出力し、前記第２の増幅器は、前記非反転増幅回路から入力された信号を交流増幅して出力し、前記第２の整流平滑回路は、前記第２の増幅器から入力された信号を整流平滑して出力し、前記減算回路は、前記第２の整流平滑回路から入力された信号から前記信号発生器から入力された信号を減算して出力し、前記第２のレベルシフト回路は、前記減算回路から入力された信号のレベルを調整して出力し、前記デジタル処理部は、前記第２のレベルシフト回路から入力された信号を基準電圧信号で除算して、前記変位信号を生成する表面電位制御装置。
【請求項６】 請求項５に記載された表面電位制御装置であって、前記電位検出部は、インピーダンス変換回路と、第１の増幅器と、第１の整流平滑回路と、第１のレベルシフト回路と、変調信号発生回路と、メカニカルチョッパとを含み、前記変調信号発生回路は、一定の周波数の信号を出力し、前記メカニカルチョッパは、前記変調信号発生回路から入力された信号の周波数で、前記被測定体と前記電位検知電極との間の静電容量を変化させ、前記インピーダンス変換回路は、前記電位距離信号を電圧信号に変換して出力し、前記第１の増幅器は、前記インピーダンス変換回路から入力された信号をＡＣ増幅して出力し、前記第１の整流平滑回路は、前記第１の増幅器から入力されたＡＣ信号をＤＣ信号に変換して出力し、前記第１のレベルシフト回路は、前記第１の整流平滑回路から入力された信号のＤＣレベルを調整して、前記電位変位信号を出力する表面電位制御装置。
【請求項７】 請求項５に記載された表面電位制御装置であって、前記電位検出部は、インピーダンス変換回路と、第１の増幅器と、第１の整流平滑回路と、第１のレベルシフト回路と、変調信号発生回路と、シールドケースと、静止電極と、インピーダンス発生器とを含み、前記シールドケースは、検知窓を含み、前記電位検知電極と、前記インピーダンス変換回路と、前記第１の増幅器と、前記第１の整流平滑回路と、前記第１のレベルシフト回路と、前記変調信号発生回路と、前記インピーダンス発生器と前記静止電極とを覆っており、前記検知窓は、前記静止電極と前記被測定体との間に設けられ、前記静止電極は、前記被測定体と前記電位検知電極との間に配置され、前記変調信号発生回路は、一定の周波数の信号を出力し、前記インピーダンス発生器は、前記変調信号発生回路から入力された信号の周波数で、前記静止電極のインピーダンスを変化させ、前記インピーダンス変換回路は、前記電位距離信号を電圧信号に変換して出力し、前記第１の増幅器は、前記インピーダンス変換回路から入力された信号をＡＣ増幅して出力し、前記第１の整流平滑回路は、前記第１の増幅器から入力されたＡＣ信号をＤＣ信号に変換して出力し、前記第１のレベルシフト回路は、前記第１の整流平滑回路から入力された信号のＤＣレベルを調整して、前記電位変位信号を出力する表面電位制御装置。
【請求項８】 請求項１乃至７の何れかに記載された表面電位制御装置であって、前記電位検知電極と前記被測定体との距離、及び、前記距離検知電極と前記被測定体との距離が同一である表面電位制御装置。
【請求項９】 表面電位制御装置と、被測定体を含む画像形成装置であって、前記表面電位制御装置は、請求項１乃至８の何れかに記載されたものでなり、前記被測定体は、感光体ドラムである画像形成装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、表面電位制御装置及び画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】複写機、レーザビームプリンタやファクシミリ等の画像形成装置は、表面電位制御装置を含む。表面電位制御装置は、被測定体である感光ドラムの表面電位を制御する手段として用いられる。
【０００３】表面電位制御装置は、検知電極と感光ドラムとの間の電界を、例えば、音叉で機械的に断続することにより、感光ドラムの表面電位に対応した交流信号を生成し、この交流信号を処理することにより、感光ドラムの表面電位を検出する。そして、検出した結果に基づいて感光ドラムの表面電位を制御する。
【０００４】このような表面電位制御装置は、検知電極と感光ドラムとの距離が変動すると、表面電位の検出値に誤差が生じる。このため、検知電極を高い精度で基準位置に取付け、検知電極と感光ドラムとの距離が所定の値になるようにする必要があり、組立の困難性を招く。しかも、基準位置からの検知電極のずれを、長期にわたってゼロに維持することは、実際的に不可能であることを考えると、事実上、検出誤差を回避することができない。そして、表面電位の検出値に誤差が生じた場合には、適切なフィードバック制御が可能な表面電位制御装置を構成することができないという問題がある。
【０００５】検知電極と感光ドラムとの間の距離変動に伴う検出誤差を回避する手段として、特公平３−６４６７号公報は、検知電極に高電圧をフィードバックすることにより、検知電極と感光ドラムとの距離が変動した場合でも、表面電位の検出値に誤差が生じないようにした表面電位制御装置を開示している。
【０００６】しかし、この表面電位制御装置は、高電圧をフィードバックする必要があるため、回路構成が複雑になるとともに、大型で高価な高耐電圧部品が必要になるという問題がある。
【０００７】また、米国特許第４７９７６２０号明細書は、音叉の機械的振動の振幅を小さくすることにより、検知電極と感光ドラムとの距離が変動した場合でも、表面電位の検出値に誤差が生じないようにした表面電位制御装置を開示している。
【０００８】しかし、この表面電位制御装置では、音叉の機械的振動の振幅を小さくしているので、検出感度が低くなり、Ｓ／Ｎ比を大きくすることができないという問題がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、被測定体との距離が変動した場合であっても、被測定体の電位を正確に検出することができる表面電位制御装置を提供することである。
【００１０】本発明のもう一つの課題は、被測定体の電位を高い感度で検出できる表面電位制御装置を提供することである。
【００１１】本発明の更にもう一つの課題は、適切なフィードバック制御を加え、被測定体の電位を所定値に保つことができる表面電位制御装置を提供することである。
【００１２】本発明の更にもう一つの課題は、簡単な回路構成を持つ表面電位制御装置を提供することである。
【００１３】本発明の更にもう一つの課題は、小型で、軽量な表面電位制御装置を提供することである。
【００１４】本発明の更にもう一つの課題は、高耐圧部品を使用しない安価な表面電位制御装置を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決するため、本発明に係る表面電位制御装置は、帯電装置と、表面電位検出センサと、信号処理部とを含む。前記帯電装置は、入力された制御信号に対応する電気量を被測定体に与える装置である。
【００１６】前記表面電位検出センサは、電位検知電極と、距離検知電極とを含む。前記電位検知電極は、前記被測定体に容量結合する電極であり、前記被測定体との距離に対応する距離成分と、前記被測定体の電位に対応する電位成分とを含む電位距離信号を出力する。
【００１７】前記距離検知電極は、前記被測定体に容量結合する電極であり、前記被測定体との距離に対応する距離信号を出力する。
【００１８】前記信号処理部は、前記電位距離信号と前記距離信号とが入力され、前記距離信号を用いて、前記電位距離信号から前記距離成分を除去し、前記被測定体の電位に対応する電位信号を生成し、前記電位信号に対応する制御信号を前記帯電装置に入力する。
【００１９】本発明に係る表面電位制御装置は、電位検知電極と距離検知電極とを含む。電位検知電極からは、被測定体との距離に対応する距離成分と被測定体の電位に対応する電位成分とを含む電位距離信号が出力される。距離検知電極からは、被測定体との距離に対応する距離信号が出力される。このため、表面電位制御装置と前記被測定体との距離が変動した場合であっても、距離信号を用いて、電位距離信号から距離成分を除去し、被測定体の電位に対応する信号を生成できるので、被測定体の電位を距離依存性を有することなく正確に検出することができる。
【００２０】また、本発明に係る表面電位制御装置は、電位信号に対応する制御信号を帯電装置に入力しているので、被測定体の電位に基づいて帯電装置を制御することができる。このため、被測定体の周囲の環境が変化して、被測定体の電位が変動した場合であっても、適切なフィードバック制御を加え、被測定体の電位を所定値に保つことができる。
【００２１】また、本発明に係る表面電位制御装置は、被測定体の電位を正確に検出することができるので、適切なフィードバック制御を加え、被測定体の電位を所定値に保つことができる。
【００２２】しかも、上記構成によれば、高電圧をフィードバックする必要がなくなるので、回路構成が簡単になるとともに、大型で高価な高耐電圧部品、例えば，高圧発生用トランス、整流用の高耐圧ダイオード、整流用の高耐圧コンデンサ、ＤＣ／ＤＣコンバータ用高耐圧トランスが不要になる。このため、本発明に係る表面電位制御装置は、小型で安価な低耐圧部品、例えば、耐圧が数十Ｖ程度の表面実装型部品を用いた簡単な回路で構成することができ、表面電位制御装置が小型、軽量になり、安価になる。
【００２３】また、本発明に係る表面電位制御装置は、前記電位検知電極と前記被測定体との間の容量を大きな振幅で振動させることができるので、検出感度が高くなり、Ｓ／Ｎ比が大きくなる。
【００２４】
【発明の実施の形態】図１は本発明に係る表面電位制御装置を用いた画像形成装置の構成を概略的に示す図である。図２は図１の部分拡大図である。本発明に係る画像形成装置は、例えば、複写機、レーザビームプリンタやファクシミリ等である。
【００２５】図１、図２において、本実施例に係る画像形成装置は、ＰＰＣ（ＰｌａｉｎＰａｐｅｒ Ｃｏｐｙ）法による複写機であり、本発明に係る表面電位制御装置を含む。被測定体４０は、例えば、感光体ドラムである。被測定体４０の表面は被測定面Ｓであり、被測定体４０の表面電位はＶｓである。
【００２６】本実施例に係る表面電位制御装置１０は、表面電位検出センサ１と、温度検出センサＴｈ１と、信号処理部２０と、帯電装置８１とを含む。
【００２７】表面電位検出センサ１は、電位検知電極１１と、距離検知電極１２と、第１のシールドケース１３と、第２のシールドケース１４と、絶縁体４００とを含む。第１のシールドケース１３は、第１の検知窓１５を含む。第２のシールドケース１４は、第２の検知窓１６を含む。
【００２８】電位検知電極１１は、被測定面Ｓに容量結合する電極であり、被測定面Ｓの表面電位Ｖｓを、非接触状態で測定すべく、被測定面Ｓと対向して配置されている。この電位検知電極１１は、第１のシールドケース１３の内部に収納され、第１の検知窓１５に対応して設けられている。
【００２９】距離検知電極１２は、被測定面Ｓに容量結合する電極であり、被測定面Ｓとの距離を、非接触状態で測定すべく、被測定面Ｓと対向して配置されている。この距離検知電極１２は、第２のシールドケース１４の内部に収納され、第２の検知窓１６に対応して設けられている。
【００３０】第１のシールドケース１３及び第２のシールドケース１４は、絶縁体４００により、互いに電気的に絶縁され、かつ、機械的に結合されている。
【００３１】そして、電位検知電極１１は、被測定面Ｓとの距離に対応する距離成分と、被測定面Ｓの電位Ｖｓに対応する電位成分とを含む電位距離信号ｓ１を出力する。距離検知電極１２は、被測定面Ｓとの距離に対応する距離信号ｓ２を出力する。
【００３２】温度検出センサＴｈ１は、例えば、サーミスタであり、被測定面Ｓに対向して配置されている。温度検出センサＴｈ１は、被測定面Ｓの温度に対応する温度信号ｔｍｐ１を出力する。
【００３３】信号処理部２０は、電位距離信号ｓ１と距離信号ｓ２とが入力され、距離信号ｓ２を用いて、電位距離信号ｓ１から距離成分を除去し、被測定面Ｓの電位Ｖｓに対応する電位信号を生成する。また、温度信号ｔｍｐ１が入力される。そして、電位信号及び温度信号ｔｍｐ１に対応する制御信号ｃ１を帯電装置８１に入力する。この信号処理部２０は、例えば、その一部または全部をコンピュータで構成してもよいし、受動回路素子、能動回路素子を用いた専用回路で構成してもよい。
【００３４】帯電装置８１は、入力された制御信号ｃ１に対応する電気量を被測定面Ｓに与える装置であり、帯電器８１１と、高圧発生部８１２とを含む。帯電器８１１は、例えば、直径５０〜１００μｍのタングステンワイヤをＡｌ等の金属でシールドした構造のコロトロンや、メッシュ状に配置したグリッド電極にバイアス電圧を印加する構造のスコトロン等である。高圧発生部８１２は、例えば、ＰＷＭ制御高圧電源等である。
【００３５】高圧発生部８１２は、制御信号ｃ１に応じたパルス幅で動作し、制御信号ｃ１に応じた高電圧を出力する。帯電器８１２は、被測定面Ｓに対向して配置され、高圧発生部８１２から出力された高電圧に対応した電気量をコロナ放電により、被測定面Ｓに与える。
【００３６】露光器８２１は、被測定面Ｓに光を照射して、被測定面Ｓの画像部以外の部分の電荷を除去する。これにより、画像部に電荷を残した、いわゆる静電潜像が形成される。この静電潜像は不可視像である。
【００３７】現像器８２２は、画像部の電荷と逆極性に帯電した着色した粒子（以下、トナーと称す）を静電潜像に付着させて、トナー像を形成する。トナー像は可視像である。
【００３８】転写器８２４は、トナー像に記録紙８２３を重ね合わせ、記録紙８２３の裏側からトナーと逆極性の電荷を与え、静電力によりトナー像を記録紙８２３に転写する。記録紙８２３はＦ１方向に送られる。定着器８２５は、記録紙８２３に熱と圧力を加える。これにより、トナー像が永久像として記録紙８２３に定着する。
【００３９】除電器８２６は、光を照射して、被測定面Ｓに残った帯電電荷を除去する。クリーナ８２７は、被測定面Ｓに残ったトナーを除去する。
【００４０】本実施例に係る表面電位制御装置は、電位検知電極１１からは、電位検知電極１１と被測定面Ｓとの距離に対応する距離成分と、被測定面Ｓの電位Ｖｓに対応する電位成分とを含む電位距離信号ｓ１が出力される。距離検知電極１２からは、距離検知電極１２と被測定面Ｓとの距離に対応する距離信号ｓ２が出力される。
【００４１】信号処理部２０は、表面電位検出センサ１から電位距離信号ｓ１と距離信号ｓ２とが入力される。信号処理部２０は、距離信号ｓ２を用いて、電位距離信号ｓ１から距離成分を除去し、被測定面Ｓの電位Ｖｓに対応する電位信号を生成する。
【００４２】したがって、電位検知電極１１と被測定面Ｓとの距離が変動した場合であっても、距離信号ｓ２を用いて、電位距離信号ｓ１から距離成分を除去し、被測定面Ｓの電位Ｖｓに対応する電位信号を生成できるので、被測定面Ｓの電位Ｖｓを距離依存性を有することなく正確に検出することができる。
【００４３】また、本発明に係る表面電位制御装置は、電位信号に対応する制御信号ｃ１を帯電装置８１に入力しているので、被測定面Ｓの電位Ｖｓに基づいて帯電装置８１を制御することができる。このため、被測定面Ｓの周囲の環境が変化して、被測定面Ｓの電位Ｖｓが変動した場合であっても、適切なフィードバック制御を加え、被測定面Ｓの電位Ｖｓを所定値に保つことができる。そして、被測定面Ｓの電位Ｖｓを所定値に保つことにより、複写機の画像品質を安定させることができる。
【００４４】また、本発明に係る表面電位制御装置は、被測定面Ｓの電位Ｖｓを正確に検出することができるので、適切なフィードバック制御を加え、被測定面Ｓの電位Ｖｓを所定値に保つことができる。
【００４５】また、本発明に係る表面電位制御装置は、温度信号ｔｍｐ１に対応する制御信号ｃ１を帯電装置８１に入力しているので、被測定面Ｓの温度に基づいて帯電装置８１を制御することができる。このため、被測定面Ｓの周囲の環境が変化して、被測定面Ｓの温度が変動した場合であっても、適切なフィードバック制御を加え、被測定面Ｓの電位Ｖｓを所定値に保つことができる。
【００４６】しかも、上記構成によれば、高電圧をフィードバックする必要がなくなるので、回路構成が簡単になるとともに、大型で高価な高耐電圧部品、例えば，高圧発生用トランス、整流用の高耐圧ダイオード、整流用の高耐圧コンデンサ、ＤＣ／ＤＣコンバータ用高耐圧トランスが不要になる。このため、本実施例に係る表面電位制御装置は、小型で安価な低耐圧部品、例えば、耐圧が数十Ｖ程度の表面実装型部品を用いた簡単な回路で構成することができ、表面電位制御装置が小型、軽量になり、安価になる。
【００４７】また、本実施例に係る表面電位制御装置は、電位検知電極１１と被測定面Ｓとの間の容量を大きな振幅で振動させることができるので、検出感度が高くなり、Ｓ／Ｎ比が大きくなる。
【００４８】また、本実施例に係る表面電位制御装置は、電位検知電極１１が収納された第１のシールドケース１３と、距離検知電極１２が収納された第２のシールドケース１４とを機械的に結合してあるので、距離検知電極１２と被測定面Ｓとの相対距離が電位検知電極１１と被測定面Ｓとの相対距離と同時に変化する。したがって、距離検知電極１２で得られた距離信号ｓ２と、電位検知電極１１で得られた電位距離信号ｓ１の距離成分とは同じ距離を示すことになる。このため、電位距離信号ｓ１の距離成分を距離信号ｓ２によって除去し、被測定面Ｓの電位Ｖｓを距離依存性を有することなく正確に検出することができる。
【００４９】また、本発明に係る表面電位制御装置は、第１のシールドケース１３と第２のシールドケース１４とが電気的に絶縁されているので、第１のシールドケース１３と第２のシールドケース１４とを別々の電位に接地することができる。このため、第１のシールドケース１３に収納された電位検知電極１１と、第２のシールドケース１４に収納された距離検知電極１２との相互干渉を回避し、被測定面Ｓの電位Ｖｓを正確に検出することができる。
【００５０】また、本発明に係る表面電位制御装置は、電位検知電極１１が第１のシールドケース１３に収納され、距離検知電極１２が第２のシールドケース１４に収納されているので、電位検知電極１１及び距離検知電極１２がノイズの影響を受けにくくなり、Ｓ／Ｎ比が大きくなる。
【００５１】また、本実施例に係る表面電位制御装置において、第１のシールドケース１３及び第２のシールドケース１４は、金属平板で構成してもよいし、高周波の電波が進入しない程度に細かい金属メッシュで構成してもよい。また、電位検知電極１１及び距離検知電極１２の形状は任意であり、板状、線状、円形状、矩形状など、多様な態様を採用し得る。更に、電位検知電極１１及び距離検知電極１２の構造についても、それが、所定の要求特性を満たすものである限り、特に限定はない。例えば、電位検知電極１１は、チョッパ型のものであってもよいし、電子回路的手法により結合容量を変化させるものであってもよい。更に、被測定面Ｓは、一般には、感光体ドラムの表面であるが、帯電した絶縁フィルム等の表面であることもある。帯電した絶縁フィルムの電位を測定する場合には、接触状態で用い得る。また、被測定面Ｓの周囲の湿度等に対応する信号を信号処理部２０に入力し、湿度等の情報に基づく制御を行ってもよい。また、表面電位検出センサ１及び信号処理部２０は、別々に構成してもよいし、信号処理部２０の一部又は全部を表面電位検出センサ１の内部に設けてもよい。
【００５２】図３は図１に示した表面電位制御装置の一部の構成を更に具体的に示すブロック図、図４は図３に示した表面電位制御装置の一部の構成を更に具体的に示すブロック図、図５は図４に示した表面電位制御装置の一部の構成を更に具体的に示す回路図である。
【００５３】図３、図４において、信号処理部２０は、アナログ処理部２０２と、切換器２０３と、Ａ／Ｄ変換器２０４と、デジタル処理部２０５と、Ｄ／Ａ変換器２０８とを含む。
【００５４】アナログ処理部２０２は、受動回路素子、能動回路素子を用いて構成した専用回路からなる。デジタル処理部２０５は、例えば、コンピュータからなり、入力された信号をデジタル処理する。
【００５５】図４において、アナログ処理部２０２は、電位検出部２１と、距離検出部２４とを含む。電位検出部２１は、インピーダンス変換回路２１１と、第１の増幅器２１２と、第１の整流平滑回路２１３と、第１のレベルシフト回路２１４と、変調信号発生回路２１５と、メカニカルチョッパ２１６とを含む。距離検出部２４は、信号発生器２２１と、非反転増幅回路２２２と、第２の増幅器２２３と、第２の整流平滑回路２２４と、減算回路２２５と、第２のレベルシフト回路２２６とを含む。
【００５６】図５に示す信号発生器２２１は、オペアンプＡ１と、抵抗Ｒ１、Ｒ２と、信号源ＶＧとを含む。信号源ＶＧの一端は接地電位である第１基準電位ＧＮＤ１に接地されている。オペアンプＡ１は、非反転入力端子が接地されている。オペアンプＡ１の反転入力端子は、抵抗Ｒ１を介して信号源ＶＧの他端に接続されるとともに、抵抗Ｒ２を介して出力端子に接続されている。オペアンプＡ１の出力端子は、信号発生器２２１の出力端子となる。
【００５７】非反転増幅回路２２２は、オペアンプＡ２と、抵抗Ｒ３とを含む。オペアンプＡ２の反転入力端子は、距離検知電極１２に接続されるとともに、抵抗Ｒ３を介して出力端子に接続されている。オペアンプＡ２の非反転入力端子は信号発生器２２１の出力端子に接続されている。オペアンプＡ２の出力端子は、非反転増幅回路２２２の出力端子となる。
【００５８】回路を構成する電子部品であるインピーダンス変換回路２１１、第１の増幅器２１２、第１の整流平滑回路２１３、第１のレベルシフト回路２１４、変調信号発生回路２１５、信号発生器２２１、非反転増幅回路２２２、第２の増幅器２２３、第２の整流平滑回路２２４、減算回路２２５、第２のレベルシフト回路２２６は、回路基板１９の片面に搭載されている。
【００５９】そして、インピーダンス変換回路２１１、第１の増幅器２１２、第１の整流平滑回路２１３、第１のレベルシフト回路２１４、変調信号発生回路２１５、信号発生器２２１、第２の整流平滑回路２２４、減算回路２２５、第２のレベルシフト回路２２６は、第１のシールドケース１３に収納され、非反転増幅回路２２２、第２の増幅器２２３は、第２のシールドケース１４に収納されている。
【００６０】本実施例においては、被測定面Ｓは直流高圧電源ＶDCに接続され、被測定面Ｓの表面電位Ｖｓは、第１基準電位ＧＮＤ１に対して、例えば、０Ｖから−１０００Ｖまで変化する。
【００６１】電位検知電極１１と被測定面Ｓとの距離はＬ１であり、その静電容量がＣ１となる。距離検知電極１２と被測定面Ｓとの距離Ｌ２は、距離Ｌ１と同じ値に設定されており、その静電容量がＣ２となる。
【００６２】図６、図７は、図４に示した表面電位制御装置１０の動作波形図である。以下、図３、図４、図６、図７を参照して、表面電位制御装置１０の動作を説明する。まず、表面電位制御装置１０の静電容量Ｃ２は、誘電率をε0とし、実効面積をＳ２とすると、Ｃ２＝ε0＊Ｓ２／Ｌ２となる。ここで、距離検知電極１２と被測定面Ｓとの間には空気のみが存在するので、誘電率ε0は一定であり、実効面積Ｓ２も一定である。そのため、静電容量Ｃ２は、距離Ｌ２の変化のみに依存し、静電容量Ｃ２は、距離Ｌ２の逆数に比例する。静電容量Ｃ２が距離Ｌ２の変化に依存して変化するので、距離検知電極１２から出力される信号は、被測定面Ｓとの距離Ｌ２に対応する距離信号ｓ２となる。
【００６３】信号発生器２２１は、信号源ＶＧから入力された信号を、オペアンプＡ１で反転増幅し、信号ｓ２１を出力する。信号ｓ２１を図６（ａ）に示す。信号ｓ２１は、周期と振幅が一定のＡＣ信号であり、例えば、周波数が１０ｋＨｚの正弦波とすることができる。
【００６４】非反転増幅回路２２２は、信号発生器２２１から入力された信号ｓ２１を増幅して出力する。信号ｓ２１の周波数をｆとすると、距離検知電極１２と被測定面Ｓとの間のインピーダンスＸｃは、Ｘｃ＝１／（２πｆ＊Ｃ２）
となり、非反転増幅回路２２２の増幅率は（Ｘｃ＋Ｒ３）／Ｘｃとなる。この非反転増幅回路２２２の出力端子から出力される電圧Ｖｏｕｔは、信号ｓ２１の振幅をＶｍとすると、Ｖｏｕｔ＝｛（Ｘｃ＋Ｒ３）／Ｘｃ｝＊Ｖｍと表せる。
【００６５】信号ｓ２１の振幅Ｖｍ、周波数ｆは一定であるから、Ｖｏｕｔ＝｛（Ｘｃ＋Ｒ３）／Ｘｃ｝＊Ｖｍ ＝（１＋Ｒ３／Ｘｃ）＊Ｖｍ ＝（１＋Ｒ３＊２πｆ＊Ｃ２）＊Ｖｍ ＝（１＋Ｒ３＊２πｆ＊ε0＊Ｓ２／Ｌ２）＊Ｖｍとなり、電圧Ｖｏｕｔは、距離Ｌ２の変化のみに依存して変化するＡＣ信号となる。
【００６６】第２の増幅器２２３、第２の整流平滑回路２２４、減算回路２２５、第２のシールドケース１４は、信号ｓ２１と同じ電位の第２基準電位ＧＮＤ２に接地されている。第２の増幅器２２３は、非反転増幅回路２２２から入力されたＡＣ信号を交流増幅して信号ｓ２２を出力する。信号ｓ２２を図６（ｂ）に示す。
【００６７】第２の整流平滑回路２２４は、信号ｓ２２を整流平滑して信号ｓ２３を出力する。信号ｓ２３を図６（ｃ）に示す。この第２の整流平滑回路２２４は、第２基準電位ＧＮＤ２に接地されているため、第２基準電位ＧＮＤ２を基準にして、信号ｓ２２を整流し、平滑する。
【００６８】減算回路２２５は、信号ｓ２３から信号ｓ２１を減算して出力する。この減算回路２２５から出力される信号は、直流の信号となる。
【００６９】第２のレベルシフト回路２２６は、減算回路２２５から入力された信号のレベルを調整して、信号Ｖｂを切換器２０３に出力する。信号Ｖｂを図６（ｄ）に示す。
【００７０】第２のレベルシフト回路２２６は、可変抵抗を用いてゲインを調整可能にした非反転増幅回路等を用いて構成してもよい。場合によっては、省略することも可能である。
【００７１】一方、第１のシールドケース１３は、接地電位である第１基準電位ＧＮＤ１に接地されている。電位検出部２１の変調信号発生回路２１５は、一定の周波数の信号、例えば、７００Ｈｚの信号を出力する。メカニカルチョッパ２１６は、変調信号発生回路２１５から入力された信号の周波数で、被測定面Ｓと電位検知電極１１との間に挿入される。メカニカルチョッパ２１６が挿入されると、被測定面Ｓと電位検知電極１１との間の誘電率がΔε0だけ変化し、静電容量Ｃ１がΔＣ１だけ変化する。
【００７２】電位検知電極１１に発生する電荷ΔＱは、実効面積をＳ１とし、被測定面Ｓと電位検知電極１１との間の電位差をＶ１とすると、ΔＱ＝（Δε0Ｓ１／Ｌ１）＊Ｖ１＝ΔＣ１＊Ｖ１と表せる。したがって、電位検知電極１１に誘起される変調電流ｉは、ｉ＝ΔＱ／Δｔ＝（Δε0Ｓ１／Ｌ１）＊Ｖ１／Δｔ＝ΔＣ１＊Ｖ１／Δｔと表せる。変調電流ｉは、電位検知電極１１と被測定面Ｓとの距離に対応する距離成分Ｌ１と、被測定面の電位に対応する電位成分Ｖ１とを含む。そして、電位検知電極１１は、変調電流ｉを電位距離信号ｓ１として出力する。
【００７３】インピーダンス変換回路２１１は、電位検知電極１１から入力された電位距離信号ｓ１を電圧信号に変換すると同時に、ハイ・インピーダンスをロー・インピーダンスに変換し、扱い易い信号にして出力する。
【００７４】第１の増幅器２１２は、インピーダンス変換回路２１１から入力された信号をＡＣ増幅して信号ｓ１１を出力する。信号ｓ１１を図７（ａ）に示す。信号ｓ１１は、変調信号発生回路２１５から出力される信号と同一の周波数、例えば、７００Ｈｚの略正弦波信号となる。
【００７５】第１の整流平滑回路２１３は、信号ｓ１１をＤＣ信号に変換して、被測定面Ｓの電位Ｖｓに対応する成分と変位信号に比例する成分とが乗算された信号を出力する。
【００７６】第１のレベルシフト回路２１４は、第１の整流平滑回路２１３から入力された信号のＤＣレベルを調整して、電位変位信号Ｖａを切換器２０３に出力する。電位変位信号Ｖａを図７（ｂ）に示す。
【００７７】第１のレベルシフト回路２１４は、第２のレベルシフト回路２２６と同様の非反転増幅回路を用いて構成することができる。場合によっては、省略することも可能である。
【００７８】温度検出センサＴｈ１は、被測定面Ｓの温度に対応する温度信号ｔｍｐ１を切換器２０３に出力する。切換器２０３は、切換手段ｓｗ１、ｓｗ２、ｓｗ３を含み、切換手段ｓｗ１を介して電位変位信号ＶａをＡ／Ｄ変換器２０４に入力し、切換手段ｓｗ２を介して信号ＶｂをＡ／Ｄ変換器２０４に入力し、切換手段ｓｗ３を介して温度信号ｔｍｐ１をＡ／Ｄ変換器２０４に入力する。
【００７９】図８は、デジタル処理を示すフロチャート図である。以下、図３、図８を参照して、デジタル処理部２０５における処理動作を説明する。
【００８０】初期設定では、デジタル処理部２０５のＲＯＭに基準電圧Ｖｒｅｆを記憶させる。この基準電圧Ｖｒｅｆは、距離検知電極１２が基準位置にあるとき、レベルシフト回路２２６から出力される信号と同じ値である。切換手段ｓｗ１、ｓｗ２、ｓｗ３はＯＦＦにする。そして、所定の時間間隔、例えば、２０ｍｓで以下の処理を繰り返す。
【００８１】まず、切換手段ｓｗ１をＯＮにして、アナログの電位変位信号ＶａをＡ／Ｄ変換器２０４に入力し、デジタルの電位変位信号Ｖａをデジタル処理部２０５のＲＡＭに記憶させる。
【００８２】次に、切換手段ｓｗ１をＯＦＦ、切換手段ｓｗ２をＯＮにして、アナログの信号ＶｂをＡ／Ｄ変換器２０４に入力し、デジタルの信号Ｖｂをデジタル処理部２０５のＲＡＭに記憶させる。
【００８３】次に、切換手段ｓｗ２をＯＦＦ、切換手段ｓｗ３をＯＮにして、アナログの温度信号ｔｍｐ１をＡ／Ｄ変換器２０４に入力し、デジタルの温度信号ｔｍｐ１をデジタル処理部２０５のＲＡＭに記憶させる。そして、切換手段ｓｗ３をＯＦＦにする。
【００８４】デジタル処理部２０５においては、信号Ｖｂを基準電圧Ｖｒｅｆ信号で除算して、変位信号Ｖｃを生成する。この変位信号Ｖｃは、基準位置からの変位に対応する信号となる。
【００８５】そして、電位変位信号Ｖａから変位信号Ｖｃを除算して、電位信号を生成する。この電位信号は、被測定面Ｓの表面電位Ｖｓに対応する信号となる。
【００８６】そして、電位信号、温度信号ｔｍｐ１に対応する制御信号ｃ１を生成する。Ｄ／Ａ変換器２０８は、デジタルの制御信号ｃ１をアナログの制御信号ｃ１に変換して帯電装置８１に出力する。
【００８７】次に、表面電位制御装置１０と被測定面Ｓとの距離が変動した場合に、電位検知電極１１と被測定面Ｓとの距離Ｌ１に対応する距離成分を除去して出力する方法について説明する。図９に、被測定面Ｓの表面電位Ｖｓと信号Ｖｂとの関係を示し、図１０に、被測定面Ｓの表面電位Ｖｓと電位変位信号Ｖａとの関係を示す。
【００８８】図９、図１０に示すように、信号Ｖｂは表面電位Ｖｓには依存せず、距離Ｌ２に依存する。電位変位信号Ｖａは、表面電位Ｖｓに比例し、かつ、距離Ｌ１に依存する。
【００８９】本実施例においては、被測定面Ｓと電位検知電極１１との距離Ｌ１が、被測定面Ｓと距離検知電極１２との距離Ｌ２と同一であるため、距離Ｌ１（＝Ｌ２）が変化したとき静電容量Ｃ１、Ｃ２は同じ割合だけ変化する。そのため、距離Ｌ１が変動したときの信号Ｖｂの変化量は、電位変位信号Ｖａの変化量に比例する。
【００９０】したがって、距離Ｌ１＝ｘ１、ｘ２であるとき、電位変位信号Ｖａ＝Ｖａ（ｘ１）、Ｖａ（ｘ２）、信号Ｖｂ＝Ｖｂ（ｘ１）、Ｖｂ（ｘ２）とすると、Ｖａ（ｘ１）／Ｖａ（ｘ２）＝Ｖｂ（ｘ１）／Ｖｂ（ｘ２）
と表せる。ここで、ｘ１を基準位置、Ｖｂ（ｘ１）を基準電圧（Ｖｒｅｆ）と定めれば、Ｖａ（ｘ１）＝Ｖａ（ｘ２）／（Ｖｂ（ｘ２）／Ｖｒｅｆ）
＝Ｖａ（ｘ２）／Ｖｃとなる。
【００９１】表面電位制御装置１０においては、距離Ｌ１が基準位置（ｘ１）から変動したｘ２にあるとき、Ｖａ（ｘ２）、Ｖｂ（ｘ２）が検出される。したがって、Ｖａ（ｘ２）、Ｖｂ（ｘ２）を上式に代入すれば、被測定面Ｓの電位Ｖｓを距離依存性を有することなく正確に検出することができる。
【００９２】このように表面電位制御装置１０の信号処理部２０は、電位変位信号Ｖａから変位信号Ｖｃ＝Ｖｂ／Ｖｒｅｆを除算することにより、電位検知電極１１と被測定面Ｓとの距離Ｌ１に対応する成分を除去することができ、被測定面Ｓの表面電位Ｖｓに対応する電位信号を生成することができる。
【００９３】図１１に、表面電位Ｖｓの検出結果を示す。図１１は、基準位置（ｘ１）を３ｍｍとし、距離Ｌ１が基準位置から変動した場合の表面電位Ｖｓの検出結果を示す図である。図１１において、本実施例に係る表面電位制御装置１０により検出した電位信号を実線で示し、従来の高圧フィードバック型の電位検出装置により検出した結果を一点鎖線で示す。
【００９４】図１１に示すように、本発明に係る表面電位制御装置１０は、被測定面Ｓと電位検知電極１１との距離Ｌ１が変動した場合であっても、被測定面Ｓの電位Ｖｓを距離依存性を有することなく正確に検出することができる。
【００９５】また、本実施例に係る表面電位制御装置は、信号処理部２０の一部がデジタル処理部２０５を含むので、その分だけ受動回路素子や能動回路素子を減らすことができる。このため、表面電位制御装置の小型化と、低コスト化を図ることができる。
【００９６】特に、複写機、レーザビームプリンタやファクシミリ等に内蔵されているＲＡＭ及びＲＯＭを使用して、デジタル処理部２０５を構成した場合には、大幅な小型化と、低コスト化を図ることができる。
【００９７】また、本実施例に係る表面電位制御装置は、デジタル処理部２０５を含むので、デジタル処理部２０５のＲＡＭを書き換えるだけで、表面電位制御装置の設定を変更することができるので、汎用性のある表面電位制御装置を構成することができる。
【００９８】また、本実施例に係る表面電位制御装置は、インピーダンスが高い部分である電位検知電極１１、インピーダンス変換回路２１１、第１の増幅器２１２が第１のシールドケース１３に収納され、インピーダンスが高い部分である距離検知電極１２、非反転増幅回路２２２、第２の増幅器２２３が第２のシールドケース１４に収納され、第１のシールドケース１３が第１基準電位ＧＮＤ１に接地され、第２のシールドケース１４が第２基準電位ＧＮＤ２に接地されている。このため、インピーダンスが高い部分がノイズの影響を受けにくくなるので、Ｓ／Ｎ比が大きくなる。
【００９９】また、本実施例に係る表面電位制御装置は、回路基板１９の片面にのみ電子部品が搭載され、回路パターンが形成されている。このため、回路基板１９を第１のシールドケース１３及び第２のシールドケース１４に配置する際に、第１のシールドケース１３及び第２のシールドケース１４と、回路基板１９の他面との間を絶縁する必要がなくなるので、製造が容易になる。
【０１００】また、本発明に係る表面電位制御装置において、インピーダンスが低い部分である第１の整流平滑回路２１３、第１のレベルシフト回路２１４、変調信号発生回路２１５、信号発生器２２１、第２の整流平滑回路２２４、減算回路２２５、第２のレベルシフト回路２２６は、第１のシールドケース１３に収納されていなくてもよく、第１のシールドケース１３及び第２のシールドケース１４の外部に設けてもよい。
【０１０１】また、本発明に係る表面電位制御装置において、距離検知電極１２と被測定面Ｓとの距離Ｌ２は、電位検知電極１１と被測定面Ｓとの距離Ｌ１と異なった値でもよい。但し、実施例に示したように、これらの距離が同じ値である場合には、信号処理が容易になる。
【０１０２】図１２は、本発明に係る表面電位制御装置の別の実施例を示すブロック図である。図１２においては、図４に現れた構成部分と同一の構成部分については、同一の参照符号を付してある。
【０１０３】図１２に示す表面電位制御装置のアナログ処理部２０２は、電位検出部３１と、距離検出部２４とを含む。電位検出部３１は、インピーダンス変換回路２１１と、第１の増幅器２１２と、第１の整流平滑回路２１３と、第１のレベルシフト回路２１４と、変調信号発生回路２１５と、静止電極３１７と、インピーダンス発生器３１８とを含む。被測定面Ｓと電位検知電極１１とは、静止電極３１７を介して対向し、静電容量Ｃ１を構成しているインピーダンス発生器３１８と静止電極３１７とは、第１のシールドケース１３に収納されている。静止電極３１７は、導電性材料、例えば、金属材料により構成することができる。
【０１０４】インピーダンス発生器３１８の一端は静止電極３１７に電気的に接続されており、他端は第１のシールドケース１３に電気的に接続されている。
【０１０５】変調信号発生回路２１５は、一定の周波数の信号、例えば、７００Ｈｚの信号を出力する。
【０１０６】インピーダンス発生器３１８は、変調信号発生回路２１５から入力された信号の周波数で、静止電極３１７のインピーダンスを周期的に変化させる。この静止電極３１７のインピーダンスは、例えば、周波数７００Ｈｚの正弦波状に変化する。
【０１０７】静止電極３１７のインピーダンスが変化すると、静電容量Ｃ１が変化し、電位検知電極１１から電位距離信号ｓ１が出力される。この動作は、基本的には、図１〜図１１を参照して説明した表面電位制御装置の動作と異なることはない。
【０１０８】図１３は図２に示した表面電位制御装置の更に具体的な実施例を示す分解斜視図、図１４は図１３に示した表面電位制御装置の断面図、図１５は図１３に示した表面電位制御装置の一部の構成を更に具体的に示す斜視図である。
【０１０９】図１３、図１４において、信号処理部２０は、表面電位検出センサ１の内部に設けられている。表面電位検出センサ１は、電位検知電極１１と、距離検知電極１２と、第１のシールドケース１３と、第２のシールドケース１４と、回路基板１９と、絶縁体４００とを含む。信号処理部２０は、回路を構成する電子部品（図示せず）と、図１５に示すメカニカルチョッパ２１６とを含む。メカニカルチョッパ２１６は、音叉部を構成すべく、対向して配置された２つの脚に貼付けられた圧電素子２１７、２１８を含む。
【０１１０】第１のシールドケース１３は、金属平板で構成された第１の上蓋１３１と、第１の下蓋１３２とからなり、第１の検知窓１５と、第１の切欠き１７とを含む。第２のシールドケース１４は、金属平板で構成された第２の上蓋１４１と第２の下蓋１４２とからなり、第２の検知窓１６と、第２の切欠き１８とを含む。回路基板１９は、１枚の基板でなる。この回路基板１９は、第１の基板部１９１と、第２の基板部１９２と、連結部１９３とを含み、連結部１９３が第１の基板部１９１と第２の基板部１９２とを連結している。
【０１１１】第１の検知窓１５は、第１のシールドケース１３の側面１３４に形成され、第２の検知窓１６は、第２のシールドケース１４の側面１４４に形成され、第１の検知窓１５及び第２の検知窓１６は、同一面側に形成されている。電位検知電極１１は、第１の検知窓１５に対応して設けられ、距離検知電極１２は、第２の検知窓１６に対応して設けられている。メカニカルチョッパ２１６は、電位検知電極１１と第１の検知窓１５との間に設けられている。
【０１１２】第１のシールドケース１３及び第２のシールドケース１４は、絶縁体４００を介して、第１のシールドケース１３の側面１３３と、第２のシールドケース１４の側面１４３とが対向するように配置されている。第１の切欠き１７は、側面１３３における側面１３４から遠い側に設けられている。第２の切欠き１８は側面１４３における側面１４４から遠い側に設けられている。
【０１１３】回路基板１９は、片面にのみ、回路を構成する電子部品が搭載され、回路パターンが形成されている。回路基板１９は、第１の切欠き１７と第２の切欠き１８とをまたいで設けられ、第１の下蓋１３２の開口面には、第１の基板部１９１が配置されている。第２の下蓋１４２の開口面には、第２の基板部１９２が配置されている。連結部１９３は、第１の切欠き１７と第２の切欠き１８とに対応して配置されている。
【０１１４】第１のシールドケース１３は、第１の上蓋１３１の開口面と第１の下蓋１３２の開口面とが向合うように重合わされている。第２のシールドケース１４は、第２の上蓋１４１の開口面と第２の下蓋１４２の開口面とが向合うように重合わされている。電位検知電極１１、メカニカルチョッパ２１６及び第１の基板部１９１は、第１のシールドケース１３の内部に収納され、距離検知電極１２及び第２の基板部１９２は、第２のシールドケース１４の内部に収納されている。
【０１１５】本実施例に係る表面電位制御装置は、回路基板１９が第１のシールドケース１３と第２のシールドケース１４との間隔を保持しているので、両者を電気的に絶縁しつつ、機械的に結合することができる。
【０１１６】また、本実施例に係る表面電位制御装置は、側面１３３と側面１４３との間に絶縁体４００が設けられているので、外部から与えられた応力により回路基板１９が撓んだ場合でも、第１のシールドケース１３と第２のシールドケース１４とが接触することがなく、両者の絶縁を確実に保つことができる。
【０１１７】また、本実施例に係る表面電位制御装置は、切欠き１７、１８が設けられているので、第１のシールドケース１３及び第２のシールドケース１４を回路基板１９に、容易に位置決めすることができる。
【０１１８】また、本実施例に係る表面電位制御装置は、切欠き１７、１８が検知窓１５、１６から遠い部分に設けられているので、ノイズの影響を受けにくくなり、Ｓ／Ｎ比が大きくなる。
【０１１９】また、本実施例に係る表面電位制御装置は、回路基板１９の連結部１９３を小さくすることにより、切欠き１７、１８を小さくすることができる。このため、切欠き１７、１８から電波が進入しにくくなるので、ノイズの影響を受けにくくなり、Ｓ／Ｎ比が大きくなる。
【０１２０】また、本実施例に係る表面電位制御装置は、回路を構成する電子部品が同一の回路基板に搭載されているので、回路基板に電子部品を搭載する作業が容易になる。
【０１２１】また、本実施例に係る表面電位制御装置は、回路を構成する電子部品が同一の回路基板に搭載されているので、回路パターンによる配線が可能となり、コネクタや、ワイヤを用いる必要がなくなる。このため、部品点数を減らすことができ、低コスト化を図ることができる。また、コネクタや、ワイヤを用いる必要がなくなるので、線路から生じるノイズを低減することができ、Ｓ／Ｎ比が大きくなる。
【０１２２】また、実施例に示すように、電位検知電極１１と距離検知電極１２との距離は、小さくすることが好ましい。電位検知電極１１と距離検知電極１２との距離が小さい場合には、電位検知電極１１と被測定面Ｓとの間の相対距離と、距離検知電極１２と被測定面Ｓとの間の相対距離との差が小さくなるので、検出精度が高くなる。
【０１２３】図１６は、本発明に係る表面電位制御装置の更に別の実施例を示す部分断面拡大図であり、距離検知電極と第２のシールドケースとを拡大した図である。図１６においては、図１〜図１５に現れた構成部分と同一の構成部分については、同一の参照符号を付してある。
【０１２４】図１６に示す表面電位制御装置は、図１〜図１５に示した構成に加えて、誘電体５１０を含む。誘電体５１０は、第２のシールドケース１４の内側及び外側から第２の検知窓１６を塞いで設けられている。距離検知電極１２は、誘電体５１０の表面に形成され、誘電体５１０と一体化されている。誘電体５１０は、有機系、無機系、複合系のいずれであってもよい。
【０１２５】本実施例に係る表面電位制御装置は、誘電体５１０が第２の検知窓１６を塞いでいるので、第２のシールドケース１４の内部を塵や湿度等から保護することができる。
【０１２６】また、本実施例に係る表面電位制御装置は、距離検知電極１２と被測定面Ｓとの間に誘電体５１０が設けられている。このため、距離検知電極１２と被測定面Ｓとの間の誘電率が大きくなり、検出精度が向上する。
【０１２７】また、本実施例に係る表面電位制御装置は、第２の検知窓１６に備えられた誘電体５１０の表面に距離検知電極１２を形成しているので、距離検知電極１２の取付けが容易になる。
【０１２８】また、本実施例に係る表面電位制御装置は、第２の検知窓１６に備えられた誘電体５１０の表面に距離検知電極１２を形成しているので、距離検知電極１２の取付け精度にばらつきが生じにくくなり、検出精度が向上する。
【０１２９】図１７は、本発明に係る表面電位制御装置の更に別の実施例を示す部分断面拡大図であり、距離検知電極と第２のシールドケースとを拡大した図である。図１７においては、図１６に現れた構成部分と同一の構成部分については、同一の参照符号を付してある。
【０１３０】図１７に示す表面電位制御装置は、図１６に示した誘電体５１０に替えて誘電体５２０を含む。誘電体５２０は、第２のシールドケース１４の内側から検知窓１６を塞いで設けられている。そして、距離検知電極１２は、誘電体５２０の表面に形成され、誘電体５２０と一体化されている。
【０１３１】本実施例に係る表面電位制御装置は、図１６に示した表面電位制御装置と同様の構成を有するため、同様の作用効果を奏することができる。
【０１３２】図１８は本発明に係る表面電位制御装置の更に別の実施例を示す分解斜視図である。図１９は、図１８に示した表面電位制御装置の断面図である。
【０１３３】図１８、及び図１９において、図１〜図１５に現れた構成部分と同一の構成部分については、同一の参照符号を付してある。図１８、図１９に示す表面電位制御装置は、図１〜図１５に示した構成に加えて、絶縁基板６０とねじ７０と金属部材８０とを含む。図１８においては、図示の都合上、第１の上蓋１３１を省略してある。
【０１３４】絶縁基板６０は、剛性の高い基板であり、一方面にエンボス６１が形成されている。第１の下蓋１３２、第２の下蓋１４２には、エンボス６１に対応する穴が形成されている。回路基板１９には、ねじ７０に対応する穴が形成されている。
【０１３５】そして、本実施例に係る表面電位制御装置は、第１の下蓋１３２、第２の下蓋１４２に形成された穴とエンボス６１とが対応するように、第１の下蓋１３２及び第２の下蓋１４２が絶縁基板６０に搭載され、接着剤等で固定されている。回路基板１９は、エンボス６１の上に搭載され、エンボス６１にはめ込まれたねじ７０で固定される。
【０１３６】メカニカルチョッパ２１６は、金属部材８０を介して第１の下蓋１３２に固定され、第１の下蓋１３２と電気的に接続される。そして、第１の下蓋１３２及び第２の下蓋１４２に、第１の上蓋１３１及び第２の上蓋１４１が重合わされる。
【０１３７】本実施例に係る表面電位制御装置は、回路基板１９がエンボス６１を介して第１の下蓋１３２及び第２の下蓋１４２に搭載されているので、回路基板１９の両面に回路を構成する電子部品を搭載し、回路パターンを形成することができる。
【０１３８】また、本実施例に係る表面電位制御装置は、絶縁基板６０が剛性を有するため、外部から応力が加えられた場合であっても、表面電位制御装置が撓むことがない。
【０１３９】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、次のような効果を得ることができる。
（ａ）被測定体との距離が変動した場合であっても、被測定体の電位を正確に検出することができる表面電位制御装置を提供することができる。
（ｂ）被測定体の電位を高い感度で検出できる表面電位制御装置を提供することができる。
（ｃ）適切なフィードバック制御を加え、被測定体の電位を所定値に保つことができる。
（ｄ）簡単な回路構成を持つ表面電位制御装置を提供することができる。
（ｅ）小型で、軽量な表面電位制御装置を提供することができる。
（ｆ）高耐圧部品を使用しない安価な表面電位制御装置を提供することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３０６７
【氏名又は名称】ティーディーケイ株式会社
【住所又は居所】東京都中央区日本橋１丁目１３番１号
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| 【出願日】 |
平成１３年７月１１日（２００１．７．１１） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８１６０６
【弁理士】
【氏名又は名称】阿部 美次郎
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| 【公開番号】 |
特開２００３−２９５０４（Ｐ２００３−２９５０４Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１５年１月３１日（２００３．１．３１） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−２１１４２０（Ｐ２００１−２１１４２０） |
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