CN103907029A - 表面电位传感器以及复印机 - Google Patents

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Abstract

一种表面电位传感器，在半导体基板的膜片(25)的上表面设置由金属膜(26)和驻极体膜(27)构成的驻极体电极(28)。在膜片(25)上形成有四个压电电阻(29a、29b、29c、29d)，利用这些压电电阻组成桥式电路，来构成应变量检测部(32)。作用在对象物体与驻极体电极(28)之间的静电力根据对象物体的电位发生变化，与此相对应地驻极体电极(28)产生挠曲，因此，能够通过利用应变量检测部(32)测量驻极体电极(28)的应变量来掌握对象物体的电位。由此，能够做成小型，高灵敏度，且不仅能够检测对象物体的电位，还能够检测极性。

Description

表面电位传感器以及复印机
技术领域
本发明涉及表面电位传感器和复印机，具体而言，涉及利用作用在与对象物体之间的静电力来测量对象物体的表面电位的表面电位传感器和具有该表面电位传感器的复印机。
背景技术
在复印机、打印机、液晶显示设备等各种机器中，对特定部分的表面电位进行测量。例如，在静电复印机中，当反复使用感光鼓时，感光鼓的带电电压逐渐下降。当感光鼓的带电电压下降到一定程度时，潜像的质量下降，从而调色剂(toner)的上色情况恶化，或者产生色相不均匀等，由此，印刷的质量下降。因此，在以往，通过利用表面电位传感器对利用带电器实现了带电后的感光鼓的带电电压进行测量来监视感光鼓的劣化情况和寿命。而且，当感光鼓的带电电压变得小于等于规定值时，例如发出警告而促使用户更换感光鼓。
(断续型电位传感器)
存在多种表面电位传感器，其中一种是断续型的表面电位传感器。图1是用于说明断续型表面电位传感器11的测量原理的示意图。表面电位传感器11在外壳12内具有检测电极13，检测电极13经由电阻Rs接地。在外壳12内，与检测电极13相对置地开口有窗部14。此外，在检测电极13与窗部14之间设置有断续装置(chopper)15。断续装置15保持接地电位，而且具有一对屏蔽板16，用于屏蔽穿过窗部14而朝向检测电极13的静电场。屏蔽板16以固定周期振动，周期性地进行屏蔽板16之间的开闭。当以窗部14朝向带电物体17的方式设置表面电位传感器11时，从带电物体17发出的静电场从窗部14入射至表面电位传感器11内，然后穿过屏蔽板16之间而到达检测电极13，但是由于屏蔽板16周期性地进行开闭，因此到达检测电极13的静电场的入射面积(电力线的数量)发生变动。
该表面电位传感器11利用静电感应现象，当检测电极13接收到从带电物体17发出的強度为E0(与带电物体17的带电电位V0成正比。)的静电场时，在检测电极13中产生感应电荷q。但是，在这样的静止状态下不能够检测出电信号，因此，在带电物体17与检测电极13之间设置断续装置15，利用断续装置15的开闭周期性地改变静电场的入射面积。当通过断续装置15周期性地改变静电场的入射面积时，感应电荷q也同样周期性地变化，位移电流IS从检测电极13向接地位置(ground)流动。该位移电流IS通过电阻Rs转换成交流电压信号VS。由此，通过测量交流信号VS能够检测出带电物体17的带电电位V0。作为这样的断续型表面电位传感器，公知有例如在专利文献1中公开的装置。
但是，在这样的断续型表面电位传感器中，用于使静电场的入射面积周期性地变化的断续装置是必不可少的。为了开闭断续装置，必须具有机械式促动器(actuator)，因此，难以实现表面电位传感器的小型化。例如，在专利文献1所公开的表面电位传感器中，需要如专利文献1的图15所示的音叉型部件。该音叉型部件在前端部设置一对屏蔽板，在基部安装压电振子，利用音叉型部件放大压电振子的振动(使压电振子产生共振)而使断续装置开闭，该音叉型部件与断续装置相比也是相当大的部件。
如此，在断续型表面电位传感器中，因为需要用于使断续装置开闭的机械式促动器(音叉型部件)，所以无法实现MEMS化，表面电位传感器的小型化变得困难，而且制造成本也提高，还需要将该部件组装在表面电位传感器中的操作。
如此，由于断续型表面电位传感器具有大的尺寸和相当长的长度，因此，即使要用于测量复印机的感光鼓的带电电位，在复印机内确保沿感光鼓的宽度方向移动的空间也是不可能的。另外，由于用于驱动断续装置的促动器受到影响，因此无法使表面电位传感器移动。因此，通过该表面电位传感器，只能监测感光鼓的一个位置的外周，在检测感光鼓的劣化这方面可靠性低。另一方面，在商用复印机等中，追求与活版印刷机相匹敌的印刷质量，因此要求对整个感光鼓进行检查。
(静电感应型表面电位传感器)
作为其他的表面电位传感器，存在利用作用在与带电物体之间的静电力的装置。作为这样的传感器，存在例如在专利文献2中所公开的装置。在该表面电位传感器中，可动电极板位于呈框状的支撑构件内，而且该可动电极板呈悬臂状地受到一对梁部的支撑。在梁部上，设置有用于检测梁部的挠曲量的应变仪。
当可动电极板与带电物体相对置时，通过作用在二者之间的静电吸引力，可动电极板被带电物体吸引，因此，可以利用应变仪检测出此时的梁部的挠曲量，从而基于利用应变仪测量出的梁部的挠曲量计算出带电物体的电位。
但是，在专利文献2所公开的表面电位传感器中，只是利用由于静电感应而在可动电极板的表面上产生的电荷来吸引可动电极板，因此静电吸引力较小。因此，若梁部的刚度高，则可动电极板的位移较小，难以获得高的测量灵敏度。另外，如果梁部的刚度低从而增大可动电极板的位移，则可动电极板的位移时的倾斜增大，因此，特性可能会根据表面电位传感器的设置方发生变化，组装到机器中变得困难。另外，由于较大地受到由于振动产生的加速度的影响，所以难以正确地进行测量。此外，在这样的表面电位传感器中，可动电极板与带电物体的极性(电压的正或负)无关地被带电物体吸引，因此难以掌握带电物体的极性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003－29504号公报；
专利文献2：日本特开平5－249165号公报。
发明内容
发明所要解决的问题
本发明是鉴于上述技术问题而完成的，其目的在于提供一种表面电位传感器，该表面电位传感器小型而高灵敏度高，不仅能够检测出对象物体的电位，还能够检测极性。
用于解决问题的手段
本发明的表面电位传感器的特征在于，具有：薄膜状的驻极体电极，其
具有挠性；以及静电力检测单元，其检测作用于所述驻极体电极的静电
力的变化。
在本发明的表面电位传感器中，通过静电力检测单元能够检测作用于驻极体电极的静电力。由此，根据作用在对象物体与驻极体电极之间的静电力来能够检测对象物体的电位。
在本发明的表面电位传感器中，不像断续型表面电位传感器那样需要具有机械式结构的促动器和断续装置机构等，因此能够实现表面电位传感器的小型化，而且能够降低制造成本。尤其是，通过使用MEMS技术进行大量生产，能够充分减小尺寸，实现成本的大幅削减。此外，在本发明的表面电位传感器中，通过使用驻极体电极，能够提高测量的灵敏度，而且还能够检测出对象物体的电位是正电位还是负电位。另外，因为不需要具有机械式结构的促动器和断续装置机构等，具有简单的结构，所以不容易发生故障，具有高可靠性。
附图说明
图1是用于说明现有的断续型表面电位传感器的测量原理的示意图。
图2是本发明的实施方式1的表面电位传感器的示意剖视图。
图3是图2所示的表面电位传感器的仰视图。
图4是示出本发明的实施方式1的表面电位传感器中的应变量检测部的电路图。
图5是本发明的实施方式2的表面电位传感器的示意剖视图。
图6是本发明的实施方式3的表面电位传感器的示意剖视图。
图7是本发明的实施方式4的表面电位传感器的示意剖视图。
图8是本发明的复印机的示意图。
图9是示出图8的复印机中的感光鼓的周边结构的示意图。
图10是示出沿感光鼓移动的表面电位传感器的立体图。
图11是图8所示的复印机的控制框图。
具体实施方式
以下，参照添加的附图来说明本发明的优选的实施方式。但是，本发明并不仅限于以下的实施方式，而是能够在不脱离本发明的宗旨的范围内进行各种设计、变更。
实施方式1
以下，参照图2、图3和图4说明本发明的实施方式1的表面电位传感器21。图2是本发明的实施方式1的表面电位传感器21的示意剖视图，图3是表面电位传感器21的仰视图，图4是示出表面电位传感器21的应变量检测部32的电路图。
如图2所示，在硅基板等的半导体基板22的下表面外周部设置有厚度相对大的支撑部23，在半导体基板22的下表面形成有由支撑部23所包围的凹部24。位于凹部24上的薄膜状的膜片(diaphragm)25(半导体层)被支撑部23悬空支撑。在半导体基板22的上表面形成有金属膜26，在金属膜26上形成有驻极体膜27。
驻极体(electret)是指如下物体：对不易进行通电的高分子材料(聚四氟乙烯、聚丙烯、聚酯材料(Mylar)等)等进行加热熔融，并对其施加直流的高电压，并且使其在电极之间固化，然后去除电极，由此，与电极相接触的面变得带正电或负电，而这些分极(分成带正电和带负电的状态)被半永久地保持。然而，在本实施方式中，将金属膜26作为电极，利用线电极(未图示)进行电晕放电，由此，使驻极体膜27的表面带正电或负电。金属膜26与带电的驻极体膜27构成驻极体电极28。
在驻极体电极28的上方，以覆盖驻极体电极28的方式设置有静电屏蔽构件33，静电屏蔽构件33经由接地地线35接地。另外，在静电屏蔽构件33上开口有具有规定尺寸的窗部34。因为静电屏蔽部件33接地，所以来自与表面电位传感器21相向的对象物体41(带电物体)的静电力被静电屏蔽构件33屏蔽。由此，静电力只穿过静电屏蔽部件33的窗部34而作用在对象物体41与驻极体电极28之间，由此能够排除窗部34的周围的影响而只检测对象物体41的规定区域。
作用在对象物体41与驻极体电极28之间的静电力伴随着对象物体41的带电电位(带电电荷密度)的增加而增大。另外，驻极体电极28的挠曲方向根据对象物体41的带电电荷的极性而不同。例如，如果驻极体电极28的上表面带正电，则当对象物体41的表面带负电时，因为静电引力作用在对象物体41与驻极体电极28之间，因此驻极体电极28以向对象物体41侧鼓起的方式挠曲。相反地，当对象物体41的表面带正电时，电排斥力作用在对象物体41与驻极体电极28之间，因此驻极体电极28以向对象物体41的相反侧鼓起的方式挠曲。
在图3中，标注有细点的区域表示与静电屏蔽构件33的窗部34相向而且受到来自对象物体41的静电力的区域(以下，称作“感应区域36”。)。在感应区域36的周边部，在膜片25的背面以相等间隔设置有四个压电电阻29a、29b、29c、29d。各压电电阻29a～29d是通过在半导体基板22中扩散杂质或者打入离子而形成的。压电电阻29a～29d的电阻值根据膜片25的应变量而变化，因此，能够根据各压电电阻29a～29d的电阻值的变化计算出对象物体41的电位。另外，因为感应区域36的周边部分是应变最大的区域，所以通过在此设置压电电阻29a～29d能够提高测量的灵敏度。
应变量检测部32(静电力检测单元)是利用导线30连接四个压电电阻29a、29b、29c、29d而构成的，成为如图4所示的桥式电路。另外，在各压电电阻29a、29b、29c、29d之间的各导线30上设置有电极极板(electrode pad)31a、31b、31a、31b。在应变量检测部32的电极极板31a、31a之间连接有恒流电源37，从电极极板31b、31b之间输出与驻极体电极28的应变量(对象物体41的带电电位)对应的输出信号(差动输出电压)。
此外，在如图4所示的桥式电路中，当各压电电阻29a～29d的电阻值(初始值)相等时，在驻极体电极28均匀地挠曲的情况下，从电极极板31b输出的电压为零。但是，硅基板等存在结晶各向异性现象，在纵向和横向上产生的应变量不均匀，因此即使在驻极体电极28均匀地挠曲的情况下，也从电极极板31b、31b输出差动输出电压，从而能够测量对象物体41的电位。另外，还能够根据该差动输出电压判断对象物体41的电位是正还是负。
另外，在如图4所示的应变量检测部32中，也可以使得一部分压电电阻(例如，压电电阻29b、29d)具有恒定阻值。
利用该表面电位传感器21能够求出对象物体41的电位是基于如下所述的原理。如果能够利用由压电电阻构成的应变量检测部32检测出驻极体电极28的应变，则能够基于驻极体电极28的弹性系数等来求出作用于驻极体电极28的静电力。而且，如果还考虑表面电位传感器21与对象物体41之间的位置关系等，则能够对对象物体41的电位进行测量。
接下来，研究作用于使用了驻极体电极的表面电位传感器的静电力。作用在驻极体电极上的每单位面积的静电力P根据平行平板电容器的公式，由以下算式1求出。
P＝F/S＝ε0·V1·V2/(2d2)…(1)
其中，
ε0：是真空中的介电常数；
d：驻极体电极与对象带电物体的表面之间的距离；
V1：驻极体电极的带电电压；
V2：对象带电物体的带电电压；
S：驻极体电极与对象带电物体的相面对的面的面积；
F：作用于驻极体电极的静电力。
另外，均匀的静电力作用在圆板状的膜片上时的膜片的应变δ通过以下算式2求出。
δ＝12r4·P·(1－ν2)/(64E·t3)…(2)
其中，
r：膜片和驻极体电极的可动区域的半径；
P：作用在驻极体电极上的每单位面积的静电力；
ν：膜片的泊松比；
E：膜片的杨氏模量；
t：膜片的膜厚。
根据所述算式1和所述算式2，得出：
δ＝3r4·εo·V1·V2·(1－ν2)/(32d2·E·t3)。
在此，在使用一般的压电电阻的膜片式压力传感器中，能够实现膜片的直径为0.6mm、灵敏度在6Pa左右的膜片式压力传感器，而这相当于膜片的应变量在4.3×10－11m左右。
当想要获得与具有上述灵敏度的压力传感器的应变量(δ＝4.3×10－11ｍ)相等的应变量时，在驻极体电极与对象带电物体之间的距离d为3mm的条件下，当对象带电物体的带电电压V2为5V时，需要的膜片的直径(2r)为4.4mm。
其中，
εo＝9×10－12F/ｍ
V1＝800V
V2＝5V
d＝3mm
ν＝0.34(硅制膜片、金属层以及驻极体膜的膜厚负载平均值)
E＝1.88×105N/mm2(硅的杨氏模量)
t＝10μm(硅制膜片的膜厚)
此外，通常，金属层(厚度0.3μm)、驻极体电极(厚度15μm)的杨氏模量与硅制膜片相比极小，视为处于可以无视的范围内，因此在计算中不予以考虑。
本发明的实施方式1的表面电位传感器21具有以下优点。驻极体电极与半导体工艺之间的亲和性高，因此可以通过使用MEMS技术在MEMS半导体工序中一并制造表面电位传感器21。而且，因为不使用机械式结构，所以能够充分缩小表面电位传感器21的尺寸。例如，可以做成在从图3的方向观察时的长度和宽度为3～5mm左右的尺寸。另外，因为不具有机械式结构，所以能够降低制造成本，而且不容易发生故障，所以可靠性提高，而且，还能够实现低耗电。而且，在该表面电位传感器21中，因为使用驻极体电极28，所以与简单的金属电极相比，大的静电力作用在该表面电位传感器21与对象物体41之间，从而驻极体电极28的挠曲增大，测量灵敏度大幅提高。而且，还能够判定对象物体41的带电电位的正、负。而且，因为是不具有方向性的结构，所以容易组装在机器中。
实施方式2
图5是示出了本发明的实施方式2的表面电位传感器45的示意剖视图。在该表面电位传感器45中，通过蚀刻在硅基板等半导体基板22的下表面形成凹部24，并在该凹部24的周围形成支撑部23。另外，利用半导体基板22在凹部24上形成薄膜状的膜片25，在膜片25的上表面设置压电电阻29a～29d。而且，利用氧化膜、氮化膜等绝缘层38覆盖半导体基板22的上表面，而且在该绝缘层38上形成由金属膜26和驻极体膜27构成的驻极体电极28。
在该表面电位传感器45中，在半导体基板22(晶片)的上表面制作压电电阻29a～29d，而且在半导体基板22的上表面依次形成绝缘层38、金属膜26以及驻极体膜27，然后，通过从下表面蚀刻半导体基板22，来形成凹部24和该凹部24上的膜片25。通过这样进行制造，表面电位传感器45的制造工序中的操作变得容易，而且制造工序被简化。
实施方式3
图6是示出了本发明的实施方式3的表面电位传感器51的示意剖视图。在该表面电位传感器51中，在平板状的基板52的上表面设置基座53，在基座53上设置感测杆54(变形构件)。感测杆54的基部固定在基座53的上表面，前端部离开基座53而向上方弯曲地延伸。而且，在力施加在感测杆54上时产生最大的应变的部分安装应变仪55(应变检测元件)。由该感测杆54和应变仪55构成静电力检测单元。而且，在基板52的上表面，以填埋基座53、感测杆54以及应变仪55的方式形成有硅橡胶等弹性构件56。弹性构件56的上表面形成为平坦状，在弹性构件56的上表面形成有由金属膜26和驻极体膜27构成的驻极体电极28。感测杆54与应变仪55设置在基板52的上表面的四个方向上。
在该表面电位传感器51中，未设置有静电屏蔽构件33，因此，与对象物体41之间的静电力作用在驻极体电极28的整个表面上。另外，当静电力作用在驻极体电极28上时，由于静电力而产生的驻极体电极28的挠曲通过弹性构件56作用在感测杆54的前端部。由此，通过利用应变仪55检测出感测杆54的变形来能够检测出对象物体41的电位。另外，在该表面电位传感器51中，驻极体电极28的整个表面被弹性构件56支撑，因此，驻极体电极28不容易破损，从而表面电位传感器51的耐久性提高。
实施方式4
图7是示出本发明的实施方式4的表面电位传感器57的示意剖视图。该表面电位传感器57具有电容式的静电力检测单元。
在该表面电位传感器57中，在硅基板等半导体基板22的上表面形成有由金属膜或多晶硅构成的固定电极58。在半导体基板22的上方，配置有由硅薄膜或绝缘膜构成的薄膜状的膜片25，膜片25的下表面外周部被由氧化膜或氮化膜等的绝缘膜构成的支撑构件60支撑。而且，在膜片25的上表面形成有由金属膜26和驻极体膜27构成的薄膜状的驻极体电极28。在膜片25的下表面，以隔开间隙与固定电极58相对置的方式形成有由金属膜或多晶硅构成的可动电极59。从固定电极58和可动电极59分别引出输出端子31c、31d。另外，在驻极体电极28的上方配置有静电屏蔽构件33。
于是，静电引力穿过静电屏蔽构件33的窗部34而作用于驻极体电极28与对象物体41之间，当驻极体电极28的中央部(感应区域36的中央部)发生位移时，固定电极58与可动电极59之间的静电容量发生变化，因此能够根据静电容量的变化掌握驻极体电极28的位移量。因此，能够测量出作用于驻极体电极28的静电力，而且能够测量出对象物体41的电位。而且，在本实施方式中，能够检测出驻极体电极28的中央部的位移，因此能够制作具有更高灵敏度的表面电位传感器57。
实施方式5
图8是本发明的(静电)复印机61的示意图。图9是示出复印机61的一个感光鼓的周围的结构的示意图。图10是示出沿感光鼓移动的表面电位传感器的立体图。图11是复印机61的控制框图。
如图8和图11所示，复印机61主要由原稿读取部101、图像形成部102、中间转印带构件103、供纸部104、纸张搬送机构部105、双面单元106、定影器单元107、外部通信接口108、图像处理电路109、控制电路110以及操作面板111构成。原稿读取部101由向原稿台一张一张地传送多张原稿的自动原稿传送装置62和用于读取放置在原稿台上的原稿的扫描部63构成。当原稿读取部101从操作面板111接收到复印开始指示时，自动原稿传送装置62一张一张地传送原稿，扫描部63对原稿进行读取。由扫描部63读取的彩色的原稿图像被传送至图像处理电路109。图像处理电路109将彩色图像分解成黄色图像、青绿色(cyan)图像、品红色(magenta)图像以及黑色图像，并将各图像数据传送至图像形成部102。
此外，在上述例子中，存在复印机61根据操作面板111的操作而发挥复印功能的情况，但是也存在复印机61经由外部通信接口108从个人计算机(PC)等外部设备接收印刷数据和印刷指示从而发挥打印机功能的情况。
图像形成部102由黄色转印部64Y、青绿色转印部64S、品红色转印部64M以及黑色转印部64B构成，其中，所述黄色转印部64Y利用黄色调色剂66Y再现黄色图像，青绿色转印部64S利用青绿色调色剂66S再现青绿色图像，品红色转印部64M利用品红色调色剂66M再现品红色图像，黑色转印部64B利用黑色调色剂66B再现黑色图像。各颜色转印部64Y、64S、64M、64B只是所使用的调色剂的颜色不同，而机械构造是相同的，因此，作为代表在图9中示出黄色转印部64Y。
如图9所示，在感光鼓65的外周设置有清洁刮板(cleaning blade)67、带电器68、曝光单元69、表面电位传感器70以及显影器74。清洁刮板67刮下残留在调色剂转印后的感光鼓表面的色调色剂来进行清洁。高电压产生器71向带电器68供给高电压，由此，带电器68向清洁后的不带电荷的感光鼓65的表面供应正电荷或负电荷，从而使感光鼓65的表面带电。曝光单元69沿带电的感光鼓65的表面扫描激光，在感光鼓65的表面生成黄色图像的静电潜像。例如，在使用激光曝光方式的情况下，向附着有调色剂的部分照射光而进行扫描。
表面电位传感器70是本发明的表面电位传感器，例如实施方式1的表面电位传感器21、实施方式2的表面电位传感器45、实施方式3的表面电位传感器51、或者实施方式4的表面电位传感器57等。表面电位传感器70设置在移动台等上，一边如图10所示沿感光鼓65的宽度方向进行往复移动一边测量感光鼓65的表面的电位。感光鼓65的表面电位的测量数据被传送至控制电路110。
调色剂瓶73内的黄色调色剂66Y被供给至显影器74，黄色调色剂66Y在显影器74内与载体(carrier)混合，并通过搅拌用螺旋装置72被搅拌。显影器74内的黄色调色剂66Y通过分离用带电器76带电，并附着在磁性滚筒75(magnetic roll)的表面上而从磁性滚筒75供给至感光鼓65的表面。另一方面，载体被磁性滚筒75吸附而被回收。由此，显影器74内的黄色调色剂66Y被吸附保持在感光鼓65的表面的带电区域，在感光鼓65的表面上形成黄色图像的镜像。在感光鼓65的下方，相对置地设置有一次转印滚筒77，在一次转印滚筒77内设置有调色剂转印用带电器78。由此，在感光鼓65与一次转印滚筒77之间穿过的中间转印带79通过调色剂转印用带电器78而带电，从而感光鼓65上的黄色调色剂66Y转印到中间转印带79上。
青绿色转印部64S、品红色转印部64M以及黑色转印部64B的动作也与黄色转印部64Y相同。因此，通过使中间转印带79通过各颜色转印部64Y、64S、64M、64B，在中间转印带79的表面上形成彩色图像的镜像。
这样，当感光鼓65反复带电和除电时，感光鼓65逐渐劣化，从而即使利用带电器68供给电荷，也不会使充分的电荷固定在感光鼓65的表面。于是，无法获得清晰的潜像，因此印刷质量逐渐恶化。因此，在该复印机61中，如图9所示，利用表面电位传感器70的输出信号对带电器68进行反馈控制。即，当控制电路110判定为由表面电位传感器70测量的感光鼓65的表面电位低于规定电位时，控制电路110使高电压产生器71的输出电压比之前的输出电压更高，从而调整感光鼓65的表面电位，使其大于等于规定电位。另外，当感光鼓65进一步劣化从而超出带电器68的调整范围时，控制电路110输出警报，促使用户更换感光鼓65。
另外，因为能够将表面电位传感器70做成充分小，所以能够使该表面电位传感器70沿该感光鼓65的表面在宽度方向上移动。因此，不仅能够检查感光鼓65的一个位置，还能够检查感光鼓65的整个表面，能够使感光鼓65保持良好的状态。由此，能够防止产生印刷不均，能够实现良好的印刷质量。
上述中间转印带79构成中间转印带构件103。即，如图8所示，中间转印带79沿多个一次转印滚筒(primary transfer roll)77和移动辊(travellingroller)80a、80b呈无端带状地移动。
在供纸部104中存放有多张纸张82。从供纸部104引出的纸张82如箭头a、b所示被纸张搬送机构部105送入到移动辊80a与二次转印滚筒81之间。在二次转印滚筒81内内置有调色剂转印用带电器(未图示)，在与中间转印带79一起穿过移动辊80a与二次转印滚筒81之间的纸张82上转印来自中间转印带79的调色剂。
被转印有调色剂的纸张82如箭头c、d所示通过纸张搬送机构部105穿过定影器单元107，定影器单元107对其加热加压，从而对调色剂进行固定。
当进行双面印刷时，定影有图像的纸张82如箭头e、f所示通过双面单元106向反方向运动，由此，进行翻转，而且如箭头b所示被纸张搬送机构部105再次传送至移动辊80a与二次转印滚筒81之间。而且，通过穿过移动辊80a与二次转印滚筒81之间，调色剂转印到纸张82的背面上。转印有调色剂的纸张82如箭头c、g所示再次穿过定影器单元107而对背面的图像进行定影，然后从复印机61排出。
此外，在上述例子中，只在感光鼓65的位置设置有表面电位传感器，但是也可以利用表面电位传感器对通过了一次转印滚筒77后的中间转印带79的电位进行测量，并根据该测量结果调整一次转印滚筒77内的调色剂转印用带电器78。同样地，也可以利用表面电位传感器测量通过了二次转印滚筒81后的纸张82的电位，并根据该测量结果调整二次转印滚筒81内的调色剂转印用带电器。
如上所述，本发明的表面电位传感器构成为包括具有挠性的薄膜状的驻极体电极和对作用在所述驻极体电极上的静电力的变化进行检测的静电力检测单元。
本发明的表面电位传感器的一实施方式具有如下结构，即，在所述驻极体电极的前方设置有开口有窗部的静电屏蔽构件。根据该实施方式，能够测量对象物体中的与窗部对应的狭小区域的表面电位，因此能够高精度地测量对象物体的局部区域的电位。
在本发明的表面电位传感器的其他实施方式中，所述驻极体电极是在金属膜的表面形成驻极体膜而成的。根据该实施方式，利用线电极使该金属膜发生电晕放电，向驻极体膜打入电子而使其带电。
本发明的表面电位传感器的另一个实施方式具有如下结构，即，所述驻极体电极的外周部被支撑部支撑，所述驻极体电极的内侧区域悬空。根据该实施方式，驻极体电极容易变形，因此表面电位传感器的灵敏度提高。
本发明的表面电位传感器的另一个实施方式具有如下结构，即，所述静电力检测单元由被所述驻极体电极的变形感应而变形的变形构件和对所述变形构件的应变进行检测的应变检测元件构成。在该实施方式中，通过对由于驻极体电极的变形而变形的变形构件的应变进行检测来能够掌握驻极体电极的变形量，因此，能够检测出作用于驻极体电极的静电力及其正负。由此，可以不直接测量作用于驻极体电极的静电力，可以间接地进行测量。
在本发明的表面电位传感器的另一个实施方式中，所述驻极体电极的背面被弹性构件支撑。根据该实施方式，当静电力施加至驻极体电极时，一边使弹性构件发生变形，一边驻极体电极发生挠曲，由此能够检测出对象物体的电位。另外，因为驻极体电极的背面被弹性构件支撑，所以驻极体电极不容易破损，表面电位传感器的耐久性提高。
本发明的表面电位传感器的另一个实施方式具有如下结构，即，在所述驻极体电极的背面设置半导体层，并利用形成于所述半导体层的压电电阻来构成所述静电力检测单元。尤其，可以将由四个压电电阻构成的桥式电路作为静电力检测部。根据该实施方式，可以利用MEMS半导体工序来制作静电力检测单元。
本发明的表面电位传感器的另一个实施方式具有如下结构，即，所述静电力检测单元由与所述驻极体电极一起变形的可动电极和与所述可动电极相向的固定电极构成。根据该实施方式，能够检测出可动电极与固定电极之间的电容变化来作为作用于驻极体电极的静电力的变化。
本发明的复印机具有本发明的表面电位传感器。例如，将所述表面电位传感器配置为与感光鼓的外周面相对置。由于所述复印机使用本发明的表面电位传感器，因此能够高精度地测量各部位的电位。另外，表面电位传感器能够做成小型，所以还能够减少将表面电位传感器安装在复印机上时的限制。
另外，由于本发明的表面电位传感器能够实现小型化，因此，能够沿感光鼓的宽度方向移动，从而能够在感光鼓的整个表面进行电位的测量。由此，能够更细致地检查感光鼓的劣化，提高印刷质量。
此外，本发明中的用于解决所述问题的手段具有对以上所说明的构成要素适当进行了组合的结构，本发明可以基于所述构成要素的组合进行多种变更。
产业可用性
如果用于测量物体表面的电位，则本发明的表面电位传感器可适用于任何产品。其中，优选应用于静电复印机，尤其是商用大型复印机、激光束打印机等。此外，也可以用于液晶显示装置的带电测量、IC的生产工序中的静电监测、硅晶片的表面电位测量、各种膜或纸的表面电位测量、各种材料试验、或者一般的静电测量。
附图标记的说明
21、51、57：表面电位传感器；
22：半导体基板；
25：膜片；
26：金属膜；
27：驻极体膜；
28：驻极体电极；
29a、29b、29c、29d：压电电阻；
32：应变量检测部；
33：静电屏蔽构件；
34：窗部；
36：感应区域；
41：对象物体；
54：感测杆；
55：应变仪；
56：弹性构件；
58：固定电极；
59：可动电极；
61：复印机；
65：感光鼓；
68：带电器；
69：曝光单元；
70：表面电位传感器；
71：高电压产生器；
74：显影器；
79：中间转印带；
110：控制电路；
111：操作面板。

Claims (12)

1.一种表面电位传感器，其特征在于，具有：
薄膜状的驻极体电极，其具有挠性；以及
静电力检测单元，其检测作用于所述驻极体电极的静电力的变化。
2.如权利要求1所述的表面电位传感器，其特征在于，
在所述驻极体电极的前方设置有静电屏蔽构件，在该静电屏蔽构件通过开口形成有窗部。
3.如权利要求1所述的表面电位传感器，其特征在于，
所述驻极体电极在金属膜的表面形成有驻极体膜。
4.如权利要求1所述的表面电位传感器，其特征在于，
所述驻极体电极的外周部被支撑部支撑，所述驻极体电极的内侧区域悬空。
5.如权利要求1所述的表面电位传感器，其特征在于，
所述静电力检测单元由变形构件和应变检测元件构成，所述变形构件被所述驻极体电极的变形感应而变形，所述应变检测元件对所述变形构件的应变进行检测。
6.如权利要求1所述的表面电位传感器，其特征在于，
所述驻极体电极的背面被弹性构件支撑。
7.如权利要求1所述的表面电位传感器，其特征在于，
在所述驻极体电极的背面设置有半导体层，并且由形成于所述半导体层的压电电阻构成所述静电力检测单元。
8.如权利要求7所述的表面电位传感器，其特征在于，
所述静电力检测单元是由四个所述压电电阻构成的桥式电路。
9.如权利要求1所述的表面电位传感器，其特征在于，
所述静电力检测单元由可动电极和固定电极构成，所述可动电极与所述驻极体电极一起变形，所述固定电极与所述可动电极相向。
10.一种复印机，其具有如权利要求1所述的表面电位传感器。
11.如权利要求10所述的复印机，其特征在于，
所述表面电位传感器配置为与感光鼓的外周面相向。
12.如权利要求11所述的复印机，其特征在于，
所述表面电位传感器能够沿所述感光鼓的宽度方向移动。
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