JPH11231588A

JPH11231588A - 定距離非接触システムとその方法

Info

Publication number: JPH11231588A
Application number: JP30088698A
Authority: JP
Inventors: Zoran D Popovic; ディーポポビックゾラン; D Wardman Philip; ディーワルドロンフィリップ
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1997-10-30
Filing date: 1998-10-22
Publication date: 1999-08-27
Also published as: US6119536A

Abstract

(57)【要約】【課題】空力的に浮揚性を有する定距離非接触デバイ
スを用いる、改善された方法及び装置を提供する。【解決手段】空力的浮揚自在デバイス２９と、空力的
浮揚自在デバイス２９に隣接し、間隔をおいて位置する
外側表面を有する部材１４と、部材の外側表面に対して
向かって、かつ離れて自由運動するための空力的浮揚自
在デバイス２９を支持するために適合される支持機構２
８とを有する非接触システムであって、空力的浮揚自在
デバイス２９は部材１４の外側表面に対して、隣接し、
間隔をおいて位置し、平行をなし、かつ対面する部分を
有し、また空力的浮揚自在デバイス２９は、空力的浮揚
自在デバイス２９の対面部分から部材１４の外側表面に
向けて、十分な圧力で１つのガス流を配向するために、
少なくとも１つの通路を含み、ガス流により部材１４の
外側表面から一定の距離に空力的浮揚自在デバイス２９
を保持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はスキャンシステムに
関連し、特に定距離非接触デバイス及びそのデバイスを
用いるための方法に関する。

【０００２】本発明の概念は、ゼログラフィのための電
荷検出プローブ、インクジェット印刷用のプリントヘッ
ド、イオノグラフィ（ionography）のためのイオンスト
リームヘッド（ion stream head）、コーティングのた
めの押出しダイ、ＬＥＤ画像露光バー（image exposure
bar）並びに類似の装置のような、種々の分野において
用いる任意のタイプの定距離非接触デバイスを含むこと
を意図しているが、以下の説明においては、例示目的の
ために静電写真法（electrostatography）に絞られるで
あろう。

【０００３】

【従来の技術】極めて良質なトナー画像は多層光受容体
を用いて得られ、より進んだ、より高速の電子写真複写
機、印刷機及びプリンタが開発されたことは知られてい
るが、長時間に渡り繰返し使用するために、しばしば耐
用期間が減少するという問題に直面することになった。
意外にも、同一の材料から形成されるが、全体の大きさ
が異なり、さらに異なる電子複写機、印刷機及びプリン
タにて用いられる光受容体を繰返し使用すると、耐用期
間が異なるが、その不具合の原因の１つは、暗い電荷消
失現象であるダークディケイ（dark decay）であった。
さらに、任意の所定の電子複写機、印刷機及びプリンタ
において、ダークディケイによる不具合が発生する時点
まで繰返し使用するとき、異なる製造作業に由来する光
受容体は、異なる耐用期間を有する。光受容体が異なる
製造作業間で変化し、かつ繰返し使用でも変化してしま
うため、多くの機械における複写品質はフィードバック
制御システムにより維持されており、フィードバック制
御システムが機械の動作パラメータを一定に調整し、任
意の所定の光受容体のダークディケイ電気特性における
変化を補償する。こうして光受容体耐用期間はその制御
システムの設計により部分的に制御され、これにより同
一の光受容体であっても、異なる機械において異なる耐
用期間をもたらすことになるが、不具合は許容できない
ダークディケイによるものであった。しかしながら、任
意の所定の機械の制御システムであっても、制御システ
ムの動作が及ばない光受容体ダークディケイ電気特性に
おける変化を補償することはできない。

【０００４】電子写真画像用部材の製造において、製造
工程の複雑な性質により、ロット（batch）毎並びに月
毎に、コーティングされた光受容体の許容不可能な電気
的特性が生じる。例えば、環境の変化による光受容体耐
用期間の減少が、新しいコーティング用アプリケータ
（applicator）の設置或いは調整に影響を与えたり、或
いはホールブロッキング層（hole blocking layer）、
電荷発生層或いは電荷転送層のような光受容体の多くの
層の１つに対して、新たに準備したコーティング材料の
ロットを最初に使用する際に、光受容体を製造ラインか
ら外してから製造時の適当な長さの時間内に、その使用
の妥当性を確認することが困難であったりする。

【０００５】光受容体では、多くの種類の微細な欠陥が
静電写真上の画像の劣化の発生源となりうる。これらの
微細欠陥（microdefect）は、粒子の閉塞（occlusio
n）、コーティング層内の気泡、電荷発生層のない光受
容体内の微細領域、コーティング厚の不均一性、ダーク
ディケイの不均一性、光感度の不均一性、並びに電荷欠
損スポット（charge deficient spot）（ＣＤＳ）とな
る。この最後の種類の欠陥、電荷欠損スポット、すなわ
ちＣＤＳは、光による活性化が生じない電荷欠損（disc
harge）した局所的な領域である。電荷欠損スポットは
通常、電気的に、すなわち静電写真の現像によってのみ
検出することができ、現在までのところ顕微鏡或いは化
学的な検出法では捕らえることが困難である。

【０００６】電荷欠損領域では、光受容体は負に荷電さ
れる。静電的な潜像は、電荷分布のように、選択的にあ
る領域をディスチャージすることにより光受容体上に形
成される。電荷欠損した領域に付着したトナーは、この
潜像を現像する。レーザプリンタは通常この原理に基づ
き動作する。電荷欠損スポットが静電写真上に存在する
とき、光受容体から紙のようなレシーブ部材へのトナー
の転送後の最終的な画像の試験により、電荷欠損スポッ
ト内の負の電荷の欠如に由来する白色背景上にダークス
ポットが現れる。

【０００７】荷電領域の現像では、通常光レンズゼログ
ラフィーにおいて用いられるが、トナー画像は光受容体
上の荷電領域を現像することにより形成される。紙のよ
うなレシーブ部材へのトナー画像の転送後、光受容体上
の電荷欠損スポットは結果的に、ミクロホワイト（micr
owhite）と呼ばれる黒地の背景内の小さな白いスポット
となり、ミクロホワイトは「ミクロブラック」スポッ
ト、すなわち電荷欠損領域の現像特性のように感知可能
ではない。

【０００８】特定の製造作業から光受容体内の電荷欠損
スポットを検出するための１つの技術は、光受容体が組
み付けられている特定の種類の電子複写機、印刷機及び
プリンタ機械において実際に光受容体を繰り返し使うこ
とである。一般に、実際の機械の試験が、所定バッチか
らの光受容体内の電荷欠損スポットを検出する最も正確
な方法を提供する。しかしながら、電荷欠損スポットを
検出するための機械検査は、非常に労力を要し、かつ時
間がかかる工程であり、シート毎の最終品質を継続的に
監視すると同時に、検査人員が手でシートの給送をする
必要がある。さらに、検査結果の精度は、シートを給送
し、評価する人員の判定及び行為に大きく依存する。さ
らに、機械特性が、任意の所定の型或いは種類の機械間
で変化するため、任意の所定の機械で得られた最終的な
検査結果の信頼性は、同一型式或いは他の種類の機械の
特性に対するその特定の機械特有の癖を計算に入れなけ
ればならない。機械間の複雑性及び変動性のために、１
つの機械の検査からのデータは、光受容材料の全製造バ
ッチの廃棄を判断するほど十分に信頼できるものではな
い。こうして、検査は通常、３つ或いはそれ以上の機械
において実行される。所定の光受容体は著しく異なる動
作条件下で電子複写機、印刷機及びプリンタのような異
なる種類の機械において用いられることがあるため、典
型的な検査用光受容体サンプルの機械検査に基づく電荷
欠損スポット検出は、被検査バッチからの光受容体が結
局使用されることになる実際の機械に特有のものであ
る。従って、１つの機械上での光受容体検査は、同一の
種類の光受容体が別の異なる種類の機械において用いら
れた場合に、電荷欠損スポット出現が生じるか否かを必
ずしも予測しないであろう。従って、機械電荷欠損スポ
ット検査の場合、その検査は各異なる種類の機械毎に行
われなければならないであろう。これは極めて費用と時
間を消費する。さらに、機械検査にかかる時間のため
に、機械の耐用検査に基づく許可を待つ光受容体の在庫
の山は、許容できないほどの高さに到達してしまうかも
しれない。例えば、バッチは多くのロールからなり、各
ロールは多数のベルトを有することがある。さらに、そ
の後ウエブがベルト内に形成され、包装され、運送され
なければならないため、十分な電荷欠損スポット検査に
後続する工程に後れが生じることになる。

【０００９】別の検査方法は、Ｚ．Ｄ．Ｐｏｐｏｖｉｃ
等による「Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆ
ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＤｅ
ｆｅｃｔｓｉｎＸｅｒｏｇｒａｐｈｉｃＰｈｏｔ
ｏｒｅｃｅｐｔｏｒｓ」（ＪｏｕｒｎａｌｏｆＩｍ
ａｇｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｖｏｌ．１７，Ｎ
ｏ．２Ａｐｒｉｌ／Ｍａｙ，１９９１，ｐｐ．７１−
７５）に記載されているようなスタイラススキャナを利
用する。スタイラススキャナはシールドプローブにバイ
アス電圧を加え、シリコーンオイルに浸漬され、光受容
体表面に接触している。プローブからの電流の流れは、
欠陥についての情報を含んでおり、約１５分内に６×６
ｍｍ²までのスキャン速度が達成された。シリコーンオ
イルは電気的にアークすることやブレークダウンを防
ぐ。スタイラススキャナは、電荷欠損スポットの性質に
ついていくつかの重要な発見を可能にした極めて再現性
の高い機器であるが、速度が低いという基本的な欠点を
抱えている。

【００１０】また多くの試みがこれまでに行われ、非接
触プローブを設計することによりスキャン時間を短縮し
ようとしてきた。例えば、あるプローブが文献に記載さ
れており、Ｘ線電子写真のアモルファスセレニウム板の
読出しに用いられている。これらのプローブは、光受容
体表面へのプローブの距離を減少させることにより、測
定の分解能を向上させている。プローブと光受容体との
典型的な距離は５０−１５０μｍである。エアーブレー
クダウン（air breakdown）を避けるために、Ｘ線電子
写真板の接地平面は適当にバイアスされ、プローブと光
受容体表面との電位差をおよそ０Ｖにする。

【００１１】電荷欠損スポット（ＣＤＳ）による表面ポ
テンシャル変動を検出するために、電荷感応プローブに
より高い空間分解能で光受容体内の表面ポテンシャル変
動を正確に測定する場合には、プローブ先端と被測定光
受容体表面との間の制御された距離を維持する必要があ
る。これは、機構構成要素を正確に機械加工することに
より実現されるが、この解決法は非常に高額であり、強
度的に弱い。約１０ミクロンの誤差が関係するとき、比
較的小さな外力及び温度の変動により、機械的要素の調
整不良が生じてしまう。サンプル距離に対するプローブ
の変動は、逆に検査の再現性に影響を与える。また高価
な能動制御装置は、サンプル距離に対するプローブの変
動を最小限にすることが必要とされる。上述のように、
定距離非接触デバイスを必要とするシステムの他のサン
プルは、例えば、ゼログラフィのための電荷検出プロー
ブ、インクジェット印刷のためのプリントヘッド、イオ
ノグラフィのためのイオンストリームヘッド、コーティ
ングのための押出しダイ、ＬＥＤ画像露光バー、並びに
類似の装置を含む。

【００１２】従って、非接触デバイスの相対的運動中に
隣接表面から間隔をおいて配置された非接触デバイスと
隣接表面との間の距離の変動を減少させるシステムに対
する要求がある。例えば、静電写真用部材の製造監視の
ような適用例のために、アークすることなく高速のスキ
ャン速度で動作するプローブの距離における変動の減少
である。

【００１３】米国特許第５，１７５，５０３号におい
て、電子写真用画像処理部材の推定画像処理サイクル寿
命を確認するための方法が開示されており、（ａ）画像
処理サイクルのある周知のサイクル寿命を有し、電気的
導電層及び少なくとも１つの光導電層からなる少なくと
も１つの静電写真用画像処理部材を設ける過程と、
（ｂ）電子写真用画像処理部材を静電チャージ及び光デ
ィスチャージ過程からなるサイクルに繰り返しかける過
程と、（ｃ）ダークディケイの量が波高値に達するまで
のサイクル中に光導電層のダークディケイを測定する過
程と、（ｄ）画像処理サイクルに対するダークディケイ
波高値のための基準点を、波高値を用いて確立する過程
と、（ｅ）ダークディケイの量が、さらに進んだサイク
ル中に概ね一定になる波高値に達するまで、静電チャー
ジ及び光ディスチャージ過程からなる前記サイクルに、
未使用の電子写真用画像処理部材を繰り返しかける過程
と、（ｆ）その未使用の電子写真用画像処理部材を基準
点と比較し、その未使用の電子写真用画像処理部材の推
定サイクル寿命を確認する過程とを含む。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、上記欠点を克服する空力的に浮揚性を有する定距離
非接触デバイスを用いる、改善された方法及び装置を提
供することである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上述の目的及び他の目的
は、空力的に浮揚性を有するデバイスと、空力的に浮揚
性を有するデバイスに隣接し、かつ距離をおいて配置さ
れる外側表面を有する部材と、空力的浮揚性デバイスを
支持し、その部材の外側表面に向かって、並びに外側表
面から離れて自在に移動させるために適用される支持機
構とを有する非接触デバイスを提供することからなる本
発明に基づき達成される。空力的浮揚性デバイスは、部
材の外側表面に隣接し、その表面から距離をおいて配置
され、その表面に平行し、かつ表面に対面する部分を有
し、また空力的浮揚性デバイスは、その空力的浮揚性デ
バイスの部分から、十分な圧力を有して部材の外側表面
に向かうガス流の少なくとも１つの流れを誘導するため
の少なくとも１つの通路を含み、部材の外側表面から一
定の平衡な距離に、空力的浮揚性デバイスを維持する。
本システムは、部材の外側表面から間隔をおいて配置さ
れる空力的に浮揚性のあるデバイスを設ける過程であっ
て、その空力的浮揚性デバイスは少なくとも部材の外側
表面に向かって、並びにその外側表面から離れて移動可
能であり、また空力的浮揚性デバイスは可動式デバイス
から部材の外側表面に向かう少なくとも１つのガスの流
れを誘導するための少なくとも１つの通路を含む、該過
程と、十分な圧力を加えて通路からガスを流し、部材の
外側表面から一定の平衡な距離に空力的浮揚性デバイス
を維持する過程とからなる方法において利用されること
ができる。

【００１６】本システムは、１方の側の第１の主面と、
反対側の側にあり、画像形成表面を含む、第２の主面と
を備える少なくとも１つの光導電画像形成層を設ける過
程と、外側シールド電極を備える容量性プローブからな
るスキャナを設ける過程と、プローブから画像形成表面
に向けて加圧されたガスを流すことにより、概ね一定の
距離で、画像形成表面に隣接し、かつ画像形成表面から
間隔をおいてプローブを維持し、平行板コンデンサを形
成する過程と、プローブに接続されるプローブ増幅器を
設ける過程と、プローブと画像形成表面との間に相対的
運動を確立する過程と、プローブと画像形成表面との相
対的運動に先行して画像形成表面に電圧電荷（voltage
charge）を印加する過程と、プローブを画像形成表面の
平均表面ポテンシャルに同期してバイアスする過程と、
プローブで表面ポテンシャルの変動を測定する過程と、
表面ポテンシャル値を基線電圧値と比較し、電子写真用
画像形成部材内の電荷パターンを検出する過程とからな
り、電子写真用画像形成部材内の表面ポテンシャル電荷
パターンを検出するための方法に特に適切である。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１において、スキャナシステム
１０の概略図が示される。ドラムがステップモータ１１
により一定速度で回転する。ゼログラフィ用画像形成シ
ステムと同様に、電気的導電性を有する下地を施された
回転自在ドラム１４上に取り付けられる可撓性光受容体
ベルト１２は、スコロトロン（scorotron）１６を用い
て帯電され、スコロトロンは光受容体ベルト１２を一定
の電圧に電気的に帯電する。別法では、ドラム１４は、
少なくとも１つの電子写真用コーティング剤でコーティ
ングされる光受容体ドラム基板である。低分解能静電電
圧計プローブ１５及びバイアス電圧増幅器２０は、高分
解能容量性プローブ１８と光受容体ベルト１２の平均表
面ポテンシャルとの間を概ね電位差ゼロに維持する。高
分解能プローブ１８、光結合電荷積分器（opto-coupled
charge integrator）２１、及びデータ取得用コンピュ
ータ２２は、チャージ後の移動式光受容体ベルト１２の
ポテンシャルにおける電荷を測定する。プローブ１８の
下側端部２４は、ベルト１２の上側画像形成表面に平行
で、かつ典型的にその上約１００μｍに配置される滑ら
かな表面を有する。スコロトロン１６によりちょうどチ
ャージされた光受容体ベルト１２のある部分が、プロー
ブ１８に接触するまでにかかる時間の間に、電荷欠損ス
ポットが、プローブ１８によりスキャンされる前に形成
される。ベルト１２上の電荷は、光受容体ベルト１２が
プローブ１８を通過した後、消去光２６により除去され
る。ステップモータ、マイクロメータねじ並びに線状ベ
アリング結合体（linear bearing）２８は、空力的浮揚
デバイス２９及びプローブ１８を新しいスキャンライン
位置に移動させる支持機構として機能し、その工程は繰
り返される。測定は、ある一定の角度位置にてエンコー
ダ３０からのパルスにより、各スキャンラインに対して
開始される。ここで用いられるような「スキャンの方
向」或いは「スキャニング方向」は、プローブ読取りに
かかる期間中に光受容体ベルト或いはドラムの画像形成
表面上をプローブが相対的に移動する方向として定義さ
れ、例えば、図１の実施例では、「スキャニング方向」
は、ドラムがデータ取得中に静止状態プローブを通り過
ぎて回転しているため、ドラムの外周部の周囲の円形経
路に沿っているであろう。

【００１８】プローブ１８の下側端部２４と光受容体ベ
ルト１２の外側画像形成表面との組合わせは、小さな平
行板コンデンサを形成する。電荷欠損スポットは、この
容量を介して検出される。絶縁体がない場合、プローブ
１８の中央電極３６（図２参照）は、１１３μｍの典型
的な直径をもつ円形断面を有する。プローブ端部２４
（それは中央電極３６の端部を含む）と光受容体ベルト
１２の外側画像形成表面との間では典型的に１００μｍ
の距離で、容量は、近似的関係を用いて、約１ｆＦにな
ることがわかる。

【００１９】

【数１】Ｃ＝Ａε₀／ｄ（式１）この容量を横切る電圧は、もし０．１ｐＣ（Ｑ＝ＣＶ）
の電荷がプローブ端部２４上に存在するなら、１００Ｖ
となる。表面ポテンシャルは容量対電圧の関係、Ｑ＝Ｃ
Ｖを用いて画定することができるため、以下のようにな
る。

【００２０】

【数２】Ｖ_surface＝Ｑｄ_probe／Ａε₀ （式２）Ｖはプローブ−サンプル間距離、ｄ_probeに正比例する
ので、この値は意味のある結果を得るためにスキャニン
グ中一定に保たれることが不可欠である。これは、光受
容体１２が搭載されるドラム１４がわずかに中心を外
れ、約±２５μｍの偏心を有するという事実により複雑
にされる。１００μｍの平均値でｄ_probeを維持する際
に、これらの変数は２５％までの位置合わせ誤差を導入
する。これらの誤差は、搭載用ドラム及びドラムベアリ
ングを正確に機械加工して、或いは動的距離制御システ
ムを用いることにより低減させることもできる。これら
の解決法のいずれもコストが高い。従って、光受容体表
面からのプローブ距離を正確に制御する、丈夫で、しか
も簡単な方法を開発することが大変望まれる。

【００２１】図２及び図３に示されるのは、空力的浮揚
性可動式デバイス２９の拡大図であり、細部を示すため
に、回転自在ドラム１４に対して拡大される。空力的浮
揚デバイス２９は、一方の端部に接続され、可撓性給送
ラインを通って供給タンク３４のような圧縮ガス源まで
至る通路３３を有し、他の端部で、可動式デバイス２９
の底部とドラム１４の隣接表面との間にある隙間にガス
の流れを配向する開口部とを有するフランジ３２を含
む。フランジ３２により支持されるのは、小径ワイヤ中
央電極３６及び導電性シールド電極３７を含むプローブ
１８であり、小径ワイヤ中央電極３６及び導電性シール
ド電極３７は、約１０¹³Ω・ｃｍより大きい抵抗を有す
る電気的絶縁材料３８の薄い層により分離される。一般
に、シールド電極３７と中央電極３６の外側表面との間
の距離は、約５〜５０μｍの間にある。中央電極３６は
シールド電極３７により外部雑音から保護される。ポテ
ンシャル内の電荷は、中央電極３６を通して感知され
る。供給タンク３４から通路３３に供給される圧縮ガス
は、圧力調整弁３９のような任意の適切な手段により調
整されることもできる。典型的なガス圧力は、約７〜７
０ｐｃｉ、すなわち約０．５〜５Ｋｇ／ｃｍ²の間にあ
る。通路３３は、フランジ３２を通りドラム１４の表面
に向けて延在し、ドラム１４の表面に対する仮想的な接
線に概ね垂直をなす方向内に圧縮ガス流を配向する。フ
ランジ３２及びプローブ３５の動きは、ドラム１４の表
面に対する仮想的な接線に概ね垂直をなす方向内の自由
運動に、線状ベアリング６０（図３参照）により制限さ
れる。所望なら、任意の他の適切なデバイス、すなわち
線状スライド（linear slide）、二重片持ちばね、カン
チレバー式ピボットアーム（レコードプレーヤのトーン
アームと同様）並びに類似デバイスのようなデバイス
が、線状ベアリングの代わりとなることができる。フラ
ンジ３２の下側表面と、搭載用ドラム１４に面するプロ
ーブ１８の下側端部２４は、機械加工され、さらに布や
すり及びダイヤモンドペーストを用いて研磨され、ドラ
ムの表面に適合することが望ましい。一般に、フランジ
３２の下側表面は、ドラム１４のような間隔をなして隣
接した表面の外側表面に平行である。もし空力的浮揚性
可動式デバイス２９が平坦な表面から間隔をおかれるべ
きであるなら、フランジ３２の底部、すなわちガスが放
出される表面は、平坦で、かつ間隔をおいて平坦な表面
に平行でなければならない。シールド電極３７は、グラ
ンド線のような任意の適切な手段により接地されてもよ
い。プローブ１８の端部は、わずかに丸みを帯び、いか
なる鋭利な部分も取り除かれる。こうして電界が過大に
なるのが防がれ、かつプローブ１８が光受容体１２と接
触するような場合でも、かき傷が最小にされるであろ
う。中央電極３６の下側端部及びシールド電極３７の底
部は研磨され、確実に、同一平面で良好なシールド及び
検出特性を実現できるようにする。もし中央電極３６が
シールド電極３７の中に深く窪みすぎているなら、中央
電極３６上よりシールド電極３７内により多くの電束が
加わり、その結果信号を減少させる。もし中央電極３６
の下側端部がシールド電極３７を越えて延在するなら、
光受容体１２を傷つけてしまう。従って、中央電極３６
の下側端部と、シールド電極３７の下側端部は互いに概
ね同一平面をなすことが好ましい。

【００２２】空力的浮揚デバイス２９とドラム１４によ
り支持される光受容体１２の画像形成表面との間の平衡
な距離は、動作パラメータにはあまり依存しない。動作
パラメータは、例えば、プローブ質量、印加ガス圧力、
並びに圧縮ガスの熱物理特性を含む。空力的浮揚性デバ
イスが、静的及び動的な光受容体サンプルの表面特質の
変動に対して反応する能力も重要である。上記（式１）
により、以下の関係が与えられる。

【００２３】

【数３】Ｃ_coupling=Ａε₀／ｄ_probe （式３）この式を反転すると、校正曲線が与えられる。

【００２４】

【数４】１／Ｃ_coupling＝ｄ_probe／Ａε₀ （式４）この式は、１／Ｃ_couplingとｄ_probeとの間の線形な関
係を示す。校正データは、容量ブリッジを用いて多くの
ｄ_probe値に対するプローブと光受容体サンプルとの間
の容量を測定することにより得られた。しかしながら、
極めて小さなｄ_pr _obe値に対して測定を行うことができ
なかったため、この方法はいくつかの難点を導入した。
補償をするために、光受容体サンプル１２の表面に近接
した任意の点がｄ_probe＝０にあるものと定義され、全
ての他の距離が擬似的なベンチマークに対して計算され
た。これは全ての距離に一定のオフセットを導入する効
果をもたらし、校正曲線の式にマッピング（mapping）
ｄ_probe→ｄ_probe＋δを加える。この校正式は以下のよ
うになる。

【００２５】

【数５】１／Ｃ_coupling＝ｄ_probe／Ａε₀＋δ／Ａε₀ （式５）この変更された校正曲線は、０でない切片を有する直線
の式となる。測定された校正直線の傾き及び切片を測定
することによりＡε₀及びδに対する値が与えられる。
一度、量Ａε₀ ＿が確定されれば、真の距離が（式４）
を用いて決定されることになる。従って、校正曲線は、
プローブ１８と光受容体サンプル１２との間の容量を測
定することにより、調査に当たって容易に隔離距離を決
定する方法を提供する。

【００２６】本発明の空力的浮揚性システムの重要な動
作パラメータは、圧縮ガスにより支持されうる質量の総
量である。空力的浮揚性機構のある特定のインプリメン
トにおいて、空力的浮揚性可動式デバイス２９結合体の
質量は、約２０グラムであった。質量が、プローブ１８
の下側端部と光受容体１２の画像形成表面との間の平衡
距離に如何に影響を与えるか示すために、４０グラムま
での質量を追加し、フランジ３２に取り付け、それによ
り空力的に浮揚により支持される質量を３倍にした。シ
リンダからの窒素ガスを用いて、本発明に対する空力的
な浮揚を実現した。加えられた質量と平衡距離とのプロ
ットが与えられた。−０．１７μｍ／ｇの比較的小さな
勾配により、平衡距離が加えられた質量にわずかに線形
に依存するのみであるということが示された。最大積載
（２００％増）時に隙間の全距離がわずか８μｍ減少し
たことが観測されたが、これは元の平衡距離（追加積載
なし時）から１４％減少したことを表している。加えら
れる質量への依存性が極端に低いため、システム性能に
概ね影響を与えずに、空力的浮揚性可動式デバイスに、
追加の装置を加えることができる。一般に、所定の平衡
距離で維持されうる空力的浮揚性可動式デバイスの質量
は、デバイス内の圧縮ガスを流す通路の数及び大きさ、
並びに圧縮ガス流の圧力に依存する。

【００２７】加えられるガスの圧力には極端に弱い依存
性を有する。空力的浮揚性可動式デバイス２９に対する
ガス圧力を変化させる場合の影響は、例えば、１５−５
０ｐｓｉ（１ａｔｍ−３．５ａｔｍ）の圧力で窒素ガス
を用いて調査された。各レベルの加えられた圧力に対し
て平衡位置が記録された。この実験は２回繰り返され、
その結果がプロットされた。５９μｍの平均平衡位置で
±５μｍの変動が記録された。これは、１５ｐｓｉ〜５
０ｐｓｉの圧力範囲に渡って平衡距離において１０％よ
り小さい変動であり、加えられたガス圧力に対する極端
に低い依存性を示す。さらに平衡距離は、非常に再現性
が高く、２つの記録されたデータセット間の平均値の差
はわずかに２．５μｍである。データセット間の一致は
圧力の増加に伴って増加した。窒素ガスの代わりに圧縮
空気を用いた追加実験でも、隙間距離のレベル及び変動
いずれにおいても差は示されなかった。

【００２８】品質管理の手段として有効にするために、
空力的浮揚デバイスは、支持ドラム１４の小さな偏心に
かかわりなく、プローブと光受容体サンプルとの距離を
一定に維持することができることが不可欠である。また
空力的浮揚デバイス２９は光受容体サンプル自体におけ
る表面特質の変化に適応できなければならない。本発明
の空力的浮揚デバイス２９がこれらの条件に如何にうま
く適応するかを、２つの実験が示す。第１に、空力的浮
揚デバイスが搭載用ドラムの偏心に適応する能力が試験
された。空力的浮揚デバイス２９が搭載用ドラム１４上
に配置され、光受容体サンプル１２は所定位置に置かず
に、プローブ１８の底部２４とドラム１４の表面との間
の平衡距離が測定された。システムが再び平衡状態にな
るとき、新しい角度位置に回転したドラム１４と、ドラ
ムに対する新しいプローブとの距離の測定が行われた。
固定レベルプローブに対する空力的浮揚デバイスの相対
的な利点を比較するために、ドラムに対するプローブの
距離は、ドラム１４の表面上約９０μｍに係止ねじによ
り保持されたプローブについても測定された。実験の結
果は、第４図に示される。ドラムの偏心は、空力的な浮
揚を使用せずに行われた測定から容易に現れた。平均平
衡距離は、空力的な浮揚を用いた場合（Ａの破線を参
照）と、空力的な浮揚を用いなかった場合（Ｂの破線を
参照）それぞれの測定に対する５４μｍと９３μｍであ
ることがわかった。このデータは空力的な浮揚の利点を
示すためのものであるが、静的な形状における搭載用ド
ラム１４について収集された。ドラム１４が新しい角度
位置に回動し、新しい測定結果が取得されるとき、新し
い平衡位置に来るまで、プローブは十分な許容時間
（秒）があった。動的状況における本発明の空力的浮揚
デバイスの性能を示すために、ドラム１４は、典型的な
テスト操作時のように、１５ｉｎｃｈ／ｓｅｃ（３８．
１ｃｍ／ｓｅｃ）の表面速度で回転するように設定され
た。この方法を用いて取得された測定結果も第４図に示
される。静的形状におけるドラムを用いて取得されたデ
ータの場合のように、回転ドラムの場合、本発明の空力
的浮揚性システム（Ａの実線を参照）では約５３．６μ
ｍの平均プローブ−ドラム間距離を示しており、静的な
ドラムから得られた測定結果からわずか０，７％しか異
ならなかった。また回転ドラムは静的形状において以前
に得られた±３．５μｍと同じ距離変動を示した。空力
的な浮揚を用いない固定プローブの結果は、第４図のＢ
の実線により表される。静的状態と回転状態（動的状
態）において搭載用ドラム１４から得られた測定結果間
の一致は、ドラムの回転が、本発明の空力システムを用
いる正確な距離制御に支障を与えないということを示
す。

【００２９】これらのすべての測定は、所定位置に光受
容体を置かずに、むき出しの支持ドラムの領域上に配置
されたプローブを用いて行われた。光受容体１２の画像
形成表面は支持ドラム表面より一様ではなく、この非一
様性が、通常の固定レベルプローブにおいて再現可能な
配置を得ることに対する潜在的で実質的な障害を与えて
いる。空力的な浮揚が光受容体上にプローブを正確に配
置するということを示すために、光受容体サンプルが通
常のスキャナ動作中と同じように搭載用ドラム１４に取
り付けられ、プローブ１８をサンプル上のある位置に移
動させた。光受容体は空気と異なる絶縁耐力を有するた
め、プローブ１８は再校正された。上記例示において
は、エアギャップのみがプローブ１８と搭載用ドラム１
４との間に存在し、その距離は比較的容易に計算するこ
とができた。光受容体１２が搭載用ドラム１４上に取り
付けられるとき、プローブ１８と光受容体１２の接地平
面との間の隙間は、誘電体で一部満たされたものに変更
された。これは光受容体容量に対して１／Ｃ対ｄ曲線を
補正する必要があった。補正は簡単であり、原則的に上
記調整を用いて決定された距離から光受容体の誘電体の
厚さ（例えば９μｍ）を引くことである。光受容体１２
上の平衡位置がむき出しの搭載用ドラム１４上の平衡位
置と同じではないが、その差は小さく（約５μｍ）、位
置についての変動は非常に似ている。光受容体１２とむ
き出しのドラム１４との間の平衡距離の差は、２つの一
連の測定から得られた２．５μｍの誤差と概ね同じであ
るので、線状ベアリング６０の小さな遊びによることも
ある。全ての条件下で、スキャナプローブ１８の平衡位
置は、固定レベルプローブのみを用いたときに測定され
た変動より概ね小さいごくわずかな変動しか示さない。
ドラムの回転は平衡距離において重大な影響を与えな
い。プローブが光受容体上に位置するとき、平衡距離が
変化するように見えたが、距離の変動は非常に小さく、
本発明の空力的浮揚システムの他の動作条件下で観測さ
れた変動に同程度のものであった。全般に、本発明の空
力的浮揚システムは、意外なほど、全ての重要な動作パ
ラメータから全く独立していることを示す。

【００３０】本発明の空力的浮揚システムでは、任意の
適当なガスを利用することができる。空力的浮揚システ
ムの平衡位置は、いくつかの異なるガスを用いて、空力
的な浮揚支持を与え、測定された。空力的支持を与える
ために用いられるガスの熱物理的特性は、プローブの平
衡距離を画定する際に、重要な役割を演じる。水素、ヘ
リウム、アルゴン、空気並びに二酸化炭素に対して１０
ｐｓｉから５０ｐｓｉまでの範囲において１０ｐｓｉず
つガス圧力を増加させる（二酸化炭素の場合は３０ｐｓ
ｉでのみ測定）場合、隙間の大きさはガス圧力にあまり
依存せず、これらのガスに対する平均平衡隙間サイズ
は、それぞれ、６８．５μｍ、８６．８９μｍ、５０．
８６μｍ、４９．５５μｍ並びに４０．６３μｍであっ
た。平均平衡隙間サイズと、一定圧力及び一定体積時の
熱力学的熱容量の比、ガス密度、ガスの分子質量、或い
は各ガスに対する音速（speed of sound）との間にはい
かなる強い相関も現れなかった。従って、システムにお
いて用いられる圧縮ガスの熱物理的特性は、測定された
平衡距離に影響を与えるが、ガス圧力についてのみわず
かに距離変動があったに過ぎない。分子質量、粘性並び
にガス内の音速は平衡位置と相関はないが、ガスの平均
自由行程の平方根に強く線形的に依存する。ここで用い
られる、語句「ガスの平均自由行程」は、他の分子と衝
突するまでに分子が移動する平均距離と定義される。プ
ローブ１８の平衡位置は、ガスの平均自由行程の平方根
と線形の関係を有する。言い換えると、平衡距離は、平
均自由行程に正比例する。従って、ガス流を流す壁部付
近にできる境界層は、安定な平衡距離をもらすことに寄
与するものと想定される。平衡距離のおおよその近似は
以下の式を用いて得られる。

【００３１】

【数６】ｄ_equilibrium＝２（ｌＬ）^1/2 ただし、ｄ_equilibriumは、平衡距離であり、Ｌは空力
的浮揚式デバイスの典型的な大きさ（linear dimensio
n）であり、ｌはハンドブックから入手可能なガスの分
子の平均自由行程である（一般的な平均自由行程は、水
素で１１．８ｎｍ、ヘリウムで１８．６ｎｍ、アルゴン
で６．６６ｎｍ、空気で６．７９ｎｍ、二酸化炭素で
３．９７ｎｍである）。

【００３２】従って、Ｌ＝０．５ｉｎｃｈ＝１２．７ｍ
ｍで、アルゴンに対する平均自由行程＝６３．５ｎｍで
ある上記空力的浮揚式プローブの場合、ｄ_equilibrium
＝５７μｍを与え、５１μｍの実際の測定値と近似的に
一致する。

【００３３】図３を参照して上に記載したように、プロ
ーブ１８の下側端部２４と１００Ｖの電圧部との間の１
００μｍの典型的な隙間距離は、プローブ１８に誘起さ
れる０．１ｐＣの電荷に相当する。隙間距離は約２０μ
ｍと約２００μｍとの間にあることが好ましく、約５０
μｍと約１００μｍとの間にあることがより好ましい。
隙間が２０μｍより小さいとき、表面が間違った結果を
生じ、プローブが接触するリスクが増大する。もし隙間
が約２００μｍより大きい場合、プローブ感度及び分解
能は概ね減少する。プローブ１８の下側端部２４とドラ
ム１４上で支持される光受容体ベルト１２の画像形成表
面に面するフランジ３２の底部は、機械加工及び研磨さ
れ、画像形成表面の形状に一致するようになり、間隔を
おいた表面は互いに対して平行になる。圧力下、すなわ
ち典型的に約１Ｋｇ／ｃｍ²から約５Ｋｇ／ｃｍ²の間に
あるガスは、管３１を通して吸い上げられ、フランジ３
２と光受容体１２の画像形成表面との間の空間に高速で
流出し、ベルヌーイ効果により圧力低下する。この圧力
低下により、（プローブ１８を収容する）フランジ３２
と画像形成表面との間に吸引力が働き、プローブ１８は
光受容体１２の画像形成表面から約５０μｍの距離で維
持される。プローブ１８と画像形成表面との間の平衡距
離は、ガス圧力にはあまり依存しない。１ｋｇ／ｃｍ²
から３．５ｋｇ／ｃｍ²までの圧力の変化は、約１０％
だけ距離を変化させる。２ｋｇ／ｃｍ²の印加ガス圧力
で、４０ｇｍまでの（プローブそれ自体の典型的な重量
は約２０ｇｍ）重量をプローブ１８に搭載すると、同じ
く１０％だけ距離が変化する。これらの値は、約１５ｉ
ｎｃｈ／ｓｅｃ（３８．１ｃｍ／ｓｅｃ）の速度で画像
形成表面が移動する（ドラムが回転する）ときに維持さ
れる。プローブ１８と画像形成表面との間で相対的な移
動が生じている間、プローブ１８が基本的にガス流によ
り形成されるエアクッション上に最小限の摩擦で支持さ
れるため、プローブ１８と画像形成表面との間の機械的
な接触は起こらない。

【００３４】任意の適切な数の通路を用いることができ
る。通路は直線或いは曲線である。通路の出口は、隣接
部材の間隔をおいた表面に向かってガス流を配向するよ
うに整列される。通路は、１本の自在なトンネル状通
路、或いはバッフル（baffle）のような制限構造を含む
トンネル状通路からなることがある。通路は円形、八角
形、正方形、長方形、三角形、蜂の巣形並びに類似の形
状のような任意の適切な断面を有する。通路の断面積
は、用いられる全通路数、空力的浮揚式デバイスの底部
の表面積、並びに空力的浮揚式デバイスの質量に依存す
る。１本の通路の典型的な断面積は、約１ｍｍ²と約１
００ｍｍ²の間にある。

【００３５】フランジ３２と光受容体１２の表面との間
の力が吸引力であるという事実が本発明のシステムをか
なり丈夫なものにする。図４の曲線Ａに示されるよう
に、１５ｉｎｃｈ／ｓｅｃ（３８．１ｃｍ／ｓｅｃ）で
回転するドラムで圧縮ガスを流さない静的測定（破線）
及び圧縮ガスを流さない動的測定（実線）のいずれも
が、ドラム１４の角度位置の関数として同一の距離変動
を与える。ドラムの外周の周囲で観測される小さな距離
の変動（全体で約８μｍ）は、再現可能であることが好
ましく、さらに空気ジェットと電荷感応容量性プローブ
との位置の間の真の距離の変動を表すことが好ましい。
全ての距離は、プローブ容量対距離曲線が確立された
後、容量法（capacitance method）により測定された。
空力的浮揚方式が用いられず、プローブ１８がドラム上
の固定位置で保持される場合、距離変動は、図４の曲線
Ｂに示されるように、より大きくなり、約５０μｍに達
する（破線で表される圧縮空気を流す静的状態及び実線
で表される圧縮空気を流す動的状態）。これらの変動
は、ドラム表面と回転軸との整合性や同心の正確性によ
り確定される。

【００３６】図５を参照すると、光結合スキャナシステ
ムのための光結合電荷集積増幅器に対する回路図の一例
が示される。増幅器の光結合部分は破線に包囲される。
増幅器の第１段は、プローブ１８からの信号Ｖ_CDSを積
分し、それを増幅する。内部的なＣ１＝７ｐＦ及びＲ１
＝３００ＭΩフィードバック構成要素を有するＡｍｐｔ
ｅｋＡ２５０オペアンプのような電荷集積増幅器４０
が、第１段として用いられた。バッファ増幅器４２が、
第２段として用いられ、集積増幅器４０からの信号レベ
ルをさらに増幅した。バイアス電圧増幅器２０の利得を
用いて、増幅器４２はデータ取得ボードに対する適切な
レベルに信号を増幅した。第２段内に可変抵抗器Ｒ１０
が用いられ、不要なオフセットに対する補償を行った。
第１段の集積増幅器４０からのオフセットに対する補償
は、利得が変更された各時点で再調整された。プローブ
１８及び増幅回路のグランドが０Ｖに接地されるなら、
種々の問題が生じる。光検出器１２の外側画像形成表面
が１０００Ｖで、シールド電極３７が０Ｖであるとき、
誘電体ブレークダウンが生じることになる。

【００３７】プローブ１８と光受容体グランド表面との
間の容量は、プローブ１８の端部２４と光受容体ベルト
１２の外側画像形成表面との間の距離に反比例する。距
離を連続的に測定するために、１００Ｖの矩形波パルス
がデータ取得周波数に同期してプローブ１８に印加さ
れ、さらに光受容体表面ポテンシャルに等しいバイアス
電圧が加えられる。データ取得システムは、１００Ｖ波
の最大点及び最小点での値を読む。比較器（データ取得
用コンピュータ）２２による２つの連続した読み値が波
形の０Ｖ点及び１００Ｖ点での測定値を与える。これら
２つの値の間の較差は、プローブ１８の端部２４と光受
容体ベルト１２の外側画像形成表面との間の局所的な距
離に反比例する。一連の読みで調整は完了する。プロー
ブ１８の端部２４と光受容体１２のグランド面との間の
距離は各読みの終了後、所定の固定量だけ増加する。こ
れらの値の逆数を取り、その値を直線に合わせることに
より、調整のために用いられる傾きが生成された。与え
られた読み値の較差に対して、距離が傾きを用いて計算
された。

【００３８】パッシェン曲線を用いて、プローブ１８と
下部をなす光受容体との間でブレークダウンが生じる時
点を予測することができる。パッシェン曲線は当業者に
は周知であり、例えば、Ｒ．Ｍ．Ｓｃｈａｆｆｅｒｔ著
「Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｙ」（Ｆｏｃａ
ｌＰｒｅｓｓＬｉｍｉｔｅｄ，Ｌｏｎｄｏｎ，１９
７５）に記載されている。シールド電極３７及びプロー
ブ１８のグランドにバイアスポテンシャルを印加するこ
とにより、光受容体１２の外側画像形成表面の平均ポテ
ンシャルに等しくなり、電圧勾配は０付近にまで減少
し、ブレークダウンは防がれるであろう。静電電圧計１
５、例えばＴｒｅｋ，Ｍｏｄｅｌ３６８（図１参照）が
用いられ、光受容体１２の外側画像形成表面の平均表面
ポテンシャルが測定されるかもしれない。電圧計プロー
ブ１５の出力は、バイアス電圧増幅器２０、例えばＴｒ
ｅｋ６０９Ａ（図１参照）に送られ、バイアス電圧増
幅器がプローブ１８のシールド電極３７に電気的バイア
スを加える。静電電圧計プローブ１５は、低空間分解能
電圧計であり、電荷欠損スポットと同じように小さい欠
陥には反応しないため、従ってシールド電極３７上のバ
イアスは、電荷欠損スポットにより影響を受けないであ
ろう。もしシールド電極３７が光受容体１２の外側画像
形成表面上の平均表面ポテンシャルの約±３００Ｖ以内
のポテンシャルにバイアスされるなら、アークすること
が避けられ、さらに平均表面ポテンシャルは、スコロト
ロン電圧からダークディケイによるポテンシャル降下を
引くことにより概ね確定されるため、印加されるバイア
スが、光受容体１２の外側画像形成表面上の平均表面ポ
テンシャルの約±３００Ｖ以内にある限り、静電電圧計
プローブ１５を用いずにシールド電極３７上にバイアス
を加えることができる。従って、例えば、チャージ用ス
コロトロンに対する電圧が１０００Ｖであり、かつ光受
容体のダークディケイが光受容体表面ポテンシャルを８
００Ｖに減少させるとき、プローブのシールド電極に印
加されるべき電圧は、約５００Ｖと約１０００Ｖとの間
に、すなわち光受容体の外側画像形成表面上の平均表面
ポテンシャルの約±３００Ｖ以内にあることが望まし
い。コンピュータデータ取得システムを高電圧プローブ
バイアスから分離するために、発光ダイオード及びフォ
トトランジスタを含む光アイソレータ４６が用いられて
いる。オプトアイソレータ４６は１つのパッケージ内に
ある発光ダイオード及びフォトトランジスタから構成さ
れる。Ｈｏｗｌａｎｄ社製電圧電流変換器は、オペアン
プ４９及び抵抗Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６並びにＲ７からなり、
４Ｎ３５オプトアイソレータ４６の発光ダイオードを電
源としている（図５の破線内の構成要素参照）。Ｈｏｗ
ｌａｎｄ電圧電流変換器は周知であり、例えば、Ｊ．
Ｉ．Ｓｍｉｔｈ著「ＯｐｅｒａｔｉｏｎａｌＣｉｒｃｕ
ｉｔＤｅｓｉｇｎ」（ＪｏｈｎＷｉｌｅｙ＆Ｓｏｎ
ｓ，Ｉｎｃ．，ＮｅｗＹｏｒｋ，１９７１）に記載さ
れている。電圧電流変換器のバイアス電流は、Ｖ₅での
電圧に依存し、オペアンプ４９及び可変抵抗（Ｒ₁₁）を
用いて調整される。回路の絶縁された端部は、オプトア
イソレータ４６のフォトトランジスタ部分及び抵抗Ｒ₉
から構成され、高電圧構成要素を用いずに電荷欠損スポ
ットの信号を与えるエミッタフォロワ増幅器である。光
結合増幅器は、電子工学分野ではよく知られている。任
意の適切な光結合増幅器が、本発明のスキャニングシス
テムにおいて用いられることがある。プローブを光結合
増幅器に接続することにより、光受容体のグランド面を
バイアスするのではなく、プローブ自体を光受容体平均
表面ポテンシャルにバイアスし、それによりエアーブレ
ークダウン及びアークを防ぐことができる。破線により
示される光結合増幅器は、本発明のスキャナシステムに
おけるデータ取得コンピュータにより記録されるプロー
ブ信号を与える。ここで用いている表現「光結合」は、
電気的に駆動される光源及び光源から分離された光検出
器を用いることにより、電気的に接続することなく電気
信号を伝搬することと定義される。光結合増幅器を用い
ることから生じる主な結果は、プローブが増幅器出力か
ら電気的に分離され、従って任意のポテンシャルにバイ
アスされることができる。こうして、光受容体１２の表
面の平均表面ポテンシャルは、標準的な静電電圧計１５
で測定され、スキャナプローブ１８のシールド電極３７
は、同じポテンシャルにバイアスされる。このように、
プローブと光受容体表面との間でアークが起こる可能性
は排除され、測定の結果に大きな影響を与えると思われ
る要因は克服される。以前に光受容体のグランド面は、
プローブと光受容体との間のポテンシャルが０か非常に
小さくなるようにバイアスされた。これはドラム及び実
験室内の実験では実用的であったが、大きなベルト、特
に製造環境のベルトのロールを検査する場合には実用的
ではない。プローブ１５の増幅器はＡＣカップリングさ
れた増幅器である。従って、ポテンシャルの変動のみ
が、増幅器の時定数により確定される時間スケール上で
測定される。この時定数は一般に約２millisecondsであ
るが、大きくも小さくもでき、増幅器がＤＣカップリン
グ増幅器であってもよい。このように、表面ポテンシャ
ルの変動のみが、光受容体表面速度と増幅器の時定数に
より確定される空間周波数で測定される。これらの特性
を用いて、プローブ１８は、平均光受容体ポテンシャル
より著しく小さいポテンシャルを有する光受容体の非常
に小さな領域である電荷欠損スポット（ＣＤＳ）を検出
するためにまさに適切である。電荷欠損スポットは約５
０Ｖより大きいポテンシャルを有し、約２０μｍと約２
００μｍの間の面積を占める。また本発明の空力的浮揚
式システムを用いて、コーティングの不均一性、不均一
なダークディケイ、並びに他の類似の状態のような任意
の他の原因により誘発される光受容体表面ポテンシャル
の変動を検出することができる。こうして、スキャナシ
ステムは、標準的な静電電圧計プローブでは適当でない
短い長さ（約１ｍｍより小さい）のスケールで表面ポテ
ンシャル不均一性を確定するための機器として機能する
ことができる。

【００３９】一般的に、円形断面を有する中央電極を備
えたプローブは、電極の長さ方向の寸法がスキャニング
システム内で同一であっても、長方形断面を有する中央
電極を備えたプローブより高い分解能をもたらす。丸い
或いは円形断面を有する中央電極の場合、約２０μｍか
ら約５００μｍの間の直径で満足のいく結果が得られ
る。直径は約１００μｍから約２００μｍの間にあるこ
とが好ましい。直径が約２０μｍより小さいとき、プロ
ーブからの信号が小さすぎて、正確に検出されない。直
径が約５００μｍより大きいなら、プローブ分解能は、
標準的な静電電圧計プローブの空間分解能と同様にな
る。長方形断面を有する中央電極の場合、約２０μｍか
ら約５００μｍの間の幅で、スキャンの方向に垂直な電
極の側部（最も長い側部）である長さが約０．５ｍｍか
ら１０ｍｍで、満足のいく結果が実現される（例えば図
１に示される実施例のスキャンの方向は、ドラム１４の
軸に垂直な方向にあり、しかもドラムを包囲する仮想的
な線に対して平行である）。幅が約２０μｍより小さい
とき、プローブ感度は著しく下がる。もし幅が約５００
μｍより大きいなら、従来の静電電圧計プローブがこれ
らの測定を行うためにより適切になる。長さが０．５ｍ
ｍより小さいとき、光検出器面積のスキャニング速度に
おいて比較的小さな増加である。もし長さが約１０ｍｍ
より大きいなら、プローブ雑音が問題になることがあ
る。

【００４０】円形の１００μｍの直径、３″（７．６２
ｃｍ）の光受容体ドラム直径、かつ毎秒１回転の回転速
度の場合、そのスキャンシステムで１ｉｎ²／ｍｉｎ
（６．４５ｃｍ²／ｍｉｎ）のスキャン速度が達成され
る。この速度を達成するために、データ取得率は約２．
５ｋＨｚであり、任意の適当なパーソナルコンピュータ
により利用可能な従来のデジタルデータ取得機器により
容易に達成できる。長方形０．２ｍｍ×５ｍｍのプロー
ブ中央電極で、５ｍｍ側部が光受容体ドラムの軸に平行
な場合、１３ｉｎ²／ｍｉｎ（８３．８５ｃｍ²／ｍｉ
ｎ）のスキャン速度が達成された。実験において導かれ
たスキャン速度は、コンピュータ速度及びドラムの軸に
平行にプローブを移動するのに必要な時間により制限さ
れた。これらの速度は、プローブアレイ及びデータを処
理するための高速のコンピュータを用いることによりさ
らに向上することができる。これにより、光受容体がコ
ーティングされているとき、電荷欠損スポットに対する
オンライン検査をすることができる。スキャニング速度
は少なくとも約１ｉｎ／ｓｅｃであり、例えば、約１０
ｉｎ／ｓｅｃと約１００ｉｎ／ｓｅｃとの間の速度にお
いてプローブで画像形成表面のスキャニングすることを
含む。

【００４１】図６に示されるように、第１のプローブ電
極素子１１０から第Ｎのプローブ電極素子１１２までを
含む多重スキャナプローブは、アレイ１１３内に一組を
なし、データ取得用コンピュータに出力するＮチャネル
光結合増幅器１１４を用いて多重モードにおいて動作す
る。このタイプのシステムは、静電写真用部材１１６の
表面のスキャン速度を上昇させるであろう。各プローブ
電極素子は、周囲シールド１１８から電気的に分離され
る。

【００４２】図７に示されるように、小さい隙間１２０
がプローブアレイ１２４の異なる電極素子１２２間に設
けられる。必要ではないが、隙間は、プローブアレイ１
２４の端部と静電写真用部材の隣接表面との間の隙間距
離より小さいことが好ましいことがある。図７内のプロ
ーブ電極素子１２２は一列に整列して示されるが、プロ
ーブ電極素子は図８に示されるようにアレイ１２６内の
互い違いの電極素子１２２のように配列されてもよい。
互い違いのプローブ電極装置は、一列のアレイの個々の
電極素子間の小さな隙間により通常生じるような如何な
る影響もなく、光受容体表面をスキャンすることができ
る。

【００４３】図９及び図１０に示されるように、プロー
ブアレイ１２８（それは、例えば、図６から図８に示さ
れるアレイの任意のもの）は、空力的浮揚式フランジ１
３０により支持される。空力的浮揚式フランジ１３０
は、図３に示されるものと同様のステップモータ及びマ
イクロメータねじの結合体を含む支持アセンブリ１３４
に取着される線状ベアリング１３２により、順に支持さ
れる。また空力的浮揚式フランジ１３０は、ベアリング
（図示せず）の周囲を回転することができ、その軸は線
状ベアリングの平面に垂直で、従ってプローブアレイ１
２８の自動レベリングを可能にし、それによりアレイ１
２８とフランジ１３０の平坦な底表面は、隣接下側表面
１３７に平行に維持される。空力的浮揚式フランジ１３
０は大きさ、相対位置並びに複数のガス通路１３６を除
いて、図１及び２に示される空力的浮揚式デバイス２９
と同様である。

【００４４】図１１に示されるのは、本発明の別の実施
形態の例であり、その中でアレイ１４０が一組の空力的
浮揚式フランジ１４２及び１４４により各端部で支持さ
れる。線状ベアリング１４６は、下側表面（図示せず）
に対して上下方向に自由運動するために、アレイ１４０
を支持フレーム１４８に固定する。空力的浮揚式フラン
ジ１４２及び１４４は、それぞれ少なくとも１つのガス
通路１５０及び１５２を含む。アレイ１４０と共に空力
的浮揚式フランジ１４２及び１４４はまた、ベアリング
（図示せず）の周囲を回転することができ、その軸は線
状ベアリングの平面に垂直で、従ってプローブアレイ１
４０の自動レベリングを可能にし、それによりアレイ１
４０とフランジ１４２及び１４４の平坦な底表面は、隣
接下側表面（図示せず）に平行に維持される。

【００４５】図１２及び図１３に示されるのは、本発明
のさらに別の実施形態の例であり、その中でカンチレバ
ー式アーム１６０の一方の端部は空力的浮揚式フランジ
１６２を支持し、フランジ１６２は記録可能な、或いは
事前記録情報用円筒部１６６の表面から一定距離で、プ
ローブ１６４を順に支持し、かつ維持する。フランジ１
６２と反対側のカンチレバー式アーム１６０の端部は、
アーム１６０の一方の端部とパイロン（pylon）１７０
の分岐した上側部分を通って延在するピボットピン１６
８により枢支される。ピン１６８により、アーム１６０
の反対側端部は垂直方向に自由に移動することができ
る。パイロン１７０は、マイクロメータ中継用ねじ（tr
anslating screw）を含む支持台座１７４に取着され
る。空力的浮揚式フランジ１６０は、ガス通路１７６を
含み、ガス通路１７６は圧縮ガス源（図示せず）に上側
端部で接続される。ガス通路１７６の下側端部は開口
し、ガスが円筒部１６６の表面に対して下方に放出され
ることができるようにする。単にガス圧（それはガス流
速度に影響がある）を変更することにより、空力的浮揚
式フランジ１６２と、記録可能或いは事前記録情報用円
筒部１６６との間の所望の平衡距離を達成でき、読出し
或いは記録中に一定の距離が維持されるようになる。円
筒部１６６は、磁気記録式部材、光学記録式部材或いは
電子写真記録式部材のような任意の適当な部材である。
そのような記録可能な材料或いは類似の材料は当業者に
は周知である。プローブ１６４が、特に望ましい書込み
ヘッドである場合は、発光ダイオードのような放射源か
らの活性化用放射を集光した画像形成用ビームを放射す
るものであり、発光ダイオードは、円筒部１６６におけ
る厳密な所望の位置、例えば、電子写真用部材の薄い電
荷生成層の外側表面で、正確に一定の距離をおいてビー
ムの焦点を配置することが必要とされる。

【００４６】図１４では、重力に代わって機械的な付勢
源を利用して、空力的浮揚式デバイスを作動させる本発
明の別の実施形態の例が示される。より詳細には、浮揚
式フランジ１８０は線状ベアリング１８２により支持さ
れ、線状ベアリングは順にフレーム１８４により支持さ
れる。線状ベアリング１８２により、浮揚式フランジ１
８０は、部材１８６の垂直な表面に向かって、或いは離
れて水平に移動することができる。部材１８６は、光受
容体、光ディスク、磁気記憶装置並びに類似の部材のよ
うな任意の適当な媒体であってよい。読出し或いは書込
みヘッド１８８はフランジ１８０により支持される。浮
揚式フランジ１８０は、コイルばね１９０により部材１
８６に向けて付勢される。圧縮ガスは、可撓性給送ライ
ン１９４を通って通路１９２に給送される。矢印により
示される方向に、種々の構成要素が移動可能である。

【００４７】図１５では、重力に代わって機械的な付勢
源を利用して、空力的浮揚式デバイスを作動させる本発
明の別の実施形態の例が示される。より詳細には、浮揚
式フランジ１９６は二重片持ちばね１９８により支持さ
れ、ばね１９８は、順にアーム２００により支持され
る。二重片持ばねにより、浮揚式フランジ１９６は部材
２０２の水平表面に向かって、或いは離れて垂直に移動
することができる。部材２０２は、光受容体、光ディス
ク、磁気記憶装置並びに類似の部材のような任意の適当
な媒体であってよい。読出し及び書込みヘッド２０４は
フランジ１９６により支持される。圧縮ガスは、可撓性
給送ライン２０８を通って通路２０６に給送される。読
出し及び書込みヘッド２０４並びにフランジ１９６は、
矢印に示される方向に移動可能である。二重片持ちばね
１９８の使用により、浮揚式フランジ１９６は部材２０
２の水平表面に向かって、或いは離れて垂直に移動でき
るばかりでなく、二重片持ちばね１９８は、浮揚式フラ
ンジ１９６及びヘッド２０４の平坦な下側表面を、部材
２０２の隣接上側表面に平行に維持する。

【００４８】１つの実施形態の例における本発明の非接
触定距離スキャナシステムは、ゼログラフィ光受容体の
ような静電写真用部材における電荷欠損スポットを高速
に検出する。大きな面積のスキャン、例えば１つのピッ
チ光受容体（pitch photoreceptor）の大きな面積のス
キャンは、スタイラススキャナ用いて、１ｃｍ²に対し
て適度な時間で実現可能である。その高速スキャナシス
テムによりもたらされる結果は、かなり再現可能であ
り、チャージレベルが上昇するとき、欠陥のような点の
数は大きさ及び数において増加する。光受容体に対する
電荷欠損スポットに関連する電荷は、本発明のシステム
の１つの実施例を用いて検出可能であり、プローブ距離
の変動について考慮する必要な全くない。この数は光受
容体の格付け（grading）に非常に相関がある。また本
発明の非接触定距離スキャナシステムにより生成される
統計的測定は、光受容体品質を示す。光受容体表面上の
高次モーメント（higher order moment）のポテンシャ
ル変動に対する値は、電荷欠損スポットの数及び大きさ
を示す。低品質の光受容体は大きな高次モーメントを有
する。高次モーメントは統計的な道具としてよく知られ
ている。

【００４９】電子写真用（光受容体）可撓性ベルト、堅
いドラム並びに平坦なプレート画像形成部材が当分野で
はよく知られている。それらの部材は、通常基板上に支
持される１つ或いはそれ以上の電気的稼動層からなるこ
とがある。典型的な光電性部材は少なくとも２つの電気
的稼動層、すなわち電荷生成層及び電荷運搬層を有す
る。

【００５０】ベルト及びドラム状部材のような任意の適
当な形状の部材は、本発明のこの空力的浮揚式定距離デ
バイスを用いて評価、画像形成、読み出し、或いは処理
されるかもしれない。空力的浮揚式定距離デバイスは、
デバイスと平坦な或いは円筒形の表面との間の一定距離
を維持するための優れた耐性のある解決手段である。本
発明の空力的浮揚式定距離デバイスは、固定位置にある
デバイスに比べて、デバイスと部材表面距離との変動を
実質的に減少させ、非常に再現性を高くできる。浮揚式
デバイスの配置は、全主要動作パラメータ及び外部条件
に影響を受けない。本発明のシステムの受動的な性質
は、高価な能動的制御装置の必要性を排除する。電荷欠
損スポットを検出するために用いられる容量性電荷感応
プローブは、まさに空力的浮揚が有用な場合の一例であ
ることを理解されたい。また距離制御を必要とする他の
測定及び処理も、同じ空力的浮揚による解決手段を用い
ることができる。アレイの両端部上に、或いはアレイの
側部に平行に、空力的浮揚式素子を利用することによ
り、任意のプローブのアレイ或いは他のデバイス間の制
御された距離を維持することもできる。浮揚式デバイス
と下部をなす表面との間に作用する空力の強さ、並びに
デバイスの底部と下部をなす表面との間の平衡距離は、
概ねガスが通過する開口部の大きさ、空力的浮揚式デバ
イスの隣接する表面の外部寸法、並びにガス圧力に依存
する。全てのこれらのパラメータは、所定の応用例に対
する空力的浮揚式デバイスを最適化するために利用する
ことができる。

【００５１】本発明のスキャニングシステムも、画像形
成用部材により搬送される静電的な潜在性の画像をスキ
ャンし、デジタル化するために利用することができる。
静電的潜在画像は、任意の適当な技術を用いて画像形成
部材上に形成されることができる。静電的潜在画像を形
成するための典型的な技術は、例えば、電子写真処理及
び電気記録方法（electrographic）を含む。静電写真処
理では、光導電画像形成部材が、ダーク領域に一様にチ
ャージされ、その後画像形状において活性化放射に露光
され、それにより静電的潜在画像を形成するために光受
容体を選択的にディスチャージする。光導電画像形成部
材は、赤外線、可視光線、Ｘ線、紫外線並びに類似の放
射線のような活性化放射線に感応性を有する光導電性材
料を含む任意の適当なタイプからなる。電子画像用潜在
画像は、成型電極、スタイラス、ステンシル、イオンス
トリーム並びに類似のデバイスのような適当な画像用チ
ャージデバイスを用いて誘電体画像形成部材上に形成さ
れる。静電的潜在画像（例えば、チャージされた領域及
び電荷をほとんど、或いは全く含まない領域のパターン
を含む）は、本発明のスキャニングシステムにより、ス
キャンされ、デジタル信号に変換される。静電的潜在画
像のデジタル信号表示は格納され、その後Ｘ線画像形
成、パターン認識ソフトウエアを用いた処理、画像欠陥
の検出、電子操作並びに類似の処理の場合における診断
目的のハードコピーを生成するような任意の適当な目的
のために用いられる。

【００５２】

【実施例】ここでさらに２つの実施例について説明す
る。

【００５３】実施例Ｉ図１及び図２に概略的に示されるシステムと同様の、ド
ラム及びＣＤＳプローブスキャニングシステムを用い
て、固定プローブ性能を空力的浮揚式プローブ性能と比
較した。ＣＤＳスキャナが、データ取得中にしっかりと
固定された（空力的浮揚式でない）プローブを用いて試
験用配列内で動作するとき、円筒形ドラム上に取着され
た光受容体は、スキャニングが進行するに従い、プロー
ブ下で回転した（図１参照）。精度を合わせたにもかか
わらず、公称直径５ｉｎｃｈ（１２．７ｃｍ）のドラム
は、約±２５μｍの偏心をなお有していた。プローブと
光受容体の画像形成表面との間の隙間は約１００μｍで
あったので、これは±２５％の偏差を意味した。品質制
御のための道具として有用であるためには、空力的浮揚
デバイスは、支持ドラムの小さな偏心にもかかわらず、
プローブと光受容体サンプルとの距離を一定に維持する
ことができることが不可欠である。また空力的浮揚式プ
ローブデバイスは、光受容体サンプル自体の上のチャー
ジ用表面機構に適用できなければならない。２つの実験
が行われ、本発明の空力的浮揚式デバイスが３つの条件
に如何によく適合するかを例示した。第１に、搭載用ド
ラムの偏心に空力的浮揚デバイスが順応することができ
るかが試験された。フランジ、プローブ並びにフランジ
に固定された線状ベアリングの可動部分を含む空力的浮
揚式デバイスは、約５０ｇの質量であった。フランジは
ドラムの表面に垂直に延在する１．５ｍｍ直径の通路を
有した。通路の上側端部は、圧力調整器を通って圧縮空
気源まで可撓性チューブにより接続された。フランジの
底表面は弧状であり、ドラムの表面に平行であった。こ
のフランジの底面は、約１．６ｃｍ²の表面積を有し
た。フランジの水平断面の寸法は、１．２７ｃｍ×１．
２７ｃｍであった。空力的浮揚式デバイスは搭載用ドラ
ム上に配置され、適所に光受容体サンプルはなく、プロ
ーブの底部とドラムの表面との間の平衡距離は、空気が
２８ｌｂ／ｉｎｃｈ²、すなわち２ｋｇ／ｃｍ²の圧力で
ドラム表面に向けて流れる間、測定された。ドラムが新
しい角度に回転し、システムが再度平衡状態に達したと
き、新しいプローブ・ドラム間距離が測定された。空力
的浮揚式プローブと固定レベルプローブとの相対的な優
位性を比較するために、ドラムの表面上約９０μｍに係
止用ねじにより保持されたプローブを用いた場合につい
ても、プローブ・ドラム間距離が測定された。この実験
の結果は図４に示される。空力的浮揚を使用せずに行わ
れた測定から、ドラムの偏心は容易に明らかになった。
平均平衡距離は、空力的浮揚を用いる場合（Ａにおける
破線参照）及び空力的浮揚を用いない場合（Ｂにおける
破線参照）、それぞれについて行われた測定に対して５
４μｍ及び９３μｍであることがわかった。固定レベル
プローブを用いたときに測定された距離は、プローブを
適所に保持する係止用ねじを移動することにより簡単
に、一定の変位だげ垂直方向に変化させることができる
ことを注意されたい。±２０μｍのプローブ・ドラム間
距離の変動が、空力的浮揚式配置でない場合に観測され
たのに対して、空力的浮揚式システムを動作させた場合
には、±３．５μｍの変動しか観測されなかった。この
データは空力的浮揚の利点を示すためのものであるが、
データは静的な形状にある搭載用ドラムについて収集さ
れた。ドラム１４が新しい角度位置に移動し、新しい測
定結果を取得するとき、プローブは新しい平衡位置にな
るまで、十分な時間（秒）を有していた。動作上の流れ
では、ドラムが回転し、わずかな制限された時間量（数
分の１秒）が空力的浮揚式位置づけシステムに対して許
され、光受容体表面のチャージ用表面機構を平衡にする
ように補正する。新しい問題は、測定が静的な形状より
動的な形状のドラムで行われるときに生じることにな
る。動的な状況における本発明の空力的浮揚式システム
の性能を示すために、ドラムは、典型的な試験動作時の
ように、１５ｉｎｃｈ／ｓｅｃ（３８．１ｃｍ／ｓｅ
ｃ）の表面速度で回転するように設計された。信号がド
ラムに印加され、プローブ内に誘発される対応する信号
がオシロスコープを用いてモニタされた。結果的なオシ
ロスコープのトレースは、Ｐｏｌａｒｏｉｄ（商標）フ
ィルムに転写された。既知のドラム位置での容量読み値
が容量ブリッジを用いて測定され、同じスポットにおけ
る対応する電圧がＰｏｌａｒｏｉｄフィルムから物理的
に測定された。電圧は容量に比例するので、これらの測
定は、ドラム上の他の位置における容量を判定するため
の基準を与えた。Ｐｏｌａｒｏｉｄフィルムを物理的に
測定し、かつ既知の基準値との比を利用することによ
り、容量がドラムの他の角度位置に対しても計算され
た。この方法を用いて得られた測定結果も図４に示され
る。静的な形状のドラムを用いて得られたデータの場合
のように、回転式ドラムは、本発明の空力的浮揚式シス
テムの場合約５３．６μｍの平均プローブ・ドラム間距
離を示し（Ａにおける実線）、その結果は、静的なドラ
ムから測定された結果から０．７％しか異なっていな
い。また回転式ドラムは、以前に静的ドラムにおいて観
測された、±３．５μｍと同じ距離変動を示した。空力
的浮揚を用いない固定プローブの結果は、図４のＢにお
ける実線により表される。静的及び回転式（動的）形状
における搭載用ドラム１４から行われた測定結果間の一
致は、ドラムの回転が、本発明の空力システムを用いる
正確な距離制御に支障をきたさないことを意味する。

【００５４】実施例ＩＩ実施例Ｉにおいて行われたこれらの全ての測定は、適所
に光受容体がない、むき出しの支持ドラムの領域上に配
置したプローブを用いて行われた。光受容体の画像形成
表面は、支持ドラム表面より一様ではなく、この非一様
性が、通常の固定レベルプローブにおいて再現可能な位
置づけを得ることに対する実質的な障害を潜在的に与え
ている。空力的浮揚が光受容体サンプル上にプローブを
正確に配置することを示すために、従来のベルト光受容
体サンプルが、通常のスキャナ動作時と同じように搭載
用ドラムに取着され、プローブがそのサンプル上に移動
した。光受容体ベルトの厚さは１００μｍであった。光
受容体が空気とは異なる絶縁耐力を有するため、プロー
ブは再校正された。実施例Ｉでは、プローブと搭載用ド
ラムとの間に空気の隙間のみしか存在しなかったので、
距離は比較的容易に計算できた。光受容体が搭載用ドラ
ム上に取り付けられるとき、プローブと光受容体のグラ
ンド面との間の隙間は、誘電体により部分的に満たされ
たものに変化した。これは、光受容体容量に対する１／
Ｃ対ｄ曲線を修正する必要があった。この修正は簡単で
あり、根本的に上記校正を用いて確定された距離から、
光受容体の誘電体厚（例えば９μｍ）を引くことであ
る。光受容体上の平衡位置は、むき出しの搭載用ドラム
上の平衡位置と同一ではないが、その差は小さく（約５
μｍ）、位置についての変動は非常に似ている。光受容
体とむき出しのドラムとの間の平衡距離の差は、線状ベ
アリングの小さな遊びによることもあり、それは２つの
連続する測定から得られた約２．５μｍの誤差と概ね同
じである。全ての条件下で、スキャナプローブの平衡位
置はごく小さい変動しか示さず、固定レベルプローブの
みを用いたときに測定された変動より概ね小さかった。
ドラムの回転は、平衡距離において全く影響がなかっ
た。平衡距離は、プローブが光受容体上に配置されたと
きに変化するものと思われたが、距離の変動は非常に小
さく、本発明の空力的浮揚式システムの他の動作条件下
で観測されたものと類似である。一般に、本発明の空力
的浮揚システムは、全ての重要な動作パラメータから、
著しい独立性を示した。

【００５５】

【発明の効果】従って、本発明に基づき、従来技術の欠
点を克服する空力的に浮揚性を有する定距離非接触デバ
イスを用いて、改善された方法及び装置を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】空力的に浮揚性を有するデバイスを利用する
光結合スキャナシステムの本発明における実施形態例の
概略図である。

【図２】円筒部上に支持される光受容体ドラム或いは
光受容体ベルトのような円筒形部材から間隔をおいて配
置される空力的浮揚性デバイスを簡単に示す本発明にお
ける実施形態例の概略断面正面図である。

【図３】円筒部上に支持される光受容体ドラム或いは
光受容体ベルトのような円筒形部材から間隔をおいて配
置される空力的浮揚性デバイスを簡単に示す本発明にお
ける実施形態例の概略断面側面図である。

【図４】圧縮空気を流す場合（Ａ）、流さない場合
（Ｂ）における静的及び動的測定に対するドラムから空
力的に浮揚しているデバイスの距離を示すグラフであ
る。（Ｂ）の場合には、デバイスの位置は機械的に固定
された状態に維持される。

【図５】空力的に浮揚しているデバイスを用いる光結
合スキャナシステムに対する光結合電荷集積増幅器の本
発明における実施形態例の回路図である。

【図６】本発明における実施形態例としての、互いに
一体をなすプローブ素子のアレイを示す図である。

【図７】本発明における実施形態例としての、示され
る素子間に小さな隙間を有する互いに一体をなすプロー
ブ素子のアレイを示す図である。

【図８】本発明における実施形態例としての、互い違
いに列をなす互いに一体をなすプローブ素子のアレイを
示す図である。

【図９】平坦な部材から間隔をおいて配置されるプロ
ーブアレイを含む空力的浮揚性デバイスの本発明におけ
る実施形態例を簡単に示す概略断面側面図である。

【図１０】図９に示される空力的浮揚性デバイスを簡
単に示す概略断面平面図である。

【図１１】空力的浮揚性フランジがプローブアレイの
反対端部に固定される空力的浮揚性デバイスの別の実施
例を簡単に示す断面平面図である。

【図１２】ある部材から間隔をおいて配置されるプロ
ーブを含む空力的に浮揚性を有するデバイスの実施例を
簡単に示す概略断面側面図である。

【図１３】図１２に示される空力的浮揚性デバイスを
簡単に示す概略断面平面図である。

【図１４】ある部材の垂直に配列された平坦な表面に
向かって、かつ表面から間隔をおいてばねにより弾性的
に付勢される空力的浮揚性デバイスの実施形態例を簡単
に示す概略断面側面図である。

【図１５】ある部材の表面に向かい、かつ間隔をおい
て、二重片持ちばねにより弾性的に付勢される空力的浮
揚性デバイスの実施形態例を簡単に示す概略断面側面図
である。

【符号の説明】

１０スキャナシステム、１１ステップモータ、１２
光受容体ベルト、１４回転自在ドラム、１５低分
解能静電電圧計プローブ、１６スコロトロン、１８
高分解能容量性プローブ、２０バイアス電圧増幅器、
２１光結合電荷増幅器、２２データ取得用コンピュ
ータ、２４下側端部、２６消去光、２８線状ベア
リング結合体、２９空力的浮揚デバイス（空力的浮揚
性可動式デバイス）、３０エンコーダ、３１管、３
２フランジ、３３通路、３４供給タンク、３５プ
ローブ、３６（小径ワイヤ）中央電極、３７導電性
シールド電極、３８電気的絶縁材料、３９圧力調整
弁、４０集積増幅器、４２バッファ増幅器、４６
フォトアイソレータ、４９オペアンプ、６０線状ベア
リング、１１０第１のプローブ電極素子、１１２第
Ｎのプローブ電極素子、１１３アレイ、１１４光結
合増幅器、１１６静電写真用部材、１２０隙間、１
２２電極素子、１２４プローブアレイ、１２６ア
レイ、１２８プローブアレイ、１３０空力的浮揚式
フランジ、１３２線状ベアリング、１３４支持アセ
ンブリ、１３６ガス通路、１３７隣接下側表面、１
４０アレイ、１４２空力的浮揚式フランジ、１４４
空力的浮揚式フランジ、１４６線状ベアリング、１
４８支持フレーム、１５０ガス通路、１５２ガス通
路、１６０カンチレバー式アーム、１６２空力的浮
揚式フランジ、１６４プローブ、１６６円筒部、１
６８ピン、１７０パイロン、１７４支持台座、１７
６ガス通路、１８０浮揚式フランジ、１８２線状
ベアリング、１８４フレーム、１８６部材、１８８
書込みヘッド、１９０コイルばね、１９２通路、
１９４可撓性給送ライン、１９６浮揚式フランジ、
１９８二重片持ちばね、２００アーム、２０２部
材、２０４読出し及び書込みヘッド、２０６通路、
２０８可撓性給送ライン。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】非接触システムであって、空力的浮揚自在デバイスと、前記空力的浮揚自在デバイスに隣接し、かつ間隔をおい
て配置される外側表面を有する部材と、前記部材の前記外側表面に対して向かって、並びに離れ
て自由運動するために、前記空力的浮揚自在デバイスを
支持するために適用される支持機構とを有し、前記空力的浮揚自在デバイスは、前記部材の前記外側表
面に対して隣接し、間隔をおいて配置され、平行に位置
し、かつ対面する部分を有し、また前記空力的浮揚自在デバイスは、前記空力的浮揚自
在デバイスの前記部分から、前記部材の前記外側表面に
向かって、十分な圧力でガスの少なくとも１つの流れを
配向するための少なくとも１つの通路を含み、前記部材
の前記外側表面から一定の平衡な距離に前記空力的浮揚
自在デバイスを保持することを特徴とする非接触システ
ム。
【請求項２】部材の外側表面から距離をおいて空力的
浮揚自在デバイスを配設する方法であって、前記空力的
浮揚自在デバイスは前記部材の前記外側表面に対して少
なくとも向かって、並びに離れて移動可能であり、前記
空力的浮揚自在デバイス内の通路を通して、前記部材の
前記外側表面に向けて、十分な圧力でガスを流し、前記
部材の前記外側表面から一定の平衡な距離に前記空力的
浮揚自在デバイスを保持することを特徴とする方法。
【請求項３】部材の外側表面から距離をおいて可動式
デバイスを配設する方法であって、前記可動式デバイス
が、前記可動式デバイスから前記部材の前記外側表面に
向けて少なくとも１つのガスの流れを配向するための少
なくとも１つの通路を含み、十分な圧力で前記通路を通
ってガスを通過させ、前記部材の前記外側表面から一定
の平衡な距離に前記可動式デバイスを保持することを特
徴とする方法。