JPS60179663A - 表面電位センサ素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、静電界にある被測定物の表面電位を非接触で
測定するだめの、表面電位センサに関するもので、特に
振動容量形電位割に分類されるものに係る。

従来例の構成とその問題点 静電界における電位計測には、計測端子が被測定面に触
れると、電位が変動するので、非接触のま５測定したい
ことがある。その代表例が、静電□式複写装置における
感光体表面の電位計測である。

非接触式の表面電位計測には、（１）振動容量形と（２
）′　セクター形のいわゆる機械式の電位計が常用され
る。本発明では、前述の如＜、（１）の場合について考
える。

第１図は従来の振動容量形電位計に用いられるセンサ素
子の構成を示すもので、ａは断面図をｂは上面図をそれ
ぞれ表わす。１は、音叉の一方の小枝、２は他方のそれ
、３は１０基底部に貼付された圧電振動子のｍ板、４は
２におけるそれ、５は１の長さ方向の先端に取シ付けら
れた針状の電極、６は２の長さ方向の先端に取り付けら
れ５と平衡さぜるためにその重量が調整される錘、７は
上記１，２を結合させて一個の音叉を形成する結合部、
８は７を適当な支持基板（図示路）に固定させる固定材
、９は主面表裏のいずれかは静電シールドないし電磁７
−ルドの可能な高導電性物質から成るか前記物質によっ
て被覆されている容器をそれぞれ表わす。

尚、各要素の、相互及び外部回路との電気的結線の様相
は、外部回路と共にその図示が略されている。第１図す
における５のまわりの点線による小円は、同図ａに対応
して、外部電気力線を受け入れる為の空孔を表わす。測
定配置は第２図に示される。即ち、Ｓは被測定電位表面
であシ、Ｗは前記の空孔である。前記３，４が駆動回路
によって長さ振動を行なうと音叉が振動し始め、それに
同期して前記電極５は、Ｓとの間隔を変え得るので、Ｓ
と５との間の静電容量は前記駆動信号の周期に従ってそ
の値を変える。即ち、第１図の構成をもつ素子は、非接
触式の振動容量形電位計のセンサ素子と成り得るのであ
る。

従来例の問題点としては以下のことが挙げられる。即ち
、ａ、被測定電位面と測定電極との間の静電容量を周期
的に変化させる為の音叉の構成が複雑である。殊に、効
率よく音叉を振動させる為の錘の重量調整が大変面倒で
ある。従って、製造工程が非常に煩雑となる。ｂ、音叉
を用いるので、外部電位に対する応答が、音叉の振動数
によって制限され、余り早くできない、市販の製品では
、約７００１４ｚ以下である。Ｃ１音叉の構成が複雑な
為に、製造コストが高くなり易い。

発明の目的 本発明は、上記問題点を解決した表面電位センサの製造
方法を提供しようとするものである。

発明の構成 上記目的を達成するだめに、本発明は、絶縁性支持基板
上の１点に設けられた固定部材に、１組の圧電バイモル
フの一端を固定し、前記圧電バイモルフの前記固定端以
外の箇所に高導電体を取り付け、外部駆動回路によシ生
ぜしめられる前記バイモルフの機械的振動に同期して振
動する前記高導電体と被測定電位面との間の静電容量を
介して、前記電位面の表面電位を測定しうるように、前
記高導電体が前記電位検出用電極となるよう、前記電位
面から放射される電気力線を導入するための空孔を有し
、主面表裏のいずれかは高導電性物質からなる容器に前
記支持基板を収納して製造するもので、これにより、上
記問題点の解決がなされるものである。

実施例の説明 以下、本発明に基づく表面電位センサの製造方法を図面
に基づいて説明する。第３図ａ、ｂは、第１図ａ、ｂに
対応するもので、各々本発明に基づく表面電位センサの
センサ素子の断面図と上面図に対応する。１０はその素
材が圧電セラミ１．りで代表される圧電バイモルフ、１
１は前記ノ（イモルフの一端を絶縁性支持基板（図示路
）上の１点に固定するだめの固定制、をそれぞれ表わす
。その他の記号は、第１図の場合と同様である。電気結
線及び回路の図示も、第１図の場合と同様路されている
。尚、測定配置は第２図に準するものである。

第３図に示した構成になる如く上記製造手順に従って作
られたセンサ素子を用いれば、確かに振動容量形の表面
電位センサを構成しうろことを以下に説明する。第３図
の１０は、実は長さ振動を利用する矩形板状の圧電バイ
モルフを示しており、その一端が上記の如く固定される
といわゆる片持梁となる。前記バイモルフに交流電圧を
直列又は、並列に印加すると、前記信号の周期に従って
、上記バイモルフはその板厚方向に沿って湾曲振動を起
こす。前記バイモルフの自由端に取り付けられた高導電
体が、電極となるよう被測定電位面から放射される電気
力線を導入するための空孔を有し主面表裏のいずれかは
静電ないし電磁シールドの可能な容器に前記バイモルフ
の固定された支持基板を収納して第３図及び第２図に倣
って配置すれば、前記電極と被測定電位面間の静電容量
値は時間と共に前記信号の周期に従がい変動する。即ち
、振動容量形電位計の素子となる。尚、上記バイモルフ
の駆動回路及び、被測定電位面からの誘導静電荷を変位
電流に変換し、増幅して被測定物の表面電位を検出する
回路は、既に公知であるから説明を略す。更に、上記バ
イモルフかりんかく振動を利用する円板バイモルフの場
合には、いわゆる筒内部を固定し、円板の中心に前記針
状電極をその長さ方向が板面に垂直なるように設ければ
よい。

電極振動体にバイモルフを用いると、振動の周波数を音
叉の場合より高くすることができ、従って電位変動に対
する応答も速くすることができる。

かくして、本発明に基づいて製造された表面電位センサ
は、第２図と第３図を対照すれば明らかな如く構成が簡
素化されるものである。

発明の効果 以上の説明から理解される通り、本発明に基づいて製造
された表面電位センサは、従来例に比べ以下の具体的な
点で優位性をもつ。部ち、１　主要素であるセンサ素子
の構成が簡単で、部品点数が少ない。

２　センサ素子の駆動に圧電バイモルフを用いるので、
応答を早くできる。

３　素子の構成が簡単な分たけ、低コストになる。

要するに簡便な製造工程で性能の高い表面電位センサを
提供しうるものである３

【図面の簡単な説明】

第１図ａ、ｂは、従来の振動容量形の表面電位センサ素
子の要部構成断面図及び上面図、第２図は測定配置を説
明する為の要部配置の断面図、第３図ａ、ｂはそれぞれ
本発明に基づく表面電位センサの主要素たるセンサ素子
の要部構成断面図及び上面図である。 １０−　・・圧電バイモルフ、１１・・・・・固定部材
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ０）絶縁性支持基板上の１点に設けられた固定部材に、
   １組の圧電バイモルフの一端を固定し、前記圧電バイモ
   ルフの前記固定端以外の箇所に高導電体を取シ伺け、外
   部駆動回路により生ぜしめられる前記バイモルフの機械
   的振動に同期して振動する前記高導電体と被測定電位面
   との間の静電容量を介して、前記電位面の表面電位を測
   定しうるように、前記高導電体が前記電位検出用電極と
   なるよう、前記電位面から放射される電気力線を導入す
   るだめの空孔を有し、主面表裏のいずれかは高導電性物
   質からなる容器に前記支持基板を収納して成る表面電位
   センナ素子の製造方法。 （→　圧電バイモルフが長さ振動を利用する矩形板状圧
   電体からなり、前記矩形板の長さ方向の先端に高導電体
   を取シ付は電位検出用電極とした特許請求の範囲第１項
   記載の表面電位センサ素子の製造方法。 （３）圧電バイモルフかりんかく振動を利用する円板状
   圧電体からなり、前記圧電板の中央部に高導電体を取り
   付は電位検出用電極とした特許請求の範囲第１項記載の
   表面電位センザ素子の製造方法。