电位测量器和图像形成设备制造技术

本发明专利技术涉及一种电位测量器和图像形成设备。该电位测量器包括设置在半导体基片（１００）上位于对着测量对象（１０６）的位置的电极和用来调节测量对象（１０６）与该电极（１０１）之间的耦合电容的调节装置（１０４）。该电极（１０１）是场效应型晶体管的栅极。通过检测电路按该调节装置的调节频率同步检测在该场效应型晶体管的源极（１０２）扩散区和漏极扩散（１０３）区之间流过的已调节电流。通过改变电位测量器的电极（１０１）和测量对象（１０６）之间的耦合电容，可以方便地测量场效应型晶体管栅极（１０１）上出现的输出信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种电位测量器(电位传感器)，其用于不与测量对象接触而测量该对象的电位，并且还涉及一种可以充当复印机或打印机、并且包含这种电位测量器的图像形成设备。
技术介绍
已知的含有感光鼓的并且适于通过电子摄像术形成图像的图像形成设备要求保持该感光鼓带电以便均匀地示出某个电位。为此，利用电位测量器测量该带电感光鼓的电位，并且操作反馈控制系统以便利用该测量器的读数保持该感光鼓带电，从而均匀地示出预定的电位。现在，在下面讨论已知电位测量器的操作。常常将机械调节电场并且对各电极感应交变电流的技术(机械AC场感应式)用于非接触式电位测量器。利用这种技术，测量对象的表面电位是如下面的式(1)表达的从电位测量器中含有的检测电极取得的电流i的幅度的函数i＝dQ/dt＝d(C·V)/dt...(1)其中Q是检测电极上出现的电荷量，C是检测电极和测量对象之间的耦合电容，而V是测量对象的表面电压。电容C由下面的式(2)表达C＝A·S/x ...(2)其中A是比例常数，S是检测电极的表面面积，而x是检测电极和测量对象之间的距离。检测电极上出现的电荷量非常小，并且可能易于受到它周围的噪声的影响。因此，常常利用同步检测方法测量该非常小的Q。换言之，通过适当的装置周期地调节检测电极和测量对象之间的电容C的幅度并且从观察到的信号中检测相同的频率分量，获得必要的信号。在上面说明的典型方法情况下，在测量对象和检测电极之间插入一个叉形开闭器，并且该叉形开闭器沿着平行于测量对象的表面的方向周期地移动，以便在周期调节电力线的模式下部分地阻挡从测量对象到达检测电极的电力线，从而有效地改变检测电极的面积S，并且相应地调节测量对象和检测电极之间的电容C(美国专利4,720,682号)。另一方面，日益要求在电子摄影图像形成设备中使用小的感光鼓，并且需要在鼓的周围高密集地排列相关元件。同时，还要求电位测量器缩小尺寸并且做得薄。然而，在前面说明的目前可得到的机械AC场感应式传感器情况下，传感器结构的内部空间主要由驱动叉形开闭器的驱动机构、或者进行振荡的叉形振荡器、以及一些其它组件元件占据。因此，为了缩小电位测量器的尺寸，必然需要缩小驱动机构的尺寸。考虑到上面确定的技术环境，根据前面的式(1)和(2)，从机械AC场感应式电位传感器取得的电流幅度由下面的式(3)给出i＝d(A·V·S/x)/dt...(3)从而，由于缩小电位传感器的尺寸，电极的表面面积S减小，这转而减小传感器的输出电流i。由于这种传感器对外部噪声的影响是高度灵敏的，因此它在测量精度上是不利的。
技术实现思路
在本专利技术的一个方面，通过提供一种电位测量器达到上面的目的，该测量器包括一个设置在半导体基片上位于对着测量对象的位置的电极，以及一个用来调节测量对象和该电极之间的耦合电容的调节装置，其中该电极是场效应型晶体管的栅极。在本专利技术的另一个方面，提供一种图像形成设备，其包括依据本专利技术的电位测量器和图像形成装置，其中带有栅极的电位测量器的表面排列成对着要测量其电位的图像形成装置的表面，并且其中该图像形成装置通过利用该电位测量器的信号检测输出来控制其图像形成操作。在该图像形成设备中还有效地利用该电位测量器的特性。这样，依据本专利技术，通过改变电极和测量对象之间的耦合电容便利了对观察栅极上出现的输出信号的操作。附图说明图1是本专利技术的第一实施例的示意性透视图，其是一个电位传感器，图中示出该传感器和测量对象之间的位置关系；图2是本专利技术的第一实施例的示意性剖视图，示出了半导体基片的内部；图3是本专利技术的第一实施例中当遮蔽器(开闭器)被驱动为打开和关闭时相关元件和测量对象之间的位置关系的示意性说明；图4A和4B是本专利技术的第一实施例的示意性剖视图，示出遮蔽器(开闭器)完全打开的状态和遮蔽器(开闭器)完全关闭的状态；图5是本专利技术的第二实施例的示意性透视图，其是一个电位传感器，图中示出该传感器和测量对象之间的位置关系；图6是本专利技术的第二实施例的示意性剖视图，示出了半导体基片的内部；图7是本专利技术的第三实施例的示意性说明，其是一个电位传感器，图中示出该传感器和测量对象之间的位置关系；以及图8是本专利技术的第四实施例的示意性说明，其是图像形成设备。具体实施例方式在包括一个作为排列在半导体基片上位于对着测量对象的位置的场效应型晶体管的栅极的电极和一个用于调节测量对象和所述电极之间的耦合电容的调节装置的电位测量器中，该调节装置可以典型地是一个设置在半导体基片上、并适于以恒定周期部分地阻挡对该电极发射的电力线的遮蔽器部分及其驱动机构，或者是一个适于周期地调节测量对象和该电极之间的距离的切换机构。由于该电极是在半导体基片上形成的场效应型晶体管的栅极，所以可借助场效应型晶体管结构并通过改变电极和测量对象之间的耦合电容来放大和检测栅极上出现的输出信号。因而，可能配备高性能的电位测量器。通过检测电路，在调节装置的调节频率下同步检测信号。依据本专利技术，还可能实现高灵敏的电位测量器，以及通过在形成晶体管的半导体基片上排列多个上述的场效应型晶体管和遮蔽器的组合来实现含有这种电位测量器的图像形成设备。另外，在依据本专利技术的图像形成设备中，该图像形成装置可以具有复印机、打印机或传真机的功能。该图像形成装置可以具有绕预定轴转动的感光鼓，并且操作成通过电位测量器测量该感光鼓表面上的电荷的电位。现在参照说明本专利技术的各优选实施例的附图来描述本专利技术。(第一实施例)参照图1到3说明本专利技术的第一实施例。图1示出电位传感器的该实施例的总配置。参照图1，在典型地用硅(Si)做成的板状半导体基片100的表面上形成作为栅极的信号检测电极101、源极102和漏极103。测量对象106设在上方并对着信号检测电极101，而且被驱动以周期振荡的遮蔽器104和用来驱动该遮蔽器以便振荡的驱动机构105排列在基片100上并且位于检测电极101和测量对象106之间。图2是第一实施例的电位传感器的示意性剖视图，其中详细示出该电位传感器的遮蔽器104处于中间状态(其中遮蔽器的二个可动件不移位并且该二个件的前端彼此按适当的间隔隔开)时基片100的结构及其周围环境。在于基片100上形成的源极扩散区202和漏极扩散区203中植入传导类型与基片100的传导类型相反的杂质。在半导体基片100上形成的并且位于源极102和漏极103之间的绝缘膜201上形成检测电极101。电源电路204和信号检测电路205分别连接到源极102和漏极103。当在图2的状态下向测量对象106施加电压时，从测量对象106向检测电极101发射电力线206。尽管没有示出，在源极102和漏极103的上方设置适当的覆盖物以覆盖这些电极，从而保护它们不受从测量对象106发出的电力线的影响。在此状态下，利用遮蔽器104(其是接地的)形成的间隙，电力线206部分地到达检测电极101。这些电力线在检测电极101上感应电荷。此刻，检测电极101上产生的电荷作为测量对象106的电位的函数而变化。在正好位于绝缘膜201下方并且位于源极扩散区202和漏极扩散区203之间的半导体基片100的表面面积里形成的反型层的厚度由检测电极101上的电荷改变。该反型层厚度的变化量取决于检测电极101上的电荷。当在源极102和漏极103之间施加电压时，电流通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电位测量器，包括设置在对着测量对象的位置上的半导体基片、设置在该半导体基片上的电极以及用于调节测量对象和所述电极之间的耦合电容的调节装置，其中所述电极是场效应型晶体管的栅极。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：市村好克，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]