(57)【要約】【課題】使用環境の影響により振動子に異物が付着する事態を軽減または防止することで、電位測定時の振動子の振動状態を良好に維持できて、高精度な電位測定を継続可能とできる電位測定装置を提供する。【解決手段】電位測定装置100は、振動子141と、振動子に設置された検知電極111、112と、検知電極に接続され測定対象の電位の情報を含む信号を検出する信号検出手段161と、振動子を駆動する駆動手段102、124と、駆動手段に接続された駆動信号発生手段125を有する。駆動信号発生手段125は、測定対象の電位測定時に第1の駆動信号を発生する第1の機能と、測定対象の電位測定を行わない非電位測定時に第1の駆動信号と異なる第2の駆動信号を発生する第2の機能とを有する。非電位測定時に、電位測定時とは異なる態様の振動を振動子と検知電極に与えて、これらの表面から異物を取り去りやすくする。【選択図】図1-1
2008145372.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動子と、前記振動子に設置された検知電極と、前記検知電極に接続され測定対象の電位の情報を含む信号を検出する信号検出手段と、前記振動子を駆動する駆動手段と、前記駆動手段に接続された駆動信号発生手段と、
を有し、
前記駆動信号発生手段が、測定対象の電位測定時に第1の駆動信号を発生し、非電位測定時に前記第1の駆動信号とは異なる第2の駆動信号を発生する機能を有することを特徴とする電位測定装置。
【請求項２】
前記駆動信号発生手段は前記振動子の振動状態を検出する変位検知手段をさらに有し、前記変位検知手段の検出信号に応じて前記第2の駆動信号を発生することを特徴とする請求項1に記載の電位測定装置。
【請求項３】
前記駆動信号発生手段が前記第1の駆動信号を発生するときに前記振動子を駆動する駆動手段と、前記駆動信号発生手段が前記第2の駆動信号を発生するときに前記振動子を駆動する駆動手段とが同一であることを特徴とする請求項1または2に記載の電位測定装置。
【請求項４】
前記駆動信号発生手段が前記第1の駆動信号を発生するときに前記振動子を駆動する駆動手段と、前記駆動信号発生手段が前記第2の駆動信号を発生するときに前記振動子を駆動する駆動手段とは、少なくとも一部が異なることを特徴とする請求項1または2に記載の電位測定装置。
【請求項５】
前記第1の駆動信号は周期的な信号であり、該第1の駆動信号が発生しているとき、前記駆動手段により前記振動子は共振状態で振動されることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の電位測定装置。
【請求項６】
前記第2の駆動信号は間欠的な信号であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の電位測定装置。
【請求項７】
前記駆動信号発生手段が前記第1の駆動信号を発生するとき、前記駆動手段により前記振動子は第1の振動モードの共振状態で振動され、
前記駆動信号発生手段が前記第2の駆動信号を発生するとき、前記駆動手段により前記振動子は前記第1の振動モードとは異なる第2の振動モードの共振状態で振動されることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の電位測定装置。
【請求項８】
振動子と、前記振動子に設置された検知電極と、前記検知電極に接続され測定対象の電位の情報を含む信号を検出する信号検出手段と、前記振動子を駆動する駆動手段とを有する電位測定装置の駆動方法であって、
前記駆動手段により、測定対象の電位測定時とは異なる振動状態で、測定対象の電位測定を行わない非電位測定時に前記振動子を振動することを特徴とする電位測定装置の駆動方法。
【請求項９】
請求項1乃至7のいずれかに記載の電位測定装置と、画像形成手段とを有し、
前記電位測定装置より得られる信号を用いて画像形成手段が画像形成の制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象の電位を非接触で測定する非接触式の電位測定装置、その駆動方法、及び該電位測定装置を有する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、感光ドラムを有し電子写真方式によって画像形成を行う画像形成装置においては、安定した画質を得るために、どの様な環境下でも感光ドラムの電位を適当に（典型的には均一に）帯電しておく必要がある。このため、電位測定装置を用いて感光ドラムの帯電電位を測定し、その結果を利用して感光ドラムの電位を均一に保つ様にフィードバック制御が行われている。
【０００３】
画像形成装置に用いられる電位測定装置として、次のものが提案されている（特許文献１参照）。図4はこの電位測定装置500の上面図(a)とB-B’断面図(b)を示す。この電位測定装置500では、支持基板501と一体に揺動体504と2本のねじりバネ502、503が形成され、揺動体504が2つの検知電極511、512を有する。揺動体504は、ねじりバネ502、503の長軸方向の中心線を結んだ中心線A-A’に対して線対称である。検知電極511、512は夫々中心線A-A’に対して対称に配置される。また、検知電極511、512は、夫々、電極配線513、514によって、支持基板501上に設置された取り出し電極515、516に接続される。更に、配線517、518によって取り出し電極515、516は差動増幅器520に接続される。
【０００４】
この電位測定装置500の電位測定方法について、図4(a)のB-B’断面図である図4(b)を用いて説明する。電位測定装置500は測定対象表面521に対向して設置される。測定対象表面521は、例えば、感光ドラムである。また、電位測定装置500は電気的に接地された導電性のケース522内に配置される。図4(b)中の破線は、揺動体駆動手段（不図示）によって揺動体504を揺動させた状態を示す。揺動体504を周期的に揺動することで、検知電極511、512と測定対象表面521との距離及びそれらの間の結合容量が周期的に変化させられる。これにより、測定対象表面521の電位の情報を含んだ信号電流を差動増幅器520から取り出すことができる。
【特許文献１】特開2004−301555号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記背景技術の電位測定装置において、使用が進む中でトナー、塵、水滴などの異物が揺動体や検知電極に付着して揺動体の揺動状態を変化させる可能性があり、電位測定の安定性向上の妨げになる場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題に鑑み、本発明の電位測定装置は、振動子と、振動子に設置された検知電極と、検知電極に接続され測定対象の電位の情報を含む信号を検出する信号検出手段と、振動子を駆動する駆動手段と、駆動手段に接続された駆動信号発生手段とを有する。そして、前記駆動信号発生手段が、測定対象の電位測定時に第1の駆動信号を発生し、非電位測定時に前記第1の駆動信号とは異なる第2の駆動信号を発生する機能を有する。
【０００７】
また、上記課題に鑑み、本発明の電位測定装置の駆動方法は、振動子と、振動子に設置された検知電極と、検知電極に接続され測定対象の電位の情報を含む信号を検出する信号検出手段と、振動子を駆動する駆動手段とを有する電位測定装置の駆動方法である。そして、前記駆動手段により、測定対象の電位測定時とは異なる振動態様で、測定対象の電位測定を行わない非電位測定時に前記振動子を振動する。
【０００８】
また、上記課題に鑑み、本発明の画像形成装置は、上記電位測定装置と、画像形成手段とを有し、電位測定装置より得られる信号を用いて画像形成手段が画像形成の制御を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の電位測定装置及びその駆動方法によれば、非電位測定時に、電位測定時とは異なる態様の振動を振動子と検知電極に与えるので、これらに付着する異物に電位測定時とは異なる態様の加速度を与えて、これらの表面から異物を取り去りやすくできる。従って、電位測定時の振動子の振動状態を良好に維持できて、高精度な電位測定を継続可能となり、装置を長時間安定に動作させることができる。
【００１０】
より具体的には、振動子と検知電極の表面からトナー、塵、水滴などの異物を取り去りやすくできて、振動子の良好な共振運動を維持することができる。よって、振動子の変位ないし振れ角を最大に保つことで、高精度な電位測定が継続可能となり、長時間安定に装置を動作させることができる。また、上記電位測定装置を画像形成装置に用いることで、画像形成装置を長時間安定に動作させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図を用いて本発明の実施の形態を説明する。
【００１２】
（第1の実施形態）
本発明の第1の実施形態の電位測定装置100の構造について図を用いて説明する。図1-1は上面図、図1-2(a)は図1-1におけるA-A’断面図である。図中、電位測定装置100は、MEMS技術によって作製されるチップ部131と、駆動手段を構成する電磁コイル部132とが治具133に配置される構造を有する。その構造の大きさは、例えば、縦15mm、横10mm、高さ5mmである。
【００１３】
チップ部131について図1-1、1-2(a)を用いて説明する。これらの図面では、説明のために寸法を誇張して示している。チップ部131は、振動子141、弾性変形部であるねじりバネ142、支持部材143によって構成される。振動子141は、ねじりバネ142を介して支持部材143により支持され、支持部材143は治具133に固定されている。各部の大きさは、例えば、a=1.1mm、b=1.3mm、l=1.1mm、w=0.08mmである。
【００１４】
振動子141、ねじりバネ142、支持部材143は基板105によって一体形成されている。基板105は、例えば、単結晶シリコンから成る。単結晶シリコンは、ヤング率が大きい、比重が小さい、塑性変形しないなど、機械的特性に優れているため、振動子141に大きい共振周波数を持たせることが可能である。基板105の表裏面は、二酸化シリコン106が成膜され、チップ部131の表裏面と基板105とが電気的に絶縁されている。二酸化シリコン106の厚さは、例えば、1μmである。
【００１５】
支持部材143、ねじりバネ142、及び振動子141がシリコンから成ることで、半導体プロセスを用いて作製でき、高精度な加工が可能になる。これにより、支持部材143、ねじりバネ142、及び振動子141を高精度且つ比較的安価に作製することができる。
【００１６】
チップ部131の表面には、ねじりバネ142の中心線を通る軸B-B’に対し対称に検知電極111、112が配置されている。検知電極111、112は、二酸化シリコン106上にチタン（厚さ10nm）、白金（厚さ10nm）、金（厚さ300nm）が成膜されて形成される。検知電極111、112の大きさは、例えば、縦1.0mm、横0.5mmである。検知電極111、112は、信号検出手段を構成する差動増幅器161に接続されている。
【００１７】
振動子141の裏面の中央には、電磁コイル部132と共に駆動手段を構成する棒状の永久磁石102が軸A-A’に沿って設置される。永久磁石102の極性は、軸B-B’を挟んで図1-2 (a)に示す様にN極とS極である。極性は、図示のものとN極、S極が逆であっても構わない。永久磁石102は、例えば、サマリウムコバルト、ネオジウム鉄ボロン等の硬磁性体を着磁した材料から構成される。
【００１８】
電磁コイル部132について更に説明する。本実施形態において、電磁コイル部132は電磁コイル124と電磁コイル基板123から成る。電磁コイル124はXY平面に沿って円形状に配線が巻かれており、電磁コイル電流源125から電力を供給することで、電流の方向に従って電磁コイル124の上面或いは下面にN極またはS極が現れる。電磁コイル124の配線は、銅やアルミニウムの様に低抵抗な金属で構成され、巻数は数十回から数百回程度である。電磁コイル124の大きさは、例えば、直径d=3mm、高さt=2mmである。電磁コイル基板123は、鉄やパーマロイ（登録商標）等の強磁性体からなり、電磁コイル124を支持する役割と、電磁コイル124から発生する磁場を基板123の所で遮蔽して磁場を上方に集中させる役割を持つ。
【００１９】
上記駆動手段は電磁コイルから成ることで、駆動手段を安価かつ容易に作製することができる。また、駆動手段と、測定対象の電位測定時に前記第1の駆動信号を発生し、非電位測定時に第1の駆動信号とは異なる前記第2の駆動信号を発生する機能を有する駆動信号発生手段125とは、電気的に接続されている。このことで、駆動手段124と駆動信号発生手段125との接続に電気回路を用いることができ、安価かつ容易に作製することができる。前者の機能を第1の機能と言及し、後者の機能を第2の機能と言及することもある。
【００２０】
上記振動子141の変位を検出する変位検知手段としては、応力検知素子であるピエゾ抵抗素子150が、ねじりバネ142上で且つねじりバネ142の変形が最大となる部分に配置される。この変形が最大となる部分は、ねじりバネ142上の支持部材143との接続部になるべく近い箇所である。
【００２１】
図1-2(b)は、ピエゾ抵抗素子150の拡大平面図、図1-3(a)は、図1-2(b)のC-C’ 断面図である。ピエゾ抵抗素子150は、ピエゾ抵抗151、ピエゾ抵抗電極152a、152b、152c、152dから成る。ピエゾ抵抗151は、リン等の不純物元素を基板105の単結晶シリコンに拡散させることにより作製することで、安価且つ容易に製造できる。ピエゾ抵抗151の大きさは、例えば、縦90μm、横40μmである。ピエゾ抵抗電極152c、152dは、駆動信号発生手段125内の応力測定手段に接続され、ピエゾ抵抗電極152a、152bは、駆動信号発生手段125内のピエゾ抵抗電流源に接続される。
【００２２】
ピエゾ抵抗素子150とねじりバネ142とが一体となっていることで、変位検知手段を容易且つ安価に作製することができる。また、変位検知手段がピエゾ抵抗素子から成ることで、半導体プロセスを用いて作製でき、高精度且つ安価に作製することができる。変位検知手段の応力検知素子としては、シリコンなどの構造材料にドーパントなどをドープしてピエゾ効果を持たせたものを使用できる。
【００２３】
電位測定装置100の全体については、チップ部131と電磁コイル部132とは金属製の治具133に接着されている。振動子141の中心は、電磁コイル124の中央とXY平面上で略一致する様にアライメントされている。治具133は電気的に接地される。
【００２４】
本実施形態の電位測定装置100の電位測定方法の原理について説明する。図1-3(b)に示す様に、測定対象表面121に対向して電位測定装置100が設置される。測定対象表面121は、例えば、プリンタや複写機に利用される感光ドラムである。ここでは、検知電極111で検知できる電位について説明する。
【００２５】
本実施形態の電位測定装置100の方式では、測定対象表面121の電位は、検知電極111から取り出される電流の大きさの関数であり、次式（1）で与えられる。
i=dQ/dt=d/dt[CV]・・・（1）
ここで、Qは検知電極111上に現れる電荷量、Cは検知電極111と測定対象表面121間の結合容量、Vは測定対象表面121の電位である。
【００２６】
また、この容量Cは、次式（2）で与えられる。
C=AS/x・・・（2）
ここで、Aは物質の誘電率などに係わる比例定数、Sは検知電極111の面積、xは検知電極111と測定対象表面121間の距離である。
【００２７】
これらの関係を用いて、測定対象表面121の電位Vを測定するのであるが、検知電極111上に現れる電荷量Qを正確に測定するには、検知電極111と測定対象表面121との間の容量Cの大きさを周期的に変調する必要がある。
【００２８】
ここでは検知電極111と測定対象表面121との距離xを周期的に変化させることにより、容量Cを周期的に変化する様にしている。振動子141の適当な位置に検知電極を配置し、振動子141を振動させることで測定対象表面121と検知電極との距離xを周期的に変化させ、容量Cの変調を行っている。
【００２９】
振動子141の駆動方法に関して説明する。駆動信号発生手段である電磁コイル電流源125から電磁コイル124に電流を流すと、電磁コイル124の上面及び下面に電磁コイル124に流れる電流に対応した磁極が発生する。図1-3(b)では、上面がN極、下面がS極とした。発生する磁界Hは、電磁コイル124を流れる電流Iと、電磁コイル124の巻数Nとの積に比例する。磁界Hは永久磁石102の磁極に作用し、振動子141を軸B-B’を中心に振動させる。このとき発生するトルクTは永久磁石102の磁化mと磁界Hの積として表される。従って、発生するトルクTは電磁コイル124を流れる電流Iに比例することが分かる。
【００３０】
図1-3(b)は、上記方法により振動子141を揺動させた状態を示す。振動子141を周期的に振動することで検知電極111、112と測定対象表面121との距離及び容量を周期的に変化させ、測定対象表面121の電位情報を含んだ信号電流を発生させることができる。本実施形態の構成では、検知電極111と検知電極112とが発生する信号電流は、夫々、測定対象表面121の表面電位情報を含み位相が180度異なる信号となる。これら2つの信号を差動増幅器161を用いて処理することで、出力信号をほぼ2倍にし、且つ検知電極111と検知電極112に影響を与える雑音を取り除くことができる。この測定方法は、上記測定原理の方法と本質的に同じであるが、2つの信号の差分を取ることが異なる。
【００３１】
このとき、電磁コイル124に電磁コイル電流源125を用いて交流（電位測定時の上記第1の駆動信号）を流すことで、振動子141を連続的に振動させられ、また、振動子141の共振周波数で駆動することにより振動子141の振幅を大きくとることができる。つまり、上記容量の変化が大きくなり、測定対象表面121の電位情報を含んだ信号電流を大きくすることができる。ここでは、共振周波数は約20kHzである。
【００３２】
振動子141及びねじりバネ142が共振状態であることで、これらをより少ない駆動力で効率良く振動させることができる。そのため、駆動のために消費するエネルギーを節約でき且つ装置の構成を小型化することができる。
【００３３】
次に、ピエゾ抵抗素子150による振動子141の振れ角変位検出方法について説明する。駆動手段により振動子141が揺動されるとき、ねじりバネ142がねじれることにより剪断応力が発生する。ピエゾ抵抗151は、応力の大きさに応じて電気抵抗が変化する特性を持ち、ピエゾ抵抗素子150の様な構成において、ピエゾ抵抗電極152a-152b間に電流iを流すと、ピエゾ抵抗電極152c-152d間に発生する電位差Eは次式(3)で与えられる。
【００３４】
E=iρσπ  ・・・(3)
ここで、Eは電位差、iは電流、ρは電気抵抗、σは応力、πはピエゾ抵抗係数を表す。
【００３５】
つまり、電位差Eは応力σの関数であり、駆動信号発生手段125内の応力測定手段で電位差Eを測定することで応力を検知することができる。また、ピエゾ抵抗係数πはシリコンの結晶方位に関して異方性を持つ。本実施形態の場合、ピエゾ抵抗電極152a-152b間の電流方向を<1-11>方向に、ピエゾ抵抗電極152c-152d間の電場方向を<110>方向に合わせる。このことにより、ねじりバネ142表面の剪断応力に対するピエゾ抵抗係数πが最大となり、振動子141の変位のみを高感度に検知することが可能になる。
【００３６】
任意信号（非電位測定時の上記第2の駆動信号）による異物除去の方法について説明する。駆動信号発生手段125は、電位測定時における周期信号と、非電位測定時における任意信号との2種類の駆動信号を発生する機能（上記第1の機能と第2の機能）を有する。周期信号は、例えば、軸B-B’を中心にする振動の振動子141の共振周波数と一致した周波数の信号である。任意信号は、例えば、軸B-B’を中心にする振動の上記共振周波数とは異なる周波数（例えば、倍の周波数）の信号、或いは振動子141のY方向またはZ方向の共振周波数と一致した信号である（Y方向、Z方向については図1-1 と図1-2(a)を参照）。ここでは、Y方向の共振周波数は約5kHz、Z方向の共振周波数は約12kHzである。駆動信号発生手段125は、通常（電位測定時）は周期信号を発生し、振動子141は一定の共振周波数で振動する。この様に、駆動信号発生手段125が上記第1の機能を実行するとき、駆動手段により振動子は第1の振動モードの共振状態で振動され、上記第2の機能を実行するとき、振動子は第1の振動モードとは異なる第2の振動モードの共振状態で振動される様にできる。
【００３７】
永久磁石は、軟磁性体で置き換えることもできる。この場合、電磁コイルと軟磁性体は常に引き付ける力を及ぼし合う。また、永久磁石を電磁コイルで置き換えて、揺動側と固定側の両方を電磁コイルとすることもできる。この場合、駆動信号発生手段125は、上記第1の機能を実行するときの振動形態と上記第2の機能を実行するときの振動形態に応じて、夫々、適切な信号電流を各電磁コイルに供給することになる。
【００３８】
上記図示例では、駆動信号発生手段125が上記第1の機能を実行するときに振動子141を駆動する駆動手段と、駆動信号発生手段125が上記第2の機能を実行するときに振動子141を駆動する駆動手段とは同じである。この駆動手段の構成は、比較的簡単なものである。しかし、両機能実行時における駆動手段は、少なくとも一部が異なる態様も可能である。例えば、図示例の電磁コイル124の両側に別の電磁コイルを配置して、第1の機能を実行するときには上述した様に駆動し、第2の機能を実行するときには両側の電磁コイルに交互に電流を流して振動子141をY方向に共振振動させる。或いは、他に圧電素子を用いる駆動手段を設けて、第1の機能を実行するときの振動子141の振動は上記電磁コイル124を含む駆動手段で行い、第2の機能を実行するときの振動子141の振動は圧電素子を含む駆動手段で行うといった形態も可能である。要するに、装置の使用環境や要求などが考慮されて第1の機能と第2の機能を夫々実行する場合の振動の態様は決められるが、それに応じて、駆動手段の構成を設計すればよい。
【００３９】
上述した様に、駆動信号発生手段125は、通常は周期信号を発生し、振動子141は一定の共振周波数で振動する。しかし、装置を使用していく中で、振動子141や検知電極111、112の面に異物が付着すると、振動子141の質量が増加し共振周波数が低下する。このとき、駆動信号発生手段125は、変位検知手段のピエゾ抵抗素子150の出力信号により振動子141の共振周波数ないし振れ角の低下を検知し、それに応じて非電位測定時に上記の如き任意信号を出力する。駆動信号発生手段125が発生する任意信号を電磁コイル124に入力すると、振動子141は電位測定時とは異なる態様で共振振動する。すると、振動子141や検知電極111、112の面に付着した異物は電位測定時の振動状態とは異なる加速度即ち剥離力を受け、こうした面から剥離しやすくなって、異物を取り除くことができる。特に、Y方向またはZ方向に共振振動させるとき、振動子141の振動の中心である軸B-B’付近に付着した異物に対して効果的な除去が可能となる。この際、上記の2種類の任意信号と周期信号を発生する期間を組み合わせることにより、振動子141の表裏面に付着した異物に与える加速度が通常とは大きく変化し、更に効果的に異物を取り除くことができる。
【００４０】
駆動信号発生手段125は第1と第2の2種類の駆動信号を発生する機能を有すると述べたが、各種類の駆動信号は1つとは限らない。電位測定時における周期信号としては、基本周波数のものの他に、その整数倍の周波数の周期信号や、方向の異なるモードの振動を起こす周期信号も含み得る。この場合、どの周期信号の第1の駆動信号を発生することで振動子141を振動させて電位を測定するかは、装置において選択できる様にしておけばよい。また、非電位測定時における第2の駆動信号の任意信号は、全く任意であって、振動子や検知電極に付着する不要物を取り去りやすくする振動を振動子に起こす駆動信号ならば、どの様なものでもよい。例えば、前述したものの他に、次の様なものがある。周期信号であるが、電位測定時の周期信号とは、周波数、振幅、振動方向などの少なくとも1つが異なる駆動信号が挙げられる。また、間欠的な信号であって、信号の消滅と発生の期間のパターン、間欠的に発生する信号の波形を種々に組み合わせた駆動信号が挙げられる。こうした任意の駆動信号を時間的に変化させることも可能である。超音波信号を含ませることもできる。この様な任意信号による振動は、異物に通常とは異なる加速度を与えて剥離しやすくすると共に、振動子の周りに空気の乱流を発生させることでも異物の剥離を促す可能性がある。
【００４１】
この様に、変位検知手段150の信号に応じて駆動信号発生手段125の任意信号発生機能が任意信号を発生することで、異物の付着により振動子141の振動状態が変化したときに異物を取り去り、振動子141の振動状態を元の良好な状態に回復させることができる。
【００４２】
上記構成において、上記変位検知手段は省略することができる。この場合、駆動信号発生手段125が、非電位測定時において、例えば、常に、時々ランダムに、または一定間隔を置いて定期的に、任意信号を自動的に発生する様な構成にすればよい。
【００４３】
続いて、図1-1におけるC-C’断面を表す図2を用いて、チップ部131の作製プロセスを説明する。但し、プロセスを分かりやすくするために、寸法は誇張して示してある。
【００４４】
（1）材料が単結晶シリコンである基板105（厚さ：200μm程度）の両面に、熱酸化炉等を用いて、二酸化シリコン106を1μｍ程度成膜する。表面及び裏面に対して、フッ化水素酸等によるウェットエッチング等を用いてパターニングする（図2(a)）。
【００４５】
（2）表面に対して、熱拡散法またはイオン打ち込み法を用いて、リン等の不純物をドープし、ピエゾ抵抗151を作製する（図2(b)）。
【００４６】
（3）表面の二酸化シリコン106及びピエゾ抵抗151上に、電極として、チタンを100Å程度成膜した後、白金を100Å程度成膜し、更に、金を3000Å程度成膜する。成膜は、蒸着、スパッタ等で行う。次に、ヨード液を用いたウェットエッチングまたは反応性イオンエッチングやイオンミーリングを用いてパターニングし、検知電極111、112及びピエゾ抵抗電極152とする（図2(c)）。
【００４７】
（4）基板105の表面に、貼付基板（不図示）を貼り付ける。次に、裏面より、シリコンである支持基板105に、二酸化シリコン106をマスクとして誘導結合型プラズマ及びＢＯＳＣＨプロセスを用いたＲＩＥを行い、開口126を形成する。このとき、貼付基板はエッチングストッパーとして機能する。その後、貼付基板を除去する（図2(d)）。ここで、ＢＯＳＣＨプロセスとは、エッチングガスと側壁保護用ガスを交互に供給し、エッチングと側壁保護を切換えることにより、シリコンを選択的に且つ異方性良くエッチングする方式である。本方式のＲＩＥを用いることで、側壁が垂直な開口126を形成することができる。
【００４８】
（5）直径0.2mm、長さ1.0mmの硬磁性体の線材を接着し、更に磁化することで永久磁石102とする(不図示)。
【００４９】
こうしたｓ作製方法では、ねじりバネに応力検知素子を形成する工程と、振動子に検知電極を形成する工程と、支持部材に開口を形成する工程と、振動子に磁界発生手段を形成する工程とを含み、また半導体プロセスを用いて装置を作製できる。そのため、高精度且つ安価に振動子、ねじりバネ、及び検知電極を形成することができ、安定性の高い電位測定装置を提供できる。
【００５０】
（第2の実施形態）
図3は、本発明の電位測定装置が組み込まれた画像形成装置の模式的な構成の一例を示す図である。この画像形成装置は、本発明の電位測定装置901、信号処理装置902、高電圧発生器903、帯電器904、露光装置905、トナー供給系906、被転写物送りローラー908、ドラム907を有し、被転写物909に画像を形成する。
【００５１】
動作は次の様に行われる。（1）帯電器904でドラム907を帯電する。（2）露光装置905で帯電部を露光し、潜像を得る。（3）トナー供給系906で潜像にトナーを付着させ、トナー像を得る。（4）トナー像を被転写物909に転写する。（5）被転写物909上のトナーを溶融して、固着させる。これらの工程を経て画像形成が達成される。この構成では、帯電器904、露光装置905、感光ドラム907などが画像形成手段を構成する。
【００５２】
この構成において、ドラム907の帯電状態を電位測定装置901で測定し、その結果を信号処理装置902で処理して、必要に応じて高電圧発生器903にフィードバックをかける。このことにより、安定したドラム帯電を実現し、安定した画像形成を実現できる。これら一連の作業を行っていく中で、電位測定装置の上記振動子の振動特性が変わったりすると、正確にドラム907の帯電状態を検知できない。本発明の電位測定装置を用いることで、こうした事態が起こり難くなるか、たとえ起こっても敏速に対処して元の良好な状態に回復できるので、正確にドラム907の帯電状態を検知できる。こうして、感光ドラム907の安定した帯電が実現され、長時間安定した画像形成が達成される。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１−１】本発明の電位測定装置の第1の実施形態を説明する上面図である。
【図１−２】(a)は図1-1のA-A’断面図、(b)はピエゾ抵抗素子の拡大上面図である。
【図１−３】(a)はピエゾ抵抗素子の拡大断面図、(b) は第1の実施形態の電位測定方法を説明する断面図である。
【図２】本発明の電位測定装置の作製方法の例を説明する断面図である。
【図３】本発明の画像形成装置の実施形態を説明する図である。
【図４】電位測定装置の背景技術を説明する図である。
【符号の説明】
【００５４】
100、901  電位測定装置
102  駆動手段（永久磁石）
111、112  検知電極
121、907  測定対象（測定対象表面、感光ドラム）
124  駆動手段（電磁コイル）
125  駆動信号発生手段（電磁コイル電流源）
141  振動子
150  変位検知手段（ピエゾ抵抗素子）
161  信号検出手段（差動増幅器）
【図１−１】
2008145372.tif 000003
【図１−２】
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【図１−３】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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