(57)【要約】【課題】小型で、かつセンシング感度に優れた構造に容易になし得る構成、またアレイ配列が容易になし得る構成を有する電位センサである。【解決手段】電位センサは、検知電極１０５と、先端部が検知電極１０５により近づいて被測定物に対して検知電極１０５をより広く露出する第１の位置と先端部が検知電極１０５からより遠ざかって被測定物に対して検知電極１０５をより広く覆う第２の位置の間で円弧運動可能に設けられた電気力線遮断板１０２と、遮断板１０２を駆動するための駆動手段１０７とを有し、被測定物の表面電位を検知電極１０５に入射する電気力線の変化量により測定する。【選択図】    図１
2004294352.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物の表面に空隙を介して対向するべく配置された検知電極と、先端部が該検知電極により近づいて被測定物に対して検知電極をより広く露出する第１の位置と先端部が該検知電極からより遠ざかって被測定物に対して前記検知電極をより広く覆う第２の位置の間で所定軸を略中心にして円弧運動可能に設けられた電気力線遮断板と、該遮断板を駆動するための駆動手段とを有し、被測定物の表面電位を前記検知電極に入射する電気力線の変化量により測定することを特徴とする電位センサ。
【請求項２】
前記遮断板は、遮断板支持壁と遮断板離脱防止板により支持される可動軸を有し、該可動軸を中心にして円弧運動することを特徴とする請求項１記載の電位センサ。
【請求項３】
複数の遮断板と複数の検知電極がアレイ配列されてなることを特徴とする請求項１または２記載の電位センサ。
【請求項４】
前記遮断板の少なくとも一部は磁性体部であり、前記駆動手段は遮断板を磁力で駆動することを特徴とする請求項１、２または３記載の電位センサ。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の電位センサと画像形成手段を備え、前記電位センサの検知電極が前記画像形成手段の電位測定の対象となる面と対向して配置され、前記画像形成手段が電位センサの信号検出結果を用いて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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非接触で被測定物表面の電位を測定可能な電位センサ、例えば、電子写真方式の複写機、印刷機、ファクシミリ等の感光ドラム表面の電位を測定するのに適した電位センサに関するものであり、更には、こうした電位センサを備えた画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、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、常に安定した画質を得るために、どのよう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、感光ドラムの帯電電位を電位測定装置（電位センサ）を用いて測定し、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を行っている。
【０００３】
従来の電位センサとしては、非接触式電位センサがあり、ここでは機械式交流電界誘導型と呼ばれる方式がしばしば用いられる。この方式では、測定対象の表面の電位は、電位センサに内蔵される検知電極から取り出される電流の大きさの関数であり、
ｉ＝ｄＱ／ｄｔ＝ｄ／ｄｔ［ＣＶ］・・・（１）
という式で与えられる。ここで、Ｑは検知電極上に現れる電荷量、Ｃは検知電極と測定対象間の結合容量、Ｖは測定対象の表面の電位である。また、この容量Ｃは、
Ｃ＝ＡＳ／ｘ・・・（２）
という式で与えられる。ここで、Ａは物質の誘電率などに係る比例定数、Ｓは検知電極面積、ｘは検知電極と測定対象間の距離である。
【０００４】
これらの関係を用いて、測定対象の表面の電位Ｖを測定するのであるが、検知電極上に現れる電荷量Ｑを正確に測定するには、検知電極と測定対象間の容量Ｃの大きさを周期的に変調するのがよいことが、これまでに分かっている。この容量Ｃの変調方法としては、下記の方法が知られている。
【０００５】
第１の方法は、検知電極の面積Ｓを実効的に変調するものである。この方法の代表的な例では、測定対象と検知電極間にフォーク形状のシャッタを挿入し、シャッタを測定対象の表面と平行な方向に周期的に動かすことで、検知電極上に到達する測定対象からの電気力線の遮蔽程度を変化させ、実効的に検知電極の面積を変化させて、測定対象と検知電極間の静電容量Ｃの変調を実現している（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、他の例では、測定対象と対向する位置に開口部を有した金属のシールド材を配置すると共に、フォークの形状をした振動素子の先端に検知電極を設けて該検知電極の位置を上記開口部直下で平行に変化させることで、検知電極に達する電気力線の数を変調し、静電容量Ｃの変調を行っている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
第２の方法は、検知電極と測定対象間の距離ｘを周期的に変えるものである。この方法の代表的な例では、検知電極を片持ち梁状の振動子の先端に配置し、片持ち梁を振動させることで測定対象と検知電極間の距離ｘを周期的に変化させ、容量Ｃの変調を行っている（例えば、特許文献３参照）。
【０００８】
【特許文献１】
米国特許第４，７２０，６８２号明細書
【０００９】
【特許文献２】
米国特許第３，８５２，６６７号明細書
【００１０】
【特許文献３】
米国特許第４，７６３，０７８号明細書
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記の如き従来技術の状況において、近年、感光ドラムの小径化、ドラム周りの高密度化により、電位センサも小型化、薄型化が求められている。また、画像の品質向上のために、感光ドラムの複数箇所に対して電位の測定が求められている。前述の例で示した現状の機械式交流電界誘導型のセンサにおいては、センサ構造体の内部体積は、その殆どがフォーク状のシャッタあるいは片持ち梁状の振動子を振動させるための駆動機構等の組み立て部品によって占められている。よって、電位センサの小型化が困難であり、また、感光ドラムに対して複数個電位センサを配置するにおいて、設置場所、コストの点で難点がある。したがって、電位センサの小型化の為に、これら駆動機構の小型化が可能な電位センサの製法、構成、駆動方法が求められている。
【００１２】
本発明の目的は、前述の課題を解決し、小型で、かつセンシング感度に優れた構造に容易になし得る構成、またアレイ配列が容易になし得る構成を有する電位センサ、およびこうした電位センサを備えた画像形成装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の電位センサは、被測定物の表面に空隙を介して対向するべく配置された検知電極と、先端部が該検知電極により近づいて被測定物に対して検知電極をより広く露出する第１の位置と先端部が該検知電極からより遠ざかって被測定物に対して前記検知電極をより広く覆う第２の位置の間で所定軸を略中心にして円弧運動可能に設けられた電気力線遮断板（すなわち、遮断板は、円弧運動することで検知電極に対して垂直方向と水平方向に駆動され、被測定物と検知電極の間で両者間を通る電気力線の一部または全てを遮断する）と、該遮断板を駆動するための駆動手段とを有し、被測定物の表面電位を前記検知電極に入射する電気力線の変化量により測定することを特徴とする。
【００１４】
こうした構成の本発明の電位センサでは、検知電極とこれに対向して配置される被測定物の間に、上記の如く円弧運動可能に電気力線遮断板が設けられて、被測定物の表面電位を検知電極に入射する電気力線の変化量により測定するので、該電気力線の変化量が、遮断板と検知電極との距離の変化及び遮断板による検知電極の遮断面積の変化の両者の寄与で有効に制御できて、小型化可能でかつセンシング感度に優れた電位センサとできる。
【００１５】
上記基本構成に基づいて、以下の如きより具体的な態様が可能である。
前記遮断板は、遮断板支持壁と遮断板離脱防止板により支持される可動軸を有し、該可動軸を中心にして円弧運動する形態を採り得る。こうした形態は半導体プロセスなどを用いて容易に形成され得る。また、複数の遮断板と複数の検知電極がアレイ配列されてなる形態も採り得る（図２、図２０参照）。こうした形態も半導体プロセスなどを用いて容易に形成され得る。前記遮断板は、１つの検知電極に対して複数個設けられ得る（図１４参照）。
【００１６】
前記遮断板は、電気力線遮断壁で囲まれている形態も採り得る（図１５参照）。また、前記検知電極も、電気力線遮断壁で囲まれている形態を採り得る（図２０参照）。
【００１７】
前記遮断板の少なくとも一部は磁性体であったり、遮断板の少なくとも一部に磁性体膜が形成されたりし、、前記駆動手段は遮断板を磁力で駆動する形態も採り得る（図１等参照）。遮断板はめっき物であったりする（図５等参照）。
【００１８】
前記遮断板離脱防止板の一部は、被測定物からの電気力線の一部を遮断する様に形成され得る。また、遮断板離脱防止板の一部は、前記遮断板を囲うように形成され得る。この場合、遮断板を囲うように形成された遮断板離脱防止板の一部の内周部が、前記第２の位置にある遮断板の外周部と重なる様に形成され得る（図１５参照）。遮断板離脱防止板の内周部と遮断板外周部とが重なることで、被測定物から検知電極に入射する全ての電気力線を遮断できる。
【００１９】
前記遮断板支持壁、遮断板を取り囲む遮断壁、検知電極を取り囲む遮断壁などは、シリコンよりなり得る（図５等参照）。また、前記遮断板と遮断板離脱防止板が接することで、遮断板の円弧運動の角度範囲を制御し得る（図６等参照）。さらに、前記遮断板と遮断板離脱防止板の一部よりなる傾斜面が接することで、遮断板の円弧運動の角度範囲を制御し得る（図７等参照）。前記遮断板と遮断板支持壁が接することで、遮断板の円弧運動の角度範囲を制御することもできる（図１１参照）。また、前記遮断板は、可動軸と本体部を繋ぐ複数本のアームを有し得る（図１２参照）。
【００２０】
更に、上記目的を達成する本発明の画像形成装置は、上記の電位センサと画像形成手段を備え、電位センサの検知電極が画像形成手段の電位測定の対象となる面と対向して配置され、画像形成手段が電位センサの信号検出結果を用いて画像形成の制御を行うことを特徴とする。画像形成手段としては感光ドラムなどが用いられ得る。画像形成装置は、複写機能、印刷機能、ファクシミリ機能などを有し得る。本発明の電位センサは、複数の機器（たとえば、ホストコンピューター、インターフェース機器、リーダ、プリンタなど）から構成されるシステムに適用しても、１つの機器（例えば、複写機、ファクシミリ装置）からなる装置に適用してもよい。こうして本発明の電位センサを備えた高性能の画像形成装置を実現できる。また、こうした電位センサはアレイ配列が容易で、アレイ配列された電位センサを備えた画像形成装置を実現することもできる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の電位センサおよび電位センサを備えた画像形成装置の具体的な実施の形態の構成を作製方法及び電位測定原理と共に図面を用いて説明する。
【００２２】
（第１の実施の形態）
本発明の電位センサの第１の実施の形態の模式図を図１（（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である）に示す。ここでは、電位センサの駆動、電位の測定のために必要な配線等は記載していない。本実施形態の電位センサでは、検知電極１０５が置かれた平板状の基板１０４から垂直に立って遮断板支持壁１０１が設けられ、この支持壁１０１に支持された磁化された導電性材料の遮断板１０２（細くなったアーム１０２ａ、可動軸１０２ｂの部位を有する）を、可動軸１０２ｂを中心として検知電極１０５に略垂直な方向に円弧運動させて、被測定物（不図示、検知電極１０５に対向して置かれる）から検知電極１０５に入射する電気力線の量を増減させる。このことで、被測定物と検知電極１０５の間の結合静電容量を変化させて被測定物の電位をセンシングする。遮断板１０２を円弧運動させる動力源は、コイル基板１０６上のコイル１０７に電流を流すことで発生する磁界である。遮断板１０２の可動軸１０２ｂは、支持壁１０１上に固定された遮断板離脱防止板１０３により、支持壁１０１の所定の位置に保持される。
【００２３】
本実施形態の電位センサは、遮断板１０２を検知電極１０５上で円弧運動させる、すなわち遮断板１０２を検知電極１０５に対して略垂直方向に畳むことができるので、フォーク状のシャッタ（遮断板）を駆動させる（検知電極に対して水平方向にスライドさせる）構成に比べて、小型化できる。
【００２４】
本実施形態の電位センサは、半導体プロセスを用いて作製できるので、容易に複数個連続配列できる。また、半導体プロセスを用いるので、大量かつ比較的安価に作製することも可能である。アレイ配列された電位センサの基本的な構成は、図２に示すように、上記の如く円弧運動可能な複数の遮断板１０２を配列した遮断機構２０１、複数の遮断板１０２に対応して複数の検知電極１０５を配列した検知電極基板２０２、遮断板１０２駆動用のコイル１０７を備えたコイル基板２０３を組み合わせることにより形成される。電位センサの配列方法は、例えば図１９（ａ）、（ｂ）に示す様なものが可能である。他に、市松模様の如き配列も可能である。
【００２５】
本実施形態の電位センサの駆動原理を図３、図４を用いて説明する。図３の電位センサの動きは、図４にて説明している。図３に示す様に、遮断板１０２はアース線３０２と接している。また、図４に示す様に、遮断板１０２は、矢印４０１方向（矢印の方向は、Ｎ極→Ｓ極）に磁化している（コイル１０７からの矢印４０２、４０３も同じ磁化方向とする）。これにより、遮断板１０２の電気力線遮断機能、及びコイル１０７による遮断板１０２の駆動が可能となっている。
【００２６】
遮断板１０２を円弧運動させる場合、電源３０３よりコイル１０７に電流を流す。電流としては、交流電流を連続で流すか、直流電流を断続して流す。コイル１０７に所定の方向に電流を流すと、矢印４０２方向の磁力を発生させることができる（図４（ａ））。このとき遮断板１０２とコイル１０７間では斥力が働き、遮蔽板１０２は平板状検知電極１０５に対して平行方向に向く。これにより、被測定物３０１（図３参照）から検知電極１０５に入射する電気力線が遮られる。
【００２７】
一方、コイル１０７に流す電流の向きを変えると、矢印４０３方向の磁力が発生する。このとき遮断板１０２とコイル１０７間では引力が働く（図４（ｂ）、（ｃ））。すると、遮断板１０２は可動軸１０２ｂを中心に図４時計方向に円弧運動して検知電極１０５に対して垂直方向に向き、検知電極１０５に入射する電気力線を遮らなくなる。遮断板１０２を検知電極１０５に対して垂直方向に向かせる場合、遮断板１０２は必ずしも磁力で引っ張る必要はなく、磁力を消滅させて遮断板１０２の自重により図４（ｃ）の位置に戻すことも可能である。
【００２８】
本実施形態の電位センサの測定原理を図３、図４を用いて説明する。図４（ａ）〜（ｃ）のように遮断板１０２が円弧運動すると、被測定物３０１と検知電極１０５間の電気力線の遮蔽程度を変化することができるので、検知電極１０５に入射する電気力線を増減できる。この増減を検知電極１０５から流れる電流として検知し、増幅器３０４で増幅して出力器３０５で数値として出力する。
【００２９】
シャッタが検知電極を遮断する面積が同じ場合において、シャッタと検知電極との距離が大きくなると、検知電極に入射する電気力線の本数は減ることが一般に知られている。また、検知電極とシャッタとの距離が同じ場合において、シャッタの検知電極を遮断する面積が大きくなると、検知電極に入射する電気力線の本数は減ることが一般に知られている。一方、本実施形態の電位センサの遮断板１０２は円弧運動する。よって、遮断板１０２による検知電極１０５の遮断面積が増減すると同時に、遮断板１０２と検知電極１０５間の距離が増減する。すなわち、遮断板１０２の円弧運動は上記２つの効果を有する。よって、本実施形態の電位センサは、チョッピングするだけ（検知電極と遮断板との距離が同じで、検知電極の遮断面積を変化させるだけ）の電位センサと比べて、比較的小型でありながらセンシング感度に優れたものとできる。
【００３０】
本実施形態の電位センサの作製方法を図５を用いて説明する。まず、シリコン基板５０３の両面に等方エッチングマスク層５０１、５０４を形成し、遮断板１０２を形成する側の等方エッチングマスク層５０１に開口部を形成する。前記開口部よりシリコン基板５０３を等方エッチングすることで、等方エッチング溝５０２を形成する（図５（ａ）参照。図５において、右側の部分が上面図であり、左側の部分が右側の上面図のＢ−Ｂ断面図である）。
【００３１】
次に、前記等方エッチング溝５０２に遮断板１０２となる材料を埋め込む。このとき、遮蔽板１０２の駆動に必要なアーム１０２ａ、可動軸１０２ｂが一緒に形成される。また、シリコン基板５０３の遮断板を形成しない面に、第１の垂直エッチングマスク層５０６及び第２の垂直エッチングマスク層５０７を形成する（図５（ｂ））。
【００３２】
次に、遮断板１０２が駆動時に離脱しないように、遮断板離脱防止板１０３となる材料を形成する。また、第１の垂直エッチングマスク層５０６を用いて第１の垂直エッチングを行ない、溝５０９を形成する（図５（ｃ））。更に、垂直エッチングマスク層５０６を除去し、第２の垂直エッチングマスク層５０７を用いて第２の垂直エッチングを行ない、貫通溝５１０を形成する（図５（ｄ））。貫通溝５１０を形成することで、遮断板１０２は可動軸１０２ｂを中心として円弧運動が可能となる。
【００３３】
図５の工程を用いる場合、図６に示すように、円弧運動の軸中心６０１に遮断板離脱防止板６０２の一部が接するようにすることで、遮断板１０２をシリコン基板５０３から更に抜けにくくできる。ここでは、軸中心６０１を固定できるので、遮断板１０２の円弧運動を更に安定化する効果もある。
【００３４】
図６の構成を用いる場合、図７（ａ）に示すように、遮断板離脱防止板７０１の一部に傾斜角７０２の斜面を設けることで、遮断板１０２の円弧運動の角度範囲を制御できる。すなわち、図７（ｂ）に示すように、遮断板１０２が傾斜角７０３よりも下に進めないようにできる。このとき、傾斜角７０２、傾斜角７０３はほぼ同じになる。
【００３５】
図７（ｂ）に示すように、傾斜角７０２を９０度未満にすれば、遮断板１０２の円弧運動する角度範囲を短くできる。これにより、遮断板１０２をより早く検知電極１０５に対して平行にすることができる（図４（ａ）参照）。また、遮断板１０２を予め電気力線遮断方向に傾けておけるので、遮断位置方向に動かしやすい。
【００３６】
更に、図６の構成を用いる場合、図８に示すように、追加的な遮断板離脱防止板８０１を設けることで、遮断板１０２が矢印８０３方向へ離脱しようとするのを更に確実に防止できる。
【００３７】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の電位センサの第２の実施の形態の作製方法を図９を用いて説明する。図５（ｂ）まで終了した基板５０３上の遮断板１０２の可動軸１０２ｂ上に半円の断面形状の犠牲層（後に除去される部材）９０１を形成する。この半円の断面形状の犠牲層９０１の半径と、可動軸部の半径は同じにする（図９（ａ））。
【００３８】
次に、犠牲層９０１、シリコン基板５０３上に遮断板離脱防止板９０２を形成する（図９（ｂ））。その後、上記第１の垂直エッチングを行ない溝９０３を形成する（図９（ｃ））。更に、上記第２の垂直エッチングを行ない、貫通溝９０５を形成する（図９（ｄ））。ここで、犠牲層９０１を除去して空隙９０４を形成する。この場合、可動軸１０２ｂはシリコン基板５０３と遮断板離脱防止板９０２で覆われているので、遮断板１０２の離脱はより確実に防止される。その他の点は、第１の実施の形態と同じである。
【００３９】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の電位センサの第３の実施の形態の作製方法を図１０を用いて説明する。図５（ａ）まで終了した基板５０３の可動軸用等方エッチング溝部に１／４円の断面形状の犠牲層１００１を形成する（図１０（ａ））。そして、残りの等方エッチング溝に遮断板１００２を埋め込む（図１０（ｂ））。
【００４０】
次に、犠牲層１００１、遮断板１００２の可動軸１００２ｂ、シリコン基板５０３上に遮断板離脱防止板１００３を形成する。そして、上記第１の垂直エッチングを行ない、溝１００４を形成する（図１０（ｃ））。更に、上記第２の垂直エッチングを行ない、貫通溝１００６を形成する（図１０（ｄ））。ここで、犠牲層１００１を除去し、空隙１００５を形成する。この場合、可動軸１００２ｂはシリコン基板５０３と遮断板離脱防止板１００３で覆われているので、遮断板１００２の離脱がより確実に防止される。
【００４１】
（第４の実施の形態）
第４の実施の形態を説明する。本実施形態の電位センサの作製方法において、図１１（ａ）に示すように、遮断板支持壁１１０２の幅１１０１を変えている（大きくしている）。これにより、遮断板１０２が検知電極１０５に対して完全に垂直方向に向く前に、遮断板１０２と遮断板支持壁１１０２が接触するので、遮断板１０２の円弧運動角１１０４を制御できる。
【００４２】
この場合、図１１（ｂ）に示すように、遮断板１０２の円弧運動角を制御する為に遮断板支持壁１１０５に傾斜面を設けてもよい。これにより、円弧運動角制御がより確実になる。
【００４３】
（第５の実施の形態）
第５の実施の形態を説明する。本実施形態の電位センサの作製方法において、図１２に示すように、遮断板１２０１のアーム１２０１ａを複数本にしている。このことで、アームが１本の場合に比べて遮断板１２０１を捩じれにくくできる。
【００４４】
（第６の実施の形態）
第６の実施の形態を説明する。本実施形態の電位センサの作製方法において、図１３に示すように、検知電極１０５に比べて遮断板１３０２とアーム１３０２ａの何れか、もしくは両方を長くしている。このことで、遮断板１３０２を検知電極１０５に対して完全に水平方向に動かさなくても、これへの電気力線を遮断することが可能となる。従って、遮断板１３０２の円弧運動角１３０１を小さくできて、遮断板１３０２をコイル１０７からあまり離す必要がなくなる。よって、遮断板１３０２は、コイル１０７から発生する磁力の影響をより有効に受けることができる。
【００４５】
（第７の実施の形態）
第７の実施の形態を説明する。本実施形態の電位センサの作製方法において、図１４に示すように、１つの検知電極１０５に対して複数個の遮断板１０２を設けている。このことで、遮断板長さ１４０２および遮断板支持壁１０１の高さ１４０１を短くできる。よって、遮断板１０２を動かすために必要なエネルギーを小さくでき、また、遮断板１０２、貫通溝５１０等を作製するためのエッチング時間等を短くできるので、電位センサの製造時間、製造コストを低減できる。
【００４６】
（第８の実施の形態）
第８の実施の形態を説明する。本実施形態の電位センサの作製方法において、図１５（ａ）に示すように、遮断板離脱防止板１５０１の一部を、遮断板１０２を囲うように形成する（遮断板離脱防止板１５０１よりなる開口部１５０２を形成する）。これにより、遮断板１０２が被測定物からの電気力線を遮断するとき、開口部１５０２を完全に塞ぐことができるので（図１５（ｂ）参照）、検知電極１０５に正面方向から入射する電気力線をほぼ完全に遮断できる。
【００４７】
この場合、図１９（ｃ）、（ｄ）に示すような側面の遮断壁１９０１、１９０２も形成して置くことで、遮断板１０２の横から回り込んで入射する電気力線も遮断できるので、検知電極１０５に入射するほぼ全ての電気力線を遮断できる。これにより、電位センサのダイナミックレンジを大きくとることが可能となる。更に、検知電極１０５の周りを遮断板１０２、遮断板離脱防止板１５０１の一部、遮断支持壁、遮断壁で囲うことができるので、検知電極１０５にゴミが付きにくくできる。また、電位センサ自体の強度をアップできる。
【００４８】
（第９の実施の形態）
第９の実施の形態を説明する。本実施形態の電位センサの遮断板離脱防止板の作製方法を図１６を用いて説明する。遮断板離脱防止板をめっき法で作製する本実施形態の作製方法において、遮断板１０２を形成後、配線１６０２及び電極１６０１を形成する（図１６（ａ））。次に、絶縁層１６０３を形成し、電極１６０１のみを露出させる（図１６（ｂ））。次に、電極部１６０１よりめっきを行ない、めっき物よりなる遮断板離脱防止板１６０４を形成する（図１６（ｃ））。次に、絶縁層１６０３を除去し（図１６（ｄ））、最後に図１６（ｅ）に示すように貫通溝１６０５を形成する。めっき時に電流を流すのに用いた配線１６０２は、遮断板１０２用のアース線として用いることができる。
【００４９】
（第１０の実施の形態）
第１０の実施の形態を説明する。本実施形態の電位センサの遮断板離脱防止板の作製方法を図１７、図１８を用いて説明する。遮断板離脱防止板をめっき法で作製する本実施形態の作製方法において、遮断板１０２を形成後、配線１７０２、電極１７０１を形成する（図１７（ａ））。次に、絶縁層１７０３を形成し、電極１７０１のみを露出させる（図１７（ｂ））。次に、めっき物の形状を制御するための型１７０４を形成する（図１７（ｃ））。次に、電極部１７０１よりめっきを行ない、めっき物よりなる遮断板離脱防止板１７０５を形成する（図１７（ｄ））。次に、絶縁層１７０３、型１７０４を除去し（図１８（ａ））、最後に図１８（ｂ）に示すように貫通溝１７０６を形成する。ここでも、めっき時に電流を流すのに用いた配線１７０２は、遮断板１０２用のアース線として用いることができる。
【００５０】
この場合、型を、露光条件を制御したフォトリソグラフィー法で作製することで、図１９に示すような傾斜面を有する型１８０１を形成できる。これは図７に示す遮断板離脱防止板になり得る。
【００５１】
上記の実施の形態の電位センサの作製方法において、等方エッチングマスク層は、等方エッチングに対して耐性を有する材料から選択する。例えば、シリコン熱酸化膜、チッ化シリコン膜等の無機膜、もしくは有機膜を用いることができる。等方エッチングにおいて、半円断面形状のエッチング溝を得る場合、開口径をできるだけ小さくすると、略半円断面形状のエッチング溝を得られる。遮断板の可動軸部を形成するための溝部は、円弧運動の軸となるので、半円に近い断面形状であることが望ましい。
【００５２】
等方エッチングには、ドライエッチング、ウェットエッチングのいずれの手法も利用可能である。ドライエッチングでは、例えば、ＸｅＦ２、ＳＦ６などのフッ素系のエッチングガスを用いられる。ウェットエッチングでは、フッ酸、硝酸、酢酸の混合液よりなるエッチング溶液を用いることができる。
【００５３】
遮断板形成では、シルクスクリーン印刷法、めっき法、蒸着法、化学気相成長、膜塗布法（スピンコート法、ディップコート法等）などの何れかを用いることができる。遮断板を形成する際に、等方エッチング溝よりはみ出した遮断板部材は、ＣＭＰ（ケミカル・メカニカル・ポリッシング）等の研磨法で除去できる。
【００５４】
上記の実施の形態の電位センサの作製方法において、垂直エッチングマスク層は、垂直エッチングに対して耐性を有する材料から選択する。例えば、シリコン熱酸化膜、チッ化シリコン膜等の無機膜、もしくは有機膜を用いることができる。垂直エッチングには、例えば、反応性イオンを用いるＲＩＥ（リアクティブ・イオン・エッチング）技術を用いられる。ＲＩＥにおいて、エッチングガスの組成、ガス流量、エッチングパワー、チャンバー圧力等を制御することで、図１１（ｂ）に示すような傾斜面を形成できる。
【００５５】
遮断板離脱防止板は、フォトリソグラフィーと、シルクスクリーン印刷法、めっき法、蒸着法、化学気相成長、膜塗布法（スピンコート法，ディップコート法等）などの何れかの成膜法を組み合わせて形成できる。フォトリソグラフィーにおいて、露光条件を制御することで、図７、図８、図１９に示すような遮断板離脱防止板の傾斜面を形成できる。
【００５６】
また、図９（ａ）の半円の断面形状の犠牲層９０１を形成する場合、熱可塑性材料を該位置に形成し、リフローさせることで形成できる。図１０（ａ）の１／４円の断面形状の犠牲層１００１を形成する場合、フォトレジストを等方エッチング溝に充填し、該位置のフォトレジストのみをパターニングして残すようにすることで形成できる。
【００５７】
【実施例】
更に具体的な実施例を説明する。本発明の電位センサの実施例の作製方法を説明する。以下、本実施例の作製工程を、電気力線遮断機構のみを示す図５及び図１６の工程断面図を用いて説明する。
【００５８】
基板５０３としては、単結晶シリコン基板を用いる。基板を酸化ガスにて熱酸化し、熱酸化膜よりなる等方エッチングマスク層５０１、５０４を形成する。等方エッチングマスク層５０１側にフォトリソグラフィー法にてパターンを有する有機膜を形成し（このとき、他方の等方エッチングマスク層５０４も有機膜で保護しておく）、パターンより露出する熱酸化膜をバッファードフッ酸で除去し、遮断板１０２を得るための開口部を形成する。その後、パターンを有する有機膜をＯ２プラズマを用いるアッシングで除去する。そして、開口部より露出するシリコン５０３を、フッ酸、硝酸、酢酸よりなる混合液を用いる等方エッチングにより等方エッチングし、等方エッチング溝５０２を形成する（図５（ａ））。
【００５９】
その後、等方エッチングマスク層５０１をバッファードフッ酸で除去して、等方エッチング溝５０２が形成されたシリコン面側全面に、Ａｌ導電層をスパッタリング法にて形成する（図示せず）。そして、該基板をＮｉ−Ｃｏ系めっき溶液に浸して、導電層に通電し、Ｎｉ−Ｃｏめっき層を成長させる。余分なめっき層をＣＭＰで研磨、除去し、遮断板１０２を形成する。
【００６０】
続いて、等方エッチングマスク層５０４上の有機膜をアッシング除去する。そして、等方エッチングマスク層５０４上にフォトリソグラフィー法を用いて、貫通溝５１０形成用マスク層をパターニングする。バッファードフッ酸にて、パターンより露出した熱酸化膜をバッファードフッ酸で除去する。そして、貫通溝５１０形成用マスク層をアッシング除去し、フォトリソグラフィー法を用いて垂直エッチングマスク層５０７を形成する（図５（ｂ））。
【００６１】
図１６の製造方法の場合、次に、スパッタリング法と、フォトリソグラフィー法と、エッチング法を用いて、図１６（ａ）に示すようなＡｕよりなる配線１６０２と電極１６０１を形成する。次に、フォトリソグラフィー法で絶縁層１６０３を形成した後、該基板をめっき液に浸して電極部１６０１に通電し、Ｎｉ−Ｃｏめっき層１６０４を成長させる（図１６（ｃ）。その後、絶縁層１６０３を有機溶剤で除去する（図１６（ｄ））。
【００６２】
また、有機マスク層よりなる垂直エッチングマスク層５０６をフォトリソグラフィー法で形成する。そして、垂直エッチングマスク層５０６をマスク層として、反応性イオンを用いるドライエッチング法で垂直エッチングし、溝５０９を形成する（図５（ｃ）、図１６（ｄ））。
【００６３】
更に、垂直エッチングマスク層５０６をアッシング除去し、垂直エッチングマスク層５０７をマスク層として、反応性イオンを用いるドライエッチング法で垂直エッチングし、貫通溝５１０を形成する（図５（ｄ））。
【００６４】
最後にＡｌ電極をフッ酸系溶剤で溶解し、遮断機構を作製する。このとき、可動軸部下のＡｌ電極も溶解するので、遮断板１０２は円弧運動可能となる。
【００６５】
一方、検知電極基板１０４、コイル基板１０６をそれぞれ半導体プロセスで作製する。そして、遮断機構、検知電極基板、コイル基板を接着することで、本実施例の電位センサを作製できる。最後に、本実施例の電位センサを被測定物に対向して設置し、被測定物を有する画像形成装置を得る。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の電位センサによれば、検知電極とこれに対向して配置される被測定物の間に、先端部が該検知電極により近づいて被測定物に対して検知電極をより広く露出する第１の位置と先端部が該検知電極からより遠ざかって被測定物に対して前記検知電極をより広く覆う第２の位置の間で所定軸を略中心にして円弧運動可能に電気力線遮断板が設けられて、被測定物の表面電位を検知電極に入射する電気力線の変化量により測定するので、遮断板と検知電極との距離の変化及び遮断板による検知電極の遮断面積の変化の両者が該電気力線の変化量に寄与して、小型化可能でかつセンシング感度に優れた電位センサ、および該電位センサを備えた高性能の画像形成装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電位センサの第１の実施の形態を説明する斜視図，断面図である。
【図２】本発明の電位センサの配列構成例を示す斜視図である。
【図３】本発明の電位センサの第１の実施の形態の電位測定原理を示す図である。
【図４】本発明の電位センサの第１の実施の形態の駆動原理を示す図である。
【図５】本発明の電位センサの第１の実施の形態の作製方法を示す工程図である。
【図６】本発明の電位センサの第１の実施の形態の変更例を示す図である。
【図７】本発明の電位センサの第１の実施の形態の他の変更例を示す図である。
【図８】本発明の電位センサの第１の実施の形態の更なる他の変更例を示す図である。
【図９】本発明の電位センサの第２の実施の形態の作製方法を示す工程図である。
【図１０】本発明の電位センサの第３の実施の形態の作製方法を示す工程図である。
【図１１】本発明の電位センサの第４の実施の形態とその変更例を示す断面図である。
【図１２】本発明の電位センサの第５の実施の形態を示す上面図である。
【図１３】本発明の電位センサの第６の実施の形態を示す断面図である。
【図１４】本発明の電位センサの第７の実施の形態を示す断面図である。
【図１５】本発明の電位センサの第８の実施の形態を説明する図である。
【図１６】本発明の電位センサの第９の実施の形態の遮断板離脱防止板の作製方法を示す工程図である。
【図１７】本発明の電位センサの第１０の実施の形態の遮断板離脱防止板の作製方法を示す工程図である。
【図１８】図１７の工程の続きを示す工程図である。
【図１９】本発明の電位センサの第１０の実施の形態の遮断板離脱防止板の変更例の作製方法を示す図である。
【図２０】本発明の電位センサを複数形成する場合の配置例、及び電気力線遮断壁を形成した場合の形成例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０１，１１０２，１１０５・・・遮断板支持壁
１０２，１００２，１２０１，１３０２・・・遮断板
１０２ａ，１２０１ａ，１３０２ａ・・・アーム
１０２ｂ，１００２ｂ・・・可動軸
１０３，６０２，７０１，８０１，９０２，１００３，１５０１，１６０４，１７０５・・・遮断板離脱防止板
１０４，２０２・・・検知電極基板
１０５・・・検知電極
１０６，２０３・・・コイル基板
１０７・・・コイル
２０１・・・遮断機構
３０１・・・被測定物
３０２・・・アース線
３０３・・・電源
３０４・・・増幅器
３０５・・・出力器
４０１，４０２，４０３，８０３・・・矢印
５０１，５０４・・・等方エッチングマスク層
５０２・・・等方エッチング溝
５０３・・・シリコン基板
５０６・・・第１の垂直エッチングマスク層
５０７・・・第２の垂直エッチングマスク層
５０９，９０３，１００４・・・溝
５１０，９０５，１００６，１６０５，１７０６・・・貫通溝
６０１・・・軸中心
７０２，７０３・・・傾斜角
９０１・・・半円の断面形状の犠牲層
９０４，１００５・・・空隙
１００１・・・１／４円の断面形状の犠牲層
１１０１・・・遮断板支持壁の幅
１１０４，１３０１・・・円弧運動角
１４０１・・・遮断板支持壁高さ
１４０２・・・遮断板長さ
１５０２・・・開口部
１６０１，１７０１・・・電極
１６０２，１７０２・・・配線
１６０３，１７０３・・・絶縁層
１７０４，１８０１・・・型
１９０１，１９０２・・・遮断壁
【図１】
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【図２】
2004294352.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2004294352.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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