(57)【要約】【課題】装置内に用いられる電磁駆動手段が磁性微粒子を引き付けにくくして、性能向上や比較的長時間の安定した動作が可能になった電位測定装置を提供することである。【解決手段】電位測定装置100は、膜104を有する基板105と、膜104上に設置された検知電極111、112と、膜104を変形させるための電磁駆動手段102、124と、検知電極111、112に接続された信号検出手段120を有する。電磁駆動手段は、少なくとも1つの電磁コイル124を含む。膜104上に設置された検知電極111、112を測定対象に対向させて配置して電磁駆動手段により膜104を変形させるとき、検知電極111、112に現れる信号を信号検出手段120で検出して測定対象の電位を測定する。電磁駆動手段102、124は測定対象に対して露出しない様に配置される。【選択図】図1
2007298452.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
膜を有する基板と、前記膜上に設置された検知電極と、前記膜を変形させるための電磁駆動手段と、前記検知電極に接続された信号検出手段と、を有し、
前記電磁駆動手段は、前記検知電極が設置されていない方の前記膜の面上に設置された第1の磁界発生部分と、該膜の面に対向する位置に設置された第2の磁界発生部分を含み、前記第1の磁界発生部分と第2の磁界発生部分のうちの少なくとも一方が電磁コイルであることを特徴とする電位測定装置。
【請求項２】
前記膜は、該膜を介して電位測定対象から前記電磁駆動手段に通じる空間経路が存在しない様に前記基板上に設けられてい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】
前記第1の磁界発生部分と第2の磁界発生部分は、夫々、永久磁石と電磁コイル、又はその逆、又は軟磁性体と電磁コイル、又はその逆、又は電磁コイルと電磁コイル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】
前記膜上に、揺動中心軸を挟んで各1つの前記検知電極が設置され、前記電磁駆動手段は、前記揺動中心軸を中心に前記一対の検知電極を揺動させる様に前記膜を変形させることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の電位測定装置。
【請求項５】
前記信号検出手段は、前記一対の検知電極から出力される2つの信号の差を用いて信号の差動検出を行うことを特徴とする請求項4に記載の電位測定装置。
【請求項６】
前記膜が有機材料からな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】
前記膜が、ポリイミド又はポリジメチルシロキサン（PDMS）からなることを特徴とする請求項6に記載の電位測定装置。
【請求項８】
前記基板がシリコンからなることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の電位測定装置。
【請求項９】
前記電位測定装置の、前記膜以外の部分であって、前記電磁駆動手段と外部とを遮蔽する壁面の一部に貫通孔を有することを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の電位測定装置。
【請求項１０】
前記電位測定装置の、前記膜以外の部分であって、前記電磁駆動手段と外部とを遮蔽する壁面の一部が変形可能な材料であることを特徴とする請求項1乃至9のいずれかに記載の電位測定装置。
【請求項１１】
請求項1乃至10のいずれかに記載の電位測定装置の作製方法であって、
前記膜を有する基板を準備する工程と
前記基板に開口を形成する工程と、
前記開口の形成された部分の前記膜上に検知電極を形成する工程と、
前記検知電極が形成されていない方の前記膜の面上に電磁コイル又は磁性体を形成する工程と、
を含むことを特徴とする電位測定装置の作製方法。
【請求項１２】
請求項1乃至10のいずれかに記載の電位測定装置と、前記電位測定装置より得られる出力信号を処理する信号処理装置と、画像形成手段を備え、
前記電位測定装置の検知電極の形成された部分が前記画像形成手段の電位測定の対象と対向して配置され、前記画像形成手段が前記信号処理装置の信号処理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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被測定物体（電位測定対象）の電位を非接触で測定することが可能な電位測定装置、電位測定装置を有する画像形成装置などに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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、常に安定した画質を得るためには、どの様な環境下でも感光ドラム表面の電位分布が適当に（典型的には均一に）なる様に感光ドラム表面を帯電しておく必要がある。このため、感光ドラム表面の電位を電位測定装置で測定し、その結果を利用して感光ドラム表面の電位を均一に保つ様にフィードバック制御を行う機能を画像形成装置に搭載することが、従来、しばしば行われている。
【０００３】
画像形成装置に用いられる電位測定装置として、次の様な構造の装置が提案されている（特許文献1参照）。図5は、この電位測定装置500の構造を示す上面図である。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の形状は、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ている。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に接続されている。取り出し電極515、516は、夫々、配線517、518によって、差動増幅器520に接続されている。
【０００４】
この電位測定装置500の電位測定方法の例について、図5(a)のB-B’断面図である図5(b)を用いて説明する。ここでは、測定対象表面521に対向して電位測定装置500が設置されている。測定対象表面521は、例えば、感光ドラムである。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内に配置されている。図5(b)は、揺動体駆動機構（不図示）によって揺動体504を揺動させた状態をも破線で示す。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との距離及び容量を周期的に変化させ、測定対象表面521の電位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】
しかし、上記の如き電位測定装置では、揺動体駆動機構の存在する空間が前記ケースの開口部を介して測定対象の存在する空間と通じているので、印刷に用いられるトナー等の磁性微粒子を、揺動体駆動機構の磁界発生手段が引き寄せてしまうという懸念がある。従って、揺動体駆動機構の動作の安定性を損なう恐れがあり、結果として、電位測定動作の安定性を妨げる可能性がある。磁界発生手段としては、永久磁石や電磁コイルがあり、前者は常に磁性微粒子を引き寄せる懸念があり、後者は動作中に磁性微粒子を引き寄せる懸念がある。
【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、膜を有する基板と、前記膜上に設置された検知電極と、前記膜を変形させるための電磁駆動手段と、前記検知電極に接続された信号検出手段とを有する。本発明において、前記電磁駆動手段は、前記検知電極が設置されていない方の前記膜の面上に設置された第1の磁界発生部分と、この膜の面に対向する位置に設置された第2の磁界発生部分を含む。前記第1の磁界発生部分と第2の磁界発生部分のうちの少なくとも一方は電磁コイルである。
【０００７】
また、上記課題に鑑み、本発明の電位測定装置の作製方法は、膜を有する基板を準備する工程と、基板に開口を形成する工程と、開口の形成された部分の膜上に検知電極を形成する工程と、検知電極がない方の膜の面上に電磁コイル又は磁性体を形成する工程を含む。
【０００８】
また、上記課題に鑑み、本発明の画像形成装置は、上記の電位測定装置と、この電位測定装置より得られる出力信号を処理する信号処理装置と、画像形成手段を備える。ここにおいて、前記電位測定装置の検知電極の形成された部分が前記画像形成手段の電位測定対象と対向して配置され、前記画像形成手段が前記信号処理装置の信号処理結果を用いて画像形成の制御を行う。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の電位測定装置によれば、前記電磁駆動手段を用いて前記膜を変形させ、この膜上にある前記検知電極に現れる出力信号を検出する構成を有するので、この膜を用いて電磁駆動手段が電位測定対象に対して実質的に露出しない構造を容易に実現できる。そのため、電磁駆動手段が、磁性体であるトナーなどの磁性微粒子を引き付けにくくなり、電位測定装置の性能向上や比較的長時間の安定した動作が可能になる。
【００１０】
また、こうした電位測定装置は、膜を有する基板を準備する上記の作製方法により、半導体プロセスなどを用いて比較的容易且つ高精度に作製することができる。更に、上記電位測定装置を画像形成装置に用いることで、画像形成装置の性能向上や比較的長時間の安定した動作も可能とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明の実施形態を説明する。電位測定装置の一実施形態は、測定対象に対向して配される膜を有する基板と、前記膜上に設置された少なくとも1つの検知電極と、この膜を変形させるための電磁コイルなどを含む電磁駆動手段と、前記検知電極に接続された信号検出手段を有する。前記電磁駆動手段は、前記検知電極が設置されていない方の前記膜の面上に設置された第1の磁界発生部分と、この膜の面に対向する位置に設置された第2の磁界発生部分を含む。ここで、引力或いは斥力を及ぼし合う第1の磁界発生部分と第2の磁界発生部分は、夫々、永久磁石と電磁コイル、又はその逆、又は軟磁性体と電磁コイル、又はその逆、又は電磁コイルと電磁コイルである。そして、前記検知電極を電位測定対象に対向させて配置して、前記電磁駆動手段により前記膜を、後述する2次曲げのモードや基本モードなどで変形させるとき、検知電極に現れる信号を前記信号検出手段で検出して電位測定対象の電位が測定される。前記信号検出手段は、増幅手段や電流・電圧変換手段などを含んで構成することができる。
【００１２】
前記膜は、該膜を介して電位測定対象から前記電磁駆動手段に通じる空間経路が存在しない様に前記基板上に張り巡らされている。すなわち、前記膜には、孔などの開口部が無いようになっている。こうして、前記膜が、端面の現れる開口部を有しないことで、膜の周囲の全てが基板に支持されており、検知電極と電磁駆動手段とが空間的に隔てられる。そのため、検知電極側に存在する可能性のあるトナーなどの磁性微粒子が電磁駆動手段に引き付けられにくくなり、電位測定装置の性能向上と長時間の安定した動作が可能になる。
【００１３】
前記電磁駆動手段中に永久磁石を用いる構成とするとき、エネルギー効率の良い前記膜の変形駆動を可能とする電位測定装置を提供できる。永久磁石の代わりに、軟磁性体（鉄、ニッケル、コバルト、パーマロイ（登録商標）など）を用いることもできる。この場合、蒸着やスパッタ、めっき等の様々な成膜手段を利用することができ、作り易く設計の自由度を高くすることができる。
【００１４】
前記膜上に、揺動中心軸を挟んで各1つの前記検知電極を設置し、前記電磁駆動手段により、前記揺動中心軸を中心に一対の検知電極を揺動させる様に前記膜を変形させる構成を採ることもできる。この場合、各検知電極から互いに逆位相の信号電流を発生させることができ、前記信号検出手段は、前記一対の検知電極から出力される2つの信号の差を用いて信号の差動検出を行う構成とできる。この構成によれば、前記膜の変形駆動周波数のノイズを低減することができる。
【００１５】
前記膜は、例えば、有機材料からなる。前記膜が有機材料からなることで、ヤング率が小さく、大変形が容易な膜とすることができる。更には、前記膜を、ポリイミド又はポリジメチルシロキサン（PDMS）で形成することもできる。これにより、容易に膜を作製することができ、比較的安価な電位測定装置を提供できる。
【００１６】
前記基板は、例えば、シリコンからなる。前記基板がシリコンからなることで、強アルカリ溶液によるウェットエッチングや、フッ素系ガスによるドライエッチングによって、高精度に前記基板に開口を形成することができる。
【００１７】
上記の如き電位測定装置は、半導体プロセスなどを用いて作製することができる。半導体プロセスを利用するとき、高精度な加工が可能になり高精度に前記膜や検知電極を形成することができる。
【実施例】
【００１８】
以下、図面に沿って、より具体的な本発明の実施例を説明する。
【００１９】
（第1の実施例）
図1を用いて、本発明の第1の実施例に係る電位測定装置100を説明する。図1(a)は上面図、図1(b)は図1(a)におけるA-A’断面図である。図1に示す様に、電位測定装置100は、半導体プロセスなどを用いるMEMS技術によって作製されるチップ部131と電磁コイル部132とが治具122に設置されている構造を有する。これらの大きさは、例えば、縦5mm、横5mm、高さ3mm程度である。
【００２０】
チップ部131について図1(a)と図1(b)を用いて説明する。ここで、チップ部131は、膜104が支持基板105の上面に支持される様に形成されている。膜104は、中心軸の回りに揺動する態様で変形できる様に、ここでは厚さt1=10μm、直径d1=4mm（下記開口126の径）とした。膜104は、ポリイミドやポリジメチルシロキサン等の有機膜からなり、材料自体に延性があるため、大変形が可能となっている。支持基板105はその中央に円形状の開口126を有する。支持基板105はシリコンからなり、表・裏面には二酸化シリコン106が成膜され、電気的に絶縁されている。基板105の厚さは、t2=0.5mmとした。
【００２１】
膜104の表面には、開口126の中心を通過する軸B-B’に対称に2つの検知電極111、112が設置されている。検知電極111、112の大きさは、例えば、a=1.4mm、b=0.7mmである。膜104の中央の裏面には、棒状の磁性体である永久磁石102が軸A-A’に沿って設置されている。永久磁石102の着磁方向は、軸B-B’を挟んで図1(b)に示しているN極とS極を結ぶ方向である。その方向は、N極とS極の位置が逆であっても構わない。永久磁石102は、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。ここでは、1本の永久磁石102を示しているが、同方向に着磁された複数の永久磁石を並列して設置することもできる。検知電極111、112は、夫々、電極配線113、114によって、支持基板105上に設置された取り出し電極115、116に接続されている。取り出し電極115、116は、夫々、配線117、118によって差動増幅器120に接続されている。
【００２２】
次に、電磁コイル部132について説明する。電磁コイル部132は、電磁コイル124と電磁コイル基板123とからなる。電磁コイル124は、XY平面（z軸に垂直で紙面に垂直な平面）に沿って円形状に配線（不図示）が巻かれており、電流源125から電力を供給することによって、電流の方向に依って電磁コイル124の上面にN極又は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、その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、直径d2=3mm、高さt3=2mmとした。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遮蔽することで必要個所に集中させてその強度を増す役割とを持つ。
【００２３】
電位測定装置100の全体について説明する。チップ部131と電磁コイル部132とは、図1に示す様に、金属製の治具122に接着されている。開口126の中心と電磁コイル124の中央とは、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122は電気的に接地されている。ここでは、膜104と治具122とによって永久磁石102が露出しない構造になっていることを特徴としている。すなわち、永久磁石102が設置された空間は、電位測定対象側が膜104で密閉され、電位測定対象と反対の側と四方の側面は治具122により密閉されている。そのため、永久磁石102が、プリンタや複写機に利用されるトナー等の磁性微粒子を引き付けにくい構造となっている。ただし、密閉上の支障が無い範囲で、膜104の変形動作がよりスムーズに行われる様に永久磁石102を密閉する壁面の一部（電位測定装置の膜104以外の一部）に微小な貫通孔を開けても良い。例えば、治具122に微小な貫通孔を開けて、永久磁石102などのある空間とその外部との間に空気の出入り口を形成することができる。さらにこのような貫通孔を設ける代わりに、或いは貫通孔と併用して前記壁面の一部を樹脂等の変形可能な材料で構成することで前記膜104の変形動作をよりスムーズに行わせることができる。
【００２４】
本実施例の電位測定装置100の電位測定動作について、図1(a)と図1(b)及び図1(a)のA-A’断面図である図2を用いて説明する。図2では、測定対象121の表面に対向して電位測定装置100が設置されている。測定対象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、まず、1つの検知電極111で検知できる電位について説明する。
【００２５】
本実施例の電位測定装置100は、いわゆる機械式交流電界誘導型と呼ばれる方式である。この方式では、測定対象121の表面の電位は、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、次の式で与えられる。
i=dQ/dt=d[CV]/dt・・・（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121の表面間の静電結合容量、Vは測定対象121の表面の電位である。また、この容量Cは、次の式で与えられる。
C=AS/x・・・（2）
ここで、Aは、検知電極111と測定対象121の表面間の物質の誘電率などに係る比例定数、Sは検知電極111の面積、xは検知電極111と測定対象121の表面間の距離である。
【００２６】
これらの関係を用いて、測定対象121の表面の電位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121の表面との間の容量Cの大きさを周期的に変調する必要がある。ここでは、検知電極111と測定対象121の表面との距離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。検知電極111を、例えば、円形状の膜104の中央に配置し、膜104を変形させることで測定対象121の表面と検知電極111との距離xを周期的に変化させ、容量Cの変調を行うとする。
【００２７】
ここで、測定物体121の表面電位Vの変化速度が静電容量Cの変化速度に対して十分遅いとすれば、Vは微小時間dtにおいて一定であるとみなすことができるので、式（1）は次の式で表される。
i(t)＝dQ(t)/dt＝V・dC(t)/dt・・・（3）
【００２８】
式（3）より、検知電極111で発生する交流電流信号iの大きさは測定対象121の表面電位Vの1次の関数であるから、交流電流信号の振幅を測定することで測定対象121の表面電位Vを得ることが可能となる。ただし、フィードバック処理回路部を用いる方法などで測定対象の表面電位を測定することもできる。この方法では、適当な部材（例えば、図5で示す様なシールドケース522）に電圧を印加して、上記交流電流信号による電圧出力信号がゼロとなるように調整し、その時の当該印加電圧を測定対象の電位とするものである。
【００２９】
次に、膜104の変形駆動方法に関して説明する。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に流れる電流の方向に対応した磁極が発生する。図2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の各磁極に作用して各磁極に夫々引力と斥力を及ぼし、膜104が軸B-B’を中心に変形する。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。なお、永久磁石102を軟磁性体に置き換えることもできる。ただし、この場合は、軟磁性体と電磁コイル124との間に生じる力は引力のみであるので、膜104の変形状態を考慮して配置する必要がある。例えば、当該軟磁性体は図1における軸B-B’の左または右側にのみ配することができる。さらに、図1における軸B-B’に対して左右の両方に当該軟磁性体を設ける場合には、各軟磁性体を独立に駆動できるように、軟磁性体及び当該軟磁性体の駆動手段である電磁コイルの個数及び配置を決定する必要がある。
【００３０】
図2は上に説明した方法により、膜104を変形させた状態である。膜104が周期的に変形することで検知電極111、112と測定対象121の表面との距離及び容量が周期的に変化し、測定対象121の表面の電位を含んだ信号電流を検知電極111、112に発生させることができる。ここで、検知電極111と検知電極112とが発生する信号電流は、測定対象121の表面の表面電位を含み位相が180度異なる信号となる。従って、その2つの信号を差動増幅器120を用いて処理することで、出力信号を2倍にし、且つ検知電極111と検知電極112に影響を与えるノイズを取り除くことができる。
【００３１】
ここにおいて、電磁コイル124に電流源125を用いて交流を流すことで、膜104を連続的に変形させることができる。また、膜104の共振周波数で駆動することにより、膜104の変形量を大きくとることができる。つまり、上記結合容量の変化が大きくなり、測定対象121の表面の電位を含んだ信号電流の振幅を大きくすることができる。共振周波数は、例えば、約40kHzである。ここでは、図2に示した様に、膜104が2次曲げのモードで変形する場合を示したが、他の変形モードでもよい。但し、その場合には検知電極111、112の数や配置を最適化する必要がある。例えば、膜104の中央部全体を単純に測定対象121近づけたりこれから遠ざけたりする基本モードを採ることもできる。この場合は、1つの検知電極を膜104の中央部に配置すればよい（これは、上記1つの検知電極111で検知できる電位測定動作の説明で前提とした構造である）。
【００３２】
次に、図1(a)におけるA-A’断面を表す図3を用いて、チップ部131の作製プロセスを説明する。但し、プロセスを分かり易くするために、寸法は誇張して示している。
【００３３】
（1）まず、材料が単結晶シリコンである支持基板105（厚さ：500μm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。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又はフッ素系ガスによる反応性イオンエッチング等を用いて、パターニングする。（図3(a)）
【００３４】
（2）表面の二酸化シリコン106上にポリイミドを厚さ10μm程度成膜し、膜104とする。成膜方法は、スピンコートや張り合わせが用いられる。膜104の厚さは、膜104の共振周波数を決定する重要な要素である。（図3(b)）
【００３５】
（3）表面の膜104上に検知電極として、チタンを50Å程度成膜した後、金を1000Å程度、蒸着、スパッタ等で成膜する。次に、ヨード液を用いたウェットエッチング又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とする。（図3(c)）
【００３６】
（4）支持基板105の裏面に、ノボラック系のレジスト（不図示）を厚さ8μm程度塗布して、フォトリソグラフィを行い、ドライエッチングのマスクを形成する。次に、シリコンである支持基板105に誘導結合型プラズマ及びＢＯＳＣＨプロセスを用いたＲＩＥを行い、エッチングストッパーとして機能する表面の二酸化シリコン106を露出させ、開口126を形成する。その後、上記レジストを除去する。（図3(d)）
【００３７】
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。具体的には、エッチングガスにＳＦ６（六弗化硫黄）を使用し、側壁保護用ガスにはＣ４Ｆ８（八弗化四炭素）を使用する。そして、ＲＦパワー：1800W、バイアスパワー：30W、ガス流量：ＳＦ６＝300sccm（Standard
Cubic Centimeter）及びＣ４Ｆ８＝150sccmとする。そして、ＳＦ６／Ｃ４Ｆ８ガス切替時間：7秒／2秒、基板温度：10℃、エッチング時間：100分という条件でエッチングを行うと良い。
【００３８】
（5）検知電極111、112のある面とは反対側の膜104の面上に、直径0.2mm、長さ1.8mm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。或いは、永久磁石102は、希土類磁石の粉末をペースト状の接着剤に混ぜたものを塗布して固化する方法によって形成してもよい。（図3(e)）。
【００３９】
本実施例の構成によれば、磁界発生部である永久磁石102や電磁コイル124がある空間が電位測定対象121となる面に対して露出していない（すなわち、この空間が外に対して実質的に密閉されている）。そのため、トナーなどの磁性微粒子を引き付けにくく、電位測定装置の性能向上と長時間の安定した動作が可能になる。
【００４０】
（第2の実施例）
本発明の第2の実施例を説明する。本実施例の電位測定装置200の構造について、図4を用いて説明する。図4(a)は電位測定装置200の上面図であり、図4(b)は図4(a)におけるA-A’断面図である。
【００４１】
図4中、電位測定装置200はチップ部131と電磁コイル部132を有する。チップ部131の基本的な構成、駆動方法、作製方法は前述の第1の実施例と同様であり、説明は省略する。本実施例では、電磁コイル部132が、チップ部131と同様にMEMS技術によって作製されていることを特徴としている。電磁コイル部132は、チップ部131と一体に作製してもよいし、電磁コイル部132はチップ部131とを別々に作製して接合してもよい。
【００４２】
ここで、電磁コイル部132において、コイル配線128が絶縁体127を介して開口126の回りを周回している。図4(b)では、コイル配線128は簡単のために4周分が示されているだけであるが、実際には、例えば、数十回周回している。電磁コイル部132をMEMS技術を用いて作製することで、永久磁石102と電磁コイル部132とを近接して配置することができ、設計の自由度を高められる。また、電磁コイル部132から発生する磁束を永久磁石102に対して効果的に作用させることができ、エネルギー効率が良い。更に、電磁コイル部132と永久磁石102とを精密に位置決めすることができ、省エネルギー化に繋げることができる。
【００４３】
本実施例でも、電磁コイル基板123は、第1の実施例で説明したものと同じ役割を担うが、ここでは容易に薄くすることができる。また、図4(b)では、装置の下部が外部に開いている様になっている。しかしこの部分は適当な設置箇所に置かれるので、当該設置個所の設置面との間で開口部が閉鎖（封止）されることになる。その他の点は、第1の実施例と同様である。
【００４４】
（第3の実施例）
本発明の第3の実施例として、本発明の電位測定装置を用いた画像形成装置の構成例を説明する。本実施例の画像形成装置を図5に示す。感光ドラム21の周辺に、帯電器制御装置17により制御可能な帯電器16、本発明の電位測定装置15、露光器18、トナー供給器19が設置されている。
【００４５】
感光ドラム21の帯電量を制御する機構は、帯電器制御装置17、帯電器16、本発明の電位測定装置15で構成されている。帯電器16には帯電器制御装置17が接続されており、更に帯電器制御装置17には本発明の電位測定装置15が接続されている。
【００４６】
本実施例の画像形成装置の基本的な動作原理を以下に説明する。
帯電器16で感光ドラム21の表面を帯電し、露光器18を用いて感光ドラム21の表面を露光することにより潜像が得られる。この潜像にトナー供給器19によりトナーを付着させることにより、潜像が現像されたトナー像を得る。このトナー像を、被印刷物体送り装置である送りローラー20と感光ドラム21で挟まれた被印刷物体22に転写し、被印刷物体22上のトナーを固着させる。これらの工程を経て画像形成が達成される。帯電器制御装置17が信号処理装置を構成し、帯電器16、露光器18、感光ドラム21などが画像形成手段を構成する。
【００４７】
本実施例の画像形成装置において、感光ドラム21の帯電量を制御する機構の動作原理は次の通りである。本発明の電位測定装置15は、帯電後の感光ドラム21の表面電位を測定し、感光ドラム21の表面電位の測定信号を帯電器制御装置17に出力する。帯電器制御装置17は、感光ドラム21の表面電位の測定信号を受けて、帯電後の感光ドラム21の表面電位が所望の値になる様に帯電器16の帯電電圧をフィードバック制御する。これにより、感光ドラム21の安定した帯電が実現され、安定した画像形成を達成することができる。なお、この際、本発明の電位測定装置15の測定信号は、例えば、露光器18にフィードバックされてこれを制御する様に使用することもできる。
【００４８】
上記構成においては、電位測定装置15が有する永久磁石など（不図示）は感光ドラム21に対して露出していないため、永久磁石などが磁性体であるトナーなどの磁性微粒子を引き付けにくく、電位測定装置15の性能向上と長時間の安定した動作が可能になる。それに伴って、画像形成装置の性能向上と安定した画像形成が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の電位測定装置の第1の実施例を説明する図であり、(a)は上面図、(b)は(a)におけるA-A’断面図である。
【図２】電位測定方法を説明する図1(a)におけるA-A’断面図である。
【図３】本発明の電位測定装置の第1の実施例の作製方法の一例を説明する図である。
【図４】本発明の電位測定装置の第2の実施例を説明する図であり、(a)は上面図、(b)は(a)におけるA-A’断面図である。
【図５】本発明の画像形成装置の第3の実施例を説明する図である。
【図６】本発明の背景技術を説明する図である。
【符号の説明】
【００５０】
15、100、200：電位測定装置
17：信号処理装置（帯電器制御部）
21、121：測定対象（測定対象表面、感光ドラム）
102：電磁駆動手段（磁界発生部分、永久磁石）
104：膜
105：基板
111、112：検知電極
120：信号検出手段（差動増幅器）
124、128：電磁駆動手段（磁界発生部分、電磁コイル、コイル配線）
126：開口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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