JP2007298452A - Electric potential measuring apparatus and image forming apparatus - Google Patents

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Futoshi Hirose
太 廣瀬
Yoshitaka Zaitsu
義貴 財津
Takashi Ushijima
隆志 牛島
Kaoru Noguchi
薫 野口
Kazuhiko Kato
和彦 加藤
Toshiyuki Ogawa
俊之 小川
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electric potential measuring apparatus capable of a performance improvement and a comparatively long time stable operation, with hardly attracting a magnetic fine particle by an electromagnetic driving means which is used in the apparatus. <P>SOLUTION: The electric potential measuring apparatus 100 comprises a substrate 105 having a film 104, the detection electrodes 111, 112 mounted on the film 104, the electromagnetic driving means 102, 124 for a deformation of the film 104, a signal detection means 120 which is connected with the detection electrodes 111, 112. The electromagnetic driving means includes at least one electromagnetic coil 124. The detection electrodes 111, 112 mounted on the film 104 are arranged oppositely to an object to be measured, then when the film 104 is deformed by the electromagnetic driving means, the electric potential of the object to be measured is measured by detecting the appeared signals at the detection electrodes 111, 112, using a signal detection means 120. The electromagnetic driving means 102, 124 are arranged so as not to expose to the object to be measured. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

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。 The present invention relates to a potential measuring device that can measure the potential of an object to be measured (potential measurement target) in a non-contact manner, an image forming apparatus having the potential measuring device, and the like.

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。 In an image forming apparatus having a photosensitive drum and performing image formation by electrophotography, in order to obtain a stable image quality at all times, the potential distribution on the surface of the photosensitive drum is appropriately (typically uniform) in any environment. ) So that the surface of the photosensitive drum is charged. For this reason, the image forming apparatus is conventionally equipped with a function for measuring the potential of the photosensitive drum surface with a potential measuring device and performing feedback control so as to keep the potential of the photosensitive drum surface uniform using the result. Often done.

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。 As a potential measuring device used in an image forming apparatus, an apparatus having the following structure has been proposed (see Patent Document 1). FIG. 5 is a top view showing the structure of the potential measuring device 500. FIG. In this potential measuring device 500, an oscillating body 504 and two torsion springs 502 and 503 are formed integrally with the support substrate 501, and the oscillating body 504 has two detection electrodes 511 and 512. The shape of the oscillating body 504 is axisymmetric with respect to the center line A-A ′ connecting the center lines in the major axis direction of the torsion springs 502 and 503. The detection electrodes 511 and 512 are arranged symmetrically with respect to the center line A-A ′. The detection electrodes 511 and 512 are connected to extraction electrodes 515 and 516 installed on the support substrate 501 by electrode wirings 513 and 514, respectively. The extraction electrodes 515 and 516 are connected to the differential amplifier 520 by wirings 517 and 518, respectively.

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。
特開2004-301555号公報
An example of the potential measuring method of the potential measuring apparatus 500 will be described with reference to FIG. 5 (b) which is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG. 5 (a). Here, the potential measuring device 500 is installed facing the measurement target surface 521. The measurement target surface 521 is, for example, a photosensitive drum. The potential measuring device 500 is disposed in an electrically conductive case 522 that is electrically grounded. FIG. 5 (b) also shows a state in which the rocking body 504 is rocked by a rocking body drive mechanism (not shown) in broken lines. By periodically oscillating the oscillator 504, the distance and capacitance between the detection electrodes 511 and 512 and the measurement target surface 521 are periodically changed, and a signal current including potential information on the measurement target surface 521 is differentially changed. It can be taken out from the amplifier 520.
JP 2004-301555 A

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。 However, in the electric potential measuring apparatus as described above, the space where the oscillator driving mechanism exists communicates with the space where the measurement object exists through the opening of the case, so that magnetic fine particles such as toner used for printing can be used. There is a concern that the magnetic field generating means of the oscillator driving mechanism will be attracted. Therefore, the stability of the operation of the oscillator driving mechanism may be impaired, and as a result, the stability of the potential measurement operation may be hindered. As the magnetic field generating means, there are a permanent magnet and an electromagnetic coil. The former always has a concern of attracting magnetic particles, and the latter has a concern of attracting magnetic particles during operation.

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。 In view of the above problems, the potential measuring device of the present invention includes a substrate having a film, a detection electrode installed on the film, electromagnetic driving means for deforming the film, and a signal connected to the detection electrode. Detecting means. In the present invention, the electromagnetic driving means includes a first magnetic field generating portion installed on the surface of the film on which the detection electrode is not installed, and a first surface installed at a position facing the surface of the film. Includes two magnetic field generating parts. At least one of the first magnetic field generating portion and the second magnetic field generating portion is an electromagnetic coil.

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。 In addition, in view of the above problems, a method for manufacturing a potential measuring device according to the present invention includes a step of preparing a substrate having a film, a step of forming an opening in the substrate, and a detection electrode on the film in a portion where the opening is formed. And a step of forming an electromagnetic coil or a magnetic body on the surface of the film having no detection electrode.

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。 In view of the above problems, an image forming apparatus of the present invention includes the above-described potential measuring device, a signal processing device that processes an output signal obtained from the potential measuring device, and an image forming unit. Here, the portion where the detection electrode of the potential measuring device is formed is arranged to face the potential measurement target of the image forming means, and the image forming means uses the signal processing result of the signal processing device to perform image formation. Take control.

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。 According to the electric potential measuring apparatus of the present invention, since the film is deformed using the electromagnetic driving means and the output signal appearing on the detection electrode on the film is detected, the electromagnetic driving is performed using the film. A structure in which the means is not substantially exposed to the potential measurement object can be easily realized. For this reason, the electromagnetic driving means is difficult to attract magnetic fine particles such as toner, which is a magnetic substance, and the performance of the potential measuring device can be improved and stable operation can be performed for a relatively long time.

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。 Such a potential measuring device can be manufactured relatively easily and with high accuracy using a semiconductor process or the like by the above-described manufacturing method of preparing a substrate having a film. Furthermore, by using the potential measuring device in an image forming apparatus, it is possible to improve the performance of the image forming apparatus and to perform a stable operation for a relatively long time.

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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. One embodiment of a potential measuring device includes a substrate having a film disposed opposite to a measurement target, at least one detection electrode disposed on the film, an electromagnetic coil for deforming the film, and the like. Electromagnetic drive means and signal detection means connected to the detection electrodes. The electromagnetic driving means includes a first magnetic field generating part installed on the surface of the film on which the detection electrode is not installed, and a second magnetic field generating installed at a position facing the film surface. Including parts. Here, the first magnetic field generating portion and the second magnetic field generating portion that exert attraction or repulsive force are respectively a permanent magnet and an electromagnetic coil, or vice versa, or a soft magnetic material and an electromagnetic coil, or vice versa, or electromagnetic. A coil and an electromagnetic coil. Then, when the detection electrode is disposed opposite to the potential measurement object and the film is deformed by the electromagnetic driving means in a secondary bending mode or a basic mode, which will be described later, a signal that appears on the detection electrode is the signal. The potential of the potential measurement object is measured by detection by the detection means. The signal detection means can include an amplification means, a current / voltage conversion means, and the like.

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。 The film is stretched over the substrate through the film so that there is no spatial path from the potential measurement object to the electromagnetic driving means. That is, the film does not have openings such as holes. Thus, since the film does not have an opening where an end surface appears, the entire periphery of the film is supported by the substrate, and the detection electrode and the electromagnetic driving unit are spatially separated. Therefore, magnetic fine particles such as toner that may be present on the detection electrode side are less likely to be attracted to the electromagnetic driving means, and the performance of the potential measuring device can be improved and stable operation can be performed for a long time.

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。 When a configuration using a permanent magnet in the electromagnetic driving means is provided, an electric potential measuring device capable of driving the deformation of the film with high energy efficiency can be provided. A soft magnetic material (iron, nickel, cobalt, permalloy (registered trademark), etc.) can be used instead of the permanent magnet. In this case, various film forming means such as vapor deposition, sputtering, plating, etc. can be used, making it easy to make and increasing the degree of design freedom.

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。 One detection electrode is installed on the film with a rocking center axis in between, and the film is deformed so that a pair of detection electrodes are swung around the rocking center axis by the electromagnetic driving means. It is also possible to adopt a configuration to make it. In this case, signal currents having opposite phases can be generated from the respective detection electrodes, and the signal detection unit performs differential detection of signals using a difference between two signals output from the pair of detection electrodes. Can be configured. According to this configuration, it is possible to reduce noise at the deformation driving frequency of the film.

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。 The film is made of an organic material, for example. When the film is made of an organic material, the film can have a small Young's modulus and can be easily deformed. Furthermore, the film can be formed of polyimide or polydimethylsiloxane (PDMS). Thereby, a film can be easily produced, and a relatively inexpensive potential measuring device can be provided.

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。 The substrate is made of, for example, silicon. Since the substrate is made of silicon, an opening can be formed in the substrate with high accuracy by wet etching with a strong alkaline solution or dry etching with a fluorine-based gas.

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。 The potential measuring apparatus as described above can be manufactured using a semiconductor process or the like. When a semiconductor process is used, high-precision processing is possible, and the film and the detection electrode can be formed with high precision.

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。 Hereinafter, more specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(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。
(First embodiment)
A potential measuring apparatus 100 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 (a) is a top view, and FIG. 1 (b) is a cross-sectional view along AA ′ in FIG. 1 (a). As shown in FIG. 1, the potential measuring apparatus 100 has a structure in which a chip part 131 and an electromagnetic coil part 132 manufactured by MEMS technology using a semiconductor process or the like are installed in a jig 122. These sizes are, for example, about 5 mm in length, 5 mm in width, and about 3 mm in height.

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。 The chip part 131 will be described with reference to FIGS. 1 (a) and 1 (b). Here, the chip portion 131 is formed so that the film 104 is supported on the upper surface of the support substrate 105. Here, the film 104 has a thickness t1 = 10 μm and a diameter d1 = 4 mm (the diameter of the opening 126 below) so that the film 104 can be deformed so as to swing around the central axis. The film 104 is made of an organic film such as polyimide or polydimethylsiloxane, and the material itself is ductile, so that it can be greatly deformed. The support substrate 105 has a circular opening 126 in the center thereof. The support substrate 105 is made of silicon, and silicon dioxide 106 is formed on the front and back surfaces to be electrically insulated. The thickness of the substrate 105 was t2 = 0.5 mm.

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。 On the surface of the film 104, two detection electrodes 111 and 112 are provided symmetrically with respect to an axis B-B 'passing through the center of the opening 126. The sizes of the detection electrodes 111 and 112 are, for example, a = 1.4 mm and b = 0.7 mm. On the back surface at the center of the film 104, a permanent magnet 102, which is a rod-like magnetic body, is disposed along the axis A-A '. The magnetization direction of the permanent magnet 102 is a direction connecting the N pole and the S pole shown in FIG. 1B with the axis B-B ′ in between. In this direction, the positions of the N pole and the S pole may be reversed. The permanent magnet 102 is made of a material magnetized with a hard magnetic material such as samarium cobalt or neodymium iron boron. Although one permanent magnet 102 is shown here, a plurality of permanent magnets magnetized in the same direction can be installed in parallel. The detection electrodes 111 and 112 are connected to extraction electrodes 115 and 116 installed on the support substrate 105 by electrode wirings 113 and 114, respectively. The extraction electrodes 115 and 116 are connected to the differential amplifier 120 by wirings 117 and 118, respectively.

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。 Next, the electromagnetic coil unit 132 will be described. The electromagnetic coil unit 132 includes an electromagnetic coil 124 and an electromagnetic coil substrate 123. The electromagnetic coil 124 has a wire (not shown) wound in a circular shape along the XY plane (a plane perpendicular to the z-axis and perpendicular to the paper surface). Therefore, the N pole or the S pole appears on the upper surface of the electromagnetic coil 124. The wiring of the electromagnetic coil 124 is made of a low resistance metal such as copper or aluminum, and the number of turns is from several tens to several hundreds. The electromagnetic coil 124 has a diameter d2 = 3 mm and a height t3 = 2 mm. The electromagnetic coil substrate 123 is made of a ferromagnetic material such as iron or Permalloy (registered trademark), and has a role of supporting the electromagnetic coil 124 and its strength by concentrating the magnetic field generated from the electromagnetic coil 124 at a necessary location. And has a role to increase.

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。 The entire potential measuring apparatus 100 will be described. The chip part 131 and the electromagnetic coil part 132 are bonded to a metal jig 122 as shown in FIG. The center of the opening 126 and the center of the electromagnetic coil 124 are aligned so as to substantially coincide on the XY plane. The jig 122 is electrically grounded. Here, the permanent magnet 102 is structured not to be exposed by the film 104 and the jig 122. That is, in the space where the permanent magnet 102 is installed, the potential measurement target side is sealed with the membrane 104, and the side opposite to the potential measurement target and the four side surfaces are sealed with the jig 122. Therefore, the permanent magnet 102 has a structure that is difficult to attract magnetic fine particles such as toner used in printers and copiers. However, in a range where there is no hindrance to sealing, a minute penetration is made in a part of the wall (a part other than the film 104 of the potential measuring device) that seals the permanent magnet 102 so that the deformation operation of the film 104 is performed more smoothly. A hole may be opened. For example, a minute through hole can be formed in the jig 122 to form an air inlet / outlet port between a space such as the permanent magnet 102 and the outside thereof. Furthermore, instead of providing such a through-hole, or in combination with the through-hole, a part of the wall surface is made of a deformable material such as resin, so that the deformation operation of the film 104 can be performed more smoothly. it can.

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。 The potential measuring operation of the potential measuring apparatus 100 of the present embodiment will be described with reference to FIG. 1 (a), FIG. 1 (b), and FIG. 2 which is a cross-sectional view taken along the line A-A 'of FIG. In FIG. 2, the potential measuring device 100 is installed facing the surface of the measuring object 121. The measurement target 121 is, for example, a photosensitive drum used for a printer or a copying machine. Here, first, the potential that can be detected by one detection electrode 111 will be described.

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。
The potential measuring apparatus 100 of the present embodiment is a so-called mechanical AC electric field induction type. In this method, the potential of the surface of the measurement target 121 is a function of the magnitude of the current extracted from the detection electrode 111, and is given by the following equation.
i = dQ / dt = d [CV] / dt (1)
Here, Q is the amount of charge appearing on the detection electrode 111, C is the electrostatic coupling capacitance between the detection electrode 111 and the surface of the measurement target 121, and V is the potential of the surface of the measurement target 121. The capacity C is given by the following equation.
C = AS / x (2)
Here, A is a proportional constant related to the dielectric constant of the substance between the surface of the detection electrode 111 and the measurement target 121, S is the area of the detection electrode 111, and x is the distance between the surface of the detection electrode 111 and the measurement target 121. is there.

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。 Using these relationships, the potential V of the surface of the measuring object 121 is measured. To accurately measure the amount of charge Q appearing on the detecting electrode 111, the sensing electrode 111 and the surface of the measuring object 121 are It is necessary to periodically modulate the size of the capacitance C between them. Here, the capacitance C is periodically changed by periodically changing the distance x between the detection electrode 111 and the surface of the measurement object 121. For example, the detection electrode 111 is arranged at the center of the circular film 104, and the film 104 is deformed to periodically change the distance x between the surface of the measurement target 121 and the detection electrode 111, thereby modulating the capacitance C. Suppose you do.

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)
Here, if the rate of change of the surface potential V of the measurement object 121 is sufficiently slow with respect to the rate of change of the capacitance C, V can be regarded as being constant in the minute time dt, so that the equation (1) Is represented by the following equation.
i (t) = dQ (t) / dt = V · dC (t) / dt (3)

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。 From the equation (3), the magnitude of the alternating current signal i generated at the sensing electrode 111 is a linear function of the surface potential V of the measuring object 121. Therefore, by measuring the amplitude of the alternating current signal, The surface potential V can be obtained. However, the surface potential of the measurement object can also be measured by a method using a feedback processing circuit unit or the like. In this method, a voltage is applied to an appropriate member (for example, a shield case 522 as shown in FIG. 5), and the voltage output signal by the AC current signal is adjusted to be zero, and the applied voltage at that time is adjusted. This is the potential to be measured.

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。 Next, a deformation driving method for the film 104 will be described. When a current is passed from the current source 125 to the electromagnetic coil 124, magnetic poles corresponding to the direction of the current flowing through the electromagnetic coil 124 are generated on the upper and lower surfaces of the electromagnetic coil 124. In FIG. 2, the upper surface is an N pole and the lower surface is an S pole. The generated magnetic field H is proportional to the product of the current I flowing through the electromagnetic coil 124 and the number N of turns of the electromagnetic coil 124. The magnetic field H acts on each magnetic pole of the permanent magnet 102 to exert an attractive force and a repulsive force on each magnetic pole, and the film 104 is deformed around the axis B-B '. The generated torque T is expressed as the product of the magnetization m of the permanent magnet 102 and the magnetic field H. Therefore, it can be seen that the generated torque T is proportional to the current I flowing through the electromagnetic coil 124. The permanent magnet 102 can be replaced with a soft magnetic material. However, in this case, since the force generated between the soft magnetic material and the electromagnetic coil 124 is only the attractive force, it is necessary to arrange the film 104 in consideration of the deformation state of the film 104. For example, the soft magnetic material can be disposed only on the left or right side of the axis B-B ′ in FIG. Further, in the case where the soft magnetic body is provided on both the left and right sides with respect to the axis BB ′ in FIG. 1, the soft magnetic body and the soft magnetic body driving means so that each soft magnetic body can be driven independently. It is necessary to determine the number and arrangement of electromagnetic coils.

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。 FIG. 2 shows a state in which the film 104 is deformed by the method described above. The distance and capacitance between the detection electrodes 111 and 112 and the surface of the measurement target 121 are periodically changed by periodically deforming the film 104, and the signal current including the potential of the surface of the measurement target 121 is detected by the detection electrode 111, 112 can be generated. Here, the signal current generated by the detection electrode 111 and the detection electrode 112 is a signal including the surface potential of the surface of the measurement target 121 and having a phase difference of 180 degrees. Therefore, by processing the two signals using the differential amplifier 120, the output signal can be doubled and noise that affects the detection electrode 111 and the detection electrode 112 can be removed.

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)。 Here, the membrane 104 can be continuously deformed by passing alternating current through the electromagnetic coil 124 using the current source 125. Further, by driving at the resonance frequency of the film 104, the deformation amount of the film 104 can be increased. That is, the change in the coupling capacitance increases, and the amplitude of the signal current including the potential of the surface of the measurement target 121 can be increased. The resonance frequency is about 40 kHz, for example. Here, as shown in FIG. 2, the case where the film 104 is deformed in the secondary bending mode is shown, but other deformation modes may be used. In this case, however, it is necessary to optimize the number and arrangement of the detection electrodes 111 and 112. For example, it is possible to adopt a basic mode in which the entire central portion of the film 104 is simply moved closer to or away from the measurement target 121. In this case, one detection electrode may be arranged at the center of the film 104 (this is a structure premised on the description of the potential measurement operation that can be detected by the one detection electrode 111).

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。 Next, a manufacturing process of the chip portion 131 will be described with reference to FIG. 3 showing an A-A ′ cross section in FIG. However, the dimensions are exaggerated for easy understanding of the process.

(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)) (1) First, about 1 μm of silicon dioxide 106 is formed on both surfaces of a support substrate 105 (thickness: about 500 μm) made of single crystal silicon using a thermal oxidation furnace or the like. The back surface is patterned using wet etching with hydrofluoric acid or the like, or reactive ion etching with a fluorine-based gas. (Figure 3 (a))

(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)) (2) A polyimide film is formed on the surface silicon dioxide 106 to a thickness of about 10 μm to form a film 104. As a film forming method, spin coating or pasting is used. The thickness of the membrane 104 is an important factor that determines the resonance frequency of the membrane 104. (Figure 3 (b))

(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)) (3) After forming about 50 mm of titanium on the surface film 104 as a detection electrode, about 1000 mm of gold is deposited by vapor deposition, sputtering, or the like. Next, patterning is performed using wet etching using an iodine solution, reactive ion etching, or ion milling to form detection electrodes 111 and 112. (Figure 3 (c))

(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)) (4) A novolac resist (not shown) is applied to the back surface of the support substrate 105 to a thickness of about 8 μm, and photolithography is performed to form a dry etching mask. Next, RIE using an inductively coupled plasma and a BOSCH process is performed on the support substrate 105 which is silicon to expose the silicon dioxide 106 on the surface functioning as an etching stopper, thereby forming an opening 126. Thereafter, the resist is removed. (Fig. 3 (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。具体的には、エッチングガスにSF(六弗化硫黄)を使用し、側壁保護用ガスにはC(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:SF=300sccm(Standard
Cubic Centimeter)及びC=150sccmとする。そして、SF/C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。
Here, the BOSCH process is a method of selectively etching silicon with good anisotropy by alternately supplying an etching gas and a side wall protection gas and switching between etching and side wall protection. By using this type of RIE, an opening 126 having a vertical sidewall can be formed. Specifically, SF 6 (sulfur hexafluoride) is used as an etching gas, and C 4 F 8 (tetrafluorocarbon 8 ) is used as a side wall protecting gas. Then, RF power: 1800W, bias power: 30 W, gas flow rate: SF 6 = 300sccm (Standard
Cubic Centimeter) and C 4 F 8 = 150 sccm. Etching is preferably performed under the conditions of SF 6 / C 4 F 8 gas switching time: 7 seconds / 2 seconds, substrate temperature: 10 ° C., etching time: 100 minutes.

(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))。 (5) A permanent magnet 102 is bonded to a surface of the film 104 opposite to the surface on which the detection electrodes 111 and 112 are bonded by adhering a hard magnetic material rod having a diameter of 0.2 mm and a length of 1.8 mm, and further magnetizing it. To do. Alternatively, the permanent magnet 102 may be formed by a method in which a rare earth magnet powder mixed with a paste adhesive is applied and solidified. (Figure 3 (e)).

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。 According to the configuration of the present embodiment, the space where the permanent magnet 102 and the electromagnetic coil 124, which are magnetic field generators, are not exposed to the surface to be the potential measurement target 121 (that is, this space is substantially outside the space). Sealed). Therefore, it is difficult to attract magnetic fine particles such as toner, and it becomes possible to improve the performance of the potential measuring device and to operate stably for a long time.

(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。
(Second embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described. The structure of the potential measuring apparatus 200 of this example will be described with reference to FIG. 4 (a) is a top view of the potential measuring device 200, and FIG. 4 (b) is a cross-sectional view along AA ′ in FIG. 4 (a).

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。 In FIG. 4, the potential measuring device 200 includes a tip part 131 and an electromagnetic coil part 132. The basic configuration, driving method, and manufacturing method of the chip portion 131 are the same as those in the first embodiment described above, and a description thereof will be omitted. The present embodiment is characterized in that the electromagnetic coil section 132 is manufactured by the MEMS technology in the same manner as the chip section 131. The electromagnetic coil unit 132 may be manufactured integrally with the chip unit 131, or the electromagnetic coil unit 132 may be manufactured and joined to the chip unit 131 separately.

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。 Here, in the electromagnetic coil section 132, the coil wiring 128 circulates around the opening 126 via the insulator 127. In FIG. 4 (b), the coil wiring 128 only shows four turns for the sake of simplicity, but actually, for example, it wraps around several tens of times. By manufacturing the electromagnetic coil unit 132 using the MEMS technology, the permanent magnet 102 and the electromagnetic coil unit 132 can be disposed close to each other, and the degree of design freedom can be increased. Further, the magnetic flux generated from the electromagnetic coil section 132 can be effectively applied to the permanent magnet 102, and energy efficiency is good. Furthermore, the electromagnetic coil part 132 and the permanent magnet 102 can be positioned precisely, which can lead to energy saving.

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。 Also in this embodiment, the electromagnetic coil substrate 123 plays the same role as that described in the first embodiment, but can be easily made thin here. In FIG. 4 (b), the lower part of the apparatus is open to the outside. However, since this portion is placed at an appropriate installation location, the opening is closed (sealed) with the installation surface of the installation location. Other points are the same as in the first embodiment.

(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。
(Third embodiment)
As a third embodiment of the present invention, a configuration example of an image forming apparatus using the potential measuring device of the present invention will be described. An image forming apparatus of this embodiment is shown in FIG. Around the photosensitive drum 21, a charger 16, a potential measuring device 15, an exposure device 18, and a toner supplier 19 that can be controlled by the charger controller 17 are installed.

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。 The mechanism for controlling the charge amount of the photosensitive drum 21 includes a charger controller 17, a charger 16, and the potential measuring device 15 of the present invention. A charger controller 17 is connected to the charger 16, and a potential measuring device 15 of the present invention is connected to the charger controller 17.

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。
The basic operation principle of the image forming apparatus of this embodiment will be described below.
A latent image is obtained by charging the surface of the photosensitive drum 21 with the charger 16 and exposing the surface of the photosensitive drum 21 with the exposure device 18. By attaching toner to the latent image by the toner supplier 19, a toner image in which the latent image is developed is obtained. This toner image is transferred to a printing object 22 sandwiched between a feeding roller 20 serving as a printing object feeding device and a photosensitive drum 21, and the toner on the printing object 22 is fixed. Image formation is achieved through these steps. The charger control device 17 constitutes a signal processing device, and the charger 16, the exposure device 18, the photosensitive drum 21, and the like constitute image forming means.

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。 In the image forming apparatus of this embodiment, the operating principle of the mechanism for controlling the charge amount of the photosensitive drum 21 is as follows. The potential measuring device 15 of the present invention measures the surface potential of the photosensitive drum 21 after charging, and outputs a measurement signal of the surface potential of the photosensitive drum 21 to the charger controller 17. The charger controller 17 receives the measurement signal of the surface potential of the photosensitive drum 21 and feedback-controls the charging voltage of the charger 16 so that the surface potential of the photosensitive drum 21 after charging becomes a desired value. Thereby, stable charging of the photosensitive drum 21 is realized, and stable image formation can be achieved. At this time, the measurement signal of the potential measuring device 15 of the present invention can be used so as to be fed back to the exposure unit 18 and controlled, for example.

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。 In the above configuration, since the permanent magnets (not shown) of the potential measuring device 15 are not exposed to the photosensitive drum 21, the permanent magnets are difficult to attract magnetic fine particles such as toner, which is a magnetic material, and the potential measurement is performed. The performance of the device 15 can be improved and stable operation can be performed for a long time. Accordingly, the performance improvement of the image forming apparatus and stable image formation are realized.

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。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram for explaining a first embodiment of a potential measuring device according to the present invention, where (a) is a top view and (b) is a cross-sectional view along A-A ′ in (a). 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。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ in FIG. 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。FIG. 5 is a diagram for explaining an example of a manufacturing method of the first embodiment of the potential measuring device of the present invention. 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。FIG. 4 is a diagram for explaining a second embodiment of the potential measuring apparatus of the present invention, where (a) is a top view and (b) is a cross-sectional view taken along line A-A ′ in (a). 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。FIG. 6 is a diagram illustrating a third embodiment of the image forming apparatus of the present invention. 本発明の背景技術を説明する図である。It is a figure explaining the background art of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

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
15, 100, 200: Potential measuring device
17: Signal processing device (charger controller)
21, 121: Measurement target (measurement target surface, photosensitive drum)
102: Electromagnetic drive means (magnetic field generating part, permanent magnet)
104: membrane
105: Board
111, 112: Detection electrode
120: Signal detection means (differential amplifier)
124, 128: Electromagnetic drive means (magnetic field generating part, electromagnetic coil, coil wiring)
126: Opening

Claims (12)

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。
A substrate having a film, a detection electrode installed on the film, an electromagnetic driving means for deforming the film, and a signal detection means connected to the detection electrode,
The electromagnetic driving means includes a first magnetic field generation portion installed on the surface of the film on which the detection electrode is not installed, and a second magnetic field generation installed at a position facing the surface of the film A potential measuring device, wherein at least one of the first magnetic field generating portion and the second magnetic field generating portion is an electromagnetic coil.
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。 2. The potential measuring apparatus according to claim 1, wherein the film is provided on the substrate so that there is no space path from the potential measurement object to the electromagnetic driving unit via the film. 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。 The first magnetic field generating portion and the second magnetic field generating portion are a permanent magnet and an electromagnetic coil, or vice versa, or a soft magnetic material and an electromagnetic coil, or vice versa, or an electromagnetic coil and an electromagnetic coil, respectively. 3. The potential measuring device according to claim 1 or 2, characterized in that 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。 One detection electrode is installed on the film with a swinging central axis in between, and the electromagnetic driving means is configured to swing the pair of detection electrodes about the swinging central axis. 4. The potential measuring device according to claim 1, wherein the potential measuring device is deformed. 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。 5. The potential measuring apparatus according to claim 4, wherein the signal detection unit performs differential detection of a signal using a difference between two signals output from the pair of detection electrodes. 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。 6. The potential measuring device according to claim 1, wherein the film is made of an organic material. 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。 7. The potential measuring device according to claim 6, wherein the film is made of polyimide or polydimethylsiloxane (PDMS). 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。 8. The potential measuring device according to claim 1, wherein the substrate is made of silicon. 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。 9. The electric potential measuring device according to claim 1, further comprising a through hole in a part of a wall surface that shields the electromagnetic driving means and the outside, other than the membrane. Potential measurement device. 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。 10. The portion of the potential measuring device other than the film, wherein a part of a wall surface that shields the electromagnetic driving means and the outside is a deformable material. The potential measuring apparatus described. 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。
A method for producing a potential measuring device according to any one of claims 1 to 10,
Preparing a substrate having the film and forming an opening in the substrate;
Forming a detection electrode on the film in the portion where the opening is formed;
Forming an electromagnetic coil or a magnetic body on the surface of the film on which the detection electrode is not formed;
A method for manufacturing a potential measuring device, comprising:
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。
The potential measuring device according to any one of claims 1 to 10, a signal processing device that processes an output signal obtained from the potential measuring device, and an image forming unit,
A portion where the detection electrode of the potential measuring device is formed is disposed opposite to a potential measurement target of the image forming means, and the image forming means controls image formation using the signal processing result of the signal processing device. An image forming apparatus.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN101666990B (en) * 2008-09-03 2012-07-11 佳能株式会社 Potential sensor, electrophotographic image forming apparatus including the potential sensor, and manufacturing method of potential sensor

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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