JP2002162429A - 表面電位検出方法、表面電位検出装置及び表面電位センサ - Google Patents
表面電位検出方法、表面電位検出装置及び表面電位センサInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】簡単な構成で表面電位を確実に検出し得る新規
な表面電位検出装置を提供する。 【解決手段】表面電位測定対象Kと検知電極15との間
に静止電極15を設け、検知電極15及び静止電極16
の周りを、電磁的にシールド10する。そして、シール
ドのない検知窓101を通して、静止電極16を表面電
位測定対象Kに向きあわせ、シールド電位と静止電極1
6との間のインピーダンスを周期的に変化させる。
な表面電位検出装置を提供する。 【解決手段】表面電位測定対象Kと検知電極15との間
に静止電極15を設け、検知電極15及び静止電極16
の周りを、電磁的にシールド10する。そして、シール
ドのない検知窓101を通して、静止電極16を表面電
位測定対象Kに向きあわせ、シールド電位と静止電極1
6との間のインピーダンスを周期的に変化させる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、表面電位検出方
法、表面電位検出装置及び表面電位センサに関する。
法、表面電位検出装置及び表面電位センサに関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、複写機やレーザビームプリンタ
等において、感光ドラムの表面電位を非接触で検出する
ために用いられるこの種の表面電位検出装置は、特公平
3−6467号公報等に開示されているように、検知電
極と感光ドラムとの間の電界を、音叉で機械的に断続す
ることにより、感光ドラムの表面電位に対応した交流信
号を生成する表面電位センサを用いていた。そして、こ
の交流信号をプリアンプで増幅するとともに、アイソレ
ータを介して、同期検波回路に導き、機械的断続に同期
した信号で、検波する。同期検波回路から出力された同
期検波出力信号は、積分回路によって直流化される。積
分回路によって得られた直流信号は、高電圧増幅器に入
力される。
等において、感光ドラムの表面電位を非接触で検出する
ために用いられるこの種の表面電位検出装置は、特公平
3−6467号公報等に開示されているように、検知電
極と感光ドラムとの間の電界を、音叉で機械的に断続す
ることにより、感光ドラムの表面電位に対応した交流信
号を生成する表面電位センサを用いていた。そして、こ
の交流信号をプリアンプで増幅するとともに、アイソレ
ータを介して、同期検波回路に導き、機械的断続に同期
した信号で、検波する。同期検波回路から出力された同
期検波出力信号は、積分回路によって直流化される。積
分回路によって得られた直流信号は、高電圧増幅器に入
力される。
【0003】各回路は、コモングランド線を持ってい
る。高電圧増幅器は、入力された直流信号に基づき、コ
モングランド線の電位が、被測定面である感光ドラム表
面の電位と同じになるように、コモングランド線の電位
を制御する。コモングランド線の電位を、減衰器やバッ
ファアンプ等を介して取り出すことにより、表面電位信
号が得られる。コモングランド線は、接地電位及びフレ
ーム接地電位に対してフローティングな関係にある。
る。高電圧増幅器は、入力された直流信号に基づき、コ
モングランド線の電位が、被測定面である感光ドラム表
面の電位と同じになるように、コモングランド線の電位
を制御する。コモングランド線の電位を、減衰器やバッ
ファアンプ等を介して取り出すことにより、表面電位信
号が得られる。コモングランド線は、接地電位及びフレ
ーム接地電位に対してフローティングな関係にある。
【0004】この表面電位検出方式の最大の利点は、音
叉/検知電極を含む表面電位センサと被測定面である感
光ドラムの表面との間の距離が変化しても、距離依存性
が非常に少ない高精度な表面電位検出信号が得られるこ
とである。
叉/検知電極を含む表面電位センサと被測定面である感
光ドラムの表面との間の距離が変化しても、距離依存性
が非常に少ない高精度な表面電位検出信号が得られるこ
とである。
【0005】しかしながら、従来の表面電位センサは、
検知電極と感光ドラムとの間の電界を、音叉で機械的に
断続することにより、感光ドラムの表面電位に対応した
交流信号を得る構成であり、構造が複雑で、しかも、機
械的可動部分を持つため、その製造、組立、調整、保守
及び点検等に多大な労力を要していた。
検知電極と感光ドラムとの間の電界を、音叉で機械的に
断続することにより、感光ドラムの表面電位に対応した
交流信号を得る構成であり、構造が複雑で、しかも、機
械的可動部分を持つため、その製造、組立、調整、保守
及び点検等に多大な労力を要していた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、簡単
な構成で表面電位を確実に検出し得る新規な表面電位検
出方法、この方法の実施に直接用いられる表面電位検出
装置及び表面電位センサを提供することである。
な構成で表面電位を確実に検出し得る新規な表面電位検
出方法、この方法の実施に直接用いられる表面電位検出
装置及び表面電位センサを提供することである。
【0007】本発明のもう一つの課題は、製造、組立、
調整、保守及び点検等を著しく容易化し得る新規な表面
電位検出方法、この方法の実施に直接用いられる表面電
位検出装置及び表面電位センサを提供することである。
調整、保守及び点検等を著しく容易化し得る新規な表面
電位検出方法、この方法の実施に直接用いられる表面電
位検出装置及び表面電位センサを提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ため、本発明は、表面電位を検出するに当り、表面電位
測定対象と検知電極との間に静止電極を設け、前記検知
電極及び前記静止電極の周りを、電磁的にシールドし、
シールドのない検知窓を通して、前記静止電極を前記表
面電位測定対象に向きあわせる。そして、シールド電位
と前記静止電極との間のインピーダンスを周期的に変化
させる。
ため、本発明は、表面電位を検出するに当り、表面電位
測定対象と検知電極との間に静止電極を設け、前記検知
電極及び前記静止電極の周りを、電磁的にシールドし、
シールドのない検知窓を通して、前記静止電極を前記表
面電位測定対象に向きあわせる。そして、シールド電位
と前記静止電極との間のインピーダンスを周期的に変化
させる。
【0009】上述のように、表面電位測定対象と検知電
極との間に静止電極を設け、検知窓を通して、静止電極
を表面電位測定対象に向きあわせ、シールド電位と静止
電極との間のインピーダンスを周期的に変化させると、
検知電極と表面電位測定対象との間の電界が、インピー
ダンスの周期的変化に対応して、周期的に変化する。こ
の結果、検知電極には、検知電極と表面電位測定対象と
の間の電界の周期的変化に応じた信号(交流信号)が生
成される。したがって、検知電極に生じた信号を、周知
の信号処理回路に導くことにより、表面電位を検出する
ことができる。
極との間に静止電極を設け、検知窓を通して、静止電極
を表面電位測定対象に向きあわせ、シールド電位と静止
電極との間のインピーダンスを周期的に変化させると、
検知電極と表面電位測定対象との間の電界が、インピー
ダンスの周期的変化に対応して、周期的に変化する。こ
の結果、検知電極には、検知電極と表面電位測定対象と
の間の電界の周期的変化に応じた信号(交流信号)が生
成される。したがって、検知電極に生じた信号を、周知
の信号処理回路に導くことにより、表面電位を検出する
ことができる。
【0010】検知電極及び静止電極の周りは電磁的にシ
ールドされており、シールドのない検知窓を通して、静
止電極を表面電位測定対象に向きあわせるので、外来ノ
イズの影響を殆ど受けることなく、表面電位を検出する
ことができる。
ールドされており、シールドのない検知窓を通して、静
止電極を表面電位測定対象に向きあわせるので、外来ノ
イズの影響を殆ど受けることなく、表面電位を検出する
ことができる。
【0011】好ましくは、シールド電位と前記静止電極
との間のインピーダンスの値は、時間軸で見て正弦波状
に変化させる。この手法に従えば、検知電極において、
ほぼ正弦波状の信号を得ることができる。
との間のインピーダンスの値は、時間軸で見て正弦波状
に変化させる。この手法に従えば、検知電極において、
ほぼ正弦波状の信号を得ることができる。
【0012】本発明に係る表面電位検出方法によれば、
検知電極と感光ドラムとの間の電界を音叉で機械的に断
続する従来の複雑な構造を、1つの静止電極によって置
き換えることができる。この方法が、センサ部分の構成
の簡素化、製造、組立、調整、保守及び点検等の容易化
に極めて有効であることは明らかである。
検知電極と感光ドラムとの間の電界を音叉で機械的に断
続する従来の複雑な構造を、1つの静止電極によって置
き換えることができる。この方法が、センサ部分の構成
の簡素化、製造、組立、調整、保守及び点検等の容易化
に極めて有効であることは明らかである。
【0013】上述した表面電位検出方法の実施に適用さ
れる本発明に係る表面電位検出装置は、表面電位センサ
と、信号処理回路とを含む。
れる本発明に係る表面電位検出装置は、表面電位センサ
と、信号処理回路とを含む。
【0014】前記表面電位センサは、シールドケース
と、検知電極と、静止電極と、インピーダンス変位回路
とを含む。前記シールドケースは、検知窓を有し、前記
検知電極、前記静止電極及び前記インピーダンス変位回
路を覆っている。
と、検知電極と、静止電極と、インピーダンス変位回路
とを含む。前記シールドケースは、検知窓を有し、前記
検知電極、前記静止電極及び前記インピーダンス変位回
路を覆っている。
【0015】前記静止電極は、前記検知窓と前記検知電
極との間に配置されており、前記インピーダンス変位回
路は、前記シールドケースと前記静止電極との間のイン
ピーダンスを周期的に変化させる。前記信号処理回路
は、前記表面電位センサから出力される信号を処理す
る。
極との間に配置されており、前記インピーダンス変位回
路は、前記シールドケースと前記静止電極との間のイン
ピーダンスを周期的に変化させる。前記信号処理回路
は、前記表面電位センサから出力される信号を処理す
る。
【0016】上述した表面電位検出装置が本発明に係る
表面電位検出方法の実施に直接用い得ることは明らかで
ある。
表面電位検出方法の実施に直接用い得ることは明らかで
ある。
【0017】本発明に係る表面電位センサは、シールド
ケースと、検知電極と、静止電極とを含んでいる。前記
シールドケースは、検知窓を有する。前記検知電極は、
前記シールドケース内に配置されている。前記静止電極
は、前記シールドケース内において、前記検知窓と前記
検知電極との間に配置されている。
ケースと、検知電極と、静止電極とを含んでいる。前記
シールドケースは、検知窓を有する。前記検知電極は、
前記シールドケース内に配置されている。前記静止電極
は、前記シールドケース内において、前記検知窓と前記
検知電極との間に配置されている。
【0018】この表面電位センサが、上述した表面電位
検出装置を構成するのに用い得ることは明らかである。
検出装置を構成するのに用い得ることは明らかである。
【0019】本発明の他の目的、構成及び利点について
は、添付図面を参照し、更に詳しく説明する。添付図面
は、単なる例示に過ぎない。
は、添付図面を参照し、更に詳しく説明する。添付図面
は、単なる例示に過ぎない。
【0020】
【発明の実施の形態】図1は本発明に係る表面電位検出
方法の実施に適用される表面電位検出装置の構成を概略
的に示す図である。図示された表面電位検出装置は、表
面電位センサ11と、信号処理回路3とを含む。
方法の実施に適用される表面電位検出装置の構成を概略
的に示す図である。図示された表面電位検出装置は、表
面電位センサ11と、信号処理回路3とを含む。
【0021】表面電位センサ11は、シールドケース1
0と、検知電極15と、静止電極16と、インピーダン
ス変位回路18とを含む。
0と、検知電極15と、静止電極16と、インピーダン
ス変位回路18とを含む。
【0022】シールドケース10は、検知窓101を有
し、検知電極15、静止電極16及びインピーダンス変
位回路18を覆っている。シールドケース10は、特
に、検知電極15の電位検知動作に対する外来電磁波の
影響を遮断するために設けられたものであり、電磁波シ
ールド材料として知られた導電性材料を用いて構成する
ことができる。その形状等は、任意である。検知窓10
1は、基本的には、電界を通すものであればよい。図示
では、シールドケース10の一部を切り抜いた空間によ
って構成されているが、切り抜いた空間に有機または無
機の絶縁材料を配置した構成であってもよい。
し、検知電極15、静止電極16及びインピーダンス変
位回路18を覆っている。シールドケース10は、特
に、検知電極15の電位検知動作に対する外来電磁波の
影響を遮断するために設けられたものであり、電磁波シ
ールド材料として知られた導電性材料を用いて構成する
ことができる。その形状等は、任意である。検知窓10
1は、基本的には、電界を通すものであればよい。図示
では、シールドケース10の一部を切り抜いた空間によ
って構成されているが、切り抜いた空間に有機または無
機の絶縁材料を配置した構成であってもよい。
【0023】静止電極16は、検知窓101と検知電極
15との間に配置されている。静止電極16は導電性材
料、例えば、金属材料によって構成することができる。
静止電極16は、金属薄板、金属網体、金属格子等の各
種の態様を取ることができる。また、必ずしも平面状で
ある必要はなく、一部に曲げ部分を有するものや、棒状
の物等、各種の形状のものを用いることができる。
15との間に配置されている。静止電極16は導電性材
料、例えば、金属材料によって構成することができる。
静止電極16は、金属薄板、金属網体、金属格子等の各
種の態様を取ることができる。また、必ずしも平面状で
ある必要はなく、一部に曲げ部分を有するものや、棒状
の物等、各種の形状のものを用いることができる。
【0024】インピーダンス変位回路18は、シールド
ケース10と静止電極16との間のインピーダンスを周
期的に変化させる。インピーダンス変位回路18の一端
は、静止電極16に電気的に接続されており、他端はシ
ールドケース10に電気的に接続されている。シールド
ケース10は、表面電位Vsの基準となる接地に接続さ
れている。これとは異なって、接地とは異なる電位にシ
ールドケース10を接続し、このシールドケース10に
インピーダンス変位回路18を接続することもある。
ケース10と静止電極16との間のインピーダンスを周
期的に変化させる。インピーダンス変位回路18の一端
は、静止電極16に電気的に接続されており、他端はシ
ールドケース10に電気的に接続されている。シールド
ケース10は、表面電位Vsの基準となる接地に接続さ
れている。これとは異なって、接地とは異なる電位にシ
ールドケース10を接続し、このシールドケース10に
インピーダンス変位回路18を接続することもある。
【0025】インピーダンス変位回路18は、インピー
ダンス値が、時間軸で見て正弦波状に変化するような特
性を持つことが、最も好ましい。図では、インピーダン
ス変位回路18は、可変抵抗回路として示されている
が、これは、単なるシンボル表示に過ぎない。
ダンス値が、時間軸で見て正弦波状に変化するような特
性を持つことが、最も好ましい。図では、インピーダン
ス変位回路18は、可変抵抗回路として示されている
が、これは、単なるシンボル表示に過ぎない。
【0026】信号処理回路3は、表面電位センサ11か
ら出力される信号S11を処理する。図示された表面電
位センサ11は、プリアンプ17を含んでおり、プリア
ンプ17は、検知電極15から出力される信号を増幅し
て出力する。従って、信号処理回路3にはプリアンプ1
7で増幅された信号S11が供給される。
ら出力される信号S11を処理する。図示された表面電
位センサ11は、プリアンプ17を含んでおり、プリア
ンプ17は、検知電極15から出力される信号を増幅し
て出力する。従って、信号処理回路3にはプリアンプ1
7で増幅された信号S11が供給される。
【0027】上述した表面電位検出装置を用いて、表面
電位Vsに帯電された表面電位測定対象Kの表面電位を
測定するには、検知窓101を表面電位測定対象Kに向
ける。表面電位測定対象Kは、典型的には、複写機やレ
ーザビームプリンタ等において用いられる感光体ドラム
であるが、これには限定されない。例えば、各種絶縁フ
ィルムの製造工程において、フィルムの静電帯電量を検
出する用途等にも適用できる。
電位Vsに帯電された表面電位測定対象Kの表面電位を
測定するには、検知窓101を表面電位測定対象Kに向
ける。表面電位測定対象Kは、典型的には、複写機やレ
ーザビームプリンタ等において用いられる感光体ドラム
であるが、これには限定されない。例えば、各種絶縁フ
ィルムの製造工程において、フィルムの静電帯電量を検
出する用途等にも適用できる。
【0028】検知窓101を表面電位測定対象Kに向け
た状態で、シールドケース10と静止電極16との間の
インピーダンスを、インピーダンス変位回路18によ
り、周期的に変化させると、検知電極15と表面電位測
定対象Kとの間の静電容量Cxが、インピーダンスの周
期的変化に対応して、周期的に変化する。このため、検
知電極15と表面電位測定対象Kとの間の電界も、周期
的に変化することになる。この場合の動作は、基本的に
は、検知電極と表面電位測定対象Kとの間の電界を、音
叉で機械的に断続する方式と異なることはない。
た状態で、シールドケース10と静止電極16との間の
インピーダンスを、インピーダンス変位回路18によ
り、周期的に変化させると、検知電極15と表面電位測
定対象Kとの間の静電容量Cxが、インピーダンスの周
期的変化に対応して、周期的に変化する。このため、検
知電極15と表面電位測定対象Kとの間の電界も、周期
的に変化することになる。この場合の動作は、基本的に
は、検知電極と表面電位測定対象Kとの間の電界を、音
叉で機械的に断続する方式と異なることはない。
【0029】この結果、検知電極15には、検知電極1
5と表面電位測定対象Kとの間の電界の周期的変化に応
じた信号(交流信号)が生成される。検知電極15に生
じた信号は信号処理回路3に導かれる。信号処理回路3
は表面電位Vsに対応した検出信号Zを出力する。これ
により、表面電位を検出することができる。
5と表面電位測定対象Kとの間の電界の周期的変化に応
じた信号(交流信号)が生成される。検知電極15に生
じた信号は信号処理回路3に導かれる。信号処理回路3
は表面電位Vsに対応した検出信号Zを出力する。これ
により、表面電位を検出することができる。
【0030】上述したように、本発明に係る表面電位セ
ンサ11及びこれを用いた表面電位検出装置では、検知
電極15と、表面電位測定対象Kとの間の電界を音叉で
機械的に断続する従来の複雑な構造を、可動部分のない
1つの静止電極16によって置き換えることになるの
で、表面電位センサ11の構成が簡素化されると共に、
製造、組立、調整、保守及び点検等が、極めて容易にな
る。
ンサ11及びこれを用いた表面電位検出装置では、検知
電極15と、表面電位測定対象Kとの間の電界を音叉で
機械的に断続する従来の複雑な構造を、可動部分のない
1つの静止電極16によって置き換えることになるの
で、表面電位センサ11の構成が簡素化されると共に、
製造、組立、調整、保守及び点検等が、極めて容易にな
る。
【0031】しかも、シールドケース10は、検知電極
15、静止電極16及びインピーダンス変位回路18を
覆っており、静止電極16は、シールドケース10に設
けられた検知窓101と、検知電極15との間に配置さ
れているから、外来ノイズの影響を殆ど受けることな
く、表面電位Vsを検出することができる。
15、静止電極16及びインピーダンス変位回路18を
覆っており、静止電極16は、シールドケース10に設
けられた検知窓101と、検知電極15との間に配置さ
れているから、外来ノイズの影響を殆ど受けることな
く、表面電位Vsを検出することができる。
【0032】図2は図1に図示した表面電位検出装置の
更に具体的な構成を示す図である。図において、図1に
現れた構成部分と同一の構成部分については、同一の参
照符号を付してある。この実施例において、インピーダ
ンス変位回路18は、インピーダンス可変素子Q02
と、発振回路181とを含む。インピーダンス可変素子
Q02は、電界効果トランジスタであり、そのドレイン
Dを静止電極16に接続し、ソースSをシールドケース
10に接続してある。
更に具体的な構成を示す図である。図において、図1に
現れた構成部分と同一の構成部分については、同一の参
照符号を付してある。この実施例において、インピーダ
ンス変位回路18は、インピーダンス可変素子Q02
と、発振回路181とを含む。インピーダンス可変素子
Q02は、電界効果トランジスタであり、そのドレイン
Dを静止電極16に接続し、ソースSをシールドケース
10に接続してある。
【0033】発振回路181は発振信号をインピーダン
ス可変素子Q02を構成する電界効果トランジスタQ2
のゲートGに供給する。好ましくは、発振回路181は
正弦波発振回路とし、インピーダンス可変素子Q02を
正弦波信号によって駆動する。これにより、インピーダ
ンス可変素子Q02は、インピーダンス値が、時間軸で
見て正弦波状に変化するように制御される。
ス可変素子Q02を構成する電界効果トランジスタQ2
のゲートGに供給する。好ましくは、発振回路181は
正弦波発振回路とし、インピーダンス可変素子Q02を
正弦波信号によって駆動する。これにより、インピーダ
ンス可変素子Q02は、インピーダンス値が、時間軸で
見て正弦波状に変化するように制御される。
【0034】プリアンプ17は電界効果トランジスタQ
01、ゲート抵抗R2及びドレイン抵抗R1等を含み、
検知電極15で検出された交流信号を増幅して、信号S
11として出力する。
01、ゲート抵抗R2及びドレイン抵抗R1等を含み、
検知電極15で検出された交流信号を増幅して、信号S
11として出力する。
【0035】図3は図2に示した表面電位センサ11及
び表面電位検出装置の各部の波形図を示している。図3
の波形図は、インピーダンス可変素子Q02を構成する
電界効果トランジスタとして、接合型電界効果トランジ
スタ(JーFET)を用いた場合を例示している。図4
はJーFETのゲートソース間電圧VGSードレイン電
流IDの関係を示す特性図である。
び表面電位検出装置の各部の波形図を示している。図3
の波形図は、インピーダンス可変素子Q02を構成する
電界効果トランジスタとして、接合型電界効果トランジ
スタ(JーFET)を用いた場合を例示している。図4
はJーFETのゲートソース間電圧VGSードレイン電
流IDの関係を示す特性図である。
【0036】図3(a)は表面電位Vsとして周波数F
1=10kHzで振幅一定の交流模擬信号を与えた場合
の波形図である。
1=10kHzで振幅一定の交流模擬信号を与えた場合
の波形図である。
【0037】図3(b)はインピーダンス可変素子Q0
2を構成する電界効果トランジスタのゲート.ソース間
電圧VGSの波形図であり、負のバイアス電圧Vbsを
基準にして、例えば70mvの振幅で振動する。負のバ
イアス電圧Vbsは、例えば、ー1.5Vである。ゲー
ト.ソース間電圧VGSは、発振回路181から供給さ
れたものである。ここでは、発振回路181を周波数f
=1kHzの正弦波を発振する発振器によって構成した
ものとして説明する。従って、ゲート.ソース間電圧V
GSは、周波数f=1kHzの正弦波電圧となる。
2を構成する電界効果トランジスタのゲート.ソース間
電圧VGSの波形図であり、負のバイアス電圧Vbsを
基準にして、例えば70mvの振幅で振動する。負のバ
イアス電圧Vbsは、例えば、ー1.5Vである。ゲー
ト.ソース間電圧VGSは、発振回路181から供給さ
れたものである。ここでは、発振回路181を周波数f
=1kHzの正弦波を発振する発振器によって構成した
ものとして説明する。従って、ゲート.ソース間電圧V
GSは、周波数f=1kHzの正弦波電圧となる。
【0038】インピーダンス可変素子Q02として用い
られるJーFETは、図4に示すようなVGSーID特
性を有するので、ゲート.ソース間電圧VGSを、周波
数f1=1kHzの正弦波電圧とした場合、ドレインD
とソースSとの間のインピーダンスが、周波数f1=1
kHzで、ほぼ正弦波状に変化する。
られるJーFETは、図4に示すようなVGSーID特
性を有するので、ゲート.ソース間電圧VGSを、周波
数f1=1kHzの正弦波電圧とした場合、ドレインD
とソースSとの間のインピーダンスが、周波数f1=1
kHzで、ほぼ正弦波状に変化する。
【0039】図3(c)は図3(a)で示す表面電位V
sが表面電位測定対象Kに与えられた状態で、インピー
ダンス可変素子Q02を構成する電界効果トランジスタ
のゲート.ソース間に、図3(b)で示すような周波数
f1=1kHZのゲート.ソース間電圧VGSが与えら
れた場合の出力信号S11の波形図である。
sが表面電位測定対象Kに与えられた状態で、インピー
ダンス可変素子Q02を構成する電界効果トランジスタ
のゲート.ソース間に、図3(b)で示すような周波数
f1=1kHZのゲート.ソース間電圧VGSが与えら
れた場合の出力信号S11の波形図である。
【0040】図3(a)で示す表面電位Vsが表面電位
測定対象Kに与えられた状態で、発振回路181からイ
ンピーダンス可変素子Q02を構成する電界効果トラン
ジスタに、図3(b)で示すように、周波数f1=1k
Hz、最大値VGS(max)、最小値VGS(mi
n)で、振幅70mvのゲート.ソース間電圧VGSが
与えられた場合、表面電位測定対象Kと検知電極15と
の間の静電容量Cx(図1、2参照)は、ゲート.ソー
ス間電圧VGSが最小値VGS(min)となる時間的
タイミングt1で最大となり、最大値VGS(max)
となる時間的タイミングt2で最小となる。
測定対象Kに与えられた状態で、発振回路181からイ
ンピーダンス可変素子Q02を構成する電界効果トラン
ジスタに、図3(b)で示すように、周波数f1=1k
Hz、最大値VGS(max)、最小値VGS(mi
n)で、振幅70mvのゲート.ソース間電圧VGSが
与えられた場合、表面電位測定対象Kと検知電極15と
の間の静電容量Cx(図1、2参照)は、ゲート.ソー
ス間電圧VGSが最小値VGS(min)となる時間的
タイミングt1で最大となり、最大値VGS(max)
となる時間的タイミングt2で最小となる。
【0041】このため、表面電位センサの出力S11
は、図3(c)に示すように、周波数F1=10kHz
の表面電位Vsを、周波数f1=1kHzのゲート.ソ
ース間電圧VGSで変調した信号となる。
は、図3(c)に示すように、周波数F1=10kHz
の表面電位Vsを、周波数f1=1kHzのゲート.ソ
ース間電圧VGSで変調した信号となる。
【0042】この信号を、信号処理回路3に供給するこ
とにより、図5に示すように、表面電位Vsにほぼ直線
的に比例する検出信号Zが得られる。
とにより、図5に示すように、表面電位Vsにほぼ直線
的に比例する検出信号Zが得られる。
【0043】図6は本発明に係る表面電位検出装置に用
いられる表面電位センサの構造を示す部分断面図であ
る。図示された表面電位センサ11は、シールドケース
10と、検知電極15と、静止電極16とを含んでい
る。シールドケース10は、検知窓101を有してい
る。検知電極15は、シールドケース10内に配置され
ており、静止電極16は、シールドケース10内におい
て、検知窓101と検知電極15との間に配置されてい
る。
いられる表面電位センサの構造を示す部分断面図であ
る。図示された表面電位センサ11は、シールドケース
10と、検知電極15と、静止電極16とを含んでい
る。シールドケース10は、検知窓101を有してい
る。検知電極15は、シールドケース10内に配置され
ており、静止電極16は、シールドケース10内におい
て、検知窓101と検知電極15との間に配置されてい
る。
【0044】図6に図示された表面電位センサは、更
に、回路基板102を含んでおり、検知電極15及び静
止電極16は、回路基板102によって支持されてい
る。回路基板102は、有機絶縁材料、無機絶縁材料ま
たは両者を組み合わせた複合材料等でなり、面上に導体
パターンを有する。検知電極15及び静止電極16は、
回路基板102の一面上に形成された導体パターンにそ
れぞれ取り付けられている。更に具体的には、検知電極
15及び静止電極16は、金属板で構成され、所要の形
状に成形され、回路基板102の一面上において、導体
パターンに半田付け等の手段によって取り付けられてい
る。静止電極16は、検知電極15の外側に間隔を隔て
て配置され、更に、検知窓101の周囲にあるシールド
ケース10の内面とも、間隔を隔てて配置される。
に、回路基板102を含んでおり、検知電極15及び静
止電極16は、回路基板102によって支持されてい
る。回路基板102は、有機絶縁材料、無機絶縁材料ま
たは両者を組み合わせた複合材料等でなり、面上に導体
パターンを有する。検知電極15及び静止電極16は、
回路基板102の一面上に形成された導体パターンにそ
れぞれ取り付けられている。更に具体的には、検知電極
15及び静止電極16は、金属板で構成され、所要の形
状に成形され、回路基板102の一面上において、導体
パターンに半田付け等の手段によって取り付けられてい
る。静止電極16は、検知電極15の外側に間隔を隔て
て配置され、更に、検知窓101の周囲にあるシールド
ケース10の内面とも、間隔を隔てて配置される。
【0045】図6に図示された表面電位センサ11は、
更にインピーダンス変位回路18を含んでいる。このイ
ンピーダンス変位回路18は、既に詳説したように、シ
ールドケース10と静止電極16との間のインピーダン
スを周期的に変化させるもので、回路基板102上に実
装されている。インピーダンス変位回路18は、インピ
ーダンス値が時間軸で見て正弦波状に変化する特性を有
することが好ましいことは既に述べた通りである。
更にインピーダンス変位回路18を含んでいる。このイ
ンピーダンス変位回路18は、既に詳説したように、シ
ールドケース10と静止電極16との間のインピーダン
スを周期的に変化させるもので、回路基板102上に実
装されている。インピーダンス変位回路18は、インピ
ーダンス値が時間軸で見て正弦波状に変化する特性を有
することが好ましいことは既に述べた通りである。
【0046】図6に図示された表面電位センサ11は、
更にプリアンプを17含んでいる。プリアンプ17は、
既に述べたように、検知電極15から出力される信号を
増幅して出力するもので、回路基板102上に実装され
ている。プリアンプ17から出力される信号は、ケーブ
ル103により信号処理回路に導かれる。
更にプリアンプを17含んでいる。プリアンプ17は、
既に述べたように、検知電極15から出力される信号を
増幅して出力するもので、回路基板102上に実装され
ている。プリアンプ17から出力される信号は、ケーブ
ル103により信号処理回路に導かれる。
【0047】図7は本発明に係る表面電位検出装置に用
いられる表面電位センサの別の例を示す部分断面図であ
る。図において、図6に現れた構成部分と同一の構成部
分については、同一の参照符号を付してある。図示され
た表面電位センサ11は、静止電極16と検知窓101
との間が、電気絶縁層104によって埋められている。
この構造によれば、電気絶縁層104によって、静止電
極16とシールドケース10との間の電気的接触を確実
に回避するとともに、静止電極16の位置を安定化し得
る。電気絶縁層104は、有機絶縁材料、無機絶縁材料
または両者の複合組成材料で構成することができる。ま
た、電気絶縁層104は、静止電極16の外面に付着さ
せてもよいし、シールドケース10の内面に付着させて
もよい。更に、電気絶縁層104は、静止電極16の外
面の全面に付着させてもよい。
いられる表面電位センサの別の例を示す部分断面図であ
る。図において、図6に現れた構成部分と同一の構成部
分については、同一の参照符号を付してある。図示され
た表面電位センサ11は、静止電極16と検知窓101
との間が、電気絶縁層104によって埋められている。
この構造によれば、電気絶縁層104によって、静止電
極16とシールドケース10との間の電気的接触を確実
に回避するとともに、静止電極16の位置を安定化し得
る。電気絶縁層104は、有機絶縁材料、無機絶縁材料
または両者の複合組成材料で構成することができる。ま
た、電気絶縁層104は、静止電極16の外面に付着さ
せてもよいし、シールドケース10の内面に付着させて
もよい。更に、電気絶縁層104は、静止電極16の外
面の全面に付着させてもよい。
【0048】図8は本発明に係る表面電位検出装置に用
いられる表面電位センサの更に別の例を示す部分断面図
である。図において、図6、7に現れた構成部分と同一
の構成部分については、同一の参照符号を付してある。
図示された表面電位センサ11の特徴は、電気絶縁層1
04を、検知窓101のあるシールドケース10の外面
に付着させたことである。この構造によれば、表面電位
測定対象K(図1、2参照)に、直接接触させてその表
面電位を測定する接触型の表面電位センサ及び表面電位
検出装置を実現できる。
いられる表面電位センサの更に別の例を示す部分断面図
である。図において、図6、7に現れた構成部分と同一
の構成部分については、同一の参照符号を付してある。
図示された表面電位センサ11の特徴は、電気絶縁層1
04を、検知窓101のあるシールドケース10の外面
に付着させたことである。この構造によれば、表面電位
測定対象K(図1、2参照)に、直接接触させてその表
面電位を測定する接触型の表面電位センサ及び表面電位
検出装置を実現できる。
【0049】図8の実施例では、電気絶縁層104は、
シールドケース10と静止電極16との間にも設けられ
ているので、電気絶縁層104によって、静止電極16
とシールドケース10との間の電気的接触を確実に回避
するとともに、静止電極16の位置を安定化し得る。
シールドケース10と静止電極16との間にも設けられ
ているので、電気絶縁層104によって、静止電極16
とシールドケース10との間の電気的接触を確実に回避
するとともに、静止電極16の位置を安定化し得る。
【0050】図9は本発明に係る表面電位検出装置に用
いられる表面電位センサの更に別の例を示す部分断面図
である。図において、図6〜8に現れた構成部分と同一
の構成部分については、同一の参照符号を付してある。
図示された表面電位センサ11において、検知電極15
は、平面状であって、回路基板102の一面上に積層さ
れており、静止電極16は、電気絶縁層105を介し
て、検知電極15の上に積層されている。このような構
造によれば、極めて薄い表面電位センサを実現すること
ができる。また、量産性も高くなる。
いられる表面電位センサの更に別の例を示す部分断面図
である。図において、図6〜8に現れた構成部分と同一
の構成部分については、同一の参照符号を付してある。
図示された表面電位センサ11において、検知電極15
は、平面状であって、回路基板102の一面上に積層さ
れており、静止電極16は、電気絶縁層105を介し
て、検知電極15の上に積層されている。このような構
造によれば、極めて薄い表面電位センサを実現すること
ができる。また、量産性も高くなる。
【0051】図10は本発明に係る表面電位検出装置の
更に具体的な構成を示すブロック図である。図10に示
すように、本発明に係る表面電位検出装置は、表面電位
センサ11と、信号処理回路3とを含んでいる。表面電
位センサ11及び信号処理回路3は、コモングランド線
C.GNDを有する。コモングランド線C.GNDは、
接地電位(またはフレームグランド)に対してフローテ
ィングされた電位にある。
更に具体的な構成を示すブロック図である。図10に示
すように、本発明に係る表面電位検出装置は、表面電位
センサ11と、信号処理回路3とを含んでいる。表面電
位センサ11及び信号処理回路3は、コモングランド線
C.GNDを有する。コモングランド線C.GNDは、
接地電位(またはフレームグランド)に対してフローテ
ィングされた電位にある。
【0052】表面電位センサ11は、図1〜図9を参照
して説明した本発明に係る表面電位センサであって、コ
モングランド線C.GNDの電位と表面電位との差電圧
に対応する交流信号S11を生成する。表面電位センサ
11は、検知電極15と、静止電極16と、プリアンプ
17と、インピーダンス変位回路18とを含む。その具
体的な構成及び動作については、既に説明したので、重
複説明は省略する。
して説明した本発明に係る表面電位センサであって、コ
モングランド線C.GNDの電位と表面電位との差電圧
に対応する交流信号S11を生成する。表面電位センサ
11は、検知電極15と、静止電極16と、プリアンプ
17と、インピーダンス変位回路18とを含む。その具
体的な構成及び動作については、既に説明したので、重
複説明は省略する。
【0053】信号処理回路3は、同期検波回路31と、
積分回路32と、高圧増幅回路33と、第1のバイアス
回路36とを含む。図示の信号処理回路3は、更に、増
幅回路30を含む。増幅回路30は、表面電位センサ1
1から交流信号S11が供給され、この交流信号S11
を増幅して出力する。
積分回路32と、高圧増幅回路33と、第1のバイアス
回路36とを含む。図示の信号処理回路3は、更に、増
幅回路30を含む。増幅回路30は、表面電位センサ1
1から交流信号S11が供給され、この交流信号S11
を増幅して出力する。
【0054】同期検波回路31は、表面電位センサ11
から交流信号S11が供給され、この信号S11を、表
面電位センサ11と同期して検波し、検波出力信号cを
出力する。図示の同期検波回路31は、交流信号S11
が、表面電位センサ11から増幅回路30を介して供給
される。更に、図示の同期検波回路31は、表面電位セ
ンサ11から同期信号S12が供給され、この同期信号
S12と同期して上述の交流信号S11を検波する。同
期信号S12は、インピーダンス変位回路18に含まれ
る発振回路181(図2参照)から供給される。
から交流信号S11が供給され、この信号S11を、表
面電位センサ11と同期して検波し、検波出力信号cを
出力する。図示の同期検波回路31は、交流信号S11
が、表面電位センサ11から増幅回路30を介して供給
される。更に、図示の同期検波回路31は、表面電位セ
ンサ11から同期信号S12が供給され、この同期信号
S12と同期して上述の交流信号S11を検波する。同
期信号S12は、インピーダンス変位回路18に含まれ
る発振回路181(図2参照)から供給される。
【0055】積分回路32は、反転入力端子(−)及び
非反転入力端子(+)を有するオペアンプIC2を含ん
でいる。積分回路32は、同期検波回路31からの検波
出力信号cが反転入力端子(−)に供給される。そし
て、積分回路32は、供給された検波出力信号cを直流
に変換して直流電圧信号dを出力する。
非反転入力端子(+)を有するオペアンプIC2を含ん
でいる。積分回路32は、同期検波回路31からの検波
出力信号cが反転入力端子(−)に供給される。そし
て、積分回路32は、供給された検波出力信号cを直流
に変換して直流電圧信号dを出力する。
【0056】高圧増幅回路33は、積分回路32から信
号dが供給され、コモングランド線C.GNDの電位
を、被測定面電位とほぼ等しくする直流高電圧Vfをコ
モングランド線C.GNDに供給する。具体的には、高
圧増幅回路33は、積分回路32から供給される信号d
を昇圧する。高圧増幅回路33で昇圧された信号は、帰
還電圧Vfとして、プリアンプ17、インピーダンス変
位回路18に帰還される。これにより、コモングランド
線C.GNDの電位が、表面電位測定対象Kの表面電位
とほぼ等しくなるような帰還制御が加わる。
号dが供給され、コモングランド線C.GNDの電位
を、被測定面電位とほぼ等しくする直流高電圧Vfをコ
モングランド線C.GNDに供給する。具体的には、高
圧増幅回路33は、積分回路32から供給される信号d
を昇圧する。高圧増幅回路33で昇圧された信号は、帰
還電圧Vfとして、プリアンプ17、インピーダンス変
位回路18に帰還される。これにより、コモングランド
線C.GNDの電位が、表面電位測定対象Kの表面電位
とほぼ等しくなるような帰還制御が加わる。
【0057】第1のバイアス回路36は、コモングラン
ド線C.GNDの電位を基準として正電圧V3を、積分
回路32の非反転入力端子(+)に印加する。
ド線C.GNDの電位を基準として正電圧V3を、積分
回路32の非反転入力端子(+)に印加する。
【0058】信号処理回路3は、更に、検出信号出力回
路35を含む。検出信号出力回路35は、反転入力端子
(−)及び非反転入力端子(+)を有するオペアンプI
C1により構成される。検出信号出力回路35の反転入
力端子(−)は、コモングランド線C.GNDに導かれ
る。検出信号出力回路35は、検出信号Zを出力する。
路35を含む。検出信号出力回路35は、反転入力端子
(−)及び非反転入力端子(+)を有するオペアンプI
C1により構成される。検出信号出力回路35の反転入
力端子(−)は、コモングランド線C.GNDに導かれ
る。検出信号出力回路35は、検出信号Zを出力する。
【0059】信号処理回路3は、更に、電源回路34を
含む。電源回路34は、トランスT1及びスイッチ素子
Q1を含んでいる。トランスT1は、第1の巻線Np1
と、第2の巻線NS1、NS2と、第3の巻線Nb1と
を有する。第1の巻線Np1は、一対の直流電圧入力端
の間に接続されており、第2の巻線NS1、NS2は、
第1の巻線Np1にトランス結合されている。
含む。電源回路34は、トランスT1及びスイッチ素子
Q1を含んでいる。トランスT1は、第1の巻線Np1
と、第2の巻線NS1、NS2と、第3の巻線Nb1と
を有する。第1の巻線Np1は、一対の直流電圧入力端
の間に接続されており、第2の巻線NS1、NS2は、
第1の巻線Np1にトランス結合されている。
【0060】スイッチ素子Q1は、2つの主電極と、制
御電極とを有する。そのようなスイッチ素子Q1の典型
例は、電解効果トランジスタ(FET)及びバイポーラ
トランジスタである。スイッチ素子Q1の2つの主電極
は第1の巻線Np1に対して直列に接続されている。制
御電極は第3の巻線Nb1に導かれている。スイッチ素
子Q1は、第3の巻線Nb1から制御電極に供給される
信号(帰還信号)に基づいてスイッチング動作を継続す
る。
御電極とを有する。そのようなスイッチ素子Q1の典型
例は、電解効果トランジスタ(FET)及びバイポーラ
トランジスタである。スイッチ素子Q1の2つの主電極
は第1の巻線Np1に対して直列に接続されている。制
御電極は第3の巻線Nb1に導かれている。スイッチ素
子Q1は、第3の巻線Nb1から制御電極に供給される
信号(帰還信号)に基づいてスイッチング動作を継続す
る。
【0061】トランスT1は、中間タップ付きの2つの
第2の巻線NS1、NS2を有している。第2の巻線N
S1、NS2にはダイオードD1、D2及びコンデンサ
C4、C5を含む整流平滑回路が接続されている。この
電源回路34により、正電源電圧(+V1)及び負電源
電圧(−V2)が生成される。正電源電圧(+V1)及
び負電源電圧(−V2)はコモングランド線C.GND
を基準とする電圧である。正電源電圧(+V1)及び負
電源電圧(−V2)は各構成部分の動作電圧として供給
される。
第2の巻線NS1、NS2を有している。第2の巻線N
S1、NS2にはダイオードD1、D2及びコンデンサ
C4、C5を含む整流平滑回路が接続されている。この
電源回路34により、正電源電圧(+V1)及び負電源
電圧(−V2)が生成される。正電源電圧(+V1)及
び負電源電圧(−V2)はコモングランド線C.GND
を基準とする電圧である。正電源電圧(+V1)及び負
電源電圧(−V2)は各構成部分の動作電圧として供給
される。
【0062】信号処理回路3は、更に、第2のバイアス
回路39を含む。第2のバイアス回路39は、検出信号
出力回路35の非反転入力端子(+)に、負電圧(−V
5)を印加する。図示された第2のバイアス回路39
は、第3の巻線Nb1に接続され、スイッチ素子Q1が
ターンオフしたとき第3の巻線Nb1に生じるフライバ
ック電圧により負電圧(−V5)を生成する。
回路39を含む。第2のバイアス回路39は、検出信号
出力回路35の非反転入力端子(+)に、負電圧(−V
5)を印加する。図示された第2のバイアス回路39
は、第3の巻線Nb1に接続され、スイッチ素子Q1が
ターンオフしたとき第3の巻線Nb1に生じるフライバ
ック電圧により負電圧(−V5)を生成する。
【0063】上述した表面電位検出装置において、表面
電位センサ11により、表面電位とコモングランド線
C.GNDの電位との差電圧に対応する交流信号S11
を生成し、この交流信号S11を、プリアンプ17及び
増幅回路30を経由して、同期検波回路31に供給す
る。
電位センサ11により、表面電位とコモングランド線
C.GNDの電位との差電圧に対応する交流信号S11
を生成し、この交流信号S11を、プリアンプ17及び
増幅回路30を経由して、同期検波回路31に供給す
る。
【0064】同期検波回路31では表面電位センサ11
から供給される交流信号S11を、インピーダンス変位
回路18によるインピーダンス可変動作と同期して検波
し、検波出力信号cを生成する。検波出力信号cは積分
回路32を構成するオペアンプIC2の反転入力端子
(−)に供給される。積分回路32では検波出力信号c
を積分し、直流信号dに変換して出力する。直流信号d
のレベルは、表面電位とコモングランド線C.GNDの
電位との差電圧に対応する。
から供給される交流信号S11を、インピーダンス変位
回路18によるインピーダンス可変動作と同期して検波
し、検波出力信号cを生成する。検波出力信号cは積分
回路32を構成するオペアンプIC2の反転入力端子
(−)に供給される。積分回路32では検波出力信号c
を積分し、直流信号dに変換して出力する。直流信号d
のレベルは、表面電位とコモングランド線C.GNDの
電位との差電圧に対応する。
【0065】高圧増幅回路33は、上述の積分回路32
から直流信号dが供給され、コモングランド線C.GN
Dの電位を、被測定面電位とほぼ等しくする直流高電圧
Vfをコモングランド線C.GNDに供給する。以上の
回路動作により、コモングランド線C.GNDの電位
は、表面電位とほぼ等しくなるように制御される。
から直流信号dが供給され、コモングランド線C.GN
Dの電位を、被測定面電位とほぼ等しくする直流高電圧
Vfをコモングランド線C.GNDに供給する。以上の
回路動作により、コモングランド線C.GNDの電位
は、表面電位とほぼ等しくなるように制御される。
【0066】コモングランド線C.GNDの電位が表面
電位と等しくなったとき、表面電位センサ11の検知電
極と、被測定面との間の電界は、ゼロとなる。従って、
コモングランド線C.GNDの電位を、検出信号出力回
路35より、検出信号Zとして取り出すことにより、表
面電位センサ11と被測定面との間の距離が変化して
も、距離依存性が非常に少ない高精度な検出信号Zを得
ることができる。
電位と等しくなったとき、表面電位センサ11の検知電
極と、被測定面との間の電界は、ゼロとなる。従って、
コモングランド線C.GNDの電位を、検出信号出力回
路35より、検出信号Zとして取り出すことにより、表
面電位センサ11と被測定面との間の距離が変化して
も、距離依存性が非常に少ない高精度な検出信号Zを得
ることができる。
【0067】図示された表面電位検出装置は、更に、信
号処理回路3が第1のバイアス回路36を含む。この第
1のバイアス回路36から、積分回路32の非反転入力
端子(+)に正電圧(+V3)を印加する。この正電圧
(+V3)のバイアスにより、表面電位Vsに対する検
出信号Zの関係(検出特性)が、図11に示すようにな
る。
号処理回路3が第1のバイアス回路36を含む。この第
1のバイアス回路36から、積分回路32の非反転入力
端子(+)に正電圧(+V3)を印加する。この正電圧
(+V3)のバイアスにより、表面電位Vsに対する検
出信号Zの関係(検出特性)が、図11に示すようにな
る。
【0068】図11において、特性L01は理想特性、
特性L03は第1のバイアス回路36によるバイアスが
ない場合の特性、特性L02は第1のバイアス回路36
によるバイアスを受けた場合の特性である。特性L03
は、表面電位Vs=Vsu1を越えるまで、検出信号Z
=0となる不感帯を有する。第1のバイアス回路36か
ら、積分回路32の非反転入力端子(+)に正電圧(+
V3)を印加することにより、特性L03に、電圧△Z
1だけ加算した特性L02を得ることができる。
特性L03は第1のバイアス回路36によるバイアスが
ない場合の特性、特性L02は第1のバイアス回路36
によるバイアスを受けた場合の特性である。特性L03
は、表面電位Vs=Vsu1を越えるまで、検出信号Z
=0となる不感帯を有する。第1のバイアス回路36か
ら、積分回路32の非反転入力端子(+)に正電圧(+
V3)を印加することにより、特性L03に、電圧△Z
1だけ加算した特性L02を得ることができる。
【0069】特性L02において、表面電位Vsがゼロ
のとき、検出信号Zが、正のオフセット電圧Vosにな
る。従って、不感帯を生じることがない。
のとき、検出信号Zが、正のオフセット電圧Vosにな
る。従って、不感帯を生じることがない。
【0070】しかも、第1のバイアス回路36から、積
分回路32の非反転入力端子(+)に印加される正電圧
(+V3)は、コモングランド線C.GNDの電位を基
準としている。従って、安定したオフセット電圧Vos
が得られる。
分回路32の非反転入力端子(+)に印加される正電圧
(+V3)は、コモングランド線C.GNDの電位を基
準としている。従って、安定したオフセット電圧Vos
が得られる。
【0071】オフセット電圧Vosは、積分回路32よ
り後段の回路における回路的手法により、容易に、か
つ、高精度で調整することができる。即ち、本発明は、
オフセット電圧Vosを、容易に、かつ、高精度に調整
または解消するための基礎を与える。
り後段の回路における回路的手法により、容易に、か
つ、高精度で調整することができる。即ち、本発明は、
オフセット電圧Vosを、容易に、かつ、高精度に調整
または解消するための基礎を与える。
【0072】また、電源回路34に、高度の電圧安定精
度が要求されないので、電源回路34を低コスト化した
表面電位検出装置が得られる。実施例では、従来必要で
あったドロッパー型安定化電源(三端子レギュレータ)
を省略してある。このため、総合電力効率の高い表面電
位検出装置が得られる。
度が要求されないので、電源回路34を低コスト化した
表面電位検出装置が得られる。実施例では、従来必要で
あったドロッパー型安定化電源(三端子レギュレータ)
を省略してある。このため、総合電力効率の高い表面電
位検出装置が得られる。
【0073】第1のバイアス回路36により生じさせた
オフセット電圧Vosをキャンセルする好ましい一つの
態様として、この実施例では、検出信号出力回路35
に、第2のバイアス回路39を付加してある。この第2
のバイアス回路39から、検出信号出力回路35の非反
転入力端子(+)に、負電圧(−V5)を印加する。
オフセット電圧Vosをキャンセルする好ましい一つの
態様として、この実施例では、検出信号出力回路35
に、第2のバイアス回路39を付加してある。この第2
のバイアス回路39から、検出信号出力回路35の非反
転入力端子(+)に、負電圧(−V5)を印加する。
【0074】かかる構成によれば、図12に示すよう
に、表面電位Vsに対する検出信号Zの特性を、同一の
表面電位Vsに対し、検出信号Zの値が低くなる方向に
移動させることができる。移動量ΔZ2は、負電圧(−
V5)の大きさに対応する。従って、負電圧(−V5)
の大きさを調整することにより、第1のバイアス回路3
6によって生じたオフセット電圧Vosをキャンセル
し、表面電位Vsと検出信号Zとの関係を、グラフ上、
原点(0、0)を通る一次直線L01の関係に設定する
ことができる。これにより、オフセット電圧Vosを持
たない検出信号Zを得ることができる。具体的には、負
電圧(−V5)の大きさを、特性L02のオフセット電
圧Vosの大きさと等しくなるように調整し、特性L0
2を、理想特性L01に合わせる。
に、表面電位Vsに対する検出信号Zの特性を、同一の
表面電位Vsに対し、検出信号Zの値が低くなる方向に
移動させることができる。移動量ΔZ2は、負電圧(−
V5)の大きさに対応する。従って、負電圧(−V5)
の大きさを調整することにより、第1のバイアス回路3
6によって生じたオフセット電圧Vosをキャンセル
し、表面電位Vsと検出信号Zとの関係を、グラフ上、
原点(0、0)を通る一次直線L01の関係に設定する
ことができる。これにより、オフセット電圧Vosを持
たない検出信号Zを得ることができる。具体的には、負
電圧(−V5)の大きさを、特性L02のオフセット電
圧Vosの大きさと等しくなるように調整し、特性L0
2を、理想特性L01に合わせる。
【0075】図13は本発明に係る表面電位検出装置に
含まれる信号処理回路の更に具体的な回路構成を示す図
である。増幅回路30は、オペアンプIC4、抵抗R
8、R13、R14、コンデンサC11を含み、コンデ
ンサC11を通して供給される検知信号S11を増幅す
る。
含まれる信号処理回路の更に具体的な回路構成を示す図
である。増幅回路30は、オペアンプIC4、抵抗R
8、R13、R14、コンデンサC11を含み、コンデ
ンサC11を通して供給される検知信号S11を増幅す
る。
【0076】増幅回路30によって増幅された信号は、
同期検波回路31に供給される。同期検波回路31はオ
ペアンプIC3、抵抗R9、R10、R11、R12及
びスイッチ素子を構成するFET(電界効果トランジス
タ)Q5を備える。同期検波回路31は、表面電位セン
サ11のインピーダンス変位回路18(図3、4参照)
から、FETQ5のゲートに供給される同期信号S12
に基づき、増幅回路30から供給される信号を同期検波
する。
同期検波回路31に供給される。同期検波回路31はオ
ペアンプIC3、抵抗R9、R10、R11、R12及
びスイッチ素子を構成するFET(電界効果トランジス
タ)Q5を備える。同期検波回路31は、表面電位セン
サ11のインピーダンス変位回路18(図3、4参照)
から、FETQ5のゲートに供給される同期信号S12
に基づき、増幅回路30から供給される信号を同期検波
する。
【0077】同期検波された信号は、積分回路32に供
給され、直流に変換される。図示の積分回路32はオペ
アンプIC2、コンデンサC6、ダイオードD3及び出
力抵抗R6を含んでいる。出力抵抗R6にはトランジス
タQ4及び発光ダイオードPCAが接続されている。積
分回路32の出力によって、発光ダイオードPCAが発
光する。
給され、直流に変換される。図示の積分回路32はオペ
アンプIC2、コンデンサC6、ダイオードD3及び出
力抵抗R6を含んでいる。出力抵抗R6にはトランジス
タQ4及び発光ダイオードPCAが接続されている。積
分回路32の出力によって、発光ダイオードPCAが発
光する。
【0078】第1のバイアス回路36は、コモングラン
ド線C.COMを基準として、電源回路34から供給さ
れた正電源電圧(+V1)を、抵抗R35とツエナーダ
イオードZD3で分圧し、ツエナーダイオードZD3の
両端に現れる定電圧を、抵抗R31、33で分圧し、分
圧された正電圧V3を積分回路32を構成するオペアン
プIC2の非反転入力端子(+)に供給する。この第1
のバイアス回路36の動作は、既に述べた通りである。
ド線C.COMを基準として、電源回路34から供給さ
れた正電源電圧(+V1)を、抵抗R35とツエナーダ
イオードZD3で分圧し、ツエナーダイオードZD3の
両端に現れる定電圧を、抵抗R31、33で分圧し、分
圧された正電圧V3を積分回路32を構成するオペアン
プIC2の非反転入力端子(+)に供給する。この第1
のバイアス回路36の動作は、既に述べた通りである。
【0079】高圧増幅回路33は、発振回路、トランス
T2及び3倍電圧整流回路を含んでいる。発振回路は、
トランジスタQ2、Q3、トランスT2の一次巻線Np
21、Np22、トランスT2に備えられた補助巻線N
b2、コンデンサC3及びインダクタL1を含む。トラ
ンジスタQ2、Q3のスイッチング動作によって、トラ
ンスT2の一次巻線Np21、Np22を励磁するとと
もに、一次巻線Np21、Np22と誘導結合された補
助巻線Nb2を介して、トランジスタQ2、Q3のベー
スに帰還信号を供給する。トランジスタQ2、Q3は上
述した帰還信号と、コンデンサC3及びインダクタL1
を含むLC共振回路の共振現象により、自励発振動作を
継続する。
T2及び3倍電圧整流回路を含んでいる。発振回路は、
トランジスタQ2、Q3、トランスT2の一次巻線Np
21、Np22、トランスT2に備えられた補助巻線N
b2、コンデンサC3及びインダクタL1を含む。トラ
ンジスタQ2、Q3のスイッチング動作によって、トラ
ンスT2の一次巻線Np21、Np22を励磁するとと
もに、一次巻線Np21、Np22と誘導結合された補
助巻線Nb2を介して、トランジスタQ2、Q3のベー
スに帰還信号を供給する。トランジスタQ2、Q3は上
述した帰還信号と、コンデンサC3及びインダクタL1
を含むLC共振回路の共振現象により、自励発振動作を
継続する。
【0080】3倍電圧整流回路は、トランスT2の2次
巻線NSに接続されており、発振回路の発振動作に伴っ
て、2次巻線NSに生じる交流電圧を3倍電圧整流し、
その整流電圧をコモングランド線C.GNDに供給す
る。これにより、コモングランド線C.GNDの電位が
制御される。図示された3倍電圧整流回路は、コンデン
サC7〜C9と、ダイオードD4〜D6によって構成さ
れている。
巻線NSに接続されており、発振回路の発振動作に伴っ
て、2次巻線NSに生じる交流電圧を3倍電圧整流し、
その整流電圧をコモングランド線C.GNDに供給す
る。これにより、コモングランド線C.GNDの電位が
制御される。図示された3倍電圧整流回路は、コンデン
サC7〜C9と、ダイオードD4〜D6によって構成さ
れている。
【0081】高圧増幅回路33の入力側は、フォトトラ
ンジスタPCBとトランジスタQ6による入力回路が接
続されている。フォトトランジスタPCBは、積分回路
32の出力によって駆動される発光ダイオードPCAと
光学的に結合されている。従って、高圧増幅回路33を
構成する発振回路の入力側には、積分回路32の出力信
号に応じて制御された電圧が供給される。
ンジスタPCBとトランジスタQ6による入力回路が接
続されている。フォトトランジスタPCBは、積分回路
32の出力によって駆動される発光ダイオードPCAと
光学的に結合されている。従って、高圧増幅回路33を
構成する発振回路の入力側には、積分回路32の出力信
号に応じて制御された電圧が供給される。
【0082】コモングランド線C.GNDの電位は、分
圧/バッファ回路35によって適当な電位に変換され、
検出信号Zとして出力される。
圧/バッファ回路35によって適当な電位に変換され、
検出信号Zとして出力される。
【0083】DC・DCコンバータ34は、トランスT
1の一次巻線NP1を通して供給される直流入力電圧V
INをスイッチング素子Q1によってスイッチングす
る。スイッチング動作に伴って、トランスT1の二次巻
線NS1、NS2に生じる電圧を、ダイオードD1、D
2によって整流するとともに、コンデンサC4、C5に
よって平滑し、直流電圧に変換する。直流電圧はツェナ
ーダイオードZD2によって安定化されるとともに、増
幅回路30、同期検波回路31、積分回路32及び発光
ダイオードPCA等に供給される。
1の一次巻線NP1を通して供給される直流入力電圧V
INをスイッチング素子Q1によってスイッチングす
る。スイッチング動作に伴って、トランスT1の二次巻
線NS1、NS2に生じる電圧を、ダイオードD1、D
2によって整流するとともに、コンデンサC4、C5に
よって平滑し、直流電圧に変換する。直流電圧はツェナ
ーダイオードZD2によって安定化されるとともに、増
幅回路30、同期検波回路31、積分回路32及び発光
ダイオードPCA等に供給される。
【0084】第2のバイアス回路39は、スイッチ素子
Q1がターンオフしたとき、トランスT1の第3の巻線
Nb1に生じるフライバック電圧により、ダイオードD
7を通して、コンデンサC2を充電する。コンデンサC
2の端子電圧を、抵抗R43、R45によって分圧して
負電圧(−V5)を生成する。この負電圧(−V5)が
検出信号出力回路35に含まれるオペアンプIC1の非
反転入力端子(+)に供給される。負電圧(−V5)は
可変抵抗器である抵抗R43と、抵抗R45との分圧比
によって調整される。
Q1がターンオフしたとき、トランスT1の第3の巻線
Nb1に生じるフライバック電圧により、ダイオードD
7を通して、コンデンサC2を充電する。コンデンサC
2の端子電圧を、抵抗R43、R45によって分圧して
負電圧(−V5)を生成する。この負電圧(−V5)が
検出信号出力回路35に含まれるオペアンプIC1の非
反転入力端子(+)に供給される。負電圧(−V5)は
可変抵抗器である抵抗R43と、抵抗R45との分圧比
によって調整される。
【0085】図13は信号処理回路の一例を示すに過ぎ
ない。本発明において、信号処理回路は、種々の回路構
成を採用し得る。
ない。本発明において、信号処理回路は、種々の回路構
成を採用し得る。
【0086】図14は本発明に係る表面電位検出装置を
用いて、感光ドラムの表面電位を検出する場合の構成を
概略的に示す図である。図1において、Kは感光ドラ
ム、Vは転写ベルト、Wは転写ベルトの走行方向であ
る。感光ドラムKはブラック用である。感光ドラムKに
は、帯電コロトロンU1、転写コロトロンU2、及び現
像機U3が備えられている。
用いて、感光ドラムの表面電位を検出する場合の構成を
概略的に示す図である。図1において、Kは感光ドラ
ム、Vは転写ベルト、Wは転写ベルトの走行方向であ
る。感光ドラムKはブラック用である。感光ドラムKに
は、帯電コロトロンU1、転写コロトロンU2、及び現
像機U3が備えられている。
【0087】表面電位検出装置1は、表面電位センサ1
1と、信号処理回路3とを含む。表面電位センサ11
は、感光ドラムKの表面から、例えば、2.5mmの距
離をおいて、固定して配置されている。図示実施例で
は、マイクロコンピュータ4を備えており、このマイク
ロコンピュータ4により、信号処理回路3を制御する。
表面電位センサ11及び信号処理回路3の詳細について
は、既に説明したので、重複説明は省略する。
1と、信号処理回路3とを含む。表面電位センサ11
は、感光ドラムKの表面から、例えば、2.5mmの距
離をおいて、固定して配置されている。図示実施例で
は、マイクロコンピュータ4を備えており、このマイク
ロコンピュータ4により、信号処理回路3を制御する。
表面電位センサ11及び信号処理回路3の詳細について
は、既に説明したので、重複説明は省略する。
【0088】図15は本発明に係る表面電位検出装置を
用いて、タンデム配置された4本の感光ドラムの表面電
位を検出する場合の構成を概略的に示す図である。図示
実施例では、転写ベルトVの走行方向Wに沿って、4本
の感光ドラムC、M、Y、Kがタンデムに配置されてい
る。感光ドラムCはシアン用、感光ドラムMはマゼンタ
用、感光ドラムYはイエロー用、感光ドラムKはブラッ
ク用である。感光ドラムK〜Cのそれぞれには、帯電コ
ロトロンU1、転写コロトロンU2、及び現像機U3が
備えられている。
用いて、タンデム配置された4本の感光ドラムの表面電
位を検出する場合の構成を概略的に示す図である。図示
実施例では、転写ベルトVの走行方向Wに沿って、4本
の感光ドラムC、M、Y、Kがタンデムに配置されてい
る。感光ドラムCはシアン用、感光ドラムMはマゼンタ
用、感光ドラムYはイエロー用、感光ドラムKはブラッ
ク用である。感光ドラムK〜Cのそれぞれには、帯電コ
ロトロンU1、転写コロトロンU2、及び現像機U3が
備えられている。
【0089】図16は図15に図示された表面電位検出
装置の具体的な回路構成を示す図である。図16におい
て、表面電位検出装置1は、複数(4個)の表面電位セ
ンサ11〜14と、切替回路2と、1つの信号処理回路
3とを含む。
装置の具体的な回路構成を示す図である。図16におい
て、表面電位検出装置1は、複数(4個)の表面電位セ
ンサ11〜14と、切替回路2と、1つの信号処理回路
3とを含む。
【0090】4個の表面電位センサ11〜14のそれぞ
れは、図1〜図9に示したような構成を持ち、互いに独
立する。表面電位センサ11〜14のそれぞれは、感光
ドラムK〜Cのそれぞれ毎に個別に備えられ、感光ドラ
ムK〜Cの表面から、例えば、2.5mmの距離をおい
て、固定して配置されている。表面電位センサ11〜1
4のそれぞれにおいて得られた信号S11〜S41、S
12〜S42は、同軸ケーブル等を介して、切替回路2
に送られる。
れは、図1〜図9に示したような構成を持ち、互いに独
立する。表面電位センサ11〜14のそれぞれは、感光
ドラムK〜Cのそれぞれ毎に個別に備えられ、感光ドラ
ムK〜Cの表面から、例えば、2.5mmの距離をおい
て、固定して配置されている。表面電位センサ11〜1
4のそれぞれにおいて得られた信号S11〜S41、S
12〜S42は、同軸ケーブル等を介して、切替回路2
に送られる。
【0091】切替回路2は、表面電位センサ11〜14
から供給される信号を、表面電位センサ11〜14毎
に、異なる時間的タイミングで選択して出力する。
から供給される信号を、表面電位センサ11〜14毎
に、異なる時間的タイミングで選択して出力する。
【0092】信号処理回路3は、1つであって、切替回
路2を介して4個の表面電位センサ11〜14に接続さ
れ、4個の表面電位センサ11〜14によって共用され
ている。この信号処理回路3は、図10、図13を参照
して説明したものと同じであり、第1のバイアス回路3
6及び第2のバイアス回路39を有する。
路2を介して4個の表面電位センサ11〜14に接続さ
れ、4個の表面電位センサ11〜14によって共用され
ている。この信号処理回路3は、図10、図13を参照
して説明したものと同じであり、第1のバイアス回路3
6及び第2のバイアス回路39を有する。
【0093】第1のバイアス回路36は、コモングラン
ド線C.GNDを基準として、電源回路34から供給さ
れた正電源電圧(+V1)を分圧し、分圧された正電圧
(+V3)を積分回路32に供給する。この第1のバイ
アス回路36の動作は、既に述べた通りである。
ド線C.GNDを基準として、電源回路34から供給さ
れた正電源電圧(+V1)を分圧し、分圧された正電圧
(+V3)を積分回路32に供給する。この第1のバイ
アス回路36の動作は、既に述べた通りである。
【0094】第2のバイアス回路39は、スイッチ素子
Q1がターンオフしたとき、トランスT1の第3の巻線
Nb1に生じるフライバック電圧を利用して、負電圧
(−V5)を生成する。この負電圧(−V5)は検出信
号出力回路35に供給される。第2のバイアス回路39
による回路作用についても既に述べた通りである。
Q1がターンオフしたとき、トランスT1の第3の巻線
Nb1に生じるフライバック電圧を利用して、負電圧
(−V5)を生成する。この負電圧(−V5)は検出信
号出力回路35に供給される。第2のバイアス回路39
による回路作用についても既に述べた通りである。
【0095】図15、16に示す表面電位検出装置は、
4個の表面電位センサ11〜14を備えており、4個の
表面電位センサ11〜14のそれぞれは、互いに独立す
るから、高速化を目的としたタンデムタイプの複写機や
レーザビームプリンタ等の画像形成装置において、表面
電位センサ11〜14を4本の感光ドラムK〜Cに対応
させ、その表面電位を、個別的に検出できる。
4個の表面電位センサ11〜14を備えており、4個の
表面電位センサ11〜14のそれぞれは、互いに独立す
るから、高速化を目的としたタンデムタイプの複写機や
レーザビームプリンタ等の画像形成装置において、表面
電位センサ11〜14を4本の感光ドラムK〜Cに対応
させ、その表面電位を、個別的に検出できる。
【0096】切替回路2は、4個の表面電位センサ11
〜14から供給される信号S11〜S41、S12〜S
42を、表面電位センサ11〜14毎に、異なる時間的
タイミングで選択して出力する。従って、4個の表面電
位センサ11〜14から出力される信号を、時間的に分
離することができる。
〜14から供給される信号S11〜S41、S12〜S
42を、表面電位センサ11〜14毎に、異なる時間的
タイミングで選択して出力する。従って、4個の表面電
位センサ11〜14から出力される信号を、時間的に分
離することができる。
【0097】図17は切替回路の信号選択動作の具体例
を示すタイムチャートである。まず、図17(a)に示
すように、t11時からt12時の間において、感光ド
ラムKに備えられた表面電位センサ11から出力される
信号のみを選択する。次に、図17(b)に示すよう
に、t13時からt14時の間において、感光ドラムY
に備えられた表面電位センサ12から出力される信号の
みを選択する。
を示すタイムチャートである。まず、図17(a)に示
すように、t11時からt12時の間において、感光ド
ラムKに備えられた表面電位センサ11から出力される
信号のみを選択する。次に、図17(b)に示すよう
に、t13時からt14時の間において、感光ドラムY
に備えられた表面電位センサ12から出力される信号の
みを選択する。
【0098】更に、図17(c)に示すように、t15
時からt16時の間において、感光ドラムMに備えられ
た表面電位センサ13から出力される信号のみを選択
し、図17(d)に示すように、t17時からt18時
の間において、感光ドラムCに備えられた表面電位セン
サ14から出力される信号のみを選択する。
時からt16時の間において、感光ドラムMに備えられ
た表面電位センサ13から出力される信号のみを選択
し、図17(d)に示すように、t17時からt18時
の間において、感光ドラムCに備えられた表面電位セン
サ14から出力される信号のみを選択する。
【0099】信号S11〜S41、S12〜S42を、
表面電位センサ11〜14毎に、異なる時間的タイミン
グで選択する手段としては、マイクロコンピュータ4か
ら切替回路2に制御信号CS1〜CS4を与える手法を
採用することができる。
表面電位センサ11〜14毎に、異なる時間的タイミン
グで選択する手段としては、マイクロコンピュータ4か
ら切替回路2に制御信号CS1〜CS4を与える手法を
採用することができる。
【0100】信号処理回路3は、切替回路2を介して、
4個の表面電位センサ11〜14に接続されている。従
って、信号処理回路3は、表面電位センサ11〜14毎
の信号を、時間的に分離された状態で受信する。そし
て、表面電位センサ11〜14毎に割り当てられた時間
内に、必要な信号処理を行う。
4個の表面電位センサ11〜14に接続されている。従
って、信号処理回路3は、表面電位センサ11〜14毎
の信号を、時間的に分離された状態で受信する。そし
て、表面電位センサ11〜14毎に割り当てられた時間
内に、必要な信号処理を行う。
【0101】信号処理回路3は、4個の表面電位センサ
11〜14によって共用されている。従って、信号処理
回路3は1個で済む。このため、4本の感光ドラムK〜
Cに対して、表面電位センサ11〜14及びその信号処
理装置のセットを、4組備える一般技術と比較して、回
路構成が著しく簡素化される共に、形状、重量、及び、
コストが著しく低減される。
11〜14によって共用されている。従って、信号処理
回路3は1個で済む。このため、4本の感光ドラムK〜
Cに対して、表面電位センサ11〜14及びその信号処
理装置のセットを、4組備える一般技術と比較して、回
路構成が著しく簡素化される共に、形状、重量、及び、
コストが著しく低減される。
【0102】図18は切替回路の具体例を示す電気回路
図である。図示された切替回路2は、第1の切替回路2
01〜第4の切替回路204を有する。第1の切替回路
201は、感光ドラムKに備えられた表面電位センサ1
1から供給される検知信号S11及び同期信号S12を
選択するスイッチSW11(K)、SW12(K)を備
える。これらのSW11(K)、SW12(K)はCM
OSで構成された駆動回路DR1によって同時に駆動さ
れる。即ち、連動動作を行う。
図である。図示された切替回路2は、第1の切替回路2
01〜第4の切替回路204を有する。第1の切替回路
201は、感光ドラムKに備えられた表面電位センサ1
1から供給される検知信号S11及び同期信号S12を
選択するスイッチSW11(K)、SW12(K)を備
える。これらのSW11(K)、SW12(K)はCM
OSで構成された駆動回路DR1によって同時に駆動さ
れる。即ち、連動動作を行う。
【0103】第2の切替回路202は、感光ドラムYに
備えられた表面電位センサ12から供給される検知信号
S21及び同期信号S22を選択するスイッチSW21
(Y)、SW22(Y)を備える。これらのSW21
(Y)、SW22(Y)はCMOSで構成された駆動回
路DR2によって同時に駆動される。
備えられた表面電位センサ12から供給される検知信号
S21及び同期信号S22を選択するスイッチSW21
(Y)、SW22(Y)を備える。これらのSW21
(Y)、SW22(Y)はCMOSで構成された駆動回
路DR2によって同時に駆動される。
【0104】第3の切替回路203は、感光ドラムMに
備えられた表面電位センサ13から供給される検知信号
S31及び同期信号S32を選択するスイッチSW31
(M)、SW32(M)を備える。これらのスイッチS
W31(M)、SW32(M)はCMOSで構成された
駆動回路DR3によって同時に駆動される。
備えられた表面電位センサ13から供給される検知信号
S31及び同期信号S32を選択するスイッチSW31
(M)、SW32(M)を備える。これらのスイッチS
W31(M)、SW32(M)はCMOSで構成された
駆動回路DR3によって同時に駆動される。
【0105】第4の切替回路204は、感光ドラムCに
備えられた表面電位センサ14から供給される検知信号
S41及び同期信号S42を選択するスイッチSW41
(C)、SW42(C)を備える。これらのスイッチS
W41(C)、SW42(C)はCMOSで構成された
駆動回路DR4によって同時に駆動される。
備えられた表面電位センサ14から供給される検知信号
S41及び同期信号S42を選択するスイッチSW41
(C)、SW42(C)を備える。これらのスイッチS
W41(C)、SW42(C)はCMOSで構成された
駆動回路DR4によって同時に駆動される。
【0106】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、次
のような効果を得ることができる。 (a)簡単な構成で表面電位を確実に検出し得る新規な
表面電位検出方法、この方法の実施に直接用いられる表
面電位検出装置及び表面電位センサを提供することがで
きる。 (b)製造、組立、調整、保守及び点検等を著しく容易
化し得る新規な表面電位検出方法、この方法の実施に直
接用いられる表面電位検出装置及び表面電位センサを提
供することができる。
のような効果を得ることができる。 (a)簡単な構成で表面電位を確実に検出し得る新規な
表面電位検出方法、この方法の実施に直接用いられる表
面電位検出装置及び表面電位センサを提供することがで
きる。 (b)製造、組立、調整、保守及び点検等を著しく容易
化し得る新規な表面電位検出方法、この方法の実施に直
接用いられる表面電位検出装置及び表面電位センサを提
供することができる。
【図1】本発明に係る表面電位検出方法の実施に適用さ
れる表面電位検出装置の構成を概略的に示す図である。
れる表面電位検出装置の構成を概略的に示す図である。
【図2】図1に図示した表面電位検出装置の更に具体的
な構成を示す図である。
な構成を示す図である。
【図3】図2に示した表面電位センサ及び表面電位検出
装置の各部の波形図を示している。
装置の各部の波形図を示している。
【図4】JーFETのゲートソース間電圧VGSードレ
イン電流IDの関係を示す特性図である。
イン電流IDの関係を示す特性図である。
【図5】本発明に係る表面電位検出装置の表面電位ー出
力特性の一例を示す図である。
力特性の一例を示す図である。
【図6】本発明に係る表面電位検出装置に用いられる表
面電位センサの構造を示す部分断面図である。
面電位センサの構造を示す部分断面図である。
【図7】本発明に係る表面電位検出装置に用いられる表
面電位センサの別の例を示す部分断面図である。
面電位センサの別の例を示す部分断面図である。
【図8】本発明に係る表面電位検出装置に用いられる表
面電位センサの更に別の例を示す部分断面図である。
面電位センサの更に別の例を示す部分断面図である。
【図9】本発明に係る表面電位検出装置に用いられる表
面電位センサの更に別の例を示す部分断面図である。
面電位センサの更に別の例を示す部分断面図である。
【図10】本発明に係る表面電位検出装置の更に具体的
な構成を示すブロック図である。
な構成を示すブロック図である。
【図11】表面電位に対する検出信号の関係(検出特
性)を示す図である。
性)を示す図である。
【図12】表面電位に対する検出信号のオフセット調整
を示す図である。
を示す図である。
【図13】本発明に係る表面電位検出装置に含まれる信
号処理回路の更に具体的な回路構成を示す図である。
号処理回路の更に具体的な回路構成を示す図である。
【図14】本発明に係る表面電位検出装置を用いて、感
光ドラムの表面電位を検出する場合の構成を概略的に示
す図である。
光ドラムの表面電位を検出する場合の構成を概略的に示
す図である。
【図15】本発明に係る表面電位検出装置を用いて、タ
ンデム配置された4本の感光ドラムの表面電位を検出す
る場合の構成を概略的に示す図である。
ンデム配置された4本の感光ドラムの表面電位を検出す
る場合の構成を概略的に示す図である。
【図16】図15に図示された表面電位検出装置の具体
的な回路構成を示す図である。
的な回路構成を示す図である。
【図17】切替回路の信号選択動作の具体例を示すタイ
ムチャートである。
ムチャートである。
【図18】切替回路の具体例を示す電気回路図である。
3 信号処理回路 10 シールドケース 11 表面電位センサ 15 検知電極 16 静止電極 17 プリアンプ 18 インピーダンス変位回路 101 検知窓
Claims (15)
- 【請求項1】 表面電位を検出する方法であって、 表面電位測定対象と検知電極との間に静止電極を設け、 前記検知電極及び前記静止電極の周りを、電磁的にシー
ルドし、 シールドのない検知窓を通して、前記静止電極を前記表
面電位測定対象に向きあわせ、 シールド電位と前記静止電極との間のインピーダンスを
周期的に変化させる表面電位検出方法。 - 【請求項2】 請求項1に記載された方法であって、前
記インピーダンスの値を、時間軸で見て正弦波状に変化
させる表面電位検出方法。 - 【請求項3】 表面電位センサと、信号処理回路とを含
む表面電位検出装置であって、 前記表面電位センサは、シールドケースと、検知電極
と、静止電極と、インピーダンス変位回路とを含んでお
り、 前記シールドケースは、検知窓を有し、前記検知電極、
前記静止電極及び前記インピーダンス変位回路を覆って
おり、 前記静止電極は、前記検知窓と前記検知電極との間に配
置されており、 前記インピーダンス変位回路は、前記シールドケースと
前記静止電極との間のインピーダンスを周期的に変化さ
せるものであり、 前記信号処理回路は、前記表面電位センサから出力され
る信号を処理する表面電位検出装置。 - 【請求項4】 請求項3に記載された表面電位検出装置
であって、前記インピーダンス変位回路は、インピーダ
ンス値が、時間軸で見て正弦波状に変化する表面電位検
出装置。 - 【請求項5】 請求項3または4の何れかに記載された
表面電位検出装置であって、前記表面電位センサ及び前
記信号処理回路は、コモングランド線の電位を基準電位
として動作し、前記コモングランド線は、接地電位に対
してフローティングされた電位にある表面電位検出装
置。 - 【請求項6】 請求項3乃至5の何れかに記載された表
面電位検出装置であって、 前記信号処理回路は、同期検波回路と、積分回路と、高
圧増幅回路と、第1のバイアス回路とを含み、 前記同期検波回路は、前記表面電位センサから供給され
る前記交流信号を、前記表面電位センサの断続動作と同
期して検波し、 前記積分回路は、反転入力端子及び非反転入力端子を有
するオペアンプを含み、前記同期検波回路からの検波出
力信号が前記反転入力端子に供給され、供給された前記
検波出力信号を直流に変換して出力し、 前記高圧増幅回路は、前記積分回路から信号が供給さ
れ、前記コモングランド線の電位を、被測定面電位とほ
ぼ等しくする直流高電圧を前記コモングランド線に供給
し、 前記第1のバイアス回路は、前記コモングランド線の電
位を基準とした正電圧を、前記積分回路の前記非反転入
力端子に印加する表面電位検出装置。 - 【請求項7】 請求項6に記載された表面電位検出装置
であって、 前記信号処理回路は、更に、検出信号出力回路と、第2
のバイアス回路とを含んでおり、 前記検出信号出力回路は、反転入力端子及び非反転入力
端子を有するオペアンプを含み、前記反転入力端子が前
記コモングランド線に導かれ、表面電位検出信号を出力
し、 前記第2のバイアス回路は、前記検出信号出力回路の前
記非反転入力端子に、負電圧を印加する表面電位検出装
置。 - 【請求項8】 請求項7に記載された表面電位検出装置
であって、 前記信号処理回路は、更に、電源回路を含んでおり、 前記電源回路は、トランスと、スイッチ素子とを含み、 前記トランスは、第1の巻線と、第2の巻線と、第3の
巻線とを有し、 前記第1の巻線は、一対の直流電圧入力端の間に接続さ
れており、 前記第2の巻線は、前記第1の巻線にトランス結合され
ており、 前記スイッチ素子は、2つの主電極と、制御電極とを有
し、前記2つの主電極が前記第1の巻線に対して直列に
接続され、前記制御電極が前記第3の巻線に導かれ、前
記第3の巻線から前記制御電極に供給される信号に基づ
いてスイッチング動作を継続し、 前記第2のバイアス回路は、前記第3の巻線に接続さ
れ、前記スイッチ素子がターンオフしたとき前記第3の
巻線に生じるフライバック電圧により前記負電圧を生成
する表面電位検出装置。 - 【請求項9】 請求項3乃至8の何れかに記載された表
面電位検出装置であって、 前記表面電位センサは複数個であり、前記複数の表面電
位センサのそれぞれは、互いに独立しており、 更に、切替回路を含んでおり、 前記切替回路は、前記表面電位センサから供給される信
号を、前記表面電位センサ毎に、異なる時間的タイミン
グで選択して出力し、 前記信号処理回路は、1つであって、前記切替回路を介
して前記複数の表面電位センサに接続され、前記複数の
表面電位センサによって共用されている表面電位検出装
置。 - 【請求項10】 シールドケースと、検知電極と、静止
電極とを含む表面電位センサであって、 前記シールドケースは、検知窓を有しており、 前記検知電極は、前記シールドケース内に配置されてお
り、 前記静止電極は、前記シールドケース内において、前記
検知窓と前記検知電極との間に配置されている表面電位
センサ。 - 【請求項11】 請求項10に記載された表面電位セン
サであって、更にインピーダンス変位回路を含んでお
り、前記インピーダンス変位回路は、前記シールドケー
スと前記静止電極との間のインピーダンスを周期的に変
化させる表面電位センサ。 - 【請求項12】 請求項11に記載された表面電位セン
サであって、前記インピーダンス変位回路は、インピー
ダンス値が、時間軸で見て正弦波状に変化する表面電位
センサ。 - 【請求項13】 請求項10乃至12の何れかに記載さ
れた表面電位センサであって、前記静止電極と前記検知
窓との間が、電気絶縁層によって埋められている表面電
位センサ。 - 【請求項14】 請求項10乃至13の何れかに記載さ
れた表面電位センサであって、更に回路基板を含んでお
り、 前記検知電極及び前記静止電極は、金属板で構成され、
前記回路基板の一面上に取り付けられている表面電位セ
ンサ。 - 【請求項15】 請求項10乃至13の何れかに記載さ
れた表面電位センサであって、更に回路基板を含んでお
り、 前記検知電極は、平面状であって、前記回路基板の一面
上に積層されており、 前記静止電極は、電気絶縁層を介して、前記検知電極の
上に積層されている表面電位センサ。
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2001
- 2001-09-06 GB GB0121562A patent/GB2369513A/en not_active Withdrawn
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