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

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。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【図面の簡単な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【図１８】切替回路の具体例を示す電気回路図である。

【符号の説明】

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)

【特許請求の範囲】
1. 【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。
2. 【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。
3. 【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。
4. 【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。
5. 【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。
6. 【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。
7. 【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。
8. 【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。
9. 【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。
10. 【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。
11. 【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。
12. 【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。
13. 【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。
14. 【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。
15. 【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。