JPH0763803A - 非接触型表面電位計 - Google Patents
非接触型表面電位計Info
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- JPH0763803A JPH0763803A JP21402993A JP21402993A JPH0763803A JP H0763803 A JPH0763803 A JP H0763803A JP 21402993 A JP21402993 A JP 21402993A JP 21402993 A JP21402993 A JP 21402993A JP H0763803 A JPH0763803 A JP H0763803A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 感光体などの表面電位を非接触で測定する表
面電位計において、機械的な位置のずれによる影響をな
くすとともに、センサプローブの小型化を図り、容易に
被検出試料に近づけるようにし、またセンサ素子及び装
置の小型化を図る。 【構成】 センサ素子１１をポッケルス結晶と偏光子，
波長板及び検光子とで構成する。また、被検出試料１に
対向して配置する検知電極１３を設けるとともに、この
検知電極１３とセンサ素子１１の結晶との間に絶縁層２
１を設け、検知電極１３と絶縁層２１の電極１２ａとセ
ンサ素子１１の電極１２ｂとを直列に接続する。そし
て、センサ素子１１内のポッケルス結晶を通過した光の
強度から、信号処理部１５にて被検出試料１の表面電位
を求める。
面電位計において、機械的な位置のずれによる影響をな
くすとともに、センサプローブの小型化を図り、容易に
被検出試料に近づけるようにし、またセンサ素子及び装
置の小型化を図る。 【構成】 センサ素子１１をポッケルス結晶と偏光子，
波長板及び検光子とで構成する。また、被検出試料１に
対向して配置する検知電極１３を設けるとともに、この
検知電極１３とセンサ素子１１の結晶との間に絶縁層２
１を設け、検知電極１３と絶縁層２１の電極１２ａとセ
ンサ素子１１の電極１２ｂとを直列に接続する。そし
て、センサ素子１１内のポッケルス結晶を通過した光の
強度から、信号処理部１５にて被検出試料１の表面電位
を求める。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ＰＰＣ（plain pape
r copier) 、ＦＡＸ（facsimile)等に使用されている感
光体などの表面電位を非接触で測定する非接触型表面電
位形に関するものである。
r copier) 、ＦＡＸ（facsimile)等に使用されている感
光体などの表面電位を非接触で測定する非接触型表面電
位形に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図９は非接触で表面電位の測定を行う従
来の表面電位形の測定原理を示す構成図である。同図に
おいて、１は複写機の感光体などの被検出試料で、電源
２により＋（正）に帯電されている。
来の表面電位形の測定原理を示す構成図である。同図に
おいて、１は複写機の感光体などの被検出試料で、電源
２により＋（正）に帯電されている。
【０００３】３はセンサ部のケースで、測定用の小窓４
が設けられており、この小窓４の内側に一対の音叉型の
振動子５が配設されている。６は小窓４の内側に配設さ
れた検出電極である。
が設けられており、この小窓４の内側に一対の音叉型の
振動子５が配設されている。６は小窓４の内側に配設さ
れた検出電極である。
【０００４】図１０は上記センサ部の構造を模式的に示
したものである。一対の振動子５は、圧電素子（圧電セ
ラミックス）７が接着された音叉８に一体的に構成され
ており、圧電素子７には駆動回路９から交流電圧が印加
されるようになっている。また、検出電極６の出力はプ
リアンプ１０により増幅され、不図示の信号処理回路に
入力されるように構成されている。
したものである。一対の振動子５は、圧電素子（圧電セ
ラミックス）７が接着された音叉８に一体的に構成され
ており、圧電素子７には駆動回路９から交流電圧が印加
されるようになっている。また、検出電極６の出力はプ
リアンプ１０により増幅され、不図示の信号処理回路に
入力されるように構成されている。
【０００５】上記のような表面電位計において、被検出
試料１の表面電位を測定しようとする場合は、ケース３
の小窓４を被検出試料１の表面に向けてセットする。こ
の時、コロナ放電等により被検出試料１の表面に電荷が
あると、その表面より図９の破線で示すような電気力線
Ａが検出電極６に向けて出ている。この電気力線Ａは、
ケース３の小窓４を通して検出電極６に達しているが、
ここで被検出試料１と検出電極６との間の距離を一定値
に固定しておき、電気力線Ａを何らかの方法でチョッパ
し、面積Ｓの検出電極６に到達する電気力線Ａの時間的
変化量を上記信号処理回路に組み込まれたＦＥＴのゲー
トに入力して検出することにより、被検出試料１の表面
電位を知ることができる。
試料１の表面電位を測定しようとする場合は、ケース３
の小窓４を被検出試料１の表面に向けてセットする。こ
の時、コロナ放電等により被検出試料１の表面に電荷が
あると、その表面より図９の破線で示すような電気力線
Ａが検出電極６に向けて出ている。この電気力線Ａは、
ケース３の小窓４を通して検出電極６に達しているが、
ここで被検出試料１と検出電極６との間の距離を一定値
に固定しておき、電気力線Ａを何らかの方法でチョッパ
し、面積Ｓの検出電極６に到達する電気力線Ａの時間的
変化量を上記信号処理回路に組み込まれたＦＥＴのゲー
トに入力して検出することにより、被検出試料１の表面
電位を知ることができる。
【０００６】すなわち、上記電気力線Ａのチョッパの一
つの方式として、図９の例では交流方式を用いており、
安定した振動数をもつ音叉８に圧電素子７を貼り付け、
この圧電素子７に交流電圧を印加して振動子５を矢印Ｂ
方向に振動させ、これにより電気力線Ａをチョッピング
している。この時、静電場における上記被検出試料１と
検出電極６を誘電率εa の空気層が入った電極間隔ｒの
平板コンデンサと見做すと、このコンデンサの静電容量
Ｃと電荷Ｑは、印加電圧（被検出試料１の電位）をＶと
すると、Ｃ＝εa Ｓ／ｒ、Ｑ＝ＣＶとなる。
つの方式として、図９の例では交流方式を用いており、
安定した振動数をもつ音叉８に圧電素子７を貼り付け、
この圧電素子７に交流電圧を印加して振動子５を矢印Ｂ
方向に振動させ、これにより電気力線Ａをチョッピング
している。この時、静電場における上記被検出試料１と
検出電極６を誘電率εa の空気層が入った電極間隔ｒの
平板コンデンサと見做すと、このコンデンサの静電容量
Ｃと電荷Ｑは、印加電圧（被検出試料１の電位）をＶと
すると、Ｃ＝εa Ｓ／ｒ、Ｑ＝ＣＶとなる。
【０００７】上式の関係から、電気力線Ａのチョッピン
グによるコンデンサの漏れ電流Ｉの変化を求め、これを
交流信号電圧として検出する。この電流Ｉは、
グによるコンデンサの漏れ電流Ｉの変化を求め、これを
交流信号電圧として検出する。この電流Ｉは、
【０００８】
【数１】
【０００９】で表される。この時、Ｃ＝一定とすると、
【００１０】
【数２】
【００１１】となる。そして、これを交流信号電圧とし
てプリアンプ１０により増幅し、被検出試料１の表面電
位を相対的に求めている。
てプリアンプ１０により増幅し、被検出試料１の表面電
位を相対的に求めている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の非接触型表面電位計にあっては、電気力線
の通る小窓に対して検出電極の位置やチョッパ位置がず
れると、出力レベルが所定値より変化し、正確な表面電
位の測定ができないという問題点があった。
ような従来の非接触型表面電位計にあっては、電気力線
の通る小窓に対して検出電極の位置やチョッパ位置がず
れると、出力レベルが所定値より変化し、正確な表面電
位の測定ができないという問題点があった。
【００１３】また、小窓を有しているため、実際に機械
に組み込んで使用する際、例えばトナーなどがケース内
に入って圧電式の音叉に悪影響を及ぼし、リークの発生
や感度低下を招くなどの問題点があった。
に組み込んで使用する際、例えばトナーなどがケース内
に入って圧電式の音叉に悪影響を及ぼし、リークの発生
や感度低下を招くなどの問題点があった。
【００１４】この発明は、上記のような問題点に着目し
てなされもので、正確な表面電位の測定ができ、防塵構
造が可能で、トナー等によるリークの発生を防止するこ
とができ、且つセンサプローブの小型化を図ることがで
きるとともに、センサプローブのクリーニングが容易
で、またセンサ素子部及び装置の小型化が可能な非接触
型表面電位計を提供することを目的としている。
てなされもので、正確な表面電位の測定ができ、防塵構
造が可能で、トナー等によるリークの発生を防止するこ
とができ、且つセンサプローブの小型化を図ることがで
きるとともに、センサプローブのクリーニングが容易
で、またセンサ素子部及び装置の小型化が可能な非接触
型表面電位計を提供することを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】この発明の非接触型表面
電位計は、印加電圧に応じて光の屈折率が変化するポッ
ケルス結晶を用いたセンサ素子と、被検出試料の表面に
対向して配置される検知電極とを備え、前記センサ素子
と検知電極との間に絶縁層を設けて、検知電極とこの絶
縁層の電極とセンサ素子の電極とを直列に接続し、前記
センサ素子のポッケルス結晶を通過した光の強度から前
記被検出試料の表面電位を検出する信号処理部を具備し
たものである。
電位計は、印加電圧に応じて光の屈折率が変化するポッ
ケルス結晶を用いたセンサ素子と、被検出試料の表面に
対向して配置される検知電極とを備え、前記センサ素子
と検知電極との間に絶縁層を設けて、検知電極とこの絶
縁層の電極とセンサ素子の電極とを直列に接続し、前記
センサ素子のポッケルス結晶を通過した光の強度から前
記被検出試料の表面電位を検出する信号処理部を具備し
たものである。
【００１６】また、上記センサ素子の結晶から出射され
た光を透過光と反射光に分離する偏光ビームスプリッタ
を設けるとともに、その入射光の強度変化をキャンセル
するための除算器を信号処理部に内蔵したものである。
た光を透過光と反射光に分離する偏光ビームスプリッタ
を設けるとともに、その入射光の強度変化をキャンセル
するための除算器を信号処理部に内蔵したものである。
【００１７】
【作用】この発明の非接触型表面電位計においては、光
学式のセンサが使用されているので、機械的な位置関係
の影響を受けることなく測定でき、また防塵構造とする
ことができる。
学式のセンサが使用されているので、機械的な位置関係
の影響を受けることなく測定でき、また防塵構造とする
ことができる。
【００１８】また、検知電極のみのセンサプローブと他
の部分とを分けることができるので、センサプローブの
小型化を図ることができ、センサプローブのクリーニン
グも容易である。
の部分とを分けることができるので、センサプローブの
小型化を図ることができ、センサプローブのクリーニン
グも容易である。
【００１９】更に、検知電極とセンサ素子との間に絶縁
層が設けられているので、センサ素子に印加される電圧
が大きくなり、センサ素子及び装置を小型なものにする
ことができる。
層が設けられているので、センサ素子に印加される電圧
が大きくなり、センサ素子及び装置を小型なものにする
ことができる。
【００２０】
【実施例】図１はこの発明の一実施例による非接触型表
面電位計の概略構成を示す図である。図において、１は
表面電位を測定すべき被検出試料、１１は印加電圧に応
じて光の屈曲率が変化するポッケスル(Pockels) 結晶を
用いたセンサ素子で、一側は絶縁層２１を介して電極１
２ａが設けられ、他側は直接電極１２ｂが平行に設けら
れている。
面電位計の概略構成を示す図である。図において、１は
表面電位を測定すべき被検出試料、１１は印加電圧に応
じて光の屈曲率が変化するポッケスル(Pockels) 結晶を
用いたセンサ素子で、一側は絶縁層２１を介して電極１
２ａが設けられ、他側は直接電極１２ｂが平行に設けら
れている。
【００２１】１３は被検出試料１の表面に対向して配置
される検知電極で、この検知電極１３とセンサ素子１１
との間に上記絶縁層２１が介装され、検知電極１３と絶
縁層２１の電極１２ａとセンサ素子１１の電極１２ｂと
が直列に接続された構造となっている。また、検知電極
１３の端部はリード線１４を通して一方の電極１２ａと
電気的に接続されており、他方の電極１２ｂは接地され
ている。１５はセンサ素子１１内のポッケルス結晶を通
過した光の強度から被検出試料１の表面電位を検出する
信号処理部である。
される検知電極で、この検知電極１３とセンサ素子１１
との間に上記絶縁層２１が介装され、検知電極１３と絶
縁層２１の電極１２ａとセンサ素子１１の電極１２ｂと
が直列に接続された構造となっている。また、検知電極
１３の端部はリード線１４を通して一方の電極１２ａと
電気的に接続されており、他方の電極１２ｂは接地され
ている。１５はセンサ素子１１内のポッケルス結晶を通
過した光の強度から被検出試料１の表面電位を検出する
信号処理部である。
【００２２】上記検知電極１３は、例えば銅，真鍮，ア
ルミニウム等の金属板で形成され、その端部に上記リー
ド線１４が接続されている。そして、この検知電極１３
が被検出試料１と平行に距離ｄ１をもって配置され、被
検出試料１の表面電位に応じた電圧がこの検知電極１３
及び絶縁層２１を介してセンサ素子１１に印加され、そ
の印加電圧に応じてセンサ素子１１内を通過した出射光
の強度が変化する。したがって、この出射光の強度より
被検出試料１の表面電位を信号処理部１５にて求めるこ
とができる。
ルミニウム等の金属板で形成され、その端部に上記リー
ド線１４が接続されている。そして、この検知電極１３
が被検出試料１と平行に距離ｄ１をもって配置され、被
検出試料１の表面電位に応じた電圧がこの検知電極１３
及び絶縁層２１を介してセンサ素子１１に印加され、そ
の印加電圧に応じてセンサ素子１１内を通過した出射光
の強度が変化する。したがって、この出射光の強度より
被検出試料１の表面電位を信号処理部１５にて求めるこ
とができる。
【００２３】図２は上記構成のセンサ部の等価回路を示
す図である。図に示すように、被検出試料１と検知電極
１３との間の空気層のコンデンサ容量Ｃ１と、絶縁層２
１のコンデンサ容量Ｃ２と、センサ素子１１のコンデン
サ容量Ｃ３との直列回路となっている。
す図である。図に示すように、被検出試料１と検知電極
１３との間の空気層のコンデンサ容量Ｃ１と、絶縁層２
１のコンデンサ容量Ｃ２と、センサ素子１１のコンデン
サ容量Ｃ３との直列回路となっている。
【００２４】次に、上述の非接触型表面電位計の測定原
理について詳細に説明する。図３はその測定原理を示す
図であり、被検出試料１は、電源２により正または負
（ここでは正とする）に表面が帯電されている。またポ
ッケルス(Pockels) 結晶を主体としたセンサ素子１１
は、上述のように印加電圧（被検出試料１の表面電位）
に応じて光の屈折率（透過率）が変化する。このセンサ
素子１１は、三方晶系のうち単軸晶系のＬｉＴａＯ3 結
晶と偏光子，波長板，検光子で構成されており、電圧が
印加されると、その印加電圧に応じて光の屈折率が線形
的に変化し、これを通過した出射光の強度が印加電圧に
依存する性質を有している。
理について詳細に説明する。図３はその測定原理を示す
図であり、被検出試料１は、電源２により正または負
（ここでは正とする）に表面が帯電されている。またポ
ッケルス(Pockels) 結晶を主体としたセンサ素子１１
は、上述のように印加電圧（被検出試料１の表面電位）
に応じて光の屈折率（透過率）が変化する。このセンサ
素子１１は、三方晶系のうち単軸晶系のＬｉＴａＯ3 結
晶と偏光子，波長板，検光子で構成されており、電圧が
印加されると、その印加電圧に応じて光の屈折率が線形
的に変化し、これを通過した出射光の強度が印加電圧に
依存する性質を有している。
【００２５】また、図２中、１６はセンサ素子１１の内
部を通過した光を受光するＰＩＮ−フォトダイオード
（ＰＩＮ−ＰＤ）を有した受光部、１７は受光部１６の
出力を増幅するアンプで、増幅された信号は信号処理回
路（演算部を含む）１８に入力され、この信号処理回路
１８にてセンサ素子１１からの光の強度から被検出試料
１の表面電位が検出される。
部を通過した光を受光するＰＩＮ−フォトダイオード
（ＰＩＮ−ＰＤ）を有した受光部、１７は受光部１６の
出力を増幅するアンプで、増幅された信号は信号処理回
路（演算部を含む）１８に入力され、この信号処理回路
１８にてセンサ素子１１からの光の強度から被検出試料
１の表面電位が検出される。
【００２６】図４は図３の表面電位計による測定動作を
示す図である。センサ素子１１と被検出試料１との位置
関係は図４の（ａ）に示すようになっており、センサ素
子１１を静電場中に置き、その端面より偏光子を通して
光を入射させ、出射光の強度を測定する。
示す図である。センサ素子１１と被検出試料１との位置
関係は図４の（ａ）に示すようになっており、センサ素
子１１を静電場中に置き、その端面より偏光子を通して
光を入射させ、出射光の強度を測定する。
【００２７】この時、入射光はまず偏光子を通して直線
偏光に変換され、センサ素子１１内の長さＬの結晶の内
部を通過して楕円偏光に変換される。図４の（ｂ）はそ
の様子を示したものであり、Ｘ−Ｚ面のＺ軸（Ｃ−軸）
に対して４５°の波長入の直線偏波光を入射させると、
この直線偏波光がＸ方向とＹ方向の屈曲率ｎx ，ｎyの
ｎx ＝ｎy ，ｎz の違いにより上記結晶内部を通過する
際、楕円偏光に変換される。
偏光に変換され、センサ素子１１内の長さＬの結晶の内
部を通過して楕円偏光に変換される。図４の（ｂ）はそ
の様子を示したものであり、Ｘ−Ｚ面のＺ軸（Ｃ−軸）
に対して４５°の波長入の直線偏波光を入射させると、
この直線偏波光がＸ方向とＹ方向の屈曲率ｎx ，ｎyの
ｎx ＝ｎy ，ｎz の違いにより上記結晶内部を通過する
際、楕円偏光に変換される。
【００２８】ここで、実際にはセンサプローブの小型化
を図る目的で、図５に示すように、検知電極１３を設け
ることが提案されている。この検知電極１３は、被検出
試料１の表面に対向して配置されるもので、その一端部
はリード線１４により電極１２ａに接続されている。図
６はその等価回路を示したものである。
を図る目的で、図５に示すように、検知電極１３を設け
ることが提案されている。この検知電極１３は、被検出
試料１の表面に対向して配置されるもので、その一端部
はリード線１４により電極１２ａに接続されている。図
６はその等価回路を示したものである。
【００２９】前述の被検出試料１とセンサ素子１１との
間の空気層はコンデンサ容量をＣ１、センサ素子１１の
コンデンサ容量をＣ２とすれば、これらの直列つなぎと
見なすことができ、図６の（ｂ）に示す各々の電位差Ｖ
１とＶ３の関係は、被検出試料１とセンサ素子１１の反
対側の電極面との間の距離をｄ１、結晶の厚さとをｄと
すると、
間の空気層はコンデンサ容量をＣ１、センサ素子１１の
コンデンサ容量をＣ２とすれば、これらの直列つなぎと
見なすことができ、図６の（ｂ）に示す各々の電位差Ｖ
１とＶ３の関係は、被検出試料１とセンサ素子１１の反
対側の電極面との間の距離をｄ１、結晶の厚さとをｄと
すると、
【００３０】
【数３】
【００３１】で表される。
【００３２】但し、εは結晶の比誘電率である。
【００３３】また、全体の電圧Ｖは、 Ｖ＝Ｖ１＋Ｖ３ ……（２） である。
【００３４】すなわち、上記被検出試料１と電極１２ｂ
との間の距離ｄ１を一定として、被検出試料１の表面電
位が変化すると、電極１２ａ，１２ｂ間の電位も変化
し、この電位の大きさに応じて光が光路長Ｌのセンサ素
子１１の内部を通過した時の出射光の強度が変化する。
したがって、このセンサ素子１１の出射光の強度を検出
し、その検出電圧を求めれば、上記ｄ１，Ｌの値がわか
っているので、被検出試料１の表面電位を知ることがで
きる。
との間の距離ｄ１を一定として、被検出試料１の表面電
位が変化すると、電極１２ａ，１２ｂ間の電位も変化
し、この電位の大きさに応じて光が光路長Ｌのセンサ素
子１１の内部を通過した時の出射光の強度が変化する。
したがって、このセンサ素子１１の出射光の強度を検出
し、その検出電圧を求めれば、上記ｄ１，Ｌの値がわか
っているので、被検出試料１の表面電位を知ることがで
きる。
【００３５】しかし、上記の場合には被検出電圧範囲に
制限がある。つまり、センサ素子１１のＬｉＴａＯ3 の
結晶は比誘電率εが大きく、ε＝４３（理論値）となる
ため、例えば検出距離ｄ１＝２mmで結晶の厚さを０．５
mmとすると、結晶間（電極１２ａ，１２ｂ間）に印加さ
れる電圧は、５０Ｖ時で０．３８Ｖ、２００Ｖ時で１．
５２Ｖとなる。したがって、この状況下では、結晶の光
路長Ｌが大きくなり、小型化が困難である。
制限がある。つまり、センサ素子１１のＬｉＴａＯ3 の
結晶は比誘電率εが大きく、ε＝４３（理論値）となる
ため、例えば検出距離ｄ１＝２mmで結晶の厚さを０．５
mmとすると、結晶間（電極１２ａ，１２ｂ間）に印加さ
れる電圧は、５０Ｖ時で０．３８Ｖ、２００Ｖ時で１．
５２Ｖとなる。したがって、この状況下では、結晶の光
路長Ｌが大きくなり、小型化が困難である。
【００３６】また、上記光路長Ｌと結晶間の印加電圧Ｖ
z の関係は、位相差をδとすると、
z の関係は、位相差をδとすると、
【００３７】
【数４】
【００３８】となる。
【００３９】但し、 λ＝測定波長 ｎe ＝異常光の屈折率 ｎo ＝常光の屈折率 γ33，γ13＝電気光学定数 この時、前述の直線偏光から楕円偏光に変換されるため
には、π／４〜π／２までの位相差が生ずるようにＬと
Ｖz を決める必要がある。そして、結晶の厚さｄ＝０．
５mm，検出距離ｄ１＝２mmとした時、結晶に印加される
電圧Ｖz は（１），（２）式により求める。この結果、
上述のように５０Ｖ時０．３８Ｖ程度となる。この状況
下では結晶のサイズが大きくなり、しかも、光強度の変
化を検出するのは難しい。
には、π／４〜π／２までの位相差が生ずるようにＬと
Ｖz を決める必要がある。そして、結晶の厚さｄ＝０．
５mm，検出距離ｄ１＝２mmとした時、結晶に印加される
電圧Ｖz は（１），（２）式により求める。この結果、
上述のように５０Ｖ時０．３８Ｖ程度となる。この状況
下では結晶のサイズが大きくなり、しかも、光強度の変
化を検出するのは難しい。
【００４０】そこで、本実施例では図１に示すように、
センサ素子１１と検知電極１３との間に絶縁層２１を設
けており、これにより合成コンデンサ容量を下げて、結
晶に印加される電圧を大きくしている。したがって、空
気層の電圧降下が小さくなり、図２の等価回路に示すよ
うに、電荷量をＱとすれば、Ｑ＝ＣＶより、
センサ素子１１と検知電極１３との間に絶縁層２１を設
けており、これにより合成コンデンサ容量を下げて、結
晶に印加される電圧を大きくしている。したがって、空
気層の電圧降下が小さくなり、図２の等価回路に示すよ
うに、電荷量をＱとすれば、Ｑ＝ＣＶより、
【００４１】
【数５】
【００４２】となる。
【００４３】但し、 ε0 ＝真空の誘電率 ε1 ＝空気層の誘電率 ε2 ＝絶縁層の誘電率 ε3 ＝結晶の誘電率 Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３＝各コンデンサの電極面積
【００４４】
【数６】
【００４５】今、ＰＰＣ、ＦＡＸ等の被検出電位をＶ＝
５０〜１０００Ｖとし、５０Ｖ時Ｖ3 ＝３Ｖｍｉｎとす
ると、比誘電率ε1 ＝１，ε2 ＝２，ε3 ＝３２．７
（ＬｉＴａＯ3 結晶），検出測定距離ｄ１＝２mm、絶縁
層の厚みｄ２＝０．１mm、結晶の厚みｄ３＝０．５mmと
して、測定波長λP ＝６７０mmの時、結晶の光路長Ｌは
（３）式より、位相差δ＝π／２の場合Ｌ＝１１．６８
mmである。
５０〜１０００Ｖとし、５０Ｖ時Ｖ3 ＝３Ｖｍｉｎとす
ると、比誘電率ε1 ＝１，ε2 ＝２，ε3 ＝３２．７
（ＬｉＴａＯ3 結晶），検出測定距離ｄ１＝２mm、絶縁
層の厚みｄ２＝０．１mm、結晶の厚みｄ３＝０．５mmと
して、測定波長λP ＝６７０mmの時、結晶の光路長Ｌは
（３）式より、位相差δ＝π／２の場合Ｌ＝１１．６８
mmである。
【００４６】この条件下にて、Ｓ２＝Ｓ３＝１１×２mm
2 の場合は、検知電極面積Ｓ１＝２４０mm2 となる。こ
の時、結晶に印加される電圧Ｖ３は、 Ｖ＝５０Ｖ 時 Ｖ３＝３Ｖ Ｖ＝２００Ｖ 時 Ｖ３＝１２Ｖ Ｖ＝１０００Ｖ時 Ｖ３＝６０Ｖ である。
2 の場合は、検知電極面積Ｓ１＝２４０mm2 となる。こ
の時、結晶に印加される電圧Ｖ３は、 Ｖ＝５０Ｖ 時 Ｖ３＝３Ｖ Ｖ＝２００Ｖ 時 Ｖ３＝１２Ｖ Ｖ＝１０００Ｖ時 Ｖ３＝６０Ｖ である。
【００４７】したがって、今まで結晶の光路長Ｌ≒５
７．５０mm（誘電度なし）となっていたのが、１１．６
８mmとなり、Ｖ３がそれぞれ ０．３８Ｖ→３Ｖ １．５２Ｖ→１２Ｖ １２Ｖ→６０Ｖ となる。
７．５０mm（誘電度なし）となっていたのが、１１．６
８mmとなり、Ｖ３がそれぞれ ０．３８Ｖ→３Ｖ １．５２Ｖ→１２Ｖ １２Ｖ→６０Ｖ となる。
【００４８】このように、センサ素子１１の結晶上に絶
縁層２１を介装することにより、結晶に印加される電圧
が大きくなり、結晶の光路長及び検知電極面積を小さく
することができる。したがって、センサ素子１１及び装
置を小型なものにすることができ、簡易測定器、計測器
としての構成が容易である。
縁層２１を介装することにより、結晶に印加される電圧
が大きくなり、結晶の光路長及び検知電極面積を小さく
することができる。したがって、センサ素子１１及び装
置を小型なものにすることができ、簡易測定器、計測器
としての構成が容易である。
【００４９】なお、上記の例では絶縁層２１を結晶の上
に貼合わせているが、図２の等価回路からわかるよう
に、検知電極１３の上に貼合わせても同じ効果が得られ
る。
に貼合わせているが、図２の等価回路からわかるよう
に、検知電極１３の上に貼合わせても同じ効果が得られ
る。
【００５０】また図７に示すように、検知電極１３のみ
のセンサプローブ１９と、光学系（センサ素子１１）及
び信号処理部１５からなる本体２０とに分離し、それら
をリード線１４によって結線した光学式の表面電位計を
実現することができる。
のセンサプローブ１９と、光学系（センサ素子１１）及
び信号処理部１５からなる本体２０とに分離し、それら
をリード線１４によって結線した光学式の表面電位計を
実現することができる。
【００５１】このため、従来のように機械的な位置のず
れによる影響はなく、簡単に正確な表面電位の測定がで
き、また防塵構造が可能で、トナー等によるリークの発
生を防止することができる。
れによる影響はなく、簡単に正確な表面電位の測定がで
き、また防塵構造が可能で、トナー等によるリークの発
生を防止することができる。
【００５２】更に、上記のように検知電極１３のみのセ
ンサプローブ１９と他の光学系及び信号処理系を含む本
体２０とに分離できるので、被検出試料１の表面近くに
センサプローブ１９を近づけることが可能であり、セン
サプローブ１９の小型化を図ることができるとともに、
センサプローブ１９のクリーニングも容易である。
ンサプローブ１９と他の光学系及び信号処理系を含む本
体２０とに分離できるので、被検出試料１の表面近くに
センサプローブ１９を近づけることが可能であり、セン
サプローブ１９の小型化を図ることができるとともに、
センサプローブ１９のクリーニングも容易である。
【００５３】また、ここで、図５の原理図から、出射光
の強度Ｉは、
の強度Ｉは、
【００５４】
【数７】
【００５５】で表され、ＩO が変化すればＩも変化す
る。すなわち、入射光の強度ＩO が変化しないように入
射光の安定性をはかる必要があり、光源の定電圧、定電
流を考慮する必要がある。
る。すなわち、入射光の強度ＩO が変化しないように入
射光の安定性をはかる必要があり、光源の定電圧、定電
流を考慮する必要がある。
【００５６】このため、図８に示すように、偏光板２３
とセンサ素子１１の結晶内Ｌを通過し、波長板２４を通
った光を、ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）２５にて透
過光（Ｐ波）と反射光（Ｓ波）に分け、その光の強度の
比をとる。このようにすれば、入射光ＩO の変動は無視
することができる。
とセンサ素子１１の結晶内Ｌを通過し、波長板２４を通
った光を、ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）２５にて透
過光（Ｐ波）と反射光（Ｓ波）に分け、その光の強度の
比をとる。このようにすれば、入射光ＩO の変動は無視
することができる。
【００５７】この場合、ＰＩＮ−フォトダイオード１６
ａ，１６ｂは２ケとなり、アンプ１７を通った信号は信
号処理部１５に除算回路を追加して処理をする。またこ
のように構成することで、光源２２の駆動回路が簡単に
なる。
ａ，１６ｂは２ケとなり、アンプ１７を通った信号は信
号処理部１５に除算回路を追加して処理をする。またこ
のように構成することで、光源２２の駆動回路が簡単に
なる。
【００５８】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、光学
式のセンサ素子を使用し、また検知電極を設けて、これ
とセンサ素子との間に絶縁層を設けた構成としたため、
機械的な位置のずれによる影響はなく、簡単に正確な表
面電位の測定ができ、また防塵構造とすることができる
という効果がある。
式のセンサ素子を使用し、また検知電極を設けて、これ
とセンサ素子との間に絶縁層を設けた構成としたため、
機械的な位置のずれによる影響はなく、簡単に正確な表
面電位の測定ができ、また防塵構造とすることができる
という効果がある。
【００５９】また、検知電極のみのセンサプローブと他
の光学系及び信号処理系を含む本体とに分離できるの
で、センサプローブの小型化を図ることができるととも
に、センサプローブのクリーニングが容易になるという
効果がある。
の光学系及び信号処理系を含む本体とに分離できるの
で、センサプローブの小型化を図ることができるととも
に、センサプローブのクリーニングが容易になるという
効果がある。
【００６０】更に、センサ素子上に絶縁層を設けること
で空気層の電圧降下が小さくなり、したがってセンサ素
子に印加される電圧が大きくなり、センサ素子及び装置
を小型なものにすることができるという効果がある。
で空気層の電圧降下が小さくなり、したがってセンサ素
子に印加される電圧が大きくなり、センサ素子及び装置
を小型なものにすることができるという効果がある。
【図１】 この発明の一実施例を示す概略構成図
【図２】 図１のセンサ部の等価回路図
【図３】 図１の電位計の測定原理を示す構成図
【図４】 図２の電位計の測定動作を示す説明図
【図５】 検知電極を設けた場合の構成図
【図６】 図５のセンサ部の等価回路図
【図７】 図１の電位計の全体構成を示すブロック図
【図８】 偏光ビームスプリッタを使用した場合の説明
図
図
【図９】 従来例を示す構成図
【図１０】 図９のセンサ部の構造を示す斜視図
１ 被検出試料 １１ センサ素子 １２ａ，１２ｂ 電極 １３ 検知電極 １５ 信号処理部 ２５ ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年１０月２２日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の名称】 非接触型表面電位計
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ＰＰＣ（plain pape
r copier) 、ＦＡＸ（facsimile)等に使用されている感
光体などの表面電位を非接触で測定する非接触型表面電
位計に関するものである。
r copier) 、ＦＡＸ（facsimile)等に使用されている感
光体などの表面電位を非接触で測定する非接触型表面電
位計に関するものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００２】
【従来の技術】図９は非接触で表面電位の測定を行う従
来の表面電位計の測定原理を示す構成図である。同図に
おいて、１は複写機の感光体などの被検出試料で、電源
２により＋（正）に帯電されている。
来の表面電位計の測定原理を示す構成図である。同図に
おいて、１は複写機の感光体などの被検出試料で、電源
２により＋（正）に帯電されている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４４】
【数６】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４６】この条件下にて、Ｓ２＝Ｓ３＝１１×２mm
2 の場合は、検知電極面積Ｓ１＝２３２mm2 となる。こ
の時、結晶に印加される電圧Ｖ３は、 Ｖ＝５０Ｖ 時 Ｖ３＝３Ｖ Ｖ＝２００Ｖ 時 Ｖ３＝１２Ｖ Ｖ＝１０００Ｖ時 Ｖ３＝６０Ｖ である。
2 の場合は、検知電極面積Ｓ１＝２３２mm2 となる。こ
の時、結晶に印加される電圧Ｖ３は、 Ｖ＝５０Ｖ 時 Ｖ３＝３Ｖ Ｖ＝２００Ｖ 時 Ｖ３＝１２Ｖ Ｖ＝１０００Ｖ時 Ｖ３＝６０Ｖ である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４７】したがって、今まで結晶の光路長Ｌ≒５
７．５０mm（誘電体なし）となっていたのが、１１．６
８mmとなり、Ｖ３がそれぞれ ０．３８Ｖ→３Ｖ １．５２Ｖ→１２Ｖ １２Ｖ→６０Ｖ となる。
７．５０mm（誘電体なし）となっていたのが、１１．６
８mmとなり、Ｖ３がそれぞれ ０．３８Ｖ→３Ｖ １．５２Ｖ→１２Ｖ １２Ｖ→６０Ｖ となる。
Claims (2)
- 【請求項１】 印加電圧に応じて光の屈折率が変化する
ポッケルス結晶を用いたセンサ素子と、被検出試料の表
面に対向して配置される検知電極とを備え、前記センサ
素子と検知電極との間に絶縁層を設けて、検知電極とこ
の絶縁層の電極とセンサ素子の電極とを直列に接続し、
前記センサ素子のポッケルス結晶を通過した光の強度か
ら前記被検出試料の表面電位を検出する信号処理部を具
備したことを特徴とする非接触型表面電位形。 - 【請求項２】 センサ素子の結晶から出射された光を透
過光と反射光に分離する偏光ビームスプリッタを設ける
とともに、その入射光の強度変化をキャンセルするため
の除算器を信号処理部に内蔵したことを特徴とする請求
項１記載の非接触型表面電位形。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21402993A JPH0763803A (ja) | 1993-08-30 | 1993-08-30 | 非接触型表面電位計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21402993A JPH0763803A (ja) | 1993-08-30 | 1993-08-30 | 非接触型表面電位計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0763803A true JPH0763803A (ja) | 1995-03-10 |
Family
ID=16649103
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21402993A Pending JPH0763803A (ja) | 1993-08-30 | 1993-08-30 | 非接触型表面電位計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0763803A (ja) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58113765A (ja) * | 1981-12-26 | 1983-07-06 | Mitsubishi Electric Corp | 直流電界測定装置 |
| JPH0194270A (ja) * | 1987-10-06 | 1989-04-12 | Murata Mfg Co Ltd | 表面電位検出装置 |
| JPH03156379A (ja) * | 1989-04-12 | 1991-07-04 | Hamamatsu Photonics Kk | 高感度電圧検出装置 |
| JPH0560818A (ja) * | 1991-08-31 | 1993-03-12 | Nippon Dempa Kogyo Co Ltd | 光方式の電界測定装置 |
-
1993
- 1993-08-30 JP JP21402993A patent/JPH0763803A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58113765A (ja) * | 1981-12-26 | 1983-07-06 | Mitsubishi Electric Corp | 直流電界測定装置 |
| JPH0194270A (ja) * | 1987-10-06 | 1989-04-12 | Murata Mfg Co Ltd | 表面電位検出装置 |
| JPH03156379A (ja) * | 1989-04-12 | 1991-07-04 | Hamamatsu Photonics Kk | 高感度電圧検出装置 |
| JPH0560818A (ja) * | 1991-08-31 | 1993-03-12 | Nippon Dempa Kogyo Co Ltd | 光方式の電界測定装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19970218 |