JPH11352167A - センサ装置およびそれを用いた電子写真装置 - Google Patents
センサ装置およびそれを用いた電子写真装置Info
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- JPH11352167A JPH11352167A JP10160276A JP16027698A JPH11352167A JP H11352167 A JPH11352167 A JP H11352167A JP 10160276 A JP10160276 A JP 10160276A JP 16027698 A JP16027698 A JP 16027698A JP H11352167 A JPH11352167 A JP H11352167A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電源電圧が低電圧であっても、コストアッ
プすることなく広いダイナミックレンジが得られるセン
サ装置、および、それを用いた電子写真装置を提供す
る。 【解決手段】 電位センサ10は、機械的振動手段とし
ての圧電音叉11を含む。圧電音叉11は、音叉型の振
動体11aを含み、振動体11aの一方の腕部には、振
動体11aを駆動させるための駆動用圧電素子11bが
設けられ、振動体11aの他方の腕部には、駆動用圧電
素子11bに信号を帰還するための帰還用圧電素子11
cが設けられる。圧電音叉11の他方の腕部の表面には
検知電極12が形成されており、この圧電音叉11は、
検知電極12が被測定物13と対向するように配置され
る。電位センサ10の回路ブロックは、大略、圧電音叉
11を自励振駆動させるための自励振発振回路14と、
圧電音叉から得られる電気的信号を処理し検出するため
の信号処理回路20と、自励振発振回路14の周期的信
号により電圧を蓄え信号処理回路20に蓄えた電圧を入
力するチャージポンプ部30とから構成される。
プすることなく広いダイナミックレンジが得られるセン
サ装置、および、それを用いた電子写真装置を提供す
る。 【解決手段】 電位センサ10は、機械的振動手段とし
ての圧電音叉11を含む。圧電音叉11は、音叉型の振
動体11aを含み、振動体11aの一方の腕部には、振
動体11aを駆動させるための駆動用圧電素子11bが
設けられ、振動体11aの他方の腕部には、駆動用圧電
素子11bに信号を帰還するための帰還用圧電素子11
cが設けられる。圧電音叉11の他方の腕部の表面には
検知電極12が形成されており、この圧電音叉11は、
検知電極12が被測定物13と対向するように配置され
る。電位センサ10の回路ブロックは、大略、圧電音叉
11を自励振駆動させるための自励振発振回路14と、
圧電音叉から得られる電気的信号を処理し検出するため
の信号処理回路20と、自励振発振回路14の周期的信
号により電圧を蓄え信号処理回路20に蓄えた電圧を入
力するチャージポンプ部30とから構成される。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、センサ装置および
それを用いた電子写真装置に関し、特に、電子写真装置
の感光体ドラムの帯電電荷を非接触で検出するための電
位センサ、および、それを用いた電子写真装置に関する
ものである。
それを用いた電子写真装置に関し、特に、電子写真装置
の感光体ドラムの帯電電荷を非接触で検出するための電
位センサ、および、それを用いた電子写真装置に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】電子写真装置、特に、電子写真複写機に
用いられる電位センサは、電子写真複写機の感光体ドラ
ムの帯電電荷量の制御に用いられており、この帯電電荷
量を安定させることが、電子写真複写機の複写物を高画
質とする重要なポイントとなるため、電位センサは電子
写真複写機のキーパーツとなっている。
用いられる電位センサは、電子写真複写機の感光体ドラ
ムの帯電電荷量の制御に用いられており、この帯電電荷
量を安定させることが、電子写真複写機の複写物を高画
質とする重要なポイントとなるため、電位センサは電子
写真複写機のキーパーツとなっている。
【0003】従来のセンサ装置の一例である電位センサ
の構成を図4に示す。電位センサ100は、機械的振動
手段としての圧電音叉11を含む。圧電音叉11は、エ
リンバなどの金属からなる音叉型の振動体11aを含
み、振動体11aの一方の腕部には、振動体11aを駆
動させるための駆動用圧電素子11bが設けられ、振動
体11aの他方の腕部には、駆動用圧電素子11bに信
号を帰還するための帰還用圧電素子11cが設けられ
る。振動体11aの他方の腕部の表面、すなわち、圧電
音叉11の他方の腕部の表面には検知電極12が形成さ
れており、この圧電音叉11は、検知電極12が被測定
物13と対向するように配置される。なお、図4では、
図面のわかりやすさを考慮し、検知電極12が、圧電音
叉11と離れて記載されている。
の構成を図4に示す。電位センサ100は、機械的振動
手段としての圧電音叉11を含む。圧電音叉11は、エ
リンバなどの金属からなる音叉型の振動体11aを含
み、振動体11aの一方の腕部には、振動体11aを駆
動させるための駆動用圧電素子11bが設けられ、振動
体11aの他方の腕部には、駆動用圧電素子11bに信
号を帰還するための帰還用圧電素子11cが設けられ
る。振動体11aの他方の腕部の表面、すなわち、圧電
音叉11の他方の腕部の表面には検知電極12が形成さ
れており、この圧電音叉11は、検知電極12が被測定
物13と対向するように配置される。なお、図4では、
図面のわかりやすさを考慮し、検知電極12が、圧電音
叉11と離れて記載されている。
【0004】そして、駆動用圧電素子11bは、自励振
発振回路14の出力端と接続されており、帰還用圧電素
子11cは、自励振発振回路14の入力端に接続されて
いる。また、検知電極12は、信号処理回路20と接続
されている。信号処理回路20は、インピーダンス変換
回路21と、交流増幅回路22と、同期検波・平滑回路
23と、直流増幅回路24とから構成される。
発振回路14の出力端と接続されており、帰還用圧電素
子11cは、自励振発振回路14の入力端に接続されて
いる。また、検知電極12は、信号処理回路20と接続
されている。信号処理回路20は、インピーダンス変換
回路21と、交流増幅回路22と、同期検波・平滑回路
23と、直流増幅回路24とから構成される。
【0005】このように構成された電位センサ100
は、次のように動作する。自励振発振回路14の入力端
子14aに、24Vの電圧が入力されることにより、自
励振発振回路14が動作し、自励振発振回路14の出力
端から駆動信号が出力される。この駆動信号が駆動用圧
電素子11bに印加されることにより、駆動用圧電素子
11bが歪み、振動体11aの一方の腕部が振動を発生
する。そして、振動体11aの他方の腕部が振動するこ
とにより、振動体11aが音叉形状をしていることか
ら、振動体11aの他方の腕部が、振動体11aの一方
の腕部と逆位相の振動を発生する。この、振動体11a
の他方の腕部の振動により、帰還用圧電素子11cが歪
み、帰還用圧電素子11cから帰還信号が発生し、この
帰還信号が自励振発振回路14の入力端に入力されるこ
とにより、圧電音叉11が自励振駆動される。
は、次のように動作する。自励振発振回路14の入力端
子14aに、24Vの電圧が入力されることにより、自
励振発振回路14が動作し、自励振発振回路14の出力
端から駆動信号が出力される。この駆動信号が駆動用圧
電素子11bに印加されることにより、駆動用圧電素子
11bが歪み、振動体11aの一方の腕部が振動を発生
する。そして、振動体11aの他方の腕部が振動するこ
とにより、振動体11aが音叉形状をしていることか
ら、振動体11aの他方の腕部が、振動体11aの一方
の腕部と逆位相の振動を発生する。この、振動体11a
の他方の腕部の振動により、帰還用圧電素子11cが歪
み、帰還用圧電素子11cから帰還信号が発生し、この
帰還信号が自励振発振回路14の入力端に入力されるこ
とにより、圧電音叉11が自励振駆動される。
【0006】ここで、被測定物13は電位VHVに帯電さ
れており、被測定物13と検知電極12との間には、電
界Eが発生している。そして、圧電音叉11が振動する
ことにより、圧電音叉11に形成されている検知電極1
2と、被測定物13との距離が周期的に変動し、この距
離の周期的な変動により、検知電極12と被測定物13
との間に発生する静電容量が周期的に変化する。これに
より、検知電極12に電荷が誘起され、交流信号が発生
する。この交流信号は、被測定物13の電位VHVに比例
することから、この交流信号が信号処理回路20に入力
されることによって、被測定物13の電位VHVに応じた
検出出力信号が得られる。
れており、被測定物13と検知電極12との間には、電
界Eが発生している。そして、圧電音叉11が振動する
ことにより、圧電音叉11に形成されている検知電極1
2と、被測定物13との距離が周期的に変動し、この距
離の周期的な変動により、検知電極12と被測定物13
との間に発生する静電容量が周期的に変化する。これに
より、検知電極12に電荷が誘起され、交流信号が発生
する。この交流信号は、被測定物13の電位VHVに比例
することから、この交流信号が信号処理回路20に入力
されることによって、被測定物13の電位VHVに応じた
検出出力信号が得られる。
【0007】ここで、信号処理回路20の直流増幅回路
24の入力端子24aには、電源電圧24Vの電圧が入
力されて、信号処理回路20が動作するものである。
24の入力端子24aには、電源電圧24Vの電圧が入
力されて、信号処理回路20が動作するものである。
【0008】この電位センサ100は、上述したとお
り、電子写真複写機に用いられ、その電子写真複写機
は、主に、2つの系統の電源が使用されている。その内
の1つは、電子写真複写機を制御する制御回路を駆動す
るための5V直流電源であり、他の1つは、電子写真複
写機の装置自体を駆動するための24V直流電源であ
る。
り、電子写真複写機に用いられ、その電子写真複写機
は、主に、2つの系統の電源が使用されている。その内
の1つは、電子写真複写機を制御する制御回路を駆動す
るための5V直流電源であり、他の1つは、電子写真複
写機の装置自体を駆動するための24V直流電源であ
る。
【0009】一方、電位センサ100の検出出力信号
は、電子写真複写機の制御回路内のA/Dコンバータに
入力される。そして、電位センサ100の検出出力信号
の電圧は、検出精度の向上や検出ダイナミックレンジの
拡大を目的として、0V〜5Vのスパンでの出力が求め
られている。このスパンを実現する目的で、電位センサ
100では、電子写真複写機の装置自体を駆動するため
の電源である24V直流電源を、電位センサ100の電
源として使用していた。ただし、24V直流電源は、装
置自体を駆動するためのものであるため、電源としての
品位は低く、センサなどの精密機器を安定動作させるの
に不向きであることから、実際は、24V直流電源を1
2Vのレギュレータによって安定化させた上で、電位セ
ンサ100の電源として使用していた。
は、電子写真複写機の制御回路内のA/Dコンバータに
入力される。そして、電位センサ100の検出出力信号
の電圧は、検出精度の向上や検出ダイナミックレンジの
拡大を目的として、0V〜5Vのスパンでの出力が求め
られている。このスパンを実現する目的で、電位センサ
100では、電子写真複写機の装置自体を駆動するため
の電源である24V直流電源を、電位センサ100の電
源として使用していた。ただし、24V直流電源は、装
置自体を駆動するためのものであるため、電源としての
品位は低く、センサなどの精密機器を安定動作させるの
に不向きであることから、実際は、24V直流電源を1
2Vのレギュレータによって安定化させた上で、電位セ
ンサ100の電源として使用していた。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】近年、電子写真装置、
特に、電子写真複写機にもデジタル化の波が押し寄せ、
電子写真複写機の内部の機器の電源電圧の低電圧化が進
められており、電位センサの駆動においても5V動作の
要求が高まりつつある。
特に、電子写真複写機にもデジタル化の波が押し寄せ、
電子写真複写機の内部の機器の電源電圧の低電圧化が進
められており、電位センサの駆動においても5V動作の
要求が高まりつつある。
【0011】一方、電子写真複写機の制御回路の駆動電
圧は5Vのままであり、ダイナミックレンジを確保する
目的で、電源電圧いっぱいに設けられたA/Dコンバー
タの入力仕様は従来のままである。したがって、電位セ
ンサには、5V電源を用いて、0V〜5Vの検出出力を
得ることが要求されはじめた。
圧は5Vのままであり、ダイナミックレンジを確保する
目的で、電源電圧いっぱいに設けられたA/Dコンバー
タの入力仕様は従来のままである。したがって、電位セ
ンサには、5V電源を用いて、0V〜5Vの検出出力を
得ることが要求されはじめた。
【0012】しかしながら、上記従来の電位センサで
は、センサ出力段には、主に、単電源型のオペアンプが
用いられているために、0Vの出力は可能でも、5Vの
出力は困難であった。すなわち、一般的に、単電源型の
オペアンプには入出力の応動が存在し、たとえば、オペ
アンプとしてPNP入力のものを使用した場合、このオ
ペアンプの入力応動範囲はほぼ0Vまで応動するもの
の、出力においては、応動範囲が狭くなるという問題が
あった。これらの問題を解決する手段として、電源電圧
から0Vまでの広い応動範囲を有するオペアンプも確か
に存在している。たとえば、レイル・トウ・レイル(ra
il-to-rail)型と呼ばれるオペアンプは、応動範囲が電
源電圧から0Vまでの広い範囲を有する大変便利な素子
である。しかし、この素子、つまり、レイル・トウ・レ
イル型のオペアンプは高価であるため、これを電位セン
サに用いると、センサのコストが大幅に上昇し、電子写
真複写機のコストも上昇してしまうという新たな問題が
発生してしまう。
は、センサ出力段には、主に、単電源型のオペアンプが
用いられているために、0Vの出力は可能でも、5Vの
出力は困難であった。すなわち、一般的に、単電源型の
オペアンプには入出力の応動が存在し、たとえば、オペ
アンプとしてPNP入力のものを使用した場合、このオ
ペアンプの入力応動範囲はほぼ0Vまで応動するもの
の、出力においては、応動範囲が狭くなるという問題が
あった。これらの問題を解決する手段として、電源電圧
から0Vまでの広い応動範囲を有するオペアンプも確か
に存在している。たとえば、レイル・トウ・レイル(ra
il-to-rail)型と呼ばれるオペアンプは、応動範囲が電
源電圧から0Vまでの広い範囲を有する大変便利な素子
である。しかし、この素子、つまり、レイル・トウ・レ
イル型のオペアンプは高価であるため、これを電位セン
サに用いると、センサのコストが大幅に上昇し、電子写
真複写機のコストも上昇してしまうという新たな問題が
発生してしまう。
【0013】したがって、本発明の目的は、上述の問題
点を解消するためになされたもので電源電圧が低電圧で
あっても、コストアップすることなく広いダイナミック
レンジが得られるセンサ装置、および、それを用いた電
子写真装置を提供することにある。
点を解消するためになされたもので電源電圧が低電圧で
あっても、コストアップすることなく広いダイナミック
レンジが得られるセンサ装置、および、それを用いた電
子写真装置を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のセンサ装置においては、機械的振動手段を
駆動するための発振回路と、機械的振動手段の振動に起
因して発生する電気的信号を検出する信号処理回路と、
発振回路に起因する周期性信号によって駆動されるチャ
ージポンプ回路と、信号処理回路に含まれる直流増幅回
路とを備え、直流増幅回路は、チャージポンプ回路の出
力を電源として動作することを特徴としている。
に、本発明のセンサ装置においては、機械的振動手段を
駆動するための発振回路と、機械的振動手段の振動に起
因して発生する電気的信号を検出する信号処理回路と、
発振回路に起因する周期性信号によって駆動されるチャ
ージポンプ回路と、信号処理回路に含まれる直流増幅回
路とを備え、直流増幅回路は、チャージポンプ回路の出
力を電源として動作することを特徴としている。
【0015】また、機械的振動手段は圧電音叉で構成さ
れ、圧電音叉の振動に起因して発生する電気的信号を検
出することにより、被測定物の表面の帯電電荷を得るこ
とを特徴としている。
れ、圧電音叉の振動に起因して発生する電気的信号を検
出することにより、被測定物の表面の帯電電荷を得るこ
とを特徴としている。
【0016】また、本発明の電子写真装置は、前記セン
サ装置を用いて構成されたことを特徴としている。
サ装置を用いて構成されたことを特徴としている。
【0017】これにより、センサ装置に与えられる電源
の電源電圧が低い場合でも、信号処理回路の出力段にあ
たる直流増幅回路には、チャージポンプ回路に蓄えられ
た電圧が駆動電圧として印加されることにより、電源電
圧より高い電圧で動作することになる。したがって、信
号処理回路から出力される出力信号は、センサ装置に与
えられる電源電圧よりも高い値を最大出力値として有す
る信号として得られる。さらに、チャージポンプ回路
は、回路構成も複雑ではないため安価である。以上のこ
とから、応動範囲の狭い単電源型のオペアンプを用いて
も、コストアップせずにダイナミックレンジが拡大され
たセンサ装置が得られる。
の電源電圧が低い場合でも、信号処理回路の出力段にあ
たる直流増幅回路には、チャージポンプ回路に蓄えられ
た電圧が駆動電圧として印加されることにより、電源電
圧より高い電圧で動作することになる。したがって、信
号処理回路から出力される出力信号は、センサ装置に与
えられる電源電圧よりも高い値を最大出力値として有す
る信号として得られる。さらに、チャージポンプ回路
は、回路構成も複雑ではないため安価である。以上のこ
とから、応動範囲の狭い単電源型のオペアンプを用いて
も、コストアップせずにダイナミックレンジが拡大され
たセンサ装置が得られる。
【0018】また、このセンサ装置を、被測定物の表面
の帯電電荷を検知するためのセンサ装置、すなわち、電
位センサとした場合、電位センサが用いられる電子写真
装置の低電源化の要望に、低コストで対応することが可
能となる。
の帯電電荷を検知するためのセンサ装置、すなわち、電
位センサとした場合、電位センサが用いられる電子写真
装置の低電源化の要望に、低コストで対応することが可
能となる。
【0019】また、このセンサ装置を電子写真複写機な
どの電子写真装置に用いると、電子写真装置自体がコス
トupされることなく、電子写真装置自体の電源電圧を
低下させて電子写真装置全体を駆動することが可能とな
る。
どの電子写真装置に用いると、電子写真装置自体がコス
トupされることなく、電子写真装置自体の電源電圧を
低下させて電子写真装置全体を駆動することが可能とな
る。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一つ
を図面を参照して詳細に説明する。なお、従来例で示し
た構成と同一の構成については同一番号を付すととも
に、その説明において一部省略する場合がある。
を図面を参照して詳細に説明する。なお、従来例で示し
た構成と同一の構成については同一番号を付すととも
に、その説明において一部省略する場合がある。
【0021】図1に、本発明の第1の実施の形態に係る
センサ装置の一例としての電位センサを示す。この電位
センサ10は、機械的振動手段としての圧電音叉11を
含む。圧電音叉11は、エリンバなどの金属からなる音
叉型の振動体11aを含み、振動体11aの一方の腕部
には、振動体11aを駆動させるための駆動用圧電素子
11bが設けられ、振動体11aの他方の腕部には、駆
動用圧電素子11bに信号を帰還するための帰還用圧電
素子11cが設けられる。振動体11aの他方の腕部の
表面、すなわち、圧電音叉11の他方の腕部の表面には
検知電極12が形成されており、この圧電音叉11は、
検知電極12が被測定物13と対向するように配置され
る。なお、図1では、図面のわかりやすさを考慮し、検
知電極12が、圧電音叉11と離れて記載されている。
この電位センサ10の回路ブロックは、大略、圧電音叉
11を自励振駆動させるための自励振発振回路14と、
圧電音叉11から得られる電気的信号を処理し検出する
ための信号処理回路20と、自励振発振回路14の周期
的信号により電圧を蓄え信号処理回路20に蓄えた電圧
を入力するチャージポンプ部30とから構成される。
センサ装置の一例としての電位センサを示す。この電位
センサ10は、機械的振動手段としての圧電音叉11を
含む。圧電音叉11は、エリンバなどの金属からなる音
叉型の振動体11aを含み、振動体11aの一方の腕部
には、振動体11aを駆動させるための駆動用圧電素子
11bが設けられ、振動体11aの他方の腕部には、駆
動用圧電素子11bに信号を帰還するための帰還用圧電
素子11cが設けられる。振動体11aの他方の腕部の
表面、すなわち、圧電音叉11の他方の腕部の表面には
検知電極12が形成されており、この圧電音叉11は、
検知電極12が被測定物13と対向するように配置され
る。なお、図1では、図面のわかりやすさを考慮し、検
知電極12が、圧電音叉11と離れて記載されている。
この電位センサ10の回路ブロックは、大略、圧電音叉
11を自励振駆動させるための自励振発振回路14と、
圧電音叉11から得られる電気的信号を処理し検出する
ための信号処理回路20と、自励振発振回路14の周期
的信号により電圧を蓄え信号処理回路20に蓄えた電圧
を入力するチャージポンプ部30とから構成される。
【0022】信号処理回路20は、インピーダンス変換
回路21と、交流増幅回路22と、同期検波・平滑回路
23と、直流増幅回路24とから構成される。
回路21と、交流増幅回路22と、同期検波・平滑回路
23と、直流増幅回路24とから構成される。
【0023】チャージポンプ部30は、交流増幅回路3
1と、チャージポンプ回路32と、平滑回路33とから
構成される。チャージポンプ回路32は、たとえば図2
に示すように、電源電圧端子32aと、2つのコンデン
サC1,C2と、2つのダイオードD1,D2と、ツェ
ナダイオードD3とを、回路素子として有するものであ
る。そして、チャージポンプ回路32の入力端にコンデ
ンサC1の一端が接続され、コンデンサC1の他端は、
ダイオードD1のカソードに接続されると共に、ダイオ
ードD2のアノードに接続される。電源電圧端子32a
は、ダイオードD1のアノードに接続されると共に、コ
ンデンサC2の一端に接続される。ダイオードD2のカ
ソードとコンデンサC2の他端が、チャージポンプ回路
32の出力端に接続される。なお、チャージポンプ回路
32の出力端は、ツェナダイオードD3のカソードに接
続され、ツェナダイオードD3を介して接地されること
により、出力端に出力される電圧が制限される。
1と、チャージポンプ回路32と、平滑回路33とから
構成される。チャージポンプ回路32は、たとえば図2
に示すように、電源電圧端子32aと、2つのコンデン
サC1,C2と、2つのダイオードD1,D2と、ツェ
ナダイオードD3とを、回路素子として有するものであ
る。そして、チャージポンプ回路32の入力端にコンデ
ンサC1の一端が接続され、コンデンサC1の他端は、
ダイオードD1のカソードに接続されると共に、ダイオ
ードD2のアノードに接続される。電源電圧端子32a
は、ダイオードD1のアノードに接続されると共に、コ
ンデンサC2の一端に接続される。ダイオードD2のカ
ソードとコンデンサC2の他端が、チャージポンプ回路
32の出力端に接続される。なお、チャージポンプ回路
32の出力端は、ツェナダイオードD3のカソードに接
続され、ツェナダイオードD3を介して接地されること
により、出力端に出力される電圧が制限される。
【0024】そして、以上に示した電位センサ10の接
続関係は以下の通りである。図1に示すように、自励振
発振回路14の入力端は、圧電音叉11に設けられてい
る帰還用圧電素子11cと接続されており、自励振発振
回路14の出力端は、圧電音叉11に設けられている駆
動用圧電素子11bと接続されて、フィードバック回路
が構成されるものである。
続関係は以下の通りである。図1に示すように、自励振
発振回路14の入力端は、圧電音叉11に設けられてい
る帰還用圧電素子11cと接続されており、自励振発振
回路14の出力端は、圧電音叉11に設けられている駆
動用圧電素子11bと接続されて、フィードバック回路
が構成されるものである。
【0025】また、自励振発振回路14の入力端は、チ
ャージポンプ部30の入力端、すなわち、交流増幅回路
31の入力端と接続されている。そして、交流増幅回路
31の出力端はチャージポンプ回路32の入力端と接続
され、チャージポンプ回路32の出力端は、平滑回路3
3に接続され、平滑回路33の出力端、すなわち、チャ
ージポンプ部30の出力端は、信号処理回路20内の直
流増幅回路24の一つの入力端に接続される。
ャージポンプ部30の入力端、すなわち、交流増幅回路
31の入力端と接続されている。そして、交流増幅回路
31の出力端はチャージポンプ回路32の入力端と接続
され、チャージポンプ回路32の出力端は、平滑回路3
3に接続され、平滑回路33の出力端、すなわち、チャ
ージポンプ部30の出力端は、信号処理回路20内の直
流増幅回路24の一つの入力端に接続される。
【0026】さらに、検知電極12は、信号処理回路2
0の入力端、すなわち、インピーダンス変換回路21の
入力端と接続されており、インピーダンス変換回路21
の出力端は、交流増幅回路22の入力端と接続される。
また、交流増幅回路22の出力端は、同期検波・平滑回
路23の入力端と接続されており、同期検波・平滑回路
23の出力端は、直流増幅回路24の入力端と接続され
ており、直流増幅回路24の出力端が、信号検出回路2
0の出力端となる。
0の入力端、すなわち、インピーダンス変換回路21の
入力端と接続されており、インピーダンス変換回路21
の出力端は、交流増幅回路22の入力端と接続される。
また、交流増幅回路22の出力端は、同期検波・平滑回
路23の入力端と接続されており、同期検波・平滑回路
23の出力端は、直流増幅回路24の入力端と接続され
ており、直流増幅回路24の出力端が、信号検出回路2
0の出力端となる。
【0027】このような構成からなる電位センサ10で
は、自励振発振回路14の入力端子14aに、たとえば
5Vの電源電圧Vccが入力されることにより、自励振発
振回路14が動作し、自励振発振回路14の出力端から
駆動信号が出力される。この駆動信号が駆動用圧電素子
11bに印加されることにより、駆動用圧電素子11b
が歪み、振動体11aの一方の腕部が振動を発生する。
そして、振動体11aの一方の腕部が振動することによ
り、振動体11aが音叉形状をしていることから、振動
体11aの他方の腕部が、振動体11aの一方の腕部と
逆位相の振動を発生する。この、振動体11aの他方の
腕部の振動により、帰還用圧電素子11cが歪み、帰還
用圧電素子11cから帰還信号が発生し、この帰還信号
が自励振発振回路14の入力端に入力されることによ
り、圧電音叉11が自励振駆動される。ここで、被測定
物13は電位VHVに帯電されており、被測定物13と検
知電極12との間には、電界Eが発生している。そし
て、圧電音叉11が振動することにより、圧電音叉11
に形成されている検知電極12と、被測定物13との距
離が周期的に変動し、この距離の周期的な変動により、
検知電極12と被測定物13との間に発生する静電容量
が周期的に変化する。これにより、検知電極12に電荷
が誘起され、交流信号が発生する。この交流信号は、被
測定物13の電位VHVに比例する。この交流信号が信号
処理回路20に入力されて、インピーダンス変換回路2
1でインピーダンス変換され、交流増幅回路22で交流
信号に増幅され、同期検波・平滑回路23で自励振発振
回路14の信号を検波のタイミングとして同期検波さ
れ、平滑されて、直流増幅回路24で増幅され、被測定
物13の電位VHVに応じた検出出力信号が得られるもの
である。
は、自励振発振回路14の入力端子14aに、たとえば
5Vの電源電圧Vccが入力されることにより、自励振発
振回路14が動作し、自励振発振回路14の出力端から
駆動信号が出力される。この駆動信号が駆動用圧電素子
11bに印加されることにより、駆動用圧電素子11b
が歪み、振動体11aの一方の腕部が振動を発生する。
そして、振動体11aの一方の腕部が振動することによ
り、振動体11aが音叉形状をしていることから、振動
体11aの他方の腕部が、振動体11aの一方の腕部と
逆位相の振動を発生する。この、振動体11aの他方の
腕部の振動により、帰還用圧電素子11cが歪み、帰還
用圧電素子11cから帰還信号が発生し、この帰還信号
が自励振発振回路14の入力端に入力されることによ
り、圧電音叉11が自励振駆動される。ここで、被測定
物13は電位VHVに帯電されており、被測定物13と検
知電極12との間には、電界Eが発生している。そし
て、圧電音叉11が振動することにより、圧電音叉11
に形成されている検知電極12と、被測定物13との距
離が周期的に変動し、この距離の周期的な変動により、
検知電極12と被測定物13との間に発生する静電容量
が周期的に変化する。これにより、検知電極12に電荷
が誘起され、交流信号が発生する。この交流信号は、被
測定物13の電位VHVに比例する。この交流信号が信号
処理回路20に入力されて、インピーダンス変換回路2
1でインピーダンス変換され、交流増幅回路22で交流
信号に増幅され、同期検波・平滑回路23で自励振発振
回路14の信号を検波のタイミングとして同期検波さ
れ、平滑されて、直流増幅回路24で増幅され、被測定
物13の電位VHVに応じた検出出力信号が得られるもの
である。
【0028】このとき、信号処理回路20を動作させる
ための駆動電源、すなわち、直流増幅回路24を駆動す
るための駆動電源は存在せず、チャージポンプ部30の
出力電圧を直流増幅回路24に印加することにより、直
流増幅回路24を動作させている。この点について、以
下に詳述する。チャージポンプ部30の交流増幅回路3
1に入力される信号は、自励振発振回路14の入力端に
入力される信号と同一であり、これは、帰還用圧電素子
11cから得られる周期性を有する信号である。この周
期性信号が交流増幅回路31で増幅され、チャージポン
プ回路32に入力される。
ための駆動電源、すなわち、直流増幅回路24を駆動す
るための駆動電源は存在せず、チャージポンプ部30の
出力電圧を直流増幅回路24に印加することにより、直
流増幅回路24を動作させている。この点について、以
下に詳述する。チャージポンプ部30の交流増幅回路3
1に入力される信号は、自励振発振回路14の入力端に
入力される信号と同一であり、これは、帰還用圧電素子
11cから得られる周期性を有する信号である。この周
期性信号が交流増幅回路31で増幅され、チャージポン
プ回路32に入力される。
【0029】そして、交流増幅回路31で増幅された周
期性信号が、チャージポンプ回路32のコンデンサC1
に印加されることにより、電源電圧端子32aから出力
端に向かって電源電圧端子32aの電圧Vcc、たとえば
Vcc=5Vに応じた電荷がコンデンサC2に移動し、移
動した電荷がコンデンサC2に蓄積され、周期性信号の
振幅により与えられる電位の直流電圧となる。また、コ
ンデンサC1の他端側は、コンデンサC1により電位が
押し上げられており、ダイオードD2を介して電荷が出
力端側に移動する。したがって、出力端から出力される
直流電圧は、Vcc(=5V)より大きな電圧であるVcc
+Vとなる。このVcc+Vの電圧を有する信号が平滑回
路33で平滑されて、信号処理回路20の直流増幅回路
24の電源として供給される。
期性信号が、チャージポンプ回路32のコンデンサC1
に印加されることにより、電源電圧端子32aから出力
端に向かって電源電圧端子32aの電圧Vcc、たとえば
Vcc=5Vに応じた電荷がコンデンサC2に移動し、移
動した電荷がコンデンサC2に蓄積され、周期性信号の
振幅により与えられる電位の直流電圧となる。また、コ
ンデンサC1の他端側は、コンデンサC1により電位が
押し上げられており、ダイオードD2を介して電荷が出
力端側に移動する。したがって、出力端から出力される
直流電圧は、Vcc(=5V)より大きな電圧であるVcc
+Vとなる。このVcc+Vの電圧を有する信号が平滑回
路33で平滑されて、信号処理回路20の直流増幅回路
24の電源として供給される。
【0030】直流増幅回路24は、0V出力可能な単電
源型オペアンプや、ディスクリート部品で組まれたアン
プで構成されるものであり、この直流増幅回路24に、
電源電圧Vccより大きな値の電圧を印加していることか
ら、直流増幅回路24から出力される信号のダイナミッ
クレンジは、0Vから電源電圧Vcc(=5V)を越える
値までの幅広いレンジをとることが可能となる。
源型オペアンプや、ディスクリート部品で組まれたアン
プで構成されるものであり、この直流増幅回路24に、
電源電圧Vccより大きな値の電圧を印加していることか
ら、直流増幅回路24から出力される信号のダイナミッ
クレンジは、0Vから電源電圧Vcc(=5V)を越える
値までの幅広いレンジをとることが可能となる。
【0031】なお、上記の実施の形態で示した電位セン
サ10において、チャージポンプ部30の入力端は、自
励振発振回路14の入力端側に接続されていたが、自励
振発振回路14の出力端側に接続されてもよい。
サ10において、チャージポンプ部30の入力端は、自
励振発振回路14の入力端側に接続されていたが、自励
振発振回路14の出力端側に接続されてもよい。
【0032】また、チャージポンプ部30の交流増幅回
路31は、コンパレータなどの波形整形回路などに置換
可能であり、電位センサ10の要求されるダイナミック
レンジによっては、交流増幅回路31や波形整形回路な
どを特に設ける必要はない。
路31は、コンパレータなどの波形整形回路などに置換
可能であり、電位センサ10の要求されるダイナミック
レンジによっては、交流増幅回路31や波形整形回路な
どを特に設ける必要はない。
【0033】このように、本発明の電位センサ10は、
電源電圧が低くても、レイル・トゥレイルアンプなどの
高価なオペアンプを使用することなく安価に、所望のダ
イナミックレンジが得られる電位センサとなる。
電源電圧が低くても、レイル・トゥレイルアンプなどの
高価なオペアンプを使用することなく安価に、所望のダ
イナミックレンジが得られる電位センサとなる。
【0034】なお、本実施の形態では、センサ装置とし
て振動容量型の電位センサを例に説明したが、チョッパ
型の電位センサにも本発明は適用可能である。さらに、
自励振駆動による機械的振動手段を有する他のセンサ装
置、たとえば、振動ジャイロなどにも本発明は適用可能
である。
て振動容量型の電位センサを例に説明したが、チョッパ
型の電位センサにも本発明は適用可能である。さらに、
自励振駆動による機械的振動手段を有する他のセンサ装
置、たとえば、振動ジャイロなどにも本発明は適用可能
である。
【0035】また、本実施の形態では、電源電圧以上の
出力電圧を得ることを目的とした説明を行ったが、たと
えば、単電源にて電位センサを駆動しかつ負出力が必要
となる場合には、特に図示はしないが、本実施の形態で
示したチャージポンプ回路をGND基準としてかつ負極
性の電位を出力とする接続とし、直流増幅回路のGND
側に接続してやればよい。
出力電圧を得ることを目的とした説明を行ったが、たと
えば、単電源にて電位センサを駆動しかつ負出力が必要
となる場合には、特に図示はしないが、本実施の形態で
示したチャージポンプ回路をGND基準としてかつ負極
性の電位を出力とする接続とし、直流増幅回路のGND
側に接続してやればよい。
【0036】次に、本発明の実施の形態に係る電子写真
装置の一例としての電子写真複写機を、図面を参照して
説明する。図3に示す電子写真複写機50は、光導電体
層を表面に有する感光体ドラム51を含む。感光体ドラ
ム51の表面近傍には、直流高圧電源回路52から印加
される電圧によってコロナ放電することにより、感光体
ドラム51の表面を一定の電荷に帯電させる帯電器53
が配置される。表面が帯電された感光体ドラム51の近
傍には、原稿画像57の情報に応じて表面に帯電電荷の
パターンを形成するための露光手段54が配置される。
この露光手段54は、ハロゲンランプなどの光源55と
レンズ56を含む。そして、光源から照射された光が原
稿画像57に照射され、原稿画像に応じて反射した光
が、レンズ56を介して感光体ドラム51の表面に露光
されて、帯電電荷のパターンが形成される。表面に帯電
電荷のパターンが形成された感光体ドラム51の近傍に
は、帯電電荷のパターンにトナーを付着させて可視像と
する現像手段58が配置される。
装置の一例としての電子写真複写機を、図面を参照して
説明する。図3に示す電子写真複写機50は、光導電体
層を表面に有する感光体ドラム51を含む。感光体ドラ
ム51の表面近傍には、直流高圧電源回路52から印加
される電圧によってコロナ放電することにより、感光体
ドラム51の表面を一定の電荷に帯電させる帯電器53
が配置される。表面が帯電された感光体ドラム51の近
傍には、原稿画像57の情報に応じて表面に帯電電荷の
パターンを形成するための露光手段54が配置される。
この露光手段54は、ハロゲンランプなどの光源55と
レンズ56を含む。そして、光源から照射された光が原
稿画像57に照射され、原稿画像に応じて反射した光
が、レンズ56を介して感光体ドラム51の表面に露光
されて、帯電電荷のパターンが形成される。表面に帯電
電荷のパターンが形成された感光体ドラム51の近傍に
は、帯電電荷のパターンにトナーを付着させて可視像と
する現像手段58が配置される。
【0037】表面の帯電電荷のパターンにトナーが付着
された感光体ドラム51の近傍には、コピー用紙やOH
Pフィルムなどの被転写物59に、トナーの像を転写さ
せるための転写手段60が配置される。転写手段60に
よって、被転写物59は原稿画像57に応じた像が形成
された印刷物61となる。
された感光体ドラム51の近傍には、コピー用紙やOH
Pフィルムなどの被転写物59に、トナーの像を転写さ
せるための転写手段60が配置される。転写手段60に
よって、被転写物59は原稿画像57に応じた像が形成
された印刷物61となる。
【0038】この印刷物61は、特に図示はしないが、
トナーを定着させる定着手段を経て、所望の印刷物61
として電子写真複写機50から出力される。
トナーを定着させる定着手段を経て、所望の印刷物61
として電子写真複写機50から出力される。
【0039】この電子写真複写機50では、感光体ドラ
ム51の表面の帯電電荷の量が安定していないとそれに
応じて付着するトナーの量が変動し、得られる印刷物6
1の画質が不安定となる。したがって、帯電器53で感
光体ドラム51の表面を帯電させる際には、感光体ドラ
ム51の表面の帯電電荷量をモニタし、帯電器53から
の放電量を制御する必要がある。
ム51の表面の帯電電荷の量が安定していないとそれに
応じて付着するトナーの量が変動し、得られる印刷物6
1の画質が不安定となる。したがって、帯電器53で感
光体ドラム51の表面を帯電させる際には、感光体ドラ
ム51の表面の帯電電荷量をモニタし、帯電器53から
の放電量を制御する必要がある。
【0040】そこで、電子写真複写機50では、帯電器
53が配置されている感光体ドラム51の表面の近傍
に、電位センサ10が配置される。この電位センサ10
で、感光体ドラム51の表面の帯電電荷量を測定し、電
位センサ10で得られた信号が直流高圧電源回路52に
入力されて、直流高圧電源回路52から帯電器53に出
力される電圧が制御され、感光体ドラム51の表面の帯
電電荷量が常に一定となるように制御される。
53が配置されている感光体ドラム51の表面の近傍
に、電位センサ10が配置される。この電位センサ10
で、感光体ドラム51の表面の帯電電荷量を測定し、電
位センサ10で得られた信号が直流高圧電源回路52に
入力されて、直流高圧電源回路52から帯電器53に出
力される電圧が制御され、感光体ドラム51の表面の帯
電電荷量が常に一定となるように制御される。
【0041】このように構成された電子写真複写機50
は、安価な電位センサ10を用いて構成されているた
め、全体としてのコストダウンが図れると共に、電位セ
ンサ10に供給する電源電圧を低くすることができるた
め、電子写真複写機全体に入力される電圧も低電圧化が
図れ、消費電力も削減できる。
は、安価な電位センサ10を用いて構成されているた
め、全体としてのコストダウンが図れると共に、電位セ
ンサ10に供給する電源電圧を低くすることができるた
め、電子写真複写機全体に入力される電圧も低電圧化が
図れ、消費電力も削減できる。
【0042】なお、本実施の形態では、電子写真装置と
して、電子写真複写機を例に説明したが、レーザープリ
ンタなど、電位センサを用いる他の電子写真装置にも、
本発明は適用可能である。
して、電子写真複写機を例に説明したが、レーザープリ
ンタなど、電位センサを用いる他の電子写真装置にも、
本発明は適用可能である。
【0043】
【発明の効果】以上のように、本発明によるセンサ装置
では、センサ装置に与えられる電源電圧が低い場合で
も、信号処理回路の出力段にあたる直流増幅回路には、
チャージポンプ回路に蓄えられた電圧が駆動電圧として
印加されることにより、電源電圧より高い電圧で動作す
ることになる。したがって、信号処理回路から出力され
る出力信号は、センサ装置に与えられる電源電圧よりも
高い値を最大出力値として有する信号として得られる。
さらに、チャージポンプ回路は、回路構成も複雑ではな
いため安価である。以上のことから、レイル・トゥレイ
ルアンプなどの高価なオペアンプを使用することなく、
応動範囲の狭い単電源型のオペアンプを用いても、コス
トアップせずに所望のダイナミックレンジが拡大された
センサ装置が得られる。
では、センサ装置に与えられる電源電圧が低い場合で
も、信号処理回路の出力段にあたる直流増幅回路には、
チャージポンプ回路に蓄えられた電圧が駆動電圧として
印加されることにより、電源電圧より高い電圧で動作す
ることになる。したがって、信号処理回路から出力され
る出力信号は、センサ装置に与えられる電源電圧よりも
高い値を最大出力値として有する信号として得られる。
さらに、チャージポンプ回路は、回路構成も複雑ではな
いため安価である。以上のことから、レイル・トゥレイ
ルアンプなどの高価なオペアンプを使用することなく、
応動範囲の狭い単電源型のオペアンプを用いても、コス
トアップせずに所望のダイナミックレンジが拡大された
センサ装置が得られる。
【0044】また、このセンサ装置を、被測定物の表面
の帯電電荷を検知するためのセンサ装置、すなわち、電
位センサとした場合、電位センサが用いられる電子写真
装置の低電源化の要望に、低コストで対応することが可
能となる。
の帯電電荷を検知するためのセンサ装置、すなわち、電
位センサとした場合、電位センサが用いられる電子写真
装置の低電源化の要望に、低コストで対応することが可
能となる。
【0045】また、このセンサ装置を電子写真複写機な
どの電子写真装置に用いると、電子写真装置自体がコス
トupされることなく、電子写真装置自体の電源電圧を
低下させて電子写真装置全体を駆動することが可能とな
り、電子写真装置全体に入力される電圧も低電圧化が図
れ、消費電力も削減できる。
どの電子写真装置に用いると、電子写真装置自体がコス
トupされることなく、電子写真装置自体の電源電圧を
低下させて電子写真装置全体を駆動することが可能とな
り、電子写真装置全体に入力される電圧も低電圧化が図
れ、消費電力も削減できる。
【図1】本発明の実施の形態に係るセンサ装置の一例で
ある電位センサの構成を示す説明図である。
ある電位センサの構成を示す説明図である。
【図2】本発明の実施の形態に係るセンサ装置の構成で
あるチャージポンプ回路の一例を示す回路図である。
あるチャージポンプ回路の一例を示す回路図である。
【図3】本発明の実施の形態に係る電子写真装置の構造
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図4】従来のセンサ装置の一例である電位センサの構
成を示す説明図である。
成を示す説明図である。
10 電位センサ 11 圧電音叉 13 被測定物 14 自励振発振回路 20 信号処理回路 24 直流増幅回路 30 チャージポンプ部 32 チャージポンプ回路 50 電子写真複写機
Claims (3)
- 【請求項1】 機械的振動手段を駆動するための発振回
路と、前記機械的振動手段の振動に起因して発生する電
気的信号を検出する信号処理回路と、前記発振回路に起
因する周期性信号によって駆動されるチャージポンプ回
路と、前記信号処理回路に含まれる直流増幅回路と、を
備え、前記直流増幅回路は、前記チャージポンプ回路の
出力を電源として動作することを特徴とする、センサ装
置。 - 【請求項2】 前記機械的振動手段は、圧電音叉で構成
され、前記圧電音叉の振動に起因して発生する電気的信
号を検出することにより、被測定物の表面の帯電電荷を
得ることを特徴とする、請求項1に記載のセンサ装置。 - 【請求項3】 請求項2に記載のセンサ装置を用いて構
成されたことを特徴とする、電子写真装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10160276A JPH11352167A (ja) | 1998-06-09 | 1998-06-09 | センサ装置およびそれを用いた電子写真装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10160276A JPH11352167A (ja) | 1998-06-09 | 1998-06-09 | センサ装置およびそれを用いた電子写真装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11352167A true JPH11352167A (ja) | 1999-12-24 |
Family
ID=15711505
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10160276A Pending JPH11352167A (ja) | 1998-06-09 | 1998-06-09 | センサ装置およびそれを用いた電子写真装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11352167A (ja) |
-
1998
- 1998-06-09 JP JP10160276A patent/JPH11352167A/ja active Pending
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