JPH09138252A - 電位センサ用検出回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】簡単かつ安価な構成で、電位センサ用検出回路
の出力を較正する。 【解決手段】切換え器８０は、較正用信号入力端子Ｔ_C
から入力される信号と、フォトカプラＰＣから入力され
る信号とのうちの、いずれか一方を高圧増幅回路５５に
与える。制御回路７０は、較正用信号入力端子Ｔ_C に、
所定の較正用アナログ信号を与える。したがって、切換
え器８０を端子Ｔ_C 側に切り換えておき、電位センサ用
検出回路５０の出力信号を監視すれば、高圧増幅回路５
５の入出力特性を知ることができる。これに基づき、電
位センサ用検出回路５０の出力を較正できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば、電子写
真プロセスに従って画像を形成する画像形成装置におい
て用いられ、感光体の表面電位を測定する場合などに用
いられる電位センサに適用される電位センサ用検出回路
に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真プロセスに従って原稿の複写像
を形成する複写機は、たとえば、ドラム状の感光体を備
えている。感光体の表面はメインチャージャによって一
様に帯電された後に原稿からの反射光によって露光さ
れ、これによって、原稿の反転像に対応した静電潜像が
感光体の表面に形成される。この静電潜像は、現像装置
によってトナー像に現像された後に、複写用紙に転写さ
れる。複写用紙に転写されたトナー粒子は、定着装置に
よる加熱および加圧処理を受けて、複写用紙に定着され
る。

【０００３】画像の形成を安定に行うためには、感光体
の表面電位を適切に制御する必要がある。そのため、上
記のような複写機には、感光体に関連して、表面電位セ
ンサが配置されている。表面電位センサには、アナログ
出力方式のものや高圧フィードバック方式のものなど種
々の回路方式のものがある。検出精度および出力の安定
性の点では、高圧フィードバック方式のものが最も優れ
た特性を持つ。

【０００４】図６は、高圧フィードバック方式の表面電
位センサの一般的な構成を示すブロック図である。被測
定物である感光体に近接して配置されるセンサプローブ
１は、音叉２とインピーダンス変換回路３とをシールド
ケース５に収容して構成されている。音叉２は、被測定
物に対向して配置される検出電極を振動させることによ
り、被測定物と検出電極との間の静電容量を変化させる
ためのものである。この静電容量の変化に相当する信号
は、インピーダンス変換回路３を介して、フィルタ増幅
回路６に与えられる。これにより、音叉２の振動周波数
に対応した信号成分が取り出される。

【０００５】フィルタ増幅回路６の出力信号は、増幅回
路７で増幅された後に、検波回路８で検波される。検波
回路８は、音叉２を駆動するための駆動回路９と接続さ
れており、音叉２の振動周波数の信号成分を同期検波す
る。検波回路８の出力は、整流回路１０で直流電圧に変
換された後、高圧増幅回路１１に入力される。高圧増幅
回路１１は、発振回路１２からの発振信号を利用して、
整流回路１０の出力信号に対応した高圧信号を生成す
る。これにより、高圧増幅回路１１は、被測定物の電位
と等しい高圧信号を作成する。この高圧信号は、分圧回
路１３によって適当な電圧にレベル変換された後に、検
出信号としてマイクロコンピュータなどに入力されて活
用される。

【０００６】一方、高圧増幅回路１１が出力する高圧信
号は、高圧増幅回路１１よりもプローブ１側の回路の基
準電圧であるフロート電位として用いられる。さらに、
このフロート電位は、センサプローブ１のシールドケー
ス５にフィードバックされている。このフロート電位の
フィードバックにより、検出信号が安定化され、精度の
高い電位検出が可能になる。より具体的には、アナログ
出力方式のものに比較して、リニアリティ、距離特性お
よび環境特性が格段に優れている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の構成
では、高圧増幅回路１１の入出力特性が、温度変化や経
時変化のために悪化する場合があり、必ずしも精度の高
い検出が行えない場合があった。アナログ出力方式の電
位センサにおいては、もともと距離特性や温度特性が悪
いため、出力の較正が不可欠である。たとえば、特公平
４−７４７０２号公報には、感光体ドラムに接地電位と
高圧基準電圧とを選択的に印加することができるように
し、高圧基準電圧印加時の表面電位センサ出力を基準値
に較正することによって、センサ出力の較正を行うこと
が開示されている。

【０００８】しかし、この先行技術の構成では、感光体
ドラムからアースを取り出すための構成が必要であるう
え、接地電位と高圧基準電圧とを切り換えて印加するた
めの高耐圧リレーや、高圧基準電圧を発生するための基
準高圧電源が必要である。そのため、センサ出力の較正
のための構成に要するコストが高いという問題があり、
この構成をそのまま高圧フィードバック方式の電位セン
サに用いるのは、あまり好ましくない。

【０００９】そこで、本発明の目的は、上述の技術的課
題を解決し、簡単かつ安価な構成で出力を較正すること
ができる電位センサ用検出回路を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの請求項１記載の発明は、電位センサのセンサプロー
ブの出力に相当する検出信号を出力する電位センサ用検
出回路であって、センサプローブの出力に相当する信号
を入力として、被測定物の電位に等しい高圧信号を出力
し、この高圧信号をセンサプローブにフィードバックす
る高圧回路と、較正用信号を入力するための較正用信号
入力端子と、センサプローブの出力に相当する信号およ
び上記較正用信号入力端子から入力される較正用信号の
うちのいずれか一方を上記高圧回路に入力する選択入力
手段とを含むことを特徴とする電位センサ用検出回路で
ある。

【００１１】上記の構成によれば、較正用信号入力端子
から較正用信号を入力することができる。そして、選択
入力手段を介して、較正用信号を高圧回路に入力するこ
とができる。したがって、較正用信号を高圧回路に入力
したときの検出信号をモニタすることによって、出力の
較正を行える。請求項２記載の発明は、上記較正用信号
入力端子に接続され、較正用信号を発生するための較正
用信号発生手段をさらに含むことを特徴とする請求項１
記載の電位センサ用検出回路である。

【００１２】この構成によれば、較正用電圧入力端子に
は、較正用信号発生手段が接続されている。したがっ
て、較正用信号発生手段から発生される較正用信号を知
れば、この較正用信号を高圧回路に入力したときの検出
信号をモニタすることによって、出力を較正できる。請
求項３記載の発明は、上記較正用信号入力端子から入力
された較正用信号が上記選択入力手段を介して上記高圧
回路に入力されたときの検出信号に基づいて、センサプ
ローブの出力に相当する信号が上記高圧回路に入力され
たときの検出信号を較正する手段をさらに含むことを特
徴とする請求項２記載の電位センサ用検出回路である。

【００１３】この構成によれば、構成用信号が高圧回路
に入力されたときの検出信号に基づいて、センサプロー
ブの出力に相当する信号が高圧回路に入力されたときの
検出信号が較正される。これにより、高圧回路の入出力
特性の変動を較正して、正確に電位を検出できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下では、本発明の実施形態を、
添付図面を参照して詳細に説明する。図２は、本発明の
一実施形態が適用される複写機の内部構成を示す断面図
である。この複写機は電子写真プロセスに従って原稿Ｄ
の複写像を複写用紙上に形成するアナログ複写機であ
る。複写すべき原稿は、透明板で構成された原稿台２０
上に下向きに載置される。原稿台２０の下方には、走査
光学系２１が備えられている。

【００１５】走査光学系２１は、原稿台２０に沿って変
位し、原稿Ｄを照明しつつ走査する線状の光源２２を備
えている。原稿Ｄからの反射光は、反射板２３，２４，
２５，２６によって、ドラム状の感光体３０の表面に導
かれる。反射板２５と反射板２６との間には、原稿Ｄの
光学像を感光体３０に結像させるためのレンズ２７と、
原稿Ｄからの反射光の光量を検出するための光量センサ
２８とが備えられている。

【００１６】感光体３０は、走査光学系２１による原稿
Ｄの走査と同期して、図中時計まわり方向に定速で回転
される。原稿Ｄからの反射光により露光される以前の感
光体３０の表面は、メインチャージャ３１によって一様
に帯電される。したがって、原稿Ｄからの反射光によっ
て露光された後の感光体３１の表面には、原稿像に対応
した静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置
３２によってトナー像に現像される。感光体３１の表面
に形成されたトナー像は、転写チャージャ３３の働きに
よって、複写用紙Ｐに転写される。トナー像が転写され
た後の感光体３０の表面は、クリーニング装置３４によ
って清掃され、次回の複写に備えられる。

【００１７】複写用紙Ｐは、給紙カセット３５から取り
出され、転写チャージャ３３に向けて搬送される。トナ
ー像が転写された複写用紙Ｐは、分離チャージャ３６の
働きによって感光体３０から剥離され、さらに、定着装
置３７に導かれる。定着装置３７は、複写用紙Ｐを加熱
および加圧して、用紙上のトナー粒子を定着させる。こ
れにより、原稿Ｄの複写が達成される。

【００１８】現像装置３２は、感光体３０にトナーを付
着させるための現像スリーブ３２ａを備えている。この
現像スリーブ３２ａには、高圧発生回路を内蔵した現像
バイアス発生回路３８から、現像バイアス電圧が与えら
れる。現像バイアス電圧を変更することによって、トナ
ーの付着量を制御できるから、トナー像濃度を調整する
ことができる。

【００１９】感光体３０に近接した位置であって、原稿
Ｄからの反射光による露光位置ＥＰと現像装置３２との
間には、感光体３０の表面電位を検出するための表面電
位センサプローブ４０が配置されている。センサプロー
ブ４０の出力信号は、電位センサ用検出回路５０に入力
されている。電位センサ用検出回路５０は、センサプロ
ーブ４０の出力に相当する検出信号を作成して、マイク
ロコンピュータを含む制御回路７０に入力する。

【００２０】制御回路７０は、複写機の各部を制御する
ものであり、特にトナー像濃度の制御のために、光源２
２の光量を制御したり、メインチャージャ３１を制御し
て感光体３０の表面電位を制御したり、現像バイアス発
生回路３８を制御したりする。３９は、感光体３０の表
面のトナー像濃度を検出するための濃度センサである。

【００２１】図３は、センサプローブ４０の構成を説明
するための図解図である。センサプローブ４０は、被測
定物である感光体３０に近接して配置されるシールドケ
ース４１を含んでいる。シールドケース４１内には、一
対の発振子４２によって発振させられる音叉４８が収容
されている。音叉４８には、検出電極４３が固定されて
いる。この検出電極４３は、シールドケース４１に形成
された穴４７に臨んで配置されており、感光体３０に対
向している。

【００２２】検出電極４３は、インピーダンス変換回路
４４に接続されている。インピーダンス変換回路４４
は、検出電極４３に直列に接続された検出用抵抗４５
と、この検出用抵抗４５が発生する電圧が入力される電
界効果トランジスタ４６とを含む。音叉４８の振動によ
り、検出電極４３と感光体３０との間の距離が変動する
と、両者間の静電容量が変化する。この静電容量の変化
に相当する電流が検出用抵抗４５に流れるから、この電
流に相当する電圧がトランジスタ４６に入力される。そ
の結果、トランジスタ４６は、上記静電容量の変化に相
当する信号を出力することになる。この信号を処理する
ことによって、感光体３０の電位を測定することができ
る。

【００２３】図１は、センサプローブ４０に接続された
電位センサ用検出回路５０の構成を説明するためのブロ
ック図である。インピーダンス変換回路４４の出力信号
は、ＡＣ（交流）アンプ５１で増幅された後、同期検波
回路５２によって検波される。同期検波回路５２には、
音叉４８を発振させるための発振子４２を一定周波数で
駆動する音叉駆動回路５３からの信号が与えられてい
る。これにより、同期検波回路５２は、ＡＣアンプ５１
の出力信号のうち、音叉４８の発振周波数の信号を抽出
する。

【００２４】同期検波回路５２の出力信号は整流回路５
４によって直流電圧信号に変換される。整流回路５４の
出力信号は、フォトカプラＰＣおよび切換え器８０を介
して、高圧増幅回路５５に入力される。高圧増幅回路５
５は、発振回路５６からの信号を得て、フォトカプラＰ
Ｃからの信号を増幅し、感光体３０（被測定物）の電位
に等しい高電圧を生成する。この高電圧信号は、分圧・
バッファ回路５７によって適当なレベルにレベル変換さ
れた後、検出信号として、出力端子Ｔ_OUT から制御回路
７０に入力される。

【００２５】高圧増幅回路５５が発生する高圧信号は、
電源回路５９を介して、ライン６０から、フロート電位
として、センサプローブ４０にフィードバックされてい
る。より具体的には、図３に示されているように、セン
サプローブ４０のシールドケース４１にフロート電位が
与えられている。フロート電位は、フォトカプラＰＣか
らセンサプローブ４０側の各回路５１，５２，５３，５
４の基準電圧として用いられている。これらの回路５
１，５２，５３，５４は、フロート電位および電源回路
５９が作成する電圧により動作する。電源回路５９は、
フロート電位を基準としたプラス電圧およびマイナス電
圧を発生する。プラス電圧は、たとえば、フロート電位
よりも１５Ｖだけ高い電圧であり、マイナス電圧は、た
とえば、フロート電位よりも１５Ｖだけ低い電圧であ
る。一方、フォトカプラＰＣから出力側の各回路５５，
５６，５７は、接地電位（ＧＮＤ）を基準電圧とした回
路構成になっている。

【００２６】切換え器８０は、たとえばリレーまたはア
ナログスイッチで構成されており、フォトカプラＰＣの
出力信号と、較正用信号入力端子Ｔ_C から与えられるア
ナログ信号とのうちのいずれか一方を高圧増幅回路５５
を与える選択入力手段として機能する。いずれの信号を
出力するかは、切換え信号入力端子Ｔ_S から入力される
切換え信号によって定まる。

【００２７】較正用信号入力端子Ｔ_C には、制御回路７
０から較正用アナログ信号が入力される。また、切換え
信号入力端子Ｔ_S には、制御回路７０から切換え信号が
入力される。制御回路７０は、ＣＰＵ７１、ＣＰＵ７１
の動作プログラムなどを記憶したＲＯＭ７２、およびＣ
ＰＵ７１のワークエリアなどとして用いられるＲＡＭ７
３が備えられている。本実施形態においては、ＣＰＵ７
１がＲＯＭ７２に記憶された所定のプログラムに従って
動作することにより、高圧増幅回路５５の出力信号が較
正される。

【００２８】図４は、高圧増幅回路５５の入出力特性を
示す特性図である。すなわち、基準入出力特性直線Ｌ０
で表されているように、高圧増幅回路５５は、０ボルト
ないし４ボルトのアナログ入力信号に対して、２００ボ
ルトないし１２００ボルトの範囲で直線的に変化する高
圧信号を出力する。この入出力特性直線Ｌ０に相当する
データは、ＲＯＭ７２に格納されている。

【００２９】ところが、高圧増幅回路５５の入出力特性
は、周囲温度等の環境条件や経時変化のために、たとえ
ば、直線Ｌ１にやや誇張して示すように、直線の傾きが
変化する。もちろん、入出力特性直線の傾きは小さくな
る場合も大きくなる場合もある。そこで、本実施形態に
おいては、２種類の電圧値Ｃ１およびＣ２の較正用アナ
ログ信号に対する高圧増幅回路５５の出力電圧Ｈ１およ
びＨ２が求められる。そして、この２点間を結ぶ直線
が、高圧増幅回路５５の入出力特性直線Ｌ１として求め
られる。さらに、この入出力特性直線Ｌ１に従う高圧増
幅回路５５の出力信号が、基準入出力特性直線Ｌ０に従
うように較正される。

【００３０】つまり、高圧増幅回路５５へのアナログ入
力信号電圧がＶ_INであるとすると、入出力特性直線Ｌ１
に従う高圧増幅回路５５の出力電圧はＨ_OUT となる。こ
れに対応する信号が分圧・バッファ回路５７から制御回
路７０に入力されると、制御回路７０は、高圧増幅回路
５５の出力電圧がＨＣ_OUT であるものと認識する。すな
わち、感光体３０の表面電位がＨＣ_OUT であることが検
知される。

【００３１】図５は、高圧増幅回路５５の出力較正処理
を説明するためのフローチャートである。この処理は、
ＣＰＵ７１がＲＯＭ７２に記憶されたプログラムに従っ
て動作することにより、制御回路７０によって実行され
る。複写機への電源投入に伴い（ステップＳ１）、制御
回路７０は、切換え器８０を較正用信号入力端子Ｔ_C 側
に切り換えるための切換え信号を、出力端子ＤＯＵＴか
ら出力する（ステップＳ２）。これに引き続き、制御回
路７０は、第１の電圧値Ｃ１の較正用アナログ信号を、
ディジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）出力端子から、電位セ
ンサ用検出回路５０の較正用信号入力端子Ｔ_C に与える
（ステップＳ３）。これにより高圧増幅回路５５が電圧
値Ｈ１の高圧信号を出力すると、これに対応する信号が
電位センサ用検出回路５０の出力端子Ｔ_OUT から、アナ
ログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）入力端子を通して制御回路
７０の内部に取り込まれる（ステップＳ４）。この入力
信号に相当するデータは、ＲＡＭ７３に一時記憶され
る。同様な動作が第２の電圧値Ｃ２の較正用アナログ信
号に関しても行われる（ステップＳ５およびＳ６）。す
なわち、高圧増幅回路５５が出力する電圧値Ｈ２に相当
するデータが、ＲＡＭ７３に一時記憶される。

【００３２】次に制御回路７０は、２つの測定点（Ｃ
１，Ｈ１）および（Ｃ２，Ｈ２）を通る入出力特性直線
Ｌ１を作成する（ステップＳ７）。より正確には、所定
間隔のアナログ入力電圧値ごとの高圧増幅回路７０の出
力電圧値（直線Ｌ１上の値）が、計算によって求めら
れ、ＲＡＭ７３に格納される。こうして入出力特性直線
Ｌ１上の値が求まると、アナログ入力信号の各値Ｖ_INに
対応する直線Ｌ１上の値Ｈ_OUT と直線Ｌ０上の値ＨＣ
_OUT とを対応付ける較正テーブルが作成され、この較正
テーブルがＲＡＭ７３に格納される（ステップＳ８）。
そして、出力端子ＤＯＵＴに、切換え器８０をフォトカ
プラＰＣ側に切り換えるための切換え信号を出力して
（ステップＳ９）、出力較正処理を終了する。

【００３３】感光体３０の表面電位の検出に際しては、
制御回路７０は、Ａ／Ｄ入力端子から入力されるデータ
を、上記較正テーブルに照らして較正する。すなわち、
高圧増幅回路が電圧値Ｈ_OUT を出力すれば、感光体３０
の表面電位はＨＣ_OUT であるものと把握され、この検知
結果に基づいてメインチャージャ３１などの制御が実行
される。

【００３４】以上のように本実施形態によれば、電位セ
ンサ用検出回路５０には、較正用信号入力端子Ｔ_C が備
えられており、切換え器８０を切り換えることによっ
て、端子Ｔ_C からの較正用信号をフォトカプラＰＣから
の信号の代わりに高圧増幅回路５５に入力することがで
きる。そのため、較正用信号を高圧増幅回路５５に入力
したときの検出回路５０の出力に基づき、高圧増幅回路
５５の入出力特性を較正することができる。

【００３５】これにより、高圧増幅回路５５の入出力特
性が温度条件や経時変化のための変動したとしても、感
光体３０の表面電位を正確に測定することができる。し
たがって、もともと検出精度および検出の安定性が良好
な高圧フィードバック方式の電位センサの検出精度をよ
り一層高めることができる。しかも、電位センサ用検出
回路５０の入力端子Ｔ_C から較正用信号を入力する構成
であるので、先行技術のように、感光体３０からアース
を取り出したりする必要がなく、また、基準高圧電源や
高耐圧リレーなどが必要となることもない。したがっ
て、構成が簡単であるので、コストも低く抑えることが
できる。

【００３６】本実施形態の説明は以上のとおりである
が、本発明は上記の実施形態に限定されるものではな
い。たとえば、上記の実施形態の説明では、２種類の電
圧値の較正用アナログ信号を用いて電位センサ用検出回
路５０の出力の較正を行っているが、３種類以上の電圧
値の較正用信号を用いても差し支えない。また、所定電
圧値（たとえば、０ボルト）のアナログ入力に対する高
圧増幅回路５５の出力に対する温度条件を経時変化の影
響が無視できる場合には、１種類の電圧値の較正用信号
を用いて検出回路５０の出力の較正を行ってもよい。こ
の場合には、較正用信号入力端子Ｔ_C を、制御回路７０
のＤ／Ａ出力端子に接続する代わりに、定電圧源に接続
するようにしてもよい。

【００３７】さらに、上記の実施形態では、複写機内の
感光体の表面電位が検出される場合を例にとったが、本
発明の電位センサ用検出回路は、たとえば、プリント配
線基板の電位分布を検出する場合など、他の任意の用途
に適用できることはいうまでもない。その他、特許請求
の範囲に記載された技術的事項の範囲で種々の設計変更
を施すことが可能である。

【００３８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、較正用信
号入力端子から較正用信号を入力し、この信号を選択入
力手段を介して高圧回路に入力することによって、出力
の較正を行える。これにより、高圧回路の入出力特性の
変動を較正して、正確に電位を検出できる。

【００３９】しかも、被測定物に対する電気的な接続の
ための構成や、高耐圧リレーなどの特別な構成を要する
ことがなく、極めて簡単な構成で出力の較正が達成され
る。そのため、安いコストで、正確な電位検出が行える
ようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る電位センサ用検出回
路の構成を説明するためのブロック図である。

【図２】表面電位センサが適用された複写機の内部構成
を示す図解図である。

【図３】表面電位センサのセンサプローブの構成を説明
するための図解図である。

【図４】高圧増幅回路の入出力特性を示す特性図であ
る。

【図５】出力較正処理を説明するためのフローチャート
である。

【図６】高圧フィードバック方式の従来の表面電位セン
サ用検出回路の構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

３０ 感光体 ４０ センサプローブ ５０ 電位センサ用検出回路 ５５ 高圧増幅回路 ７０ 制御回路 ７１ ＣＰＵ ７２ ＲＯＭ ７３ ＲＡＭ ８０ 切換え器 Ｔ_C 較正用信号入力端子 Ｔ_S 切換え信号入力端子 Ｔ_OUT 出力端子

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電位センサのセンサプローブの出力に相当
   する検出信号を出力する電位センサ用検出回路であっ
   て、 センサプローブの出力に相当する信号を入力として、被
   測定物の電位に等しい高圧信号を出力し、この高圧信号
   をセンサプローブにフィードバックする高圧回路と、 較正用信号を入力するための較正用信号入力端子と、 センサプローブの出力に相当する信号および上記較正用
   信号入力端子から入力される較正用信号のうちのいずれ
   か一方を上記高圧回路に入力する選択入力手段とを含む
   ことを特徴とする電位センサ用検出回路。
2. 【請求項２】上記較正用信号入力端子に接続され、較正
   用信号を発生するための較正用信号発生手段をさらに含
   むことを特徴とする請求項１記載の電位センサ用検出回
   路。
3. 【請求項３】上記較正用信号入力端子から入力された較
   正用信号が上記選択入力手段を介して上記高圧回路に入
   力されたときの検出信号に基づいて、センサプローブの
   出力に相当する信号が上記高圧回路に入力されたときの
   検出信号を較正する手段をさらに含むことを特徴とする
   請求項２記載の電位センサ用検出回路。