JPH09138255A - 電位検出装置およびそれに用いるセンサプローブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】複数のセンサプローブの出力を切り換えて用い
ることができ、しかも、切換えに伴うノイズの影響を排
除できる電位検出装置を提供する。 【解決手段】感光体３０に関連して、一対のセンサプロ
ーブＳＰ₁ およびＳＰ ₂ が配置されている。センサプロ
ーブＳＰ₁ およびＳＰ₂ には、ＡＣアンプがそれぞれ内
蔵されている。センサプローブＳＰ₁ およびＳＰ₂ の出
力信号は、切換え器９０によっていずれか一方が選択さ
れ、電位センサ用検出回路５０に入力される。センサプ
ローブＳＰ₁ およびＳＰ₂ の出力信号は、比較的大きな
電流信号であるので、切換え器９０の切換えに伴うノイ
ズから大きな影響を受けることがない。

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
いられる電位検出装置、およびそれに用いるセンサプロ
ーブに関する。

【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、種々の回
路方式のものがあるが、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４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ＤＥを振動させること
により、被測定物と検出電極ＤＥ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、電位
センサ用検出回路１５内のＡＣ（交流）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】ＡＣ増幅回路６の出力信号は、増幅回路７
でさらに増幅された後に、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、リニアリ
ティ、距離特性、および環境特性に優れた検出を行え
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】複写機において画像濃
度の制御を正確に行うために、たとえば、感光体が原稿
からの反射光によって露光される直前および直後の電位
が検出される場合がある。この場合には、露光位置の前
後に一対のセンサプローブが配置されることになる。そ
して、各センサプローブ毎に、電位センサ用検出回路が
設けられる。つまり、２個の電位センサ用検出回路が必
要となる。

【０００８】このように、感光体の電位の制御を正確に
行おうとすると、センサプローブのみならず、電位セン
サ用検出回路も複数個必要となるため、コストの大幅な
増加が避けられなかった。そこで、複数のセンサプロー
ブの出力信号を、１つの電位センサ用検出回路に、切り
換えて入力することが考えられる。しかしながら、セン
サプローブは一般に高インピーダンスであり、微弱な電
流信号を出力するに過ぎない。したがって、入力信号の
切換えに伴うノイズの影響を大きく受けるため、複数の
センサプローブを切り換えて用いることは現実的ではな
かった。

【０００９】さらには、センサプローブが出力する微弱
な電流信号をノイズから保護するために、センサプロー
ブと電位センサ用検出回路との間の配線には、シールド
線が用いられている。このことがまた、コストを増加さ
せる要因となっていた。そこで、本発明の目的は、上述
の技術的課題を解決し、複数のセンサプローブの出力を
切り換えて用いることができ、しかも、切換えに伴うノ
イズの影響を排除することができる電位検出装置を提供
することである。

【００１０】本発明の他の目的は、出力信号に対するノ
イズ影響を小さくすることができ、したがって、配線に
要するコストを減少させることができるセンサプローブ
を提供することである。

【００１１】

【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、被測定物に関連して配置さ
れるべき複数のセンサプローブと、上記複数のセンサプ
ローブの出力信号をそれぞれ増幅する複数の増幅回路
と、上記複数の増幅回路の出力信号のうちのいずれか１
つを選択して出力する選択手段と、選択手段によって選
択された信号を処理して、被測定物の電位に相当する検
出信号を出力する信号処理回路とを含むことを特徴とす
る電位検出装置である。

【００１２】上記の構成によれば、複数のセンサプロー
ブの出力信号は、まず、それぞれ増幅され、その後に選
択手段によっていずれか１つが選択されて、信号処理回
路に入力される。つまり、選択手段によって信号が切り
換えられるとしても、切換えの対象となる信号は、増幅
回路によって増幅された後の信号であるため、切換えに
伴うノイズの影響を大きく受けることがない。

【００１３】請求項２記載の発明は、上記複数の増幅回
路は、上記複数のセンサプローブにそれぞれ内蔵されて
いることを特徴とする請求項１記載の電位検出装置であ
る。この構成によれば、増幅回路は、センサプローブに
内蔵されている。したがって、センサプローブからは増
幅回路によって増幅された信号が出力されるので、外部
ノイズの影響が少なく、センサプローブと選択手段の間
の配線接続には、シールド線のような高価な配線が必要
とされることがない。

【００１４】請求項３記載の発明は、電位検出の対象で
ある被測定物に関連して配置されるべきセンサプローブ
であって、被測定物の電位に対応した信号を発生する信
号発生手段と、この信号発生手段が発生した信号を増幅
する増幅回路と、上記信号発生手段および増幅回路を一
体的に保持する保持手段とを含むことを特徴とするセン
サプローブである。

【００１５】この構成によれば、信号発生手段および増
幅手段が保持手段によって一体的に保持されている。そ
のため、センサプローブからは、増幅回路によって増幅
された信号が出力されるため、この出力信号は外部ノイ
ズの影響を大きく受ける心配がない。そのため、センサ
プローブと、このセンサプローブの出力信号を処理する
ための信号処理回路との間の配線に、シールド線のよう
な高価な配線を要することがない。

【００１６】さらには、複数のセンサプローブの出力信
号を切り換えて用いる場合であっても、切換えに伴うノ
イズの影響が少なくなるから、複数のセンサプローブを
１つの信号処理回路と対応付けることが可能となる。

【００１７】

【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１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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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の前後には、第１お
よび第２の表面電位センサプローブＳＰ₁ およびＳＰ₂
がそれぞれ配置されている。第１の表面電位センサＳＰ
₁ は、メインチャージャ３１によって帯電された直後で
あって、反射光による露光を受ける前の感光体３０の表
面電位を検出する。一方、第２の表面電位センサＳＰ₂
は、原稿Ｄからの反射光によって露光を受けた直後であ
って、現像装置３２による現像処理を受ける前の感光体
３０の表面電位を検出する。

【００２３】第１および第２の表面電位センサプローブ
ＳＰ₁ およびＳＰ₂ は、後述するように、増幅回路とし
てのＡＣアンプをそれぞれ内蔵している。このＡＣアン
プによって増幅された出力信号は、ライン８１および８
２をそれぞれ介して、選択手段としての切換え器９０に
入力されている。切換え器９０は、アナログスイッチま
たはリレーなどで構成されており、制御回路７０からの
切換え制御信号に基づき、センサプローブＳＰ₁ および
ＳＰ₂ のうちのいずれか一方の出力信号を選択して出力
する。

【００２４】切換え器９０の出力信号は、信号処理回路
に相当する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ＳＰ
₁ ，ＳＰ₂ 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上記の制御回路７０に入力す
る。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２２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３
８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。

【００２５】複写動作時や画像濃度を調整するための画
像濃度調整処理時には、走査光学系２１による原稿Ｄの
走査とともに、感光体３０が回転させられ、メインチャ
ージャ３１や現像装置３２などの働きによる画像形成プ
ロセスが実行される。この際に、制御回路７０は、たと
えば、まず切換え器９０をセンサプローブＳＰ₁ 側に接
続させるための切換え制御信号を発生する。これによ
り、原稿Ｄの反射光による露光を受ける前の感光体３０
の表面の１つまたは複数の点の表面電位を表す信号が、
電位センサ用検出回路５０から制御回路７０に入力さ
れ、それらの点の表面電位が検出される。制御回路７０
は、次に、切換え器９０をセンサプローブＳＰ₂ 側に切
り換えるための切換え制御信号を発生する。これによ
り、原稿Ｄの反射光による露光を受けた後の感光体３０
の表面の１つまたは複数の点の表面電位を表す信号が、
電位センサ用検出回路５０から、制御回路７０に入力さ
れる。

【００２６】これにより、たとえば、感光体３０の表面
の全く同一の点につき、露光前後の表面電位をそれぞれ
検出することができる。その結果、制御回路７０は、露
光前または露光後のいずれかのみの表面電位を検出する
場合に比較して、画像濃度の制御をより適切に行うこと
ができる。図２は、センサプローブＳＰ₁ ，ＳＰ₂ の構
成を説明するための図解図である。センサプローブＳＰ
₁ およびＳＰ₂ は、共通の構成を有しており、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。

【００２７】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。このように、音叉４８、検出電極４３およびインピ
ーダンス変換回路４４などは、被測定物の電位に対応し
た信号を発生する信号発生手段を構成している。

【００２８】インピーダンス変換回路４４の出力信号
は、さらに、カップリングコンデンサＣ１を介して、オ
ペアンプなどで構成されたＡＣ（交流）アンプ４０に入
力されて増幅される。そして、この増幅された信号が、
適当な配線を用いて、切換え器９０に伝達される。カッ
プリングコンデンサＣ１およびＡＣアンプ４０は、シー
ルドケース４１に内蔵されており、これにより、センサ
プローブＳＰ₁ ，ＳＰ₂の他の構成部分とともに一体的
に保持されている。

【００２９】図３は、切換え器９０からの信号を処理す
るための電位センサ用検出回路５０の構成を示すブロッ
ク図である。切換え器９０の出力信号は、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、セン
サプローブＳＰ₁ およびＳＰ ₂ の音叉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、切換え器９０の出力信号のうち、音叉４
８の発振周波数の信号を抽出する。

【００３０】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を介して、高圧増幅回路
５５に入力される。高圧増幅回路５５は、発振回路５６
からの信号を得て、フォトカプラＰＣ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
して制御回路７０（図１参照）に入力される。

【００３１】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２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。

【００３２】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。なお、音叉駆動回路５３
の出力信号およびフロート電位は、切換え器９０の切換
えに関係なく、両方のセンサプローブＳＰ₁ およびＳＰ
₂ に与えられている。ただし、音叉駆動回路５３の出力
信号およびフロート電位に関してそれぞれ切換え器を設
け、これらの切換え器を切換え器９０の切換えに連動す
るように、制御回路７０によって、切換え制御するよう
にしてもよい。

【００３３】以上のように本実施形態によれば、センサ
プローブＳＰ₁ およびＳＰ₂ には、それぞれＡＣアンプ
４０が内蔵されている。そのため、センサプローブＳＰ
₁ およびＳＰ₂ の出力信号は、比較的大きな電流信号で
ある。したがって、たとえ、切換え器９０の切換え時に
ノイズが発生するとしても、このノイズがセンサプロー
ブＳＰ₁ およびＳＰ₂ の出力信号に与える影響は小さ
く、検出精度が著しく劣化するおそれはない。このよう
に、２つのセンサプローブＳＰ₁ およびＳＰ₂ を１つの
電位センサ用検出回路５０に対応付けることができ、し
かも、検出精度が劣化することがないから、コストの大
幅な増加を招来することなく、画像濃度の制御を極めて
適切に行うことができる。

【００３４】さらに、センサプローブＳＰ₁ およびＳＰ
₂ の出力信号が比較的大きな電流信号であるため、セン
サプローブＳＰ₁ およびＳＰ₂ と切換え器９０とを接続
するライン８１および８２（図１参照）にノイズ対策を
施す必要がない。したがって、シールド線のような高価
な配線が不要であるから、コストダウンを図ることがで
きる。

【００３５】本発明の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、被測定物
の電位に等しいフロート電位をセンサプローブにフィー
ドバックする高圧フィードバック方式の電位検出装置に
本発明が適用された例について説明したが、本発明はフ
ロート電位のフィードバックを行わないアナログ方式の
電位検出装置に対しても適用可能である。この場合に
も、センサプローブにＡＣアンプを備えることによっ
て、複数のセンサプローブの出力を切換え器を介して１
つ電位センサ用検出回路に入力することができ、かつ、
シード線などの高価な配線が不要となる。

【００３６】また、上記の実施形態では、２つのセンサ
プローブが用いられているが、３つ以上のセンサプロー
ブの出力が選択的に電位センサ用検出回路に入力される
ようにしてもよいことは言うまでもない。さらに、上記
の実施形態では、ＡＣアンプがセンサプローブに内蔵さ
れているが、ＡＣアンプは、センサプローブに必ずしも
内蔵される必要はなく、切換え器９０よりもセンサプロ
ーブ側に介挿されればよい。たとえば、センサプローブ
には従来のものをそのまま用い、切換え器９０の近傍に
ＡＣアンプを設けることもできる。ただし、この場合に
は、センサプローブからＡＣアンプまでの配線にノイズ
対策を施すことが好ましく、たとえばシールド線を用い
ることが好ましい。ＡＣアンプをセンサプローブの近傍
に配置すれば、シールド線の長さを短くできる。

【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。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】請求項１記載の発明によれば、複数のセ
ンサプローブの出力信号はそれぞれ増幅されるので、選
択手段によって信号が切り換えられたとしても、切換え
に伴うノイズの影響を大きく受けることがない。したが
って、切換えに伴うノイズの影響を排除しつつ、複数の
センサプローブを切換えて用いることができる。そのた
め、複数の異なる箇所で電位を検出する場合に要するコ
ストを大幅に削減できる。

【００３９】請求項２または請求項３記載の発明によれ
ば、増幅回路は、センサプローブに内蔵されているの
で、センサプローブの出力は、外部ノイズの大きな影響
を受けることがない。そのため、センサプローブに関連
する配線に、シールド線のような高価な配線が必要とさ
れることがないから、コストの削減を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の電位検出装置が適用され
た複写機の内部構成を示す図解図である。

【図２】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３】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４】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】

ＳＰ₁ ，ＳＰ₂ センサプローブ ３０ 感光体 ４０ ＡＣアンプ ４１ シールドケース ４２ 発振子 ４３ 検出電極 ４４ インピーダンス変換回路 ４８ 音叉 ５０ 電位センサ用検出回路 ７０ 制御回路 ８１，８２ 配線 ９０ 切換え器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被測定物に関連して配置されるべき複数の
   センサプローブと、 上記複数のセンサプローブの出力信号をそれぞれ増幅す
   る複数の増幅回路と、 上記複数の増幅回路の出力信号のうちのいずれか１つを
   選択して出力する選択手段と、 選択手段によって選択された信号を処理して、被測定物
   の電位に相当する検出信号を出力する信号処理回路とを
   含むことを特徴とする電位検出装置。
2. 【請求項２】上記複数の増幅回路は、上記複数のセンサ
   プローブにそれぞれ内蔵されていることを特徴とする請
   求項１記載の電位検出装置。
3. 【請求項３】電位検出の対象である被測定物に関連して
   配置されるべきセンサプローブであって、 被測定物の電位に対応した信号を発生する信号発生手段
   と、 この信号発生手段が発生した信号を増幅する増幅回路
   と、 上記信号発生手段および増幅回路を一体的に保持する保
   持手段とを含むことを特徴とするセンサプローブ。