JPH09292426A - 表面電位計 - Google Patents

表面電位計

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JPH09292426A
JPH09292426A JP10938096A JP10938096A JPH09292426A JP H09292426 A JPH09292426 A JP H09292426A JP 10938096 A JP10938096 A JP 10938096A JP 10938096 A JP10938096 A JP 10938096A JP H09292426 A JPH09292426 A JP H09292426A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 音叉型振動子を用いたチョッパー方式の非接
触型表面電位計において、測定信号のS/N比を高く
し、測定性能を向上させる。 【解決手段】 音叉型振動子10のフォーク部10bの
両先端部分10cを互いに近付くように且つ測定対象物
8からの電気力線7を受ける測定電極1と離れるように
折り曲げて、ハの字型の形状にする。また、圧電素子4
によりその先端部分10cをA方向に振動させ、測定対
象物8から両先端部分10cの間を通って測定電極1に
入る電気力線7の量を時間的に変化させる。そして、測
定電極1に誘起される微小交流電流を増幅素子3により
増幅して取り出し、この信号から測定対象物8の表面電
位を演算する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、物体の表面電位を
非接触で測定する表面電位計に関し、例えば複写機等の
電子写真装置において感光体の表面電位を検知するため
に使用される表面電位計に関するものである。
【0002】
【従来の技術】電子写真装置の感光体などの表面電位を
非接触で測定する表面電位計としては、いわゆるチョッ
パー方式の電位計と容量変動方式の電位計が主に知られ
ている。
【0003】チョッパー方式の電位計は、測定対象物と
測定電極の間に導電性の振動物体を配置し、この振動物
体による測定電極への電気力線の入射量を増減させて測
定対象物の電界強度を測定するものであり、また容量変
動方式の電位計は、測定電極自体を物理的に振動させ、
測定対象物体とこの測定電極の間の電界分布を変化させ
て電界強度を測定するものであり、両方式とも信号受信
処理に関しては同様の内容となっている。
【0004】図2は従来のチョッパー方式の表面電位計
の概略構成を示す図である。同図において、1は測定対
象物8からの電気力線を受ける測定電極、2はその測定
対象物8から測定電極1へ入射する電気力線をA方向に
振動してチョッピングする音叉型振動子、3は測定電極
1に誘起される微小交流信号をインピーダンス変換して
増幅するための増幅素子、4は音叉型振動子2に振動を
与える圧電素子である。
【0005】また、5は回路基板、6は圧電素子4への
駆動信号、測定電極1からの受信信号、及び電源を入出
力するための接続コネクタ、7は測定対象物8から測定
電極1へB方向に入射する電気力線、9は上記の回路基
板5を収納するシールドケースである。
【0006】図3は上記回路基板5上に構成されたイン
ピーダンス変換回路の概略を示す図である。ここでは、
入力側の抵抗11を例えば100MΩとして増幅素子3
にFETを用いたソースフォロワ回路によりインピーダ
ンス変換を行っている。また、出力側の抵抗12,13
は、例えばそれぞれ100Ω、20KΩとしている。な
お、これらの抵抗等の部品は回路基板5上に印刷される
かあるいディスクリートチップ部品で半田付けされた構
成となっている。
【0007】また図4は上記構成の電位計の外形を示す
斜視図である。図示のように、回路基板5はシールドケ
ース9に収容されており、またケース側面にはコネクタ
6が配置され、前面には測定用の小窓(開口部)が設け
られている。
【0008】次に、上記構成の電位計の動作について説
明する。まず、外部から供給される圧電素子駆動信号に
より圧電素子4及び音叉型振動子2が共鳴状態となり、
機械振動が生じる。その結果測定対象物8からシールド
ケース9の測定窓を通過して測定電極1に入射する電気
力線の量がその音叉型振動子2の振動に合わせて増減す
る。これにより、測定電極1と図3に示す入力側の抵抗
10に微弱な交流誘導電流が発生し、これが電圧信号と
して増幅素子3であるFETのゲートに印加される。
【0009】このとき、FET回路は上述のようにソー
スフォロワ回路となっているので、増幅度1のインピー
ダンス変換が行われ、FETのソースより電圧信号が出
力される。そして、この信号がコネクタ6を介して外部
の信号処理回路(図示せず)に転送され、その後の処理
が行われ、測定対象物8の表面電位が検出される。
【0010】ここで、上記増幅素子3を有したインピー
ダンス変換回路の出力信号の大きさは測定対象物8の表
面電位の大きさに比例するので、いかにS/N比の高い
この初段の増幅信号を後処理回路に転送できるかが、表
面電位計としての基本性能を決定することとなる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】ところで近年、装置の
小型化への要求が高まる中、例えば複写機に搭載される
表面電位計においても、設置スペースの関係上一層の小
型化、薄型化が求められている。従来ではそのような小
型化、薄型化への要求に対し、測定電極の小型化(高さ
方向)、振動子の小型化、また振動子の振動方向を測定
対象物に対して横方向にするといった手段で対応してい
た。さらに、測定電極の小型化に伴うS/N比の劣化を
補うため、測定電極を測定対象物にできるだけ近付ける
ように配置していた。
【0012】しかしながら、上記のような従来の表面電
位計にあっては、図5に示すように、測定電極の小型化
に伴ってその検出表面積が小さくなり、測定対象物から
シールドケースの測定窓を通って入射する総電気力線に
対して直接音叉型振動子に飛込んでしまう電気力線の比
率が大きくなっていた。
【0013】さらに、音叉型振動子と測定電極の測定面
との距離が縮まり、両者間の結合容量が大きくなること
によって、一旦測定電極に誘起された微小交流信号が音
叉から逃げてしまっていた。なおここで、音叉型振動子
も測定電極の位置方向と同様に測定対象物方向に位置さ
せるという案もあるが、それによってシールドケースか
ら音叉型振動子の先端が飛出してしまい、表面電位計の
小型化要求には対応できない。
【0014】また、音叉型振動子の先端部にごみ等の絶
縁物(不純物)が付着していると、その影響で音叉型振
動子の先端部の電位が本来はGNDでなければならない
ところ、ある電位に帯電してしまい、これが測定電極に
ノイズ分として混入していた。
【0015】このため、結果的にS/Nの信号分(S)
が小さくなってしまい、もしくはノイズ分(N)が大き
くなってしまい、表面電位計としての基本的性能が悪化
する傾向にあるという問題点があった。
【0016】本発明は、上記のような問題点に着目して
なされたもので、測定信号のS/N比が高く、基本的性
能が向上した非接触式の表面電位計を提供することを目
的としている。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明に係る表面電位計
は、測定対象物からの電気力線を受ける測定電極と、そ
の測定電極に入る電気力線の量を時間的に変化させる音
叉型振動子を備え、該音叉型振動子は、固定部と反対側
のフォーク部の両先端部分が互いに近付くように且つ前
記測定電極から離れるように形成し、該フォーク部の両
先端部分の間を通る電気力線を受けて前記測定電極に誘
起される微小信号から前記測定対象物の表面電位を測定
するように構成したものである。
【0018】また上記の電位計において、音叉型振動子
のフォーク部の両先端部分はハの字型の形状になるよう
にしたものであり、さらに、測定電極に誘起された微小
信号を電圧信号にインピーダンス変換する変換素子を有
するようにしたものである。
【0019】
【発明の実施の形態】図1は本発明に係る非接触式の表
面電位計の概略構成図であり、図2と同一符号は同一構
成部分を示している。
【0020】図1において、1は表面電位を測定すべき
感光体などの測定対象物8の電界を受け、その電気力線
7が入射する測定電極、10はその測定対象物8から測
定電極1へ入射する電気力線7をチョッピングして測定
電極1に入る電気力線7の量を時間的に変化させるチョ
ッパー部の音叉型振動子で、固定部10aと反対側のフ
ォーク部10bの両先端部分10cが互いに近付くよう
に且つ上記測定電極1から離れるように折り曲げられて
ハの字型の形状になるように形成されている。
【0021】また、3は上記測定電極1に誘起される微
小交流信号を電圧信号にインピーダンス変換して増幅す
るための増幅素子(変換素子)、4は音叉型振動子2に
振動を与える圧電素子、5は上記インピーダンス変換回
路などが構成された回路基板、6は圧電素子4への駆動
信号、測定電極1からの受信信号、及び電源を入出力す
るための接続コネクタ、9は上記の回路基板5を収容し
たシールドケースである。
【0022】なお、上記増幅素子3を有したインピーダ
ンス変換回路は、図3と同様であるので説明は省略す
る。また、全体をシールドケース9で覆った外観形状
は、音叉型振動子10のハの字型の先端部分10cを除
いて図4と同様であり、前面には測定窓が設けられてい
る。
【0023】上記構成の表面電位計において、音叉型振
動子10のハの字型の形状の両先端部分10cは、音叉
の中心線に沿って測定対象物8よりB方向に入射する電
気力線7の量を時間的に変化させるように、測定対象物
8から見て水平方向(A方向)に物理的に振動する。そ
して、この音叉型振動子10の先端部分10cと近接し
た位置に相対向して、且つ上記電気力線7の入射方向
(B方向)とは反対側の音叉型振動子10の固定部10
a側に測定電極1が設けられており、上記フォーク部1
0bの両先端部分10cの間を通る電気力線7を吸収し
て該測定電極1に誘起される微小交流信号から測定対象
物8の表面電位が測定される。
【0024】ここで本実施例では、音叉型振動子10の
先端形状をハの字型に形成しているので、音叉型振動子
10の振動振幅量はほぼ従来と同様のままで、測定対象
物8から音叉型振動子10に逃げ込む(飛び込む)電気
力線7の量が激減する。また、音叉型振動子10の先端
と測定電極1間の距離を離して結合容量を小さくしてい
るので、測定電極1に誘起された微小交流信号が音叉型
振動子10から逃げる量が激減する。
【0025】さらに、音叉型振動子10の先端部が絶縁
物等の付着によりある電位に帯電した場合でも、音叉型
振動子10と測定電極1の距離が離れているので、測定
電極1に混入するノイズ分も減少する。
【0026】よって、S/N比における信号分(S)を
大きく、ノイズ分(N)を小さくすることができ、表面
電位計としての基本的性能を大幅に向上することが可能
となる。
【0027】従来では、装置の小型化に対応すべく測定
電極を小型化しているので、測定電極の検出表面積が小
さくなり、測定対象物から表面電位計の測定窓から入射
される総電気力線に対して、音叉型振動子に直接飛び込
んで当る電気力線の比率が大きくなっていた。
【0028】さらに、音叉型振動子と測定電極の測定面
の距離が縮まり、両者間の結合容量が大きくなることに
よって、一旦測定電極に誘起された微小交流信号が音叉
型振動子に逃げてしまっていた。
【0029】また、音叉型振動子の先端にごみ等の絶縁
物(不純物)が付着していると、その影響で音叉型振動
子先端部の電位が本来はGNDでなければならないとこ
ろ、ある電位に帯電してしまい、測定電極にノイズ分と
して混入していた。
【0030】よって、結果的にS/N比の信号分(S)
が小さくなってしまい、もしくはノイズ分(N)が大き
くなってしまい、表面電気計の基本的性能は悪化する傾
向にあった。
【0031】しかし本実施例では、上述のように音叉型
振動子10の先端部をハの字型の形状にしているので、
音叉型振動子10の開口部を広くすることができ、測定
対象物8から音叉型振動子10に逃げ込む電気力線7の
量を激減させることができ、また音叉型振動子10と測
定電極面の距離を離しているので、両者間の結合容量を
小さくすることができ、測定電極1に誘起された微小交
流信号の音叉型振動子10に逃げ込む量を激減させるこ
とができる。
【0032】よって測定信号のS/N比を高めることが
でき、表面電位計としての基本的性能を向上させること
ができる。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
音叉型振動子の両先端部分を互いに近付くように且つ測
定電極から離れるように形成したため、測定対象物から
音叉型振動子に飛び込んで当たる電気力線の量が減少す
るとともに、音叉型振動子と測定電極の間の結合容量が
小さくなり、また測定電極に混入するノイズ分も減少
し、測定信号のS/N比が高くなり、基本的性が向上す
るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る表面電位計の概略構成図
【図2】 従来例を示す概略構成図
【図3】 インピーダンス変換回路の一例を示す回路図
【図4】 表面電位計の外観形状を示す斜視図
【図5】 測定部を拡大して示す構成図
【符号の説明】
1 測定電極 3 増幅素子(変換素子) 4 圧電素子 5 回路基板 7 電気力線 8 測定対象物 10 音叉型振動子 10a 固定部 10b フォーク部 10c 先端部分

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 測定対象物からの電気力線を受ける測定
    電極と、その測定電極に入る電気力線の量を時間的に変
    化させる音叉型振動子を備え、該音叉型振動子は、固定
    部と反対側のフォーク部の両先端部分が互いに近付くよ
    うに且つ前記測定電極から離れるように形成し、該フォ
    ーク部の両先端部分の間を通る電気力線を受けて前記測
    定電極に誘起される微小信号から前記測定対象物の表面
    電位を測定することを特徴とする表面電位計。
  2. 【請求項2】 音叉型振動子のフォーク部の両先端部分
    はハの字型の形状になるようにしたことを特徴とする請
    求項1記載の表面電位計。
  3. 【請求項3】 測定電極に誘起された微小信号を電圧信
    号にインピーダンス変換する変換素子を有するようにし
    たことを特徴とする請求項1または2記載の表面電位
    計。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000147035A (ja) * 1998-11-10 2000-05-26 Xerox Corp 静電電圧計及び出力信号の増加方法
JP2003090852A (ja) * 2001-09-19 2003-03-28 Tdk Corp プローブ、及び表面電位検出装置

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