JP5083485B2 - Surface potential detector - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面電位を非接触方式で検出する表面電位検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
この種の表面電位検出装置は、例えば、複写機やレーザビームプリンタ等において、被測定体である感光ドラムの表面電位を検出する手段として用いられる。この種の表面電位検出装置は、特公平3−6467号公報等に開示されているように、検出電極と感光ドラムとの間の電界を、音叉で機械的に断続することにより、感光ドラムの表面電位に対応した交流信号を得る。そして、この交流信号をプリアンプで増幅するとともに、アイソレータを介して、検波回路に導き、機械的断続に同期した信号で、検波する。検波回路から出力された同期検波出力信号は、積分回路によって直流化される。積分回路によって得られた直流信号は、高電圧発生部に入力される。
【0003】
高電圧発生部は、1次側回路から絶縁された高電圧を生成するための高圧トランスや、その他種々の高耐圧部品を含み、入力された直流信号に基づき、感光ドラム表面の電位と同じになるようなコモングランド電位を生成し、このコモングランド電位を積分回路にフィードバックする。このコモングランド電位は、1次側回路、接地電位、あるいは、フレーム接地電位に対してフローティングな関係にある。コモングランド電位は、減衰器やバッファ等を用いて処理され、表面電位検出信号として出力される。
【0004】
この方式の最大の利点は、検出電極と、感光ドラムの表面との間の距離が変化しても、距離依存性が非常に少ない高精度な表面電位検出信号が得られることである。
【0005】
ところで、最近、4本(シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック)の感光ドラムを用いた、高速なタンデムタイプの複写機やレーザビームプリンタ等の画像形成装置が提案され、実用に供されている。これらの画像形成装置は、表面電位検出装置で検出された感光ドラムの表面電位に基づいて、帯電器に所定の制御信号を与え、感光ドラムの表面電位が一定になるような制御をしている。したがって、これら4本の感光ドラムの表面電位の制御を適確に行うためには、4本の感光ドラムの表面電位を同時、かつ、連続的に検出し、この検出された表面電位に基づいて制御信号を生成する必要がある。そこで、従来は、4つの感光ドラムのそれぞれに対して、1つの表面電位検出装置を備える構成を採っていた。したがって、4つの感光ドラムを備える画像形成装置では、4つの表面電位検出装置が必要であった。
【0006】
ところが、表面電位検出装置の高電圧発生部は、形状、質量、消費電力が大きい部品である高圧トランスや、一般に高価な部品である高耐圧部品を含む。このため、1つの画像形成装置に対して4つの表面電位検出装置を用いる場合には、高電圧発生部が4つ必要となり、4つの表面電位検出装置全体として、形状大型化、重量増加、消費電力の増加及びコストアップが著しくなるという問題があった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、形状大型化、重量増加、消費電力の増大、及び、コストアップを抑えることができる表面電位検出装置を提供することである。
【0008】
本発明のもう1つの課題は、複数の被測定体の電位を同時、かつ、連続的に検出可能な表面電位検出装置を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するため、本発明に係る表面電位検出装置は、1つの高圧トランスと、複数の電位センサとを含む。高圧トランスは、1つの2次コイルに、1次コイルから絶縁された高電圧を生成する。複数の電位センサのそれぞれは、互いに独立し、センサ部と、電位検出回路と、電圧変換回路とを含んでいる。
【0010】
センサ部は、被測定体の電位に対応する検出信号を生成する。電位検出回路は、被測定体の電位に対応するコモングランド電位と、センサ部から供給された検出信号とを用いて電圧信号を生成する。電圧変換回路は、高圧トランスから共通に供給された高電圧を、電圧信号により制御して、コモングランド電位を生成する。
【0011】
コモングランド電位は、電位検出回路にフィードバックされるとともに、表面電位検出信号として出力される。
【0012】
上述したように、本発明に係る表面電位検出装置において、高圧トランスは、1つの2次コイルに1次コイルから絶縁された高電圧を生成することができる。すなわち、2次コイルには、接地電位、あるいは、フレーム接地電位に対して絶縁された高電圧を生成することができる。
【0013】
本発明に係る表面電位検出装置は、複数の電位センサを含み、それぞれが互いに独立している。このため、複数の被測定体の電位を同時、かつ、連続的に検出することができる。例えば、高速なタンデムタイプの複写機やレーザビームプリンタ等の画像形成装置において、4つの電位センサを4本(シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック)の感光ドラムに対応させ、その表面電位を、個別的に検出できる。また、搬送されるフィルムの帯電を検出する場合のように、極めて多数の電位センサを、分散配置して備える場合も、フィルムの異なる箇所において、その表面電位を個別的に検出することができる。
【0014】
本発明に係る表面電位検出装置において、センサ部は、被測定体の電位に対応する検出信号を生成することができる。
【0015】
また、電位検出回路は、被測定体の電位に対応するコモングランド電位と、センサ部から供給された検出信号とを用いて電圧信号を生成することができる。電圧変換回路は、高圧トランスから供給された高電圧を、電圧信号を用いて制御して、コモングランド電位を生成することができる。そして、このコモングランド電位を表面電位検出信号として出力することができる。
【0016】
したがって、例えば、被測定体の電位とほぼ等しい電位をコモングランド電位として用いることにより、センサ部と被測定体との間の距離に、ほとんど依存しない電位を生成することができ、この電位を表面電位検出信号として出力することにより、高精度な表面電位の検出が可能となる。また、この表面電位検出信号は、例えば、出力回路を介して減圧して出力することもできる。
【0017】
また、本発明に係る表面電位検出装置においては、コモングランド電位が電位検出回路にフィードバックされるので、電位検出回路は、コモングランド電位を用いた処理を行うことができる。
【0018】
また、本発明に係る表面電位検出装置においては、上述したように、高圧トランスが絶縁された高電圧を生成するので、電圧変換回路は、絶縁機能を有する必要がなく、供給された高電圧を所望の電圧値に変換して出力するだけでよい。したがって、電圧変換回路は、トランスを含まない簡単な構成の回路、例えば、チョッパ回路で構成することができるので、低コスト化を図ることができる。
【0019】
また、本発明に係る表面電位検出装置においては、上述したように、高圧トランスが高電圧を生成するので、電圧変換回路は、昇圧をする必要がなく、供給された高電圧を所望の電圧値に変換して出力するだけでよい。したがって、電圧変換回路は、簡単な構成の降圧回路、例えば、ドロッパ回路とすることができるので、低コスト化を図ることができる。
【0020】
本発明に係る表面電位検出装置において、電圧変換回路のそれぞれは、高圧トランスに備えられた1つの2次コイルから共通に高電圧が供給されるので、複数の被測定体を測定する場合であっても、高圧トランスは1つでよい。このため、形状大型化、重量増加、消費電力の増加及びコストアップを抑えることができる。
【0021】
例えば被測定体である4本の感光ドラムに対して、4つの高圧トランスを備える必要があった従来技術と比較して、形状、重量、消費電力、及び、コストが著しく低減される。
【0022】
また、高圧トランスを共通に用いることにより、絶縁された高電圧を発生させるための回路を簡素化することが可能となる。このため、これらの回路に用いられる耐高圧部品、例えば、スイッチング用トランジスタを減らすことができ、コストが著しく低減される。上記利点は、検出箇所が増えれば増える程、顕著になる。
【0023】
【発明の実施の形態】
図1は本発明に係る表面電位検出装置を用いて、タンデム配置された4本の感光ドラムの表面電位を検出する場合の構成を概略的に示す図である。図において、被測定体である4本の感光ドラムC、M、Y、Kは、タンデムに配置されている。感光ドラムCはシアン用であり、表面電位Vc=−200Vである。感光ドラムMはマゼンタ用であり、表面電位Vm=−400Vである。感光ドラムYはイエロー用であり、表面電位Vy=−600Vである。感光ドラムKはブラック用であり、表面電位Vk=−800Vである。
【0024】
図示された表面電位検出装置1は、高圧発生回路53と、複数の電位センサ10、20、30、40とを含む。図示実施例は、タンデム配置された4本の感光ドラムC〜Kの表面電位を検出する場合を示しているので、電位センサ10〜40は4個であるが、その個数は被測定体の個数に応じて増減される。電位センサ10〜40のそれぞれは、感光ドラムC〜Kのそれぞれ毎に個別に備えられ、感光ドラムC〜Kの表面から、例えば、2.5mmの距離をおいて、固定して配置されている。
【0025】
高圧発生回路53は、1つの高圧トランス50を含む。高圧トランス50の1次コイル51は、接地端子、あるいはフレーム電位に接続され、電源端子Vinから約24Vの電圧が供給される。2次コイル52は、1つであり、1次コイル51から絶縁された高電圧Vhを生成する。2次コイル52に生成される高電圧Vhは、例えば、−1000Vである。この高圧トランス50は、1つであって、4個の電位センサ10〜40に接続され、共用されている。
【0026】
複数の電位センサ10〜40のそれぞれは、互いに独立している。電位センサ10〜40は、センサ部110、210、310、410と、電位検出回路120、220、320、420と、電圧変換回路130、230、330、430と、出力回路140、240、340、440とを含む。
【0027】
センサ部110〜410は、4本の感光ドラムC〜Kに対向して配置され、感光ドラムC〜Kの電位Vc〜Vkに対応する検出信号S11、S21、S31、S41を生成する。検出信号S11〜S41は、同軸ケーブル等を介して、電位検出回路120〜420に送られる。
【0028】
電位検出回路120〜420は、感光ドラムC〜Kの電位Vc〜Vkに対応するコモングランド電位Vcom1、Vcom2、Vcom3、Vcom4と、センサ部110〜410から供給された検出信号S11〜S41とを用いて電圧信号S12、S22、S32、S42を生成する。
【0029】
電圧変換回路130〜430は、高圧トランス50から共通に供給された高電圧Vhを、電圧信号S12〜S42により制御して、コモングランド電位Vcom1〜Vcom4を生成する。
【0030】
コモングランド電位Vcom1〜Vcom4は、電位検出回路120〜420にフィードバックされるとともに、出力回路140〜440を介して表面電位検出信号Vout1、Vout2、Vout3、Vout4として出力される。この出力回路140〜440は、コモングランド電位Vcom1〜Vcom4を減圧して出力する回路であり、省略することも可能である。
【0031】
上述したように、本実施例に係る表面電位検出装置において、高圧トランス50は、2次コイル52に1次コイル51から絶縁された高電圧Vhを生成することができる。すなわち、2次コイル52には、接地電位、あるいは、フレーム接地電位に対して絶縁された高電圧Vhを生成することができる。
【0032】
本実施例に係る表面電位検出装置は、複数の電位センサ10〜40を含み、それぞれが互いに独立している。このため、複数の被測定体を同時、かつ、連続的に検出することができる。例えば、図示実施例に示す如く、高速なタンデムタイプの複写機やレーザビームプリンタ等の画像形成装置において、4つの電位センサ10〜40を4本(シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック)の感光ドラムC〜Kに対応させ、その表面電位を、個別的に検出できる。また、搬送されるフィルムの帯電を検出する場合のように、極めて多数の電位センサを、分散配置して備える場合も、フィルムの異なる箇所において、その表面電位を個別的に検出することができる。
【0033】
また、本実施例に係る表面電位検出装置において、センサ部110〜410は、被測定体の電位Vc〜Vkに対応する検出信号S11〜S41を生成することができる。
【0034】
また、電位検出回路120〜420は、被測定体の電位Vc〜Vkに対応するコモングランド電位Vcom1〜Vcom4と、センサ部110〜410から供給された検出信号S11〜S41とを用いて電圧信号S12〜S42を生成することができる。電圧変換回路130〜430は、高圧トランス50から供給された高電圧Vhを、電圧信号S12〜S42を用いて制御して、コモングランド電位Vcom1〜Vcom4を生成することができる。
【0035】
したがって、例えば、被測定体の電位とほぼ等しい電位をコモングランド電位Vcom1〜Vcom4として用いることにより、センサ部110〜410と被測定体との間の距離に、ほとんど依存しない電位を生成することができ、この電位を表面電位検出信号Vout1〜Vout4として出力することにより、高精度な表面電位の検出が可能となる。また、表面電位検出信号Vout1〜Vout4は、例えば、出力回路を介して減圧して出力することもできる。
【0036】
また、本発明に係る表面電位検出装置においては、コモングランド電位Vcom1〜Vcom4が電位検出回路130〜430にフィードバックされるので、電位検出回路130〜430は、コモングランド電位Vcom1〜Vcom4を用いた処理を行うことができる。
【0037】
また、本実施例に係る表面電位検出装置においては、上述したように、高圧トランス50が絶縁された高電圧Vhを生成するので、電圧変換回路130〜430は、絶縁機能を有する必要がなく、供給された高電圧Vhを所望の電圧値に変換して出力するだけでよい。したがって、電圧変換回路130〜430は、トランスを含まない簡単な構成の回路、例えば、チョッパ回路で構成することができるので、低コスト化を図ることができる。
【0038】
また、本実施例に係る表面電位検出装置においては、上述したように、高圧トランス50が高電圧Vhを生成するので、電圧変換回路130〜430は、昇圧をする必要がなく、供給された高電圧Vhを所望の電圧値に変換して出力するだけでよい。したがって、電圧変換回路130〜430は、簡単な構成の降圧回路、例えば、ドロッパ回路とすることができるので、低コスト化を図ることができる。
【0039】
本実施例に係る表面電位検出装置において、電圧変換回路130〜430は、高圧トランス50から共通に高電圧Vhが供給されるので、高圧トランス50を複数設ける必要はない。しかも、1つの高圧トランス50を備えるだけでよいので、複数の被測定体を測定する場合であっても、高圧トランス50が増加することがない。このため、形状大型化、重量増加、消費電力の増加及びコストアップを抑えることができる。
【0040】
例えば被測定体である4本の感光ドラムC〜Kに対して、高圧トランス50を含む高電圧発生部を4つ備える必要があった従来技術と比較して、形状、重量、消費電力、及び、コストが著しく低減される。
【0041】
また、高圧トランス50を共通に用いることにより、絶縁された高電圧を発生させるための回路を簡素化することが可能となる。このため、これらの回路に用いられる耐高圧部品、例えば、スイッチング用トランジスタを減らすことができ、コストが著しく低減される。そして、検出箇所が増えれば、上記利点は、更に顕著になる。
【0042】
次に、図2乃至図6を用いて、図1に示した表面電位検出装置の構成を更に具体的に説明する。図2は、図1に示した表面電位検出装置のセンサ部及び電位検出回路について、更に具体的に示すブロック図である。図において、センサ部110〜410のそれぞれは、検出電極111と、チョッパ112と、プリアンプ113とを含む。電位検出回路120〜420のそれぞれは、増幅回路121と、検波回路122と、積分回路123と、調整回路124と、駆動回路125と、DC/DCコンバータ34とを含む。
【0043】
センサ部110〜410の検出電極111、チョッパ112、プリアンプ113、及び調整回路124は、それぞれプローブ61、62、63、64に設けられている。センサ部110〜410の増幅回路121、検波回路122、積分回路123、駆動回路125、及びDC/DCコンバータ34は、電圧変換回路130〜430及び高圧発生回路53と共に、回路基板70に設けられている。
【0044】
図3は、図1に示した表面電位検出装置の高圧発生回路を含む部分について、更に具体的に示す回路図である。図において、高圧発生回路53は、高圧トランス50と、トランジスタQ2、Q3と、コンデンサC3、C7と、インダクタL1と、ダイオードD4とを含む。
【0045】
高圧発生回路53は、トランジスタQ2、Q3のスイッチング動作によって、一次コイル51を励磁するとともに、一次コイル51と誘導結合された補助巻線Nb2を介して、トランジスタQ2、Q3のベースに帰還信号を供給する。トランジスタQ2、Q3は上述した帰還信号と、コンデンサC3及びインダクタL1を含むLC共振回路の共振現象により、自励発振動作を継続する。
【0046】
2次コイル52には、発振動作に伴って生じた交流電圧がコンデンサC7、ダイオードD4を介して整流され、高電圧Vhが生成される。この高電圧Vhは、電圧変換回路130〜430に供給される。
【0047】
図4は図1に示した表面電位検出装置のセンサ部及び電位検出回路を含む部分について、更に具体的に示す回路図である。図1に示した4個の電位センサ10〜40のそれぞれは、同様の構成になるので、ここでは、電位センサ10について、代表的に説明する。
【0048】
電位センサ10のセンサ部110は、検出電極111と、チョッパ112と、プリアンプ113とを含む。
【0049】
チョッパ112は、感光ドラムCと、検出電極111との間の電界を周期的にチョッピングする。その具体的構造は既に知られている。例えば、チョッパ112は、音叉161の自由端側に圧電振動子162、163、及び金属片114を取付けて構成される。このチョッパ112は、金属片114が感光ドラムC(図2参照)の表面と検出電極111との間に配置されるように備えられる。
【0050】
圧電振動子162は、所定の周波数の駆動信号が与えられ、音叉161を所定の周波数で励振する。音叉161の励振により、金属片114が振動すると、感光ドラムCと検出電極111との間の静電容量が、無励振時の静電容量Coを中心に、略正弦波状に増減し、それに対応して、交流信号が出力される。また、音叉161の励振は、圧電振動子163によって検出される。
【0051】
プリアンプ113は、検出電極111から出力された交流信号のインピーダンスを、ローインピーダンスに変換する回路である。更に具体的には、プリアンプ113は、FET(電界効果トランジスタ)で構成された増幅素子Q0、ゲート抵抗R1及びソース抵抗R2を含み、増幅素子Q0を構成するFETのソースが、抵抗R2を通して、コモングランド電位Vcom1に接続されている。コモングランド電位Vcom1は、フレーム接地GNDから浮いて(フローティング)いる。
【0052】
検出電極111に現れた交流信号は、増幅素子Q0のゲートに加えられ、増幅素子Q0が動作すると、増幅素子Q0の入力側で見たハイインピーダンス信号が、ローインピーダンス信号にインピーダンス変換され、増幅素子Q0のドレインDに検出信号S11が現れる。プリアンプ113から出力された検出信号S11は、増幅回路121に供給される。
【0053】
駆動回路125は、オペアンプIC5、抵抗R18、R17、R16及びコンデンサC12を含み、圧電振動子162に駆動信号を与え、圧電振動子163から出力された信号を検出する。オペアンプIC5は、この圧電振動子163から出力された信号により、正帰還がかけられ、次の駆動信号を圧電振動子162に印加する。この動作の繰り返しにより、音叉161が特定の周波数(例えば680Hz)で振動を継続する。
【0054】
増幅回路121は、オペアンプIC6、抵抗R87、R89、コンデンサC10を含み、検出信号S11を増幅する。増幅回路121によって増幅された信号は、検波回路122に供給される。
【0055】
検波回路122はオペアンプIC3、抵抗R9、R10、R11、R12、R86及びスイッチ素子を構成するFET(電界効果トランジスタ)Q5を含む。検波回路122は、駆動回路125から、抵抗R86を介して、FETQ5のゲートに供給される駆動信号に基づき、増幅回路121から供給される信号を同期検波する。同期検波された信号は、積分回路123に供給される。
【0056】
積分回路123はオペアンプIC2、コンデンサC6、ダイオードD3を含み、調整回路124から供給された信号と、検波回路122から供給された信号とを用いて直流の電圧信号S12を生成する。
【0057】
電圧変換回路130は、高圧トランス50から共通に供給された高電圧Vh(図3参照)を、電圧信号S12により制御して、コモングランド電位Vcom1を生成する。コモングランド電位Vcom1は、DC/DCコンバータ34(図5参照)及び調整回路124を介して積分回路123にフィードバックされる。これにより、コモングランド電位Vcom1が、感光ドラムCの電位Vcとほぼ等しくなるような帰還制御が加わる。
【0058】
出力回路140はオペアンプIC7、抵抗R41、R42を含み、入力されたコモングランド電位Vcom1を減圧し、表面電位検出信号Vout1として出力する。例えば、出力回路140は、コモングランド電位Vcom1を1/200程度に減圧して出力することが好ましい。
【0059】
図5は図2に示した表面電位検出装置の調整回路及びDC/DCコンバータを含む部分について、更に具体的に示す回路図である。図6は図5に示したトランスの一実施例を示す断面図である。図において、DC/DCコンバータ34は、1つの変換トランスT1を含む。
【0060】
変換トランスT1は、1つの入力コイルNp1と、複数の出力コイルNs1、Ns2、Ns3、Ns4と、補助巻線Nb1とを含む。図6に示すように、この変換トランスT1は、入力コイルNp1、出力コイルNs1〜Ns4、及び補助巻線Nb1が一体化されている。出力コイルNs1〜Ns4のそれぞれは、センタータップを含み、入力コイルNp1から絶縁されている。出力コイルNs1〜Ns4のセンタータップは、コモングランド電位Vcom1〜Vcom4のそれぞれに接続されている。
【0061】
調整回路124は、抵抗R90、R91、R92を含む。抵抗R90の一端は、出力コイルNs1〜Ns4の一端に接続されている。抵抗R90の他端は、抵抗R91の一端に接続されるとともに、積分回路123に接続されている。抵抗R91の他端は、抵抗R92の一端に接続され、抵抗R92の他端は、出力コイルNs1〜Ns4の他端に接続されている。
【0062】
電位センサ10〜40の調整回路124、及び出力コイルNs1〜Ns4は、同様の構成になるので、ここでは、電位センサ10について、代表的に説明するDC/DCコンバータ34は、変換トランスT1の入力コイルNp1を通して供給された入力電圧Vinをスイッチング素子Q1によってスイッチングする。補助巻線Nb1は、トランジスタQ1に帰還信号を供給する。変換トランスT1の出力コイルNs1は、スイッチング動作に伴って生じる電圧を、ダイオードD1、D2によって整流するとともに、コンデンサC4、C5によって平滑する。そして、出力コイルNs1の一端には、コモングランド電位Vcom1を基準として、正の電位を有する直流電圧+Vccが生成され、出力コイルNs1の他端には、コモングランド電位Vcom1を基準として、負の電位を有する直流電圧−Vccが生成される。この直流電圧+Vcc及び−Vccは、調整回路124や、電位センサ10に含まれるオペアンプ等に供給される。
【0063】
調整回路124は、抵抗R90の一端と抵抗R92の他端との間に、出力コイルNs1の端子間の電圧が入力され、分圧された電圧が抵抗R90の他端から出力される。このため、抵抗R90、R91、R92を所定の抵抗値に設定することにより、出力コイルNs1のセンタータップに入力されたコモングランド電位Vcom1を調整して出力することができる。したがって、センサ部110の周辺がプラスまたはマイナスに帯電した場合であっても、積分回路123から出力される電圧信号S12にオフセット電圧が生じるという問題が生じない。
【0064】
また、調整回路124は、プローブ61に設けられ(図4参照)、回路基板70から独立している。このため、プローブ61のみの調整で、オフセット電圧の調整が可能となり、調整作業が容易になる。
【0065】
また、本実施例に係る表面電位検出装置において、DC/DCコンバータ34は、1つの変換トランスT1のみからなるので、1次側回路に用いるスイッチング用トランジスタQ1及びその他の部品が1セットで済む。このため、部品点数を抑えることができ、コストの増大を抑えることができる。
【0066】
また、本実施例に係る表面電位検出装置において、DC/DCコンバータ34は、1つの変換トランスT1のみからなるので、複数の被測定体の表面電位を測定する場合であっても、トランスの数が増加することがない。このため、トランスの増加を抑えることができるので、形状、重量、及び、コストの増大を抑えることができる。
【0067】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、次のような効果を得ることができる。
(a)形状大型化、重量増加、消費電力の増加及びコストアップを抑えることができる表面電位検出装置を提供することができる。
(b)複数の被測定体の電位を同時、かつ、連続的に検出可能な表面電位検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る表面電位検出装置の構成を概略的に示す図である。
【図2】図1に示した表面電位検出装置のセンサ部及び電位検出回路について、更に具体的に示すブロック図である。
【図3】図1に示した表面電位検出装置の高圧発生回路を含む部分について、更に具体的に示す回路図である。
【図4】図1に示した表面電位検出装置のセンサ部及び電位検出回路を含む部分について、更に具体的に示す回路図である。
【図5】図2に示した表面電位検出装置の調整回路を含む部分について、更に具体的に示す回路図である。
【図6】図5に示したトランスの一実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
1 表面電位検出装置
50 高圧トランス
51 1次コイル
52 2次コイル
10、20、30、40 電位センサ
110、210、310、410 センサ部
120、220、320、420 電位検出回路
130、230、330、430 電圧変換回路
C、M、Y、K 感光ドラムC〜K
Vh 高電圧[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a surface potential detection device that detects a surface potential in a non-contact manner.
[0002]
[Prior art]
This type of surface potential detection device is used as means for detecting the surface potential of a photosensitive drum, which is a measurement object, in a copying machine, a laser beam printer, or the like. As disclosed in Japanese Patent Publication No. 3-6467 and the like, this type of surface potential detection apparatus mechanically interrupts the electric field between the detection electrode and the photosensitive drum by means of a tuning fork. An AC signal corresponding to the surface potential is obtained. The AC signal is amplified by a preamplifier, guided to a detection circuit via an isolator, and detected by a signal synchronized with mechanical interruption. The synchronous detection output signal output from the detection circuit is converted into a direct current by the integration circuit. The DC signal obtained by the integration circuit is input to the high voltage generator.
[0003]
The high voltage generator includes a high voltage transformer for generating a high voltage insulated from the primary side circuit and other various high voltage components, and based on the input DC signal, it has the same potential as the surface of the photosensitive drum. A common ground potential is generated, and this common ground potential is fed back to the integrating circuit. This common ground potential is in a floating relationship with the primary circuit, ground potential, or frame ground potential. The common ground potential is processed using an attenuator, a buffer, or the like, and is output as a surface potential detection signal.
[0004]
The greatest advantage of this method is that even if the distance between the detection electrode and the surface of the photosensitive drum changes, a highly accurate surface potential detection signal with very little distance dependency can be obtained.
[0005]
Recently, image forming apparatuses such as high-speed tandem type copying machines and laser beam printers using four (cyan, magenta, yellow, black) photosensitive drums have been proposed and put into practical use. These image forming apparatuses control the surface potential of the photosensitive drum to be constant by giving a predetermined control signal to the charger based on the surface potential of the photosensitive drum detected by the surface potential detector. . Therefore, in order to accurately control the surface potentials of these four photosensitive drums, the surface potentials of the four photosensitive drums are detected simultaneously and continuously, and based on the detected surface potentials. A control signal needs to be generated. Therefore, conventionally, a configuration in which one surface potential detection device is provided for each of the four photosensitive drums has been adopted. Therefore, in the image forming apparatus including four photosensitive drums, four surface potential detection devices are necessary.
[0006]
However, the high voltage generation unit of the surface potential detection device includes a high voltage transformer that is a component having a large shape, mass, and power consumption, and a high voltage component that is generally an expensive component. For this reason, when four surface potential detectors are used for one image forming apparatus, four high voltage generators are required, resulting in an increase in size, weight, and consumption of the four surface potential detectors as a whole. There has been a problem that the increase in power and cost increase become significant.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a surface potential detection device capable of suppressing an increase in shape, an increase in weight, an increase in power consumption, and an increase in cost.
[0008]
Another object of the present invention is to provide a surface potential detection device capable of simultaneously and continuously detecting potentials of a plurality of objects to be measured.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problem, a surface potential detection device according to the present invention includes one high-voltage transformer and a plurality of potential sensors. The high voltage transformer generates a high voltage insulated from the primary coil in one secondary coil. Each of the plurality of potential sensors is independent from each other, and includes a sensor unit, a potential detection circuit, and a voltage conversion circuit.
[0010]
The sensor unit generates a detection signal corresponding to the potential of the measured object. The potential detection circuit generates a voltage signal using a common ground potential corresponding to the potential of the measured object and a detection signal supplied from the sensor unit. The voltage conversion circuit generates a common ground potential by controlling a high voltage commonly supplied from the high-voltage transformer with a voltage signal.
[0011]
The common ground potential is fed back to the potential detection circuit and output as a surface potential detection signal.
[0012]
As described above, in the surface potential detection device according to the present invention, the high voltage transformer can generate a high voltage insulated from the primary coil in one secondary coil. That is, a high voltage insulated from the ground potential or the frame ground potential can be generated in the secondary coil.
[0013]
The surface potential detection apparatus according to the present invention includes a plurality of potential sensors, each of which is independent of each other. For this reason, the electric potential of a several to-be-measured body can be detected simultaneously and continuously. For example, in an image forming apparatus such as a high-speed tandem type copying machine or a laser beam printer, four potential sensors are made to correspond to four (cyan, magenta, yellow, black) photosensitive drums, and the surface potential is individually set. Can be detected. Further, even when a large number of potential sensors are provided in a distributed manner as in the case of detecting the charge of the film being conveyed, the surface potential can be individually detected at different locations on the film.
[0014]
In the surface potential detection apparatus according to the present invention, the sensor unit can generate a detection signal corresponding to the potential of the measured object.
[0015]
Further, the potential detection circuit can generate a voltage signal using the common ground potential corresponding to the potential of the measured object and the detection signal supplied from the sensor unit. The voltage conversion circuit can generate a common ground potential by controlling the high voltage supplied from the high-voltage transformer using a voltage signal. The common ground potential can be output as a surface potential detection signal.
[0016]
Therefore, for example, by using a potential substantially equal to the potential of the device under test as the common ground potential, a potential almost independent of the distance between the sensor unit and the device under test can be generated. By outputting the potential detection signal, the surface potential can be detected with high accuracy. Further, the surface potential detection signal can be output after being decompressed via an output circuit, for example.
[0017]
Further, in the surface potential detection device according to the present invention, the common ground potential is fed back to the potential detection circuit, so that the potential detection circuit can perform processing using the common ground potential.
[0018]
Moreover, in the surface potential detection device according to the present invention, as described above, the high voltage transformer generates a high voltage that is insulated. Therefore, the voltage conversion circuit does not need to have an insulation function, and the supplied high voltage is obtained. It is only necessary to convert it to a desired voltage value and output it. Therefore, since the voltage conversion circuit can be configured by a circuit having a simple configuration that does not include a transformer, for example, a chopper circuit, cost reduction can be achieved.
[0019]
Further, in the surface potential detection device according to the present invention, as described above, the high voltage transformer generates a high voltage, so that the voltage conversion circuit does not need to boost the voltage and supplies the supplied high voltage to a desired voltage value. It is only necessary to convert the data to output. Therefore, since the voltage conversion circuit can be a step-down circuit having a simple configuration, for example, a dropper circuit, the cost can be reduced.
[0020]
In the surface potential detection device according to the present invention, each of the voltage conversion circuits is commonly supplied with a high voltage from one secondary coil provided in the high-voltage transformer. However, one high voltage transformer is sufficient. For this reason, shape enlargement, weight increase, increase in power consumption, and cost increase can be suppressed.
[0021]
For example, the shape, weight, power consumption, and cost are remarkably reduced as compared with the prior art in which it is necessary to provide four high-voltage transformers for four photosensitive drums to be measured.
[0022]
In addition, by using a high-voltage transformer in common, it is possible to simplify a circuit for generating an insulated high voltage. For this reason, the high voltage | pressure-resistant components used for these circuits, for example, the transistor for switching, can be reduced and cost is reduced significantly. The above advantages become more prominent as the number of detection points increases.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration in the case of detecting the surface potentials of four photosensitive drums arranged in tandem using the surface potential detection device according to the present invention. In the figure, four photosensitive drums C, M, Y, and K, which are measured bodies, are arranged in tandem. The photosensitive drum C is for cyan and has a surface potential Vc = −200V. The photosensitive drum M is for magenta and has a surface potential Vm = −400V. The photosensitive drum Y is for yellow and has a surface potential Vy = −600V. The photosensitive drum K is for black and has a surface potential Vk = −800V.
[0024]
The illustrated surface
[0025]
The high
[0026]
Each of the plurality of
[0027]
The
[0028]
The
[0029]
The
[0030]
The common ground potentials Vcom1 to Vcom4 are fed back to the
[0031]
As described above, in the surface potential detection device according to the present embodiment, the
[0032]
The surface potential detection apparatus according to the present embodiment includes a plurality of
[0033]
In the surface potential detection apparatus according to the present embodiment, the
[0034]
In addition, the
[0035]
Therefore, for example, by using a potential that is substantially equal to the potential of the measured object as the common ground potentials Vcom1 to Vcom4, a potential that hardly depends on the distance between the
[0036]
Further, in the surface potential detection device according to the present invention, since the common ground potentials Vcom1 to Vcom4 are fed back to the
[0037]
Further, in the surface potential detection device according to the present embodiment, as described above, the
[0038]
In the surface potential detection device according to the present embodiment, as described above, the high-
[0039]
In the surface potential detection apparatus according to the present embodiment, the
[0040]
For example, as compared with the conventional technique in which four high-voltage generators including the high-
[0041]
Further, by using the high-
[0042]
Next, the configuration of the surface potential detection device shown in FIG. 1 will be described more specifically with reference to FIGS. FIG. 2 is a block diagram more specifically showing the sensor unit and the potential detection circuit of the surface potential detection apparatus shown in FIG. In the figure, each of the
[0043]
The
[0044]
FIG. 3 is a circuit diagram more specifically showing a portion including the high voltage generation circuit of the surface potential detection device shown in FIG. In the figure, a high
[0045]
The high
[0046]
The
[0047]
FIG. 4 is a circuit diagram more specifically showing a portion including the sensor section and the potential detection circuit of the surface potential detection apparatus shown in FIG. Since each of the four
[0048]
The
[0049]
The
[0050]
The piezoelectric vibrator 162 is supplied with a drive signal having a predetermined frequency, and excites the
[0051]
The
[0052]
The AC signal appearing on the
[0053]
The
[0054]
The
[0055]
The
[0056]
The
[0057]
The
[0058]
The
[0059]
FIG. 5 is a circuit diagram more specifically showing a portion including the adjustment circuit and the DC / DC converter of the surface potential detection device shown in FIG. FIG. 6 is a sectional view showing an embodiment of the transformer shown in FIG. In the figure, the DC /
[0060]
The conversion transformer T1 includes one input coil Np1, a plurality of output coils Ns1, Ns2, Ns3, Ns4, and an auxiliary winding Nb1. As shown in FIG. 6, in this conversion transformer T1, an input coil Np1, output coils Ns1 to Ns4, and an auxiliary winding Nb1 are integrated. Each of the output coils Ns1 to Ns4 includes a center tap and is insulated from the input coil Np1. The center taps of the output coils Ns1 to Ns4 are connected to the common ground potentials Vcom1 to Vcom4, respectively.
[0061]
[0062]
Since the
[0063]
In the
[0064]
The
[0065]
Further, in the surface potential detection apparatus according to the present embodiment, the DC /
[0066]
Further, in the surface potential detection apparatus according to the present embodiment, the DC /
[0067]
【Effect of the invention】
As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained.
(A) It is possible to provide a surface potential detection device capable of suppressing an increase in shape, an increase in weight, an increase in power consumption, and an increase in cost.
(B) It is possible to provide a surface potential detection apparatus capable of detecting the potentials of a plurality of measured objects simultaneously and continuously.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a surface potential detection device according to the present invention.
2 is a block diagram specifically showing a sensor unit and a potential detection circuit of the surface potential detection device shown in FIG. 1; FIG.
FIG. 3 is a circuit diagram more specifically showing a portion including a high voltage generation circuit of the surface potential detection device shown in FIG. 1;
4 is a circuit diagram more specifically showing a portion including a sensor unit and a potential detection circuit of the surface potential detection device shown in FIG. 1; FIG.
5 is a circuit diagram more specifically showing a part including an adjustment circuit of the surface potential detection device shown in FIG. 2; FIG.
6 is a cross-sectional view showing an embodiment of the transformer shown in FIG.
[Explanation of symbols]
1 Surface potential detector
50 High voltage transformer
51 Primary coil
52 Secondary coil
10, 20, 30, 40 Potential sensor
110, 210, 310, 410 Sensor unit
120, 220, 320, 420 Potential detection circuit
130, 230, 330, 430 Voltage conversion circuit
C, M, Y, K Photosensitive drums C to K
Vh high voltage
Claims (3)
前記高圧発生回路は、交流電圧を整流して得た高電圧を前記複数の電位センサに共通に供給し、
前記変換トランスは、前記複数の電位センサにより共有された入力コイルと、前記複数の電位センサと同数の出力コイルとを含んでおり、
前記複数の電位センサのそれぞれは、互いに独立し、センサ部と、電位検出回路と、電圧変換回路とを含んでおり、
前記センサ部は、被測定体の電位に対応する検出信号を生成し、
前記電位検出回路は、前記入力コイルと前記出力コイルの1つとを含んで構成されたDC/DCコンバータを含み、
前記出力コイルは、前記被測定体の電位に対応するコモングランド電位が与えられたセンタータップを有しており、
前記DC/DCコンバータは、前記入力コイルを介して供給された入力電圧をスイッチングして得た電圧を、整流及び平滑して前記コモングランド電位を基準とする直流電圧を生成し、
前記電圧変換回路は、前記直流電圧と、前記センサ部から供給された前記検出信号とを用いて生成された電圧信号に基づいて、前記高電圧から前記コモングランド電位を生成し、
前記コモングランド電位は、前記電位検出回路にフィードバックされるとともに、表面電位検出信号として出力される
表面電位検出装置。A surface potential detection device including a high voltage generation circuit, a conversion transformer, and a plurality of potential sensors,
The high voltage generation circuit supplies a high voltage obtained by rectifying an alternating voltage to the plurality of potential sensors in common,
The conversion transformer includes an input coil shared by the plurality of potential sensors, and the same number of output coils as the plurality of potential sensors,
Each of the plurality of potential sensors is independent from each other, and includes a sensor unit, a potential detection circuit, and a voltage conversion circuit,
The sensor unit generates a detection signal corresponding to the potential of the measured object,
The potential detection circuit includes a DC / DC converter configured to include the input coil and one of the output coils.
The output coil has a center tap to which a common ground potential corresponding to the potential of the object to be measured is applied,
The DC / DC converter rectifies and smoothes a voltage obtained by switching an input voltage supplied via the input coil to generate a DC voltage with the common ground potential as a reference,
The voltage conversion circuit generates the common ground potential from the high voltage based on a voltage signal generated using the DC voltage and the detection signal supplied from the sensor unit ,
The common ground potential is fed back to the potential detection circuit and is output as a surface potential detection signal.
前記電位検出回路は、検波回路と、積分回路と、調整回路とを含み、
前記検波回路は、前記センサ部から供給された前記検出信号を検波して出力し、
前記調整回路は、前記DC/DCコンバータの前記出力コイルの端子間の電圧を分圧することにより、前記コモングランド電位を調整して出力し、
前記積分回路は、前記調整回路から出力された信号と、前記検波回路から供給された信号とを用いて前記電圧信号を生成する
表面電位検出装置。The surface potential detection device according to claim 1,
The potential detection circuit includes a detection circuit, an integration circuit, and an adjustment circuit,
The detection circuit detects and outputs the detection signal supplied from the sensor unit,
The adjustment circuit adjusts and outputs the common ground potential by dividing a voltage between terminals of the output coil of the DC / DC converter,
The integration circuit is a surface potential detection device that generates the voltage signal using a signal output from the adjustment circuit and a signal supplied from the detection circuit.
前記検波回路、前記積分回路、前記DC/DCコンバータ、前記電圧変換回路、及び前記高圧発生回路は、回路基板に設けられており、
前記調整回路は、プローブに設けられ、前記回路基板から独立している、
表面電位検出装置。The surface potential detection device according to claim 2,
The detection circuit, the integration circuit, the DC / DC converter, the voltage conversion circuit, and the high-voltage generation circuit are provided on a circuit board,
The adjustment circuit is provided in a probe and is independent from the circuit board,
Surface potential detector.
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