JPH0763803A - Non-contact type surface potentiometer - Google Patents

Non-contact type surface potentiometer

Info

Publication number
JPH0763803A
JPH0763803A JP21402993A JP21402993A JPH0763803A JP H0763803 A JPH0763803 A JP H0763803A JP 21402993 A JP21402993 A JP 21402993A JP 21402993 A JP21402993 A JP 21402993A JP H0763803 A JPH0763803 A JP H0763803A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sensor element
detected
sample
crystal
electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP21402993A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kaname Shibata
要 柴田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Stanley Electric Co Ltd
Original Assignee
Stanley Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Stanley Electric Co Ltd filed Critical Stanley Electric Co Ltd
Priority to JP21402993A priority Critical patent/JPH0763803A/en
Publication of JPH0763803A publication Critical patent/JPH0763803A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)

Abstract

PURPOSE:To contrive to make an easier access to a sample to be detected and a miniaturization of a sensor element and the apparatus by eliminating effect due to a mechanical positional deviation in a non-contact type surface potentiometer to measure a surface potential of a photosensitive body or the like while miniaturizing a sensor probe. CONSTITUTION:A sensor element 11 is made up of a Pockels crystal, a polarizer, a wavelength plate and an analyzer, a detection electrode 13 is provided as arranged facing a sample 1 to be detected while an insulation layer 21 is provided between the detection electrode 13 and a crystal of the sensor element 11 and the detection electrode 13 is connected in series to an electrode 12a of the insulation layer 21 and an electrode 12b of the sensor element 11. Then, a surface potential of the sample 1 to be detected is determined with a signal processing section 15 from the intensity of light passing through the ockels crystal in the sensor element 1.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、PPC(plain pape
r copier) 、FAX(facsimile)等に使用されている感
光体などの表面電位を非接触で測定する非接触型表面電
位形に関するものである。
This invention relates to a PPC (plain pape)
r copier), FAX (facsimile), and the like, and relates to a non-contact surface potential type for measuring the surface potential of a photoconductor or the like in a non-contact manner.

【0002】[0002]

【従来の技術】図9は非接触で表面電位の測定を行う従
来の表面電位形の測定原理を示す構成図である。同図に
おいて、1は複写機の感光体などの被検出試料で、電源
2により+(正)に帯電されている。
2. Description of the Related Art FIG. 9 is a block diagram showing a conventional surface potential type measuring principle in which the surface potential is measured in a non-contact manner. In the figure, 1 is a sample to be detected such as a photoconductor of a copying machine, which is charged to + (positive) by a power source 2.

【0003】3はセンサ部のケースで、測定用の小窓4
が設けられており、この小窓4の内側に一対の音叉型の
振動子5が配設されている。6は小窓4の内側に配設さ
れた検出電極である。
Reference numeral 3 is a case of the sensor section, which is a small window 4 for measurement.
Is provided, and a pair of tuning fork type vibrators 5 are arranged inside the small window 4. Reference numeral 6 is a detection electrode arranged inside the small window 4.

【0004】図10は上記センサ部の構造を模式的に示
したものである。一対の振動子5は、圧電素子(圧電セ
ラミックス)7が接着された音叉8に一体的に構成され
ており、圧電素子7には駆動回路9から交流電圧が印加
されるようになっている。また、検出電極6の出力はプ
リアンプ10により増幅され、不図示の信号処理回路に
入力されるように構成されている。
FIG. 10 schematically shows the structure of the sensor section. The pair of vibrators 5 are integrally formed with a tuning fork 8 to which a piezoelectric element (piezoelectric ceramics) 7 is adhered, and an alternating voltage is applied to the piezoelectric element 7 from a drive circuit 9. The output of the detection electrode 6 is amplified by the preamplifier 10 and input to a signal processing circuit (not shown).

【0005】上記のような表面電位計において、被検出
試料1の表面電位を測定しようとする場合は、ケース3
の小窓4を被検出試料1の表面に向けてセットする。こ
の時、コロナ放電等により被検出試料1の表面に電荷が
あると、その表面より図9の破線で示すような電気力線
Aが検出電極6に向けて出ている。この電気力線Aは、
ケース3の小窓4を通して検出電極6に達しているが、
ここで被検出試料1と検出電極6との間の距離を一定値
に固定しておき、電気力線Aを何らかの方法でチョッパ
し、面積Sの検出電極6に到達する電気力線Aの時間的
変化量を上記信号処理回路に組み込まれたFETのゲー
トに入力して検出することにより、被検出試料1の表面
電位を知ることができる。
In the case of measuring the surface potential of the sample 1 to be detected in the surface electrometer as described above, Case 3 is used.
The small window 4 is set toward the surface of the sample to be detected 1. At this time, if there is electric charge on the surface of the sample to be detected 1 due to corona discharge or the like, electric force lines A as shown by the broken line in FIG. This line of electric force A is
Although it reaches the detection electrode 6 through the small window 4 of the case 3,
Here, the distance between the sample to be detected 1 and the detection electrode 6 is fixed to a constant value, the electric force line A is choppered by some method, and the time of the electric force line A reaching the detection electrode 6 having the area S is determined. The surface potential of the sample to be detected 1 can be known by inputting the amount of dynamic change into the gate of the FET incorporated in the signal processing circuit and detecting the amount.

【0006】すなわち、上記電気力線Aのチョッパの一
つの方式として、図9の例では交流方式を用いており、
安定した振動数をもつ音叉8に圧電素子7を貼り付け、
この圧電素子7に交流電圧を印加して振動子5を矢印B
方向に振動させ、これにより電気力線Aをチョッピング
している。この時、静電場における上記被検出試料1と
検出電極6を誘電率εa の空気層が入った電極間隔rの
平板コンデンサと見做すと、このコンデンサの静電容量
Cと電荷Qは、印加電圧(被検出試料1の電位)をVと
すると、C=εa S/r、Q=CVとなる。
That is, as one method of the chopper of the above-described electric flux line A, the AC method is used in the example of FIG.
Attach the piezoelectric element 7 to the tuning fork 8 with stable frequency,
AC voltage is applied to the piezoelectric element 7 to move the vibrator 5 to the arrow B
In this way, the lines of electric force A are chopped. At this time, when the sample 1 to be detected and the detection electrode 6 in the electrostatic field are regarded as a flat plate capacitor with an electrode space r containing an air layer having a dielectric constant ε a , the electrostatic capacitance C and the charge Q of this capacitor are When the applied voltage (potential of the sample to be detected 1) is V, C = ε a S / r and Q = CV.

【0007】上式の関係から、電気力線Aのチョッピン
グによるコンデンサの漏れ電流Iの変化を求め、これを
交流信号電圧として検出する。この電流Iは、
From the relation of the above equation, the change in the leakage current I of the capacitor due to the chopping of the electric force line A is obtained, and this is detected as the AC signal voltage. This current I is

【0008】[0008]

【数1】 [Equation 1]

【0009】で表される。この時、C=一定とすると、It is represented by At this time, if C = constant,

【0010】[0010]

【数2】 [Equation 2]

【0011】となる。そして、これを交流信号電圧とし
てプリアンプ10により増幅し、被検出試料1の表面電
位を相対的に求めている。
[0011] Then, this is amplified as an AC signal voltage by the preamplifier 10 to relatively determine the surface potential of the sample 1 to be detected.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の非接触型表面電位計にあっては、電気力線
の通る小窓に対して検出電極の位置やチョッパ位置がず
れると、出力レベルが所定値より変化し、正確な表面電
位の測定ができないという問題点があった。
However, in the above-mentioned conventional non-contact type surface electrometer, when the position of the detection electrode or the position of the chopper deviates from the small window through which the lines of electric force pass, the output is generated. There is a problem in that the level changes from a predetermined value and the surface potential cannot be measured accurately.

【0013】また、小窓を有しているため、実際に機械
に組み込んで使用する際、例えばトナーなどがケース内
に入って圧電式の音叉に悪影響を及ぼし、リークの発生
や感度低下を招くなどの問題点があった。
Further, since it has a small window, when it is actually incorporated into a machine for use, for example, toner or the like enters the case and adversely affects the piezoelectric tuning fork, resulting in leakage or deterioration of sensitivity. There were problems such as.

【0014】この発明は、上記のような問題点に着目し
てなされもので、正確な表面電位の測定ができ、防塵構
造が可能で、トナー等によるリークの発生を防止するこ
とができ、且つセンサプローブの小型化を図ることがで
きるとともに、センサプローブのクリーニングが容易
で、またセンサ素子部及び装置の小型化が可能な非接触
型表面電位計を提供することを目的としている。
The present invention has been made by paying attention to the above-mentioned problems, it is possible to measure the surface potential accurately, a dustproof structure is possible, and it is possible to prevent the occurrence of leakage due to toner and the like. An object of the present invention is to provide a non-contact type surface electrometer capable of downsizing the sensor probe, easily cleaning the sensor probe, and downsizing the sensor element part and the device.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】この発明の非接触型表面
電位計は、印加電圧に応じて光の屈折率が変化するポッ
ケルス結晶を用いたセンサ素子と、被検出試料の表面に
対向して配置される検知電極とを備え、前記センサ素子
と検知電極との間に絶縁層を設けて、検知電極とこの絶
縁層の電極とセンサ素子の電極とを直列に接続し、前記
センサ素子のポッケルス結晶を通過した光の強度から前
記被検出試料の表面電位を検出する信号処理部を具備し
たものである。
The non-contact surface electrometer of the present invention comprises a sensor element using a Pockels crystal in which the refractive index of light changes according to an applied voltage, and a sensor element facing the surface of a sample to be detected. A sensing electrode to be arranged is provided, an insulating layer is provided between the sensor element and the sensing electrode, and the sensing electrode, the electrode of this insulating layer, and the electrode of the sensor element are connected in series, and the Pockels of the sensor element is provided. A signal processing unit for detecting the surface potential of the sample to be detected from the intensity of light passing through the crystal is provided.

【0016】また、上記センサ素子の結晶から出射され
た光を透過光と反射光に分離する偏光ビームスプリッタ
を設けるとともに、その入射光の強度変化をキャンセル
するための除算器を信号処理部に内蔵したものである。
Further, a polarization beam splitter for separating the light emitted from the crystal of the sensor element into transmitted light and reflected light is provided, and a divider for canceling the intensity change of the incident light is built in the signal processing unit. It was done.

【0017】[0017]

【作用】この発明の非接触型表面電位計においては、光
学式のセンサが使用されているので、機械的な位置関係
の影響を受けることなく測定でき、また防塵構造とする
ことができる。
In the non-contact type surface electrometer of the present invention, since the optical sensor is used, the measurement can be performed without being affected by the mechanical positional relationship, and the dustproof structure can be obtained.

【0018】また、検知電極のみのセンサプローブと他
の部分とを分けることができるので、センサプローブの
小型化を図ることができ、センサプローブのクリーニン
グも容易である。
Further, since the sensor probe having only the detection electrode and the other portion can be separated, the sensor probe can be downsized and the sensor probe can be easily cleaned.

【0019】更に、検知電極とセンサ素子との間に絶縁
層が設けられているので、センサ素子に印加される電圧
が大きくなり、センサ素子及び装置を小型なものにする
ことができる。
Furthermore, since the insulating layer is provided between the detection electrode and the sensor element, the voltage applied to the sensor element increases, and the sensor element and the device can be made compact.

【0020】[0020]

【実施例】図1はこの発明の一実施例による非接触型表
面電位計の概略構成を示す図である。図において、1は
表面電位を測定すべき被検出試料、11は印加電圧に応
じて光の屈曲率が変化するポッケスル(Pockels) 結晶を
用いたセンサ素子で、一側は絶縁層21を介して電極1
2aが設けられ、他側は直接電極12bが平行に設けら
れている。
1 is a diagram showing a schematic configuration of a non-contact type surface electrometer according to an embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a sample to be measured whose surface potential is to be measured, 11 is a sensor element using a Pockels crystal in which the bending rate of light changes according to an applied voltage, and one side is provided with an insulating layer 21. Electrode 1
2a is provided, and the electrode 12b is directly provided in parallel on the other side.

【0021】13は被検出試料1の表面に対向して配置
される検知電極で、この検知電極13とセンサ素子11
との間に上記絶縁層21が介装され、検知電極13と絶
縁層21の電極12aとセンサ素子11の電極12bと
が直列に接続された構造となっている。また、検知電極
13の端部はリード線14を通して一方の電極12aと
電気的に接続されており、他方の電極12bは接地され
ている。15はセンサ素子11内のポッケルス結晶を通
過した光の強度から被検出試料1の表面電位を検出する
信号処理部である。
Reference numeral 13 denotes a detection electrode which is arranged so as to face the surface of the sample 1 to be detected. The detection electrode 13 and the sensor element 11 are provided.
The insulating layer 21 is interposed between the detecting electrode 13, the electrode 12a of the insulating layer 21, and the electrode 12b of the sensor element 11 connected in series. The end of the detection electrode 13 is electrically connected to one electrode 12a through the lead wire 14, and the other electrode 12b is grounded. A signal processing unit 15 detects the surface potential of the sample 1 to be detected from the intensity of light that has passed through the Pockels crystal in the sensor element 11.

【0022】上記検知電極13は、例えば銅,真鍮,ア
ルミニウム等の金属板で形成され、その端部に上記リー
ド線14が接続されている。そして、この検知電極13
が被検出試料1と平行に距離d1をもって配置され、被
検出試料1の表面電位に応じた電圧がこの検知電極13
及び絶縁層21を介してセンサ素子11に印加され、そ
の印加電圧に応じてセンサ素子11内を通過した出射光
の強度が変化する。したがって、この出射光の強度より
被検出試料1の表面電位を信号処理部15にて求めるこ
とができる。
The detection electrode 13 is formed of, for example, a metal plate of copper, brass, aluminum or the like, and the lead wire 14 is connected to the end thereof. And this detection electrode 13
Are arranged in parallel with the sample to be detected 1 with a distance d1, and a voltage corresponding to the surface potential of the sample to be detected 1 is detected by the detection electrode 13.
The intensity of the emitted light that is applied to the sensor element 11 via the insulating layer 21 and that has passed through the sensor element 11 changes according to the applied voltage. Therefore, the signal processing unit 15 can obtain the surface potential of the sample to be detected 1 from the intensity of the emitted light.

【0023】図2は上記構成のセンサ部の等価回路を示
す図である。図に示すように、被検出試料1と検知電極
13との間の空気層のコンデンサ容量C1と、絶縁層2
1のコンデンサ容量C2と、センサ素子11のコンデン
サ容量C3との直列回路となっている。
FIG. 2 is a diagram showing an equivalent circuit of the sensor section having the above structure. As shown in the figure, the capacitance C1 of the air layer between the sample to be detected 1 and the detection electrode 13 and the insulating layer 2
It is a series circuit of the capacitor capacitance C2 of 1 and the capacitor capacitance C3 of the sensor element 11.

【0024】次に、上述の非接触型表面電位計の測定原
理について詳細に説明する。図3はその測定原理を示す
図であり、被検出試料1は、電源2により正または負
(ここでは正とする)に表面が帯電されている。またポ
ッケルス(Pockels) 結晶を主体としたセンサ素子11
は、上述のように印加電圧(被検出試料1の表面電位)
に応じて光の屈折率(透過率)が変化する。このセンサ
素子11は、三方晶系のうち単軸晶系のLiTaO3
晶と偏光子,波長板,検光子で構成されており、電圧が
印加されると、その印加電圧に応じて光の屈折率が線形
的に変化し、これを通過した出射光の強度が印加電圧に
依存する性質を有している。
Next, the measurement principle of the above-mentioned non-contact type surface electrometer will be described in detail. FIG. 3 is a diagram showing the measurement principle, and the surface of the sample 1 to be detected is charged positively or negatively (here, positive) by the power supply 2. Also, a sensor element 11 mainly composed of Pockels crystal 11
Is the applied voltage (surface potential of the sample to be detected 1) as described above.
The refractive index (transmittance) of light changes in accordance with. This sensor element 11 is composed of a uniaxial crystal LiTaO 3 crystal of a trigonal system, a polarizer, a wave plate, and an analyzer. When a voltage is applied, the refraction of light is caused according to the applied voltage. The rate changes linearly, and the intensity of the emitted light passing through the rate has a property of depending on the applied voltage.

【0025】また、図2中、16はセンサ素子11の内
部を通過した光を受光するPIN−フォトダイオード
(PIN−PD)を有した受光部、17は受光部16の
出力を増幅するアンプで、増幅された信号は信号処理回
路(演算部を含む)18に入力され、この信号処理回路
18にてセンサ素子11からの光の強度から被検出試料
1の表面電位が検出される。
Further, in FIG. 2, reference numeral 16 is a light receiving portion having a PIN-photodiode (PIN-PD) for receiving the light passing through the inside of the sensor element 11, and 17 is an amplifier for amplifying the output of the light receiving portion 16. The amplified signal is input to a signal processing circuit (including a computing unit) 18, and the signal processing circuit 18 detects the surface potential of the sample 1 to be detected from the intensity of light from the sensor element 11.

【0026】図4は図3の表面電位計による測定動作を
示す図である。センサ素子11と被検出試料1との位置
関係は図4の(a)に示すようになっており、センサ素
子11を静電場中に置き、その端面より偏光子を通して
光を入射させ、出射光の強度を測定する。
FIG. 4 is a diagram showing the measurement operation by the surface electrometer of FIG. The positional relationship between the sensor element 11 and the sample to be detected 1 is as shown in FIG. 4 (a). The sensor element 11 is placed in an electrostatic field, light is made incident through the polarizer from its end face, and emitted light is emitted. To measure the intensity of.

【0027】この時、入射光はまず偏光子を通して直線
偏光に変換され、センサ素子11内の長さLの結晶の内
部を通過して楕円偏光に変換される。図4の(b)はそ
の様子を示したものであり、X−Z面のZ軸(C−軸)
に対して45°の波長入の直線偏波光を入射させると、
この直線偏波光がX方向とY方向の屈曲率nx ,ny
x =ny ,nz の違いにより上記結晶内部を通過する
際、楕円偏光に変換される。
At this time, the incident light is first converted into linearly polarized light through the polarizer, passes through the inside of the crystal having the length L in the sensor element 11, and is converted into elliptically polarized light. FIG. 4B shows the state, and the Z axis (C axis) of the XZ plane.
When linearly polarized light with a wavelength of 45 ° is incident on
This linearly polarized light is converted into elliptically polarized light when passing through the inside of the crystal due to the difference in the bending ratios n x and n y in the X and Y directions, n x = ny and nz .

【0028】ここで、実際にはセンサプローブの小型化
を図る目的で、図5に示すように、検知電極13を設け
ることが提案されている。この検知電極13は、被検出
試料1の表面に対向して配置されるもので、その一端部
はリード線14により電極12aに接続されている。図
6はその等価回路を示したものである。
Here, actually, in order to reduce the size of the sensor probe, it has been proposed to provide a detection electrode 13 as shown in FIG. The detection electrode 13 is arranged so as to face the surface of the sample to be detected 1, and one end thereof is connected to the electrode 12 a by a lead wire 14. FIG. 6 shows an equivalent circuit thereof.

【0029】前述の被検出試料1とセンサ素子11との
間の空気層はコンデンサ容量をC1、センサ素子11の
コンデンサ容量をC2とすれば、これらの直列つなぎと
見なすことができ、図6の(b)に示す各々の電位差V
1とV3の関係は、被検出試料1とセンサ素子11の反
対側の電極面との間の距離をd1、結晶の厚さとをdと
すると、
The above-mentioned air layer between the sample 1 to be detected and the sensor element 11 can be regarded as a series connection between them if the capacitor capacity is C1 and the capacitor capacity of the sensor element 11 is C2. Each potential difference V shown in (b)
The relationship between 1 and V3 is as follows, where d1 is the distance between the sample to be detected 1 and the electrode surface on the opposite side of the sensor element 11, and d is the crystal thickness.

【0030】[0030]

【数3】 [Equation 3]

【0031】で表される。It is represented by

【0032】但し、εは結晶の比誘電率である。However, ε is the relative dielectric constant of the crystal.

【0033】また、全体の電圧Vは、 V=V1+V3 ……(2) である。The total voltage V is V = V1 + V3 (2)

【0034】すなわち、上記被検出試料1と電極12b
との間の距離d1を一定として、被検出試料1の表面電
位が変化すると、電極12a,12b間の電位も変化
し、この電位の大きさに応じて光が光路長Lのセンサ素
子11の内部を通過した時の出射光の強度が変化する。
したがって、このセンサ素子11の出射光の強度を検出
し、その検出電圧を求めれば、上記d1,Lの値がわか
っているので、被検出試料1の表面電位を知ることがで
きる。
That is, the sample to be detected 1 and the electrode 12b are
When the surface potential of the sample 1 to be detected changes while the distance d1 between the sensor element 11 and the electrode 12a, 12b changes, the light of the sensor element 11 having the optical path length L changes in accordance with the potential. The intensity of the emitted light when passing through the inside changes.
Therefore, if the intensity of the light emitted from the sensor element 11 is detected and the detected voltage is obtained, the values of d1 and L are known, and the surface potential of the sample 1 to be detected can be known.

【0035】しかし、上記の場合には被検出電圧範囲に
制限がある。つまり、センサ素子11のLiTaO3
結晶は比誘電率εが大きく、ε=43(理論値)となる
ため、例えば検出距離d1=2mmで結晶の厚さを0.5
mmとすると、結晶間(電極12a,12b間)に印加さ
れる電圧は、50V時で0.38V、200V時で1.
52Vとなる。したがって、この状況下では、結晶の光
路長Lが大きくなり、小型化が困難である。
However, in the above case, the voltage range to be detected is limited. That is, since the LiTaO 3 crystal of the sensor element 11 has a large relative permittivity ε and ε = 43 (theoretical value), the crystal thickness is 0.5 at a detection distance d1 = 2 mm.
mm, the voltage applied between the crystals (between the electrodes 12a and 12b) is 0.38 V at 50 V and 1.
It becomes 52V. Therefore, under this circumstance, the optical path length L of the crystal becomes large and it is difficult to reduce the size.

【0036】また、上記光路長Lと結晶間の印加電圧V
z の関係は、位相差をδとすると、
Further, the optical path length L and the applied voltage V between the crystals are
As for the relation of z , if the phase difference is δ,

【0037】[0037]

【数4】 [Equation 4]

【0038】となる。[0038]

【0039】但し、 λ=測定波長 ne =異常光の屈折率 no =常光の屈折率 γ33,γ13=電気光学定数 この時、前述の直線偏光から楕円偏光に変換されるため
には、π/4〜π/2までの位相差が生ずるようにLと
z を決める必要がある。そして、結晶の厚さd=0.
5mm,検出距離d1=2mmとした時、結晶に印加される
電圧Vz は(1),(2)式により求める。この結果、
上述のように50V時0.38V程度となる。この状況
下では結晶のサイズが大きくなり、しかも、光強度の変
化を検出するのは難しい。
Where λ = measurement wavelength n e = refractive index of extraordinary light n o = refractive index of ordinary light γ 33 , γ 13 = electro-optical constant At this time, in order to convert the above linearly polarized light to elliptically polarized light , it is necessary to determine L and V z so that the phase difference occurs to π / 4~π / 2. Then, the crystal thickness d = 0.
When 5 mm and the detection distance d1 = 2 mm, the voltage V z applied to the crystal is obtained by the equations (1) and (2). As a result,
As described above, it becomes about 0.38V at 50V. Under this circumstance, the size of the crystal becomes large, and it is difficult to detect the change in light intensity.

【0040】そこで、本実施例では図1に示すように、
センサ素子11と検知電極13との間に絶縁層21を設
けており、これにより合成コンデンサ容量を下げて、結
晶に印加される電圧を大きくしている。したがって、空
気層の電圧降下が小さくなり、図2の等価回路に示すよ
うに、電荷量をQとすれば、Q=CVより、
Therefore, in this embodiment, as shown in FIG.
An insulating layer 21 is provided between the sensor element 11 and the detection electrode 13 to reduce the synthetic capacitor capacity and increase the voltage applied to the crystal. Therefore, the voltage drop of the air layer becomes small, and if the charge amount is Q, as shown in the equivalent circuit of FIG.

【0041】[0041]

【数5】 [Equation 5]

【0042】となる。It becomes

【0043】但し、 ε0 =真空の誘電率 ε1 =空気層の誘電率 ε2 =絶縁層の誘電率 ε3 =結晶の誘電率 S1,S2,S3=各コンデンサの電極面積Where ε 0 = vacuum permittivity ε 1 = air layer permittivity ε 2 = insulating layer permittivity ε 3 = crystal permittivity S 1, S 2, S 3 = electrode area of each capacitor

【0044】[0044]

【数6】 [Equation 6]

【0045】今、PPC、FAX等の被検出電位をV=
50〜1000Vとし、50V時V3 =3Vminとす
ると、比誘電率ε1 =1,ε2 =2,ε3 =32.7
(LiTaO3 結晶),検出測定距離d1=2mm、絶縁
層の厚みd2=0.1mm、結晶の厚みd3=0.5mmと
して、測定波長λP =670mmの時、結晶の光路長Lは
(3)式より、位相差δ=π/2の場合L=11.68
mmである。
Now, the detected potential of PPC, FAX, etc. is V =
When it is set to 50 to 1000 V and V 3 = 3 Vmin at 50 V, the relative permittivity ε 1 = 1, ε 2 = 2, ε 3 = 32.7.
(LiTaO 3 crystal), detection and measurement distance d1 = 2 mm, insulating layer thickness d2 = 0.1 mm, crystal thickness d3 = 0.5 mm, and measurement wavelength λ P = 670 mm, the optical path length L of the crystal is (3 ) From the equation, when the phase difference δ = π / 2, L = 11.68
mm.

【0046】この条件下にて、S2=S3=11×2mm
2 の場合は、検知電極面積S1=240mm2 となる。こ
の時、結晶に印加される電圧V3は、 V=50V 時 V3=3V V=200V 時 V3=12V V=1000V時 V3=60V である。
Under this condition, S2 = S3 = 11 × 2 mm
In the case of 2 , the detection electrode area S1 = 240 mm 2 . At this time, the voltage V3 applied to the crystal is V = 50V, V3 = 3V, V = 200V, V3 = 12V, V = 1000V, V3 = 60V.

【0047】したがって、今まで結晶の光路長L≒5
7.50mm(誘電度なし)となっていたのが、11.6
8mmとなり、V3がそれぞれ 0.38V→3V 1.52V→12V 12V→60V となる。
Therefore, until now, the optical path length of the crystal L≈5
7.50 mm (without dielectric constant) was 11.6
It becomes 8 mm, and V3 becomes 0.38V → 3V 1.52V → 12V 12V → 60V, respectively.

【0048】このように、センサ素子11の結晶上に絶
縁層21を介装することにより、結晶に印加される電圧
が大きくなり、結晶の光路長及び検知電極面積を小さく
することができる。したがって、センサ素子11及び装
置を小型なものにすることができ、簡易測定器、計測器
としての構成が容易である。
As described above, by interposing the insulating layer 21 on the crystal of the sensor element 11, the voltage applied to the crystal is increased, and the optical path length of the crystal and the detection electrode area can be reduced. Therefore, the sensor element 11 and the device can be downsized, and the configuration as a simple measuring instrument or a measuring instrument is easy.

【0049】なお、上記の例では絶縁層21を結晶の上
に貼合わせているが、図2の等価回路からわかるよう
に、検知電極13の上に貼合わせても同じ効果が得られ
る。
Although the insulating layer 21 is bonded on the crystal in the above example, the same effect can be obtained by bonding the insulating layer 21 on the detection electrode 13 as can be seen from the equivalent circuit of FIG.

【0050】また図7に示すように、検知電極13のみ
のセンサプローブ19と、光学系(センサ素子11)及
び信号処理部15からなる本体20とに分離し、それら
をリード線14によって結線した光学式の表面電位計を
実現することができる。
Further, as shown in FIG. 7, the sensor probe 19 having only the detection electrode 13 and the main body 20 including the optical system (sensor element 11) and the signal processing unit 15 are separated and connected by the lead wire 14. An optical surface electrometer can be realized.

【0051】このため、従来のように機械的な位置のず
れによる影響はなく、簡単に正確な表面電位の測定がで
き、また防塵構造が可能で、トナー等によるリークの発
生を防止することができる。
Therefore, there is no influence of mechanical displacement as in the conventional case, the surface potential can be easily and accurately measured, a dustproof structure is possible, and the occurrence of leakage due to toner or the like can be prevented. it can.

【0052】更に、上記のように検知電極13のみのセ
ンサプローブ19と他の光学系及び信号処理系を含む本
体20とに分離できるので、被検出試料1の表面近くに
センサプローブ19を近づけることが可能であり、セン
サプローブ19の小型化を図ることができるとともに、
センサプローブ19のクリーニングも容易である。
Furthermore, since the sensor probe 19 having only the detection electrode 13 and the main body 20 including other optical system and signal processing system can be separated as described above, the sensor probe 19 should be brought close to the surface of the sample 1 to be detected. It is possible to reduce the size of the sensor probe 19, and
Cleaning of the sensor probe 19 is also easy.

【0053】また、ここで、図5の原理図から、出射光
の強度Iは、
From the principle diagram of FIG. 5, the intensity I of the emitted light is

【0054】[0054]

【数7】 [Equation 7]

【0055】で表され、IO が変化すればIも変化す
る。すなわち、入射光の強度IO が変化しないように入
射光の安定性をはかる必要があり、光源の定電圧、定電
流を考慮する必要がある。
[0055] is represented by, I also changes if the change is I O. That is, it is necessary to achieve the stability of the incident light intensity I O is incident so as not to change optical constant voltage source, it is necessary to consider the constant current.

【0056】このため、図8に示すように、偏光板23
とセンサ素子11の結晶内Lを通過し、波長板24を通
った光を、PBS(偏光ビームスプリッタ)25にて透
過光(P波)と反射光(S波)に分け、その光の強度の
比をとる。このようにすれば、入射光IO の変動は無視
することができる。
Therefore, as shown in FIG.
Light passing through the crystal L of the sensor element 11 and the wave plate 24 is split into transmitted light (P wave) and reflected light (S wave) by the PBS (polarizing beam splitter) 25, and the intensity of the light is divided. Take the ratio of. In this way, the fluctuation of the incident light I O can be ignored.

【0057】この場合、PIN−フォトダイオード16
a,16bは2ケとなり、アンプ17を通った信号は信
号処理部15に除算回路を追加して処理をする。またこ
のように構成することで、光源22の駆動回路が簡単に
なる。
In this case, the PIN-photodiode 16
There are two a and 16b, and the signal passing through the amplifier 17 is processed by adding a division circuit to the signal processing unit 15. Further, with such a configuration, the drive circuit of the light source 22 becomes simple.

【0058】[0058]

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、光学
式のセンサ素子を使用し、また検知電極を設けて、これ
とセンサ素子との間に絶縁層を設けた構成としたため、
機械的な位置のずれによる影響はなく、簡単に正確な表
面電位の測定ができ、また防塵構造とすることができる
という効果がある。
As described above, according to the present invention, the optical sensor element is used, the detection electrode is provided, and the insulating layer is provided between the sensor electrode and the sensor electrode.
There is no effect due to mechanical displacement, and there is an effect that the surface potential can be easily and accurately measured and a dustproof structure can be obtained.

【0059】また、検知電極のみのセンサプローブと他
の光学系及び信号処理系を含む本体とに分離できるの
で、センサプローブの小型化を図ることができるととも
に、センサプローブのクリーニングが容易になるという
効果がある。
Further, since the sensor probe having only the detection electrode and the main body including other optical system and signal processing system can be separated, the sensor probe can be downsized and the sensor probe can be easily cleaned. effective.

【0060】更に、センサ素子上に絶縁層を設けること
で空気層の電圧降下が小さくなり、したがってセンサ素
子に印加される電圧が大きくなり、センサ素子及び装置
を小型なものにすることができるという効果がある。
Further, by providing the insulating layer on the sensor element, the voltage drop in the air layer is reduced, and therefore the voltage applied to the sensor element is increased, and the sensor element and the device can be miniaturized. effective.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 この発明の一実施例を示す概略構成図FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of the present invention.

【図2】 図1のセンサ部の等価回路図FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the sensor unit of FIG.

【図3】 図1の電位計の測定原理を示す構成図FIG. 3 is a block diagram showing the measurement principle of the electrometer of FIG.

【図4】 図2の電位計の測定動作を示す説明図FIG. 4 is an explanatory diagram showing a measurement operation of the electrometer of FIG.

【図5】 検知電極を設けた場合の構成図FIG. 5 is a configuration diagram when a detection electrode is provided.

【図6】 図5のセンサ部の等価回路図6 is an equivalent circuit diagram of the sensor unit of FIG.

【図7】 図1の電位計の全体構成を示すブロック図7 is a block diagram showing the overall configuration of the electrometer of FIG.

【図8】 偏光ビームスプリッタを使用した場合の説明
FIG. 8 is an explanatory diagram when a polarization beam splitter is used.

【図9】 従来例を示す構成図FIG. 9 is a configuration diagram showing a conventional example.

【図10】 図9のセンサ部の構造を示す斜視図FIG. 10 is a perspective view showing the structure of the sensor unit of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 被検出試料 11 センサ素子 12a,12b 電極 13 検知電極 15 信号処理部 25 PBS(偏光ビームスプリッタ) 1 sample to be detected 11 sensor element 12a, 12b electrode 13 detection electrode 15 signal processing unit 25 PBS (polarizing beam splitter)

─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成5年10月22日[Submission date] October 22, 1993

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】発明の名称[Name of item to be amended] Title of invention

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【発明の名称】 非接触型表面電位 [Title of the Invention] non-contact type surface potential meter

【手続補正2】[Procedure Amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】特許請求の範囲[Name of item to be amended] Claims

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【特許請求の範囲】[Claims]

【手続補正3】[Procedure 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0001[Correction target item name] 0001

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、PPC(plain pape
r copier) 、FAX(facsimile)等に使用されている感
光体などの表面電位を非接触で測定する非接触型表面電
に関するものである。
This invention relates to a PPC (plain pape)
r copier), it relates noncontact surface voltmeter for measuring a surface potential of a photosensitive member used in the FAX (Facsimile) etc. in a non-contact manner.

【手続補正4】[Procedure amendment 4]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0002[Name of item to be corrected] 0002

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0002】[0002]

【従来の技術】図9は非接触で表面電位の測定を行う従
来の表面電位の測定原理を示す構成図である。同図に
おいて、1は複写機の感光体などの被検出試料で、電源
2により+(正)に帯電されている。
2. Description of the Related Art FIG. 9 is a block diagram showing the measurement principle of a conventional surface potential meter which measures the surface potential in a non-contact manner. In the figure, 1 is a sample to be detected such as a photoconductor of a copying machine, which is charged to + (positive) by a power source 2.

【手続補正5】[Procedure Amendment 5]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0044[Correction target item name] 0044

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0044】[0044]

【数6】 [Equation 6]

【手続補正6】[Procedure correction 6]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0046[Correction target item name] 0046

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0046】この条件下にて、S2=S3=11×2mm
2 の場合は、検知電極面積S1=232mm2 となる。こ
の時、結晶に印加される電圧V3は、 V=50V 時 V3=3V V=200V 時 V3=12V V=1000V時 V3=60V である。
Under this condition, S2 = S3 = 11 × 2 mm
In the case of 2 , the detection electrode area S1 = 232 mm 2 . At this time, the voltage V3 applied to the crystal is V = 50V, V3 = 3V, V = 200V, V3 = 12V, V = 1000V, V3 = 60V.

【手続補正7】[Procedure Amendment 7]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0047[Correction target item name] 0047

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0047】したがって、今まで結晶の光路長L≒5
7.50mm(誘電なし)となっていたのが、11.6
8mmとなり、V3がそれぞれ 0.38V→3V 1.52V→12V 12V→60V となる。
Therefore, until now, the optical path length of the crystal L≈5
7.50mm had become (no dielectric) is, 11.6
It becomes 8 mm, and V3 becomes 0.38V → 3V 1.52V → 12V 12V → 60V, respectively.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 印加電圧に応じて光の屈折率が変化する
ポッケルス結晶を用いたセンサ素子と、被検出試料の表
面に対向して配置される検知電極とを備え、前記センサ
素子と検知電極との間に絶縁層を設けて、検知電極とこ
の絶縁層の電極とセンサ素子の電極とを直列に接続し、
前記センサ素子のポッケルス結晶を通過した光の強度か
ら前記被検出試料の表面電位を検出する信号処理部を具
備したことを特徴とする非接触型表面電位形。
1. A sensor element using a Pockels crystal in which the refractive index of light changes according to an applied voltage, and a detection electrode arranged facing the surface of a sample to be detected. An insulating layer is provided between and, the sensing electrode, the electrode of this insulating layer, and the electrode of the sensor element are connected in series,
A non-contact type surface potential type comprising a signal processing unit for detecting the surface potential of the sample to be detected from the intensity of light that has passed through the Pockels crystal of the sensor element.
【請求項2】 センサ素子の結晶から出射された光を透
過光と反射光に分離する偏光ビームスプリッタを設ける
とともに、その入射光の強度変化をキャンセルするため
の除算器を信号処理部に内蔵したことを特徴とする請求
項1記載の非接触型表面電位形。
2. A polarization beam splitter for separating the light emitted from the crystal of the sensor element into transmitted light and reflected light, and a divider for canceling the intensity change of the incident light is built in the signal processing unit. The non-contact type surface potential type according to claim 1, wherein
JP21402993A 1993-08-30 1993-08-30 Non-contact type surface potentiometer Pending JPH0763803A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP21402993A JPH0763803A (en) 1993-08-30 1993-08-30 Non-contact type surface potentiometer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP21402993A JPH0763803A (en) 1993-08-30 1993-08-30 Non-contact type surface potentiometer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0763803A true JPH0763803A (en) 1995-03-10

Family

ID=16649103

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP21402993A Pending JPH0763803A (en) 1993-08-30 1993-08-30 Non-contact type surface potentiometer

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0763803A (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58113765A (en) * 1981-12-26 1983-07-06 Mitsubishi Electric Corp Direct current electric field measuring device
JPH0194270A (en) * 1987-10-06 1989-04-12 Murata Mfg Co Ltd Surface potential detector
JPH03156379A (en) * 1989-04-12 1991-07-04 Hamamatsu Photonics Kk Method and apparatus for detecting voltage
JPH0560818A (en) * 1991-08-31 1993-03-12 Nippon Dempa Kogyo Co Ltd Optical electric field measuring instrument

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58113765A (en) * 1981-12-26 1983-07-06 Mitsubishi Electric Corp Direct current electric field measuring device
JPH0194270A (en) * 1987-10-06 1989-04-12 Murata Mfg Co Ltd Surface potential detector
JPH03156379A (en) * 1989-04-12 1991-07-04 Hamamatsu Photonics Kk Method and apparatus for detecting voltage
JPH0560818A (en) * 1991-08-31 1993-03-12 Nippon Dempa Kogyo Co Ltd Optical electric field measuring instrument

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4524322A (en) Fiber optic system for measuring electric fields
US4894607A (en) Surface potential detecting apparatus
KR100717703B1 (en) Electric field sensor and adjustment method thereof
JPH112648A (en) Electrooptic voltage sensor with optical fiber
WO1993012435A1 (en) Optical voltage and electric field sensor based on the pockels effect
US4668085A (en) Photo-elastic sensor
JP3489701B2 (en) Electric signal measuring device
JPH0763803A (en) Non-contact type surface potentiometer
JPH06207958A (en) Noncontact surface electrometer
CN112880803B (en) Optical environment oscillation detection system and optical measurement method using same
JPH0727808A (en) Noncontact type surface potentiometer
KR100606420B1 (en) Optical potential transformer interleaved detector
JPH08304498A (en) Non-contact surface voltage meter and method for measuring surface voltage
JPH06258368A (en) Surface potential measuring device
JPH09127168A (en) Non-contact type surface electrometer and surface potential measuring method
JPH07181211A (en) Surface potential measuring apparatus
JPS5824721B2 (en) Itaatsutounokeisokuuchi
JPH0560818A (en) Optical electric field measuring instrument
Zhu et al. Two-dimensional optical measurement techniques based on optical birefringence effects
JP3046874B2 (en) Optical voltage / electric field sensor
SU1092438A1 (en) Device for measuring magnetic field
KR860001475B1 (en) Monitoring device for an electric device of vacuum type
JPH09251036A (en) Optical electric-field sensor and transformer for optical instrument using sensor thereof
JPS59119334A (en) Pressure sensor
JPH02310473A (en) Acceleration measuring instrument

Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19970218