JPH09138254A - 電位センサ用検出回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】簡単な構成の高圧回路を適用することができ、
しかも、検出精度の高い電位センサ用検出回路を提供す
る。 【解決手段】センサプローブ４０の出力信号は、第２回
路部分７２で処理され、フォトカプラＰＣによって第１
回路部分７１に伝達される。フォトカプラＰＣからの信
号は、高圧増幅回路５５に与えられて高圧信号に変換さ
れる。この高圧信号は、分圧・バッファ回路５７を経
て、検出信号として出力される。また、高圧増幅回路５
５が出力する高圧信号は、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。 【効果】接地電位基準の第１回路部分７１とフロート電
位基準の第２回路部分７２とが電気的に分離されている
ので、高圧増幅回路５５の回路構成が簡単になる。

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、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、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】ところが、上記の構成
では、高圧増幅回路１１の構成が複雑であるため、コス
ト高となるという問題がある。すなわち、高圧増幅回路
１１よりもセンサプローブ１側の回路は、フロート電位
が基準電圧であるのに対して、高圧増幅回路１１よりも
後段の回路は接地電位（ＧＮＤ）が基準電圧とされてい
る。さらには、センサプローブ１からの信号に対応した
整流回路１０からの直流電圧も、高圧増幅回路１１に入
力されている。したがって、高圧増幅回路１１の内部で
は、３つ電圧レベルが混在しており、そのために、高圧
増幅回路１１の回路構成はどうしても複雑にならざるを
得なかった。しかも、このような複雑で特殊な回路には
汎用性がないから、コスト高となることを避けることが
できなかった。

【０００８】そこで、本発明の目的は、上述の技術的課
題を解決し、簡単な構成の高圧回路を適用することがで
き、しかも、検出精度の高い電位センサ用検出回路を提
供することである。

【０００９】

【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
ブの出力に基づいて被測定物の電位に等しいフロート電
位を発生し、この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回路を含む第１回路部分と、上記フ
ロート電位を基準電圧として動作し、上記センサプロー
ブに接続された第２回路部分と、センサプローブの出力
に相当する信号を、電気的に絶縁された状態で、上記第
２回路部分から上記第１回路部分に伝達する信号伝達手
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。

【００１０】上記の構成によれば、センサプローブの出
力は、第２回路部分から、信号伝達手段によって、第１
回路部分に伝達される。信号伝達手段は、第１回路部分
と第２回路部分とを電気的に絶縁された状態に保持しつ
つ、信号を伝達する。そのため、高圧回路が発生するフ
ロート電位を基準電圧として動作する第２回路部分は、
第１回路部分から電気的に分離されることになる。これ
により、第１回路部分に含まれる高圧回路では、多数の
電圧レベルが混在することはなく、したがって、たとえ
ば、高圧回路は、接地電位を基準電圧としてセンサプロ
ーブの出力に相当する信号を処理し、上記フロート電位
を発生するような単純な回路構成をとることができる。

【００１１】請求項２記載の発明は、上記電位センサ用
検出回路は、感光体に形成された静電潜像をトナー像に
現像する画像形成プロセスを実行する画像形成装置の上
記感光体の表面電位を測定するための表面電位センサに
接続されて用いられるものであり、上記高圧回路は、上
記画像形成プロセスのために用いられる高圧発生回路と
共通の回路構成を有するものである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】上述のように、フロート電位を発生する高
圧回路は、フロート電位を基準電圧とする第２回路部分
から電気的に絶縁されており、したがって、一般的な高
圧発生回路と同様な構成とすることができる。そこで、
画像形成プロセスのために用いられる高圧発生回路と共
通の回路構成のものを適用することが可能であり、これ
により、コストの削減を図ることができる。

【００１３】

【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。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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、信号伝達手段としてのフォトカプラ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２参照）に
入力される。

【００２４】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、第２回路部分７２をなしてお
り、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。

【００２５】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おり、第１回路部分７１を形成
している。以上のように本実施形態によれば、整流回路
５４の出力は、フォトカプラＰＣを介して高圧増幅回路
５５に入力されている。これにより、整流回路５４と高
圧増幅回路５５とは、電気的には絶縁されており、両者
は光結合されている。そのため、高圧増幅回路５５は、
フォトカプラＰＣからセンサプローブ４０側の電圧レベ
ルの影響を受けることがない。すなわち、高圧増幅回路
５５を設計および製作する際に、センサプローブＰＣ側
の電圧レベルを考慮する必要がなく、接地電位を基準電
位として高圧信号を作成するように回路を作成すればよ
い。このような回路は、３つの電圧レベルが混在してい
た従来の高圧増幅回路に比較して、格段に簡単な構成を
有することができる。

【００２６】しかも、たとえば現像バイアス発生回路３
８内の高圧回路のような一般的な高圧回路と同様な構成
とすることができる。したがって、もしも、仕様が類似
していれば、現像バイアス発生用の高圧回路を高圧増幅
回路５５として流用または併用することができる。すな
わち、現像バイアス発生回路３８の高圧発生回路と、電
位センサ用検出回路５０の高圧増幅回路５５とに、共通
の回路構成の高圧回路を適用することができる。同様
に、高圧増幅回路５５は、現像バイアス発生回路３８内
の高圧回路に限らず、複写機の内部で用いられる他の高
圧回路と共通の回路構成の高圧回路を備えることができ
る。

【００２７】このように本実施形態によれば、高圧フィ
ードバック方式の電位センサ用検出回路の構成を簡素化
することができ、そのコストダウンを図ることができ
る。これにより、高精度かつ安定な検出性能を保持しつ
つ、安価な電位センサ用検出回路が実現される。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
記の実施形態では、電気的に絶縁された状態で信号を伝
達する手段としてフォトカプラＰＣが用いられている
が、光結合の他の手段として光ファイバを用いることも
できる。また、磁気結合により信号を伝達するホール素
子のような素子が信号伝達手段として用いられてもよ
い。

【００２８】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。

【００２９】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、高圧回路
が発生するフロート電位を基準電圧として動作する第２
回路部分と、高圧回路が含まれる第１回路部分とは、電
気的に分離されている。そのため、高圧回路では多数の
電圧レベルが混在することがない。したがって、たとえ
ば、高圧回路は、接地電位を基準電圧としてセンサプロ
ーブの出力に相当する信号を処理し、上記フロート電位
を発生するような単純な回路構成とすることができる。
これにより、高圧回路の構成を簡単にすることができる
から、コストの削減を図ることができる。しかも、高圧
フィードバック方式の回路構成を有しているので、電位
検出の精度および安定性も良好である。

【００３０】請求項２記載の発明によれば、高圧回路
は、画像形成プロセスのために用いられる高圧発生回路
と共通の回路構成を有するから、一層のコスト削減が可
能になる。

【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 ３２ 現像装置 ３８ 現像バイアス発生回路 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 ７１ 第１回路部分 ７２ 第２回路部分

Claims (2)

【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基づ
   いて被測定物の電位に等しいフロート電位を発生し、こ
   のフロート電位をセンサプローブにフィードバックする
   高圧回路を含む第１回路部分と、 上記フロート電位を基準電圧として動作し、上記センサ
   プローブに接続された第２回路部分と、 センサプローブの出力に相当する信号を、電気的に絶縁
   された状態で、上記第２回路部分から上記第１回路部分
   に伝達する信号伝達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】上記電位センサ用検出回路は、感光体に形
   成された静電潜像をトナー像に現像する画像形成プロセ
   スを実行する画像形成装置の上記感光体の表面電位を測
   定するための表面電位センサに接続されて用いられるも
   のであり、 上記高圧回路は、上記画像形成プロセスのために用いら
   れる高圧発生回路と共通の回路構成を有するものである
   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。