JPS6067866A - 静電プロ−ブ - Google Patents
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- JPS6067866A JPS6067866A JP59166675A JP16667584A JPS6067866A JP S6067866 A JPS6067866 A JP S6067866A JP 59166675 A JP59166675 A JP 59166675A JP 16667584 A JP16667584 A JP 16667584A JP S6067866 A JPS6067866 A JP S6067866A
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- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
- G03G15/00—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
- G03G15/50—Machine control of apparatus for electrographic processes using a charge pattern, e.g. regulating differents parts of the machine, multimode copiers, microprocessor control
- G03G15/5033—Machine control of apparatus for electrographic processes using a charge pattern, e.g. regulating differents parts of the machine, multimode copiers, microprocessor control by measuring the photoconductor characteristics, e.g. temperature, or the characteristics of an image on the photoconductor
- G03G15/5037—Machine control of apparatus for electrographic processes using a charge pattern, e.g. regulating differents parts of the machine, multimode copiers, microprocessor control by measuring the photoconductor characteristics, e.g. temperature, or the characteristics of an image on the photoconductor the characteristics being an electrical parameter, e.g. voltage
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
- G01R29/12—Measuring electrostatic fields or voltage-potential
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
- G01R29/24—Arrangements for measuring quantities of charge
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、静電的に帯電した表面の電圧レベルル測當オ
スゴローブ易Ｔ％ １Ｂ１ ｍ ｔ＝関オる一ＩｉＦ
Ｌｍ且汰的に言うならば、本発明は、振動型のピエゾセ
ラミック・プローブ及びこれの関連回路に関する。
スゴローブ易Ｔ％ １Ｂ１ ｍ ｔ＝関オる一ＩｉＦ
Ｌｍ且汰的に言うならば、本発明は、振動型のピエゾセ
ラミック・プローブ及びこれの関連回路に関する。
このプローブは電子写真複写機及び印刷装置等における
静電的に帯電された表面の電荷を測定するために用いら
れる。
静電的に帯電された表面の電荷を測定するために用いら
れる。
［従来技術］
電子写真装置においては、光導電体材料は比較的一様な
帯電レベル（例えば８００ボルト）を受ける。光導電性
材料は＃！！縁体であるので、電荷はこれが光にさらさ
れる迄光導電材料上に留まる。
帯電レベル（例えば８００ボルト）を受ける。光導電性
材料は＃！！縁体であるので、電荷はこれが光にさらさ
れる迄光導電材料上に留まる。
露光されると、光導電体の露光部分は、略零ボルトのレ
ベル迄放電される。電子写真プロセスにおいては、この
露光された光導電体は次に現像され、そしてこの現像イ
メージから印刷物が作成される。
ベル迄放電される。電子写真プロセスにおいては、この
露光された光導電体は次に現像され、そしてこの現像イ
メージから印刷物が作成される。
光導電性材料の静電特性が時間の経過に伴なって変化す
るので、この静電写真装置の印刷の質は時間と共に劣化
する。又、光導電体を繰返し使用することが表面特性を
変化しそして印刷の質に影響する。例えば、現像剤を繰
り返し付着させることにより、トナー・フィルムが表面
に生じ光を受けにくくする。更に、現像イメージを複写
紙に転写する開襟写紙が光導電体に押しつけられるため
に、光導電体の表面は粗くなりそして暗くされる。
るので、この静電写真装置の印刷の質は時間と共に劣化
する。又、光導電体を繰返し使用することが表面特性を
変化しそして印刷の質に影響する。例えば、現像剤を繰
り返し付着させることにより、トナー・フィルムが表面
に生じ光を受けにくくする。更に、現像イメージを複写
紙に転写する開襟写紙が光導電体に押しつけられるため
に、光導電体の表面は粗くなりそして暗くされる。
これらの要因は互いに加わり合って光導電体の帯電特性
及び受光特性を変化させる。そして最終的に光導電体を
取替えねばらなくなる。
及び受光特性を変化させる。そして最終的に光導電体を
取替えねばらなくなる。
光導電体の長期の寿命に互って良好な印刷品質を維持す
るために、静電プローブが光導電体表面の近くに配置さ
れて静電的な帯電レベルの変動を感知することが行なわ
れてきた。帯電レベルが大きく変動したことが感知され
ると、帯電レベル、照射光の強さ若しくは現像バイアス
・レベルがこの変動を補償するように調整されることが
できる。
るために、静電プローブが光導電体表面の近くに配置さ
れて静電的な帯電レベルの変動を感知することが行なわ
れてきた。帯電レベルが大きく変動したことが感知され
ると、帯電レベル、照射光の強さ若しくは現像バイアス
・レベルがこの変動を補償するように調整されることが
できる。
このような技法は米国特許第４３２６７９６号に示され
ている。
ている。
電子写真装置にこのような静電プローブを用いることに
より理論的に利点が期待できるにもかかわらず、このよ
うなプローブは広く用いられてこなかった。これの理由
は、プローブ及びこれの関連回路のコストが高いこと、
又比較的検出能力が低くて測定値を制限したことが挙げ
られる。本発明は、いくつかの機能を単一の圧電屈曲（
ｐｉａｚｏｅｌｅｃｔｒｊ、ｃ ｂｅｎｄｅｒ）素子に
結合してプローブ自体のコストを下げそしてプローブの
感度を改善することによって上記の問題を解決する。
より理論的に利点が期待できるにもかかわらず、このよ
うなプローブは広く用いられてこなかった。これの理由
は、プローブ及びこれの関連回路のコストが高いこと、
又比較的検出能力が低くて測定値を制限したことが挙げ
られる。本発明は、いくつかの機能を単一の圧電屈曲（
ｐｉａｚｏｅｌｅｃｔｒｊ、ｃ ｂｅｎｄｅｒ）素子に
結合してプローブ自体のコストを下げそしてプローブの
感度を改善することによって上記の問題を解決する。
静電表面上の電荷を測定するのにプローブを用いる時に
最初に必要なことは、測定量を較正するための基準を設
定することである。導電性のドラム・シールを有しこれ
によって光導電体表面の連続性を分断している型の電子
写真装置においては、ドラム・シールがアース・レベル
又は基準レベルにされているためこのドラム・シールの
帯電レベルが必要な基準値となる。光導電体表面が連続
している型の電子写真装置においては、光導電体表面上
の未知の電圧からプローブを瞬間的にシールドし、そし
てこれを基準電圧で置き代えるチョッピング方式がしば
しば用いられる。この型の方式では、未知電位の表面（
光導電体）及び既知電位の表面の間に振動感知電極が置
かれる。電極が振動するにつれて未知電位及び感知電極
の間のキャパシタンスが変動して、電極に電流が流れる
。この電位は既知表面電位をこれが光感電体電位に等し
くなるように増減するのに用いられる。この時点で振動
電極出力は零に減少される。
最初に必要なことは、測定量を較正するための基準を設
定することである。導電性のドラム・シールを有しこれ
によって光導電体表面の連続性を分断している型の電子
写真装置においては、ドラム・シールがアース・レベル
又は基準レベルにされているためこのドラム・シールの
帯電レベルが必要な基準値となる。光導電体表面が連続
している型の電子写真装置においては、光導電体表面上
の未知の電圧からプローブを瞬間的にシールドし、そし
てこれを基準電圧で置き代えるチョッピング方式がしば
しば用いられる。この型の方式では、未知電位の表面（
光導電体）及び既知電位の表面の間に振動感知電極が置
かれる。電極が振動するにつれて未知電位及び感知電極
の間のキャパシタンスが変動して、電極に電流が流れる
。この電位は既知表面電位をこれが光感電体電位に等し
くなるように増減するのに用いられる。この時点で振動
電極出力は零に減少される。
振動プローブは普通３つの素子即ち駆動素子、感知素子
及び帰還素子を有する。同調フォークは振動子として通
常使用され、そしてこの同調フォークを発振状態にする
駆動器として働く磁気若しくはピエゾエレクトリック（
圧電）素子がとりつけられている。成る種の導体である
感知素子が同調フォークにとりつけられており、そして
同調フォークの周波数を共振周波数に保つための帰還素
子がとりつけられる。
及び帰還素子を有する。同調フォークは振動子として通
常使用され、そしてこの同調フォークを発振状態にする
駆動器として働く磁気若しくはピエゾエレクトリック（
圧電）素子がとりつけられている。成る種の導体である
感知素子が同調フォークにとりつけられており、そして
同調フォークの周波数を共振周波数に保つための帰還素
子がとりつけられる。
［発明が解決しようとする問題点］
従来のプローブは、構造が複雑でこのため製造が困難で
ありコストが高かった。更に、比較的大型であるため被
測定面に対して近接して配置することが困難であり、こ
のため感度が低かった。
ありコストが高かった。更に、比較的大型であるため被
測定面に対して近接して配置することが困難であり、こ
のため感度が低かった。
［問題点を解決するための手段］
本発明は、プローブが既知電位のシールドにより囲まれ
た（但し感知窓の部分を除く）単一のピエゾセラミック
（圧電気強誘電磁器）の屈曲即ち撓み（ベンダー）素子
で形成されている所の静電位測定のためのプローブを実
現する。屈曲即ち撓み素子は、駆動発振器に接続された
ピエゾセラミック駆動層、感知導体及び駆動発振器に接
続されたピエゾセラミック帰還層を有している。発振器
が電流をピエゾセラミック駆動素子に供給すると、屈曲
即ち撓み素子は変形する。撓み素子の変形によりピエゾ
セラミック帰還素子が変形し、かくして帰還層に電流を
誘起する。誘起電流は発振器に帰還されて発振器の出力
を、屈曲即ち撓み素子の固有共振周波数に同調させる。
た（但し感知窓の部分を除く）単一のピエゾセラミック
（圧電気強誘電磁器）の屈曲即ち撓み（ベンダー）素子
で形成されている所の静電位測定のためのプローブを実
現する。屈曲即ち撓み素子は、駆動発振器に接続された
ピエゾセラミック駆動層、感知導体及び駆動発振器に接
続されたピエゾセラミック帰還層を有している。発振器
が電流をピエゾセラミック駆動素子に供給すると、屈曲
即ち撓み素子は変形する。撓み素子の変形によりピエゾ
セラミック帰還素子が変形し、かくして帰還層に電流を
誘起する。誘起電流は発振器に帰還されて発振器の出力
を、屈曲即ち撓み素子の固有共振周波数に同調させる。
感知素子（振動屈曲素子の１部分）は、測定すべき静電
位の近くに置かれ、そしてシールド及び被測定表面の間
で発生される電界内に位置決めされる。クリスタル屈曲
素子が振動して感知素子が光導電体に近づいたり遠のい
たりするにつれてキャパシタンス変動に基づく電流が誘
起される。かくして発生された電流は、増幅、フィルタ
及び位相感知回路に印加され、その結果、静電界の存在
をなくするようにシールドの既知電位に対する調整がな
される。これが生じると、感知素子に電流が誘起されな
くなり。
位の近くに置かれ、そしてシールド及び被測定表面の間
で発生される電界内に位置決めされる。クリスタル屈曲
素子が振動して感知素子が光導電体に近づいたり遠のい
たりするにつれてキャパシタンス変動に基づく電流が誘
起される。かくして発生された電流は、増幅、フィルタ
及び位相感知回路に印加され、その結果、静電界の存在
をなくするようにシールドの既知電位に対する調整がな
される。これが生じると、感知素子に電流が誘起されな
くなり。
そしてシールドの既知電位は被測定表面電位に等しくな
る。
る。
構造が簡略された本発明のプローブを適切に動作させる
ために、プローブ・シールドの既知電位（例えば数百ボ
ルト）に対して感知電圧（ミリボルトのレンジの電圧）
を浮かせることが必要である。更に、感知電圧は発振器
駆動電圧（何倍も大きい電圧）からシールドされねばら
なず、そして発振器駆動電圧自体も、シールドの既知電
圧から浮かせられねばならない。最後に、発振器駆動電
圧は、発振器電源の低インピーダンスを感知抵抗から減
結合させるため測定期間の開発振器から非接続にされな
ければならない。
ために、プローブ・シールドの既知電位（例えば数百ボ
ルト）に対して感知電圧（ミリボルトのレンジの電圧）
を浮かせることが必要である。更に、感知電圧は発振器
駆動電圧（何倍も大きい電圧）からシールドされねばら
なず、そして発振器駆動電圧自体も、シールドの既知電
圧から浮かせられねばならない。最後に、発振器駆動電
圧は、発振器電源の低インピーダンスを感知抵抗から減
結合させるため測定期間の開発振器から非接続にされな
ければならない。
［実施例コ
代表的な電子写真装置の主要部品を第２図に示す。光導
電体１００は、矢印Ａの方向に駆動されるドラム１０１
の外側表面に装着されている。光導電体が帯電コロナ１
０２を通過するにつれ、光導電体の表面に比較的一様な
静電荷がおかれる。
電体１００は、矢印Ａの方向に駆動されるドラム１０１
の外側表面に装着されている。光導電体が帯電コロナ１
０２を通過するにつれ、光導電体の表面に比較的一様な
静電荷がおかれる。
そして光導電体を露光ステーション１０３において選択
的に放電させることにより静電潜像が形成される。この
潜像は現像装置１０４により現像され、そして転写コロ
ナ１０５の作用のもとに通常紙である受容体に転写され
る。クリーニング・コロナ１０６はクリーニング・ステ
ーション１０７に先行して配置されており、これらが光
導電体をクリーニングする。用紙は用紙通路１０８に沿
って矢印Ｂの方向に移動される。
的に放電させることにより静電潜像が形成される。この
潜像は現像装置１０４により現像され、そして転写コロ
ナ１０５の作用のもとに通常紙である受容体に転写され
る。クリーニング・コロナ１０６はクリーニング・ステ
ーション１０７に先行して配置されており、これらが光
導電体をクリーニングする。用紙は用紙通路１０８に沿
って矢印Ｂの方向に移動される。
プローブ・ユニット１０９は、光導電体上に存在する静
電位のレベルを感知するために配置されている。プロー
ブ・ユニット１０９を露光ステーション１０３の後に配
置することによって、光導電体上の完全に露光された電
圧レベル及び未露光電圧レベルを感知することが可能で
ある。これら感知された電圧レベルは制御回路に供給さ
れて、帯電コロナ１０２、露光ステーション１０３にお
ける照射光の強さ若しくは現像装ｗ１０４における現像
バイアス電圧レベルを調整する。
電位のレベルを感知するために配置されている。プロー
ブ・ユニット１０９を露光ステーション１０３の後に配
置することによって、光導電体上の完全に露光された電
圧レベル及び未露光電圧レベルを感知することが可能で
ある。これら感知された電圧レベルは制御回路に供給さ
れて、帯電コロナ１０２、露光ステーション１０３にお
ける照射光の強さ若しくは現像装ｗ１０４における現像
バイアス電圧レベルを調整する。
第２図は、静電プローブ・ユニット１０９ ヲｔむ測定
システムを概略的に示す。クリスタル屈曲即ち撓み素子
１ｏは光導電体１００の表面に非常に接近して位置決め
されている。屈曲即ち撓み素子１０はシールド１２によ
り囲まれている。このシールド１２は、線４９を介して
高電圧源１３がらの既知出力電位に接続されている。ク
リスタル屈曲素子１０は駆動発振回路１４がら駆動され
、そしてこの屈曲素子１ｏの感知部分において生じる電
流は抵抗１５に供給されて感知増幅器１６により感知さ
れる。感知増幅器１６の出力は回路１７においてフィル
タされそして駆動発振器の位相と比較され、そして高電
圧源１３によりシールド１２に供給される電圧レベルを
変える。このようにして、シールド１２上の既知電位は
、クリスタル屈曲素子１０が約零電位に迄減少された静
電界において振動するようになる迄調整される。この時
点で屈曲素子１０の感知部分で発生される電流は実質的
に零に迄減少され、そして高電圧源１３からの既知電圧
は、測定すべき未知電圧に等しくなる。
システムを概略的に示す。クリスタル屈曲即ち撓み素子
１ｏは光導電体１００の表面に非常に接近して位置決め
されている。屈曲即ち撓み素子１０はシールド１２によ
り囲まれている。このシールド１２は、線４９を介して
高電圧源１３がらの既知出力電位に接続されている。ク
リスタル屈曲素子１０は駆動発振回路１４がら駆動され
、そしてこの屈曲素子１ｏの感知部分において生じる電
流は抵抗１５に供給されて感知増幅器１６により感知さ
れる。感知増幅器１６の出力は回路１７においてフィル
タされそして駆動発振器の位相と比較され、そして高電
圧源１３によりシールド１２に供給される電圧レベルを
変える。このようにして、シールド１２上の既知電位は
、クリスタル屈曲素子１０が約零電位に迄減少された静
電界において振動するようになる迄調整される。この時
点で屈曲素子１０の感知部分で発生される電流は実質的
に零に迄減少され、そして高電圧源１３からの既知電圧
は、測定すべき未知電圧に等しくなる。
第１図の回路は、駆動発振回路１４を駆動するための低
電圧源回路１８を含み、そしてこの回路は接続線１８ａ
を介して電子写真装置の制御論理装置１９に接続され、
そして電子写真装置の逐次動作中の適切な時刻に光導電
体の電圧の測定が行なわれる。１１ＩＡ１３ ａは、高
電圧シャット・ダウンのためであり、そして線１３ｂは
、光導電体電圧の測定値の装置による制御を通知する出
力線である。線１３ｂは必要に応じてアナログ若しくは
ディジタル信号を伝えることができる。
電圧源回路１８を含み、そしてこの回路は接続線１８ａ
を介して電子写真装置の制御論理装置１９に接続され、
そして電子写真装置の逐次動作中の適切な時刻に光導電
体の電圧の測定が行なわれる。１１ＩＡ１３ ａは、高
電圧シャット・ダウンのためであり、そして線１３ｂは
、光導電体電圧の測定値の装置による制御を通知する出
力線である。線１３ｂは必要に応じてアナログ若しくは
ディジタル信号を伝えることができる。
第３図は、多層構造のクリスタル屈曲素子１０を示す。
層２０及び２２はピエゾセラミック材料く絶縁性の材料
）で作られており、これらの間に導電層２４がはさまれ
ている。層２０及び２２は薄い導電性被覆２０ａ及び２
２ａで覆われている。
）で作られており、これらの間に導電層２４がはさまれ
ている。層２０及び２２は薄い導電性被覆２０ａ及び２
２ａで覆われている。
このうち導電性被覆２２ａは領域２８の部分で除去され
ており、導電性被覆２６が分離されている。
ており、導電性被覆２６が分離されている。
使用中には、導電性被覆２２ ａの表面は、被感知表面
に接近して位置決めされそしてこれは容量性感知素子で
あり振動により電流が誘起される。
に接近して位置決めされそしてこれは容量性感知素子で
あり振動により電流が誘起される。
導電性表面２２ａは線２３により導電層２４に接続され
、そして次いで線２５によりシールド１２に接続されて
いる（即ち後に説明する如くシールド１２の層３２（第
６図）に接続されている）。
、そして次いで線２５によりシールド１２に接続されて
いる（即ち後に説明する如くシールド１２の層３２（第
６図）に接続されている）。
シールド１２は感知抵抗及び増幅器に接続される。
ピエゾセラミック層２０は駆動素子であり、そして線２
１を介して駆動発振回路１４の出力へ接続され、そして
層２４及び線２５により発振回路の共通電路への回路を
完成する（第６図）。
１を介して駆動発振回路１４の出力へ接続され、そして
層２４及び線２５により発振回路の共通電路への回路を
完成する（第６図）。
導電性被覆２６は帰還素子の一部分として働らく （ピ
エゾセラミック層２２と共に）、そして線２７により、
駆動発振回路の入力に接続され、そして導電層２４、線
２５及びシールド１２を介して発振回路の共通路（第６
図）に接続される。
エゾセラミック層２２と共に）、そして線２７により、
駆動発振回路の入力に接続され、そして導電層２４、線
２５及びシールド１２を介して発振回路の共通路（第６
図）に接続される。
第３図に示す型のピエゾセラミック屈曲素子は、商業的
に入手可能であり、そして代表的には音響信号の伝送、
受信のためのプレート共振器として用いられる。これら
は、テレビジョン・セットのチャネルを変更するための
遠隔制御装置で一般的に用いられている。商業上入手可
能な屈曲素子は、領域２８の部分の導電性被覆をエツチ
ング除去して、感知素子２２ａから離された帰還素子２
６を与えることにより第３図の如き構成を与えるよう作
り替えられる。
に入手可能であり、そして代表的には音響信号の伝送、
受信のためのプレート共振器として用いられる。これら
は、テレビジョン・セットのチャネルを変更するための
遠隔制御装置で一般的に用いられている。商業上入手可
能な屈曲素子は、領域２８の部分の導電性被覆をエツチ
ング除去して、感知素子２２ａから離された帰還素子２
６を与えることにより第３図の如き構成を与えるよう作
り替えられる。
第４図は、静電プローブ・ユニットの側面の断面図を示
し、ここでクリスタル屈曲素子１０は、シールド１２に
対して装着されている。エポキシ接着剤８及び適切なス
ペーサ９を含む適切な装着手段を用いることができる。
し、ここでクリスタル屈曲素子１０は、シールド１２に
対して装着されている。エポキシ接着剤８及び適切なス
ペーサ９を含む適切な装着手段を用いることができる。
第４図から判ることは、シールド１２が３層構造である
こと即ち３種類の材料、即ち外側導電性素子３０、絶縁
素子及び内側導電性素子３２から成ることが判るであろ
う。シールド１２及び屈曲素子１０の間に空気ギャップ
３３が維持され、そして屈曲素子１０は光導電体１００
の表面の近くに位置決めされる。
こと即ち３種類の材料、即ち外側導電性素子３０、絶縁
素子及び内側導電性素子３２から成ることが判るであろ
う。シールド１２及び屈曲素子１０の間に空気ギャップ
３３が維持され、そして屈曲素子１０は光導電体１００
の表面の近くに位置決めされる。
第５図は、光導電体表面の側からプローブを見た図であ
る。第５図は、導電性被覆２２ａが、シールド１２の開
孔（窓）を通して光導電体表面に露出されていることを
示している。
る。第５図は、導電性被覆２２ａが、シールド１２の開
孔（窓）を通して光導電体表面に露出されていることを
示している。
第６図は本発明のプローブ・ユニットと共に用いる駆動
発振回路の詳細を示す。第６図の回路は、第２番目のシ
ールド４５′が駆動発振回路の囲りに設けられそして電
圧フォロア回路７が感知電流を感知増幅器１６に送るた
めに設けられていることを除き、第２図の回路と同じで
ある。
発振回路の詳細を示す。第６図の回路は、第２番目のシ
ールド４５′が駆動発振回路の囲りに設けられそして電
圧フォロア回路７が感知電流を感知増幅器１６に送るた
めに設けられていることを除き、第２図の回路と同じで
ある。
第２番目のシールド４５′の目的は、駆動発振回路の回
り↓こ低インピーダンスのシールドを設け、漂遊電圧信
号の大きさを制限してこれがピック・アップされて感知
増幅器へ印加されないようにするためである。このよう
にして、フィルタ・ステージの数を減少することができ
る。
り↓こ低インピーダンスのシールドを設け、漂遊電圧信
号の大きさを制限してこれがピック・アップされて感知
増幅器へ印加されないようにするためである。このよう
にして、フィルタ・ステージの数を減少することができ
る。
第６図は、演算増幅器４０が、線２１を介して駆動素子
２０へ出力駆動信号を与えることを示している。帰還素
子２６から線２７を介して演算増幅器４０へ正帰還がな
される。抵抗Ｒ１及びＲ２はキャパシタンスＣと共に、
１よりも大きい閉ループ利得を与えるように帰還信号の
位相関係を設定するのに用いられる。この回路により、
正帰還が生じ、そしてこの回路はピエゾセラミック屈曲
素子の共振周波数において発振を始める。
２０へ出力駆動信号を与えることを示している。帰還素
子２６から線２７を介して演算増幅器４０へ正帰還がな
される。抵抗Ｒ１及びＲ２はキャパシタンスＣと共に、
１よりも大きい閉ループ利得を与えるように帰還信号の
位相関係を設定するのに用いられる。この回路により、
正帰還が生じ、そしてこの回路はピエゾセラミック屈曲
素子の共振周波数において発振を始める。
駆動発振回路は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）４１
．４２及び４３を介して低電圧源回路（１２ボルト）に
接続されている。ＦＥＴ４３は、発振回路の共通路（コ
モン接続路）を高電圧源出力に浮かして、高電圧基準で
回路動作をさせるように働らく。高電圧信号はＸ線４４
を介して内側のシールド４５に接続されている。制御論
理装置１９は測定期間の間にスイッチであるＦＥＴ４１
．４２及び４３を開き、かくしてこの回路は、感知電位
で浮くことになる。同様に、制御論理装置１９は測定期
間より前の適切な時刻に上記スイッチを閉じ、屈曲素子
を発振状態にセットしそしてエネルギ貯蔵素子であるキ
ャパシタＣ１及びＣ２を充電する。これらのキャパシタ
は、低電圧源が切り離された時に測定周期の間発振回路
の駆動を維持するのに用いられる。
．４２及び４３を介して低電圧源回路（１２ボルト）に
接続されている。ＦＥＴ４３は、発振回路の共通路（コ
モン接続路）を高電圧源出力に浮かして、高電圧基準で
回路動作をさせるように働らく。高電圧信号はＸ線４４
を介して内側のシールド４５に接続されている。制御論
理装置１９は測定期間の間にスイッチであるＦＥＴ４１
．４２及び４３を開き、かくしてこの回路は、感知電位
で浮くことになる。同様に、制御論理装置１９は測定期
間より前の適切な時刻に上記スイッチを閉じ、屈曲素子
を発振状態にセットしそしてエネルギ貯蔵素子であるキ
ャパシタＣ１及びＣ２を充電する。これらのキャパシタ
は、低電圧源が切り離された時に測定周期の間発振回路
の駆動を維持するのに用いられる。
光源４６及び光検出器４７から成る光学的アイソレータ
がシールド４５を位相検出回路１７ａ内に存在し得る低
インピーダンス帰還路から絶縁するために用いられる。
がシールド４５を位相検出回路１７ａ内に存在し得る低
インピーダンス帰還路から絶縁するために用いられる。
これは又、駆動発振回路で用いられる高電圧コモン接続
路を位相検出回路１７ａのアースから＃！！縁するよう
に働らく。同様に第２＠目の光学的アイソレータ４８が
用いられ、感知増幅及びフィルタ回路の高電圧コモン接
続路を位相検出回路のアースから絶縁する。
路を位相検出回路１７ａのアースから＃！！縁するよう
に働らく。同様に第２＠目の光学的アイソレータ４８が
用いられ、感知増幅及びフィルタ回路の高電圧コモン接
続路を位相検出回路のアースから絶縁する。
次に、静電プローブ・ユニット及び回路の動作原理を説
明する。感知負荷抵抗１５は、高電位にある線４９及び
これも又高電位にあるが感知素子２２ａで生じた電流が
流れる線５０の間に接続されている。かくして、感知抵
抗１５を流れる電流は、感知素子２２ａに基づく線４９
及び５０の間の数ミリボルトの電位差だけにより発生さ
れる。
明する。感知負荷抵抗１５は、高電位にある線４９及び
これも又高電位にあるが感知素子２２ａで生じた電流が
流れる線５０の間に接続されている。かくして、感知抵
抗１５を流れる電流は、感知素子２２ａに基づく線４９
及び５０の間の数ミリボルトの電位差だけにより発生さ
れる。
この様にして、数ミリボルトの感知電圧は約８００ボル
トの高電圧信号にかさなり、これにもかかわらず検出さ
れて感知増幅器１６を適切に駆動する。 駆動発振回路
１４は１２ボルトの電位で動作し、そして感知信号はわ
ずか数ミリボルトであるので、この感知信号は発振回路
の駆動信号からシールドされねばならない。この理由の
ために発振回路はシールド４５内に収容されている。シ
ールド４５は高電位にあり、かくして±１２ボルトの発
振回ｗｒ電圧は、高電圧信号上で浮いている。
トの高電圧信号にかさなり、これにもかかわらず検出さ
れて感知増幅器１６を適切に駆動する。 駆動発振回路
１４は１２ボルトの電位で動作し、そして感知信号はわ
ずか数ミリボルトであるので、この感知信号は発振回路
の駆動信号からシールドされねばならない。この理由の
ために発振回路はシールド４５内に収容されている。シ
ールド４５は高電位にあり、かくして±１２ボルトの発
振回ｗｒ電圧は、高電圧信号上で浮いている。
感知素子２２ａにより発生された小さな感知電圧によっ
て発生された電流を検出するために、感知抵抗１５は高
インピーダンスの素子である。抵抗１５と並列にいかな
る低インピーダンスが結合することも防止するために、
測定期間は低電圧源回路はスイッチ４３により切離され
る。又、光源４６及び光検出器４７から成る光学的アイ
ソレータが、位相検出回路内の低インピーダンスを減結
合するのに用いられる。
て発生された電流を検出するために、感知抵抗１５は高
インピーダンスの素子である。抵抗１５と並列にいかな
る低インピーダンスが結合することも防止するために、
測定期間は低電圧源回路はスイッチ４３により切離され
る。又、光源４６及び光検出器４７から成る光学的アイ
ソレータが、位相検出回路内の低インピーダンスを減結
合するのに用いられる。
既述の如く、感知素子２２ａは光導電体表面に近接して
位置決めされ、従って光導電体及びシールド３２（これ
はシールド４５に接続されている）に存在する高電位の
間で生じる静電界内に位置される。感知素子２２ａがこ
の静電界中で振動するので、光導電体１００に関する感
知素子２２ａのキャパシタンスが変化する。キャパシタ
ンスが変化するので、感知素子２２ａの電荷レベルは式
Ｑ＝ＣＶに従って変化する。ここでＶは静電界の値であ
り、Ｑは素子２２ａで生じた電荷でありそしてＣはキャ
パシタンスである。感知素子２２ａに生じた電荷Ｑの変
動は電流を生じ、この電流は線２５、シールド板３２及
びシールド４５を介して感知抵抗］５に結合される。高
電圧源１３により生じる出力信号が光導電体１００の電
圧に等しくなる迄変化されると、静電界電位■は実質的
になくなり、従って振動感知素子２２ａに生じる電流は
零に迄減少される。この時点で線４９上の電圧は光導電
体１００の電圧を表わす。
位置決めされ、従って光導電体及びシールド３２（これ
はシールド４５に接続されている）に存在する高電位の
間で生じる静電界内に位置される。感知素子２２ａがこ
の静電界中で振動するので、光導電体１００に関する感
知素子２２ａのキャパシタンスが変化する。キャパシタ
ンスが変化するので、感知素子２２ａの電荷レベルは式
Ｑ＝ＣＶに従って変化する。ここでＶは静電界の値であ
り、Ｑは素子２２ａで生じた電荷でありそしてＣはキャ
パシタンスである。感知素子２２ａに生じた電荷Ｑの変
動は電流を生じ、この電流は線２５、シールド板３２及
びシールド４５を介して感知抵抗］５に結合される。高
電圧源１３により生じる出力信号が光導電体１００の電
圧に等しくなる迄変化されると、静電界電位■は実質的
になくなり、従って振動感知素子２２ａに生じる電流は
零に迄減少される。この時点で線４９上の電圧は光導電
体１００の電圧を表わす。
素子２２はピエゾセラミック装置であるので、素子２２
が駆動素子２０により変形される時に素子２２に加わる
物理的応力の結果として感知素子２２ａに二次電圧５が
誘起される。このピエゾセラミックで誘起された電圧は
、接続線２３（第３図）により素子２２の両方の側（感
体２２ａ及び２４）が同電位にされているので、抵抗１
５に結合されない。かくして、素子２２における圧電効
果により素子２２ａにおいて発生される電流はクリスタ
ル２２の両端で短絡される。
が駆動素子２０により変形される時に素子２２に加わる
物理的応力の結果として感知素子２２ａに二次電圧５が
誘起される。このピエゾセラミックで誘起された電圧は
、接続線２３（第３図）により素子２２の両方の側（感
体２２ａ及び２４）が同電位にされているので、抵抗１
５に結合されない。かくして、素子２２における圧電効
果により素子２２ａにおいて発生される電流はクリスタ
ル２２の両端で短絡される。
第５図において、光導電体１１及びシールド３２の間の
静電界の影響外に帰還素子２６が配置されていることに
注目されたい。この結果、素子２６において発生される
帰還電圧は圧電効果の結果生じたものであり、静電界内
での振動の結果生じたものではない。第３及び６図は、
素子２６は線２７を介して駆動発振回路の一方の側に接
続されそして導電層２４及び線２５を介してシールド３
２及び４５へと駆動発振回路の他方の側（コモン接続部
）へ接続されていることを示している。このようにして
、ピエゾセラミック素子を介する回路が設けられ、従っ
てここで発生される圧電帰還電圧は発振回路に帰還され
る。
静電界の影響外に帰還素子２６が配置されていることに
注目されたい。この結果、素子２６において発生される
帰還電圧は圧電効果の結果生じたものであり、静電界内
での振動の結果生じたものではない。第３及び６図は、
素子２６は線２７を介して駆動発振回路の一方の側に接
続されそして導電層２４及び線２５を介してシールド３
２及び４５へと駆動発振回路の他方の側（コモン接続部
）へ接続されていることを示している。このようにして
、ピエゾセラミック素子を介する回路が設けられ、従っ
てここで発生される圧電帰還電圧は発振回路に帰還され
る。
本明細書で述べたのは、駆動、感知及び帰還能力の全て
を１体的に与える構造が簡単な市販の低コストのピエゾ
セラミック屈曲素子から製造されることのできる新規な
静電プローブ・ユニットである。このプローブユニット
に対する駆動発振回路はシールド内に収められ、そして
高電位及び感知信号に浮かされる。
を１体的に与える構造が簡単な市販の低コストのピエゾ
セラミック屈曲素子から製造されることのできる新規な
静電プローブ・ユニットである。このプローブユニット
に対する駆動発振回路はシールド内に収められ、そして
高電位及び感知信号に浮かされる。
光導電体上の電圧を感知するという点で静電プローブ及
びこれの関連回路が電子写真装置に関して説明されたが
、この静電プローブ及び関連回路は、静電界の正確な検
出を必要とする分野に用いられることができる。例えば
、種々なプラスチック物品の製造に関する多くのプロセ
スにおいては、プラスチックの表面の電荷の累積を感知
することが望まれる。従って、この場合には本発明のプ
ローブ及び回路を用いることができる。
びこれの関連回路が電子写真装置に関して説明されたが
、この静電プローブ及び関連回路は、静電界の正確な検
出を必要とする分野に用いられることができる。例えば
、種々なプラスチック物品の製造に関する多くのプロセ
スにおいては、プラスチックの表面の電荷の累積を感知
することが望まれる。従って、この場合には本発明のプ
ローブ及び回路を用いることができる。
［発明の効果コ
本発明は駆動素子、感知素子及び帰還素子として全て一
体的に働らく単一の屈曲素子より成る小型で構造が簡単
でコス（・の低い静電プローブを実現する。
体的に働らく単一の屈曲素子より成る小型で構造が簡単
でコス（・の低い静電プローブを実現する。
第１図は電子写真装置での使用に適する本発明の測定シ
ステムの実施例のブロック図、第２図は電子写真装置の
主要な構成素子を示す図、第３図は本発明の静電プロー
ブのクリスタル屈曲素子の多層構造を示す図、第４図は
シールド及び屈曲素子を示す第３図のプローブの側面の
断面を示す図、第５図は第４図のプローブの正面を示す
図、第６図はプローブに接続される回路を示す図。 １０９・・・・プローブ・ユニット、２０．２２・・・
・ピエゾセラミック材料層、２４・・・・導電層、２０
ａ、２２ａ、２６・・・・導電性被覆、１２・・・・シ
ールド。 出願人 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・
コーポレーション 代理人 弁理士 山 本 仁 朗 （外１名） ＦＩ６．２ ＦＩＧ、 ４ ＦＩＧ、 ５ ＦＩＧ、 ６
ステムの実施例のブロック図、第２図は電子写真装置の
主要な構成素子を示す図、第３図は本発明の静電プロー
ブのクリスタル屈曲素子の多層構造を示す図、第４図は
シールド及び屈曲素子を示す第３図のプローブの側面の
断面を示す図、第５図は第４図のプローブの正面を示す
図、第６図はプローブに接続される回路を示す図。 １０９・・・・プローブ・ユニット、２０．２２・・・
・ピエゾセラミック材料層、２４・・・・導電層、２０
ａ、２２ａ、２６・・・・導電性被覆、１２・・・・シ
ールド。 出願人 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・
コーポレーション 代理人 弁理士 山 本 仁 朗 （外１名） ＦＩ６．２ ＦＩＧ、 ４ ＦＩＧ、 ５ ＦＩＧ、 ６
Claims (1)
- 第１及び第２の圧電層の間に内側導電層がはさまれ、上
記第１及び第２の圧電層の夫々の外側表面に導電被覆が
設けられ、上記第２の圧電層の導電被覆は第１部分及び
第２部分に分割され、上記第１部分は感知素子として働
らき、上記第２部分は圧電帰還素子の一部として働らき
、上記第１圧電層の歪みにより振動する多層圧電撓み素
子と、上記感知素子として働らく第１部分を被測定電位
面に近接対面させるため」：記第１部分に対応した開孔
が設けられているほかは上記多層圧電撓み素子を完全に
とり囲むシールド手段とを有することを特徴とする静電
位を測定するプローブ装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/531,565 US4625176A (en) | 1983-09-13 | 1983-09-13 | Electrostatic probe |
| US531565 | 1983-09-13 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6067866A true JPS6067866A (ja) | 1985-04-18 |
| JPS642898B2 JPS642898B2 (ja) | 1989-01-19 |
Family
ID=24118160
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59166675A Granted JPS6067866A (ja) | 1983-09-13 | 1984-08-10 | 静電プロ−ブ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4625176A (ja) |
| EP (1) | EP0137148B1 (ja) |
| JP (1) | JPS6067866A (ja) |
| DE (1) | DE3475441D1 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01170862A (ja) * | 1987-12-05 | 1989-07-05 | Bruce T Williams | 静電電圧計用センサ |
| JP2010256125A (ja) * | 2009-04-23 | 2010-11-11 | Hioki Ee Corp | 電圧検出装置および線間電圧検出装置 |
| US8803506B2 (en) | 2008-06-18 | 2014-08-12 | Hioki Denki Kabushiki Kaisha | Voltage detecting apparatus that detects voltage of an object |
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|---|---|---|---|---|
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| US4928057A (en) * | 1986-10-28 | 1990-05-22 | Williams Bruce T | High speed D.C. non-contacting electrostatic voltage follower |
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| US5241276A (en) * | 1989-04-28 | 1993-08-31 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Surface potential measuring system |
| US5070302A (en) * | 1989-09-05 | 1991-12-03 | Eastman Kodak Company | Capacitance probe for measuring a width of a clearance between parts |
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1983
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1984
- 1984-07-16 EP EP84108330A patent/EP0137148B1/en not_active Expired
- 1984-07-16 DE DE8484108330T patent/DE3475441D1/de not_active Expired
- 1984-08-10 JP JP59166675A patent/JPS6067866A/ja active Granted
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Also Published As
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|---|---|
| DE3475441D1 (en) | 1989-01-05 |
| JPS642898B2 (ja) | 1989-01-19 |
| EP0137148A3 (en) | 1986-06-04 |
| EP0137148B1 (en) | 1988-11-30 |
| US4625176A (en) | 1986-11-25 |
| EP0137148A2 (en) | 1985-04-17 |
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