JPS631547B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、導体或は、絶縁体の表面電位を、非
接触で測定するための表面電位計に関する。

従来電子写真装置において安定像を形成せしめ
るために感光体の表面電位を非接触で測定してプ
ロセス手段をしかるべく制御するものが知られて
いる。表面電位を非接触で検出するものとして出
願人は先に検出電極の周りをカゴ型回転体を回転
させて電気力線をチヨツピングして検出するもの
を提案した。

本発明は、その検出装置とは異なる、そして更
に簡単な構成で低コストの表面電位計を提供する
ものである。

即ち本願発明は、被測定体の表面電位に対応し
た電圧が誘起される測定電極、音叉を振動させて
前記被測定体と前記測定電極との間の電気力線を
断続的に切ることにより前記測定電極に交流信号
を誘起させるチヨツパ手段、前記電気力線から前
記測定電極をシールドするシールド手段、前記測
定電極に誘起される交流信号を低インピーダンス
信号に変換する変換回路を有し、前記測定電極と
前記変換回路を同一プリント基板上に組み込むと
ともに、前記測定電極を前記プリント基板のパタ
ーンにより形成したことを特徴とする表面電位計
を提供するものである。

本発明によれば、被測定面の表面電位を交流信
号として取り出すためのチヨツパとして音叉を用
いるので、チヨツピング周波数の安定化、駆動源
の低電力化、駆動機構の簡素化、低価格化を実現
できるとともに、測定電極をプリント基板のパタ
ーンにより形成するので、構成が更に簡単にな
る。

第１−１，１−２図は本発明による表面電位計
の斜視図であり、全体は、外部電昇の影響を除く
ために金属のシールド部材５で被われる。シール
ド部材５には、測定窓６の開口を設け、この開口
を被測定部に対向させて電位を測定する。シール
ド部材５の内部には、音叉１がシールド部材と電
気的に導通状態で取付けられており、音叉１はコ
イル２により音叉１の機械的な共振周波数で自励
振動を行う。音叉の振動片の一方の先端にはチヨ
ツパ電極３が機械的電気的に接続されており、電
極３は音叉１の振動により測定窓を一定周期で開
閉するような矢印の動きを行う。チヨツパ電極３
の奥側には、プリント基板４が固定され、測定窓
側と対向する位置に窓と同形状の測定電極２０
（第３図）が、プリント板４の銅箔パターンによ
つて形成されている。つまり電極２０を従来の如
く新たに設けることなく、プリント基板を流用で
き、更に構成が簡単となる。

第１−２図の２１は音叉駆動コイル２からの電
界、磁界の測定電険２０がプリント回路４に対す
る影響を防止するための遮弊板である。

第２図は窓部６付近の斜視図であり、Ａ，Ｂは
窓巾を示す。

第３図は窓６付近の断面図である。８は音叉１
の支持具、７は被測定面である。

動作説明すると、被測定面７の表面電荷に基く
電気力線は、測定窓６を通つて測定電極２０に入
いるが、測定窓６と、測定電極の間に位置するチ
ヨツパ電極３が、音叉１のＡ方向の振動によつ
て、この電気力線を鎖交して切る。その結果測定
電極において被測定部ウの表面電位とシールド部
材電位と同電位のチヨツパ電極の差電圧に比例し
た振幅を持つ交流電圧が誘起する。該交流信号は
プリント板４に組込まれたソースフオロワで構成
される電流増幅回路（第５図）で低インピーダン
ス信号に変換されたのち、電位計の出力として外
部に出力される。

第４図は音叉１の振動回路例であり、２−１は
駆動コイル、２−２は帰還コイル、１１〜１４は
発振回路を構成する素子であり、上記コイル２−
１，２−２によつて自励式の発振回路となり、各
素子により音叉１との共振条件を形成する。音叉
はコイル２−１，２−２の電磁作用で音叉１を振
動する。９，１０，１５は直流電像である。

第５〜７図は音叉１を、圧電素子を用いて振動
させるもので、その振動片を図の如く構成、支持
具２００で固定する。２０１，２０２は振動片の
中央部に設けた圧電素子で、第９図のように圧電
素子２０１，２０２を振動させるための電検２０
３，２０４で挾まれた圧電素子材２０５を音叉１
の振動部に導電性の接着剤２０６で接着したもの
である。チヨツピング電極３は第６図のように窓
６を開閉するよう振動部材の先端で折曲げられて
いる。本例では窓６の巾Ａの半分を通常被い、振
動時窓６の全てが被われてしまう様セツトされ
る。必要に応じてこの電極３と窓６との面積上の
関係は種々選択できる。尚、第５〜７図におい
て、他の番号のものは、第１〜３図のものと同じ
である。

圧電素子を用いた音叉の駆動回路を第８図によ
り説明する。

一般に圧電素子は厚み方向に電界を印加すると
面方向の歪みを発生する。圧電素子を音叉の振動
片に導電性の接着剤で固定するので振動片と一体
となつてユニモルフ振動子を構成する。従つて厚
み方向に電界を印加すると圧電素子の形状が振動
片の長さ方向に細長いことと合まつて振動片の長
さ方向に歪みを生じる。

図中トランジスタ１１４，１２５、抵抗１１
１，１２４，１２６〜１２９、コンデンサ１１
２，１１３，１３０は圧電素子２０１，２０２を
振動させるための発振回路を構成する。そして圧
電素子２０１はその回路の自励発振の１要素とな
る。圧電素子２０２はトランジスタ１１４のコレ
クタに、又圧電素子２０１はトランジスタ１２５
のベースに接続する。

電源９，１０を投入すると、まず圧電素子２０
２への電圧印加で音叉１が作動する。そして音叉
の機械的な振動が、圧電素子２０１の厚み方向に
発生する電気信号に変換される。そしてその信号
が駆動回路の入力に帰還され、回路は音叉１の共
振周波数で発振を開始する。即ち、圧電素子２０
１の両電極に取り出された帰還信号の出力は、ト
ランジスタ１２５で電流増幅され、抵抗２４、コ
ンデンサ１２を介して後段トランジスタ１１４の
ベースに加えられ、大振幅の交流信号に増幅され
て圧電素子２０２に印加され、圧電素子２０２の
振動を強張する。ここに圧電素子２０１による帰
還信号は、駆動回路に対して、正帰還となるよう
な位相に選ばれ、しかも音叉のＱが高い、従つて
音叉１は音叉の共振周波数で発振を持続する。

本例では上記圧電音叉構成、回路構成により、
音叉１の振動数を300Hzとして安定な表面電位の
検出ができた。

第５図は電位検出回路例で、１８，１９，２２
は高インピーダンスの増巾回路を構成し１６，１
７から音叉のチヨツピング動作で得られた交流信
号を忠実に出力する。

以上のように電磁音叉の場合、回転チヨツピン
グ方式で交流信号をとり出すものに比べ、チヨツ
パ駆動源が１枚の金属板、支持材、コイルの簡単
なもので構成できる。

又圧電音叉の場合、チヨツパ駆動源が圧電素子
を音叉の振動部に接着しただけの簡単な構成で可
能となる。そして３×10mm程度の圧電材と10×30
mm程度の音叉で構成できるので極めて小型の表面
電位計が得られる。

又、駆動周波数が音叉の機械的な固有振動数で
決まることからチヨツピング周期が非常に安定
し、従つて高精度の電位検出ができる。

又、音叉の振動をその共振点で行うことにより
低済費電流のしかも簡単な駆動回路でチヨツピン
グでき、又駆動信号が測定電極への外乱雑音の誘
導を軽減できる。

又、チヨツピング電極をプリント板等の回路基
板に設けることにより、更に、小型の電位計を構
成でき、しかも微弱な信号を忠実に交流信号とし
て出力できる。

【図面の簡単な説明】

第１−１，１−２図は本発明による表面電位計
の斜視図、第２図は、本発明による表面電位計の
部分斜視図、第３図は本発明による表面電位計の
断面図、第４図は音叉振動回路図、第５−１，５
−２図は本発明による他の表面電位計の斜視図、
第６図は第５−１図の部分斜視図、第７図は第５
−１図の断面図、第８図は他の音叉駆動回路図、
第９図は第５−１図の音叉振動部材の断面図、第
１０図は電位検出回路図であり、図中１は音叉、
３はチヨツピング電極、４は回路基板、２０は測
定電極、６は開口部である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 被測定体の表面電位に対応した電圧が誘起さ
   れる測定電極、音叉を振動させて前記被測定体と
   前記測定電極との間の電気力線を断続的に切るこ
   とにより前記測定電極に交流信号を誘起させるチ
   ヨツパ手段、前記電気力線から前記測定電極をシ
   ールドするシールド手段、前記測定電極に誘起さ
   れる交流信号を低インピーダンス信号に変換する
   変換回路を有し、前記測定電極と前記変換回路を
   同一プリント基板上に組み込むとともに、前記測
   定電極を前記プリント基板のパターンにより形成
   したことを特徴とする表面電位計。