JP2003035734A

JP2003035734A - 電源回路、距離センサ、及び表面電位検出装置

Info

Publication number: JP2003035734A
Application number: JP2001224220A
Authority: JP
Inventors: Takashi Urano; 高志浦野
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2001-07-25
Filing date: 2001-07-25
Publication date: 2003-02-07

Abstract

(57)【要約】【課題】トランスを用いない構成を採用することによ
り、小型化と低コスト化が図れる電源回路を提供する。【解決手段】分圧回路４３は、第１の入力端子Ｔ１１と
第２の入力端子Ｔ１２との間の電圧を分圧して、第１の
電圧信号Ｓ４３、及び第２の電圧信号Ｓ４４を出力す
る。正電位生成回路４１は、正極出力端子Ｔ２１の電位
を第１の電圧信号Ｓ４３と基準電圧信号Ｓ２１とを加算
した値に対応する電位にする。負電位生成回路４２は、
負極出力端子Ｔ２２の電位を第２の電圧信号Ｓ４４と基
準電圧信号Ｓ２１とを加算した値に対応する電位にす
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、電源回路、距離セ
ンサ、及び表面電位検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電気回路においては、主電源から独立し
た電源系統（以下、フローティング電源と称す）が用い
られる場合がある。

【０００３】このフローティング電源は、主電源の基準
電位（以下、第１の基準電位ＧＮＤ１と称する）とは、
異なる電位（以下、第２の基準電位ＧＮＤ２と称する）
を基準電位とする。つまり、主電源の正極出力端子及び
負極出力端子は、第１の基準電位ＧＮＤ１に対して、所
定の電位となるように定められ、フローティング電源の
正極出力端子及び負極出力端子は、第２の基準電位ＧＮ
Ｄ２に対して、所定の電位となるように定められてい
る。

【０００４】このようなフローティング電源を用いれ
ば、第１の基準電位ＧＮＤ１を基準に動作する回路系
と、第２の基準電位ＧＮＤ２を基準に動作する回路系と
を個別に設計することが可能になり、回路設計の自由度
が大きくなる。

【０００５】例えば、米国特許第４７９７６２０号明細
書は、トランスとスイッチング回路とを含むスイッチン
グ電源を用いて、主電源から独立したフローティング電
源を構成する技術を開示している。

【０００６】しかし、このようなフローティング電源
は、トランスとスイッチング回路とを有する分だけ、小
型化、軽量化、及び低コスト化が図れないという問題が
あった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、トラ
ンスを用いない構成を採用することにより、小型化、軽
量化、及び低コスト化が図れる電源回路を提供すること
である。

【０００８】本発明のもう一つの課題は、スイッチング
回路を用いない構成を採用することにより、小型化、軽
量化、及び低コスト化が図れる電源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】上述した課題を解決する
ため、本発明に係る電源回路は、第１の入力端子と、第
２の入力端子と、信号入力端子と、分圧回路と、正電位
生成回路と、負電位生成回路とを含む。

【００１０】分圧回路は、第１の入力端子と第２の入力
端子との間の電圧を分圧して、第１の電圧信号、及び第
２の電圧信号を出力する。第１の電圧信号の電位は、第
２の電圧信号の電位よりも高い。信号入力端子には、基
準電圧信号が入力される。

【００１１】正電位生成回路は、正極出力端子を含み、
第１の電圧信号、及び基準電圧信号が入力され、正極出
力端子の電位を第１の電圧信号と基準電圧信号とを加算
した値に対応する電位にする。

【００１２】負電位生成回路は、負極出力端子を含み、
第２の電圧信号、及び基準電圧信号が入力され、負極出
力端子の電位を第２の電圧信号と基準電圧信号とを加算
した値に対応する電位にする。

【００１３】本発明に係る電源回路において、分圧回路
は、第１の入力端子と第２の入力端子との間の電圧を分
圧して、第１の電圧信号、及び第２の電圧信号を出力す
る。このため、例えば、第１の入力端子及び第２の入力
端子に直流の電圧信号を入力すれば、直流の第１の電圧
信号及び第２の電圧信号を出力できる。

【００１４】また、分圧回路の分圧の割合を適宜設定す
ることにより、第１の電圧信号の電位、及び第２の電圧
信号の電位を所望の値に決定できる。

【００１５】また、本発明に係る電源回路において、正
電位生成回路は、第１の電圧信号、及び基準電圧信号が
入力され、正極出力端子の電位を第１の電圧信号と基準
電圧信号とを加算した値に対応する電位にする。負電位
生成回路は、第２の電圧信号、及び基準電圧信号が入力
され、負極出力端子の電位を第２の電圧信号と基準電圧
信号とを加算した値に対応する電位にする。このため、
第１の電圧信号の電位が第２の電圧信号の電位よりも高
い場合には、正極出力端子の電位が負極出力端子の電位
よりも高くなるので、正極出力端子を正極とし、負極出
力端子を負極とする電源を構成できる。

【００１６】また、本発明に係る電源回路において、正
極出力端子は、第１の電圧信号に対応する電位にされ、
負極出力端子は、第２の電圧信号に対応する電位にされ
る。このため、第１の電圧信号の電位及び第２の電圧信
号の電位を所望の値に定めれば、正極出力端子と負極出
力端子との間の電位差を所望の値に決定でき、所望の電
圧を出力する電源を構成できる。

【００１７】また、本発明に係る電源回路において、正
極出力端子及び負極出力端子は、基準電圧信号に対応す
る電位にされるので、正極出力端子及び負極出力端子が
基準電圧信号に対応して変化する電源を構成できる。こ
のため、任意の基準電位があった場合に、基準電圧信号
をその基準電位と同一の電圧値とすれば、正極出力端子
及び負極出力端子の電位が、基準電位に対応して変化す
るフローティング電源を構成できる。

【００１８】例えば、基準電圧信号として、所定の周波
数成分を含む信号を採用すれば、所定の周波数で、正極
出力端子及び負極出力端子の電位が変化するフローティ
ング電源を構成できる。また、基準電圧信号として、所
定の直流成分を含む信号を採用すれば、正極出力端子及
び負極出力端子の電位を微調整できる。

【００１９】また、本発明に係る電源回路において、正
極出力端子及び負極出力端子が基準電圧信号に対応して
変化するので、正極出力端子と負極出力端子との差、す
なわち、正極出力端子と負極出力端子との間の電圧に
は、基準電圧信号に対応する成分が含まれない。このた
め、正極出力端子と負極出力端子との間の電圧が一定値
になる電源を構成できる。

【００２０】また、本発明に係る電源回路は、正電位生
成回路、及び負電位生成回路の出力端子を、例えば、オ
ペアンプの出力端子とすることにより、正極出力端子、
及び負極出力端子の電位を所定値に保つことができる。
このため、正極出力端子、及び負極出力端子に接続され
る回路系のインピーダンスに関わらず、正極出力端子及
び負極出力端子の電位を所定値に保つことができ、電源
端子として使用することが可能になる。

【００２１】また、本発明に係る電源回路は、トランス
や、スイッチング回路を用いないで構成しているので、
小型化、軽量化、及び低コスト化を図ることができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係る電源回路の使
用状態を示すブロック図である。図２は、図１に示した
電源回路の回路図である。図３は、図１に示した電源回
路の各部の波形を示すタイミングチャートである。

【００２３】図１において、主電源Ｖｉｎは直流電源で
ある。主電源Ｖｉｎの負極端子は、第１の基準電位ＧＮ
Ｄ１に接続される。主電源Ｖｉｎの正極端子と負極端子
との間には、同一の静電容量を有する第３の平滑コンデ
ンサＣ１１、及び第４の平滑コンデンサＣ１２が直列接
続される。

【００２４】信号発生器２２１は、例えば、オペアンプ
を用いた発振回路である。信号発生器２２１は、一端が
第１の基準電位ＧＮＤ１に接地される。信号発生器２２
１の他端は、第１の基準電位ＧＮＤ１から見て所定の周
波数で変動する第２の基準電位ＧＮＤ２となる。

【００２５】図１及び図２において、本実施例に係る電
源回路は、第１の入力端子Ｔ１１と、第２の入力端子Ｔ
１２と、信号入力端子Ｔ１３と、分圧回路４３と、正電
位生成回路４１と、負電位生成回路４２とを含む。

【００２６】分圧回路４３は、抵抗Ｒ１１、抵抗Ｒ１
２、抵抗Ｒ１３、抵抗Ｒ１４を含む。抵抗Ｒ１１、抵抗
Ｒ１２、抵抗Ｒ１３、抵抗Ｒ１４は、それぞれ同じ抵抗
値である。抵抗Ｒ１１の一端は、第１の入力端子Ｔ１１
に接続される。抵抗Ｒ１１の他端は、抵抗Ｒ１２の一端
に接続されるとともに、正電位生成回路４１に接続され
る。抵抗Ｒ１２の他端は、抵抗Ｒ１３の一端に接続され
るとともに、第３の平滑コンデンサＣ１１及び第４の平
滑コンデンサＣ１２の接続点に接続され、その接続点を
ＧＮＤ３とする。抵抗Ｒ１３の他端は、抵抗Ｒ１４の一
端に接続されるとともに、負電位生成回路４２に接続さ
れる。抵抗Ｒ１４の他端は、第２の入力端子Ｔ１２に接
続される。信号入力端子Ｔ１３は、正電位生成回路４１
及び負電位生成回路４２に接続される。

【００２７】正電位生成回路４１は、バッファー４１１
と、加算回路４１２と、正極出力端子Ｔ２１とを含む。
バッファー４１１は、オペアンプＡ３を含み、加算回路
４１２は、オペアンプＡ４を含む。オペアンプＡ４の出
力端子は、正極出力端子Ｔ２１に接続される。

【００２８】負電位生成回路４２は、バッファー４２１
と、加算回路４２２と、負極出力端子Ｔ２２とを含む。
バッファー４２１は、オペアンプＡ５を含み、加算回路
４１２は、オペアンプＡ６を含む。オペアンプＡ６の出
力端子は、負極出力端子Ｔ２２に接続される。

【００２９】正極出力端子Ｔ２１と負極出力端子Ｔ２２
との間には、同一の静電容量を有する第１の平滑コンデ
ンサＣ１３、及び第２の平滑コンデンサＣ１４が直列接
続されるとともに、第１の回路系Ｘ１が接続される。第
１の回路系Ｘ１は、オペアンプＡ８等の回路要素を含
む。第１の平滑コンデンサＣ１３及び第２の平滑コンデ
ンサＣ１４の接続点は、第２の基準電位ＧＮＤ２に接続
される。

【００３０】次に、図１、図２、及び図３を参照して、
本実施例に係る電源回路の動作を説明する。

【００３１】主電源Ｖｉｎの正極端子及び負極端子は、
オペアンプＡ３、Ａ４、Ａ５、Ａ６に電力を供給する。
そして、更に、主電源Ｖｉｎの正極端子は、第１の入力
端子Ｔ１１に直流の電圧信号Ｓ４１を出力し、主電源Ｖ
ｉｎの負極端子は、第２の入力端子Ｔ１２に直流の電圧
信号Ｓ４２を出力する。例えば、電圧信号Ｓ４１の電位
は２４Ｖであり、電圧信号Ｓ４２の電位は０Ｖである。

【００３２】信号入力端子Ｔ１３には、第２の基準電位
ＧＮＤ２の交流成分を含む基準電圧信号Ｓ２１が入力さ
れる。基準電圧信号Ｓ２１は、例えば、１０ｋＨｚの交
流成分を含む。また、必要に応じて、信号入力端子Ｔ１
３と第２の基準電位ＧＮＤ２との間にコンデンサを挿入
し、第２の基準電位ＧＮＤ２に含まれる直流成分をカッ
トしても良い。

【００３３】分圧回路４３は、第１の入力端子Ｔ１１と
第２の入力端子Ｔ１２との間の電圧を分圧して、抵抗Ｒ
１１の他端から第１の電圧信号Ｓ４３を出力し、抵抗Ｒ
１３の他端から第２の電圧信号Ｓ４４を出力する。この
第１の電圧信号Ｓ４３の電位は、第２の電圧信号の電位
Ｓ４４よりも高い。例えば、第１の電圧信号Ｓ４３の電
位は１８Ｖであり、第２の電圧信号Ｓ４４の電位は６Ｖ
である。

【００３４】正電位生成回路４１の加算回路４１２に
は、基準電圧信号Ｓ２１が入力されるとともに、バッフ
ァー４１１を介して第１の電圧信号Ｓ４３が入力され
る。そして、正電位生成回路４１は、正極出力端子Ｔ２
１の電位を第１の電圧信号Ｓ４３と基準電圧信号Ｓ２１
とを加算した値に対応する電位にする。この正極出力端
子Ｔ２１の電位は、例えば、直流成分が１８Ｖであり、
交流成分が基準電圧信号Ｓ２１と同じ周波数、振幅、及
び位相を有する信号となる。

【００３５】負電位生成回路４２の加算回路４２２に
は、基準電圧信号Ｓ２１が入力されるとともに、バッフ
ァー４２１を介して第２の電圧信号Ｓ４４が入力され
る。そして、負電位生成回路４２は、負極出力端子Ｔ２
２の電位を第２の電圧信号Ｓ４４と基準電圧信号Ｓ２１
とを加算した値に対応する電位にする。この負極出力端
子Ｔ２２の電位は、例えば、直流成分が６Ｖであり、交
流成分が基準電圧信号Ｓ２１と同じ周波数、振幅、及び
位相を有する信号となる。また、正極出力端子Ｔ２１と
第２の基準電位ＧＮＤ２との間の電位差は、第２の基準
電位ＧＮＤ２と負極出力端子Ｔ２２との間の電位差に等
しくなる。

【００３６】正極出力端子Ｔ２１及び負極出力端子Ｔ２
２は、第１の回路系Ｘ１に電力を供給する。この電力
は、例えば、第１の回路系Ｘ１に含まれるオペアンプＡ
８の電源として用いられる。

【００３７】本実施例に係る電源回路において、分圧回
路４３は、第１の入力端子Ｔ１１と第２の入力端子Ｔ１
２との間の電圧を分圧して、第１の電圧信号Ｓ４３、及
び第２の電圧信号Ｓ４４を出力する。このため、例え
ば、第１の入力端子Ｔ１１及び第２の入力端子Ｔ１２に
直流の電圧信号Ｓ４１、Ｓ４２を入力すれば、直流の第
１の電圧信号Ｓ４３及び第２の電圧信号Ｓ４４を出力で
きる。

【００３８】また、分圧回路４３の分圧の割合を適宜設
定することにより、第１の電圧信号Ｓ４３の電位、及び
第２の電圧信号Ｓ４４の電位を所望の値に決定できる。

【００３９】また、本実施例に係る電源回路において、
正電位生成回路４１は、第１の電圧信号Ｓ４３、及び基
準電圧信号Ｓ２１が入力され、正極出力端子Ｔ２１の電
位を第１の電圧信号Ｓ４３と基準電圧信号Ｓ２１とを加
算した値に対応する電位にする。負電位生成回路４２
は、第２の電圧信号Ｓ４４、及び基準電圧信号Ｓ２１が
入力され、負極出力端子Ｔ２２の電位を第２の電圧信号
Ｓ４４と基準電圧信号Ｓ２１とを加算した値に対応する
電位にする。このため、第１の電圧信号Ｓ４３の電位が
第２の電圧信号Ｓ４４の電位よりも高い場合には、正極
出力端子Ｔ２１の電位が負極出力端子Ｔ２２の電位より
も高くなるので、正極出力端子Ｔ２１を正極とし、負極
出力端子Ｔ２２を負極とする電源を構成できる。

【００４０】また、本実施例に係る電源回路において、
正極出力端子Ｔ２１は、第１の電圧信号Ｓ４３に対応す
る電位にされ、負極出力端子Ｔ２２は、第２の電圧信号
Ｓ４４に対応する電位にされる。このため、第１の電圧
信号Ｓ４３の電位及び第２の電圧信号Ｓ４４の電位を所
望の値に定めれば、正極出力端子Ｔ２１と負極出力端子
Ｔ２２との間の電位差を所望の値に決定でき、所望の電
圧を出力する電源を構成できる。

【００４１】また、本実施例に係る電源回路において、
正極出力端子Ｔ２１及び負極出力端子Ｔ２２は、基準電
圧信号Ｓ２１に対応する電位にされるので、正極出力端
子Ｔ２１及び負極出力端子Ｔ２２が基準電圧信号Ｓ２１
に対応して変化する電源を構成できる。このため、任意
の基準電位があった場合に、基準電圧信号Ｓ２１をその
基準電位と同一の電圧値とすれば、正極出力端子Ｔ２１
及び負極出力端子Ｔ２２の電位が、基準電位Ｓ２１に対
応して変化するフローティング電源を構成できる。

【００４２】例えば、基準電圧信号Ｓ２１として、所定
の周波数の信号を採用すれば、所定の周波数で、正極出
力端子Ｔ２１及び負極出力端子Ｔ２２の電位が変化する
フローティング電源を構成できる。また、基準電圧信号
Ｓ２１として、所定の直流成分を含む信号を採用すれ
ば、正極出力端子Ｔ２１及び負極出力端子Ｔ２２の電位
を微調整できる。

【００４３】また、本発明に係る電源回路において、正
極出力端子Ｔ２１及び負極出力端子Ｔ２２が基準電圧信
号Ｓ２１に対応して変化するので、正極出力端子Ｔ２１
と負極出力端子Ｔ２２との差、すなわち、正極出力端子
Ｔ２１と負極出力端子Ｔ２２との間の電圧には、基準電
圧信号Ｓ２１に対応する交流成分が含まれない。このた
め、正極出力端子Ｔ２１と負極出力端子Ｔ２２との間の
電圧が一定値になる電源を構成できる。

【００４４】また、本実施例に係る電源回路は、正電位
生成回路４１、及び負電位生成回路４２の出力端子を、
例えば、オペアンプの出力端子とすることにより、正極
出力端子Ｔ２１、及び負極出力端子Ｔ２２の電位を所定
値に保つことができる。このため、正極出力端子Ｔ２
１、及び負極出力端子Ｔ２２に接続される回路系のイン
ピーダンスに関わらず、正極出力端子Ｔ２１及び負極出
力端子Ｔ２２の電位を所定値に保つことができ、電源端
子として使用することが可能になる。また、本実施例に
係る電源回路は、トランスや、スイッチング回路を用い
ないで構成しているので、小型化、軽量化、及び低コス
ト化を図ることができる。

【００４５】図４は本発明に係る電源回路を用いた距離
センサの構成を示すブロック図であり、図５は図４に示
した距離センサに用い得る信号発生器の構成を具体的に
示す回路図である。

【００４６】図４において、本実施例に係る距離センサ
は、電源回路１と、距離検知電極１２と、シールドケー
ス１４と、誘電体５１０と、回路基板１９とを含む。シ
ールドケース１４は、金属からなり、検知窓１６を含
む。誘電体５１０は、検知窓１６に凹凸嵌合し、検知窓
１６を塞いでいる。誘電体５１０は、有機系、無機系、
複合系のいずれであってもよい。距離検知電極１２は、
箔状の金属からなり、誘電体５１０と一体に備えられて
いる。

【００４７】回路基板１９には、変位検出回路２２が形
成されている。変位検出回路２２は、信号発生器２２１
と、非反転増幅回路２２２と、第２の増幅器２２３と、
第２の整流平滑回路２２４と、減算回路２２５と、第２
のレベルシフト回路２２６と、第１の除算回路２２７と
を含む。

【００４８】非反転増幅回路２２２は、オペアンプＡ２
と、抵抗Ｒ３とを含む。オペアンプＡ２は、正極出力端
子Ｔ２１及び負極出力端子Ｔ２２から電力が供給され
る。オペアンプＡ２の反転入力端子は、距離検知電極１
２に接続されるとともに、抵抗Ｒ３を介して出力端子に
接続されている。オペアンプＡ２の非反転入力端子は信
号発生器２２１の出力端子に接続されている。オペアン
プＡ２の出力端子は、非反転増幅回路２２２の出力端子
となる。

【００４９】図４、及び図５において、信号発生器２２
１は、オペアンプＡ１と、抵抗Ｒ１、Ｒ２と、信号源Ｖ
Ｇとを含む。信号源ＶＧは、例えば、音叉を用いて構成
してもよい。信号源ＶＧの一端は第１の基準電位ＧＮＤ
１に接地されている。

【００５０】オペアンプＡ１は、非反転入力端子が第１
の基準電位ＧＮＤ１に接地されている。オペアンプＡ１
の反転入力端子は、抵抗Ｒ１を介して信号源ＶＧの他端
に接続されるとともに、抵抗Ｒ２を介して出力端子に接
続されている。オペアンプＡ１の出力端子は、信号発生
器２２１の出力端子であり、第２の基準電位ＧＮＤ２に
なる。第２の基準電位ＧＮＤ２は、第２の増幅器２２
３、第２の整流平滑回路２２４、減算回路２２５、及び
シールドケース１４に接続される。

【００５１】被測定体４０は、感光体ドラム、帯電した
絶縁フィルム等である。被測定体４０の被測定面Ｓは直
流高圧電源Ｖ_DCの一端に接続されている。直流高圧電源
Ｖ_DCの他端は第１の基準電位ＧＮＤ１に接続されてい
る。この直流高圧電源Ｖ_DCの内部インピーダンスは十分
に小さいので、無視できる。被測定面Ｓの表面電位Ｖｓ
は、第１の基準電位ＧＮＤ１に対して、例えば、０Ｖか
ら−１０００Ｖまで変化する。

【００５２】距離センサ５０の距離検知電極１２は、被
測定面Ｓとの距離を、非接触状態で測定すべく、被測定
面Ｓと対向するように配置され、被測定面Ｓに容量結合
されている。距離検知電極１２と被測定面Ｓとの距離は
Ｌ２であり、その静電容量がＣ２となる。

【００５３】距離センサの静電容量Ｃ２は、誘電率をε
₀＊εｓとし、実効面積をＳ２とすると、Ｃ２＝ε₀＊εｓ＊Ｓ２／Ｌ２となる。ここで、距離検知電極１２と被測定面Ｓとの間
には空気及び誘電体５１０のみが存在するので、誘電率
ε₀＊εｓは一定であり、実効面積Ｓ２も一定である。
そのため、静電容量Ｃ２は、距離Ｌ２の変化のみに依存
し、静電容量Ｃ２は、距離Ｌ２の逆数に比例する。静電
容量Ｃ２が距離Ｌ２の変化に依存して変化するので、距
離検知電極１２から出力される信号は、被測定面Ｓとの
距離Ｌ２に対応する距離信号ｓ２となる。

【００５４】基準電圧信号Ｓ２１は、周波数、振幅、及
び位相が、第２の基準電位ＧＮＤ２と同一である交流信
号、例えば、周波数１０ｋＨｚの正弦波信号である。非
反転増幅回路２２２は、基準電圧信号Ｓ２１を増幅して
出力する。基準電圧信号Ｓ２１の周波数をｆとすると、
距離検知電極１２と被測定面Ｓとの間のインピーダンス
Ｘｃは、Ｘｃ＝１／（２πｆ＊Ｃ２）（１）となり、非反転増幅回路２２２の増幅率は（Ｘｃ＋Ｒ
３）／Ｘｃとなる。この非反転増幅回路２２２の出力端
子から出力される電圧Ｖｏｕｔは、基準電圧信号Ｓ２１
の振幅をＶｍとすると、Ｖｏｕｔ＝｛（Ｘｃ＋Ｒ３）／Ｘｃ｝＊Ｖｍ（２）と表せる。

【００５５】基準電圧信号Ｓ２１は、振幅Ｖｍ、及び周
波数ｆが一定であるから、Ｖｏｕｔ＝｛（Ｘｃ＋Ｒ３）／Ｘｃ｝＊Ｖｍ＝（１＋Ｒ３／Ｘｃ）＊Ｖｍ＝（１＋Ｒ３＊２πｆ＊Ｃ２）＊Ｖｍ＝（１＋Ｒ３＊２πｆ＊ε₀＊εｓ＊Ｓ２／Ｌ２）＊Ｖｍ（３）となり、電圧Ｖｏｕｔは、距離Ｌ２の変化のみに依存し
て変化するＡＣ信号となる。従って、距離Ｌ２を検出す
ることができる。

【００５６】図６は、図４に示した距離センサの動作波
形図である。以下、図４、図６を参照して、距離センサ
の動作を説明する。まず、図４に示す信号発生器２２１
では、信号源ＶＧから入力された信号を、オペアンプＡ
１で反転増幅し、基準電圧信号Ｓ２１を出力する。基準
電圧信号Ｓ２１を図６（ａ）に示す。

【００５７】非反転増幅回路２２２は、基準電圧信号Ｓ
２１を増幅して出力する。基準電圧信号Ｓ２１の周波数
をｆとすると、距離検知電極１２と被測定面Ｓとの間の
インピーダンスＸｃは、上掲式（１）で表現され、非反
転増幅回路２２２の増幅率は（Ｘｃ＋Ｒ３）／Ｘｃとな
る。この非反転増幅回路２２２の出力端子から出力され
る電圧Ｖｏｕｔは、上掲式（２）であらわされ、上掲式
（３）で表される電圧Ｖｏｕｔが出力される。電圧Ｖｏ
ｕｔは、距離Ｌ２の変化のみに依存して変化するＡＣ信
号となる。

【００５８】第２の増幅器２２３は、非反転増幅回路２
２２から入力されたＡＣ信号を交流増幅して信号Ｓ２２
を出力する。信号Ｓ２２を図６（ｂ）に示す。

【００５９】第２の整流平滑回路２２４は、信号Ｓ２２
を整流平滑して信号Ｓ２３を出力する。信号Ｓ２３を図
６（ｃ）に示す。この第２の整流平滑回路２２４は、第
２の基準電位ＧＮＤ２に接地されているため、第２の基
準電位ＧＮＤ２を基準にして、信号Ｓ２２を整流し、平
滑する。

【００６０】減算回路２２５は、信号Ｓ２３から基準電
圧信号Ｓ２１を減算して出力する。この減算回路２２５
から出力される信号は、直流の信号となる。

【００６１】第２のレベルシフト回路２２６は、減算回
路２２５から入力された信号のレベルを調整して信号Ｖ
ｂを出力する。信号Ｖｂを図６（ｄ）に示す。

【００６２】第２のレベルシフト回路２２６は、可変抵
抗を用いてゲインを調整可能にした非反転増幅回路等を
用いて構成してもよい。場合によっては、省略すること
も可能である。

【００６３】第１の除算回路２２７は、信号Ｖｂを基準
電圧Ｖｒｅｆで除算して、変位信号Ｖｃを出力する。基
準電圧Ｖｒｅｆは、距離検知電極１２が基準位置にある
とき、レベルシフト回路２２６から出力される信号と同
じ値に設定されている。したがって、変位信号Ｖｃは、
基準位置からの変位に対応する信号となる。変位信号Ｖ
ｃを図６（ｅ）に示す。

【００６４】本実施例に係る距離センサは、シールドケ
ース１４が検知窓１６を含み、距離検知電極１２が検知
窓１６に対応して配置されているから、検知窓１６を被
測定体に対向させることにより、距離検知電極１２と被
測定体との間の距離を検出できる。

【００６５】本実施例に係る距離センサにおいて、オペ
アンプＡ２には第２の基準電位ＧＮＤ２と同一の交流成
分を含む電力が供給されるので、オペアンプＡ２から出
力できる電位の最大値及び最小値（以下、最大最小電位
と称す）は、第２の基準電位ＧＮＤ２と同一の周波数及
び位相で変動する。また、オペアンプＡ２に入力される
基準電圧信号Ｓ２１の電位は、第２の基準電位ＧＮＤ２
と同一の周波数及び位相で変動する。このため、基準電
圧信号Ｓ２１の交流成分の全ての位相において、最大最
小電位と基準電圧信号Ｓ２１の電位との差が一定値にな
るので、オペアンプＡ２を用いて、基準電圧信号Ｓ２１
を最大最小電位の近傍まで増幅することが可能になり、
距離検知電極１２と被測定体４０との距離を正確に検出
できるようになる。

【００６６】また、本実施例に係る距離センサは、直流
高圧電源Ｖ_DCの内部インピーダンスが静電容量Ｃ２のイ
ンピーダンスよりも十分に小さい。このため、距離検知
電極１２から出力される信号が十分に大きくなるので、
距離検知電極１２と被測定体４０との距離を正確に検出
できる。

【００６７】図７は、図４に示した距離センサの一部を
更に具体的に示す回路図である。図７において、図４に
現れた構成部分と同一の構成部分については、同一の参
照符号を付し、重複説明は省略する。

【００６８】図７において、非反転増幅回路２２２は、
オペアンプＡ２と、抵抗Ｒ３の他、プリアンプ２２８
と、抵抗Ｒ２２１とを含む。オペアンプＡ２の非反転入
力端子は、抵抗Ｒ２２１を介して、シールドケース１４
に接続されている。オペアンプＡ２の反転入力端子は、
プリアンプ２２８を介して、距離検知電極１２に接続さ
れている。

【００６９】プリアンプ２２８には、フローティング電
源の出力端子Ｔ２１から第２の基準電位ＧＮＤ２と同一
の交流成分を含む電力が供給される。

【００７０】本実施例に係る距離センサは、オペアンプ
Ａ２の反転入力端子がプリアンプ２２８を介して、距離
検知電極１２に接続されている。このため、反転入力端
子の入力インピーダンスが高くなるので、距離検知電極
１２と被測定体４０との距離を正確に検出できる。

【００７１】また、本実施例に係る距離センサにおい
て、オペアンプＡ２及びプリアンプ２２８には、フロー
ティング電源の出力端子Ｔ２１、Ｔ２２から第２の基準
電位ＧＮＤ２と同一の交流成分を含む電力が供給され、
オペアンプＡ２及びプリアンプ２２８に入力される基準
電圧信号Ｓ２１は第２の基準電位ＧＮＤ２と同一の交流
成分を含むので、非反転増幅回路２２２がシールドケー
ス１４の電位である第２の基準電位ＧＮＤ２と同一の周
波数及び位相で動作する。このため、非反転増幅回路２
２２とシールドケース１４との間には相互干渉が生じな
いので、距離検知電極１２と被測定体４０との距離を正
確に検出できる。

【００７２】図８は本発明に係る距離センサを用いた表
面電位検出装置の使用状態における構成を概略的に示す
図である。図８において、表面電位検出装置は、図４に
示した距離センサ５０と、電位センサ６０と、絶縁体４
００と、信号処理回路２０とを含む。電位センサ６０
は、電位検知電極１１と、第１のシールドケース１３と
を含む。第１のシールドケース１３は、第１の検知窓１
５を含む。

【００７３】第１のシールドケース１３及びシールドケ
ース１４（以下、第２のシールドケースと称す）は、絶
縁体４００により、互いに電気的に絶縁され、かつ、機
械的に結合されている。第１のシールドケース１３は、
第１の基準電位ＧＮＤ１に接続されている。

【００７４】電位検知電極１１は、被測定面Ｓの表面電
位Ｖｓを、非接触状態で測定すべく、被測定面Ｓと対向
するように配置され、被測定面Ｓに容量結合されてい
る。電位検知電極１１は、第１のシールドケース１３の
内部に収納され、第１の検知窓１５に対応して設けられ
ている。

【００７５】電位検知電極１１からは、電位検知電極１
１と被測定面Ｓとの距離に対応する距離成分と、被測定
面Ｓの電位に対応する電位成分とを含む電位距離信号ｓ
１が出力される。距離検知電極１２からは、距離検知電
極１２と被測定面Ｓとの距離に対応する距離信号ｓ２が
出力される。

【００７６】信号処理回路２０は、電位距離信号ｓ１及
び距離信号ｓ２が入力され、距離信号ｓ２を用いて、電
位距離信号ｓ１から距離成分を除去し、被測定面Ｓの電
位に対応する信号Ｓ３を生成する。

【００７７】したがって、本実施例に係る表面電位検出
装置は、電位検知電極１１と被測定面Ｓとの距離が変動
した場合であっても、距離信号ｓ２を用いて、電位距離
信号ｓ１から距離成分を除去し、被測定面Ｓの電位に対
応する信号Ｓ３を生成できるので、被測定面Ｓの電位Ｖ
ｓを距離依存性を有することなく正確に検出することが
できる。

【００７８】特に、本実施例に係る表面電位検出装置
は、電位検知電極１１が収納された第１のシールドケー
ス１３と、距離検知電極１２が収納された第２のシール
ドケース１４とを機械的に結合してあるので、距離検知
電極１２と被測定面Ｓとの相対距離が電位検知電極１１
と被測定面Ｓとの相対距離と同時に変化する。したがっ
て、距離検知電極１２で得られた距離信号ｓ２と、電位
検知電極１１で得られた電位距離信号ｓ１の距離成分と
は同じ距離を示すことになる。このため、電位距離信号
ｓ１の距離成分を距離信号ｓ２によって除去し、被測定
体の電位を距離依存性を有することなく正確に検出する
ことができる。

【００７９】しかも、上記構成によれば、高電圧をフィ
ードバックする必要がなくなるので、回路構成が簡単に
なるとともに、大型で高価な高耐電圧部品、例えば，高
圧発生用トランス、整流用の高耐圧ダイオード、整流用
の高耐圧コンデンサ、ＤＣ／ＤＣコンバータ用高耐圧ト
ランスが不要になる。このため、本実施例に係る表面電
位検出装置は、小型で安価な低耐圧部品、例えば、耐圧
が数十Ｖ程度の表面実装型部品を用いた簡単な回路で構
成することができ、表面電位検出装置が小型、軽量にな
り、安価になる。

【００８０】また、本実施例に係る表面電位検出装置
は、電位検知電極１１と被測定面Ｓとの間の容量を大き
な振幅で振動させることができるので、検出感度が高く
なり、Ｓ／Ｎ比が大きくなる。

【００８１】本実施例に係る表面電位検出装置におい
て、信号処理回路２０は、受動回路素子、能動回路素子
を用いて構成した専用回路として構成してもよいし、そ
の一部または全部をコンピュータによって構成してもよ
い。また、電位検知電極１１及び距離検知電極１２の構
造についても、それが、所定の要求特性を満たすもので
ある限り、特に限定はない。例えば、電位検知電極１１
は、チョッパ型のものであってもよいし、電子回路的手
法により結合容量を変化させるものであってもよい。

【００８２】図９は、図８に示した表面電位検出装置の
構成を更に具体的に示すブロック図である。図９におい
て、信号処理回路２０は、電位検出回路２１と、変位検
出回路２２と、演算回路２３とを含む。電位検出回路２
１は、インピーダンス変換回路２１１と、第１の増幅器
２１２と、第１の整流平滑回路２１３と、第１のレベル
シフト回路２１４と、変調信号発生回路２１５と、メカ
ニカルチョッパ２１６とを含む。

【００８３】インピーダンス変換回路２１１、第１の増
幅器２１２、第１の整流平滑回路２１３、第１のレベル
シフト回路２１４、変調信号発生回路２１５、信号発生
器２２１、第２の整流平滑回路２２４、減算回路２２
５、第２のレベルシフト回路２２６、第１の除算回路２
２７、演算回路２３は、第１のシールドケース１３に収
納され、非反転増幅回路２２２、第２の増幅器２２３
は、第２のシールドケース１４に収納されている。

【００８４】電位検知電極１１と被測定面Ｓとの距離Ｌ
１は、距離Ｌ２と同じ値に設定されており、その静電容
量がＣ１となる。

【００８５】図１０は、図８及び図９に示した表面電位
検出装置の電位検出回路２１及び演算回路２３の動作波
形図である。以下、図９、図１０を参照して、表面電位
検出装置の動作を説明する。

【００８６】電位検出回路２１の変調信号発生回路２１
５は、一定の周波数の信号、例えば、７００Ｈｚの信号
を出力する。メカニカルチョッパ２１６は、変調信号発
生回路２１５から入力された信号の周波数で、被測定面
Ｓと電位検知電極１１との間に挿入される。メカニカル
チョッパ２１６が挿入されると、被測定面Ｓと電位検知
電極１１との間の誘電率がΔε₀だけ変化し、静電容量
Ｃ１がΔＣ１だけ変化する。

【００８７】電位検知電極１１に発生する電荷ΔＱは、
実効面積をＳ１とし、被測定面Ｓと電位検知電極１１と
の間の電位差をＶ１とすると、 ΔＱ＝（Δε₀Ｓ１／Ｌ１）＊Ｖ１＝ΔＣ１＊Ｖ１と表せる。したがって、電位検知電極１１に誘起される
変調電流ｉは、ｉ＝ΔＱ／Δｔ＝（Δε₀Ｓ１／Ｌ１）＊Ｖ１／Δｔ＝ΔＣ１＊Ｖ１／Δｔと表せる。変調電流ｉは、電位検知電極１１と被測定面
Ｓとの距離に対応する距離成分Ｌ１と、被測定面の電位
に対応する電位成分Ｖ１とを含む。そして、電位検知電
極１１は、変調電流ｉを電位距離信号ｓ１として出力す
る。

【００８８】インピーダンス変換回路２１１は、電位検
知電極１１から入力された電位距離信号ｓ１を電圧信号
に変換すると同時に、ハイ・インピーダンスをロー・イ
ンピーダンスに変換し、扱い易い信号にして出力する。

【００８９】第１の増幅器２１２は、インピーダンス変
換回路２１１から入力された信号をＡＣ増幅して信号Ｓ
１１を出力する。信号Ｓ１１を図１０（ａ）に示す。信
号Ｓ１１は、変調信号発生回路２１５から出力される信
号と同一の周波数、例えば、７００Ｈｚの略正弦波信号
となる。

【００９０】第１の整流平滑回路２１３は、信号Ｓ１１
をＤＣ信号に変換して、被測定面Ｓの電位Ｖｓに対応す
る成分と変位信号に比例する成分とが乗算された信号を
出力する。

【００９１】第１のレベルシフト回路２１４は、第１の
整流平滑回路２１３から入力された信号のＤＣレベルを
調整して、電位変位信号Ｖａを出力する。電位変位信号
Ｖａを図１０（ｂ）に示す。

【００９２】第１のレベルシフト回路２１４は、第２の
レベルシフト回路２２６と同様の非反転増幅回路を用い
て構成することができる。場合によっては、省略するこ
とも可能である。

【００９３】演算回路２３は、電位変位信号Ｖａと変位
信号Ｖｃとが入力され、電位変位信号Ｖａから変位信号
Ｖｃを除算して、信号Ｓ３を生成する。信号Ｓ３を図１
０（ｃ）に示す。この信号Ｓ３は、被測定面Ｓの表面電
位Ｖｓに対応する信号となる。

【００９４】次に、表面電位検出装置と被測定面Ｓとの
距離が変動した場合に、電位検知電極１１と被測定面Ｓ
との距離Ｌ１に対応する距離成分を除去して出力する方
法について説明する。図１１に、被測定面Ｓの表面電位
Ｖｓと信号Ｖｂとの関係を示し、図１２に、被測定面Ｓ
の表面電位Ｖｓと電位変位信号Ｖａとの関係を示す。

【００９５】図１１、図１２に示すように、信号Ｖｂは
表面電位Ｖｓには依存せず、距離Ｌ２に依存する。電位
変位信号Ｖａは、表面電位Ｖｓに比例し、かつ、距離Ｌ
１に依存する。

【００９６】本実施例においては、被測定面Ｓと電位検
知電極１１との距離Ｌ１が、被測定面Ｓと距離検知電極
１２との距離Ｌ２と同一であるため、距離Ｌ１（＝Ｌ
２）が変化したとき静電容量Ｃ１、Ｃ２は同じ割合だけ
変化する。そのため、距離Ｌ１が変動したときの信号Ｖ
ｂの変化量は、電位変位信号Ｖａの変化量に比例する。

【００９７】したがって、距離Ｌ１＝ｘ１、ｘ２である
とき、電位変位信号Ｖａ＝Ｖａ（ｘ１）、Ｖａ（ｘ
２）、信号Ｖｂ＝Ｖｂ（ｘ１）、Ｖｂ（ｘ２）とする
と、Ｖａ（ｘ１）／Ｖａ（ｘ２）＝Ｖｂ（ｘ１）／Ｖｂ（ｘ
２）と表せる。ここで、ｘ１を基準位置、Ｖｂ（ｘ１）を基
準電圧（Ｖｒｅｆ）と定めれば、Ｖａ（ｘ１）＝Ｖａ（ｘ２）／（Ｖｂ（ｘ２）／Ｖｒｅｆ）＝Ｖａ（ｘ２）／Ｖｃとなる。

【００９８】表面電位検出装置においては、距離Ｌ１が
基準位置（ｘ１）から変動したｘ２にあるとき、Ｖａ
（ｘ２）、Ｖｂ（ｘ２）が検出される。したがって、Ｖ
ａ（ｘ２）、Ｖｂ（ｘ２）を上式に代入すれば、被測定
面Ｓの電位Ｖｓを距離依存性を有することなく正確に検
出することができる。

【００９９】このように表面電位検出装置の信号処理回
路２０は、変位検出回路２２が変位信号Ｖｃ＝Ｖｂ／Ｖ
ｒｅｆを出力し、電位検出回路２１が電位変位信号Ｖａ
を出力する。そして、信号処理回路２０の演算回路２３
は、電位変位信号Ｖａから変位信号Ｖｃを除算すること
により、電位検知電極１１と被測定面Ｓとの距離Ｌ１に
対応する成分を除去することができ、被測定面Ｓの表面
電位Ｖｓに対応する信号Ｓ３を出力することができる。

【０１００】図１３に、表面電位Ｖｓの検出結果を示
す。図１３は、基準位置（ｘ１）を３ｍｍとし、距離Ｌ
１が基準位置から変動した場合の表面電位Ｖｓの検出結
果を示す図である。図１３において、本発明に係る表面
電位検出装置により検出した信号Ｓ３を実線で示し、従
来の高圧フィードバック型の電位検出装置により検出し
た結果を一点鎖線で示す。

【０１０１】図１３に示すように、本発明に係る表面電
位検出装置は、被測定面Ｓと電位検知電極１１との距離
Ｌ１が変動した場合であっても、被測定面Ｓの電位Ｖｓ
を距離依存性を有することなく正確に検出することがで
きる。

【０１０２】また、本実施例に係る表面電位検出装置
は、インピーダンスが高い部分である電位検知電極１
１、インピーダンス変換回路２１１、第１の増幅器２１
２が第１のシールドケース１３に収納され、インピーダ
ンスが高い部分である距離検知電極１２、非反転増幅回
路２２２、第２の増幅器２２３が第２のシールドケース
１４に収納され、第１のシールドケース１３が第１の基
準電位ＧＮＤ１に接地され、第２のシールドケース１４
が第２の基準電位ＧＮＤ２に接地されている。このた
め、インピーダンスが高い部分がノイズの影響を受けに
くくなるので、Ｓ／Ｎ比が大きくなる。

【０１０３】また、本発明に係る表面電位検出装置にお
いて、インピーダンスが低い部分である第１の整流平滑
回路２１３、第１のレベルシフト回路２１４、変調信号
発生回路２１５、信号発生器２２１、第２の整流平滑回
路２２４、減算回路２２５、第２のレベルシフト回路２
２６、第１の除算回路２２７、演算回路２３は、第１の
シールドケース１３に収納されていなくてもよく、第１
のシールドケース１３及び第２のシールドケース１４の
外部に設けてもよい。

【０１０４】また、本発明に係る表面電位検出装置にお
いて、距離検知電極１２と被測定面Ｓとの距離Ｌ２は、
電位検知電極１１と被測定面Ｓとの距離Ｌ１と異なった
値でもよい。但し、実施例に示したように、これらの距
離が同じ値である場合には、信号処理が容易になる。

【０１０５】図１４は、本発明に係る距離センサを用い
た表面電位検出装置の更に別の実施例を示すブロック図
である。図１４においては、図９に現れた構成部分と同
一の構成部分については、同一の参照符号を付してあ
る。

【０１０６】図１４に示す表面電位検出装置は、電位検
知電極１１と、距離検知電極１２と、第１のシールドケ
ース１３と、第２のシールドケース１４と、電位検出回
路３１と、変位検出回路２２と、演算回路２３とを含
む。

【０１０７】電位検出回路３１は、インピーダンス変換
回路２１１と、第１の増幅器２１２と、第１の整流平滑
回路２１３と、第１のレベルシフト回路２１４と、変調
信号発生回路２１５と、静止電極３１７と、インピーダ
ンス発生器３１８とを含む。

【０１０８】被測定面Ｓと電位検知電極１１とは、静止
電極３１７を介して対向し、静電容量Ｃ１を構成してい
る静止電極３１７は、導電性材料、例えば、金属材料に
より構成することができる。インピーダンス発生器３１
８の一端は静止電極３１７に電気的に接続されており、
他端は第１のシールドケース１３に電気的に接続されて
いる。インピーダンス発生器３１８と静止電極３１７と
は、第１のシールドケース１３に収納されている。

【０１０９】本実施例に係る表面電位検出装置は、変調
信号発生回路２１５が一定の周波数の信号、例えば、７
００Ｈｚの信号を出力する。インピーダンス発生器３１
８は、変調信号発生回路２１５から入力された信号の周
波数で、静止電極３１７のインピーダンスを周期的に変
化させる。この静止電極３１７のインピーダンスは、例
えば、周波数７００Ｈｚの正弦波状に変化する。

【０１１０】静止電極３１７のインピーダンスが変化す
ると、静電容量Ｃ１が変化し、電位検知電極１１から電
位距離信号ｓ１が出力される。この動作は、基本的に
は、図８〜図１３を参照して説明した表面電位検出装置
の動作と異なることはない。

【０１１１】図１５は本発明に係る距離センサを用いた
トナー濃度検出装置を示す図である。トナー濃度検出装
置は、距離センサ５０と、トナー濃度センサ７１とを含
む。距離センサ５０は図１〜図７に示した本発明に係る
距離センサである。

【０１１２】図１５に図示されたトナー濃度検出装置
は、カラー複写機、カラープリンタ等のカラー画像形成
装置において、カラートナー及びブラックトナーの濃度
を、感光体ドラム上で検出するのに用いることができ
る。

【０１１３】カラー画像形成装置では、イエロー（Ｙ
ｅ）、マゼンタ（Ｍｇ）、シアン（Ｓｙ）の３色のカラ
ートナーと共に、ブラックトナーを用い、ブラックを含
む全てのカラーを再現できるようにしてある。トナー濃
度センサ７１は、カラー画像形成装置において、良好な
色再現性を確保するため、感光体ドラム４０に付着した
トナー層４１を構成するカラートナー及びブラックトナ
ーの濃度を検出するのに用いられる。

【０１１４】トナー濃度センサ７１は、ケース７１１の
内部に発光素子７１２及び受光素子７１３を配置した構
造になっている。ケース７１１はシールド機能を持つ必
要はない。ケース７１１の一側面は、距離センサ５０の
一側面に、接着剤等の接合部材４０１によって結合され
ている。

【０１１５】発光素子７１２から出射された赤外線等の
光は、感光体ドラム４０の表面に付着されたトナー層４
１の表面で反射し、受光素子７１３に入射される。トナ
ー層４１の表面で反射される反射光は、トナー層４１の
種類、即ち、トナー層４１がイエロー（Ｙｅ）である
か、マゼンタ（Ｍｇ）であるか、シアン（Ｓｙ）である
か、または、ブラックであるかによって、異なった分光
反射率を示す。従って、発光素子７１２及び受光素子７
１３により、各色の分光波長に従った光学系を構成する
ことにより、トナー層４１の色ごとのトナー濃度検出信
号を得ることができる。受光素子７１３で得られたトナ
ー濃度検出信号は、信号処理装置２００に供給される。

【０１１６】図示されたトナー濃度センサ７１は、発光
素子７１２から出射された光を、トナー層４１の表面で
反射させ、受光素子７１３に導く光学経路を含んでいる
ので、この経路の光学的距離の変動が、トナー濃度検出
精度に直接に影響する。光学的距離は、トナー濃度セン
サ７１から感光体ドラム４０上のトナー層４１の表面ま
での距離Ｌ３に依存して変化する。

【０１１７】そこで、図１５のトナー濃度検出装置で
は、トナー濃度センサ７１に距離センサ５０を一体的に
組み合わせ、トナー濃度センサ７１からトナー層４１の
表面までの距離を、距離センサ５０によって検出し、そ
の検出信号に基づいて、トナー濃度センサ７１から信号
処理装置２００に供給されるトナー濃度検出信号に、距
離補正を加える。これにより、トナー濃度を、距離によ
る影響を受けることなく、高精度で検出できる。

【０１１８】図１６は、本発明に係る距離センサ５０
を、カラー画像形成装置に含まれる現像ゾーンにおい
て、磁気ロール７２３と現像剤調整バー７２４との間の
距離Ｌ４を検出するのに用いた例を示している。磁気ロ
ール７２３は、混合ホイール７２１と感光体ドラム４０
との間に配置され、混合ホイール７２１で混合された現
像剤を、その表面に磁気的に吸着して、磁気ブラシＭＢ
を立てる。現像剤は、カラートナーまたはブラックトナ
ーと、磁性粉とを混合したものである。

【０１１９】磁気ブラシＭＢの高さは現像剤の量に相当
し、現像剤の寡多はプリント品質に直接的影響を及ぼ
す。そこで、図１６の例では、磁気ロール７２３から距
離Ｌ４を隔てて現像剤調整バー７２４を配置し、現像剤
調整バー７２４を移動させて距離Ｌ４を調整し、それに
よって磁気ブラシＭＢの高さ、即ち、現像剤量を調整す
るようになっている。

【０１２０】距離Ｌ４の調整に当っては、距離Ｌ４を検
出しなければならない。その手段として、現像剤調整バ
ー７２４に本発明に係る距離センサ５０を搭載してあ
る。

【０１２１】図１６において、磁気ロール７２３、混合
ホイール７２１、現像剤調整バー７２４、トナー小出し
ブラシ７２５等は、外箱７２０の内部に収納されてい
る。

【０１２２】

【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）トランスを用いない構成を採用することにより、
小型化、軽量化、及び低コスト化が図れる電源回路を提
供することができる。（ｂ）スイッチング回路を用いない構成を採用すること
により、小型化、軽量化、及び低コスト化が図れる電源
回路を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電源回路の使用状態を示すブロッ
ク図である。

【図２】図１に示した電源回路の回路図である。

【図３】図１に示した電源回路の各部の波形を示すタイ
ミングチャートである。

【図４】本発明に係る電源回路を用いた距離センサの構
成を示すブロック図である。

【図５】図４に示した距離センサに用い得る信号発生器
の構成を具体的に示す回路図である。

【図６】図４に示した距離センサの動作波形図である。

【図７】図４に示した距離センサの一部を更に具体的に
示す回路図である。

【図８】本発明に係る距離センサを用いた表面電位検出
装置の使用状態における構成を概略的に示す図である。

【図９】図８に示した表面電位検出装置の構成を更に具
体的に示すブロック図である。

【図１０】図８及び図９に示した表面電位検出装置の動
作波形図である。

【図１１】被測定面Ｓの表面電位Ｖｓと信号Ｖｂとの関
係を示す図である。

【図１２】被測定面Ｓの表面電位Ｖｓと電位変位信号Ｖ
ａとの関係を示す図である。

【図１３】表面電位Ｖｓの検出結果を示す図である。

【図１４】本発明に係る距離センサを用いた表面電位検
出装置の更に別の実施例を示すブロック図である。

【図１５】本発明に係る距離センサを用いたトナー濃度
検出装置を示す図である。

【図１６】本発明に係る距離センサを、カラー画像形成
装置に含まれる現像ゾーンにおいて、磁気ロールと現像
剤調整バーとの間の距離を検出するのに用いた例を示す
図である。

【符号の説明】

１電源回路Ｔ１１第１の入力端子Ｔ１２第２の入力端子Ｔ１３信号入力端子４３分圧回路４１正電位生成回路４２負電位生成回路Ｓ４３第１の電圧信号Ｓ４４第２の電圧信号Ｓ２１基準電圧信号Ｔ２１正極出力端子Ｔ２２負極出力端子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の入力端子と、第２の入力端子と、
信号入力端子と、分圧回路と、正電位生成回路と、負電
位生成回路とを含む電源回路であって、前記分圧回路は、前記第１の入力端子と前記第２の入力
端子との間の電圧を分圧して、第１の電圧信号、及び第
２の電圧信号を出力し、前記第１の電圧信号の電位は、前記第２の電圧信号の電
位よりも高く、前記信号入力端子には、基準電圧信号が入力され、前記正電位生成回路は、正極出力端子を含み、前記第１
の電圧信号、及び前記基準電圧信号が入力され、前記正
極出力端子の電位を前記第１の電圧信号と前記基準電圧
信号とを加算した値に対応する電位にし、前記負電位生成回路は、負極出力端子を含み、前記第２
の電圧信号、及び前記基準電圧信号が入力され、前記負
極出力端子の電位を前記第２の電圧信号と前記基準電圧
信号とを加算した値に対応する電位にする電源回路。
【請求項２】請求項１に記載された電源回路であっ
て、前記第１の電圧信号、及び前記第２の電圧信号は、直流
の信号であり、前記基準電圧信号は、交流の成分を含む信号であり、前記正電位生成回路は、前記正極出力端子の電位を前記
第１の電圧信号の直流成分と、前記基準電圧信号の交流
成分とを加算した値に対応する電位にし、前記負電位生成回路は、前記負極出力端子の電位を前記
第２の電圧信号の直流成分と、前記基準電圧信号の交流
成分とを加算した値に対応する電位にする電源回路。
【請求項３】請求項１又は２に記載された電源回路で
あって、前記正電位生成回路、及び前記負電位生成回路は、オペ
アンプを用いた加算器からなる電源回路。
【請求項４】請求項１乃至３の何れかに記載された電
源回路であって、更に、信号発生器を含み、前記信号発生器は、交流成分を含む前記基準電圧信号を
前記信号入力端子に供給する電源回路。
【請求項５】請求項１乃至４の何れかに記載された電
源回路であって、更に、第１の容量素子と、第２の容量素子とを含み、前記第１の容量素子は、一端が前記正極出力端子に接続
され、前記第２の容量素子は、一端が前記第１の容量素子の他
端に接続され、他端が前記負極出力端子に接続される電
源回路。
【請求項６】請求項５に記載された電源回路であっ
て、前記第１の容量素子の他端は、前記信号入力端子に接続
されている電源回路。
【請求項７】請求項１乃至６の何れかに記載された電
源回路であって、更に、第３の容量素子と、第４の容量素子とを含み、前記第３の容量素子は、一端が前記第１の入力端子に接
続され、前記第４の容量素子は、一端が前記第３の容量素子の他
端に接続され、他端が前記第２の入力端子に接続されて
いる電源回路。
【請求項８】電源回路と、距離検知電極と、シールド
ケースと、変位検出回路とを含む距離センサであって、前記電源回路は、請求項１乃至７の何れかに記載された
ものでなり、前記シールドケースは、検知窓を含み、前記距離検知電極は、前記シールドケースの内部に収納
され、前記検知窓に対応して配置され、前記変位検出回路は、前記シールドケースの内部に収納
され、前記変位検出回路、及び前記シールドケースは、前記信
号入力端子に接続されている距離センサ。
【請求項９】請求項８に記載された距離センサであっ
て、前記変位検出回路は、オペアンプを含み、前記オペアンプは、前記正極出力端子及び前記負極出力
端子から電力が供給される距離センサ。
【請求項１０】距離センサと、電位センサと、信号処
理回路とを含む表面電位検出装置であって、前記距離センサは、請求項８又は９に記載されたもので
なり、被測定体との距離に対応する距離信号を出力し、前記電位センサは、前記被測定体との距離に対応する距
離成分と、前記被測定体の電位に対応する電位成分とを
含む電位距離信号を出力し、前記信号処理回路は、前記電位距離信号及び前記距離信
号が入力され、前記距離信号を用いて、前記電位距離信
号から前記距離成分を除去し、前記被測定体の電位に対
応する信号を生成する表面電位検出装置。