表面電位センサ フィードバック型

表面電位センサ
フィードバック型
EFS シリーズ
Issue date:
May 2010
●製品をより正しく、安全にご使用いただくために、さらに詳細な特性・仕様をご確認いただける納入仕様書をぜひご請求ください。
●記載内容は、改良その他により予告なく変更する場合がありますので、あらかじめご了承ください。
●RoHS指令対応：EU Directive 2002/95/ECにもとづき、免除された用途を除いて、鉛、カドミウム、水銀、六価クロム、および特定臭素系難燃剤の
PBB、PBDEを使用していないことを表します。
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表面電位センサ
EFSシリーズ
フィードバック型
検知出力変動幅 ±0.05V 以下の信頼性と新価格でカラー複写機、次
世代カラーレーザプリンタの高画質化を支援する新開発フィード
バック型表面電位センサです。検知した感光ドラム表面電位をプ
ローブシールドカバーと電気力線制御チョッパ部にフィードバッ
クする独自の検知精度高安定化回路を構成し、感光ドラム - 検知電
極間に介在する電界擾乱要因の作用を徹底排除するとともに、温
度変化や検知距離（プローブ取り付け位置決め）にもほとんど影
響を受けない極めて安定した高精度・高安定出力性能を実現しま
した。
特長
●独自の最適化構造・回路設計と合理化生産システムにより、世
界最小クラスの小型・軽量化と市場ニーズに対応するハイパ
フォーマンス、新価格を実現しました。
●変換効率を最適化した圧電素子による独自構造設計・超弾性合
金製チョッパの正確な駆動により、極めて安定した出力性能を
長期にわたり堅持します。
●応答速度性能も高速11ms（typical）を達成し、高まる高速・高
画質ニーズに即応します。
●検知電極以外のプローブ構成部品を検知電位と同電位にする独
自のフィードバック回路により、検知出力（0∼4.5V）変動幅を
±0.05V 以下に抑制。従来アナログ出力型では避けれなかった出
力電圧の検知距離依存性と周囲温度依存性を解消し、検知距離
1.5∼3.5mm内、温度変化0∼+50°Cにおいて出力電圧の変化率を
ほぼ 0% とする世界トップレベルの高安定検知性能を実現しま
した。
用途
複写機の感光ドラムおよび PPC 用紙表面電位の測定、レーザビー
ムプリンタへの応用、各種機器の表面電位測定など。
形状・寸法
EFS-22D
60±0.5
(5)
50±0.2
CN1: Connector (I/O pins)
Lead wire
40±0.2
Probe
1: Vcc Edc 24V
2: Output Edc 0 to 5V max.
3: For signal line GND
4: For power line GND
1234
Insulating tube
CN2
350±10
50±1
6±0.2
2
4 -ø4
Tie band
18 max.
(6.0)
6±0.2
Weight: Probe 13g (including lead wire)
Substrate 25g
50±0.5
(5)
330±10
t =1
EFS-31D
70±0.5
(5)
(5)
60±0.2
CN1: Connector (I/O pins)
50±0.2
CN2
60±0.5
6±0.2
575±15
50±1
6±0.2
2
4 -ø4
18max.
(6.0)
1: Vcc Edc 24V
2: Output Edc 0 to 5V max.
3: For signal line GND
4: For power line GND
1234
Weight: Probe 16g (including lead wire)
Substrate 28g
540±15
t =1
Dimensions in mm
• All probes share common specifications.
製品をより正しく、安全にご使用いただくために、さらに詳細な特性・仕様をご確認いただける納入仕様書をぜひご請求ください。
記載内容は、改良その他により予告なく変更する場合がありますので、あらかじめご了承ください。
002-01 / 20100508 / jb331.fm
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フィードバック型
電気的特性
タイプ
測定電圧範囲 電源電圧
Ve(V)
Vcc(V)
出力電圧 [ 測定電圧 ]∗
V0(V)
出力変動
∆V0
応答時間
(ms)
EFS-22D
EFS-31D
–1000 to 0
0 to +1000
0[0], 2.5[–500], 4.5[–900]
0[0], 2.5[+500], 4.5[+900]
±0.05
±0.05
20max.
20max.
24±10%
24±10%
立ち上がり
時間 tr
(ms)
11typ.
11typ.
立ち下がり
検知距離
時間 tf
(mm)
(ms)
13.5typ.
1.5 to 3.5
13.5typ.
1.5 to 3.5
消費電流
Idc(mA)
100max.
100max.
∗
測定電圧値の 1/200 を出力。
●温度範囲 動作時：0∼+50°C 保存時：–20∼+60°C
湿度範囲（結露なきこと）
動作時：10∼90(%)RH 保存時：5∼95(%)RH
上限湿球温度：38°C（結露なきこと）
測定回路
応答時間の定義
5
Probe
4
90%
4.5V
Fixed block
Output
voltage
10%
0.1V
Output
tr
Fixed substrate
tf
3
2
1
測定電圧 –20 ∼ –900V のステップ入力 (1ms
以内)に対して、出力電圧がペース∼トップ
間の 10% から90% まで立ち上がるのに要す
る時間 tr、および 90% から 10% に立ち下が
るのに要する時間tf を適用。
Multi-meter
or
oscilloscope
Vcc Edc 24V
4 321
Output voltage (V)
Detector distance:
2.5mm
Electrode
検知電圧と出力電圧
–20V
Detector
voltage
–900V
High voltage
DC power supply
0
0
–200
– 400
– 600
– 800
Detector voltage (V)
–1000
DC power
supply
A
表面電位検知メカニズム
Mea
Combined capacitance variation and opening-closing
operation of the electric field line blocking shutter
Probe circuit structure
sure
d su
Elec
r
tric fi face
eld li
ne
Fully closed
Half open
Mea
surfasured
ce
Fully open
Sen
sor
Ve
to grelativ
rou e
nd
Shie
ld c
ase
Cho
(tun pper
ing
fork
typ
e
shu
tter
)
elec
tr
Prea ode
m
( imp p
eda
n
Out ce tran
s.)
put
Inpu
Vo
t re
s
Inp
ut c istanc
e
apa
cita R i
nce
Ci
P
Volt
referobe
a
ele ge
r
e
n
pot
me
ent ce
nt
Vp ial
Line
elec s of
tric
field
Air
Me
surasur
fac ed
e
Se
elensor
surctrod
fac e
e
Combined
cap. =C – C
Sen
elecsor
trod
e
Combined
cap. =C
Combined
cap. =C + C
Variable capacitor model
Surface mechanism equivalent circuit
Potential vs.
probe Ve-Vp
Input
resistance
Ri
Probe
3
1
2
4
5
[C] → [C + C ] → [C] → [C – C] → [C]
Periodic variation
Input
capacitance
Ci
Probe
reference
potential
Vp
Combined capacitance
between measurement
surface and sensor
electrode
Combined
capacitance Cv
C+
2
C
C
C– C
1
Shield case
3
5
Window
4
Chopper operation period
(650 to 700Hz)
Voltage element
(also on opposite side of
oscillating plate)
Board(ground plane)
Chopper(tuning fork
type oscillating plate)
Detector circuit
(board backside)
Electric field line
blocking shutter
Sensor electrode
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フィードバック型
動作回路例
Tuning fork oscillating shutter
Sensor electrode
Shield
case
Preamp
Sensor voltage
×1/200
High voltage boost
(isolated transformer)
AC
amplification
Synchronized
waveform
Voltage
divider
Buffer
Sensor voltage
feedback
Voltage element
drive circuit
To various
circuits
Integrating
circuit
Output
Floating type power supply
Floating components
+24V
Isolated transformer
感光ドラムなどの被測定面が、負に帯電しているモデルです。一
定の距離で被測定面に対向するプローブ中の検知電極面には、空
気を媒体とした静電結合で被測定面帯電荷と等価の正電荷が誘起
されます。このとき、チョッパ（音叉型振動板）を駆動し、先端
部の電気力線遮蔽翼を周期的に開閉することで、検知電極面に誘
起される電荷量（電気力線密度）を正弦波状に増減させます。つ
まり、振動板長手方向に設定された圧電素子の周期的な伸縮（電
気 - 機械エネルギー変換）を振動板のたわみ運動に利用した電気力
線の増減メカは、回路的には可変コンデンサと等価の機能を発揮
特性例
出力電圧の検知距離依存性
します。このように、周期的に変化する電荷量に変換され、イン
ピーダンス変換（高→低）用プリアンプから交流電圧 V0 として取
り出された検知電位は、増幅、検波、積分回路を通り、次の絶縁
トランスで被測定電位とプローブ基準電位との差が常にゼロボル
トになるように高圧増幅され、プローブ基準電位にフィードバッ
クされます。そして、被測定電位と同じ値に調整されたこの高圧
出力は、最終段の分圧回路でちょうど 1/200 の電圧値に処理され、
センサから出力されます。
出力電圧の温度による変化率
180
5
Non feedback type
Feedback type
160
3
2
100
Change(%)
Change(%)
120
80
60
40
1
0
–1
20
–2
0
–3
–20
–4
–40
Non feedback type
Feedback type
4
140
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
–5
0
Detector distance (mm)
10
20
30
40
50
60
Ambient temperature (˚C)
取扱い上のご注意
●本タイプの表面電位センサ動作中は、回路基板及びプローブが
高電圧になり感電の危険がありますので、十分ご注意願います。
●本センサは回路基板とプローブを 1:1 で組み合わせ調整済のた
め、組み合わせを変更したり、基板上の可変抵抗を動かさない
ようお願いします。
●本センサを落としたり、ぶつけたり、衝撃を与えないよう、ご
注意願います。
●プローブホルダーは別途ご相談ください。
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