JP2000002733A - 電位センサ - Google Patents
電位センサInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 構成が単純で、圧電音叉の振幅が安定するこ
とにより出力信号が安定し、Ｓ／Ｎ比も低下することの
ない電位センサを提供する 【解決手段】 電位センサ１０は、圧電音叉１１を含
む。圧電音叉１１は、音叉型の振動体１１ａを含み、振
動体１１ａの一方の腕部には、振動体１１ａを駆動させ
るための駆動用圧電素子１１ｂが設けられ、振動体１１
ａの他方の腕部には、駆動用圧電素子１１ｂに信号を帰
還するための帰還用圧電素子１１ｃが設けられる。圧電
音叉１１の他方の腕部の表面には検知電極１２が形成さ
れており、この圧電音叉１１は、検知電極１２が被測定
物１３と対向するように配置される。この電位センサ１
０の回路ブロックは、圧電音叉１１を自励振駆動させる
ための自励振発振回路１４と、圧電音叉から得られる電
気的信号を処理し検出するための信号処理回路２０と、
圧電音叉１１に配置されている帰還用圧電素子１１ｃの
出力信号を基準信号と比較する比較回路３０とから構成
される。自励振発振回路１４には、利得制御回路１４ｃ
が含まれる。
とにより出力信号が安定し、Ｓ／Ｎ比も低下することの
ない電位センサを提供する 【解決手段】 電位センサ１０は、圧電音叉１１を含
む。圧電音叉１１は、音叉型の振動体１１ａを含み、振
動体１１ａの一方の腕部には、振動体１１ａを駆動させ
るための駆動用圧電素子１１ｂが設けられ、振動体１１
ａの他方の腕部には、駆動用圧電素子１１ｂに信号を帰
還するための帰還用圧電素子１１ｃが設けられる。圧電
音叉１１の他方の腕部の表面には検知電極１２が形成さ
れており、この圧電音叉１１は、検知電極１２が被測定
物１３と対向するように配置される。この電位センサ１
０の回路ブロックは、圧電音叉１１を自励振駆動させる
ための自励振発振回路１４と、圧電音叉から得られる電
気的信号を処理し検出するための信号処理回路２０と、
圧電音叉１１に配置されている帰還用圧電素子１１ｃの
出力信号を基準信号と比較する比較回路３０とから構成
される。自励振発振回路１４には、利得制御回路１４ｃ
が含まれる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電位センサに関
し、特に、電子写真装置の感光体ドラムの帯電電荷を非
接触で検出するための電位センサに関するものである。
し、特に、電子写真装置の感光体ドラムの帯電電荷を非
接触で検出するための電位センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の電位センサとして、振動容量型の
電位センサの構成を図３に示す。電位センサ１００は、
機械的振動手段としての圧電音叉１１を含む。圧電音叉
１１は、エリンバなどの金属からなる音叉型の振動体１
１ａを含み、振動体１１ａの一方の腕部には、振動体１
１ａを駆動させるための駆動用圧電素子１１ｂが設けら
れ、振動体１１ａの他方の腕部には、駆動用圧電素子１
１ｂに信号を帰還するための帰還用圧電素子１１ｃが設
けられる。振動体１１ａの他方の腕部の表面、すなわ
ち、圧電音叉１１の他方の腕部の表面には検知電極１２
が形成されており、この圧電音叉１１は、検知電極１２
が被測定物１３と対向するように配置される。なお、図
４では、図面のわかりやすさを考慮し、検知電極１２
が、圧電音叉１１と離れて記載されている。
電位センサの構成を図３に示す。電位センサ１００は、
機械的振動手段としての圧電音叉１１を含む。圧電音叉
１１は、エリンバなどの金属からなる音叉型の振動体１
１ａを含み、振動体１１ａの一方の腕部には、振動体１
１ａを駆動させるための駆動用圧電素子１１ｂが設けら
れ、振動体１１ａの他方の腕部には、駆動用圧電素子１
１ｂに信号を帰還するための帰還用圧電素子１１ｃが設
けられる。振動体１１ａの他方の腕部の表面、すなわ
ち、圧電音叉１１の他方の腕部の表面には検知電極１２
が形成されており、この圧電音叉１１は、検知電極１２
が被測定物１３と対向するように配置される。なお、図
４では、図面のわかりやすさを考慮し、検知電極１２
が、圧電音叉１１と離れて記載されている。
【０００３】そして、駆動用圧電素子１１ｂは、自励振
発振回路１５の出力端と接続されており、帰還用圧電素
子１１ｃは、自励振発振回路１５の入力端に接続されて
いる。また、検知電極１２は、信号処理回路２０と接続
されている。信号処理回路２０は、インピーダンス変換
回路２１と、交流増幅回路２２と、同期検波・平滑回路
２３と、直流増幅回路２４とから構成される。
発振回路１５の出力端と接続されており、帰還用圧電素
子１１ｃは、自励振発振回路１５の入力端に接続されて
いる。また、検知電極１２は、信号処理回路２０と接続
されている。信号処理回路２０は、インピーダンス変換
回路２１と、交流増幅回路２２と、同期検波・平滑回路
２３と、直流増幅回路２４とから構成される。
【０００４】このように構成された電位センサ１００
は、次のように動作する。
は、次のように動作する。
【０００５】まず、自励振発振回路１５の出力端から駆
動信号が出力される。この駆動信号が駆動用圧電素子１
１ｂに印加されることにより、駆動用圧電素子１１ｂが
歪み、振動体１１ａの一方の腕部が振動を発生する。そ
して、振動体１１ａの一方の腕部が振動することによ
り、振動体１１ａが音叉形状をしていることから、振動
体１１ａの他方の腕部が、振動体１１ａの一方の腕部と
逆位相の振動を発生する。この、振動体１１ａの他方の
腕部の振動により、帰還用圧電素子１１ｃが歪み、帰還
用圧電素子１１ｃから帰還信号が発生し、この帰還信号
が自励振発振回路１５の入力端に入力されることによ
り、圧電音叉１１が自励振駆動される。
動信号が出力される。この駆動信号が駆動用圧電素子１
１ｂに印加されることにより、駆動用圧電素子１１ｂが
歪み、振動体１１ａの一方の腕部が振動を発生する。そ
して、振動体１１ａの一方の腕部が振動することによ
り、振動体１１ａが音叉形状をしていることから、振動
体１１ａの他方の腕部が、振動体１１ａの一方の腕部と
逆位相の振動を発生する。この、振動体１１ａの他方の
腕部の振動により、帰還用圧電素子１１ｃが歪み、帰還
用圧電素子１１ｃから帰還信号が発生し、この帰還信号
が自励振発振回路１５の入力端に入力されることによ
り、圧電音叉１１が自励振駆動される。
【０００６】ここで、被測定物１３は電位ＶHVに帯電さ
れており、被測定物１３と検知電極１２との間には、電
界Ｅが発生している。そして、圧電音叉１１が振動する
ことにより、圧電音叉１１に形成されている検知電極１
２と、被測定物１３との距離が周期的に変動し、この距
離の周期的な変動により、検知電極１２と被測定物１３
との間に発生する静電容量が周期的に変化する。これに
より、検知電極１２に電荷が誘起され、交流信号が発生
する。この交流信号は、被測定物１３の電位ＶHVに比例
することから、この交流信号が信号処理回路２０に入力
されることによって、被測定物１３の電位ＶHVに応じた
検出出力信号が得られる。
れており、被測定物１３と検知電極１２との間には、電
界Ｅが発生している。そして、圧電音叉１１が振動する
ことにより、圧電音叉１１に形成されている検知電極１
２と、被測定物１３との距離が周期的に変動し、この距
離の周期的な変動により、検知電極１２と被測定物１３
との間に発生する静電容量が周期的に変化する。これに
より、検知電極１２に電荷が誘起され、交流信号が発生
する。この交流信号は、被測定物１３の電位ＶHVに比例
することから、この交流信号が信号処理回路２０に入力
されることによって、被測定物１３の電位ＶHVに応じた
検出出力信号が得られる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の電位センサでは、圧電音叉の温度特性，圧電音叉を
支持する支持部材からの振動漏れ、などの要因で、圧電
音叉の振幅が変化し、それにより、電位センサの出力信
号が安定せず、正確な被測定物の帯電電位量を測定する
ことが困難であった。
来の電位センサでは、圧電音叉の温度特性，圧電音叉を
支持する支持部材からの振動漏れ、などの要因で、圧電
音叉の振幅が変化し、それにより、電位センサの出力信
号が安定せず、正確な被測定物の帯電電位量を測定する
ことが困難であった。
【０００８】この問題点を解決するものとして、特開昭
６０−２９６７３号公報に開示されている振動容量型の
電位センサがある。この電位センサは、フォトセンサに
よって圧電音叉の振幅を検出し、これに応じて圧電音叉
の振幅を一定に維持する構成からなる。しかし、この電
位センサではフォトセンサを使用しているため、個別に
センサが必要となるため、圧電音叉付近の配線等の構成
が複雑となるという新たな問題が生じていた。
６０−２９６７３号公報に開示されている振動容量型の
電位センサがある。この電位センサは、フォトセンサに
よって圧電音叉の振幅を検出し、これに応じて圧電音叉
の振幅を一定に維持する構成からなる。しかし、この電
位センサではフォトセンサを使用しているため、個別に
センサが必要となるため、圧電音叉付近の配線等の構成
が複雑となるという新たな問題が生じていた。
【０００９】また、上記問題点を解決する他のものとし
て、実公平５−２８６５号公報に開示されているチョッ
パ型の電位センサがある。この電位センサは、電位セン
サの出力電圧とチョッパ部の出力電圧を除算することに
より、出力電位から圧電音叉の振幅に起因する信号を除
去する構成からなる。
て、実公平５−２８６５号公報に開示されているチョッ
パ型の電位センサがある。この電位センサは、電位セン
サの出力電圧とチョッパ部の出力電圧を除算することに
より、出力電位から圧電音叉の振幅に起因する信号を除
去する構成からなる。
【００１０】しかし、この電位センサでは、出力電圧を
除算するために、得られる検出信号の感度が低下してし
まう。また、電位センサの出力電圧およびチョッパ部の
出力電圧にはノイズが含まれていることから、除算して
もそれぞれのノイズは除去されず、逆に、除算されるこ
とによってさらに増大する。したがって、得られる検出
信号のＳ／Ｎ比が小さくなってしまうという新たな問題
が生じていた。
除算するために、得られる検出信号の感度が低下してし
まう。また、電位センサの出力電圧およびチョッパ部の
出力電圧にはノイズが含まれていることから、除算して
もそれぞれのノイズは除去されず、逆に、除算されるこ
とによってさらに増大する。したがって、得られる検出
信号のＳ／Ｎ比が小さくなってしまうという新たな問題
が生じていた。
【００１１】したがって、本発明の目的は、上述の問題
点を解消するためになされたもので、構成が単純で、圧
電音叉の振幅が安定することにより出力信号が安定し、
Ｓ／Ｎ比も低下することのない電位センサを提供するこ
とにある。
点を解消するためになされたもので、構成が単純で、圧
電音叉の振幅が安定することにより出力信号が安定し、
Ｓ／Ｎ比も低下することのない電位センサを提供するこ
とにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の電位センサにおいては、音叉型の振動体、
振動体の一方の腕部に設けられる駆動用圧電素子、振動
体の他方の腕部に設けられる帰還用圧電素子、とを備え
る圧電音叉と、圧電音叉に設けられる検知電極と、検知
電極に接続され被測定物の表面の帯電電荷量に起因して
検知電極に発生する電気的信号の変化を検出する信号処
理回路と、帰還用圧電素子に入力端が接続され駆動用圧
電素子に出力端が接続される自励振発振回路と、自励振
発振回路に備えられる利得制御回路と、帰還用圧電素子
に入力端が接続され利得制御回路に出力端が接続される
比較回路と、を有することを特徴としている。
に、本発明の電位センサにおいては、音叉型の振動体、
振動体の一方の腕部に設けられる駆動用圧電素子、振動
体の他方の腕部に設けられる帰還用圧電素子、とを備え
る圧電音叉と、圧電音叉に設けられる検知電極と、検知
電極に接続され被測定物の表面の帯電電荷量に起因して
検知電極に発生する電気的信号の変化を検出する信号処
理回路と、帰還用圧電素子に入力端が接続され駆動用圧
電素子に出力端が接続される自励振発振回路と、自励振
発振回路に備えられる利得制御回路と、帰還用圧電素子
に入力端が接続され利得制御回路に出力端が接続される
比較回路と、を有することを特徴としている。
【００１３】また、音叉型の振動体、振動体の一方の腕
部に設けられる駆動用圧電素子、振動体の他方の腕部に
設けられる帰還用圧電素子、とを備える圧電音叉と、圧
電音叉に設けられる検知電極と、検知電極に接続され被
測定物の表面の帯電電荷量に起因して検知電極に発生す
る電気的信号の変化を検出する信号処理回路と、信号処
理回路に備えられる利得制御回路と、帰還用圧電素子に
入力端が接続され駆動用圧電素子に出力端が接続される
自励振発振回路と、帰還用圧電素子に入力端が接続され
利得制御回路に出力端が接続される比較回路と、を備え
ることを特徴としている。
部に設けられる駆動用圧電素子、振動体の他方の腕部に
設けられる帰還用圧電素子、とを備える圧電音叉と、圧
電音叉に設けられる検知電極と、検知電極に接続され被
測定物の表面の帯電電荷量に起因して検知電極に発生す
る電気的信号の変化を検出する信号処理回路と、信号処
理回路に備えられる利得制御回路と、帰還用圧電素子に
入力端が接続され駆動用圧電素子に出力端が接続される
自励振発振回路と、帰還用圧電素子に入力端が接続され
利得制御回路に出力端が接続される比較回路と、を備え
ることを特徴としている。
【００１４】これにより、比較回路によって圧電音叉の
振幅に応じた信号が基準信号と比較され、比較されて得
られた信号が自励振発振回路内の利得制御回路に入力さ
れ、利得が制御されることにより、圧電音叉の振幅が安
定し、Ｓ／Ｎ比も低下することがない。
振幅に応じた信号が基準信号と比較され、比較されて得
られた信号が自励振発振回路内の利得制御回路に入力さ
れ、利得が制御されることにより、圧電音叉の振幅が安
定し、Ｓ／Ｎ比も低下することがない。
【００１５】また、比較回路によって圧電音叉の振幅に
応じた信号が基準信号と比較され、比較されて得られた
信号が信号処理回路内の利得制御回路に入力されること
により、圧電音叉近傍にセンサなどの他のものが存在す
ることなく構成が簡素化され、出力信号が圧電音叉の振
幅に応じて補正され、Ｓ／Ｎ比も低下することがない。
応じた信号が基準信号と比較され、比較されて得られた
信号が信号処理回路内の利得制御回路に入力されること
により、圧電音叉近傍にセンサなどの他のものが存在す
ることなく構成が簡素化され、出力信号が圧電音叉の振
幅に応じて補正され、Ｓ／Ｎ比も低下することがない。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一つ
を図面を参照して詳細に説明する。なお、従来例で示し
た構成と同一の構成については同一番号を付すととも
に、その説明において一部省略する場合がある。
を図面を参照して詳細に説明する。なお、従来例で示し
た構成と同一の構成については同一番号を付すととも
に、その説明において一部省略する場合がある。
【００１７】図１に、本発明の第１の実施の形態に係る
電位センサを示す。この電位センサ１０は、機械的振動
手段としての圧電音叉１１を含む。圧電音叉１１は、エ
リンバなどの金属からなる音叉型の振動体１１ａを含
み、振動体１１ａの一方の腕部には、振動体１１ａを駆
動させるための駆動用圧電素子１１ｂが設けられ、振動
体１１ａの他方の腕部には、駆動用圧電素子１１ｂに信
号を帰還するための帰還用圧電素子１１ｃが設けられ
る。振動体１１ａの他方の腕部の表面、すなわち、圧電
音叉１１の他方の腕部の表面には検知電極１２が形成さ
れており、この圧電音叉１１は、検知電極１２が被測定
物１３と対向するように配置される。なお、図１では、
図面のわかりやすさを考慮し、検知電極１２が、圧電音
叉１１と離れて記載されている。この電位センサ１０の
回路ブロックは、大略、圧電音叉１１を自励振駆動させ
るための自励振発振回路１４と、圧電音叉１１から得ら
れる電気的信号を処理し検出するための信号処理回路２
０と、圧電音叉１１に配置されている帰還用圧電素子１
１ｃの出力信号を基準信号と比較する比較回路３０とか
ら構成される。
電位センサを示す。この電位センサ１０は、機械的振動
手段としての圧電音叉１１を含む。圧電音叉１１は、エ
リンバなどの金属からなる音叉型の振動体１１ａを含
み、振動体１１ａの一方の腕部には、振動体１１ａを駆
動させるための駆動用圧電素子１１ｂが設けられ、振動
体１１ａの他方の腕部には、駆動用圧電素子１１ｂに信
号を帰還するための帰還用圧電素子１１ｃが設けられ
る。振動体１１ａの他方の腕部の表面、すなわち、圧電
音叉１１の他方の腕部の表面には検知電極１２が形成さ
れており、この圧電音叉１１は、検知電極１２が被測定
物１３と対向するように配置される。なお、図１では、
図面のわかりやすさを考慮し、検知電極１２が、圧電音
叉１１と離れて記載されている。この電位センサ１０の
回路ブロックは、大略、圧電音叉１１を自励振駆動させ
るための自励振発振回路１４と、圧電音叉１１から得ら
れる電気的信号を処理し検出するための信号処理回路２
０と、圧電音叉１１に配置されている帰還用圧電素子１
１ｃの出力信号を基準信号と比較する比較回路３０とか
ら構成される。
【００１８】自励振発振回路１４は、位相回路１４ａ
と、発振回路１４ｂと、利得制御回路１４ｃとから構成
される。
と、発振回路１４ｂと、利得制御回路１４ｃとから構成
される。
【００１９】信号処理回路２０は、インピーダンス変換
回路２１と、交流増幅回路２２と、同期検波・平滑回路
２３と、直流増幅回路２４とから構成される。
回路２１と、交流増幅回路２２と、同期検波・平滑回路
２３と、直流増幅回路２４とから構成される。
【００２０】そして、以上に示した電位センサ１０の接
続関係は以下の通りである。図１に示すように、自励振
発振回路１４の入力端、すなわち、位相回路１４ａの入
力端は、圧電音叉１１に設けられている帰還用圧電素子
１１ｃと接続されており、位相回路１４ａの出力端は発
振回路１４ｂの入力端に接続され、発振回路１４ｂの出
力端は利得制御回路１４ｃの一方の入力端に接続され、
利得制御回路１４ｃの出力端、すなわち、自励振発振回
路１４の出力端は圧電音叉に設けられている駆動用圧電
素子１１ｂと接続されて、フィードバック回路が構成さ
れるものである。また、自励振発振回路１４の出力端は
後述する同期検波・平滑回路２３の他方の入力端に接続
される。
続関係は以下の通りである。図１に示すように、自励振
発振回路１４の入力端、すなわち、位相回路１４ａの入
力端は、圧電音叉１１に設けられている帰還用圧電素子
１１ｃと接続されており、位相回路１４ａの出力端は発
振回路１４ｂの入力端に接続され、発振回路１４ｂの出
力端は利得制御回路１４ｃの一方の入力端に接続され、
利得制御回路１４ｃの出力端、すなわち、自励振発振回
路１４の出力端は圧電音叉に設けられている駆動用圧電
素子１１ｂと接続されて、フィードバック回路が構成さ
れるものである。また、自励振発振回路１４の出力端は
後述する同期検波・平滑回路２３の他方の入力端に接続
される。
【００２１】信号処理回路２０の入力端、すなわち、イ
ンピーダンス変換回路２１の入力端は、検知電極１２と
接続されており、インピーダンス変換回路２１の出力端
は、交流増幅回路２２の入力端と接続されている。ま
た、交流増幅回路２２の出力端は、同期検波・平滑回路
２３の一方の入力端と接続されており、同期検波・平滑
回路２３の出力端は、直流増幅回路２４の入力端と接続
されており、直流増幅回路２４の出力端が、信号検出回
路２０の出力端となる。
ンピーダンス変換回路２１の入力端は、検知電極１２と
接続されており、インピーダンス変換回路２１の出力端
は、交流増幅回路２２の入力端と接続されている。ま
た、交流増幅回路２２の出力端は、同期検波・平滑回路
２３の一方の入力端と接続されており、同期検波・平滑
回路２３の出力端は、直流増幅回路２４の入力端と接続
されており、直流増幅回路２４の出力端が、信号検出回
路２０の出力端となる。
【００２２】比較回路３０の一方の入力端は、圧電音叉
１１に設けられている帰還用圧電素子１１ｃと接続され
ており、比較回路３０は、他方の入力端としての基準信
号入力端３０ａを備え、比較回路３０の出力端は自励振
発振回路１４内の利得制御回路１４ｃの他方の入力端に
接続される。
１１に設けられている帰還用圧電素子１１ｃと接続され
ており、比較回路３０は、他方の入力端としての基準信
号入力端３０ａを備え、比較回路３０の出力端は自励振
発振回路１４内の利得制御回路１４ｃの他方の入力端に
接続される。
【００２３】このような構成からなる電位センサ１０で
は、自励振発振回路１４の出力端から駆動信号が出力さ
れて駆動用圧電素子１１ｂに印加されることにより、駆
動用圧電素子１１ｂが歪み、振動体１１ａの一方の腕部
が振動を発生する。そして、振動体１１ａの一方の腕部
が振動することにより、振動体１１ａが音叉形状をして
いることから、振動体１１ａの他方の腕部が、振動体１
１ａの一方の腕部と逆位相の振動を発生する。この、振
動体１１ａの他方の腕部の振動により、帰還用圧電素子
１１ｃが歪み、帰還用圧電素子１１ｃから帰還信号が発
生し、この帰還信号が自励振発振回路１４の入力端に入
力されることにより、圧電音叉１１が自励振駆動され
る。また、帰還用圧電素子１１ｃから発生する帰還信号
は、比較回路３０に入力され、基準信号と帰還信号が比
較され、その比較された信号が、自励振発振回路１４内
の利得制御回路１４ｃに入力されて、自励振発振回路１
４から出力される信号が制御される。
は、自励振発振回路１４の出力端から駆動信号が出力さ
れて駆動用圧電素子１１ｂに印加されることにより、駆
動用圧電素子１１ｂが歪み、振動体１１ａの一方の腕部
が振動を発生する。そして、振動体１１ａの一方の腕部
が振動することにより、振動体１１ａが音叉形状をして
いることから、振動体１１ａの他方の腕部が、振動体１
１ａの一方の腕部と逆位相の振動を発生する。この、振
動体１１ａの他方の腕部の振動により、帰還用圧電素子
１１ｃが歪み、帰還用圧電素子１１ｃから帰還信号が発
生し、この帰還信号が自励振発振回路１４の入力端に入
力されることにより、圧電音叉１１が自励振駆動され
る。また、帰還用圧電素子１１ｃから発生する帰還信号
は、比較回路３０に入力され、基準信号と帰還信号が比
較され、その比較された信号が、自励振発振回路１４内
の利得制御回路１４ｃに入力されて、自励振発振回路１
４から出力される信号が制御される。
【００２４】そして、被測定物１３は電位ＶHVに帯電さ
れており、被測定物１３と検知電極１２との間には、電
界Ｅが発生している。そして、圧電音叉１１が振動する
ことにより、圧電音叉１１に形成されている検知電極１
２と、被測定物１３との距離が周期的に変動し、この距
離の周期的な変動により、検知電極１２と被測定物１３
との間に発生する静電容量が周期的に変化する。これに
より、検知電極１２に電荷が誘起され、交流信号が発生
する。この交流信号は、被測定物１３の電位ＶHVに比例
する。この交流信号が信号処理回路２０に入力されて、
インピーダンス変換回路２１でインピーダンス変換さ
れ、交流増幅回路２２で交流信号に増幅され、同期検波
・平滑回路２３で自励振発振回路１４の信号を検波のタ
イミングとして同期検波され、平滑されて、直流増幅回
路２４で増幅され、被測定物１３の電位ＶHVに応じた検
出出力信号が得られるものである。
れており、被測定物１３と検知電極１２との間には、電
界Ｅが発生している。そして、圧電音叉１１が振動する
ことにより、圧電音叉１１に形成されている検知電極１
２と、被測定物１３との距離が周期的に変動し、この距
離の周期的な変動により、検知電極１２と被測定物１３
との間に発生する静電容量が周期的に変化する。これに
より、検知電極１２に電荷が誘起され、交流信号が発生
する。この交流信号は、被測定物１３の電位ＶHVに比例
する。この交流信号が信号処理回路２０に入力されて、
インピーダンス変換回路２１でインピーダンス変換さ
れ、交流増幅回路２２で交流信号に増幅され、同期検波
・平滑回路２３で自励振発振回路１４の信号を検波のタ
イミングとして同期検波され、平滑されて、直流増幅回
路２４で増幅され、被測定物１３の電位ＶHVに応じた検
出出力信号が得られるものである。
【００２５】このように構成された電位センサ１０で
は、比較回路３０で、圧電音叉１１の振幅に応じた帰還
信号が基準信号と比較され、比較されて得られた信号が
自励振発振回路１４内の利得制御回路１４ｃに入力さ
れ、利得が制御されることにより、圧電音叉１１が、圧
電音叉１１の有する温度特性や振動漏れなどに影響を及
ぼされることなく、振幅が安定する。したがって、電位
センサ１０の検出信号は、周囲の温度に影響されること
なく安定する。さらに、従来技術のようなＳ／Ｎ比が低
下するといった問題も生じない。
は、比較回路３０で、圧電音叉１１の振幅に応じた帰還
信号が基準信号と比較され、比較されて得られた信号が
自励振発振回路１４内の利得制御回路１４ｃに入力さ
れ、利得が制御されることにより、圧電音叉１１が、圧
電音叉１１の有する温度特性や振動漏れなどに影響を及
ぼされることなく、振幅が安定する。したがって、電位
センサ１０の検出信号は、周囲の温度に影響されること
なく安定する。さらに、従来技術のようなＳ／Ｎ比が低
下するといった問題も生じない。
【００２６】次に、本発明の第２の実施の形態にかかる
電位センサを図２に示す。なお、従来例で示した電位セ
ンサ１００および第１の実施の形態で示した電位センサ
１０と同一の構成については、同一番号を付し、その説
明を省略する。
電位センサを図２に示す。なお、従来例で示した電位セ
ンサ１００および第１の実施の形態で示した電位センサ
１０と同一の構成については、同一番号を付し、その説
明を省略する。
【００２７】この、電位センサ４０の回路ブロックは、
大略、圧電音叉１１を自励振駆動させるための自励振発
振回路１５と、圧電音叉から得られる電気的信号を処理
し検出するための信号処理回路４１と、圧電音叉１１に
配置されている帰還用圧電素子１１ｃの出力信号を基準
信号と比較する比較回路３０とから構成される。
大略、圧電音叉１１を自励振駆動させるための自励振発
振回路１５と、圧電音叉から得られる電気的信号を処理
し検出するための信号処理回路４１と、圧電音叉１１に
配置されている帰還用圧電素子１１ｃの出力信号を基準
信号と比較する比較回路３０とから構成される。
【００２８】信号処理回路４１は、インピーダンス変換
回路２１と、交流増幅回路２２と、利得制御回路４２
と、同期検波・平滑回路２３と、直流増幅回路２４とか
ら構成される。
回路２１と、交流増幅回路２２と、利得制御回路４２
と、同期検波・平滑回路２３と、直流増幅回路２４とか
ら構成される。
【００２９】そして、電位センサ４０の接続関係は以下
の通りである。図２に示すように、自励振発振回路１５
の入力端は、圧電音叉１１に設けられている帰還用圧電
素子１１ｃと接続されており、自励振発振回路１５の出
力端は圧電音叉に設けられている駆動用圧電素子１１ｂ
と接続されて、フィードバック回路が構成されるもので
ある。また、自励振発振回路１５の出力端は同期検波・
平滑回路２３の他方の入力端に接続される。
の通りである。図２に示すように、自励振発振回路１５
の入力端は、圧電音叉１１に設けられている帰還用圧電
素子１１ｃと接続されており、自励振発振回路１５の出
力端は圧電音叉に設けられている駆動用圧電素子１１ｂ
と接続されて、フィードバック回路が構成されるもので
ある。また、自励振発振回路１５の出力端は同期検波・
平滑回路２３の他方の入力端に接続される。
【００３０】信号処理回路４１の入力端、すなわち、イ
ンピーダンス変換回路２１の入力端は、検知電極１２と
接続されており、インピーダンス変換回路２１の出力端
は、交流増幅回路２２の入力端と接続されている。ま
た、交流増幅回路２２の出力端は、利得制御回路４２の
一方の入力端と接続されており、利得制御回路４２の出
力端は、同期検波・平滑回路２３の一方の入力端と接続
されており、同期検波・平滑回路２３の出力端は、直流
増幅回路２４の入力端と接続されており、直流増幅回路
２４の出力端が、信号検出回路４１の出力端となる。
ンピーダンス変換回路２１の入力端は、検知電極１２と
接続されており、インピーダンス変換回路２１の出力端
は、交流増幅回路２２の入力端と接続されている。ま
た、交流増幅回路２２の出力端は、利得制御回路４２の
一方の入力端と接続されており、利得制御回路４２の出
力端は、同期検波・平滑回路２３の一方の入力端と接続
されており、同期検波・平滑回路２３の出力端は、直流
増幅回路２４の入力端と接続されており、直流増幅回路
２４の出力端が、信号検出回路４１の出力端となる。
【００３１】比較回路３０の一方の入力端は、圧電音叉
１１に設けられている帰還用圧電素子１１ｃと接続され
ており、比較回路３０は、他方の入力端としての基準信
号入力端３０ａを備え、比較回路３０の出力端は信号処
理回路４１内の利得制御回路４２の他方の入力端に接続
される。
１１に設けられている帰還用圧電素子１１ｃと接続され
ており、比較回路３０は、他方の入力端としての基準信
号入力端３０ａを備え、比較回路３０の出力端は信号処
理回路４１内の利得制御回路４２の他方の入力端に接続
される。
【００３２】このような構成からなる電位センサ４０の
動作と、第１の実施の形態で示した電位センサ１０の動
作との相違点は以下の通りである。すなわち、帰還用圧
電素子１１ｃから発生する帰還信号が自励振発振回路１
５の入力端に入力されるとともに、比較回路３０に入力
され、圧電音叉１１の振幅に応じた帰還信号が基準信号
と比較され、比較されて得られた信号が、信号処理回路
４１内の利得制御回路４２に入力されて、信号処理回路
４１から出力される信号、すなわち、電位センサ４０の
出力信号が制御される。したがって、圧電音叉１１が、
圧電音叉１１の有する温度特性や振動漏れなどに影響を
及ぼされて振幅が変化しても、電位センサ４０の検出信
号は、信号処理回路４１内で、振幅の変化を検知し、そ
の変動に応じて利得を制御することにより信号が制御さ
れ安定化するため、周囲の温度に影響されることなく安
定した検出信号となる。さらに、従来技術のようなＳ／
Ｎ比が低下するといった問題も生じない。
動作と、第１の実施の形態で示した電位センサ１０の動
作との相違点は以下の通りである。すなわち、帰還用圧
電素子１１ｃから発生する帰還信号が自励振発振回路１
５の入力端に入力されるとともに、比較回路３０に入力
され、圧電音叉１１の振幅に応じた帰還信号が基準信号
と比較され、比較されて得られた信号が、信号処理回路
４１内の利得制御回路４２に入力されて、信号処理回路
４１から出力される信号、すなわち、電位センサ４０の
出力信号が制御される。したがって、圧電音叉１１が、
圧電音叉１１の有する温度特性や振動漏れなどに影響を
及ぼされて振幅が変化しても、電位センサ４０の検出信
号は、信号処理回路４１内で、振幅の変化を検知し、そ
の変動に応じて利得を制御することにより信号が制御さ
れ安定化するため、周囲の温度に影響されることなく安
定した検出信号となる。さらに、従来技術のようなＳ／
Ｎ比が低下するといった問題も生じない。
【００３３】以上に示した本発明の実施の形態にかかる
電位センサでは、振動容量型の電位センサを例に説明し
たが、本発明はチョッパ型の電位センサにも適用可能で
あることは言うまでもない。
電位センサでは、振動容量型の電位センサを例に説明し
たが、本発明はチョッパ型の電位センサにも適用可能で
あることは言うまでもない。
【００３４】
【発明の効果】以上のように、本発明による電位センサ
では、比較回路で圧電音叉の振幅に応じた帰還信号が基
準信号と比較され、比較されて得られた信号が自励振発
振回路内の利得制御回路に入力され利得が制御されるこ
とにより、圧電音叉が、圧電音叉の有する温度特性や振
動漏れなどに影響を及ぼされることなく、振幅が安定す
る。したがって、電位センサの検出信号は、周囲の温度
に影響されることなく安定する。
では、比較回路で圧電音叉の振幅に応じた帰還信号が基
準信号と比較され、比較されて得られた信号が自励振発
振回路内の利得制御回路に入力され利得が制御されるこ
とにより、圧電音叉が、圧電音叉の有する温度特性や振
動漏れなどに影響を及ぼされることなく、振幅が安定す
る。したがって、電位センサの検出信号は、周囲の温度
に影響されることなく安定する。
【００３５】また、比較回路で圧電音叉の振幅に応じた
帰還信号が基準信号と比較され、比較されて得られた信
号が信号処理回路内の利得制御回路に入力されて、信号
処理回路から出力される信号、すなわち、電位センサの
出力信号が制御されることにより、圧電音叉が、圧電音
叉の有する温度特性や振動漏れなどに影響を及ぼされて
振幅が変化しても、電位センサの検出信号は、信号処理
回路内で、振幅の変化を検知し、その変動に応じて利得
を制御することにより信号が制御され安定化され、周囲
の温度に影響されることなく安定した検出信号となる。
帰還信号が基準信号と比較され、比較されて得られた信
号が信号処理回路内の利得制御回路に入力されて、信号
処理回路から出力される信号、すなわち、電位センサの
出力信号が制御されることにより、圧電音叉が、圧電音
叉の有する温度特性や振動漏れなどに影響を及ぼされて
振幅が変化しても、電位センサの検出信号は、信号処理
回路内で、振幅の変化を検知し、その変動に応じて利得
を制御することにより信号が制御され安定化され、周囲
の温度に影響されることなく安定した検出信号となる。
【００３６】さらに、ノイズが増大することなく、検出
信号のＳ／Ｎ比が低下するといった問題も生じない。
信号のＳ／Ｎ比が低下するといった問題も生じない。
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る電位センサの
構成を示す説明図である。
構成を示す説明図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る電位センサの
構成を示す説明図である。
構成を示す説明図である。
【図３】従来の電位センサの構成を示す説明図である。
１０，４０ 電位センサ １１ 圧電音叉 １１ａ 振動体 １１ｂ 駆動用圧電素子 １１ｃ 帰還用圧電素子 １２ 検知電極 １３ 被測定物 １４，１５ 自励振発振回路 ２０，４１ 信号処理回路 １４ｃ，４２ 利得制御回路 ３０ 比較回路
Claims (2)
- 【請求項１】 音叉型の振動体、該振動体の一方の腕部
に設けられる駆動用圧電素子、前記振動体の他方の腕部
に設けられる帰還用圧電素子、とを備える圧電音叉と、
該圧電音叉に設けられる検知電極と、該検知電極に接続
され、被測定物の表面の帯電電荷量に起因して前記検知
電極に発生する電気的信号の変化を検出する信号処理回
路と、前記帰還用圧電素子に入力端が接続され、前記駆
動用圧電素子に出力端が接続される自励振発振回路と、
該自励振発振回路に備えられる利得制御回路と、前記帰
還用圧電素子に入力端が接続され、前記利得制御回路に
出力端が接続される比較回路と、を有することを特徴と
する電位センサ。 - 【請求項２】 音叉型の振動体、該振動体の一方の腕部
に設けられる駆動用圧電素子、前記振動体の他方の腕部
に設けられる帰還用圧電素子、とを備える圧電音叉と、
該圧電音叉に設けられる検知電極と、該検知電極に接続
され、被測定物の表面の帯電電荷量に起因して前記検知
電極に発生する電気的信号の変化を検出する信号処理回
路と、前記信号処理回路に備えられる利得制御回路と、
前記帰還用圧電素子に入力端が接続され、前記駆動用圧
電素子に出力端が接続される自励振発振回路と、前記帰
還用圧電素子に入力端が接続され、前記利得制御回路に
出力端が接続される比較回路と、を備えることを特徴と
する電位センサ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10167030A JP2000002733A (ja) | 1998-06-15 | 1998-06-15 | 電位センサ |
| US09/325,232 US6316942B1 (en) | 1998-06-15 | 1999-06-03 | Electrical potential sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10167030A JP2000002733A (ja) | 1998-06-15 | 1998-06-15 | 電位センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000002733A true JP2000002733A (ja) | 2000-01-07 |
Family
ID=15842096
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10167030A Pending JP2000002733A (ja) | 1998-06-15 | 1998-06-15 | 電位センサ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6316942B1 (ja) |
| JP (1) | JP2000002733A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3555518B2 (ja) * | 1999-09-16 | 2004-08-18 | 株式会社村田製作所 | 電位センサおよびそれを用いた電子機器 |
| JP2001194412A (ja) * | 2000-01-07 | 2001-07-19 | Advantest Corp | 電位検査回路、デバイス検査装置および電位検査方法 |
| US7372278B2 (en) * | 2005-08-16 | 2008-05-13 | Canon Kabushiki Kaisha | Electric potential measuring apparatus electrostatic capacitance measuring apparatus, electric potential measuring method, electrostatic capacitance measuring method, and image forming apparatus |
| GB0605717D0 (en) * | 2006-03-21 | 2006-05-03 | Univ Sussex | Electric potential sensor |
| US20120065506A1 (en) * | 2010-09-10 | 2012-03-15 | Scott Smith | Mechanical, Electromechanical, and/or Elastographic Assessment for Renal Nerve Ablation |
| US8798947B2 (en) * | 2011-06-20 | 2014-08-05 | The University of Sussex-Falmer | Apparatus and method for measuring charge density distribution |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4367948A (en) * | 1979-04-24 | 1983-01-11 | Canon Kabushiki Kaisha | Surface potential electrometer and image forming apparatus using the same |
| JPS6029673A (ja) | 1983-07-29 | 1985-02-15 | Fuji Xerox Co Ltd | 表面電位センサ |
| JPH0194270A (ja) * | 1987-10-06 | 1989-04-12 | Murata Mfg Co Ltd | 表面電位検出装置 |
| JPH052865A (ja) | 1991-06-27 | 1993-01-08 | Fujitsu Ltd | 磁気デイスク装置 |
| JP2682302B2 (ja) * | 1991-10-21 | 1997-11-26 | 株式会社村田製作所 | 赤外線検出装置 |
| JP2822876B2 (ja) * | 1994-03-07 | 1998-11-11 | 日本電気株式会社 | 表面電位センサ |
| US5911694A (en) * | 1996-08-22 | 1999-06-15 | Olympus Optical Co., Ltd. | Endoceliac physical quantity measuring apparatus having excellent measuring resolution |
| JP3085209B2 (ja) * | 1996-09-12 | 2000-09-04 | 株式会社村田製作所 | 表面電位センサ |
-
1998
- 1998-06-15 JP JP10167030A patent/JP2000002733A/ja active Pending
-
1999
- 1999-06-03 US US09/325,232 patent/US6316942B1/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6316942B1 (en) | 2001-11-13 |
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