JP2002221545A - 電流源負荷を備えた静電電圧計 - Google Patents
電流源負荷を備えた静電電圧計Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高電圧の静電位に比例した電気信号を提供す
る。 【解決手段】 静電電圧計（ＥＳＶ）は、静電位を表す
高電圧信号を受け取る高電圧入力部を有する。次に、前
記高電圧信号入力部は、静電位を表す電流信号を生成す
る。前記電流信号は、制御および検出回路に印加する。
高電圧電流源は、前記高電圧入力部と高電位の間に接続
する。前記高電圧電流源は、制御および検出回路用の能
動型負荷として機能する。電圧レベル決定部は、前記高
電圧入力部と高電圧電流源の間のノードに接続し、静電
位に比例した電気信号を提供する。ここに開示したＥＳ
Ｖは特に、電子写真現像システム内で現像を制御するた
めの感光体の静電位の測定において特に有用である。
る。 【解決手段】 静電電圧計（ＥＳＶ）は、静電位を表す
高電圧信号を受け取る高電圧入力部を有する。次に、前
記高電圧信号入力部は、静電位を表す電流信号を生成す
る。前記電流信号は、制御および検出回路に印加する。
高電圧電流源は、前記高電圧入力部と高電位の間に接続
する。前記高電圧電流源は、制御および検出回路用の能
動型負荷として機能する。電圧レベル決定部は、前記高
電圧入力部と高電圧電流源の間のノードに接続し、静電
位に比例した電気信号を提供する。ここに開示したＥＳ
Ｖは特に、電子写真現像システム内で現像を制御するた
めの感光体の静電位の測定において特に有用である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は静電位の測定に関す
る。
る。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】高電圧環境で機能する
静電電圧計（ＥＳＶ）を提供することを目的とする。
静電電圧計（ＥＳＶ）を提供することを目的とする。
【０００３】
【課題を解決するための手段】本発明は、プローブと検
出回路を備えたＥＳＶを実現し、測定対象の静電位に比
例した信号を提供する。検出回路は、測定する静電位を
受ける高電圧入力部を有する。この高電圧入力部は、静
電位を表す第一信号を生成する。検出回路はさらに、高
電圧入力部と高電位の間に接続した高電圧電流源を有す
る。電圧レベル決定部は、高電圧入力部と高電圧電流源
の間のノードに接続し、静電位に比例した電気信号を提
供する。
出回路を備えたＥＳＶを実現し、測定対象の静電位に比
例した信号を提供する。検出回路は、測定する静電位を
受ける高電圧入力部を有する。この高電圧入力部は、静
電位を表す第一信号を生成する。検出回路はさらに、高
電圧入力部と高電位の間に接続した高電圧電流源を有す
る。電圧レベル決定部は、高電圧入力部と高電圧電流源
の間のノードに接続し、静電位に比例した電気信号を提
供する。
【０００４】この発明の別の形態によると、静電位に比
例した電気信号を提供する装置は、受動型ではなく能動
型の高電圧電流源負荷を有する。高電圧電流源負荷のド
レイン回路はセンサ回路に接続する。高電圧電流源負荷
のソース回路は高電位に接続する。高電圧電流源負荷の
ゲート回路は、適切なバイアス回路に接続して高電圧Ｍ
ＯＳＦＥＴでドレイン電流を設定する。電圧レベル決定
素子はセンサ回路とソース回路の間のノードに接続し、
測定する静電位に比例した電気信号を提供する。
例した電気信号を提供する装置は、受動型ではなく能動
型の高電圧電流源負荷を有する。高電圧電流源負荷のド
レイン回路はセンサ回路に接続する。高電圧電流源負荷
のソース回路は高電位に接続する。高電圧電流源負荷の
ゲート回路は、適切なバイアス回路に接続して高電圧Ｍ
ＯＳＦＥＴでドレイン電流を設定する。電圧レベル決定
素子はセンサ回路とソース回路の間のノードに接続し、
測定する静電位に比例した電気信号を提供する。
【０００５】この発明のさらに別の形態によると、静電
位に比例した電気信号を提供する装置は、センサ回路に
接続した能動型負荷を有する。この能動型負荷は、セン
サ回路に接続したドレイン回路、高電位に接続したソー
ス回路、および高電圧源調節器に接続したゲート回路を
有する。電圧レベル決定素子はセンサ回路とソース回路
の間のノードに接続し、静電位に比例した電気信号を提
供する。
位に比例した電気信号を提供する装置は、センサ回路に
接続した能動型負荷を有する。この能動型負荷は、セン
サ回路に接続したドレイン回路、高電位に接続したソー
ス回路、および高電圧源調節器に接続したゲート回路を
有する。電圧レベル決定素子はセンサ回路とソース回路
の間のノードに接続し、静電位に比例した電気信号を提
供する。
【０００６】
【発明の実施の形態】図１は、この発明の実施例による
静電電圧計（ＥＳＶ）１０を示している。ＥＳＶ１０
は、検出電極１４からの信号に応じて低電圧電気信号Ｖ
を生成する。検出電極１４は、測定中は帯電した面１２
に近接して配置する。例えば、面１２は電子写真複写機
内の感光体であり静電荷を有する。機械の動作中、現像
処理を制御するために面１２の電位を測定することが望
ましい。
静電電圧計（ＥＳＶ）１０を示している。ＥＳＶ１０
は、検出電極１４からの信号に応じて低電圧電気信号Ｖ
を生成する。検出電極１４は、測定中は帯電した面１２
に近接して配置する。例えば、面１２は電子写真複写機
内の感光体であり静電荷を有する。機械の動作中、現像
処理を制御するために面１２の電位を測定することが望
ましい。
【０００７】検出電極１４は、振動チョッパや音叉等の
連続的な方法で閉鎖したときに電圧変動または電流信号
として入力接点１８に入力信号を送り、その信号を用い
て面１２の静電位を決定できる。高電圧入力段２０は、
入力ノード１８から入力信号を受け取り電流信号を生成
する。次に、その電流信号を制御および信号処理回路２
４に送り、低電圧電気信号Ｖに変換する。この低電圧電
気信号は、面１２上の静電位に比例している。
連続的な方法で閉鎖したときに電圧変動または電流信号
として入力接点１８に入力信号を送り、その信号を用い
て面１２の静電位を決定できる。高電圧入力段２０は、
入力ノード１８から入力信号を受け取り電流信号を生成
する。次に、その電流信号を制御および信号処理回路２
４に送り、低電圧電気信号Ｖに変換する。この低電圧電
気信号は、面１２上の静電位に比例している。
【０００８】図２では、図１のＥＳＶ１０をさらに詳し
く示している。ＮＭＯＳ電界効果型トランジスタ３０
は、検出プローブ１４内の電位を示す信号を受け取る。
検出プローブ１４は静電的に帯電した物体の面１２に近
接させることにより、面１２に容量性結合する。トラン
ジスタ３０、３２はカスコード高電圧空乏モードＮＭＯ
Ｓドライバを構成し、約１７００Ｖの範囲で動作する。
例えばツェナー・ダイオード等の保護素子３５は、トラ
ンジスタ３０のゲートと接合部３８の間に接続する。こ
の保護素子３５は、約２ｋＶの静電気放電電圧に耐える
ことができ、過電圧損傷からトランジスタ３０を保護す
るために機能する。
く示している。ＮＭＯＳ電界効果型トランジスタ３０
は、検出プローブ１４内の電位を示す信号を受け取る。
検出プローブ１４は静電的に帯電した物体の面１２に近
接させることにより、面１２に容量性結合する。トラン
ジスタ３０、３２はカスコード高電圧空乏モードＮＭＯ
Ｓドライバを構成し、約１７００Ｖの範囲で動作する。
例えばツェナー・ダイオード等の保護素子３５は、トラ
ンジスタ３０のゲートと接合部３８の間に接続する。こ
の保護素子３５は、約２ｋＶの静電気放電電圧に耐える
ことができ、過電圧損傷からトランジスタ３０を保護す
るために機能する。
【０００９】検出電極１４の信号を閉鎖するかまたは変
調するために、変調器（図示せず）または同様の機構が
検出電極１４を振動させるかまたは閉鎖する。容量結合
の変調を実現するのに、多数の方法が知られている。例
えば、その内容をここに援用するウェルナ（Ｗｅｒｎｅ
ｒ）による米国特許第５，２１２，４５１号に記載され
ている単一ビーム変調器は、検出電極１４で生成した信
号を適切に変調できる。
調するために、変調器（図示せず）または同様の機構が
検出電極１４を振動させるかまたは閉鎖する。容量結合
の変調を実現するのに、多数の方法が知られている。例
えば、その内容をここに援用するウェルナ（Ｗｅｒｎｅ
ｒ）による米国特許第５，２１２，４５１号に記載され
ている単一ビーム変調器は、検出電極１４で生成した信
号を適切に変調できる。
【００１０】トランジスタ３０は、ゲートソース電圧Ｖ
gsがほほ０に等しいときやや空乏モードであるので、ト
ランジスタ３０は小さな量の電流が流れて動作中とな
る。従って、トランジスタ３０のゲートで信号を変調す
ると、トランジスタ３０のソースドレイン経路を通過す
る電流も変調される。より詳細には、トランジスタ３０
は、ノード３９を介して流れる約１０μＡの公称ドレイ
ンソースＤＣ電流Ｉd1を有する。トランジスタ３０のゲ
ートに接続した入力ノード１８における電圧変動は、ノ
ード３９を介して流れる電流Ｉd1にＡＣ成分を印加す
る。
gsがほほ０に等しいときやや空乏モードであるので、ト
ランジスタ３０は小さな量の電流が流れて動作中とな
る。従って、トランジスタ３０のゲートで信号を変調す
ると、トランジスタ３０のソースドレイン経路を通過す
る電流も変調される。より詳細には、トランジスタ３０
は、ノード３９を介して流れる約１０μＡの公称ドレイ
ンソースＤＣ電流Ｉd1を有する。トランジスタ３０のゲ
ートに接続した入力ノード１８における電圧変動は、ノ
ード３９を介して流れる電流Ｉd1にＡＣ成分を印加す
る。
【００１１】より詳細には、Ｑ＝ＣＶであり、ここでＣ
は電極１４と面１２の間の静電容量、Ｖは電極１４と面
１２の間の電圧、Ｑは検出電極１４と面１２の間の電荷
である。電流ｉは２０ＭΩの抵抗器３４を流れて、トラ
ンジスタ３０上にゲートソース電圧Ｖgsを生成し（数
１）として表すことができる。
は電極１４と面１２の間の静電容量、Ｖは電極１４と面
１２の間の電圧、Ｑは検出電極１４と面１２の間の電荷
である。電流ｉは２０ＭΩの抵抗器３４を流れて、トラ
ンジスタ３０上にゲートソース電圧Ｖgsを生成し（数
１）として表すことができる。
【００１２】
【数１】 ｄＣ／ｄｔの項は、上記の閉鎖した容量結合を変調する
関数である。
関数である。
【００１３】ＡＣ信号処理回路７２は、ノード３９を介
して流れる電流信号Ｉd1のＡＣ成分を増幅、復調、およ
び積分することで、その信号のＡＣ成分を処理する。そ
のＡＣ成分は、検出電極１４で受け取った信号の変調
と、電極１４と面１２の間の電位差を反映している。Ａ
Ｃ信号処理回路７２は、処理したＤＣ電流信号をレベル
シフト回路（後述）を介して、ｐｎｐトランジスタ９４
のエミッタに送るように機能する。トランジスタ９４
は、コレクタ電流Ｉcを接合部３８に送り、ノード３８
にＤＣ電流フィードバックを提供し、ここで高電圧入力
段（後述）と高電圧電流源（後述）からの電流に加え
て、抵抗器７０（後述）にかかる電圧を生成し、トラン
ジスタ３０のソース電圧を生成して面１２上の電圧をチ
ェックする。
して流れる電流信号Ｉd1のＡＣ成分を増幅、復調、およ
び積分することで、その信号のＡＣ成分を処理する。そ
のＡＣ成分は、検出電極１４で受け取った信号の変調
と、電極１４と面１２の間の電位差を反映している。Ａ
Ｃ信号処理回路７２は、処理したＤＣ電流信号をレベル
シフト回路（後述）を介して、ｐｎｐトランジスタ９４
のエミッタに送るように機能する。トランジスタ９４
は、コレクタ電流Ｉcを接合部３８に送り、ノード３８
にＤＣ電流フィードバックを提供し、ここで高電圧入力
段（後述）と高電圧電流源（後述）からの電流に加え
て、抵抗器７０（後述）にかかる電圧を生成し、トラン
ジスタ３０のソース電圧を生成して面１２上の電圧をチ
ェックする。
【００１４】結合したＤＣおよびＡＣ信号からＡＣ成分
をノード３９で抽出し、回路７２の入力にＡＣ信号を送
るために、ＥＳＶ１０はノード３９を介して流れる電流
信号Ｉd1から、ノード２９を介して流れるＤＣ電流信号
Ｉd2を差し引く。ＮＭＯＳ電界効果型トランジスタ３１
を有する分岐回路は、ノード２９を介して流れるＤＣ電
流信号Ｉd2を決定する。低電圧空乏トランジスタ３０と
高電圧トランジスタ３２から構成したカスコード回路
は、低電圧空乏トランジスタ３１と高電圧トランジスタ
３３から構成したカスコード回路と共に、１７００Ｖの
範囲で動作する密接に整合した集積型差動入力段を構成
する。ツェナー・ダイオードである保護素子３５、３７
も入力段に集積化され、約２ｋＶの静電気放電電圧に耐
えることができる。抵抗器３６は２０ＭΩの抵抗器であ
り、トランジスタ３１のゲート回路と接合部３８の間に
接続する。これは、トランジスタ３１上のＲ３６にかか
る等価なＤＣゲート電圧を用いて、抵抗器３４を通過す
るトランジスタ３０のゲート電流によるＤＣゲート電圧
を相殺するために用いられる。トランジスタ３１は、約
１０μＡの公称ドレインソース電流Ｉd2を有する。
をノード３９で抽出し、回路７２の入力にＡＣ信号を送
るために、ＥＳＶ１０はノード３９を介して流れる電流
信号Ｉd1から、ノード２９を介して流れるＤＣ電流信号
Ｉd2を差し引く。ＮＭＯＳ電界効果型トランジスタ３１
を有する分岐回路は、ノード２９を介して流れるＤＣ電
流信号Ｉd2を決定する。低電圧空乏トランジスタ３０と
高電圧トランジスタ３２から構成したカスコード回路
は、低電圧空乏トランジスタ３１と高電圧トランジスタ
３３から構成したカスコード回路と共に、１７００Ｖの
範囲で動作する密接に整合した集積型差動入力段を構成
する。ツェナー・ダイオードである保護素子３５、３７
も入力段に集積化され、約２ｋＶの静電気放電電圧に耐
えることができる。抵抗器３６は２０ＭΩの抵抗器であ
り、トランジスタ３１のゲート回路と接合部３８の間に
接続する。これは、トランジスタ３１上のＲ３６にかか
る等価なＤＣゲート電圧を用いて、抵抗器３４を通過す
るトランジスタ３０のゲート電流によるＤＣゲート電圧
を相殺するために用いられる。トランジスタ３１は、約
１０μＡの公称ドレインソース電流Ｉd2を有する。
【００１５】トランジスタ５０、５２、５４、５６は第
一電流ミラーシステムを構成し、ノード３９を介してＡ
Ｃ信号処理回路７２の入力に流れる電流をチェックする
電流を生成する。トランジスタ５８、６０、６２、６４
は第二電流ミラーシステムを構成し、トランジスタ６５
を流れる電流を生成し、ノード２９を介して流れる電流
をチェックする。従って、トランジスタ６５、５７は、
ノード３９を介して流れる電流から、ノード２９を介し
て流れる電流を効率良く差し引く。その結果得られる信
号は、ＤＣ成分を取り除いたＡＣ信号である。
一電流ミラーシステムを構成し、ノード３９を介してＡ
Ｃ信号処理回路７２の入力に流れる電流をチェックする
電流を生成する。トランジスタ５８、６０、６２、６４
は第二電流ミラーシステムを構成し、トランジスタ６５
を流れる電流を生成し、ノード２９を介して流れる電流
をチェックする。従って、トランジスタ６５、５７は、
ノード３９を介して流れる電流から、ノード２９を介し
て流れる電流を効率良く差し引く。その結果得られる信
号は、ＤＣ成分を取り除いたＡＣ信号である。
【００１６】ＡＣ信号処理回路７２は、レベルシフト回
路を介して制御用ｐｎｐトランジスタ９４に出力信号を
生成する。レベルシフト回路は、抵抗器（８０、８４、
９１、９２）およびＭＯＳＦＥＴトランジスタ（５１、
５３、５５、５９、８２、８６、８８）を有する。
路を介して制御用ｐｎｐトランジスタ９４に出力信号を
生成する。レベルシフト回路は、抵抗器（８０、８４、
９１、９２）およびＭＯＳＦＥＴトランジスタ（５１、
５３、５５、５９、８２、８６、８８）を有する。
【００１７】レベルシフト回路は、０〜５Ｖの範囲にあ
るＡＣ信号処理回路７２の出力を２０〜１５０μＡの範
囲の電流信号に変換する。レベルシフト回路の出力は、
ｐｎｐトランジスタ９４のエミッタに印加する。トラン
ジスタ９４のベースは一定の電圧に保持し、トランジス
タ９４のエミッタに送る電流を制御することで接合部３
８に電流を送る。
るＡＣ信号処理回路７２の出力を２０〜１５０μＡの範
囲の電流信号に変換する。レベルシフト回路の出力は、
ｐｎｐトランジスタ９４のエミッタに印加する。トラン
ジスタ９４のベースは一定の電圧に保持し、トランジス
タ９４のエミッタに送る電流を制御することで接合部３
８に電流を送る。
【００１８】この発明の一実施例では、能動型電流源負
荷４０も接合部３８に接続する。能動型電流負荷４０
は、高電圧入力段に接続した「ドレイン」端子、抵抗器
４３を介して負の高電圧源（−ＨＶ）に接続した「ソー
ス」端子、抵抗器４６を介して高電圧源調節器に接続し
た「ゲート」端子を備えたＭＯＳＦＥＴ４１を有する。
能動型電流源負荷４０はさらに、ＭＯＳＦＥＴ４１のゲ
ートと高電圧源−ＨＶの間に接続したツェナー・ダイオ
ード４５と、ＭＯＳＦＥＴ４１のゲートと接地電位の間
に接続した抵抗器４６を有する。負の高電圧源は、好ま
しくは−１２００Ｖである。
荷４０も接合部３８に接続する。能動型電流負荷４０
は、高電圧入力段に接続した「ドレイン」端子、抵抗器
４３を介して負の高電圧源（−ＨＶ）に接続した「ソー
ス」端子、抵抗器４６を介して高電圧源調節器に接続し
た「ゲート」端子を備えたＭＯＳＦＥＴ４１を有する。
能動型電流源負荷４０はさらに、ＭＯＳＦＥＴ４１のゲ
ートと高電圧源−ＨＶの間に接続したツェナー・ダイオ
ード４５と、ＭＯＳＦＥＴ４１のゲートと接地電位の間
に接続した抵抗器４６を有する。負の高電圧源は、好ま
しくは−１２００Ｖである。
【００１９】電圧レベル決定部は、ＭＯＳＦＥＴ３０、
能動型電流源負荷４０、および高電圧トランジスタ９４
のコレクタを含む高電圧センサ回路部の間の接合部３８
に接続する。電圧レベル決定部は、抵抗器７０を介して
接合部３８に接続した演算増幅器６６を有する。抵抗器
７０も抵抗器負荷であり、接合部３８にフィードバック
電圧を生成するために、接合部３８での電流の合計が通
過する。フィードバック抵抗器６８を用いて、演算増幅
器６６は静電面の電位を示す低ＤＣ電圧を生成する。
能動型電流源負荷４０、および高電圧トランジスタ９４
のコレクタを含む高電圧センサ回路部の間の接合部３８
に接続する。電圧レベル決定部は、抵抗器７０を介して
接合部３８に接続した演算増幅器６６を有する。抵抗器
７０も抵抗器負荷であり、接合部３８にフィードバック
電圧を生成するために、接合部３８での電流の合計が通
過する。フィードバック抵抗器６８を用いて、演算増幅
器６６は静電面の電位を示す低ＤＣ電圧を生成する。
【００２０】低ＤＣ電圧はさらに、面１２上の電圧レベ
ルを示す表示デバイス（図示せず）用の入力として用い
ることも、測定した静電位の関数として静電処理を制御
するために用いることもできる。演算増幅器６６の出力
は、最小および最大決定デバイス１００にも供給する。
最小および最大決定デバイス１００は、演算増幅器６６
がそこに送る最小または最大値のいずれかをチェックし
保持する。
ルを示す表示デバイス（図示せず）用の入力として用い
ることも、測定した静電位の関数として静電処理を制御
するために用いることもできる。演算増幅器６６の出力
は、最小および最大決定デバイス１００にも供給する。
最小および最大決定デバイス１００は、演算増幅器６６
がそこに送る最小または最大値のいずれかをチェックし
保持する。
【００２１】ＥＳＶ１０を完全なデバイスと見なすと、
所定の部品を制御回路の一部と考えることができる。制
御部には、第一対のＭＯＳＦＥＴ５０／５２、第二対の
ＭＯＳＦＥＴ５８／６０、第三対のＭＯＳＦＥＴ５４／
５６、第四対のＭＯＳＦＥＴ６２／６４、第五対のＭＯ
ＳＦＥＴ５１／５３、第六対のＭＯＳＦＥＴ５５／５
９、第七対のＭＯＳＦＥＴ５７／６５、ＭＯＳＦＥＴ８
２／８６／８８、回路７２、およびｐｎｐトランジスタ
９４が含まれる。高電圧電流源４０は、トランジスタ９
４を介してＭＯＳＦＥＴ４１に電流Ｉcを流すことで、
トランジスタ９４の負荷として機能する。
所定の部品を制御回路の一部と考えることができる。制
御部には、第一対のＭＯＳＦＥＴ５０／５２、第二対の
ＭＯＳＦＥＴ５８／６０、第三対のＭＯＳＦＥＴ５４／
５６、第四対のＭＯＳＦＥＴ６２／６４、第五対のＭＯ
ＳＦＥＴ５１／５３、第六対のＭＯＳＦＥＴ５５／５
９、第七対のＭＯＳＦＥＴ５７／６５、ＭＯＳＦＥＴ８
２／８６／８８、回路７２、およびｐｎｐトランジスタ
９４が含まれる。高電圧電流源４０は、トランジスタ９
４を介してＭＯＳＦＥＴ４１に電流Ｉcを流すことで、
トランジスタ９４の負荷として機能する。
【００２２】図３は、典型的なＡＣ信号処理回路７２を
さらに詳しく示している。ＡＣ信号処理回路７２には、
演算増幅器７３とフィードバック抵抗器７４を備えたバ
ッファ回路、可変利得およびローパス・フィルタ回路７
５、および抵抗器７６、演算増幅器７７、コンデンサ７
８を含む積分器を有する。ＡＣ信号処理回路７２は、そ
の内容を援用するウェルナ（Ｗｅｒｎｅｒ）などによる
米国特許第５，２０４，６３６号、「Ｄｙｎａｍｉｃ
Ｌｉｍｉｔｉｎｇ Ｃｉｒｃｕｉｔ ｆｏｒａｎ Ａｍ
ｐｌｉｆｉｅｒ」に開示されているものと同様の動的に
制限した増幅器を有することができる。
さらに詳しく示している。ＡＣ信号処理回路７２には、
演算増幅器７３とフィードバック抵抗器７４を備えたバ
ッファ回路、可変利得およびローパス・フィルタ回路７
５、および抵抗器７６、演算増幅器７７、コンデンサ７
８を含む積分器を有する。ＡＣ信号処理回路７２は、そ
の内容を援用するウェルナ（Ｗｅｒｎｅｒ）などによる
米国特許第５，２０４，６３６号、「Ｄｙｎａｍｉｃ
Ｌｉｍｉｔｉｎｇ Ｃｉｒｃｕｉｔ ｆｏｒａｎ Ａｍ
ｐｌｉｆｉｅｒ」に開示されているものと同様の動的に
制限した増幅器を有することができる。
【００２３】図の実施例は、ＥＳＶ内に流れる電流量が
僅かである静電位を測定できるデバイスを提供する。図
の実施例には、高電圧入力段の負荷として、高電圧電流
源を用いる特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）ＥＳＶを
有する。高電圧電流源はさらに制御ｐｎｐトランジスタ
の負荷として機能し、相互コンダクタンス増幅器出力段
と共通点を持つ。この発明の利点の一つは、電流源の負
荷から得られる電流が一定で、それにかかる電圧に依存
しないことである。
僅かである静電位を測定できるデバイスを提供する。図
の実施例には、高電圧入力段の負荷として、高電圧電流
源を用いる特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）ＥＳＶを
有する。高電圧電流源はさらに制御ｐｎｐトランジスタ
の負荷として機能し、相互コンダクタンス増幅器出力段
と共通点を持つ。この発明の利点の一つは、電流源の負
荷から得られる電流が一定で、それにかかる電圧に依存
しないことである。
【００２４】別の利点は、負荷が能動型でシステム内の
浮遊容量の充電を促進して、より多くの電流を「出力
段」に設定できる。出力が正に駆動されると、図３の積
分段が抵抗器８０を含む電圧電流変換段と、トランジス
タ８２、８８、５３、５５、５９からなる電流ミラーシ
ステムに電圧出力を供給し、高電圧ＰＮＰトランジスタ
９４のエミッタで必要とされる電流を供給して、制御ト
ランジスタ９４のコレクタが必要とされる電流を送っ
て、抵抗器負荷７０への電流供給を実現し接合部３８を
正にする。出力が負に駆動されると、積分段がＰＮＰト
ランジスタ９４からの電流を減らす電圧を供給し、高電
圧電流源が出力電圧を負に引っぱる。高電圧電流源から
の電流は、０〜−１ｋＶの範囲ではそれにかかる電圧に
依存しないので、浮遊容量を充電するのに十分な電流が
全出力範囲で利用できる。トランジスタ９４からの電流
は減らされるので、浮遊容量を充電するために利用可能
な電流は、ソース端子が負のＨＶ電源に近づくほど実際
には増大する。
浮遊容量の充電を促進して、より多くの電流を「出力
段」に設定できる。出力が正に駆動されると、図３の積
分段が抵抗器８０を含む電圧電流変換段と、トランジス
タ８２、８８、５３、５５、５９からなる電流ミラーシ
ステムに電圧出力を供給し、高電圧ＰＮＰトランジスタ
９４のエミッタで必要とされる電流を供給して、制御ト
ランジスタ９４のコレクタが必要とされる電流を送っ
て、抵抗器負荷７０への電流供給を実現し接合部３８を
正にする。出力が負に駆動されると、積分段がＰＮＰト
ランジスタ９４からの電流を減らす電圧を供給し、高電
圧電流源が出力電圧を負に引っぱる。高電圧電流源から
の電流は、０〜−１ｋＶの範囲ではそれにかかる電圧に
依存しないので、浮遊容量を充電するのに十分な電流が
全出力範囲で利用できる。トランジスタ９４からの電流
は減らされるので、浮遊容量を充電するために利用可能
な電流は、ソース端子が負のＨＶ電源に近づくほど実際
には増大する。
【００２５】この発明のさらに別の利点は、二つの単純
な抵抗器と一つの演算増幅器の構成を用いて、高電圧出
力を直接測定するためにＨＶが負のレールの近くでさえ
十分な電流が利用可能なことである。
な抵抗器と一つの演算増幅器の構成を用いて、高電圧出
力を直接測定するためにＨＶが負のレールの近くでさえ
十分な電流が利用可能なことである。
【００２６】さらなる利点と修正は、当業者には容易に
理解される。従って、より広い実施形態においてこの発
明は所定の細部、回路部品またはその値、代表的な装
置、または図示し説明した具体例には限定されない。そ
の結果、この発明の精神と範囲から逸脱することなく、
このような詳細から離れることができる。この発明は添
付の請求項で定義される。
理解される。従って、より広い実施形態においてこの発
明は所定の細部、回路部品またはその値、代表的な装
置、または図示し説明した具体例には限定されない。そ
の結果、この発明の精神と範囲から逸脱することなく、
このような詳細から離れることができる。この発明は添
付の請求項で定義される。
【図１】 この発明の好ましい実施例によるＥＳＶを示
す図である。
す図である。
【図２】 この発明の実施例によるＥＳＶの電気回路図
である。
である。
【図３】 図２の回路図の一部をさらに詳しく示す図で
ある。
ある。
１０ 静電電圧計（ＥＳＶ）、１４ 検出電極、１８
入力接点、２０ 高電圧入力段、２４ 信号処理回路。
入力接点、２０ 高電圧入力段、２４ 信号処理回路。
Claims (8)
- 【請求項１】 静電位を測定する装置であって、 静電位を表す第一信号を受け取り、前記静電位を表す第
一信号を生成する高電圧信号入力部と、 前記高電圧信号入力部と高電圧源との間に接続した高電
圧電流源と、 前記高電圧信号入力部と前記高電圧電流源との間の接合
部に接続し、前記静電位に比例した電気信号を提供する
電圧レベル決定回路と、 を有する装置。 - 【請求項２】 さらに、前記接合部と中間電圧源との間
に接続した制御回路を有する請求項１記載の装置。 - 【請求項３】 前記高電圧信号入力部を、中間電圧源と
前記高電圧電流源との間に接続した請求項１記載の装
置。 - 【請求項４】 物体の静電位を測定する方法であって、 その表面に静電位を備えた物体の近傍にプローブを配置
し、 前記静電位を表す第一信号を生成し、 前記第一信号をセンサ回路の入力部に印加し、 高電圧電流源を前記センサ回路に接続し、前記高電圧電
流源を前記センサ回路の負荷として用いて、 前記センサ回路と前記高電圧電流源の間とのノードの電
圧レベルを決定し、静電位に比例した電気信号を提供す
る方法。 - 【請求項５】 静電位を測定する装置であって、 静電位を表す第一信号を受け取り、前記静電位を表す第
一信号を生成する高電圧入力部と、 前記高電圧入力部に接続し、前記高電圧入力部に接続し
た第一接続部、高電圧源に接続した第二接続部、および
適切なバイアス網に接続した第三接続部を備えた能動型
デバイスを含む高電圧電流源負荷と、 前記高電圧入力部と前記第一接続部との間の接合部に接
続し、静電位に比例して検出した電気信号を提供する電
圧レベル決定部と、 を有する装置。 - 【請求項６】 前記高電圧電流源負荷がさらに、前記第
二接続部と前記高電圧源との間に接続した第一抵抗器、
前記第三接続部と前記高電圧源との間に接続したツェナ
ー・ダイオード、およびツェナーモードで前記ツェナー
・ダイオードを動作するのに適した前記電源と、前記第
三接続部との間に接続した第二抵抗器を有する請求項５
記載の装置。 - 【請求項７】 静電位に比例した電気信号を提供する装
置であって、 静電位を表す第一信号を受け取り、前記静電位を表す第
一信号を生成する高電圧入力部と、 前記高電圧入力部に接続し、前記高電圧入力部に接続し
た第一接続部、高電圧源に接続した第二接続部、および
高電圧源調節器に接続した第三接続部を含む能動型負荷
と、 前記高電圧入力部と前記第一接続部との間の接合部に接
続し、静電位に比例した電気信号を提供する電圧レベル
決定部と、 を有する装置。 - 【請求項８】 能動型負荷を用いて物体の静電位を測定
する方法であって、 前記静電位を表す第一信号を生成し、 負荷として機能する能動型デバイスを用いて前記第一信
号を受け取り、 前記能動型デバイスに接続したノードの電圧レベルを決
定して、前記静電位に比例した第二信号を提供する方
法。
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| US09/725,224 | 2000-11-29 | ||
| US09/725,224 US6426630B1 (en) | 2000-11-29 | 2000-11-29 | Electrostatic voltmeter with current source load |
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|---|---|
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2001360484A Pending JP2002221545A (ja) | 2000-11-29 | 2001-11-27 | 電流源負荷を備えた静電電圧計 |
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| JP (1) | JP2002221545A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109669079A (zh) * | 2017-10-17 | 2019-04-23 | 中国石油化工股份有限公司 | 化工粉体包装过程静电检测方法 |
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| US7158732B2 (en) * | 2005-01-11 | 2007-01-02 | Xerox Corporation | Method and system for using toner concentration as an active control actuator for TRC control |
| US7127187B2 (en) * | 2005-01-11 | 2006-10-24 | Xerox Corporation | Tone reproduction curve and developed mass per unit area control method and system |
| US7274887B2 (en) * | 2005-01-11 | 2007-09-25 | Xerox Corporation | System and method for setup of toner concentration target for a toner concentration sensor |
| US7439746B2 (en) * | 2006-10-27 | 2008-10-21 | Trek, Inc. | Electrostatic voltmeter |
| US8222886B2 (en) | 2008-06-18 | 2012-07-17 | Hioki Denki Kabushiki Kaisha | Voltage detecting apparatus and line voltage detecting apparatus having a detection electrode disposed facing a detected object |
| EP2295992B1 (en) * | 2009-09-02 | 2013-07-17 | Microdul AG | Device to detect and measure static electric charge |
| CN103439551B (zh) * | 2013-08-19 | 2015-07-15 | 国家电网公司 | 一种能够识别静电干扰窃电的芯片 |
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|---|---|---|---|---|
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| US4330749A (en) * | 1978-12-25 | 1982-05-18 | Ricoh Company, Ltd. | Electrometer apparatus |
| US4804922A (en) * | 1985-11-01 | 1989-02-14 | Energy Support Corporation | Voltage sensor |
| US4928057A (en) * | 1986-10-28 | 1990-05-22 | Williams Bruce T | High speed D.C. non-contacting electrostatic voltage follower |
| US4973910A (en) * | 1988-01-14 | 1990-11-27 | Wilson Mahlon S | Surface potential analyzer |
| US4868907A (en) * | 1988-05-18 | 1989-09-19 | Zerox Corporation | Self-biased scorotron grid power supply and electrostatic voltmeter operable therefrom |
| US5212451A (en) | 1992-03-09 | 1993-05-18 | Xerox Corporation | Single balanced beam electrostatic voltmeter modulator |
| US5204636A (en) | 1992-05-05 | 1993-04-20 | Xerox Corporation | Dynamic limiting circuit for an amplifier |
| US5323115A (en) * | 1992-05-05 | 1994-06-21 | Xerox Corporation | Electrostatic voltmeter producing a low voltage output |
| US5270660A (en) | 1992-05-05 | 1993-12-14 | Xerox Corporation | Electrostatic voltmeter employing high voltage integrated circuit devices |
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| US5786722A (en) | 1996-11-12 | 1998-07-28 | Xerox Corporation | Integrated RF switching cell built in CMOS technology and utilizing a high voltage integrated circuit diode with a charge injecting node |
-
2000
- 2000-11-29 US US09/725,224 patent/US6426630B1/en not_active Expired - Fee Related
-
2001
- 2001-11-27 JP JP2001360484A patent/JP2002221545A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109669079A (zh) * | 2017-10-17 | 2019-04-23 | 中国石油化工股份有限公司 | 化工粉体包装过程静电检测方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6426630B1 (en) | 2002-07-30 |
| US20020063562A1 (en) | 2002-05-30 |
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