JPH067142B2 - 静電電圧センサ - Google Patents
静電電圧センサInfo
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- JPH067142B2 JPH067142B2 JP62309357A JP30935787A JPH067142B2 JP H067142 B2 JPH067142 B2 JP H067142B2 JP 62309357 A JP62309357 A JP 62309357A JP 30935787 A JP30935787 A JP 30935787A JP H067142 B2 JPH067142 B2 JP H067142B2
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- Japan
- Prior art keywords
- liquid crystal
- voltage
- crystal cell
- cell
- signal
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
- G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
- G01R15/24—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using light-modulating devices
- G01R15/241—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using light-modulating devices using electro-optical modulators, e.g. electro-absorption
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
- G01R29/12—Measuring electrostatic fields or voltage-potential
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は一般に電圧を検知する装置に関し、特に帯電表
面上の電圧を検知するための非接触型静電電圧センサに
関する。
面上の電圧を検知するための非接触型静電電圧センサに
関する。
（従来の技術と問題点） 電子写真式装置ではその実時間プロセス制御が、動作品
質の改善における望ましい目標である。制御すべき一つ
の重要なパラメータは帯電特性、特に電子写真式装置内
で帯電すべき受光体またはその他の表面上に置かれた電
荷のレベルである。これらの表面上に置かれた電荷のレ
ベルを制御するためには、受光体表面の電圧を連続的に
モニターし、測定電圧に基いて帯電系の出力を調整する
のが好ましい。静電力の差がトナー現象用の原動力とな
り、この差の最適な制御が静電電圧計及びそのような測
定装置を含む制御ループの行う役割である。つまり、静
電電圧計の考えられる用途として例えば、コロナ帯電装
置による受光体帯電の電圧測定と制御、受光体のプロセ
ス方向に沿った２点間でのダーク消失の測定、あるいは
標準テストパッチから最適現像用の設定現像器バイアス
までの除電電位の測定がある。実時間の電圧測定系は、
遠い応答時間、広範囲の電圧測定、１％以内の精度と感
度、及び比較的小さいサイズを持ち、高電圧の放電によ
って生じる損傷を受けにくいことが望ましい。またかか
る系は、高コストだと小型・低価格の機種内における装
置の使用を妨げるため、比較的安価なことを必要とす
る。
質の改善における望ましい目標である。制御すべき一つ
の重要なパラメータは帯電特性、特に電子写真式装置内
で帯電すべき受光体またはその他の表面上に置かれた電
荷のレベルである。これらの表面上に置かれた電荷のレ
ベルを制御するためには、受光体表面の電圧を連続的に
モニターし、測定電圧に基いて帯電系の出力を調整する
のが好ましい。静電力の差がトナー現象用の原動力とな
り、この差の最適な制御が静電電圧計及びそのような測
定装置を含む制御ループの行う役割である。つまり、静
電電圧計の考えられる用途として例えば、コロナ帯電装
置による受光体帯電の電圧測定と制御、受光体のプロセ
ス方向に沿った２点間でのダーク消失の測定、あるいは
標準テストパッチから最適現像用の設定現像器バイアス
までの除電電位の測定がある。実時間の電圧測定系は、
遠い応答時間、広範囲の電圧測定、１％以内の精度と感
度、及び比較的小さいサイズを持ち、高電圧の放電によ
って生じる損傷を受けにくいことが望ましい。またかか
る系は、高コストだと小型・低価格の機種内における装
置の使用を妨げるため、比較的安価なことを必要とす
る。
これまで、電圧を検知する主な方法では、帯電表面に隣
接して非接触容量型のピックアップを設け、このピック
アップがそれを最終的に電子写真式装置の制御系または
所望のディスプレイに信号を与える信号処理回路へと接
続する高インピーダンス装置と組合せて用いられてい
た。高インピーダンス装置を必要とするのは、受光体等
の表面上の比較的高い電圧がセンサ内へと放電し、複写
装置及びセンサの動作特性に悪影響を及ぼす恐れを回避
するためであることが理解されよう。
接して非接触容量型のピックアップを設け、このピック
アップがそれを最終的に電子写真式装置の制御系または
所望のディスプレイに信号を与える信号処理回路へと接
続する高インピーダンス装置と組合せて用いられてい
た。高インピーダンス装置を必要とするのは、受光体等
の表面上の比較的高い電圧がセンサ内へと放電し、複写
装置及びセンサの動作特性に悪影響を及ぼす恐れを回避
するためであることが理解されよう。
現在入手可能な静電電圧検知装置は主要部品として、制
御目的のためピックアップからの信号を有用な形に増巾
するトランジスタ増巾器を含む。これらのトランジスタ
増巾器は、電圧破壊を非常に起こし易い。また、受光体
を取り巻く環境はトランジスタの使用にとって極めて苛
酷である。何故なら、１０００ボルト以上の電位が浮遊
する紙の繊侈、埃等を介して不用意にセンサに印加さ
れ、トランジスタの回路を破壊する恐れがあるからであ
る。
御目的のためピックアップからの信号を有用な形に増巾
するトランジスタ増巾器を含む。これらのトランジスタ
増巾器は、電圧破壊を非常に起こし易い。また、受光体
を取り巻く環境はトランジスタの使用にとって極めて苛
酷である。何故なら、１０００ボルト以上の電位が浮遊
する紙の繊侈、埃等を介して不用意にセンサに印加さ
れ、トランジスタの回路を破壊する恐れがあるからであ
る。
電気光学的材料は、印加電圧に応じて光学的特性が変化
する。ヴァルドマニス(Valdmanis)等の米国特許第4,44
6,425号で実証されているように、進行波型ポッケルセ
ルを使えば、そのポッケルセルを通過する光の変化を知
ることによって、そこに印加されている電気信号を測定
できる。ニオブ酸リチウムまたはタンタル酸リチウムか
ら成るポッケルセルの結晶は、印加電圧に応じて満足で
き且つ検出可能な線形応答を与えるが、電気光学的効果
を起こすのに比較的高い電圧を必要とし、また製造工程
で正確な切断を必要とするので作製が難しく、環境にも
幾分左右される。液晶物質は、かかる電気光学的材料に
印加される電圧の変化に対して、ほゞ線形の応答を与え
ることができる。チャニン(Channin)の米国特許第3,93
4,199号に記されているように、液晶内の光学的変化は
電圧の関数として観測し得る。同じく、ファーガソン(F
ergason)の米国特許第3,627,408号は、液晶に電場を加
えると観測可能な効果を生じることを実証している。シ
モニ(Simoni)等の米国特許第4,579,422号は、電圧印加
下に置かれた液晶の電気光学的な応答が非常に線形であ
ることを教示している。
する。ヴァルドマニス(Valdmanis)等の米国特許第4,44
6,425号で実証されているように、進行波型ポッケルセ
ルを使えば、そのポッケルセルを通過する光の変化を知
ることによって、そこに印加されている電気信号を測定
できる。ニオブ酸リチウムまたはタンタル酸リチウムか
ら成るポッケルセルの結晶は、印加電圧に応じて満足で
き且つ検出可能な線形応答を与えるが、電気光学的効果
を起こすのに比較的高い電圧を必要とし、また製造工程
で正確な切断を必要とするので作製が難しく、環境にも
幾分左右される。液晶物質は、かかる電気光学的材料に
印加される電圧の変化に対して、ほゞ線形の応答を与え
ることができる。チャニン(Channin)の米国特許第3,93
4,199号に記されているように、液晶内の光学的変化は
電圧の関数として観測し得る。同じく、ファーガソン(F
ergason)の米国特許第3,627,408号は、液晶に電場を加
えると観測可能な効果を生じることを実証している。シ
モニ(Simoni)等の米国特許第4,579,422号は、電圧印加
下に置かれた液晶の電気光学的な応答が非常に線形であ
ることを教示している。
ゼロックス・ディスクロージャ・ジャーナル(Xerox Dis
closure Journal)Vol.２、No.６、１９７７年１１／１
２月、９１頁に記されているように、液晶物質を通じた
光透過度の変化は、帯電表面上における電圧の変化を求
めるのに使うことができる。しかしこの開示は、電気光
学的効果が液晶物質を通過する光ビーム上に電圧情報を
付与するのに充分な応答時間つまり有用な変調機構を与
えられることを教示していない。計算機、時計及びＴＶ
ディスプレイ等の大量消費技術で広く使われているた
め、液晶物質のコストは非常に低い。さらに、液晶を具
備したセルは受光体から見て比較的高いインピーダンス
を呈し、そこを介した瞬間的な高電圧の放電によって比
較的影響されない。
closure Journal)Vol.２、No.６、１９７７年１１／１
２月、９１頁に記されているように、液晶物質を通じた
光透過度の変化は、帯電表面上における電圧の変化を求
めるのに使うことができる。しかしこの開示は、電気光
学的効果が液晶物質を通過する光ビーム上に電圧情報を
付与するのに充分な応答時間つまり有用な変調機構を与
えられることを教示していない。計算機、時計及びＴＶ
ディスプレイ等の大量消費技術で広く使われているた
め、液晶物質のコストは非常に低い。さらに、液晶を具
備したセルは受光体から見て比較的高いインピーダンス
を呈し、そこを介した瞬間的な高電圧の放電によって比
較的影響されない。
ナカダ等の米国特許第4,112,361号も、偏光フィルタと
透明な電極の間に挟持されてＤＡＰ（整合機のひずみ）
効果を与えるネマチック液晶物質を備えた液晶電圧計を
示している。両電極間に電圧を印加し、液晶セルの透過
度の変化を知ることによって、アナログ電圧計が得られ
る。
透明な電極の間に挟持されてＤＡＰ（整合機のひずみ）
効果を与えるネマチック液晶物質を備えた液晶電圧計を
示している。両電極間に電圧を印加し、液晶セルの透過
度の変化を知ることによって、アナログ電圧計が得られ
る。
従って本発明の主な目的は、電圧変化に付する感度が高
く、広い範囲の値にわたって正確な電圧感度を与え、比
較的高いインピーダンスを持ち、厳しい条件下での電位
破壊に抵抗し得、しかも安価に製造できる帯電表面上の
電圧を検知するための静電電圧センサを提供することに
ある。
く、広い範囲の値にわたって正確な電圧感度を与え、比
較的高いインピーダンスを持ち、厳しい条件下での電位
破壊に抵抗し得、しかも安価に製造できる帯電表面上の
電圧を検知するための静電電圧センサを提供することに
ある。
本発明の別の目的は、帯電表面と電気的に接触した液晶
セルと、セル内の電気光学的変化を検出して帯電表面の
電圧を求める装置とを含む前記の特性を備えた静電電圧
センサを提供することにある。
セルと、セル内の電気光学的変化を検出して帯電表面の
電圧を求める装置とを含む前記の特性を備えた静電電圧
センサを提供することにある。
本発明の更に別の目的は、ドリフトを補償して較正し直
しの反復を回避した前記のような液晶電圧計の動作方法
を提供することにある。
しの反復を回避した前記のような液晶電圧計の動作方法
を提供することにある。
（問題点を解決するための手段） 本発明によれば、帯電表面に電気的に結合され、印加電
圧によって変化する光透過度を有する液晶セル、該液晶
セルを通して光を差し向ける光源、及び液晶セルを通過
した光の強度変化を検出し、帯電表面上の電圧変化を表
す出力を与える光検出器を備え、帯電表面上の電圧を検
知するのに用いるのが特に好ましい電圧検知が提供され
る。液晶物質性の変化は帯電表面から液晶物質に印加さ
れる電圧と比例関係にあるので、センサの出力はセルに
印加される電圧に比例する。液晶セルは、帯電表面と容
量的に結合し得る。上記電圧検知センサ内の液晶セル
は、２つのガラス板間に保持された液晶物質から成るの
が好ましい。３つのガラス板の各々の外側に偏光子が位
置し、液晶セルを通して差し向けられる光源からの光を
偏光し、また液晶セルを出た光を検光する。各ガラス板
の内側には、液晶セルを帯電表面に電気接続するための
透明導体が、ガラス板上のコーティングとして設けられ
る。液晶セルを横切る電圧の変化はセルの透過度の変化
として現れ、該透過度の変化は光源と光検出器との組合
せによって測定される。検出光の量が、液晶セルを横切
る電圧を表す信号を形成するのに使える。
圧によって変化する光透過度を有する液晶セル、該液晶
セルを通して光を差し向ける光源、及び液晶セルを通過
した光の強度変化を検出し、帯電表面上の電圧変化を表
す出力を与える光検出器を備え、帯電表面上の電圧を検
知するのに用いるのが特に好ましい電圧検知が提供され
る。液晶物質性の変化は帯電表面から液晶物質に印加さ
れる電圧と比例関係にあるので、センサの出力はセルに
印加される電圧に比例する。液晶セルは、帯電表面と容
量的に結合し得る。上記電圧検知センサ内の液晶セル
は、２つのガラス板間に保持された液晶物質から成るの
が好ましい。３つのガラス板の各々の外側に偏光子が位
置し、液晶セルを通して差し向けられる光源からの光を
偏光し、また液晶セルを出た光を検光する。各ガラス板
の内側には、液晶セルを帯電表面に電気接続するための
透明導体が、ガラス板上のコーティングとして設けられ
る。液晶セルを横切る電圧の変化はセルの透過度の変化
として現れ、該透過度の変化は光源と光検出器との組合
せによって測定される。検出光の量が、液晶セルを横切
る電圧を表す信号を形成するのに使える。
本発明の別の特徴によれば、前測定バイアス電圧を液晶
セルに印加してセルを標準レベルに設定し、セルから過
渡的な偏光の影響を取り除くことができる。はっきり理
解されていないが、おそらく液晶の整合を行って電圧が
印加されたときに最大の測定可能な光学的変化を生じる
のに使われる整合層中のイオン注入に原因して、時間の
経過につれ測定のドリフトが発生する。測定のドリフト
は、液晶セルの電圧追従特性を変化させる。この変化は
液晶セルのＲＣ特性と関連している。そこでバイアス電
圧を液晶セルに印加し、電圧の変化に対する最大の応答
を与える状態へとセルの電気光学的応答を高める。動作
時には、液晶セルからバイアス電圧を取り除き、液晶セ
ルが帯電表面に電気的に接続されてその上の電圧を検知
する。所定の時間後、液晶セルは帯電表面との接続から
遮断され、再び選定されたバイアス電圧へと充電され
る。この時点で、液晶セルは第１のバイアス電圧と等し
いが反対極性の電圧にバイアスされる。充電後、液晶セ
ルは次の動作のため帯電表面との接続状態に戻される。
センサの動作が継続している間、かかる２極性の充電が
繰り返される。液晶の２極性充電は、ベルゴロド(Belgo
rod)の米国特許第4,279,474号に示されているように、
可変の光学密度を有する眼鏡などの液晶セル装置で光学
的応答時間を維持する点に関連して知られている。
セルに印加してセルを標準レベルに設定し、セルから過
渡的な偏光の影響を取り除くことができる。はっきり理
解されていないが、おそらく液晶の整合を行って電圧が
印加されたときに最大の測定可能な光学的変化を生じる
のに使われる整合層中のイオン注入に原因して、時間の
経過につれ測定のドリフトが発生する。測定のドリフト
は、液晶セルの電圧追従特性を変化させる。この変化は
液晶セルのＲＣ特性と関連している。そこでバイアス電
圧を液晶セルに印加し、電圧の変化に対する最大の応答
を与える状態へとセルの電気光学的応答を高める。動作
時には、液晶セルからバイアス電圧を取り除き、液晶セ
ルが帯電表面に電気的に接続されてその上の電圧を検知
する。所定の時間後、液晶セルは帯電表面との接続から
遮断され、再び選定されたバイアス電圧へと充電され
る。この時点で、液晶セルは第１のバイアス電圧と等し
いが反対極性の電圧にバイアスされる。充電後、液晶セ
ルは次の動作のため帯電表面との接続状態に戻される。
センサの動作が継続している間、かかる２極性の充電が
繰り返される。液晶の２極性充電は、ベルゴロド(Belgo
rod)の米国特許第4,279,474号に示されているように、
可変の光学密度を有する眼鏡などの液晶セル装置で光学
的応答時間を維持する点に関連して知られている。
本発明の更に別の特徴によれば、第２の標準液晶セルが
設けられ、標準電圧に電気的に結合される。帯電表面に
接続された液晶セルから得られる帯電表面からの信号
が、標準液晶セルが得られる標準信号と比較される。こ
れにより、電圧測定装置の継続動作に伴うドリフトを補
正信号に基づいて除去でき、連続的な絶対的較正が維持
される。
設けられ、標準電圧に電気的に結合される。帯電表面に
接続された液晶セルから得られる帯電表面からの信号
が、標準液晶セルが得られる標準信号と比較される。こ
れにより、電圧測定装置の継続動作に伴うドリフトを補
正信号に基づいて除去でき、連続的な絶対的較正が維持
される。
本発明の利点は、電子写真式装置内の状態によって比較
的左右されず、受光体から見たとき高いインピーダンス
を有し、高電圧の電気放電による損傷を受け難い非常に
安価な装置が得られることにある。上記したバイアス印
加装置が液晶セルの動作を、極めて応答の高い電圧追従
状態に維持する。装置の電圧追従特性が時間の経過につ
れて減衰すると、前記の装置がその減衰を補償する。
的左右されず、受光体から見たとき高いインピーダンス
を有し、高電圧の電気放電による損傷を受け難い非常に
安価な装置が得られることにある。上記したバイアス印
加装置が液晶セルの動作を、極めて応答の高い電圧追従
状態に維持する。装置の電圧追従特性が時間の経過につ
れて減衰すると、前記の装置がその減衰を補償する。
上記及びその他の目的と利点は、添付の図面を参照した
以下の説明から明かとなろう。
以下の説明から明かとなろう。
（実施例） 本発明を好ましい実施例について説明することを目的
し、本発明を限定するものでない図面を参照すれば、第
１図は本発明で用いるのに適する液晶セルを示す。液晶
セル１０は、２つのガラス板１２と１４間に挟持された
液晶物質１１から成るのが好ましい。液晶物質を横切っ
て電圧をかけるための透明電極１６と１８が、例えばイ
ンジウム・スズ酸化物等の透明導体のコーティングを備
えたガラス板１２と１４の各々の内面に設けられる。透
明導体の内側すなわち液晶物質との隣接側面に、透明電
極上のコーティングとして整合層２０と２２が設けられ
る。ガラス板または基板の外側すなわちガラス板の液晶
物質とは反対側面において、光学的偏光層２４と２６が
偏光板、あるいはガラス板１２と１４上の偏光コーティ
ングとして形成される。これらの偏光層を設けるのは、
セルを通過する光で電気光学的に誘起した相の変化を強
度の変化に変換するためである。本発明の好ましい実施
例において、セルの液晶物質は各種の異なる材料とし得
るが、一般に望ましい材料はツイストネマチックかコレ
ステリックネマチックまたはスメクチック相の転移、あ
るいは整合相のひずみ（ＤＡＰ）効果を有するものであ
る。こうした効果は、セルを横切る電圧変化に対して比
較的遠い応答時間を有するものとして選ばれた。電圧応
答時間は遅くなるが、単純な散乱効果等その他の観測可
能な効果を使うこともできる。高インピーダンスである
ことも望ましく、満足し得る材料は１０10〜１０14Ωの
範囲の抵抗率を有する。望ましいセルの容量は約５０ｐ
ｆとし得る。
し、本発明を限定するものでない図面を参照すれば、第
１図は本発明で用いるのに適する液晶セルを示す。液晶
セル１０は、２つのガラス板１２と１４間に挟持された
液晶物質１１から成るのが好ましい。液晶物質を横切っ
て電圧をかけるための透明電極１６と１８が、例えばイ
ンジウム・スズ酸化物等の透明導体のコーティングを備
えたガラス板１２と１４の各々の内面に設けられる。透
明導体の内側すなわち液晶物質との隣接側面に、透明電
極上のコーティングとして整合層２０と２２が設けられ
る。ガラス板または基板の外側すなわちガラス板の液晶
物質とは反対側面において、光学的偏光層２４と２６が
偏光板、あるいはガラス板１２と１４上の偏光コーティ
ングとして形成される。これらの偏光層を設けるのは、
セルを通過する光で電気光学的に誘起した相の変化を強
度の変化に変換するためである。本発明の好ましい実施
例において、セルの液晶物質は各種の異なる材料とし得
るが、一般に望ましい材料はツイストネマチックかコレ
ステリックネマチックまたはスメクチック相の転移、あ
るいは整合相のひずみ（ＤＡＰ）効果を有するものであ
る。こうした効果は、セルを横切る電圧変化に対して比
較的遠い応答時間を有するものとして選ばれた。電圧応
答時間は遅くなるが、単純な散乱効果等その他の観測可
能な効果を使うこともできる。高インピーダンスである
ことも望ましく、満足し得る材料は１０10〜１０14Ωの
範囲の抵抗率を有する。望ましいセルの容量は約５０ｐ
ｆとし得る。
液晶セルの電極１８は標準電圧またはアースに接続され
る。他方の電極１６は容量型ピックアップ２７を介し
て、電子写真式装置の受光体表面等、測定すべき信号電
圧Ｖsigに接続される。容量型ピックアップとＶsig間の
電気結合を可能とする位置とかかる電気結合を阻止する
位置との間で制御可能に駆動される機械的駆動シャッタ
ー２８を設けることによって、Ｖsigは液晶セル１０と
の接続から遮断可能とし得る。シャッター２８は、標準
電圧またはアースＶrefに保持される。遮断状態では、
容量型ピックアップ２７がシャッター２８上の信号Ｖ
refだけを拾う。電極１６は別の電圧源Ｖchargeにも直
接接続可能で、後で詳述するように液晶セルをバイアス
電圧に帯電可能とする。上記の実施例は帯電表面への容
量性結合を有するピックアップを用いているが、受光体
への接続点と標準電圧との間で切換可能な抵抗性結合も
発明の範囲内に含まれる。
る。他方の電極１６は容量型ピックアップ２７を介し
て、電子写真式装置の受光体表面等、測定すべき信号電
圧Ｖsigに接続される。容量型ピックアップとＶsig間の
電気結合を可能とする位置とかかる電気結合を阻止する
位置との間で制御可能に駆動される機械的駆動シャッタ
ー２８を設けることによって、Ｖsigは液晶セル１０と
の接続から遮断可能とし得る。シャッター２８は、標準
電圧またはアースＶrefに保持される。遮断状態では、
容量型ピックアップ２７がシャッター２８上の信号Ｖ
refだけを拾う。電極１６は別の電圧源Ｖchargeにも直
接接続可能で、後で詳述するように液晶セルをバイアス
電圧に帯電可能とする。上記の実施例は帯電表面への容
量性結合を有するピックアップを用いているが、受光体
への接続点と標準電圧との間で切換可能な抵抗性結合も
発明の範囲内に含まれる。
第２図は、本発明で用いるのに適した好ましい回路を示
す。発光ダイオード（ＬＥＤ）または小型電極等の光源
３０が、液晶セル１０の各層を通して光を差し向けるよ
うに配置されている。例えばフォトトランジスタやＬＤ
Ｒ等の光検出器３２が、液晶セルの光源と反対側に設け
られ、液晶セルを通過した光を検出する。受光体上の変
化する電圧が、液晶セル１０の光透過特性に変化を生じ
る。光透過特性は、液晶セルを通過する光の強度を変化
させる。
す。発光ダイオード（ＬＥＤ）または小型電極等の光源
３０が、液晶セル１０の各層を通して光を差し向けるよ
うに配置されている。例えばフォトトランジスタやＬＤ
Ｒ等の光検出器３２が、液晶セルの光源と反対側に設け
られ、液晶セルを通過した光を検出する。受光体上の変
化する電圧が、液晶セル１０の光透過特性に変化を生じ
る。光透過特性は、液晶セルを通過する光の強度を変化
させる。
光検出器３２は検出光の強度に基づく出力信号を生じ、
検出光の強度を示す信号を増巾器３４に差し向け、増巾
器３４が静電電圧計または電子写真式装置内の制御ルー
プ等の出力装置によって使われるのに適するように増巾
する。比較的低い選択周波数範囲（例えば１０〜１００
Hz）内の信号を分離し、リーク電流によって生じ液晶セ
ル１０を通過する変化の遅い透過を取り除く目的のた
め、帯域フィルタ３６が任意に設けられる。上記信号
は、信号のピーク値を保持して出力するサンプル及びホ
ールド（Ｓ／Ｈ）回路３８によって周期的にサンプリン
グされる。サンプル及びホールド回路３８からの出力
が、出力装置によって使われるＶsigに比例したアナロ
グ信号を与える。別の実施例では、光検出器または増巾
器からの信号を一定時間の間累積する積分器によって、
あるいは光検出器または増巾器からの信号を直接デジタ
ル化することによって出力を得ることもできる。
検出光の強度を示す信号を増巾器３４に差し向け、増巾
器３４が静電電圧計または電子写真式装置内の制御ルー
プ等の出力装置によって使われるのに適するように増巾
する。比較的低い選択周波数範囲（例えば１０〜１００
Hz）内の信号を分離し、リーク電流によって生じ液晶セ
ル１０を通過する変化の遅い透過を取り除く目的のた
め、帯域フィルタ３６が任意に設けられる。上記信号
は、信号のピーク値を保持して出力するサンプル及びホ
ールド（Ｓ／Ｈ）回路３８によって周期的にサンプリン
グされる。サンプル及びホールド回路３８からの出力
が、出力装置によって使われるＶsigに比例したアナロ
グ信号を与える。別の実施例では、光検出器または増巾
器からの信号を一定時間の間累積する積分器によって、
あるいは光検出器または増巾器からの信号を直接デジタ
ル化することによって出力を得ることもできる。
本発明によれば、液晶セル１０は、液晶セルの時間経過
に伴う電圧応答特性の変化によって生じる測定のドリフ
トを回避する装置を備えている。電子写真式装置の制御
系から成るのが好ましい外部タイミング源４０が、前記
した電圧検知装置の動作を制御するための周期的タイミ
ング信号を内部タイミング装置４２に差し向ける。外部
タイミング源からのタイミング信号を受信すると、内部
タイミング装置４２がシャッター制御装置４４に信号を
与えて、シャッター２８を周期的に閉じる。シャッター
２８の閉動作は液晶セル１０をＶsigから分離し、セル
をＶrefに結合する。これと同時に、リレー４６が内部
タイミング装置４２によって付勢され、Ｖchargeを液晶
セル１０に接続する。Ｖchargeの何れかの極性を必要に
応じ及び第３図の充電方式に基きリレー４６を介してセ
ルへ交互に接続するのに、フリップ／フロップスイッチ
４９またはその他のスイッチング装置が使われる。
に伴う電圧応答特性の変化によって生じる測定のドリフ
トを回避する装置を備えている。電子写真式装置の制御
系から成るのが好ましい外部タイミング源４０が、前記
した電圧検知装置の動作を制御するための周期的タイミ
ング信号を内部タイミング装置４２に差し向ける。外部
タイミング源からのタイミング信号を受信すると、内部
タイミング装置４２がシャッター制御装置４４に信号を
与えて、シャッター２８を周期的に閉じる。シャッター
２８の閉動作は液晶セル１０をＶsigから分離し、セル
をＶrefに結合する。これと同時に、リレー４６が内部
タイミング装置４２によって付勢され、Ｖchargeを液晶
セル１０に接続する。Ｖchargeの何れかの極性を必要に
応じ及び第３図の充電方式に基きリレー４６を介してセ
ルへ交互に接続するのに、フリップ／フロップスイッチ
４９またはその他のスイッチング装置が使われる。
第３図に示すように、セル１０に印加されるＶchargeは
２極性の周期パルスで、液晶セルに加えられてそれを再
充電する。印加パルスは比較的短い時間とし得、約５〜
２０msecの範囲が望ましく、約１０〜２０ボルトの大き
さを有する。一つの実働実施例では、約１３msecのパル
ス巾と14.8ボルトのパルス振巾が好ましいと認められ
た。上記限定範囲内の信号も、比較的短い時間で液晶セ
ルが選択バイアスレベルの電圧へ充分に充電されるの
で、使用する液晶セルに関して満足し得ることが認めら
れている。バイアス電圧のレベルは、帯電表面から印加
される電圧による光透過性の変化が比較的大きくなる状
態に液晶セルを置くように選ばれる。一実施例におい
て、この値は液晶セルの飽和電圧にほゞ等しかった。選
択された液晶セルを妥当な期間バイアス状態に駆動可能
な、その他広い範囲の電圧パルスの振巾及び巾も使用し
得る。パルスは広い選択範囲の時間間隔で規則正しく反
復でき、好ましい実施例では、上記した２極性電圧パル
ス信号の場合、各間隔２〜４秒のパルスで液晶セルの電
圧追従特性を充分に維持し得ることが認められた。液晶
セルを横切る電圧の印加は、液晶物質を偏光状態に駆動
する効果を持つと考えられる。時間の経過につれ、液晶
セルのＲＣ特性が緩和し、セル内結晶の漸欠的な減極が
生じる。この結果、電圧測定の感度が次第に低下する。
約１０13ohm-cmの抵抗率と約５０ｐｆのセル容量を持つ
液晶セルの場合、ＲＣ緩和時間は約６秒と見込まれる。
好ましい実施例で限定されるパルスの印加間隔が、顕著
な緩和による影響が測定パラメータへ及ぶ前に、液晶セ
ルの再充電を可能とする。しかしパルス振巾及びパルス
巾の広い範囲と同じく、それ以外のかなり短いまたは長
い間隔も発明の範囲内に充分入る。
２極性の周期パルスで、液晶セルに加えられてそれを再
充電する。印加パルスは比較的短い時間とし得、約５〜
２０msecの範囲が望ましく、約１０〜２０ボルトの大き
さを有する。一つの実働実施例では、約１３msecのパル
ス巾と14.8ボルトのパルス振巾が好ましいと認められ
た。上記限定範囲内の信号も、比較的短い時間で液晶セ
ルが選択バイアスレベルの電圧へ充分に充電されるの
で、使用する液晶セルに関して満足し得ることが認めら
れている。バイアス電圧のレベルは、帯電表面から印加
される電圧による光透過性の変化が比較的大きくなる状
態に液晶セルを置くように選ばれる。一実施例におい
て、この値は液晶セルの飽和電圧にほゞ等しかった。選
択された液晶セルを妥当な期間バイアス状態に駆動可能
な、その他広い範囲の電圧パルスの振巾及び巾も使用し
得る。パルスは広い選択範囲の時間間隔で規則正しく反
復でき、好ましい実施例では、上記した２極性電圧パル
ス信号の場合、各間隔２〜４秒のパルスで液晶セルの電
圧追従特性を充分に維持し得ることが認められた。液晶
セルを横切る電圧の印加は、液晶物質を偏光状態に駆動
する効果を持つと考えられる。時間の経過につれ、液晶
セルのＲＣ特性が緩和し、セル内結晶の漸欠的な減極が
生じる。この結果、電圧測定の感度が次第に低下する。
約１０13ohm-cmの抵抗率と約５０ｐｆのセル容量を持つ
液晶セルの場合、ＲＣ緩和時間は約６秒と見込まれる。
好ましい実施例で限定されるパルスの印加間隔が、顕著
な緩和による影響が測定パラメータへ及ぶ前に、液晶セ
ルの再充電を可能とする。しかしパルス振巾及びパルス
巾の広い範囲と同じく、それ以外のかなり短いまたは長
い間隔も発明の範囲内に充分入る。
再び第２図を参照すると、内部タイミング装置４２はタ
イミング信号を時間遅延回路５０を介してサンプル及び
ホールド回路３８にも差し向け、サンプル及びホールド
回路リセット／起動装置５２に信号を与えることによっ
てサンプル及びホールド回路を制御する。つまり、液晶
セル１０が電圧追従バイアス状態へ周期的に充電される
のに従い、サンプル及びホールド回路３８はリセットさ
れ、新たな出力電圧信号の取得を開始するように起動さ
れる。
イミング信号を時間遅延回路５０を介してサンプル及び
ホールド回路３８にも差し向け、サンプル及びホールド
回路リセット／起動装置５２に信号を与えることによっ
てサンプル及びホールド回路を制御する。つまり、液晶
セル１０が電圧追従バイアス状態へ周期的に充電される
のに従い、サンプル及びホールド回路３８はリセットさ
れ、新たな出力電圧信号の取得を開始するように起動さ
れる。
本発明の別の特徴によれば、２つのセルセンサを含む装
置が設けられ、測定値の既知標準値との比較を行い、液
晶セルのＲＣ緩和に伴うドリフトの差引きを可能とす
る。第４図を参照すれば、２つの液晶セル１００と１０
２が設けられている。第１の液晶セル１００は、前述し
た単一セルの実施例における構成と同じく、容量性結合
１０４を介して信号源Ｖsigへ電気的に接合される。同
様の第２の液晶セル１０２は、容量性結合１０６を介し
て標準電圧Ｖrefへ電気的に接続される。つまり、第２
セル１０２の透過度は、帯電電圧信号に応答せず、液晶
セルの特性変化に基いてのみ変化する。好ましい実施例
における両液晶セルは、同じＲＣ緩和時間が得られるよ
うに、抵抗率と容量においてできる限り厳密に一致され
る。
置が設けられ、測定値の既知標準値との比較を行い、液
晶セルのＲＣ緩和に伴うドリフトの差引きを可能とす
る。第４図を参照すれば、２つの液晶セル１００と１０
２が設けられている。第１の液晶セル１００は、前述し
た単一セルの実施例における構成と同じく、容量性結合
１０４を介して信号源Ｖsigへ電気的に接合される。同
様の第２の液晶セル１０２は、容量性結合１０６を介し
て標準電圧Ｖrefへ電気的に接続される。つまり、第２
セル１０２の透過度は、帯電電圧信号に応答せず、液晶
セルの特性変化に基いてのみ変化する。好ましい実施例
における両液晶セルは、同じＲＣ緩和時間が得られるよ
うに、抵抗率と容量においてできる限り厳密に一致され
る。
両液晶セルの動作は、前述した実施例での動作と同じで
ある。光源１０８と１１０からの光が、各セル１００と
１０２を通過するように差し向けられる。それぞれの液
晶セルを通過した光を検出した結果各検出器１１２と１
１４から得られる信号が増巾器１１６と１１８に導か
れ、信号を選択出力装置に適した形へ変換する。こうし
て得られた両信号が差動増巾器１２０で比較され、信号
成分についてＶsigからＶrefが差し引かれる。ここで、
信号成分ＶrefはＶsigと共通で、液晶セルの特性の固有
な変化によって生じたものである。差動増巾器１２０の
出力に現われる信号は、単一セルの場合と同様に処理さ
れる。つまり、出力信号は帯域フィルタ１２２によって
任意に濾波され、そのピーク値がサンプル及びホールド
回路１２４によって検出且つ保持され、出力へと導かれ
る。前述したように、本発明の別の実施例として、光検
出器からの出力信号をデジタル化することもできる。
ある。光源１０８と１１０からの光が、各セル１００と
１０２を通過するように差し向けられる。それぞれの液
晶セルを通過した光を検出した結果各検出器１１２と１
１４から得られる信号が増巾器１１６と１１８に導か
れ、信号を選択出力装置に適した形へ変換する。こうし
て得られた両信号が差動増巾器１２０で比較され、信号
成分についてＶsigからＶrefが差し引かれる。ここで、
信号成分ＶrefはＶsigと共通で、液晶セルの特性の固有
な変化によって生じたものである。差動増巾器１２０の
出力に現われる信号は、単一セルの場合と同様に処理さ
れる。つまり、出力信号は帯域フィルタ１２２によって
任意に濾波され、そのピーク値がサンプル及びホールド
回路１２４によって検出且つ保持され、出力へと導かれ
る。前述したように、本発明の別の実施例として、光検
出器からの出力信号をデジタル化することもできる。
第４図を引続き参照すれば、ダブルセルの場合には装置
の電圧追従特性を維持するため、両方の液晶セル１００
と１０２を充電する必要がある。そこで、外部タイミン
グ源１３０からの信号が内部タイミング源１３２を駆動
する。内部タイミング源１３２がシャッター制御装置１
３４を駆動してシャッター１３５を閉じ、液晶セル１０
０をＶSigから分離してＶrefに結合する。同時に、リレ
ー１３６と１３７が付勢されＶchargeを液晶セル１００
と１０２へそれぞれ接続する。フリップフロップスイッ
チ１３８が、Ｖchargeの何れかの極性の各セルに対する
接続をそれぞれリレー１３６と１３７を介して、必要に
応じ及び第３図の充電方式に基づき交互に可能とする。
また内部タイミング源１３２は時間遅延回路１４０を介
し、サンプル及びホールド起動装置１４２によってサン
プル及びホールド回路１２４の起動とリセットを駆動す
る。時間遅延回路１４０で補正された内部タイミング信
号は、出力信号の別の一部として出力装置に差し向けら
れる。
の電圧追従特性を維持するため、両方の液晶セル１００
と１０２を充電する必要がある。そこで、外部タイミン
グ源１３０からの信号が内部タイミング源１３２を駆動
する。内部タイミング源１３２がシャッター制御装置１
３４を駆動してシャッター１３５を閉じ、液晶セル１０
０をＶSigから分離してＶrefに結合する。同時に、リレ
ー１３６と１３７が付勢されＶchargeを液晶セル１００
と１０２へそれぞれ接続する。フリップフロップスイッ
チ１３８が、Ｖchargeの何れかの極性の各セルに対する
接続をそれぞれリレー１３６と１３７を介して、必要に
応じ及び第３図の充電方式に基づき交互に可能とする。
また内部タイミング源１３２は時間遅延回路１４０を介
し、サンプル及びホールド起動装置１４２によってサン
プル及びホールド回路１２４の起動とリセットを駆動す
る。時間遅延回路１４０で補正された内部タイミング信
号は、出力信号の別の一部として出力装置に差し向けら
れる。
以上、本発明を好ましい実施例を参照して説明した。図
面と共に上記の明細を読み理解したところで、多くの変
更が考えられるのは自明である。前記の実施例は例示に
過ぎず、特許請求の範囲に含まれる教示に基づき各種の
代替、変更、変形または改良が当業者によって可能であ
ろう。
面と共に上記の明細を読み理解したところで、多くの変
更が考えられるのは自明である。前記の実施例は例示に
過ぎず、特許請求の範囲に含まれる教示に基づき各種の
代替、変更、変形または改良が当業者によって可能であ
ろう。
第１図は本発明で用いるのに適した構成を有する、拡大
率が一定でない液晶セルの幾分概略化した図；第２図は
本発明を具備した回路の概略図；第３図は本発明の一態
様で用いるのに適した電圧波形を示す電圧波形図；及び
第４図は本発明の別の特徴を具備した別の回路の概略図
である。 １０；１００，１０２……液晶セル（１００、１０２；
第１、第２セル）、 １１……電気光学的材料（液晶物質）、 １２，１４……第１、第２絶縁（ガラス）支持部材、 １６，１８……第１、第２透明電極、 ２０，２２……第１、第２整合層、 ２４，２６……第１、第２偏光手段、 ２７；１０４，１０６……ピックアップ手段、 ３０；１０８，１１０……光源、 ３２；１１２，１１４……光検出手段、 ４６，１３６，１３９；４９，１３８……充電手段（４
６，１３６，１３９；リレー、４９，１３８；フリップ
／フロップスイッチ）、 １２０……比較手段（差動増巾器）、 Ｐ／Ｒ……帯電表面。
率が一定でない液晶セルの幾分概略化した図；第２図は
本発明を具備した回路の概略図；第３図は本発明の一態
様で用いるのに適した電圧波形を示す電圧波形図；及び
第４図は本発明の別の特徴を具備した別の回路の概略図
である。 １０；１００，１０２……液晶セル（１００、１０２；
第１、第２セル）、 １１……電気光学的材料（液晶物質）、 １２，１４……第１、第２絶縁（ガラス）支持部材、 １６，１８……第１、第２透明電極、 ２０，２２……第１、第２整合層、 ２４，２６……第１、第２偏光手段、 ２７；１０４，１０６……ピックアップ手段、 ３０；１０８，１１０……光源、 ３２；１１２，１１４……光検出手段、 ４６，１３６，１３９；４９，１３８……充電手段（４
６，１３６，１３９；リレー、４９，１３８；フリップ
／フロップスイッチ）、 １２０……比較手段（差動増巾器）、 Ｐ／Ｒ……帯電表面。
Claims (1)
- 【請求項１】帯電表面上の電圧を検知する電圧センサで
あって、 高インピーダンスの電気光学的応答材を含む第１及び第
２の液晶セルと、 前記第１の液晶セルは測定されるべき電圧を有する帯電
表面に電気的に結合されており、 前記第２の液晶セルは基準電圧に電気的に結合されてお
り、 前記第１及び第２の液晶セルの各々は、該液晶セルを通
して光を向ける光源と、各々の前記液晶セルを通過する
光を検出し、検出された光強度を示す検出出力信号を与
える光検出器を備え、 前記各光検出器からの前記検出出力信号を比較し、その
比較信号を、前記帯電表面上の電圧を表す補正出力信号
として与える比較手段とからなることを特徴とする電圧
センサ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US943236 | 1986-12-18 | ||
| US06/943,236 US4786858A (en) | 1986-12-18 | 1986-12-18 | Liquid crystal electrostatic voltmeter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63167279A JPS63167279A (ja) | 1988-07-11 |
| JPH067142B2 true JPH067142B2 (ja) | 1994-01-26 |
Family
ID=25479288
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62309357A Expired - Lifetime JPH067142B2 (ja) | 1986-12-18 | 1987-12-07 | 静電電圧センサ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4786858A (ja) |
| EP (1) | EP0272871B1 (ja) |
| JP (1) | JPH067142B2 (ja) |
| DE (1) | DE3784661T2 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4926043A (en) * | 1987-03-31 | 1990-05-15 | Siemens Aktiengesellschaft | Apparatus and method for optical measuring and imaging of electrical potentials |
| JPH0194270A (ja) * | 1987-10-06 | 1989-04-12 | Murata Mfg Co Ltd | 表面電位検出装置 |
| US5064277A (en) * | 1991-01-28 | 1991-11-12 | Eastman Kodak Company | Operation of a light modulator of the planar electrode type |
| JP4684688B2 (ja) * | 2005-03-14 | 2011-05-18 | 株式会社リコー | シート部材の放電ムラ観察装置および観察方法並びに抵抗測定装置および測定方法 |
| JP5276810B2 (ja) * | 2007-08-09 | 2013-08-28 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池の電圧検出装置 |
| US7940040B2 (en) * | 2008-12-19 | 2011-05-10 | Illinois Tool Works Inc. | Foil-leaf electrometer for static field detection with triggered indicator |
| US7924018B2 (en) * | 2008-12-19 | 2011-04-12 | Illinois Tool Works Inc. | MEMS electrometer that measures amount of repulsion of adjacent beams from each other for static field detection |
| US7915897B2 (en) * | 2008-12-19 | 2011-03-29 | Illinois Tool Works Inc. | Foil-leaf electrometer for static field detection with permanently separating leaves |
| US8213816B2 (en) * | 2009-08-27 | 2012-07-03 | Xerox Corporation | Method and system for banding compensation using electrostatic voltmeter based sensing |
| US8611769B2 (en) | 2011-11-22 | 2013-12-17 | Xerox Corporation | Method and system for troubleshooting charging and photoreceptor failure modes associated with a xerographic process |
| AU2013212538B2 (en) * | 2012-01-25 | 2017-03-09 | Zedelef Pty Ltd | Optically based voltage sensing device and method |
Family Cites Families (21)
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| US3938878A (en) * | 1970-01-09 | 1976-02-17 | U.S. Philips Corporation | Light modulator |
| IT985834B (it) * | 1973-05-03 | 1974-12-20 | Fiat Spa | Schermo a trasparenza variabile |
| US3936815A (en) * | 1973-08-06 | 1976-02-03 | Nippon Telegraph And Telephone Public Corporation | Apparatus and method for writing storable images into a matrix-addressed image-storing liquid crystal display device |
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| IT1172826B (it) * | 1983-04-20 | 1987-06-18 | Consiglio Nazionale Ricerche | Dispositivo a cristalli liquidi per la rotazione continua della polarizzazione selettiva di luce monocromatica |
| US4643525A (en) * | 1984-12-24 | 1987-02-17 | General Electric Co. | Transflective liquid crystal display with integral heating unit |
| GB8519230D0 (en) * | 1985-07-31 | 1985-09-04 | Dunning G E | Liquid crystal displays |
-
1986
- 1986-12-18 US US06/943,236 patent/US4786858A/en not_active Expired - Fee Related
-
1987
- 1987-12-07 JP JP62309357A patent/JPH067142B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1987-12-15 EP EP87311045A patent/EP0272871B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-12-15 DE DE8787311045T patent/DE3784661T2/de not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3784661D1 (de) | 1993-04-15 |
| EP0272871A2 (en) | 1988-06-29 |
| DE3784661T2 (de) | 1993-07-15 |
| EP0272871A3 (en) | 1988-07-27 |
| EP0272871B1 (en) | 1993-03-10 |
| JPS63167279A (ja) | 1988-07-11 |
| US4786858A (en) | 1988-11-22 |
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| JPS58196463A (ja) | 光電界測定装置 |
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