JPH08129043A - 表面電位測定器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】物体の大きさによらずに、その表面電位を非接
触で精度よく測定することができる表面電位測定器を提
供する。 【構成】測定対象物Ｗに対向配置されるセンサ電極１０
に生じた電位レベルを測定対象物Ｗの表面電位に比例し
たレベルとして表面電位を測定する電位測定手段４０
と、センサ電極１０と測定対象物Ｗとの二つの異なる距
離（ｘ₁ ，ｘ₂ ）でそれぞれ電位測定手段４０により測
定される測定表面電位（Ｖ₁ ，Ｖ₂ ）から次式（１）又
は（２）により測定対象物Ｗの真の表面電位Ｖを求める
マイクロコンピュータ２８とを備える。 Ｖ＝Ｖ₁ ・ｅｘｐ〔（ｘ₁ ／ａ）・ｌｎ（Ｖ₁ ／
Ｖ₂ ）〕……（１） Ｖ＝Ｖ₂ ・ｅｘｐ〔（ｘ₂ ／ａ）・ｌｎ（Ｖ₁ ／
Ｖ₂ ）〕……（２） 但し、ａ＝ｘ₂ −ｘ₁ 。また、ｅｘｐ〔 〕は自然対数
の底“ｅ”の指数関数を意味する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、帯電体等の物体の表面
電位を非接触で測定する表面電位測定器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の表面電位測定器として
は、所謂、静電誘導型や振動型、回転セクタ型のものが
一般に知られており、これらの測定器は、物体に導体材
料から成るセンサ電極を対向配置したとき、静電誘導に
より物体の表面電位に応じたレベルの電位がセンサ電極
に生じることを利用し、該センサ電極の電位レベルを検
出することで、物体の表面電位を測定するものである。

【０００３】この場合、静電誘導型の測定器にあって
は、センサ電極に生じる電位を、そのまま該センサ電極
に接続されたコンデンサに充電し、該コンデンサの充電
電圧を検出することで、物体の表面電位を測定する。

【０００４】また、振動型や回転セクタ型の測定器にあ
っては、抵抗を介して接地したセンサ電極と物体との間
で導体材料から成る音叉型振動体を振動させたり、導体
材料から成る回転羽根車を回転させることで、センサ電
極に物体の表面電位に応じた振幅レベルを有する交流の
電位信号を生ぜしめ、その電位信号の振幅レベルを検出
することで、物体の表面電位を測定する。

【０００５】尚、センサ電極に生じる電位レベルは、物
体の表面電位だけでなく、物体からの距離にも依存し、
表面電位が同じであっても、該距離が大きくなる程、セ
ンサ電極に生じる電位レベルが小さくなる。このため、
従来の測定器にあっては、通常、表面電位を測定するた
めのセンサ電極と物体との距離をあらかじめ所定距離に
定めている。そして、その所定距離で測定を行った場合
に（このとき、基本的には、センサ電極に生じる電位レ
ベルは物体の実際の表面電位に比例する）、表面電位と
センサ電極の電位レベルとのあらかじめ定めた比例関係
に基づき、該センサ電極の電位レベルから表面電位を測
定することができるようになっている。

【０００６】ところで、本願発明者の知見によれば、前
記測定器により、センサ電極と物体との距離を所定距離
として物体の表面電位を測定した場合、該物体の実際の
表面電位が同じであっても、その表面電位の測定値は物
体の大きさの影響を受ける。この場合、物体の大きさが
ある程度以上の大きさであれば、センサ電極に生じる電
位レベルは、物体の大きさが相違してもほぼ同一レベル
となって表面電位の測定値もほぼ同一となるが、比較的
小さな物体にあっては、その大きさが小さくなる程、セ
ンサ電極に生じる電位レベルが顕著に小さくなって、表
面電位の測定値も小さくなる。具体的には、例えば四角
形の導体平板を所定電位に帯電させてその表面電位を測
定すると、２０〜３０ｃｍ四方以上の大きさの導体平板
にあっては、表面電位の測定値はほぼ同一となるが、そ
れよりも小さな例えば２．５ｃｍ四方の導体平板にあっ
ては、表面電位の測定値が、２０〜３０ｃｍ四方以上の
大きさの導体平板の測定値の半分程度となってしまう。

【０００７】このため、従来の測定器においては、種々
様々な大きさの物体について、その表面電位を精度よく
測定することが困難なものとなっていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は物体の大きさ
によらずに、その表面電位を非接触で精度よく測定する
ことができる表面電位測定器を提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本願発明者等は、種々の
検討の結果、前述したような従来の測定器において、セ
ンサ電極に生じる電位レベルにより測定される該表面電
位の測定値Ｖ_X （これはセンサ電極の電位レベルに比例
する）は、実際の表面電位をＶとして次式により近似的
に表されることを知見した。

【００１０】 Ｖ_x ＝Ｖ・ｅｘｐ〔−ｘ／Ｔ〕 ……（５） ここで、式（５）において、ｘはセンサ電極と物体との
距離、Ｔは物体の大きさによって定まる正の定数であ
る。また、ｅｘｐ〔 〕は自然対数の底“ｅ”の指数関
数である（以下、本願明細書ではｅｘｐ〔 〕をこのよ
うに定義する）。

【００１１】すなわち、表面電位の測定値Ｖ_X は、図６
に実線ａで示すように、センサ電極と物体との距離ｘが
大きくなるに従って指数関数的に減衰する。そして、物
体の大きさが小さくなると、同図仮想線ｂで示すよう
に、距離ｘに対する測定値Ｖ_Xの減衰度合いが大きくな
り、このことは式（５）におけるＴ値が小さくなること
を意味している。またＴ値は、基本的に物体の大きさの
みに依存し、該物体の表面電位の大きさ等には依存しな
い。

【００１２】従って、センサ電極と物体との二つの異な
る距離ｘ₁ ，ｘ₂ の位置でそれぞれ表面電位を測定した
とき、その測定値をそれぞれＶ₁ ，Ｖ₂ とすると次式
（６），（７）が得られる。

【００１３】 Ｖ₁ ＝Ｖ・ｅｘｐ〔−ｘ₁ ／Ｔ〕 ……（６） Ｖ₂ ＝Ｖ・ｅｘｐ〔−ｘ₂ ／Ｔ〕 ……（７） 式（６），（７）により、Ｔを求めると、 Ｔ＝ａ／ｌｎ（Ｖ₁ ／Ｖ₂ ） ……（３） 但し、ａ＝ｘ₂ −ｘ₁ が得られ、さらに式（３）を式（６），（７）に代入し
て整理すると、 Ｖ＝Ｖ₁ ・ｅｘｐ〔（ｘ₁ ／ａ）・ｌｎ（Ｖ₁ ／Ｖ₂ ）〕……（１） Ｖ＝Ｖ₂ ・ｅｘｐ〔（ｘ₂ ／ａ）・ｌｎ（Ｖ₁ ／Ｖ₂ ）〕……（２） が得られる。

【００１４】また、式（５）から次式（４）が得られ
る。

【００１５】 Ｖ＝Ｖ_X ・ｅｘｐ〔ｘ／Ｔ〕 ……（４） 以上のことから、センサ電極と物体との二つの異なる距
離ｘ₁ ，ｘ₂ の位置でそれぞれ表面電位を測定すれば、
それらの測定値Ｖ₁ ，Ｖ₂ を用いて、前記式（１）又は
（２）により物体の実際の表面電位Ｖを求めることがで
きることが判る。

【００１６】また、この場合、前記式（３）を用いれ
ば、物体の大きさに依存した定数Ｔの値を求めることも
でき、このＴの値を求めておけば、該物体とセンサ電極
との任意の距離ｘにおいて表面電位を測定することで、
その測定値Ｖ_x を用いて前記式（４）により物体の実際
の表面電位Ｖを求めることができることが判る。

【００１７】かかる知見に基づき、本発明の第１の態様
は、前記の目的を達成するために、測定対象物に対向配
置したとき、該測定対象物の表面電位に応じたレベルの
電位を静電誘導により生じるセンサ電極と、該センサ電
極に生じた電位レベルを前記測定対象物の表面電位に比
例したレベルとして前記測定対象物の表面電位を測定す
る電位測定手段とを備えた表面電位測定器において、前
記センサ電極を前記測定対象物から第１の距離（ｘ₁ ）
の位置に配置したとき前記電位測定手段により測定され
る第１の測定表面電位（Ｖ₁ ）と、前記センサ電極を前
記測定対象物から前記第１の距離（ｘ₁ ）と異なる第２
の距離（ｘ₂）の位置に配置したとき前記測定手段によ
り測定される第２の測定表面電位（Ｖ ₂ ）とから前記式
（１）又は（２）により演算値（Ｖ）を求める演算手段
を備え、該演算値（Ｖ）を前記測定対象物の真の表面電
位として得ることを特徴とする。

【００１８】また、本発明の第２の態様は、測定対象物
に対向配置したとき、該測定対象物の表面電位に応じた
レベルの電位を静電誘導により生じるセンサ電極と、該
センサ電極に生じた電位レベルを前記測定対象物の表面
電位に比例したレベルとして該センサ電極の電位レベル
に基づき前記測定対象物の表面電位を測定する電位測定
手段とを備えた表面電位測定器において、前記センサ電
極を前記測定対象物から第１の距離（ｘ₁ ）の位置に配
置したとき前記電位測定手段により測定される第１の測
定表面電位（Ｖ₁ ）と、前記センサ電極を前記測定対象
物から前記第１の距離（ｘ₁ ）と異なる第２の距離（ｘ
₂）の位置に配置したとき前記電位測定手段により測定
される第２の測定表面電位（Ｖ₂ ）とから前記式（３）
により演算値（Ｔ）を求める第１の演算手段と、該第１
の演算手段により求められた演算値（Ｔ）を記憶保持す
る記憶手段と、該記憶保持後に前記センサ電極を前記測
定対象物から任意の距離（ｘ）の位置に配置したとき前
記電位測定手段により測定される第３の測定表面電位
（Ｖ_x ）から前記演算値（Ｔ）を用いて前記式（４）に
より演算値（Ｖ）を求める第２の演算手段を備え、該演
算値（Ｖ）を前記測定対象物の真の表面電位として得る
ことを特徴とする。

【００１９】そして、前記第１の態様において、前記セ
ンサ電極と測定対象物との距離を測定する測距手段を備
え、前記電位測定手段は、前記センサ電極を前記測定対
象物に対して接近又は離反させる際に、前記測距手段に
より測定される距離があらかじめ所定値に定められた前
記第１の距離及び第２の距離になった時にそれぞれ前記
第１の測定表面電位及び第２の測定表面電位を測定する
ことを特徴とする。

【００２０】また、前記第２の態様において、前記セン
サ電極と測定対象物との距離を測定する測距手段を備
え、前記電位測定手段は、前記センサ電極を前記測定対
象物に対して接近又は離反させる際に、前記測距手段に
より測定される距離があらかじめ所定値に定められた前
記第１の距離及び第２の距離になった時にそれぞれ前記
第１の測定表面電位及び第２の測定表面電位を測定し、
前記第２の演算手段は、前記センサ電極を前記測定対象
物から任意の距離（ｘ）の位置に配置したとき前記測距
手段により測定された距離（ｘ）の測定値を用いて前記
式（４）の演算を行うことを特徴とする。

【００２１】さらに、前記測距手段は、レーザ測距手段
であることを特徴とする。

【００２２】また、前記第１又は第２の態様において、
前記センサ電極の電位レベルを増幅する可変ゲインの増
幅器と、該増幅器の出力レベルをＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ
変換器と、前記増幅器のゲインを設定するゲイン設定手
段とを備えると共に、前記電位測定手段は該ゲイン設定
手段により設定された前記増幅器のゲインにおいて前記
Ａ／Ｄ変換器により得られるデジタルデータに基づき前
記各測定表面電位を測定し、前記ゲイン設定手段は、前
記Ａ／Ｄ変換器の分解能で前記デジタルデータから得ら
れる前記各測定表面電位が所定の精度内に収まるように
前記センサ電極の電位レベルに応じて前記増幅器のゲイ
ンを設定することを特徴とする。

【００２３】

【作用】本発明の第１の態様によれば、前記センサ電極
と測定対象物との二つの異なる距離（ｘ₁ ，ｘ₂ ）にお
いてそれぞれ前記電位測定手段により測定される第１及
び第２の測定表面電位（Ｖ₁ ，Ｖ₂ ）を用い、前記式
（５）に基づく前記式（１）又は（２）により演算値Ｖ
を求め、その演算値Ｖを測定対象物の真の表面電位とし
て得るので、測定対象物の大きさによらずに測定対象物
の真の表面電位を測定することが可能となる。

【００２４】また、本発明の第２の態様によれば、ま
ず、前記センサ電極と測定対象物との二つの異なる距離
（ｘ₁ ，ｘ₂ ）においてそれぞれ前記電位測定手段によ
り測定される第１及び第２の測定表面電位（Ｖ₁ ，
Ｖ₂ ）を用い、前記式（３）により該測定対象物の大き
さによって定まる前記Ｔ値を求めて前記記憶手段に記憶
保持し、その後は、前記センサ電極と該測定対象物との
任意の距離（ｘ）において前記電位測定手段により測定
される第３の測定表面電位（Ｖ_X ）と、先に求めた前記
Ｔ値とを用いて前記式（４）により演算値Ｖを測定対象
物の真の表面電位として得るので、測定対象物の大きさ
によらずに測定対象物の真の表面電位を測定することが
可能となる。そして、この場合、前記Ｔ値を求めた後に
は、前記センサ電極と該測定対象物との距離を任意の単
一的な距離に保持した状態で前記電位測定手段により前
記第３の測定表面電位（Ｖ_X ）を連続的に測定すること
で、測定対象物の真の表面電位を連続的に測定すること
が可能となる。

【００２５】前記第１又は第２の態様において、前記第
１及び第２の測定表面電位（Ｖ₁ ，Ｖ₂ ）を得るセンサ
電極と測定対象物との距離（ｘ₁ ，ｘ₂ ）は基本的には
それらが異なるものであれば任意の距離でよいが、それ
らの距離（ｘ₁ ，ｘ₂ ）をあらかじめ所定値とすると共
に、センサ電極と測定対象物との距離を測定する測距手
段を設け、該センサ電極を測定対象物に接近又は離反さ
せる際に、測定手段により測定される距離が所定値に定
められた前記距離（ｘ₁ ，ｘ₂ ）になった時に前記電位
測定手段により前記式（１）又は（２）の演算に必要な
前記第１及び第２の測定表面電位（Ｖ₁ ，Ｖ₂ ）を得る
ことにより、それらの測定表面電位（Ｖ ₁ ，Ｖ₂ ）を連
続的に効率よく得ることが可能となると共に、前記式
（１）又は（２）の演算により測定対象物の真の表面電
位を求める上で常に最適な距離（ｘ ₁ ，ｘ₂ ）で測定表
面電位（Ｖ₁ ，Ｖ₂ ）を得ることが可能となる。

【００２６】この場合、特に前記第２の態様にあって
は、前記測距手段により測定された距離（ｘ）の測定値
を用いて前記式（４）の演算を行うことにより、前記Ｔ
値を求めた後の測定対象物の真の表面電位の測定を容易
に行うことが可能となる。

【００２７】さらに、前記測距手段をレーザ測距手段と
することで、測距精度を高めることが可能となり、その
結果、最終的に得られる真の表面電位の測定値の精度を
高めることが可能となる。

【００２８】また、前記第１又は第２の態様において、
前記センサ電極の電位レベルを増幅する増幅器と、該増
幅器の出力レベルをＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器とを備
えると共に、前記電位測定手段が前記Ａ／Ｄ変換器によ
り得られるデジタルデータに基づき前記各測定表面電位
を測定する場合に、測定しようとする測定対象物の表面
電位の範囲を広くすると、特に該表面電位の小さい側で
センサ電極の電位レベやそれに比例した増幅器の出力レ
ベルが小さなものとなって、それをＡ／Ｄ変換器により
Ａ／Ｄ変換してなるデジタルデータから得られる前記各
測定表面電位の精度が悪くなり、その結果最終的に得ら
れる真の表面電位の精度も悪くなる。

【００２９】そこで、本発明はさらに、前記増幅器のゲ
インを可変とすると共に、前記センサ電極の電位レベル
（これを増幅したものでもよい）に応じて、ゲイン設定
手段により前記増幅器のゲインを設定する。このように
することで、Ａ／Ｄ変換器によりＡ／Ｄ変換する増幅器
の出力レベルを測定精度上、必要なレベルに確保するこ
とが可能となり、それにより、測定対象物の表面電位の
広い範囲で精度よく、その真の表面電位を測定すること
が可能となる。

【００３０】

【実施例】本発明の一例を図１乃至図６を参照して説明
する。図１は本実施例の表面電位測定器の外観斜視図、
図２及び図３は図１の測定器の要部の回路構成図、図４
は図１の測定器に備えられたマイクロコンピュータの機
能的構成を示すブロック図、図５及び図６は図１の測定
器の作動を説明するための線図である。

【００３１】図１を参照して、本実施例の表面電位測定
器は、後述の電子回路等をそれぞれ収容した本体ユニッ
ト１及び携帯型のセンサユニット２を備え、それらのユ
ニット１，２は伸縮自在なコイル状接続ケーブル３を介
して接続されている。本体ユニット１の箱形筐体１ａの
表面部には、本実施例の測定器の起動・停止を行うため
の電源スイッチ４が設けられている。

【００３２】センサユニット２の箱形筐体２ａの前面部
には、電位測定用のセンサ部５と、測距用のレーザセン
サヘッド６とが設けられ、測定に際しては、これらのセ
ンサ部５及びレーザセンサヘッド６が測定対象物Ｗに対
向配置される。また、センサユニット２の筐体２ａの上
面部には、測定対象物Ｗの表面電位の測定値等を表示す
る表示器７と、測定モードを選択するためのモード選択
スイッチ８と、該モード選択スイッチ８により選択され
た測定モードを確定し実行するための確定スイッチ９と
が設けられている。

【００３３】この場合、前記センサ部５は、振動型のも
のであり、図２に示すように測定対象物Ｗに対向配置さ
れる導体材料からなる平板状のセンサ電極１０と、その
前方で測定対象物Ｗとの間に設けられた導体材料からな
る音叉型振動体１１とにより構成されている。センサ電
極１０はセンサユニット２内で抵抗１２を介して接地さ
れ、また、音叉型振動体１１はセンサユニット２内で直
接的に接地されている。そして、音叉型振動体１１は、
測定に際して、その両側部に固着された圧電素子１３
ａ，１３ｂを介して後述の回路により所定周波数で振動
されるようになっており、この時、センサ電極１０に、
測定対象物Ｗの表面電位に応じた振幅レベル（電位レベ
ル）を有する上記所定周波数の交流信号が静電誘導によ
り生じる。

【００３４】尚、本実施例の測定器においては、モード
選択スイッチ８を操作することで、後述の３種類の測定
モードが表示器７に順次表示され、その表示状態で確定
スイッチ９を操作することで、表示された測定モードが
設定されて実行されるようになっている。また、前記レ
ーザセンサヘッド６は、半導体レーザを使用して距離測
定を行う公知のものであり、センサ部５を測定対象物Ｗ
に対向配置したとき、前記センサ電極１０と測定対象物
Ｗとの距離に応じた信号を出力する。

【００３５】前記本体ユニット１及びセンサユニット２
の内部には、図２に示すような電子回路が収容されてい
る。

【００３６】すなわち、センサユニット２内には、測定
時にセンサ電極１０に生じる信号（交流信号）を増幅す
る増幅回路（プリアンプ）１４と、該増幅回路１４の出
力から高周波ノイズ成分を除去するローパスフィルタ１
５と、該ローパスフィルタ１５の出力を順次増幅する２
段の増幅回路１６，１７と、増幅回路１７の出力から測
定対象物Ｗの表面電位に応じた直流レベルの信号を生成
する電位信号生成回路１８とが備えられている。

【００３７】また、センサユニット２内には、前記セン
サ部５の音叉型振動体１１を駆動するための回路構成と
して、前記圧電素子１３ａ，１３ｂのうちの一方の圧電
素子１３ａの出力信号から高周波ノイズを除去するロー
パスフィルタ１９と、該ローパスフィルタ１９の出力を
増幅して他方の圧電素子１３ｂに付与する駆動用増幅回
路２０と、該駆動用増幅回路２０の出力を基に、前記電
位信号生成回路１８が前記直流レベルの信号を生成する
ために必要なパルスを生成して電位信号生成回路１８に
付与するパルス発生／移相調整回路２１とが備えられて
いる。

【００３８】この場合、前記増幅回路１７は、図３に示
すように、前記増幅回路１６の出力が直流分遮断用のコ
ンデンサ２３と抵抗２４とを介して反転入力端子に入力
されるオペアンプ２５と、該オペアンプ２５の反転入力
端子及び出力端子間にそれぞれ半導体アナログスイッチ
素子やリレー等により構成されたスイッチ素子２６ａ，
２６ｂ，２６ｃを介して接続された抵抗２７ａ，２７
ｂ，２７ｃとにより構成され、ＯＮ状態とするスイッチ
素子２６ａ，２６ｂ，２６ｃを切換えることで、増幅回
路１７のゲインを３段階に切換可能としている。具体的
には、各スイッチ素子２６ａ，２６ｂ，２６ｃのＯＮ状
態に対応して、ぞれぞれ増幅回路１７のゲインが、例え
ば１倍、１０倍、１００倍となるように抵抗２４及び２
７ａ，２７ｂ，２７ｃの抵抗値が設定されている。該増
幅回路１７は、本発明の構成に対応させると、可変ゲイ
ンの増幅器を構成するものである。

【００３９】尚、増幅回路１６は、これに設けられた図
示しない可変抵抗の抵抗値を調整することで、そのゲイ
ン調整を可能としている。

【００４０】前記駆動用増幅回路２０は、前記電源スイ
ッチ４がＯＮ操作されたとき、圧電素子１３ｂに初期駆
動用の信号を付与することにより前記音叉型振動体１１
の振動を開始せしめ、この時、該振動により圧電素子１
３ａに生じる信号を増幅して圧電素子１３ｂに付与する
ことにより音叉型振動体１１の振動を所定周波数で継続
させるようにしている。

【００４１】前記パルス発生／移相調整回路２１は、図
５に示すように、測定時に増幅回路１７から出力される
交流信号ｕ（その周波数は音叉型振動体１１の振動周波
数と一致する）に同期したパルスＰを生成して電位信号
生成回路１８に付与するようにしている。そして、電位
信号生成回路１８は、パルスＰの入力時点の増幅回路１
７から出力された交流信号ｕの電圧レベル、すなわち、
該交流信号ｕの振幅レベルを保持して出力し、これによ
り、該交流信号ｕの振幅レベル（これが測定対象物Ｗの
表面電位に応じたものとなる）を示す直流レベルの信号
ｑを生成するようにしている。

【００４２】一方、前記本体ユニット１内には、前記レ
ーザセンサヘッド６の出力を処理するレーザアンプユニ
ット６ａと、図示しないＣＰＵやＲＡＭ、ＲＯＭ等によ
り構成されたマイクロコンピュータ２８とが備えられて
いる。このマイクロコンピュータ２８（以下、単にマイ
コン２８と称する）には、前記レーザアンプユニット６
ａの出力と電位信号生成回路１８の出力とが、本体ユニ
ット１内のマルチプレクサ２９及びＡ／Ｄ変換器３０を
介してデジタルデータ化されて入力される共に前記モー
ド選択スイッチ８及び確定スイッチ９や、表示器７が接
続されている。

【００４３】この場合、マイコン２８は、その主要な機
能的構成として、図４に示すように、レーザアンプユニ
ット６ａからマルチプレクサ２９及びＡ／Ｄ変換器３０
を介して入力されるデータを読み込んで、そのデータに
より前記センサ電極１０及び測定対象物Ｗの距離を把握
する距離把握部３１と、電位信号生成回路１８からマル
チプレクサ２９及びＡ／Ｄ変換器３０を介して入力され
るデータを読み込んで、それを比例換算することにより
測定対象物Ｗの表面電位の測定値を得る電位把握部３２
と、前記式（１），（３），（４）の演算をそれぞれ行
う演算部３３，３４，３５と、演算部３４により求めら
れる式（３）のＴ値等を記憶保持する記憶部（記憶手
段）３６と、前記表示器７を駆動する表示駆動部３７
と、前記増幅回路１７のスイッチ素子２６ａ，２６ｂ，
２６ｃを介して該増幅回路１７のゲインを設定するゲイ
ン設定部（ゲイン設定手段）３８と、これらの各機能的
構成を統括的に制御するシーケンス制御部３９とを備え
ている。

【００４４】ここで、かかる本実施例の構成と、本発明
の第１及び第２の態様の構成とを対応させると、前記電
位把握部３２は、前記増幅回路１４、ローパスフィルタ
１５、増幅回路１６，１７、電位信号生成回路１８、マ
ルチプレクサ２９及びＡ／Ｄ変換器３０と併せて電位測
定手段４０を、距離把握部３１は、レーザセンサヘッド
６及びレーザアンプユニット６ａ、マルチプレクサ２９
及びＡ／Ｄ変換器３０と併せて測距手段４１を、前記演
算部３３は本発明の第１の態様における演算手段を、前
記演算部３４，３５はそれぞれ本発明の第２の態様にお
ける第１及び第２の演算手段を構成するものである。

【００４５】尚、本体ユニット１には、図示しないバッ
テリや、前記電源スイッチ４のＯＮ操作に連動して前述
の各回路にバッテリから給電せしめる電源回路（図示し
ない）が備えられている。

【００４６】次に、本実施例の測定器の作動を説明す
る。

【００４７】本実施例の測定器においては、前記式
（１）を用いて測定対象物Ｗの表面電位を測定する第１
測定モードと、前記式（３），（４）を用いて測定対象
物Ｗの表面電位を測定する第２測定モードと、従来の測
定器と同様にセンサ電極１０と測定対象物Ｗとのあらか
じめ定められた所定距離で測定対象物Ｗの表面電位を測
定する第３測定モードとの３種類の測定モードを選択可
能としている。

【００４８】すなわち、電源スイッチ４をＯＮ操作した
後に、選択スイッチ８を押操作すると、その操作信号が
マイコン２８に与えられ、この時、該マイコン２８は、
選択スイッチ８の押操作毎に、測定モードの種類を表示
駆動部３７により表示器７に切換・表示させる。そし
て、前記３種類の測定モードのうちの一つの測定モード
が表示器７に表示された状態で、測定者が確定スイッチ
７を押操作すると、その操作信号がマイコン２８に与え
られ、この時、該マイコン２８は、表示された種類の測
定モードにおける測定を行うための初期処理を行い、そ
の後に、選択された測定モードにおける測定がなされ
る。

【００４９】以下、前記各測定モードにおける測定作動
を順に説明する。

【００５０】まず、前記第１測定モードにおいては、上
記のように選択スイッチ８及び確定スイッチ９により該
第１測定モードを選択・設定した後、センサユニット２
を測定対象物Ｗに向かって徐々に接近させる。この場
合、前記センサ部５及びレーザセンサヘッド６を設けた
センサユニット２の筐体２ａの前面部を測定対象物Ｗの
表面にほぼ平行に対向配置した状態で、測定対象物Ｗの
表面に向かってそれとほぼ垂直な方向でセンサユニット
２を接近させる。

【００５１】この時、レーザセンサヘッド６は、測定対
象物Ｗとの距離ｘに応じた信号を逐次出力し、それが本
体ユニット１内のレーザアンプユニット６ａにより処理
された後にアナログ出力され、そのレベルがマルチプレ
クサ２９及びＡ／Ｄ変換器３０を介してデジタルデータ
化されてマイコン２８に与えられる。そして、マイコン
２８は、距離把握部３１により、与えられたデータを読
み取って、測定対象物Ｗとセンサ電極１０との距離ｘを
把握する。

【００５２】一方、これと並行して、センサ電極１０に
は、測定対象物Ｗの表面電位に応じた振幅レベルの交流
信号が誘起され、それが増幅回路（プリアンプ）１４に
より適当なレベルに増幅された後に、ローパスフィルタ
１５を介して高周波ノイズ成分が除去され、次いで、増
幅回路１６，１７により増幅されて電位信号生成回路１
８に付与される。そして、電位信号生成回路１８は、前
述したように付与された交流信号の振幅レベルを示す直
流レベルの信号（図５参照）を生成して出力する。この
場合、電位信号生成回路１８から出力される信号のレベ
ルは、センサユニット２を測定対象物Ｗに接近させるに
伴って指数関数的に上昇していく。また、上記のように
電位信号生成回路部１８から出力される信号のレベル
は、マルチプレクサ２９及びＡ／Ｄ変換器３０を介して
デジタルデータ化されてマイコン２８の電位把握部３２
に与えられる。該電位把握部３２においては、与えられ
たデータにより、電位信号生成回路１８から出力されて
いる信号のレベルを読み取り、さらにそのレベルの読み
取り値をあらかじめ定められた比例関係に従って比例換
算することにより、センサユニット２を測定対象物Ｗに
接近させていく際の、センサ電極１０と測定対象物Ｗと
の距離ｘにおける測定対象物Ｗの表面電位の測定値Ｖ_X
（図６参照）が逐次得られる。

【００５３】上記のようにセンサユニット２を測定対象
物Ｗに接近させる過程で、マイコン２８は、距離把握部
３１により前述のように把握されるセンサ電極１０と測
定対象物Ｗとの距離ｘが、第１測定モードにおいてあら
かじめ定められた２種類の所定の距離ｘ₁ ，ｘ₂ （本実
施例では例えばｘ₁ ＝３ｃｍ、ｘ₂ ＝５ｃｍ）となった
時に、それぞれ前記電位把握部３２により得られる測定
対象物Ｗの表面電位の測定値Ｖ₁ ，Ｖ₂ （図６参照）が
シーケンス制御部３９の指示により演算部３３に取り込
まれる。そして、該演算部３３は、それらの測定値
Ｖ₁ ，Ｖ₂ と、距離ｘ₁ ，ｘ₂ のあらかじめ定められた
距離差ａ＝ｘ₂ −ｘ₁ （本実施例では２ｃｍ）とを用い
て前記式（１）により、演算値Ｖを測定対象物Ｗの真の
表面電位として求める。求められた演算値Ｖは、シーケ
ンス制御部３９の制御により、表示駆動部３７を介して
表示器７に表示される。

【００５４】この場合、本実施例の測定器においては、
例えば１０ｋＶに帯電させた２０ｃｍ四方の導体平板を
基準とし、該導体平板に対して上記のように第１測定モ
ードにおける測定を行ったときに、表示器７に表示され
る表面電位値が１０ｋＶになるように、電位信号生成回
路１８から出力される信号のレベルの読み取り値を表面
電位の測定値に換算するための比例定数がマイコン２８
の電位把握部３２に対してあらかじめ設定されている。
これにより、前記式（１）により求められる演算値Ｖ
は、測定対象物Ｗの真の表面電位を示すものとなり、し
かも、その演算値Ｖは測定対象物Ｗの大きさの影響をほ
とんど受けない。

【００５５】すなわち、前記図６を参照して明らかなよ
うに、各距離ｘ₁ ，ｘ₂ における測定値Ｖ₁ ，Ｖ₂ は、
測定対象物Ｗの大きさの影響を受けるのであるが（測定
対象物Ｗの大きさが小さくなると、測定値Ｖ₁ ，Ｖ₂ も
小さくなる）、それらの測定値Ｖ₁ ，Ｖ₂ から式（１）
により求められる演算値Ｖは、仮想的にセンサ電極１０
と測定対象物Ｗとの距離ｘを“０”とした状態における
測定値を推定したものであり、その距離ｘ＝０の状態で
はセンサ電極１０に生じる電位は測定対象物Ｗの大きさ
の影響を受けず、該測定対象物Ｗの実際の表面電位にの
み依存する。従って、測定値Ｖ₁ ，Ｖ₂ から式（１）に
より演算値Ｖを求めることで、測定対象物Ｗの真の表面
電位を、該測定対象物Ｗの大きさによらずに非接触で精
度よく測定することができる。

【００５６】尚、かかる第１測定モードの測定におい
て、増幅回路１７のゲインは、電位把握部３２により読
み取られる電位信号生成回路１８の出力レベル（これは
センサ電極１０に生じる交流信号の振幅レベルに比例す
る）に応じてマイコン２８のゲイン設定部３８により適
宜、切換・設定されるのであるが、このことは、後述の
第２測定モードや第３測定モードにおいても同様であ
り、これについては後述する。

【００５７】また、本実施例の第１測定モードの測定に
おいて、演算値Ｖ（真の表面電位値）を式（１）により
求めるに際して、距離ｘ₁ ＝３ｃｍ、ｘ₂ ＝５ｃｍにお
ける測定値Ｖ₁ ，Ｖ₂ を用いたが、他の任意の距離
ｘ₁ ，ｘ₂ における測定値Ｖ₁ ，Ｖ₂ を用いてもよい。

【００５８】また、本実施例の第１測定モードの測定に
おいて、センサユニット２を測定対象物Ｗに接近させる
ようにしたが、逆に接近状態から離反させるようにして
もよく、さらに、式（２）により真の表面電位値Ｖを求
めるようにしてもよい。

【００５９】また、本実施例の第１測定モードの測定に
おいて、演算値Ｖ（真の表面電位値）を式（１）により
求めるための測定値Ｖ₁ ，Ｖ₂ を得る距離ｘ₁ ，ｘ₂ を
あらかじめ所定距離に定めたが、それらの測定値Ｖ₁ ，
Ｖ₂ を得る距離ｘ₁ ，ｘ₂ を測定者が随意に選択できる
ようにすることも可能である。この場合には、例えばセ
ンサユニット２を測定対象物Ｗに接近あるいは離反させ
る際に、測定者が随意に選んだ二つの距離ｘ₁ ，ｘ₂ に
おいて、測定者の指示により、電位把握部３２により把
握される表面電位の測定値Ｖ₁ ，Ｖ₂ を演算部３３に取
り込ませると共に、それらの測定値Ｖ₁ ，Ｖ₂ を得た時
に距離把握部３１により把握される距離ｘ₁ ，ｘ₂ の測
定値を演算部３３に取り込み、それらの測定値Ｖ₁ ，Ｖ
₂ 及び距離ｘ₁ ，ｘ₂ の測定値を用いて前記式（１）又
は（２）により真の表面電位値Ｖを求めればよい。但
し、本実施例のように、測定値Ｖ₁ ，Ｖ₂ を得る距離ｘ
₁ ，ｘ₂ をあらかじめ所定距離に定めておくことで、式
（１）又は（２）により真の表面電位値Ｖを求める上で
最適な測定値Ｖ₁ ，Ｖ₂ を得ることができ、それによ
り、求められる表面電位値Ｖの精度を高いものに確保す
ることができる。

【００６０】次に、前記第２測定モードにおいては、前
記第１測定モードと同様に、まず、選択スイッチ８及び
確定スイッチ９により第２測定モードを選択・設定した
後、センサユニット２を測定対象物Ｗに向かって徐々に
接近させる。

【００６１】この時、前記第１測定モードと全く同様
に、マイコン２８の距離把握部３１によりレーザアンプ
ユニット６ａの出力レベルからセンサ電極１０と測定対
象物Ｗとの距離ｘが逐次把握されると共に、電位把握部
３２により電位信号生成回路１８の出力レベルから距離
ｘにおける表面電位の測定値Ｖ_X （図６参照）が逐次得
られる。

【００６２】そして、この過程において、前記第１測定
モードと同様に、距離把握部３１により把握される距離
ｘがあらかじめ定められた距離ｘ₁ ，ｘ₂ （本実施例で
はｘ ₁ ＝３ｃｍ、ｘ₂ ＝５ｃｍ）となった時に、それぞ
れ電位把握部３２により得られる測定値Ｖ₁ ，Ｖ₂ がシ
ーケンス制御部３９の制御により演算部３４に取り込ま
れる。該演算部３４においては、取り込んだ測定値
Ｖ₁ ，Ｖ₂ と距離ｘ₁ ，ｘ ₂ の距離差（２ｃｍ）とを用
いて前記式（３）により、該測定対象物Ｗの大きさによ
って定まるＴ値を求める。求められたＴ値はマイコン２
８の記憶部３６に記憶保持される。このように測定対象
物ＷのＴ値が求められて記憶部３６に記憶保持される
と、次に、センサ電極１０と該測定対象物Ｗとの任意の
距離ｘでセンサユニット２を測定対象物Ｗに対向配置し
た状態で、マイコン２８の距離把握部３１により把握さ
れる距離ｘと、その距離ｘで電位把握部３２により把握
される表面電位の測定値Ｖ_X と、記憶部３６に記憶保持
されたＴ値とがシーケンス制御部３９の制御により演算
部３５に取り込まれ、該演算部３５は、取り込んだデー
タを用いて前記式（４）により測定対象物Ｗの真の表面
電位値Ｖを求める。求められた表面電位値Ｖは、表示駆
動部３７を介して表示器７に表示される。

【００６３】かかる第２測定モードにおける測定は、測
定対象物Ｗの大きさに対応するＴ値を実際に求める点で
前記第１測定モードとは相違するものの、基本的には、
前記第１測定モードと同じ測定原理に従って測定対象物
Ｗの真の表面電位値Ｖを求めるものであるので、該第１
測定モードと同様に、測定対象物Ｗの真の表面電位を、
該測定対象物Ｗの大きさによらずに非接触で精度よく測
定することができる。

【００６４】尚、第２測定モードにおいて、測定対象物
ＷのＴ値を求めた後に、表面電位の測定を行う距離ｘ
は、Ｔ値を求めたときの前記所定の距離ｘ₁ ，ｘ₂ のい
ずれかと同じか、あるいは、それらの距離ｘ₁ ，ｘ₂ の
間の距離であることが測定精度上、特に好適である。こ
のため、本実施例においては、Ｔ値を求めた後に、表面
電位の測定を行う際には、距離把握部３１により把握さ
れるセンサ電極１０と測定対象物Ｗとの距離が前記距離
ｘ₁ ，ｘ₂ いずれかと同じか、あるいは、それらの距離
ｘ₁ ，ｘ₂ の間の距離である場合に、測定距離が好適で
ある旨を表示器７に表示させるようにしている。

【００６５】このような第２測定モードの測定は、例え
ば次のような測定に際して有効である。

【００６６】すなわち、例えば連続的に搬送される長尺
樹脂フィルムの表面電位を連続的に測定する場合におい
て、第２測定モードを使用すると、最初にセンサ電極１
０と樹脂フィルムとの二つの距離ｘ₁ ，ｘ₂ で前述した
ような測定を行って、該樹脂フィルムの大きさに対応し
たＴ値を求めておくことで、以後は、センサユニット２
を樹脂フィルムに接近させたり離反させたりすることな
く、センサ電極１０と樹脂フィルムとの距離ｘを適当な
距離に保持した状態で該樹脂フィルムの表面電位を連続
的に測定することができる。

【００６７】尚、本実施例の第２測定モードにおいて
も、前記第１測定モードと同様に、前記Ｔ値を求める際
のセンサ電極１０と測定対象物Ｗとの二つの距離ｘ₁ ，
ｘ₂ を任意に定め、あるいは、測定者が随意に選択でき
るようにすることも可能であることはもちろんである。
この場合、上記距離ｘ₁ ，ｘ₂ を測定対象物ＷのＴ値を
求める上で最適な所定値に設定しておくことで、求めら
れるＴ値の精度を高めることができ、その結果、該Ｔ値
を用いて得られる真の表面電位値の精度を高めることが
できる。

【００６８】次に、前記第３測定モードにおいては、選
択スイッチ８及び確定スイッチ９により第３測定モード
を選択・設定した後、従来の測定器と同様に、センサ電
極１０と測定対象物Ｗとの距離ｘがあらかじめ定められ
た所定距離（本実施例では例えば前記距離ｘ₂ ＝５ｃ
ｍ）となる位置でセンサユニット２を保持する。この
時、マイコン２８のシーケンス制御部３９の制御によ
り、電位把握部３２は、電位信号生成回路１８の出力レ
ベルを比例換算してなる表面電位値を表示駆動部３７に
付与し、それが表示器７に表示される。この場合、本実
施例の測定器においては、例えば１０ｋＶに帯電させた
２０ｃｍ四方の導体平板を基準とし、該導体平板に対し
て上記のように第３測定モードにおける測定を行ったと
きに、表示器７に表示される表面電位値が１０ｋＶにな
るように、電位信号生成回路１８から出力される信号の
レベルの読み取り値を表面電位値に比例換算するための
比例定数（これは第１及び第２測定モードにおける比例
定数と異なる）がマイコン２８の電位把握部３２に対し
て設定される。これにより、従来の測定器と同様に表面
電位の測定がなされる。

【００６９】かかる第３測定モードの測定は、例えばレ
ーザを用いた前記測距手段４１によりセンサ電極１０と
測定対象物Ｗとの距離ｘを測定することができない場合
等に使用する。

【００７０】次に、前述の各測定モードにおける増幅回
路１７のゲインの切換・設定について説明する。

【００７１】本実施例の測定器においては、測定可能な
表面電位の範囲を例えば２０ｋＶ〜１００Ｖの広い範囲
としており、このため、仮に増幅回路１７を削除し、そ
の前段の増幅回路１６の出力をそのまま電位信号生成回
路１８に入力するようにすると、前記各測定モードにお
いて必要な距離ｘ₁ やｘ₂ における電位信号生成回路１
８の出力レベルは、例えば表面電位が１００Ｖである場
合には表面電位が２０ｋＶである場合に較べて非常に小
さくなって、Ａ／Ｄ変換器３０でＡ／Ｄ変換し得る最小
の単位電圧に近いレベルとなり、このような場合には、
マイコン２８の電位把握部３２による、電位信号生成回
路１８の出力レベルの読み取り値の精度が悪化し、その
結果、表面電位の測定値の必要な精度を確保することが
できなくなる。

【００７２】そこで、本実施例の測定器においては、測
定対象物Ｗの表面電位の２０ｋＶ〜１００Ｖの範囲にお
いて、前記距離ｘ₁ ，ｘ₂ における電位信号生成回路１
８の出力レベル（これはセンサ電極１０に生じる信号レ
ベルに比例する）が所定の範囲内に収まるように、マイ
コン２８のゲイン設定部３８により、増幅回路１７のゲ
インを前記スイッチ２６ａ〜２６ｃ（図３参照）を介し
て切換・設定する。この場合、各測定モードにおける測
定初期においては、例えばスイッチ２６ａをＯＮ状態と
することで増幅回路１７のゲインを１倍に設定してお
き、前記距離ｘ₁，ｘ₂ における電位信号生成回路１８
の出力レベルの読み取り（Ａ／Ｄ変換器３０のデータの
読み取り）に際して、その読み取り値が前記所定の範囲
を下回った場合には、その読み取り値の大きさに応じて
スイッチ２６ｂ又はスイッチ２６ｃをＯＮ状態とするこ
とで増幅回路１７のゲインを１０倍又は１００倍に切換
・設定し、電位信号生成回路１８の出力レベルが前記所
定の範囲内に収まるようにする。このようにすること
で、表面電位の２０ｋＶ〜１００Ｖの広い範囲におい
て、電位信号生成回路１８の出力レベルの読み取り精度
を十分なものとすることができ、表面電位の測定値の必
要な精度を確保することができる。

【００７３】尚、増幅回路１７のゲインを１０倍又は１
００倍に設定した場合において、マイコン２８の電位把
握部３２が、電位信号生成回路１８の出力レベルの読み
取り値を比例換算する際の比例定数は、増幅回路１７の
ゲインを１倍とした場合の１／１０倍、１／１００倍と
する。

【００７４】また、本実施例においては、測距手段４１
としてレーザ測距手段を採用しているので、センサ電極
１０と測定対象物Ｗとの距離ｘを高精度で把握すること
ができ、従って、特に前記第１及び第２測定モードの測
定に際して、確実に前記距離ｘ₁ ，ｘ₂ の位置で、前記
測定値Ｖ₁ ，Ｖ₂ を得ることができ、それにより、最終
的に得られる真の表面電位値Ｖの精度を高めることがで
きる。この場合、本実施例において測距手段として例え
ば超音波式の測距手段を採用することも可能であるが、
一般に、超音波式の測距手段はレーザ測距手段に比較し
て距離の測定精度が劣る。従って、本実施例のように測
距手段４１としてレーザ測距手段を採用することが表面
電位の測定精度上好ましい。

【００７５】尚、本実施例では、振動型の測定器を例に
とって説明したが、静電誘導型や回転セクタ型の測定器
についても本発明を適用することが可能であることはも
ちろんである。

【００７６】また、本発明の測定原理によれば、例えば
二つのセンサ電極を測定対象物に対して所定の距離差を
存して対向配置する（例えば各センサ電極を測定対象物
からそれに垂直な垂線上の距離３ｃｍ、５ｃｍの位置
で、且つ測定対象物の表面に平行な方向で若干の間隔を
存してそれぞれ配置する）と共に、この時、各センサ電
極に生じる電位レベルから本実施例と同様にそれらの二
つの距離における表面電位の測定値Ｖ₁ ，Ｖ₂ を得、さ
らに、それらの測定値Ｖ₁ ，Ｖ₂ から前記式（１）又は
（２）により真の表面電位値を求めるようにすることも
可能である。あるいは、上記のように二つのセンサ電極
を用いて得られる前記測定値Ｖ₁ ，Ｖ₂ から式（３）に
より測定対象物のＴ値を求めた後に、いずれか一方のセ
ンサ電極を測定対象物から任意の距離の位置に配置した
時に本実施例の第２測定モードと同様に得られる表面電
位の測定値Ｖ_X と先に求めたＴ値とを用いて式（４）に
より真の表面電位値を求めるようにすることも可能であ
る。

【００７７】

【発明の効果】上記の説明から明らかなように、本発明
の第１の態様によれば、センサ電極と測定対象物との二
つの異なる距離（ｘ₁ ，ｘ₂ ）においてそれぞれ電位測
定手段により測定される第１及び第２の測定表面電位
（Ｖ₁ ，Ｖ₂ ）から式（１）又は（２）により演算値Ｖ
を測定対象物の真の表面電位として求めるよにしたこと
によって、測定対象物の表面電位を該測定対象物の大き
さによらずに精度よく測定することができる。

【００７８】また、本発明の第２の態様によれば、ま
ず、センサ電極と測定対象物との二つの異なる距離（ｘ
₁ ，ｘ₂ ）においてそれぞれ電位測定手段により測定さ
れる第１及び第２の測定表面電位（Ｖ₁ ，Ｖ₂ ）から該
測定対象物の大きさによって定まるＴ値を式（３）によ
り求めた後に、センサ電極と測定対象物との任意の距離
（ｘ）において電位測定手段により測定される第３の測
定表面電位（Ｖ_X ）と前記Ｔ値とから式（４）により演
算値Ｖを測定対象物の真の表面電位として求めるように
したことによって、前記第１の態様と同様に測定対象物
の表面電位を該測定対象物の大きさによらずに精度よく
測定することができると共に、前記Ｔ値を求めた後には
測定対象物の表面電位を連続的に測定することができ
る。

【００７９】そして、センサ電極と測定対象物との距離
を測定する測距手段を設けると共に、前記距離（ｘ₁ ，
ｘ₂ ）をあらかじめ所定値としておき、センサ電極を測
定対象物に接近又は離反させる際に、測距手段により測
定される距離が所定値とした前記距離（ｘ₁ ，ｘ₂ ）と
なったときに前記第１及び第２の測定表面電位（Ｖ₁，
Ｖ₂ ）を得るようにしたことによって、それらの測定表
面電位（Ｖ₁ ，Ｖ₂ ）を連続的に効率よく得ることがで
きると共に、式（１）又は（２）により真の表面電位を
求め、あるいは式（３）によりＴ値を求める上で最適な
距離（ｘ₁ ，ｘ ₂ ）で前記第１及び第２の測定表面電位
（Ｖ₁ ，Ｖ₂ ）を得ることができ、それにより真の表面
電位の測定精度を向上させることができる。

【００８０】この場合さらに、本発明の第２の態様にあ
っては、式（４）により真の表面電位を求めるための第
３の測定表面電位を得るセンサ電極と測定対象物との距
離を測距手段により測定し、その距離の測定値を用いて
式（４）により真の表面電位を求めるようにしたことに
よって、前記Ｔ値を求め後の真の表面電位の測定を自動
的に効率よく行うことができる。

【００８１】また、測距手段としてレーザ測距手段を採
用することによって、前記距離（ｘ ₁ ，ｘ₂ ）等の測定
精度を高めることができ、その結果真の表面電位の測定
精度を高めることができる。

【００８２】また、測定に際してセンサ電極に生じる電
位レベルを増幅器により増幅してなるレベルをＡ／Ｄ変
換器によりＡ／Ｄ変換し、それにより得られるデジタル
データに基づき各測定表面電位を測定する場合に、セン
サ電極に生じる電位レベルに応じて増幅器のゲインを設
定するようにしたことによって、測定対象物の表面電位
の広い範囲において、各測定表面電位を精度よく測定す
ることができ、それにより測定対象物の表面電位の広い
範囲において真の表面電位の測定値を必要な精度に確保
することができる表面電位測定器を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の表面電位測定器の一例の外観斜視図。

【図２】図１の測定器の要部の回路構成図。

【図３】図１の測定器の要部の回路構成図。

【図４】図１の測定器に備えられたマイクロコンピュー
タの機能的構成を示すブロック図。

【図５】図１の測定器の作動を説明するための線図。

【図６】図１の測定器の作動を説明するための線図。

【符号の説明】

１０…センサ電極、１７…可変ゲインの増幅回路、３０
…Ａ／Ｄ変換器、３３〜３５…演算手段、３６…記憶手
段、３８…ゲイン設定手段、４０…電位測定手段、４１
…測距手段、Ｗ…測定対象物。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】測定対象物に対向配置したとき、該測定対
   象物の表面電位に応じたレベルの電位を静電誘導により
   生じるセンサ電極と、該センサ電極に生じた電位レベル
   を前記測定対象物の表面電位に比例したレベルとして前
   記測定対象物の表面電位を測定する電位測定手段とを備
   えた表面電位測定器において、 前記センサ電極を前記測定対象物から第１の距離
   （ｘ₁ ）の位置に配置したとき前記電位測定手段により
   測定される第１の測定表面電位（Ｖ₁ ）と、前記センサ
   電極を前記測定対象物から前記第１の距離（ｘ₁ ）と異
   なる第２の距離（ｘ₂）の位置に配置したとき前記測定
   手段により測定される第２の測定表面電位（Ｖ ₂ ）とか
   ら次式（１）又は（２）により演算値（Ｖ）を求める演
   算手段を備え、 Ｖ＝Ｖ₁ ・ｅｘｐ〔（ｘ₁ ／ａ）・ｌｎ（Ｖ₁ ／Ｖ₂ ）〕……（１） Ｖ＝Ｖ₂ ・ｅｘｐ〔（ｘ₂ ／ａ）・ｌｎ（Ｖ₁ ／Ｖ₂ ）〕……（２） 但し、ａ＝ｘ₂ −ｘ₁ 。また、ｅｘｐ〔 〕は自然対数
   の底“ｅ”の指数関数を意味する。該演算値（Ｖ）を前
   記測定対象物の真の表面電位として得ることを特徴とす
   る表面電位測定器。
2. 【請求項２】測定対象物に対向配置したとき、該測定対
   象物の表面電位に応じたレベルの電位を静電誘導により
   生じるセンサ電極と、該センサ電極に生じた電位レベル
   を前記測定対象物の表面電位に比例したレベルとして該
   センサ電極の電位レベルに基づき前記測定対象物の表面
   電位を測定する電位測定手段とを備えた表面電位測定器
   において、 前記センサ電極を前記測定対象物から第１の距離
   （ｘ₁ ）の位置に配置したとき前記電位測定手段により
   測定される第１の測定表面電位（Ｖ₁ ）と、前記センサ
   電極を前記測定対象物から前記第１の距離（ｘ₁ ）と異
   なる第２の距離（ｘ₂）の位置に配置したとき前記電位
   測定手段により測定される第２の測定表面電位（Ｖ₂ ）
   とから次式（３）により演算値（Ｔ）を求める第１の演
   算手段と、 Ｔ＝ａ／ｌｎ（Ｖ₁ ／Ｖ₂ ） ……（３） 但し、ａ＝ｘ₂ −ｘ₁ 。 該第１の演算手段により求められた演算値（Ｔ）を記憶
   保持する記憶手段と、 該記憶保持後に前記センサ電極を前記測定対象物から任
   意の距離（ｘ）の位置に配置したとき前記電位測定手段
   により測定される第３の測定表面電位（Ｖ_x ）から前記
   演算値（Ｔ）を用いて次式（４）により演算値（Ｖ）を
   求める第２の演算手段を備え、 Ｖ＝Ｖ_X ・ｅｘｐ〔ｘ／Ｔ〕 ……（４） 但し、ｅｘｐ〔 〕は自然対数の底“ｅ”の指数関数を
   意味する。該演算値（Ｖ）を前記測定対象物の真の表面
   電位として得ることを特徴とする表面電位測定器。
3. 【請求項３】前記センサ電極と測定対象物との距離を測
   定する測距手段を備え、前記電位測定手段は、前記セン
   サ電極を前記測定対象物に対して接近又は離反させる際
   に、前記測距手段により測定される距離があらかじめ所
   定値に定められた前記第１の距離及び第２の距離になっ
   た時にそれぞれ前記第１の測定表面電位及び第２の測定
   表面電位を測定することを特徴とする請求項１記載の表
   面電位測定器。
4. 【請求項４】前記センサ電極と測定対象物との距離を測
   定する測距手段を備え、前記電位測定手段は、前記セン
   サ電極を前記測定対象物に対して接近又は離反させる際
   に、前記測距手段により測定される距離があらかじめ所
   定値に定められた前記第１の距離及び第２の距離になっ
   た時にそれぞれ前記第１の測定表面電位及び第２の測定
   表面電位を測定し、前記第２の演算手段は、前記センサ
   電極を前記測定対象物から任意の距離（ｘ）の位置に配
   置したとき前記測距手段により測定された距離（ｘ）の
   測定値を用いて前記式（４）の演算を行うことを特徴と
   する請求項２記載の表面電位測定器。
5. 【請求項５】前記測距手段は、レーザ測距手段であるこ
   とを特徴とする請求項３又は４記載の表面電位測定器。
6. 【請求項６】前記センサ電極の電位レベルを増幅する可
   変ゲインの増幅器と、該増幅器の出力レベルをＡ／Ｄ変
   換するＡ／Ｄ変換器と、前記増幅器のゲインを設定する
   ゲイン設定手段とを備えると共に、前記電位測定手段は
   該ゲイン設定手段により設定された前記増幅器のゲイン
   において前記Ａ／Ｄ変換器により得られるデジタルデー
   タに基づき前記各測定表面電位を測定し、 前記ゲイン設定手段は、前記Ａ／Ｄ変換器の分解能で前
   記デジタルデータから得られる前記各測定表面電位が所
   定の精度内に収まるように前記センサ電極の電位レベル
   に応じて前記増幅器のゲインを設定することを特徴とす
   る請求項１乃至５のいずれかに記載の表面電位測定器。