JPH08146065A - Method and device for measuring surface potential - Google Patents

Method and device for measuring surface potential

Info

Publication number
JPH08146065A
JPH08146065A JP6286192A JP28619294A JPH08146065A JP H08146065 A JPH08146065 A JP H08146065A JP 6286192 A JP6286192 A JP 6286192A JP 28619294 A JP28619294 A JP 28619294A JP H08146065 A JPH08146065 A JP H08146065A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
surface potential
electrode
measured
output
measurement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP6286192A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mikio Ohashi
幹夫 大橋
Takashi Kimura
隆 木村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP6286192A priority Critical patent/JPH08146065A/en
Publication of JPH08146065A publication Critical patent/JPH08146065A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

Abstract

PURPOSE: To provide a method for accurately measuring the surface potential of a body to be measured, reducing the measurement error of the surface potential of the body to be measured. CONSTITUTION: At the output part of a signal detection part 25, a signal amplification part 26, V1 and V2 detection parts 27a and 27b, and a signal compensation part 20, signal noises outputted from the output parts are eliminated by a plurality of noise filters 28-32 and at the same time, a measurement electrode 23 is greatly fluctuated between positions with different distances from a body 22 to be measured, thus detecting output signals at the positions of the measurement electrode 23.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、導電体あるいは絶縁体
等の被測定体の表面電位を非接触に設けられた測定電極
により測定する表面電位測定方法およびその測定装置に
関し、詳しくは、被測定体と測定電極との間の距離から
表面電位を正確に測定する表面電位測定方法およびその
測定装置に関する。例えば、複写機、ファックス、印刷
機、プリンター、プロッター等の感光体あるいは現像ロ
ーラ等の帯電電位の制御およびその装置に適用される。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a surface potential measuring method and a measuring apparatus for measuring the surface potential of an object to be measured such as an electric conductor or an insulator with a measuring electrode provided in a non-contact manner. The present invention relates to a surface potential measuring method for accurately measuring a surface potential from a distance between a measuring object and a measuring electrode, and a measuring apparatus therefor. For example, it is applied to the control of the charging potential of a photoconductor such as a copying machine, a fax machine, a printing machine, a printer, a plotter, or a developing roller, and its apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、各種の分野において、導電体や絶
縁体等(被測定体)の表面電位を検出し測定する必要性
が多々あり、特に、電子写真複写機等の分野において
は、画質向上のために感光体上の表面電位を正確に検知
して、その表面電位を制御することが重要となってい
る。その表面電位を検知する手段としては、従来、被測
定体の電荷のリークが生じないよう非接触型の表面電位
計測手段(表面電位センサ)が用いられている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in various fields, it is often necessary to detect and measure the surface potential of an electric conductor, an insulator or the like (object to be measured). Particularly, in the field of electrophotographic copying machines, image quality is improved. For improvement, it is important to accurately detect the surface potential on the photoconductor and control the surface potential. As a means for detecting the surface potential, a non-contact type surface potential measuring means (surface potential sensor) is conventionally used so as to prevent the leakage of charges from the object to be measured.

【0003】非接触型の表面電位計測手段としては、電
気的な手段と機械的な手段とに大別できるが、電気的な
手段は特殊な機能材料を使用するため高価となり、ま
た、帯電吸着によるセンサ電極表面の汚染や使用する絶
縁物の分極により感度が低下してしまう。一方、機械的
な手段はセンサ電極の汚れによる感度変化が少なく、比
較的安価に作製できるという点で、現在、専ら用いられ
ている。
The non-contact type surface potential measuring means can be roughly classified into an electric means and a mechanical means. However, the electric means is expensive because a special functional material is used, and it is charged and adsorbed. Sensitivity decreases due to contamination of the sensor electrode surface due to the polarization and polarization of the insulator used. On the other hand, mechanical means are currently used exclusively in that the sensitivity change due to contamination of the sensor electrode is small and the mechanical means can be manufactured relatively inexpensively.

【0004】この機械的な手段による表面電位の測定に
は、センサ電極に入射する電気力線を周期的に遮断する
ことによりセンサ電極上に誘起される電荷の量を変化さ
せて交流信号を得るチョッパ型と、センサ電極を被測定
体からの電界方向に周期的に振動させることにより被測
定体とセンサ電極との間の静電容量を周期的に変化させ
その変化に応じて発生する交流信号を取り出す振動容量
型とがある。どちらの方式も比較的小型に作製でき、安
定した出力値が得られるものであるが、いずれの方式も
被測定体とセンサ電極との間の静電容量がその間の測定
距離の逆数に比例するため、得られる出力値が測定距離
に依存して大きく変化してしまう。そのため、例えば複
写機等の感光体ドラムのように動いている被測定体の表
面電位を測定する場合、出力値の変化が測定距離の変動
に因るものなのか、あるいは被測定体の表面電位分布に
因るものなのか判断できないという問題が生じ、被測定
体の表面電位を正確に得ることが困難であるという不具
合があった。
To measure the surface potential by this mechanical means, the line of electric force incident on the sensor electrode is periodically interrupted to change the amount of charge induced on the sensor electrode to obtain an AC signal. A chopper type and alternating current signal generated in response to the change by periodically changing the capacitance between the measured object and the sensor electrode by periodically vibrating the sensor electrode in the direction of the electric field from the measured object. There is a vibration capacitance type that takes out. Both methods can be made relatively small and stable output values can be obtained, but in both methods, the capacitance between the object to be measured and the sensor electrode is proportional to the reciprocal of the measurement distance between them. Therefore, the obtained output value greatly changes depending on the measurement distance. Therefore, for example, when measuring the surface potential of a moving object such as a photoconductor drum of a copying machine, is the output value change due to the variation of the measurement distance, or is the surface potential of the object measured? There is a problem that it is difficult to determine whether it is due to the distribution and it is difficult to accurately obtain the surface potential of the measured object.

【0005】このような不具合を解消するため、現在、
測定距離が変動しても出力変動が極めて少ない測定距離
補正型の表面電位センサが種々考案されており、例えば
米国Trek社製の表面電位センサ(B.T.Williams et
al.:U.S.Patent 3,852,667(1974))が実用化されてい
る。この表面電位センサ(以降、第1従来例という)
は、出力信号を積分型の高圧発生器に入力して出力信号
に応じた高電圧を発生させ、それをセンサプローブのハ
ウジングにフィードバックすることにより、被測定体と
ハウジングとの電位を同電位にしてその間の静電容量を
打ち消して出力値が測定距離に依存しないようになって
いる。
In order to solve such a problem, currently,
Various measurement distance correction type surface potential sensors have been devised, in which the output fluctuation is extremely small even if the measurement distance fluctuates. For example, a surface potential sensor (BTWilliams et.
al.:USPatent 3,852,667 (1974)) has been put to practical use. This surface potential sensor (hereinafter referred to as the first conventional example)
Inputs an output signal to an integral type high voltage generator to generate a high voltage according to the output signal and feeds it back to the sensor probe housing to make the potential of the DUT and the housing the same. The capacitance between them is canceled so that the output value does not depend on the measurement distance.

【0006】また、特開昭62−118267号公報に
は、チョッパ型の表面電位センサに、一定の距離差で固
定された2個以上の測定電極を設け、電極間の交流出力
信号を利用して測定距離の変動を補正することにより、
被測定体の表面電位を正確に測定するもの(以降、第2
従来例という)が開示されている。ところが、第1従来
例にあっては、高圧発生器を使用するため装置が非常に
高価となり、また、フィードバック回路を設けるため装
置構成が複雑となってしまう。さらに、センサプローブ
が高電圧となるため取り扱いに注意を要する等の不具合
があった。
Further, in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 62-118267, a chopper type surface potential sensor is provided with two or more measurement electrodes fixed at a constant distance difference, and an AC output signal between the electrodes is used. By correcting the fluctuation of the measurement distance by
What accurately measures the surface potential of the measured object (hereinafter referred to as the second
A conventional example) is disclosed. However, in the first conventional example, since the high voltage generator is used, the apparatus becomes very expensive, and the feedback circuit is provided, which complicates the apparatus configuration. Further, the sensor probe has a high voltage, so that there is a problem in that it requires careful handling.

【0007】また、第2従来例にあっては、センサ電極
の前に入射する電気力線を遮断するためのチョッパ電極
等を設けるとともに、測定距離の補正を行うために測定
電極を2個以上設けるので、装置構成が複雑となり装置
全体の大きさが大型になってしまう。また、部品点数も
多くなるためコストアップの要因となる。さらに、チョ
ッパ型の表面電位センサでは、測定電極が常に静止して
いる状態にあるので、センサを長期間使用していると帯
電吸着等により測定電極上に塵埃が付着堆積し、センサ
電極表面が汚染されるために感度が低下して正確な測定
ができなくなるという不具合も生じる。これは、トナー
等を使用する粉塵の多い電子写真複写機の中で使用する
場合に特に問題となる。
Further, in the second conventional example, a chopper electrode or the like is provided in front of the sensor electrode for shutting off the line of electric force incident thereon, and at least two measuring electrodes are provided for correcting the measuring distance. Since it is provided, the device configuration becomes complicated and the size of the entire device becomes large. In addition, the number of parts increases, which causes a cost increase. Further, in the chopper type surface potential sensor, the measurement electrode is always stationary, so if the sensor is used for a long period of time, dust adheres to and accumulates on the measurement electrode due to electrostatic attraction, etc. There is also a problem that the sensitivity is lowered due to the contamination and accurate measurement cannot be performed. This is a particular problem when used in an electrophotographic copying machine that uses toner or the like and has a lot of dust.

【0008】このような種々の不具合を解消するため
に、本出願人は、先に特願平5ー246652号を提出
しており、図30のように示される。図30においては、P
ZTセラミック等の圧電材料単体には測定電極1が固設
されており、この測定電極1を導電体あるいは絶縁体等
の被測定体に対して測定距離L1 、L2 の間で変動させ
ることによって、被測定体と測定電極1との間の静電容
量を変化させ、被測定体の表面電位に対応して誘起され
静電容量の変化に伴い変化する測定電極1の測定距離L
1 、L2 に位置するときの電位を信号検出部2で検出し
た後、信号増幅部3で増幅し、この信号増幅部3によっ
て増幅された信号から出力値の異なる出力信号V1 、V
2 をV1信号検知部4およびV2信号検知部5で検知した
後、その出力信号V1 、V2 から信号補正部6によって
測定距離L1 、あるいはL2 を求め、その測定距離L1
あるいはL2 から出力信号V1 あるいはV2 の出力値を
補正してその出力値V0から被測定体の正確な表面電位
S を導出している。
To solve these various problems, the present applicant has previously filed Japanese Patent Application No. 246652/1993, which is shown in FIG. In FIG. 30, P
A measuring electrode 1 is fixedly mounted on a single piezoelectric material such as ZT ceramic, and the measuring electrode 1 is moved between measuring distances L 1 and L 2 with respect to a measured object such as a conductor or an insulator. By changing the capacitance between the object to be measured and the measuring electrode 1, and the measurement distance L of the measuring electrode 1 which is induced corresponding to the surface potential of the object to be measured and changes with the change in the capacitance.
After detecting the potentials at the positions of 1 and L 2 by the signal detecting unit 2, the signal amplifying unit 3 amplifies the potential, and the output signals V 1 and V having different output values from the signal amplified by the signal amplifying unit 3
After 2 were detected by V 1 signal detection unit 4 and V 2 signal detecting unit 5 obtains the measured distance L 1 or L 2, from the output signal V 1, V 2 by the signal correcting section 6, the measured distance L 1
Alternatively, the output value of the output signal V 1 or V 2 is corrected from L 2, and the accurate surface potential V S of the measured object is derived from the output value V 0 .

【0009】このようにすれば、測定電極1を増やすこ
となく異なる出力値の出力信号V1、V2 を簡易に検知
することができ、正確な表面電位VS を導出することが
できる。また、測定電極1を変動させるので、粉塵等の
付着を抑えて汚染を少なくすることができる。
With this configuration, output signals V 1 and V 2 having different output values can be easily detected without increasing the number of measurement electrodes 1, and an accurate surface potential V S can be derived. Further, since the measuring electrode 1 is changed, it is possible to suppress the adhesion of dust or the like and reduce the contamination.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、先に出
願された特願平5ー246652号に記載されたものに
あっては、導電体あるいは絶縁体等の被測定体の表面電
位を非接触に設けられた測定電極1によりきわめて簡単
な構成で、正確かつ容易に測定することができるが、被
測定体の表面電位に対応して測定電極1に誘起される電
位を信号検出部2において検出する場合に、得られる電
位検出信号にはノイズ信号が含まれて出力されることか
ら、被測定体の正確な表面電位を検出することが困難で
あった。
However, in the one described in Japanese Patent Application No. 5-246652 filed earlier, the surface potential of the object to be measured, such as an electric conductor or an insulator, is made non-contact. Although the measurement electrode 1 provided can perform accurate and easy measurement with an extremely simple configuration, the signal detection unit 2 detects the potential induced in the measurement electrode 1 corresponding to the surface potential of the measured object. In this case, since the obtained potential detection signal includes the noise signal and is output, it is difficult to detect the accurate surface potential of the measured object.

【0011】また、V1信号検知部4およびV2信号検知
部5によって出力信号を検知する際、あるいは信号補正
部6により出力信号V1および出力信号V2から表面電位
Sに依存する出力値V0を演算出力する際にも各々の出
力信号にノイズが含まれて出力されるため、被測定体の
表面電位を誤差なく高精度に検出することが困難であ
り、未だ改良の余地がある。
Further, when the output signals are detected by the V 1 signal detection section 4 and the V 2 signal detection section 5, or by the signal correction section 6, the output signal V 1 and the output signal V 2 are output depending on the surface potential V S. Since noise is included in each output signal even when the value V 0 is calculated and output, it is difficult to detect the surface potential of the DUT with high accuracy without error, and there is still room for improvement. is there.

【0012】また、特願平5ー246652号に記載さ
れたものにあっては、高精度に表面電位を検出するた
め、測定電極1の変動幅を大きくして被測定体と測定電
極1との間の静電容量を大きく変化させる必要がある
が、その静電容量を大きくするため、PZTセラミック
等の圧電材料単体に測定電極1を取り付けて、測定電極
1をPZTセラミック等の圧電材料単体によって変動さ
せている。しかしながら、このようにPZTセラミック
等の圧電材料単体によって被測定体1を変動させると、
機械的応力によって圧電材料にひび(クラック)が入った
り、割れたりすることがあるとともに、圧電材料に過電
圧を印加した場合には、分極が壊れたりすることがあ
る。
Further, in the one described in Japanese Patent Application No. 246652/1993, in order to detect the surface potential with high accuracy, the fluctuation range of the measuring electrode 1 is increased so that the measured object and the measuring electrode 1 are It is necessary to greatly change the electrostatic capacitance between the two, but in order to increase the electrostatic capacitance, the measuring electrode 1 is attached to a piezoelectric material single body such as PZT ceramic, and the measuring electrode 1 is a piezoelectric material single body such as PZT ceramic. Is fluctuated by. However, when the DUT 1 is changed by a single piezoelectric material such as PZT ceramic as described above,
The piezoelectric material may be cracked or broken by mechanical stress, and polarization may be broken when an overvoltage is applied to the piezoelectric material.

【0013】また、特願平5ー246652号に記載さ
れたものにあっては、静電容量を大きくするため、音叉
または振動片等の先端部分に測定電極を取り付け、それ
らに板状の圧電材料を張り付けたものも適用している
が、このようにした場合には、測定電極の変動幅を増大
させること自体困難であり、変動幅を大きくするために
機械的な共振点を利用した場合でも、測定電極1の変動
が音叉または振動片等の機械的振動に因るところが多く
なるため、変動幅が周囲環境(温度、湿度等)に影響され
て不安定となり、測定精度を十分に向上させることがで
きず、未だ改良の余地がある。
Further, in the one described in Japanese Patent Application No. 246652/1993, in order to increase the capacitance, a measuring electrode is attached to the tip of a tuning fork or a vibrating piece, and a plate-shaped piezoelectric element is attached to them. Although the one with the material attached is also applied, in such a case, it is difficult to increase the fluctuation range of the measuring electrode itself, and when the mechanical resonance point is used to increase the fluctuation range. However, since the fluctuation of the measurement electrode 1 is often caused by mechanical vibration such as tuning fork or vibrating piece, the fluctuation range is affected by the surrounding environment (temperature, humidity, etc.) and becomes unstable, and the measurement accuracy is sufficiently improved. There is still room for improvement.

【0014】そこで、請求項1記載の発明は、測定電極
の電位検出信号、2つ以上の出力信号および被測定体の
表面電位を導くための信号に生じるノイズを除去するこ
とにより、被測定体の表面電位の測定誤差を減少させる
ことができ、被測定体の表面電位を高精度に測定するこ
とができる表面電位測定方法を提供することを目的とし
ている。
Therefore, the invention according to claim 1 eliminates the noise generated in the potential detection signal of the measurement electrode, the two or more output signals and the signal for guiding the surface potential of the object to be measured, thereby removing the object to be measured. It is an object of the present invention to provide a surface potential measuring method capable of reducing the measurement error of the surface potential and measuring the surface potential of an object to be measured with high accuracy.

【0015】請求項2、3記載の発明は、測定電極を大
きく変動させて被測定体および測定電極の間の静電容量
を大きく変化させることにより、被測定体の表面電位を
測定精度を大幅に向上させることができる表面電位測定
方法を提供することを目的としている。請求項4記載の
発明は、電位検出手段、出力検知手段および表面電位導
出手段のそれぞれの出力部にノイズを除去するノイズフ
ィルタを設けることにより、簡単な構成で被測定体の表
面電位の測定誤差を減少させることができ、被測定体の
表面電位を高精度に測定することができる安価な表面電
位測定装置を提供することを目的としている請求項5記
載の発明は、電位検出手段、出力検知手段および表面電
位導出手段のそれぞれから出力される信号のうち必要な
信号のみを通過あるいは増幅させるノイズフィルタを設
けることにより、電位検出手段、出力検知手段および表
面電位導出手段から出力される信号に応じたノイズを効
果的に除去することができ、被測定体の表面電位をより
一層高精度に測定することができる安価な表面電位測定
装置を提供することを目的としている請求項6、7記載
の発明は、測定電極を大きく変動させて被測定体および
測定電極の間の静電容量を大きく変化させることによ
り、簡単な構成で被測定体の表面電位を測定精度を大幅
に向上させることができる表面電位測定装置を提供する
ことを目的としている。
According to the second and third aspects of the present invention, the measuring electrode is largely changed to largely change the electrostatic capacitance between the object to be measured and the measuring electrode, so that the accuracy of measuring the surface potential of the object to be measured is significantly improved. It is an object of the present invention to provide a surface potential measuring method that can be improved. According to a fourth aspect of the present invention, a noise filter for removing noise is provided at each output part of the potential detecting means, the output detecting means, and the surface potential deriving means, so that the measurement error of the surface potential of the object to be measured is simple. The invention according to claim 5, which aims at providing an inexpensive surface potential measuring device capable of reducing the surface potential of the object to be measured with high accuracy, and detecting the output potential. By providing a noise filter that passes or amplifies only a necessary signal among the signals output from the means and the surface potential deriving means, it is possible to respond to the signals output from the potential detecting means, the output detecting means, and the surface potential deriving means. Noise can be removed effectively and the surface potential of the object to be measured can be measured with higher accuracy. The invention according to claims 6 and 7 for the purpose of providing the object to be measured has a simple structure by largely changing the measurement electrode to largely change the capacitance between the object to be measured and the measurement electrode. An object of the present invention is to provide a surface potential measuring device capable of significantly improving the accuracy of measuring the body surface potential.

【0016】請求項8記載の発明は、PZTセラミック
等の圧電材料単体に測定電極を固設したもののように変
動時に圧電材料にひび等が入って破損するのを防止しつ
つ測定電極を大きく変動できるようにして、簡単な構成
で被測定体の表面電位を測定精度を大幅に向上させるこ
とができる表面電位測定装置を提供することを目的とし
ている。
According to an eighth aspect of the invention, the measurement electrode is largely changed while preventing the piezoelectric material from being cracked and broken during the change, such as the one in which the measurement electrode is fixedly attached to the piezoelectric material such as PZT ceramic. An object of the present invention is to provide a surface potential measuring device capable of significantly improving the measurement accuracy of the surface potential of a measured object with a simple structure.

【0017】請求項9、10記載の発明は、測定電極を大
きく変動させることができる小型かつ安価な表面電位測
定装置を提供することを目的としている。請求項11記載
の発明は、測定電極を被測定体からの距離の異なる位置
の間を大きく変動させることができる小型かつ安価な表
面電位測定装置を提供することを目的としている。
It is an object of the present invention to provide a small-sized and inexpensive surface potential measuring device which can greatly change the measuring electrode. An object of the invention of claim 11 is to provide a small-sized and inexpensive surface potential measuring device capable of largely varying the measuring electrode between positions having different distances from the object to be measured.

【0018】請求項12、13記載の発明は、測定電極を大
きさの異なる変動幅で大きく変動させることができる小
型かつ安価な表面電位測定装置を提供することを目的と
している。
It is an object of the present invention to provide a small-sized and inexpensive surface potential measuring device capable of varying the measuring electrode greatly with varying widths of different sizes.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、請
求項1記載の発明は、被測定体から所定間隔を隔てた位
置に配設され該被測定体と電気的に独立した測定電極に
より被測定体の表面電位を測定する表面電位測定方法で
あって、前記被測定体と測定電極との間の静電容量を変
化させ、被測定体の表面電位に対応して誘起され該静電
容量の変化に伴い変化する測定電極の電位を検出し、次
いで、該検出信号から少なくとも出力値の異なる2つ以
上の出力信号を検知した後、該出力信号から被測定体の
表面電位を導き出すようにした表面電位測定方法におい
て、前記測定電極の電位検出信号、2つ以上の出力信号
および被測定体の表面電位を導くための信号に生じるノ
イズの少なくとも1つ以上を除去することを特徴として
いる。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 uses a measuring electrode which is arranged at a position spaced apart from the object to be measured by a predetermined distance and electrically independent of the object to be measured. A surface potential measuring method for measuring a surface potential of an object to be measured, wherein the electrostatic capacitance between the object to be measured and a measuring electrode is changed, and the electrostatic potential is induced corresponding to the surface potential of the object to be measured. Detecting the potential of the measurement electrode that changes with the change in capacitance, then detecting at least two output signals having different output values from the detection signal, and then deriving the surface potential of the measured object from the output signal. In the surface potential measuring method described above, at least one or more of noises generated in the potential detection signal of the measurement electrode, two or more output signals and a signal for guiding the surface potential of the object to be measured are removed. .

【0020】上記目的達成のため、請求項2記載の発明
は、請求項1記載の発明において、前記検出信号から少
なくとも出力値の異なる2つ以上の出力信号を検知する
方法として、前記測定電極を被測定体からの距離の異な
る位置の間を大きく変動させて、被測定体と測定電極と
の間の静電容量を大きく変化させ、各々の位置での出力
信号を検知することを特徴としている。
To achieve the above object, the invention according to claim 2 is the invention according to claim 1, wherein the measuring electrode is used as a method for detecting two or more output signals having different output values from the detection signal. It is characterized in that the capacitance between the object to be measured and the measuring electrode is largely changed by largely changing between positions having different distances from the object to be measured, and the output signal at each position is detected. .

【0021】上記目的達成のため、請求項3記載の発明
は、請求項1記載の発明において、前記検出信号から少
なくとも出力値の異なる2つ以上の出力信号を検知する
方法として、前記測定電極を大きさの異なる変動幅で大
きく変動させて、被測定体と測定電極との間の静電容量
を大きく変化させ、各々の変動幅での出力信号を検知す
ることを特徴としている。
To achieve the above object, the invention according to claim 3 is the invention according to claim 1, wherein the measuring electrode is used as a method for detecting at least two output signals having different output values from the detection signal. It is characterized in that the capacitance between the object to be measured and the measurement electrode is largely changed by making a large change in a change range having a different size, and the output signal in each change range is detected.

【0022】上記目的達成のため、請求項4記載の発明
は、被測定体から所定間隔を隔てた位置に該被測定体と
電気的に独立した測定電極を配設した表面電位測定装置
であって、前記被測定体と測定電極との間の静電容量を
変化させる容量変化手段と、被測定体の表面電位に対応
して誘起され静電容量の変化に伴い変化する測定電極の
電位を検出する電位検出手段と、該検出信号から少なく
とも出力値の異なる2つ以上の出力信号を検知する出力
検知手段と、該出力信号から被測定体の表面電位を導き
出す表面電位導出手段と、を備えた表面電位測定装置に
おいて、前記電位検出手段、出力検知手段および表面電
位導出手段の出力部の少なくとも1つ以上にノイズを除
去するノイズフィルタを設けたことを特徴としている。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 4 is a surface potential measuring device in which a measuring electrode electrically independent of the object to be measured is arranged at a position spaced from the object to be measured by a predetermined distance. The capacitance changing means for changing the electrostatic capacitance between the object to be measured and the measuring electrode, and the electric potential of the measuring electrode induced corresponding to the surface potential of the object to be measured and changing with the change in the electrostatic capacity. A potential detecting means for detecting, an output detecting means for detecting at least two output signals having different output values from the detection signal, and a surface potential deriving means for deriving a surface potential of the object to be measured from the output signal. The surface potential measuring device is characterized in that a noise filter for removing noise is provided in at least one of the output parts of the potential detecting means, the output detecting means and the surface potential deriving means.

【0023】上記目的達成のため、請求項5記載の発明
は、請求項4記載の発明において、前記ノイズフィルタ
が、電位検出手段、出力検知手段および表面電位導出手
段のそれぞれから出力される信号のうち必要な信号のみ
を通過あるいは増幅させることを特徴としている。上記
目的達成のため、請求項6記載の発明は、請求項4また
は5記載の発明において、前記容量変化手段に、前記測
定電極を被測定体からの距離の異なる位置の間を大きく
変動させる電極変動手段を設け、該電極変動手段により
測定電極を被測定体からの距離の異なる位置の間を大き
く変動させて被測定体と測定電極との間の静電容量を大
きく変化させ、前記出力検知手段が、測定電極の異なる
それぞれの位置での電位検出手段による検出信号から出
力値の異なる2つ以上の出力信号を検知することを特徴
としている。
To achieve the above object, in the invention according to claim 5, in the invention according to claim 4, the noise filter outputs signals output from the potential detecting means, the output detecting means and the surface potential deriving means. The feature is that only the necessary signals are passed or amplified. In order to achieve the above object, the invention according to claim 6 is the electrode according to claim 4 or 5, wherein the capacitance changing means causes the measuring electrode to largely fluctuate between positions having different distances from the object to be measured. The output detecting means is provided with a changing means, and the electrode changing means greatly changes the measuring electrode between positions at different distances from the object to be measured to largely change the electrostatic capacitance between the object to be measured and the measuring electrode. It is characterized in that the means detects two or more output signals having different output values from the detection signals by the potential detecting means at different positions of the measurement electrode.

【0024】上記目的達成のため、請求項7記載の発明
は、請求項4または5記載の発明において、前記容量変
化手段に、前記測定電極を大きさの異なる変動幅で大き
く変動させる電極変動手段を設け、該電極変動手段によ
り測定電極を大きさの異なる変動幅で大きく変動させて
被測定体と測定電極との間の静電容量を大きく変化さ
せ、前記出力検知手段が、測定電極の異なるそれぞれの
変動幅での電位検出手段による検出信号から出力値の異
なる2つ以上の出力信号を検知することを特徴としてい
る。
In order to achieve the above-mentioned object, the invention according to claim 7 is the invention according to claim 4 or 5, wherein the capacitance changing means causes the measuring electrode to change greatly in a changing range of different sizes. Is provided, the measuring electrode is greatly changed by the electrode changing means in a changing range of different sizes, and the capacitance between the object to be measured and the measuring electrode is greatly changed, and the output detecting means changes the measuring electrode. It is characterized in that two or more output signals having different output values are detected from the detection signals by the potential detecting means in each fluctuation range.

【0025】上記目的達成のため、請求項8記載の発明
は、請求項6または7記載の発明において、前記電極変
動手段に、測定電極が固設されたユニモルフ型、あるい
はバイモルフ型圧電アクチュエータ、あるいは拡大機構
付積層型圧電アクチュエータ、あるいは電磁コイルを設
け、測定電極が固設されたユニモルフ型、あるいはバイ
モルフ型圧電アクチュエータ、あるいは拡大機構付積層
型圧電アクチュエータ、あるいは電磁コイルを駆動する
ことにより、測定電極を大きく変動させることを特徴と
している。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 8 is the invention according to claim 6 or 7, wherein a unimorph type or bimorph type piezoelectric actuator in which a measuring electrode is fixed to the electrode changing means, or A piezo actuator with a magnifying mechanism or an electromagnetic coil, and a unimorph type or bimorph type piezoelectric actuator with a fixed measuring electrode, or a laminated piezoelectric actuator with a magnifying mechanism, or an electromagnetic coil is used to drive the measuring electrode. Is characterized by a large fluctuation.

【0026】上記目的達成のため、請求項9記載の発明
は、請求項8記載の発明において、測定電極が固設され
たユニモルフ型、あるいはバイモルフ型圧電アクチュエ
ータ、あるいは拡大機構付積層型圧電アクチュエータ、
あるいは電磁コイルの駆動電圧として、直流電圧または
周期的に変化する電圧を印加することを特徴としてい
る。
To achieve the above object, the invention according to claim 9 is the same as the invention according to claim 8, wherein a unimorph type or bimorph type piezoelectric actuator in which a measuring electrode is fixedly mounted, or a laminated type piezoelectric actuator with an enlarging mechanism,
Alternatively, it is characterized in that a DC voltage or a voltage that changes periodically is applied as a drive voltage of the electromagnetic coil.

【0027】上記目的達成のため、請求項10記載の発明
は、請求項8または9記載の発明において、前記ユニモ
ルフ型、あるいはバイモルフ型圧電アクチュエータの一
端側または両端側を支持したことを特徴としている。上
記目的達成のため、請求項11記載の発明は、請求項8記
載の発明において、前記ユニモルフ型、あるいはバイモ
ルフ型圧電アクチュエータ、あるいは拡大機構付積層型
圧電アクチュエータ、あるいは電磁コイルの駆動電圧と
して、前記測定電極を被測定体からの距離の異なる位置
の間を変動させる第1の電圧と、該異なる位置の間で変
動する被測定電極を振動させる第2の電圧と、が重畳さ
れた電圧を印加することを特徴としている。
To achieve the above object, the invention of claim 10 is characterized in that, in the invention of claim 8 or 9, one end side or both end sides of the unimorph type or bimorph type piezoelectric actuator is supported. . In order to achieve the above object, the invention according to claim 11 is the invention according to claim 8, wherein the unimorph type or bimorph type piezoelectric actuator, the laminated piezoelectric actuator with a magnifying mechanism, or the electromagnetic coil is used as a driving voltage. A voltage in which a first voltage that causes the measurement electrode to fluctuate between positions having different distances from the measurement target and a second voltage that vibrates the measurement electrode that fluctuates between the different positions are superimposed are applied. It is characterized by doing.

【0028】上記目的達成のため、請求項12記載の発明
は、請求項8記載の発明において、測定電極が固設され
たユニモルフ型、あるいはバイモルフ型圧電アクチュエ
ータ、あるいは拡大機構付積層型圧電アクチュエータ、
あるいは電磁コイルの駆動電圧として、大きさの変動す
る電圧を印加したことを特徴としている。上記目的達成
のため、請求項13記載の発明は、請求項8記載の発明に
おいて、前記ユニモルフ型、あるいはバイモルフ型圧電
アクチュエータ、あるいは拡大機構付積層型圧電アクチ
ュエータ、あるいは電磁コイルの駆動電圧として、周波
数の変動する電圧を印加したことを特徴としている。
In order to achieve the above-mentioned object, the invention according to claim 12 is the invention according to claim 8, characterized in that a unimorph type or bimorph type piezoelectric actuator in which a measuring electrode is fixedly mounted, or a laminated type piezoelectric actuator with an enlarging mechanism,
Alternatively, it is characterized in that a voltage of varying magnitude is applied as the driving voltage of the electromagnetic coil. In order to achieve the above-mentioned object, the invention according to claim 13 is the invention according to claim 8, wherein the unimorph type or bimorph type piezoelectric actuator, the laminated piezoelectric actuator with a magnifying mechanism, or the electromagnetic coil drive frequency is It is characterized in that a varying voltage of is applied.

【0029】[0029]

【作用】請求項1記載の発明では、被測定体と測定電極
との間の静電容量を変化させ、被測定体の表面電位に対
応して誘起され該静電容量の変化に伴い変化する測定電
極の電位を検出し、次いで、該検出信号から少なくとも
出力値の異なる2つ以上の出力信号を検知した後、該出
力信号から被測定体の表面電位を導き出すようにしてい
る。このため、その出力信号から正確な測定距離を求め
ることができ、その測定距離から出力値を補正すること
によりその出力値から被測定体の表面電位が導き出され
る。したがって、測定電極を増やすことなく、正確な表
面電位が導出される。
According to the first aspect of the present invention, the electrostatic capacitance between the object to be measured and the measuring electrode is changed, and it is induced corresponding to the surface potential of the object to be measured and changes with the change in the electrostatic capacity. The potential of the measurement electrode is detected, and then two or more output signals having different output values are detected from the detection signal, and then the surface potential of the measured object is derived from the output signal. Therefore, an accurate measurement distance can be obtained from the output signal, and by correcting the output value from the measurement distance, the surface potential of the measured object is derived from the output value. Therefore, an accurate surface potential can be derived without increasing the number of measurement electrodes.

【0030】さらに、前記測定電極の電位検出信号、2
つ以上の出力し信号および被測定体の表面電位を導くた
めの信号に生じるノイズの少なくとも1つ以上を除去し
ているので、被測定体の表面電位の測定誤差を減少させ
ることができ、被測定体の表面電位を高精度に測定する
ことができる。請求項2記載の発明では、検出信号から
少なくとも出力値の異なる2つ以上の出力信号を検知す
る方法として、測定電極を被測定体からの距離の異なる
位置の間を大きく変動させて、被測定体と測定電極との
間の静電容量を大きく変化させ、各々の位置での出力信
号を検知している。したがって、2つ以上の出力信号の
出力差を大きくすることができ、被測定体の表面電位を
測定精度を大幅に向上させることができる。
Furthermore, the potential detection signal of the measuring electrode, 2
Since at least one or more of the noise generated in the one or more output signals and the signal for guiding the surface potential of the measured object is removed, it is possible to reduce the measurement error of the surface potential of the measured object. The surface potential of the measurement object can be measured with high accuracy. According to a second aspect of the present invention, as a method of detecting two or more output signals having different output values from the detection signal, the measurement electrode is largely changed between positions having different distances from the object to be measured. Capacitance between the body and the measurement electrode is greatly changed, and the output signal at each position is detected. Therefore, the output difference between two or more output signals can be increased, and the accuracy of measuring the surface potential of the measured object can be significantly improved.

【0031】請求項3記載の発明では、検出信号から少
なくとも出力値の異なる2つ以上の出力信号を検知する
方法として、測定電極を大きさの異なる変動幅で大きく
変動させて、被測定体と測定電極との間の静電容量を大
きく変化させ、各々の変動幅での出力信号を検知するよ
うにしている。したがって、2つ以上の出力信号の出力
差を大きくすることができ、被測定体の表面電位を測定
精度を大幅に向上させることができる。
According to the third aspect of the present invention, as a method of detecting at least two output signals having different output values from the detection signal, the measurement electrode is greatly changed in a variation range having different sizes, and the measurement target and the object to be measured are changed. The electrostatic capacitance between the measuring electrode and the measuring electrode is largely changed, and the output signal in each fluctuation range is detected. Therefore, the output difference between two or more output signals can be increased, and the accuracy of measuring the surface potential of the measured object can be significantly improved.

【0032】請求項4記載の発明では、被測定体と測定
電極との間の静電容量を変化させる容量変化手段と、被
測定体の表面電位に対応して誘起され静電容量の変化に
伴い変化する測定電極の電位を検出する電位検出手段
と、該検出信号から少なくとも出力値の異なる2つ以上
の出力信号を検知する出力検知手段と、該出力信号から
被測定体の表面電位を導き出す表面電位導出手段と、が
備えられる。したがって、その出力信号から正確な測定
距離を求めることができ、その測定距離から出力値を補
正することによりその出力値から被測定体の表面電位が
導き出される。したがって、測定電極を増やすことな
く、簡単かつ安価な構成で正確な表面電位が導出され
る。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided capacitance changing means for changing the electrostatic capacitance between the object to be measured and the measuring electrode, and a change in the electrostatic capacitance induced corresponding to the surface potential of the object to be measured. A potential detection unit that detects the potential of the measurement electrode that changes with the output, an output detection unit that detects at least two output signals having different output values from the detection signal, and derive the surface potential of the object to be measured from the output signal. Surface potential deriving means. Therefore, an accurate measurement distance can be obtained from the output signal, and by correcting the output value from the measurement distance, the surface potential of the object to be measured is derived from the output value. Therefore, an accurate surface potential can be derived with a simple and inexpensive structure without increasing the number of measurement electrodes.

【0033】そして、電位検出手段、出力検知手段およ
び表面電位導出手段のそれぞれの出力部の少なくとも1
つ以上にノイズを除去するノイズフィルタが設けられる
ので、被測定体の表面電位の測定誤差を減少させること
ができ、被測定体の表面電位を高精度に測定することが
できる。請求項5記載の発明では、ノイズフィルタが、
電位検出手段、出力検知手段および表面電位導出手段の
それぞれから出力される信号のうち必要な信号のみを通
過あるいは増幅させるようになっているので、容量変化
手段、電位検出手段および表面電位導出手段から出力さ
れる信号に応じたノイズのみを効果的に除去することが
でき、被測定体の表面電位を安価な構成でより一層高精
度に測定することができる。
At least one of the output sections of the potential detecting means, the output detecting means, and the surface potential deriving means.
Since one or more noise filters for removing noise are provided, the measurement error of the surface potential of the measured object can be reduced, and the surface potential of the measured object can be measured with high accuracy. In the invention according to claim 5, the noise filter is
Since only necessary signals among the signals output from the potential detecting means, the output detecting means and the surface potential deriving means are passed or amplified, the capacitance changing means, the potential detecting means and the surface potential deriving means are Only the noise corresponding to the output signal can be effectively removed, and the surface potential of the measured object can be measured with higher accuracy with an inexpensive structure.

【0034】請求項6記載の発明では、容量変化手段
に、測定電極を被測定体からの距離の異なる位置の間を
大きく変動させる電極変動手段を設け、該電極変動手段
により測定電極を被測定体からの距離の異なる位置の間
を大きく変動させて被測定体と測定電極との間の静電容
量を大きく変化させ、出力検知手段が、測定電極の異な
るそれぞれの位置での電位検出手段による検出信号から
出力値の異なる2つ以上の出力信号を検知するようにな
っている。したがって、2つ以上の出力信号の出力差を
大きくすることができ、被測定体の表面電位を測定精度
を大幅に向上させることができる。
According to a sixth aspect of the invention, the capacitance changing means is provided with electrode changing means for changing the measuring electrode largely between positions having different distances from the object to be measured, and the electrode changing means measures the measuring electrode. The capacitance between the object to be measured and the measurement electrode is greatly changed by largely changing between the positions at different distances from the body, and the output detection means is configured to detect the potential detection means at different positions of the measurement electrode. Two or more output signals having different output values are detected from the detection signal. Therefore, the output difference between two or more output signals can be increased, and the accuracy of measuring the surface potential of the measured object can be significantly improved.

【0035】請求項7記載の発明では、容量変化手段
に、測定電極を大きさの異なる変動幅で大きく変動させ
る電極変動手段を設け、該電極変動手段により測定電極
を異なる変動幅で変動させて被測定体と測定電極との間
の静電容量を大きく変化させ、出力検知手段が、測定電
極の所定値以上の異なるそれぞれの変動幅での電位検出
手段による検出信号から出力値の異なる2つ以上の出力
信号を検知するようになっている。したがって、2つ以
上の出力信号の出力差を大きくすることができ、被測定
体の表面電位を測定精度を大幅に向上させることができ
る。
According to the seventh aspect of the present invention, the capacitance changing means is provided with electrode changing means for changing the measuring electrode to a large extent in different widths, and the measuring electrode is changed in the different width by the electrode changing means. The capacitance between the object to be measured and the measurement electrode is largely changed, and the output detection means has two different output values from the detection signals by the potential detection means in different fluctuation widths of the measurement electrode which are different from each other by a predetermined value or more. The above output signals are detected. Therefore, the output difference between two or more output signals can be increased, and the accuracy of measuring the surface potential of the measured object can be significantly improved.

【0036】請求項8記載の発明では、電極変動手段
に、測定電極が固設されたユニモルフ型、あるいはバイ
モルフ型圧電アクチュエータ、あるいは拡大機構付積層
型圧電アクチュエータ、あるいは電磁コイルが設けら
れ、測定電極が固設されたユニモルフ型、あるいはバイ
モルフ型圧電アクチュエータ、あるいは拡大機構付積層
型圧電アクチュエータ、あるいは電磁コイルを駆動する
ことにより、測定電極を大きく変動させるようにしてい
る。したがって、PZTセラミック等の圧電材料単体に
測定電極を固設した従来の電極変動手段のように変動時
に圧電材料にひび等が入って破損するのを防止すること
ができるとともに、測定電極を大きく変動させることが
可能となり、簡単な構成で被測定体の表面電位を測定精
度を大幅に向上させることができる。
According to an eighth aspect of the present invention, the electrode changing means is provided with a unimorph type or bimorph type piezoelectric actuator in which the measuring electrode is fixedly mounted, a laminated piezoelectric actuator with an enlarging mechanism, or an electromagnetic coil. By driving a unimorph type or bimorph type piezoelectric actuator in which is fixed, or a laminated type piezoelectric actuator with a magnifying mechanism, or an electromagnetic coil, the measurement electrode is largely changed. Therefore, it is possible to prevent the piezoelectric material from being cracked and broken at the time of change like the conventional electrode changing means in which the measuring electrode is fixedly mounted on the piezoelectric material such as PZT ceramic, and to greatly change the measuring electrode. Therefore, the accuracy of measuring the surface potential of the measured object can be significantly improved with a simple configuration.

【0037】請求項9記載の発明では、測定電極が固設
されたユニモルフ型、あるいはバイモルフ型圧電アクチ
ュエータ、あるいは拡大機構付積層型圧電アクチュエー
タ、あるいは電磁コイルの駆動電圧として、直流電圧ま
たは周期的に変化する電圧が印加されるようになってい
るので、小型な電極変動手段で測定電極を大きく変動さ
せることができる。
According to a ninth aspect of the present invention, a unimorph type or bimorph type piezoelectric actuator in which a measuring electrode is fixedly mounted, a laminated type piezoelectric actuator with a magnifying mechanism, or a DC voltage or a periodical voltage is used as a driving voltage for an electromagnetic coil. Since the changing voltage is applied, the measuring electrode can be largely changed by the small electrode changing means.

【0038】請求項10記載の発明では、ユニモルフ型、
あるいはバイモルフ型圧電アクチュエータの一端側また
は両端側が支持されるので、小型な電極変動手段で測定
電極を大きく変動させることができる。請求項11記載の
発明では、ユニモルフ型、あるいはバイモルフ型圧電ア
クチュエータ、あるいは拡大機構付積層型圧電アクチュ
エータ、あるいは電磁コイルの駆動電圧として、前記測
定電極を被測定体からの距離の異なる位置の間を変動さ
せる第1の電圧と、該異なる位置の間で変動する被測定
電極を振動させる第2の電圧と、が重畳された電圧が印
加されるので、測定電極が被測定体からの距離の異なる
位置の間を大きく変動するとともに、振動する。
According to a tenth aspect of the invention, a unimorph type,
Alternatively, since one end side or both end sides of the bimorph type piezoelectric actuator are supported, the measurement electrode can be largely changed by a small electrode changing means. In the invention of claim 11, unimorph type, or bimorph type piezoelectric actuator, or a laminated piezoelectric actuator with a magnifying mechanism, or as a driving voltage of an electromagnetic coil, the measurement electrode between the position of different distance from the object to be measured. Since the superimposed voltage of the fluctuating first voltage and the second voltage that vibrates the measured electrode that fluctuates between the different positions is applied, the measurement electrode has a different distance from the measured object. It fluctuates greatly between positions and vibrates.

【0039】請求項12記載の発明では、ユニモルフ型、
あるいはバイモルフ型圧電アクチュエータ、あるいは拡
大機構付積層型圧電アクチュエータ、あるいは電磁コイ
ルの駆動電圧として、大きさの変動する電圧を印加して
いるので、測定電極が大きさの異なる変動幅で大きく変
動する。請求項13記載の発明では、ユニモルフ型、ある
いはバイモルフ型圧電アクチュエータ、あるいは拡大機
構付積層型圧電アクチュエータ、あるいは電磁コイルの
駆動電圧として、周波数の変動する電圧を印加するよう
にしているので、測定電極が大きさの異なる変動幅で大
きく変動する。
According to a twelfth aspect of the invention, a unimorph type,
Alternatively, since the bimorph type piezoelectric actuator, the laminated type piezoelectric actuator with a magnifying mechanism, or the electromagnetic coil is applied with a voltage of varying size, the measuring electrode fluctuates greatly in a varying range of different sizes. In the invention according to claim 13, the unimorph type or bimorph type piezoelectric actuator, or the laminated piezoelectric actuator with a magnifying mechanism, or as a driving voltage of the electromagnetic coil, a voltage of which frequency fluctuates is applied. Fluctuates greatly with fluctuation widths of different sizes.

【0040】[0040]

【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。図
1〜図14は本発明に係る表面電位測定方法を実施するそ
の測定装置の第1実施例を示す図であり、本実施例は請
求項1、2、4〜6、8〜10の何れかに記載の発明に対
応している。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 14 are views showing a first embodiment of the measuring apparatus for carrying out the surface potential measuring method according to the present invention. This embodiment is any one of claims 1, 2, 4 to 6 and 8 to 10. It corresponds to the invention described in.

【0041】まず、構成を説明する。図1および図2に
おいて、21はチョッパ型の表面電位センサであり、表面
電位センサ21は被測定体22に所定間隔を隔てて対向し電
気的に独立するよう配設されるとともに被測定体22の表
面に対して鉛直方向に周期的に変動する測定電極23と、
振動して互いの間隔を開閉する一対のチョッパ電極24
と、信号検出部25(電位検出手段)と、信号増幅部26
と、信号増幅部26により増幅された検出信号から出力値
の異なる出力信号V1 、V2 を検知するV1 、V2 検知
部27a、27b(出力検知手段)と、V1 、V2検知部27
a、27bにより検知された出力信号V1 、V2から測定
距離Lを求め出力信号V1 または出力信号V2 を補正し
その出力値から被測定体22の表面電位VS に対応する出
力信号V0 を得る信号補正部20と、信号検出部25、信号
増幅部26、V1 、V2 検知部27a、27bおよび信号補正
部20の出力部に設けられ、これら各出力部から出力され
る信号のノイズを除去する複数のノイズフィルタ28〜32
と、により構成されている。
First, the structure will be described. In FIG. 1 and FIG. 2, 21 is a chopper type surface potential sensor, and the surface potential sensor 21 is arranged so as to face the object 22 to be measured at a predetermined interval so as to be electrically independent and also to be measured 22. A measurement electrode 23 that periodically fluctuates in the vertical direction with respect to the surface of
A pair of chopper electrodes 24 that vibrate to open and close the space between them
, Signal detector 25 (potential detector), and signal amplifier 26
And V 1 and V 2 detection units 27a and 27b (output detection means) that detect output signals V 1 and V 2 having different output values from the detection signal amplified by the signal amplification unit 26, and V 1 and V 2 detection Part 27
An output signal corresponding to the surface potential V S of the object 22 to be measured from the output values V 1 and V 2 detected by a and 27b to obtain the measurement distance L and correcting the output signal V 1 or the output signal V 2. The signal correction unit 20 for obtaining V 0 , the signal detection unit 25, the signal amplification unit 26, the V 1 and V 2 detection units 27 a and 27 b , and the output unit of the signal correction unit 20 are provided and output from these output units. Multiple noise filters 28-32 to remove noise in the signal
It consists of and.

【0042】なお、このノイズフィルタ28〜32として
は、抵抗器、コンデンサ、コイル等の受動素子のみを利
用して構成されるものや、OPアンプ等の能動素子と受
動素子との組合せで構成されるフィルタ等を使用すれば
良い。また、その種類としては、低域(低い信号周波数)
通過型、高域(高い信号周波数)通過型、帯域(必要な中
心周波数)通過型等を使用して、その中から信号検出部2
5、信号増幅部26、V1、V2 検知部27a、27bおよび信
号補正部20から出力される信号に応じたものを選択すれ
ば良い。
The noise filters 28 to 32 are configured by using only passive elements such as resistors, capacitors and coils, or by a combination of active elements and passive elements such as OP amplifiers. A filter or the like may be used. In addition, as the type, low range (low signal frequency)
Use the pass type, high band (high signal frequency) pass type, band (required center frequency) pass type, etc.
5, it suffices to select ones according to the signals output from the signal amplifying unit 26, V 1 , V 2 detecting units 27a and 27b and the signal correcting unit 20.

【0043】表面電位センサ21の測定電極23は、図3に
示すように、板状に形成された例えば、PZT等からな
る一対の圧電材料33a、33bの中央付近に固設されてい
る。この一対の圧電材料33a、33bはその間に金属製の
板ばね34が挟持されており、両端側を固定部材35に固定
して両持ち梁状に支持されたバイモルフ型の圧電アクチ
ュエータを構成している。
As shown in FIG. 3, the measuring electrode 23 of the surface potential sensor 21 is fixed near the center of a pair of piezoelectric materials 33a, 33b made of, for example, PZT. A metal leaf spring 34 is sandwiched between the pair of piezoelectric materials 33a and 33b, and both ends are fixed to a fixing member 35 to form a bimorph type piezoelectric actuator supported in a doubly supported beam shape. There is.

【0044】また、圧電材料33は図示していない電圧供
給手段により周期的に変化する電圧を印加することによ
って駆動し、測定電極23を被測定体22の表面に対して近
接および離隔する鉛直方向に移動させ被測定体22からL
1 離隔した位置(図1に実線で示している)とL2 (L
1 +d)離隔した位置(図1に一点鎖線で示している)
の間を変動させるようになっている。すなわち、バイモ
ルフ型圧電アクチュエータは電極変動手段を構成してい
る。
The piezoelectric material 33 is driven by applying a cyclically changing voltage by a voltage supply means (not shown), and the measurement electrode 23 is moved vertically to the surface of the object 22 to be measured. To the measured object 22 to L
1 distance apart (shown by the solid line in Figure 1) and L 2 (L
1 + d) Separated position (shown by the alternate long and short dash line in Fig. 1)
It fluctuates between. That is, the bimorph type piezoelectric actuator constitutes the electrode changing means.

【0045】また、表面電位センサ21は、チョッパ電極
24を正弦波状に振動させるとともに圧電材料33を駆動し
て測定電極23を被測定体22からL1 およびL2 離隔した
位置に変動させて測定電極23と被測定体22との間の静電
容量を変化させることによって、測定電極23のそれぞれ
の位置で信号検出部25により検出され信号増幅部26によ
り増幅された検出信号から、V1 検知部27aが被測定体
22からの距離L1 における出力信号V1 を、またV2
知部27bが被測定体22からの距離L2 における出力信号
2 を検知する。
The surface potential sensor 21 is a chopper electrode.
24 is vibrated in a sinusoidal shape, and the piezoelectric material 33 is driven to move the measurement electrode 23 to a position separated from the object to be measured 22 by L 1 and L 2 to generate electrostatic between the measurement electrode 23 and the object to be measured 22. By changing the capacitance, the V 1 detection unit 27a detects the object to be measured from the detection signal detected by the signal detection unit 25 at each position of the measurement electrode 23 and amplified by the signal amplification unit 26.
The output signal V 1 at a distance L 1 from 22 and the output signal V 2 at a distance L 2 from the object 22 to be measured are detected by the V 2 detection unit 27b.

【0046】この出力信号V1 、V2 の出力値は、測定
距離に依存して変動するため図4に示すように、測定電
極23の位置によりそれぞれ異なり、測定距離をL1 とL
2 との間(間隔d)で周期的あるいは非周期的に変動さ
せることにより、図5に示すように正弦波状に変動した
異なる出力値を有する信号が得られる。すなわち、チョ
ッパ電極24およびバイモルフ型圧電アクチュエータは容
量変化手段を構成している。なお、チョッパ電極24の振
動は正弦波状に限らず、矩形波状、台形波状、三角波
状、鋸波状、またはパルス波状等の周期的、あるいは非
周期的な振動を用いても表面電位の検出は可能である。
Since the output values of the output signals V 1 and V 2 vary depending on the measuring distance, as shown in FIG. 4, they differ depending on the position of the measuring electrode 23, and the measuring distances are L 1 and L 2.
By periodically or aperiodically varying between 2 and (interval d), signals having different output values which are sinusoidally varied as shown in FIG. 5 are obtained. That is, the chopper electrode 24 and the bimorph type piezoelectric actuator constitute a capacitance changing means. It should be noted that the vibration of the chopper electrode 24 is not limited to the sine wave, and the surface potential can be detected by using periodic or aperiodic vibration such as rectangular wave, trapezoidal wave, triangular wave, sawtooth wave, or pulse wave. Is.

【0047】そして、信号補正部20は得られた出力信号
1 、V2 を用いて被測定体22の表面電位VS に依存せ
ずに測定距離L1 を一義的に求め、その測定距離L1
予め既知である測定距離に対する出力信号の出力値およ
び表面電位との関係から出力信号V1 または出力信号V
2 の出力値を補正してその出力値から被測定体22の表面
電位VS に対応する出力信号V0 を導出するようになっ
ている。すなわち、信号補正部20は出力信号から被測定
体の表面電位を導き出す表面電位導出手段を構成してい
る。
Then, the signal correction section 20 uniquely obtains the measurement distance L 1 using the obtained output signals V 1 and V 2 without depending on the surface potential V S of the object 22 to be measured, and the measurement distance L 1 is obtained. The output signal V 1 or the output signal V 1 is calculated from the relationship between L 1 and the output value of the output signal and the surface potential with respect to the known measurement distance.
The output value of 2 is corrected and the output signal V 0 corresponding to the surface potential V S of the object 22 to be measured is derived from the output value. That is, the signal correction unit 20 constitutes a surface potential deriving unit that derives the surface potential of the measured object from the output signal.

【0048】次に、本実施例の表面電位測定方法を説明
する。まず、従来の測定電極23を固定した場合の表面電
位の測定方法について簡単に説明する。チョッパ電極24
を図1に示す矢印方向に振動させることにより、被測定
体22から測定電極23に入射する電気力線を周期的に遮断
して、被測定体22と測定電極23との間に生じる静電容量
O を変化させて、その変化に応じて測定電極23上に誘
起される微小な電荷量の変化を信号検出部15において交
流信号として検出し、その検出信号を信号増幅部26にお
いて増幅することにより、被測定体22の表面電位VS
応じた出力信号V0 を得て予め既知である表面電位VS
と出力信号V0 との関係からその表面電位VS を導出す
るようになっている。
Next, the surface potential measuring method of this embodiment will be described. First, a conventional method of measuring the surface potential when the measurement electrode 23 is fixed will be briefly described. Chopper electrode 24
By vibrating in the direction of the arrow shown in FIG. 1, the lines of electric force that are incident on the measurement electrode 23 from the object to be measured 22 are periodically interrupted, and electrostatic charges generated between the object to be measured 22 and the measuring electrode 23 are generated. The capacitance C O is changed, and a minute change in the amount of electric charge induced on the measurement electrode 23 according to the change is detected as an AC signal in the signal detection unit 15, and the detection signal is amplified in the signal amplification unit 26. As a result, an output signal V 0 corresponding to the surface potential V S of the object 22 to be measured is obtained, and the surface potential V S which is known in advance is obtained.
The surface potential V S is derived from the relationship between the output signal V 0 and the output signal V 0 .

【0049】ここで、静電容量CO は、測定電極23の実
効面積をS、被測定体22と測定電極13との間の対向距離
をL、空気の誘電率をεair とすると、 CO =εair (S/L) ……(1) のように表され、実効面積Sを変化させてCO の値を変
化させている。そして、チョッパ電極24の周期的な機械
振動により生じる静電容量CO の変化量CC が CC =αO ・CO ・sinωt ……(2) で与えられるとする(但し、tは変化時間、ωは振動の
角周波数、αO は静電容量CO の変化率を表す。)と、
被測定体22のもつ表面電位VS により測定電極24上に誘
起される電荷QCは QC =CC ・VS ……(3) と表される。従って、測定電極23に生じる電流IC
(2)式および(3)式より、 IC =dQC /dt=αO ・ω・CO ・Vs ・cosωt ……(4) と表され、よって測定電極から得られる出力信号VO
は、近似的に、 VO =AO ・αO ・ω・CO ・VS ・cosωt ……(5) と表される。ただし、AO は増幅度に関する定数を表わ
す。
[0049] Here, the capacitance C O is the effective area of the measuring electrode 23 S, the opposing distance between the measuring electrode 13 and the object to be measured 22 L, when the dielectric constant of air and εair, C O = Ε air (S / L) (1), the effective area S is changed and the value of C O is changed. Then, it is assumed that the change amount C C of the electrostatic capacitance C O caused by the periodic mechanical vibration of the chopper electrode 24 is given by C C = α O · C O · sinωt (2) (where t is a change) Time, ω is the angular frequency of vibration, α O is the rate of change of the capacitance C O ),
Charge Q C induced on the measuring electrode 24 by the surface potential V S with the object to be measured 22 is expressed as Q C = C C · V S ...... (3). Therefore, the current I C generated in the measuring electrode 23 is expressed by the following formulas (2) and (3): I C = dQ C / dt = α O · ω · C O · V s · cos ωt (4) , Thus the output signal VO obtained from the measuring electrode
Is approximately expressed as V O = A O · α O · ω · C O · V S · cos ωt (5). However, A O represents constants related amplification degree.

【0050】本実施例では、この測定電極23を距離L1
とL2の間で変動させることにより、被測定体22の表面
電位を検出するようにしている。すなわち、チョッパ電
極24を振動させるとともに測定電極23を被測定体22から
1 およびL2 離隔した位置に変動させて測定電極23と
被測定体22との間の静電容量CO を変化させ、信号検出
部25が検出する検出信号を信号増幅部26が増幅してその
検出信号からV1 検知部27aが被測定体22からの距離L
1 における出力信号V1 を、V2 検知部27bが被測定体
12からの距離L2 における出力信号V2 を検知する。こ
こで、チョッパ型の場合、測定電極23の実効面積の変化
分をΔSとすると、静電容量CO の変化率αO は、 αO =ΔS/S ……(6) と表され、測定電極23が被測定体22からL1 の距離にあ
る時の静電容量をC1 、L2 の距離にある時の静電容量
をC2 とすると、各出力信号V1 、V2 の出力式は、
(1)、(5)、(6)式を用いて、 V1 =AO ・αO ・ω・C1 ・VS ・cosωt =AO ・ω・εair ・(ΔS/L1 )・VS ・cosωt ……(7) V2 =A0 ・αO ・ω・C2 ・VS ・cosωt =AO ・ω・εair ・(ΔS/L2 )・VS ・cosωt ……(8) と表される。
In this embodiment, the measuring electrode 23 is placed at a distance L 1
And L 2 are varied to detect the surface potential of the object 22 to be measured. That is, the chopper electrode 24 is vibrated and the measuring electrode 23 is moved to a position separated from the object to be measured 22 by L 1 and L 2 to change the electrostatic capacitance C O between the measuring electrode 23 and the object to be measured 22. The signal amplification section 26 amplifies the detection signal detected by the signal detection section 25, and the V 1 detection section 27a detects the distance L from the measured object 22 from the detection signal.
The output signal V 1 at 1, V 2 detecting section 27b is the object to be measured
The output signal V 2 at a distance L 2 from 12 is detected. Here, in the case of the chopper type, when the change amount of the effective area of the measurement electrode 23 is ΔS, the change rate α O of the electrostatic capacitance C O is expressed as α O = ΔS / S (6) and measured. when the capacitance when a certain electrostatic capacity when the electrode 23 is at a distance from the object to be measured 22 of L 1 at a distance of C 1, L 2 and C 2, the output of each output signal V 1, V 2 ceremony,
Using equations (1), (5), and (6), V 1 = A O · α O · ω · C 1 · V S · cosωt = A O · ω · ε air · (ΔS / L 1 ) · V S · cos ωt …… (7) V 2 = A 0 · α O · ω · C 2 · V S · cos ωt = A O · ω · ε air · (ΔS / L 2 ) · V S · cos ωt …… ( 8) is represented.

【0051】また、L2 はL2 =L1 +dなので
(7)、(8)式より、測定距離L1 について逆に求め
ることができ、表面電位VS に依存せずにL1 を一義的
に求めるには、(7)、(8)式よりV1 、V2 の出力
比を求めればよい。例えば、出力比をV2 /V1 とした
場合、V2 /V1 は、 V2 /V1 =L1 /L2 =L1 /(L1 +d)=F(L1 ) ……(9) となり、L1 に関しての一次関数F(L1 )で表され
る。この時、L1 とV2 /V1 との関係は図6(a)の
ような関係曲線で表され、出力比V2 /V1 を求めれ
ば、表面電位VS に依存せずにL1 を一義的に求めるこ
とが可能となる。
Since L 2 is L 2 = L 1 + d, the measurement distance L 1 can be obtained in reverse from the equations (7) and (8), and L 1 is uniquely determined without depending on the surface potential V S. The output ratio of V 1 and V 2 may be obtained from the equations (7) and (8) to obtain the output ratio. For example, when the output ratio is V 2 / V 1 , V 2 / V 1 is V 2 / V 1 = L 1 / L 2 = L 1 / (L 1 + d) = F (L 1 ) ... ( 9), and it is expressed by a linear function F with respect to L 1 (L 1). At this time, the relationship between L 1 and V 2 / V 1 is represented by a relationship curve as shown in FIG. 6A, and if the output ratio V 2 / V 1 is obtained, L 1 does not depend on the surface potential V S. It is possible to uniquely determine 1 .

【0052】あるいは、出力比をV1 /V2 とすればV
1 /V2 は、 V1 /V2 =L2 /L1 =(L1 +d)/L1 =F(L1 )’ ……(10) となり、同様にL1 に関しての一次関数F(L1 )’で
表され、この時、L1 とV1 /V2 との関係は図6
(b)のような関係曲線で表され、これも同様に出力比
1 /V2 を求めれば、表面電位VS に依存せずにL1
を一義的に求めることが可能となる。
Alternatively, if the output ratio is V 1 / V 2 , then V
1 / V 2 is, V 1 / V 2 = L 2 / L 1 = (L 1 + d) / L 1 = F (L 1) '...... (10) , and the likewise linear function with respect to L 1 F ( L 1 ) ′, and at this time, the relationship between L 1 and V 1 / V 2 is shown in FIG.
It is represented by a relational curve as shown in (b). Similarly, if the output ratio V 1 / V 2 is obtained, L 1 does not depend on the surface potential V S.
It is possible to uniquely obtain

【0053】このようにして信号補正部20は、出力信号
1 、V2 から一義的に測定距離L 1 を求めてそのL1
と予め既知である測定距離に対する出力信号の出力値と
の関係から出力信号V1または出力信号V2 の出力値を
補正し、被測定体22の表面電位VS に対応した出力値の
出力信号V0 を得る。そして、この出力信号V0 を、さ
らに予め既知である出力信号の出力値に対する表面電位
との関係から出力信号V0 の出力値に対応する表面電位
S を求め、被測定体22の表面電位VS を正確に導出す
ることができる。
In this way, the signal correction unit 20 outputs the output signal
V1 , V2 Uniquely measured distance L 1 Seeking L1 
And the output value of the output signal for the known measurement distance and
Output signal V1Or output signal V2 Output value of
Corrected, surface potential V of DUT 22S Of the output value corresponding to
Output signal V0 Get. And this output signal V0 Is
Known in advance to the output value of the output signal
Output signal V0 Surface potential corresponding to the output value of
VS Surface potential V of the object to be measured 22S Derive exactly
Can be

【0054】また、得られた測定距離L1 を出力信号V
1 あるいは出力信号V2 の出力式である(7)あるいは
(8)式に代入し、VS について求めることにより、被
測定体22の表面電位VS を一義的に求めるようにしても
よい。一方、信号検出部25、信号増幅部26、V1 、V2
検知部27a、27bおよび信号補正部20の出力部から出力
される信号には何らかのノイズが含まれており、このノ
イズは被測定体22の表面電位を測定する際の測定誤差の
要因となる。
The obtained measurement distance L 1 is output signal V
Which is an output type 1 or the output signal V 2 (7) or (8) are substituted into equation by determining the V S, may be obtained uniquely the surface potential V S of the object to be measured 22. On the other hand, the signal detector 25, the signal amplifier 26, V 1 , V 2
The signals output from the detection units 27a and 27b and the output unit of the signal correction unit 20 include some noise, and this noise causes a measurement error when measuring the surface potential of the DUT 22.

【0055】本実施例では、信号検出部25、信号増幅部
26、V1 、V2 検知部27a、27bおよび信号補正部20の
各出力部にノイズフィルタ28〜32を設け、このノイズフ
ィルタ28〜32によって出力信号のうち必要な信号を通過
あるいは増幅し、ノイズを除去する。例えば、測定電極
23から出力されたV1信号の測定誤差がノイズフィルタ2
8、29、30によって10%以下に改善されたものとする
と、その後段の信号補正部20によってV2/V1の演算処
理結果を示す信号が出力された場合にはノイズフィルタ
32によってさらに1%以下に改善されることになり、そ
の結果、V2/V1の値から一義的に求められる測定距離
の検出精度も10倍程度改善され、より正確な測定距離を
得ることができる。
In this embodiment, the signal detector 25 and the signal amplifier
26, V 1 , V 2 detection units 27 a, 27 b and a signal correction unit 20 are provided with noise filters 28 to 32 at their output units, and the noise filters 28 to 32 pass or amplify necessary signals among the output signals, Remove noise. For example, the measuring electrode
The measurement error of the V 1 signal output from 23 is caused by the noise filter 2
Assuming that it is improved to 10% or less by 8, 29 and 30, if a signal indicating the calculation result of V 2 / V 1 is output by the signal correction unit 20 at the subsequent stage, it is a noise filter.
By 32, it will be further improved to 1% or less, and as a result, the detection accuracy of the measurement distance uniquely obtained from the value of V 2 / V 1 will be improved by about 10 times, and more accurate measurement distance can be obtained. You can

【0056】したがって、その得られた測定距離を利用
して検出される被測定体22の表面電位の検出精度も10倍
程度改善され、被測定体22の表面電位をさらに高精度に
検出することができる。一方、本実施例では、圧電素子
33によって測定電極23を変動させるに際して、大きく変
動させるようにしている。これは被測定体22の表面電位
を検出するに際して、図6(a)(b)の関係曲線の傾
きを増大させると表面電位の測定精度を向上させること
ができるからである。
Therefore, the detection accuracy of the surface potential of the object to be measured 22 detected by using the obtained measurement distance is also improved by about 10 times, and the surface potential of the object to be measured 22 can be detected with higher accuracy. You can On the other hand, in this embodiment, the piezoelectric element
When the measurement electrode 23 is changed by 33, it is changed greatly. This is because the accuracy of measuring the surface potential can be improved by increasing the slope of the relationship curve in FIGS. 6A and 6B when detecting the surface potential of the object 22 to be measured.

【0057】すなわち、出力信号V1、V2の各出力差を
大きくとり、曲線の傾きを大きくすることにより、測定
距離L1の検出精度が向上し、その検出された測定距離
から求められる表面電位の測定精度が向上することか
ら、その出力信号V1、V2の各出力の差を大きくとるた
めに、上記(9)(10)式から明らかなように、測定電
極23の変動幅、すなわち、測定距離L1とL2との間の間
隔dを増加させている。
That is, by increasing the output difference between the output signals V 1 and V 2 and increasing the slope of the curve, the detection accuracy of the measurement distance L 1 is improved, and the surface obtained from the detected measurement distance is increased. Since the measurement accuracy of the potential is improved, in order to make the difference between the outputs of the output signals V 1 and V 2 large, as is clear from the above equations (9) and (10), the fluctuation range of the measurement electrode 23, That is, the distance d between the measurement distances L 1 and L 2 is increased.

【0058】図7は測定距離L=3mm、V2/V1の測定
誤差±0、3%のときにおけるL1とL2の間の間隔dと測
定距離L1の検出精度との関係を計算した結果である。
同図のようにL1とL2の間の距離dを0.2mmから1mmま
で増加させるに従い、測定距離L1の検出精度が向上す
ることが分かる。したがって、例えば、dを0.6mmにす
れば、測定距離L1を±2%以下の精度で検出すること
が可能となり、その検出された測定距離から求められる
被測定体22の表面電位もまた±2%以下の精度で検出す
ることが可能となる。さらに表面電位の測定精度を向上
させたい場合には、dの大きさを増加させれば良い。
FIG. 7 shows the relationship between the distance d between L 1 and L 2 and the detection accuracy of the measurement distance L 1 when the measurement distance L = 3 mm and the measurement error of V 2 / V 1 ± 0, 3%. This is the result of calculation.
As shown in the figure, as the distance d between L 1 and L 2 is increased from 0.2 mm to 1 mm, the detection accuracy of the measurement distance L 1 is improved. Therefore, for example, if d is set to 0.6 mm, it becomes possible to detect the measurement distance L 1 with an accuracy of ± 2% or less, and the surface potential of the object to be measured 22 obtained from the detected measurement distance is also ±. It is possible to detect with an accuracy of 2% or less. In order to further improve the measurement accuracy of the surface potential, the size of d should be increased.

【0059】このように本実施例によれば、チョッパ電
極24を開閉するよう振動させるとともに圧電材料33a、
33bの駆動によって測定電極23を被測定体からの測定距
離L 1 、L2 の間を変動させることによって、被測定体
22と測定電極23との間の静電容量C0 を変化させ、被測
定体22の表面電位VS に対応して誘起され静電容量C 0
の変化に伴い変化する測定電極23の測定距離L1 、L2
に位置するときの電位から出力値の異なる出力信号V
1 、V2 を検知することができ、その出力信号V 1 、V
2 から測定距離L1 、あるいはL2 を求め、その測定距
離L1 あるいはL 2 から出力信号V1 あるいはV2 の出
力値を補正してその出力値から被測定体22の正確な表面
電位VS を導出することができる。したがって、測定電
極23を増やすことなく異なる出力値の出力信号V1 、V
2 を簡易に検知することができ、正確な表面電位VS
導出することができる。また、測定電極23を変動させる
ので、粉塵等の付着を抑えて汚染を少なくすることがで
きる。
As described above, according to the present embodiment, the chopper power is supplied.
The electrode 24 is vibrated so as to open and close, and the piezoelectric material 33a,
By driving 33b, the measuring electrode 23 is moved to the measuring distance from the measured object.
Distance L 1 , L2 By varying between
Capacitance C between 22 and measuring electrode 230 Change the
Surface potential V of body 22S Is induced corresponding to the capacitance C 0 
Measurement distance L of the measurement electrode 23 that changes with changes in1 , L2 
Output signal V whose output value differs from the potential when it is located at
1 , V2 Can be detected and its output signal V 1 , V
2 To measurement distance L1 , Or L2 Seek the measurement distance
Distance L1 Or L 2 Output signal V from1 Or V2 Out of
Correct the force value and use the output value to measure the accurate surface of the DUT 22.
Potential VS Can be derived. Therefore, the measurement voltage
Output signal V of different output value without increasing pole 231 , V
2 Can be easily detected, and the accurate surface potential VS To
Can be derived. Also, the measurement electrode 23 is changed.
Therefore, it is possible to suppress the adhesion of dust etc. and reduce the pollution.
Wear.

【0060】また、信号検出部25、信号増幅部26、V
1 、V2 検知部27a、27bおよび信号補正部20の出力部
に、これら各出力部から出力される信号のノイズを除去
する複数のノイズフィルタ28〜32を設けたので、被測定
体22の表面電位の測定誤差を減少させることができ、被
測定体22の表面電位を高精度に測定することができる。
また、検出信号から少なくとも出力値の異なる2つ以上
の出力信号L1、L2をを検知する際に、測定電極23を被
測定体22からの距離の異なる位置L1、L2の間を大きく
変動させて、被測定体22と測定電極23との間の静電容量
0を大きく変化させ、各々の位置L1、L2での出力信
号V1、V2を検知しているので、2つ以上の出力信号V
1、V2の出力差を大きくすることができ、被測定体22の
表面電位を測定精度を大幅に向上させることができる。
Further, the signal detecting section 25, the signal amplifying section 26, V
1 , the output units of the V 2 detection units 27a and 27b and the signal correction unit 20 are provided with a plurality of noise filters 28 to 32 for removing the noise of the signals output from these output units. The measurement error of the surface potential can be reduced, and the surface potential of the measured object 22 can be measured with high accuracy.
When detecting two or more output signals L 1 and L 2 having different output values from the detection signal, the measurement electrode 23 is moved between the positions L 1 and L 2 having different distances from the object 22 to be measured. greatly varied, varying increase the capacitance C 0 between the object to be measured 22 and the measuring electrode 23, since the detection output signal V 1, V 2 at each position L 1, L 2 Two or more output signals V
The output difference between V 1 and V 2 can be increased, and the accuracy of measuring the surface potential of the object 22 to be measured can be significantly improved.

【0061】また、電極変動手段として、測定電極23が
固設され、板ばね34を挟んで対向する一対の圧電材料33
a、33bからなるバイモルフ型圧電アクチュエータを設
け、バイモルフ型圧電アクチュエータを駆動することに
より、測定電極23を大きく変動させるようにしているた
め、PZTセラミック等の圧電材料単体に測定電極を固
設した従来の電極変動手段のように変動時に圧電材料に
ひび等が入って破損するのを防止することができるとと
もに、測定電極を大きく変動させることが可能にするこ
とができ、簡単な構成で被測定体22の表面電位を測定精
度を大幅に向上させることができる。
Further, as the electrode changing means, the measurement electrode 23 is fixedly provided, and the pair of piezoelectric materials 33 facing each other with the leaf spring 34 interposed therebetween.
Since the bimorph type piezoelectric actuator composed of a and 33b is provided and the bimorph type piezoelectric actuator is driven to largely change the measurement electrode 23, the conventional measurement electrode is fixed to a single piezoelectric material such as PZT ceramic. It is possible to prevent the piezoelectric material from being cracked and broken during the change like the electrode changing means of the above, and it is possible to greatly change the measuring electrode. It is possible to significantly improve the measurement accuracy of the surface potential of 22.

【0062】また、バイモルフ型圧電アクチュエータの
駆動電圧として、周期的または非周期的に変化する電圧
を印加するようにしているので、小型なアクチュエータ
で測定電極23を大きく変動させることができる。また、
バイモルフ型圧電アクチュエータの両端側を固定部材35
によって支持しているので、小型なアクチュエータで測
定電極23を大きく変動させることができる。
Further, since a voltage that changes periodically or aperiodically is applied as the drive voltage of the bimorph type piezoelectric actuator, the measuring electrode 23 can be greatly changed by a small actuator. Also,
Fix both ends of the bimorph type piezoelectric actuator 35
Since it is supported by, the measuring electrode 23 can be greatly changed by a small actuator.

【0063】なお、本実施例では、信号検出部25、信号
増幅部26、V1 、V2 検知部27a、27bおよび信号補正
部20の各出力部にノイズフィルタ28〜32を設けている
が、必要な測定精度、あるいは設置スペースあるいはコ
スト等に応じて何れかのノイズフィルタを除去しても良
い。好ましくは、信号検出部25あるいは信号増幅部26の
出力部側に1つ以上設ければ良く、また、要求精度によ
っては、複数個のノイズフィルタ組合せたものを所望の
出力部に設けても良い。
In this embodiment, the noise detectors 28 to 32 are provided at the output portions of the signal detecting section 25, the signal amplifying section 26, the V 1 and V 2 detecting sections 27a and 27b and the signal correcting section 20, respectively. Any of the noise filters may be removed depending on the required measurement accuracy, the installation space, the cost, or the like. Preferably, one or more may be provided on the output side of the signal detection section 25 or the signal amplification section 26, and a combination of a plurality of noise filters may be provided on a desired output section depending on required accuracy. .

【0064】また、本実施例では、電極変動手段とし
て、両持ちのバイモルフ型の圧電アクチュエータを使用
しているが、これに限らず、図8に示すように、固定部
材37に一端側を片持ちで固定されたPZT等からなる圧
電材料36および金属製の板ばね38に測定電極23が固設さ
れたユニモルフ型圧電アクチュエータを用い、圧電材料
33に電圧を印加することにより、圧電材料36を変動させ
て測定電極23を測定距離L1 、L2 の位置の間を変動さ
せても良く、また、図9に示すように圧電材料36に代え
て測定電極23を電磁コイル39の磁石部分に取り付けて、
コイル39に時間的に変化する電流を流すことによりコイ
ル39中の磁石を変動させ、その変動に伴い測定電極23を
測定距離L1 、L2 の位置の間を変動させるようにして
も良い。さらに、図10に示すように、拡大機構40に取り
付けられた板ばね41を積層型圧電アクチュエータ42によ
り駆動することにより、拡大機構40により測定電極23を
測定距離L1 、L2 の位置の間を変動させるようにして
も良い。この何れの電極変動手段を用いても上述したも
のと同様の効果を得ることができる。なお、ユニモルフ
型あるいはバイモルフ型圧電アクチュエータは何れも片
持ちあるいは両持ちであっても良いことは言うまでもな
い。
Further, in this embodiment, the bimorph type piezoelectric actuator having both ends is used as the electrode changing means, but the invention is not limited to this, and as shown in FIG. A piezoelectric material 36 made of PZT or the like, which is held and fixed, and a unimorph type piezoelectric actuator in which a measuring electrode 23 is fixedly mounted on a metal leaf spring 38 are used.
By applying a voltage to 33, the piezoelectric material 36 may be changed so that the measurement electrode 23 is changed between the positions of the measurement distances L 1 and L 2 , and as shown in FIG. Instead, the measurement electrode 23 is attached to the magnet portion of the electromagnetic coil 39,
The magnet in the coil 39 may be changed by passing a time-varying current through the coil 39, and the measurement electrode 23 may be changed between the positions of the measurement distances L 1 and L 2 in accordance with the change. Further, as shown in FIG. 10, by driving the leaf spring 41 attached to the enlarging mechanism 40 by the laminated piezoelectric actuator 42, the enlarging mechanism 40 moves the measuring electrode 23 between the positions of the measuring distances L 1 and L 2. May be changed. The same effect as described above can be obtained by using any of these electrode changing means. Needless to say, the unimorph type or bimorph type piezoelectric actuator may be either cantilever or both-sided.

【0065】また、本実施例では、測定電極23を正弦波
状(図5に示している)に測定距離L1 、L2 との間
(間隔d)で周期的あるいは非周期的に変動させること
により異なる出力値の出力信号V1 、V2 を得ている
が、正弦波状に限らず、矩形波状(図11)、三角波状
(図12)、鋸波状(図13)、あるいは台形波状(図14)
等に変動した異なる出力値を有する信号から得るように
してもよい。
Further, in this embodiment, the measuring electrode 23 is changed in a sinusoidal manner (shown in FIG. 5) between the measuring distances L 1 and L 2 (interval d) periodically or aperiodically. Output signals V 1 and V 2 having different output values are obtained according to, but not limited to a sine wave, a rectangular wave (FIG. 11), a triangular wave (FIG. 12), a sawtooth wave (FIG. 13), or a trapezoidal wave (FIG. 14)
Alternatively, it may be obtained from signals having different output values that fluctuate.

【0066】図15〜図24は本発明に係る表面電位測定方
法を実施するその測定装置の第2実施例を示す図であ
り、本実施例は請求項1、2、4〜6、8〜11の何れか
に記載の発明に対応している。なお、本実施例では、上
述実施例と同様な構成には同一の符号を付してその説明
を省略する。まず、構成を説明する。
FIGS. 15 to 24 are views showing a second embodiment of the measuring apparatus for carrying out the surface potential measuring method according to the present invention. This embodiment is claimed in claims 1, 2, 4 to 6, 8 to. It corresponds to the invention described in any one of 11. In this embodiment, the same components as those in the above-mentioned embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. First, the configuration will be described.

【0067】図15において、51は振動容量型の表面電位
センサであり、表面電位センサ51は被測定体22の表面に
対向して所定面積で開口する開口部52aを有し電気的に
遮蔽されたシールドケース52内に、シールドケース52の
開口部52aを介して被測定体22に所定間隔Lを隔てて対
向し電気的に独立するよう配設された測定電極53と、固
定部材54に一端側を片持ちに固定され他端側に測定電極
53が固設され、さらに、中央部が金属性の板ばね(図示
略)が介装された一対の圧電材55a、55bからなり、電
圧供給手段により電圧を印加されて駆動し、測定電極53
を被測定体22の表面に対して鉛直方向に周期的に振動し
つつ測定距離L1 、L2 の位置の間を変動させるバイモ
ルフ型圧電アクチュエータ(電極変動手段)56と、信号
検出部25と、が設けられており、また図示していないが
信号増幅部25、V1 、V2 検知部27a、27b、信号補正
部20と、ノイズフィルタ28〜32と、を備えている。
In FIG. 15, reference numeral 51 is a vibration capacitance type surface potential sensor, and the surface potential sensor 51 has an opening 52a facing the surface of the object 22 to be measured and opening in a predetermined area, and is electrically shielded. In the shield case 52, a measurement electrode 53 is disposed so as to face the object 22 to be measured at a predetermined distance L through the opening 52a of the shield case 52 and to be electrically independent, and one end of the fixing member 54. One side is fixed to the cantilever and the other side is the measuring electrode
53 is fixed, and further comprises a pair of piezoelectric materials 55a and 55b in which a central portion is provided with a metallic leaf spring (not shown), and a voltage is applied by a voltage supply means to drive the measurement electrode 53.
A bimorph type piezoelectric actuator (electrode changing means) 56 for changing between the positions of the measurement distances L 1 and L 2 while periodically vibrating in the direction perpendicular to the surface of the object 22 to be measured, and a signal detecting section 25. , And a signal amplifier 25, V 1 , V 2 detectors 27a and 27b, a signal corrector 20, and noise filters 28 to 32 (not shown).

【0068】表面電位センサ51は、前記電圧供給手段に
よって正弦波状の図16(a)および図16(b)に示すよ
うな第1および第2の電圧を重畳させた図16(c)に示
す駆動電圧波形を圧電材料55a、55bに印加して駆動さ
せることにより図17に示すように、測定電極53を被測定
体22の表面に対して鉛直方向に周期的に振幅ΔLで振動
させつつ測定距離L1 、L2 の位置の間を変動させて測
定電極53と被測定体22との間の静電容量を変化させる。
The surface potential sensor 51 is shown in FIG. 16 (c) in which the first and second voltages having the sine wave shape shown in FIGS. 16 (a) and 16 (b) are superposed by the voltage supply means. As shown in FIG. 17, by applying a driving voltage waveform to the piezoelectric materials 55a and 55b to drive the piezoelectric materials 55a and 55b, the measurement electrode 53 is periodically oscillated in the vertical direction with respect to the surface of the object 22 to be measured while being measured. The capacitance between the measurement electrode 53 and the object to be measured 22 is changed by changing the distance between the positions of L 1 and L 2 .

【0069】そして、測定電極53の測定距離L1 、L2
のそれぞれの位置で信号検出部25により検出され信号増
幅部26により増幅された検出信号から、V1 、V2 検知
部27a、27bが出力値の異なる出力信号V1 、V2 を上
述した表面電位の測定原理(振動容量型)と同様の処理
を行なって検知する。すなわち、バイモルフ型圧電アク
チュエータ56は容量変化手段を構成している。
Then, the measurement distances L 1 , L 2 of the measurement electrode 53
From the detection signals detected by the signal detection unit 25 at each position and amplified by the signal amplification unit 26, the V 1 and V 2 detection units 27a and 27b output the output signals V 1 and V 2 having different output values as described above. Detection is performed by performing the same processing as the principle of measuring potential (vibration capacitance type). That is, the bimorph type piezoelectric actuator 56 constitutes a capacitance changing means.

【0070】次に、本実施例の表面電位測定方法につい
て説明する。まず、圧電材料55a、55bに前記駆動電圧
波形を印加してΔLで振動させるとともに測定電極53を
被測定体22からL1 およびL2 離隔した位置に変動させ
て測定電極53と被測定体22との間の静電容量CO を変化
させ、信号検出部25が検出する検出信号を信号増幅部26
が増幅してその検出信号からV1 検知部27aが被測定体
22からの距離L1 における出力信号V1 を、またV2
知部27bが被測定体22からの距離L2 における出力信号
2 を検知する。このV1 、V2 検知部27a、27bが検
知する出力信号V1 、V2 の出力値は、測定距離に依存
して変動するため上述第1実施例で得られた図4に示す
1 、V2 に対応するような出力値の異なる各々の信号
が得られる。
Next, the surface potential measuring method of this embodiment will be described. First, the drive voltage waveform is applied to the piezoelectric materials 55a and 55b to vibrate by ΔL, and the measurement electrode 53 is moved to a position separated from the object 22 to be measured by L 1 and L 2 to measure the electrode 53 and the object 22 to be measured. The capacitance C o between the signal amplification unit 26 and the detection signal detected by the signal detection unit 25 is changed.
Is amplified and the V 1 detection section 27a is detected from the detected signal
The output signal V 1 at a distance L 1 from 22 and the output signal V 2 at a distance L 2 from the object 22 to be measured are detected by the V 2 detection unit 27b. Since the output values of the output signals V 1 and V 2 detected by the V 1 and V 2 detection units 27a and 27b vary depending on the measurement distance, V 1 shown in FIG. 4 obtained in the first embodiment described above. , V 2 corresponding to V 2 , V 2 are obtained.

【0071】次いで、振動容量型の場合、被測定体22と
測定電極53との間の静電容量CO の変化率αO は、測定
距離L1 、L2 に対し、 α1 =ΔL/(L1 −ΔL) ……(11) α2 =ΔL/(L2 −ΔL) ……(12) と表される。ここで、測定電極53が被測定体22からL1
の距離にある時の静電容量をC1 、L2 の距離にある時
の静電容量をC2 とすると、各出力信号V1 、V 2 の出
力式は、(1)、(5)、(11)、(12)式を用いて、 V1 =AO ・α1 ・ω・C1 ・VS ・cosωt =AO ・ΔL/(L1 −ΔL)・ω・εair ・(S/L1 ) ・VS ・cosωt ……(13) V2 =AO ・α2 ・ω・C2 ・VS ・cosωt =AO ・ΔL/(L2 −ΔL)・ω・εair ・(S/L2 ) ・VS ・cosωt ……(14) と表される。
Next, in the case of the vibration capacitance type,
Capacitance C between measuring electrode 53O Rate of change αO Is the measurement
Distance L1 , L2 Against α1 = ΔL / (L1 -ΔL) (11) α2 = ΔL / (L2 -ΔL) ... (12) Here, the measurement electrode 53 is connected to the object 22 to be measured L1 
C when the distance is1 , L2 When in the distance
The capacitance of C2 Then, each output signal V1 , V 2 Out of
For the force formula, use the formulas (1), (5), (11) and (12)1 = AO ・ Α1 ・ Ω ・ C1 ・ VS ・ Cosωt = AO ・ ΔL / (L1 -ΔL) ・ ω ・ εair ・ (S / L1 ) ・ VS ・ Cosωt (13) V2 = AO ・ Α2 ・ Ω ・ C2 ・ VS ・ Cosωt = AO ・ ΔL / (L2 -ΔL) ・ ω ・ εair ・ (S / L2 ) ・ VS ・ Cosωt ・ ・ ・ (14)

【0072】また、L2 はL2 =L1 +dなので(1
3)、(14)式より、測定距離L1 について逆に求める
ことができ、表面電位VS に依存せずにL1 を一義的に
求めるには、(13)、(14)式よりV1 、V2 の出力比
を求めればよい。例えば、出力比をV2 /V1 とした場
合、V2 /V1 は、 V2 /V1 =L1 ・(L1 −ΔL)/〔L2 ・(L2 −ΔL)〕 =L1 ・(L1 −ΔL)/〔(L1 +d)・(L1 +d−ΔL)〕 =F(L1 2) ……(15) となり、L1 に関しての二次関数F(L1 2)で表され
る。この時、L1 とV2 /V1 との関係は上述第1実施
例と同様に図6(a)のような関係曲線で表され、出力
比V2 /V1 を求めれば、表面電位VS に依存せずにL
1 を一義的に求めることが可能となる。
Since L 2 is L 2 = L 1 + d, (1
3) and (14), the measurement distance L 1 can be obtained in reverse. To obtain L 1 uniquely without depending on the surface potential V S , V can be obtained from equations (13) and (14). The output ratio of 1 and V 2 may be obtained. For example, when the output ratio is V 2 / V 1 , V 2 / V 1 is V 2 / V 1 = L 1 · (L 1 −ΔL) / [L 2 · (L 2 −ΔL)] = L 1 · (L 1 -ΔL) / [(L 1 + d) · ( L 1 + d-ΔL) ] = F (L 1 2) ...... (15) , and the quadratic function with respect to L 1 F (L 1 2 ). At this time, the relationship between L 1 and V 2 / V 1 is represented by the relationship curve as shown in FIG. 6A as in the first embodiment, and if the output ratio V 2 / V 1 is obtained, the surface potential V L independent of S
It is possible to uniquely determine 1 .

【0073】あるいは、出力比をV1 /V2 とすればV
1 /V2 は、 V1 /V2 =L2 ・(L2 −ΔL)/〔L1 ・(L1 −ΔL)〕 =(L1 +d)・(L1 +d−ΔL)/〔L1 ・(L1 −ΔL)〕 =F(L1 2)’ ……(16) となり、同様にL1 に関しての二次関数F(L1 2)’で
表され、この時、L1 とV1 /V2 との関係は上述第1
実施例と同様に図6(b)のような関係曲線で表され、
これも同様に出力比V1 /V2 を求めれば、表面電位V
S に依存せずにL 1 を一義的に求めることが可能とな
る。
Alternatively, set the output ratio to V1 / V2 Then V
1 / V2 Is V1 / V2 = L2 ・ (L2 -ΔL) / [L1 ・ (L1 −ΔL)] = (L1 + D) ・ (L1 + D-ΔL) / [L1 ・ (L1 −ΔL)] = F (L1 2) '... (16) and similarly L1 A quadratic function F (L1 2)'so
Represented at this time, L1 And V1 / V2 The relationship with
Similar to the embodiment, it is represented by a relationship curve as shown in FIG.
This is also the output ratio V1 / V2 Then, the surface potential V
S L independent of 1 Can be uniquely requested
It

【0074】このようにして信号補正部20は、出力信号
1 、V2 から一義的に測定距離L 1 を求めてそのL1
と予め既知である測定距離に対する出力信号の出力値と
の関係から出力信号V1 または出力信号V2 の出力値を
補正し、被測定体22の表面電位VS に対応した出力値の
出力信号V0 を得る。そして、この出力信号V0 を、さ
らに予め既知である出力信号の出力値に対する表面電位
との関係から出力信号V0 の出力値に対応する表面電位
S を求め、被測定体22の表面電位VS を正確に導出す
ることができる。
In this way, the signal correction section 20 outputs the output signal
V1 , V2 Uniquely measured distance L 1 Seeking L1 
And the output value of the output signal for the known measurement distance and
Output signal V1 Or output signal V2 Output value of
Corrected, surface potential V of DUT 22S Of the output value corresponding to
Output signal V0 Get. And this output signal V0 Is
Known in advance to the output value of the output signal
Output signal V0 Surface potential corresponding to the output value of
VS Surface potential V of the object to be measured 22S Derive exactly
Can be

【0075】また、得られた測定距離L1 を出力信号V
1 あるいは出力信号V2 の出力式である(13)あるいは
(14)式に代入し、VS について求めることにより、被
測定体22の表面電位VS を一義的に求めるようにしても
よい。本実施例にあっても、信号検出部25、信号増幅部
26、V1 、V2 検知部27a、27bおよび信号補正部20の
各出力部にノイズフィルタ28〜32が設けらているので、
このノイズフィルタ28〜32によって出力信号のうち必要
な信号が通過あるいは増幅されてノイズが除去され、被
測定体22の表面電位の測定誤差を減少させることがで
き、被測定体22の表面電位を高精度に測定することがで
きる。
The obtained measurement distance L 1 is output signal V
Which is an output type 1 or the output signal V 2 (13) or (14) substituted into equation by determining the V S, may be obtained uniquely the surface potential V S of the object to be measured 22. Even in this embodiment, the signal detection unit 25 and the signal amplification unit
Since the noise filters 28 to 32 are provided at the output units of the 26, V 1 , V 2 detection units 27a and 27b and the signal correction unit 20,
The noise filters 28 to 32 pass or amplify a necessary signal among the output signals to remove noise, reduce the measurement error of the surface potential of the DUT 22, and reduce the surface potential of the DUT 22. It can be measured with high accuracy.

【0076】一方、本実施例にあっても、圧電素子55
a、55bによって測定電極53を大きく変動させることに
より、図6(a)(b)の関係曲線の傾きを増大させて
表面電位の測定精度を向上させることができる。すなわ
ち、出力信号V1、V2の各出力差を大きくとり、曲線の
傾きを大きくすることにより、測定距離L1の検出精度
が向上し、その検出された測定距離から求められる表面
電位の測定精度を向上することができるため、その出力
信号V1、V2の各出力の差を大きくとるために、上記
(9)(10)式から明らかなように、測定電極23の変動
の変動幅ΔLあるいは、測定距離L1とL2との間の間隔
dを増加させている。
On the other hand, even in this embodiment, the piezoelectric element 55
By greatly varying the measurement electrode 53 with a and 55b, it is possible to increase the slope of the relationship curve in FIGS. 6A and 6B and improve the measurement accuracy of the surface potential. That is, by increasing the output difference between the output signals V 1 and V 2 and increasing the slope of the curve, the detection accuracy of the measurement distance L 1 is improved, and the surface potential measured from the detected measurement distance is measured. Since it is possible to improve the accuracy, the difference between the outputs of the output signals V 1 and V 2 is set to be large. Therefore, as is clear from the above equations (9) and (10), the fluctuation range of the fluctuation of the measurement electrode 23 ΔL or the distance d between the measurement distances L 1 and L 2 is increased.

【0077】図18は測定距離L=3mm、V2/V1の測定
誤差±0、3%における測定電極53の変動幅ΔLと測定距
離L1の検出精度との関係、およびL1、L2との間の間
隔dと測定距離L1の検出精度との関係を計算した結果
である。図18(a)では、d=0、2mm一定とした場合で
ΔLを0mmから1mmまで増加させるに従って測定距離L
1の検出精度が向上していることが分る。
FIG. 18 shows the relationship between the variation width ΔL of the measurement electrode 53 and the detection accuracy of the measurement distance L 1 when the measurement distance L = 3 mm, the measurement error of V 2 / V 1 ± 0, 3%, and L 1 , L It is the result of calculating the relationship between the distance d between 2 and the detection accuracy of the measurement distance L 1 . In FIG. 18 (a), when d = 0 and 2 mm is constant, the measurement distance L increases as ΔL increases from 0 mm to 1 mm.
It can be seen that the detection accuracy of 1 is improved.

【0078】また図18(b)はΔL=0.1mm一定とした
場合で、dを0.2mmから1mmまで増加させるに従い、測
定距離L1の検出精度が向上している様子が分る。した
がって、この場合には、表面電位の測定精度を向上させ
る方法としては、ΔLあるいはdの大きさを増加させれ
ば良い。このように本実施例では、圧電材料55a、55b
に前記駆動電圧波形を印加して測定電極53を被測定体22
からL1 およびL2 離隔した位置に振動させつつ変動さ
せることによって、上述実施例の作用効果を得ることが
できる。
Further, FIG. 18B shows the case where ΔL = 0.1 mm is kept constant, and it can be seen that the detection accuracy of the measurement distance L 1 is improved as d is increased from 0.2 mm to 1 mm. Therefore, in this case, the method of improving the measurement accuracy of the surface potential may be to increase the value of ΔL or d. Thus, in this embodiment, the piezoelectric materials 55a and 55b are
By applying the drive voltage waveform to
By oscillating and changing to a position separated by L 1 and L 2 from the above, the effect of the above-described embodiment can be obtained.

【0079】また、本実施例の他の態様としては、詳述
はしないが、上述第1実施例の図8に示したユニモルフ
型アクチュエータ、図9に示した電磁コイル39、あるい
は図10に示した拡大機構付積層型圧電アクチュエータ42
に図16(a)(b)に示す駆動電圧波形を重畳した図16
(c)に示す駆動波形を印加して測定電極53を振動させ
つつ被測定体22からL1 およびL2 離隔した位置に変動
させてもよい。
Although not described in detail as another aspect of the present embodiment, the unimorph type actuator shown in FIG. 8 of the first embodiment, the electromagnetic coil 39 shown in FIG. 9, or the electromagnetic coil 39 shown in FIG. Multi-layer piezoelectric actuator with expansion mechanism 42
FIG. 16 in which the driving voltage waveforms shown in FIGS.
The drive waveform shown in (c) may be applied to cause the measurement electrode 53 to vibrate and be moved to a position separated from the object 22 to be measured by L 1 and L 2 .

【0080】なお、この駆動波形は図16(a)(b)
(c)に示すような正弦波状の波形に限らず、矩形波状
(図11)、三角波状(図12)、鋸波状(図13)、あるい
は台形波状(図14)等の周期的あるいは非周期的に変動
する波形に従う印加電圧波形を加えても良い。また、図
19〜図24でに示すようなユニモルフ型圧電アクチュエー
タ、あるいはバイモルフ型圧電アクチュエータ、電磁コ
イルあるいは拡大機構付積層型圧電アクチュエータを適
宜組合せることにより、測定電極53を振動させつつ変動
させても良い。すなわち、図19(a)〜図21(b)に示
すように、測定電極53を固定部材54に両持ちあるいは片
持ちに支持されたバイモルフあるいはユニモルフ型の圧
電アクチュエータ61a〜61fの中央あるいは一端側に固
設し、そのバイモルフあるいはユニモルフ型の圧電アク
チュエータ61a〜61fを電磁コイル62a、62bまたは固
定部材60に両持ちあるいは片持ちに支持された圧電材料
63a〜63dに取り付けて、図16(a)または図16(b)
に示す一方の電圧を圧電材料61a〜61fに印加するとと
もに、他方の電圧を電磁コイル62a、62bまたは圧電材
料63a〜63dに印加することにより測定電極53を振動さ
せつつ測定距離L1 、L2 の位置の間を変動させるよう
にしてもよい。
This drive waveform is shown in FIGS. 16 (a) and 16 (b).
Not limited to the sinusoidal waveform as shown in (c), it is a rectangular wave (Fig. 11), a triangular wave (Fig. 12), a sawtooth wave (Fig. 13), a trapezoidal wave (Fig. 14), etc. It is also possible to add an applied voltage waveform according to a waveform that varies with time. Also, the figure
The measurement electrode 53 may be varied while vibrating by appropriately combining a unimorph type piezoelectric actuator as shown in FIGS. 19 to 24, a bimorph type piezoelectric actuator, an electromagnetic coil or a laminated type piezoelectric actuator with an enlarging mechanism. That is, as shown in FIGS. 19A to 21B, the center or one end side of the bimorph or unimorph type piezoelectric actuators 61a to 61f in which the measuring electrode 53 is supported by the fixing member 54 in a two-sided or cantilevered manner. A piezoelectric material in which the bimorph or unimorph type piezoelectric actuators 61a to 61f are fixed to the electromagnetic coils 62a and 62b or the fixed member 60 and are supported on both sides or on one side.
Attached to 63a-63d and shown in FIG. 16 (a) or FIG. 16 (b)
By applying one voltage to the piezoelectric materials 61a to 61f and applying the other voltage to the electromagnetic coils 62a and 62b or the piezoelectric materials 63a to 63d, the measuring electrodes 53 are vibrated and the measurement distances L 1 and L 2 are shown. You may make it fluctuate between the positions of.

【0081】また、図22(a)〜図23(b)に示すよう
に、測定電極53を電磁コイル62c〜62eに固設するとと
もに、この電磁コイル62c〜62eを両持ちあるいは片持
ちに支持されたバイモルフあるいはユニモルフ型の圧電
アクチュエータ61g、61hの中央あるいは一端側に固設
したり、電磁コイル64aに積層したり、さらには、拡大
機構付積層型圧電アクチュエータ65に測定電極を固設し
てこのアクチュエータ65を電磁コイル64bに積層しても
良く、また、図24(a)(b)に示すように、拡大機構
付積層型圧電アクチュエータ66a上に測定電極53が固設
された電磁コイル62fを積層したり、拡大機構付積層型
圧電アクチュエータ66bに測定電極53が固設されたバイ
モルフあるいはユニモルフ型の圧電アクチュエータ67を
片持ちで支持するようにし、図22(a)〜図23(b)に
示すものにあっては、図16(a)または図16(b)に示
す一方の電圧を電磁コイル62c〜62eあるいは拡大機構
付積層型圧電アクチュエータ65に印加するとともに、他
方の電圧を圧電アクチュエータ61g、61hあるいは電磁
コイル64a、64bに印加することにより測定電極53を振
動させつつ測定距離L1 、L2 の位置の間を変動させる
ようにしてもよく、図24(a)(b)にあっては、図16
(a)または図16(b)に示す一方の電圧を電磁コイル
62fあるいは圧電アクチュエータ67に印加するととも
に、他方の電圧を拡大機構付積層型圧電アクチュエータ
66a、66bに印加することにより測定電極53を振動させ
つつ測定距離L1 、L2 の位置の間を変動させるように
してもよい。
Further, as shown in FIGS. 22 (a) to 23 (b), the measuring electrode 53 is fixed to the electromagnetic coils 62c to 62e, and the electromagnetic coils 62c to 62e are supported on both sides or on one side. Fixed to the center or one end of the bimorph or unimorph type piezoelectric actuators 61g, 61h, laminated on the electromagnetic coil 64a, and further fixed to the laminated piezoelectric actuator 65 with an enlarging mechanism with measuring electrodes. The actuator 65 may be laminated on the electromagnetic coil 64b, and as shown in FIGS. 24 (a) and 24 (b), the electromagnetic coil 62f in which the measuring electrode 53 is fixedly mounted on the laminated piezoelectric actuator 66a with the enlarging mechanism. 22 or a bimorph or unimorph type piezoelectric actuator 67 in which the measurement electrode 53 is fixedly mounted on the laminated piezoelectric actuator 66b with an enlarging mechanism is supported by a cantilever. In the case shown in a) to FIG. 23 (b), one of the voltages shown in FIG. 16 (a) or 16 (b) is applied to the electromagnetic coils 62c to 62e or the laminated piezoelectric actuator 65 with an enlarging mechanism. At the same time, the other voltage may be applied to the piezoelectric actuators 61g, 61h or the electromagnetic coils 64a, 64b to vary the distance between the measurement distances L 1 and L 2 while vibrating the measurement electrode 53. In the case of 24 (a) and (b), FIG.
One voltage shown in (a) or FIG. 16 (b) is applied to the electromagnetic coil.
62f or piezoelectric actuator 67 and the other voltage is applied to the laminated piezoelectric actuator
By applying the voltage to 66a and 66b, the measurement electrode 53 may be vibrated while being varied between the positions of the measurement distances L 1 and L 2 .

【0082】なお、本実施例では、測定電極53をシール
ドケース52に収納し、この測定電極53から検出された信
号を同じくシールドケース52に収納された信号検出部25
を介してシールドケース52外部の信号増幅部26で増幅し
てV1 、V2 検知部27a、27bおよび信号補正部20およ
びノイズフィルタ28〜32により上述した信号処理が施さ
れているため、被測定体22の表面電位をより高精度に検
出することが可能である。
In this embodiment, the measuring electrode 53 is housed in the shield case 52, and the signal detected by the measuring electrode 53 is also housed in the shield case 52.
Since the signal process is performed as described above by V 1, V 2 detection section 27a, 27b and the signal correcting unit 20 and the noise filter 28 to 32 is amplified by the shield case 52 outside the signal amplifier 26 via, the It is possible to detect the surface potential of the measuring body 22 with higher accuracy.

【0083】また、上記第1実施例の表面電位測定装置
は、図1に示すようにチョッパ電極24によって測定電極
23の実効面積ΔSを変化させているが、第1実施例にあ
っても本実施例のようにチョッパ電極24と電極23をシー
ルドケース52内に収納して電気的にシールドするように
しても良い。次に、図25〜図29は本発明に係る表面電位
測定方法を実施するその測定装置の第3実施例を示す図
であり、本実施例は請求項1、3、4、5、7、10、1
2、13の何れかに記載の発明に対応している。なお、本
実施例では、上述実施例と同様な構成には同一の符号を
付してその説明を省略する。
Further, the surface potential measuring device of the first embodiment described above uses the chopper electrode 24 to measure the measuring electrode as shown in FIG.
Although the effective area ΔS of 23 is changed, even in the first embodiment, the chopper electrode 24 and the electrode 23 are housed in the shield case 52 and electrically shielded as in the present embodiment. good. Next, FIG. 25 to FIG. 29 are views showing a third embodiment of the measuring apparatus for carrying out the surface potential measuring method according to the present invention. This embodiment is defined in claims 1, 3, 4, 5, 7, 10, 1
It corresponds to the invention described in any one of 2 and 13. In this embodiment, the same components as those in the above-mentioned embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

【0084】まず、構成を説明する。図25において、71
は振動容量型の表面電位センサであり、表面電位センサ
71はシールドケース52内に、シールドケース52の開口部
52aを介して被測定体22に所定間隔Lを隔てて対向し電
気的に独立するよう配設された測定電極72と、電圧供給
手段により電圧を印加されて駆動し、測定電極72を被測
定体22の表面に対して鉛直方向に異なる変動幅ΔL1
よび変動幅ΔL2 で周期的に変動させる一対の圧電材料
73a、73bが図示しない金属性の板ばねを挟持するバイ
モルフ型圧電材料(電極変動手段)と、信号検出部25
と、が設けられており、また図示していないが信号増幅
部26、V1 、V2 検知部27a、27b、信号補正部20と、
ノイズフィルタ28〜32と、を備えている。
First, the structure will be described. In FIG. 25, 71
Is a vibration capacitance type surface potential sensor.
71 is the inside of the shield case 52, the opening of the shield case 52
A measurement electrode 72, which is arranged so as to face the object 22 to be measured through a predetermined distance L via 52a and is electrically independent, and is driven by being applied with a voltage by a voltage supply means to measure the measurement electrode 72. A pair of piezoelectric materials that periodically fluctuate with different fluctuation widths ΔL 1 and ΔL 2 in the vertical direction with respect to the surface of the body 22.
A bimorph type piezoelectric material (electrode changing means) 73a and 73b sandwiching a metal leaf spring (not shown), and a signal detecting section 25.
And a signal amplification section 26, V 1 , V 2 detection sections 27a and 27b, and a signal correction section 20, which are not shown.
The noise filters 28 to 32 are provided.

【0085】表面電位センサ71は、前記電圧供給手段に
よって正弦波状の図26(a)に示すような周期的に変動
する駆動電圧波形を圧電材料73a、73bに印加して駆動
させることにより図27に示すように、測定電極72を被測
定体22の表面に対して鉛直方向に異なる変動幅ΔL1
よび変動幅ΔL2 で周期的に変動させて測定電極72と被
測定体22との間の静電容量を変化させる。そして、測定
電極72の各々の変動幅ΔL1 、ΔL2 で信号検出部25に
より検出され信号増幅部26により増幅された検出信号か
らV1 、V2 検知部27a、27bが出力値の異なる出力信
号V1 、V2 を上述した表面電位の測定原理と同様の処
理を行なって検知する。すなわち、バイモルフ型圧電ア
クチュエータ74は容量変化手段を構成している。なお、
図26(b)に示すような周波数が周期的に大きく変動す
るあるいは大きさの大きく変動する電圧を圧電材料73
a、73bに印加して駆動させることによって測定電極72
を異なる変動幅ΔL1 および変動幅ΔL2 で変動させて
もよい。
The surface potential sensor 71 is driven by applying a sinusoidal drive voltage waveform, as shown in FIG. 26 (a), which cyclically fluctuates to the piezoelectric materials 73a and 73b, by the voltage supply means. As shown in, the measurement electrode 72 is periodically varied in the vertical direction with respect to the surface of the object 22 to be measured with different fluctuation widths ΔL 1 and ΔL 2 so that the distance between the measurement electrode 72 and the object 22 is changed. Change the capacitance. Then, from the detection signals detected by the signal detection unit 25 and amplified by the signal amplification unit 26 with the fluctuation widths ΔL 1 and ΔL 2 of the measurement electrodes 72, V 1 and V 2 detection units 27a and 27b output different output values. The signals V 1 and V 2 are detected by performing the same processing as the principle of measuring the surface potential described above. That is, the bimorph type piezoelectric actuator 74 constitutes a capacitance changing means. In addition,
As shown in FIG. 26 (b), the piezoelectric material 73 is applied with a voltage whose frequency fluctuates greatly periodically or whose magnitude fluctuates greatly.
a and 73b are applied to drive the measuring electrode 72
May be varied with different variation widths ΔL 1 and ΔL 2 .

【0086】次に、本実施例の表面電位測定方法につい
て説明する。まず、圧電材料73a、73bに前記駆動電圧
波形を印加して測定電極72を異なる変動幅ΔL1 および
変動幅ΔL2で変動させて測定電極72と被測定体22との
間の静電容量CO を変化させ、信号検出部25が検出する
検出信号を信号増幅部26により増幅してその検出信号か
らV1 検知部27aが変動幅ΔL1 における出力信号V 1
を、またV2 検知部27bが変動幅ΔL2 における出力信
号V2 を検知する。このV1 、V2 検知部27a、27bが
検知する出力信号V1 、V2 の出力値は、測定電極72の
変動の変化幅ΔL1 、ΔL2 にほぼ比例するため上述第
1実施例で得られた図4に示すV1 、V2 に対応するよ
うな出力値の異なる各々の信号が得られる。
Next, the surface potential measuring method of this embodiment will be described.
Explain. First, the drive voltage is applied to the piezoelectric materials 73a and 73b.
Applying a waveform to the measurement electrode 72 and varying the variation width ΔL1 and
Variation range ΔL2Between the measurement electrode 72 and the DUT 22
Capacitance C betweenO And the signal detection unit 25 detects
The detection signal is amplified by the signal amplification unit 26
Et V1 The detection unit 27a has a fluctuation range ΔL.1 Output signal V at 1 
Again V2 The detection unit 27b has a fluctuation range ΔL.2 Output signal at
Issue V2 To detect. This V1 , V2 The detectors 27a and 27b
Output signal V to detect1 , V2 The output value of the
Variation range ΔL1 , ΔL2 Is almost proportional to
V obtained in one example and shown in FIG.1 , V2 I will correspond to
Such signals having different output values can be obtained.

【0087】次いで、振動容量型の場合、被測定体22と
測定電極72との間の静電容量CO の変化率αO は、測定
距離L1 、L2 に対し、 β1 =ΔL1 /(L−ΔL1 ) ……(17) β2 =ΔL2 /(L−ΔL2 ) ……(18) と表される。従って、各出力信号V1 、V2 の出力式
は、(1)、(5)、(17)、(18)式を用いて、 V1 =AO ・β1 ・ω・CO ・VS ・cosωt =AO ・ΔL1 /(L−ΔL1 )・ω・εair・(S/
L)・VS ・cosωt ……(19) V2 =AO ・β2 ・ω・CO ・VS ・cosωt =AO ・ΔL2 /(L−ΔL2 )・ω・εair・(S/
L)・VS ・cosωt ……(20) と表される。表面電位VS に依存せずにLを逆に一義的
に求めるには、(19)、(20)式よりV1 、V2 の出力
比を求めればよい。例えば、出力比をV2 /V1とした
場合、V2 /V1 は、 V2 /V1 =ΔL2 ・(L−ΔL1 )/〔ΔL1 ・(L−ΔL2 )〕 =F(L) ……(21) となり、Lに関しての一次関数F(L)で表される。こ
の時、LとV2 /V1 との関係は図27(a)のような関
係曲線で表され、出力比V2 /V1 を求めれば、表面電
位VS に依存せずにLを一義的に求めることが可能とな
る。
Next, in the case of the vibration capacitance type, the rate of change α O of the electrostatic capacitance C O between the object to be measured 22 and the measuring electrode 72 is β 1 = ΔL 1 with respect to the measurement distances L 1 and L 2. / (L-ΔL 1 ) (17) β 2 = ΔL 2 / (L-ΔL 2 ) (18) Therefore, the output formulas of the output signals V 1 and V 2 are as follows using the formulas (1), (5), (17) and (18): V 1 = A O · β 1 · ω · C O · V S・ cosωt = A O・ ΔL 1 / (L-ΔL 1 ) ・ ω ・ ε air・ (S /
L) · V S · cos ωt (19) V 2 = A O · β 2 · ω · C O · V S · cos ωt = A O · ΔL 2 / (L−ΔL 2 ) · ω · ε air・ ( S /
L) · V S · cosωt …… (20) In order to find L uniquely without depending on the surface potential V S , the output ratio of V 1 and V 2 may be found from the equations (19) and (20). For example, when the output ratio is V 2 / V 1 , V 2 / V 1 is V 2 / V 1 = ΔL 2 · (L-ΔL 1 ) / [ΔL 1 · (L-ΔL 2 )] = F (L) becomes (21) and is represented by a linear function F (L) with respect to L. At this time, the relationship between L and V 2 / V 1 is represented by a relationship curve as shown in FIG. 27 (a), and if the output ratio V 2 / V 1 is obtained, L will be independent of the surface potential V S. It is possible to obtain a unique request.

【0088】あるいは、出力比をV1 /V2 とすればV
1 /V2 は、 V1 /V2 =ΔL1 ・(L−ΔL2 )/〔ΔL2 ・(L−ΔL1 )〕 =F(L)’ ……(22) となり、同様にLに関しての一次関数F(L)’で表さ
れ、LとV1/V2 との関係は図27(b)のような関係
曲線で表される。従って、これも同様に出力比V 1 /V
2 を求めれば、表面電位VS に依存せずにLを一義的に
求めることが可能となる。
Alternatively, set the output ratio to V1 / V2 Then V
1 / V2 Is V1 / V2 = ΔL1 ・ (L-ΔL2 ) / [ΔL2 ・ (L-ΔL1 )] = F (L) '... (22), which is similarly expressed by a linear function F (L)' with respect to L.
L and V1/ V2 The relationship with is as shown in Fig. 27 (b).
It is represented by a curve. Therefore, this is also the output ratio V 1 / V
2 Then, the surface potential VS Uniquely L without depending on
It becomes possible to ask.

【0089】このようにして信号補正部20は、出力信号
1 、V2 から一義的に測定距離L 1 を求めてそのL1
と予め既知である測定距離に対する出力信号の出力値と
の関係から出力信号V1 または出力信号V2 の出力値を
補正し、被測定体22の表面電位VS に対応した出力値の
出力信号V0 を得る。そして、この出力信号V0 を、さ
らに予め既知である出力信号の出力値に対する表面電位
との関係から出力信号V0 の出力値に対応する表面電位
S を求め、被測定体22の表面電位VS を正確に導出す
ることができる。
In this way, the signal correction section 20 outputs the output signal.
V1 , V2 Uniquely measured distance L 1 Seeking L1 
And the output value of the output signal for the known measurement distance and
Output signal V1 Or output signal V2 Output value of
Corrected, surface potential V of DUT 22S Of the output value corresponding to
Output signal V0 Get. And this output signal V0 Is
Known in advance to the output value of the output signal
Output signal V0 Surface potential corresponding to the output value of
VS Surface potential V of the object to be measured 22S Derive exactly
Can be

【0090】また、得られた測定距離L1 を出力信号V
1 あるいは出力信号V2 の出力式である(19)あるいは
(20)式に代入し、VS について求めることにより、被
測定体22の表面電位VS を一義的に求めるようにしても
よい。本実施例にあっても、信号検出部25、信号増幅部
26、V1 、V2 検知部27a、27bおよび信号補正部20の
各出力部にノイズフィルタ28〜32が設けらているので、
このノイズフィルタ28〜32によって出力信号のうち必要
な信号が通過あるいは増幅されてノイズが除去され、被
測定体22の表面電位の測定誤差を減少させることがで
き、被測定体22の表面電位を高精度に測定することがで
きる。
Further, the obtained measurement distance L 1 is output signal V
Which is an output type 1 or the output signal V 2 (19) or (20) substituted into equation by determining the V S, may be obtained uniquely the surface potential V S of the object to be measured 22. Even in this embodiment, the signal detection unit 25 and the signal amplification unit
Since the noise filters 28 to 32 are provided at the output units of the 26, V 1 , V 2 detection units 27a and 27b and the signal correction unit 20,
The noise filters 28 to 32 pass or amplify a necessary signal among the output signals to remove noise, reduce the measurement error of the surface potential of the DUT 22, and reduce the surface potential of the DUT 22. It can be measured with high accuracy.

【0091】また、本実施例にあっても、被測定体22の
表面電位を高精度に検出するために、表面電位の測定精
度を向上させるために、図28(a)の関係曲線の傾きを
増大させる。すなわち、出力信号V1、V2の各出力差を
大きく取り、曲線の傾きを増大させることにより、測定
距離L1の検出精度を向上させ、その検出された測定距
離から求められる表面電位の測定精度を向上させること
ができる。
Also in this embodiment, in order to detect the surface potential of the object 22 to be measured with high accuracy and to improve the measurement accuracy of the surface potential, the slope of the relational curve in FIG. Increase. That is, the output difference between the output signals V 1 and V 2 is set to be large, and the slope of the curve is increased to improve the detection accuracy of the measurement distance L 1 and measure the surface potential obtained from the detected measurement distance. The accuracy can be improved.

【0092】出力信号V1、V2の各出力差を大きくする
方法としては、式(21)(22)から明らかなように、測
定電極72の変動の変化幅ΔL1、ΔL2を増加させその変
化幅を大きくすれば良い。図29(a)は測定距離L=3
mm、V2/V1の測定誤差±0、3%における測定電極72の
変動の変化幅ΔL1と測定距離Lの検出精度との関係、
同図(b)は測定距離L=3mm、V2/V1の測定誤差±
0、3%における測定電極72の変動の変化幅ΔL2と測定
距離Lの検出精度との関係を計算した結果である。
As is clear from the equations (21) and (22), the change widths ΔL 1 and ΔL 2 of the fluctuation of the measuring electrode 72 are increased as a method of increasing the output difference between the output signals V 1 and V 2. The range of change may be increased. Fig. 29 (a) shows the measurement distance L = 3
mm, V 2 / V 1 measurement error ± 0, the relationship between the variation width ΔL 1 of the fluctuation of the measurement electrode 72 and the detection accuracy of the measurement distance L at 3%
The figure (b) shows the measurement distance L = 3 mm, the measurement error of V 2 / V 1 ±
It is the result of calculating the relationship between the variation width ΔL 2 of the fluctuation of the measurement electrode 72 at 0% and 3% and the detection accuracy of the measurement distance L.

【0093】同図(a)から明らかなようにΔL2=0.7
mm一定とした場合で、ΔL1を0、3mmから0mmまで減少
させてΔL2の変化幅との差を大きくさせるに従い、測
定距離Lの検出精度が向上している様子がわかる。ま
た、同図(b)はΔL1=0.01mm一定とした場合で、Δ
2を0.2mmから1mmまで増加させるに従い、測定距離の
検出精度が向上している様子が分る。したがって、この
場合、表面電位の測定精度を向上させる方法としては、
ΔL1とΔL2の変化幅の差を大きく取ればよい。
As is clear from FIG. 9A, ΔL 2 = 0.7
It can be seen that the detection accuracy of the measurement distance L is improved as ΔL 1 is decreased from 0, 3 mm to 0 mm and the difference from the change width of ΔL 2 is increased in the case of constant mm. Further, FIG. 7B shows the case where ΔL 1 = 0.01 mm is constant,
It can be seen that the accuracy of detecting the measurement distance is improved as L 2 is increased from 0.2 mm to 1 mm. Therefore, in this case, as a method for improving the measurement accuracy of the surface potential,
A large difference between the change widths of ΔL 1 and ΔL 2 may be taken.

【0094】また、図27に示すように、高精度に表面電
位を検出するために、測定電極72を被測定体22方向に周
期的に変動させ、かつ、その変動の変化幅を異ならせる
電極変動手段としては、図8〜10に示したユニモルフ型
圧電アクチュエータ、あるいは拡大機構付積層型圧電ア
クチュエータ、あるいは電磁コイルを用い、この各電圧
変動手段の駆動電圧として、図26(a)に示すような大
きさの変動する電圧を印加したり、図26(b)に示すよ
うに、駆動電圧の大きさを一定とし、駆動電圧波形の周
波数を異ならせた状態の電圧波形を印加することでも可
能である。あるいは、図26(a)(b)に示した各駆動
電圧波形において、駆動電圧の大きさと周波数とを同時
に異ならせた波形を電圧変動手段に印加しても良い。
Further, as shown in FIG. 27, in order to detect the surface potential with high accuracy, the measurement electrode 72 is periodically changed in the direction of the object 22 to be measured, and the change width of the change is made different. As the varying means, the unimorph type piezoelectric actuator shown in FIGS. 8 to 10, the laminated piezoelectric actuator with an enlarging mechanism, or the electromagnetic coil is used, and the driving voltage of each voltage varying means is as shown in FIG. It is also possible to apply a varying voltage of different magnitude, or to apply a voltage waveform in which the frequency of the drive voltage waveform is different, with the magnitude of the drive voltage being constant, as shown in FIG. 26 (b). Is. Alternatively, in each of the drive voltage waveforms shown in FIGS. 26A and 26B, a waveform in which the magnitude and frequency of the drive voltage are simultaneously different may be applied to the voltage changing means.

【0095】なお、この印加電圧波形としては、図26
(a)(b)に示すような正弦波状の波形に限らず、測
定電極72を変動させるための波形(矩形波状、台形波
状、三角波状、鋸波状、パルス波状等の周期的、あるい
は非周期的に変動する波形)および測定電極72の変動の
変化幅を異ならせる波形(正弦波状(図5)、矩形波状
(図11)、三角波状(図12)、鋸波状(図13)、台形波
状(図14)等の周期的あるいは非周期的に変動する波
形)に従う印加電圧波形が適用可能である。
The applied voltage waveform is shown in FIG.
Not only the sinusoidal waveforms shown in (a) and (b), but also waveforms for varying the measurement electrode 72 (rectangular waveform, trapezoidal waveform, triangular waveform, sawtooth waveform, pulse waveform, etc., or aperiodic) Waveform that varies with time) and a waveform that changes the variation width of the measurement electrode 72 (sine wave (FIG. 5), rectangular wave (FIG. 11), triangular wave (FIG. 12), sawtooth wave (FIG. 13), trapezoidal wave) An applied voltage waveform according to a waveform that fluctuates periodically or aperiodically (Fig. 14) can be applied.

【0096】このように本実施例では、圧電材料73a、
73bに前記駆動電圧波形を印加して測定電極72を異なる
変動幅ΔL1、ΔL2で変動させることによって、上述実
施例と同様の作用効果を得ることができる。
As described above, in this embodiment, the piezoelectric material 73a,
By applying the drive voltage waveform to 73b and varying the measurement electrode 72 with different variation widths ΔL 1 and ΔL 2 , it is possible to obtain the same effects as the above-described embodiment.

【0097】[0097]

【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、被測定体
と測定電極との間の静電容量を変化させ、被測定体の表
面電位に対応して誘起され該静電容量の変化に伴い変化
する測定電極の電位を検出し、次いで、該検出信号から
少なくとも出力値の異なる2つ以上の出力信号を検知し
た後、該出力信号から被測定体の表面電位を導き出すよ
うにしているので、その出力信号から正確な測定距離を
求めることができ、その測定距離から出力値を補正する
ことによりその出力値から被測定体の表面電位が導き出
すことができる。このため、、測定電極を増やすことな
く、正確な表面電位を導出することができる。
According to the first aspect of the invention, the capacitance between the object to be measured and the measuring electrode is changed, and the change in the electrostatic capacitance is induced corresponding to the surface potential of the object to be measured. The electric potential of the measurement electrode that changes with the detection of the electric field is detected, and then at least two or more output signals having different output values are detected from the detection signal, and then the surface potential of the measured object is derived from the output signal. Therefore, an accurate measurement distance can be obtained from the output signal, and by correcting the output value from the measurement distance, the surface potential of the measured object can be derived from the output value. Therefore, an accurate surface potential can be derived without increasing the number of measurement electrodes.

【0098】さらに、前記測定電極の電位検出信号、2
つ以上の出力し信号および被測定体の表面電位を導くた
めの信号に生じるノイズの少なくとも1つ以上を除去し
ているので、被測定体の表面電位の測定誤差を減少させ
ることができ、被測定体の表面電位を高精度に測定する
ことができる。請求項2記載の発明によれば、検出信号
から少なくとも出力値の異なる2つ以上の出力信号を検
知する方法として、測定電極を被測定体からの距離の異
なる位置の間を大きく変動させて、被測定体と測定電極
との間の静電容量を大きく変化させ、各々の位置での出
力信号を検知しているので、2つ以上の出力信号の出力
差を大きくすることができ、被測定体の表面電位を測定
精度を大幅に向上させることができる。
Furthermore, the potential detection signal of the measuring electrode, 2
Since at least one or more of the noise generated in the one or more output signals and the signal for guiding the surface potential of the measured object is removed, it is possible to reduce the measurement error of the surface potential of the measured object. The surface potential of the measurement object can be measured with high accuracy. According to the second aspect of the invention, as a method of detecting at least two output signals having different output values from the detection signal, the measurement electrode is largely changed between positions having different distances from the object to be measured, Since the electrostatic capacitance between the object to be measured and the measurement electrode is largely changed and the output signal at each position is detected, it is possible to increase the output difference between two or more output signals. The accuracy of measuring the body surface potential can be significantly improved.

【0099】請求項3記載の発明によれば、検出信号か
ら少なくとも出力値の異なる2つ以上の出力信号を検知
する方法として、測定電極を大きさの異なる変動幅で大
きく変動させて、被測定体と測定電極との間の静電容量
を大きく変化させ、各々の変動幅での出力信号を検知す
るようにしているので、2つ以上の出力信号の出力差を
大きくすることができ、被測定体の表面電位を測定精度
を大幅に向上させることができる。
According to the third aspect of the present invention, as a method of detecting at least two output signals having different output values from the detection signal, the measurement electrode is largely changed in a variation range of different sizes to be measured. Since the electrostatic capacitance between the body and the measurement electrode is largely changed to detect the output signal in each fluctuation range, it is possible to increase the output difference between two or more output signals. It is possible to greatly improve the measurement accuracy of the surface potential of the measurement object.

【0100】請求項4記載の発明によれば、被測定体と
測定電極との間の静電容量を変化させる容量変化手段
と、被測定体の表面電位に対応して誘起され静電容量の
変化に伴い変化する測定電極の電位を検出する電位検出
手段と、該検出信号から少なくとも出力値の異なる2つ
以上の出力信号を検知する出力検知手段と、該出力信号
から被測定体の表面電位を導き出す表面電位導出手段
と、を備えているので、その出力信号から正確な測定距
離を求めることができ、その測定距離から出力値を補正
することによりその出力値から被測定体の表面電位を導
き出すことができる。この結果、測定電極を増やすこと
なく、簡単かつ安価な構成で正確な表面電位を導出する
ことができる。
According to the fourth aspect of the present invention, the capacitance changing means for changing the electrostatic capacitance between the object to be measured and the measuring electrode, and the electrostatic capacitance induced corresponding to the surface potential of the object to be measured. A potential detection unit that detects the potential of the measurement electrode that changes with a change, an output detection unit that detects at least two output signals having different output values from the detection signal, and a surface potential of the object to be measured from the output signal. Since the surface potential deriving means for deriving the surface potential is provided, an accurate measurement distance can be obtained from the output signal, and the surface potential of the measured object can be obtained from the output value by correcting the output value from the measurement distance. Can be derived. As a result, an accurate surface potential can be derived with a simple and inexpensive structure without increasing the number of measurement electrodes.

【0101】そして、電位検出手段、出力検知手段およ
び表面電位導出手段のそれぞれの出力部の少なくとも1
つ以上にノイズを除去するノイズフィルタを設けている
ので、被測定体の表面電位の測定誤差を減少させること
ができ、被測定体の表面電位を高精度に測定することが
できる。請求項5記載の発明によれば、ノイズフィルタ
により電位検出手段、出力検知手段および表面電位導出
手段のそれぞれから出力される信号のうち必要な信号の
みを通過あるいは増幅させるようにしているので、容量
変化手段、電位検出手段および表面電位導出手段から出
力される信号に応じたノイズのみを効果的に除去するこ
とができ、被測定体の表面電位を安価な構成でより一層
高精度に測定することができる。
At least one of the output portions of the potential detecting means, the output detecting means, and the surface potential deriving means.
Since one or more noise filters for removing noise are provided, the measurement error of the surface potential of the measured object can be reduced, and the surface potential of the measured object can be measured with high accuracy. According to the fifth aspect of the present invention, since the noise filter is used to pass or amplify only the necessary signal among the signals output from the potential detecting means, the output detecting means, and the surface potential deriving means, the capacitance is increased. It is possible to effectively remove only the noise corresponding to the signals output from the changing means, the potential detecting means, and the surface potential deriving means, and to measure the surface potential of the object to be measured with a low-cost configuration with higher accuracy. You can

【0102】請求項6記載の発明によれば、容量変化手
段に、測定電極を被測定体からの距離の異なる位置の間
を大きく変動させる電極変動手段を設け、該電極変動手
段により測定電極を被測定体からの距離の異なる位置の
間を大きく変動させて被測定体と測定電極との間の静電
容量を大きく変化させ、出力検知手段により、測定電極
の異なるそれぞれの位置での電位検出手段による検出信
号から出力値の異なる2つ以上の出力信号を検知するよ
うにしているので、2つ以上の出力信号の出力差を大き
くすることができ、被測定体の表面電位を測定精度を大
幅に向上させることができる。
According to the sixth aspect of the present invention, the capacitance changing means is provided with electrode changing means for changing the measuring electrode largely between positions having different distances from the object to be measured, and the measuring electrode is changed by the electrode changing means. The capacitance between the object to be measured and the measuring electrode is largely changed by largely changing between the positions having different distances from the object to be measured, and the output detection means detects the potential at each different position of the measuring electrode. Since two or more output signals having different output values are detected from the detection signal by the means, the output difference between the two or more output signals can be increased, and the surface potential of the measured object can be measured with high accuracy. It can be greatly improved.

【0103】請求項7記載の発明によれば、容量変化手
段に、測定電極を大きさの異なる変動幅で大きく変動さ
せる電極変動手段を設け、該電極変動手段により測定電
極を異なる変動幅で変動させて被測定体と測定電極との
間の静電容量を大きく変化させ、出力検知手段が、測定
電極の所定値以上の異なるそれぞれの変動幅での電位検
出手段による検出信号から出力値の異なる2つ以上の出
力信号を検知するようにしているので、2つ以上の出力
信号の出力差を大きくすることができ、被測定体の表面
電位を測定精度を大幅に向上させることができる。
According to the seventh aspect of the present invention, the capacitance changing means is provided with an electrode changing means for changing the measuring electrode largely in a changing range of different sizes, and the measuring electrode is changed in a different changing range by the electrode changing means. Then, the electrostatic capacitance between the object to be measured and the measurement electrode is largely changed, and the output detection means changes the output value from the detection signal by the potential detection means in each of the different fluctuation widths equal to or more than the predetermined value of the measurement electrode Since two or more output signals are detected, the output difference between the two or more output signals can be increased and the measurement accuracy of the surface potential of the measured object can be significantly improved.

【0104】請求項8記載の発明によれば、電極変動手
段に、測定電極が固設されたユニモルフ型、あるいはバ
イモルフ型圧電アクチュエータ、あるいは拡大機構付積
層型圧電アクチュエータ、あるいは電磁コイルを設け、
測定電極が固設されたユニモルフ型、あるいはバイモル
フ型圧電アクチュエータ、あるいは拡大機構付積層型圧
電アクチュエータ、あるいは電磁コイルを駆動すること
により、測定電極を大きく変動させるようにしているの
で、PZTセラミック等の圧電材料単体に測定電極を固
設した従来の電極変動手段のように変動時に圧電材料に
ひび等が入って破損するのを防止することができるとと
もに、測定電極を大きく変動させることが可能となり、
簡単な構成で被測定体の表面電位を測定精度を大幅に向
上させることができる。
According to the eighth aspect of the invention, the electrode changing means is provided with a unimorph type or bimorph type piezoelectric actuator in which the measurement electrode is fixedly mounted, a laminated piezoelectric actuator with an enlarging mechanism, or an electromagnetic coil,
The unimorph type or bimorph type piezoelectric actuator in which the measurement electrode is fixedly mounted, or the laminated type piezoelectric actuator with an enlarging mechanism, or the electromagnetic coil is driven to largely change the measurement electrode. It is possible to prevent the piezoelectric material from being damaged by cracks and the like when changing, as in the conventional electrode changing means in which the measuring electrode is fixed to the piezoelectric material alone, and it is possible to greatly change the measuring electrode.
The accuracy of measuring the surface potential of the object to be measured can be significantly improved with a simple configuration.

【0105】請求項9記載の発明によれば、測定電極が
固設されたユニモルフ型、あるいはバイモルフ型圧電圧
電アクチュエータ、あるいは拡大機構付積層型圧電アク
チュエータ、あるいは電磁コイルの駆動電圧として、直
流電圧または周期的に変化する電圧が印加されるように
なっているので、小型な電極変動手段で測定電極を大き
く変動させることができる。
According to the ninth aspect of the present invention, a unimorph type or bimorph type piezoelectric piezoelectric actuator in which the measurement electrode is fixedly mounted, a laminated piezoelectric actuator with an enlarging mechanism, or a DC voltage is used as a drive voltage for the electromagnetic coil. Since the voltage which changes periodically is applied, the measuring electrode can be largely changed by the small electrode changing means.

【0106】請求項10記載の発明によれば、ユニモルフ
型、あるいはバイモルフ型圧電アクチュエータの一端側
または両端側を支持しているので、小型な電極変動手段
で測定電極を大きく変動させることができる。請求項11
記載の発明によれば、ユニモルフ型、あるいはバイモル
フ型圧電アクチュエータ、あるいは拡大機構付積層型圧
電アクチュエータ、あるいは電磁コイルの駆動電圧とし
て、前記測定電極を被測定体からの距離の異なる位置の
間を変動させる第1の電圧と、該異なる位置の間で変動
する被測定電極を振動させる第2の電圧と、を重畳した
電圧を印加しているので、測定電極が被測定体からの距
離の異なる位置の間を大きく変動させることができると
ともに、振動させることができる。
According to the tenth aspect of the present invention, since one end side or both end sides of the unimorph type or bimorph type piezoelectric actuator is supported, the measuring electrode can be largely changed by a small electrode changing means. Claim 11
According to the described invention, the unimorph type or bimorph type piezoelectric actuator, or the laminated type piezoelectric actuator with a magnifying mechanism, or the driving voltage of the electromagnetic coil, the measurement electrode is varied between positions at different distances from the measured object. Since a voltage that superimposes the first voltage to be applied and the second voltage that vibrates the electrode to be measured that fluctuates between the different positions is applied, the position where the measurement electrode is at a different distance from the object to be measured is applied. It is possible to greatly fluctuate between them and to vibrate them.

【0107】請求項12記載の発明によれば、ユニモルフ
型、あるいはバイモルフ型圧電アクチュエータ、あるい
は拡大機構付積層型圧電アクチュエータ、あるいは電磁
コイルの駆動電圧として、大きさの変動する電圧を印加
しているので、測定電極を大きさの異なる変動幅で大き
く変動させることができる。請求項13記載の発明によれ
ば、ユニモルフ型、あるいはバイモルフ型圧電アクチュ
エータ、あるいは拡大機構付積層型圧電アクチュエー
タ、あるいは電磁コイルの駆動電圧として、周波数の変
動する電圧を印加しているので、測定電極を大きさの異
なる変動幅で大きく変動させることができる。
According to the twelfth aspect of the present invention, a unimorph type or bimorph type piezoelectric actuator, a laminated piezoelectric actuator with a magnifying mechanism, or a voltage varying in size is applied as a drive voltage for an electromagnetic coil. Therefore, the measurement electrode can be greatly changed in a variation range of different sizes. According to the invention of claim 13, a unimorph type or bimorph type piezoelectric actuator, or a laminated piezoelectric actuator with a magnifying mechanism, or a voltage varying frequency is applied as a driving voltage of the electromagnetic coil. Can be greatly varied with variation widths of different sizes.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る表面電位測定方法を実施するその
測定装置の第1実施例を示す概念図である。
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a first embodiment of a measuring apparatus for carrying out a surface potential measuring method according to the present invention.

【図2】その全体構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing an overall configuration thereof.

【図3】(a)はそのバイモルフ型圧電アクチュエータ
と被測定体の要部構成図、(b)はその圧電材料の要部
構成図である。
FIG. 3A is a configuration diagram of a main portion of the bimorph type piezoelectric actuator and an object to be measured, and FIG. 3B is a configuration diagram of a main portion of the piezoelectric material.

【図4】その測定電極の検出信号の異なる位置での各々
の出力値を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing respective output values at different positions of the detection signal of the measurement electrode.

【図5】その正弦波状に変動した異なる出力値を有する
検出信号を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing detection signals having different output values which are changed in a sine wave shape.

【図6】その測定距離と出力比との関係を示す図であ
り、(a)および(b)は出力比の取り方を変えたとき
の図である。
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the measured distance and the output ratio, and FIGS. 6A and 6B are diagrams when the way of taking the output ratio is changed.

【図7】測定距離L=3mm、V2/V1の測定誤差±0.3
%のときにおける表面電位の測定距離L1の検出精度と
測定電極の変動距離dとの関係を示す図である。
[FIG. 7] Measurement distance L = 3 mm, measurement error of V 2 / V 1 ± 0.3
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the detection accuracy of the measurement distance L 1 of the surface potential and the variation distance d of the measurement electrode when%.

【図8】(a)は他の態様を示すそのユニモルフ型圧電
アクチュエータと被測定体の要部構成図、(b)はその
圧電材料の要部構成図である。
FIG. 8 (a) is a main part configuration diagram of the unimorph type piezoelectric actuator and an object to be measured showing another embodiment, and FIG. 8 (b) is a main part configuration diagram of the piezoelectric material.

【図9】他の態様を示す電磁コイルの正面図である。FIG. 9 is a front view of an electromagnetic coil showing another aspect.

【図10】(a)は他の態様を示すその拡大機構積層型圧
電アクチュエータの上面図、(b)はその正面図であ
る。
FIG. 10A is a top view of the magnifying mechanism laminated piezoelectric actuator showing another embodiment, and FIG. 10B is a front view thereof.

【図11】図5と異なる矩形波状に変動させた場合の検出
信号を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a detection signal in the case of being changed in a rectangular wave shape different from that in FIG. 5.

【図12】図5と異なる三角波状に変動させた場合の検出
信号を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing a detection signal in the case of being changed in a triangular wave shape different from that of FIG. 5.

【図13】図5と異なる鋸波状に変動させた場合の検出信
号を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing a detection signal when it is changed in a sawtooth shape different from that in FIG. 5.

【図14】図5と異なる台形波状に変動させた場合の検出
信号を示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing a detection signal in the case of being changed into a trapezoidal wave shape different from that in FIG. 5.

【図15】本発明に係る表面電位測定方法を実施するその
測定装置の第2実施例を示す全体構成図である。
FIG. 15 is an overall configuration diagram showing a second embodiment of the measuring apparatus for carrying out the surface potential measuring method according to the present invention.

【図16】その圧電材料に印加する駆動電圧波形を示す図
であり、(a)は測定電極を変動させるための電圧波
形、(b)は測定電極を変動させるための電圧波形、
(c)は(a)および(b)に示す電圧を重畳させた電
圧波形を示す図である。
16A and 16B are diagrams showing a drive voltage waveform applied to the piezoelectric material, wherein FIG. 16A is a voltage waveform for varying the measurement electrode, and FIG. 16B is a voltage waveform for varying the measurement electrode.
(C) is a figure which shows the voltage waveform which superimposed the voltage shown to (a) and (b).

【図17】その測定電極の変動を説明する説明図である。FIG. 17 is an explanatory diagram illustrating a variation of the measurement electrode.

【図18】(a)は測定距離L=3mm、V2/V1の測定誤
差±0.3%のときにおける測定電極の変動幅ΔLと測定
距離L1の検出精度の関係を示す図、(b)はそのとき
の測定距離L1の検出精度と測定電極の変動距離dとの
関係を示す図である。
FIG. 18A is a diagram showing the relationship between the variation width ΔL of the measurement electrode and the detection accuracy of the measurement distance L 1 when the measurement distance L = 3 mm and the measurement error of V 2 / V 1 is ± 0.3%; 8] is a diagram showing the relationship between the detection accuracy of the measurement distance L 1 and the variation distance d of the measurement electrode at that time.

【図19】その他の態様を示す図であり、(a)および
(b)は圧電材料と電磁コイルとの組み合せた場合の一
例である。
19A and 19B are diagrams showing another aspect, and FIGS. 19A and 19B are examples of a combination of a piezoelectric material and an electromagnetic coil.

【図20】その他の態様を示す図であり、(a)および
(b)は圧電材料を組み合せ支持方法を変えた場合の一
例である。
FIG. 20 is a diagram showing another embodiment, and FIGS. 20 (a) and 20 (b) are examples in which piezoelectric materials are combined and the supporting method is changed.

【図21】その他の態様を示す図であり、(a)および
(b)は圧電材料を組み合せ支持方法を変えた場合の一
例である。
FIG. 21 is a diagram showing another embodiment, and FIGS. 21 (a) and 21 (b) are examples in which piezoelectric materials are combined and the supporting method is changed.

【図22】その他の態様を示す図であり、(a)および
(b)は電磁コイルと圧電材料を組み合せ支持方法を変
えた場合の一例である。
22A and 22B are views showing another embodiment, and FIGS. 22A and 22B are examples of a case where a supporting method is changed by combining an electromagnetic coil and a piezoelectric material.

【図23】その他の態様を示す図であり、(a)は電磁コ
イル同士を組み合せた場合の一例、(b)は電磁コイル
と拡大機構付積層型圧電アクチュエータを組み合せた場
合の一例である。
23A and 23B are views showing another aspect, in which FIG. 23A shows an example in which electromagnetic coils are combined with each other, and FIG. 23B shows an example in the case where electromagnetic coils and a laminated piezoelectric actuator with an enlarging mechanism are combined.

【図24】その他の態様を示す図であり、(a)は電磁コ
イルと拡大機構付積層型圧電アクチュエータを組み合せ
た場合の一例であり、(b)は圧電材料と拡大機構付積
層型圧電アクチュエータを組み合せた場合の一例であ
る。
24A and 24B are diagrams showing another embodiment, FIG. 24A is an example of a combination of an electromagnetic coil and a laminated piezoelectric actuator with an enlarging mechanism, and FIG. 24B is a laminated material piezoelectric actuator and a laminated piezoelectric actuator with an enlarging mechanism. This is an example of a combination of.

【図25】本発明に係る表面電位測定方法を実施するその
測定装置の第3実施例を示す全体構成図である。
FIG. 25 is an overall configuration diagram showing a third embodiment of the measuring apparatus for implementing the surface potential measuring method according to the present invention.

【図26】その圧電材料に印加する駆動電圧波形を示す図
であり、(a)は電圧の大きさを変動させた場合の電圧
波形、(b)は周波数を変動させた場合の電圧波形を示
す図である。
FIG. 26 is a diagram showing a drive voltage waveform applied to the piezoelectric material, where (a) shows a voltage waveform when the magnitude of the voltage is changed, and (b) shows a voltage waveform when the frequency is changed. FIG.

【図27】その測定電極の変動を説明する説明図である。FIG. 27 is an explanatory diagram illustrating a variation of the measurement electrode.

【図28】その測定距離と出力比との関係を示す図であ
り、(a)および(b)は出力比の取り方を変えたとき
の図である。
FIG. 28 is a diagram showing the relationship between the measured distance and the output ratio, and (a) and (b) are diagrams when the way of taking the output ratio is changed.

【図29】(a)は測定距離L=3mm、V2/V1の測定誤
差±0.3%のときにおける測定電極の変動幅ΔL1と測定
距離L1の検出精度の関係を示す図、(b)はそのとき
の測定電極の変動の変化幅ΔL2と測定距離Lとの検出
精度の関係を示す図である。
FIG. 29 (a) is a diagram showing the relationship between the variation width ΔL 1 of the measurement electrode and the detection accuracy of the measurement distance L 1 when the measurement distance L = 3 mm and the measurement error of V 2 / V 1 is ± 0.3%; FIG. 6B is a diagram showing the relationship between the detection accuracy of the change width ΔL 2 of the fluctuation of the measurement electrode and the measurement distance L at that time.

【図30】本出願人が先に提案した表面電位測定装置の概
念図である。
FIG. 30 is a conceptual diagram of a surface potential measuring device previously proposed by the applicant.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

20 信号補正部(表面電位導出手段) 21、51、71 表面電位センサ 22 被測定体 23、53、72 測定電極 24 チョッパ電極(容量変化手段) 25 信号検出部(電位検出手段) 26 信号増幅部 27a V1 検知部(出力検知手段) 27b V2 検知部(出力検知手段) 28〜32 ノイズフィルタ 33a、33b、36、55a、55b 圧電材料(電極変動手
段、容量変化手段) 61a〜61h、63a〜63d、67、73a、73b 圧電アク
チュエータ(電極変動手段、容量変化手段) 39、62a〜62f、64a、64b 電磁コイル(電極変動
手段、容量変化手段) 42 拡大機構付積層型圧電アクチュエータ 56、74 バイモルフ型圧電アクチュエータ V0 、V1 、V2 出力信号 L、L1 、L2 測定距離 ΔL1 、ΔL2 変動幅
20 Signal correction section (surface potential deriving means) 21, 51, 71 Surface potential sensor 22 DUT 23, 53, 72 Measuring electrode 24 Chopper electrode (capacity changing means) 25 Signal detecting section (potential detecting means) 26 Signal amplifying section 27a V 1 detection section (output detecting means) 27b V 2 detection section (output detecting section) 28 to 32 noise filter 33a, 33b, 36,55a, 55b piezoelectric material (electrode variation means, the capacitance change means) 61a to 61h, 63a ~ 63d, 67, 73a, 73b Piezoelectric actuator (electrode changing means, capacity changing means) 39, 62a ~ 62f, 64a, 64b Electromagnetic coil (electrode changing means, capacity changing means) 42 Multilayer piezoelectric actuator with expansion mechanism 56, 74 Bimorph type piezoelectric actuator V 0 , V 1 , V 2 output signal L, L 1 , L 2 measuring distance ΔL 1 , ΔL 2 fluctuation range

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】被測定体から所定間隔を隔てた位置に配設
され該被測定体と電気的に独立した測定電極により被測
定体の表面電位を測定する表面電位測定方法であって、 前記被測定体と測定電極との間の静電容量を変化させ、
被測定体の表面電位に対応して誘起され該静電容量の変
化に伴い変化する測定電極の電位を検出し、次いで、該
検出信号から少なくとも出力値の異なる2つ以上の出力
信号を検知した後、該出力信号から被測定体の表面電位
を導き出すようにした表面電位測定方法において、 前記測定電極の電位検出信号、2つ以上の出力信号およ
び被測定体の表面電位を導くための信号に生じるノイズ
の少なくとも1つ以上を除去することを特徴とする表面
電位測定方法。
1. A surface potential measuring method for measuring a surface potential of an object to be measured by a measuring electrode which is arranged at a position spaced apart from the object to be measured and is electrically independent of the object to be measured, said method comprising: By changing the capacitance between the object to be measured and the measurement electrode,
The potential of the measurement electrode, which is induced corresponding to the surface potential of the object to be measured and changes with the change in the capacitance, is detected, and then two or more output signals having different output values are detected from the detection signal. After that, in the surface potential measuring method adapted to derive the surface potential of the measured object from the output signal, a potential detection signal of the measurement electrode, two or more output signals and a signal for guiding the surface potential of the measured object are obtained. A surface potential measuring method, characterized in that at least one or more of the generated noise is removed.
【請求項2】前記検出信号から少なくとも出力値の異な
る2つ以上の出力信号を検知する方法として、前記測定
電極を被測定体からの距離の異なる位置の間を大きく変
動させて、被測定体と測定電極との間の静電容量を大き
く変化させ、各々の位置での出力信号を検知することを
特徴とする請求項1記載の表面電位測定方法。
2. As a method for detecting at least two output signals having different output values from the detection signal, the measurement electrode is largely changed between positions having different distances from the measurement object to measure the measurement object. 2. The surface potential measuring method according to claim 1, wherein the electrostatic capacitance between the measuring electrode and the measuring electrode is largely changed, and the output signal at each position is detected.
【請求項3】前記検出信号から少なくとも出力値の異な
る2つ以上の出力信号を検知する方法として、前記測定
電極を大きさの異なる変動幅で大きく変動させて、被測
定体と測定電極との間の静電容量を大きく変化させ、各
々の変動幅での出力信号を検知することを特徴とする請
求項1記載の表面電位測定方法。
3. As a method of detecting at least two output signals having different output values from the detection signal, the measurement electrode is largely changed in a variation range of different sizes, and the measurement object and the measurement electrode are changed. 2. The surface potential measuring method according to claim 1, wherein the electrostatic capacitance between the two is greatly changed, and the output signal in each fluctuation range is detected.
【請求項4】被測定体から所定間隔を隔てた位置に該被
測定体と電気的に独立した測定電極を配設した表面電位
測定装置であって、 前記被測定体と測定電極との間の静電容量を変化させる
容量変化手段と、被測定体の表面電位に対応して誘起さ
れ静電容量の変化に伴い変化する測定電極の電位を検出
する電位検出手段と、該検出信号から少なくとも出力値
の異なる2つ以上の出力信号を検知する出力検知手段
と、該出力信号から被測定体の表面電位を導き出す表面
電位導出手段と、を備えた表面電位測定装置において、 前記電位検出手段、出力検知手段および表面電位導出手
段の出力部の少なくとも1つ以上にノイズを除去するノ
イズフィルタを設けたことを特徴とする表面電位測定装
置。
4. A surface potential measuring device in which a measuring electrode electrically independent of the object to be measured is arranged at a position spaced apart from the object to be measured by a predetermined distance, and between the object to be measured and the measuring electrode. Capacitance changing means for changing the capacitance of the measuring electrode, potential detecting means for detecting the potential of the measuring electrode induced corresponding to the surface potential of the object to be measured and changing with the change of the capacitance, and at least the detection signal A surface potential measuring device comprising: output detecting means for detecting two or more output signals having different output values; and surface potential deriving means for deriving the surface potential of the object to be measured from the output signals. A surface potential measuring device, wherein a noise filter for removing noise is provided in at least one of the output sections of the output detecting means and the surface potential deriving means.
【請求項5】前記ノイズフィルタが、電位検出手段、出
力検知手段および表面電位導出手段のそれぞれから出力
される信号のうち必要な信号のみを通過あるいは増幅さ
せることを特徴とする請求項4記載の表面電位測定装
置。
5. The noise filter according to claim 4, wherein the noise filter passes or amplifies only a necessary signal among the signals output from the potential detecting means, the output detecting means and the surface potential deriving means. Surface potential measuring device.
【請求項6】前記容量変化手段に、前記測定電極を被測
定体からの距離の異なる位置の間を大きく変動させる電
極変動手段を設け、 該電極変動手段により測定電極を被測定体からの距離の
異なる位置の間を大きく変動させて被測定体と測定電極
との間の静電容量を大きく変化させ、 前記出力検知手段が、測定電極の異なるそれぞれの位置
での電位検出手段による検出信号から出力値の異なる2
つ以上の出力信号を検知することを特徴とする請求項4
または5記載の表面電位測定装置。
6. The capacitance changing means is provided with an electrode changing means for changing the measuring electrode largely between positions having different distances from the object to be measured, and the electrode changing means moves the measuring electrode from the object to be measured. By greatly varying between different positions, the capacitance between the measured object and the measurement electrode is greatly changed, the output detection means, from the detection signal by the potential detection means at each different position of the measurement electrode Different output value 2
5. Detecting more than one output signal.
Alternatively, the surface potential measuring device according to item 5.
【請求項7】前記容量変化手段に、前記測定電極を大き
さの異なる変動幅で大きく変動させる電極変動手段を設
け、 該電極変動手段により測定電極を大きさの異なる大きな
変動幅で変動させて被測定体と測定電極との間の静電容
量を大きく変化させ、 前記出力検知手段が、測定電極の異なるそれぞれの変動
幅での電位検出手段による検出信号から出力値の異なる
2つ以上の出力信号を検知することを特徴とする請求項
4または5記載の表面電位測定装置。
7. The capacitance changing means is provided with an electrode changing means for changing the measuring electrode largely in a changing range of different sizes, and the electrode changing means changes the measuring electrode in a large changing range of different sizes. The electrostatic capacitance between the object to be measured and the measurement electrode is largely changed, and the output detection means outputs two or more outputs having different output values from the detection signal by the potential detection means in the respective fluctuation widths of the measurement electrode different from each other. The surface potential measuring device according to claim 4 or 5, wherein a signal is detected.
【請求項8】前記電極変動手段に、測定電極が固設され
たユニモルフ型、あるいはバイモルフ型圧電アクチュエ
ータ、あるいは拡大機構付積層型圧電アクチュエータ、
あるいは電磁コイルを設け、測定電極が固設されたユニ
モルフ型、あるいはバイモルフ型圧電アクチュエータ、
あるいは拡大機構付積層型圧電アクチュエータ、あるい
は電磁コイルを駆動することにより、測定電極を大きく
変動させることを特徴とする請求項6または7記載の表
面電位測定装置。
8. A unimorph type or bimorph type piezoelectric actuator in which a measuring electrode is fixedly mounted on the electrode changing means, or a laminated type piezoelectric actuator with an enlarging mechanism,
Alternatively, a unimorph type or bimorph type piezoelectric actuator in which an electromagnetic coil is provided and a measurement electrode is fixedly installed,
8. The surface potential measuring device according to claim 6 or 7, wherein the measuring electrode is largely changed by driving a laminated piezoelectric actuator with an enlarging mechanism or an electromagnetic coil.
【請求項9】測定電極が固設されたユニモルフ型、ある
いはバイモルフ型圧電アクチュエータ、あるいは拡大機
構付積層型圧電アクチュエータ、あるいは電磁コイルの
駆動電圧として、直流電圧または周期的に変化する電圧
を印加することを特徴とする請求項8記載の表面電位測
定装置。
9. A unimorph type or bimorph type piezoelectric actuator having a fixed measurement electrode, a laminated type piezoelectric actuator with a magnifying mechanism, or a DC voltage or a cyclically varying voltage is applied as a driving voltage for an electromagnetic coil. The surface potential measuring device according to claim 8, wherein
【請求項10】前記ユニモルフ型、あるいはバイモルフ型
圧電アクチュエータの一端側または両端側を支持したこ
とを特徴とする請求項8または9記載の表面電位測定装
置。
10. The surface potential measuring device according to claim 8, wherein one end side or both end sides of the unimorph type or bimorph type piezoelectric actuator is supported.
【請求項11】前記ユニモルフ型、あるいはバイモルフ型
圧電アクチュエータ、あるいは拡大機構付積層型圧電ア
クチュエータ、あるいは電磁コイルの駆動電圧として、
前記測定電極を被測定体からの距離の異なる位置の間を
変動させる第1の電圧と、該異なる位置の間で変動する
被測定電極を振動させる第2の電圧と、が重畳された電
圧を印加することを特徴とする請求項8記載の表面電位
測定装置。
11. A driving voltage for the unimorph type or bimorph type piezoelectric actuator, the laminated piezoelectric actuator with a magnifying mechanism, or the electromagnetic coil,
A voltage obtained by superimposing a first voltage that varies the measurement electrode between positions having different distances from the measurement target and a second voltage that vibrates the measurement electrode that varies between the different positions from each other 9. The surface potential measuring device according to claim 8, which is applied.
【請求項12】測定電極が固設されたユニモルフ型、ある
いはバイモルフ型圧電アクチュエータ、あるいは拡大機
構付積層型圧電アクチュエータ、あるいは電磁コイルの
駆動電圧として、大きさの変動する電圧を印加したこと
を特徴とする請求項8記載の表面電位測定装置。
12. A unimorph type or bimorph type piezoelectric actuator having a fixed measurement electrode, a laminated piezoelectric actuator with a magnifying mechanism, or a voltage varying in size is applied as a driving voltage for an electromagnetic coil. The surface potential measuring device according to claim 8.
【請求項13】前記ユニモルフ型、あるいはバイモルフ型
圧電アクチュエータ、あるいは拡大機構付積層型圧電ア
クチュエータ、あるいは電磁コイルの駆動電圧として、
周波数の変動する電圧を印加したことを特徴とする請求
項8記載の表面電位測定装置。
13. A driving voltage for the unimorph type or bimorph type piezoelectric actuator, the laminated piezoelectric actuator with a magnifying mechanism, or the electromagnetic coil,
9. The surface potential measuring device according to claim 8, wherein a voltage whose frequency fluctuates is applied.
JP6286192A 1994-11-21 1994-11-21 Method and device for measuring surface potential Pending JPH08146065A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6286192A JPH08146065A (en) 1994-11-21 1994-11-21 Method and device for measuring surface potential

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6286192A JPH08146065A (en) 1994-11-21 1994-11-21 Method and device for measuring surface potential

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH08146065A true JPH08146065A (en) 1996-06-07

Family

ID=17701152

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6286192A Pending JPH08146065A (en) 1994-11-21 1994-11-21 Method and device for measuring surface potential

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH08146065A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020161595A (en) * 2019-03-26 2020-10-01 東京エレクトロン株式会社 Substrate processing apparatus and destaticizing method for loading base

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020161595A (en) * 2019-03-26 2020-10-01 東京エレクトロン株式会社 Substrate processing apparatus and destaticizing method for loading base

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4993349B2 (en) Potential measuring apparatus and image forming apparatus
JP3481720B2 (en) Surface potential measuring device
JPH09280806A (en) Electrostatic capacitance type displacement meter
US7612569B2 (en) Oscillating device, electric potential measuring device, light deflecting device, and image forming apparatus
US6573725B2 (en) Sensor for non-contacting electrostatic detector
US7372278B2 (en) Electric potential measuring apparatus electrostatic capacitance measuring apparatus, electric potential measuring method, electrostatic capacitance measuring method, and image forming apparatus
JPH08146065A (en) Method and device for measuring surface potential
JPH07104019A (en) Method and device for measuring surface potential
JP3294662B2 (en) Surface electrometer
JPH09281167A (en) Apparatus for measuring surface potential
JPH08110361A (en) Surface potential measuring instrument
JP3149228B2 (en) Surface electrometer
US3522528A (en) Noncontacting capacitance distance gauge having a servosystem and a position sensor
CN117590096B (en) Method, device, equipment and storage medium for compensating sensitivity of electrostatic sensor
JP4950574B2 (en) Potential measuring apparatus and potential measuring method
KR102213528B1 (en) Seismic acceleration sensor with leaf spring modulus control depending on temperature/humidity effect
JP3251049B2 (en) Surface potential and shape measuring instrument
JPH08219706A (en) Method and apparatus for measuring distance
JP3121587U (en) Ultra high viscosity measuring device
JP2000147036A (en) Surface electrometer
CN117590096A (en) Method, device, equipment and storage medium for compensating sensitivity of electrostatic sensor
JP2006214764A (en) Potential measurement apparatus and image forming apparatus
SU1298520A1 (en) Capacitive dimensions gauge
Kaiser et al. Methods and apparatus for improving sensor performance
JP2000065877A (en) Electric potential sensor