JPH08178986A - 電位センサ - Google Patents
電位センサInfo
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- JPH08178986A JPH08178986A JP31881794A JP31881794A JPH08178986A JP H08178986 A JPH08178986 A JP H08178986A JP 31881794 A JP31881794 A JP 31881794A JP 31881794 A JP31881794 A JP 31881794A JP H08178986 A JPH08178986 A JP H08178986A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 検出信号のＳ／Ｎ比が大きく、測定精度及び
測定安定性の高い電位センサを提供する。 【構成】 検出電極１は、被検出静電位Ｖｄにある被測
定体Ｂと間隔Ｇを介して配置される。機械的振動手段２
は検出電極１と被測定体Ｂとの間の電界を断続し、検出
電極１に周期的に変動する電位信号Ｓ１を生じさせる。
信号処理回路Ａは検出電極１に生じた電位信号Ｓが入力
される。電位信号Ｓ１に位相基準信号Ｓ０に対して約９
０度の位相差を持つ信号Ｓ２を加算する。加算して得ら
れた信号Ｓ３と位相基準信号Ｓ０とを位相比較する。位
相比較によって得られた信号に基づいて、検出電極１
に、被測定体Ｂの被検出静電位Ｖｄと等しくなるような
直流帰還電位ＶＦを与える。帰還電位ＶＦを検出信号Ｓ
outとして出力する。
測定安定性の高い電位センサを提供する。 【構成】 検出電極１は、被検出静電位Ｖｄにある被測
定体Ｂと間隔Ｇを介して配置される。機械的振動手段２
は検出電極１と被測定体Ｂとの間の電界を断続し、検出
電極１に周期的に変動する電位信号Ｓ１を生じさせる。
信号処理回路Ａは検出電極１に生じた電位信号Ｓが入力
される。電位信号Ｓ１に位相基準信号Ｓ０に対して約９
０度の位相差を持つ信号Ｓ２を加算する。加算して得ら
れた信号Ｓ３と位相基準信号Ｓ０とを位相比較する。位
相比較によって得られた信号に基づいて、検出電極１
に、被測定体Ｂの被検出静電位Ｖｄと等しくなるような
直流帰還電位ＶＦを与える。帰還電位ＶＦを検出信号Ｓ
outとして出力する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、静電位を検出する電位
センサに関する。
センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】静電位に帯電した被測定体、例えば、静
電複写機の感光ドラムは、表面の静電位が印字品質に大
きな影響を与えるから、印字品質保持のために感光ドラ
ム表面の静電位を精度よく検出することは極めて重要な
事項である。しかし、一般的に言って、静電位を測定す
ることは容易なことではない。静電位を測定するために
は、何らかの手段で測定しようとする静電位に対応する
誘導電荷を生じさせ、その誘導電荷を測定することにな
るが、このような誘導電荷を測定するためには、測定器
の入力インピーダンスが無限大でなければならない。し
かるに、入力インインピーダンスが無限大であるような
測定用電子機器は、現実には存在しない。上述した困難
性を克服する手段として工夫された従来の静電位測定技
術は、基本的には次の２つの方式に分類される。
電複写機の感光ドラムは、表面の静電位が印字品質に大
きな影響を与えるから、印字品質保持のために感光ドラ
ム表面の静電位を精度よく検出することは極めて重要な
事項である。しかし、一般的に言って、静電位を測定す
ることは容易なことではない。静電位を測定するために
は、何らかの手段で測定しようとする静電位に対応する
誘導電荷を生じさせ、その誘導電荷を測定することにな
るが、このような誘導電荷を測定するためには、測定器
の入力インピーダンスが無限大でなければならない。し
かるに、入力インインピーダンスが無限大であるような
測定用電子機器は、現実には存在しない。上述した困難
性を克服する手段として工夫された従来の静電位測定技
術は、基本的には次の２つの方式に分類される。
【０００３】その１は、検出電極と被測定体たる感光ド
ラム表面との間の距離を周期的に変動させ、それによっ
て検出電極に誘導される電荷を周期的に変動させ、誘導
電荷の周期的な変動を電流に変換して検出する方式であ
る。その２は、感光ドラムと検出電極との間に開閉手段
を設け、この開閉手段により感光ドラムと検出電極との
間の電界を周期的に断続して、検出電極に誘導される電
荷を時間的に変動させ、誘導電荷の時間的変動を電流に
変換して検出する方式である。原理的には、これらの測
定技術の適用によって、感光ドラムの静電位は測定でき
る。
ラム表面との間の距離を周期的に変動させ、それによっ
て検出電極に誘導される電荷を周期的に変動させ、誘導
電荷の周期的な変動を電流に変換して検出する方式であ
る。その２は、感光ドラムと検出電極との間に開閉手段
を設け、この開閉手段により感光ドラムと検出電極との
間の電界を周期的に断続して、検出電極に誘導される電
荷を時間的に変動させ、誘導電荷の時間的変動を電流に
変換して検出する方式である。原理的には、これらの測
定技術の適用によって、感光ドラムの静電位は測定でき
る。
【０００４】しかし、検出電極と感光ドラムとの間の間
隔の変動や湿度変動による間隔の誘電率の変化等の影響
をうけて、検出電極に誘導される電荷が変動する。間隔
変動に伴う誘導電荷の変動を回避するためには、検出電
極を設置する際、検出電極と感光ドラムとの間の間隔を
厳密な一定の値に設定しなければならず、製造組立の現
実からみて、そのような要求を満たすことは困難であ
る。湿度変動による間隔の誘電率の変化を押さえるに
は、感光ドラム及び検出電極を湿度が一定となるように
制御された間隔内に配置しなければならず、現実的でな
い。結果的に、上記２つの原理に基づく測定技術では、
精度上、不満足な結果しか得られなかった。
隔の変動や湿度変動による間隔の誘電率の変化等の影響
をうけて、検出電極に誘導される電荷が変動する。間隔
変動に伴う誘導電荷の変動を回避するためには、検出電
極を設置する際、検出電極と感光ドラムとの間の間隔を
厳密な一定の値に設定しなければならず、製造組立の現
実からみて、そのような要求を満たすことは困難であ
る。湿度変動による間隔の誘電率の変化を押さえるに
は、感光ドラム及び検出電極を湿度が一定となるように
制御された間隔内に配置しなければならず、現実的でな
い。結果的に、上記２つの原理に基づく測定技術では、
精度上、不満足な結果しか得られなかった。
【０００５】上述の問題点を解決する手段として、例え
ば特公昭６３ー６１６６３号公報、特公平３ー６４６７
号公報、米国特許第３，９２１，０８７号明細書等に開
示されているように、検出電極に、検出電極の電位が感
光ドラムの静電位に等しくなるようなバイアス電位を与
え、そのバイアス電位を測定する技術が開発された。こ
の技術によれば、原理的には、検出電極と感光ドラムと
の間の間隔の変動や、間隔の誘電率の変化による影響を
受けることなく、感光ドラムの表面の静電位を測定でき
る。
ば特公昭６３ー６１６６３号公報、特公平３ー６４６７
号公報、米国特許第３，９２１，０８７号明細書等に開
示されているように、検出電極に、検出電極の電位が感
光ドラムの静電位に等しくなるようなバイアス電位を与
え、そのバイアス電位を測定する技術が開発された。こ
の技術によれば、原理的には、検出電極と感光ドラムと
の間の間隔の変動や、間隔の誘電率の変化による影響を
受けることなく、感光ドラムの表面の静電位を測定でき
る。
【０００６】しかし、この技術は、検出信号のゼロ点
（実用的には最小値）を検出することになるため、検出
信号のＳ／Ｎ比が小さくなるという問題点があり、測定
精度を上げることが困難である。
（実用的には最小値）を検出することになるため、検出
信号のＳ／Ｎ比が小さくなるという問題点があり、測定
精度を上げることが困難である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、静電
位を容易、かつ、確実に測定し得る電位センサを提供す
ることである。
位を容易、かつ、確実に測定し得る電位センサを提供す
ることである。
【０００８】本発明のもう一つの課題は、検出信号のＳ
／Ｎ比が大きく、測定精度及び測定安定性の高い電位セ
ンサを提供することである。
／Ｎ比が大きく、測定精度及び測定安定性の高い電位セ
ンサを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上述した課題解決のた
め、本発明にかかる電位センサは、検出電極と、機械的
振動手段と、信号処理回路とを含む。前記検出電極は、
被検出静電位にある被測定体と間隔を介して配置され
る。前記記機械的振動手段は、前記検出電極と前記被測
定体との間の電界を断続し、それによって、前記検出電
極に周期的に変動する電位信号を生じさせる。前記信号
処理回路は、前記検出電極に生じた前記電位信号が入力
され、入力された前記電位信号に、位相基準信号に対し
て約９０度の位相差を持つ信号を加算し、加算して得ら
れた信号と前記位相基準信号とを位相比較し、位相比較
によって得られた信号に基づいて、前記検出電極に、前
記被測定体の前記被検出静電位と等しくなるような直流
帰還電位を与え、前記帰還電位を検出信号として出力す
る。
め、本発明にかかる電位センサは、検出電極と、機械的
振動手段と、信号処理回路とを含む。前記検出電極は、
被検出静電位にある被測定体と間隔を介して配置され
る。前記記機械的振動手段は、前記検出電極と前記被測
定体との間の電界を断続し、それによって、前記検出電
極に周期的に変動する電位信号を生じさせる。前記信号
処理回路は、前記検出電極に生じた前記電位信号が入力
され、入力された前記電位信号に、位相基準信号に対し
て約９０度の位相差を持つ信号を加算し、加算して得ら
れた信号と前記位相基準信号とを位相比較し、位相比較
によって得られた信号に基づいて、前記検出電極に、前
記被測定体の前記被検出静電位と等しくなるような直流
帰還電位を与え、前記帰還電位を検出信号として出力す
る。
【００１０】一つの具体例として、前記機械的振動手段
を駆動する発振回路を含み、前記発振回路から出力され
る発振信号が前記位相基準信号として用いられることが
ある。別の例として、前記機械的振動手段の振動を検出
する検出手段を含み、前記検出手段から出力される信号
が前記位相基準信号として用いられることもある。
を駆動する発振回路を含み、前記発振回路から出力され
る発振信号が前記位相基準信号として用いられることが
ある。別の例として、前記機械的振動手段の振動を検出
する検出手段を含み、前記検出手段から出力される信号
が前記位相基準信号として用いられることもある。
【００１１】前記信号処理回路は、好ましくは、前記電
位信号に、前記位相基準信号に対して約９０度の位相差
を持つ信号を加算する回路が、電流ー電圧変換用抵抗性
インピーダンス回路を含んで構成されている。
位信号に、前記位相基準信号に対して約９０度の位相差
を持つ信号を加算する回路が、電流ー電圧変換用抵抗性
インピーダンス回路を含んで構成されている。
【００１２】
【作用】検出電極は被検出静電位（対地）にある被測定
体と間隔を介して配置され、機械的振動手段は、検出電
極と被測定体との間の電界を断続し、それによって、検
出電極に周期的に変動する電位信号を生じさせ、信号処
理回路は、検出電極に生じた電位信号が入力され、検出
電極に被測定体の被検出静電位と等しくなるような直流
帰還電位を与え、帰還電位を検出信号として出力するか
ら、入力インインピーダンスが無限大であるような非現
実的な測定用電子機器を用いることなく、静電位を測定
することができる。
体と間隔を介して配置され、機械的振動手段は、検出電
極と被測定体との間の電界を断続し、それによって、検
出電極に周期的に変動する電位信号を生じさせ、信号処
理回路は、検出電極に生じた電位信号が入力され、検出
電極に被測定体の被検出静電位と等しくなるような直流
帰還電位を与え、帰還電位を検出信号として出力するか
ら、入力インインピーダンスが無限大であるような非現
実的な測定用電子機器を用いることなく、静電位を測定
することができる。
【００１３】次に、信号処理回路は、検出電極に生じた
電位信号が入力され、入力された電位信号に、位相基準
信号に対して約９０度の位相差を持つ信号を加算し、加
算して得られた信号（加算信号）と位相基準信号とを位
相比較し、位相比較によって得られた信号（位相比較信
号）に基づいて、検出電極に、被測定体の被検出静電位
と等しくなるような直流帰還電位（対地）を与え、帰還
電位を検出信号として出力する。この構成によれば、位
相基準信号と位相比較されるべき加算信号は、位相基準
信号と位相が実質的に一致する検出電極の電位信号と、
位相基準信号に対して約９０度の位相差を持つ信号との
ベクトル合成となり、ゼロになることがない。このた
め、検出信号のＳ／Ｎ比が大きく、測定精度及び測定安
定性の高い電位センサが得られる。
電位信号が入力され、入力された電位信号に、位相基準
信号に対して約９０度の位相差を持つ信号を加算し、加
算して得られた信号（加算信号）と位相基準信号とを位
相比較し、位相比較によって得られた信号（位相比較信
号）に基づいて、検出電極に、被測定体の被検出静電位
と等しくなるような直流帰還電位（対地）を与え、帰還
電位を検出信号として出力する。この構成によれば、位
相基準信号と位相比較されるべき加算信号は、位相基準
信号と位相が実質的に一致する検出電極の電位信号と、
位相基準信号に対して約９０度の位相差を持つ信号との
ベクトル合成となり、ゼロになることがない。このた
め、検出信号のＳ／Ｎ比が大きく、測定精度及び測定安
定性の高い電位センサが得られる。
【００１４】
【実施例】図１は本発明に係る電位センサの一例を示す
ブロック図である。本発明に係る電位センサは、検出電
極１と、機械的振動手段２と、信号処理回路Ａとを含
む。検出電極１は、被検出静電位Ｖｄ（対地）にある被
測定体Ｂと間隔Ｇを介して配置される。被測定体Ｂは代
表的には静電複写機では感光ドラムである。
ブロック図である。本発明に係る電位センサは、検出電
極１と、機械的振動手段２と、信号処理回路Ａとを含
む。検出電極１は、被検出静電位Ｖｄ（対地）にある被
測定体Ｂと間隔Ｇを介して配置される。被測定体Ｂは代
表的には静電複写機では感光ドラムである。
【００１５】機械的振動手段２は、検出電極１と被測定
体Ｂとの間の電界を周期的に断続し、それによって検出
電極１に周期的に変動する電位信号Ｓ１を生じさせる。
機械的振動手段２は、代表的には、チョッパである。そ
のような機械的振動手段２は例えば特公昭６３ー６１６
６３号公報、特公平３ー６４６７号公報、米国特許第
３，９２１，０８７号明細書等に開示されている。実施
例において、機械的振動手段２は、信号処理回路Ａに含
まれる発振回路３から与えられる発振信号Ｓ０に基づ
き、駆動回路４によって励振される。機械的振動手段２
の振動により、検出電極１と被測定体２との間の電界が
周期的に断続され、それによって、検出電極１に周期的
に変動する電位信号Ｓ１が生じる。一般的には、機械的
振動手段２は発振信号Ｓ０と同位相であるとみることが
できるので、検出電極１に生じる電位信号Ｓ１も発振信
号Ｓ０と同位相になるとみてよい。
体Ｂとの間の電界を周期的に断続し、それによって検出
電極１に周期的に変動する電位信号Ｓ１を生じさせる。
機械的振動手段２は、代表的には、チョッパである。そ
のような機械的振動手段２は例えば特公昭６３ー６１６
６３号公報、特公平３ー６４６７号公報、米国特許第
３，９２１，０８７号明細書等に開示されている。実施
例において、機械的振動手段２は、信号処理回路Ａに含
まれる発振回路３から与えられる発振信号Ｓ０に基づ
き、駆動回路４によって励振される。機械的振動手段２
の振動により、検出電極１と被測定体２との間の電界が
周期的に断続され、それによって、検出電極１に周期的
に変動する電位信号Ｓ１が生じる。一般的には、機械的
振動手段２は発振信号Ｓ０と同位相であるとみることが
できるので、検出電極１に生じる電位信号Ｓ１も発振信
号Ｓ０と同位相になるとみてよい。
【００１６】信号処理回路Ａは、検出電極１に生じた電
位信号Ｓ１が入力され、入力された電位信号Ｓ１に、位
相基準信号Ｓ０に対して約９０度の位相差を持つ信号Ｓ
２を加算する。実施例において、加算回路８及び電流ー
電圧変換用抵抗インピーダンス回路５は、発振回路３か
ら供給される発振信号を位相基準信号Ｓ０とし、位相基
準信号Ｓ０に対して約９０度の位相差を持つ信号Ｓ２を
作成する。この信号Ｓ２を検出電極１に生じた電位信号
Ｓ１に加算する。加算信号Ｓ３は、増幅回路６によって
増幅される。電流電圧変換用抵抗インピーダンス回路５
のインピーダンスが、非常に大きな値に選定されてい
て、増幅回路６の入力インピーダンスが容量性であれ
ば、電流ー電圧変換用抵抗性インピーダンス回路５のみ
で、約９０度の遅れ位相の信号Ｓ２を得ることができ
る。この場合には、加算回路８を省略できる。加算回路
８は、何らかの設計上の都合で、電流ー電圧変換用抵抗
インピーダンス回路５の抵抗値を充分に大きくできない
場合や、電流ー電圧変換用抵抗インピーダンス回路５の
みでは約９０度の位相差を確保できない場合の補正及び
加算すべき電圧値の調整をするために設けられている。
位信号Ｓ１が入力され、入力された電位信号Ｓ１に、位
相基準信号Ｓ０に対して約９０度の位相差を持つ信号Ｓ
２を加算する。実施例において、加算回路８及び電流ー
電圧変換用抵抗インピーダンス回路５は、発振回路３か
ら供給される発振信号を位相基準信号Ｓ０とし、位相基
準信号Ｓ０に対して約９０度の位相差を持つ信号Ｓ２を
作成する。この信号Ｓ２を検出電極１に生じた電位信号
Ｓ１に加算する。加算信号Ｓ３は、増幅回路６によって
増幅される。電流電圧変換用抵抗インピーダンス回路５
のインピーダンスが、非常に大きな値に選定されてい
て、増幅回路６の入力インピーダンスが容量性であれ
ば、電流ー電圧変換用抵抗性インピーダンス回路５のみ
で、約９０度の遅れ位相の信号Ｓ２を得ることができ
る。この場合には、加算回路８を省略できる。加算回路
８は、何らかの設計上の都合で、電流ー電圧変換用抵抗
インピーダンス回路５の抵抗値を充分に大きくできない
場合や、電流ー電圧変換用抵抗インピーダンス回路５の
みでは約９０度の位相差を確保できない場合の補正及び
加算すべき電圧値の調整をするために設けられている。
【００１７】上述のようにして加算信号Ｓ３と位相基準
信号Ｓｏとを、位相比較回路７によって位相比較する。
位相比較によって得られた位相比較信号Ｓ４に基づい
て、検出電極１に、被測定体Ｂの被検出静電位Ｖｄと等
しくなるような直流帰還電位ＶＦ（対地）を与え、帰還
電位ＶＦを検出信号として出力する。実施例において、
位相比較回路７の後段に帰還電位発生回路９が備えられ
ている。帰還電位発生器９は、位相比較回路７から供給
される位相比較信号Ｓ４に基づき、検出電極１に、被測
定体Ｂの被検出静電位Ｖｄと等しくなるような直流帰還
電位ＶＦを与える。検出電極１に直流帰還電位ＶＦを与
える手段として、接地からコンデンサ１２によって浮か
された導体基板１５を備え、この導体基板１５に帰還電
位発生回路９の出力端を電気的に導通接続する。これに
より、導体基板１５の電位が帰還電位ＶＦとなる。一
方、検出電極１から増幅回路６に至る信号線に抵抗１４
の一端を接続し、抵抗１４の他端を、導電性基板１５に
導通する。これにより、検出電極２の電位は帰還電位Ｖ
Ｆと等しくなる。図示の場合、機械的振動手段２の電位
を検出電極２と同じ電位に保つための手段として、機械
的振動手段２に抵抗１３の一端を接続し、抵抗１３の他
端を導電性基板１５に導通接続してある。
信号Ｓｏとを、位相比較回路７によって位相比較する。
位相比較によって得られた位相比較信号Ｓ４に基づい
て、検出電極１に、被測定体Ｂの被検出静電位Ｖｄと等
しくなるような直流帰還電位ＶＦ（対地）を与え、帰還
電位ＶＦを検出信号として出力する。実施例において、
位相比較回路７の後段に帰還電位発生回路９が備えられ
ている。帰還電位発生器９は、位相比較回路７から供給
される位相比較信号Ｓ４に基づき、検出電極１に、被測
定体Ｂの被検出静電位Ｖｄと等しくなるような直流帰還
電位ＶＦを与える。検出電極１に直流帰還電位ＶＦを与
える手段として、接地からコンデンサ１２によって浮か
された導体基板１５を備え、この導体基板１５に帰還電
位発生回路９の出力端を電気的に導通接続する。これに
より、導体基板１５の電位が帰還電位ＶＦとなる。一
方、検出電極１から増幅回路６に至る信号線に抵抗１４
の一端を接続し、抵抗１４の他端を、導電性基板１５に
導通する。これにより、検出電極２の電位は帰還電位Ｖ
Ｆと等しくなる。図示の場合、機械的振動手段２の電位
を検出電極２と同じ電位に保つための手段として、機械
的振動手段２に抵抗１３の一端を接続し、抵抗１３の他
端を導電性基板１５に導通接続してある。
【００１８】更に、帰還電位ＶＦを検出信号Ｓoutとし
て出力する手段は、抵抗分圧回路１０を含む。抵抗分圧
回路１０は、抵抗１０１及び１０２を導電性基板１５と
接地との間に接続し、帰還電圧ＶＦを抵抗１０１及び抵
抗１０２によって分圧し、その分圧電圧を検出信号Ｓou
tとして出力する。
て出力する手段は、抵抗分圧回路１０を含む。抵抗分圧
回路１０は、抵抗１０１及び１０２を導電性基板１５と
接地との間に接続し、帰還電圧ＶＦを抵抗１０１及び抵
抗１０２によって分圧し、その分圧電圧を検出信号Ｓou
tとして出力する。
【００１９】上述のように、検出電極１は被検出静電位
Ｖｄにある被測定体Ｂと間隔Ｇを介して配置され、機械
的振動手段２は検出電極１と被測定体Ｂとの間の電界を
周期的に断続し、それによって検出電極１に周期的に変
動する電位信号Ｓ１を生じさせる。信号処理回路Ａは、
検出電極１に、被測定体Ｂの被検出静電位Ｖｄと等しく
なるような直流帰還電位ＶＦを与え、帰還電位ＶＦを検
出信号Soutとして出力する。従って、入力インインピー
ダンスが無限大であるような非現実的な測定用電子機器
を用いることなく、通常タイプの測定用電子機器を用い
て被測定体Ｂの静電位を測定することができる。
Ｖｄにある被測定体Ｂと間隔Ｇを介して配置され、機械
的振動手段２は検出電極１と被測定体Ｂとの間の電界を
周期的に断続し、それによって検出電極１に周期的に変
動する電位信号Ｓ１を生じさせる。信号処理回路Ａは、
検出電極１に、被測定体Ｂの被検出静電位Ｖｄと等しく
なるような直流帰還電位ＶＦを与え、帰還電位ＶＦを検
出信号Soutとして出力する。従って、入力インインピー
ダンスが無限大であるような非現実的な測定用電子機器
を用いることなく、通常タイプの測定用電子機器を用い
て被測定体Ｂの静電位を測定することができる。
【００２０】次に、信号処理回路Ａは、検出電極１に生
じた電位信号Ｓ１が入力され、入力された電位信号Ｓ１
に、位相基準信号Ｓｏに対して約９０度の位相差を持つ
信号Ｓ２を加算し、加算信号Ｓ３と位相基準信号Ｓｏと
を位相比較し、位相比較信号Ｓ４に基づいて、検出電極
１に、被測定体Ｂの被検出静電位Ｖｄと等しくなるよう
な直流帰還電位ＶＦを与え、帰還電位ＶＦを検出信号Ｓ
outとして出力する。この構成によれば、加算信号Ｓ３
は、位相基準信号Ｓｏと同位相となっている電位信号Ｓ
１と、位相基準信号Ｓｏに対して約９０度の位相差を持
つ信号Ｓ２とのベクトル合成となり、ゼロになることが
ない。従って、加算信号Ｓ３と位相基準信号Ｓｏとの位
相比較を、安定に行なうことが可能になり、検出信号Ｓ
outのＳ／Ｎ比が大きく、測定精度及び測定安定性の高
い電位センサが得られる。この点について、図２を参照
して更に詳しく説明する。
じた電位信号Ｓ１が入力され、入力された電位信号Ｓ１
に、位相基準信号Ｓｏに対して約９０度の位相差を持つ
信号Ｓ２を加算し、加算信号Ｓ３と位相基準信号Ｓｏと
を位相比較し、位相比較信号Ｓ４に基づいて、検出電極
１に、被測定体Ｂの被検出静電位Ｖｄと等しくなるよう
な直流帰還電位ＶＦを与え、帰還電位ＶＦを検出信号Ｓ
outとして出力する。この構成によれば、加算信号Ｓ３
は、位相基準信号Ｓｏと同位相となっている電位信号Ｓ
１と、位相基準信号Ｓｏに対して約９０度の位相差を持
つ信号Ｓ２とのベクトル合成となり、ゼロになることが
ない。従って、加算信号Ｓ３と位相基準信号Ｓｏとの位
相比較を、安定に行なうことが可能になり、検出信号Ｓ
outのＳ／Ｎ比が大きく、測定精度及び測定安定性の高
い電位センサが得られる。この点について、図２を参照
して更に詳しく説明する。
【００２１】図２において、ベクトル［Ｓ１］は被検出
静電位Ｖｄが帰還電位ＶＦよりも大きいとき、検出電極
１から出力される電位信号Ｓ１を表す。ベクトル［−Ｓ
１］は被検出静電位Ｖｄが帰還電位ＶＦよりも小さいと
き、検出電極１から出力される電位信号Ｓ１を表す。ベ
クトル［Ｓ１］及び［−Ｓ２］は位相基準信号Ｓ０と同
相であるものとする。ベクトル［Ｓ２］は位相基準信号
Ｓｏに対して約９０度の位相差を持つ信号Ｓ２である。
ベクトル［Ｓ３］はベクトル［Ｓ１］または［−Ｓ１］
と、ベクトル［Ｓ２］を合成して得られたベクトルであ
り、加算信号Ｓ３を表す。
静電位Ｖｄが帰還電位ＶＦよりも大きいとき、検出電極
１から出力される電位信号Ｓ１を表す。ベクトル［−Ｓ
１］は被検出静電位Ｖｄが帰還電位ＶＦよりも小さいと
き、検出電極１から出力される電位信号Ｓ１を表す。ベ
クトル［Ｓ１］及び［−Ｓ２］は位相基準信号Ｓ０と同
相であるものとする。ベクトル［Ｓ２］は位相基準信号
Ｓｏに対して約９０度の位相差を持つ信号Ｓ２である。
ベクトル［Ｓ３］はベクトル［Ｓ１］または［−Ｓ１］
と、ベクトル［Ｓ２］を合成して得られたベクトルであ
り、加算信号Ｓ３を表す。
【００２２】検出電極１に生じる電位信号Ｓ１が、ベク
トル［Ｓ１］及び［−Ｓ２］の間で変化する場合、検出
電極１に生じる電位信号Ｓ１に、信号Ｓ２を加算した加
算信号Ｓ３のベクトル［Ｓ３］は、先端部が図２に示す
点線ａ上を移動するように回転し、ゼロになることがな
い。従って、加算信号Ｓ３と位相基準信号Ｓｏとの位相
比較を、安定に行なうことが可能になり、検出信号Ｓou
tのＳ／Ｎ比が大きく、測定精度及び測定安定性の高い
電位センサが得られる。
トル［Ｓ１］及び［−Ｓ２］の間で変化する場合、検出
電極１に生じる電位信号Ｓ１に、信号Ｓ２を加算した加
算信号Ｓ３のベクトル［Ｓ３］は、先端部が図２に示す
点線ａ上を移動するように回転し、ゼロになることがな
い。従って、加算信号Ｓ３と位相基準信号Ｓｏとの位相
比較を、安定に行なうことが可能になり、検出信号Ｓou
tのＳ／Ｎ比が大きく、測定精度及び測定安定性の高い
電位センサが得られる。
【００２３】また、電流ー電圧変換用抵抗性インピーダ
ンス回路５を通して、信号Ｓ１に信号Ｓ２を加算するの
で、加算する回路によるロスを小さくできること、９０
度の遅れ位相を持つ信号Ｓ２を自動的に生成できること
等の利点が得られる。
ンス回路５を通して、信号Ｓ１に信号Ｓ２を加算するの
で、加算する回路によるロスを小さくできること、９０
度の遅れ位相を持つ信号Ｓ２を自動的に生成できること
等の利点が得られる。
【００２４】図３は本発明に係る電位センサの別の実施
例を示すブロック図である。図において、図１と同一の
参照符号は、同一性ある構成部分を示している。この実
施例の特徴は、機械的振動手段２の振動を検出する振動
検出手段１６及び振動検出回路１７を含み、振動検出回
路１７から出力される信号Ｓ５が位相基準信号として用
いられていることである。このような構造であると、機
械的振動手段２の振動位相を位相基準信号Ｓ５として用
いることにより、機械的振動手段２の材質、構造及び温
度変動等によって、発振回路３から出力される発振信号
Ｓ０と、機械的振動手段２の振動との間に位相差を生じ
た場合でも、その影響を受けるのを回避できる。振動検
出手段１６としては、マグネットを機械的振動手段２に
取り付け、機械的振動手段２から分離された接近した位
置にコイルを配置する等の一般的な振動検出手段を用い
ることができる。
例を示すブロック図である。図において、図１と同一の
参照符号は、同一性ある構成部分を示している。この実
施例の特徴は、機械的振動手段２の振動を検出する振動
検出手段１６及び振動検出回路１７を含み、振動検出回
路１７から出力される信号Ｓ５が位相基準信号として用
いられていることである。このような構造であると、機
械的振動手段２の振動位相を位相基準信号Ｓ５として用
いることにより、機械的振動手段２の材質、構造及び温
度変動等によって、発振回路３から出力される発振信号
Ｓ０と、機械的振動手段２の振動との間に位相差を生じ
た場合でも、その影響を受けるのを回避できる。振動検
出手段１６としては、マグネットを機械的振動手段２に
取り付け、機械的振動手段２から分離された接近した位
置にコイルを配置する等の一般的な振動検出手段を用い
ることができる。
【００２５】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、次
のような効果を得ることができる。 （ａ）静電位を容易、かつ、確実に測定し得る電位セン
サを提供することができる。 （ｂ）検出信号のＳ／Ｎ比が大きく、測定精度及び測定
安定性の高い電位センサを提供することができる。
のような効果を得ることができる。 （ａ）静電位を容易、かつ、確実に測定し得る電位セン
サを提供することができる。 （ｂ）検出信号のＳ／Ｎ比が大きく、測定精度及び測定
安定性の高い電位センサを提供することができる。
【図１】本発明に係る電位センサの一例を示すブロック
図である。
図である。
【図２】図１に示した本発明に係る電位センサの信号加
算を説明するベクトル図である。
算を説明するベクトル図である。
【図３】本発明に係る電位センサの他の実施例を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
１ 検出電極 ２ 機械的振動手段 Ａ 信号処理回路 ６ 増幅回路 ７ 位相比較回路 ８ 加算回路 ９ 帰還電位発生回路 Ｓ１ 検出電極に生じた電位信号 Ｓ２ 位相基準信号に対して約９０度の位相
差を持つ信号 Ｓ３ 信号Ｓ１及びＳ２を加算して得られた
信号 Ｓ４ 位相比較によって得られた信号 Ｂ 被測定体
差を持つ信号 Ｓ３ 信号Ｓ１及びＳ２を加算して得られた
信号 Ｓ４ 位相比較によって得られた信号 Ｂ 被測定体
Claims (4)
- 【請求項１】 検出電極と、機械的振動手段と、信号処
理回路とを含む電位センサであって、 前記検出電極は、被検出静電位にある被測定体と間隔を
介して配置され、 前記機械的振動手段は、前記検出電極と前記被測定体と
の間の電界を断続し、それによって、前記検出電極に周
期的に変動する電位信号を生じさせ、 前記信号処理回路は、前記検出電極に生じた前記電位信
号が入力され、入力された前記電位信号に、位相基準信
号に対して約９０度の位相差を持つ信号を加算し、加算
して得られた信号と前記位相基準信号とを位相比較し、
位相比較によって得られた信号に基づいて、前記検出電
極に、前記被測定体の前記被検出静電位と等しくなるよ
うな直流帰還電位を与え、前記帰還電位を検出信号とし
て出力する電位センサ。 - 【請求項２】 請求項１に記載の電位センサであって、 前記機械的振動手段を駆動する発振回路を含み、前記発
振回路から出力される発振信号が前記位相基準信号とし
て用いられる電位センサ。 - 【請求項３】 請求項１に記載の電位センサであって、 前記機械的振動手段の振動を検出する検出手段を含み、
前記検出手段から出力される信号が前記位相基準信号と
して用いられる電位センサ。 - 【請求項４】 請求項１に記載の電位センサであって、 前記信号処理回路は、前記電位信号に、前記位相基準信
号に対して約９０度の位相差を持つ信号を加算する回路
が、電流ー電圧変換用抵抗性インピーダンス回路を含ん
で構成されている電位センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31881794A JPH08178986A (ja) | 1994-12-21 | 1994-12-21 | 電位センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31881794A JPH08178986A (ja) | 1994-12-21 | 1994-12-21 | 電位センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08178986A true JPH08178986A (ja) | 1996-07-12 |
Family
ID=18103284
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31881794A Withdrawn JPH08178986A (ja) | 1994-12-21 | 1994-12-21 | 電位センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08178986A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006162457A (ja) * | 2004-12-08 | 2006-06-22 | Canon Inc | 電位測定装置および画像形成装置 |
| JP2009543643A (ja) * | 2006-07-18 | 2009-12-10 | ザ ユニバーシティ オブ サセックス | 電位センサ |
| WO2015186485A1 (ja) * | 2014-06-04 | 2015-12-10 | 長谷川電機工業株式会社 | 直流電圧検出器 |
| CN109596902A (zh) * | 2018-12-27 | 2019-04-09 | 上海安平静电科技有限公司 | 一种静电传感器及其检测方法 |
| CN114545102A (zh) * | 2022-01-14 | 2022-05-27 | 深圳市中明科技股份有限公司 | 一种在线监控系统 |
-
1994
- 1994-12-21 JP JP31881794A patent/JPH08178986A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006162457A (ja) * | 2004-12-08 | 2006-06-22 | Canon Inc | 電位測定装置および画像形成装置 |
| JP2009543643A (ja) * | 2006-07-18 | 2009-12-10 | ザ ユニバーシティ オブ サセックス | 電位センサ |
| WO2015186485A1 (ja) * | 2014-06-04 | 2015-12-10 | 長谷川電機工業株式会社 | 直流電圧検出器 |
| CN109596902A (zh) * | 2018-12-27 | 2019-04-09 | 上海安平静电科技有限公司 | 一种静电传感器及其检测方法 |
| CN109596902B (zh) * | 2018-12-27 | 2024-05-28 | 上海安平静电科技有限公司 | 一种静电传感器及其检测方法 |
| CN114545102A (zh) * | 2022-01-14 | 2022-05-27 | 深圳市中明科技股份有限公司 | 一种在线监控系统 |
| CN114545102B (zh) * | 2022-01-14 | 2023-04-28 | 深圳市中明科技股份有限公司 | 一种在线监控系统 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020305 |