JPS5921509B2 - 静電位計 - Google Patents

静電位計

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Publication number
JPS5921509B2
JPS5921509B2 JP54057930A JP5793079A JPS5921509B2 JP S5921509 B2 JPS5921509 B2 JP S5921509B2 JP 54057930 A JP54057930 A JP 54057930A JP 5793079 A JP5793079 A JP 5793079A JP S5921509 B2 JPS5921509 B2 JP S5921509B2
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JP
Japan
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voltage
voltage component
amplifier
electrostatic
alternating current
Prior art date
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Expired
Application number
JP54057930A
Other languages
English (en)
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JPS54147880A (en
Inventor
ロナルド・アラン・ジユ−ブ
ロバ−ト・ラツセル・ヘイ
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.)
Hewlett Packard Japan Inc
Original Assignee
Yokogawa Hewlett Packard Ltd
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
    • G01R29/12—Measuring electrostatic fields or voltage-potential

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
  • Control Or Security For Electrophotography (AREA)
  • Discharging, Photosensitive Material Shape In Electrophotography (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は等電位を測る静電位計に係る。
従来被測定部材の等電位を該部材に物理的に接触するこ
となく測る非接触形の静電位計として、米国特許第35
25936号および第3611127号等に述べてある
ものがあつた。
しかしながら、それらには検出器と被測定部材との間の
容量を変化するための機械的な素子を有している。この
ように容量を変化させることにより、検出器の直流電圧
と被測定部材の等電位との差に比例した交流誤差信号が
該検出器から発生される。検出器に帰還回路が接続され
ているので、誤差信号に応答して被測定部材の等電位に
等しい電圧に、該検出器の直流電圧が調整される。等電
位は、検出器の直流電圧を測ることによつて求まる。し
かしながら、検出器と被測定部材とで形成される容量を
変化するために必要な機械的な装置は極めて複雑である
。更に、直流検出電圧を調整するために、極めて高価な
調整可能な高電圧源が必要である。他に周知な非接触形
の静電位計には、被測定部材および接地に容量結合され
た検出器が含まれている。
被測定部材の静電位は、検出器の直流電圧と検出器一該
被測定表面および該検出器一接地間の容量との値によつ
て定まる。しかしながら、検出器一被測定部材間の容量
を正確に求めることは極めて難しい。そのため、被測定
部材の静電位を正確に測定することは困難である。本発
明は上述欠点を解消するためになされたもので、高精度
の静電位計を提供せんとするものである。
本発明においては、被測定対象、例えば光電ドラム、及
び交流電圧源に容量結合された検出器が設けられている
。また上述の交流電圧源は被測定部材にも結合されてい
る。従つて上述の検出器が検出する電圧は、被測定対象
の静電位によつて発生する直流成分、及び被測定対象に
結合された交流電流によつて発生する交流成分より成る
。この交流成分を発生するもとの電圧は既知であること
により、被測定対象と検出器との間の伝達係数は容易に
求まる。従つてこの直流成分及び交流成分の測定によリ
被測定部材の静電位を測定することができる。以下図面
を用いて本発明を詳述する。
第1図は本発明の一実施例による静電位計のブロツク図
である。
図において、検出器11の電極13が被測定部材15の
静電位を測るために該部材15と容量結合されている。
部材15は交流的に接地されている。ここで、静電位お
よび交流的な接地が部材15と接地との間に接続した電
池17によつて表わしている。静電位Vsは通常一50
〜600V′(′ある。なお、部材15の例として電子
写真形印字装置(ElectrOphOtOgraph
icprinter)の回転光電ドラムであり、該ドラ
ムは硫化カドミウムの光電体上にマイラ絶縁体が沈積さ
れている。この光電体はアルミニウム等の導電基板に支
持されており、したがつて光電ドラムは3層で形成され
ている。マイラ絶縁体で約107pF/?2、光電体で
約89pF/?3の容量がそれぞれ形成されている。
なおこれらの容量は実際無視できる低インピーダンスで
あるから部材15は交流的に接地されている。本実施例
では、電極13の断面積は0.3CTfL2であり、そ
して部材15との間隔は4mmである。
電極13と部材15との間で容量C1=(−0.03p
F)のコンテンサ16が形成される。また電極13と共
通点CCとの間には容量C2(=180pF)のコンデ
ンサ19が接続されている。
しかしながら実際には容量C2は寄生容量であつて、別
個にコンデンサ19を接続する必要はない。5KH2で
20V,]の矩形波交流電圧VAOを発生する信号源2
1が、共通点と接地との間に接続されている。
電圧VAOは、コンデンサ16と19との直列回路に供
給される。以下電圧関係は共通点CCに対するものであ
る。電極13における電圧V1は、 である。
電極13が接続されている増幅器23に該電圧V1は導
入され、その増幅度をAとするとその出力電圧V2は、
となる。
ここで、(ACl)/(C1+C2)=Mとおくと、と
して表わされる。
増幅器23の出力端子は、交流成分のみを通過させるフ
イルタ25と直流成分のみを通過させるフイルタ27と
にそれぞれ接続されている。
従つて、フイルタ25の出力電圧V2AO=MVAO,
そしてフィルタ27の出力電圧V2DC=MVSとな9
、それぞれ除算器29、乗算器31の一方の入力端子に
供給されている。一方交流電圧VAOは増幅度Kの増幅
器28によつて増幅され、その出力電圧KVAOが乗算
器29の他方の入力端子に供給される。
従つて、除算器29の出力電圧V,は、として表わされ
る。
更に電圧V,は乗算器31の他方の入力端子に供給され
、該乗算器31の出力電圧VMは、となる。
Kは定数であるから、電圧Kgを適当な手段で測ること
によつて静電位Vsは求まる。本実施例は部材15の静
電位V8を測るものであるが、その際部材15に交流信
号源21を直接に接続させることなく行い得る。第2図
は本発明の別実施例を示すプロツク図であ9、第1図と
同一符号は同一機能のプロツクを示す。
第2図において、増幅度1の増幅器23を有する検出器
11の出力端子を可変増幅器35(増幅度A35=1〜
24)を介して差動増幅器37(増幅度A37=5)の
反転入力端子に接続する。増幅器37の非反転入力端子
を共通点と接地との間に設けた分圧器39の分圧端子に
接続しそしてその出力端子はコンデンサ41を介して同
期検出器43の一方の入力端子に接続すると共に増幅器
45に接続する。同期検出器43の他方の人力端子を共
通点CCに接続し、そしてその出力端子を可変増幅器3
5の制御入力端子に接続する。可変増幅器35の出力電
圧V,には、静電位V8に対応した直流成分V,。と交
流電圧。に対応した交流成分V,Aとが含まれている。
分圧器39による交流電圧VAOの分電圧V,と前記電
圧V3との差電圧の増幅電圧V5が差動増幅器37から
発生される。ここで、前記電圧V5の交流成分が零とな
るように同期整流器43によつて可弯増幅器35の増幅
度A35が制御される。いま分圧器39の分圧比をV,
=0.0014VA0となるようにすれば、電圧V,の
交流成分V,A/交流電圧VAOが0.0014となる
ように増幅度A,5は設定される。従つて電圧V,の直
流成分V,Oは、静電位Vsの0.0014倍の大きさ
に増幅される。第3図は、第2図の同期検出器43の詳
細プロツク図である。第3図において、検出器43はそ
の一方の入力端子が接続された増幅器47(増幅度A,
7=61)、増幅器が+1あるいは−1のいずれか一方
をとる増幅器49、低域通過形瀘波器53および積分器
55を直列接続した回路構成となつている。第2,3図
において、差動増幅器37の出力電圧5の交流成分のみ
がコンデンサ41を介して同期検出器43の入力電圧V
。
Nとして導入され、両増幅器47,49によつて増幅さ
れた後電圧VSYとして瀘波器53に供給される。瀘波
器53の出力電圧は積分器55によつて積分され、制御
信号CSとして可変増幅器35に供給される。交流電圧
VAOに応じてスイツチ51は開閉する。すなわち、電
圧VAOが高電圧状態あるいは低電圧状態のときにスイ
ツチ51はそれぞれ閉じあるいは開き、それに応じて増
幅度A,,はそれぞれ−1あるいは+1となる。電圧V
3が電圧V,より大きいときには、入力電圧1Nは交流
電圧VlOに対して位相ずれしている。
この場合増幅器49の出力電圧V8Yは必ず正であり、
増幅度A,5力伏きすぎることを示している。また電圧
V3が電圧4より小さければ、増幅器49の出力電圧V
SYは負であつて、増幅度A,5が小さすぎることを示
す。電圧V,が電圧V,に等しければ、増幅器49の出
力電圧VSYは零であつて、増幅度A,5は適切である
ことを示す。この出力電圧VSYが零で安定していれば
、電圧V,の交流成分は0.0014VA0に等しい。
第4図は、第2図の可変増幅器35の詳細ブロツク図で
ある。両図において、同期整流器43からの制御信号C
Sをゲートに受信するFET57のドレイン−ソースと
抵抗器36との直列回路が演算増幅器58の反転入力端
子と共通点CCとの間に接続されている。制御信号CS
によつてFET57の動作抵抗が変化し得るので、増幅
器35の増幅度は制御される。電圧,が電圧V,よりも
大きいときは制御信号CSは更に負となり、FET57
の抵抗値は増大するので増幅器35の増幅度A,,は低
下する。
増幅度A,5が低下すると電圧V,は小さくなり、この
動作は該電圧V,の交流成分が電圧V,に等しくなるま
で行なわれる。また同様に電圧V,の交流成分が電圧V
,よ9も小さいときにも、それらが等しくなるように増
幅度A35は制御される。上述の如く増幅器35の増幅
度A,5が安定すると、検出器11および増幅35,3
7,45の全体の増幅度は所定値となる。従つて、被測
定部材15の静電位V8は、増幅器45の直流出力電圧
VOの値に定数を乗じて容易?求まる。第5図は、第2
図に示した検出器11の詳細プロツク図である。
両図において、電極13にゲートが接続されたFET5
9には、スイツチ61、コンデンサ63および増幅器6
5を含む負帰還ループを介して増幅器35の出力側と接
続されている。増幅器23はシヤツタ・67、イイツチ
61およびスイツチ69と共に動作して、オフセツト電
圧を自動的に補償するようにしている。
初期的には両スイツチ61,69が閉じておリ、そして
共通点CCに電気的に接続されたシヤツタ67は部材1
5と電極13との間に位置して容量C1を減じている。
ここで、両コンデンサ16,19は放電されている。ス
イツチ61は閉じているので負帰還ループによつてコン
デンサ63を一定な補償された電圧に充電することによ
り、共通点の電圧VAOに増幅器35の出力電圧V3が
維持される。そしてスイツチ61が開き、シャツタ67
が部材15および電極13に容量結合されるように再配
置される。コンデンサ63によジ一定な補償電圧が維持
され、それにより増幅器35の出力電圧はオフセツト電
圧のために補償される。従つて、増幅器35の出力電圧
V,はいかなるオフセツト誤差に対しても補償され、そ
して部材15の静電位Vsに比例している。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図はそれぞれ本発明の実施例を示すプロツ
ク図、第3〜5図はそれぞれ第2図の各ブロツクの詳細
プロツク図で、11・・・検出器、13・・・電極、1
5・・・被測定部材、21・・・交流信号源、23・・
・増幅器、35・・・可変増幅器、43・・・同期整流
器、Vs・・・被測定静電位である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 静電位が生じている被測定部材に対向して容量結合
    された電極と、第1及び第2の端子間に交流出力電圧を
    発生する交流電源と前記第1の端子を前記被測定部材に
    結合する手段と、前記第2の端子を前記電極に容量結合
    する手段と、前記電極に生じる直流電圧成分及び交流電
    圧成分とを検出する検出手段と、前記交流出力電圧と前
    記交流電圧成分と前記直流電圧成分とを入力し前記交流
    出力電圧と前記交流電圧成分との間の伝達特性から前記
    静電位を求める導出手段とを設けた静電位計。 2 特許請求の範囲第1項記載の静電位計において、前
    記導出手段は、 前記交流出力電圧と前記交流電圧成分との間で除算を行
    なう手段と、前記除算手段の出力と前記直流電圧成分と
    の間で乗算を行なう手段とを含むことを特徴とする静電
    位計。 3 特許請求の範囲第1項記載の静電位計において、前
    記導出手段は、 前記交流電圧成分と前記直流電圧成分とを増幅する可変
    増幅手段と、前記可変増幅手段の出力中の交流電圧分と
    前記交流出力電圧との比が所定値になる様に前記可変増
    幅手段の増幅度を変化させる手段とを含むことを特徴と
    する静電位計。
JP54057930A 1978-05-11 1979-05-11 静電位計 Expired JPS5921509B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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US000000905066 1978-05-11
US05/905,066 US4197493A (en) 1978-05-11 1978-05-11 Electrostatic voltmeter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS54147880A JPS54147880A (en) 1979-11-19
JPS5921509B2 true JPS5921509B2 (ja) 1984-05-21

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CA (1) CA1125373A (ja)
DE (1) DE2918016A1 (ja)
FR (1) FR2425645A1 (ja)
GB (1) GB2022850B (ja)
HK (1) HK20086A (ja)
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