JPH063397A - 電位分布測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 微小部分の電位測定を可能にする。 【構成】 電位検出用プローブを用い、電位分布を有す
る記録媒体に接近させたとき作用する静電気力によるプ
ローブの機械的変位、固有振動数の変化、或いは振幅の
変化を利用し、また、静電気力による作用によってプロ
ーブの状態が変化しないようにプローブ─記録媒体間の
距離、プローブ─記録媒体間のバイアス電圧を制御した
ときの制御量から、記録媒体上の電位分布を測定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は静電記録媒体、電子写真
用静電潜像保持媒体などの電荷像保持媒体に形成された
静電潜像の読み取り、または静電荷、分極などの静電気
力を利用した高密度記録装置の信号読み出しなどの、２
次元的な電位分布を測定する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、帯電した試料など、電位分布を
有する記録媒体の表面電位を測定するためには、記録媒
体に測定用電極を近づけ、そのときに測定用電極に誘起
される誘導電荷を測定する手段が用いられる。すなわ
ち、記録媒体に測定用電極を近づけることによって記録
媒体と測定電極間に静電容量を形成すると、測定電極上
には記録媒体上の静電荷に対応した誘導電荷が誘起され
る。

【０００３】従来、この誘起された誘導電荷量を測定す
ることで表面電位の測定を行っている。２次元的電位分
布は、測定用電極、あるいは記録媒体を２次元的に走査
することによって測定することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の誘導電荷量を測
定する方式では、微小部分の電位を測定する場合、測定
用電極の大きさも測定部分に合わせて小さくする必要が
ある。しかし、測定用電極の大きさが小さくなると、そ
の面積に比例して誘起される誘導電荷量も小さくなるの
で、検出すべき信号量の絶対値が小さくなる。そのた
め、信号処理系のＳ／Ｎ比などの特性を考慮すると、測
定電極の大きさは無限に小さくできるわけではなく限界
がある。よって、誘導電荷量を測定する方式では、微小
部分の測定を行うことは極めて困難であった。

【０００５】本発明は上記課題を解決するためのもの
で、誘導電荷量を測定する方式では測定できない微小部
分の電位を測定可能な電位分布測定装置を提供すること
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は試料上の微小部
分の電位を測定することを目的とし、電位検出用微小作
用断面積を有するプローブを用い、以下に述べる原理、
手段により、これを可能、実現したものである。

【０００７】電位分布を有する記録媒体に対し、電位検
出用プローブを接近させると、プローブの記録媒体側に
面した部分には、記録媒体上の静電荷により、誘導電荷
が誘起される。このとき、例えばプローブとして針のよ
うに先端が先鋭化されたものを用いれば誘導電荷はその
先端部分に誘起される。

【０００８】誘起された誘導電荷と記録媒体により生じ
る電界によってプローブと記録媒体の間に静電気力が働
くので、プローブが機械的に変位可能であるようにして
おけば、プローブには撓みなどの機械的変位が生じる。
機械的変位は、静電気力に対応した変位量を示すので、
この機械的変位を検出することによって、そこに作用し
ている静電気力、即ちその部分の電位を知ることができ
る。

【０００９】さらに、この方法では、誘起された誘導電
荷による静電気力によって、検出可能な程度の機械的変
位が得られれば良いので、プローブの材質、形状、構
成、または機械的変位の検出手段を選択することによっ
て、分子、原子オーダーの大きさまでプローブの分解能
で電位分布の測定を行うことができる。また、記録媒
体、あるいはプローブを２次元的に走査することによっ
て、２次元的な電位分布状態の測定が可能である。

【００１０】以上は、静止状態のプローブを用いた場合
であるが、強制的に外力で振動させたプローブを記録媒
体に接近させることによっても同様な測定を行うことが
できる。プローブをその機械的固有振動数で一定の振幅
を保つように外力によって振動させながら電位分布を有
する記録媒体に接近させる。すると、前述の場合と同様
に誘導電荷が誘起され、プローブには静電気力が働く。
プローブの静電気力という新たな外力が作用することに
よって、プローブの固有振動数、あるいは振幅が変化す
る。この固有振動数、あるいは振幅の変化分はプローブ
に働く静電気力に対応して変わるので、固有振動数、あ
るいは振幅を測定することによって静電気力、即ちその
部分の電位を知ることができる。

【００１１】２次元走査による電位分布の測定、分解能
に関しては前述の機械的変位の場合と同様である。

【００１２】以上のごとく、電位検出用プローブを用
い、その機械的変位、固有振動数の変化、或いは振幅の
変化という静電気力によって作用する現象を直接利用す
る方法により、微小部分の電位測定が実現できる。

【００１３】これらの作用は記録媒体の電位によって左
右される以外に、プローブと記録媒体との距離によって
も影響を受ける。記録媒体上の電位分布を走査しながら
測定する際に、これらの静電気力による作用によってプ
ローブの状態が変化しないようにプローブ─記録媒体間
の距離を制御すると、この制御量がプローブに働く静電
気力に対応する量となるので、この値を測定しながら走
査することによっても電位分布を測定することができ
る。

【００１４】また、プローブ─記録媒体間に働く静電気
力は、記録媒体によって生じる電界以外に、プローブ─
記録媒体間に外部から電圧を印加することによっても作
用させることができる。そこで、記録媒体上の電位分布
を走査しながら測定する際に、プローブ─記録媒体間に
バイアス電圧を印加し、記録媒体より生じる静電気力に
よってプローブの状態が変化しないようにバイアス電圧
を制御するようにすると、この制御量はプローブに働く
静電気力に対応する量となり、この値から電位分布を測
定することができる。

【００１５】

【作用】本発明は電位検出用プローブを用い、電位分布
を有する記録媒体に接近させたとき作用する静電気力に
よるプローブの機械的変位、固有振動数の変化、或いは
振幅の変化を利用し、また、静電気力による作用によっ
てプローブの状態が変化しないようにプローブ─記録媒
体間の距離、プローブ─記録媒体間のバイアス電圧を制
御したときの制御量から、従来の誘導電荷を直接測定す
る方式を越える細かい分解能で電位分布の測定が可能と
なる。

【００１６】

【実施例】図１は以下の各実施例で説明する記録媒体及
びプローブによる電位検出の基本的構成を示す図であ
る。記録媒体１は、支持体１ａ上に導電層１ｂを挟み電
荷保持層１ｃが積層され、電荷保持層１ｃ上に記録電荷
が存在していることにより電位分布を形成している。こ
のような構成の記録媒体に限らず、静電荷、誘導電荷、
双極子分極等によって電位分布を有している媒体であれ
ば本発明における測定対象となり得る。このような記録
媒体１に対してプローブ２を接近させると、プローブ２
の表面には電荷が誘導されて記録媒体１上の電荷との間
で静電気力が働く。この静電気力による作用を利用して
記録媒体１の電位分布を測定する。

【００１７】〔実施例１〕図２はプローブの機械的変位
から記録媒体の電位分布を測定する実施例を示す図であ
る。図中、１は記録媒体、２はプローブ、３はプローブ
固定治具、４は機械的変位測定装置、５はＺ方向移動装
置、６はＸ−Ｙ走査装置、７はＺ方向制御装置、８はＸ
−Ｙ走査制御装置、９は記録処理装置である。記録媒体
１はＸ−Ｙ面で走査するとともにプローブ２と接近させ
るため、Ｘ−Ｙ走査装置６及びＺ方向移動装置５の上に
設置される。このとき、記録媒体１がカード状形態のも
のであれば、Ｘ−Ｙ走査装置６は圧電素子、電磁モータ
等を駆動源としたＸ−Ｙステージ等が利用できる。記録
媒体１がディスク形状であれば、Ｘ−Ｙ走査装置６は回
転機構と回転中心方向への移動装置、また、記録媒体１
がドラム等に形成された円筒形状であれば、Ｘ−Ｙ走査
装置６は回転機構と回転軸に平行な方向への移動装置と
なる。Ｚ方向移動装置５は圧電素子、電磁モータ等を駆
動源としたＺステージが利用できる。

【００１８】Ｘ−Ｙ走査装置６、Ｚ方向移動装置５はそ
れぞれＸ−Ｙ走査制御装置８、Ｚ方向制御装置７に接続
されて駆動制御される。なお、Ｘ−Ｙ走査装置６とＺ方
向移動装置５は、図２に示すように分離されている場合
以外にも、圧電素子等で構成されたＸ，Ｙ，Ｚ方向に移
動可能な一体化されたものを用いても構わない。

【００１９】プローブ２はプローブ固定治具３によって
一端を固定された状態で記録媒体１の近傍に設置され
る。プローブ２の材質、形態は、電界が存在する場にプ
ローブが置かれた際に誘導電荷が誘起され、記録電荷と
の静電気力による作用で機械的変位が生じるものであれ
ば良い。図３に導電性を有する金属箔（Ｎｉ等）を用い
て作成したプローブの一例を示す。金属箔の厚さは１０
μｍであり、先端部分は測定時の横方向分解能を上げる
ため先鋭化されている。これ以外に、ワイヤー形状の金
属線、強誘電性を有する材料を用いた針など、電界によ
って機械的変位を生じるものであれば本装置のプローブ
として利用することができる。

【００２０】プローブとして金属など導電性を有する材
料を用いた際には、静電気力による効果を上げるため、
図２に示すようにプローブ２と記録媒体１の導電層１ｂ
を短絡しても良い。また、短絡するかわりに、両者をそ
れぞれアースに接続しても構わない。これにより、導電
層１ｂに誘起されている記録電荷と逆極性の電荷がプロ
ーブに分配されるので静電気力を増加させることができ
る。

【００２１】図２では、プローブ固定治具３に移動機構
は設けられていないが、記録媒体１が設置されているＸ
−Ｙ走査装置６、Ｚ方向移動装置５は、それぞれプロー
ブ固定治具３に設けても良い。無論、両者に設けられて
いても構わない。

【００２２】記録媒体１とプローブ２は、Ｚ方向移動装
置５により、両者の相互作用によって静電気力が働く距
離まで接近させる。プローブ２は、一端をプローブ固定
治具３によって固定され、先端部分は記録媒体との相互
作用による静電気力によって力を受けるため撓みなどの
機械的変位を生じる。これを機械的変位測定装置４で検
出する。

【００２３】機械的変位検出装置４は、一般にＡＦＭ
（原子間力顕微鏡）で用いられる手法などが利用でき
る。すなわち、プローブ２の上部にトンネル電流検出用
の針を設け、プローブ２とトンネル電流検出用の針との
トンネル電流からプローブ２の変位を検知するＳＴＭ
（走査型トンネル顕微鏡）の原理を利用した手法、ま
た、プローブ２の上面に任意の一方向からレーザビーム
等の光線を照射し、その反射光の位置的変位を測定する
ことによりプローブ２の変位を知る光てこ法、レーザ光
をプローブ上面に照射し、その反射光との干渉現象より
プローブ２の変位を知る光波干渉法などを用いることが
できる。

【００２４】機械的変位検出装置４の出力される変位信
号、及びＸ−Ｙ走査制御装置８より出力される位置信号
は記録処理装置９に取り込まれる。記録処理装置として
はレコーダ、コンピュータなどが使用される。ここで変
位信号を記録媒体上の電位に換算し、Ｘ−Ｙ走査制御装
置８から得られる位置信号に対応させることによって記
録媒体上に任意の位置における電位を知ることができ
る。なお、位置信号は、Ｘ−Ｙ走査制御装置を利用せ
ず、プローブと記録媒体の相対的位置を測定する独立し
た装置を設け、そこから得られる信号を使用しても良
い。

【００２５】任意の位置における測定を行った後、Ｘ−
Ｙ走査装置６で記録媒体１を走査することによって記録
媒体１の電位分布を測定することができる。走査方法と
しては、一点を測定後、次の位置へ移動し、停止した後
測定を行う、という間欠的な走査方法と共に、停止させ
ずに連続して移動している状態で測定を行う方法も可能
である。また、実際に移動させるのは、記録媒体、プロ
ーブのいずれであっても、またその両方であっても構わ
ない。

【００２６】以上、プローブの機械的変位を検出する例
について述べてきたが、記録媒体の形状、走査方向など
によって、本発明の主旨を変えない範囲で別の構成も可
能である。

【００２７】〔実施例２〕図４はプローブを振動させ、
その振幅から電位分布を測定する実施例を示す図で、基
本構成は〔実施例１〕と同じであり、これに振動励起装
置１０と振幅測定装置１１が加えられている。振動励起
装置１０は、プローブ２をその固有振動数で振動させる
ためのものである。振動させる手段としては圧電素子等
をプローブ２、あるいはプローブ固定治具３に接続し、
圧電素子に固有振動数に相当する周波数で圧電パルスを
加えることによって振動させる。また、レーザビーム、
発熱素子等でプローブの一部に固有振動数に相当する周
波数で熱パルスを加え、周波数に熱膨張を生じさせて振
動させる方法などがある。

【００２８】Ｚ方向移動装置５によって、記録媒体１と
振動状態にあるプローブ２を接近させる。プローブ２を
静電気力が働く距離まで近づけたとき、プローブの振動
状態は静電気力によって変化し、振幅が変わる。これら
の変化は機械的変位検出装置４によって検知され、振幅
測定装置１１を経由し、振幅信号として記録処理装置９
に取り込まれる。振幅測定装置１１は、例えば、入力さ
れた信号の交流成分を検出するような回路で構成されて
いるものである。記録処理装置９において入力された振
幅信号を記録媒体上の電位に換算することで電位分布の
測定が可能となる。以上、述べた以外は〔実施例１〕の
場合と同じである。

【００２９】〔実施例３〕図５はプローブを振動させ、
その固有振動数から電位分布を測定する実施例を示す図
で、基本構成は〔実施例２〕と同じであり、〔実施例
２〕の振幅測定装置のかわりに固有振動数測定装置１２
が加えられている。Ｚ方向移動装置５によって、記録媒
体１と振動状態にあるプローブ２を接近させ、プローブ
２に静電気力が働く距離まで近づけたとき、プローブの
固有振動数は静電気力の強さに応じて変化する。これを
固有振動数測定装置１２によって測定する。手法として
は、例えば機械的変位測定装置４によって振動状態をモ
ニタしながら、振動励起装置１０でプローブを振動させ
る周波数を走査し、最大振幅が得られる周波数を選択す
ることで固有振動数を決定する方法などがある。固有振
動数測定装置１２で得られた固有振動数の情報は、記録
処理装置９に伝達される。記録処理装置９において入力
された信号を記録媒体上の電位に換算することで電位分
布の測定が可能となる。以上、述べた以外は〔実施例
１〕の場合と同じである。

【００３０】〔実施例４〕図６は機械的変位を検出し、
その値が一定値を保つように記録媒体─プローブ間の間
隔を制御し、その制御量から電位分布を測定する実施例
を示す図で、基本構成は〔実施例１〕と同じであるが、
機械的変位検出装置４の信号がＺ方向制御装置７に入
り、Ｚ方向制御装置７の制御信号が記録処理装置９に取
り込まれる構成になっている。プローブ２と記録媒体１
との相互作用による静電気力によって、プローブ２は機
械的変位を生じるが、この変位量は、プローブと記録媒
体間の間隔を変えることによっても変化する。すなわ
ち、記録媒体上の電位が同じであっても、プローブとの
間隔によって働く静電気力の大きさが異なるからであ
る。

【００３１】Ｚ方向制御装置７では、初期に設定した変
位量と異なる値が機械的変位検出装置４より入力された
場合、初期に設定した変位量になるように、Ｚ方向移動
装置５によってプローブ─記録媒体間の間隔を制御す
る。この制御量は、プローブ─記録媒体間に働く静電気
量に対応する。このとき移動させるものは、記録媒体、
またはプローブ、あるいはその両方であっても構わな
い。そして、制御量信号は記録処理装置９に送られ、こ
こで記録媒体上の電位に換算される。以上、述べた以外
は〔実施例１〕の場合と同じである。

【００３２】〔実施例５〕図７はプローブを振動させ、
その振幅を一定に保つようにプローブ─記録媒体間の間
隔を制御することによって電位分布を測定する実施例を
示す図であり、基本構成は〔実施例２〕の場合と同じで
あるが、振幅測定装置１１の出力信号がＺ方向制御装置
７に入り、その制御信号が記録装置９に取り込まれるよ
うになっている。

【００３３】プローブ２と記録媒体１との相互作用によ
る静電気力によって、プローブの振動状態は変化して振
幅が変わるが、この振幅変化量はプローブと記録媒体間
の間隔を変えることによっても変化する。すなわち、記
録媒体上の電位が同じであっても、プローブとの間隔に
よって働く静電気力の大きさが異なるからである。

【００３４】Ｚ方向制御装置７では、初期に設定した振
動の振幅と異なる振幅が振幅測定装置１１より入力した
場合、初期に設定した振幅となるように、Ｚ方向移動装
置５によってプローブ─記録媒体間の間隔を制御する。
この制御量は、プローブ─記録媒体間に働く静電気量に
対応する。このとき移動させるものは、記録媒体、また
はプローブ、あるいはその両方であっても構わない。そ
して、制御量信号は記録処理装置９に送られ、ここで記
録媒体上の電位に換算される。以上、述べた以外は〔実
施例１〕の場合と同じである。

【００３５】〔実施例６〕図８はプローブを振動させ、
その固有振動数を一定に保つようにプローブ─記録媒体
間の間隔を制御することによって電位分布を測定する実
施例を示す図で、基本構成は〔実施例３〕の場合と同じ
であるが、固有振動数測定装置１２の出力信号がＺ方向
制御装置７に入り、その制御信号が記録装置９に取り込
まれるようになっている。

【００３６】プローブ２と記録媒体１との相互作用によ
る静電気力によって、プローブの固有振動数は変わる
が、この変化量はプローブと記録媒体間の間隔を変える
ことによっても変化する。すなわち、記録媒体上の電位
が同じであっても、プローブとの間隔によって働く静電
気力の大きさが異なるからである。

【００３７】Ｚ方向制御装置７では、初期に設定した固
有振動数と異なる振動数が固有振動数測定装置１２より
入力した場合、初期に設定した振動数となるように、Ｚ
方向移動装置５によってプローブ─記録媒体間の間隔を
制御する。この制御量は、プローブ─記録媒体間に働く
静電気量に対応する。このとき移動させるものは、記録
媒体、またはプローブ、あるいはその両方であっても構
わない。そして、制御量信号は記録処理装置９に送ら
れ、ここで記録媒体上の電位に換算される。以上、述べ
た以外は〔実施例１〕の場合と同じである。

【００３８】〔実施例７〕図９は機械的変位を検出し、
その値を一定値に保つように記録媒体─プローブ間のバ
イアス電圧を制御し、その制御量から電位分布を測定す
る実施例を示す図で、基本構成は〔実施例１〕と同じで
あるが、機械的変位検出装置４の信号がバイアス電圧制
御装置１３に入り、バイアス電圧制御装置１３の制御信
号が記録処理装置９に取り込まれ、プローブ２と記録媒
体１の誘電層１ｂの間にバイアス電圧が印加される構成
になっている。

【００３９】プローブ２と記録媒体１との相互作用によ
る静電気力によってプローブ２は機械的変位を生じる
が、この変位量はプローブと記録媒体の間にバイアス電
圧を印加することによっても変化する。すなわち、記録
媒体上の電位が同じであっても、外部バイアス電圧によ
って、プローブに働く静電気力の大きさが異なるからで
ある。

【００４０】バイアス電圧制御装置１３では、初期に設
定した変位量と異なる値が機械的変位検出装置４より入
力された場合、初期に設定した変位量になるように、プ
ローブ─記録媒体間のバイアス電圧を制御する。この制
御量は記録媒体上の電位に対応する。制御量信号は記録
処理装置９に送られ、ここで記録媒体上の電位に換算さ
れる。以上述べた以外は〔実施例１〕と場合と同じであ
る。

【００４１】〔実施例８〕図１０はプローブを振動さ
せ、その振幅を一定に保つようにプローブ─記録媒体間
のバイアス電圧を制御することによって電位分布を測定
する実施例を示す図で、基本構成は〔実施例２〕の場合
と同じであるが、振幅測定装置１１の出力信号がバイア
ス電圧制御装置１３に入り、その制御信号が記録処理装
置９に取り込まれ、プローブ２と記録媒体１の誘電層１
ｂの間にバイアス電圧が印加できるようになっている点
である。

【００４２】プローブ２と記録媒体１との相互作用によ
る静電気力によって、プローブの振動状態は変化して振
幅が変わるが、この振幅変化はプローブと記録媒体の間
にバイアス電圧を印加することによっても変化する。す
なわち、記録媒体上の電位が同じであっても、外部バイ
アス電圧によって、プローブに働く静電気力の大きさが
異なるからである。

【００４３】バイアス電圧制御装置１３では、初期に設
定した振幅と異なる振幅が振幅測定装置１１より入力さ
れた場合、初期に設定した振幅となるように、プローブ
─記録媒体間のバイアス電圧を制御する。この制御量は
記録媒体上の電位に対応する。制御量信号は記録処理装
置９に送られ、ここで記録媒体上の電位に換算される。
以上述べた以外は〔実施例１〕と場合と同じである。

【００４４】〔実施例９〕図１１はプローブを振動さ
せ、その固有振動数を一定に保つようにプローブ─記録
媒体間のバイアス電圧を制御することによって電位分布
を測定する実施例を示す図で、基本構成は〔実施例３〕
の場合と同じであるが、固有振動数測定装置１２の出力
信号がバイアス電圧制御装置１３に入り、その制御信号
が記録処理装置９に取り込まれ、プローブ２と記録媒体
１の誘電層１ｂの間にバイアス電圧が印加できるように
なっている。

【００４５】プローブ２と記録媒体１との相互作用によ
る静電気力によって、プローブの固有振動数は変化する
が、この振動数の変化はプローブと記録媒体の間にバイ
アス電圧を印加することによっても変化する。すなわ
ち、記録媒体上の電位が同じであっても、外部バイアス
電圧によって、プローブに働く静電気力の大きさが異な
るからである。

【００４６】バイアス電圧制御装置１３では、初期に設
定した固有振動数と異なる振動数が固有振動数測定装置
１２より入力された場合、初期に設定した固有振動数と
なるように、プローブ─記録媒体間のバイアス電圧を制
御する。この制御量は記録媒体上の電位に対応する。制
御量信号は記録処理装置９に送られ、ここで記録媒体上
の電位に換算される。以上述べた以外は〔実施例１〕と
場合と同じである。

【００４７】次に、図８で説明した実施例５に基づいて
測定した例について説明する。図８の具体的システム構
成は図１２に示す通りである。記録媒体１に相当するサ
ンプル２１としては、絶縁層／ＩＴＯ／ガラスの層構成
とし、絶縁層はＦＥＰ（Fluoro Ethylene propylene ）
フィルムを使用し、電位約−８０Ｖの静電潜像（２０μ
ｍ幅のライン＆スペース）を形成した。サンプル２１
は、電源２７で駆動制御されるピエゾアクチュエータ２
５でＺ方向に、Ｘ−Ｙコントローラ２８で駆動されるＸ
−Ｙステージ２６でＸ−Ｙ方向に走査し、プローブを構
成するカンチレバー２２に対してファンクション・ジェ
ネレータ３１で駆動されるレーザダイオード（８３０ｎ
ｍ）から熱パルスを与えて振動させた。振動の検出は光
てこ法を使用し、レーザダイオード２４ａ（６７０ｎ
ｍ）を照射し、その反射光をＰＳＤ２４ｂで検出した。
検出出力はロックインアンプ３２で位相検波し、検波出
力でアンプ３３を通して電源２７よりピエゾアクチュエ
ータ２５を駆動し、間隔制御してカンチレバーの振幅が
一定になるように制御した。このときのアンプ３３の出
力、Ｘ−Ｙコントローラ２８から得られる位置情報をコ
ンピュータ２９に入力してプロットしたところ、図１３
に示すような結果が得られた。図１３はＸ３００μｍ、
Ｙ１５０μｍの領域の静電潜像（電位分布）を示してい
る。

【００４８】

【発明の効果】以上のように、記録媒体の電位分布をよ
り細かな分解能で測定することが可能となる。本発明
は、記録媒体とプローブとの静電気力を利用するもので
あり、電位分布に限らず、静電荷量分布、誘導電荷分
布、分極状態分布、誘電率分布などの記録媒体外部の電
場を変化させるものであれば測定可能である。

【００４９】また、上記の現象をメモリとして利用した
記録システムの読み出し装置としても利用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の記録媒体及びプローブによる電位検
出の基本的構成を示す図である。

【図２】 機械的変位より電位分布を測定する実施例を
示す図である。

【図３】 プローブの一例を示す図である。

【図４】 振動振幅より電位分布を測定する実施例を示
す図である。

【図５】 固有振動数より電位分布を測定する実施例を
示す図である。

【図６】 機械的変位を一定に保つためのプローブ─記
録媒体間の間隔制御量から電位分布を測定する実施例を
示す図である。

【図７】 振動振幅を一定に保つためのプローブ─記録
媒体間の間隔制御量から電位分布を測定する実施例を示
す図である。

【図８】 固有振動数を一定に保つためのプローブ─記
録媒体間の間隔制御量から電位分布を測定する実施例を
示す図である。

【図９】 機械的変位を一定に保つためのバイアス電圧
制御量より電位分布を測定する実施例を示す図である。

【図１０】 振動振幅を一定に保つためのバイアス電圧
制御量より電位分布を測定する実施例を示す図である。

【図１１】 固有振動数を一定に保つためのバイアス電
圧制御量より電位分布を測定する実施例を示す図であ
る。

【図１２】 図８の具体的システム構成を示す図であ
る。

【図１３】 図１２のシステムによる実測結果を示す図
である。

【符号の説明】

１…記録媒体、１ａ…支持体、ｂ…誘電層、１ｃ…電荷
保持層、２…プローブ、３…プローブ固定治具、４…機
械的変位検出装置、５…Ｚ方向移動装置、６…Ｘ−Ｙ走
査装置、７…Ｚ方向制御装置、８…Ｘ−Ｙ走査制御装
置、９…記録処理装置、１０…振動励起装置、１１…振
幅測定装置、１２…固有振動数測定装置、１３…バイア
ス電圧制御装置。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電位検出用プローブを用いて記録媒体上
   の電位分布を測定する装置において、電位検出用プロー
   ブと記録媒体との相対的位置関係を３次元的に変える移
   動手段と、プローブと記録媒体間に働く静電気力の作用
   を検知する検知手段とを備え、前記移動手段により静電
   気力による相互作用が生じる距離までプローブと記録媒
   体とを接近させ、記録媒体あるいはプローブを２次元的
   に走査してプローブに働く静電気力の作用を検知するこ
   とを特徴とする電位分布測定装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の装置において、さらにプ
   ローブに働く静電気力の作用を一定に保つようにプロー
   ブ─記録媒体間の間隔を制御する間隔制御手段を備え、
   間隔制御手段による制御量より記録媒体上の電位分布を
   測定する電位分布測定装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の装置において、さらにプ
   ローブ─記録媒体間にバイアス電圧を印加するととも
   に、プローブに働く静電気力の作用を一定に保つように
   バイアス電圧を制御するバイアス電圧制御手段を備え、
   バイアス電圧制御手段による制御量より記録媒体上の電
   位分布を測定する電位分布測定装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載の装置において、前記検知
   手段は、プローブの機械的変位を検出することにより静
   電気力を検知することを特徴とする電位分布測定装置。
5. 【請求項５】 請求項１記載の装置において、さらにプ
   ローブをその固有振動数で振動させる振動励起手段を備
   え、前記検知手段は、静電気力によるプローブの振動振
   幅の変化を検出することにより静電気力を検知すること
   を特徴とする電位分布測定装置。
6. 【請求項６】 請求項１記載の装置において、さらにプ
   ローブをその固有振動数で振動させる振動励起手段を備
   え、前記検知手段は、静電気力によるプローブの固有振
   動数の変化を検出することにより静電気力を検知するこ
   とを特徴とする電位分布測定装置。
7. 【請求項７】 請求項２記載の装置において、前記間隔
   制御手段は、プローブの機械的変位を一定に保つように
   プローブ─記録媒体間の距離を制御することを特徴とす
   る電位分布測定装置。
8. 【請求項８】 請求項２記載の装置において、さらにプ
   ローブをその固有振動数で振動させる振動励起手段を備
   え、前記間隔制御手段は、プローブの振動振幅を一定に
   保つようにプローブ─記録媒体間の距離を制御すること
   を特徴とする電位分布測定装置。
9. 【請求項９】 請求項２記載の装置において、さらにプ
   ローブをその固有振動数で振動させる振動励起手段を備
   え、前記間隔制御手段は、プローブの固有振動数を一定
   に保つようにプローブ─記録媒体間の距離を制御するこ
   とを特徴とする電位分布測定装置。
10. 【請求項１０】 請求項３記載の装置において、前記バ
    イアス電圧制御手段は、プローブの機械的変位を一定に
    保つようにプローブ─記録媒体間のバイアス電圧を制御
    することを特徴とする電位分布測定装置。
11. 【請求項１１】 請求項３記載の装置において、さらに
    プローブをその固有振動数で振動させる振動励起手段を
    備え、前記バイアス電圧制御手段は、プローブの振動振
    幅を一定に保つようにプローブ─記録媒体間のバイアス
    電圧を制御することを特徴とする電位分布測定装置。
12. 【請求項１２】 請求項３記載の装置において、さらに
    プローブをその固有振動数で振動させる振動励起手段を
    備え、前記バイアス電圧制御手段は、プローブの固有の
    振動数を一定に保つようにプローブ─記録媒体間のバイ
    アス電圧を制御することを特徴とする電位分布測定装
    置。