JP3276018B2

JP3276018B2 - 静電潜像読み取り装置

Info

Publication number: JP3276018B2
Application number: JP26864792A
Authority: JP
Inventors: 隆青野
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1992-10-07
Filing date: 1992-10-07
Publication date: 2002-04-22
Anticipated expiration: 2017-04-22
Also published as: JPH06118742A

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、静
電潜像読み取り装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、導電性層上に絶縁層を形成した電
荷保持媒体に、電圧印加露光、イオンフロー、ビーム露
光等により静電潜像を形成することが提案されている。
この電荷保持媒体は極めて高解像度であり、かつ半永久
的な画像情報の保存ができるという長所を有している
が、水等の接触により見かけ上電位が減衰し、検出でき
なくなる。あるいは第３者による画像情報の読み取りが
困難であるが、セキュリティが未だ完全とは言えない状
況にある。

【０００３】この対策として本出願人は、静電潜像の電
荷とは逆極性の電荷を付着させ、表面電位を減衰させて
外部からは像情報を読み出すことを不可能とし、画像情
報の読み取りに際しては電荷保持媒体表面にＰＥＴフィ
ルム等を密着させ、これを剥離することにより逆極性の
電荷を除去して画像情報を復活させ、読み取り可能にし
たものを既に提案している（特願平３ー１１０４４７
号）。

【０００４】上記提案を図１３により説明する。図中、
１は電荷保持媒体、１ｃは絶縁層、１ｂは導電性層、１
ｄは静電潜像、１ｅは１ｄとは逆極性の電荷、１ｆはＰ
ＥＴフィルムである。電荷保持媒体１は電極を形成する
導電性層１ｂ上にふっ素樹脂からなる絶縁体（商標名サ
イトップ）１ｃを厚さ２．６μｍ程積層したものであ
る。もちろん、電荷保持媒体１は図示しないガラス基板
等に積層するようにしてもよい。このような電荷保持媒
体１に対して従来公知の、例えばコロナ帯電あるいは電
荷保持媒体に対して感光体を対向配置し、導電性層１ｂ
との間に電圧を印加しつつ画像露光する、所謂電圧印加
露光により、図１３（ａ）に示すように静電潜像１ｄが
記録される。静電潜像を記録した電荷保持媒体１の絶縁
層表面を水等で濡らすか、あるいは電荷保持媒体１を高
湿度の環境下に配置することにより、図１３（ｂ）に示
すように、絶縁層１ｃの表面上には逆極性の電荷１ｅが
付着する。このとき付着する逆極性の電荷１ｅは静電潜
像による電位を打ち消し、外部からは表面電位を検出す
ることができず、静電潜像を読み取ることはできない。
このような状態の電荷保持媒体に対して、図１３（ｃ）
に示すように、厚さ１２μｍ程のＡｌを蒸着したＰＥＴ
フィルム１ｆのＡｌ蒸着とは反対の面を載せ、圧力を加
えるか、あるいは摩擦させることにより密着させた後剥
離することにより、絶縁層１ｃ上に付着した逆極性の電
荷１ｅはＰＥＴフィルム１ｆに付着して除去される。こ
の場合、静電潜像１ｄを形成する電荷は絶縁層１ｃにト
ラップされているために、ＰＥＴフィルム１ｆで逆極性
の電荷を取り除くと顕在化し、静電潜像の読み取りが可
能となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように、潜像電荷
と逆極性の電荷を付着することにより、セキュリティの
向上や長期安定保存ができるなどの利点があるものの、
読み取りに際して逆極性の電荷を取り除く必要があるた
めに読み取り操作が面倒であるとともに、電荷除去の際
に像乱れを起こす可能性がある。

【０００６】本発明は上記課題を解決するためのもの
で、潜像電荷と逆極性の電荷を付着することにより、セ
キュリティの向上や長期安定保存を可能にするととも
に、潜像読み取りに際して像乱れを生じさせることのな
い静電潜像読み取り装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は電位検出用微小
作用断面積を有するプローブを用い、以下に述べる原
理、手段により潜像読み取りを行うものである。電荷保
持媒体に形成された静電潜像は絶縁層表面に帯電してい
るとは言え、実際には僅かに絶縁層内部に入った位置に
蓄積されている。この電荷保持媒体を水等につけると、
静電潜像上には逆極性の電荷が付着するが、この電荷は
絶縁層表面に付着するため潜像電荷と表面の逆極性の電
荷の間にはサブμｍオーダの微小間隔が存在する。この
微小間隔に比して十分離れた距離に電位検出用プローブ
を接近させても静電潜像と表面の逆極性の電荷の影響は
打ち消し合って電気的には何も検出できない。しかし、
プローブを前記微小間隔程度に接近させると、プローブ
には潜像電荷と表面の逆極性の電荷の距離の差に応じて
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間で生じる
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、即ちその部分の静電像を読み取ることが
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
で静電潜像の読み取り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次元的に静電潜像の読み取りを行うことが可能
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、即ちその部分の静電潜像を
読み取ることができる。

【００１１】２次元走査による読み取り、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。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
静電潜像読み取りが実現できる。

【００１２】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
によっても静電潜像の読み取りを行うことができる。

【００１３】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、この値から静電潜像を読み取ること
ができる。

【００１４】

【作用】本発明は電位検出用プローブを用い、静電潜像
上に潜像電荷と逆極性の電荷が付着された記録媒体に接
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
分解能で逆極性の電荷により遮蔽された静電潜像を読み
取ることが可能となる。

【００１５】

【実施例】図１は以下の各実施例で説明する記録媒体及
びプローブによる静電潜像読み取りの基本的構成を示す
図である。図１（ａ）に示すように、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に記録電荷が形成されている。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を水等につけるか、湿気の多い環境に配すると、図
１（ｂ）に示すように記録電荷が形成された表面にのみ
逆極性のシールド電荷１ｅが付着する。このような記録
媒体１に対して、図１（ｃ）に示すように、記録電荷１
ｄとシール電荷１ｅ間の微小間隔程度、例えば０．１μ
ｍ程にプローブ２を接近させると、プローブ２には記録
電荷とシールド電荷とが作用し、両方の作用力の差に基
づく電荷が誘導されて静電気力が働く。この静電気力に
よる作用を利用して記録媒体１の記録電荷１ｄの読み取
りを行う。

【００１６】〔実施例１〕図２はプローブの機械的変位
から記録媒体の静電潜像を読み取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。

【００１７】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。

【００１８】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、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１０μｍ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。

【００１９】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。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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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
録媒体上の任意の位置における静電潜像を読み取ること
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。

【００２３】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。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。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。

【００２４】〔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。

【００２５】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静電潜像の
読み取りが可能となる。以上、述べた以外は〔実施例
１〕の場合と同じである。

【００２６】〔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静電潜
像の読み取りが可能となる。以上、述べた以外は〔実施
例１〕の場合と同じである。

【００２７】〔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。

【００２８】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。

【００２９】〔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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】〔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。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。

【００３３】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。

【００３４】〔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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】〔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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】〔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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】

【発明の効果】以上のように、静電潜像上に潜像電荷と
逆極性の電荷が付着された状態で高分解能で静電潜像読
み取りが可能となる。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、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。

【００４５】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静電潜
像読み取りの基本的構成を示す図である。

【図２】機械的変位より静電潜像の読み取りを行う実
施例を説明する図である。

【図３】プローブの一例を示す図である。

【図４】振動振幅より静電潜像の読み取りを行う実施
例を説明する図である。

【図５】固有振動数より静電潜像の読み取りを行う実
施例を説明する図である。

【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静電潜像の読み取りを行う実
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静電潜像の読み取りを行う実施
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静電潜像の読み取りを行う実
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
制御量より静電潜像の読み取りを行う実施例を示す図で
ある。

【図１０】振動振幅を一定に保つためのバイアス電圧
制御量より静電潜像の読み取りを行う実施例を示す図で
ある。

【図１１】固有振動数を一定に保つためのバイアス電
圧制御量より静電潜像の読み取りを行う実施例を示す図
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】既提案の静電潜像読み取り方法を説明する
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

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】記録媒体に形成された静電潜像上に潜像
電荷と逆極性の電荷が付着された静電潜像の読み取り装
置であって、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
録媒体上の電荷との間に働く静電気力の作用を検知する
検知手段と、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、前記移動手段により静電潜像電荷と前記逆
極性の電荷間の距離近傍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とともに、
バイアス電圧制御手段による制御量より静電潜像を読み
取ることを特徴とする静電潜像読み取り装置。
【請求項２】請求項１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静電潜像読み取り装置。
【請求項３】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静電潜像読み取り装置。
【請求項４】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静電潜像読み取り装
置。