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JP3465899B2 - Electrostatic latent image reading method and apparatus - Google Patents

Electrostatic latent image reading method and apparatus

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JP3465899B2
JP3465899B2 JP2001399847A JP2001399847A JP3465899B2 JP 3465899 B2 JP3465899 B2 JP 3465899B2 JP 2001399847 A JP2001399847 A JP 2001399847A JP 2001399847 A JP2001399847 A JP 2001399847A JP 3465899 B2 JP3465899 B2 JP 3465899B2
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JP
Japan
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probe
latent image
recording medium
electrostatic latent
charge
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JP2001399847A
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隆 青野
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Dai Nippon Printing Co Ltd
Original Assignee
Dai Nippon Printing Co Ltd
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Publication date
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  • Electrophotography Using Other Than Carlson'S Method (AREA)
  • Control Or Security For Electrophotography (AREA)

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】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、静電潜像読み取り方法及び装置に関するものであ
る。
The present invention relates to the reading of an electrostatic latent image formed on a charge image holding medium such as an electrostatic recording medium or an electrostatic latent image holding medium for electrophotography, or electrostatic force such as electrostatic charge or polarization. The present invention relates to a method and apparatus for reading an electrostatic latent image, such as signal reading of a high-density recording apparatus using the.

【0002】[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。
2. Description of the Related Art Conventionally, it has been proposed to form an electrostatic latent image on a charge holding medium having an insulating layer formed on a conductive layer by voltage application exposure, ion flow, beam exposure or the like.
This charge holding medium has the advantages of extremely high resolution and being capable of semi-permanently storing image information. However, contact with water or the like apparently attenuates the potential and makes it undetectable. Alternatively, it is difficult for a third party to read the image information, but the security is not yet perfect.

【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)。
As a countermeasure against this, the applicant of the present invention attaches a charge having a polarity opposite to that of the charge of the electrostatic latent image, attenuates the surface potential and makes it impossible to read the image information from the outside, and reads the image information. In this case, a PET film or the like is brought into close contact with the surface of the charge holding medium, and by removing the film, the opposite polarity charges are removed to restore the image information so that the information can be read. -110447
issue).

【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。
The above proposal will be described with reference to FIG. In the figure,
1 is a charge holding medium, 1c is an insulating layer, 1b is a conductive layer, 1
d is an electrostatic latent image, 1e is a charge having a polarity opposite to 1d, 1f is P
It is an ET film. The charge holding medium 1 is formed by laminating an insulator (trade name CYTOP) 1c made of a fluororesin on a conductive layer 1b forming an electrode to a thickness of about 2.6 μm. Of course, the charge holding medium 1 may be laminated on a glass substrate or the like (not shown). With respect to such a charge holding medium 1, a photoconductor is arranged to face a conventionally known, for example, corona charging or charge holding medium, and the conductive layer 1b is formed.
An electrostatic latent image 1d is recorded as shown in FIG. 13A by so-called voltage application exposure, in which image exposure is performed while applying a voltage between and. By wetting the surface of the insulating layer of the charge holding medium 1 on which the electrostatic latent image is recorded with water or the like, or by disposing the charge holding medium 1 in a high humidity environment, as shown in FIG. On the surface of the layer 1c, charges 1e of opposite polarity are attached. At this time, the electric charges 1e of the opposite polarity attached cancel the electric potential due to the electrostatic latent image, the surface potential cannot be detected from the outside, and the electrostatic latent image cannot be read.
FIG. 13C shows the charge holding medium in such a state.
As shown in, PET with a thickness of about 12 μm vapor-deposited with Al
The opposite surface of the film 1f from the Al vapor deposition is placed, and by applying pressure or rubbing, the film is adhered and then peeled off, whereby the electric charge 1e having the opposite polarity attached to the insulating layer 1c is attached to the PET film 1f. Then removed. In this case, since the charges forming the electrostatic latent image 1d are trapped in the insulating layer 1c, it becomes apparent when the charges of opposite polarity are removed by the PET film 1f, and the electrostatic latent image can be read.

【0005】[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。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方法及び装置を提供
することを目的とする。
As described above, by adhering a charge having a polarity opposite to that of the latent image charge, there are advantages such as improved security and long-term stable storage.
Since it is necessary to remove charges of opposite polarities during reading, the reading operation is troublesome, and image distortion may occur when removing the charges. The present invention is intended to solve the above problems, and by adhering a charge having a polarity opposite to that of a latent image charge, it enables security improvement and long-term stable storage, and also causes image disturbance during latent image reading. An object of the present invention is to provide a method and apparatus for reading an electrostatic latent image that does not exist.

【0006】[0006]

【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。
According to the present invention, a latent image is read by the principle and means described below, using a probe having a microscopic action cross section for detecting potential. Although the electrostatic latent image formed on the charge holding medium is charged on the surface of the insulating layer, it is actually accumulated at a position slightly inside the insulating layer. If you attach this charge holding medium to water,
Charges of opposite polarity are attached to the electrostatic latent image, but since these charges are attached to the surface of the insulating layer, there is a minute gap on the order of sub-μm between the latent image charges and the charges of opposite polarity on the surface. Even if the potential detecting probe is brought closer to a distance farther than the minute distance, the influences of the charges of opposite polarities on the electrostatic latent image and the surface cancel each other out, and nothing can be detected electrically. But,
When the probe is brought close to the above-mentioned minute interval, an induced charge is induced in the probe in accordance with the difference in the distance between the latent image charge and the surface opposite charge. At this time, if a probe with a sharp tip such as a needle is used as the probe, the induced charge is induced at the tip portion.

【0007】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。
An electrostatic force acts between the probe and the recording medium due to the induced electric charge induced and the electric field generated between the recording medium. Therefore, if the probe is mechanically displaceable, the probe may not be bent. Mechanical displacement occurs. Since the mechanical displacement indicates the amount of displacement corresponding to the electrostatic force, the electrostatic force acting on the mechanical displacement, that is, the electrostatic image of the portion can be read by detecting the mechanical displacement.

【0008】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。
Further, in this method, since it is sufficient to obtain a measurable mechanical displacement due to the electrostatic force due to the induced electric charge, the material, shape, configuration, or mechanical displacement detecting means of the probe is used. By selecting it, the electrostatic latent image can be read with the resolution of the probe up to the size of molecule or atom. Further, the electrostatic latent image can be read two-dimensionally by scanning the recording medium or the probe two-dimensionally.

【0009】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。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。
The above is the case where the probe in the stationary state is used, but the same measurement can be performed by bringing the probe vibrated by an external force to approach the recording medium. The probe is made to approach the recording medium while being vibrated by an external force so as to maintain a constant amplitude at its mechanical natural frequency. Then, similarly to the case described above, induced charges are induced, and electrostatic force acts on the probe. A new external force, which is the electrostatic force of the probe, acts to change the natural frequency or amplitude of the probe. Since the change in the natural frequency or the amplitude changes depending on the electrostatic force acting on the probe, the electrostatic force, that is, the electrostatic latent image of the part can be read by measuring the natural frequency or the amplitude. . The reading by two-dimensional scanning and the resolution are the same as in the case of the mechanical displacement described above.

【0010】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。
As described above, by using the potential detecting probe and directly utilizing the phenomenon of mechanical displacement, change in natural frequency, or change in amplitude, which is caused by electrostatic force, an electrostatic latent image of a minute portion is obtained. Can be read.

【0011】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。
These actions are influenced not only by the potential of the recording medium but also by the distance between the probe and the recording medium. When measuring while scanning on the recording medium, if the distance between the probe and the recording medium is controlled so that the state of the probe does not change due to the action of these electrostatic forces, this control amount corresponds to the electrostatic force acting on the probe. The electrostatic latent image can be read by scanning while measuring this value.

【0012】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。
In addition to the electric field generated by the recording medium, the electrostatic force acting between the probe and the recording medium is
It can also be operated by externally applying a voltage between the recording media. Therefore, when measuring while scanning on the recording medium, a bias voltage is applied between the probe and the recording medium, and the bias voltage is controlled so that the state of the probe is not changed by the electrostatic force generated from the recording medium. This control amount corresponds to the electrostatic force acting on the probe, and the electrostatic latent image can be read from this value.

【0013】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。
The present invention uses a potential detecting probe to mechanically displace the probe due to an electrostatic force acting when it approaches a recording medium on which an electrostatic latent image charge having a polarity opposite to that of the latent image charge is applied. Control when the distance between the probe and the recording medium and the bias voltage between the probe and the recording medium are controlled so that the state of the probe does not change due to the action of electrostatic force by using the change in frequency or the change in amplitude. From the quantity, it becomes possible to read an electrostatic latent image shielded by charges of opposite polarities with a finer resolution than the conventional method of directly measuring induced charges.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。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
1dとシール電荷1e間の微小間隔程度、例えば0.1
μm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。 〔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。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of electrostatic latent image reading by a recording medium and a probe described in each of the following embodiments. As shown in FIG. 1A, the recording medium 1 is
The charge holding layer 1c is laminated on the support 1a with the conductive layer 1b interposed therebetween, and recording charges are formed in the charge holding layer 1c. Not limited to the recording medium having such a configuration, electrostatic charge, induced charge,
Any medium having a potential distribution due to dipole polarization or the like can be a measurement target in the present invention. When such a recording medium 1 is dipped in water or placed in a humid environment,
As shown in FIG. 1B, the shield charge 1e having the opposite polarity adheres only to the surface on which the recording charge is formed. For such a recording medium 1, as shown in FIG. 1C, a minute gap between the recording charge 1d and the seal charge 1e, for example, 0.1.
When the probe 2 is brought closer to about μm, the recording charge and the shield charge act on the probe 2, and the charge based on the difference between the acting forces of the two is induced to act the electrostatic force. The recording charge 1d of the recording medium 1 is read by utilizing the action of this electrostatic force. [Embodiment 1] FIG. 2 is a view showing an embodiment in which an electrostatic latent image on a recording medium is read from the mechanical displacement of a probe. 1 in the figure
Is a recording medium, 2 is a probe, 3 is a probe fixing jig, 4
Is a mechanical displacement measuring device, 5 is a Z-direction moving device, and 6 is X-.
A Y scanning device, 7 is a Z direction control device, 8 is an XY scanning control device, and 9 is a recording processing device. Since the recording medium 1 scans on the XY plane and approaches the probe 2,
It is installed on the Y scanning device 6 and the Z direction moving device 5.
At this time, if the recording medium 1 has a card-like form,
As the XY scanning device 6, an XY stage or the like using a piezoelectric element, an electromagnetic motor or the like as a drive source can be used. If the recording medium 1 is disk-shaped, the XY scanning device 6 is a rotating mechanism and a moving device in the direction of the rotation center, and if the recording medium 1 is cylindrical shaped formed on a drum or the like, XY scanning is performed. The device 6 is a moving device in a direction parallel to the rotation mechanism and the rotation axis. The Z-direction moving device 5 uses a piezoelectric element, an electromagnetic motor, or the like as a drive source.
Stage available.

【0015】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。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。
The XY scanning device 6 and the Z direction moving device 5 are connected to an XY scanning control device 8 and a Z direction control device 7, respectively, and driven and controlled. The XY scanning device 6 and the Z-direction moving device 5 are integrally formed by a piezoelectric element or the like and are movable in the X, Y, and Z directions other than the case where they are separated as shown in FIG. You may use what was done. The probe 2 is installed near the recording medium 1 with one end fixed by the probe fixing jig 3. The material and form of the probe 2 may be any as long as induced charges are induced when the probe is placed in a field where an electric field exists and mechanical displacement is caused by the action of electrostatic force.

【0016】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。
FIG. 3 shows an example of a probe prepared by using a conductive metal foil (Ni or the like). The thickness of the metal foil is 10 μm, and the tip portion is sharpened to increase the lateral resolution during measurement. In addition to this, a wire-shaped metal wire, a needle made of a material having ferroelectricity, or the like can be used as the probe of the present device as long as it causes mechanical displacement by an electric field.

【0017】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。
When a conductive material such as metal is used as the probe, in order to enhance the effect of electrostatic force,
As shown in FIG. 2, the probe 2 and the conductive layer 1 b of the recording medium 1
May be short-circuited. Also, instead of short-circuiting, both may be connected to ground respectively. As a result, the charges having the opposite polarity to the recording charges induced in the conductive layer 1b are distributed to the probe, so that the electrostatic force can be increased.

【0018】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。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。
In FIG. 2, the probe fixing jig 3 is not provided with a moving mechanism, but the recording medium 1 is installed in X.
The Y scanning device 6 and the Z direction moving device 5 may be provided on the probe fixing jig 3, respectively. Of course, they may be provided in both. The recording medium 1 and the probe 2 are brought close to each other by the Z-direction moving device 5 to a distance where electrostatic force is exerted by the interaction between them. One end of the probe 2 is fixed by the probe fixing jig 3, and the tip end portion receives a force by the electrostatic force due to the interaction with the recording medium, so that mechanical displacement such as bending occurs. This is a mechanical displacement measuring device 4
Detect with.

【0019】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。
The mechanical displacement detector 4 is generally an AFM.
The method used in (atomic force microscope) can be used. That is, an STM that is provided with a needle for detecting a tunnel current above the probe 2 and detects the displacement of the probe 2 from the tunnel current between the probe 2 and the needle for detecting the tunnel current.
A method using the principle of (scanning tunneling microscope), or the displacement of the probe 2 is measured by irradiating the upper surface of the probe 2 with a light beam such as a laser beam from any one direction and measuring the positional displacement of the reflected light. It is possible to use an optical lever method for knowing the above, a light wave interference method for recognizing the displacement of the probe 2 by irradiating the upper surface of the probe with laser light, and an interference phenomenon with the reflected light.

【0020】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。
The displacement signal output from the mechanical displacement detection device 4 and the position signal output from the XY scanning control device 8 are taken into the recording processing device 9. A recorder, a computer or the like is used as the recording processing device. Here, by converting the displacement signal into a potential on the recording medium and making it correspond to the position signal obtained from the XY scanning control device 8, the electrostatic latent image at an arbitrary position on the recording medium can be read. The position signal may use a signal obtained by providing an independent device for measuring the relative position of the probe and the recording medium without using the XY scanning control device.

【0021】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。
After the measurement at any position, X-
The recording medium 1 is scanned by the Y scanning device 6. As a scanning method, after measuring one point, move to the next position, stop and then perform the measurement, along with an intermittent scanning method, there is also a method of performing measurement in a state of continuously moving without stopping It is possible. Further, it is possible to actually move either the recording medium, the probe, or both.

【0022】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。 〔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。
Although the example of detecting the mechanical displacement of the probe has been described above, another configuration is possible within the scope of the present invention, depending on the shape of the recording medium, the scanning direction, and the like. [Embodiment 2] FIG. 4 is a diagram showing an embodiment in which a probe is vibrated and the potential distribution is measured from its amplitude. The basic configuration is the same as that of [Embodiment 1]. Device 11 has been added. The vibration excitation device 10 is
It is for vibrating the probe 2 at its natural frequency. As a means for vibrating, a piezoelectric element or the like is connected to the probe 2 or the probe fixing jig 3, and the piezoelectric element is vibrated by applying a piezoelectric pulse at a frequency corresponding to the natural frequency. Further, there is a method in which a heat pulse is applied to a part of the probe by a laser beam, a heating element, or the like at a frequency corresponding to the natural frequency to cause thermal expansion in the frequency to vibrate.

【0023】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。
The recording medium 1 and the probe 2 in a vibrating state are brought close to each other by the Z-direction moving device 5. When the probe 2 is brought close to the distance where the electrostatic force works, the vibration state of the probe changes due to the electrostatic force and the amplitude changes. These changes are detected by the mechanical displacement detecting device 4, pass through the amplitude measuring device 11, and are recorded as an amplitude signal in the recording processing device 9.
Is taken into. The amplitude measuring device 11 is composed of, for example, a circuit that detects an AC component of an input signal.

【0024】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。 〔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。
The electrostatic latent image can be read by converting the amplitude signal input in the recording processing device 9 into the potential on the recording medium. The above is the same as the case of [Example 1] except for the points described above. [Embodiment 3] FIG. 5 is a view showing an embodiment in which a probe is vibrated and a potential distribution is measured from its natural frequency. The basic configuration is the same as that of [Embodiment 2], and the amplitude of [Embodiment 2] is the same. A natural frequency measuring device 12 is added instead of the measuring device. When the recording medium 1 and the probe 2 in the vibrating state are brought close to each other by the Z-direction moving device 5 and brought close to the distance where the electrostatic force works, the natural frequency of the probe changes according to the strength of the electrostatic force. . This is measured by the natural frequency measuring device 12. As a method, for example, while monitoring the vibration state by the mechanical displacement measuring device 4,
There is a method of determining the natural frequency by scanning the frequency at which the probe is vibrated by the vibration excitation device 10 and selecting the frequency at which the maximum amplitude is obtained.

【0025】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。 〔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。
The information on the natural frequency obtained by the natural frequency measuring device 12 is transmitted to the recording processing device 9. The electrostatic latent image can be read by converting the signal input in the recording processing device 9 into the potential on the recording medium. that's all,
Except for the points described above, it is the same as the case of [Example 1]. [Embodiment 4] FIG. 6 shows that the mechanical displacement is detected and the distance between the recording medium and the probe is controlled so that the value is kept constant.
In the figure which shows the example which measures the electric potential distribution from the control quantity,
The basic configuration is the same as that of [Embodiment 1], but the signal of the mechanical displacement detection device 4 enters the Z direction control device 7, and the control signal of the Z direction control device 7 is taken in by the recording processing device 9. ing. The probe 2 causes a mechanical displacement due to the electrostatic force due to the interaction between the probe 2 and the recording medium 1. The displacement amount also changes by changing the distance between the probe and the recording medium. That is, even if the potential on the recording medium is the same, the magnitude of the electrostatic force that works depends on the distance from the probe.

【0026】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。 〔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。
In the Z direction control device 7, when a value different from the initially set displacement amount is input from the mechanical displacement detection device 4, the Z direction moving device 5 causes the probe to move so that the initially set displacement amount is obtained. — Control the spacing between recording media. This control amount corresponds to the amount of static electricity that acts between the probe and the recording medium. What is moved at this time is the recording medium,
Alternatively, it may be a probe or both. Then, the control amount signal is sent to the recording processing device 9, where it is converted into a potential on the recording medium. The above is the same as the case of [Example 1] except for the points described above. [Embodiment 5] FIG. 7 is a diagram showing an embodiment in which the potential distribution is measured by vibrating the probe and controlling the interval between the probe and the recording medium so as to keep the amplitude constant. Example 2], but the output signal of the amplitude measuring device 11 enters the Z direction control device 7,
The control signal is taken into the recording device 9.

【0027】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。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。 〔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。
An electrostatic force due to the interaction between the probe 2 and the recording medium 1 changes the vibration state of the probe and changes the amplitude. The amount of change in the amplitude also changes by changing the interval between the probe and the recording medium. . That is, even if the potential on the recording medium is the same, the magnitude of the electrostatic force that works depends on the distance from the probe. In the Z-direction control device 7, when an amplitude different from the initially set vibration amplitude is input from the amplitude measuring device 11, the Z-direction moving device 5 causes the gap between the probe and the recording medium so that the amplitude becomes the initially set amplitude. To control. This control amount corresponds to the amount of static electricity that acts between the probe and the recording medium. What is moved at this time may be a recording medium, a probe, or both. Then, the control amount signal is sent to the recording processing device 9, where it is converted into a potential on the recording medium. The above is the same as the case of [Example 1] except for the points described above. [Embodiment 6] FIG. 8 is a view showing an embodiment in which the potential distribution is measured by vibrating the probe and controlling the interval between the probe and the recording medium so as to keep its natural frequency constant. As in the case of [Embodiment 3], the output signal of the natural frequency measuring device 12 enters the Z direction control device 7, and the control signal is taken into the recording device 9.

【0028】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。
Although the natural frequency of the probe changes due to the electrostatic force due to the interaction between the probe 2 and the recording medium 1, this change amount also changes depending on the distance between the probe and the recording medium. That is, even if the potential on the recording medium is the same, the magnitude of the electrostatic force that works depends on the distance from the probe.

【0029】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。 〔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。
In the Z-direction control device 7, when a natural frequency different from the natural frequency initially set is input from the natural frequency measuring device 12, the Z-direction controller 7 sets the initial frequency to be Z.
The direction moving device 5 controls the distance between the probe and the recording medium. This control amount corresponds to the amount of static electricity that acts between the probe and the recording medium. What is moved at this time may be a recording medium, a probe, or both. Then, the control amount signal is sent to the recording processing device 9, where it is converted into a potential on the recording medium. The above is the same as the case of [Example 1] except for the points described above. [Embodiment 7] FIG. 9 is a diagram showing an embodiment in which a mechanical displacement is detected, the bias voltage between the recording medium and the probe is controlled so as to maintain the value at a constant value, and the potential distribution is measured from the control amount. The basic configuration is the same as that of the first embodiment, but the signal of the mechanical displacement detection device 4 enters the bias voltage control device 13, and the control signal of the bias voltage control device 13 is taken into the recording processing device 9. A bias voltage is applied between the probe 2 and the dielectric layer 1b of the recording medium 1.

【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。
The probe 2 is mechanically displaced by an electrostatic force due to the interaction between the probe 2 and the recording medium 1. The displacement amount is also changed by applying a bias voltage between the probe and the recording medium. That is, even if the potential on the recording medium is the same, the magnitude of the electrostatic force acting on the probe differs depending on the external bias voltage.

【0031】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。 〔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1b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。
In the bias voltage control device 13, when a value different from the initially set displacement amount is input from the mechanical displacement detection device 4, the bias between the probe and the recording medium is adjusted so that the initially set displacement amount is obtained. Control the voltage. This control amount corresponds to the potential on the recording medium. The control amount signal is sent to the recording processing device 9, where it is converted into a potential on the recording medium. Except for the points described above, it is the same as the case of the first embodiment. [Embodiment 8] FIG. 10 is a view showing an embodiment in which the potential distribution is measured by vibrating the probe and controlling the bias voltage between the probe and the recording medium so as to keep the amplitude constant. Example 2], but the output signal of the amplitude measuring device 11 enters the bias voltage control device 13, and the control signal is taken into the recording processing device 9, and the probe 2 and the dielectric layer 1b of the recording medium 1 are processed. The point is that a bias voltage can be applied between the two.

【0032】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。
The vibration state of the probe changes and the amplitude changes due to the electrostatic force due to the interaction between the probe 2 and the recording medium 1. This amplitude change is also caused by applying a bias voltage between the probe and the recording medium. Change. That is, even if the potential on the recording medium is the same, the magnitude of the electrostatic force acting on the probe differs depending on the external bias voltage.

【0033】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。 〔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。
In the bias voltage controller 13, when an amplitude different from the initially set amplitude is input from the amplitude measuring device 11, the bias voltage between the probe and the recording medium is controlled so that the initially set amplitude is obtained. . This control amount corresponds to the potential on the recording medium. The control amount signal is sent to the recording processing device 9, where it is converted into a potential on the recording medium.
Except for the points described above, it is the same as the case of the first embodiment. [Embodiment 9] FIG. 11 is a view showing an embodiment in which the potential distribution is measured by vibrating the probe and controlling the bias voltage between the probe and the recording medium so as to keep its natural frequency constant. Is the same as in the case of [Embodiment 3], but the output signal of the natural frequency measuring device 12 enters the bias voltage control device 13, and the control signal is taken into the recording processing device 9, and the probe 2 and the recording medium 1 Dielectric layer 1b
A bias voltage can be applied between the two.

【0034】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。
Although the natural frequency of the probe changes due to the electrostatic force due to the interaction between the probe 2 and the recording medium 1, this change in the frequency also changes when a bias voltage is applied between the probe and the recording medium. To do. That is, even if the potential on the recording medium is the same, the magnitude of the electrostatic force acting on the probe differs depending on the external bias voltage.

【0035】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。
In the bias voltage control device 13, when a natural frequency different from the initially set natural frequency is input from the natural frequency measuring device 12, the probe-recording medium is adjusted so that the initially set natural frequency is obtained. Control the bias voltage across. This control amount corresponds to the potential on the recording medium. The control amount signal is sent to the recording processing device 9, where it is converted into a potential on the recording medium. Except for the points described above, it is the same as the case of the first embodiment.

【0036】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。
Next, an example of measurement based on Example 5 described in FIG. 8 will be described. The specific system configuration of FIG. 8 is as shown in FIG.

【0037】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F
EP(Fluoro Ethylene propylene )フィルムを使用
し、電位約−80Vの静電潜像(20μm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25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(830nm)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(670nm)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。
The sample 21 corresponding to the recording medium 1 has a layer structure of insulating layer / ITO / glass, and the insulating layer is F
Using an EP (Fluoro Ethylene propylene) film, an electrostatic latent image (20 μm wide line &
Space) formed. The sample 21 is moved in the Z direction by the piezo actuator 25 which is driven and controlled by the power supply 27.
XY stage 26 driven by -Y controller 28
The laser diode (830 nm) driven by the function generator 31 applied a heat pulse to the cantilever 22 constituting the probe to oscillate it. The optical lever method is used to detect vibration.
The laser diode 24a (670 nm) was irradiated, and the reflected light was detected by the PSD 24b. The detection output is phase-detected by the lock-in amplifier 32, and the detection output drives the piezo actuator 25 from the power supply 27 through the amplifier 33.
The intervals were controlled so that the amplitude of the cantilever was constant. The output of the amplifier 33 at this time and the position information obtained from the XY controller 28 were input to the computer 29 and plotted.

【0038】[0038]

【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。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。
As described above, it is possible to read an electrostatic latent image with high resolution in a state where charges having the opposite polarity to the latent image charges are attached on the electrostatic latent image. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention utilizes electrostatic force between a recording medium and a probe, and can be measured as long as it changes an electric field outside the recording medium such as electrostatic charge amount distribution, induced charge distribution, polarization state distribution, and dielectric constant distribution. It is possible. It can also be used as a reading device of a recording system using the above phenomenon as a memory.

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

【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。
FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of electrostatic latent image reading by a recording medium and a probe of the present invention.

【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。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example in which an electrostatic latent image is read by mechanical displacement.

【図3】 プローブの一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of a probe.

【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。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example in which an electrostatic latent image is read based on a vibration amplitude.

【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。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example in which an electrostatic latent image is read based on a natural frequency.

【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。
FIG. 6 is a diagram showing an example in which an electrostatic latent image is read from a probe-recording medium interval control amount for keeping mechanical displacement constant.

【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。
FIG. 7 is a diagram showing an example in which an electrostatic latent image is read from a probe-recording medium interval control amount for keeping the vibration amplitude constant.

【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。
FIG. 8 is a diagram showing an embodiment in which an electrostatic latent image is read from a probe-recording medium interval control amount for keeping a natural frequency constant.

【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。
FIG. 9 is a diagram showing an embodiment in which an electrostatic latent image is read based on a bias voltage control amount for keeping a mechanical displacement constant.

【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。
FIG. 10 is a diagram showing an embodiment in which an electrostatic latent image is read based on a bias voltage control amount for keeping a vibration amplitude constant.

【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。
FIG. 11 is a diagram showing an embodiment in which an electrostatic latent image is read from a bias voltage control amount for keeping the natural frequency constant.

【図12】 図8の具体的システム構成を示す図であ
る。
FIG. 12 is a diagram showing a specific system configuration of FIG.

【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。
FIG. 13 is a diagram illustrating a proposed electrostatic latent image reading method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Recording medium, 1a ... Support body, b ... Dielectric layer, 1c ... Charge holding layer, 2 ... Probe, 3 ... Probe fixing jig, 4 ... Mechanical displacement detection device, 5 ... Z-direction moving device, 6 ... X -Y scanning device, 7 ... Z direction control device, 8 ... XY scanning control device, 9 ... Recording processing device, 10 ... Vibration excitation device, 11 ... Amplitude measuring device, 12 ... Natural frequency measuring device, 13 ... Bias Voltage control device.

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G11B 9/02 G11B 11/08 G01N 13/10 G01N 13/20 Front page continuation (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G11B 9/02 G11B 11/08 G01N 13/10 G01N 13/20

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 記録媒体表面近傍内部に形成された静電
潜像上に静電潜像電荷と逆極性の電荷を付着させ、静電
潜像電荷と前記逆極性電荷間のサブμmオーダの微小間
隔近傍の距離までプローブ先端を記録媒体に接近させる
ことで静電潜像電荷及び表面の逆極性の電荷とプローブ
先端との距離の差に応じてプローブに誘導電荷を誘起さ
せ、プローブと記録媒体間に生じる静電気力によるプロ
ーブ先端の機械的変位を検出することで静電潜像を読み
取ることを特徴とする静電潜像読み取り方法。
1. An electrostatic latent image charge having a polarity opposite to that of the electrostatic latent image charge is deposited on an electrostatic latent image formed in the vicinity of the surface of a recording medium, and the electrostatic latent image charge and the opposite polarity charge have a sub-μm order. Minute interval
Bring the probe tip close to the recording medium to a distance near the gap
The electrostatic latent image charge and the surface of the opposite polarity charge and probe
Induced charges are induced in the probe according to the difference in the distance from the tip.
The electrostatic force generated between the probe and the recording medium.
The electrostatic latent image is read by detecting the mechanical displacement of the probe tip.
A method of reading an electrostatic latent image, characterized by taking .
【請求項2】 記録媒体表面近傍内部に形成された静電
潜像上に静電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潜像電
荷と前記逆極性の電荷間のサブμmオーダの微小間隔近
傍の距離までプローブ先端を記録媒体に接近させること
で静電潜像電荷及び表面の逆極性の電荷とプローブ先端
との距離の差に応じてプローブに誘導電荷を誘起させ、
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
と記録媒体間に働く静電気力の作用を検知することを
特徴とする静電潜像読み取り装置。
2. A device for reading an electrostatic latent image, wherein a charge having a polarity opposite to that of the electrostatic latent image charge is attached on the electrostatic latent image formed inside the surface of the recording medium, and a potential detection probe. A moving means for three-dimensionally changing the relative positional relationship with the recording medium and a detecting means for detecting the action of the electrostatic force acting between the probe and the recording medium are provided, and the moving means reverses the electrostatic latent image charge and the reverse charge. Near sub-micrometer order micro-distance between polar charges
Rukoto to approximate the probe tip on the recording medium a distance beside
Electrostatic latent image charge and surface opposite charge and probe tip
Induces an induced charge in the probe according to the difference in the distance between
An electrostatic latent image reading device characterized by detecting the action of an electrostatic force acting between a probe and a recording medium by two-dimensionally scanning the recording medium or the probe.
【請求項3】 請求項2記載の装置において、さらにプ
ローブと記録媒体間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静電潜像を
読み取る静電潜像読み取り装置。
3. The apparatus according to claim 2, further comprising an interval control means for controlling an interval between the probe and the recording medium so as to keep a constant action of an electrostatic force acting between the probe and the recording medium , and the interval control means. An electrostatic latent image reading device that reads an electrostatic latent image based on the control amount by.
【請求項4】 請求項2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静電潜像読み取り装
置。
4. The electrostatic latent image reading device according to claim 2, wherein the detection means detects an electrostatic force by detecting a mechanical displacement of the probe.
【請求項5】 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
を特徴とする静電潜像読み取り装置。
5. The apparatus according to claim 2, further comprising vibration excitation means for vibrating the probe at its natural frequency, and the detection means detects electrostatic force by detecting a change in vibration amplitude of the probe due to electrostatic force. An electrostatic latent image reading device characterized by detecting the.
【請求項6】 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
とを特徴とする静電潜像読み取り装置。
6. The apparatus according to claim 2, further comprising a vibration excitation means for vibrating the probe at its natural frequency, and the detection means detects static electricity by detecting a change in natural frequency of the probe due to electrostatic force. An electrostatic latent image reading device characterized by detecting force.
【請求項7】 請求項3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
る静電潜像読み取り装置。
7. The electrostatic latent image reading device according to claim 3, wherein the distance control means controls the distance between the probe and the recording medium so as to keep the mechanical displacement of the probe constant. apparatus.
【請求項8】 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
を特徴とする静電潜像読み取り装置。
8. The apparatus according to claim 3, further comprising vibration excitation means for vibrating the probe at its natural frequency, and the interval control means between the probe and the recording medium so as to keep the vibration amplitude of the probe constant. An electrostatic latent image reader characterized by controlling the distance between the two.
【請求項9】 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
とを特徴とする静電潜像読み取り装置。
9. The apparatus according to claim 3, further comprising a vibration excitation means for vibrating the probe at its natural frequency, and the interval control means maintains the natural frequency of the probe constant. An electrostatic latent image reading device characterized by controlling a distance between them.
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